Чего не имеют бактерии. Царство бактерии — общая характеристика

Слово «бактерии» у большинства людей ассоциируется с чем-то неприятным и с угрозой для здоровья. В лучшем случае вспоминаются кисломолочные продукты. В худшем - дисбактериоз, чума, дизентерия и прочие неприятности. А бактерии есть везде, они бывают плохие и хорошие. Что же могут скрывать микроорганизмы?

Что такое бактерии

Бактерия в переводе с греческого значит «палочка». Это название не говорит о том, что имеются в виду вредные бактерии.

Такое название им дали из-за формы. Большинство этих одиночных клеток выглядят как палочки. Также они бывают в квадратов, звездчатых клеток. В течение миллиарда лет бактерии не меняют внешний облик, могут меняться только внутренне. Они могут быть подвижные и неподвижные. Бактерия Снаружи она покрыта тонкой оболочкой. Это позволяет ей сохранять форму. Внутри клетки нет ядра, хлорофилла. Есть рибосомы, вакуоли, выросты цитоплазмы, протоплазма. Самая большая бактерия была найдена в 1999 году. Её назвали "Серая жемчужина Намибии". Бактерия и бацилла обозначают одно и то же, только имеют разное происхождение.

Человек и бактерии

В нашем организме постоянно происходит борьба, которую ведут вредные и полезные бактерии. Благодаря этому процессу, человек получает защиту от различных инфекций. Различные микроорганизмы окружают нас на каждом шагу. Они живут на одежде, летают в воздухе, они вездесущи.

Наличие бактерий во рту, а это порядка сорока тысяч микроорганизмов, защищает десна от кровотечения, от пародонтоза и даже от ангины. Если у женщины нарушается микрофлора, у неё могут начаться гинекологические заболевания. Соблюдение элементарных правил личной гигиены поможет избежать таких сбоев.

От состояния микрофлоры полностью зависит иммунитет человека. Только в желудочно-кишечном тракте находится почти 60% всех бактерий. Остальные расположились в дыхательной системе и в половой. В человеке живет порядка двух килограммов бактерий.

Появление бактерий в организме

Только что родившийся малыш имеет стерильный кишечник.

После его первого вздоха в организм попадает множество микроорганизмов, с которыми ранее он не был знаком. При первом прикладывании малыша к груди мать передает с молоком полезные бактерии, которые помогут нормализовать микрофлору кишечника. Не зря врачи настаивают на том, чтобы мать сразу после рождения своего ребенка покормила его грудью. Также они рекомендуют продлить такое кормление как можно дольше.

Полезные бактерии

Полезные бактерии бывают: молочнокислые, бифидобактерии, кишечная палочка, стрептомиценты, микоризы, цианобактерии.

Все они играют важную роль в жизни человека. Одни из них предотвращают появление инфекций, другие используют в производстве лекарственных препаратов, третьи поддерживают баланс в экосистеме нашей планеты.

Виды вредных бактерий

Вредные бактерии могут вызвать у человека ряд серьезных заболеваний. Например, дифтерию, ангину, чуму и многие другие. Они легко передаются от заразившегося человека через воздух, еду, прикосновение. Именно вредные бактерии, названия которых будут приведены ниже, портят продукты питания. От них появляется неприятный запах, происходит гниение и разложение, они вызывают заболевания.

Бактерии могут быть грамположительными, грамотрицательными, палочковидными.

Названия вредных бактерий

Вредные бактерии способны долгое время находиться в организме и всасывать полезные вещества из него. При этом они способны вызвать инфекционное заболевание.

Самые опасные бактерии

Одна из самых устойчивых бактерий - это метициллин. Его знают больше под названием «золотистый стафилококк» (Staphylococcus aureus). способен вызвать не одно, а несколько инфекционных заболеваний. Некоторые виды этих бактерий стойки к воздействию мощных антибиотиков и антисептиков. Штаммы этой бактерии могут жить в верхних отделах дыхательных путей, в открытых ранах и мочевыводящих каналах каждого третьего жителя Земли. Для человека с сильным иммунитетом это не представляет опасности.

Вредные бактерии для человека - это также патогены под названием Salmonella typhi. Они являются возбудителями острой инфекции кишечника и брюшного тифа. Такие виды бактерий, вредных для человека, опасны тем, что вырабатывают токсические вещества, которые крайне опасны для жизни. При протекании болезни происходит интоксикация организма, очень сильная лихорадка, высыпания на теле, увеличивается печень и селезенка. Бактерия очень стойка к разным внешним воздействиям. Хорошо живет в воде, на овощах, фруктах и прекрасно размножается в продуктах из молока.

К самым опасным бактериям относится также бактерия Clostridium tetan. Она вырабатывает яд под названием «столбнячный экзотоксин». Люди, которые заражаются этим патогеном, испытывают страшные боли, судороги и очень тяжело умирают. Болезнь называется столбняк. Несмотря на то что вакцину создали ещё в 1890 году, каждый год на Земле от неё умирает 60 тысяч человек.

И ещё одна бактерия, которая способна привести к смерти человека, - это Она вызывает туберкулез, который устойчив к воздействию лекарств. При несвоевременном обращении за помощью человек может умереть.

Меры профилактики распространений инфекций

Вредные бактерии, названия микроорганизмов изучают со студенческой скамьи медики всех направлений. Здравоохранение ежегодно ищет новые методы для профилактики распространения инфекций, опасных для жизни человека. При соблюдении мер профилактики не придется тратить силы на поиск новых способов борьбы с такими заболеваниями.

Для этого необходимо вовремя выявлять источник появления инфекции, определить круг заболевших и возможных пострадавших. Обязательно необходимо изолировать тех, кто заражен, и провести дезинфекцию очага заражения.

Второй этап - это уничтожение путей, через которые могут передаваться вредные бактерии. Для этого проводят соответствующую пропаганду среди населения.

Под контроль берут объекты питания, водоемы, склады с хранением продовольствия.

Каждый человек может противостоять вредным бактериям, всячески укрепляя свой иммунитет. Здоровый образ жизни, соблюдение элементарных правил гигиены, защита себя при половом контакте, использование стерильных одноразовых медицинских инструментов и оборудования, полное ограничение от общения с людьми, находящимися на карантине. При попадании в эпидемиологический район или в очаг заражения необходимо строго выполнять все требования санитарно-эпидемиологических служб. Ряд инфекций приравниваются по своему воздействию к бактериологическому оружию.

С бактерий началась жизнь на нашей планете. Ученые полагают, что ими все и закончится. Ходит шутка, что когда инопланетяне изучали Землю, то они не могли понять, кто же ее настоящий хозяин - человек или бацилла. Самые интересные факты о бактериях подобраны ниже.

Бактерия - это отдельный организм, который и размножается с помощью деления. Чем благоприятней среда обитания, тем скорее она делится. Живут эти микроорганизмы во всех живых существах, а также в воде, продуктах питания, в трухлявых деревьях, в растениях.

Этим список не ограничивается. Бациллы прекрасно выживают на предметах, которые трогал человек. Например, на поручне в общественном транспорте, на ручке холодильника, на кончике карандаша. Интересные факты о бактериях недавно открыли из Аризонского университета. По их наблюдениям на Марсе обитают «спящие» микроорганизмы. Ученые уверены, что это одно из доказательств существования жизни на других планетах, кроме того, по их мнению, инопланетные бактерии можно «оживить» на Земле.

Впервые микроорганизм рассмотрел в оптический микроскоп голландский ученый Антоний ван Левенгук еще в конце 17 века. В настоящий момент известных видов бацилл насчитывается порядка двух тысяч. Все их можно условно разделить на:

• вредные;
• полезные;
• нейтральные.

При этом вредные обычно воюют с полезными и нейтральными. Это одна из наиболее частных причин, из-за которых болеет человек.

Самые любопытные факты

В целом, одноклеточные организмы участвуют во всех жизненных процессах.

Бактерии и люди

С рождения человек попадает в мир полный различных микроорганизмов. Какие-то помогают ему выжить, другие вызывают инфекции и болезни.

Самые любопытные интересные факты о бактериях и людях:

Получается, бацилла может как полностью излечить человека, так и уничтожить наш вид. В настоящее время уже существует и бактериальные токсины.

Как бактерии помогли нам выжить?

Вот еще некоторые интересные факты о бактериях, которые приносят пользу человеку:

• некоторые виды бацилл защищают человека от аллергии;
• с помощью бактерий можно утилизировать опасные отходы (например, продукты из нефти);
• без микроорганизмов в кишечнике человек бы не выжил.

Как рассказать малышам о бациллах?

