Опишите особенности внешнего и внутреннего строения бактерий 5 класс кратко

Обновлено: 04.07.2024

Одно из Царств животного мира – Царство бактерий. Как и вирусы, бактерии очень малы, и их мир мы можем разглядеть только под микроскопом. Но, как и вирусы, они оказывают огромное влияние на весь мир.

Что такое бактерии?

Бактерии – одноклеточные организмы, не имеющие ядра и образующие особое царство.

Бактерии – самые древние обитатели нашей планеты. Учёные рассчитали, что первые бактерии поселились на ней более трёх с половиной миллиардов лет назад и почти миллиард лет оставались единственными живыми существами на Земле.

Те древние бактерии были не очень похожи на известные сейчас, их строение было проще. Но и современные бактерии остаются наиболее простыми и самыми маленькими одноклеточными организмами.

Царство бактерий относят к прокариотам. Прокариоты – это одноклеточные живые организмы, у которых нет клеточного ядра. Все остальные клеточные организмы, у которых в клетках есть ядро, оружённое ядерной оболочкой, называются эукариотами. К эукариотам относятся и растения, и грибы, и животные. Люди – тоже эукариоты.

Общая характеристика бактерий

В отличие от вирусов, бактерии состоят из клеток, но клеток особенных.

Во-первых, бактерии – одноклеточные. То есть клетка бактерии – это и есть вся бактерия.

Во-вторых, у бактериальных клеток нет ядра.

Учёные делят бактерии на группы в зависимости от их внешнего вида. Посмотрите на рисунок 1 и познакомьтесь: круглые шарики называются кокки, а если эти шарики собираются в цепочку, то это уже стрептококки, те, что похожи на палочки – бациллы, на запятую – вибрионы, а спиралевидные бактерии, напоминающие червяков – это спириллы.

Чтобы разглядеть бактерии, можно воспользоваться световым микроскопом. Размер бактерий от 0.5 до 5 мкм. Они крупнее вирусов, но гораздо меньше, чем клетки растений или животных. Большинство бактерий полупрозрачные, но некоторые виды – зелёные или красные. Среди них есть подвижные, передвигающиеся за счёт сокращений или жгутиков, похожих на крошечные лапки или на хвостики.

Какое строение имеет бактериальная клетка?

Как мы уже говорили выше, бактерия – одноклеточный организм, то есть она состоит из одной-единственной клетки.

Основные части бактериальной клетки – это клеточная стенка, мембрана, цитоплазма и ядерное вещество.

Части бактериальной клетки и их функции:

Клеточная стенка. Она прочная и плотная, как скорлупа, но по составу отличается от оболочек растений. Клеточная стенка выполняет защитную функцию, также благодаря ей бактерия сохраняет постоянную форму.

Капсула. Часто поверх этой стенки клетки бактерий покрыты дополнительным защитным слоем слизи. Этот слой называют капсулой, и его толщина может превышать диаметр самой клетки во много раз, но у некоторых бактерий капсула, наоборот, очень тонкая и её можно разглядеть только в электронный микроскоп. Капсула есть не у всех бактерий, она не считается обязательной частью клетки. Капсула защищает бактерии от высыхания. Также благодаря слизистым капсула бактерии могут слипаться между собой.

Клеточная мембрана. Её функция – поддерживать целостность клетки защищать её от вредных воздействий. Также через мембрану осуществляется взаимосвязь с внешней средой.

Внутри бактерии располагается цитоплазма. Цитоплазмой называют всё содержимое клетки, за исключением клеточной мембраны и ядерного вещества. Цитоплазма обладает сложной и интересной структурой, которую можно разглядеть только через электронный микроскоп. Но в цитоплазме бактерий нет ядра и вакуолей, есть только рибосомы.
Роль цитоплазмы в том, чтобы осуществлять обмен веществ, то есть она регулирует поступление веществ в клетку извне и выделение наружу продуктов обмена. Также в цитоплазме могут какое-то время храниться запасные питательные вещества.

У бактерий могут быть жгутики. Хотя они и похожи на отдельные органы, это части той же самой клетки. С их помощью бактерия может перемещаться.
У некоторых бактерий нет жгутиков, а у других – один-два, а встречаются и такие, у которых десятки, а то и сотни жгутиков.

Условия среды, в которых встречаются бактерии

На Земле бактерии встречаются повсеместно, то есть практически везде.

Чем можно объяснить широкое распространение бактерий на нашей планете?

Так как они очень выносливы и приспособлены к разным условиям, их можно встретить и в Антарктиде, где температура опускается ниже 80 градусов по Цельсию, и в горячих источниках, где она поднимается выше 80 градусов. Некоторым бактериям для жизнедеятельности нужен кислород, но другие могут обходиться и без него; одни виды погибают при высыхании, а другие продолжают существовать. Есть даже такие, которые способны выжит в растворе кислоты.

Особенно много бактерий в почве – в 1 грамме почвы их может быть сотни миллонов. Но есть бактерии и в воздухе, и в воде.

Бактерии существуют и внутри живых организмов. То есть и в нас тоже есть бактерии.

Питание бактерий

Бактерии способны потреблять самую различную пищу. Они привыкли перерабатывать разные вещества, и только некоторые, созданные людьми, для них пока в новинку (например, пластик и стиральный порошок).

Бактерии в большинстве своём питаются органическими веществами.

Для бактерий характерны следующие типы питания:

К гетеротрофам относятся сапротрофы и паразиты.

В чём отличие сапрофитов от паразитов? Какие бактерии называют сапрофитами, а какие — паразитами?

Сапрофиты получают органические вещества из отходов живых организмов, а также перерабатывают органические вещества после их смерти. Они не вредят живым организмам, напротив — если бы не сапротрофные бактерии, был бы невозможен круговорот веществ в природе, а значит, и жизнь на Земле. Что касается паразитов, они получают пищу из живых организмов, часто нанося им вред и иногда даже приводя их к гибели.

Организмы, способные образовывать органические вещества из неорганических, носят название автотрофы. К автотрофам относятся синезелёные бактерии. Они могут превращать неорганические вещества в органические. Именно благодаря им на Земле возможна кислородосодержащая атмосфера.

В клетках синезелёных бактерий содержится хлорофилл. Это вещество извлекает энергию из солнечного света. При помощи этой энергии бактерии перерабатывают простые неорганические вещества в более сложные органические. Этот процесс называется фотосинтез. В ходе фотосинтеза бактерии выделяют в атмосферу кислород.

Трудно переоценить роль цианобактерий. Они не только поставляют кислород в атмосферу Земли, но и являются производителями органических веществ для других живых организмов.

На рисунке 3 справа изображена не бактерия, а одноклеточная водоросль. Сравните растительную и бактериальную клетки. Что общего и какие различия есть в их строении?

И те, и другие клетки покрыты клеточной оболочкой, у них есть цитоплазма; и те, и другие могут обладать жгутиками.

Основное отличие – и бактерии, и цианобактерии не имеют ядра, а в растительных клетках ядро обязательно есть. Кроме того, бактерии отличаются от растительных клеток по строению и составу клеточной оболочки.

Как бактерии размножаются

Бактерии размножаются делением клетки надвое. Содержимое клетки разделяется перетяжкой пополам, и из одной клетки получаются две. Некоторые бактерии размножаются очень быстро, например, кишечная палочка делится примерно каждые 20-30 минут. При таком стремительном размножении потомство одной-единственной бактерии через сутки могло бы весить около двух тонн, а через 5 суток могло бы заполнить все моря и океаны Земли.

Этого не происходит из-за того, что очень многие бактерии погибают. Да, при всей их выносливости бактерии могут погибнуть от действия солнечного света, недостатка питательных веществ, при высушивании, нагревании, действии дезинфицирующих веществ и из-за других факторов.

Что происходит с бактериями при наступлении неблагоприятных условий?

Сначала клетка проходит подготовительный этап. Она прекращает расти, завершается синтез ДНК, изменяется обмен веществ клетки.

Затем начинается деление клетки, но не такое, как при размножении. Мембрана клетки отходит от оболочки к центру и отделяет часть цитоплазмы с нуклеоидом внутри. Образуется предспора (или проспора), окружённая двумя мембранами.

Затем предспора создаёт на своей поверхности ещё одну оболочку, более плотную и прочную.

Какова роль спор в жизни бактерий? Как думаете?

В таком виде споры могут сохраняться очень долго, выдерживая и очень низкие, и очень высокие температуры, они не погибают даже в кипящей воде. Если же спора попадает в благопритные условия, спора снова становится жизнеспособной бактерией.

Превращение в спору – это не размножение клетки, так как в итоге из одной клетки получается также одна клетка. Важно знать, что не все бактерии способны образовывать споры.

Это шарообразные, изогнутые или дугоизогнутые организмы, цитоплазма
которых заключена в плотную оболочку или слизистую капсулу. Бактерии
могут иметь ворсинки, жгутики. Генетическую функцию выполняет
нуклеиновая кислота.

Написать правильный и достоверный ответ;
Отвечать подробно и ясно, чтобы ответ принес наибольшую пользу;
Писать грамотно, поскольку ответы без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок лучше воспринимаются.

Мореплаватель — имя существительное, употребляется в мужском роде. К нему может быть несколько синонимов.
1. Моряк. Старый моряк смотрел вдаль, думая о предстоящем опасном путешествии;
2. Аргонавт. На аргонавте были старые потертые штаны, а его рубашка пропиталась запахом моря и соли;
3. Мореход. Опытный мореход знал, что на этом месте погибло уже много кораблей, ведь под водой скрывались острые скалы;
4. Морской волк. Старый морской волк был рад, ведь ему предстояло отчалить в долгое плавание.

Бактерии являются одним из самых древних объединений организмов на планете. Первые бактерии появились около 3,5 млрд лет назад. Ученые считают, что практически миллиард лет бактерии являлись живыми существами на планете Земля. Так как бактерии являлись первыми представителями живой природы, их тело обладало примитивным строением.

С течением времени строение бактерий стало сложнее, в современном мире они могут считаться самыми примитивными одноклеточными организмами.

Важно, что у некоторых бактерий до сих пор сохраняются примитивные черты древних предков. Это можно наблюдать у бактерий, обитающих в горячих серных источниках, а также в бескислородных илах на дне водоемов.

Большая часть бактерий бесцветна. Только некоторые из них имеют окраску зеленого или пурпурного цвета. Однако колонии многих бактерий обладают яркой окраской, которая обусловленной выделением вещества с краской в окружающую среду или же пигментированием клеток.

Антони Левенгук был первооткрывателем бактериального мира, голландским естествоиспытателем, который впервые создал лупу-микроскоп. Данная лупа могла увеличивать предметы в 160–270 раз.

Так выглядит Антони Левенгук:

Бактерии относятся к прокариотам, их выделяют в обособленное царство — Бактерии.

Многообразие бактерий, какие бывают по форме

Бактерии являются разнообразным и многочисленным видом. Их можно отличить по форме.

Название бактерии	Форма бактерии
Кокки	Шарообразная
Бацилла	Палочковидная
Вибрион	Изогнутая в форме запятой
Спирилла	Спиралевидная
Стрептококки	Цепочка из кокков
Стафилококки	Грозди кокков
Диплококки	Две бактерии круглой формы, которые заключены в одной слизистой капсуле

Внешнее и внутреннее строение

Внешнее строение

Бактериальная клетка находится в особой плотной оболочке. Данная оболочка называется клеточной стенкой, она выполняют опорную и защитную функции, позволяет бактерии принимать характерную и постоянную для нее форму. Клеточная стенка у бактерий похожа на оболочку растительной клетки. Данная клеточная стенка проницаема. Через клеточную стенку поступают свободно питательные вещества, а также через нее продукты обмена веществ выделяются в окружающую среду.

Бывает такое, что поверх клеточной стенки у бактерии существует дополнительный защитный слой из слизи — капсула. Толщина капсулы может быть во много раз больше диаметра клетки, однако она может быть и небольшого размера. Капсула является необязательным фрагментом клетки, которая образуется в зависимости от условий жизнедеятельности бактерий. Капсула помогает бактерии не засохнуть.

Поверхность многих бактерий покрыта длинными жгутиками. Их может быть как немного (один–два), так и много. Также поверхность может быть покрыта тонкими короткими ворсинками. По своей длине жгутики могут в несколько раз превышать размеры самой бактерии. При помощи жгутиков, а также ворсинок, организмы способны передвигаться.

Внутреннее строение

Внутри клетки бактерии содержится неподвижная густая цитоплазма. У цитоплазмы слоистое строение, нет вакуолей, из-за этого разные белки, а также запасные питательные вещества находятся в веществе цитоплазмы. Клетки бактерии не обладают ядром. В центре клетки концентрируется вещество, несущее наследственную информацию. Однако оно не находится в ядре.

Внутри бактериальная клетка имеет сложное строение. Цитоплазма отделяется от клеточной стенки цитоплазматической мембраной. В цитоплазме существует основное вещество (называется матрикс), рибосомы, а также малое количество мембранных структур, которые выполняют самые разные функции (аналоги эндоплазматической сети, митохондрий, аппарата Гольджи).

В цитоплазме клеток бактерии содержатся гранулы разных форм, а также размеров. Гранулы состоят из различных соединений, которые являются источником углерода и энергии. В бактериальной клетке могут встретиться жировые капли.

В центре клетки находится ядерное вещество — ДНК, которое не ограничивается мембраной от цитоплазмы. Нуклеоид можно считать аналогом ядра. Нуклеоид не имеет мембраны, набора хромосом, ядрышка.

Способы передвижения

Есть среди бактерий неподвижные и подвижные формы. Подвижные формы могут передвигаться с помощью волнообразных сокращений или же с помощью жгутиков (нити, которые скручены винтообразно), они состоят из белков флагеллина. Может наблюдаться один или несколько жгутиков. На одном конце клетки могут располагаться жгутики у одних бактерий, у других они могут находиться по всей поверхности или на двух концах клетки.

