Бактерии что это такое

Бактерии — одни из самых древних организмов на Земле. Несмотря на простоту своего строения, они живут во всех возможных средах обитания. Больше всего их насчитывается в почве (до нескольких миллиардов бактериальных клеток на 1 грамм почвы). Много бактерий в воздухе, воде, пищевых продуктах, внутри тел и на телах живых организмов. Бактерии были обнаружены в тех местах, где другие организмы жить не могут (на ледниках, в вулканах).

Обычно бактерия – это одна клетка (хотя бывают колониальные формы). Причем эта клетка очень мелкая (от долей мкм до нескольких десятков мкм). Но главной особенностью бактериальной клетки является отсутствие клеточного ядра. Другими словами, бактерии принадлежат прокариотам.

Бактерии бывают подвижными и неподвижными. В случае неподвижных форм передвижение осуществляется с помощью жгутиков. Их может быть несколько, а может быть только один.

Клетки разных видов бактерий могут сильно отличаться между собой по форме. Бывают шаровидные бактерии (кокки), палочковидные (бациллы), похожие на запятую (вибрионы), извитые (спирохеты, спириллы) и др.

Строение бактериальной клетки

У клеток многих бактерий имеется слизистая капсула. Она выполняет защитную функцию. В частности, защищает клетку от высыхания.

Как и у клеток растений, у бактериальных клеток есть клеточная стенка. Однако, в отличие от растений, ее строение и химический состав несколько иной. Клеточная стенка состоит из слоев сложного углевода. Ее строение таково, что позволяет проникать различным веществам внутрь клетки.

Под клеточной стенкой находится цитоплазматическая мембрана.

Бактерии относятся к прокариотам, так как в их клетках нет оформленного ядра. Они не имеют и хромосом, характерных для клеток эукариот. В состав хромосомы входит не только ДНК, но и белок. У бактерий же их хромосома состоит только из ДНК и представляет собой кольцевую молекулу. Такой генетический аппарат бактерий называется нуклеоид. Нуклеоид находится прямо в цитоплазме, обычно в центре клетки.

У бактерий нет настоящих митохондрий и ряда других клеточных органелл (комплекса Гольджи, эндоплазматической сети). Их функции выполняют впячивания клеточной цитоплазматической мембраны. Такие впячивания называются мезосомами.

В цитоплазме есть рибосомы, а также различные органические включения: белки, углеводы (гликоген), жиры. Также клетки бактерий могут содержать различные пигменты. В зависимости от наличия тех или иных пигментов или их отсутствия, бактерии могут быть бесцветными, зелеными, пурпурными.

Питание бактерий

Бактерии возникли на заре формирования жизни на Земле. Именно они «открыли» различные способы питания. Лишь потом, с усложнением организмов, четко выделились два крупных царства: Растения и Животные. Они отличаются между собой в первую очередь по способу питания. Растения являются автотрофами, а животные — гетеротрофами. У бактерий же встречаются оба типа питания.

Питание — это способ получения клеткой или организмом необходимых органических веществ. Их можно получить из вне или синтезировать самостоятельно из неорганических веществ.

Автотрофные бактерии

Автотрофные бактерии синтезируют органические вещества из неорганических. Процесс синтеза требует энергии. В зависимости от того, откуда автотрофные бактерии получают эту энергию их делят на фотосинтезирующие и хемосинтезирующие.

Фотосинтезирующие бактерии используют энергию Солнца, улавливая его излучение. В этом они сходны с растениями. Однако, если у растений в процессе фотосинтеза выделяется кислород, то у большинства фотосинтезирующих бактерий он не выделяется. То есть бактериальный фотосинтез анаэробен. Также зеленый пигмент бактерий отличается от аналогичного пигмента растений и называется бактериохлорофиллом. У бактерий нет хлоропластов. В основном фотосинтезирующие бактерии обитают в водоемах (пресных и соленых).

Хемосинтезирующие бактерии для синтеза органических веществ из неорганических используют энергию различных химических реакций. Энергия выделяется не во всех реакциях, а только в экзотермических. Некоторые такие реакции протекают в бактериальных клетках. Так в нитрифицирующих бактериях протекает реакция окисления аммиака в нитриты и нитраты. Железобактерии окисляют закисное железо в окисное. Водородные бактерии окисляют молекулы водорода.

Гетеротрофные бактерии

Гетеротрофные бактерии не способны синтезировать органические вещества из неорганических. Поэтому вынуждены получать их из окружающей среды.

Бактерии, питающиеся органическими остатками других организмов (в том числе мертвыми телами), называются бактериями-сапрофитами. По-другому их называют бактериями гниения. Таких бактерий много в почве, где они разлагают перегной до неорганических веществ, которые впоследствии используются растениями. Молочнокислые бактерии питаются сахарами, превращая их в молочную кислоту. Маслянокислые бактерии разлагают органические кислоты, углеводы, спирты до масляной кислоты.

Клубеньковые бактерии живут в корнях растений и питаются за счет органических веществ живого растения. Однако они связывают азот из воздуха и обеспечивают им растение. То есть в данном случае имеет место симбиоз. Другие гетеротрофные бактерии-симбионты обитают в пищеварительном аппарате животных, помогая переваривать пищу.

Существует много бактерий-паразитов. Такие бактерии живут в других живых организмах, питаются за их счет и наносят вред организму-хозяину.

Дыхание бактерий

В процессе дыхания происходит разрушение органических веществ с высвобождением энергии. Эта энергия в последствии тратится на различные процессы жизнедеятельности (например, на движение).

Эффективным способом получения энергии является кислородное дыхание. Однако некоторые бактерии могут получать энергию без кислорода. Таким образом, существуют аэробные и анаэробные бактерии.

Аэробным бактериям необходим кислород, поэтому они обитают в местах, где он есть. Кислород участвует в реакции окисления органических веществ до углекислого газа и воды. В процессе такого дыхания бактерии получают относительно большое количество энергии. Такой способ дыхания характерен для подавляющего числа организмов.

Анаэробные бактерии не нуждаются в кислороде для дыхания, поэтому могут обитать в бескислородной среде. Энергию они получают за счет реакции брожения. Данный способ окисления малоэффективен.

Размножение бактерий

В большинстве случаев для бактерий характерно размножение путем деления их клетки надвое. Перед этим происходит удвоение кольцевой молекулы ДНК. Каждая дочерняя клетка получает одну из этих молекул и, следовательно, является генетической копией материнской клетки (клоном). Таким образом, для бактерий характерно бесполое размножение.

В благоприятных условиях (при достаточном количестве питательных веществ и благоприятных условиях окружающей среды) бактериальные клетки делятся очень быстро. Так от одной бактерии за сутки могут образоваться сотни миллионов клеток.

Хотя бактерии размножаются бесполым путем, в ряде случаев у них наблюдается так называемый половой процесс, который протекает в форме конъюгации. При конъюгации две разные бактериальные клетки сближаются, между их цитоплазмами устанавливается связь. Части ДНК одной клетки переходят во вторую, а части ДНК второй клетки – в первую. Таким образом, при половом процессе у бактерий происходит обмен генетической информации. Иногда при этом бактерии обмениваются не участками ДНК, а целыми молекулами ДНК.

Споры бактерий

Подавляющее большинство бактерий в неблагоприятных условиях образуют споры. Споры бактерий — это в основном способ переживания неблагоприятных условий и способ расселения, а не способ размножения.

При образовании споры цитоплазма бактериальной клетки сжимается, а сама клетка покрывается плотной толстой защитной оболочкой.

Споры бактерий сохраняют жизнеспособность в течении длительного времени и способны переживать очень неблагоприятные условия (крайне высокие и низкие температуры, высыхание).

Когда спора попадает в благоприятные условия, то происходит ее набухание. После этого защитная оболочка сбрасывается, и появляется обычная бактериальная клетка. Бывает, что при этом происходит деление клетки, и образуется несколько бактерий. То есть спорообразование сочетается с размножением.

Значение бактерий

Огромна роль бактерий в круговороте веществ в природе. В первую очередь это относится к бактериям гниения (сапрофитам). Их называют санитарами природы. Разлагая остатки растений и животных, бактерии превращают сложные органические вещества в простые неорганические (углекислый газ, воду, аммиак, сероводород).

Бактерии повышают плодородие почвы, обогащая ее азотом. В нитрифицирующих бактериях протекают реакции, в процессе которых из аммиака образуются нитриты, а из нитритов — нитраты. Клубеньковые бактерии способны усваивать атмосферный азот, синтезируя азотистые соединения. Они живут в корнях растений, образуя клубеньки. Благодаря этим бактериям, растения получают необходимые им азотистые соединения. В основном в симбиоз с клубеньковыми бактериями вступают бобовые растения. После их отмирания почва обогащается азотом. Это нередко используется в сельском хозяйстве.

В желудке жвачных животных бактерии разлагают целлюлозу, что способствует более эффективному пищеварению.

Велика положительная роль бактерий в пищевой промышленности. Многие виды бактерий используются для получения молочнокислых продуктов, сливочного масла и сыра, квашения овощей, а также в виноделии.

В химической промышленности бактерии используются при получении спиртов, ацетона, уксусной кислоты.

В медицине с помощью бактерий получают ряд антибиотиков, ферментов, гормонов и витаминов.

Однако бактерии могут приносить и вред. Они не просто портят продукты питания, но своими выделениями делают их ядовитыми.

Существуют бактерии-паразиты. Бактериальными болезнями являются тиф, чума, ангина, туберкулез, столбняк и многие другие. Люди заражают друг друга не только при контакте, но и через воду, окружающие предметы. Споры болезнетворных бактерий могут долго сохранять жизнеспособность, переживать весьма неблагоприятные условия. Поэтому проводятся различные мероприятия, направленные на уничтожение болезнетворных бактерий и их спор: химическая и ультрафиолетовая обработка помещений, проветривание, пастеризация, кипячение, стерилизация. От многих бактериальных болезней уже изобретены предохранительные прививки. Однако главной защитой является личная гигиена.

В книжной версии

Том 2. Москва, 2005, стр. 675-677

Скопировать библиографическую ссылку:

• 
• 
• 
• 
• 

БАКТЕ́РИИ (от греч. βαϰτ ή ριον – па­лоч­ка) (эу­бак­те­рии, на­стоя­щие, или ис­тин­ные, бак­те­рии), мик­ро­ор­га­низ­мы с про­ка­ри­от­ным ти­пом строе­ния клет­ки: ге­не­тич. ап­па­рат у них не за­клю­чён в обособ­лен­ное мем­бра­ной кле­точ­ное яд­ро.

Бактерии — это одноклеточные или объединенные в колонии живые организмы, которые не имеют ядра. Боль­шинство бактерий являются гетеротрофами, но есть и автотрофы. Размножаются делением. При наступлении небла­гоприятных условии некоторые бактерии образуют споры.

Бактерии можно увидеть только в микроскоп, по­этому их называют микроорганизмами. Микроорганизмы изучает наука микробиология. Раздел микробиологии, изу­чающий бактерии, называется бактериологией.

Первым увидел и описал бактерии голландский естествоиспытатель Антони ван Левен­гук (1632-1723). Он научился шлифовать стекла и изготав­ливать линзы. Левенгук изготовил более 400 микроскопов и открыл мир микроскопических организмов — бактерий и протистов.

Когда мы слышим о бактериях, то чаще всего представля­ем себе больное горло или десны, несмотря на то что только небольшая часть бактерий вызывает заболевания. Большин­ство же этих организмов выполняет другие важные функции.

С бактериями мы начинаем контактировать с первых ча­сов жизни. Многие из них постоянно живут на поверхно­сти кожи человека. Еще больше их на зубах, деснах, языке и стенках ротовой полости. Во рту живет больше бактерий, чем людей на Земле! Но самое большое их количество обита­ет в кишечнике — до 5 кг у взрослого человека.

Среда обитания бактерий

Бакте­рии встречаются везде: в воде, почве, воздухе, в тканях рас­тений, телах животных и человека. Они живут там, где на­ходят достаточно пищи, влаги и благоприятную температуру (10-40 °С). Большинству из них необходим кислород. Есть также бактерии, которые живут в горячих источниках (с температурой 60-90 °С), экстремально соленых водоемах, в жерлах вулканов, глубоко в океанах, куда не проникает солнечный свет. Даже в самых холодных регионах (Антарк­тике) и на высоких горных вершинах живут бактерии.

В разных местах встречается различное количество бакте­рий. Меньше всего их в воздухе, особенно в природных усло­виях. А в местах скопления людей, например в кинотеатрах, на вокзалах, в классах, их значительно больше. Поэтому не­обходимо часто проветривать помещения.

В водах рек, особенно вблизи больших городов, бакте­рий может быть очень много — до нескольких сотен тысяч в 1 мм 3 . Поэтому нельзя пить сырую воду из открытых водоемов. Очень много бактерий в воде морей и океанов.

Еще больше бактерий в почве — до 100 млн в 1 г гумуса (плодородного слоя почвы).

Строение бактерий

Бактерии очень маленькие организмы. Самые боль­шие бактерии можно увидеть под световым микроскопом.

Для знакомства с самыми ма­ленькими требуется электрон­ный микроскоп (рис. 7).

Большинство бактерий, кото­рые населяют наш дом и наше тело, имеют форму шариков, па­лочек и спиралей. Шаровидные бактерии носят название кокки, палочковидные — бациллы, спи­ралевидные — спириллы (рис. 9). Некоторые бактерии образуют це­почки, располагаясь вплотную друг к другу.

Рассмотрите строение бактериальной клетки на рисун­ке 10. Она включает цитоплазму, окруженную цитоплазма­тической мембраной и клеточной оболочкой (клеточной стен­кой). Оболочка придает бактерии определенную форму и слу­жит защитой от неблагоприятных условий.

Дополнительную защиту многим бактериям даст слизи­стый слой, расположенный с наружной стороны оболочки. Поверхность клетки бактерии покрывают многочисленные ворсинки, которые пред­ставляют собой полые вы­росты цитоплазматиче­ской мембраны. Некото­рые бактерии имеют один или несколько нитевид­ных жгутиков.

Главное отличие бак­терий — отсутствие ядра, т. е. они — прокариоты.

Именно на этом основании их выделяют в отдельное царство. Ядерный материал у бактерий — бактериальная хромосома: она несет наследственную информацию.

Питание бактерий

Большинство бактерий являются гетеротрофами. Они потребляют готовые органические ве­щества. Пищей им служат живые и мертвые организмы, про­дукты питания человека, сточные воды и т. д.

Сапротрофы

Одни гетеротрофные бактерии используют органические вещества мертвых тел или выделений живых организмов. Это сапротрофы (от греч. сапрос — гнилой и трофос — пи­тание).

Паразиты (болезне­творные бактерии)

Другие бактерии питаются органическими веществами живых организмов. Это паразиты. Паразитами являются болезне­творные бактерии: дифтерийная и туберкулезная палочки, сальмонелла и др.

Автотрофы

Существуют также автотрофные бактерии. Они спо­собны образовывать органические вещества из неорганиче­ских (углекислого газа, воды, сероводорода и др.). У авто­трофных фотосинтезирующих бактерий в клетках содер­жится бактериальный хлорофилл, с помощью которого они под действием солнечной энергии образуют органические вещества.

Цианобактерии

Примером автотрофных бактерий могут служить цианобактерии. Они производят собственную пищу из углекислого газа и воды под действием солнечного света. При этом выделяют кислород, обогащая им среду обитания.

Размножение бактерий

Бактерии размножаются пу­тем деления. При этом из одной материнской клетки об­разуются две дочерние клетки, похожие на материнскую. При благоприятных условиях (достаточном питании, влаж­ности и температуре от 10 до 30 °С) бактерии могут делить­ся каждые 20-30 мин, поэтому их число очень быстро воз­растает. Материал с сайта http://wiki-med.com

Если культивировать (выра­щивать) бактерии на питатель­ной среде в благоприятных условиях, они очень быстро размножаются и образуют колонии до 4 млрд клеток. Колонии бактерий определенных видов име­ют характерные очертания и окра­ску (рис. 8). По виду колоний можно установить наличие определенных бактерий в том или ином материале.

Движение бактерий

Некоторые бактерии двигаются с помощью жгутиков. Основание жгутика вращается, и он как бы ввинчивается в среду, обеспечивая передвижение бакте­рии. Большинство же бактерий передвигаются пассивно: одни с помощью потоков воздуха, другие по течению воды. Так осуществляется их распространение.

Спорообразование у бактерий

В неблагоприятных условиях (при не­достатке нищи, влаги, резких колебаниях температуры) бак­терии могут превращаться в спо­ры. Цитоплазма вблизи бактери­альной хромосомы уплотняется. Вокруг нее образуется очень проч­ная оболочка. Образовавшиеся та­ким путем споры могут существо­вать сотни лет (рис. 11).

При помощи ветра, животных или другим способом споры могут распространяться на большие расстояния. Когда споры попа­дают в благоприятные условия, их прочная оболочка разру­шается, и из споры развивается новая бактерия.