Строение и жизнедеятельность бактерий ОТРАДНОВА НАТАЛЬЯ АЛЕКСАНДРОВНА Учитель биологии МОУ ООШ с. Оремиф Николаевского района Хабаровского края

История Впервые бактерий увидел в оптический микроскоп и описал голландский натуралист Антони ван Левенгук в 1676 году и назвал их «анималькули». Название «бактерии» ввёл в употребление Христиан Эренберг в Луи Пастер в 1850-е положил начало изучению физиологии и метаболизма бактерий, а также открыл их болезнетворные свойства. Дальнейшее развитие медицинская микробиология получила в трудах Роберта Коха, которым были сформулированы общие принципы определения возбудителя болезни (постулаты Коха). Основы общей микробиологии и изучения роли бактерий в природе заложили М. В. Бейеринк и С. Н. Виноградский. В 1937 Э. Чаттон предложил делить все организмы по типу клеточного строения на прокариот и эукариот. Развитие молекулярной биологии привело к открытию в 1977 К. Вёзе коренных различий и среди самих прокариот: между бактериями и археями. Микроскоп 1751 года

Бактерии - (др. греч. βακτήριον палочка) группа (царство) прокариотных микроорганизмов, чаще всего одноклеточных. К настоящему времени описано около десяти тысяч видов бактерий и предполагается, что их существует свыше миллиона

Размеры бактерий в среднем составляют 0,5-5 мкм. Крупнейшей из известных бактерий является THIOMARGARITA NAMIBIENSIS, достигающая размера в 750 мкм (0,75 мм). Второй является EPULOPISCIUM FISHELSONI имеющая диаметр 80 мкм и длину до 700 мкм и обитающая в пищеварительном тракте хирургов ой рыбы ACANTHURUS NIGROFUSCUS. СПИРОХЕТЫ могут вырастать в длину до 250 мкм при толщине 0,7 мкм. В то же время к бактериям относятся самые мелкие из имеющих клеточное строение организмы. MYCOPLASMA MYCOIDES имеет размеры 0,1-0,25 мкм, что соответствует размеру крупных вирусов..

По теоретическим подсчётам сферическая клетка диаметром менее 0,15-0,20 мкм становится неспособной к самостоятельному воспроизведению, поскольку в ней физически не помещаются все необходимые биополимеры и структуры в достаточном количестве. Однако были описаны нанобактерии, имеющие размеры меньше «допустимых» и сильно отличающиеся от обычных бактерий. Они, в отличие от вирусов, способны к самостоятельному росту и размножению (чрезвычайно медленным). Они пока мало изучены, живая их природа ставится под сомнение.

Строение клетки бактерий Подавляющее большинство бактерий (за исключением актиномицетов и нитчатых цианобактерий) одноклеточны. цианобактерий По форме клеток они могут быть разной 6 ообразнойы. Формой определяются такие способности бактерий, как прикрепление к поверхности, подвижность, поглощение питательных веществ. Отмечено, например, что олиготрофы, то есть бактерии, живущие при низком содержании питательных веществ в среде, стремятся увеличить отношение поверхности к объёму, например, с помощью образования выростов Из обязательных клеточных структур выделяют три: нуклеоид рибосомы цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) С внешней стороны от ЦПМ находятся несколько слоёв (клеточная стенка, капсула, слизистый чехол), называемых клеточной оболочкой, а также поверхностные структуры (жгутики, ворсинки). ЦПМ и цитоплазму объединяют вместе в понятие протопласт.

Схема строения грамположительной бактерии: A-пили, B-рибосомы, C- капсула, D-слой пептидогликана, E-жгутик, F-цитозоль, G-запасные вещества, H-плазмида, I-нуклеоид, J-цитоплазматическая мембрана