Малыши о бациллах готовы разговаривать уже в 3-4 года. Чтобы правильно донести информацию, стоит рассказать интересные факты о бактериях. Для детей, к примеру, очень важно понимание того, что существуют злые и добрые микробы. Что добрые способны превратить молоко в ряженку. А также, что они помогают животику переваривать пищу.

Внимание нужно обращать на злых бактерий. Рассказывать, что они очень маленькие, поэтому их не видно. Что, попадая в тело человека, микробов быстро становится много, и они начинают нас кушать изнутри.

Ребенок должен знать, чтобы злой микроб не попал в организм нужно:

• Мыть руки после улицы и перед едой.
• Не есть много сладкого.
• Ставить прививки.

Лучше всего показать бактерии с помощью картинок и энциклопедий.

Что должен знать каждый школьник?

С ребенком постарше лучше говорить уже не о микробах, а рассказывать про бактерии. Интересные факты для школьников важно аргументировать. То есть, рассказывая о важности мытья рук, можно поведать, что на ручках туалетов живут 340 колоний вредных бацилл.

Можно вместе найти информацию о том, какие бактерии вызывают кариес. А также рассказать школьнику, что шоколад в небольшом количестве обладает антибактериальным эффектом.

Даже ученик младших классов сможет понять, что такое вакцина. Это когда в организм вводится небольшое количество вируса или бактерий, а иммунная система их побеждает. Поэтому так важно ставить прививки.

Уже с детских лет должно прийти понимание, что страна бактерий - это целый, еще не до конца изученный, мир. И пока есть эти микроорганизмы, есть и сам человеческий вид.

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

• 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 .
• 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

Рибосомы бактериальной клетки участвуют в синтезе белка из аминокислот. Рибосомы бактериальных клеток не объединены в эндоплазматическую сеть, как у клеток, имеющих ядро. Именно рибосомы часто становятся «мишенью» для многих антибактериальных препаратов.

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 .

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.

Рис. 19. На фото бактерии стрептококки (от греческого «стрептос» — цепочка).

Располагаются цепочками. Являются возбудителями целого ряда заболеваний.

Рис. 20. На фото бактерии «золотистые» стафилококки. Располагаются, как «гроздья винограда». Скопления имеют золотистую окраску. Являются возбудителями целого ряда заболеваний.

Палочковидные бактерии

Палочковидные бактерии, образующие споры, называются бациллами. Они имеют цилиндрическую форму. Самым ярким представителем этой группы является бацилла . 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).

Цитоплазматическая мембрана при электронной микроскопии ультратонких срезов представляет собой трехслойную мембрану (2 темных слоя толщиной по 2,5 нм разделены светлым - промежуточным). По структуре она похожа на плазмалемму клеток животных и состоит из двойного слоя фосфолипидов с внедренными поверхностными, а также интегральными белками, как бы пронизывающими насквозь структуру мембраны. При избыточном росте (по сравнению с ростом клеточной стенки) цитоплазматическая мембрана образует инвагинаты - впячивания в виде сложно закрученных мембранных структур, называемые мезосомами. Менее сложно закрученные структуры называются внутрицитоплазматическими мембранами.

Цитоплазма

Цитоплазма состоит из растворимых белков, рибонуклеиновых кислот, включений и многочисленных мелких гранул - рибосом, ответственных за синтез (трансляцию) белков. Рибосомы бактерий имеют размер около 20 нм и коэффициент седиментации 70S, в отличие от 80S-рибосом, характерных для эукариотических клеток. Рибосомные РНК (рРНК) - консервативные элементы бактерий («молекулярные часы» эволюции). 16S рРНК входит в состав малой субъединицы рибосом, а 23S рРНК - в состав большой субъединицы рибосом. Изучение 16S рРНК является основой геносистематики, позволяя оценить степень родства организмов.
В цитоплазме имеются различные включения в виде гранул гликогена, полисахаридов, бета-оксимасляной кислоты и полифосфатов (волютин). Они являются запасными веществами для питания и энергетических потребностей бактерий. Волютин обладает сродством к основным красителям и легко выявляется с помощью специальных методов окраски (например, по Нейссеру) в виде метахроматических гранул. Характерное расположение гранул волютина выявляется у дифтерийной палочки в виде интенсивно прокрашивающихся полюсов клетки.

