каковы основные формы бактерий
Медицинская микробиология: конспект лекций для вузов
Настоящим изданием мы продолжаем серию «Конспект лекций. В помощь студенту», в которую входят лучшие конспекты лекций по дисциплинам, изучаемым в гуманитарных вузах. Материал приведен в соответствие с учебной программой курса «Медицинская микробиология». Используя данную книгу при подготовке к сдаче экзамена, студенты смогут в предельно сжатые сроки систематизировать и конкретизировать знания, приобретенные в процессе изучения этой дисциплины; сосредоточить свое внимание на основных понятиях, их признаках и особенностях; сформулировать примерную структуру (план) ответов на возможные экзаменационные вопросы. Данная книга не является альтернативой учебникам для получения фундаментальных знаний, но служит пособием для успешной сдачи экзаменов.
Оглавление
Приведённый ознакомительный фрагмент книги Медицинская микробиология: конспект лекций для вузов предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.
Вопрос 2. Особенности морфологии микроорганизмов
1. Основные морфологические формы бактерий
Среди основных морфологических форм бактерий различают:
• шаровидные (кокковые), которые по характеру взаиморасположения делятся на:
— микрококки (отдельное изолированное расположение);
— диплококки (сцепленные попарно);
— тетракокки (сцепленные по четыре);
— стрептококки (сцепленные в цепочку);
— сарцины (сцепленные в пакеты по 8, 12, 16 и т. д.);
— стафилококки (сцепленные беспорядочно в виде виноградной грозди);
• палочковидные, которые различаются:
— правильная (энтеробактерии, псевдомонады);
— мелкие (бруцеллы, бордетеллы);
— средние (бактероиды, кишечная палочка);
— крупные (бациллы, клостридии);
— закругленные (сальмонеллы, псевдомонады);
по характеру взаиморасположения все палочки делятся на:
— диплобактерии и диплобациллы (сцепленные попарно);
— стрептобактерии и стрептобациллы (сцепленные в цепочку);
— извитые формы (по характеру и количеству завитков они делятся на:
вибрионы (слегка изогнутые палочки или неполные завитки);
спириллы (один или несколько завитков);
спирохеты, которые в свою очередь, делятся на:
лептоспиры (завитки с загнутыми крючкообразными концами — S-образная форма);
боррелии (4—12 неправильных завитков);
трепонемы (14–17 равномерных мелких завитков).
Структуру бактерий изучают в основном с помощью электронной микроскопии (техника ультратонких срезов), дифференциального ультрацентрифугирования, цитохимических методов.
Структурные компоненты бактериальной клетки делятся на обязательные и необязательные.
Обязательными структурными компонентами являются:
• цитоплазма с локализованными в ней рибосомами и ядерным аппаратом.
Необязательные структурные компоненты — капсула, микрокапсула, внеклеточная слизь, включения, жгутики, пили, споры.
2. Клеточная стенка
Функции клеточной стенки состоят в том, что она:
• является осмотическим барьером,
• определяет форму бактериальной клетки,
• защищает клетку от воздействий окружающей среды,
• несет разнообразные рецепторы, способствующие прикреплению фагов, колицинов, а также различных химических соединений,
• через клеточную стенку в клетку поступают питательные вещества и выделяются продукты обмена,
• в клеточной стенке локализован О-антиген и с ней связан эндотоксин (липид А) бактерий.
Имеется 2 типа строения клеточной стенки у бактерий. В обоих случаях ее основу составляет пептидогликан муреин. У одних бактерий (1-й тип) он составляет до 90 % массы клеточной стенки и образует многослойный (до 10 слоев) каркас, при этом муреин ковалентно связан с тейхоевыми кислотами. Такие бактерии при окраске по методу Грама прочно удерживают комплекс генцианового фиолетового и йода; они окрашиваются в сине-фиолетовый цвет и называются грамположительными.
У бактерий со 2-м типом строения клеточной стенки поверх 2–3 слоев пептидогликана муреина располагается слой липополисахаридов. Эти бактерии при окраске по методу Грама не способны прочно удерживать комплекс генцианового фиолетового и йода и, соответственно, обесцвечиваются спиртом, прокрашиваясь дополнительным красителем — фуксином в розово-красный цвет. Они называются грамотрицательными.
В связи с различиями в строении клеточной стенки все бактерии делятся на 4 отдела:
• грациликуты — бактерии с тонкой клеточной стенкой, грамотрицательные, к ним относятся различные извитые, палочковидные, кокковые формы бактерий, а также риккетсии и хламидии;
• фирмикуты — бактерии с толстой клеточной стенкой, грамположительные, к ним относятся палочковидные, кокковые формы бактерий, а также актиномицеты, коринебактерии и микобактерии;
• тенерикуты — бактерии без ригидной клеточной стенки (микоплазмы);
• мендозикуты — архебактерии, отличающиеся дефектной клеточной стенкой, особенностями строения рибосом, мембран и рибосомальных РНК. Эта группа бактерий медицинского значения не имеет.
Из любой бактериальной клетки можно получить формы, полностью или частично лишенные клеточной стенки. Они называются, соответственно, протопласты и сферопласты, и, независимо от исходного морфологического типа бактерии, из-за отсутствия клеточной стенки принимают шарообразную или грушевидную форму. Кроме того, существуют L-формы бактерий, которые, в отличие от протопластов и сферопластов, способны к размножению, являясь вполне полноценными микробными клетками данного вида бактерий. L-формы разных видов бактерий морфологически неразличимы. Независимо от формы исходной клетки (кокки, палочки, вибрионы) они представляют собой сферические образования разных размеров. Различают стабильные L-формы, нереверсирующие в исходный морфотип, и нестабильные L-формы, реверсирующие в исходный при устранении причины, вызвавшей их образование. В процессе реверсии восстанавливается способность бактерий синтезировать пептидогликан (муреин) клеточной стенки. L-формы различных бактерий играют существенную роль в патогенезе многих хронических, рецидивирующих инфекционных заболеваний (бруцеллез, туберкулез, сифилис, хроническая гонорея и т. д.).
3. Цитоплазматическая мембрана
К клеточной стенке бактерий примыкает цитоплазматическая мембрана, строение которой аналогично мембранам эукариотов (состоит из двойного слоя липидов, главным образом фосфолипидов со встроенными поверхностными и интегральными белками). Она обеспечивает:
• селективную проницаемость и транспорт растворимых веществ в клетку,
• транспорт электронов и окислительное фосфорилирование,
• выделение гидролитических экзоферментов, биосинтез различных полимеров.
Цитоплазматическая мембрана ограничивает цитоплазму бактерий, которая представляет собой гранулярную структуру. В цитоплазме локализованы рибосомы и бактериальный нуклеоид, в ней также могут находиться включения и плазмиды (внехромосомная ДНК). Кроме обязательных структур бактериальные клетки могут иметь споры.
ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ БАКТЕРИЙ
Одноклеточные бактерии по внешнему виду можно разделить на три основные группы: шаровидные (кокки), палочковидные (цилиндрические) и спиралевидные (извитые).
Кокки (от греч. coccus– ягода) – клетки могут иметь правильную форму шара, форму кофейных зерен, могут быть вытянутыми наподобие пламени свечи или ланцета, иметь бобовидную форму (рис. 1).
Рис. 1. Основные формы микроорганизмов (схема):
шаровидные: 1 – стафилококки, 2 – диплококки, 3 – стрептококки,
4 – тетракокки, 5 – сарцины;
палочковидные: 6, 7 – бактерии, 8 – бациллы, 9 – стрептобациллы; 10 – вибрионы, 11 – спириллы, 12 – спирохеты
Клетки кокков могут располагаться беспорядочно или образовывать определенные сочетания, зависящие от характера их деления. Основными сочетаниями являются микрококки, диплококки, стрептококки, тетракокки, сарцины, стафилококки.
Микрококки (Micrococcus) (от греч. micros– мелкий) – характеризуются беспорядочным расположением клеток.
Отдельно расположенные клетки шаровидных бактерий называют монококками.
Диплококки (Diplococcus) (от греч. diplos– двойной) – парные кокки. Такое расположение часто наблюдается у молочнокислых стрептококков и энтерококков.
Стрептококки (Streptococcus) (от греч. streptos– плетеный, витой) – располагаются в виде цепочек, что обусловлено особенностями деления клеток, происходящего, как и у диплококков, в одной плоскости.
Тетракокки (Tetracoccus) (от греч. tetra– четыре) – располагаются по четыре клетки, что обусловлено делением их в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
Сарцины (от лат. sarcino– соединяю) – клетки располагаются кубиками, пакетообразно, ярусами по 4, 8, 16 особей. Образуются в результате деления клеток в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.
Стафилококки (Staphylococcus) (от греч. staphyle– виноградная кисть) – клетки располагаются в виде гроздьев винограда. Деление клеток происходит в различных плоскостях, вследствие чего они располагаются без определенной системы.
Палочки имеют цилиндрическую или яйцевидную форму. Они могут быть короткими и длинными, толстыми и тонкими. Концы палочек бывают закругленными, заостренными, вздутыми или как бы обрезанными.
Палочки, образующие споры, называют бациллами (от лат. bacillus– палочка), а не образующие спор – бактериями. Среди спорообразующих помимо бацилл различают также клостридии (от греч. closter– веретено), у которых в отличие от бацилл в процессе спорообразования изменяется конфигурация клетки. Это обусловлено формированием споры, диаметр которой превышает ширину клетки, в результате чего она может приобретать форму веретена, лодочки, ложки, теннисной ракетки или барабанной палочки.
У большинства видов палочковидных микробов клетки располагаются беспорядочно, у некоторых – парами или цепочками. При этом их по аналогии с кокками называют диплобактериями или диплобациллами, стрептобактериями или стрептобациллами.
Извитые микроорганизмы имеют вид спирали. Сильно извитые формы делят на две группы: спирохеты и лептоспиры, относящиеся к семейству спирохет.
Слабоизвитые относятся к семейству спирилл. Они имеют от 4 до 6 витков. К этому же семейству относятся и вибрионы, имеющие лишь 1/4 завитка спирали и напоминающие слегка изогнутую запятую. Название происходит от лат. vibrioи переводится на русский язык «изогнутый, трепещущий», что указывает на активную подвижность вибрионов.
Дата добавления: 2016-12-26 ; просмотров: 8890 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Стройное тело – залог успеха! Доказано основными формами прогрессивных бактерий
Бактерии существуют миллиарды лет, они живут вокруг нас, на нашей коже и даже внутри нас. Их размер столь ничтожен, что не заметен глазу, но жизнедеятельность так значима, что можно заявить, не соврав: «Бактерии правят миром!». Круговорот веществ в природе – брожение, гниение, минерализация органических веществ – все это заслуга бактерий. Помощь в переваривании пищи, распространение болезней – за это тоже отвечают они. На протяжении тысячелетий внутренний состав клеток эволюционировал, но свои основные первоначальные формы бактерии сохранили без изменений.
Классификация одноклеточных по внешнему виду
Выделяют следующие формы бактерий: шаровидные, палочковидные, извитые, нитчатые.
Шаровидные бактерии
Шаровидные бактерии объединены общим названием «кокки» (в переводе с греч. «зерно»). Они могут быть круглой формы, продолговатые (овальные) или немного сплющенные. Их средний размер – от 0,5 до 1 мкм в диаметре. Они неподвижны и не образуют спор. Среда их обитания – почва, воздух, продукты. Болезнетворные кокки вызывают воспаление и нагноение.
Оказавшись в благоприятной питательной среде, бактериальная клетка начинает процесс размножения, образуя колонии белого, серого, желтого или красного цвета. Этот процесс у шаровидной особи представляет собой деление надвое, причем в любой ее плоскости. В результате такого деления каждая бактерия либо остается независимой, либо объединяется с другими.
Палочковидные бактерии
Палочковидные бактерии отличаются цилиндрической или овоидной (яйцевидной) формой. Причем под воздействием неблагоприятных факторов структура клетки может меняться, приближаясь к шарообразной, и приобретать первоначальные формы по мере нормализации среды обитания.
По размеру палочковидные микроорганизмы могут быть короткими или очень короткими, тонкими или очень тонкими, по структуре – прямыми или ветвящимися. Длина таких палочек варьируется от 1 до 6 мкм, а толщина – от 0,5 до 2 мкм. Концы их клеток имеют разную форму: острую (возбудитель чумы), закругленную (кишечная палочка), утолщенную (дифтерия) или обрубленную (сибирская язва). Число палочковидных микроорганизмов значительно превышает количество кокков, в большинстве своем они болезнетворны.
Отличительной чертой отдельных представителей палочковидных является их способность к спорообразованию. Эта функция защищает микроорганизмы от опасных температур, ядовитых веществ и радиации – своеобразная реакция на неблагоприятную среду. Споры могут оставаться жизнеспособными на протяжении 30 – 40 лет.
Разделение палочковидных по наличию спор:
Важное свойство бациллы – ее способность образовывать кислоту из углеводов, а также благополучно существовать в этой кислотной среде.
Кроме спорообразования, палочковидные формы обладают еще одним весомым плюсом по сравнению с кокками – подвижностью. Бактерия этого вида перемещается за счет жгутиков, расположенных на ее теле, а также благодаря своему строению, ведь значительное преимущество длины перед ее шириной создает благоприятные условия для движения (по законам гидродинамики). Скорость передвижения палочковидных варьируется от 20 до 200 мкм/с, за какую-то секунду клетка способна преодолеть расстояние, в 30 – 50 раз превышающее ее размеры. Подвижность бактерии направлена на поиск питательных веществ и уход от опасностей. Ее движение в одном направлении продолжается до тех пор, пока она улавливает сигнал о наличии впереди чего-то полезного. Как только сигнал снижается, бактерия меняет свое направление, пытаясь найти желаемый источник.
Морфология палочковидных представителей семейства бактерий в области размножения не сильно отличается от кокков – они точно так же делятся надвое, но только в этом случае их деление происходит исключительно поперек клетки. Новорожденные бактерии могут остаться в одиночестве либо присоединиться к своим собратьям.
Виды палочковидных по расположению после деления:
Извитые бактерии
Извитые бактерии имеют более или менее выраженную форму спирали. Размер этих бактерий варьируется от 0,1 до 500 мкм. Размножение происходит путем деления клетки.
Виды извитых одноклеточных
Нитчатые бактерии
Нитчатые бактерии представляют собой многоклеточный организм, образованный из соединенных между собой палочковидных клеток, объединенных общим чехлом. Самые большие экземпляры видны невооруженным глазом и достигают 1 см в длину. Обитают в водоемах. На концах бактериальных нитей располагаются особые спороподобные образования – гонидии и конидии. Отслаиваясь от основной нити, они отсоединяются, прикрепляются к подходящему предмету и образуют новую нить путем все того же деления, либо образуют нитевидное ответвление от основной нити. Не способны к спорообразованию и не несут опасности для здоровья человека.
Виды нитчатых микроорганизмов
Внутренний состав одноклеточных
К общим морфологическим особенностям основных форм живых бактерий можно отнести строение клетки. На 70-80% она состоит из воды, остальное – белок, клеточная стенка, липиды, РНК, ДНК. Микроэлементы, входящие в ее состав: углерод, кислород, азот, водород.
Простота строения тела не мешает бактерии совершать довольно сложные действия: передвигаться, улавливать запахи, убегать от опасности. Многообразие одноклеточных насчитывает более миллиона наименований. Они невероятно жизнеспособны, выживают при очень высоких температурах и небольшом холоде. Основные формы тела бактерии определяют ее жизнедеятельность – возможность перемещаться, питаться, размножаться и защищаться. И, похоже, являются оптимальными, ведь они пережили динозавров, а это что-то значит!
Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.
Бактерии
Строение бактерий
Спешу сообщить, что на данный момент установлено однозначно: мезосомы это складки цитоплазматический мембраны, образующиеся только лишь при подготовке бактерий к электронной микроскопии (это артефакты, в живой бактерии их нет).
В состоянии споры бактерии очень устойчивы к изменениям температуры, механическим и химическим факторам. При изменении условий среды на благоприятные, бактерии покидают спору и приступают к размножению.
Энергетический обмен бактерий
Бактерии получают энергию за счет окисления веществ. Существуют аэробные бактерии, живущие в воздушной среде, и анаэробные бактерии, которые могут жить только в условиях отсутствия кислорода.
Получают энергию бактерии путем хемо- или фотосинтеза. Среди хемосинтезирующих бактерий можно встретить нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии.
Важно заметить, что клубеньковые бактерии (азотфиксирующие) не осуществляют хемосинтез: клубеньковые бактерии относятся к гетеротрофам.
