>>Bacterii, structura și activitatea lor

1 - ciuperca de mucegai; 1 - linii; 3, 4 - licheni solzi; $ - parmelia pe un trunchi de mesteacan; 6 - ciuperca de tinder galben sulf

§ 92. Bacteriile, structura lor și activitatea vitală

Practic nu există niciun loc pe Pământ unde să nu se găsească bacterii.. Există în special multe bacterii în sol. 1 gram de sol poate conține sute de milioane de bacterii. Numărul de bacterii este diferit în aerul camerelor ventilate și neaerisite. Deci, în sălile de clasă, după ventilație înainte de începerea lecției, bacteriile sunt de 13 ori mai puține decât în ​​aceleași săli după lecții. Există puține bacterii în aerul sus, în munți, dar aerul de pe străzile orașelor mari conține multe bacterii.

Pentru a vă familiariza cu caracteristicile structurale ale bacteriilor, luați în considerare un micropreparat de bacil de fân. Fiecare astfel de bacterie este doar o celulă în formă de tijă cu o membrană subțire și citoplasma. Nu există un nucleu tipic în citoplasmă. Substanța nucleară din majoritatea bacteriilor este împrăștiată în citoplasmă. Structura altor bacterii este similară cu structura bacilului de fân.

Marea majoritate a bacteriilor sunt incolore. Doar câteva sunt colorate în violet sau verde. Forma bacteriilor este diferită. Există bacterii sub formă de bile; există forme de bacterii în formă de tijă - le aparțin și bețișoarele de fân; există bacterii curbate și asemănătoare spiralelor 185.

Unele bacterii au flageli care le ajută să se miște. Multe bacterii se unesc în lanțuri, sau grupuri, formând acumulări uriașe sub formă de pelicule. Unele bacterii pot forma spori. În același timp, conținutul celule, micșorându-se, se îndepărtează de cochilie, se rotunjește și formează pe suprafața sa, aflându-se în interiorul cochiliei părinte, o cochilie nouă, mai densă. O astfel de celulă bacteriană se numește spor. Sporii persistă foarte mult timp în cele mai nefavorabile condiții. Ele rezistă la uscare, căldură și îngheț, nu mor imediat nici în apă clocotită. Sporii sunt ușor transportați de vânt, apă, se lipesc de obiecte. Sunt multe în aer și sol. În condiții favorabile, sporul germinează și devine o bacterie viabilă. Sporii bacterieni sunt adaptări pentru supraviețuirea bacteriilor în condiții nefavorabile.

Bacteriile trăiesc într-o varietate de condiții.. Unii dintre ei trăiesc și se reproduc doar cu acces la aer, alții nu au nevoie de el. Cele mai multe tipuri de bacterii se hrănesc cu substanțe organice gata preparate, deoarece nu au clorofilă. Doar puțini sunt capabili să creeze substanțe organice din cele anorganice. Acestea sunt albastru-verde sau cianobacteriile. Ele au jucat un rol important în acumularea de oxigen în atmosfera Pământului (vezi p. 225).

Odată ajunsă în condiții favorabile dezvoltării, bacteria se divide, formând două celule fiice; la unele bacterii, diviziunile se repetă la fiecare 20 de minute și apar tot mai multe generații noi de bacterii. Pentru a distruge bacteriile și sporii lor, aceștia sunt expuși la abur la o temperatură de 120 ° C timp de 20 de minute.

Pentru a cultiva bacilul de fân, puneți niște fân într-un balon cu apă, acoperiți gâtul balonului cu vată și fierbeți conținutul timp de 30 de minute pentru a ucide orice alte bacterii care ar putea fi în vată. Bățul de fân nu va muri când este fiert.

Se filtrează infuzia de fân rezultată și se pune într-o cameră cu o temperatură de 20-25 de grade Celsius timp de câteva zile. Bacilul de fân se va înmulți, iar în curând suprafața apei va fi acoperită cu o peliculă de bacterii.

Korchagina V.A., Biologie: Plante, bacterii, ciuperci, licheni: Proc. pentru 6 celule. medie şcoală - Ed. a 24-a. - M.: Iluminismul, 2003. - 256 p.: ill.

Conținutul lecției rezumatul lecției suport cadru prezentarea lecției metode accelerative tehnologii interactive Practică sarcini și exerciții ateliere de autoexaminare, instruiri, cazuri, quest-uri teme pentru acasă întrebări discuții întrebări retorice de la elevi Ilustrații audio, clipuri video și multimedia fotografii, imagini grafice, tabele, scheme umor, anecdote, glume, pilde cu benzi desenate, proverbe, cuvinte încrucișate, citate Suplimente rezumate articole cipuri pentru pătuțuri curioase manuale de bază și glosar suplimentar de termeni altele Îmbunătățirea manualelor și lecțiilorcorectarea erorilor din manual actualizarea unui fragment în manual elemente de inovare în lecție înlocuirea cunoștințelor învechite cu altele noi Doar pentru profesori lecții perfecte plan calendaristic pentru anul recomandări metodologice ale programului de discuții Lecții integrate

Bacteriile sunt cel mai vechi grup de organisme care există în prezent pe Pământ. Primele bacterii au apărut probabil cu mai bine de 3,5 miliarde de ani în urmă și timp de aproape un miliard de ani au fost singurele creaturi vii de pe planeta noastră. Deoarece aceștia au fost primii reprezentanți ai vieții sălbatice, corpul lor avea o structură primitivă.

În timp, structura lor a devenit mai complexă, dar și astăzi bacteriile sunt considerate cele mai primitive organisme unicelulare. Interesant este că unele bacterii păstrează încă trăsăturile primitive ale strămoșilor lor antici. Acest lucru se observă la bacteriile care trăiesc în izvoarele fierbinți cu sulf și în nămolurile anoxice de la fundul rezervoarelor.

Majoritatea bacteriilor sunt incolore. Doar câteva sunt colorate în violet sau verde. Dar coloniile multor bacterii au o culoare strălucitoare, care se datorează eliberării unei substanțe colorate în mediu sau pigmentării celulelor.

Descoperitorul lumii bacteriilor a fost Anthony Leeuwenhoek, un naturalist olandez al secolului al XVII-lea, care a creat pentru prima dată un microscop perfect cu lupă care mărește obiectele de 160-270 de ori.

Bacteriile sunt clasificate ca procariote și sunt separate într-un regn separat - Bacteriile.

forma corpului

Bacteriile sunt organisme numeroase și diverse. Ele diferă ca formă.

denumirea bacteriei	Forma bacteriilor	Imaginea bacteriilor
coci		sferic
Bacil		în formă de tijă
Vibrio		virgulă curbată
Spirillum		Spirală
streptococi		Lanț de coci
stafilococi		Ciorchini de coci
diplococi		Două bacterii rotunde închise într-o capsulă slimy

Modalitati de transport

Printre bacterii există forme mobile și imobile. Cele mobile se deplasează prin contracții ondulate sau cu ajutorul flagelilor (fire elicoidale răsucite), care constau dintr-o proteină specială flagelină. Pot exista unul sau mai mulți flageli. Ele sunt localizate în unele bacterii la un capăt al celulei, în altele - pe două sau pe toată suprafața.

Dar mișcarea este, de asemenea, inerentă multor alte bacterii care nu au flageli. Deci, bacteriile acoperite cu mucus la exterior sunt capabile să alunece.

Unele bacterii din apă și sol fără flageli au vacuole de gaz în citoplasmă. Într-o celulă pot exista 40-60 de vacuole. Fiecare dintre ele este umplut cu gaz (probabil azot). Prin reglarea cantității de gaz din vacuole, bacteriile acvatice se pot scufunda în coloana de apă sau se pot ridica la suprafața acesteia, în timp ce bacteriile din sol se pot deplasa în capilarele solului.

Habitat

Datorită simplității organizării și lipsei de pretenții, bacteriile sunt larg răspândite în natură. Bacteriile se găsesc peste tot: într-o picătură chiar și din cea mai pură apă de izvor, în grăunte de sol, în aer, pe stânci, în zăpadă polară, nisipuri deșertice, pe fundul oceanului, în ulei extras din adâncimi mari și chiar în fierbinte. apă de izvor cu o temperatură de aproximativ 80ºС. Ei trăiesc pe plante, fructe, la diferite animale și la oameni în intestine, gură, membre și pe suprafața corpului.

Bacteriile sunt cele mai mici și mai numeroase viețuitoare. Datorită dimensiunilor mici, pătrund cu ușurință în orice fisuri, crăpături, pori. Foarte rezistent și adaptat la diverse condiții de existență. Tolerează uscarea, frigul extrem, încălzirea până la 90ºС, fără a-și pierde viabilitatea.

Practic nu există niciun loc pe Pământ unde bacteriile să nu fie găsite, ci în cantități diferite. Condițiile de viață ale bacteriilor sunt variate. Unii dintre ei au nevoie de oxigen din aer, alții nu au nevoie de el și sunt capabili să trăiască într-un mediu fără oxigen.

În aer: bacteriile se ridică în atmosfera superioară până la 30 km. și altele.

Mai ales multe dintre ele în sol. Un gram de sol poate conține sute de milioane de bacterii.

În apă: în straturile de apă de suprafață ale rezervoarelor deschise. Bacteriile acvatice benefice mineralizează reziduurile organice.