Нуклеоид

Нуклеоид - эквивалент ядра у бактерий. Он расположен в центральной зоне бактерий в виде двунитевой ДНК, замкнутой в кольцо и плотно уложенной наподобие клубка. Ядро бактерий, в отличие от эукариот, не имеет ядерной оболочки, ядрышка и основных белков (гистонов). Обычно в бактериальной клетке содержится одна хромосома, представленная замкнутой в кольцо молекулой ДНК.
Кроме нуклеоида, представленного одной хромосомой, в бактериальной клетке имеются внехромосомные факторы наследственности - плазмиды, представляющие собой ковалентно замкнутые кольца ДНК.

Капсула, микрокапсула, слизь

Капсула - слизистая структура толщиной более 0,2мкм, прочно связанная с клеточной стенкой бактерий и имеющая четко очерченные внешние границы. Капсула различима в мазках-отпечатках из патологического материала. В чистых культурах бактерий капсула образуется реже. Она выявляется при специальных методах окраски мазка (например, по Бурри-Гинсу), создающих негативное контрастирование веществ капсулы: тушь создает темный фон вокруг капсулы. Капсула состоит из полисахаридов (экзополисахаридов), иногда из полипептидов, например, у сибиреязвенной бациллы она состоит из полимеров D-глутаминовой кислоты. Капсула гидрофильна, препятствует фагоцитозу бактерий. Капсула антигенна: антитела против капсулы вызывают ее увеличение (реакция набухания капсулы).
Многие бактерии образуют микрокапсулу - слизистое образование толщиной менее 0,2мкм, выявляемое лишь при электронной микроскопии. От капсулы следует отличать слиэь - мукоидные экзополисахариды, не имеющие четких границ. Слизь растворима в воде.
Бактериальные экзополисахариды участвуют в адгезии (прилипании к субстратам), их еще называют гликокаликсом. Кроме синтеза
экзополисахаридов бактериями, существует и другой механизм их образования: путем действия внеклеточных ферментов бактерий на дисахариды. В результате этого образуются декстраны и леваны.

Жгутики

Жгутики бактерий определяют подвижность бактериальной клетки. Жгутики представляют собой тонкие нити, берущие начало от цитоплазматической мембраны, имеют большую длину, чем сама клетка. Толщина жгутиков 12-20 нм, длина 3-15 мкм. Они состоят из 3 частей: спиралевидной нити, крюка и базального тельца, содержащего стержень со специальными дисками (1 пара дисков - у грамположительных и 2 пары дисков - у грамотрицательных бактерий). Дисками жгутики прикреплены к цитоплазматической мембране и клеточной стенке. При этом создается эффект электромотора со стержнем-мотором, вращающим жгутик. Жгутики состоят из белка - флагеллина (от flagellum - жгутик); является Н-антигеном. Субъединицы флагеллина закручены в виде спирали.
Число жгутиков у бактерий различных видов варьирует от одного (монотрих) у холерного вибриона до десятка и сотен жгутиков, отходящих по периметру бактерии (перитрих) у кишечной палочки, протея и др. Лофотрихи имеют пучок жгутиков на одном из концов клетки. Амфитрихи имеют по одному жгутику или пучку жгутиков на противоположных концах клетки.

Пили

Пили (фимбрии, ворсинки) - нитевидные образования, более тонкие и короткие (3-10нм х 0, 3-10мкм) , чем жгутики. Пили отходят от поверхности клетки и состоят из белка пилина, обладающего антигенной активностью. Различают пили, ответственные за адгезию, то есть за прикрепление бактерий к поражаемой клетке, а также пили, ответственные за питание, водносолевой обмен и половые (F-пили), или конъюгационные пили. Пили многочисленны - несколько сотен на клетку. Однако, половых пилей обычно бывает 1-3 на клетку: они образуются так называемыми "мужскими" клетками-донорами, содержащими трансмиссивные плазмиды (F-, R-, Col-плазмиды). Отличительной особенностью половых пилей является взаимодействие с особыми "мужскими" сферическими бактериофагами, которые интенсивно адсорбируются на половых пилях.