Среди фотосинтезирующих бактерий особое место принадлежит цианобактериями (сине-зеленым водорослям). Благодаря им сотни миллионов лет назад возник кислород, а с ним и озоновый слой: появилась жизнь на поверхность земли и аэробный тип дыхания (поглощение кислорода), которым мы сейчас с вами пользуемся 🙂
Биотехнология
Бактерии используются для получения антибиотиков (тетрациклина, стрептомицина, грамицидина), широко применяемых в медицине. Бактерии также применяют в пищевой промышленности, где их используют для получения молочнокислых продуктов, алкогольных напитков.
Классификация бактерий по форме
При микроскопии становятся заметны явные отличия форм бактерий.
Размножение бактерий
В ходе бинарного деления бактерия делится на две дочерние клетки, являющиеся генетическими копиями материнской. Деление в среднем происходит раз в 20 минут, популяция бактерий растет в геометрической прогрессии.
Бактериальные инфекции
Многие патогенные бактерии приводят к развитию тяжелых заболеваний у человека. На настоящий момент при бактериальных инфекциях применяются антибиотики, дающие хороший эффект.
От некоторых болезней: дифтерия, коклюш и т.д. разработаны вакцины, дающие стойкий пожизненный иммунитет. После вакцинации образуются антитела к возбудителю, вследствие чего организм становится защищен от подобных инфекций: при встрече с возбудителем человек не заболевает, или переносит болезнь в легкой форме.
К бактериальным инфекциям относятся: чума, дифтерия, туберкулез, коклюш, гонорея, сифилис, тиф, столбняк, брюшной тиф, сальмонеллез, дизентерия, холера. Ниже вы можете видеть возбудителей данных заболеваний и место их локализации в организме.
При проведении медицинских процедур локального кварцевания (облучения УФ отдельных участков) тела следует надевать защитные очки для избежания ожога сетчатки глаза. При кварцевании помещений следует покинуть их по той же причине.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Бактерии
Бактерии — самая древняя группа организмов из ныне существующих на Земле. Первые бактерии появились, вероятно, более 3,5 млрд лет назад и на протяжении почти миллиарда лет были единственными живыми существами на нашей планете. Поскольку это были первые представители живой природы, их тело имело примитивное строение.
Со временем их строение усложнилось, но и поныне бактерии считаются наиболее примитивными одноклеточными организмами. Интересно, что некоторые бактерии и сейчас ещё сохранили примитивные черты своих древних предков. Это наблюдается у бактерий, обитающих в горячих серных источниках и бескислородных илах на дне водоёмов.
Большинство бактерий бесцветно. Только немногие окрашены в пурпурный или в зелёный цвет. Но колонии многих бактерий имеют яркую окраску, которая обусловливается выделением окрашенного вещества в окружающую среду или пигментированием клеток.
Первооткрывателем мира бактерий был Антоний Левенгук — голландский естествоиспытатель 17 века, впервые создавший совершенную лупу-микроскоп, увеличивающую предметы в 160-270 раз.
Бактерии относят к прокариотам и выделяют в отдельное царство — Бактерии.
Форма тела
Бактерии — многочисленные и разнообразные организмы. Они различаются по форме.
| Название бактерии | Форма бактерии | Изображение бактерии |
| Кокки |  | Шарообразная |
| Бацилла |  | Палочковидная |
| Вибрион |  | Изогнутая в виде запятой |
| Спирилла |  | Спиралевидная |
| Стрептококки |  | Цепочка из кокков |
| Стафилококки |  | Грозди кокков |
| Диплококки |  | Две круглые бактерии, заключённые в одной слизистой капсуле |
Способы передвижения
Среди бактерий есть подвижные и неподвижные формы. Подвижные передвигаются за счёт волнообразных сокращений или при помощи жгутиков (скрученные винтообразные нити), которые состоят из особого белка флагеллина. Жгутиков может быть один или несколько. Располагаются они у одних бактерий на одном конце клетки, у других — на двух или по всей поверхности.
Но движение присуще и многим иным бактериям, у которых жгутики отсутствуют. Так, бактерии, покрытые снаружи слизью, способны к скользящему движению.
У некоторых лишённых жгутиков водных и почвенных бактерий в цитоплазме имеются газовые вакуоли. В клетке может быть 40-60 вакуолей. Каждая из них заполнена газом (предположительно — азотом). Регулируя количество газа в вакуолях, водные бактерии могут погружаться в толщу воды или подниматься на её поверхность, а почвенные бактерии — передвигаться в капиллярах почвы.
Место обитания
В силу простоты организации и неприхотливости бактерии широко распространены в природе. Бактерии обнаружены везде: в капле даже самой чистой родниковой воды, в крупинках почвы, в воздухе, на скалах, в полярных снегах, песках пустынь, на дне океана, в добытой с огромной глубины нефти и даже в воде горячих источников с температурой около 80ºС. Обитают они на растениях, плодах, у различных животных и у человека в кишечнике, ротовой полости, на конечностях, на поверхности тела.
Бактерии — самые мелкие и самые многочисленные живые существа. Благодаря малым размерам они легко проникают в любые трещины, щели, поры. Очень выносливы и приспособлены к различным условиям существования. Переносят высушивание, сильные холода, нагревание до 90ºС, не теряя при этом жизнеспособность.
Практически нет места на Земле, где не встречались бы бактерии, но в разных количествах. Условия жизни бактерий разнообразны. Одним из них необходим кислород воздуха, другие в нём не нуждаются и способны жить в бескислородной среде.
В воздухе: бактерии поднимаются в верхние слои атмосферы до 30 км. и больше.
Особенно много их в почве. В 1 г. почвы могут содержаться сотни миллионов бактерий.
В воде: в поверхностных слоях воды открытых водоёмов. Полезные водные бактерии минерализуют органические остатки.
В живых организмах: болезнетворные бактерии попадают в организм из внешней среды, но лишь в благоприятных условиях вызываю заболевания. Симбиотические живут в органах пищеварения, помогая расщеплять и усваивать пищу, синтезируют витамины.
Внешнее строение
Клетка бактерии одета особой плотной оболочкой — клеточной стенкой, которая выполняет защитную и опорную функции, а также придаёт бактерии постоянную, характерную для неё форму. Клеточная стенка бактерии напоминает оболочку растительной клетки. Она проницаема: через неё питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена веществ выходят в окружающую среду. Часто поверх клеточной стенки у бактерий вырабатывается дополнительный защитный слой слизи — капсула. Толщина капсулы может во много раз превышать диаметр самой клетки, но может быть и очень небольшой. Капсула — не обязательная часть клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она предохраняет бактерию от высыхания.
На поверхности некоторых бактерий имеются длинные жгутики (один, два или много) или короткие тонкие ворсинки. Длина жгутиков может во много раз превышать разметы тела бактерии. С помощью жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются.
Внутреннее строение
Внутри клетки бактерии находится густая неподвижная цитоплазма. Она имеет слоистое строение, вакуолей нет, поэтому различные белки (ферменты) и запасные питательные вещества размещаются в самом веществе цитоплазмы. Клетки бактерий не имеют ядра. В центральной части их клетки сконцентрировано вещество, несущее наследственную информации. Бактерии, — нуклеиновая кислота — ДНК. Но это вещество не оформлено в ядро.
Внутренняя организация бактериальной клетки сложна и имеет свои специфические особенности. Цитоплазма отделяется от клеточной стенки цитоплазматической мембраной. В цитоплазме различают основное вещество, или матрикс, рибосомы и небольшое количество мембранных структур, выполняющих самые различные функции (аналоги митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи). В цитоплазме клеток бактерий часто содержатся гранулы различной формы и размеров. Гранулы могут состоять из соединений, которые служат источником энергии и углерода. В бактериальной клетке встречаются и капельки жира.
Способы питания
У бактерий наблюдаются разные способы питания. Среди них есть автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы — организмы, способные самостоятельно образовывать органические вещества для своего питания.
Гетеротрофы — организмы, использующие для своего питания готовые органические вещества. Гетеротрофные бактерии подразделяются на сапрофитов, симбионтов и паразитов.
| Бактерии-сапрофиты | Бактерии-симбионты | Бактерии-паразиты |
| Извлекают питательные вещества из мёртвого и разлагающего органического материала. Обычно они выделяют в этот гниющий материал свои пищеварительные ферменты, а затем всасывают и усваивают растворённые продукты. | Живут совместно с другими организмами и часто приносят им ощутимую пользу. Бактерии, живущие в утолщениях корней бобовых растений. | Живут внутри другого организма или на нём, укрываются и питаются его тканями. Вызывают различные заболевания – бактериозы. |
Растения нуждаются в азоте, но сами усваивают азот воздуха не могут. Некоторые бактерии соединяют содержащиеся в воздухе молекулы азота с другими молекулами, в результате чего получаются вещества, доступные для растений.
Эти бактерии поселяются в клетках молодых корней, что приводит к образованию на корнях утолщений, называемых клубеньками. Такие клубеньки образуются на корнях растений семейства бобовых и некоторых других растений.
Корни дают бактериям углеводы, а бактерии корням — такие содержащие азот вещества, которые могут быть усвоены растением. Их сожительство взаимовыгодно.
Корни растений выделяют много органических веществ (сахара, аминокислоты и другие), которыми питаются бактерии. Поэтому в слое почвы, окружающем корни, поселяется особенно много бактерий. Эти бактерии превращают отмершие остатки растений в доступные для растения вещества. Этот слой почвы называют ризосферой.
Существует несколько гипотез о проникновении клубеньковых бактерий в ткани корня:
Процесс внедрения клубеньковых бактерий в ткань корня состоит из двух фаз:
В большинстве случаев внедрившаяся клетка, активно размножается, образует так называемые инфекционные нити и уже в виде таких нитей перемещается в ткани растения. Клубеньковые бактерии, вышедшие из инфекционной нити, продолжают размножаться в ткани хозяина.
Наполняющиеся быстро размножающимися клетками клубеньковых бактерий растительные клетки начинают усиленно делиться. Связь молодого клубенька с корнем бобового растения осуществляется благодаря сосудисто-волокнистым пучкам. В период функционирования клубеньки обычно плотные. К моменту проявления оптимальной активности клубеньки приобретают розовую окраску (благодаря пигменту легоглобину). Фиксировать азот способны лишь те бактерии, которые содержат легоглобин.
Бактерии клубеньков создают десятки и сотни килограммов азотных удобрений на гектаре почвы.
Обмен веществ
Бактерии отличаются друг от друга обменом веществ. У одних он идёт при участии кислорода, у других — без его участия.
Большинство бактерий питается готовыми органическими веществами. Лишь некоторые из них (сине-зелёные, или цианобактерии), способны создавать органические вещества из неорганических. Они сыграли важную роль в накоплении кислорода в атмосфере Земли.
Бактерии впитывают вещества извне, разрывают их молекулы на части, из этих частей собирают свою оболочку и пополняют своё содержимое (так они растут), а ненужные молекулы выбрасывают наружу. Оболочка и мембрана бактерии позволяет ей впитывать только нужные вещества.
Если бы оболочка и мембрана бактерии были полностью непроницаемыми, в клетку не попали бы никакие вещества. Если бы они были проницаемыми для всех веществ, содержимое клетки перемешалось бы со средой — раствором, в которой обитает бактерия. Для выживания бактерии необходима оболочка, которая нужные вещества пропускает, а ненужные — нет.
Бактерия поглощает находящиеся близ неё питательные вещества. Что происходит потом? Если она может самостоятельно передвигаться (двигая жгутик или выталкивая назад слизь), то она перемещается, пока не найдёт необходимые вещества.
Если она двигаться не может, то ждёт, пока диффузия (способность молекул одного вещества проникать в гущу молекул другого вещества) не принесёт к ней необходимые молекулы.
Бактерии в совокупности с другими группами микроорганизмов выполняют огромную химическую работу. Превращая различные соединения, они получают необходимую для их жизнедеятельности энергию и питательные вещества. Процессы обмена веществ, способы добывания энергии и потребности в материалах для построения веществ своего тела у бактерий разнообразны.
Одни бактерии нуждаются в готовых органических веществах — аминокислотах, углеводах, витаминах, — которые должны присутствовать в среде, так как сами они не смогут их синтезировать. Такие микроорганизмы называются гетеротрофами. Они получают необходимую им энергию при окислении органических веществ кислородом или при сбраживании (без участия кислорода). В зависимости от субстрата, на котором развиваются бактерии, различают:
Другие бактерии все потребности в углероде, необходимом для синтеза органических веществ тела, удовлетворяют за счёт неорганических соединений. Они называются автотрофами. Автотрофные бактерии способны синтезировать органические вещества из неорганических. Среди них различают:
