Царство Бактерии Бакте рии (эубактерии (Eubacteria), др. -греч. βακτήριον — палочка) — домен (надцарство) прокариотных (безъядерных) микроорганизмов, чаще всего одноклеточных. К настоящему времени описано около десяти тысяч видов бактерий и предполагается, что их существует свыше миллиона.
Бактерии являются самыми древними организмами, появившимися около 3, 5 млрд. лет назад в архее. Около 2, 5 млрд. лет они доминировали на Земле, формируя биосферу, участвовали в образовании кислородной атмосферы.
История изучения • Впервые бактерий увидел в оптический микроскоп и описал в 1676 году голландский натуралист Антони ван Левенгук. Как и всех микроскопических существ, он назвал их «анималькули» . • Название «бактерии» ввёл в употребление в 1828 году Христиан Эренберг. • В 1850 -х годах Луи Пастер положил начало изучению физиологии и метаболизма бактерий, а также открыл их болезнетворные свойства. • Дальнейшее развитие медицинская микробиология получила в трудах Роберта Коха, которым были сформулированы общие принципы определения возбудителя болезни (постулаты Коха). В 1905 году он был удостоен Нобелевской премии за исследования туберкулёза.
История изучения • Основы общей микробиологии и изучения роли бактерий в природе заложили М. В. Бейеринк и С. Н. Виноградский. • Изучение строения бактериальной клетки началось с изобретением электронного микроскопа в 1930 -е. В 1937 году Э. Чаттон предложил делить все организмы по типу клеточного строения на прокариот и эукариот, и в 1961 году Стейниер и Ван Ниль окончательно оформили это разделение. • Развитие молекулярной биологии привело к открытию в 1977 году К. Вёзе коренных различий и среди самих прокариот: между бактериями и археями.
Химический состав бактериальной клетки азот (8— 15% сухого остатка), углерод (45— 55% сухого остатка), кислород (30% сухого остатка), водород (6— 8% сухого остатка). Вода (75— 85%) Вода - структурный элемент цитоплазмы. Свободная вода является растворителем для кристаллических веществ, источником водородных ионов и участником химических реакций. Минеральные вещества бактерий
• Белок. на его долю приходится 50— 80% сухого вещества бактериальной клетки Он распределен в цитоплазме, нуклеоиде, цитоплазматической мембране и других клеточных структурах. К белкам принадлежат ферменты, многие токсины. • Нуклеопротеиды — соединение белка с нуклеиновыми кислотами ДНК и РНК. Нуклеиновые кислоты: ДНК определяет генетические свойства, РНК — биосинтез белка. • Углеводы — 12— 18% сухого вещества. Это основной источник энергии и углерода. Многие структурные компоненты клетки состоят из углеводов (оболочка, капсула, слизистый слой). • Липиды — составляют ~ 10% сухого остатка. — это запасные вещества, повышающие устойчивость бактерий во внешней среде. Связываясь с белками и углеводами, липиды составляют сложный комплекс, определяющий токсические свойства микроорганизмов.
Питание бактерий По типу питания микроорганизмы делятся на: автотрофы – синтезируют все углеродсодержащие вещества из СО 2; гетеротрофы – в качестве источника углерода используют органические вещества; сапрофиты – питаются органическими веществами отмерших организмов; паразиты – живут за счет органических веществ живой клетки по использованию энергии Фототрофы - используют для биосинтетических реакций энергию солнечного света Хемотрофы - получают энергию за счет окисления органических соединений
Дыхание бактерий • Облигатные (строгие) аэробы развиваются при наличии в атмосфере 20% кислорода • Облигатные анаэробы — бактерии, для которых наличие молекулярного кислорода является губительным • Факультативные анаэробы могут размножаться как в присутствии, так и в отсутствие кислорода (большинство патогенных и сапрофитных микробов) • Микроаэрофилы нуждаются в значительно меньшем количестве кислорода, его высокая концентрация хотя и не убивает бактерии, но задерживает их рост), некоторые микробы нуждаются в повышенном содержании углекислого газа (капнофилы) • Аэротолерантные бактерии способны расти в присутствии кислорода, но не использовать его в качестве источника энергии. Энергию они получают исключительно с помощью брожения
Классификация микроорганизмов по Берджи
Строения клеточных стенок грамположительных (Грам+) и грамотрицательных (Грам -) — бактерий
По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов. Шаровидные или кокки. Палочковидные. Извитые. Нитевидные.
Кокковидные бактерии (кокки) по характеру взаиморасположения после деления подразделяются на: 1. Микрококки. Клетки расположены в одиночку. Входят в состав нормальной микрофлоры, находятся во внешней среде. Заболеваний у людей не вызывают. 2. Диплококки. Деление этих микроорганизмов происходит в одной плоскости, образуются пары клеток. Среди диплококков много патогенных микроорганизмов- гонококк, менингококк, пневмококк. 3. Стрептококки. Деление осуществляется в одной плоскости, размножающиеся клетки сохраняют связь (не расходятся), образуя цепочки. Много патогенных микроорганизмов- возбудители ангин, скарлатины, гнойных воспалительных процессов.
4. Тетракокки. Деление в двух взаимоперпендикулярных плоскостях с образованием тетрад (т. е. по четыре клетки). 5. Сарцины. Деление в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, образуя тюки (пакеты) из 8, 16 и большего количества клеток. Часто обнаруживают в воздухе. 6. Стафилококки (от лат. - гроздь винограда). Делятся беспорядочно в различных плоскостях, образуя скопления, напоминающие грозди винограда. Вызывают многочисленные болезни, прежде всего гнойно-воспалительные.