Так выглядят жгутики:

Движение характерно для многих бактерий, у которых нет жгутиков. Бактерии, покрытые снаружи слизью, могут двигаться скользя. У некоторых почвенных и водных бактерий, лишенных жгутиков, в цитоплазме находятся газовые вакуоли. В клетке их может быть около 60. Каждая вакуоль заполнена газом (ученые считают, что заполнена она азотом). Водные бактерии, регулируя уровень газа в вакуолях, могут погружаться в воду, подниматься на поверхность воды, а почвенные бактерии могут передвигаться по капиллярам почвы.

Место обитания, где распространены

Из-за того, что бактерии неприхотливы, а также просты в организации, они широко распространены в природе. Бактерии можно найти везде: в каплях воды — даже самой чистой, в крупицах почвы, в нефти, которая добыта на огромной глубине, а также в воде горячих источников с температурой более 80 градусов. Находятся они и на плодах, растениях, у разных животных, у людей в кишечнике, на конечностях, ротовой полости, на поверхности тела.

Бактерии являются самыми мелкими и самыми многочисленными существами. С помощью маленьких размеров они могут проникать в различные трещины, поры, щели. Они приспособлены к разным условиям жизнедеятельности, очень выносливы. Они могут перенести высушивание, сильные холода, а также нагревание вплоть до 90 °C, не теряя своей жизнеспособности.

На Земле нет ни одного места, где не было бы бактерий, однако они находятся в различных количествах. Условия жизнедеятельности бактерий различны. Одно из условий жизнедеятельности некоторых бактерий — наличие кислорода, другие могут не нуждаться в кислороде, могут жить в бескислородной среде.

Если бактерии находятся в воздухе, то они поднимаются в верхние слои атмосферы примерно до 30 км, а иногда и более. Особенно большое количество бактерий в почве. В одном грамме почвы находится более сотни миллионов бактерий.

Если бактерии находятся в воде, то они располагаются в поверхностных слоях воды открытых водоемов. Водные бактерии могут минерализовать органические остатки.

Если бактерии находятся в живых организмах, то болезнетворные бактерии оказываются в организмах из внешней среды, однако только в благоприятных условиях они могут вызвать заболевания. Симбиотические бактерии могут жить в органах пищеварения. Они помогают расщеплять, синтезировать витамины, усваивать пищу.

Особенности питания, как устроен обмен веществ

У бактерий существуют различные способы питания. Среди бактерий есть гетеротрофы и автотрофы.

Автотрофы — вид организмов, которые могут самостоятельно образовать органические вещества для собственного питания.

Гетеротрофы — вид организмов, которые используют для собственного питания уже готовые органические вещества.

Гетеротрофы делятся на симбионтов, сапрофитов, паразитов.

Бактерии-сапрофиты	Бактерии-симбионты	Бактерии-паразиты
Выводят питательные вещества из разлагающегося и мертвого материала. Обычно выделяют в гниющий материал пищеварительные ферменты, затем всасывают, а также усваивают растворенные продукты.	Они живут вместе с иными организмами, иногда приносят ощутимую пользу. Например, бактерии, которые живут в утолщениях корней бобовых растений.	Они живут внутри иного организма или же на нем, укрываются, а также питаются тканями. Могут вызывать различные заболевания бактерии-бактериозы.

Растениям нужен азот, однако сами они усваивать азот не способны. Некоторые бактерии могут соединить молекулы азота из воздуха с другими молекулами, в результате этого формируются вещества, которые доступны для растений. Данные бактерии селятся в клетках молодых корней, это приводит к тому, что на корнях образуются утолщения, которые называются клубнями.

Корни передают углеводы бактериям, а корням бактерии передают вещества, в которых содержится азот. Они могут быть усвоены растениями. Такое сожительство выгодно всем.

Корни растений могут выделять множество органических веществ (аминокислот, сахара, других), которыми могут питаться бактерии. В слое почвы, окружающем корни, находится очень много бактерий. Они превращают отмершие остатки растений в вещества, доступные растениям. Данный слой почвы называется ризосферой.

Есть несколько гипотез о том, как проникают клубеньковые бактерии в ткани корней:

через повреждения коровой и эпидермальной ткани;
через корневые волоски;
через молодую клеточную оболочку;
с помощью бактерий-спутников, которые продуцируют пектинолитические ферменты;
с помощью стимуляции синтеза B-индолилуксусной кислоты из триптофана, наблюдается в корневых выделениях растений.

Существует две фазы внедрения клубеньковых бактерий внутрь ткани корня:

инфицирование корневых волосков;
процесс образования клубеньков.

Часто внедрившаяся клетка ведет активное размножение, образует инфекционные нити, в форме данных нитей перемещается в тканях растений. Клубеньковые бактерии, которые вышли из инфекционной нити, продолжают размножаться в тканях своего хозяина.

