Читать книгу Биология. Многообразие живых организмов. 7 класс - Н. И. Сонин - Страница 3

• Подцарство Настоящие бактерии

• Подцарство Архебактерии

• Подцарство Оксифотобактерии

В царство прокариот, или доядерных, объединяют самых древних обитателей нашей планеты – бактерий (от греч. «бактерион» – палочка), которых в обиходе часто называют микробами. Эти организмы имеют клеточное строение, но их наследственный материал не отделён от цитоплазмы оболочкой – другими словами, они лишены оформленного ядра. По размерам большинство из них значительно крупнее вирусов. Царство прокариот на основе важных особенностей жизнедеятельности, и прежде всего обмена веществ, учёные подразделяют на три подцарства: Архебактерии, Настоящие бактерии и Оксифотобактерии.

Изучением строения и особенностей жизнедеятельности микроорганизмов занимается наука микробиология.

Подцарство Настоящие Бактерии

Рассмотрим особенности строения прокариот на примере представителей подцарства Настоящие бактерии.

Это очень древние организмы, появившиеся, по-видимому, около 3 млрд лет назад. Бактерии микроскопически малы, но их скопления (колонии) нередко видимы невооружённым глазом. По форме и особенностям объединения клеток различают несколько групп настоящих бактерий: кокки, имеющие шарообразную форму; диплококки, состоящие из попарно сближенных кокков; стрептококки, образованные кокками, сближенными в виде цепочки; сарцины – кокки, имеющие вид плотных пачек; стафилококки – скопления кокков в виде виноградной грозди; бациллы, или палочки, – вытянутые в длину бактерии; вибрионы – дугообразно изогнутые бактерии; спириллы – бактерии с вытянутой, штопорообразно извитой формой и т. д.

На поверхности клеток бактерий часто имеются жгутики – органоиды движения, с помощью которых они передвигаются в жидкой среде. По своей организации они отличаются от жгутиков и ресничек растений и животных. Некоторые бактерии перемещаются «реактивным» способом, выбрасывая слизь. Клеточная стенка прокариот построена очень своеобразно и включает соединения, не встречающиеся у эукариот – организмов, клетки которых содержат оформленное ядро (к ним относятся, например, растения и животные). Обычно она достаточно прочна. Её основу составляет вещество муреин, представляющее собой смесь полисахаридов и белков и не встречающееся у эукариот. Клеточная стенка многих бактерий сверху покрыта слоем слизи. Цитоплазма окружена мембраной, отделяющей её изнутри от клеточной стенки.

Расположение жгутиков у бактерий

Формы бактерий

В цитоплазме мембран мало, и они представляют собой впячивания наружной цитоплазматической мембраны. Совсем нет органоидов, окружённых мембраной (митохондрий, пластид и др.). Синтез белков осуществляют рибосомы, имеющие меньший размер, чем у эукариот. Все ферменты, обеспечивающие процессы жизнедеятельности, рассеяны в цитоплазме или прикреплены к мембранам внутриклеточных структур.

Обычно прокариоты размножаются делением надвое. Вначале клетка удлиняется, в ней постепенно образуется поперечная перетяжка, а затем дочерние клетки расходятся или остаются связанными (у бактерий) в характерные группы – цепочки, пакеты и т. д.

В неблагоприятных условиях, например при повышении температуры или высушивании, многие бактерии образуют споры: часть цитоплазмы, содержащая наследственный материал, выделяется и покрывается толстой многослойной капсулой. Клетка как бы высыхает – процессы обмена веществ в ней прекращаются. Споры бактерий очень устойчивы; они могут сохранять жизнеспособность в сухом состоянии многие годы и выживать в организме больного человека, несмотря на активное лечение антибиотиками. Споры бактерий распространяются ветром и другими путями. Попадая в благоприятные условия, спора преобразуется в активную бактериальную клетку.

Схема спорообразования

Размножение бактериальной клетки делением надвое

Для получения энергии бактерии используют различные органические и неорганические соединения и солнечный свет. Большинство бактерий гетеротрофны (от греч. «гетеро» – разнородный и «трофос» – питаю), т. е. питаются готовыми органическими веществами – гниющими остатками организмов или паразитируют на других организмах, в том числе и на человеке. Некоторые колониальные бактерии, клетки которых соединены мостиками, образуют своеобразные нитчатые структуры в виде ловчих сетей. Передвигаясь, такая колония захватывает мелкие живые организмы (бактерий, простейших и пр.), обволакивает их и переваривает.

Патогенные бактерии

Бактерии-симбионты образуют клубеньки на корнях растений

Результат деятельности бактерий – разрушителей древесины

Автотрофных бактерий (от греч. «авто» – сам и «трофос» – питаю) немного. Часть из них способна к хемосинтезу – синтезу органических веществ, образующих их тело, из неорганических за счёт энергии окисления неорганических соединений. Некоторые прокариоты образуют органические молекулы из неорганических в процессе фотосинтеза за счёт энергии солнечного света.

По отношению к кислороду бактерии делятся на аэробов (существующих только в кислородной среде) и анаэробов (существующих в бескислородной среде). Кроме того, известны группы бактерий, живущих как в кислородной, так и в бескислородной среде.

В природе бактерии распространены чрезвычайно широко. Они населяют почву, выполняя роль разрушителей органического вещества – остатков погибших животных и растений. Преобразуя органические молекулы в неорганические, бактерии тем самым очищают поверхность планеты от гниющих остатков и возвращают химические элементы в биологический круговорот.

И в жизни человека роль бактерий огромна. Так, получение многих пищевых и технических продуктов невозможно без участия различных бродильных бактерий. В результате жизнедеятельности бактерий получают простоквашу, кефир, сыр, кумыс, а также ферменты, спирты, лимонную кислоту. Процессы квашения пищевых продуктов тоже связаны с бактериальной активностью.

Встречаются бактерии-симбионты (от лат. «сим» – вместе, «биос» – жизнь), которые живут в организмах растений и животных, принося им определённую пользу. Например, клубеньковые бактерии, поселяющиеся в корнях некоторых растений, способны усваивать газообразный азот из почвенного воздуха и таким образом снабжают эти растения азотом, необходимым для их жизнедеятельности. Отмирая, растения обогащают почву соединениями азота, что было бы невозможно без участия таких бактерий.

Известны хищные бактерии, поедающие представителей других видов прокариот.

Велика и отрицательная роль бактерий. Различные виды бактерий вызывают порчу пищевых продуктов, выделяя в них продукты своего обмена, ядовитые для человека. Наиболее опасны патогенные (от греч. «патос» – болезнь и «генезис» – происхождение) бактерии – источник различных заболеваний человека и животных, таких как воспаление лёгких, туберкулёз, ангина, сибирская язва, сальмонеллёз, чума, холера и др. Поражают бактерии и растения.

Подцарство Архебактерии*

Архебактерии (от греч. «архиос» – древнейший), возможно, древнейшие из ныне живущих прокариот, а следовательно, и из всех других живых организмов; они появились на нашей планете более 3 млрд лет назад.

Всего описано свыше 40 видов архебактерий. Многие из них способны обитать в экстремальных условиях.

Среди архебактерий наиболее известны метанообразующие бактерии, которые в результате обмена веществ выделяют горючий газ метан. Почти весь метан на Земле (5–10⁸ т ежегодно) образует только эта группа прокариот. Обитают метанообразующие архебактерии в строго анаэробных условиях: в затопляемых почвах, болотах, иле водоёмов, очистных сооружениях, рубце жвачных.

Другая группа архебактерий – так называемые галобактерии – организмы, способные к росту при очень высокой концентрации солей. Они живут в солёных озёрах.

Среди архебактерий есть и такие, которые окисляют серу и её неорганические соединения с образованием серной кислоты и поэтому могут быть причиной разрушения каменных и бетонных сооружений, коррозии металлов и др.