Споры

Споры - своебразная форма покоящихся фирмикутных бактерий, т.е. бактерий
с грамположительным типом строения клеточной стенки. Споры образуются при неблагоприятных условиях существования бактерий (высушивание, дефицит питательных веществ и др.. Внутри бактериальной клетки образуется одна спора (эндоспора). Образование спор способствует сохранению вида и не является способом размножения, как у грибов. Спорообразующие бактерии рода Bacillus имеют споры, не превышающие диаметр клетки. Бактерии, у которых размер споры превышает диаметр клетки, называются клостридиями, например, бактерии рода Clostridium (лат. Clostridium - веретено). Споры кислотоустойчивы, поэтому окрашиваются по методу Ауески или по методу Циля-Нильсена в красный, а вегетативная клетка в синий цвет.

Форма спор может быть овальной, шаровидной; расположение в клетке -терминальное, т.е. на конце палочки (у возбудителя столбняка), субтерминальное - ближе к концу палочки (у возбудителей ботулиэма, газовой гангрены) и центральное (у сибиреязвенной бациллы). Спора долго сохраняется из-за наличия многослойной оболочки, дипиколината кальция, низкого содержания воды и вялых процессов метаболизмов. В благоприятных условиях споры прорастают, проходя три последовательные стадии: активация, инициация, прорастание.

Бактерии (собственно бактерии, актиномицеты, риккетсии и хламидии, микоплазмы и, возможно, вирусы)– гетеротрофы или автотрофы. При фотосинтезе не происходит выделение кислорода.

Бактерии - это очень мелкие одноклеточные орга­низмы. Впер­вые бактерии наблюдал в микроскоп Антони ван Левенгук в XVII веке.

Клетка бактерии имеет оболочку (клеточную стенку) подобно клетке растения. Но у бактерии она упругая, не­целлюлозная . Под оболочкой находится клеточная мемб­рана, обеспечивающая избирательное поступление веществ в клетку. Она впячивается внутрь цитоплазмы, уве­личивая поверхность мембранных образований, на кото­рых идут многие реакции обмена веществ. Существенным отличием бактериальной клетки от клеток других орга­низмов является отсутствие оформленного ядра. Из дру­гих органелл в клетках бактерий присутствуют только рибосомы, на которых протекает синтез белка. Все ос­тальные органеллы у прокариот отсутствуют.

Форма бактерий весьма разнообразна, они могут быть шарообразные - кокки, палочкообразные - бациллы, изогнутые - вибрионы, за­крученные - спириллы и спирохеты (рис.).

Движение . Некоторые бактерии имеют жгутики , с помощью которых они движутся . Раз­множаются бактерии путем простого деления клетки на две. При благоприятных условиях клетка бактерии делится каж­дые 20 мин.

Спорообразование . Если условия неблагоприятны, дальнейшее раз­множение колонии бактерий приостанавливается или за­медляется. Бактерии плохо переносят низкие и высокие тем­пературы: при нагревании до 80 0 С многие погибают, а не­которые при неблагоприятных условиях образуют споры - покоящиеся стадии, покрытые плотной оболочкой. В таком состоянии они сохраняют жизнеспособность довольно дол­го, иногда несколько лет. Споры некоторых бактерий вы­держивают замораживание и повышение температуры до 129 0 С. Спорообразование свойственно бациллам, напри­мер возбудителям сибирской язвы, туберкулеза .

Бактерии живут повсеместно - в почве, воде, возду­хе, в организмах растений .

Способ питания. Многие бактерии по способу питания являются гетеротрофными организмами, т. е. используют готовые органические ве­щества. Часть из них, являясь сапрофитами, разрушает остатки мертвых растений и животных, участвует в раз­ложении навоза, способствует минерализации почвы.

Бактериальные процессы спиртового, молочнокислого брожения используются человеком (кефир). Есть виды, которые могут жить в организме человека, не принося вреда. Так, например, в кишечнике человека обитает кишечная па­лочка .

Отдельные виды бактерий, поселяясь на продуктах питания, вызывают их порчу. К сапрофитам относятся бактерии гниения и брожения .

Кроме гетеротрофов существуют и автотрофные бак­терии , способные окислять неорганические вещества, а выделяющуюся энергию использовать для синтеза орга­нических веществ. Так, например, почвенные азотобак­терии обогащают ее азотом, повышая плодородие (клубеньковые бактерии), располагаются они на корнях бобовых растений - клевера, люпина, гороха. К автотрофам относятся серобактерии и железобактерии (живут на глубинах океана).

К прокариотам относится еще одна группа микроор­ганизмов - цианобактерии (сине-зеленые водоросли) это - автотрофы, имеют фотосинтезирующую систему и пигмент хло­рофилл. Поэтому они зеленого или сине-зеленого цвета. Цианобактерии могут быть одиночными, колониальны­ми, нитчатыми (многоклеточными). Они внешне сходны с водорослями. Цианобактерии распространены в воде, почве, горячих источниках, входят в состав лишайников.

Использование темы «Микроорганизмы» в экологическом образовании дошкольников.

В каком разделе программы «Наш дом – природа» дается понятие о микроорганизмах, в том числе о бактериях? Каким образом?

В блоках «Почва - живая земля» и «Лес». Показано «безотходное производство» в природе, роль бактерий как разрушителей остатков растений (сказка «Как медведь пень потерял»)

Грибы

Подцарство Низшие грибы. Вегетативная фаза состоит из плазмодия – многоядерной голой подвижной протоплазматической массы, лишенной клеточных стенок (слизевые грибы, например, мукор)

Подцарство Высшие грибы . Плазмодия нет, вегетативная фаза состоит из нитей (гиф) или клеток с ярко выраженной клеточной стенкой. (Настоящие грибы).

Грибы - это группа живых организмов, ко­торая имеет признаки сходства с растениями и живот­ными. Грибы в настоящее время выделяют в отдельное царство живых существ. Почему?

Как и растения, грибы имеют:

жесткую клеточную оболочку,

неограниченный рост,

они неподвижны,

размножаются спорами,

питаются путем всасывания растворенных в воде питательных веществ.

Но они не зеленые, нет ни цветков, ни семян.

Как и животные, грибы:

не способны синтезировать органические вещества из неорганических,

не имеют пла­стид и фотосинтезирующих пигментов,

в качестве запас­ного питательного вещества накапливают гликоген, а не крахмал,

в состав клеточной оболочки входит хитин (как у насекомых), а не из целлюлозы,

могут синтезировать мочевую кислоту.

Но они не передвигаются и не заглатывают пищу.

Чаще всего традиционно грибы рассматривают в курсе ботаники, но уже во всех новых пособиях грибы не относят к растениям.

Число видов . В царстве грибов известно 100 тыс. видов (по мнению некоторых, истинное число видов грибов – не менее 1,5 млн.). В нашей стране – около 60 тысяч видов.

Происхождение . В последнее время наиболее обоснованно предположение о том, что грибы произошли от бесцветных примитивных одноклеточных жгутиковых организмов, одних из первых обителей водоемов нашей планеты, и среди них нельзя было еще выделить типичных животных и растений. Появились около 1 млрд. лет назад. Расцвета грибы достигли в каменноугольный период – примерно 265 лет тому назад. Вероятно, шляпочные грибы возникли одновременно с высшими растениями и прошли с ними совместную эволюцию.

Строение гриба . Рассмотрим строение гриба. Тело гриба - таллом - состоит из тонких нитей - гифов . Совокупность гифов называется мицелием или грибницей (рис.) .

Только в 19 веке установили, что гриб состоит как бы из двух частей. Первая – это грибница, которая пронизывает почву, гниющую древесину, даже стволы живых деревьев. Она чаще микроскопическая, и только когда ее очень много, мы различаем ее в виде беловатого налета или в виде тяжей, или шнуров, состоящих из мельчайших переплетающихся нитей. Запах грибницы часто значительно сильнее запаха самих грибов.

Мицелий развивается на субстрате (это основа – например, почва, ствол дерева и т.д.), при этом гифы про­никают внутрь субстрата и разрастаются, многократно вет­вясь. Размножаются грибы вегетативно - частями мицелия и спорами.

Вторая часть гриба – то, что мы обычно называем грибом – это его плодовое тело. Оно связано с грибницей основанием ножки. При развитии плодовых тел гифы грибов плотно переплетаются и образуют ложную ткань. Исследователей всегда приводила в изумление внезапность появления шляпочных грибов. Гриб вырастает в день на 1-2 см, жизнь плодового тела шляпочного гриба – всего около 10 дней.

Плодовые тела состоят из ножки и шляп­ки. У одних грибов нижний слой шляпки образован радиально расположенными пластинками - это пластинча­тые грибы. К ним относятся сыроежки, лисички, шам­пиньоны, бледная поганка, мухоморы и т. д. У других грибов на ниж­ней стороне шляпки имеются многочисленные трубочки - это трубчатые грибы. К ним относятся белый гриб, подбе­резовик, подосиновик, и т. д. В трубочках и на пластинках созревают споры гриба.

