Bakterijos išvaizda. Bakterinių infekcijų simptomai

Jie mus supa visur. Daugelis jų yra labai reikalingi ir naudingi žmogui, tačiau daugelis, priešingai, sukelia baisias ligas.
Ar žinote, kokiomis formomis atsiranda bakterijos? Kaip jie dauginasi? Ką jie valgo? Nori sužinoti?
.site) padės rasti šiame straipsnyje.

Bakterijų formos ir dydžiai

Bakterijos visai nėra didelės, jų dydžiai svyruoja nuo pusės iki penkių mikrometrų. Didžiausia bakterija yra septyni šimtai penkiasdešimt mikrometrų. Po nanobakterijų atradimo paaiškėjo, kad jų dydis yra daug mažesnis nei anksčiau įsivaizdavo mokslininkai. Tačiau iki šiol nanobakterijos nebuvo gerai ištirtos. Kai kurie mokslininkai netgi abejoja jų egzistavimu.

Agregatai ir daugialąsčiai organizmai

Kaip jie juda?

Mityba

Reprodukcija

Bakterijos neabejotinai nusipelno jūsų dėmesio ne tik todėl, kad jos sukelia daugybę ligų. Šie mikroorganizmai buvo pirmosios gyvos būtybės, apsigyvenusios mūsų planetoje. Bakterijų istorija Žemėje siekia beveik keturis milijardus metų! Seniausios šiandien egzistuojančios cianobakterijos yra cianobakterijos, kurios atsirado prieš tris su puse milijardo metų.

Naudingas bakterijų savybes galite pajusti patys, dėka korporacijos „Tiens“ specialistų, kurie sukūrė jums

Bakterinį organizmą atstovauja viena ląstelė. Bakterijų formos yra įvairios. Bakterijų struktūra skiriasi nuo gyvūnų ir augalų ląstelių struktūros.

Ląstelėje trūksta branduolio, mitochondrijų ir plastidžių. Paveldimos informacijos DNR nešėja yra ląstelės centre sulankstyta forma. Mikroorganizmai, neturintys tikrojo branduolio, priskiriami prokariotams. Visos bakterijos yra prokariotai.

Manoma, kad Žemėje yra daugiau nei milijonas šių nuostabių organizmų rūšių. Iki šiol aprašyta apie 10 tūkstančių rūšių.

Bakterijos ląstelė turi sienelę, citoplazminę membraną, citoplazmą su inkliuzais ir nukleotidą. Iš papildomų struktūrų kai kurios ląstelės turi žvynelius, pili (sukibimo ir laikymo paviršiuje mechanizmą) ir kapsulę. Esant nepalankioms sąlygoms, kai kurios bakterijų ląstelės gali formuoti sporas. Vidutinis bakterijų dydis yra 0,5-5 mikronai.

Išorinė bakterijų struktūra

Ryžiai. 1. Bakterinės ląstelės sandara.

Ląstelės sienelė

• Bakterijos ląstelės sienelė yra jos apsauga ir atrama. Jis suteikia mikroorganizmui specifinę formą.
• Ląstelės sienelė yra pralaidi. Per jį patenka maistinės medžiagos ir pasišalina medžiagų apykaitos produktai.
• Kai kurios bakterijų rūšys gamina specialias gleives, primenančias kapsulę, apsaugančią jas nuo išdžiūvimo.
• Kai kurios ląstelės turi žvynelius (vieną ar daugiau) arba gaureles, kurios padeda joms judėti.
• Bakterijų ląstelės, kurios atrodo rausvos, kai dažomas Gramu ( gramneigiamas), ląstelės sienelė yra plonesnė ir daugiasluoksnė. Išsiskiria fermentai, padedantys skaidyti maistines medžiagas.
• Bakterijos, kurios dažant Gram atrodo violetinės spalvos ( gramteigiamas), ląstelės sienelė stora. Į ląstelę patekusios maistinės medžiagos yra skaidomos periplazminėje erdvėje (tarpyje tarp ląstelės sienelės ir citoplazminės membranos) veikiant hidroliziniams fermentams.
• Ląstelės sienelės paviršiuje yra daug receptorių. Prie jų prisijungia ląstelių žudikai – fagai, kolicinai ir cheminiai junginiai.
• Kai kurių tipų bakterijų sienelės lipoproteinai yra antigenai, vadinami toksinais.
• Ilgai gydant antibiotikais ir dėl daugelio kitų priežasčių, kai kurios ląstelės netenka membranų, tačiau išlaiko gebėjimą daugintis. Jie įgauna apvalią formą – L formą ir gali ilgai išsilaikyti žmogaus organizme (kokai arba tuberkuliozės bacilos). Nestabilios L formos turi galimybę grįžti į pradinę formą (grįžimas).

Ryžiai. 2. Nuotraukoje parodyta gramneigiamų bakterijų (kairėje) ir gramteigiamų bakterijų (dešinėje) bakterijų sienelės struktūra.

Kapsulė

Esant nepalankioms aplinkos sąlygoms, bakterijos sudaro kapsulę. Mikrokapsulė tvirtai prilimpa prie sienos. Jį galima pamatyti tik elektroniniu mikroskopu. Makrokapsulę dažnai sudaro patogeniniai mikrobai (pneumokokai). Klebsiella pneumoniae makrokapsulė visada randama.

Ryžiai. 3. Nuotraukoje pneumokokas. Rodyklės rodo kapsulę (itin plonos pjūvio elektronograma).

Kapsulės pavidalo apvalkalas

Į kapsulę panašus apvalkalas yra darinys, laisvai susijęs su ląstelės sienele. Dėl bakterinių fermentų kapsulę primenantis apvalkalas yra padengtas angliavandeniais (egzopolisacharidais) iš išorinės aplinkos, o tai užtikrina bakterijų sukibimą su skirtingais paviršiais, net ir visiškai lygiais.

Pavyzdžiui, streptokokai, patekę į žmogaus organizmą, sugeba prilipti prie dantų ir širdies vožtuvų.

Kapsulės funkcijos yra įvairios:

• apsauga nuo agresyvių aplinkos sąlygų,
• užtikrinti sukibimą (prilipimą) prie žmogaus ląstelių,
• Kapsulė, turinti antigeninių savybių, turi toksinį poveikį, kai patenka į gyvą organizmą.

Ryžiai. 4. Streptokokai gali prilipti prie dantų emalio ir kartu su kitais mikrobais sukelti ėduonies atsiradimą.

Ryžiai. 5. Nuotraukoje matomas mitralinio vožtuvo pažeidimas dėl reumato. Priežastis yra streptokokai.

Flagella

• Kai kurios bakterijų ląstelės turi žvynelius (vieną ar daugiau) arba gaurelių, kurie padeda joms judėti. Žvyneliuose yra susitraukiančio baltymo flagellino.
• Žvynelių skaičius gali būti įvairus – vienas, žvynelių ryšulėlis, žvyneliai skirtinguose ląstelės galuose arba per visą paviršių.
• Judėjimas (atsitiktinis arba sukamasis) atliekamas dėl besisukančio žvynelių judėjimo.
• Žuvų antigeninės savybės turi toksinį poveikį ligoms.
• Bakterijos, neturinčios žvynelių, pasidengusios gleivėmis, sugeba slysti. Vandens bakterijose yra 40-60 vakuolių, užpildytų azotu.

Jie suteikia nardymą ir pakilimą. Dirvožemyje bakterijų ląstelė juda dirvožemio kanalais.

Ryžiai. 6. Žvynelinės tvirtinimo ir veikimo schema.

Ryžiai. 7. Nuotraukoje pavaizduoti įvairių rūšių vėgėlėti mikrobai.

Ryžiai. 8. Nuotraukoje pavaizduoti įvairių rūšių vėgėlėti mikrobai.

Išgėrė

• Pili (villi, fimbriae) dengia bakterijų ląstelių paviršių. Vilusas yra sraigtiškai susuktas plonas tuščiaviduris baltyminio pobūdžio siūlas.
• Bendras tipas gėrė užtikrina sukibimą (prilipimą) prie šeimininkų ląstelių. Jų skaičius didžiulis ir svyruoja nuo kelių šimtų iki kelių tūkstančių. Nuo pritvirtinimo momento bet kuris .
• Seksas gėrė palengvinti genetinės medžiagos perdavimą iš donoro recipientui. Jų skaičius yra nuo 1 iki 4 vienoje ląstelėje.

Ryžiai. 9. Nuotraukoje E. coli. Matosi vėliavėlė ir pilis. Nuotrauka daryta naudojant tunelinį mikroskopą (STM).

Ryžiai. 10. Nuotraukoje pavaizduota daugybė kokkų pilių (fimbrijų).

Ryžiai. 11. Nuotraukoje pavaizduota bakterijų ląstelė su fimbrija.

Citoplazminė membrana

• Citoplazminė membrana yra po ląstelės sienele ir yra lipoproteinas (iki 30% lipidų ir iki 70% baltymų).
• Skirtingos bakterijų ląstelės turi skirtingą membranos lipidų sudėtį.
• Membraniniai baltymai atlieka daug funkcijų. Funkciniai baltymai yra fermentai, dėl kurių citoplazminėje membranoje vyksta įvairių jo komponentų sintezė ir kt.
• Citoplazminė membrana susideda iš 3 sluoksnių. Dvigubas fosfolipidų sluoksnis yra persmelktas globulinų, kurie užtikrina medžiagų patekimą į bakterijų ląstelę. Jei jos funkcija sutrinka, ląstelė miršta.
• Citoplazminė membrana dalyvauja sporuliacijoje.

Ryžiai. 12. Nuotraukoje aiškiai matyti plona ląstelės sienelė (CW), citoplazminė membrana (CPM) ir centre esantis nukleotidas (bakterija Neisseria catarrhalis).

Vidinė bakterijų struktūra

Ryžiai. 13. Nuotraukoje pavaizduota bakterijos ląstelės sandara. Bakterijos ląstelės struktūra skiriasi nuo gyvūnų ir augalų ląstelių sandaros – ląstelėje trūksta branduolio, mitochondrijų ir plastidžių.

Citoplazma

Citoplazmą sudaro 75% vandens, likusieji 25% yra mineraliniai junginiai, baltymai, RNR ir DNR. Citoplazma visada tanki ir nejudanti. Jame yra fermentų, kai kurių pigmentų, cukrų, aminorūgščių, maistinių medžiagų, ribosomų, mezosomų, granulių ir visokių kitų inkliuzų. Ląstelės centre koncentruojasi medžiaga, kuri neša paveldimą informaciją – nukleoidas.

Granulės

Granulės sudarytos iš junginių, kurie yra energijos ir anglies šaltinis.

Mezosomos

Mezosomos yra ląstelių dariniai. Jie turi skirtingas formas – koncentrines membranas, pūsleles, vamzdelius, kilpas ir tt Mezosomos turi ryšį su nukleoidu. Dalyvavimas ląstelių dalijime ir sporuliavime yra pagrindinis jų tikslas.

Nukleoidas

Nukleoidas yra branduolio analogas. Jis yra ląstelės centre. Jame yra DNR, paveldimos informacijos nešėja sulankstyta forma. Išvyniota DNR pasiekia 1 mm ilgį. Bakterijos ląstelės branduolinė medžiaga neturi membranos, branduolio ar chromosomų rinkinio, nesidalija mitozės būdu. Prieš dalijant, nukleotidas padvigubinamas. Dalijimosi metu nukleotidų skaičius padidėja iki 4.

Ryžiai. 14. Nuotraukoje pavaizduota bakterijos ląstelės dalis. Centrinėje dalyje matomas nukleotidas.

Plazmidės

Plazmidės yra autonominės molekulės, susuktos į dvigrandės DNR žiedą. Jų masė yra žymiai mažesnė už nukleotido masę. Nepaisant to, kad paveldima informacija yra užkoduota plazmidžių DNR, jos nėra gyvybiškai svarbios ir būtinos bakterijų ląstelei.

Ryžiai. 15. Nuotraukoje pavaizduota bakterinė plazmidė. Nuotrauka daryta naudojant elektroninį mikroskopą.

Ribosomos

Bakterijos ląstelės ribosomos dalyvauja baltymų sintezėje iš aminorūgščių. Bakterijų ląstelių ribosomos nėra sujungtos į endoplazminį tinklą, kaip ir ląstelių, turinčių branduolį. Būtent ribosomos dažnai tampa daugelio antibakterinių vaistų „taikiniu“.

Inkliuzai

Inkliuzai yra branduolinių ir nebranduolinių ląstelių medžiagų apykaitos produktai. Jie yra maistinių medžiagų atsargos: glikogenas, krakmolas, siera, polifosfatas (valutinas) ir kt. Dažyti inkliuzai dažnai įgauna kitokią išvaizdą nei dažų spalva. Galite diagnozuoti pagal valiutą.

