Особенности строения прокариот
Прокариотической клетки состоят из поверхностного аппарата и цитоплазмы. В состав поверхностного аппарата обычно входят плазматическая мембрана и клеточная стенка, но в некоторых прокарио-политических организмов
клеточная стенка может отсутствовать. Как дополнительные элементы к поверхностному аппарата у прокариот могут входить бактериальные жгутики, слизистые капсулы и разнообразные выросты плазматической мембраны.
Цитоплазма прокариот представлена полужидким цитозолем, в котором расположены одиночные рибосомы, и нуклеоидом (кольцевой молекулой ДНК). Мембранные органеллы в цитоплазме отсутствуют, но плазматическая мембрана клетки может образовывать впячивания, которые выполняют различные функции. Средний размер клеток прокариот - от 0,1 до 10 мкм. Подавляющее большинство прокариот является одноклеточными организмами. Они могут образовывать агрегаты из нескольких клеток, окруженных общей слизистой капсулой, но это просто колонии. Лишь некоторых из них, например нитчатых цианобактерий и актиномицетов, можно назвать многоклеточными. Размножаются прокариоты путем деления. Как правило, темпы их размножения очень высоки.
Многообразие прокариот
Современные ученые разделяют прокариот на два царства - Еубакте-рии и архебактерии. К эубактерий относят бактерии, цианобактерии и микоплазмы. Строение клеток эубактерий типична для прокариот, только микоплазмы потеряли клеточную стенку и снаружи покрыты лишь одной плазматической мембраной. Сейчас выделяют не менее десяти видов эубактерий. В неблагоприятных условиях многие представители эубактерий образуют споры, устойчивые к воздействию внешних факторов. При образовании споры часть цитоплазмы, содержащей нуклеоид, уплотняется и окружается мембраной. На поверхности этой мембраны образуется оболочка споры. Часть клетки, которая осталась вне мембраной, отмирает.
Археобактерий гораздо меньше - около пятидесяти видов. Они существенно отличаются от эубактерий. В их клеточной стенке отсутствуют пептидогликаны, которых в стенках клеток эубактерий много. В генетическом материале археобактерий собой последовательности, которые многократно повторяются, а в генах имеются некодирующие участки - нитрона, что является характерными признаками эукариотических клеток. Также очень похожи на эукариотические такие процессы в клетках археобактерий, как репликация, транскрипция и трансляция. Эубактерии вытеснили архебактерии из большинства удобных мест проживания. Поэтому эти организмы встречаются преимущественно в экстремальных условиях - в соленых и горячих источниках, вечной мерзлоте на больших глубинах океанов и в толще земной коры.
Особенности жизнедеятельности прокариот
Среди прокариот является авторофы и гетеротрофы. Автотрофы самостоятельно синтезируют органические вещества из неорганических, а гетеротро-фи потребляют уже готовы. Автотрофные прокариоты могут быть хемо-или фотосинтетики. Фотосинтетики образуют органические вещества с использованием энергии света. Фотосинтез осуществляют цианобактерии, пурпурные бактерии, зеленые бактерии и некоторые архебак-терии. Этот процесс различные виды прокариот могут осуществлять как с помощью хлорофиллов, так и при участии других пигментов. Хемосин-тетикы создают органические вещества за счет энергии химических реакций. Так, нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак, водородные бактерии - водород, сиркобактерии окисляют H2S до S, а железобактериями - Fe2 + до Fe3 +.
Очень важной характеристикой прокариот является их отношение к свободного кислорода. По этому признаку их делят на аэробов и анаэробов. Аэробы могут жить только в условиях наличия свободного кислорода, а для анаэробов он смертельным ядом. Однако среди них есть и факультативные аэробы, которые некоторое время могут обходиться без кислорода.
Луи Пастер (1822-1895 )
Общая характеристика прокариот
Прокариоты - это организмы, которые не имеют четко дифференцированного ядра, а содержат его аналог - нуклеоид.
Впервые эти микроскопические организмы увидел под микроскопом А. ван Левенгук в 1675 году. Но только в XIX века им стали уделять должное внимание. Возникла отдельная отрасль знаний - микробиология. Ее основателем считают Луи Пастера. Много сделали для развития микробиологии ученые Р. Кох, 1.1. Мечников, Ф. М. Гамалия, Д. К. Заболотный, М. Бейеринк и С. М. Виноградский и др.
Прокариот принято делить на два царства: эубактериям и Археи. Эубактериям - группа организмов, с которой в школьной биологии знакомятся на примере бактерий и цианобактерий. Археи - это древнейшие из прокариотических организмов, которые имеют ряд отличий от эубактерий. Важный шаг вперед в изучении прокариот был сделан К. Вёзе, который установил, что археи - отдельная от бактерий линия эволюционного развития прокариот.
Прокариотические организмы - это микроскопические, в подавляющем большинстве одноклеточные и колониальные существа. Для прокариот характерно и образования многоклеточных структур. Они часто прикрепляются к поверхностям и формируют биопленки, которые еще называют микробными пленками. Эти пленки могут иметь от нескольких микрометров до половины миллиметра в толщину и часто содержат много прокариотических видов. Еще одним примером простейшей многоклеточной организации является образование миксобактерии при недостатке пищи плодовых тел, содержащих около 100 тыс. Бактериальных клеток. Многоклеточные структуры существуют и в некоторых представителей цианобактерий и актинобактерий. В нитчатых цианобактерий описаны структуры в клеточной стенке, обеспечивающие контакт двух соседних клеток, - микроплазмодесмы.
Клетки прокариот имеют фундаментальные отличия от эукариотических клеток. У прокариот ядерный аппарат не отграничен ядерной оболочкой от цитоплазмы. их клетки лишены большинства мембранных органелл, присущих эукариоты (хлоропластов, митохондрий, ЭПС, аппарата Гольджи, лизосом, микротилець). Генетическая информация прокариот сохраняется в виде кольцеобразной молекулы ДНК в небольшом участке цитоплазмы - нуклеоидом. ДНК прокариот, которая получила название "бактериальной хромосомы", обычно не связана с белками-гистонами и регуляция работы генов осуществляется через метаболиты.
Прокариоты. Морфология бактерий. Способы движения
Бактерии относятся к надцарству Procaryotae (Предъядерные), царству Bacteria .
Настоящие бактерии - эубактерии - одноклеточные организмы, имеющие недифференцированное ядро (нуклеоид). Размножаются простым бинарным (поперечным) делением клетки. Размеры клетки: диаметр 0,5 - 2 мкм, длина 5-20 мкм. Морфологически бактерии различаются по следующим признакам: а) форме; б) величине; в) взаимному расположению клеток; г) по наличию или отсутствию жгутиков и капсул; д) по способности к спорообразованию и т. д.
По форме клетки бактерии делят на 3 группы: шаровидные, палочковидные и извитые.
Шаровидные бактерии - кокки. Шаровидные бактерии не имеют жгутиков и не образуют спор. Направление плоскости деления клетки играет определяющую роль в образовании микроколоний. Выделяют следующие типы микроколоний:
Микрококки - Клетки делятся в одной плоскости, после деления располагаются одиночно (рис.12.1).
Диплококки- после деления клетки располагаются попарно (рис.12.2)
Тетракокки - Клетки делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, образуются группы по 4 клетки (рис.12.3).
Стрептококки ( Streptos – цепь) - Клетки делятся в одной плоскости, после деления клетки остаются в цепочках (рис.12.4).
Сарцины ( Sarcio – тюк) - Клетки делятся в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях, образуются пакеты по 8 или 64 клетки (рис.12.5).
Стафилококки ( St А Fyle – гроздь) - Клетки делятся в неопределенных направлениях, образуют скопление клеток, напоминающее виноградные грозди (12.6).
Палочковидные бактерии - Это самая многочисленная и разнообразная группа бактерий. Длина клетки колеблется от десятых долей до 10 - 15 мкм и более, диаметр - от десятых долей до 2 мкм. Различаются морфологически по величине клетки, очертанию её концов, наличию или отсутствию жгутиков, а также по способности к спорообразованию. Чаще всего их делят на подгруппы:
Бактерии (по гречески «бактерион» - Палочка) - палочковидные формы. Не образуют спор. Деление клетки поперечное. Могут быть соединены по две клетки - Диплобактерии и в цепи – Стрептобактерии (рис. 12.7-12.8).
Бациллы - Палочковидные формы, способные в неблагоприятных условиях формировать споры.
По взаимному расположению клеток различают диплобациллы и стрептобациллы.
К группе палочковидных примыкают Нитчатые бактерии С длиной клетки 15 - 50 мкм (рис.12.16), а также ветвистые формы микобактерий (рис.12.15).
Извитые бактерии - изогнутые палочки. Характер изогнутости клетки можно сравнивать с длиной волны. По степени изогнутости различают следующие формы:
Вибрионы - Короткие палочки, длиной 1-3 мкм, изогнуты на половину длины волны, напоминают по форме запятую (рис.12.12);
Спириллы - Палочки длиной 15-20 мкм, изогнуты на полную длину волны, напоминают растянутую латинскую букву S (рис.12.13);
Спирохеты - Тонкие длинные клетки, 20 - 30 мкм, с большим числом изгибов напоминают растянутую спираль, обладают продольным делением клетки (рис.12.14).
Движение бактерий.
У подвижных форм бактерий чаще наблюдаются два вида передвижения:
1) Скользящее движение неравномерным выделением слизи (встречается у миксобактерий, цианобактерий).
2) Плавающее передвижение с помощью жгутиков – наиболее распространенный тип движения. Жгутики – очень тонкие образования диаметром 10-20 нм, редко до 60 нм (у сложных жгутиков). Количество их варьирует от одного до тысячи. По характеру расположения жгутиков различают следующие типы:
1) Монотрихи - имеют один полярный жгутик (рис. 12.17).
2) Лофотрихи – бактерии имеют один пучок жгутиков (рис.12.18).
3) Амфитрихи - Два пучка жгутиков расположенных на противоположных полюсах (рис.12.19).
4) Перитрихи – вся поверхность бактериальной клетки покрыта многочисленными жгутиками (рис.12.20).
Рис.12 . Морфология бактерий (основные морфологические Признаки - форма клеток, образование микроколоний, характер Жгутикования, тип спорообразования).
7. Спорообразование и размножение бактерий
Спора бактерий – это приспособление для перенесения неблагоприятных условий. В состоянии споры бактерии переносят высушивание, высокие температуры. В зависимости от расположения споры в клетке различают следующие типы бацилл :
Бациллярный тип - Спора образуется внутри клетки и не деформирует ее (рис.12.10);
Клостридиальный тип - Спора образуется в середине клетки, деформируя ее (рис.12. 9);
Плектридиальный тип - Спора формируется на конце клетки (рис.12.11).
Этапы спорообразования у бактерий:
I этап. Прекращение роста, перестройка клеточных белков.
II этап. Репликация нуклеоида.
III этап. Отделение полярного нуклеоида и обособление части протопласта мезосомами.
IV этап. Развитие многочисленных слоев споровых покровов, накопление дипиколиновой кислоты, которая обеспечивает термостойкость.
Размножение бактерий. Наиболее часто бактерии размножаются простым бинарным делением. Процессу деления всегда предшествует редупликация нуклеоида. Затем следует деление перетяжкой (у грамотрицательных) или перегородкой (у грамположительных).
Строение бактериальной клетки
Клеточное строение прокариот имеет ряд существенных отличий по сравнению с эукариотической клеткой (см. приложение 2).
Основные черты клеточного строения прокариот (рис.13):
2.Клеточная стенка – сложная жесткая структура, определяет форму клетки, поверхностный заряд, анатомическую целостность, контакт с внешней средой, защиту. У большинства бактерий обязательный компонент клеточных стенок – Пептидогликан муреин . Клеточная стенка разных бактерий неодинаково окрашивается по Граму. Различают Два основных типа строения клеточной стенки: Грамположительный и грамотрицательный тип. Клеточная стенка грамположительных бактерий (фирмакутных) имеет толщину 20-80 нм, на 90% состоит из муреина, анатомически однородна. У грамотрицательных бактерий (грациликутных) клеточная стенка толщиной не более 10 нм, содержит 1-10% муреина, имеет слоистое строение (см. приложение 2).
3.Протопласт клетки бактерий окружен Плазмалеммой (наружная клеточная мембрана толщиной 7-10 нм). Скорость роста плазмалеммы больше, чем скорость роста стенки, поэтому образуются инвагинации (впячивания внутрь клетки) – Мезосомы , которые выполняют роль всех клеточных мембранных органоидов. Существуют различные виды мезосом: трубчатые – Тубулы , в виде пузырьков – Везикулы , пластинчатые – Тилакоиды. Мезосомы, несущие пигменты у фотоавтотрофов – Хроматофоры. Рибосомы 70 S -типа – Немембранные органоиды, В которых осуществляется биосинтез белка .
Рис. 13. Ультраструктура бактериальной клетки. 1 - слизистая Капсула; 2 - клеточная стенка; 3 - цитоплазматическая мембрана; 4 - цитозоль; 5 - нуклеоид; 6 - рибосомы 7 OS -типа; 7 - мезосомы Тубулярного типа; 8 - везикулы; 9 - тилакоиды, несущие пигменты (хроматофоры); Включения: 10 - гранулы гликогена; 11 - капли масла; 12 - зерна волютина; 13 - капли серы; 14-жгутики.
При ультрацентрифугировании риюбосомы прокариот оседают со скоростью около 70 единиц Сведенберга (70S). Они мельче, чем у эукариот. В бактериальной клетке может содержаться от 5000 до 50 000 рибосом, что зависит от многих факторов: возраста. Условий культивирования.. Внутриклеточное пространство заполнено полужидкой коллоидной массой – Цитозолем.
4.Нуклеоид – единственная, чаще кольцевая, хромосома прокариот, выполняющая роль ядра. Не отделяется от цитоплазмы мембранными оболочками, в связи с чем принято говорить, что бактерии не имеют дифференцированного ядра. В клетках бактерий могут также присутствовать мелкие генетические структуры – Плазмиды , несущие дополнительную информацию. Существуют в виде небольших линейных и кольцевых молекул ДНК длиной от 2 до 600000 пар нуклеотидов, способных к автономной редупликации.
5.Включения – необязательные органоиды. Природа и функция их могут быть различны. В одних случаях включения выполняют запасную функцию, в других могут быть продуктами обмена бактериальной клетки. Представлены зернами (гранулами) полисахаридов Гранулезы, гликогена , полифосфата Волютина, Каплями масла, серы.
6.Жгутики, пили, реснички. Они также не являются обязательными органоидами. Жгутики выполняют двигательную функцию. Длина их от 3 до 12 мкм, число и расположение может быть различным и является видовым признаком. Пили – цилиндрические белковые выросты. Служат для прикрепления к субстрату или участвуют в процессе передачи плазмид от клетки к клетке при коньюгации.
Прокариоты - 4.8 out of 5 based on 4 votes
Не имеют оформленного ядра и других мембранных органоидов, типа аг и мх
кольцевая двуцепочечная ДНК. не явл хромосомой так как не соединена с гистонами
имеют рибосому 70s
наличие жгутиков, плазмид и газовых вакуолей (?)
могут иметь слизистую капсулу. служит доп защитой от уф излучения, высыхания. образована полисахаридами. могут иметь клеточную муреиновую клеточную стенку.
размножение - делятся простым бинарным делением. ДНК реплецируется и между дочерними образуется перегородка.
половой процесс обеспечивается конъюгацией(1), трансформацией(2) и трансдукцией(3)
(1) - временное объединение кл в пару, между кл образуется цитоплазматический мостик. у бактерий отсутствует понятие пола. есть + и - штамм. +кл имеют плазмиду F-фактор. конъюгация происходит только между +- кл. Плазмида может реплицироваться независимо от осн ДНК. если при конъюгации F-фактор может переходить из одной кл в др тогда знак меняется, а если плазмида реплицировалась перед конъюгацией, то она может оказаться в обеих кл.
(2) - это безконтактная передача фрагмента ДНК из одной кл в другую. с помощью образования капсул. (пневмококки). процесс поглощения клеткой организма свободной молекулы ДНК из среды и встраивания её в геном, что приводит к появлению у такой клетки новых для неё наследуемых признаков, характерных для организма-донора ДНК.
(3) - процесс переноса бактериальной ДНК из одной клетки в другую бактериофагом.
Имеют малую форму:обусловлена особенностями «штучного» транспорта веществ в клетку(для каждой молекулы – свой переносчик). Требуется как можно большее соотношение площади пов-ти тела к объему клетки
Конец работы -
Эта тема принадлежит разделу:
Научный метод. Его основные особенности
Научный метод Его особенности... Наука это вид человеческой деятельности направленный на получение и... Объективность заключается...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Все темы данного раздела:
Что такое жизнь. Основные свойства живых систем
По современным представлениям, жизнь - это способ существования открытых коллоидных систем, обладающих свойствами саморегуляции, воспроизведения и развития на основе биохимического взаимоде
Полисахариды
Это высокомолекулярные полимерные биомолекулы, состоящие из большого числа мономеров - простых сахаров и их производных.
Полисахариды могут состоять из моносахаридов одного или разных типо
Функции углеводов
Энергетическая. Глюкоза является основным источником энергии, высвобождаемой в клетках живых организмов в ходе клеточного дыхания (1 г углеводов при окислении высвобождает 17,6 кДж энергии).
Функции липидов
Структурная. Фосфолипиды вместе с белками образуют биологические мембраны.
Энергетическая. При окислении 1 г жиров высвобождается 38,9 кДж энергии, которая идет на образовани
Функции белков
Структурная.
Белки входят в состав клеточных мембран и органелл клетки. Стенки кровеносных сосудов, хрящи, сухожилия, волосы, ногти, когти у высших животных состоят преимущественно
Вторичная структура - локальное упорядочивание фрагмента полипептидной цепи, стабилизированное водородными связями
α-спирали - плотные витки вокруг длинной оси молекулы, спираль стабилизирована водородными связями между H и O пептидных групп. В белках преобладает правозакрученная. Спираль нарушают
Строение и функции нуклеиновых кислот
Нуклеиновые кислоты – фосфорсодержащие биополимеры живых организмов, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации. Открыты они в 1869 г. швейцарским химиком Ф. Мише
Характеристики процесса репликации
· матричный - последовательность синтезируемой цепи ДНК однозначно определяется последовательностью материнской цепи в соответствии с принципом комплементарности;
· полуконсерват
Процесс реализации генетической информации. Его важнейшие этапы.
Генети́ческая информа́ция - информация о строении белков, закодированная с помощью последовательности нуклеотидов - генетического кода - в генах (особых функциональных уч
Унитарные и модульные организмы
Единицы живого делятся на реально существующие и условные. Реально существующие это организмы и клетки. Организмы бывают унитарными (собственно организмами) и модульными. Особь - это о
Клетка как единица живого
Клетка представляет собой обособленную, наименьшую по размерам структуру, которой присуща вся совокупность свойств жизни и которая может в подходящих условиях окружающей среды поддерживать эти свой
Основные отличительные особенности эукариот.
Эукарио́ты,- домен (надцарство) живых организмов, клетки которых содержат ядра. Все организмы, кроме бактерий и архей, являются ядерными (вирусы и вироиды также не являются эу
Разнообразие органоидов эукариотической клетки
Органоиды эукариот подразделяются на две группы:
1) мембранные: эндоплазматический ретикулум (сеть) (ЭПР, ЭПС), аппарат гольджи (АГ), лизосомы, пероксисомы. это одномембранные. митохондрии
Условные единицы живого. Их разнообразие
1.таксономические(или систематические) единицы (вид, род, семейство, отряд, класс, тип, царство)
2.единицы биологических сообществ. Формируются засчет объединения особей,живущих в
Современные представления о разнообразии царств.
Царство,т.е. группа наиболее близких типов.Выделяют 5 след царств:
1. Бактерии и актиномицеты: внутриклеточных компартментов нет, типы питания - авто- и гетеротрофия, муреиновая клеточная
Единицы строения многоклеточных организмов.
1).ткани.являются синтетическими единицами,объединяющими структурно и функционально сходные клетки многоклеточных организмов. В наибольшей степени понятие ткань приминимо по отноше
Принцип структурно-функционального соответствия.
Если модуль выполняет определённую функцию, то он имеет определенное строение. Ряду живых существ необходим захват и измельчение более или менее жесткой пищи. Для этого у разных животных существуют
Молекулярные механизмы энергообеспечения клетки.
При всем разнообразии видов Е, ни одно живое существо неспособно потреблять ее напрямую, только благодаря ассимиляции энергии. Энергия является для организма своей, если – универсальные макроэнерги
Молекулярные механизмы быстрых биологических ответов.
Центральным звеном любых экологических отношений являются разнообразные биологические ответы – это система адекватных реакций организма на определенный внешний или внутренний сигнал.
Молекулярные механизмы передачи нервного импульса через синапс.
Электрический синапс – механическая и электропроводящая связь между двумя примыкающими нейронами. Синапсическая щель очень узкая. Основная функция – проведение импульса к активно работающим мышцам.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Прокариоты
Подимперия доядерные (Procaryota)
Прокариоты - это одноклеточные, колониальные или многоклеточные организмы, которые не имеют морфологически оформленного (ограниченного мембраной) ядра и объединяют два царства - архебактерии (Archaebacteria) и настоящие бактерии, или эубактерии (Bacteria, Eubacteria).
Общая характеристика представителей подимперии
Большинство бактерий имеют цилиндрическую или палочковидную форму. Палочковидные формы, которые не образуют спор, называются бактериями, а спорообразующие - бациллами. Палочковидные бактерии делятся на собственно палочки (одиночное расположение клеток), диплобактерии или диплобациллы (попарное расположение клеток), стрептобактерии или стрептобациллы (цепочки клеток). Нередко встречаются извитые или спиралевидные бактерии. К этой группе относятся вибрионы, спириллы, спирохеты. Встречаются и нитчатые бактерии (рис. 1.1). прокариот доядерный одноклеточный мембрана
Бактерии шаровидной формы называются кокками. Среди них выделяют: стафилококки - образующие скопления, напоминающие виноградную гроздь; тетракокки - это сочетание из четырех клеток, образующееся после деления клетки в двух взаимно перпендикулярных плоскостях; сарцины (скопления кубической формы) - образуются в результате деления клеток в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Кокки обычно имеют диаметр от 0,5 - 1,5 мкм, ширина палочковидных форм колеблется от 0,5 до 1 мкм, а длина от 2 до 10 мкм. Формы и размеры бактерий значительно изменяются в зависимости от возраста культуры, состава среды и ее осмотических свойств, температуры и других факторов.
Рис. 1.1 Форма бактерий: шаровидная (а - микрококки; б - диплококки; в - тетракокки; г - стрептококки; д - стафилококки; е - сарцины); палочковидная (ж - не образующие спор; з, и, к - спорообразующие); извитая (л - вибрионы; м - спириллы; н - спирохеты).
Изучение ультраструктуры бактерий (рис. 1.2) стало возможным после создания электронных микроскопов.
Рис. 1.2 Комбинированный схематический разрез бактериальной клетки: вверху - основание структуры клетки; в середине - мембранные структуры: слева - фотосинтетического микроба, справа - нефотосинтетического микроба; внизу - включения.
1 - базальное тельце; 2 - жгутики; 3 - капсула; 4 - клеточная стенка; 5 - цитоплазматическая мембрана; 6 - мезосома; 7 - фимбрии; 8 - полисахаридные гранулы; 9 - полифосфаты; 10 - липидные капли; 11 - включения серы; 12 - мембранные структуры; 13 - хроматофоры; 14 - нуклеоид; 15 - рибосомы; 16 - цитоплазма.
К внешним структурам клеток прокариот относят капсулы, жгутики, фимбрии и пили, а также клеточную стенку и расположенную под ней цитоплазматическую мембрану.
Капсула. Состоит из полисахаридов, иногда из полипептидов или липидов. Имеет высокое содержание воды (до 98%) и создает дополнительный барьер, защищая клетку от высыхания и механических повреждений.
Жгутики. Представляют собой спирально закрученные нити, которые состоят из одной гиганской молекулы белка флагеллина и обеспечивают подвижность активно передвигающимся плавающим бактериям. Число жгутиков различно у разных видов бактерий (от 1 до 700). Жгутики могут прикрепляться полярно или по всей поверхности клетки (расположение жгутиков имеет таксономическое значение). Отсутствуют жгутики у скользящих бактерий, движение которых осуществляется в результате волнообразных сокращений, изменяющих форму бактерий. Жгутики не относятся к жизненно важным структурам и в разные фазы развития бактерии могут присутствовать или отсутствовать.
Передвигаются бактерии преимущественно беспорядочно, но способны они и к направленным движениям (таксис), благодаря: разнице в концентрации химических веществ в среде (хемотаксис), разнице в содержании кислорода (аэротаксис), различиями в интенсивности освещения (фототаксис).
Фимбрии и пили. Первые встречаются как у жгутиконосных видов, так и у форм, лишенных жгутиков, и представляют собой длинные, тонкие, прямые нити. Число фимбрий может достигать нескольких тысяч. Необходимы фимбрии для прикрепления к другим клеткам и субстрату. Пили - половые фимбрии, через которые передается генетический материал от одной клетки к другой.
Клеточная стенка. Придает форму бактериальной клетке, защищает внутреннее содержимое от внешней среды, регулирует рост и деление бактерий. Она тонка, эластична, прочна, проницаема для солей и других низкомолекулярных соединений. Основной каркасный слой клеточной стенки формируется из пептидогликана муреина (синтезируется только прокариотной клеткой). У одних бактерий клеточная стенка имеет только один, довольно толстый, слой муреина (50-90%), связанный с полисахаридами и белками. У других - муреиновый слой тонкий (1-10%) и сверху перекрыт слоями липопротеидов, липополисахаридов и белков. Первые называются грамположительными бактериями, вторые - грамотрицательными бактериями. Название этих групп происходит от способности разных бактерий окрашиваться по методу Грама. У наиболее примитивных представителей данной империи в основе клеточной стенки содержатся кислые полисахариды без муреина.
Цитоплазматическая мембрана. Служит осмотическим барьером, регулируя поступление веществ внутрь клетки и наружу, является местом локализации ферментов энергетического метаболизма. Состоит из двойного слоя липидов и слоя белка. У некоторых бактерий мембрана охватывает цитоплазму без складок и впячиваний, у других - она образует впячивания (мезосомы) при делении клетки, пронизывает цитоплазму или формирует мембранные тельца.
Цитоплазма. Представляет собой коллоидную систему, состоящую из воды, белков, жиров, углеводов, минеральных соединений и других веществ, соотношение которых варьирует в зависимости от вида бактерий и их возраста. Цитоплазма бактерий имеет различные структурные элементы - внутрицитоплазматические мембраны, генетический аппарат, рибосомы и включения. Остальная ее часть представлена цитозолем.
Нуклеоид. Это нитевидная молекула ДНК, выполняющая функцию ядра и располагающаяся в центральной зоне клетки. Весь наследственный материал сосредоточен в одной бактериальной хромосоме, представленной в виде кольцевой молекулы двухцепочечной ДНК.
Плазмиды. Это внехромосомная ДНК, тоже представленная двойными спиралями, замкнутыми в кольцо. Не являются обязательным элементом в клетке прокариот, выполняют дополнительные свойства, связанные, в частности, с размножением, устойчивостью к лекарственным препаратам, болезнетворностью и т. д.
Рибосомы. Служат местом синтеза белка. Число рибосом в бактериальной клетке от 5 до 50 тыс. (число тем больше, чем быстрее растет клетка).
Включения (запасные вещества или отбросы). Откладываются в определенных условиях среды внутри прокариотических клеток. Представлены полисахаридами, жирами, полифосфатами и серой. Содержатся в осмотически инертной форме, нерастворимы в воде.
Споры (приспособление для переживания неблагоприятных условий среды). Образуются внутри бактериальной клетки, когда бактерии испытывают недостаток питательных веществ, или же когда в среде в большом количестве накапливаются продукты обмена веществ бактерий. Споры могут длительное время (десятки, сотни и даже тысячи лет) существовать в покоящемся состоянии. Только небольшая группа микроорганизмов способна к образованию эндоспор. Эндоспора, как правило, одна на клетку. Клетки бактерий при спорообразовании приобретают иногда необычную для них форму веретена, лимона или барабанной палочки.
Размножение. Как правило, путем деления надвое (бинарное деление). Отсюда термин - дробянки. Причем, у многих бактерий после деления, в определенных условиях среды, дочерние клетки некоторое время остаются связанными между собой, образуя характерные группы.
Прокариоты лишены хлоропластов, митохондрий, аппарата Гольджи, центриолей, а также внутриклеточного движения и процессов митоза и мейоза.
Царство архебактерии - Archaebacteria
Представители данного царства отличаются друг от друга по типу обмена веществ, физиологическим и экологическим особенностям. Среди них есть хемоавтотрофы и хемогетеротрофы, гетеротрофы, анаэробы и аэробы. При этом, архебактерии имеют много общих признаков, свойственных только им, среди которых наличие однослойных липидопротеидных мембран и клеточной стенки, не имеющей пептидогликанового состава и содержащей псевдомуреин или только белки и полисахариды. Кроме того, архебактерии не чувствительны к антибиотикам и способны существовать в местообитаниях с экстремальными условиями. Среди архебактерий выделяют три группы: метанообразующие бактерии, галобактерии и термоацидофильные бактерии.
Метанообразующие бактерии. Среди бактерий, образующих метан, встречаются практически все формы (кокки, палочки, спириллы, сарцины, нити).
Существуют мезофильные и термофильные виды. Метанообразующие бактерии - строгие анаэробы. Они представлены автотрофами и гетеротрофами, мезофилами и термофилами, есть и галофильные виды. Метан образуется при анаэробном разложении органических веществ.
Его запасы весьма значительны. К экосистемам, в которых образуется метан, относятся большие территории, занятые тундрой и болотами (отсюда другое название метана - болотный газ); также рисовые поля, осадки на дне прудов и озер, лиманы, отстойники очистных сооружений, желудки (рубцы) жвачных животных.
В анаэробных условиях органические вещества сначала через ряд промежуточных этапов сбраживаются до уксусной кислоты, СО 2 и Н 2 , затем эти продукты метаболизма первичных и вторичных деструкторов используются метанообразующими (метаногенными) бактериями. Происходит превращение СО 2 и Н 2 в метан, и ацетата в метан и СО 2 .
К метанообразующим бактериям относятся роды Methanobacterium, Methanococcus, Methanosarcina, Methanospirillum и др.
Галобактерии. Это аэробы и гетеротрофы. Их находят в условиях сильного засоления: солончаках, солеварнях (где добывают морскую соль), а также в морских отложениях. Галобактерии лучше всего растут с оптимумом концентрации NaCl в среде 20-25%. Такая приспособленность к существованию в столь экстремальных условиях связана с тем, что концентрация соли внутри клеток галобактерий так же высока, как и в окружающей среде. Во время массового размножения галобактерий, содержащих каротиноиды, вода кажется ярко-красной.
Галобактерии способны использовать в своем метаболизме и энергию света, которая является дополнением к энергии, полученной путем аэробного окисления субстрата. Некоторые галобактерии могут расти, получая энергию только в результате фотосинтеза с участием бактериородопсина - пигмента, сходного с родопсином (содержится в зрительных клетках животных).
Экстремально галофильные формы содержат роды Halobacterium и Halococcus.
Термоацидофильные бактерии. Среди них есть и автотрофы и гетеротрофы, ацидофильные и нейтрофильные, аэробные и анаэробные представители. Для термоацидофильных бактерий местом обитания могут служить кислые горячие источники, где эти бактерии окисляют соединения серы до сульфата, самонагревающиеся терриконы угольных шахт, горячие источники на склонах вулканов и на дне морей. В гидротермальных источниках архебактерии выступают в роли продуцентов органических веществ, потребляемых животной частью сообществ. Термоацидофильные бактерии входят, например, в состав родов Sulfolobus и Thermoplasma.
Царство настоящие бактерии (эубактерии) - Bacteria (Eubacteria)
Настоящие бактерии микроскопически малы и имеют следующие характерные особенности:
Двухслойные липопротеидные мембраны;
В качестве основного структурного компонента клеточной стенки - гликопептид муреин;
Капсулу, окружающую клеточную стенку (состоит из полисахаридной слизи);
Разного рода жгутики и разного типа фимбрии;
Запасные вещества - крахмал, гликоген, волютин (вещество, включающее остатки фосфорной кислоты);
Большие кольцевые ДНК и плазмиды (небольшие кольцевые ДНК); способность образовывать эндоспоры;
По форме среди бактерий выделяют несколько морфологических групп (шаровидные, палочковидные, извитые);
Для получения энергии используют различные органические и неорганические вещества и солнечную энергию;
Среди них есть автотрофы и гетеротрофы (большинство бактерий);
По отношению к кислороду бактерии делятся на: аэробы (существуют только в кислородной среде), анаэробы (отсутствие кислорода - обязательное условие существования) и факультативные анаэробы (живут как в бескислородной, так и в кислородсодержащей средах);
С помощью способа окраски анилиновыми красителями (предложен К. Грамом в1884 г.) бактерии могут быть разделены на две группы - грамположительные и грамотрицательные (способность различно окрашиваться связана с различными особенностями структуры и химизма клеточной стенки);
В отношении местообитаний многие из бактерий - космополиты.
Грамотрицательные микроорганизмы (не образуют эндоспор и не дают положительной реакции на окраску по Граму)
Подцарство оксифотобактерии - Oxyphotobacteria
Подцарство объединяет два таксона - отделы цианобактерии и хлороксибактерии.
К хлороксибактериям (Chloroxybacteria) относятся бактерии, обитающие в симбиозе с морскими животными в тропических и субтропических морях, и свободноживущие в северной части Атлантического и Тихого океанов. Открыты в начале 70-х годов. Объединены в род Prochloron. Имеют набор фотосинтезирующих пигментов, сходный с набором пигментов зеленых водорослей и растений.
Цианобактерии (Cyanobacteria) - самая обширная, наиболее богатая формами и самая распространенная группа фотосинтезирующих прокариот (существует около 2000 видов). Они также известны под названием сине-зеленых водорослей (благодаря содержанию хлорофилла и способности осуществлять фотосинтез с выделением кислорода).
Цианобактерии включают одноклеточные и многоклеточные формы (рис. 1.3).
Рис. 1.3 Схематическое изображение некоторых цианобактерий
Распространены цианобактерии в различных водоемах, в почве и на рисовых полях. Их протопласт окружен клеточной стенкой, в которой поверх пептидогликанового слоя имеются «наружная мембрана» и липополисахаридный слой. Фотосинтетический аппарат представлен тилакоидами, которые либо расположены параллельно плазматической мембране, либо сильно извиты и помещаются в периферических участках цитоплазмы.
У цианобактерий имеются сильно дифференцированные клетки, которым нет аналогов ни в одной другой группе бактерий: гетероцисты - имеют толстые клеточные стенки, слабую пигментацию и полярные гранулы, являющиеся местом фиксации азота (N 2) в аэробных условиях; акинеты - покоящиеся клетки, выделяющиеся размерами, сильной пигментацией и толстой клеточной стенкой; гормогонии - короткие отрезки, служащие для размножения; баеоциты («мелкие клетки») - репродуктивные клетки, образующиеся при бинарном делении материнской клетки (из одной материнской клетки получается от 4 до 1000 баеоцитов).
Благодаря способности расти в экстремальных условиях и фиксировать молекулярный азот, цианобактерии приобрели большое значение в природе. Эти организмы первыми заселяют места, бедные питательными веществами. Невооруженным глазом их можно увидеть в виде темно-синей или черной пленки на скалах, в зоне прибоя, по берегам пресноводных озер и на морской литорали. Цианобактерии не боятся экстремальных условий. Так, некоторые из них (например, одноклеточные цианобактерии - Synechococcus lividus) настолько устойчивы к действию кислот и термофильны, что способны расти в кислых горячих источниках (рН 4,0; t = 70 градусов).
В озерах часто бывают вспышки массового размножения цианобактерий. Данный процесс получил название «цветение воды». При этом водоемы перенасыщаются продуктами жизнедеятельности цианобактерий и лишаются запасов кислорода, что отрицательно сказывается на жизни остальных обитателей.
Цианобактерии успешно используются человеком. Пример тому - разводимые человеком на рисовых полях цианобактерии рода Anabaena. Эти организмы обитают в полостях листьев тропического водного папоротника (Azolla) и обогащают почву соединениями азота. Кроме того, во многих странах цианобактерии выращивают для получения белковой добавки к пище человека и животных.
Подцарство аноксифотобактерии - Anoxyphotobacteria
В отличие от цианобактерий аноксифотобактерии не способны выделять кислород в процессе фотосинтеза. Пигменты, бактериохлорофиллы и каротиноиды, локализованы в мембранах, вогнутых (инвагинированных) внутрь клетки. К этому подцарству относятся пурпурные бактерии и хлоробиобактерии. Обитают в анаэробных условиях пресноводных и соленых водоемов.
Подцарство скотобактерии - Scotobacteria
Объединяет разнообразные группы хемо- и автотрофных грамотрицательных прокариот. По отношению к кислороду аэробные, анаэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы. Имеют существенное значение в плодородии почв, так как участвуют в разложении растительных остатков (минерализации), круговороте элементов в природе, обогащении почвы биологически активными соединениями. Так, бактерии семейства Pseudomonadiaceae рода Pseudomonas могут восстанавливать нитраты; семейства Azotobacteriaceae рода Azotobacter фиксируют молекулярный азот; семейства Rhizobiaceae рода Rhizobium образуют клубеньки на корнях бобовых растений, вступая с ними в симбиоз и фиксируя молекулярный азот; семейство Nitrobacteriaceae включает бактерии, проводящие процессы нитрификации (окисления аммиака и нитритов) и сульфофикации (окисления серы и её восстановленных соединений); бактерии семейства Cytophagaceae рода Cytophaga проводят аэробное разложение целлюлозы и т. д.
К этому подцарству относятся и микроорганизмы, обитающие в кишечнике человека и животных, многие из них являются болезнетворными.
Подцарство спирохеты - Spirochaetae
Клетки этих организмов представляют собой спирально закрученный цилиндр, вокруг которого между мембраной и клеточной стенкой закручен периплазматический жгутик - аксостиль, благодаря которому спирохеты передвигаются в жидкой среде.
Грамположительные микроорганизмы (образуют эндоспоры и дают положительную реакцию на окраску по Граму)
Грамположительные микроорганизмы включают три подцарства: лучистые бактерии, настоящие грамположительные бактерии и микоплазмы.
Подцарство лучистые бактерии - Actinobacteria, отдел актиномицеты - Actinomycetales
Лучистые бактерии имеют тенденцию образовывать мицелиальные колонии. К ним относятся три отдела: микобактерии, коринебактерии, актиномицетобактерии (лучистые грибки, актиномицеты).
По строению клетки и химическому составу ее компонентов актиномицеты являются одной из своеобразных групп бактерий. Актиномицеты образуют ветвящиеся клетки, которые у многих представителей развиваются в мицелий. На мицелии могут образовываться специальные репродуктивные структуры. Диаметр клетки актиномицетов составляет от 0,5 до 2,0 мкм. В актиномицетной гифе выявлены все компоненты, свойственные бактериальной клетке. Клетки большинства актиномицетов грамположительны. Клетки некоторых - кислотоустойчивы (микобактерии, нокардии). Подвижность клетки обеспечивают жгутики. Актиномицеты хемоорганогетеротрофы, большинство из них аэробы. Актиномицеты устойчивы к высушиванию. Более устойчивы, чем другие бактерии, к действию многих фумигантов и инсектицидов. Некоторые устойчивы к антибактериальным антибиотикам.
Отличительной чертой актиномицетов является их способность к образованию разнообразных физиологически активных веществ - антибиотиков, пигментов, веществ, обусловливающих запахи почвы и воды. Мицелий актиномицетов разделяется на первичный (субстратный) и вторичный (воздушный). Актиномицеты, имеющие положительную мицелиальную стадию, обычно образуют бесполым путем специальные репродуктивные структуры - споры, которые могут формироваться на субстратном и воздушном мицелии или на одном из них. Споры расположены на гифах или спороносцах одиночно, парами, цепочками или заключены в спорангии.
Большинство актиномицет - организмы со сложным жизненным циклом, включающим стадии вегетативного роста и спор. Многие образуют сложные вегетативные и репродуктивные структуры. Другие - имеют короткую мицелиальную стадию и не образуют спор. Размножаются актиномицеты путем деления гиф, спорами, иногда почкованием. Цикл развития актиномицетов служит главным показателем в систематическом положении. Однако необходимо учитывать, что организм не в любых условиях образует только один из двух (или из нескольких) свойственных ему типов репродуктивных структур.
В настоящее время отдел Actinomycetales насчитывает свыше 60 родов. Актиномицеты обнаружены в воздухе, водоемах, почве. Часть из них - возбудители заболеваний растений и животных, аллергических реакций у человека. В почве актиномицеты синтезируют и разлагают гумусовые вещества, продуцируют антибиотики, участвуют в азотном балансе. Вызывают образование клубеньков у небобовых растений и фиксируют молекулярный азот.
Мицелий в почве составляет 1-4% биомассы популяций, структурными доминантами являются споры. Активно обнаруживается преимущественно в микрозонах с повышенным содержанием органических веществ.
Подцарство настоящие грамположительные бактерии - Eufirmicutobacteria
Семейство Bacillaceae включает аэробные и облигатно анаэробные бактерии, как правило, палочковидной формы, при образовании эндоспор изменяющие форму тела. Бактерии широко распространены в почвах, воде, пищеварительном тракте животных и человека. Сапротрофы, принимают участие в разложении органических веществ, могут вызывать болезни человека, животных и растений (роды Clostridium и Bacillus). Род Desulfotomaculum представлен анаэробными серовосстанавливающими бактериями. Некоторые бактерии фиксируют молекулярный азот, некоторые способны продуцировать антибиотики.
Семейство Lactobacillaceae включает необразующие споры бактерии, сбраживающие углеводы с образованием молочной кислоты (род Lactobacillus). Распространены бактерии в почвах, на растениях, в желудочно-кишечном тракте животных и человека, молочных продуктах.
Семейство Streptococcaceae включает бактерии, играющие большую роль в получении кисломолочных продуктов, силоса, квашении овощей (роды Streptococcus, Leuconostoc и другие). Спор не образуют, клетки сферической или овальной формы, соединенные в пары или цепочки различной длины.
Семейство Micrococcaceae включает аэробные или факультативно-анаэробные, не образующие споры бактерии сферической формы, распространенные в почвах и пресных водах. Род Staphylococcus представлен болезнетворными видами, встречающимися на коже и слизистых оболочках теплокровных организмов.
Подцарство микоплазмы - Tenericutobacteria
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
презентация , добавлен 01.02.2011
Прокариоты - доядерные организмы, не обладающие типичным клеточным ядром и хромосомным аппаратом. История открытия и строение бактерий. Экологические функции бактерий. Бактерии как возбудители многих опасных заболеваний. Значение бактерий в природе.
презентация , добавлен 04.09.2011
Прокариоты - организмы, не обладающие четко оформленным ядром с оболочкой и типичным хромосомным аппаратом. Классификация бактерий по Бергу. Эукариоты как ядерные организмы, имеющие ядро, окруженное ядерной мембраной. Строение автотрофов и гетеротрофов.
реферат , добавлен 27.10.2009
Научное определение жизни по Ф. Энгельсу. Молекулярно-генетический, организменный, популяционно-видовой уровень организации жизни. Прокариоты как одноклеточные доядерные организмы. Строение метафазной хромосомы. Уровни упаковки генетического материала.
реферат , добавлен 29.05.2013
История открытия микроорганизмов. Клеточная стенка - структурный элемент бактериальной клетки, ее строение у грамотрицательных и грамположительных бактерий. Состав гомогенного слоя клеточной стенки. Функция пептидогликана; периплазматическое пространство.
реферат , добавлен 15.05.2012
Субклеточные структуры растительной клетки. Клеточная стенка и ее химический состав. Одревеснение, опробковение и кутинизация клеточной стенки. Ослизнение и минерализация клеточной стенки. Формирование рост и функции клеточной стенки.
реферат , добавлен 16.01.2009
реферат , добавлен 22.10.2003
Классификация бактерий, их рост и способы размножения, морфологические и культуральные признаки. Строение бактериальной клетки. Клеточная стенка прокариот. Химизм спиртового брожения. Технология получения этилового спирта, пива, вина и пекарских дрожжей.
реферат , добавлен 04.07.2015
Расположение и число жгутиков на поверхности клетки бактерии. Направление вращения жгутиков и основные виды таксисов. Количество колец у грамотрицательных и грамположительных бактерий. Локализация структур, ответственных за движение у спирохет.
доклад , добавлен 24.06.2013
История и основные этапы исследования клетки, ее структуры и компонентов. Содержание и значение клеточной теории, выдающиеся ученые, внесшие свой вклад в ее разработку. Симбиотическая теория (хлоропласты и митохондрии). Зарождения эукариотической клетки.