Елементи бактерій. Будова клітини бактерії

Додати свою ціну до бази

Коментар

З погляду сучасної науки прокаріоти мають примітивну будову. Але саме ця «незатятість» допомагає виживати їм у найнесподіваніших умовах. Наприклад, у сірководневих джерелах чи атомних полігонах. Вчені підрахували, що загальна маса всіх земних мікроорганізмів складає 550 мільярдів тонн.

Бактерії мають одноклітинну будову. Але це не означає, що бактеріальні клітини пасують перед клітинами тварин чи рослин. Мікробіологія вже має знання про сотні тисяч видів мікроорганізмів. Проте, представники науки щодня відкривають нові їхні види та особливості.

Не дивно, що для повного освоєння поверхні Землі мікроорганізмам доводиться набувати різноманітних форм:

• коки – кульки;
• стрептококи – ланцюжки;
• бацили – палички;
• вібріони - вигнуті коми;
• спірили – спіральки.

Розмір бактерій вимірюють у нанометрах та мікрометрах. Їхня середня величина становить 0,8 мкм. Але серед них є прокаріоти-гіганти, що досягають 125 мкм і більше. Справжніми велетнями серед ліліпутів є спірохети завдовжки 250 мкм. Порівняйте тепер з ними розмір найдрібнішої прокаріотичної клітини: мікоплазми «виростають» зовсім трохи і досягають 0,1-0,15 мкм у діаметрі.

Варто сказати, що велетням-бактеріям не так просто вижити в навколишньому середовищі. Їм важко знайти собі достатньо поживних речовин для успішного виконання своєї функції. Але вони не є легким видобутком для бактерій-хижаків, які харчуються своїми побратимами – одноклітинними мікроорганізмами, «обтікаючи» і поїдаючи їх.

Зовнішня будова бактерій

Клітинна стінка

• Клітинна стінка бактеріальної клітини є для неї захистом та опорою. Вона надає мікроорганізму своєї, специфічної форми.
• Клітинна стінка проникна. Через неї проходять поживні речовини всередину та продукти обміну (метаболізму) назовні.
• Деякі види бактерій виробляють спеціальний слиз, який нагадує капсулу, що оберігає їх від висихання.
• Деякі клітини мають джгутики (один або кілька) або ворсинки, які допомагають їм пересуватися.
• У бактеріальних клітин, які при фарбуванні за Грамом набувають рожевого забарвлення ( грамнегативні), клітинна стінка тонша, багатошарова. Ферменти, завдяки яким відбувається розщеплення поживних речовин, виділяються назовні.
• У бактерій, які при фарбуванні за Грамом набувають фіолетового забарвлення ( грампозитивні), клітинна стінка товста. Поживні речовини, що надходять у клітину, розщеплюються у периплазматичному просторі (простір між клітинною стінкою та мембраною цитоплазми) гідролітичними ферментами.
• На поверхні клітинної стінки є численні рецептори. До них прикріплюються вбивці клітин – фаги, коліцини та хімічні сполуки.
• Ліпопротеїди стінки деяких видів бактерій є антигенами, які називаються токсинами.
• При тривалому лікуванні антибіотиками і з інших причин деякі клітини втрачають оболонку, але зберігають здатність до розмноження. Вони набувають округлої форми - L-форму і можуть довго зберігатися в організмі людини (коки або палички туберкульозу). Нестабільні L-форми мають здатність набувати первісного вигляду (реверсія).

Капсула

За несприятливих умов довкілля бактерії утворюють капсулу. Мікрокапсула щільно прилягає до стінки. Її можна побачити лише в електронному мікроскопі. Макрокапсулу часто утворюють патогенні мікроби (пневмококи). У клебсієли пневмонії макрокапсули виявляються завжди.

Капсулоподібна оболонка

Капсулоподібна оболонка є утворенням, неміцно пов'язане з клітинною стінкою. Завдяки бактеріальним ферментам капсулоподібна оболонка покривається вуглеводами (екзополісахаридами) зовнішнього середовища, завдяки чому забезпечується злипання бактерій з різними поверхнями, навіть зовсім гладкими. Наприклад, стрептококи, потрапляючи в організм людини, здатні злипатися із зубами та серцевими клапанами.

Функції капсули різноманітні:

• захист від агресивних умов довкілля,
• забезпечення адгезії (злипання) з клітинами людини,
• Маючи антигенні властивості, капсула має токсичний ефект при впровадженні в живий організм.

Джгутики

• У деяких бактеріальних клітин є джгутики (один або кілька) або ворсинки, які допомагають пересуватися. У складі джгутиків міститься скорочувальний білок флагелін.
• Кількість джгутиків може бути різним - один, пучок джгутиків, джгутики на різних кінцях клітини або по всій поверхні.
• Рух (безладний або обертальний) здійснюється в результаті обертального руху джгутиків.
• Антигенні властивості джгутиків мають токсичний ефект при захворюванні.
• Бактерії, що не мають джгутиків, покриваючись слизом, здатні ковзати. У водних бактерій містяться вакуолі у кількості 40 – 60, наповнені азотом.

Вони забезпечують занурення та спливання. У грунті бактеріальна клітина пересувається грунтовими каналами.

Пили

• Пили (ворсинки, фімбрії) покривають поверхню бактеріальних клітин. Ворсинка є гвинтоподібно скрученою тонкою порожнистою ниткою білкової природи.
• Пили загального типузабезпечують адгезію (злипання) із клітинами господаря. Їх кількість величезна і становить від кількох сотень до кількох тисяч. З моменту прикріплення починається будь-який інфекційний процес.
• Статеві пилисприяють перенесенню генетичного матеріалу від донора реципієнту. Їхня кількість від 1 до 4-х на одну клітину.

Цитоплазматична мембрана

• Цитоплазматична мембрана розташовується під клітинною стінкою і є ліпопротеїном (до 30% ліпідів і до 70% протеїнів).
• У різних бактеріальних клітин різний ліпідний склад мембран.
• Мембранні білки виконують багато функцій. Функціональні білкиє ферменти, завдяки яким на цитоплазматичної мембрані відбувається синтез різних її компонентів та ін.
• Цитоплазматична мембрана складається з 3 шарів. Подвійний фосфоліпідний шар пронизаний глобулінами, які забезпечують транспорт речовин у бактеріальну клітину. За порушення її роботи клітина гине.
• Цитоплазматична мембрана бере участь у спороутворенні.

Внутрішня будова бактерій

Цитоплазма

Весь вміст клітини, крім ядра і клітинної стінки, називається цитоплазмою. У рідкій, безструктурній фазі цитоплазми (матрикс) знаходяться рибосоми, мембранні системи, мітохондрії, пластиди та інші структури, а також запасні поживні речовини. Цитоплазма має надзвичайно складну, тонку структуру (шарувату, гранулярну). За допомогою електронного мікроскопа розкрито багато цікавих деталей будови клітини.

Зовнішній ліпопротвідний шар протопласту бактерій, що має особливі фізичні та хімічні властивості, називається цитоплазматичною мембраною. Усередині цитоплазми знаходяться всі життєво важливі структури та органели. Цитоплазматична мембрана виконує дуже важливу роль – регулює надходження речовин у клітину та виділення назовні продуктів обміну. Через мембрану поживні речовини можуть надходити в клітину в результаті активного біохімічного процесу за участю ферментів.

