Студопедия — Отдел бактерии
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Отдел бактерии






Общая характеристика. Одной из характерных особенностей бактерий (Bacteriophyta) являются их микроскопически малая величина и древность происхождения. Некоторые бактерии настолько малы, что их невозможно рассмотреть в обычный микроскоп, и обнаруживаются они только при помощи электронного микроскопа. Бактерии явллются простейшими одноклеточными организмами, обычно лишенными хлорофилла и пластид. Большинство бактерий не имеют оформленного ядра (т. е. относятся к прокариотным организмам) и размножаются простым делением клетки.

Строение. Величина бактерий измеряется в пределах тысячных долей миллиметра (0,0001...0,005 мм). Каждая клетка бактерии - это целостный организм. Обычно клетка бактерии имеет плотную оболочку - клеточную стенку, выполняющую защитную и опорную функции, а также придает клетке постоянную характерную для неё форму. Основным структурным компонентом стенок бактерий является муреин. Это органическое соединение сложного строения, в состав которого входят аминосахара и 4....5 аминокислот. Клеточная стенка проницаема: через неё питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена выходят в окружающую сферу.

Клеточная стенка у многих бактерий сверху покрыта слоем слизистого вещества - капсулой. Она не является обязательной частью клетки и образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Капсула служит защитным покровом клетки и участвует в водном обмене. По химическому составу она чаще всего представляет собой полисахариды. Иногда они состоят из гликопротеидов и полипептидов, в редких случаях - из клетчатки.

Цитоплазма обладает чрезвычайно сложной структурой. Внешний слой протопласта бактерий, обладающий особыми химическими и физическими свойствами, называется цитоплазматической мембраной. Она регулирует поступление веществ в клетку и выделение наружу продуктов обмена. Мембрана состоит из липо-протеидов.

Между цитоплазматической мембраной и клеточной стенкой имеется связь. Цитоплазматическая мембрана часто образует впячивания внутрь клетки. Эти впячивания формируют в цитоплазме особые структуры - мезосомы. Некоторые мезосомы отделены от цитоплазмы собственной мембраной. Одни из мезосом являются аналогами митохондрий, другие выполняют функции эндоплазматической сети или аппарата Гольджи. Путём впячивания цитоплазматической мембраны образуется фотосинтезирующий аппарат бактерий - стопки тилакоидов. Здесь локализуются пигменты (бактериохлорофилл, каротиноиды) и ферменты (цитохромы).

В цитоплазме содержатся рибосомы, являющиеся центрами синтеза белка. В ней часто имеются разной формы и размеров гранулы, состоящие из крахмала, гликогена и гранулезы. У некоторых бактерий встречаются капельки жира.

Другим типом гранулярных включений является волютин. Бактерии чаще накапливают волютин в необычных условиях питания. Кроме различных структурных компонентов, в цитоплазме имеется жидкая часть - растворимая фракция. В ней содержатся белки, ферменты, пигменты, сахара, аминокислоты.

В центральной части клетки локализовано ядерное вещество - ДНК (нуклеоид). Нуклеоид не обладает мембраной, ядрышком и набором хромосом. Бактериальная ДНК не связана с основными белками и расположена в виде пучка фибрилл.

Многие бактерии имеют жгутики - специальные выросты. По количеству и расположению жгутиков различают следующие формы бактерий: с одним жгутиком на конце, со жгутиками по всей длине клетки, с пучком жгутиков на одном или обоих концах клетки. При помощи жгутиков некоторые бактерии способны в час передвинуться во влажной среде на расстояние, превышающее длину клетки в 2000 раз. На поверхности некоторых бактериальных клеток имеются тонкие ворсинки - фимбрии.

Форма клеток очень разнообразна, но чаще бактерии имеют форму палочек. По форме клетки бактерии имеют и определённое название (палочковидные, щаровидные и др.).

Палочковидные формы: в виде коротких палочек называются бактериями; в виде длинных палочек - бациллами; в виде запятой - вибрионами; закрученные в виде штопора - спирохетами. В большинстве случаев палочковидные бактерии располагаются одиночно, но у некоторых видов они образуют длинные цепочки клеток - это нитчатые бактерии.

Шаровидные формы: в виде отдельных шариков - кокки; шарики, соединенные попарно, - диплококки; шарики, собранные в цепочку, - стрептококки.