Отличия от эукариотической клетки Отсутствие внутрицитоплазматических мембран, не являющихся производными ЦПМ. НО: у грамположительных бактерий имеются локальные впячивания ЦПМ мезосомы, выполняющие в клетке разнойообразнойые функции и разделяющие её на функционально различные части. У многих фотосинтезирующих бактерий существует развитая сеть производных от ЦПМ фотосинтетических мембран. У пурпурных бактерий они сохранили связь с ЦПМ, у цианобактерий эта связь либо трудно обнаруживается, либо утрачена в процессе эволюции. В зависимости от условий и возраста культуры фотосинтетические мембраны образуют различные структуры везикулы, хроматофоры, тилакоиды. Вся необходимая для жизнедеятельности бактерий генетическая информация содержится в одной ДНК. Бактериальная хромосома представлена обычно в единственном экземпляре, то есть практически все прокариоты гаплоидны, хотя в определённых условиях одна клетка может содержать несколько копий своей хромосомы, а Burkholderia cepacia имеет три разнойых кольцевых хромосомы (длиной 3,6; 3,2 и 1,1 млн. пар нуклеотидов). Рибосомы прокариот также отличны от таковых у эукариот и имеют константу седиментации 70 S

Строение клеточной стенки Клеточная стенка есть в каждой бактерии, однако, известна группа природных не содержащих клеточной стенки бактерий микоплазмоз. Грамположительные представляет собой гомогенный слой толщиной нм, построенный в основном из пептидогликана с меньшим количеством тейхоевых кислот и небольшим количеством полисахаридов, белков и липидов. В клеточной стенке имеются поры диаметром 1- 6 нм, которые делают её проницаемой для ряда молекул. Грамотрицательные пептидогликановый слой неплотно прилегает к ЦПМ и имеет толщину лишь 2-3 нм. Он окружён наружной мембраной, имеющей, как правило, неровную, искривлённую форму. Между ЦПМ, слоем пептидогликана и внешней мембраной имеется пространство, называемое периплазматическим, и заполненное раствором, включающим в себя транспортные белки и ферменты.

Многоклеточность у бактерий Чаще всего это лишь случайное объединение отдельных организмов, но в ряде случаев временное объединение связано с осуществлением определённой функции, например, формирование плодовых тел миксобактериями делает возможным развитие цист. У нитчатых цианобактерий описаны структуры в клеточной стенке, обеспечивающие контакт двух соседних клеток микро плазмодесмы. Показана возможность обмена между клетками веществом (красителем) и энергией (электрической составляющей трансмембранного потенциала). Некоторые из нитчатых цианобактерий содержат помимо обычных вегетативных клеток функционально дифференцированные: акинеты и гетероцисты. Последние осуществляют фиксацию азота и интенсивно обмениваются метаболитами с вегетативными клетками. Многоклеточная нитчатая цианобактерия Anabaena sphaerica

Способы существования живых организмов (матрица Львова) Источни к энергии Источник углерода Название способа существования Представители ОВР или СВЕТ Углекислый газ Хемолитоавтотроф ия Нитрифицирующие, тионовые, ацидофильные железобактерии Органические соединения Хемолитогетеротр ссофея Метанообразующие архебактерии, водородные бактерии Углекислый газ Хемоорганоавтотр ссофея Факультативные метилотрофы, окисляющие муравьиную кислоту бактерии Органические соединения Хемоорганогетерот рссофея Большинство прокариот, из эукариот: животные, грибы, человек Углекислый газ Фотолитоавтотроф ия Цианобактерии, пурпурные, зелёные бактерии, из эукариот: растения Органические соединения Фотолитогетеротро фея Некоторые цианобактерии, пурпурные, зелёные бактерии Углекислый газ Фотоорганоавтотр ссофея Некоторые пурпурные бактерии

Размножение бактерий Бактерии не имеют полового процесса и размножаются лишь равновеликим бинарным поперечным делением или почкованием. Для одной группы одноклеточных цианобактерий описано множественное деление (к изменчивой окружающей среде пластичности генотипа у них существуют иные механизмы.генотипа При делении большинство грамположительных бактерий и нитчатых цианобактерий синтезируют поперечную перегородку от периферии к центру при участии мезосом. Грамотрицательные бактерии делятся путём перетяжки: на месте деления обнаруживается постепенно увеличивающееся искривление ЦПМ и клеточной стенки внутрь. При почковании на одном из полюсов материнской клетки формируется и растёт почка, материнская клетка проявляет признаки старения и обычно не может дать более 4 дочерних. Почкование имеется у разнойых групп бактерий и, предположительно, возникало несколько раз в процессе эволюции.