Крім того, у мембрані відбувається синтез деяких складових частин клітини, в основному компонентів клітинної стінки та капсули. Зрештою, у цитоплазматичній мембрані знаходяться найважливіші ферменти (біологічні каталізатори). Упорядковане розташування ферментів на мембранах дозволяє регулювати їхню активність і запобігати руйнуванню одних ферментів іншими. З мембраною пов'язані рибосоми – структурні частки, у яких синтезується білок. Мембрана складається з ліпопротеїдів. Вона досить міцна і може забезпечити тимчасове існування клітин без оболонки. Цитоплазматична мембрана становить до 20 % сухої маси клітини.

На електронних фотографіях тонких зрізів бактерій цитоплазматична мембрана представляється у вигляді безперервного тяжу завтовшки близько 75A, що складається зі світлого шару (ліпіди), укладеного між двома темнішими (білки). Кожен шар має ширину 20-30А. Така мембрана називається елементарною.

Гранули

У цитоплазмі клітин бактерій часто містяться гранули різної форми та розмірів. Проте їхню присутність не можна розглядати як якусь постійну ознаку мікроорганізму, зазвичай вона значною мірою пов'язана з фізичними та хімічними умовами середовища.

Багато цитоплазматичних включень складаються з сполук, які є джерелом енергії і вуглецю. Ці запасні речовини утворюються, коли організм забезпечується достатньою кількістю поживних речовин, і, навпаки, використовуються, коли організм потрапляє до умов, менш сприятливих щодо харчування.

У багатьох бактерій гранули складаються з крохмалю або інших полісахаридів – глікогену та гранульозу. У деяких бактерій при вирощуванні на багатому на цукрів середовищі всередині клітини зустрічаються крапельки жиру. Іншим поширеним типом гранулярних включень є волютин (метахроматиновые гранули). Ці гранули складаються з поліметафосфату (запасна речовина, що включає залишки фосфорної кислоти). Поліметафосфат служить джерелом фосфатних груп та енергії для організму. Бактерії частіше накопичують волютин у незвичайних умовах харчування, наприклад на середовищі, що не містить сірки. У цитоплазмі деяких сірчаних бактерій знаходяться крапельки сірки.

Мезосоми

Між плазматичною мембраною та клітинною стінкою є зв'язок у вигляді десмозів – містків. Цитоплазматична мембрана часто дає інвагінації – вп'ячування всередину клітини. Ці вп'ячування утворюють у цитоплазмі спеціальні мембранні структури, названі мезосомами.

Деякі види мезосом є тільця, відокремлені від цитоплазми власною мембраною. Усередині таких мембранних мішечків упаковані численні бульбашки та канальці. Ці структури виконують у бактерій різні функції. Одні з цих структур – аналоги мітохондрій.

Інші виконують функції зндоплазматичної мережі або апарату Гольджі. Шляхом інвагінації цитоплазматичної мембрани утворюється фотосинтезуючий апарат бактерій. Після вп'ячування цитоплазми мембрана продовжує зростати і утворює стоси, які за аналогією з гранулами хлоропластів рослин називають стоками тилакоїдів. У цих мембранах, що часто заповнюють собою більшу частину цитоплазми бактеріальної клітини, локалізуються пігменти (бактеріохлорофіл, каротиноїди) та ферменти (цитохроми), що здійснюють процес фотосинтезу.

Нуклеоїд

У бактерій немає такого ядра, як у вищих організмів (еукаріотів), а є його аналог – «ядерний еквівалент» – нуклеоїд, який є еволюційно примітивнішою формою організації ядерної речовини. Він складається з однієї замкненої в кільце двоспіральної нитки ДНК довжиною 1,1 -1,6 нм, яку розглядають як одиночну бактеріальну хромосому або генофор. Нуклеоїд у прокаріотів не відмежований від решти клітини мембраною – у нього відсутня ядерна оболонка.

До складу структур нуклеоїду входять РНК-полімераза, основні білки та відсутні гістони; хромосома закріплюється на цитоплазматичної мембрані, а грампозитивних бактерій – на мезосомс. Бактеріальна хромосома реплікується поліконсервативним способом: батьківська подвійна спіраль ДНК розкручується і на матриці кожного полінуклеотидного ланцюга збирається новий комплементарний ланцюжок. Нуклеоїд немає мітотичного апарату, і розбіжність дочірніх ядер забезпечується зростанням цитоплазматичної мембрани.

Бактеріальне ядро ​​– диференційована структура. Залежно від стадії розвитку клітини нуклеоїд може бути дискретним (переривчастим) та складатися з окремих фрагментів. Це з тим, що розподіл бактеріальної клітини у часі здійснюється після завершення циклу реплікації молекули ДНК та оформлення дочірніх хромосом.

У нуклеоїді зосереджено основний обсяг генетичної інформації бактеріальної клітини. Крім нуклеоїду в клітинах багатьох бактерій виявлено позахромосомні генетичні елементи - плазміди, представлені невеликими кільцевими молекулами ДНК, здатними до автономної реплікації.

Плазміди

Плазміди є автономними молекулами, згорнутими в кільце, двонитковою ДНК. Їх маса значно менша за масу нуклеотиду. Незважаючи на те, що в ДНК плазмід закодована спадкова інформація, вони не є життєво важливими та необхідними для бактеріальної клітини.

Рибосоми

У цитоплазмі бактерій містяться рибосоми – білок-синтезуючі частки діаметром 200А. У клітці їх налічується понад тисячу. Складаються рибосоми з РНК та білка. У бактерій багато рибосом розташовані в цитоплазмі вільно, деякі з них можуть бути пов'язані з мембранами.

Рибосоми є центрами синтезу білка у клітині. При цьому вони часто з'єднуються між собою, утворюючи агрегати, які називаються полірибосомами або полісомами.

Увімкнення

Включення – продукти метаболізму ядерних та без'ядерних клітин. Є запасом поживних речовин: глікоген, крохмаль, сірка, поліфосфат (валютин) та ін. Включення часто при фарбуванні набувають іншого вигляду, ніж колір барвника. За валютою можна діагностувати дифтерійну паличку.

Що ж відсутнє у клітинах бактерій?

Так як бактерія - це прокаріотичний мікроорганізм, в клітинах бактерій завжди відсутні безліч органоїдів, які властиві еукаріотичним організмам:

• апарат Гольджі, який допомагає клітині тим, що накопичує непотрібні речовини, а згодом виводить їх із клітини;
• пластиди, що містяться тільки в клітинах рослин, зумовлюють їхнє забарвлення, а також відіграють значну роль у фотосинтезі;
• лізосоми, які мають особливі ферменти і допомагають розщепленню білків;
• мітохондрії забезпечують клітини необхідною енергією, а також беруть участь у розмноженні;
• ендоплазматична мережа, що забезпечує транспорт у цитоплазму певних речовин;
• клітинний центр.

Також варто пам'ятати, що у бактерій відсутня клітинна стінка, тому процеси, такі як піноцитоз і фагоцитоз, не можуть протікати.

Особливості процесів бактерій

Як особливі мікроорганізми, бактерії пристосовані до існування в таких умовах, коли кисень може бути відсутнім. А саме дихання у них відбувається за рахунок мезосом. Також дуже цікаво те, що зелені організми здатні точно фотосинтезувати, як і рослини. Але важливо враховувати те, що у рослин процес фотозінтезу відбувається у хлоропластах, а у бактерій на мембранах.

