Особенности бактериальной клетки кратко 5 класс
Обновлено: 02.07.2024
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.
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.
1. Бактерии относятся к прокариотам, т. е. не имеют обособленного ядра.
2. В клеточной стенке бактерий содержится особый пептидогликан – муреин.
3. В бактериальной клетке отсутствуют аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть, митохондрии.
4. Роль митохондрий выполняют мезосомы – инвагинации цитоплазматической мембраны.
5. В бактериальной клетке много рибосом.
6. У бактерий могут быть специальные органеллы движения – жгутики.
7. Размеры бактерий колеблются от 0,3–0,5 до 5—10 мкм.
По форме клеток бактерии подразделяются на кокки, палочки и извитые.
В бактериальной клетке различают:
1) основные органеллы:
г) цитоплазматическую мембрану;
д) клеточную стенку;
2) дополнительные органеллы:
Цитоплазма представляет собой сложную коллоидную систему, состоящую из воды (75 %), минеральных соединений, белков, РНК и ДНК, которые входят в состав органелл нуклеоида, рибосом, мезосом, включений.
Нуклеоид – ядерное вещество, распыленное в цитоплазме клетки. Не имеет ядерной мембраны, ядрышек. В нем локализуется ДНК, представленная двухцепочечной спиралью. Обычно замкнута в кольцо и прикреплена к цитоплазматической мембране. Содержит около 60 млн пар оснований. Это чистая ДНК, она не cодержит белков гистонов. Их защитную функцию выполняют метилированные азотистые основания. В нуклеоиде закодирована основная генетическая информация, т. е. геном клетки.
Наряду с нуклеоидом в цитоплазме могут находиться автономные кольцевые молекулы ДНК с меньшей молекулярной массой – плазмиды. В них также закодирована наследственная информация, но она не является жизненно необходимой для бактериальной клетки.
Рибосомы представляют собой рибонуклеопротеиновые частицы размером 20 нм, состоящие из двух субъединиц – 30 S и 50 S. Рибосомы отвечают за синтез белка. Перед началом синтеза белка происходит объединение этих субъединиц в одну – 70 S. В отличие от клеток эукариотов рибосомы бактерий не объединены в эндоплазматическую сеть.
Мезосомы являются производными цитоплазматической мембраны. Мезосомы могут быть в виде концентрических мембран, пузырьков, трубочек, в форме петли. Мезосомы связаны с нуклеоидом. Они участвуют в делении клетки и спорообразовании.
Включения являются продуктами метаболизма микроорганизмов, которые располагаются в их цитоплазме и используются в качестве запасных питательных веществ. К ним относятся включения гликогена, крахмала, серы, полифосфата (волютина) и др.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Анатомия бактериальной клетки
Анатомия бактериальной клетки В предыдущей главе мы познакомились с тремя главнейшими типами бактериальных клеток. Одни из них имеют форму шариков, другие — палочек или цилиндриков, а третьи представляют подобие спирали.Какова же внешняя и внутренняя структура
КЛЕТОЧНОЕ СТРОЕНИЕ ОРГАНИЗМОВ СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРОЕНИЯ КЛЕТКИ
КЛЕТОЧНОЕ СТРОЕНИЕ ОРГАНИЗМОВ СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРОЕНИЯ КЛЕТКИ 1. Выберите один наиболее правильный ответ.Клетка – это:A. Мельчайшая частица всего живогоБ. Мельчайшая частица живого растенияB. Часть растенияГ. Искусственно созданная единица для
ЦАРСТВА БАКТЕРИИ И ГРИБЫ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. РОЛЬ В ПРИРОДЕ И ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА
ЦАРСТВА БАКТЕРИИ И ГРИБЫ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. РОЛЬ В ПРИРОДЕ И ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА 1. Найдите соответствие. Составьте логические пары, выписав буквенные обозначения, соответствующие цифровым обозначениям.I. КоккиII. БациллыIII. ВибрионыIV. СпириллыA.