Клубеньковые бактерии делятся быстро тогда, когда наполняются клетками, которые быстро размножаются. Соединение корня бобового растения и молодого клубня совершается с помощью сосудисто-волокнистных пучков. На фазе функционирования часто наблюдается плотность клубней. На этапе появления небольшой активности клубни получают розовый цвет окраса. А все благодаря пигменту легоглобина. Бактерии, которые содержат легоглобин, могут фиксировать азот.

Бактерии клубней могут создать сотни килограммов удобрений на гектар почвы.

Обмен веществ

Бактерии могут отличаться друг от друга при помощи обмена веществ. У одних бактерий обмен происходит при помощи кислорода, у других — без его участия. Большая часть бактерий питается уже готовыми органическими веществами. Некоторые из них могут создавать органические вещества из неорганических.

Бактерии получают вещества извне, они разрывают молекулы на разные части, из них собирают оболочку, пополняют собственное содержимое, ненужные молекулы выкидывают наружу. Мембрана и оболочка бактерии помогает впитывать ей нужные вещества.

Если бы мембрана и оболочка были непроницаемыми, в клетку не попали бы вещества. Если бы они были проницаемы для всех веществ, то содержимое клеток перемешалось бы с внешней средой. Для выживания бактерии нужна оболочка, она пропускает нужные вещества, а ненужные не пропускает.

Бактерия может поглотить все питательные вещества рядом с ней. Если бактерия может сама передвигаться, то она способна переместиться до того момента, пока не будут найдены нужные ей вещества. Если она не может двигаться, то она ждет, когда диффузия принесет к ней нужные молекулы.

Диффузия — способность молекул одного веществ проникать внутрь молекул других веществ.

Бактерии вместе с другими микроорганизмами могут выполнить большую химическую работу. Бактерии получают нужную для своей жизни энергию, а также питательные вещества, превращая для себя различные соединения. Процессы обмена вещества, а также способы добывания энергии, потребности в материалах построения вещества собственного тела у бактерий различны.

Одним бактериям нужны аминокислоты, витамины, углеводы — готовые органические вещества. Они должны находиться в среде, потому что самостоятельно организмы их производить не могут. Такие организмы называют гетеротрофами. Они получают нужную энергию в процессе окисления органических веществ кислородом.

Как уже было сказано выше, в зависимости от того, как развиваются бактерии, выделяют:

сапрофитные формы (питание продуктами распада);
паразиты (только на живых организмах развиваются);
и паразиты, и сапрофитные формы.

Иные бактерии имеют потребности в углероде, необходимом для синтеза органических веществ тела. Они удовлетворяют их с помощью неорганических соединений. Такие организмы называются автотрофами. Они могут производить органические вещества из неорганических.

Автотрофы делятся на:

Фотосинтезирующие бактерии	Хемосинтетики	Метилотрофы
Производят вещества с помощью солнечной энергии. Пример: пурпурные и зеленые бактерии, цианобактерии.	Производят органические вещества с помощью химической энергии окисления: серы — серобактерии; аммония и нитрита — нитрифицирующие; железа — железобактерии; водорода — водородные бактерии.	Производят органические вещества с помощью химической энергии метаболизма углеродных соединений, которые содержат метильную группу (самый простой — метан).

Спорообразование

Внутри клетки формируются споры. В процессе образования спор клетка претерпевает ряд биохимических процессов. В клетке уменьшается часть воды, снижается активность ферментов. Это помогает получить устойчивость спор к неблагоприятным условиям внешней среды (высокой концентрации солей, высокой температуре, высушиванию). Спорообразование присуще небольшой группе бактерий.

Споры являются необязательной часть жизненного цикла бактерии. Образование спор начинается, если наблюдается недостаток питательных веществ, накапливаются продукты обмена. Бактерии в форме спор могут находиться очень долго в состоянии покоя. Споры выдерживают долгое кипячение, длительное промораживание. Если наступают благоприятные условия, спора становится жизнеспособной.

Размножение бактерий

Клетки размножаются с помощью деления на две клетки. После достижения конкретного размера, бактерии делятся на две одинаковые бактерии. Потом каждая клетка начинает питаться, растет, делится.

После того как клетка удлиняется, она образует поперечной перегородкой, дочерние клетки распадаются. После деления в определенных условиях клетки остаются связаны в характерные группы. Притом образуются разные формы в зависимости от того, сколько делений и какие направления плоскости. Размножение почкованием у бактерий — исключение.

В благоприятных условиях деление клеток происходит каждые 30 минут. Потомство одной бактерии в таких условиях за 5 суток может образовать массу, способную заполнить моря и океаны. За сутки способно образоваться 72 поколения. Большая часть бактерий погибает под воздействием солнечного света, в процессе высушивания, недостатке еды, нагревании до 10 °C, в результате борьбы видов.

Бактерия, которая поглотила нормальное количество пищи, увеличивается в размерах, она начинает готовиться к размножению (делению клетки). ДНК удваивается (бактерия формирует копию молекулы). Обе молекулы ДНК прикрепляются к стенке бактерии, в процессе удлинения бактерии расходятся в разные стороны. Изначально происходит деление нуклеотида, потом делится цитоплазма.

После того, как две молекулы ДНК разошлись, появляется перетяжка, которая разделяет тело бактерии на две части, в каждой из них есть молекула ДНК. Бывает, что две бактерии слипаются, между ними образуется перемычка. По перемычке ДНК из одной бактерии направляется в другую. Молекулы ДНК сплетаются, оказавшись в одной бактерии, слипаются в различных местах, далее они обмениваются участками.

Какую роль играют в природе и жизни человека

Бактерии очень важны для жизни человека. Рассмотрим основные сферы деятельности бактерий.

Круговорот веществ в природе

Бактерии являются одним из самых важных звеньев в общем круговороте веществ в природе. Растения производят сложные органические вещества из воды, углекислого газа, минеральных солей почвы. Данные вещества возвращаются в почву вместе с отмершими грибами, трупами животных и растениями.

Бактерии помогают разложению всех сложных веществ на простые. Они снова используются растениями. Поглощая в пищу органические вещества, сапрофитные бактерии гниения помогают превратить все отходы в перегной. Бактерии можно назвать санитарами планеты Земля.

Почвообразование

Так как бактерии существуют везде, встречаются в большом количестве, они способны участвовать в разных процессах, происходящих в природе.

Все органические отходы так или иначе превращаются в перегной. В 1 см³ верхнего слоя почвы в лесной зоне находится огромное количество сапрофитных почвенных бактерий разных видов. Данные бактерии помогают превратить перегной в различные минеральные вещества, которые поглощаются из почвы с помощью корней растениями.

Большая часть почвенных бактерий способна к поглощению азота из воздуха. Они используют его в своей жизнедеятельности. Данные бактерии, поглощающие азот, живут отдельно, селятся в корнях бобовых растений. Проникнув в корни бобовых, они вызывают возрастание клеток корней, образование на них клубеньков.

При этом почвенные бактерии выделяют азотные соединения, используемые растениями. От растений эти бактерии получают минеральные соли и углеводы. Благодаря процессу симбиоза между бобовыми растениями и клубеньковыми бактериями, они обогащают почву азотом, что помогает повысить уровень урожайности.

Организм бактерии представлен одной единственной клеткой. Формы бактерий разнообразны. Строение бактерий отличается от строения клеток животных и растений.

В клетке отсутствует ядро, митохондрии и пластиды. Носитель наследственной информации ДНК, расположена в центре клетки в свернутом виде. Микроорганизмы, которые не имеют настоящего ядра, относятся к прокариотам. Все бактерии — прокариоты.

Предполагается, что на земле существует свыше миллиона видов этих удивительных организмов. К настоящему времени описано около 10 тыс. видов.

Бактериальная клетка имеет стенку, цитоплазматическую мембрану, цитоплазму с включениями и нуклеотид. Из дополнительных структур некоторые клетки имеют жгутики, пили (механизм для слипания и удержания на поверхности) и капсулу. При неблагоприятных условиях некоторые бактериальные клетки способны образовывать споры. Средний размер бактерий 0,5-5 мкм.

Внешнее строение бактерий

Рис. 1. Строение бактериальной клетки.

Клеточная стенка

Клеточная стенка бактериальной клетки является для нее защитой и опорой. Она придает микроорганизму свою, специфическую форму.
Клеточная стенка проницаема. Через нее проходят питательные вещества внутрь и продукты обмена (метаболизма) наружу.
Некоторые виды бактерий вырабатывают специальную слизь, которая напоминает капсулу, предохраняющую их от высыхания.
У некоторых клеток имеются жгутики (один или несколько) или ворсинки, которые помогают им передвигаться.
У бактериальных клеток, которые при окрашивании по Граму приобретают розовую окраску (грамотрицательные), клеточная стенка более тонкая, многослойная. Ферменты, благодаря которым происходит расщепление питательных веществ, выделяются наружу.
У бактерий, которые при окрашивании по Граму приобретают фиолетовую окраску (грамположительные), клеточная стенка толстая. Питательные вещества, которые поступают в клетку, расщепляются в периплазматическом пространстве (пространство между клеточной стенкой и мембраной цитоплазмы) гидролитическими ферментами.
На поверхности клеточной стенки имеются многочисленные рецепторы. К ним прикрепляются убийцы клеток — фаги, колицины и химические соединения.
Липопротеиды стенки у некоторых видов бактерий являются антигенами, которые называются токсинами.
При длительном лечении антибиотиками и по ряду других причин некоторые клетки теряют оболочку, но сохраняют способность к размножению. Они приобретают округлую форму — L-форму и могут длительно сохраняться в организме человека (кокки или палочки туберкулеза). Нестабильные L-формы обладают способностью принимать первоначальный вид (реверсия).