Розмноження в бактеріальній клітині відбувається найпримітивнішим шляхом. Дозріла клітка ділиться надвоє, вони через деякий час досягають зрілості, і цей процес повторюється. За сприятливих умов за добу може відбутися зміна 70-80 поколінь. Важливо пам'ятати, що бактері через свою будову не доступні такі способи розмноження, як мітоз і мейоз. Вони притаманні лише еукаріотичним клітинам.

Відомо, що утворення спорів – це один із кількох способів розмноження грибів та рослин. Але бактерії також можуть утворювати суперечки, що притаманне небагатьом з їх видів. Вони мають дану здатність для того, щоб переживати особливо несприятливі умови, які можуть бути небезпечними для їхнього життя.

Відомі такі види, які здатні вижити навіть за умов космосу. Таке не можуть повторити жодних живих організмів. Бактерії стали прабатьками життя Землі завдяки простоті їх будови. Але те, що вони існують і донині, показує наскільки вони важливі для навколишнього світу. З їхньою допомогою люди можуть максимально наблизитися до відповіді питання про походження життя Землі, постійно вивчаючи, бактерії і дізнаючись щось нове.

Найцікавіші та захоплюючі факти про бактерії

Бактерії стафілокока прагнуть людської крові

Золотистий стафілокок (Staphylococcus aureus) є поширеним видом бактерій, що вражає близько 30 відсотків усіх людей. У деяких людей він є частиною мікробіоми (мікрофлори), і зустрічається як усередині організму, так і на шкірі або в ротовій порожнині. У той час як є нешкідливі штами стафілококу, інші, такі як метицилінрезистентний золотистий стафілокок (Methicillin-resistant Staphylococcus aureus), створюють серйозні проблеми для здоров'я, включаючи інфекції шкіри, серцево-судинні захворювання, менінгіт та хвороби травної.

Дослідники Університету Вандербільта виявили, що бактерії стафілокока віддають перевагу крові людини порівняно з кров'ю тварин. Ці бактерії небайдужі до залози, що міститься в гемоглобіні, виявленому в еритроцитах. Золотистий стафілокок розриває клітини крові, щоб дістатися заліза всередині них. Вважається, що генетичні варіації гемоглобіну можуть зробити одних людей більш бажаним для стафілококових бактерій, ніж інших.

Бактерії викликають дощ

Дослідники виявили, що бактерії в атмосфері можуть відігравати певну роль у виробництві дощу та інших форм опадів. Цей процес починається, коли бактерії із рослин переносяться вітром в атмосферу. На висоті навколо них утворюється лід, і вони починають рости. Як тільки заморожені бактерії досягають певного порогу зростання, крига починає танути і повертається на землю у вигляді дощу. Бактерії виду Psuedomonas syringae навіть були виявлені у центрі великих частинок граду. Вони продукують особливий білок у клітинних мембранах, що дозволяє зв'язувати воду унікальним чином, сприяючи утворенню льоду.

Боротьба з бактеріями, що провокують акне

Дослідники виявили, що деякі штами бактерій, що викликають акне можуть фактично допомогти запобігти прищам. Бактерія, яка викликає акне – Propionibacterium acnes, мешкає у порах нашої шкіри. Коли ці бактерії провокують імунну відповідь, область на шкірі набухає і утворюються прищі.

Однак було виявлено, що деякі штами бактерій рідше спричиняють акне. Ці штами можуть спричинити те, що у людей зі здоровою шкірою рідко з'являються прищі. Вивчаючи гени штамів Propionibacterium acnes, зібрані у людей з акне та здоровою шкірою, дослідники визначили штаммп, який був поширений на чистій шкірі та рідко зустрічався на шкірі з акне. Майбутні дослідження включатимуть спроби розробити препарат, що вбиває тільки бактерії Propionibacterium acnes, що викликають вугри штами.

Бактерії на яснах можуть призвести до серцево-судинного захворювання.

Хто б міг подумати, що регулярне чищення зубів здатне допомогти запобігти захворюванням серця? Раніше дослідження виявили зв'язок між хворобою ясен та серцево-судинними захворюваннями. Наразі вчені знайшли конкретний зв'язок між цими захворюваннями.

Передбачається, що і бактерії, і люди виробляють певні типи білків, які називають стресовими білками. Ці білки утворюються, коли клітини зазнають різних типів стресових станів. Коли людина має інфекція ясен, клітини імунної системи починають атакувати бактерії. Бактерії виробляють стрес-білки при атаці, а білі кров'яні клітини також атакують стрес-білки.

Проблема полягає в тому, що білі кров'яні клітини не можуть розрізняти стрес-білки, які продукують бактерії, і ті, що продукуються організмом. В результаті клітини імунної системи також атакують стресові білки, що виробляються організмом, що спричиняє накопичення лейкоцитів в артеріях і призводить до атеросклерозу. Кальциноване серце є основною причиною серцево-судинних захворювань.

Ґрунтові бактерії покращують навчання.

Ви знали, що час, проведений у саду чи робота на городі, може допомогти вам краще вчитися? На думку дослідників, ґрунтова бактерія Mycobacterium vaccae здатна покращувати навчання у ссавців.

Ймовірно, ці бактерії потрапляють до нашого організму шляхом проковтування або через дихання. За припущенням вчених, бактерія Mycobacterium vaccae покращує навчання, стимулюючи зростання нейронів головного мозку, що призводить до підвищення рівня серотоніну та зниження занепокоєння.

Дослідження проводили з використанням мишей, які годували живими бактеріями Mycobacterium vaccae. Результати показали, що миші, що вживають бактерії, пересувалися лабіринтом набагато швидше і з меншим рівнем занепокоєння, ніж миші, які не харчувалися бактеріями. Вчені припускають, що Mycobacterium vaccae відіграє певну роль у покращенні вирішення нових завдань та зменшенні рівня стресу.

Бактеріальні силові машини

Дослідники з Аргонського національної лабораторії виявили, що бактерія Bacillus subtilis мають здатність обертати дуже маленькі шестерні. Ці бактерії є аеробними, тобто потребують кисню для зростання та розвитку. Коли їх поміщають у розчин з мікропухирцями повітря, бактерії плавають у зубцях шестерні і змушують її повертатися у певному напрямку.

Потрібно кілька сотень бактерій, що працюють в унісон, щоб почати обертання шестірні. Було також виявлено, що бактерії можуть повертати кілька сполучених між собою шестерень. Дослідники змогли контролювати швидкість, з якою бактерії крутили шестерні, регулюючи кількість кисню у розчині. Зменшення кількості кисню призвело до уповільнення бактерій. Вилучення кисню змушує їх повністю припинити рух.

Бактеріальна клітина, незважаючи на зовнішню простоту будови, є дуже складним організмом, для якого характерні процеси, властиві всім живим істотам. Клітина бактерій одягнена щільною оболонкою, що складається з клітинної стінки, цитоплазматичної мембрани, а в деяких видів і капсули.

Клітинна стінка– один із головних елементів структури бактеріальної клітини є поверхневим шаром, розташованим зовні від цитоплазматичної мембрани. Стінка виконує захисну і опорну функції, і навіть надає клітині постійну, характерну нею форму (наприклад, форму палички чи кока), т.к. має певну ригідність (жорсткістю), і являє собою зовнішній скелет клітини. Усередині бактеріальної клітини осмотичний тиск у кілька разів, а іноді й у десятки разів вищий, ніж у зовнішньому середовищі. Тому клітина швидко розірвалася б, якби вона не була захищена такою щільною, жорсткою структурою, як клітинна стінка. Основним структурним компонентом стінок, основою їхньої жорсткої структури майже у всіх досліджених до цього часу бактерій є муреїн. Поверхня клітинної стінки деяких паличкоподібних форм бактерій покрита виростами, шипами або пагорбами. За допомогою способу забарвлення, вперше запропонованого в 1884 Крістіаном Грамом, бактерії можуть бути розділені на дві групи: грампозитивні і грамнегативні. Клітинна стінка відповідальна за фарбування бактерій за Грамом. Здатність чи нездатність фарбуватися за Грамом пов'язані з різницею у хімічному складі клітинних стінок бактерій. Клітинна стінка проникна: через неї поживні речовини вільно проходять у клітину, а продукти обміну виходять у довкілля. Великі молекули з великою молекулярною вагою не проходять через оболонку.

До клітинної стінки бактеріальної клітини тісно прилягає зовнішній шар цитоплазми. цитоплазматична мембрана, що складається зазвичай з подвійного шару ліпідів, кожна поверхня якого покрита мономолекулярним шаром білка. Мембрана становить близько 8-15% клітин ліпідів. Загальна товщина мембрани дорівнює приблизно 9 нм. Цитоплазматична мембрана грає роль осмотичного бар'єру, що контролює транспорт речовин у бактеріальну клітину та з неї.

Клітинна стінка багатьох бактерій зверху оточена шаром слизового матеріалу. капсулою.Товщина капсули може у багато разів перевершувати діаметр самої клітини, а іноді вона настільки тонка, що її можна побачити лише через електронний мікроскоп - мікрокапсула. Капсула не є обов'язковою частиною клітини, вона утворюється в залежності від умов, у які потрапляють бактерії. Вона служить захисним покривом клітини та бере участь у водному обміні, оберігаючи клітину від висихання.

Під цитоплазматичною мембраною у бактерій знаходиться ц ітоплазма,являє собою весь вміст клітини, за винятком ядра та клітинної стінки. Цитоплазма бактерій представляє собою дисперсну суміш колоїдів, що складається з води, білків, вуглеводів, ліпідів, мінеральних сполук та інших речовин. У рідкій безструктурній фазі цитоплазми (матрикс) знаходяться рибосоми, мембранні системи, пластиди та інші структури, а також запасні поживні речовини.

У бактерій немає такого ядра, як у вищих організмів, а є його аналог «ядерний еквівалент» нуклеоїд,що є еволюційно більш примітивною формою організації ядерної речовини. Нуклеоїд бактеріальної клітини знаходиться у її центральній частині.

У бактеріальній клітині, що покоїться, зазвичай міститься один нуклеоїд; клітини, що знаходяться у фазі, що передує поділу, мають два нуклеоїди; у фазі логарифмічного зростання – розмноження – до чотирьох та більше нуклеоїдів. Крім нуклеоїду, в цитоплазмі бактеріальної клітини можуть перебувати в сотні разів більш короткі нитки ДНК - так звані позахромосомні фактори спадковості, які отримали назву плазмід.Як з'ясовано, плазміди не обов'язково є у бактерій, але вони надають організму додаткових, корисних для нього властивостей, зокрема пов'язаних з розмноженням, стійкістю до лікарських препаратів, хвороботворністю та ін.

На поверхні деяких бактерій є придаткові структури; найбільш поширеними з них є джгутики –органи руху бактерій У бактерій може бути один, два або кілька джгутиків. Розташування їх по-різному: на одному кінці клітини, на двох, по всій поверхні і т.д.

Бактерія з одним джгутиком називається монотрихом; бактерія з пучком джгутиків на одному кінці клітини – лофотрихом;на обох кінцях - амфітріх;бактерія зі джгутиками, розташованими по всій поверхні клітини, називається перітріхом.Число джгутиків різне у різних видів бактерій і може досягати до 100. Товщина джгутиків коливається від 10 до 20 нм, довжина - від 3 до 15 мкм, причому в однієї і тієї ж бактеріальної клітини довжина може змінюватися в залежності від стану культури та факторів зовнішнього середовища .

Перші бактерії з'явилися, ймовірно, понад 3.5 млрд років тому і протягом майже мільярда років були єдиними живими істотами на нашій планеті. Нині вони поширені повсюдно визначають різні процеси, які у природі.

Форма та розміри бактерій

Бактерії – це одноклітинні мікроскопічні організми. Вони мають форму паличок, кульок, спіралей. Деякі види утворюють скупчення але кілька тисяч клітин. Довжина паличкоподібних бактерій становить 0,002-0,003 мм. Тому навіть з допомогою мікроскопа окремі бактерії побачити дуже важко. Однак їх легко помітити неозброєним оком, коли вони розвиваються у великій кількості та утворюють колонії. У лабораторних умовах колонії бактерій вирощують на спеціальних середовищах, що містять необхідні поживні речовини.

Будова бактеріальної клітини

Бактеріальна клітина, як клітини рослин, і тварин, покрита плазматичної мембраною. Але на відміну від них із зовнішнього боку мембрани розташована щільна клітинна оболонка. Вона складається з міцної речовини і виконує одночасно захисну та опорну функції, надаючи клітині постійну форму. Через клітинну оболонку поживні речовини вільно проходять у клітину, а непотрібні речовини виходять у довкілля. Часто поверх клітинної оболонки у бактерій виробляється додатковий захисний шар слизу – капсула.

На поверхні клітинної оболонки деяких бактерій є вирости – довгі джгутики (один, два і більше) або короткі тонкі ворсинки. З їхньою допомогою бактерії пересуваються. У цитоплазмі бактеріальної клітини знаходиться ядерна речовина – нуклеоїд, яка несе спадкову інформацію. Ядерна речовина, на відміну від ядра, не відокремлена від цитоплазми. У зв'язку з відсутністю оформленого ядра та іншими особливостями всі бактерії поєднуються в окреме царство живої природи - царство Бактерій.

Поширення бактерій та їх роль у природі

Бактерії - найпоширеніші Землі живі істоти. Вони живуть всюди: у воді, повітрі, ґрунті. Бактерії здатні жити навіть там, де не можуть вижити інші організми: у гарячих джерелах, у льодах Антарктиди, у підземних нафтових родовищах і навіть усередині атомних реакторів. Кожна бактеріальна клітина дуже мала, але загальна кількість бактерій Землі величезна. Це
пов'язане із високою швидкістю бактерій. Бактерії виконують у природі найрізноманітніші функції.

Велика роль бактерій у освіті паливних з корисними копалинами. Мільйони років вони розкладали останки морських організмів та наземних рослин. Внаслідок життєдіяльності бактерій сформувалися поклади нафти, природного газу, вугілля.

Бактерії — найдавніша група організмів із нині існуючих Землі. Перші бактерії з'явилися, ймовірно, понад 3,5 млрд років тому і протягом майже мільярда років були єдиними живими істотами на нашій планеті. Оскільки це були перші представники живої природи, їхнє тіло мало примітивну будову.

Згодом їх будова ускладнилася, але й досі бактерії вважаються найпримітивнішими одноклітинними організмами. Цікаво, деякі бактерії й нині ще зберегли примітивні риси своїх древніх предків. Це спостерігається у бактерій, що мешкають у гарячих сірчаних джерелах та безкисневих мулах на дні водойм.

Більшість бактерій безбарвна. Тільки деякі пофарбовані в пурпуровий або зелений колір. Але колонії багатьох бактерій мають яскраве забарвлення, яке обумовлюється виділенням забарвленої речовини у навколишнє середовище або пігментування клітин.

Першовідкривачем світу бактерій був Антоній Левенгук - голландський дослідник природи 17 століття, вперше створив досконалу лупу-мікроскоп, що збільшує предмети в 160-270 разів.

Бактерії відносять до прокаріотів і виділяють до окремого царства — Бактерії.

Форма тіла

Бактерії - численні та різноманітні організми. Вони різняться формою.

Назва бактерії	Форма бактерії	Зображення бактерії
Кокі		Куляста
Бацила		Паличкоподібна
Вібріон		Вигнута у вигляді коми
Спірила		Спіралеподібна
Стрептококи		Ланцюжок з коків
Стафілококи		Грона коків
Диплококи		Дві круглі бактерії, ув'язнені в одній слизовій капсулі

Способи пересування

Серед бактерій є рухомі та нерухомі форми. Рухливі пересуваються рахунок хвилеподібних скорочень чи з допомогою джгутиків (скручені гвинтоподібні нитки), які з особливого білка флагеллина. Джгутиків може бути один чи кілька. Розташовуються вони в одних бактерій на одному кінці клітини, в інших - на двох або по всій поверхні.

Але рух притаманне і багатьом іншим бактеріям, у яких джгутики відсутні. Так, бактерії, покриті зовні слизом, здатні до ковзного руху.

У деяких позбавлених джгутиків водних та ґрунтових бактерій у цитоплазмі є газові вакуолі. У клітині може бути 40-60 вакуолей. Кожна їх заповнена газом (імовірно — азотом). Регулюючи кількість газу у вакуолях, водні бактерії можуть занурюватися в товщу води або підніматися на її поверхню, а ґрунтові бактерії пересуватися в капілярах ґрунту.

Місце проживання

У силу простоти організації та невибагливості бактерії широко поширені у природі. Бактерії виявлені скрізь: у краплі навіть найчистішої джерельної води, у крупинках ґрунту, у повітрі, на скелях, у полярних снігах, пісках пустель, на дні океану, у видобутій із величезної глибини нафти і навіть у воді гарячих джерел із температурою близько 80ºС. Мешкають вони на рослинах, плодах, у різних тварин і в людини в кишечнику, ротовій порожнині, кінцівках, поверхні тіла.

Бактерії — найдрібніші та найчисленніші живі істоти. Завдяки малим розмірам вони легко проникають у будь-які тріщини, щілини, пори. Дуже витривалі та пристосовані до різних умов існування. Переносять висушування, сильні холоди, нагрівання до 90 С, не втрачаючи при цьому життєздатність.

Практично немає місця Землі, де не зустрічалися б бактерії, але у різних кількостях. Умови життя бактерій різноманітні. Одним з них необхідний кисень повітря, інші його не потребують і здатні жити в безкисневому середовищі.

У повітрі бактерії піднімаються у верхні шари атмосфери до 30 км. і більше.

Особливо багато їх у ґрунті. У 1 р. ґрунту можуть утримуватися сотні мільйонів бактерій.

У воді: у поверхневих шарах води відкритих водойм. Корисні водяні бактерії мінералізують органічні залишки.

У живих організмах: хвороботворні бактерії потрапляють у організм із довкілля, але у сприятливих умовах викликаю захворювання. Симбіотичні живуть в органах травлення, допомагаючи розщеплювати та засвоювати їжу, синтезують вітаміни.

Зовнішня будова

Клітина бактерії одягнена особливою щільною оболонкою - клітинною стінкою, яка виконує захисну та опорну функції, а також надає бактерії постійну, характерну для неї форму. Клітинна стінка бактерії нагадує оболонку рослинної клітини. Вона проникна: через неї поживні речовини вільно проходять у клітину, а продукти обміну речовин виходять у довкілля. Часто поверх клітинної стінки у бактерій виробляється додатковий захисний шар слизу – капсула. Товщина капсули може багато разів перевищувати діаметр самої клітини, але може бути і дуже невеликий. Капсула - не обов'язкова частина клітини, вона утворюється залежно від умов, у які потрапляють бактерії. Вона оберігає бактерію від висихання.

На поверхні деяких бактерій є довгі джгутики (один, два або багато) або короткі тонкі ворсинки. Довжина джгутиків може значно перевищувати розмітки тіла бактерії. За допомогою джгутиків та ворсинок бактерії пересуваються.

Внутрішня будова

Усередині клітини бактерії знаходиться густа нерухома цитоплазма. Вона має шарувату будову, вакуолей немає, тому різні білки (ферменти) та запасні поживні речовини розміщуються у самій речовині цитоплазми. Клітини бактерій немає ядра. У центральній частині їх клітини сконцентровано речовину, яка несе спадкову інформацію. Бактерії - нуклеїнова кислота - ДНК. Але ця речовина не оформлена у ядро.

Внутрішня організація бактеріальної клітини складна та має свої специфічні особливості. Цитоплазма відокремлюється від клітинної стінки цитоплазматичної мембраною. У цитоплазмі розрізняють основну речовину, або матрикс, рибосоми і невелику кількість мембранних структур, що виконують різні функції (аналоги мітохондрій, ендоплазматичної мережі, апарату Гольджі). У цитоплазмі клітин бактерій часто містяться гранули різної форми та розмірів. Гранули можуть складатися з сполук, які є джерелом енергії та вуглецю. У бактеріальній клітині трапляються і крапельки жиру.

У центральній частині клітини локалізована ядерна речовина - ДНК, не відмежована від цитоплазми мембраною. Це аналог ядра – нуклеоїд. Нуклеоїд не має мембрани, ядерця і набору хромосом.

Способи харчування

У бактерій спостерігаються різні способи харчування. Серед них є автотрофи та гетеротрофи. Автотрофи – організми, здатні самостійно утворювати органічні речовини для свого харчування.

Рослини потребують азоту, але самі засвоюють азот повітря не можуть. Деякі бактерії з'єднують молекули азоту, що містяться в повітрі, з іншими молекулами, в результаті чого виходять речовини, доступні для рослин.

Ці бактерії поселяються в клітинах молодого коріння, що призводить до утворення на коренях потовщень, званих бульбочками. Такі бульби утворюються на коренях рослин сімейства бобових та деяких інших рослин.

Коріння дає бактеріям вуглеводи, а бактерії корінням - такі речовини, що містять азот, які можуть бути засвоєні рослиною. Їхнє співжиття взаємовигідне.

Коріння рослин виділяють багато органічних речовин (цукри, амінокислоти та інші), якими харчуються бактерії. Тому в шарі ґрунту, що оточує коріння, поселяється особливо багато бактерій. Ці бактерії перетворюють відмерлі залишки рослин на доступні для рослини речовини. Цей шар ґрунту називають ризосферою.