§ 30. Особенности строения нервной системы амфибий
§ 30. Особенности строения нервной системы амфибий Нервная система амфибий имеет много сходных черт с рыбами, но обладает и рядом особенностей. Хвостатые и бесхвостые амфибии приобрели конечности, что повлекло за собой изменение организации спинного мозга. Спинной мозг
§ 42. Морфологические особенности строения птиц
§ 42. Морфологические особенности строения птиц Биологическое разнообразие, использование различных типов питания и освоение всех мало-мальски пригодных для жизни территорий выглядят как большой эволюционный успех птиц. Парадоксально, что эти преимущества были
3. Метаболизм бактериальной клетки
3. Метаболизм бактериальной клетки Особенности метаболизма у бактерий:1) многообразие используемых субстратов;2) интенсивность процессов метаболизма;3) направленность всех процессов метаболизма на обеспечение процессов размножения;4) преобладание процессов распада
Характерные особенности строения нервной системы собак
Характерные особенности строения нервной системы собак Головной мозг собаки округлый и короткий с небольшим числом четко выраженных извилин, у собак разных пород отличается по форме и массе. Сосцевидное тело промежуточного мозга включает два бугорка. Пирамиды
5.3.1 Концепция формирования митохондрий и хлоропластов путем симбиоза бактериальной клетки и раннего эукариота
5.3.1 Концепция формирования митохондрий и хлоропластов путем симбиоза бактериальной клетки и раннего эукариота Около 2 млрд лет тому назад на Земле создалась критическая для дальнейшего развития жизни ситуация. Фотосинтезирующие бактерии, размножившись, стали
5.2. Основные функции биосферы
5.2. Основные функции биосферы В составе биосферы присутствуют вещества, которые различаются между собой по ряду признаков: природные вещества, живое вещество, биогенное вещество, косное вещество, биокосное вещество, органическое вещество, биологически активное
С развитием науки люди узнают всё больше об окружающем мире. Микробиология позволяет проникнуть в тайны жизни и использовать полученные знания во благо человечества. В классах средней школы учеников знакомят с самыми мелкими организмами, существующими на Земле. Изучение строения бактериальной клетки будет увлекательным исследованием для молодого поколения.
- Размер и форма
- Клеточная стенка
- Цитоплазматическая мембрана
- Другие внеклеточные структуры
- Компоненты цитоплазмы
- Деление клеток
Размер и форма
Бактерии, которые относятся к прокариотам, считаются самыми мелкими живыми организмами, известными сегодня науке. Они могут иметь разные формы тела, которые влияют на процессы их жизнедеятельности. Их составляющие делятся на постоянные и непостоянные. Структурные компоненты прокариотов отличаются от растительных и животных клеток. В учебниках биологии часто приводятся таблицы и рисунки с обозначениями структур, по которым можно найти различия между разными организмами.
Размер бактерий варьируется в пределах 0,2−10 мкм. Но есть разновидности, достигающие до 600 мкм в длину и 100 мкм в диаметре, которые можно увидеть невооружённым глазом. Микроорганизмы с размером тела меньше 0,5 мкм называются нанобактериями. Они могут проходить через мембранные фильтры. Многим из них, например, микоплазмам и хламидиям, характерен паразитический образ жизни. А есть такие, что относятся к хищным разновидностям.
Разделяют бактериальные клетки по форме:
- сферические (кокки);
- палочковидные (бациллы);
- изогнутые (вибрионы);
- спиралевидные (спириллы);
- спирально извитые (спирохеты).