În organismele vii: bacteriile patogene pătrund în organism din mediul extern, dar numai în condiții favorabile provoacă boli. Simbiotice trăiesc în organele digestive, ajutând la descompunerea și asimilarea alimentelor, sintetizarea vitaminelor.

Structura externă

Celula bacteriană este îmbrăcată într-o înveliș special dens - peretele celular, care îndeplinește funcții de protecție și de susținere și, de asemenea, conferă bacteriei o formă permanentă, caracteristică. Peretele celular al unei bacterii seamănă cu învelișul unei celule vegetale. Este permeabil: prin ea, nutrienții trec liber în celulă, iar produsele metabolice ies în mediu. Bacteriile dezvoltă adesea un strat protector suplimentar de mucus, o capsulă, peste peretele celular. Grosimea capsulei poate fi de multe ori mai mare decât diametrul celulei în sine, dar poate fi foarte mică. Capsula nu este o parte obligatorie a celulei, se formează în funcție de condițiile în care intră bacteriile. Împiedică bacteriile să nu se usuce.

Pe suprafața unor bacterii există flageli lungi (unul, doi sau mai mulți) sau vilozități scurte și subțiri. Lungimea flagelului poate fi de multe ori mai mare decât dimensiunea corpului bacteriei. Bacteriile se mișcă cu ajutorul flagelilor și vilozităților.

Structura interna

În interiorul celulei bacteriene se află o citoplasmă densă imobilă. Are o structură stratificată, nu există vacuole, astfel încât diferite proteine ​​(enzime) și nutrienți de rezervă se află în însăși substanța citoplasmei. Celulele bacteriene nu au nucleu. În partea centrală a celulelor lor, este concentrată o substanță care poartă informații ereditare. Bacterii, - acid nucleic - ADN. Dar această substanță nu este încadrată în nucleu.

Organizarea internă a unei celule bacteriene este complexă și are propriile sale caracteristici specifice. Citoplasma este separată de peretele celular prin membrana citoplasmatică. În citoplasmă, se disting substanța principală, sau matricea, ribozomii și un număr mic de structuri membranare care îndeplinesc o varietate de funcții (analogi ai mitocondriilor, reticulului endoplasmatic, aparatului Golgi). Citoplasma celulelor bacteriene conține adesea granule de diferite forme și dimensiuni. Granulele pot fi compuse din compuși care servesc ca sursă de energie și carbon. Picături de grăsime se găsesc și în celula bacteriană.

În partea centrală a celulei, substanța nucleară, ADN, este localizată, neseparată de citoplasmă printr-o membrană. Acesta este un analog al nucleului - nucleoidul. Nucleoidul nu are membrană, nucleol și un set de cromozomi.

Metode de nutriție

Bacteriile au moduri diferite de hrănire. Printre aceștia se numără autotrofe și heterotrofe. Autotrofele sunt organisme care pot forma independent substanțe organice pentru nutriția lor.

Plantele au nevoie de azot, dar ele însele nu pot absorbi azotul din aer. Unele bacterii combină moleculele de azot din aer cu alte molecule, rezultând substanțe disponibile plantelor.

Aceste bacterii se instalează în celulele rădăcinilor tinere, ceea ce duce la formarea unor îngroșări pe rădăcini, numite noduli. Astfel de noduli se formează pe rădăcinile plantelor din familia leguminoaselor și ale altor plante.

Rădăcinile furnizează bacteriilor carbohidrați, iar bacteriile dau rădăcinilor substanțe care conțin azot care pot fi absorbite de plantă. Relația lor este reciproc avantajoasă.

Rădăcinile plantelor secretă multe substanțe organice (zaharuri, aminoacizi și altele) cu care bacteriile se hrănesc. Prin urmare, în special multe bacterii se instalează în stratul de sol din jurul rădăcinilor. Aceste bacterii transformă reziduurile de plante moarte în substanțe disponibile plantei. Acest strat de sol se numește rizosferă.

Există mai multe ipoteze despre pătrunderea bacteriilor nodulare în țesuturile radiculare:

• prin afectarea țesutului epidermic și cortical;
• prin firele de păr din rădăcină;
• numai prin membrana celulară tânără;
• datorită bacteriilor însoțitoare care produc enzime pectinolitice;
• datorită stimulării sintezei acidului B-indoleacetic din triptofan, care este întotdeauna prezent în secrețiile rădăcinilor plantelor.

Procesul de introducere a bacteriilor nodulare în țesutul radicular constă în două faze:

• infecția firelor de păr din rădăcină;
• procesul de formare a nodulilor.

În cele mai multe cazuri, celula invadatoare se înmulțește activ, formează așa-numitele fire de infecție și deja sub forma unor astfel de fire se deplasează în țesuturile plantei. Bacteriile nodulare care au apărut din firul de infecție continuă să se înmulțească în țesutul gazdă.

Umplute cu celule care se înmulțesc rapid de bacterii nodulare, celulele plantelor încep să se dividă intens. Legătura unui nodul tânăr cu rădăcina unei plante leguminoase se realizează datorită fasciculelor vascular-fibroase. În perioada de funcționare, nodulii sunt de obicei denși. Până în momentul manifestării activității optime, nodulii capătă o culoare roz (datorită pigmentului de legoglobină). Numai acele bacterii care conțin legoglobină sunt capabile să fixeze azotul.

Bacteriile nodulare creează zeci și sute de kilograme de îngrășăminte cu azot pe hectar de sol.

Metabolism

Bacteriile diferă unele de altele prin metabolism. Pentru unii, merge cu participarea oxigenului, pentru alții - fără participarea acestuia.

Majoritatea bacteriilor se hrănesc cu substanțe organice gata preparate. Doar câteva dintre ele (albastru-verde, sau cianobacteriile) sunt capabile să creeze substanțe organice din cele anorganice. Ele au jucat un rol important în acumularea de oxigen în atmosfera Pământului.

Bacteriile absorb substanțele din exterior, le rup moleculele, își adună învelișul din aceste părți și le reînnoiesc conținutul (așa cresc) și aruncă moleculele inutile. Învelișul și membrana bacteriei îi permit să absoarbă numai substanțele potrivite.

Dacă învelișul și membrana bacteriei ar fi complet impermeabile, nicio substanță nu ar intra în celulă. Dacă ar fi permeabile la toate substanțele, conținutul celulei s-ar amesteca cu mediul - soluția în care trăiește bacteria. Pentru supraviețuirea bacteriilor este nevoie de o înveliș care să permită trecerea substanțelor necesare, dar nu și a celor care nu sunt necesare.

Bacteria absoarbe nutrienții care se află în apropierea ei. Ce se întâmplă mai departe? Dacă se poate mișca independent (prin mișcarea flagelului sau împingând mucusul înapoi), atunci se mișcă până când găsește substanțele necesare.

Dacă nu se poate mișca, atunci așteaptă până când difuzia (capacitatea moleculelor unei substanțe de a pătrunde în grosimea moleculelor unei alte substanțe) aduce moleculele necesare la ea.

Bacteriile, împreună cu alte grupuri de microorganisme, efectuează o muncă chimică uriașă. Prin transformarea diverșilor compuși, aceștia primesc energia și nutrienții necesari activității lor vitale. Procesele metabolice, modalitățile de obținere a energiei și nevoia de materiale pentru a construi substanțele organismului lor în bacterii sunt diverse.

Alte bacterii satisfac toate nevoile de carbon necesare sintezei substantelor organice ale organismului in detrimentul compusilor anorganici. Se numesc autotrofi. Bacteriile autotrofe sunt capabile să sintetizeze substanțe organice din cele anorganice. Printre acestea se disting:

Chemosinteza

Utilizarea energiei radiante este cea mai importantă, dar nu singura modalitate de a crea materie organică din dioxid de carbon și apă. Sunt cunoscute bacterii care nu folosesc lumina solară ca sursă de energie pentru o astfel de sinteză, ci energia legăturilor chimice care apar în celulele organismelor în timpul oxidării anumitor compuși anorganici - hidrogen sulfurat, sulf, amoniac, hidrogen, acid azotic, compuși feroși de fier și mangan. Ei folosesc materia organică formată folosind această energie chimică pentru a construi celulele corpului lor. Prin urmare, acest proces se numește chimiosinteză.

Cel mai important grup de microorganisme chimisintetice sunt bacteriile nitrificatoare. Aceste bacterii trăiesc în sol și efectuează oxidarea amoniacului, format în timpul degradarii reziduurilor organice, la acid azotic. Acesta din urmă, reacționează cu compușii minerali ai solului, se transformă în săruri de acid azotic. Acest proces are loc în două etape.

Bacteriile de fier transformă fierul feros în oxid. Hidroxidul de fier format se depune și formează așa-numitul minereu de fier de mlaștină.

Unele microorganisme există datorită oxidării hidrogenului molecular, oferind astfel un mod autotrof de nutriție.

O trăsătură caracteristică a bacteriilor cu hidrogen este capacitatea de a trece la un stil de viață heterotrof atunci când sunt furnizate cu compuși organici și în absența hidrogenului.

Astfel, chimioautotrofele sunt autotrofe tipice, deoarece sintetizează în mod independent compușii organici necesari din substanțe anorganice și nu îi iau gata preparati din alte organisme, cum ar fi heterotrofele. Bacteriile chimioautotrofe diferă de plantele fototrofe prin independența lor completă față de lumină ca sursă de energie.

fotosinteza bacteriană

Unele bacterii cu sulf care conțin pigment (violet, verde), care conțin pigmenți specifici - bacterioclorofilele, sunt capabile să absoarbă energia solară, cu ajutorul căreia hidrogenul sulfurat este împărțit în organismele lor și dă atomi de hidrogen pentru a restabili compușii corespunzători. Acest proces are multe în comun cu fotosinteza și diferă doar prin aceea că, la bacteriile violet și verzi, hidrogenul sulfurat (ocazional acizi carboxilici) este un donor de hidrogen, iar la plantele verzi este apa. În acelea și altele, scindarea și transferul hidrogenului se realizează datorită energiei razelor solare absorbite.

O astfel de fotosinteză bacteriană, care are loc fără eliberarea de oxigen, se numește fotoreducere. Fotoreducerea dioxidului de carbon este asociată cu transferul de hidrogen nu din apă, ci din hidrogen sulfurat:

6CO 2 + 12H 2 S + hv → C6H 12 O 6 + 12S \u003d 6H 2 O

Semnificația biologică a chimiosintezei și fotosintezei bacteriene la scară planetară este relativ mică. Doar bacteriile chemosintetice joacă un rol semnificativ în ciclul sulfului din natură. Absorbit de plantele verzi sub formă de săruri ale acidului sulfuric, sulful este restabilit și devine parte a moleculelor proteice. În plus, atunci când rămășițele de plante și animale moarte sunt distruse de bacteriile putrefactive, sulful este eliberat sub formă de hidrogen sulfurat, care este oxidat de bacteriile sulfuroase la sulf liber (sau acid sulfuric), care formează sulfiți disponibili pentru plante în sol. Bacteriile chimio- și fotoautotrofe sunt esențiale în ciclul azotului și sulfului.

sporulare

Sporii se formează în interiorul celulei bacteriene. În procesul de formare a sporilor, o celulă bacteriană suferă o serie de procese biochimice. Cantitatea de apă liberă din el scade, activitatea enzimatică scade. Acest lucru asigură rezistența sporilor la condițiile de mediu nefavorabile (temperatură ridicată, concentrație mare de sare, uscare etc.). Formarea sporilor este caracteristică doar unui grup mic de bacterii.

Sporii nu sunt o etapă esențială în ciclul de viață al bacteriilor. Sporularea începe doar cu lipsa nutrienților sau acumularea de produse metabolice. Bacteriile sub formă de spori pot rămâne latente mult timp. Sporii bacterieni rezistă la fierbere prelungită și la înghețare foarte lungă. Când apar condiții favorabile, disputa germinează și devine viabilă. Sporii bacterieni sunt adaptări pentru supraviețuirea în condiții nefavorabile.

reproducere

Bacteriile se reproduc prin împărțirea unei celule în două. După ce a atins o anumită dimensiune, bacteria se împarte în două bacterii identice. Apoi fiecare dintre ei începe să se hrănească, crește, se împarte și așa mai departe.

După alungirea celulei, se formează treptat un sept transversal, iar apoi celulele fiice diverg; în multe bacterii, în anumite condiții, celulele după diviziune rămân conectate în grupuri caracteristice. În acest caz, în funcție de direcția planului de diviziune și de numărul de diviziuni, apar diferite forme. Reproducerea prin înmugurire are loc în bacterii ca o excepție.

În condiții favorabile, diviziunea celulară în multe bacterii are loc la fiecare 20-30 de minute. Cu o reproducere atât de rapidă, descendenții unei bacterii în 5 zile sunt capabili să formeze o masă care poate umple toate mările și oceanele. Un calcul simplu arată că se pot forma 72 de generații (720.000.000.000.000.000.000 de celule) pe zi. Dacă se traduce în greutate - 4720 de tone. Cu toate acestea, acest lucru nu se întâmplă în natură, deoarece majoritatea bacteriilor mor rapid sub influența razelor solare, uscării, lipsei de hrană, încălzirii până la 65-100ºС, ca urmare a luptei dintre specii etc.

Bacteria (1), după ce a absorbit suficientă hrană, crește în dimensiune (2) și începe să se pregătească pentru reproducere (diviziunea celulară). ADN-ul său (într-o bacterie, molecula de ADN este închisă într-un inel) se dublează (bacteria produce o copie a acestei molecule). Ambele molecule de ADN (3.4) par a fi atașate de peretele bacterian și, atunci când sunt alungite, bacteriile diverg în lateral (5.6). Mai întâi, nucleotida se divide, apoi citoplasma.

După divergența a două molecule de ADN pe bacterii, apare o constricție, care împarte treptat corpul bacteriei în două părți, fiecare dintre acestea conținând o moleculă de ADN (7).

Se întâmplă (în bacilul de fân), două bacterii se lipesc împreună și se formează o punte între ele (1,2).

ADN-ul este transportat de la o bacterie la alta prin jumper (3). Odată ajunse într-o singură bacterie, moleculele de ADN se împletesc, se lipesc împreună în unele locuri (4), după care schimbă secțiuni (5).

Rolul bacteriilor în natură

Circulaţie

Bacteriile sunt cea mai importantă verigă în circulația generală a substanțelor din natură. Plantele creează substanțe organice complexe din dioxid de carbon, apă și săruri minerale din sol. Aceste substanțe revin în sol cu ​​ciuperci moarte, plante și cadavre de animale. Bacteriile descompun substanțele complexe în unele simple, care sunt reutilizate de plante.

Bacteriile distrug materia organică complexă a plantelor moarte și cadavrele animalelor, excrețiile organismelor vii și diverse deșeuri. Hranindu-se cu aceste substante organice, bacteriile saprofite le transforma in humus. Acestea sunt genul de ordonatori ai planetei noastre. Astfel, bacteriile sunt implicate activ în ciclul substanțelor din natură.

formarea solului

Deoarece bacteriile sunt distribuite aproape peste tot și se găsesc în număr mare, ele determină în mare măsură diferitele procese care au loc în natură. Toamna, frunzele copacilor și arbuștilor cad, lăstarii de iarbă de deasupra solului mor, ramurile bătrâne cad și din când în când trunchiurile copacilor bătrâni cad. Toate acestea se transformă treptat în humus. În 1 cm 3. Stratul de suprafață al solului forestier conține sute de milioane de bacterii saprofite ale solului din mai multe specii. Aceste bacterii transformă humusul în diferite minerale care pot fi absorbite din sol de rădăcinile plantelor.

Unele bacterii din sol sunt capabile să absoarbă azotul din aer, folosindu-l în procesele vieții. Aceste bacterii fixatoare de azot trăiesc pe cont propriu sau își au reședința în rădăcinile plantelor leguminoase. După ce au pătruns în rădăcinile leguminoaselor, aceste bacterii provoacă creșterea celulelor radiculare și formarea de noduli pe ele.

Aceste bacterii eliberează compuși de azot pe care îi folosesc plantele. Bacteriile obțin carbohidrați și săruri minerale din plante. Astfel, există o relație strânsă între planta leguminoasă și bacteriile nodulare, care este utilă atât pentru unul cât și pentru celălalt organism. Acest fenomen se numește simbioză.

Datorită simbiozei lor cu bacteriile nodulare, leguminoasele îmbogățesc solul cu azot, ajutând la creșterea recoltelor.

Distribuția în natură

Microorganismele sunt omniprezente. Singurele excepții sunt craterele vulcanilor activi și zonele mici din epicentrele bombelor atomice detonate. Nici temperaturile scăzute ale Antarcticii, nici jeturile de fierbere ale gheizerelor, nici soluțiile saturate de sare din bazinele de sare, nici insolația puternică a vârfurilor muntilor, nici radiațiile dure ale reactoarelor nucleare nu interferează cu existența și dezvoltarea microflorei. Toate ființele vii interacționează constant cu microorganismele, fiind adesea nu doar depozitele acestora, ci și distribuitori. Microorganismele sunt nativele planetei noastre, dezvoltând activ cele mai incredibile substraturi naturale.

Microflora solului

Numărul de bacterii din sol este extrem de mare - sute de milioane și miliarde de indivizi într-un gram. Sunt mult mai abundente în sol decât în ​​apă și aer. Numărul total de bacterii din sol variază. Numărul de bacterii depinde de tipul de sol, de starea acestora, de adâncimea straturilor.

Pe suprafața particulelor de sol, microorganismele sunt situate în microcolonii mici (20-100 de celule fiecare). Adesea se dezvoltă în grosimile cheagurilor de materie organică, pe rădăcinile plantelor vii și pe moarte, în capilare subțiri și în interiorul bulgări.

Microflora solului este foarte diversă. Aici se găsesc diferite grupe fiziologice de bacterii: bacterii putrefactive, nitrificante, fixatoare de azot, sulfuroase etc. printre ele se numără aerobe și anaerobe, forme de spori și non-spori. Microflora este unul dintre factorii de formare a solului.

Zona de dezvoltare a microorganismelor în sol este zona adiacentă rădăcinilor plantelor vii. Se numește rizosferă, iar totalitatea microorganismelor conținute în ea se numește microfloră rizosferă.

Microflora rezervoarelor

Apa este un mediu natural în care microorganismele cresc în număr mare. Majoritatea intră în apa din sol. Un factor care determină numărul de bacterii din apă, prezența nutrienților în aceasta. Cele mai curate sunt apele fântânilor și izvoarelor arteziene. Rezervoarele deschise și râurile sunt foarte bogate în bacterii. Cel mai mare număr de bacterii se găsește în straturile de suprafață ale apei, mai aproape de țărm. Odată cu creșterea distanței față de coastă și creșterea adâncimii, numărul bacteriilor scade.

Apa pură conține 100-200 de bacterii la 1 ml, în timp ce apa contaminată conține 100-300 de mii sau mai mult. Există multe bacterii în nămolul de jos, în special în stratul de suprafață, unde bacteriile formează o peliculă. Există o mulțime de bacterii cu sulf și fier în acest film, care oxidează hidrogenul sulfurat în acid sulfuric și, prin urmare, împiedică moartea peștilor. Există mai multe forme purtătoare de spori în nămol, în timp ce formele care nu poartă spori predomină în apă.

Din punct de vedere al compoziției speciilor, microflora apei este similară cu microflora solului, dar se găsesc și forme specifice. Distrugând diferite deșeuri care au căzut în apă, microorganismele realizează treptat așa-numita purificare biologică a apei.

Microflora aerului

Microflora aerului este mai puțin numeroasă decât microflora solului și a apei. Bacteriile se ridică în aer cu praf, pot rămâne acolo o vreme, apoi se așează la suprafața pământului și mor din lipsă de nutriție sau sub influența razelor ultraviolete. Numărul de microorganisme din aer depinde de zona geografică, teren, anotimp, poluarea cu praf etc. Fiecare fir de praf este un purtător de microorganisme. Cele mai multe bacterii în aer peste întreprinderile industriale. Aerul din mediul rural este mai curat. Cel mai curat aer este peste păduri, munți, spații înzăpezite. Straturile superioare ale aerului conțin mai puțini germeni. În microflora aerului există multe bacterii pigmentate și purtătoare de spori, care sunt mai rezistente decât altele la razele ultraviolete.

Microflora corpului uman

Corpul unei persoane, chiar și unul complet sănătos, este întotdeauna un purtător de microfloră. Când corpul uman intră în contact cu aerul și solul, o varietate de microorganisme, inclusiv agenți patogeni (bacili tetanici, gangrena gazoasă etc.), se instalează pe îmbrăcăminte și pe piele. Părțile expuse ale corpului uman sunt cel mai frecvent contaminate. E. coli, stafilococii se găsesc pe mâini. Există peste 100 de tipuri de microbi în cavitatea bucală. Gura, cu temperatura, umiditatea, reziduurile sale nutritive, este un mediu excelent pentru dezvoltarea microorganismelor.

Stomacul are o reacție acidă, astfel încât cea mai mare parte a microorganismelor din el mor. Pornind de la intestinul subțire, reacția devine alcalină, adică. favorabil microbilor. Microflora din intestinul gros este foarte diversă. Fiecare adult excretă zilnic aproximativ 18 miliarde de bacterii cu excremente, adică. mai mulți indivizi decât oameni de pe glob.

Organele interne care nu sunt conectate la mediul extern (creier, inimă, ficat, vezică urinară etc.) sunt de obicei lipsite de microbi. Microbii intră în aceste organe numai în timpul bolii.

Bacteriile în ciclism

Microorganismele în general și bacteriile în special joacă un rol important în ciclurile importante din punct de vedere biologic ale materiei de pe Pământ, efectuând transformări chimice care sunt complet inaccesibile fie plantelor, fie animalelor. Diverse etape ale ciclului elementelor sunt efectuate de organisme de diferite tipuri. Existența fiecărui grup separat de organisme depinde de transformarea chimică a elementelor efectuată de alte grupuri.

ciclul azotului

Transformarea ciclică a compușilor azotați joacă un rol primordial în furnizarea formelor necesare de azot diverselor organisme din biosfere în ceea ce privește nevoile nutriționale. Peste 90% din fixarea totală a azotului se datorează activității metabolice a anumitor bacterii.

Ciclul carbonului

Transformarea biologică a carbonului organic în dioxid de carbon, însoțită de reducerea oxigenului molecular, necesită activitatea metabolică comună a diferitelor microorganisme. Multe bacterii aerobe efectuează oxidarea completă a substanțelor organice. În condiții aerobe, compușii organici sunt descompuși inițial prin fermentație, iar produsele finale ale fermentației organice sunt oxidate în continuare prin respirație anaerobă dacă sunt prezenți acceptori anorganici de hidrogen (nitrat, sulfat sau CO2).

Ciclul sulfului

Pentru organismele vii, sulful este disponibil în principal sub formă de sulfați solubili sau compuși organici cu sulf redus.

Ciclul fierului

Unele rezervoare de apă dulce conțin concentrații mari de săruri reduse de fier. În astfel de locuri, se dezvoltă o microfloră bacteriană specifică - bacterii de fier, care oxidează fierul redus. Ei participă la formarea minereurilor de fier din mlaștină și a surselor de apă bogate în săruri de fier.

Bacteriile sunt cele mai vechi organisme, apărând în urmă cu aproximativ 3,5 miliarde de ani în Arhee. Timp de aproximativ 2,5 miliarde de ani, ei au dominat Pământul, formând biosfera și au participat la formarea unei atmosfere de oxigen.

Bacteriile sunt una dintre cele mai simplu organisme vii aranjate (cu excepția virușilor). Se crede că acestea sunt primele organisme care au apărut pe Pământ.

Ce sunt bacteriile: tipurile de bacterii, clasificarea lor

Bacteriile sunt microorganisme minuscule care există de mii de ani. Este imposibil să vezi microbii cu ochiul liber, dar nu trebuie să uităm de existența lor. Există un număr mare de bacili. Știința microbiologiei este angajată în clasificarea, studiul, soiurile, caracteristicile structurii și fiziologiei lor.

Microorganismele sunt numite diferit, în funcție de felul lor de acțiuni și funcții. La microscop, puteți observa modul în care aceste mici creaturi interacționează între ele. Primele microorganisme aveau o formă destul de primitivă, dar importanța lor nu trebuie subestimată în niciun caz. De la bun început, bacilii au evoluat, au creat colonii, au încercat să supraviețuiască în condiții climatice schimbătoare. Diferiții vibrioni sunt capabili să facă schimb de aminoacizi pentru a crește și a se dezvolta normal ca rezultat.

Astăzi este dificil de spus câte specii ale acestor microorganisme sunt pe pământ (acest număr depășește un milion), dar cele mai faimoase și numele lor sunt familiare aproape oricărei persoane. Nu contează ce microbi sunt și cum se numesc, toți au un singur avantaj - trăiesc în colonii, așa că le este mult mai ușor să se adapteze și să supraviețuiască.

Mai întâi, să ne dăm seama ce microorganisme există. Cea mai simplă clasificare este bună și rea. Cu alte cuvinte, cele care sunt dăunătoare organismului uman, provoacă multe boli și cele care sunt benefice. În continuare, vom vorbi în detaliu despre care sunt principalele bacterii benefice și vom oferi o descriere a acestora.

De asemenea, puteți clasifica microorganismele după forma, caracteristicile lor. Probabil, mulți oameni își amintesc că în manualele școlare exista un tabel special cu imaginea diferitelor microorganisme, iar alături era semnificația și rolul lor în natură. Există mai multe tipuri de bacterii:

• coci - bile mici care seamănă cu un lanț, deoarece sunt situate una în spatele celeilalte;
• în formă de tijă;
• spirilla, spirochete (au o formă întortocheată);
• vibrioni.

Bacterii de diferite forme

Am menționat deja că una dintre clasificări împarte microbii în specii în funcție de forma lor.

Bacteriile coli au și unele caracteristici. De exemplu, există tipuri de tijă cu stâlpi ascuțiți, cu capete îngroșate, rotunjite sau drepte. De regulă, microbii în formă de tijă sunt foarte diferiți și sunt întotdeauna în haos, nu se aliniază într-un lanț (cu excepția streptobacililor), nu se atașează unul de celălalt (cu excepția diplobacililor).

Pentru microorganismele de forme sferice, microbiologii includ streptococi, stafilococi, diplococi, gonococi. Pot fi perechi sau lanțuri lungi de bile.

Bacilii curbați sunt spirilla, spirochetele. Sunt mereu activi, dar nu produc spori. Spirilla este sigur pentru oameni și animale. Puteți distinge spirilla de spirochete dacă acordați atenție numărului de bucle, acestea sunt mai puțin contorte, au flageli speciale pe membre.

Tipuri de bacterii patogene

De exemplu, un grup de microorganisme numite coci, iar mai detaliat streptococii și stafilococii provoacă boli purulente reale (furunculoză, amigdalita streptococică).

Anaerobii trăiesc și se dezvoltă perfect fără oxigen; pentru unele tipuri de aceste microorganisme, oxigenul devine în general mortal. Microbii aerobi au nevoie de oxigen pentru a supraviețui.

Arheele sunt organisme unicelulare aproape incolore.

Bacteriile patogene trebuie evitate deoarece produc infecții, microorganismele gram-negative sunt considerate rezistente la anticorpi. Există o mulțime de informații despre sol, microorganisme putrefactive, care sunt dăunătoare, utile.

În general, spirilla nu este periculoasă, dar unele specii pot provoca sodoku.

Soiuri de bacterii benefice

Chiar și școlarii știu că bacilii sunt utili și dăunători. Oamenii cunosc unele denumiri după ureche (stafilococ, streptococ, bacil ciumei). Acestea sunt creaturi dăunătoare care interferează nu numai cu mediul extern, ci și cu oamenii. Există bacili microscopici care provoacă toxiinfecții alimentare.

Asigurați-vă că știți informații utile despre acidul lactic, alimente, microorganismele probiotice. De exemplu, probioticele, cu alte cuvinte organisme bune, sunt adesea folosite în scopuri medicale. Te intrebi: pentru ce? Ele nu permit bacteriilor dăunătoare să se înmulțească în interiorul unei persoane, întăresc funcțiile de protecție ale intestinului și au un efect bun asupra sistemului imunitar uman.

Bifidobacteriile sunt, de asemenea, foarte benefice pentru intestine. Vibrionii de acid lactic includ aproximativ 25 de specii. În corpul uman, sunt prezenți în cantități mari, dar nu sunt periculoase. Dimpotrivă, ele protejează tractul gastro-intestinal de microbi putrefactiv și de alți microbi.

Apropo de cele bune, nu se poate să nu menționăm speciile uriașe de streptomicete. Ele sunt cunoscute celor care au luat cloramfenicol, eritromicină și medicamente similare.

Există microorganisme precum Azotobacter. Ele trăiesc în sol de mulți ani, au un efect benefic asupra solului, stimulează creșterea plantelor, curăță pământul de metale grele. Sunt de neînlocuit în medicină, agricultură, medicină, industria alimentară.

Tipuri de variabilitate bacteriană

Prin natura lor, microbii sunt foarte variabili, mor rapid, pot fi spontani, induși. Nu vom intra în detalii despre variabilitatea bacteriilor, deoarece aceste informații prezintă un interes mai mare pentru cei care sunt interesați de microbiologie și de toate ramurile acesteia.

Tipuri de bacterii pentru fose septice

Locuitorii caselor private înțeleg necesitatea urgentă de a trata apele uzate, precum și canalele de scurgere. Astăzi, scurgerile pot fi curățate rapid și eficient cu ajutorul bacteriilor speciale pentru fosele septice. Pentru o persoană, aceasta este o ușurare uriașă, deoarece curățarea canalului nu este un lucru plăcut.

Am clarificat deja unde se folosește tipul biologic de tratare a apelor uzate, iar acum să vorbim despre sistemul în sine. Bacteriile pentru fosele septice sunt cultivate în laboratoare, distrug mirosul neplăcut al canalelor, dezinfectează puțurile de drenaj, gropile și reduc volumul apei uzate. Există trei tipuri de bacterii care sunt utilizate pentru fosele septice:

• aerobic;
• anaerob;
• vii (bioactivatori).

Foarte des oamenii folosesc metode combinate de curățare. Urmați cu strictețe instrucțiunile de pe preparat, asigurați-vă că nivelul apei contribuie la supraviețuirea normală a bacteriilor. De asemenea, nu uitați să folosiți scurgerea cel puțin o dată la două săptămâni pentru ca bacteriile să aibă ceva de mâncare, altfel vor muri. Nu uitați că clorul din pulberile și lichidele de curățare ucide bacteriile.

Cele mai populare bacterii sunt Dr. Robik, Septifos, Waste Treat.

Tipuri de bacterii în urină

În teorie, nu ar trebui să existe bacterii în urină, dar după diverse acțiuni și situații, microorganismele minuscule se instalează acolo unde doresc: în vagin, în nas, în apă și așa mai departe. Dacă bacteriile au fost găsite în timpul testelor, aceasta înseamnă că persoana suferă de boli ale rinichilor, vezicii urinare sau ureterelor. Există mai multe moduri prin care microorganismele pătrund în urină. Înainte de tratament, este foarte important să se investigheze și să se determine cu exactitate tipul de bacterii și calea de intrare. Acest lucru poate fi determinat prin urocultură biologică, atunci când bacteriile sunt plasate într-un habitat favorabil. În continuare, se verifică reacția bacteriilor la diferite antibiotice.

Vă dorim să rămâneți mereu sănătoși. Ai grijă de tine, spală-te pe mâini în mod regulat, protejează-ți corpul de bacteriile dăunătoare!

Fapte incredibile

Simplul gând la trilioane de bacterii care trăiesc pe pielea noastră și în corpul nostru este terifiant pentru unii.

„Dar în același mod în care o persoană nu poate trăi fără carbon, azot, protecție împotriva bolilor, de asemenea, nu poate trăi fără bacterii„, - spune microbiologul și autoarea cărții „Aliați și dușmani: cum depinde lumea de bacterii” Anna Makzulak (Anne Maczulak).

Majoritatea oamenilor învață despre bacterii doar în contextul anumitor boli, ceea ce duce în mod natural la atitudini umane negative față de acestea. „Acum este momentul să ne gândim la modul în care ne ajută, pentru că este un proces foarte complex, în mai mulți pași”, a adăugat Makzulak.

Tiny Overlords

În sol și ocean, bacteriile sunt principalii jucători implicați în descompunerea materiei organice și în ciclul elementelor chimice precum carbonul și azotul, care sunt esențiale pentru viața umană. Datorită faptului că plantele și animalele nu pot crea unele dintre moleculele de azot, trebuie să trăim totuși, bacteriile din sol și cianobacteriile (alge albastre-verzi) joacă un rol absolut indispensabil în transformarea azotului atmosferic în forme de azot pe care plantele le pot absorbi, creând astfel aminoacizi și acizi nucleici, care, la rândul lor, sunt elementele de bază ale ADN-ului. Mâncăm alimente vegetale și astfel culegem beneficiile întregului proces.

Bacteriile joacă, de asemenea, un rol în circulația unei alte componente la fel de importante pentru viața umană. Aceasta este apa. În ultimii ani, oamenii de știință de la Universitatea din Louisiana au descoperit dovezi că bacteriile sunt un constituent major al multor, dacă nu al celor mai multe, particule minuscule care provoacă formarea zăpezii și ploii în nori.

Bacteriile și corpul uman

Asupra corpului uman și în interiorul acestuia, bacteriile joacă un rol la fel de important. În timpul activității sistemului digestiv, ele ne ajută în digestia alimentelor, deoarece nu suntem capabili să o facem singuri. „Primim mult mai mulți nutrienți din alimentele pe care le consumăm datorită bacteriilor”, spune Makzulak.

Bacteriile găsite în sistemul digestiv ne oferă vitamine esențiale precum biotina și vitamina K, precum și sunt principalele noastre surse de nutrienți. Experimentele efectuate pe cobai au arătat că animalele crescute în condiții sterile, fără bacterii, erau subnutrite în mod constant și mureau tinere.

Potrivit lui Makzulak, bacteriile de pe suprafața pielii (aproximativ 200 de specii la o persoană normală sănătoasă, conform cercetătorilor de la Universitatea din New York) se contactează activ, asigurând astfel funcționarea normală a organismului. De asemenea, este important de reținut că atât bacteriile externe, cât și interne, au un impact uriaș asupra formării și dezvoltării sistemului imunitar.

Potrivit microbiologului Gerald Callahan de la Universitatea de Stat din Colorado, activitatea atât a bacteriilor benefice, cât și a celor dăunătoare este exact ceea ce determină ulterior modul în care sistemul imunitar reacționează la modificările patogene din organism. Un studiu publicat în New England Journal of Medicine a confirmat, de asemenea, că copiii care cresc în medii protejate de bacterii au un risc mai mare de a dezvolta astm și alergii.

Dar totuși, acest lucru nu înseamnă că bacteriile benefice nu pot fi periculoase. După cum spune Makzulak, de obicei, bacteriile benefice și dăunătoare se exclud reciproc. Dar uneori situația se dovedește cu totul diferit. „Bacteria stafilococ este un prim exemplu în acest sens, deoarece locuința sa este toată pielea noastră”, explică Makzulak. Colonii întregi de Staphylococcus aureus, care trăiesc, de exemplu, pe mâna noastră, pot coexista cu ușurință cu o persoană fără a dăuna sănătății, dar de îndată ce vă tăiați sau compromiteți sistemul imunitar într-un alt mod, bacteriile pot începe imediat să curgă. amok, provocând astfel infecție.

Numărul de bacterii din corpul uman depășește de 10 ori numărul de celule umane. „Este puțin înfiorător, dar ne va ajuta să ne imaginăm rolul pe care îl joacă aceste organisme”.

BACTERII
un grup extins de microorganisme unicelulare caracterizat prin absența unui nucleu celular înconjurat de o membrană. În același timp, materialul genetic al unei bacterii (acid dezoxiribonucleic sau ADN) ocupă un loc destul de definit în celulă - o zonă numită nucleoid. Organismele cu o astfel de structură de celule sunt numite procariote ("pre-nucleare"), spre deosebire de toate celelalte - eucariote ("nuclear adevărat"), al căror ADN este situat în nucleu înconjurat de o înveliș. Bacteriile, considerate cândva plante microscopice, sunt acum clasificate ca un regat separat, Monera, unul dintre cinci din sistemul actual de clasificare, alături de plante, animale, ciuperci și protisti.

dovezi fosile. Bacteriile sunt probabil cel mai vechi grup cunoscut de organisme. Structuri de piatră stratificată - stromatolite - datate în unele cazuri de la începutul Arheozoicului (Arheic), adică. care a apărut acum 3,5 miliarde de ani - rezultatul activității vitale a bacteriilor, de obicei fotosintetice, așa-numitele. Algă verde-albăstruie. Structuri similare (filme bacteriene impregnate cu carbonați) se formează în continuare, în principal în largul coastei Australiei, Bahamas, în Golful California și Persic, dar sunt relativ rare și nu ating dimensiuni mari, deoarece organismele erbivore, precum gasteropodele, hrănește-te cu ele. Astăzi, stromatoliții cresc mai ales acolo unde aceste animale sunt absente din cauza salinității ridicate a apei sau din alte motive, dar înainte de apariția formelor erbivore în cursul evoluției, aceștia puteau atinge dimensiuni enorme, constituind un element esențial al apelor oceanice de mică adâncime. , comparabil cu recifele de corali moderne. În unele roci antice au fost găsite sfere minuscule carbonizate, despre care se crede că sunt, de asemenea, rămășițe de bacterii. Primul nuclear, adică celulele eucariote au evoluat din bacterii cu aproximativ 1,4 miliarde de ani în urmă.
Ecologie. Există multe bacterii în sol, pe fundul lacurilor și oceanelor - peste tot unde se acumulează materia organică. Ei trăiesc la frig, când termometrul este puțin peste zero, și în izvoare fierbinți acide cu temperaturi peste 90 ° C. Unele bacterii tolerează salinitatea foarte mare a mediului; în special, sunt singurele organisme găsite în Marea Moartă. În atmosferă, sunt prezenți în picături de apă, iar abundența lor acolo se corelează de obicei cu praful aerului. Deci, în orașe, apa de ploaie conține mult mai multe bacterii decât în ​​zonele rurale. Sunt puțini dintre ei în aerul rece al zonelor muntoase și al regiunilor polare; cu toate acestea, se găsesc chiar și în stratul inferior al stratosferei, la o altitudine de 8 km. Tubul digestiv al animalelor este dens populat cu bacterii (de obicei inofensive). Experimentele au arătat că nu sunt necesare vieții majorității speciilor, deși pot sintetiza unele vitamine. Cu toate acestea, la rumegătoare (vaci, antilope, oi) și multe termite, acestea sunt implicate în digestia alimentelor din plante. In plus, sistemul imunitar al unui animal crescut in conditii sterile nu se dezvolta normal din cauza lipsei de stimulare de catre bacterii. „Flora” bacteriană normală a intestinului este, de asemenea, importantă pentru suprimarea microorganismelor dăunătoare care intră acolo.

STRUCTURA SI VIATA BACTERIILOR

Bacteriile sunt mult mai mici decât celulele plantelor și animalelor pluricelulare. Grosimea lor este de obicei de 0,5-2,0 microni, iar lungimea lor este de 1,0-8,0 microni. Unele forme abia dacă pot fi văzute cu rezoluția microscoapelor cu lumină standard (aproximativ 0,3 µm), dar sunt cunoscute și specii cu o lungime mai mare de 10 µm și o lățime care depășește, de asemenea, aceste limite, precum și un număr de bacterii foarte subțiri. poate depăși 50 µm lungime. Un sfert de milion de reprezentanți de talie medie ai acestui regat vor încăpea pe suprafața corespunzătoare punctului fixat cu creionul.
Structura. După particularitățile morfologiei, se disting următoarele grupe de bacterii: coci (mai mult sau mai puțin sferici), bacili (tije sau cilindri cu capete rotunjite), spirilla (spirale rigide) și spirochete (forme subțiri și flexibile asemănătoare părului). Unii autori tind să combine ultimele două grupuri într-unul singur - spirilla. Procariotele diferă de eucariote în principal prin absența unui nucleu bine format și prin prezența, într-un caz tipic, a unui singur cromozom - o moleculă circulară de ADN foarte lungă atașată într-un punct de membrana celulară. Procariotele nu au, de asemenea, organele intracelulare legate de membrană numite mitocondrii și cloroplaste. La eucariote, mitocondriile produc energie în timpul respirației, iar fotosinteza are loc în cloroplaste (vezi și CELULA). La procariote, întreaga celulă (și în primul rând membrana celulară) preia funcția de mitocondrie, iar în formele fotosintetice, în același timp, cloroplastul. La fel ca eucariotele, în interiorul bacteriei se află mici structuri nucleoproteice - ribozomi necesari sintezei proteinelor, dar nu sunt asociați cu nicio membrană. Cu foarte puține excepții, bacteriile nu sunt capabile să sintetizeze steroli, componente esențiale ale membranelor celulare eucariote. În afara membranei celulare, majoritatea bacteriilor sunt căptușite cu un perete celular, care amintește oarecum de peretele de celuloză al celulelor vegetale, dar constând din alți polimeri (aceștia includ nu numai carbohidrați, ci și aminoacizi și substanțe specifice bacteriilor). Acest înveliș previne spargerea celulei bacteriene atunci când apa intră în ea din cauza osmozei. Pe partea de sus a peretelui celular este adesea o capsulă protectoare a mucoasei. Multe bacterii sunt echipate cu flageli, cu care înoată activ. Flagelii bacterieni sunt mai simpli și oarecum diferiți decât structurile eucariote similare.

CELULA BACTERIANĂ „TIPICĂ”.și structurile sale principale.

Funcții senzoriale și comportament. Multe bacterii au receptori chimici care detectează modificări ale acidității mediului și ale concentrației diferitelor substanțe, precum zaharuri, aminoacizi, oxigen și dioxid de carbon. Fiecare substanță are propriul său tip de astfel de receptori „gustului”, iar pierderea unuia dintre ei ca urmare a mutației duce la „orbirea gustului” parțială. Multe bacterii mobile răspund, de asemenea, la fluctuațiile de temperatură, iar speciile fotosintetice la schimbările de lumină. Unele bacterii percep direcția liniilor câmpului magnetic, inclusiv câmpul magnetic al Pământului, cu ajutorul particulelor de magnetit (minereu de fier magnetic - Fe3O4) prezente în celulele lor. În apă, bacteriile folosesc această capacitate de a înota de-a lungul liniilor de forță în căutarea unui mediu favorabil. Reflexele condiționate ale bacteriilor sunt necunoscute, dar au un anumit tip de memorie primitivă. În timpul înotului, ei compară intensitatea percepută a stimulului cu valoarea sa anterioară, de exemplu. stabiliți dacă a devenit mai mare sau mai mic și, pe baza acesteia, mențineți direcția de mișcare sau schimbați-o.
Reproducere și genetică. Bacteriile se reproduc asexuat: ADN-ul din celula lor este replicat (dublat), celula se împarte în două, iar fiecare celulă fiică primește o copie a ADN-ului părintelui. ADN-ul bacterian poate fi, de asemenea, transferat între celulele care nu se divizează. În același timp, fuziunea lor (ca la eucariote) nu are loc, numărul de indivizi nu crește și, de obicei, doar o mică parte a genomului (setul complet de gene) este transferată într-o altă celulă, spre deosebire de celulă. proces sexual „real”, în care descendentul primește un set complet de gene de la fiecare părinte. Un astfel de transfer de ADN poate fi efectuat în trei moduri. În timpul transformării, bacteria absoarbe ADN-ul „gol” din mediu, care a ajuns acolo în timpul distrugerii altor bacterii sau „alunecat” în mod deliberat de către experimentator. Procesul se numește transformare, deoarece în primele etape ale studiului său, atenția principală a fost acordată transformării (transformarii) în acest mod a organismelor inofensive în virulente. Fragmente de ADN pot fi, de asemenea, transferate de la bacterii la bacterii de către viruși speciali - bacteriofagi. Aceasta se numește transducție. Există și un proces care seamănă cu fertilizarea și se numește conjugare: bacteriile sunt legate între ele prin excrescențe tubulare temporare (fimbria copulativă), prin care ADN-ul trece de la celula „masculă” la cea „feminină”. Uneori, bacteriile conțin cromozomi în plus foarte mici - plasmide, care pot fi, de asemenea, transferați de la individ la individ. Dacă în același timp plasmidele conțin gene care provoacă rezistență la antibiotice, ele vorbesc de rezistență infecțioasă. Este important din punct de vedere medical, deoarece se poate răspândi între diferite specii și chiar genuri de bacterii, drept urmare întreaga floră bacteriană, să zicem intestinele, devine rezistentă la acțiunea anumitor medicamente.

METABOLISM

Parțial datorită dimensiunii mici a bacteriilor, intensitatea metabolismului lor este mult mai mare decât cea a eucariotelor. În cele mai favorabile condiții, unele bacterii își pot dubla masa și abundența totală aproximativ la fiecare 20 de minute. Acest lucru se datorează faptului că unele dintre cele mai importante sisteme enzimatice ale acestora funcționează la o viteză foarte mare. Deci, un iepure are nevoie de câteva minute pentru a sintetiza o moleculă de proteină, iar bacteriile - secunde. Cu toate acestea, în mediul natural, de exemplu, în sol, majoritatea bacteriilor sunt „la dietă de foame”, așa că dacă celulele lor se divid, atunci nu la fiecare 20 de minute, ci la câteva zile.
Nutriție. Bacteriile sunt autotrofe și heterotrofe. Autotrofii („auto-hrănire”) nu au nevoie de substanțe produse de alte organisme. Ei folosesc dioxid de carbon (CO2) ca principală sau unică sursă de carbon. Inclusiv CO2 și alte substanțe anorganice, în special amoniacul (NH3), nitrații (NO-3) și diferiți compuși ai sulfului, în reacții chimice complexe, ei sintetizează toți produsele biochimice de care au nevoie. Heterotrofei („se hrănesc cu alții”) folosesc ca sursă principală de carbon (unele specii au nevoie și de CO2) substanțe organice (conținând carbon) sintetizate de alte organisme, în special zaharuri. Oxidați, acești compuși furnizează energie și molecule necesare creșterii și activității vitale a celulelor. În acest sens, bacteriile heterotrofe, care includ marea majoritate a procariotelor, sunt asemănătoare oamenilor.
surse principale de energie. Dacă pentru formarea (sinteza) componentelor celulare se folosește în principal energia luminoasă (fotoni), atunci procesul se numește fotosinteză, iar speciile capabile de aceasta se numesc fototrofe. Bacteriile fototrofe sunt împărțite în fotoheterotrofe și fotoautotrofe, în funcție de ce compuși – organici sau anorganici – servesc ca sursă principală de carbon. Cianobacteriile fotoautotrofe (alge albastre-verzi), precum plantele verzi, despart moleculele de apă (H2O) folosind energia luminii. Aceasta eliberează oxigen liber (1/2O2) și produce hidrogen (2H+), despre care se poate spune că transformă dioxidul de carbon (CO2) în carbohidrați. În bacteriile cu sulf verde și violet, energia luminoasă nu este folosită pentru a descompune apa, ci alte molecule anorganice, cum ar fi hidrogenul sulfurat (H2S). Ca urmare, se produce și hidrogen, reducând dioxidul de carbon, dar oxigenul nu este eliberat. O astfel de fotosinteză se numește anoxigenă. Bacteriile fotoheterotrofe, cum ar fi bacteriile violete fără sulf, folosesc energia luminii pentru a produce hidrogen din substanțe organice, în special izopropanol, dar H2 gazos poate servi și ca sursă. Dacă principala sursă de energie din celulă este oxidarea substanțelor chimice, bacteriile sunt numite chimioheterotrofe sau chemoautotrofe, în funcție de care molecule servesc ca sursă principală de carbon - organic sau anorganic. În primul, substanțele organice furnizează atât energie, cât și carbon. Chemoautotrofei obțin energie din oxidarea substanțelor anorganice, precum hidrogenul (la apă: 2H4 + O2 la 2H2O), fierul (Fe2+ la Fe3+) sau sulful (2S + 3O2 + 2H2O la 2SO42- + 4H+) și carbonul din CO2. Aceste organisme sunt numite și chemolitotrofe, subliniind astfel că se „hrănesc” cu roci.
Suflare. Respirația celulară este procesul de eliberare a energiei chimice stocate în moleculele „alimentului” pentru utilizarea ulterioară a acesteia în reacții vitale. Respirația poate fi aerobă și anaerobă. În primul caz, are nevoie de oxigen. Este necesar pentru munca așa-zisului. sistem de transport de electroni: electronii se deplasează de la o moleculă la alta (se eliberează energie) și în cele din urmă se atașează de oxigen împreună cu ionii de hidrogen - se formează apa. Organismele anaerobe nu au nevoie de oxigen, iar pentru unele specii din acest grup este chiar otrăvitoare. Electronii eliberați în timpul respirației sunt atașați de alți acceptori anorganici, cum ar fi nitrat, sulfat sau carbonat, sau (într-una dintre formele unei astfel de respirații - fermentație) la o anumită moleculă organică, în special la glucoză. Vezi și METABOLISM.

CLASIFICARE

În majoritatea organismelor, o specie este considerată a fi un grup de indivizi izolat din punct de vedere reproductiv. Într-un sens larg, aceasta înseamnă că reprezentanții unei anumite specii pot produce descendenți fertili, împerechendu-se numai cu propriul lor soi, dar nu și cu indivizii altor specii. Astfel, genele unei anumite specii, de regulă, nu depășesc limitele acesteia. Cu toate acestea, în bacterii, genele pot fi schimbate între indivizi nu numai de specii diferite, ci și de genuri diferite, așa că nu este în întregime clar dacă este legitim să se aplice aici conceptele uzuale de origine evolutivă și rudenie. În legătură cu aceasta și alte dificultăți, nu există încă o clasificare general acceptată a bacteriilor. Mai jos este una dintre variantele sale utilizate pe scară largă.
REGATUL MONEREI

Phylum Gracilicutes (bacterii Gram-negative cu pereți subțiri)

Clasa Scotobacterii (forme nefotosintetice, de exemplu mixobacterii) Clasa Anoxifotobacterii (forme fotosintetice cu eliberare de oxigen, de exemplu bacterii cu sulf violet) Clasa Oxifotobacterii (forme fotosintetice cu eliberare de oxigen, de exemplu cianobacteriile)

Phylum Firmicutes (bacterii Gram pozitive cu pereți groși)

Clasa Firmibacteria (forme cu celule dure, cum ar fi clostridiile)
Clasa Talobacterii (forme ramificate, de exemplu actinomicete)

Filul Tenericutes (bacteriile gram-negative fără perete celular)

Clasa Mollicutes (forme de celule moi, de exemplu micoplasme)

Tip Mendosicutes (bacterii cu perete celular defect)

Clasa Archaebacterii (forme antice, de exemplu, formatori de metan)

Domenii. Studii biochimice recente au arătat că toate procariotele sunt clar împărțite în două categorii: un grup mic de arhebacterii (Archaebacteria - „bacterii antice”) și toate celelalte, numite eubacterii (Eubacteria - „bacteriile adevărate”). Se crede că arheobacterii sunt mai primitive decât eubacterii și mai aproape de strămoșul comun al procariotelor și eucariotelor. Ele diferă de alte bacterii în mai multe moduri semnificative, inclusiv compoziția moleculelor de ARN ribozomal (pRNA) implicate în sinteza proteinelor, structura chimică a lipidelor (substanțe asemănătoare grăsimilor) și prezența altor substanțe în peretele celular. a polimerului protein-carbohidrat mureina. În sistemul de clasificare de mai sus, arhebacteriile sunt considerate a fi doar unul dintre tipurile aceluiași regn care include toate eubacteriile. Cu toate acestea, potrivit unor biologi, diferențele dintre arheobacterii și eubacterii sunt atât de profunde încât este mai corect să considerăm arheobacterii din Monera ca un sub-regn separat. Recent, a apărut o propunere și mai radicală. Analiza moleculară a relevat diferențe atât de semnificative în structura genelor între aceste două grupuri de procariote, încât unii consideră prezența lor în același regn de organisme ca fiind ilogică. În acest sens, s-a propus crearea unei categorii taxonomice (taxon) de rang și mai mare, numind-o domeniu, și împărțirea tuturor viețuitoarelor în trei domenii - Eucarya (eucariote), Archaea (arhebacterii) și Bacteria (eubacterii actuale). ).

ECOLOGIE

Cele mai importante două funcții ecologice ale bacteriilor sunt fixarea azotului și mineralizarea reziduurilor organice.
Fixarea azotului. Legarea azotului molecular (N2) pentru a forma amoniac (NH3) se numește fixare a azotului, iar oxidarea acestuia din urmă la nitriți (NO-2) și nitrat (NO-3) se numește nitrificare. Acestea sunt procese vitale pentru biosferă, deoarece plantele au nevoie de azot, dar nu pot decât să-și asimileze formele legate. În prezent, aproximativ 90% (aproximativ 90 de milioane de tone) din cantitatea anuală de astfel de azot „fix” este furnizată de bacterii. Restul este produs de uzine chimice sau are loc în timpul descărcărilor fulgerelor. Azotul din aer, care este de cca. 80% din atmosferă, asociată în principal cu genul gram-negativ Rhizobium (Rhizobium) și cianobacteriile. Speciile Rhizobium simbioză cu aproximativ 14.000 de specii de plante leguminoase (familia Leguminosae), care includ, de exemplu, trifoi, lucernă, soia și mazăre. Aceste bacterii trăiesc în așa-numita. noduli - umflaturi care se formeaza pe radacini in prezenta lor. Bacteriile primesc materie organică (nutriție) de la plantă și, în schimb, furnizează gazdei cu azot legat. Timp de un an, se fixează astfel până la 225 kg de azot la hectar. Plantele non-leguminoase, cum ar fi arinul, intră, de asemenea, în simbioză cu alte bacterii fixatoare de azot. Cianobacteriile fotosintetizează ca plantele verzi, eliberând oxigen. Multe dintre ele sunt, de asemenea, capabile să fixeze azotul atmosferic, care este apoi preluat de plante și în cele din urmă de animale. Aceste procariote servesc ca o sursă importantă de azot fix în sol în general și în câmpurile de orez din Est în special, precum și principalul furnizor pentru ecosistemele oceanice.
Mineralizare. Acesta este numele dat descompunerii reziduurilor organice în dioxid de carbon (CO2), apă (H2O) și săruri minerale. Din punct de vedere chimic, acest proces este echivalent cu arderea, deci necesită o cantitate mare de oxigen. Stratul superior de sol conține de la 100.000 la 1 miliard de bacterii per 1 g, adică. aproximativ 2 tone la hectar. De obicei, toate reziduurile organice, odata ajunse in pamant, sunt oxidate rapid de bacterii si ciuperci. Mai rezistentă la descompunere este o substanță organică maronie numită acid humic, care se formează în principal din lignina conținută în lemn. Se acumulează în sol și își îmbunătățește proprietățile.

BACTERII ȘI INDUSTRIE

Având în vedere varietatea reacțiilor chimice catalizate de bacterii, nu este de mirare că acestea sunt utilizate pe scară largă în producție, în unele cazuri încă din cele mai vechi timpuri. Procariotele împărtășesc gloria unor astfel de ajutoare umane microscopice cu ciupercile, în primul rând drojdia, care asigură majoritatea proceselor de fermentație alcoolică, de exemplu, în fabricarea vinului și a berii. Acum că a devenit posibilă introducerea genelor utile în bacterii, determinându-le să sintetizeze substanțe valoroase, precum insulina, utilizarea industrială a acestor laboratoare vii a primit un nou impuls puternic. Vezi și INGINERIA GENETICĂ.
Industria alimentară.În prezent, bacteriile sunt folosite de această industrie în principal pentru producția de brânzeturi, alte produse lactate fermentate și oțet. Principalele reacții chimice aici sunt formarea acizilor. Astfel, atunci când produc oțet, bacteriile din genul Acetobacter oxidează alcoolul etilic conținut în cidru sau alte lichide la acid acetic. Procese similare apar în timpul varzei murate: bacteriile anaerobe fermentează zahărul conținut în frunzele acestei plante până la acid lactic, precum și acid acetic și diverși alcooli.
Leşierea minereurilor. Bacteriile sunt folosite pentru a leși minereurile sărace, de exemplu. transferul din ele într-o soluție de săruri de metale valoroase, în primul rând cupru (Cu) și uraniu (U). Un exemplu este prelucrarea calcopiritei sau piritei de cupru (CuFeS2). Mulțile din acest minereu sunt udate periodic cu apă care conține bacterii chemolitotrofe din genul Thiobacillus. În cursul activității lor de viață, ei oxidează sulful (S), formând sulfați solubili de cupru și fier: CuFeS2 + 4O2 la CuSO4 + FeSO4. Astfel de tehnologii simplifică foarte mult producția de metale valoroase din minereuri; în principiu, ele sunt echivalente cu procesele care au loc în natură în timpul intemperiilor rocilor.
Reciclarea deșeurilor. Bacteriile servesc și la transformarea deșeurilor, cum ar fi canalizarea, în produse mai puțin periculoase sau chiar utile. Apa uzată este una dintre problemele acute ale omenirii moderne. Mineralizarea lor completă necesită cantități uriașe de oxigen, iar în rezervoarele obișnuite, unde se obișnuiește să se arunce aceste deșeuri, nu mai este suficient să le „neutralizeze”. Soluția constă în aerarea suplimentară a apelor uzate în bazine speciale (aerotancuri): ca urmare, bacteriile mineralizante au suficient oxigen pentru a descompune complet materia organică, iar apa potabilă devine unul dintre produsele finale ale procesului în cazurile cele mai favorabile. Precipitatul insolubil rămas pe parcurs poate fi supus fermentației anaerobe. Pentru ca astfel de stații de tratare a apei să ocupe cât mai puțin spațiu și bani, este necesară o bună cunoaștere a bacteriologiei.
Alte utilizări. Alte domenii importante de aplicare industrială a bacteriilor includ, de exemplu, lobul de in, de exemplu. separarea fibrelor sale de filare de alte părți ale plantei, precum și producția de antibiotice, în special streptomicina (bacteriile din genul Streptomyces).

CONTROLUL BACTERIILOR ÎN INDUSTRIE

Bacteriile nu sunt numai benefice; lupta împotriva reproducerii lor în masă, de exemplu, în produsele alimentare sau în sistemele de apă ale fabricilor de celuloză și hârtie, a devenit un întreg domeniu de activitate. Alimentele sunt stricate de bacterii, ciuperci și de propriile enzime de autoliză („autodigestie”), cu excepția cazului în care sunt inactivate prin căldură sau prin alte mijloace. Deoarece bacteriile sunt cauza principală a deteriorării, proiectarea unor sisteme eficiente de depozitare a alimentelor necesită cunoașterea limitelor de toleranță ale acestor microorganisme. Una dintre cele mai comune tehnologii este pasteurizarea laptelui, care ucide bacteriile care cauzează, de exemplu, tuberculoza și bruceloza. Laptele se ține la 61-63°C timp de 30 de minute sau la 72-73°C doar 15 secunde. Acest lucru nu afectează gustul produsului, dar inactivează bacteriile patogene. De asemenea, vinul, berea și sucurile de fructe pot fi pasteurizate. Beneficiile depozitării alimentelor la rece sunt cunoscute de mult. Temperaturile scăzute nu ucid bacteriile, dar nu le permit să crească și să se înmulțească. Adevărat, la congelare, de exemplu, până la -25 ° C, numărul de bacterii scade după câteva luni, dar un număr mare dintre aceste microorganisme supraviețuiesc în continuare. La temperaturi sub zero, bacteriile continuă să se înmulțească, dar foarte lent. Culturile lor viabile pot fi păstrate aproape la nesfârșit după liofilizare (congelare - uscare) într-un mediu care conține proteine, cum ar fi serul de sânge. Alte metode bine-cunoscute de conservare a alimentelor includ uscarea (uscarea și afumarea), adăugarea de cantități mari de sare sau zahăr, care este echivalent fiziologic cu deshidratarea și decaparea, de exemplu. plasat într-o soluție acidă concentrată. Cu o aciditate a mediului corespunzătoare pH-ului 4 și mai jos, activitatea vitală a bacteriilor este de obicei foarte inhibată sau oprită.

BACTERII ȘI BOLI

STUDIUL BACTERIILOR

Multe bacterii sunt ușor de crescut în așa-numitele. mediu de cultură, care poate include bulion de carne, proteine ​​parțial digerate, săruri, dextroză, sânge integral, serul acestuia și alte componente. Concentrația bacteriilor în astfel de condiții ajunge de obicei la aproximativ un miliard pe centimetru cub, drept urmare mediul devine tulbure. Pentru a studia bacteriile, este necesar să se poată obține culturile lor pure, sau clone, care sunt descendenții unei singure celule. Acest lucru este necesar, de exemplu, pentru a determina ce tip de bacterie a infectat pacientul și la ce antibiotic este sensibil acest tip. Probele microbiologice, cum ar fi tampoanele prelevate din gât sau răni, mostre de sânge, apă sau alte materiale, sunt puternic diluate și aplicate pe suprafața unui mediu semi-solid: colonii rotunjite se dezvoltă din celulele individuale de pe acesta. Agentul de întărire al mediului de cultură este de obicei agar, o polizaharidă obținută din anumite alge marine și aproape indigerabilă de orice tip de bacterie. Mediile de agar sunt folosite sub formă de „frigărui”, adică. suprafețe înclinate formate în eprubete care stau la un unghi mare când mediul de cultură topit se solidifică, sau sub formă de straturi subțiri în vase Petri de sticlă - vase rotunde plate închise cu un capac de aceeași formă, dar puțin mai mare ca diametru. De obicei, după o zi, celula bacteriană are timp să se înmulțească atât de mult încât formează o colonie ușor vizibilă cu ochiul liber. Poate fi transferat într-un alt mediu pentru studii ulterioare. Toate mediile de cultură trebuie să fie sterile înainte de cultivarea bacteriilor, iar apoi trebuie avută grijă pentru a preveni depunerea microorganismelor nedorite pe ele. Pentru a examina bacteriile crescute în acest fel, se calcinează pe o flacără o buclă de sârmă subțire, atingând-o mai întâi cu o colonie sau frotiu, apoi cu o picătură de apă depusă pe o lamă de sticlă. Distribuind uniform materialul luat în această apă, paharul se usucă și se trece rapid peste flacăra arzătorului de două sau trei ori (partea cu bacterii trebuie răsturnată în sus): ca urmare, microorganismele, fără a fi deteriorate, sunt ferm atașate. la substrat. Pe suprafața preparatului se picura un colorant, apoi paharul se spală în apă și se usucă din nou. Eșantionul poate fi acum vizualizat la microscop. Culturile pure de bacterii sunt identificate în principal după caracteristicile lor biochimice, adică. stabiliți dacă formează gaz sau acizi din anumite zaharuri, dacă sunt capabili să digere proteine ​​(lichefia gelatina), dacă au nevoie de oxigen pentru creștere etc. De asemenea, verifică dacă sunt colorate cu coloranți specifici. Sensibilitatea la anumite medicamente, precum antibioticele, poate fi determinată prin plasarea unor discuri mici de hârtie de filtru îmbibate cu aceste substanțe pe o suprafață inoculată cu bacterii. Dacă orice compus chimic ucide bacteriile, se formează o zonă liberă de ele în jurul discului corespunzător.

Enciclopedia Collier. - Societate deschisă. 2000 .