Бактерии: строение
Обычная клетка бактерии состоит из оболочки и слизистого покрытия, зачастую формирующего капсулу. Внутри – цитоплазма, защищенная мембраной. Цитоплазма – не имеющий цвета белок в коллоидной форме. Внутри цитоплазмы – рибосомы, ядро, ДНК. Здесь клетка запасает питательные компоненты.
Существуют способные двигаться бактерии. Для этого природа наделила их тонкими нитями, называемыми жгутиками. Жгуты вращаются, что проталкивает бактерию на новое место обитания. У некоторых это пучки, у других одиночные ниточки. Есть бактерии, у которых жгуты расположены по всей поверхности. Чаще всего жгуты наблюдаются у палочек, витых форм. А вот кокки жгутиков в основной массе лишены, поэтому этот вид микроскопической жизни неподвижен.
Размножение – деление. Некоторые делятся каждые 15 минут, поэтому рост колонии стремителен. Чаще всего это наблюдается в пище, обогащенных питательными компонентами веществах.
Бактерии симбионты
Микроорганизмы, участвующие в пищеварении в кишечнике человека, это яркий пример бактерий симбионтов. Впервые симбиоз был открыт голландским микробиологом Мартином Виллемом Бейеринком. В 1888 году он доказал взаимовыгодное тесное сожительство одноклеточных и растений бобовых.
Обитая в корневой системе, симбионты, питаясь углеводами, снабжают растение атмосферным азотом. Таким образом, бобовые повышают плодородие, не обедняя почву.
Известно множество успешных симбиотических примеров с участием бактерий и:
- человека;
- водорослей;
- членистоногих;
- морских животных.
Микроскопические одноклеточные оказывают помощь системам человеческого организма, способствуют очищению сточных вод, участвуют в круговороте элементов и работают на достижение общих целей.
Микроскопическая жизнь: образование спор
Процесс непростой, споры совсем не такие, как клетка бактерии. Споры защищены плотной оболочкой, внутри которой – небольшой объём жидкости. Спора не нуждается в питательном веществе, замирают процессы размножения. Такая форма жизни существует долгое время в самых неприятных условиях: минусовых температурах, в жаре или высушивании. Некоторые споры жизнеспособны десятилетиями, веками. Такими опасными считаются микроорганизмы, провоцирующие столбняк, сибирскую язву и ботулизм. Как только среда становится комфортной для существования, спора разрастается и начинает размножаться.
Грибы: особенности
Науке известны разные способы размножения грибов. Один из них – деление гиф, то есть вегетативный метод. Преимущественно грибы размножаются спорами, причем деление бывает половым, бесполым. Споры могут выживать в самых агрессивных средах столетиями. Спелые споры перед прорастанием «путешествуют» на большие расстояния, используя носителей. Как только спора оказывается в богатой питательными компонентами среде, она прорастает, появляются нити, мицелий.
Многие известные науке грибы принадлежат к категории плесневых. В естественных условиях встречаются в самых разных местах. Особенно охотно микроорганизмы прорастают на пище. Разглядеть их несложно – появляется цветной налет. Наиболее часто в быту человек сталкивается с мукоровыми грибами, формирующими белую, довольно пушистую массу. Если овощи покрылись «мягкой» гнилью, вероятно, здесь появился ризопус. А вот если тонкая пленка на грушах, яблоках, тогда причина, вероятно, в ботритисе. Довольно часто плесень провоцируется микроорганизмами пенициллиум.
Основные положения
Единая классификация официально была введена на международном уровне в 1980 году. Она основана на разработанной Берги системе. Ключевые ступени: царство, класс, порядок, семейство, род, вид. Последний – это самый значимый для системы деления на классы уровень. Он объединяет организмы, имеющие ряд сходств: морфология, происхождение, физиология. Кроме того, анализируются особенности обмена веществ. Если он оказывается в высокой степени сходен, тогда микроорганизмы можно объединить в вид.
Виды микроорганизмов можно подразделить на две категории:
Вторая группа включает в себя бактерии, то есть организмы, лишенные оформленного ядра. ДНК включает в себя все данные, необходимые для нормального наследования признаков. Молекула ДНК находится в клеточной цитоплазме.
Риккетсии и грибы
Первые – это микроскопические организмы, сходные и с вирусами, и с бактериями, поэтому ученые называют их промежуточным вариантом между этими группами. Риккетсии не могут двигаться, имеют форму палочек, не формируют капсул, спор. Нормальная риккетсия – не длиннее 1 мкм. Риккетсии паразитируют внутри клеток.
Грибы – это тоже очень интересная группа микроорганизмов. Их особенность – отсутствие хлорофилла. Такая форма жизни не способна продуцировать органику, но нуждается в ней, чтобы существовать. Это определяет субстраты, на которых могут выживать грибы: среда должна быть богата питательными компонентами. Грибы поражают человека, провоцируют болезни насекомых, животных, даже растений. Именно они взывают самые неприятные болезни привычной нам картошки – рак, фитофтору.
Грибные клетки состоят из вакуоли, ядра. Визуально сходны с клетками растений. Форма: длинные ветви. Клетка состоит из сплетенных меж собой ниточек, именуемых учеными гифами. Гифы – строительный материал для грибницы, состоящей из клеток (с 1-2 ядрами). Впрочем, известны мицелии, представляющие собой одну клетку с большим количеством ядер. Такие называются неклеточными. Грибница – база для роста плодового тела. Впрочем, известны такие грибы, которые состоят из одной клетки и не нуждаются в мицелии.
Кто их открыл
Впервые увидеть мельчайших одноклеточных в самодельный микроскоп смог исследователь из Голландии, живший в 17 веке, Антони Ван Левенгук. Изучать окружающий мир через увеличительное стекло лупы он начал во время работы в галантерейном магазине.
Антони Ван Левенгук (1632 — 1723)
В дальнейшем Левенгук сосредоточился на изготовлении линз, способных к увеличению до 300 раз. В них он рассматривал мельчайшие микроорганизмы, описывая полученную информацию и перенося увиденное на бумагу.
В 1676 году Левенгук обнаружил и изложил сведения о микроскопических существах, которым дал название «анималькули».
Царства живой природы
Изначально все живые организмы делятся на две империи: клеточные (состоят из клеток) и внеклеточные (вирусы).
Вирусы находятся обособленно, так как являются паразитами и поселяются внутри живой клетки.
По своей структуре данные паразитические формы состоят из молекул ДНК, РНК, покрытые мембраной.
Рис. 1. Вирусы.
Организмы, состоящие из клеток, подразделяются на четыре царства:
- Бактерии (простейшие) – устроены достаточно просто, у них отсутствуют органоиды, нет ядерной оболочки, молекулы ДНК располагаются в цитоплазме. Питание таких организмов может происходить через клеточную поверхность или самостоятельно вырабатывать питательные вещества (сине-зелёные водоросли). Бактерии могут приносить как пользу, так и вред. Их используют для квашения овощей, приготовления кисломолочных продуктов. Но есть и болезнетворные бактерии, которые опасны для жизни и здоровья человека. >
- Растения – отличительным признаком растительной клетки являются пластиды, одни из которых – хлоропласты. В них происходит фотосинтез – процесс образования из неорганических веществ (вода, углекислый газ) под действием солнечной энергии органических питательных веществ.
Строение растительной клетки сложнее, чем у бактерий. Здесь имеется плотная оболочка, в состав которой входит целлюлоза. Внутри цитоплазмы содержатся органеллы, каждая из которых выполняет определённые функции (синтез белка, накапливание питательных веществ и т.д.). Ещё одной отличительной чертой растительной клетки является наличие вакуоли – ёмкость, где сохраняются питательные вещества, либо ненужные продукты обмена веществ.
- Грибы – царство живой природы, которое объединяет признаки растений и животных. Сходство с растительным организмом – наличие плотной клеточной стенки, которая формируется из хитина. У грибов нет пластид, поэтому сами «приготовить себе еду» они не могут. Так же, как и животные, они гетеротрофы. Питаются грибы готовыми питательными веществами путём всасывания из окружающей среды. Особенное строение у грибной клетки – гифа, которая образует целые сплетения нитей, называемые мицелием.
- Животные – являются гетеротрофами. Животная клетка не имеет плотной оболочки, поэтому некоторые из них могут сокращаться, образуя мышечные ткани. Такая особенность даёт возможность активно двигаться, появляется опорно-двигательный аппарат. Клетки животных имеют центриоли, расположенные возле ядра, играющие важную роль во время процесса деления.
Рис. 2. Царства живой природы.
Вирус: интересно и необычно
Это довольно специфическая, ни на что не похожая группа микроскопической жизни. Известные науке вирусы имеют размер от 8 до 150 нм. Разглядывают их лишь через систему современного увеличения – электронный микроскоп. В составе некоторых – белок, кислота. Микроскопические организмы провоцируют многие заболевания, среди них – корь, гепатит. Поражают животных, инициируя чуму, иные нарушения, включая очень опасный ящур.
Известные науке вирусы бактерий обозначают термином «бактериофаги», а вот против грибов работают «микофаги». Первых можно найти везде, где встречается микроскопическая жизнь. Они провоцируют гибель микроба, поэтому используются в лечебных, профилактических целях, эффективны при инфекциях.
Палочки
По классификации микроорганизмов к этой группе принадлежат бактерии, бациллы, клостридии. Обычный размер – 1-6 мкм длиной, 0,5-2 мкм шириной. Палочки-бактерии спор не формируют. Известны опасные формы: кишечная, туберкулезная, дифтерийная и прочие. Бациллы, клостридии – микробы, создающие споры. Они провоцируют разнообразные опасные (даже смертельные) инфекции: сибирская язва, сенная лихорадка, столбняк.
Выделяют короткие палочки, длинные, а также с разными концами: круглыми, острыми. Описание морфологии микроорганизмов предполагает изучение взаимного расположения. Этот параметр стал основой разделения на три группы:
- попарное расположение;
- бессистемные;
- стрептобациллы, стрептобактерии.
Первые провоцируют пневмонию, вторая группа вызывает очень большой спектр болезней, а третья – сибирскую язву, мягкий шанкр.
Реже можно наблюдать бактерии, на концах которых есть утолщение, напоминающее формой булаву. Действующая классификация микроорганизмов предполагает отнесение их к палочкам. Отличительная особенность этой группы – палочка может спровоцировать дифтерию, а ряд подвидов – лепру, туберкулёз.
А что еще есть?
Что такое микроорганизмы-тетракокки? Уже само название говорит об отличительной черте таких форм жизни: тетра на латыни означает «четыре». Такие микроорганизмы способны делиться в плоскостях, перпендикулярных друг относительно друга. Для человека они относительно безопасны: пока известно мало заболеваний, провоцируемых тетракокками.
Известны кокки сардины. Им свойственно деление в трех плоскостях, перпендикулярных относительно друг друга. Визуально организмы похожи на тюки. В их составе обычно 8-16 клеток. Среди обитания этих микроорганизмов – воздух. Провоцируемые ими человеческие болезни науке не известны, поэтому на текущий момент считается, что их не существует.
А вот значение микроорганизмов-стафилококков учеными было открыто довольно давно – они провоцируют кожные болезни, поражающие не только человека, но и различных животных. Визуально организмы подобны гроздям. Деление доступно в разных плоскостях. Обычно обитают скоплениями, форма – хаотическая.
Примеры клеток
Их можно найти множество, причем кардинально отличающихся по форме и способу жизни (питания, размножения). Ярким примером может служить сенная палочка. Если обычное сено опустить в воду, продержав некоторое время, на ее поверхности может появиться множество колоний микробов, среди которых будет интересующая нас разновидность. Ее относят к прокариотам в классическом проявлении с набором характерных для данной категории организмов органелл.
Растут и размножаются очень быстро, в отличие от представителей царства растений или животных. К примеру, бактерия, вызывающая холеру, делится на две части каждые 20 минут, а по достижению размеров взрослой особи снова происходит раздел.
Прокариоты – основоположники всего живого
Царство бактерий совместно с царством вирусов объединяют в надцарство прокариотов – безъядерных организмов. Исторически – это первый эшелон живых организмов на планете.
Живые одноклеточные организмы появились около 3,8 млрд. лет назад. Почти миллиард лет они были единственными живыми обитателями планеты – успешно размножались, развивались и приспосабливались. Результатом их жизнедеятельности стало появление свободного кислорода в атмосфере планеты, что позволило зародиться многоклеточным организмам – грибам, растениям, цветам и животным.
В наше время живые бактерии обитают везде: начиная от разреженных атмосферных слоев и до самых глубоких океанических впадин, живут они в арктических льдах и в термальных гейзерах. Бактерии заселили не только свободное пространство – они прекрасно себя чувствуют внутри других организмов, будь то грибы, растения или животные.
В природе все животные, и человек не исключение, являются средой обитания для микробов, которые заселяют:
- кожные покровы;
- полость рта;
- кишечник.
Исследователи установили, что численность клеток микроорганизмов, проживающих в теле человека, в 10 раз превышает количество его собственных клеток. Несмотря на столь высокие количественные показатели, вес бактерий, проживающих в организме, не превышает 2 кг – сказывается значительная разница в размере клеток.
Живые представители царства бактерий имеют неисчислимое количество видов, однако общим для всех них является:
- отсутствие выраженного ядра;
- очень маленькие (в сравнении клетками растений и животных) размеры клетки;
- биологической единицей является сама клетка, в случае их объединения речь идет о колонии бактерий.
Именно представители царства бактерий сделали возможным появление грибов, растений и животных. Появившись на планете, микроорганизмы не только приспосабливались к имеющимся условиям – они активно изменяли свою среду обитания, создавая качественно новые характеристики.
Круговорот азота и углерода в природе происходит исключительно благодаря микроорганизмам. Ученые установили, что если из биосферы изъять микробы, жизнь на планете не сможет сохраниться.
Заключение
Бактерии – древнейшая форма жизни на Земле, известная задолго до появления человека. Они присутствуют повсеместно: в окружающем воздухе, воде, в поверхностном слое земной коры. Местом обитания служат растения, животные, человек.
Активное изучение одноклеточных началось в XIX веке и продолжается по сей день. Данные организмы являются основной частью повседневной жизни людей и оказывают непосредственное влияние на существование человека.
На этапе своего становления, то есть в XVII-XVIII столетиях, микробиология развивалась таким образом, что все найденные организмы описывались без введения какой-либо логичной классификации. В тот период времени микроорганизмы микробиология описывала морфологическим способом. Существенные изменения произошли в XIX столетии. К этому моменту ученые накопили довольно объемную базу знаний, а также нашли большое разнообразие микроорганизмов, грибов. Чтобы как-то ориентироваться в этом обилии информации, потребовалась логичная структура. Таковая была предложена в 1923 году, когда издали определитель бактерий. Это была первая международная работа, ставшая базовой для развития науки микробиологии.
