Вопросы для самопроверки:

1. Почему вирусы называют доклеточной формой жизни?

2. Какие учёные открыли вирусы?

3. Дайте характеристику строения вирусов.

4. В чём проявляется особенность жизнедеятельности вирусов?

5. Как вирусы действуют на геном клетки хозяина?

6. Строение бактериофага?

7. Назовите особенности жизнедеятельности бактериофага.

8. Какое значение имеют вирусы?

Тема 4. Биология прокариотических организмов

Цель: Изучить строение и особенности жизнедеятельности бактерий.

Биологическая характеристика бактерий

Подцарство бактерии включает две группы бактерий: эубактерии и архебактерии (от греч. «археос» - древний. Архебактерии резко отличаются от истинных бактерий (эубактерий) химическим составом и физиологическими свойствами, сравнительно немногочисленны (обнаружено немногим более 40 видов).

Рассмотрим строение и физиологию широко распространенных бактерий или эубактерий.

Это одноклеточные организмы. Как у всех прокариот, ядро у них отсутствует. Размер бактериальных клеток колеблется от 0,2 до 10 мкм, в редких случаях достигают в длину 30-100 мкм (например, некоторые серные пурпурные бактерии). По форме выделяют шаровидные – кокки, палочковидные – бациллы, изогнутые – вибрионы, извитые в виде спирали спирохеты и спириллы. Многие бактерии неподвижны, другие имеют жгутики (от 1 до 50) и могут передвигаться.

Бактериальные клетки окружены плотной оболочкой – клеточной стенкой, благодаря которой сохраняют постоянную форму. Опорным каркасом клеточной стенки служит особый полимер – гликопептид муреин, покрывающий клетку одним или несколькими слоями. Многие виды бактерий образуют слизистую капсулу. Наличие капсулы обеспечивает устойчивость бактерий к фагоцитозу и тем самым повышает их болезнетворную активность. Таким образом, капсула служит для бактерий защитным покровом и, кроме того, предохраняет клетку от высыхания.

Под капсулой и клеточной стенкой располагается цитоплазматическая мембрана, которая образует впячивания в цитоплазму и формирует мембранные комплексы, выполняющие функции, аналогичные функциям митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи.

В цитоплазме бактериальных клеток имеются включения, содержащие запасные питательные вещества – крахмал, гликоген, жиры. Многие бактерии способны также запасать фосфор в виде гранул полифосфатов и элементарную серу.

Большинство бактерий гетеротрофы, т.е. используют для питания готовые органические соединения (мертвых тел или выделений других организмов) – сахара, аминокислоты, витамины. Их называют сапротрофами (от греч. «сапрос» - гнилой). Другие гетеротрофные бактерии живут за счет питательных веществ других организмов, в теле которых они обитают. Их называют паразитами. Паразитизм у бактерий распространен очень широко. Существуют бактерии, паразитирующие в теле бактерий других видов. Встречаются так называемые хищные бактерии, захватывающие мелкие живые организмы. Гетеротрофные бактерии получают энергию для биосинтеза путем окисления органических соединений (углеводов и др.). Этот процесс может происходить при участии кислорода (дыхание) или в анаэробных условиях (брожение).

Молочнокислые бактерии превращают сахара в молочную кислоту. Эти бактерии широко используют для квашения молока и овощей (например, приготовление кислой капусты – результат молочнокислого брожения, осуществляющегося в анаэробных условиях).

Маслянокислые бактерии сбраживают углеводы, в том числе высокомолекулярные – крахмал, гликоген, спирты, органические кислоты до масляной кислоты. В природных условиях маслянокислое брожение осуществляется в громадных размерах на дне болот, в заболоченных почвах, в илах, где ограничен доступ кислорода. Промежуточный продукт маслянокислого брожения – уксусная кислота, которая и включается в биологический круговорот веществ. Необходимо отметить, что процессы брожения сопровождаются (помимо конечного) образованием побочных продуктов: ацетона, бутонала, изопропилового спирта, глицерина и др.

В природных условиях большое значение имеют метанообразующие бактерии, которые сбраживают спирты и органические кислоты в метан и СО₂. Некоторые из них способны превращать в метан даже оксид углерода. Метанообразующие бактерии обитают в болотах, где они образуют «болотный газ» (метан). Метанообразующие бактерии замыкают любой цикл брожения. Сначала другие бактерии сбраживают углеводы до жирных кислот, спиртов, СО₂ и молекулярного водорода, а затем уже эти продукты перерабатываются метанообразующими бактериями.

Значительная часть бактерий синтезирует органические вещества своего тела путем усвоения углекислоты. Такие организмы называются автотрофами. Эту группу бактерий делят на фототрофов, для которых источником энергии служит солнечный свет, и хемотрофов, использующие для синтеза органических веществ собственного тела энергию химических реакций – окислительных или восстановительных.

Фототрофные бактерии (серные и несерные) – обитатели пресных и морских вод. Фотосинтез у них протекает в анаэробных условиях и не сопровождается выделением кислорода.

Хемотрофы могут быть аэробными и анаэробными организмами. К ним относятся интрифицирующие бактерии, переводящие аммиак в нитриты и далее в нитраты, железобактерии, переводящие закисное железо (Fe²⁺) в окисное (Fe³⁺), водородные бактерии, окисляющие молекулярный водород, и др.

Размножение бактерии путем деления, которое наступает после удвоения бактериальной хромосомы – кольцевидной молекулы ДНК. Многие бактерии образуют споры путем формирования плотной оболочки вокруг молекулы ДНК с участком цитоплазмы. Споры обладают большой устойчивостью, сохраняя жизнеспособность в течение длительного времени.

Бактерии играют большую роль в разложении природных органических соединений.

Задание 1. Изучить и зарисовать строение бактериальной клетки (рис. 5.).

	1 – клеточная стенка, 2 – цитоплазматическая мембрана, 3 – хромосома (молекула ДНК), 4 – рибосомы, 5 – мезосома, 6 – впячивание цитоплазматической мембраны, 7 – вакуоли с включениями, 8 – жгутики, 9 – стопки мембран, в которых осуществляется фотосинтез.
Рис. 5 . Строение бактериальной клетки.

Задание 2. Изучить и записать таблицу 6. Указать основные особенности жизнедеятельности отдела бактерий.

Таблица 6. – Характеристика бактерий

Строение тела	Строение клетки	Размножение	Среда обитания
Одноклеточные. Форма: шаровидная (коки), палочковидные (бациллы), спиралевидные (спириллы), изогнутые (вибрионы). Некоторые имеют жгутики. Встречаются и колониальные формы.	Прокариоты. Нет оформленного ядра, ядра, митохондрий, пластид. В цитоплазме находится нуклеотид, содержащий одну хромосому с молекулой ДНК; мембраной от цитоплазмы не отделена. Внутри клетки находятся мембранные структуры (ЭПС, рибосомы, аппарат Гольджи и т.д.). Цитоплазма покрыта наружной клеточной мембраной и плотной клеточной стенкой. Клетка может образовывать коллоидную капсулу.	Деление клетки надвое. Почкование. Половой процесс - коньюгация. Споры у бактерий служат не для размножения, а для перенесения неблагоприятных условий среды.	В воздухе, почве, воде и живых организмах.

Задание 3. Изучить основных представителей отдела бактерии, их значение в природе и жизни человека. Заполните таблицу 7.

Таблица 7. – Значение бактерий.

№ п/п	Представители	Значение в природе и хозяйственной деятельности человека
1	Бактерии молочнокислого брожения (гетеротрофные сапрофиты)
2	Бактерии уксуснокислого брожения (гетеротрофные сапрофиты)
3	Бактерии гнилостные (гетеротрофные сапрофиты)
4	Бактерии болезнетворные (гетеротрофные паразиты)
5	Бактерии клубеньковые (гетеротрофные симбионты)