Палочковидные формы микроорганизмов. 1. Бактерии- палочки, не образующие спор. 2. Бациллы- аэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры обычно не превышает размера (“ширины”) клетки (эндоспоры). 3. Клостридии- анаэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры больше поперечника (диаметра) вегетативной клетки, в связи с чем клетка напоминает веретено или теннисную ракетку.
Извитые формы микроорганизмов. 1. Вибрионы и кампилобактерии- имеют один изгиб, могут быть в форме запятой, короткого завитка. 2. Спириллы- имеют 2 - 3 завитка. 3. Спирохеты- имеют различное число завитков, аксостиль- совокупность фибрилл, специфический для различных представителей характер движения и особенности строения (особенно концевых участков).
По расположению и количеству жгутиков выделяют ряд форм бактерий. А. Монотрихи- имеют один полярный жгутик. В. Лофотрихи- имеют полярно расположенный пучок жгутиков. С. Амфитрихи- имеют жгутики по диаметрально противоположным полюсам. D. Перитрихи- имеют жгутики по всему периметру бактериальной клетки.
Строение бактериальной клетки.
Постоянные структуры Нуклеоид - циркулярно замкнутая суперспирализованная двухцепочечная молекула ДНК = бактериальная хромосома Цитоплазма - аналогичная цитоплазме эукариотической клетки Рибосомы - Аналогичны рибосомам эукариотической клетки, но меньшей молекулярной массы
Постоянные структуры Цитоплазматическая мембрана - аналогичная ЦПМ эукариотической клетки, но без стеринов (стерины содержатся в ЦПМ лишь у микоплазм) Мезосомы - впячивания ЦПМ: • центр энергетического метаболизма • участие в клеточном делении Клеточная стенка - играет формообразующую роль предохраняет, клетку от осмотического лизиса, имеет два типа строения (грамположительная и грамотрицательная КС), отсутствует у микоплазм
Непостоянные структуры Плазмиды - ДНК аналогичного нуклеоиду строения, но, меньшего молекулярного веса. В одной клетки может быть несколько копий одной плазмиды Цитоплазматические включения - как правило, запасы питательных веществ Жгутики - Органы движения
Размножение бактерий Основной способ размножения бактерий – бесполое размножение: деление клетки надвое, почкование. Так как отсутствует ядро, это деление митозом назвать нельзя. Бинарное деление: перед делением происходит репликация ДНК, мезосома делит клетку на две. Некоторые бактерии при благоприятных условиях способны делиться каждые 20 минут. Почкование: некоторые бактерии размножаются путем почкования. При этом на одном из полюсов материнской клетки формируется почка, в нее переходит один из поделившихся нуклеоидов. Почка разрастается, превращаясь в дочернюю клетку, и отделяется от материнской.
Деление бактериальной клетки • Размножаются бактерии путем деления одной клетки на две. Быстрота размножения зависит от внешних условий. Если они благоприятны, то деление клкток некоторых бактерии происходит через каждые 20 -30 мин.
Размножение бактерий У некоторых бактерий наблюдается половой процесс, но в самой примитивной форме. Часть ДНК (очень редко вся ДНК) клетки-донора переносится в клеткуреципиент, ДНК которой генетически отличается от ДНК донора. При этом перенесённая ДНК замещает часть ДНК реципиента. При этом образуется ДНК, которая содержит гены обеих родительских клеток. Такую ДНК называют рекомбинантной. У потомства или рекомбинантов, наблюдается заметное разнообразие признаков, вызванное смещением генов. Такое разнообразие признаков очень важно для эволюции и является главным преимуществом полового процесса.
Размножение бактерий
Значение бактерий • Определяется их участием во многих биологических процессах, особенно в круговороте веществ в природе. Бактерии, в результате своей жизнедеятельности, способны разлагать сложные органические соединения до простых неорганических веществ, которые снова используются зелеными растениями. Бактерии способны разлагать белки, углеводы, жиры.
Значение бактерий • Ряд веществ, образуемых бактериями в результате обмена веществ, весьма ценен для человека. Деятельность бактерий используется в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства для получения молочнокислых продуктов, для квашения капусты, силосования кормов, получения органических кислот, спиртов, ацетона, ферментативных препаратов и др.
Значение бактерий • В настоящее время бактерии приобретают исключительно большое значение как продуценты многих биологически активных веществ (антибиотиков, аминокислот, витаминов и др. ), используемых в медицине, ветеринарии и животноводстве. Без участия бактерий невозможны процессы, происходящие приготовлении кожи для дубления, мацерации волокон льна и пеньки.
Значение бактерий • Человек использует бактерии и для обработки сточных вод: при медленном пропускании сточных вод над гравием и песком твердые частицы оседают и под действием разных бактерий превращаются в материал, который после высушивания используется как удобрение. При прохождении сквозь песок и гравий болезнетворные бактерии погибают и перевариваются гнилостными бактериями.
Значение бактерий • Отрицательную роль играют патогенные бактерии, вызывающие заболевания растений, животных и человека. Многие бактериисапрофиты вызывают порчу продуктов, причем некоторые из них отличаются высокой токсичностью. Токсины обычно поражают не организм как целое, а определенный орган или одну из систем органов- например, центральную нервную систему, красные кровяные клетки и т. д. , вызывая характерный комплекс симптомов, по которым можно диагностировать болезнь и установить ее возбудителя.
Значение бактерий • Из болезней растений, вызываемых бактериями, известны: ожог, поражающий плодовые растения - яблони, груши и др. ; черная гниль капусты; мягкая гниль многих растений; опухоли корней растений, (бактериальный корневой рак); опухолевидные наросты на листьях (галлы) и др.
Скачать презентацию Царство Бактерии Бакте рии эубактерии Eubacteria др -греч
4.ppt