Bakterie to najstarszy organizm na ziemi, a także najprostszy w swojej budowie. Składa się tylko z jednej komórki, którą można zobaczyć i zbadać tylko pod mikroskopem. Cechą charakterystyczną bakterii jest brak jądra komórkowego, dlatego bakterie zalicza się do prokariotów.
Niektóre gatunki tworzą małe grupy komórek; takie skupiska mogą być otoczone kapsułą (osłoną). Wielkość, kształt i kolor bakterii w dużym stopniu zależą od środowiska.
Ze względu na kształt bakterie dzielą się na: pręcikowate (bacilli), kuliste (ziarniaki) i kręte (spirilla). Istnieją również zmodyfikowane - sześcienne, w kształcie litery C, w kształcie gwiazdy. Ich rozmiary wahają się od 1 do 10 mikronów. Niektóre rodzaje bakterii mogą aktywnie poruszać się za pomocą wici. Te ostatnie czasami dwukrotnie przekraczają wielkość samej bakterii.
Rodzaje form bakterii
Do ruchu bakterie używają wici, których liczba jest inna - jedna, para, wiązka wici. Lokalizacja wici jest również inna - po jednej stronie komórki, po bokach lub równomiernie rozłożona na całej płaszczyźnie. Również jeden ze sposobów poruszania się jest uważany za ślizganie się ze względu na śluz, którym pokryty jest prokariota. Większość z nich ma wakuole wewnątrz cytoplazmy. Regulacja pojemności gazu w wakuolach pomaga im poruszać się w górę lub w dół w cieczy, a także poruszać się przez kanały powietrzne w glebie.
Naukowcy odkryli ponad 10 tysięcy odmian bakterii, ale według założeń badaczy na świecie żyje ich ponad milion gatunków. Ogólna charakterystyka bakterii umożliwia określenie ich roli w biosferze, a także badanie budowy, typów i klasyfikacji królestwa bakterii.
siedliska
Prostota budowy i szybkość przystosowania się do warunków środowiskowych pozwoliły bakteriom rozprzestrzenić się na szeroki obszar naszej planety. Istnieją wszędzie: woda, gleba, powietrze, żywe organizmy - wszystko to jest najbardziej akceptowalnym środowiskiem dla prokariotów.
Bakterie znaleziono zarówno na biegunie południowym, jak iw gejzerach. Znajdują się na dnie oceanu, a także w górnych warstwach skorupy powietrznej Ziemi. Bakterie żyją wszędzie, ale ich liczba zależy od sprzyjających warunków. Na przykład duża liczba gatunków bakterii żyje w otwartych zbiornikach wodnych, a także w glebie.
Cechy konstrukcyjne
Komórka bakteryjna wyróżnia się nie tylko tym, że nie ma jądra, ale także brakiem mitochondriów i plastydów. DNA tego prokariota znajduje się w specjalnej strefie jądrowej i ma postać nukleoidu zamkniętego w pierścieniu. W bakteriach struktura komórkowa składa się ze ściany komórkowej, kapsułki, błony przypominającej kapsułkę, wici, pilusów i błony cytoplazmatycznej. Strukturę wewnętrzną tworzą cytoplazma, ziarnistości, mezosomy, rybosomy, plazmidy, inkluzje i nukleoid.
Ściana komórkowa bakterii pełni funkcję obronną i podporową. Substancje mogą przez nią swobodnie przepływać dzięki przepuszczalności. Ta otoczka zawiera pektynę i hemicelulozę. Niektóre bakterie wydzielają specjalny śluz, który może pomóc chronić przed wysychaniem. Śluz tworzy kapsułkę - polisacharyd o składzie chemicznym. W tej postaci bakteria jest w stanie tolerować nawet bardzo wysokie temperatury. Pełni również inne funkcje, na przykład przykleja się do dowolnych powierzchni.
Na powierzchni komórki bakteryjnej znajdują się cienkie kosmki białkowe - pilusy. Może być ich duża liczba. Pili pomagają komórce przenosić materiał genetyczny, a także zapewniają adhezję do innych komórek.
Pod płaszczyzną ściany znajduje się trójwarstwowa błona cytoplazmatyczna. Gwarantuje transport substancji, a także odgrywa znaczącą rolę w powstawaniu zarodników.
Cytoplazma bakterii składa się w 75 procentach z wody. Skład cytoplazmy:
- ryby;
- mezosomy;
- aminokwasy;
- enzymy;
- pigmenty;
- cukier;
- granulki i inkluzje;
- nukleoid.
Metabolizm u prokariontów jest możliwy, zarówno z udziałem tlenu, jak i bez niego. Większość z nich żywi się gotowymi odżywkami pochodzenia organicznego. Bardzo niewiele gatunków jest w stanie samodzielnie syntetyzować substancje organiczne z substancji nieorganicznych. Są to niebieskozielone bakterie i sinice, które odegrały znaczącą rolę w kształtowaniu atmosfery i nasyceniu jej tlenem.
reprodukcja
W warunkach sprzyjających rozmnażaniu odbywa się przez pączkowanie lub wegetatywnie. Rozmnażanie bezpłciowe zachodzi w następującej kolejności:
- Komórka bakteryjna osiąga swoją maksymalną objętość i zawiera niezbędne zapasy składników odżywczych.
- Komórka wydłuża się, pośrodku pojawia się przegroda.
- W komórce następuje podział nukleotydu.
- Główne i oddzielone DNA różnią się.
- Komórka jest podzielona na pół.
- Resztkowa formacja komórek potomnych.
Dzięki tej metodzie rozmnażania nie ma wymiany informacji genetycznej, więc wszystkie komórki potomne będą dokładną kopią matki.
Bardziej interesujący jest proces rozmnażania się bakterii w niesprzyjających warunkach. Naukowcy dowiedzieli się o zdolności bakterii do rozmnażania płciowego stosunkowo niedawno - w 1946 roku. Bakterie nie mają podziału na komórki żeńskie i rozrodcze. Ale mają różne DNA. Dwie takie komórki, zbliżając się do siebie, tworzą kanał do przenoszenia DNA, następuje wymiana miejsc - rekombinacja. Proces jest dość długi, którego efektem są dwie zupełnie nowe osoby.
Większość bakterii bardzo trudno zobaczyć pod mikroskopem, ponieważ nie mają własnego koloru. Kilka odmian jest fioletowych lub zielonych ze względu na zawartość bakteriochlorofilu i bakteriopurpuryny. Chociaż jeśli weźmiemy pod uwagę niektóre kolonie bakterii, staje się jasne, że uwalniają one kolorowe substancje do środowiska i nabierają jasnego koloru. Aby dokładniej zbadać prokarionty, są one barwione.
Klasyfikacja
Klasyfikacja bakterii może opierać się na takich wskaźnikach jak:
- Formularz
- droga do podróży;
- sposób na uzyskanie energii;
- odpady;
- stopień zagrożenia.
Symbionty bakteriiżyją w partnerstwie z innymi organizmami.
Bakterie saprofityczneżywią się już martwymi organizmami, produktami i odpadami organicznymi. Przyczyniają się do procesów rozkładu i fermentacji.
Rozkład oczyszcza przyrodę ze zwłok i innych odpadów pochodzenia organicznego. Bez procesu rozkładu nie byłoby cyklu substancji w przyrodzie. Jaka jest więc rola bakterii w obiegu materii?
Bakterie gnilne są pomocnikiem w procesie rozkładu związków białkowych, a także tłuszczów i innych związków zawierających azot. Po przeprowadzeniu złożonej reakcji chemicznej rozrywają wiązania między cząsteczkami organizmów organicznych i wychwytują cząsteczki białka, aminokwasy. Rozszczepiając się, cząsteczki uwalniają amoniak, siarkowodór i inne szkodliwe substancje. Są trujące i mogą powodować zatrucia u ludzi i zwierząt.
Bakterie gnilne rozmnażają się szybko w sprzyjających im warunkach. Ponieważ są to nie tylko pożyteczne bakterie, ale także szkodliwe, aby zapobiec przedwczesnemu rozkładowi produktów, ludzie nauczyli się je przetwarzać: suche, marynowane, sól, dym. Wszystkie te zabiegi zabijają bakterie i zapobiegają ich namnażaniu.
Bakterie fermentacyjne za pomocą enzymów są w stanie rozkładać węglowodany. Ludzie dostrzegli tę zdolność już w czasach starożytnych i do dziś używają takich bakterii do wytwarzania produktów kwasu mlekowego, octów i innych produktów spożywczych.
Bakterie, współpracując z innymi organizmami, wykonują bardzo ważną pracę chemiczną. Bardzo ważne jest, aby wiedzieć, jakie są rodzaje bakterii i jakie korzyści lub szkody przynoszą naturze.
Znaczenie w przyrodzie i dla człowieka
O dużym znaczeniu wielu rodzajów bakterii (w procesach gnicia i różnego typu fermentacji) pisaliśmy już powyżej; pełnienia roli sanitarnej na Ziemi.
Bakterie odgrywają również ogromną rolę w obiegu węgla, tlenu, wodoru, azotu, fosforu, siarki, wapnia i innych pierwiastków. Wiele rodzajów bakterii bierze udział w aktywnym wiązaniu azotu atmosferycznego i przekształcaniu go w formę organiczną, przyczyniając się do wzrostu żyzności gleby. Szczególne znaczenie mają bakterie rozkładające celulozę, które są głównym źródłem węgla dla żywotnej aktywności mikroorganizmów glebowych.
Bakterie redukujące siarczany biorą udział w tworzeniu oleju i siarkowodoru w błocie leczniczym, glebie i morzach. Tak więc warstwa wody nasyconej siarkowodorem w Morzu Czarnym jest wynikiem żywotnej aktywności bakterii redukujących siarczany. Aktywność tych bakterii w glebach prowadzi do powstawania sody i sodowego zasolenia gleby. Bakterie redukujące siarczany przekształcają składniki odżywcze w glebie plantacji ryżu w formę, która staje się dostępna dla korzeni upraw. Bakterie te mogą powodować korozję metalowych konstrukcji podziemnych i podwodnych.
Dzięki żywotnej aktywności bakterii gleba zostaje uwolniona od wielu produktów i organizmów szkodliwych oraz nasycona cennymi składnikami odżywczymi. Preparaty bakteriobójcze z powodzeniem stosowane są do zwalczania wielu rodzajów szkodników owadzich (m. prosowianka itp.).
Wiele rodzajów bakterii wykorzystuje się w różnych gałęziach przemysłu do produkcji acetonu, alkoholi etylowych i butylowych, kwasu octowego, enzymów, hormonów, witamin, antybiotyków, preparatów białkowych i witaminowych itp.
Bez bakterii niemożliwe są procesy w garbowaniu skór, suszeniu liści tytoniu, wytwarzaniu jedwabiu, gumy, przetwarzaniu kakao, kawy, wydawaniu moczu z konopi, lnu i innych roślin włóknistych, kiszonej kapusty, oczyszczaniu ścieków, wypłukiwaniu metali itp.