Размеры . Большинство грибов имеют микроскопические размеры. В то же время самым крупным живым существом на Земле считается гриб рода Армиллярия (опенок), обнаруженный на севере шт. Мичиган, масса его грибницы около 100 т., площадь – 15 га, возраст 1500 лет. Его гифы взаимодействуют с корневыми системами всего леса.

Классификация и представители . Грибы делятся на два подцарства: низшие и высшие грибы

Подцарство низшие: тело – одна многоядерная или одноядерная клетка. Половое размножение редко.

Представителями низших гри­бов являются плесневый гриб мỳкор (часто бывает на хлебе) и фитофтора на пасленовых. Плесневые грибы развиваются в почве, на влажных продуктах питания, плодах, овощах. Одна часть гифов гри­ба проникает внутрь субстрата, а другая часть поднимает­ся вверх над поверхностью. На концах вертикальных ги­фов созревают споры.

Подцарство высшие: имеют многоклеточные гифы.

Класс базидиомицеты, к ним относятся шляпочные грибы (трубчатые и платинчатые и головня в колосе злаков. Для них характерен многоклеточный мицелий, который развива­ется в почве, а на поверхности образуются плодовые тела.

Лучше всего шляпочные грибы растут там, где достаточно питательная среда, оптимальная влажность и температура воздуха (т.е. в прохладных и в меру сырых лесах, наиболее благоприятная обстановка – в смешанных лесах), а для некоторых видов еще и степень освещенности.

Хищные грибы: имеют приспособления для захвата мелких животных. Например, вешенка выделяет вещество, обездвиживающее нематод, после чего гифы проникают в их тело.

Размножение. Вегетативным, половым и бесполым путем.

Вегетативное - участками грибницы.

Бесполое – одной клеткой – почкование (дрожжи), спорами (пеницилл).

Половое . У примитивных – слияние подвижных зооспор, у высших – нитей грибницы.

Плодовое тело несет микроскопические споры. Грибы образуют просто фантастическое количество спор – миллионы, миллиарды и триллионы (например, дождевик гигантский). У большинства грибов споры находятся на нижней стороне шляпки, на поверхности трубочек или пластинок, и бывают разного цвета и формы.

Значение в природе

1. Грибы наряду с бактериями играют важную роль в кру­говороте веществ в природе. Они при помощи ферментов активно разлагают попадающие в почву остатки животных и растений, органичес­кие вещества, минерализуют их, участвуют в образова­нии плодородного слоя почвы - гумуса.

Специализированные экологические группы: кератинофилы, копрофилы, ксилотрофы, карбофилы, гербофилы, хищные, микофилы, фитопатогены.

2. Большинство грибов растет в лесу, в тесном сотрудничестве и корнями зеленых растений, особенно деревьев. Грибница оплетает их корни и даже часто проникает внутрь. Гриб и дерево обмениваются питательными веществами, и это полезно им обоим (явление взаимовыгодного сотрудничества – симбиоза). А под деревом появляются плодовые тела – сами грибы: подберезовики, подосиновики. Грибы тесно связаны со своими породами деревьев. Некоторые (белый гриб, сыроежки) растут со многими породами. Белый гриб образует микоризу с деревьями около 50 видов. Без участия деревьев растут шампиньоны, луговые опята, зонтики, но их меньше.

У травянистых растений тоже есть явление микоризы (особенно у орхидных), но у них симбиоз существует с микроскопическими грибами, не образующими крупных плодовых тел.

Гриб дает растению азотистые вещества, витамины, а растение грибу – углеводы. Иногда гриб поставляет воду и минеральные вещества и «работает» в качестве корневых волосков.

Многие стороны деятельности грибов пока нам еще не известны.

Для человека . Грибы так же как растения и животные, - постоянные спутники человека, обязательные участники его жизни и деятельности. Кроме использования в пищу из грибов получают лекарственные препараты - антибио­тики (пенициллин), витамины, ростовые вещества рас­тений (гиббереллин), ферменты.

Они - помощники в хлебопечении и виноделии. Дрожжи вызывают спиртовое брожение: расщепляют сахар на этиловый спирт и углекислый газ.

Грибы играли большую роль в духовной жизни людей (галлюциногенные свойства). Мухомор красный в странах Южной Америки, в Индии, у народов Крайнего Севера считается «божественным грибом». Водный раствор другого гриба – мухомора пантерного (шляпка коричневатого цвета) обладает инсектицидными свойствами. Мухомор заливают горячей водой и насыпают в блюдце сахар. Мухи прилетают и затем погибают.

Цесарский гриб болети из рода мухоморов – первый среди съедобных.

Продукт питания : Издавна употреблялись в пищу. 20-30% чистого белка. Усвояемость грибного белка в 8 раз ниже, чем белка молока. В шляпках белка больше. Жиры, мин. в-ва, микроэлементы (железо, кальций, фосфор, йод, калий).

В нашей стране известно около 300 видов съедобных грибов, в средней полосе – около 200 видов. Большинство съедобных грибов малоизвестны (например, гриб-зонтик). Лучшие съедобные – белый, подосиновик, подберезовик, маслята, грузди, рыжики, осенний опенок.

Сбор . Выкручивание, если это невозможно (ножка хрупкая), то срезать.

Ядовитых грибов сравнительно немного. Некоторые ядовитые трудно отличить от съедобных. Некоторые считают, что ядовитые грибы не червивеют, но ядовитые для человека вещества могут быть безвредны для насекомых.

Насчитывается около 80 видов грибов, употребление в пищу которых может вызвать неприятные явления, из них ядовитых – примерно 20 видов. Такие грибы разделяются на

несъедобные (желчный гриб, перечный, некоторые виды сыроежек),

условно съедобные (сморчки, строчки, волнушка, черный груздь, свинушки; их нужно отваривать 15-20 минут);

ядовитые (20-25 видов, бледная поганка и вонючий мухомор, они смертельно ядовиты, ложная лисичка, сатанинский гриб, рядовки, некоторые шампиньоны). Даже один гриб может вызвать гибель. Белая бледная поганка, мухоморы «маскируются» под шампиньоны, зеленушку, сыроежки.

Помощь при отравлении: нужно лежать, пить холодную жидкость, на ноги и живот грелки, срочно оказать медицинскую помощь. Часто симптомы отравления наступают через день-два или 2 недели, когда помощь уже нельзя оказать.

Некоторые грибы – навозник белый, серый и др. ни в коем случае нельзя употреблять со спиртными напитками, т.к. их токсины растворяются не в воде, а в спирте; нельзя употреблять также переросшие и червивые, консервированные жареные грибы, грибы вблизи магистралей, полей и садов, промышленных предприятий – выбросы и пестициды).

Лечебные свойства. Из грибов получают пенициллин и лимонную кислоту, используют получаемые из грибов вещества для лечения психических заболеваний, рака, язвы желудка, туберкулеза.

Из чаги – лекарство бефунгин. Черный нарост на стволах берез. Настой его применяют вместо чая. Используется как противоопухолевое и для лечения гастритов.

Веселка обыкновенная – для мази при лечении полиартрита.

Белый – для лечения жел.-киш. заболеваний, есть антибиотики, профилактика рака. Особенно сильно – у еловой формы.

Лиственничный масленок снимает головные боли.

Рыжик – задерживает рост туберкулезной палочки.

Гриб сиитаке (Япония, искусственное выращивается) – профилактика повышения артериального давления, атеросклероза, противоопухолевое, и противовирусное.

Вешенка – обладает противоопухолевыми и антивирусными свойствами.

Грибы в городе. Шампиньон тротуарный пробивает бетон и асфальт (в Москве в центре города), шампиньон обыкновенный, навозник белый (съедобный, но живет всего несколько часов, хранить нельзя даже в холодильнике), трутовик серно-желтый (до полуметра и весом 6-8 кг, однолетник). В городе собирать грибы нельзя, в лесу – только не ближе 500 м от дороги.

«Гриб-пластырь» – дождевик. Есть ложный дождевик (несъедобный) – у него мякоть не белая, темная.

Грибы интересной формы . У многих грибов причудливая форма: иудино ухо, рогатик заячьи уши, ослиные уши (все уши съедобны), звездовики, гриб-баран, трутовик настоящий, или «гриб-копыто», «грибы-цветы».

Разведение. Шампиньон – дитя тьмы, его разводят в темных помещениях.Вешенку начали выращивать в культуре в последние 20-30 лет, она растет на древесине или субстрате из подсолнечникового жмыха. Вообще разводят около 10 видов различных грибов. Искусственно выращиваемые грибы – экологически чистый продукт.