Питание. По характеру питания бактерии неоднородны. Большинство бактерий относится к группе гетеротрофных организмов, они питаются готовыми органическими веществами, но существуют и автотрофные бактерии. Гетеротрофные бактерии бывают сапрофитами и паразитами (патогенные). К сапрофитным бактериям относятся такие, которые живут и питаются за счёт органических веществ мертвых органов, а бактерии-паразиты, или патогенные (болезнетворные) бактерии, живут на поверхности или внутри живых организмов, за счёт которых и питаются. Патогенные бактерии являются возбудителями большинства заразных болезней как у животных, так и у человека (тиф, холера, туберкулез, сибирская язва и др.). Патогенные бактерии вызывают заболевания и у растений, так называемые бактериозы (увядание, пятнистость, гниение стеблей и др.). Существуют бактерии, которые строго приурочены к определённому субстрату.

Некоторые бактерии являются автотрофными организмами: они способны ассимилировать углекислый газ воздуха. Этот процесс у бактерий называется хемосинтезом. При хемосинтезе образование органических веществ из неорганических осуществляется без участия света, а следовательно, не за счёт световой энергии, а за счёт химической энергии, которая получается при окислении некоторых неорганических веществ. Хемосинтезировать способны серобактерии, железобактерии и др.

Размножение. Бактерии размножаются очень быстро, прямым делением клетки пополам. Образовавшиеся в результате деления дочерние клетки обычно тут же расходятся, быстро достигают размеров материнской клетки и через 25...30 мин снова делятся пополам. Существуют бактерии, у которых процесс деления клеток длится всего 12...15 мин (кишечная палочка), у других (бактерии, вызывающие туберкулёз) этот процесс происходит медленно. Если бы на пути размножения бактерий не встречались препятствия, они могли бы в течение 3 сут заполнить все моря и океаны.

Бактерии способны при неблагоприятных для жизни условиях образовывать споры, которые отличаются исключительной стойкостью к неблагоприятным условиям (переносят температуру + 150° С и -180° С) и действию многих ядовитых веществ. Внутри клетки образуется спора; в каждой клетке - только одна. Такая клетка теряет воду, содержимое её сжимается и покрывается очень плотной оболочкой. Споры способны сохранять жизнеспособность в течение многих лет. Попадая в благоприятные условия, спора начинает расти и затем дает начало новой вегетативной клетке, которая в дальнейшем размножается простым делением, как обычная бактерия.

В настоящее время у некоторых бактерий обнаружен половой процесс. Это открытие имеет большое значение, так как позволяет получать гибриды между отдельными формами (штаммами) бактерий, ценные для практических целей.

Классификация. Микроскопически малые размеры бактерий и своеобразный образ жизни значительно осложняют их изучение и, следовательно, классификацию. Общепризнанной, законченной классификации бактерий пока ещё нет. В Советском Союзе чаще придерживаются классификации проф. Н. А. Красильникова. По этой классификации бактерии вместе с близкородственными им микроорганизмами подразделяются на 4 класса.

1. Класс истинные бактерии - Eubacteriae - объединяет бактерии с неветвящимися клетками, прочной оболочкой, палочко- или шарообразной формы, подвижные и неподвижные.

2. Класс актиномицеты - Actinomycetes - объединяет низшие растительные организмы, которые имеют признаки бактерий и простейших грибов. В отличие от класса истинных бактерий представляют собой тонкие нити, которые разрастаются лучеобразно, откуда и название - лучистые грибы. Клетки способны ветвиться и образовывать мицелий. От нитей (мицелия) отходят воздушные веточки со спороносцами, в которых, как у грибов, образуются споры, служащие для размножения. Большинство представителей того класса сапрофиты, но есть и паразиты.

3. Класс миксобактерии - Myxobacteriae - объединяет представителей с палочковидными и кокковидными без жгутиков клетками, имеющими тонкую эластичную оболочку, которая при движении бактерий изменяет форму клетки.

4. Класс спирохеты - Spirochaetae - объединяет подвижные бактерии спиралевидной формы с эластичными оболочками клеток.

Перечисленные классы делятся на более мелкие систематические группы - порядки, семейства, роды и виды. Изучению бактерий в настоящее время уделяется много внимания. Это учение оформилось в самостоятельную науку - бактериологию.

Происхождение и распространение. По мнению многих ученых, бактерии - наиболее древние организмы Земли. По происхождению они представляют неоднородную группу растений, и установить родственную связь их с представителями других типов растений до сих пор не удалось. Одни бактерии (серные) по своему строению близки к сине-зелёным водорослям и имеют пигменты, но характеризуются наличием жгутиков, которые отсутствуют у сине-зелёных водорослей; другие - по строению стоят ближе к лучистым грибам. Некоторые бактерии сходны с простейшими одноклеточными животными организмами - протозоа. Таким образом, бактерии, по-видимому, имеют полифилетическое происхождение, т. е. происходят не от одного, а от нескольких различных предков.

В процессе исторического развития бактерии мало изменились. По своему морфологическому строению они мало дифференцированы, и эволюция их шла не по созданию различных форм, а по характеру приспособления к окружающим и изменяющимся условиям среды. По своему происхождению бактерии представляют особую группу (отдел) растений, которая не имеет прямой связи с другими более организованными растениями.

Бактерии встречаются везде и всюду в самых разнообразных условиях среды, их много в воздухе, воде, молоке, почве, а особенно в навозе. Совсем недавно считалось, что бактерии встречаются в атмосфере на высоте до 20 км. Специальными исследованиями советских ученых установлено, что в настоящее время споры бактерий встречаются на высоте до 80 км.

В своём развитии бактерии до сих пор сохранили тесную связь с водной средой. Поэтому лучшего развития они достигают в условиях повышенной влажности. Однако условия, благоприятные для одних бактерий, могут быть непригодны для других. Одни виды их способны жить при очень высокой температуре (55...70° С), в согревающихся кучах навоза, в водах горячих источников; другие, наоборот, нормально развиваются при низких температурах (до -7°С). Обычно при низких температурах (ниже нуля) размножение бактерий прекращается. На этом принципе построено хранение продуктов питания в холодильниках. Приостанавливается развитие бактерий и при высоких температурах (50...120° С). На этом принципе основано хранение продуктов в герметически закупоренных банках (консервы), предварительно подвергнутых воздействию температур (пастеризация). Бактерии приостанавливают рост и размножение и при недостатке влаги. На этом принципе построено хранение продуктов в засушенном виде (овощи, фрукты и др.).

Неодинаково бактерии относятся к кислороду. Одни виды бактерий развиваются только при наличии кислорода; другие, наоборот, нормально развиваются без него. В зависимости от требований к кислороду бактерии делятся на 2 большие группы: аэробные и анаэробные. Аэробные бактерии развиваются только при наличии свободного доступа воздуха (гнилостные бактерии), а анаэробные бактерии нормально развиваются без доступа воздуха (молочнокислые бактерии).

Значение бактерий. В природе бактерии выполняют огромную роль в круговороте веществ, без которого жизнь на Земле невозможна. В почве, водоёмах беспрерывно разлагается огромное количество органического вещества. Трупы животных, растительные остатки подвергаются полной минерализации и снова используются зелёными растениями для питания. В этом процессе главная роль принадлежит бактериям. Разложение органических веществ бактериями осуществляется в результате процессов брожения и гниения.

Брожение - это сложный процесс разложения углеводистых органических веществ. По характеру промежуточных продуктов распада углеводистых веществ различают несколько типов брожения: молочнокислое, маслянокислое, уксуснокислое и др. Каждый тип брожения осуществляется определёнными видами бактерий, что широко используется в различных видах промышленности.

Гниение - это процесс разложения белковых, азотистых органических веществ, который осуществляется разными видами гнилостных бактерий. При отсутствии процесса гниения поверхность суши покрылась бы огромным количеством трупов животных и растений. Следовательно, велика роль бактерий и в гигиеническом отношении. Большое значение бактерии имеют и в круговороте углекислого газа, который необходим для жизни зелёных растений. Благодаря деятельности бактерий и грибов растительные остатки разлагаются с образованием углекислого газа, который снова поступает в атмосферу и поглощается зелёными растениями.

Огромна роль бактерий в почвообразовательных процессах. В результате синтетической деятельности бактерии совместно с другими микроорганизмами создают в почве перегной и тем самым повышают плодородие почвы.

В природе и в практике сельского хозяйства огромное значение приобретают так называемые азотфиксирующие бактерии, которые, поселяясь в почве, способны усваивать азот из воздуха, переводить его в связные соединения, доступные растениям, и обогащать им почву. Не меньшее значение имеют также клубеньковые бактерии, которые вступают в симбиоз (сожительство) с корнями бобовых растений. Клубеньковые бактерии развиваются в корнях бобовых растений, проникают в клетки коровой паренхимы, вызывают разрастание этой ткани, в результате чего образуются вздутия в виде небольших клубеньков. При таком симбиозе бактерии используют для своего питания только углеводы корней растений, а азотистые вещества строят за счёт свободного азота воздуха почвы. Часть атмосферного азота усваивается самими бактериями, но значительное его количество используется бобовыми растениями. После отмирания бактерий и бобовых растении в почве остаётся большое количество связанного бактериями азота, за счёт которого и происходит значительное обогащение почвы. В почве находится колоссальное количество бактерий. В зависимости от географического положения и окультуренности почвы в 1 г органического вещества её содержится от 300 млн. до 2 млрд. бактерий.

Бактерии имеют большое значение в жизни человека, который использует различные бактерии при производстве сыра, кефира, простокваши, квашеной капусты, силоса и т. д. Специфические бактерии образуют этиловый спирт, уксусную кислоту. В последнее время человек широко использует бактерии для очистки загрязненных сточных вод.

Впервые обратил внимание и изучил роль бактерий как возбудителей заразных болезней французский ученый Луи Пастер.

 

Вирусы

Общая характеристика. Как не мелки по своим размерам бактерии, в природе существуют ещё более мелкие, более примитивные существа - вирусы - virus (т. е. яд).

Вирус был открыт русским бактериологом Д. И. Ивановским, который обнаружил его при изучении мозаичной болезни табака. Он установил, что мозаичная болезнь табака с больного растения может быть перенесена на здоровое с каплей сока. Д. И. Ивановским установлено также, что сок больного растения, пропущенный через бактериальный фильтр, способен вызвать заболевание здорового растения. Следовательно, в соке больного растения находятся мельчайшие частицы, названные вирусами. В конце XIX - начале XX в. были обнаружены вирусы, поражающие бактерии и вызывающие распад их клеток. Эти вирусы были названы бактериофагами (фагами) - "пожирателями бактерий".

До сих пор неясно, является ли вирус живым или неживым. Вирусы занимают как бы промежуточное положение между живой и неживой природой. В науке нет ещё точного определения вируса.

В настоящее время некоторые учёные (акад. В. М. Жданов, проф. Т. И. Тихоненко) считают, что вирусы обладают признаками живых организмов - размножением, наследственностью и изменчивостью.

В отличие от живых существ вирус обладает многими только ему свойственными особенностями: 1) имеет чрезвычайно микроскопические размеры; 2) характеризуется своеобразным строением; 3) не может размножаться в обычной среде.

Строение. Вирус не имеет цитоплазмы со всеми её атрибутами. Он построен чрезвычайно просто. Внутренняя часть его состоит из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), которая покрыта белковой оболочкой, но структура этих частиц очень сложна.

Вирусы так малы, что не могут быть обнаружены при помощи обычного светового микроскопа при увеличении в 1500 раз. Увидеть вирус можно только при помощи электронного микроскопа при увеличении в 40 тыс. раз. Установлены размеры, форма и даже изучены отдельные детали многих вирусов. По сравнению со средней бактерией размер вируса в 10 000 раз меньше. О том, как малы вирусы можно судить по тому, что в 10 каплях питательной среды помещается 2,5 млрд. вирусов.

Форма вирусов разнообразна (многогранные кристаллы, шарообразная, цилиндрическая и др.).

Фаг, как и любой другой вирус, состоит из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки. Он имеет головку (или капсид) многогранной формы, от которой отходит хвост (отросток в виде цилиндра), заканчивающийся тонкими нитевидными отростками. Снаружи покрыт чехлом. Между головкой и хвостом имеется муфта, или воротничок (рис. 100). Однако есть фаги, представленные одной головкой, и фаги, имеющие форму палочки.

Размножение. В отличие от простейших организмов вирусы не могут размножаться самостоятельно на неживой среде, они размножаются только в живых клетках других организмов, и, следовательно, вне клеток живого организма вирус существовать не может. Вирус не имеет собственного обмена веществ. Это типичный паразит.

Вирус, как уже указывалось, не имеет цитоплазмы и всех составных частей ее, лишен "строительного" материала и органов для синтеза своих белков, и следовательно, сам вирус не может строить свои части, эту работу выполняет та живая клетка, в которую проник паразит - вирус. Поражённая вирусом живая клетка любого организма перестаёт нормально действовать, она вместо собственных белков под влиянием ДНК вируса начинает производить белки вируса, т. е. она способствует размножению вируса. Сначала в заражённой клетке образуются отдельные составные части вируса, которые затем соединяются и образуются вирусы. Вновь сформировавшиеся вирусы выходят наружу через разрушенную оболочку клетки хозяина и снова заражают живые клетки. После чего клетка хозяина, в которой размножились вирусы, гибнет.

Так происходит процесс размножения вирусов, в этом заключается и процесс заражения вирусом живых клеток различных организмов, их заболевание и гибель. Таким образом, воспроизводство вируса полностью зависит от клетки хозяина, которую он заражает.

Процесс образования вирусов проходит с неимоверной быстротой, для этого обычно затрачивается всего несколько минут. Но нередко вирусы, проникшие в живую клетку организма, маскируются, они ничем себя не выдают и могут сохраняться в организме в стадии покоя в течение многих лет и способны передаваться потомству этого организма.

Процесс размножения фага состоит нз следующих этапов: 1) адсорбции фаговой частицы на поверхности микробной клетки; 2) проникновения содержимого головки фаговой частицы (нуклеиновой кислоты) в микробную клетку; 3) внутриклеточного развития фага, заканчивающегося образованием новых фаговых частиц; 4) распада клетки и выхода из неё новых фагов.

Классификация. В настоящее время учение о вирусах оформлено в самостоятельную науку - вирусологию, которая развивается с неимоверной быстротой. Немало сделано и в изучении полиморфизма вирусов, установлено, что вирусы представлены большим разнообразием. Они различаются по величине и форме. Изучены в значительной степени их морфология, анатомия, химия и некоторые положения генетики, но общепризнанной классификации вирусов пока ещё нет.

Происхождение и распространение. В настоящее время существует несколько совершенно противоположных гипотез о происхождении вирусов. По мнению одних ученых, вирусы являются потомками каких-то очень примитивных доклеточных форм жизни, т. е. вирусы - это древнейшие организмы Земли. Вряд ли с этой гипотезой можно согласиться, так как вирусы могут размножаться только в цитоплазме живого организма, и, следовательно, сначала должен был возникнуть живой организм, а потом уже вирус.

По мнению других, вирусы развивались из клеточных форм в результате утраты цитоплазмы, ядра и приспособления к паразитизму. Согласно третьей точке зрения вирусы являются генами, т. е. молекулой нуклеиновой кислоты. Исследованиями установлено сходство функционирования гена и нуклеиновой кислоты. Некоторые учёные предлагают выделить вирусы в новое - третье "царство невидимок" (помимо существующих двух: царства животных и царства растений). Все эти предположения требуют ещё существенных дополнительных исследований.

Вирусы распространёны везде и всюду - в воде, почве, воздухе. Они поражают все существующие виды низших и высших растений и животных, а также и человека. Причём один и тот же организм часто поражается одновременно многими вирусами. В то же время среди вирусов установлены узкоспециализированные формы.

Значение вирусов. Как злостные паразиты, поражающие все живые организмы на Земле, вирусы имеют исключительное значение в жизни растений, животных и человека, так как являются возбудителями огромного количества болезней растений (мозаичные болезни табака, томатов, картофеля и др.), животных.

Вирусы как возбудители различных болезней у человека (грипп, бешенство, оспа, корь и др.) вызывают часто эпидемии.

Универсальных мер борьбы с вирусами пока ещё нет. Одной нз перспективных мер борьбы с ними считается интерференция, т. е. введение в организм особого вещества - интерферона, который более активен, чем все существующие антибиотики.

Некоторые вирусы, в частности бактериофаги, оказывают человеку и огромную помощь при лечении инфекционных (заразных) болезней. Возбудителями этих болезней являются бактерии, которых и уничтожают бактериофаги.

 







Дата добавления: 2015-04-16; просмотров: 925. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...

Логические цифровые микросхемы Более сложные элементы цифровой схемотехники (триггеры, мультиплексоры, декодеры и т.д.) не имеют...

ОЧАГОВЫЕ ТЕНИ В ЛЕГКОМ Очаговыми легочными инфильтратами проявляют себя различные по этиологии заболевания, в основе которых лежит бронхо-нодулярный процесс, который при рентгенологическом исследовании дает очагового характера тень, размерами не более 1 см в диаметре...

Примеры решения типовых задач. Пример 1.Степень диссоциации уксусной кислоты в 0,1 М растворе равна 1,32∙10-2   Пример 1.Степень диссоциации уксусной кислоты в 0,1 М растворе равна 1,32∙10-2. Найдите константу диссоциации кислоты и значение рК. Решение. Подставим данные задачи в уравнение закона разбавления К = a2См/(1 –a) =...

Экспертная оценка как метод психологического исследования Экспертная оценка – диагностический метод измерения, с помощью которого качественные особенности психических явлений получают свое числовое выражение в форме количественных оценок...

Типология суицида. Феномен суицида (самоубийство или попытка самоубийства) чаще всего связывается с представлением о психологическом кризисе личности...

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ МОЗГА ПОЗВОНОЧНЫХ Ихтиопсидный тип мозга характерен для низших позвоночных - рыб и амфибий...

Принципы, критерии и методы оценки и аттестации персонала   Аттестация персонала является одной их важнейших функций управления персоналом...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.015 сек.) русская версия | украинская версия