Рис. 2. На фото строение бактериальной стенки грамотрицательных бактерий (слева) и грамположительных (справа).

Капсула

При неблагоприятных условиях внешней среды бактерии образуют капсулу. Микрокапсула плотно прилегает к стенке. Ее можно увидеть только в электронном микроскопе. Макрокапсулу часто образуют патогенные микробы (пневмококки). У клебсиеллы пневмонии макрокапсула обнаруживаются всегда.

Рис. 3. На фото пневмококк. Стрелками указана капсула (электронограмма ультратонкого среза).

Капсулоподобная оболочка

Капсулоподобная оболочка представляет собой образование, непрочно связанное с клеточной стенкой. Благодаря бактериальным ферментам капсулоподобная оболочка покрывается углеводами (экзополисахаридами) внешней среды, благодаря чему обеспечивается слипание бактерий с разными поверхностями, даже совершенно гладкими.

Например, стрептококки, попадая в организм человека, способны слипаться с зубами и сердечными клапанами.

Функции капсулы многообразны:

защита от агрессивных условий внешней среды,
обеспечение адгезии (слипанию) с клетками человека,
обладая антигенными свойствами, капсула оказывает токсический эффект при внедрении в живой организм.

Рис. 4. Стрептококки способны слипаться с эмалью зубов и вместе с другими микробами являются причиной кариеса.

Рис. 5. На фото поражение митрального клапана при ревматизме. Причина — стрептококки.

Жгутики

У некоторых бактериальных клеток имеются жгутики (один или несколько) или ворсинки, которые помогают передвигаться. В составе жгутиков находится сократительный белок флагелин.
Количество жгутиков может быть разным — один, пучок жгутиков, жгутики на разных концах клетки или по всей поверхности.
Движение (беспорядочное или вращательное) осуществляется в результате вращательного движения жгутиков.
Антигенные свойства жгутиков оказывают токсический эффект при заболевании.
Бактерии, не имеющие жгутиков, покрываясь слизью, способны скользить. У водных бактерий содержатся вакуоли в количестве 40 — 60, наполненные азотом.

Они обеспечивают погружение и всплытие. В почве бактериальная клетка передвигается по почвенным каналам.

Рис. 6. Схема прикрепления и работы жгутика.

Рис. 7. На фото разные типы жгутиковых микробов.

Рис. 8. На фото разные типы жгутиковых микробов.

Пили (ворсинки, фимбрии) покрывают поверхность бактериальных клеток. Ворсинка представляет собой винтообразно скрученную тонкую полую нить белковой природы.
Пили общего типа обеспечивают адгезию (слипание) с клетками хозяина. Их количество огромно и составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч. С момента прикрепления начинается любой инфекционный процесс.
Половые пили способствуют переносу генетического материала от донора реципиенту. Их количество от 1 до 4-х на одну клетку.

Рис. 9. На фото кишечная палочка. Видны жгутики и пили. Фото сделано при помощи туннельного микроскопа (СТМ).

Рис. 10. На фото видны многочисленные пили (фимбрии) у кокков.

Рис. 11. На фото бактериальная клетка с фимбриями.

Цитоплазматическая мембрана

Цитоплазматическая мембрана располагается под клеточной стенкой и представляет собой липопротеин (до 30% липидов и до 70% протеинов).
У разных бактериальных клеток разный липидный состав мембран.
Мембранные белки выполняют множество функций. Функциональные белки представляют собой ферменты, благодаря которым на цитоплазматической мембране происходит синтез разных ее компонентов и др.
Цитоплазматическая мембрана состоит из 3-х слоев. Двойной фосфолипидный слой пронизан глобулинами, которые обеспечивают транспорт веществ в бактериальную клетку. При нарушении ее работы клетка погибает.
Цитоплазматическая мембрана принимает участие в спорообразовании.

Рис. 12. На фото отчетливо видна тонкая клеточная стенка (КС), цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) и нуклеотид в центре (бактерия Neisseria catarrhalis).

Внутреннее строение бактерий

Рис. 13. На фото строение бактериальной клетки. Строение клетки бактерии отличается от строения клеток животных и растений — в клетке отсутствует ядро, митохондрии и пластиды.

Цитоплазма

Цитоплазма на 75% состоит из воды, остальные 25% приходится на минеральные соединения, белки, РНК и ДНК. Цитоплазма всегда густая и неподвижная. В ней содержатся ферменты, некоторые пигменты, сахара, аминокислоты, запас питательных веществ, рибосомы, мезосомы, гранулы и всевозможные другие включения. В центре клетки концентрируется вещество, которое несет наследственную информацию — нуклеоид.

Гранулы

Гранулы состоят из соединений, которые являются источником энергии и углерода.

Мезосомы

Мезосомы — производные клетки. Имеют разную форму — концентрические мембраны, пузырьки, трубочки, петли и др. Мезосомы имеют связь с нуклеоидом. Участие в делении клетки и спорообразовании — их основное предназначение.

Нуклеоид

Нуклеоид является аналогом ядра. Он расположен в центре клетки. В нем локализована ДНК — носитель наследственной информации в свернутом виде. Раскрученная ДНК достигает в длину 1 мм. Ядерное вещество бактериальной клетки не имеет мембраны, ядрышка и набора хромосом, не делится митозом. Перед делением нуклеотид удваивается. Во время деления число нуклеотидов увеличивается до 4-х.

Рис. 14. На фото срез бактериальной клетки. В центральной части виден нуклеотид.

Плазмиды

Плазмиды представляют собой автономные молекулы, свернутые в кольцо, двунитевой ДНК. Их масса значительно меньше массы нуклеотида. Несмотря на то, что в ДНК плазмид закодирована наследственная информация, они не являются жизненно важными и необходимыми для бактериальной клетки.

Рис. 15. На фото бактериальная плазмида. Фото сделано с помощью электронного микроскопа.

Рибосомы

Включения

Включения — продукты метаболизма ядерных и безъядерных клеток. Представляют собой запас питательных веществ: гликоген, крахмал, сера, полифосфат (валютин) и др. Включения часто при окраске приобретают иной вид, чем цвет красителя. По валютину можно диагностировать дифтерийную палочку.

Формы бактерий

Форма бактериальной клетки и ее размер имеет большое значение при их идентификации (распознании). Самые распространенные формы — шаровидная, палочковидная и извитая.

Таблица 1. Основные формы бактерий.

Шаровидные бактерии

Шаровидные бактерии называют кокками (от греческого coccus — зерно). Располагаются по одному, по двое (диплококки), пакетами, цепочками и как гроздья винограда. Данное расположение зависит от способа деления клетки. Самые вредные микробы — стафилококки и стрептококки.

Рис. 16. На фото микрококки. Бактерии круглые, гладкие, имеют белую, желтую и красную окраску. В природе микрококки распространены повсеместно. Живут в разных полостях человеческого организма.

Рис. 17. На фото бактерии диплококки — Streptococcus pneumoniae.

Рис. 18. На фото бактерии сарцины. Кокковидные бактерии соединяются в пакеты.

Располагаются цепочками. Являются возбудителями целого ряда заболеваний.

Палочковидные бактерии

Палочковидные бактерии, образующие споры, называются бациллами. Они имеют цилиндрическую форму. Самым ярким представителем этой группы является бацилла сибирской язвы. К бациллам относятся чумные и гемофильные палочки. Концы палочковидных бактерий могут быть заострены, закруглены, обрублены, расширены или расщеплены. Форма самих палочек может быть правильной и неправильной. Они могут располагаться по одной, по две или образовывать цепочки. Некоторые бациллы называют коккобациллами, так как они имеют округлую форму. Но, все же, их длина превышает ширину.

Диплобациллы — сдвоенные палочки. Сибиреязвенные палочки образовывают длинные нити (цепочки).

Образование спор изменяет форму бацилл. В центре бацилл споры образуются у маслянокислых бактериях, придавая им вид веретена. У столбнячных палочек — на концах бацилл, придавая им вид барабанных палочек.

Рис. 21. На фото бактериальная клетка палочковидной формы. Видны множественные жгутики. Фото сделано с помощью электронного микроскопа. Негатив.

Рис. 22. На фото бактерии палочковидной формы, образующие цепочки (сибиреязвенные палочки).

Рис. 23. На фото клетка бактерии палочковидной формы рода протей.

Рис. 24. У маслянокислых бацилл споры образуются в центре, придавая им вид веретена. У столбнячных палочек — на концах, придавая им вид барабанных палочек.

Извитые бактерии

Рис. 25. На фото холерный вибрион.

Рис. 28. На фото бактерии лептоспиры — возбудители многих заболеваний.

Рис. 29. На фото бактерии лептоспиры — возбудители многих заболеваний.

Булавовидные

Булавовидную форму имеют коринебактерии — возбудители дифтерии и листериоза. Такую форму бактерии придает расположение метахроматических зерен на ее полюсах.

Рис. 30. На фото коринебактерии.

Подробно о бактерияx читай в статьях:

Бактерии живут на планете Земля более 3,5 млрд. лет. За это время они многому научились и ко многому приспособились. Суммарная масса бактерий огромна. Она составляет около 500 миллиардов тонн. Бактерии освоили практически все известные биохимические процессы. Формы бактерий разнообразны. Строение бактерий за миллионы лет достаточно усложнилось, но и сегодня они считаются наиболее просто устроенными одноклеточными организмами.

Читайте также: