Отдел Бактерии — Bacteria
Общая характеристика. Бактерии представляют собой древнюю группу организмов. Появились они более 3 млрд лет назад. В боль-шинстве случаев это одноклеточные, реже колониальные и нит-чатые организмы. По форме клеток бактерии могут быть шаровид-ными — кокки, палочковидными — бациллы, слабозакрученны-ми в виде запятой — вибрионы, извитыми или штопорообразно скрученными — спириллы. Некоторые бактерии способны к ак-тивному движению с помощью жгутиков или ритмического со-кращения клеток (спириллы). Величина бактерий определяется микрометрами или долями микрометра, поэтому видеть бактерии можно лишь с помощью микроскопа при сильном увеличении. Бактериальная клетка имеет клеточную оболочку (стенку) и в большинстве случаев бесцветный протопласт с вакуолями. Лишь изредка встречаются окрашенные пурпурные (малиновые) или зеленые бактерии. Оболочка имеет белковую основу, содержит азотистые вещества (нет целлюлозы и хитина) и способна к ос-лизнению. В их клетках нет внутриклеточных мембранных систем и оформленных органелл (пластид, митохондрий, аппарата Гольд-жи, эндоплазматической сети) и отсутствует морфологически оформленное ядро. Аналог ядра — нуклеоид — состоит из одной гигантской кольцевой молекулы ДНК, белков и РНК. Бактерии относят к прокариотам — доядерным организмам. В большинстве своем это бесхлорофилльные, гетеротрофные орга-низмы; подавляющая масса их сапрофиты, но есть и паразиты. Некоторые автотрофные бактерии содержат специфичный бакте-риохлорофилл. Пурпурные бактерии при освещении способны ассимилировать диоксид углерода. Серные и железные бактерии в процессе ассимиляции диоксида углерода используют энергию окисления других веществ (процесс хемосинтеза). Размножаются бактерии путем простого деления (дробления) и при благоприятных условиях довольно быстро. Немногие бакте-рии размножаются путем почкования. Типичный половой процесс отсутствует, хотя у некоторых из них он известен, но в очень при-митивной форме (например, у кишечной палочки). В неблагопри-ятных условиях многие бактерии образуют споры. При этом клет-ка теряет воду, сжимается, покрывается плотной оболочкой. Спо-ры очень стойки. Они выдерживают длительное высушивание, кипячение в течение нескольких часов, сухое нагревание до 140 'С. Некоторые споры выдерживают температуру 245 С. Стойки они и к действию ядовитых веществ. Споры сохраняют способность к прорастанию в течение нескольких лет. Они легко разносятся вет-ром, водой, ими богаты пыль, почва, жилье. Во влажной пита-тельной среде споры прорастают. Споры у бактерий — не органы размножения, а своеобразное защитное приспособление к неблагоприятному воздействию ок-ружающей среды, средство самосохранения. Вегетативные же клет-ки бактерий очень чувствительны к высоким и низким температу-рам, солнечному свету и ядам. Большинство бактерий аэробы, т.е. развиваются при достаточном содержании кислорода в окружаю-щей среде. Только немногие бактерии относятся к анаэробам, т.е. живут при полном отсутствии кислорода или ничтожных его ко-личествах (на дне водоемов, в толще органического субстрата). Значение бактерий. Бактерии играют огромную роль в жизни природы. Они распространены повсеместно, встречаются на по-верхности почвы и в почве, в глубоких слоях земной коры, в воде и воздухе, в теле растений, животных и человека. Наибольшее количество бактерий находится в почве. В лесной подзолистой по-чве на глубине до 5 см от поверхности в 1 г содержится 2,5 млрд бактерий, в 1 г чернозема — 6 млрд. Масса бактерий, населяющих пахотный горизонт 1 га поля, равна примерно 5 т, а поверхность их тел достигает 500 га. Много бактерий в сточных (канализацион- ных) водах, в донном иле водоемов. В воздухе их меньше. Наибо-лее загрязнен бактериями воздух закрытых помещений и населен-ных пунктов. В лесных местностях, морском и горном воздухе их мало. Количество бактерий зависит от внешних условий. Зимой в воздухе бактерий меньше, чем летом. Положительное значение бактерий определяется их участием во многих процессах. Они играют огромную роль в биологическом круговороте веществ в природе. Существенная роль принадлежит им в круговороте углерода и азота. Синтез органических веществ, содержащих углерод, осуществляется в основном зелеными рас-тениями, в меньшей мере — бактериями-хемосинтетиками. Ис-ходным продуктом для синтеза является СО2, количество которо-го должно было бы непрерывно уменьшаться. Однако в результате деятельности бактерий сложные органические вещества мертвых остатков животных и растений разлагаются до простых неоргани-ческих веществ, которые снова используются зелеными растени- ями. Целлюлозные стенки клеток, сахара, крахмал деятельностью ряда микроорганизмов минерализуются до СО,, кислоты или спир-та и воды. Сложный процесс распада углеводистых органических веществ называется брожением. В зависимости от конечного продукта раз-личают спиртовое, молочнокислое, маслянокислое и пектиновое брожение. Каждый тип брожения осуществляется определенными видами бактерий: молочнокислое — молочнокислыми бактерия-ми Lactobacterium acidophilus (конечный продукт — молочная кис-лота); маслянокислое — маслянокислыми бактериями Clostridium pasteurianum (конечный продукт — масляная кислота). Большое значение имеют пектинобактерии, например Clostridium pectinovorum и другие, вызывающие пектиновое брожение. Они разлагают пектиновое межклеточное вещество. Все эти процессы сопровождаются выделением СО„которая поступает в атмосфе-ру. Свободный азот воздуха и азот сложных органических соедине-ний недоступен для зеленых растений. Азотсодержащие органи-ческие соединения и в первую очередь белок разрушаются в ре-зультате деятельности разных видов гнилостных бактерий. Про-цесс минерализации азота органических соединений до аммиака называется аммонификацией. Частично в свободном виде аммиак поступает в атмосферу, но большая его часть остается в виде со-лей в почве. Аммонийные соли особыми бактериями (Nitrosomonas и Nitrobacter) превращаются в нитриты и нитраты — соединения легкодоступные для растений. Этот процесс называется нитрифи-кацией. Бактерии участвуют и в фиксации атмосферного азота. Одни бактерии проявляют активную жизнедеятельность в симбиозе с корнями бобовых растений. Подсчитано, что на 1 га посева бобо-вых связывается 150 — 160 кг азота, другие бактерии связывают молекулярный азот воздуха независимо от высших растений. Это свободноживущие в почве азотфиксаторы (Clostridium pasteurianum, Azotobacter). Они усваивают на 1 га до 50 кг азота. Бактерии окисляют и восстанавливают соединения серы, фос-фора, железа и других элементов; участвуют в почвообразователь-ном процессе, в разрушении горных пород и образовании неко-торых осадочных пород. Деятельность бактерий используется в раз-личных отраслях промышленности и сельского хозяйства для по-лучения молочнокислых продуктов, для квашения капусты, си-лосования кормов, получения органических кислот, спиртов, ацетона, ферментативных препаратов и др. В настоящее время бак-терии приобретают большое значение как продуценты многих биологически активных веществ, используемых в медицине, ве-теринарии и животноводстве. Велика и отрицательная роль бактерий: в процессе гниения портятся пищевые продукты, выделяются газы и ядовитые веще-ства, болезнетворные бактерии — возбудители заразных болезней человека, животных и растений.
ГЛАВА 16
|