Коккобациллы отличаются формой, промежуточной между сферической и палочковидной. Бактерии могут образовывать устойчивые комбинации в виде пары палочек (диплобациллы) или кокков (диплококки), которые можно рассмотреть в микроскоп. Цепочки палочек называются стрептобациллами, а сочетания кокков — стрептококки. Некоторые организмы соединяются в розетки, гроздья или сети. Среди необычных форм встречаются звёздчатые варианты. Существуют прокариоты, которые в течение жизненного цикла меняют морфологию. Некоторые микроорганизмы включают клетки, несущие стебельки и иные придатки.
Клеточная стенка
Микроорганизмы группируют на грамположительные и грамотрицательные, в зависимости от особенностей строения. Бактериальная клетка окружена жёсткой клеточной стенкой, которая состоит из пептидогликана (муреина). Этот полимер представляет собой полисахаридные цепи, соединённые пептидными сшивками.
Клеточная стенка считается жизненно важной частью для бактерий, поскольку любые антибиотики не дают им формироваться. Неправильный рост грамотрицательных видов способствует образованию сферопластов. Эти структурные единицы лишены клеточной стенки или могут быть покрыты дефектным слоем. Однако они могут размножаться, взаимодействовать с бактериофагами, а при благоприятной среде восстанавливаться до нормальной структуры.
Клеточная стенка обеспечивает механическую прочность клетки и противостоит её внутреннему давлению, поддерживает форму бактерии. Через небольшие отверстия муреина могут проходить только молекулы массой до 50 кДа. При необходимости для белков жгутиков, пилей и ДНК отверстия для их прохождения расширяются, благодаря специфическим гидролазам пептидогликана.
Цитоплазматическая мембрана
Следующий обязательный слой бактериальной клетки — мембрана. Её покрывает клеточная стенка, что видно на схеме.
Клеточную мембрану также именуют цитоплазматической. Она представлена липидным бислоем, через который внутрь клетки поступают питательные вещества.
Мембрана поддерживает осморегуляцию прокариота, обеспечивает секрецию белков и участвует в формировании клеточной стенки. Она поддерживает биосинтез внеклеточных полимеров, получает регуляторные сигналы из внешней среды. Цитоплазматическая мембрана участвует в передаче ДНК, синтезе и разделении дочерних хромосом при размножении бактерий.
Липидный бислой включает разные белки. Его химический состав разнообразнее мембран эукариотических составляющих. В бактериях цитоплазматический слой меняет свойства, варьируя жирные кислоты в составе липидов. Мембрана содержит гопаноиды, которые заменяют стероиды. Пентациклические соединения на основе гопана участвуют в нормализации физических свойств липидного бислоя.
Другие внеклеточные структуры
Внешние структуры бактериальной клетки представлены не только клеточной стенкой и мембраной. У многих видов этих микроорганизмов есть капсула из экзополисахаридов. В ней содержатся линейные или разветвлённые полигликаны и полипептиды. Капсула защищает клетки непатогенных бактерий от высыхания. У патогенных видов она увеличивает вирулентность, поэтому иммунной системе сложно их подавить и уничтожить.
Бактериальные клетки могут иметь и другие внеклеточные структуры:
- S-слой состоит из упорядоченных белковых субъединиц. Присутствует не у всех микроорганизмов. Есть бактерии, у которых он выступает единственной плотной оболочкой. S-слой не участвует в образовании формы бактерий. Он защищает их тела от внешних факторов и препятствует попаданию экзогенных молекул.
- Жгутик. Подвижность бактерий обусловлена наличием одного или нескольких жгутиков, которые расположены на поверхности. Белковые структуры могут находиться на противоположных полюсах тельца или быть собраны в пучки. У некоторых бактерий они разбросаны по всей поверхности. Клетка движется, когда жгутик начинает вращаться по часовой стрелке или против неё.
- Пили (фимбрии). Белковые структуры в виде ворсинок расположены на поверхности большинства бактерий. Пили участвуют в конъюгации микроорганизмов, прикреплении их к субстрату и иным клеткам. Они помогают адаптироваться прокариотам к новым условиям. Фимбрии могут быть тонкими и напоминать нити. Встречаются клетки, у которых пили представляют собой толстые палочкообразные структуры с осевыми отверстиями.
