Строение и жизнедеятельность бактерий

Сегодня мы поговорим о царстве бактерий: узнаем, какие виды бактерий существуют, рассмотрим их строение, жизнедеятельность и функции, а также обсудим, для чего в природе нужны бактерии.

Что такое бактерии?

Вы уже знаете, что все живые организмы в биологии делят на царства. Бактерии — это одно из царств живой природы.

Бактерии (от лат. bacterium «палочка») — это довольно просто устроенные, чаще одноклеточные микроорганизмы.

Бактерии — самые маленькие, самые распространенные и самые древние существа на Земле. Считается, что это одна из первых форм жизни на нашей планете, которая появилась примерно 4 миллиарда лет назад.

Бактерии очень малы, поэтому без микроскопа их разглядеть невозможно. Одна из самых мелких бактерий — представитель рода Mycoplasma. Длина клеток этой бактерии — не более 0,3 мкм, что лишь немного превышает предел разрешающей способности мощного оптического микроскопа. 

Существуют еще более мелкие бактерии (ультрамикробактерии), но на данный момент они плохо изучены, потому что нет подходящей техники для наблюдения за ними.

Однако есть и редкие исключения: например, бактерия Thiomargarita namibiensis или «серная жемчужина Намибии» из группы протеобактерий достигает размера 0,75 мм, а это значит, что ее можно увидеть и невооруженным глазом.

Форма и строение бактерий

Бактерии представляют собой одну клетку, которая покрыта многослойной защитной оболочкой. Эта оболочка окружает все содержимое клетки и выступает в роли барьера для удержания в клетке питательных веществ и компонентов цитоплазмы.

Как правило, бактерии бесцветны, только некоторые из них окрашены в зеленый или пурпурный цвет. Бактерии могут быть подвижными и неподвижными. Двигаться бактерии могут либо с помощью жгутиков, либо за счет волнообразных сокращений.

Формы бактерий разнообразны, однако существует две основные вариации: кокки (круглые) и бациллы (палочкообразные). Остальные формы образованы от этих двух разновидностей. Часто бактерии образуют скопления — пары, цепочки, группы и биопленки.

Интересный факт

Скрыть

{"questions":[{"content":"Какие утверждения о внешнем виде бактерий верны?[[choice-13]]","widgets":{"choice-13":{"type":"choice","options":["Все бактерии прозрачны и не имеют цвета","Бактерии покрыты многослойной защитной оболочкой.","Бактерии могут быть как подвижными, так и неподвижными.","Форма бактерии — случайный выбор природы.","Бактерии чаще всего бывают круглыми или палочкообразными."],"explanations":["Да, большинство бактерий бесцветны, но встречаются те, что окрашены в пурпурный или зеленый цвет.","","","Нет, форма бактерии помогает ей приспосабливаться к условиям среды.",""],"answer":[1,2,4]}}}]}

Внутреннее строение бактерии

Все бактерии — прокариоты, так как в их клетках отсутствует оформленное ядро, что является отличительной особенностью царства Бактерий.

Вместо ядра в цитоплазме бактерий присутствует ядерное вещество — кольцевое ДНК бактериальной клетки. Оно является более примитивным аналогом ядра, ведь оно появится у организмов позже в процессе эволюции. 

Основные части бактериальной клетки:

1. Жгутик — необязательный элемент клетки, который позволяет бактерии двигаться. У некоторых бактерий их вообще нет, у других же может быть до сотни жгутиков.
2. Капсула тоже есть не у всех бактерий. Капсула — что-то вроде защитной пупырчатой пленки для бактерии, но состоит она из защитной слизи. Толщина капсулы может превышать диаметр самой клетки во много раз, но у некоторых бактерий капсула, наоборот, очень тонкая и ее можно разглядеть только в электронный микроскоп.
3. Клеточная стенка — плотная оболочка, позволяет бактерии сохранять форму и несет защитную функцию.
4. Клеточная мембрана — тонкая оболочка, призвана поддерживать целостность клетки. Мембрана проницаема, через нее бактерия может взаимодействовать с окружающей средой.
5. Цитоплазма — внутренняя среда клетки, ее полужидкое содержимое, к ней относят все, кроме оболочек бактерии и ее ядерного вещества. Цитоплазма поддерживает жизнь бактерии: в ней происходит обмен веществ, она хранит запасы питания для клетки.
6. Нуклеоид или ядерное вещество — это зона неправильной формы внутри цитоплазмы, которая содержит генетический материал бактерии.

{"questions":[{"content":"Чем строение бактериальной клетки принципиально отличается от строения клетки растений, животных и грибов?[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Типом питания.","Отсутствием оформленного ядра.","Наличием всего одной клетки в организме."],"explanations":["","Все живые организмы, кроме бактерий, являются эукариотами — в их клетках есть ядро.","Из одной клетки состоят не только бактерии, но и простейшие (одноклеточные животные): амеба, инфузория-туфелька и др."],"answer":[1]}}}]}

Питание бактерий

Бактерии могут питаться очень разнообразной пищей, не только той, к которой привыкли за тысячи лет, но и новой: бытовой химией, пластиком, синтетическими красителями.

У бактерий существует всего 2 способа питания, соответственно выделяют два типа бактерий:

Автотрофы — бактерии, которые сами производят органические вещества из неорганики, то есть сами создают питательные вещества для своей жизни.

Гетеротрофы — бактерии, которые не способны производить вещества для своего питания, они используют в пищу то, что создали другие организмы.

Автотрофов в природе немного, главным образом они представлены двумя видами бактерий:

Бактерий-гетеротрофов большинство, но их тоже можно разделить на три группы:

{"questions":[{"content":"Распределите бактерии по типу питания[[grouper-24]]","widgets":{"grouper-24":{"type":"grouper","labels":["Автотрофы","Гетеротрофы"],"items":[["цианобактерии","железобактерии","серобактерии"],["азотфиксирующие бактерии","болезнетворные бактерии","бактерии гниения и разложения"]]}}}]}

Размножение бактерий

Бактерии размножаются делением клетки пополам. В этот момент образуется перетяжка, и из одной клетки получается две.

В благоприятных условиях бактерия может делиться каждые полчаса. При такой скорости размножения всего лишь за 5 суток одна бактерия может дать потомство, которое покроет земной шар.

Почему же этого не происходит?

Скрыть

Если бактерия попадает в резко неблагоприятные условия (недостаток влаги, пищи, колебания температуры), то она может превращаться в спору. Ее цитоплазма сжимается, отделяется от оболочки и образует на своей поверхности новую, очень плотную мембрану. 

Такую бактерию называют спорой, и она устойчива практически к любым внешним воздействиям. Споры сохраняются очень долго и не погибают при температуре от -253 до +140 градусов Цельсия. Они не погибают при кипячении, замораживании, высушивании, легко разносятся ветром и водой. Бактерия в состоянии споры может жить десятки лет, пока не попадет в благоприятные условия и снова не станет жизнедеятельной бактерией.

{"questions":[{"content":"Чем споры отличаются от живых бактерий?[[choice-32]]","widgets":{"choice-32":{"type":"choice","options":["Споры бактерий отличаются наличием под внешним мембранным слоем уплотненной оболочки.","Споры более хрупкие и неустойчивые к неблагоприятной среде.","Споры могут жить только в воде."],"explanations":["","Как раз наоборот: спора выдерживает супер-неблагоприятные условия длительное время.","Споры могут жить в любых условиях."],"answer":[0]}}}]}

Где живут бактерии? 

Бактерии живут повсюду: в воде, на суше, в почве. Их можно встретить на самой высокой горе Эверест, во льдах Арктики и в горячих источниках Исландии. Большинство бактерий живет в почве, для них это самая благоприятная среда. 

Конечно, есть и ряд бактерий-паразитов, которые отлично себя чувствуют внутри других организмов. Главным образом это болезнетворные бактерии, которые вызывают заболевания у растений, животных и человека.

Однако есть и вполне «миролюбивые бактерии», которые, например, живут в кишечнике и помогают животным и человеку усваивать пищу.

Интересный факт

Скрыть

Роль бактерий в природе

В основном бактерии живут в почве: разлагают остатки других живых организмов и продукты их жизнедеятельности, что позволяет осуществлять круговорот веществ в природе. Не будь бактерий, жизнь на Земле была бы невозможна.

Бактерии — важнейшее звено общего круговорота веществ в природе, так как они разрушают сложные органические вещества до простых.

Человек научился использовать бактерии для производства продуктов питания, например, кисломолочных продуктов (кефир, йогурт, сыр) и ферментированных овощей (квашеная капуста, помидоры). 

Бактерии используются при производстве лекарств и витаминов. Также они помогают в очистке сточных вод и производстве удобрений.

{"questions":[{"content":"Как бактерии могут быть полезны человеку?[[choice-38]]","widgets":{"choice-38":{"type":"choice","options":["производство молочнокислых продуктов.","удобрение почвы.","производство противовирусных препаратов.","образование полезных ископаемых: нефти и газа.","очистка сточных вод.","производство синтетических тканей.","производство электроэнергии."],"explanations":["","","бактерии используются для производства антибиотиков, витаминов, инсулина.","","","",""],"answer":[0,1,3,4]}}}]}

Почему нельзя путать бактерии и вирусы?

Бактерии и вирусы имеют два сходства: их невозможно увидеть невооруженным глазом и они могут вызывать заболевания. Поэтому их часто путают, называя общим словом «микробы».

Это неверно, потому что бактерии и вирусы — разные царства живой природы. Вирусы — неклеточная форма жизни, в то время как бактерии имеют клеточное строение.

Наиболее опасно путать бактерии и вирусы в медицине: заболевания, вызванные бактериями, и заболевания, вызванные вирусами, лечатся совершенно по-разному. Например, при заболевании вирусом гриппа прием лекарств-антибиотиков не подходит: антибиотик убивает бактерии, а не вирусы.

Часто задаваемые вопросы