Галобактерии

Галобактерии живут в солёных отложениях Мёртвого моря

Серобактерии

Метанообразующие архебактерии обитают в болотах

Подцарство Оксифотобактерии*

Подцарство включает несколько групп бактерий, в частности отдел цианобактерий, нередко называемых синезелёными водорослями. Они очень широко распространены по всему миру. Известно около 2 тыс. видов цианобактерий. Это древние организмы, возникшие около 3 млрд лет назад. Предполагается, что изменения в составе древней атмосферы Земли и обогащение её кислородом связаны с фотосинтетической активностью цианобактерий.

Клетки цианобактерий, по форме округлые, эллиптические, цилиндрические, бочонковидные или иные, могут оставаться одиночными, объединяться в колонии, образовывать многоклеточные нити. Часто они выделяют слизь в виде толстого чехла, окружённого у некоторых форм плотной оболочкой. У некоторых видов нити ветвятся и местами образуют многорядные слоевища. Нитчатые формы цианобактерий помимо обычных клеток имеют такие, которые способны усваивать азот атмосферного воздуха, переводя его в состав различных растворимых неорганических веществ. Эти клетки снабжают соединениями азота прочие клетки нити. Жгутиков цианобактерии, в отличие от настоящих бактерий, никогда не имеют. Размножаются цианобактерии обычно путём деления клетки надвое, полового процесса у них нет.

Разные формы цианобактерий

Цианобактерии и архебактерии в горячем источнике

Большинство цианобактерий – автотрофные организмы и могут синтезировать все вещества клетки за счёт энергии света. Однако они способны и к смешанному типу питания. Часто вступают в симбиоз с другими организмами, например с грибами.

Большинство видов населяют пресноводные бассейны, немногие живут в морях. Цианобактерии часто вызывают «цветение» воды в прудах, что отрицательно сказывается на жизни обитателей водоёма. На суше цианобактерии живут в почве, образуют характерные зелёные налёты на камнях и коре деревьев.

Виды рода анабена искусственно разводят в тропиках на рисовых полях для обогащения почвы соединениями азота. Благодаря азотфиксирующим свойствам этой бактерии, обитающей в полостях листьев водного папоротника азоллы, рис может долго расти на одном и том же месте без внесения удобрений. Некоторые цианобактерии в странах Востока используют в пищу.

Цианобактерии часто вызывают «цветение» воды в прудах

Цианобактерии образуют зелёные пятна на камнях

Микрофотографии различных цианобактерий

Вопросы и задания

1. Каковы особенности строения бактериальной клетки? Какие химические вещества образуют тело бактерий?

2. Назовите основные формы бактериальных клеток.

3. Как перемещаются бактерии?

4. Используя материал учебника, составьте таблицу и внесите в неё группы бактерий и способы получения ими энергии.

5. Встречаются ли среди бактерий хищники?

6. Какую систематическую группу образуют архебактерии?

7. Какие организмы называют аэробами? Почему? В чём их отличия от анаэробов?

8. Перечислите особенности строения клеток цианобактерий.

9. Как размножаются бактерии?

10. Как вы думаете, почему бактерии считают наиболее древними организмами?

11. Обсудите в классе, как можно предотвратить цветение водоёмов.

12. Составьте развёрнутый план параграфа.

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните предложенные задания.

Интернет-ссылки

1. http://artsiz.ucoz.ua/publ/shkolnikam_na_zametku/pro-ka-rio-ty/2-1-0-1 (Общая характеристика прокариот)

2. http://www.worldofnature.ru/dia/?act=viewcat&cid=578 (Прокариоты: информация и иллюстрации)

Бактерии – микроскопические одноклеточные организмы, не имеющие ядра. По форме делятся на кокки, бациллы, вибрионы, спириллы и др. Большинство прокариотических организмов питается отмершими остатками организмов, но встречаются паразиты, симбионты, хищники и автотрофы. Многие бактерии способны усваивать азот из воздуха. Бактерии обеспечивают процесс брожения, в результате которого человек получает многие полезные продукты питания. Ряд патогенных бактерий вызывает тяжёлые заболевания человека и животных.