У разных видов бактерий могут быть дополнительные внеклеточные образования. Если слизистая структура покрывает не отдельную бактерию, а скопление структурных единиц, её называют чехлом. Такая оболочка встречается у хламидий и цианобактерий.
Некоторые грамотрицательные бактерии обладают шипами, которые представляют собой полые белковые структуры. Они состоят из спирально уложенных молекул спинина и прикреплены к мембране. Шипы могут быть конической или конусообразно-цилиндрической формы.
Есть виды бактерий, которые характеризуются газовыми вакуолями. Объёмные структуры, наполненные газом, имеют сферическую, игольчатую или цилиндрическую форму. Они прикрепляются к поверхности клетки и содержат запасной кислород, если в окружающей среде его очень мало.
Компоненты цитоплазмы
Внутри цитоплазматической мембраны заключена сложная динамическая система, называемая цитоплазмой. Она представляет собой специфический водный раствор с различными включениями.
Компоненты цитоплазмы:
- Рибосомы. Размер круглых органоидов варьируется в пределах 15−20 нм. Рибосомы синтезируют белок из аминокислот. Это основная функция структуры. Рибосома также соединяет белоксинтезирующую систему и транспортирует РНК.
- Мезосомы. Мембранное образование характерно для большинства прокариотов. Структуры характеризуются формой трубочек, пузырьков или петель. Главная функция мезосом — создание энергии. Частицы участвуют в делении бактериальных клеток и формировании спор.
- Гранулы. Эти частицы выступают дополнительным источником энергии для бактерий. В них содержатся полисахариды, небольшой объём жира и крахмал. Гранулы могут быть любой формы.
В центре прокариотов находится нуклеоид, который заменяет ядро. Он хранит основную часть клеточной информации микроорганизма. Нуклеоид представлен кольцом из молекулы ДНК длиной примерно 1 мкм. Он способен сохранить до 1000 признаков. С помощью этой структуры признаки и свойства передаются от бактерии потомству.
Плазмиды напоминают молекулы ДНК, но в них отсутствуют хромосомные факторы наследственности. Основная функция внутриклеточных структур — передача их свойств другим микроорганизмам. Плазмиды способны сохранять генетическую устойчивость к антибиотикам. Также они устойчивы к ультрафиолету и тяжёлым металлам. Обычно обладают кольцевой формой, но не исключена и линейная.
Деление клеток
Размножение одноклеточных микроорганизмов, в том числе и бактерий, происходит путём деления клетки. Сначала она удлиняется, а внутри неё появляется поперечная перегородка. Затем структура разделяется на 2 равные по размеру дочерние клетки, которые потом расходятся.
Главное отличие размножения клетки бактерий в том, что в процессе размножения участвует реплицированная ДНК. При бинарном делении образуется перегородка под названием септа. Она помогает разделить дочерние части, постепенно расслаиваясь в середине материнской клетки.
Также у некоторых микроорганизмов может наблюдаться неравноценное деление. Например, у грамотрицательной бактерии Caulobacter crescentus одна дочерняя структурная единица подвижная и обладает жгутиком для хемотаксиса. А вторая клетка остаётся прикреплённой к субстрату с помощью стебелька. Подвижные микроорганизмы сначала пребывают в свободном плавании, а потом делятся на части. Репликация хромосом и размножение бактерий происходит на стадии прикреплённой клетки.
При благоприятных условиях микроорганизмы быстро растут и размножаются. Популяция некоторых видов бактерий может удваиваться через каждые 10 минут.
Строение бактериальных клеток довольно простое, хотя за много лет существования их структура достаточно усложнилась. Учёные открыли больше 10 тыс. этих видов прокариотов, однако они считают, что на планете есть ещё много нераскрытых микроорганизмов.
Читайте также: