1 Бактерії
БАКТЕРІЇ
Будова.
За зовнішнім виглядом бактерії поділяють на такі групи:
Kоки — бактерії сферичної форми:
монококипоодинокі бактерії сферичної форми;
диплококисферичні бактерії, які після поділу створюють бінари;
тетракоки —сферичні бактерії, які після поділу утворюють тетради;
стрептококисферичні бактерії, які після поділу утворюють ланцюги;
стафілококи —сферичні бактерії, які після поділу утворюють грона.
Бацили — бактерії паличкоподібної циліндричної форми.
Вібріони — бактерії, що мають форму ком.
Спірили та спірохети — бактерії, що мають форму спіралей.
Форми бактерій
1 – стафілококи, 2,3 – диплококи, 4 – стрептококи, 5 – тетракоки, 6 –сардини, 7,8 – палочки, які не утворюють спор, 9 – палочки, що утворюють спори, 10 – вібріони, 11 – спірили, 12 – спірохети
Розміри бактеріальних клітин коливаються від 0,12 до 500 мкм. Зовні клітини покриті щільною оболонкою, на яку припадає до 50 % маси сухої речовини, основним компонентом якої є глікопротеїд муреїн. За будовою та хімічним складом клітинної оболонки бактерії поділяють на грампозитивні іграмнегатионі. Бактеріальна клітина, яка втратила оболонку, гине або втрачає здатність до розмноження. Клітини деяких прокаріотів покриті зовні шаром слизу (слизовою капсулою), що оберігає їх від висихання та зараження вірусами.
У багатьох бактерій є джгутики, призначені для руху в рідкому середовищі, які, проте, за будовою відрізняються від джгутиків еукаріотів. Клітинна мембрана бактерій утворює місцеві увігнутості (інвагінації) та складки, які беруть участь у процесах фотосинтезу, утворення клітинної оболонки, реплікації ДНК, поділу клітини, метаболізму. Найглибші інвагінації плазмалеми дістали назву мезосоми. Для фототрофних бактерій характерна наявність немембранних органел, що беруть участь у процесах фотосинтезу, — хлоросом, фікобілісом і карбоксисом. Оскільки бактерії не мають внутрішньоклітинних порожнин, органоїдів захоплення та перетравлювання їжі, травлення у бактерій відбувається поза клітиною. Травні ферменти виділяються назовні клітини, а органічні речовини всмоктуються всією поверхнею клітинної мембрани.
Крім кільцевої хромосоми (нуклеоїду) бактеріальна клітина містить ще особливі кільцеві молекули ДНК — плазміди. Плазміди здатні ділитися самостійно, незалежно від нуклеоїду, і мають велике значення для формування пристосувальних якостей.
Будова бактеріальної клітини:
1 — цитоплазма, 2 — рибосома, 3 — нуклеоїд, 4 — плазміда, 5 — джгутик, 6 — основа джгутика. 7 — мезосома, 8 — слизова капсула. 9 — клітинна стінка, 10 – плазматична мембран
Обмін речовин.
За способом живлення бактерії поділяються на авто- і гетеротрофів.Гетеротрофи поділяються на сапрофітів і паразитів (облігатних і факультативних), а автотрофи на фототрофів і хемотрофів. Фотосинтез, який здійснюється автотрофними бактеріями, принципово відрізняється від фотосинтезу рослин. Він відбувається в анаеробних умовах (зелені та пурпурнібактерії); кисень при цьому не виділяється. Як джерело протонів використовується не вода, а сірководень або інші речовини. Деякі бактеріїздійснюють кисневий фотосинтез (ціанобактерії), а інші (галофільні архебактерії) здійснюють його без участі бактеріохлорофілу, за допомогою особливого білка — бактеріородопсину. Хемосинтетичні бактерії(хемотрофи) використовують для синтезу органічних речовин енергію, що добувається внаслідок окиснення органічних і неорганічних сполук (H2S, NH3, NO2, CO, H2 та ін.).
