Довідник з біології

РОСЛИНИ

НАДЦАРСТВО ПРОКАРІОТИ

ЦАРСТВО ДРОБЯНКИ

ПІДЦАРСТВО БАКТЕРІЇ

Сюди відносять дві великі групи бактерій (від грец. bakterion — паличка): еубактерії і архебактерії. Архебактерії різко відрізняються від істинних бактерій (еубактерій) хімічним складом і фізіологічними властивостями, порівняно нечисленні (знайдено трохи більше ніж 40 видів). Деякі ознаки зближують архебактерії з еукаріотами, інші — відрізняють їх як від істинних бактерій, так і від еукаріотів.

Розглянемо будову й фізіологію широко поширених істинних бактерій, або еубактерій.

Це одноклітинні організми. Як у всіх прокаріотів, ядро в них відсутнє. Розмір бактерійних клітин коливається від 0,2 до 10 мкм, в окремих випадках вони сягають у довжину 30-100 мкм (наприклад, деякі сірчані пурпурні бактерії). За формою виділяють кулясті коки, паличкоподібні бацили, зігнуті вібріони, звиті у вигляді спіралі спірохети й спірили. Бактерії здебільшого нерухомі, інші мають джгутики (від 1 до 50) і можуть пересуватися. Забезпечені джгутиками бактерії рухаються досить швидко: за секунду клітина може проходити відстань, яка в 50 разів перевищує її довжину. Клітини бактерії оточені щільною оболонкою — клітинною стінкою, завдяки ній зберігають постійну форму. Опорним каркасом клітинної стінки слугує особливий полімер — глікопептид муреїн, який покриває клітину одним або декількома шарами. За складом і будовою клітинної стінки бактерії істотно відрізняються від рослин і тварин. Більшість із бактерій утворюють слизисту капсулу. Наявність капсули забезпечує стійкість бактерій до фагоцитозу й тим самим підвищує їхню хвороботворну активність. Таким чином, капсула служить для бактерій захисним шаром і, крім того, оберігає клітину від висихання.


Рис. 2. Основні форми клітин бактерій.


Під капсулою та клітинною стінкою розташовується цитоплазматична мембрана, що впинається в цитоплазму й формує комплекси мембран, які виконують функції, аналогічні функціям мітохондрій, ендоплазматичної сітки, апарату Гольджі (докладніше про будову прокаріотної клітини). Шляхом вминання зовнішньої цитоплазматичної мембрани утворюються також структури мембран, на яких розташовуються пігменти, що беруть участь у фотосинтезі. (Пригадайте, що у фототрофних бактерій, які використовують світло як джерело енергії, фотосинтез відбувається в анаеробних умовах і не супроводиться виділенням кисню). У цитоплазмі бактеріальних клітин є включення, що містять запасні поживні речовини — крохмаль, глікоген, жири. Здебільшого бактерії здатні також запасати фосфор у вигляді гранул поліфосфатів і елементарну сірку.

Більшість бактерій гетеротрофи, тобто використовують для живлення готові органічні сполуки (мертвих тіл або виділень інших організмів) — цукор, амінокислоти, вітаміни. Їх називають сапротрофами (від грец. sapros — гнилий). Інші гетеротрофні бактерії живуть за рахунок поживних речовин інших організмів, у тілі яких вони мешкають. Їх називають паразитами (грец. parasites — нахлібник, від para — біля, мимо, зовні та sitos — хліб). Паразитизм у бактерій поширений дуже широко. Існують бактерії, паразитуючі в тілі бактерій інших видів. До числа паразитичних бактерій, що викликають захворювання в людини, відносяться збудники чуми, холери, туберкульозу, дизентерії, дифтерії, менінгіту та багато інших. Зустрічаються так звані хижі бактерії, що захоплюють дрібні живі організми. Гетеротрофні бактерії одержують енергію для біосинтезу шляхом окислення органічних сполук (вуглеводів та інших). Цей процес може відбуватися за участю кисню (дихання) або в анаеробних умовах (бродіння).


Рис. 3. Будова ловильного апарату колоніальної хижої бактерії.

Залежно від кінцевого продукту розрізняють декілька видів бродіння. Так, спиртне бродіння полягає в розщеплюванні цукрів (глюкоза, фруктоза) до етилового спирту і СО, в присутності фосфату. В сумарному вигляді рівняння реакції виглядає так: С6,Н1206 — 2С2Н50Н + 2С02 + 23,5 104 Дж.

Молочнокислі бактерії перетворюють цукор на молочну кислоту. Ці бактерії широко використовують для квашення молока й овочів (наприклад, приготування кислої капусти — результат молочнокислого бродіння, що здійснюється в анаеробних умовах).

Маслянокислі бактерії зброджують вуглеводи, в тому числі високомолекулярні — крохмаль, глікоген, спирти, органічні кислоти до масляної кислоти. В природних умовах маслянокисле бродіння здійснюється у величезних розмірах на дні боліт, в заболочених ґрунтах, у мулі, де обмежений доступ кисню. Проміжний продукт маслянокислого бродіння — оцтова кислота, що й уключається в біологічний кругообіг речовин.

Необхідно відзначити, що процеси бродіння супроводжуються (крім кінцевого) утворенням побічних продуктів: ацетону, бутанолу, ізопропилового спирту, гліцерину тощо.

У природних умовах велике значення мають метаноутворюючі бактерії, що зброджують спирти й органічні кислоти в метан і СО2. Деякі з них здатні перетворювати на метан навіть оксид вуглецю. Метаноутворюючі бактерії мешкають у болотах, де вони утворюють «болотний газ» (метан). Метаноутворюючі бактерії .пшикають будь-який цикл бродіння. Спочатку інші бактерії зброджують вуглеводи до жирних кислот, спиртів, СО2 і молекулярного водню, а потім вже ці продукти переробляються метаноуворюючими бактеріями.

Значна частина бактерій синтезує органічні речовини свого тіла шляхом засвоєння вуглекислоти. Такі організми називаються автотрофами. Цю групу бактерій ділять на фототрофів, для яких джерелом енергії служить сонячне світло, й хемотрофів, що використовують для синтезу органічних речовин власного тіла енергію хімічних реакцій — окислювальних або відновних.

Фототрофні бактерії (сірчані та несірчані) — мешканці прісних і морських вод. Фотосинтез у них протікає в анаеробних умовах і не супроводжується виділенням кисню.

Хемотрофи можуть бути аеробними й анаеробними організмами. До них відносяться нітрифіцируючі бактерії, котрі переводять аміак у нітрит і далі в нітрати, залізобактерії, що переводять закисне залізо (Fe2+) в окисне (Fe3+), водневі бактерії, які окисляють молекулярний водень тощо.

Розмножуються бактерії шляхом розподілу, який наступає після подвоєння бактеріальної хромосоми — кільцеподібної молекули ДНК. Більшість із бактерій утворюють спори шляхом формування щільної оболонки навкруги молекули ДНК з ділянкою цитоплазми. Спори мають велику стійкість, зберігаючи життєздатність протягом довгого часу.

Бактерії відіграють велику роль у розщепленні природних органічних сполук. Разом з іншими деструкціями вони розщеплюють целюлозу або виділяючи в середу гідролітичні ферменти, або тісно прилягаючи до її волокон і поглинаючи продукти гідролізу. Целюлоза піддається також зброджуванню з виділенням етилового спирту, оцтової і молочної кислот, СО2 та інших сполук. Бактерії розкладають целюлозу також в рубці шлунку жуйних тварин. У результаті їх діяльності утворюються значні кількості оцтової, масляної й інших кислот, а також велика кількість газів — Н2, СО2, СН4 (до 700 л на день).





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити