Bakterijos yra seniausias organizmas žemėje, taip pat paprasčiausias savo sandara. Jį sudaro tik viena ląstelė, kurią galima pamatyti ir tirti tik mikroskopu. Būdingas bakterijų bruožas yra branduolio nebuvimas, todėl bakterijos priskiriamos prokariotams.
Kai kurios rūšys sudaro mažas ląstelių grupes; tokias grupes gali supti kapsulė (apvalkalas). Bakterijų dydis, forma ir spalva labai priklauso nuo aplinkos.
Pagal formą bakterijos skirstomos į: lazdelės formos (bacilos), sferines (kokius) ir vingiuotas (spirilla). Yra ir modifikuotų – kubinių, C formos, žvaigždės formos. Jų dydžiai svyruoja nuo 1 iki 10 mikronų. Kai kurios bakterijų rūšys gali aktyviai judėti žievelių pagalba. Pastarosios kartais viršija pačios bakterijos dydį du kartus.
Bakterijų formų rūšys
Judėjimui bakterijos naudoja žvynelius, kurių skaičius yra skirtingas – viena, pora, ryšulėlis. Žvynelinės vieta taip pat skiriasi – vienoje ląstelės pusėje, šonuose arba tolygiai paskirstyta visoje plokštumoje. Taip pat vienu iš judėjimo būdų laikomas slydimas dėl gleivių, kuriomis yra padengtas prokariotas. Dauguma jų turi vakuoles citoplazmoje. Dujų talpos reguliavimas vakuolėse padeda joms judėti aukštyn arba žemyn skystyje, taip pat judėti dirvožemio oro kanalais.
Mokslininkai atrado daugiau nei 10 tūkstančių bakterijų veislių, tačiau, remiantis mokslininkų prielaidomis, pasaulyje jų yra daugiau nei milijonas rūšių. Bendrosios bakterijų savybės leidžia nustatyti jų vaidmenį biosferoje, taip pat ištirti bakterijų karalystės struktūrą, tipus ir klasifikaciją.
buveines
Struktūros paprastumas ir prisitaikymo prie aplinkos sąlygų greitis padėjo bakterijoms išplisti plačiame mūsų planetos diapazone. Jie egzistuoja visur: vandenyje, dirvožemyje, ore, gyvuose organizmuose – visa tai yra priimtiniausia prokariotų buveinė.
Bakterijų rasta ir pietiniame ašigalyje, ir geizeriuose. Jie yra vandenyno dugne, taip pat viršutiniuose Žemės oro apvalkalo sluoksniuose. Bakterijos gyvena visur, tačiau jų skaičius priklauso nuo palankių sąlygų. Pavyzdžiui, daug bakterijų rūšių gyvena atviruose vandens telkiniuose, taip pat dirvožemyje.
Struktūrinės savybės
Bakterijos ląstelė išsiskiria ne tik tuo, kad neturi branduolio, bet ir tuo, kad nėra mitochondrijų ir plastidžių. Šio prokarioto DNR yra specialioje branduolinėje zonoje ir turi žiede uždaryto nukleoido formą. Bakterijose ląstelės struktūra susideda iš ląstelės sienelės, kapsulės, į kapsulę panašios membranos, žvynelių, pilių ir citoplazminės membranos. Vidinę struktūrą sudaro citoplazma, granulės, mezosomos, ribosomos, plazmidės, inkliuzai ir nukleoidas.
Bakterijų ląstelės sienelė atlieka gynybos ir palaikymo funkciją. Dėl pralaidumo per jį gali laisvai tekėti medžiagos. Šiame apvalkale yra pektino ir hemiceliuliozės. Kai kurios bakterijos išskiria specialias gleives, kurios gali padėti apsisaugoti nuo išsausėjimo. Gleivės sudaro kapsulę – cheminės sudėties polisacharidą. Šioje formoje bakterija gali toleruoti net labai aukštą temperatūrą. Jis atlieka ir kitas funkcijas, pavyzdžiui, prilimpa prie bet kokių paviršių.
Bakterijos ląstelės paviršiuje yra plonų baltymų gaurelių - pilių. Jų gali būti labai daug. Pili padeda ląstelei perkelti genetinę medžiagą, taip pat užtikrina sukibimą su kitomis ląstelėmis.
Po sienos plokštuma yra trijų sluoksnių citoplazminė membrana. Jis garantuoja medžiagų transportavimą, taip pat vaidina svarbų vaidmenį formuojant sporas.
Bakterijų citoplazma 75 procentai yra sudaryta iš vandens. Citoplazmos sudėtis:
- žuvienės;
- mezosomos;
- amino rūgštys;
- fermentai;
- pigmentai;
- cukraus;
- granulės ir intarpai;
- nukleoidas.
Metabolizmas prokariotuose yra įmanomas tiek su deguonimi, tiek be jo. Dauguma jų minta jau paruoštomis organinės kilmės maisto medžiagomis. Labai nedaug rūšių sugeba pačios susintetinti organines medžiagas iš neorganinių. Tai mėlynai žalios bakterijos ir cianobakterijos, kurios vaidino svarbų vaidmenį formuojant atmosferą ir prisotindamos ją deguonimi.
dauginimasis
Palankiomis dauginimuisi sąlygomis jis vykdomas pumpurais arba vegetatyviškai. Nelytinis dauginimasis vyksta tokia seka:
- Bakterijos ląstelė pasiekia maksimalų tūrį ir joje yra reikiamų maistinių medžiagų.
- Ląstelė pailgėja, viduryje atsiranda pertvara.
- Ląstelėje vyksta nukleotidų dalijimasis.
- DNR pagrindinė ir atskirta skiriasi.
- Ląstelė padalinta per pusę.
- Dukterinių ląstelių likutinis susidarymas.
Taikant šį dauginimosi būdą genetine informacija nesikeičiama, todėl visos dukterinės ląstelės bus tiksli motinos kopija.
Bakterijų dauginimosi procesas nepalankiomis sąlygomis yra įdomesnis. Apie bakterijų gebėjimą lytiškai daugintis mokslininkai sužinojo palyginti neseniai – 1946 m. Bakterijos nesiskirsto į moteriškas ir lytines ląsteles. Tačiau jie turi skirtingą DNR. Dvi tokios ląstelės, artdamos viena prie kitos, suformuoja kanalą DNR pernešimui, įvyksta vietų apsikeitimas – rekombinacija. Procesas gana ilgas, jo rezultatas – du visiškai nauji asmenys.
Daugumą bakterijų labai sunku pamatyti mikroskopu, nes jos neturi savo spalvos. Nedaug veislių yra violetinės arba žalios dėl bakteriochlorofilo ir bakteriopurpurino kiekio. Nors įvertinus kai kurias bakterijų kolonijas, paaiškėja, kad jos į aplinką išskiria spalvotas medžiagas ir įgauna ryškią spalvą. Norint išsamiau ištirti prokariotus, jie dažomi.
klasifikacija
Bakterijų klasifikacija gali būti pagrįsta tokiais rodikliais kaip:
- Forma
- keliavimo būdas;
- būdas gauti energijos;
- atliekos;
- pavojaus laipsnis.
Bakterijų simbiontai gyvena kartu su kitais organizmais.
Bakterijos saprofitai gyvena ant jau mirusių organizmų, produktų ir organinių atliekų. Jie prisideda prie skilimo ir fermentacijos procesų.
Skilimas išvalo gamtą nuo lavonų ir kitų organinės kilmės atliekų. Be irimo proceso gamtoje nebūtų medžiagų ciklo. Taigi koks yra bakterijų vaidmuo medžiagų cikle?
Skilimo bakterijos yra baltymų junginių, taip pat riebalų ir kitų azoto turinčių junginių skaidymo procese. Atlikę sudėtingą cheminę reakciją, jie nutraukia ryšius tarp organinių organizmų molekulių ir sulaiko baltymų molekules, aminorūgštis. Skildamos, molekulės išskiria amoniaką, vandenilio sulfidą ir kitas kenksmingas medžiagas. Jie yra nuodingi ir gali sukelti apsinuodijimą žmonėms ir gyvūnams.
Puvimo bakterijos sparčiai dauginasi joms palankiomis sąlygomis. Kadangi tai ne tik naudingos, bet ir kenksmingos bakterijos, siekdami išvengti ankstyvo produktų puvimo, žmonės išmoko juos apdoroti: džiovinti, rauginti, sūdyti, rūkyti. Visi šie gydymo būdai naikina bakterijas ir neleidžia joms daugintis.
Fermentacijos bakterijos fermentų pagalba sugeba skaidyti angliavandenius. Žmonės šį gebėjimą pastebėjo senovėje ir iš tokių bakterijų gamina pieno rūgšties produktus, actą, kitus maisto produktus iki šiol.
Bakterijos, dirbdamos kartu su kitais organizmais, atlieka labai svarbų cheminį darbą. Labai svarbu žinoti, kokios yra bakterijų rūšys ir kokią naudą ar žalą jos atneša gamtai.
Reikšmė gamtoje ir žmogui
Didelė daugelio bakterijų rūšių svarba (puvimo ir įvairių rūšių rūgimo procesuose) jau buvo pažymėta aukščiau; sanitarinio vaidmens Žemėje įvykdymas.
Bakterijos taip pat vaidina didžiulį vaidmenį anglies, deguonies, vandenilio, azoto, fosforo, sieros, kalcio ir kitų elementų cikle. Daugelis bakterijų rūšių prisideda prie aktyvaus atmosferos azoto fiksavimo ir paverčia jį organine forma, taip padidindamos dirvožemio derlingumą. Ypač svarbios yra tos bakterijos, skaidančios celiuliozę, kurios yra pagrindinis anglies šaltinis gyvybinei dirvožemio mikroorganizmų veiklai.
Sulfatus redukuojančios bakterijos dalyvauja naftos ir sieros vandenilio susidaryme gydomajame purve, dirvožemyje ir jūrose. Taigi, vandenilio sulfido prisotintas vandens sluoksnis Juodojoje jūroje yra sulfatus redukuojančių bakterijų gyvybinės veiklos rezultatas. Šių bakterijų veikla dirvose lemia sodos susidarymą ir dirvožemio įdruskėjimą. Sulfatus mažinančios bakterijos paverčia maistines medžiagas ryžių plantacijų dirvožemyje į formą, kuri tampa prieinama pasėlių šaknims. Šios bakterijos gali sukelti metalinių požeminių ir povandeninių konstrukcijų koroziją.
Dėl gyvybinės bakterijų veiklos dirvožemis išlaisvinamas nuo daugelio produktų ir kenksmingų organizmų bei prisotinamas vertingomis maistinėmis medžiagomis. Baktericidiniai preparatai sėkmingai naudojami kovojant su daugelio rūšių vabzdžiais kenkėjais (kukurūzų dygliuokliais ir kt.).
Įvairiose pramonės šakose naudojama daugybė bakterijų rūšių, gaminant acetoną, etilo ir butilo alkoholius, acto rūgštį, fermentus, hormonus, vitaminus, antibiotikus, baltymų ir vitaminų preparatus ir kt.
Be bakterijų neįmanomi procesai odos rauginimo, tabako lapų džiovinimo, šilko, gumos, kakavos, kavos, kanapių, linų ir kitų karnienos pluoštinių augalų šlapinimosi, raugintų kopūstų, nuotekų valymo, metalų išplovimo ir kt.