Існує кілька гіпотез про проникнення бульбочкових бактерій у тканини кореня:

• через пошкодження епідермальної та корової тканини;
• через кореневі волоски;
• лише через молоду клітинну оболонку;
• завдяки бактеріям-супутникам, які продукують пектинолітичні ферменти;
• завдяки стимуляції синтезу В-індолілоцтової кислоти з триптофану, що завжди є в кореневих виділеннях рослин.

Процес впровадження бульбочкових бактерій у тканину кореня і двох фаз:

• інфікування кореневих волосків;
• процес утворення бульбочок.

У більшості випадків клітина, що впровадилася, активно розмножується, утворює так звані інфекційні нитки і вже у вигляді таких ниток переміщається в тканини рослини. Бульбякові бактерії, що вийшли з інфекційної нитки, продовжують розмножуватися в тканині господаря.

Рослинні клітини, що наповнюються швидко розмножуються клітинами бульбочкових бактерій, починають посилено ділитися. Зв'язок молодої бульбочки з коренем бобової рослини здійснюється завдяки судинно-волокнистим пучкам. У період функціонування бульбочки зазвичай щільні. До моменту прояву оптимальної активності бульби набувають рожевого забарвлення (завдяки пігменту легоглобіну). Фіксувати азот здатні лише ті бактерії, які містять легоголобін.

Бактерії бульбочок створюють десятки та сотні кілограмів азотних добрив на гектарі ґрунту.

Обмін речовин

Бактерії відрізняються одна від одної обміном речовин. В одних він йде за участю кисню, в інших без його участі.

Більшість бактерій харчуються готовими органічними речовинами. Лише деякі з них (синьо-зелені, або ціанобактерії) здатні створювати органічні речовини з неорганічних. Вони відіграли важливу роль у накопиченні кисню в атмосфері Землі.

Бактерії вбирають речовини ззовні, розривають їх молекули на частини, із цих частин збирають свою оболонку і поповнюють свій вміст (так вони ростуть), а непотрібні молекули викидають назовні. Оболонка та мембрана бактерії дозволяє їй вбирати тільки потрібні речовини.

Якби оболонка та мембрана бактерії були повністю непроникними, у клітину не потрапили б жодні речовини. Якби вони були проникними всім речовин, вміст клітини перемішалося б із середовищем — розчином, у якій живе бактерія. Для виживання бактерії необхідна оболонка, яка потрібні речовини пропускає, а непотрібні – ні.

Бактерія поглинає живильні речовини, що знаходяться поблизу неї. Що відбувається згодом? Якщо вона може самостійно пересуватися (рухаючи джгутик або виштовхуючи слиз назад), то вона переміщається, поки не знайде необхідні речовини.

Якщо вона рухатися не може, то чекає, поки дифузія (здатність молекул однієї речовини проникати в гущавину молекул іншої речовини) не принесе до неї необхідні молекули.

Бактерії разом із іншими групами мікроорганізмів виконують величезну хімічну роботу. Перетворюючи різні сполуки, вони одержують необхідну для їхньої життєдіяльності енергію та поживні речовини. Процеси обміну речовин, способи добування енергії та потреби у матеріалах для побудови речовин свого тіла у бактерій різноманітні.

Інші бактерії всі потреби у вуглеці, необхідному для синтезу органічних речовин тіла, задовольняють рахунок неорганічних сполук. Вони називаються автотроф. Автотрофні бактерії здатні синтезувати органічні речовини із неорганічних. Серед них розрізняють:

Хемосинтез

Використання променистої енергії – найважливіший, але не єдиний шлях створення органічної речовини з вуглекислого газу та води. Відомі бактерії, які як джерело енергії для такого синтезу використовують не сонячне світло, а енергію хімічних зв'язків, що відбуваються в клітинах організмів при окисленні деяких неорганічних сполук - сірководню, сірки, аміаку, водню, азотної кислоти, закисних сполук заліза та марганцю. Утворену з використанням цієї хімічної енергії органічну речовину використовують для побудови клітин свого тіла. Тому такий процес називають хемосинтезом.

Найважливішу групу хемосинтезуючих мікроорганізмів становлять бактерії, що нітрифікують. Ці бактерії живуть у ґрунті та здійснюють окислення аміаку, що утворився при гнитті органічних залишків, до азотної кислоти. Остання, що реагує з мінеральними сполуками ґрунту, перетворюються на солі азотної кислоти. Цей процес відбувається у дві фази.

Залізобактерії перетворюють закисне залізо на окисне. Утворений гідроокис заліза осідає і утворює так звану болотяну залізну руду.

Деякі мікроорганізми існують рахунок окислення молекулярного водню, забезпечуючи цим автотрофний спосіб харчування.

Характерною особливістю водневих бактерій є здатність перемикатися на гетеротрофний спосіб життя при забезпеченні їх органічними сполуками та відсутності водню.

Таким чином, хемоавтотрофи є типовими автотрофами, оскільки самостійно синтезують із неорганічних речовин необхідні органічні сполуки, а не беруть їх у готовому вигляді від інших організмів, як гетеротрофи. Від фототрофних рослин хемоавтотрофні бактерії відрізняються повною незалежністю від світла як джерела енергії.

Бактеріальний фотосинтез

Деякі пігментовмісні серобактерії (пурпурні, зелені), що містять специфічні пігменти - бактеріохлорофіл, здатні поглинати сонячну енергію, за допомогою якої сірководень в їх організмах розщеплюється і віддає атоми водню для відновлення відповідних сполук. Цей процес має багато спільного з фотосинтезом і відрізняється лише тим, що у пурпурових та зелених бактерій донором водню є сірководень (зрідка – карбонові кислоти), а у зелених рослин – вода. У тих та інших відщеплення та перенесення водню здійснюється завдяки енергії поглинених сонячних променів.

Такий бактеріальний фотосинтез, який відбувається без виділення кисню, називається фоторедукцією. Фоторедукція вуглекислого газу пов'язана з перенесенням водню не від води, а від сірководню:

6СО 2 +12Н 2 S + hv → С6Н 12 О 6 +12S = 6Н 2 О

Біологічне значення хемосинтезу та бактеріального фотосинтезу в масштабах планети відносно невелике. Тільки хемосинтезуючі бактерії відіграють істотну роль у процесі кругообігу сірки в природі. Поглинаючись зеленими рослинами у формі солей сірчаної кислоти, сірка відновлюється та входить до складу білкових молекул. Далі при руйнуванні відмерлих рослинних і тваринних залишків гнильними бактеріями сірка виділяється у вигляді сірководню, який окислюється серобактеріями до вільної сірки (або сірчаної кислоти), що утворює в ґрунті доступні для рослини сульфіти. Хемо- та фотоавтотрофні бактерії мають істотне значення у кругообігу азоту та сірки.

Спороутворення

Усередині бактеріальної клітини утворюються суперечки. У процесі спороутворення бактеріальна клітина зазнає ряду біохімічних процесів. У ній зменшується кількість вільної води, знижується ферментативна активність. Це забезпечує стійкість суперечок до несприятливих умов довкілля (високої температури, високої концентрації солей, висушування та інших.). Спороутворення властиве лише невеликій групі бактерій.

Суперечки — це не обов'язкова стадія життєвого циклу бактерій. Спороутворення починається лише за браку поживних речовин чи накопиченні продуктів обміну. Бактерії у вигляді суперечок можуть тривалий час перебувати у стані спокою. Спори бактерій витримують тривале кип'ятіння та дуже тривале проморожування. При настанні сприятливих умов суперечки проростає і стає життєздатною. Спору бактерій - це пристосування до виживання у несприятливих умовах.

Розмноження

Розмножуються бактерії розподілом однієї клітини на дві. Досягши певного розміру, бактерія поділяється на дві однакові бактерії. Потім кожна з них починає харчуватися, росте, ділиться тощо.

Після подовження клітини поступово утворюється поперечна перегородка, та був дочірні клітини розходяться; у багатьох бактерій у певних умовах клітини після поділу залишаються пов'язаними до характерних груп. При цьому залежно від напрямку площини поділу та числа поділів з'являються різні форми. Розмноження брунькуванням зустрічається у бактерій як виняток.

За сприятливих умов розподіл клітин у багатьох бактерій відбувається через кожні 20-30 хвилин. При такому швидкому розмноженні потомство однієї бактерії за 5 діб здатне утворити масу, якою можна заповнити всі моря та океани. Простий підрахунок показує, що за добу може утворитися 72 покоління (720 000 000 000 000 000 000 клітин). Якщо перевести у вагу – 4720 тонн. Однак у природі цього немає, оскільки більшість бактерій швидко гинуть під впливом сонячного світла, при висушуванні, нестачі їжі, нагріванні до 65-100ºС, внаслідок боротьби між видами тощо.

Бактерія (1), що поглинула достатньо їжі, збільшується в розмірах (2) і починає готуватися до розмноження (розподілу клітини). Її ДНК (у бактерії молекула ДНК замкнута в кільце) подвоюється (бактерія виготовляє копію цієї молекули). Обидві молекули ДНК (3,4) виявляються прикріплені до стінки бактерії і при подовженні бактерії розходяться в сторони (5,6). Спочатку ділиться нуклеотид, потім цитоплазма.

Після розходження двох молекул ДНК на бактерії з'являється перетяжка, яка поступово поділяє тіло бактерії на дві частини, у кожній з яких є молекула ДНК (7).

Буває (у сінної палички), дві бактерії злипаються, і між ними утворюється перемичка (1,2).

По перемичці ДНК із однієї бактерії переправляється до іншої (3). Опинившись в одній бактерії, молекули ДНК сплітаються, злипаються у деяких місцях (4), після чого обмінюються ділянками (5).

Роль бактерій у природі

Колообіг

Бактерії - найважливіша ланка загального круговороту речовин у природі. Рослини створюють складні органічні речовини з вуглекислого газу, води та мінеральних солей ґрунту. Ці речовини повертаються у ґрунт із відмерлими грибами, рослинами та трупами тварин. Бактерії розкладають складні речовини на прості, які використовують рослини.

Бактерії руйнують складні органічні речовини відмерлих рослин та трупів тварин, виділення живих організмів та різні покидьки. Живлячись цими органічними речовинами, сапрофітні бактерії гниття перетворюють їх на перегній. Це своєрідні санітари нашої планети. Таким чином, бактерії беруть активну участь у кругообігу речовин у природі.

Ґрунтоутворення

Оскільки бактерії поширені практично повсюдно і зустрічаються у величезній кількості, вони багато в чому визначають різні процеси, що відбуваються в природі. Восени опадає листя дерев і чагарників, відмирають надземні пагони трав, опадають старі гілки, іноді падають стовбури старих дерев. Все це поступово перетворюється на перегній. 1 см 3 . поверхневого шару лісового ґрунту містяться сотні мільйонів сапрофітних ґрунтових бактерій кількох видів. Ці бактерії перетворюють перегній на різні мінеральні речовини, які можуть бути поглинені з ґрунту корінням рослин.

Деякі грунтові бактерії здатні поглинати азот із повітря, використовуючи його у процесах життєдіяльності. Ці азотофіксуючі бактерії живуть самостійно або поселяються в корінні бобових рослин. Проникнувши в коріння бобових, ці бактерії викликають розростання клітин коренів та утворення на них бульбочок.

Ці бактерії виділяють азотні сполуки, які використовують рослини. Від рослин бактерії одержують вуглеводи та мінеральні солі. Таким чином, між бобовою рослиною та бульбочковими бактеріями існує тісний зв'язок, корисний як одному, так і іншому організму. Це носить назву симбіозу.

Завдяки симбіозу з бульбочковими бактеріями бобові рослини збагачують ґрунт азотом, сприяючи підвищенню врожаю.

Поширення у природі

Мікроорганізми поширені повсюдно. Виняток становлять лише кратери вулканів, що діють, і невеликі майданчики в епіцентрах підірваних атомних бомб. Ні низькі температури Антарктики, ні киплячі струмені гейзерів, ні насичені розчини солей у соляних басейнах, ні сильна інсоляція гірських вершин, ні жорстке опромінення атомних реакторів не заважають існуванню та розвитку мікрофлори. Всі живі істоти постійно взаємодіють із мікроорганізмами, будучи часто не лише їхніми сховищами, а й розповсюджувачами. Мікроорганізми - аборигени нашої планети, які активно освоюють найнеймовірніші природні субстрати.

Мікрофлора ґрунту

Кількість бактерій у ґрунті надзвичайно велика — сотні мільйонів та мільярдів особин в 1 грамі. У ґрунті їх значно більше, ніж у воді та повітрі. Загальна кількість бактерій у ґрунтах змінюється. Кількість бактерій залежить від типу ґрунтів, їх стану, глибини розташування шарів.

На поверхні ґрунтових частинок мікроорганізми розташовуються невеликими мікроколоніями (по 20-100 клітин у кожній). Часто вони розвиваються в товщах згустків органічної речовини, на живих та відмираючих коренях рослин, у тонких капілярах і всередині грудочок.

Мікрофлора ґрунту дуже різноманітна. Тут зустрічаються різні фізіологічні групи бактерій: бактерії гниття, нітрифікуючі, азотфіксуючі, серобактерії та ін. Серед них є аероби та анаероби, спорові та не спорові форми. Мікрофлора - один із факторів утворення ґрунтів.

Сферою розвитку мікроорганізмів у грунті є зона, що примикає до коріння живих рослин. Її називають ризосферою, а сукупність мікроорганізмів, які у ній, — ризосферной мікрофлорою.

Мікрофлора водойм

Вода - природне середовище, де у великій кількості розвиваються мікроорганізми. Основна маса їх потрапляє у воду із ґрунту. Чинник, що визначає кількість бактерій у воді, наявність у ній поживних речовин. Найбільш чистими є води артезіанських свердловин та джерельні. Дуже багаті на бактерії відкриті водоймища, річки. Найбільша кількість бактерій знаходиться у поверхневих шарах води, ближче до берега. При віддаленні від берега та збільшенні глибини кількість бактерій зменшується.

Чиста вода містить 100-200 бактерій на 1 мл., а забруднена - 100-300 тис. і більше. Багато бактерій у донному мулі, особливо у поверхневому шарі, де бактерії утворюють плівку. У цій плівці багато сіро- та залізобактерій, які окислюють сірководень до сірчаної кислоти і тим самим запобігають замору риби. У мулі більше спороносних форм, тоді як у воді переважають неспороносні.

За видовим складом мікрофлора води подібна до мікрофлори грунту, але зустрічаються і специфічні форми. Руйнуючи різні покидьки, що у воду, мікроорганізми поступово здійснюють так зване біологічне очищення води.

Мікрофлора повітря

Мікрофлора повітря менш численна, ніж мікрофлора грунту та води. Бактерії піднімаються в повітря з пилом, деякий час можуть бути там, а потім осідають на поверхню землі і гинуть від нестачі живлення або під дією ультрафіолетових променів. Кількість мікроорганізмів у повітрі залежить від географічної зони, місцевості, пори року, забрудненістю пилом та ін. Кожна порошинка є носієм мікроорганізмів. Найбільше бактерій у повітрі над промисловими підприємствами. Повітря сільської місцевості чистіше. Найбільш чисте повітря над лісами, горами, сніговими просторами. Верхні шари повітря містять менше бактерій. У мікрофлорі повітря багато пігментованих та спороносних бактерій, які більш стійкі, ніж інші, до ультрафіолетових променів.

Мікрофлора організму людини

Тіло людини, навіть цілком здорової, завжди є носієм мікрофлори. При зіткненні тіла людини з повітрям та ґрунтом на одязі та шкірі осідають різноманітні мікроорганізми, у тому числі й патогенні (палички правця, газової гангрени та ін.). Найчастіше забруднюються відкриті частини людського тіла. На руках виявляють кишкові палички, стафілококи. У ротовій порожнині налічують понад 100 видів бактерій. Рот з його температурою, вологістю, живильними залишками - прекрасне середовище для розвитку мікроорганізмів.

Шлунок має кислу реакцію, тому переважна більшість мікроорганізмів у ньому гине. Починаючи з тонкого кишківника реакція стає лужною, тобто. сприятливою для бактерій. У товстих кишках мікрофлора дуже різноманітна. Кожна доросла людина виділяє щодня із екскрементами близько 18 млрд. бактерій, тобто. більше особин, ніж людей на земній кулі.

Внутрішні органи, що не з'єднуються із зовнішнім середовищем (мозок, серце, печінка, сечовий міхур та ін), зазвичай вільні від мікробів. У ці органи мікроби потрапляють лише під час хвороби.

Бактерії у кругообігу речовин

Мікроорганізми взагалі і бактерії зокрема грають велику роль у біологічно важливих кругообігах речовин на Землі, здійснюючи хімічні перетворення, абсолютно недоступні ні рослинам, ні тваринам. Різні етапи кругообігу елементів здійснюються організмами різного типу. Існування кожної окремої групи організмів залежить від хімічного перетворення елементів, яке здійснюється іншими групами.

Кругообіг азоту

Циклічне перетворення азотистих сполук грає першорядну роль постачанні необхідними формами азоту різних за харчовими потребами організмів біосфери. Понад 90% загальної фіксації азоту зумовлено метаболічною активністю певних бактерій.

Кругообіг вуглецю

Біологічне перетворення органічного вуглецю на вуглекислий газ, що супроводжується відновленням молекулярного кисню, потребує спільної метаболічної активності різноманітних мікроорганізмів. Багато аеробних бактерій здійснюють повне окислення органічних речовин. В аеробних умовах органічні сполуки спочатку розщеплюються шляхом зброджування, а кінцеві органічні продукти бродіння окислюються далі в результаті анаеробного дихання, якщо є неорганічні акцептори водню (нітрат, сульфат або СО 2).

Кругообіг сірки

Для живих організмів сірка доступна в основному у формі сульфатів розчинних або відновлених органічних сполук сірки.

Кругообіг заліза

У деяких водоймах із прісною водою містяться у високих концентраціях відновлені солі заліза. У таких місцях розвивається специфічна бактеріальна мікрофлора - залізобактерії, що окислюють відновлене залізо. Вони беруть участь у освіті болотних залізняку і водних джерел, багатих солями заліза.

Бактерії є найдавнішими організмами, що з'явилися близько 3,5 млрд років тому в археї. Близько 2,5 млрд. років вони домінували Землі, формуючи біосферу, брали участь у освіті кисневої атмосфери.

Бактерії є одними з найпростіше влаштованих живих організмів (крім вірусів). Вважають, що вони перші організми, що з'явилися на Землі.

Крім 5 царств живої природи, існує ще два надцарства: прокаріоти та еукаріоти. Тому якщо розглядати систематичне становище бактерій, воно буде наступним:

Чому ці організми виділяються на окремий таксон? Вся справа в тому, що для бактеріальної клітини характерна наявність деяких особливостей, що накладають відбиток на її життєдіяльність та взаємодію з іншими істотами та людиною.

Відкриття бактерій

Рибосоми - дрібні структури, у великій кількості розкидані в цитоплазмі. Природа представлена ​​молекулами РНК. Дані гранули є матеріалом, яким можна визначити ступінь спорідненості і систематичне положення конкретного виду бактерії. Функція їх - збирання білкових молекул.

Капсула

Для бактеріальної клітини характерною є наявність захисних слизових оболонок, склад яких визначається полісахаридами або поліпептидами. Такі структури мають назву капсул. Розрізняють мікро- та макрокапсули. Ця структура формується в усіх видів, але в переважної більшості, тобто перестав бути обов'язкової.

Від чого капсула захищає бактеріальну клітину? Від фагоцитозу антитілами господаря, якщо патогенна бактерія. Або від висихання та впливу шкідливих речовин, якщо говорити про інші види.

Слиз та включення

Також є необов'язкові структури бактерій. Слиз, або глікокалікс, за хімічною основою є мукоїдним полісахаридом. Може формуватися як усередині клітини, і зовнішніми ферментами. Добре розчинна у воді. Призначення: прикріплення бактерії до субстрату – адгезія.

Включення - це мікрогранули у цитоплазмі різної хімічної природи. Це можуть бути білки, амінокислоти, нуклеїнові кислоти чи полісахариди.

Органоїди руху

Особливості бактеріальної клітини також виявляються і у її русі. Для цього є джгутики, які можуть бути в різній кількості (від одного до декількох сотень на клітину). Основа кожного джгутика – білок флагеллін. Завдяки еластичним скороченням та ритмічним рухам з боку в бік бактерія може пересуватися у просторі. Кріпиться джгутик до цитоплазматичної мембрани. Розташування також може змінюватись у різних видів.

Пили

Ще тонші, ніж джгутики, структури, що беруть участь у:

• прикріплення до субстрату;
• водно-сольовому харчуванні;
• статевому розмноженні.

Складаються з білка піліну, кількість їх може сягати кількох сотень на клітину.

Подібність до клітин рослин

Бактеріальна і мають одну незаперечну подібність – наявність клітинної стінки. Однак якщо у рослин вона є безперечно, то у бактерій є не у всіх видів, тобто відноситься до необов'язкових структур.

Хімічний склад бактеріальної клітинної стінки:

• пептидоглікан муреїн;
• полісахариди;
• ліпіди;
• білки.

Зазвичай ця структура має подвійний шар: зовнішній та внутрішній. Функції виконує такі ж, як рослини. Підтримує та позначає постійну форму тіла та забезпечує механічний захист.

Освіта суперечка

Яка будова бактеріальної клітини, ми розглянули досить докладно. Залишилося лише згадати, як бактерії можуть переживати несприятливі умови, дуже тривалий час не втрачаючи життєздатності.

Це їм вдається шляхом формування структури під назвою спору. Вона не має відношення до розмноження і лише оберігає бактерії від несприятливих умов. За формою суперечки можуть бути різними. При відновленні нормальних умов спору ініціюється і проростає в активну бактерію.