За способом дихання(окиснення органічних речовин) бактерії поділяються нааеробні й анаеробні. Безкисневе окиснення називається бродінням і відбувається у дві стадії. Найчаше для цього використовується глюкоза. На першому етапі молекула глюкози розщеплюється на дві молекули піровиноградної кислоти, а на на ступному піровиноградна кислота відновлюється до спирту, молочної кислоти, масляної кислоти пропіонової кислоти, гліцеролу. Відповідно, таке бродіння називають спиртовим, молочнокислим, масляно-кислим тощо. Аеробне окиснення у бактерій багато в чому подібне до такого в еукаріотів.
Утворення спор.Для багатьох паличкоподібних, зрідка сферичних, бактерій характерне утворення спор, яке відбувається, коли умови зовнішнього середовища стають несприятливими для нормального перебігу процесів життєдіяльності. Одна бактерія здатна утворити лише одну спору, тому спороутворення у бактерій є не актом розмноження, а способом пережити несприятливий період. Спори, що утворюються бактеріями, називаютьсяендоспорами, оскільки утворюються під клітинною мембраною з відокремленого фрагмента цитоплазми.
Бактерії мають справді фантастичну здатність до відтворення собі подібних. За сприятливих умов одна бактерія може протягом двох-трьох діб утворити 1036 особин і заповнити своїми нащадками всю Землю. Проте реальна кількість поживних речовин обмежена, і подібна катастрофа людству не загрожує.
Розмноження.Основний спосіб розмноження бактерій — нестатевий. Оскількибактерії є гаплоїдними організмами, то в них не зустрічається мейотичного поділу. Основними джерелами мінливості є мутації, кон'югація і трансдукція.Під час кон'югації здійснюється одностороннє перенесення частини генетичного матеріалу з клітини донора (батьківської) в клітину реципієнта (материнську). Статева диференціація зумовлюється статевим F-чинником,який визначає утворення у чоловічих особин особливих волосків із канальцями, через які переноситься генетичний матеріал. Під час кон'югації F-чинник може переходити з клітини донора в клітину реципієнта — у цьому випадку відбувається зміна статі. Кон'югація може відбуватися і між представниками різних видів, що приводить до появи міжвидових гібридів. Трансдукція полягає в односторонньому перенесенні молекули ДНК або її фрагмента з клітини донора в клітину реципієнта за допомогою бактеріофагу.
ЦІАНОБАКТЕРІЇ (СИНЬО-ЗЕЛЕНІ ВОДОРОСТІ)
Одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні (нитчасті) організми, що включають близько 1000 видів. Містять хлорофіл а, каротиноїди та фікобіліни, характерні для рослин. Розмножуються поділом, спорами та фрагментами ниток. Живуть у воді та на суходолі, входять до складу ґрунтових угруповань, планктону й бентосу, живуть у несприятливих умовах полюсів, високогір'я та гарячих джерел з температурою до 80 °С. Часто вступають у симбіотичні зв'язки з іншими організмами. Деякі використовуються людиною в їжу (носток і спіруліна).Ціанобактерії:
а б в
а) хлорокок,
б) осциляторія,
в) анабена
Значення в природі та житті людини .
Бактерії та ціанобактерії можуть оселятися в організмах інших істот. Між ними та організмом хазяїна виникають різні типи взаємозв'язків. Взаємокорисні - мутуалістичні - зв'язки виникають між бульбочковими бактеріями та бобовими рослинами. А в кишечнику людини живуть бактерії(наприклад, кишкова паличка), які сприяють процесам травлення, синтезують деякі вітаміни та перешкоджають діяльності хвороботворних мікроорганізмів. У разі надмірного застосування антибіотиків ці корисні бактерії гинуть, що погано впливає на здоров'я. Сама ж кишкова паличка в кишечнику людини постійно забезпечена поживними речовинами.
У шлунку корів, овець, кіз, у кишечнику коней також живуть бактерії. Ці тварини споживають багату на клітковину рослинну їжу, але самостійно її перетравлювати не здатні. Цю функцію здійснюють бактерії. Отже, таке співжиття бактерій та травоїдних тварин взаємовигідне: бактерії допомагають тваринам перетравлювати та засвоювати їжу. З іншого боку, вони самі забезпечені поживними речовинами та захищені від несприятливих впливів довкілля.
Завдяки їх дрібному розміру, бактерії-коменсали усюдисущі і ростуть на тваринах і рослинах, як і на будь-якій іншій поверхні. Проте, їх ріст може бути збільшеним теплотою і потом, і значна кількість цих організмів на тілі людини — результат виділень тіла.
Проте не всі бактерії, які мешкають в організмі інших істот, приносять користь. Серед них є багато паразитичних видів. У людини бактеріїспричиняють такі захворювання, як дифтерія, туберкульоз, ангіна, холера, дизентерія, тиф, чума, скарлатина, правець та багато інших. Свійські тварини можуть хворіти на сибірку, бруцельоз. Ці захворювання часто супроводжуються підвищенням температури, погіршенням самопочуття і потребують негайного лікування. Несвоєчасне звернення до лікаря та недотримання його порад може призвести до смерті хворої людини або тварини.
Бактерії можуть спричинювати різноманітні захворювання рослин, на уражених органах яких з'являються плями, пухлини тощо, вони зрештою загнивають і відмирають.
Сучасні методи селекції та генетики мікроорганізмів дозволили знайти застосування бактеріям у вирішенні глобальних проблем людства, таких як нестача поживного білка і забруднення навколишнього середовища. Створені штами мікроорганізмів, які в промислових масштабах продукують білки, вітаміни, лікарські препарати, вакцини й інші необхідні людині речовини. Бактерія Xanthomonas campestris використовується для синтезу полісахаридів у промислових масштабах. Використання методів біологічного очищення є одним з найефективніших і недорогих способів утилізації відходів життєдіяльності та виробництва.
Паличкоподібна бактерія Pseudomonas alruginosa викликає ряд серйозних захворювань рослин
Spirillum voiutans викликає цвітіння води
Кишкова паличка Escherichia coli
Слід також показати шкоду, яка завдається бактеріями. Насамперед це патогенний вплив на здоров'я людини та тварин. Спірохети — збудники таких захворювань, як сифіліс (Treponema pallidum), лептоспіроз (Leptospira interrogans). Особливий інтерес являють собою бактерії Bdellovibrio bacteriovorus, які є внутрішньоклітинними облігатними паразитами інших бактерій. Neisseria gonorrhoeae є збудником гонореї, N. meningitidis —менінгіту, Salmonella typhi — черевного тифу, Vibrio cholerae — холери,Haemophilus influenzae — ангіни, Rickettsia prowazekii — висипного гифу,Mycobacteriumtuberculosis — туберкульозу. Бактерія Escheri соїі живе в кишечнику людини та багатьох тварин, беручи участь у процесах травлення.
Мікоплазми— особлива група прокаріотів, позбавлених клітинної оболонки. Вони є найменшими клітинними організмами — розміри клітин коливаються в межах від 0,125 до 0,150 мкм (це лише в 1000 разів більше за атом Гідрогену); у клітні таких розмірів міститься всього близько 12 млн атомів. Мікоплазми євнутрішньоклітинними паразитами тварин і рослин, здатні викликати пневмонію та гострі респіраторні захворювання. Серед них зустрічаються сапрофітні форми.
Мікоплазми
Профілактика бактеріальзахворювань.
Для профілактики бактеріальних хвороб вживають різні системи заходів. Одна з найдавніших — ізоляція хворих і карантин. Хворих відокремлюють від здорових людей до моменту одужання, щоб запобігти поширенню збудипків. Під час карантину ізолюють здорових людей, які контактували із хворими й могли заразитися від них. Таких людей ізолюють, щоб запобігти подальшому поширенню хвороби. Друга система заходів спрямована на розрив механізму передачі хвороби. Наприклад, для розриву крапельного шляху передачі можна використати марлеві пов'язки, а для того щоб запобігти передаванню збудника через воду — її слід знезаразити. Знижують вірогідність хвороб і такі заходи, як кип'ятіння питної води, правильна обробка харчових продуктів, дотримування правил особистої гігієни (мити руки перед вживанням їжі, тримати тіло в чистоті тощо). Третя система заходів спрямована па вироблення несприйнятливості людини до бактеріальних хвороб. Для цього роблять щеплення (наприклад проти дифтерії), вживають вітаміни, які підвищують стійкість організму тощо.