Bakterijų formos

Didelę reikšmę jas identifikuojant (atpažįstant) turi bakterinės ląstelės forma ir dydis. Dažniausiai pasitaikančios formos yra sferinės, strypo formos ir vingiuotos.

1 lentelė. Pagrindinės bakterijų formos.

Rutulinės bakterijos

Sferinės bakterijos vadinamos cocci (iš graikų coccus – grūdas). Jie išsidėstę po vieną, po du (diplokokai), pakeliais, grandinėlėmis ir kaip vynuogių kekės. Ši vieta priklauso nuo ląstelių dalijimosi metodo. Labiausiai kenksmingi mikrobai yra stafilokokai ir streptokokai.

Ryžiai. 16. Nuotraukoje mikrokokai. Bakterijos yra apvalios, lygios, baltos, geltonos ir raudonos spalvos. Gamtoje mikrokokai yra visur. Jie gyvena skirtingose ​​žmogaus kūno ertmėse.

Ryžiai. 17. Nuotraukoje matomos diplokoko bakterijos – Streptococcus pneumoniae.

Ryžiai. 18. Nuotraukoje – Sarcina bakterijos. Coccoid bakterijos susitelkia į paketus.

Ryžiai. 19. Nuotraukoje streptokokų bakterijos (iš graikų "streptos" - grandinė).

Išdėstytas grandinėmis. Jie yra daugelio ligų sukėlėjai.

Ryžiai. 20. Nuotraukoje bakterijos yra "auksiniai" stafilokokai. Išdėstytas kaip „vynuogių kekės“. Grupės yra auksinės spalvos. Jie yra daugelio ligų sukėlėjai.

Strypo formos bakterijos

Lazdelės formos bakterijos, formuojančios sporas, vadinamos bacilomis. Jie turi cilindro formą. Ryškiausias šios grupės atstovas yra bacila. Prie bacilų priklauso maras ir hemophilus influenzae. Lazdelės formos bakterijų galai gali būti smailūs, suapvalinti, nupjauti, išsiplėtę arba suskilę. Pačių pagaliukų forma gali būti taisyklinga arba netaisyklinga. Jie gali būti išdėstyti po vieną, po du arba sudaryti grandines. Kai kurios bacilos vadinamos kokobacilėmis, nes turi apvalią formą. Tačiau jų ilgis viršija plotį.

Diplobacillus yra dvigubos lazdelės. Juodligės bacilos sudaro ilgus siūlus (grandines).

Susidarius sporoms, pasikeičia bacilų forma. Bacilų centre sviesto rūgšties bakterijose susidaro sporos, todėl jos atrodo kaip verpstės. Stabligės bacilose – bacilų galuose, suteikiant joms blauzdelių išvaizdą.

Ryžiai. 21. Nuotraukoje pavaizduota lazdelės formos bakterinė ląstelė. Matomos kelios žvyneliai. Nuotrauka daryta naudojant elektroninį mikroskopą. Neigiamas.

Ryžiai. 22. Nuotraukoje pavaizduotos lazdelės formos bakterijos, formuojančios grandines (juodligės bacilas).

Bakterijos yra mikroskopiniai vienaląsčiai organizmai. Bakterijos ląstelės struktūra turi ypatybių, dėl kurių bakterijos atsiskiria į atskirą gyvojo pasaulio karalystę.

Ląstelių membranos

Dauguma bakterijų turi tris apvalkalus:

• ląstelių membrana;
• ląstelės sienelė;
• gleivinė kapsulė.

Ląstelės membrana tiesiogiai liečiasi su ląstelės turiniu – citoplazma. Jis yra plonas ir minkštas.

Ląstelės sienelė yra tanki, storesnė membrana. Jo funkcija yra apsaugoti ir palaikyti ląstelę. Ląstelės sienelė ir membrana turi poras, pro kurias jai reikalingos medžiagos patenka į ląstelę.

Daugelis bakterijų turi gleivinę kapsulę, kuri atlieka apsauginę funkciją ir užtikrina sukibimą su skirtingais paviršiais.

TOP 4 straipsniaikurie skaito kartu su tuo

Būtent dėl ​​gleivinės streptokokai (bakterijų rūšis) prilimpa prie dantų ir sukelia ėduonies atsiradimą.

Citoplazma

Citoplazma yra vidinis ląstelės turinys. 75% sudaro vanduo. Citoplazmoje yra intarpų – riebalų ir glikogeno lašelių. Jie yra rezervinės ląstelės maistinės medžiagos.

Ryžiai. 1. Bakterinės ląstelės sandaros diagrama.

Nukleoidas

Nukleoidas reiškia „kaip branduolys“. Bakterijos neturi tikro, arba, kaip dar sakoma, susiformavusio branduolio. Tai reiškia, kad jie neturi branduolio apvalkalo ir branduolinės erdvės, kaip grybų, augalų ir gyvūnų ląstelės. DNR randama tiesiogiai citoplazmoje.

DNR funkcijos:

• saugo paveldimą informaciją;
• įgyvendina šią informaciją, kontroliuodamas tam tikro tipo bakterijoms būdingų baltymų molekulių sintezę.

Tikrojo branduolio nebuvimas yra svarbiausias bakterinės ląstelės požymis.

Organoidai

Skirtingai nuo augalų ir gyvūnų ląstelių, bakterijos neturi organelių, pagamintų iš membranų.

Tačiau bakterijų ląstelių membrana kai kuriose vietose prasiskverbia į citoplazmą, sudarydama raukšles, vadinamas mezosomomis. Mezosoma dalyvauja ląstelių dauginimosi ir energijos mainuose ir tarsi pakeičia membraninius organelius.

Vienintelės bakterijose esančios organelės yra ribosomos. Tai maži kūnai, esantys citoplazmoje ir sintezuojantys baltymus.

Daugelis bakterijų turi žvynelius, su kuriais juda skystoje aplinkoje.

Bakterijų ląstelių formos

Bakterijų ląstelių forma skiriasi. Kamuoliuko formos bakterijos vadinamos kokiais. Kablelio pavidalu – vibrios. Lazdelės formos bakterijos yra bacilos. Spirilla atrodo kaip banguota linija.

Ryžiai. 2. Bakterijų ląstelių formos.

Bakterijas galima pamatyti tik pro mikroskopą. Vidutinis ląstelės dydis yra 1-10 mikronų. Aptinkama iki 100 mikronų ilgio bakterijų. (1 µm = 0,001 mm).

Sporuliacija

Susidarius nepalankioms sąlygoms, bakterinė ląstelė pereina į ramybės būseną, vadinamą sporomis. Sporuliacijos priežastys gali būti:

• žema ir aukšta temperatūra;
• sausra;
• mitybos trūkumas;
• gyvybei pavojingų medžiagų.

Perėjimas įvyksta greitai, per 18-20 valandų, o ląstelė gali išlikti sporų būklėje šimtus metų. Atsistačius normalioms sąlygoms, bakterija iš sporos išdygsta per 4-5 valandas ir grįžta į įprastą gyvenimo būdą.

Ryžiai. 3. Sporų susidarymo schema.

Reprodukcija

Bakterijos dauginasi dalijantis. Laikotarpis nuo ląstelės gimimo iki jos dalijimosi yra 20-30 minučių. Todėl Žemėje bakterijos yra plačiai paplitusios.

Ko mes išmokome?

Sužinojome, kad apskritai bakterijų ląstelės yra panašios į augalų ir gyvūnų ląsteles, jos turi membraną, citoplazmą ir DNR. Pagrindinis skirtumas tarp bakterijų ląstelių yra susiformavusio branduolio nebuvimas. Todėl bakterijos vadinamos ikibranduoliniais organizmais (prokariotais).

Testas tema

Ataskaitos vertinimas

Vidutinis įvertinimas: 4.1. Iš viso gautų įvertinimų: 281.

Bakterijos yra seniausias organizmas žemėje, taip pat paprasčiausias savo sandara. Jį sudaro tik viena ląstelė, kurią galima pamatyti ir tirti tik mikroskopu. Būdingas bakterijų bruožas yra branduolio nebuvimas, todėl bakterijos priskiriamos prokariotams.

Kai kurios rūšys sudaro mažas ląstelių grupes, kurios gali būti apsuptos kapsule (dėklu). Bakterijos dydis, forma ir spalva labai priklauso nuo aplinkos.

Bakterijos pagal savo formą išskiriamos į lazdelės formos (bacila), sferines (kokius) ir vingiuotas (spirilla). Yra ir modifikuotų – kubinių, C formos, žvaigždės formos. Jų dydžiai svyruoja nuo 1 iki 10 mikronų. Kai kurios bakterijų rūšys gali aktyviai judėti naudodamos žiuželius. Pastarosios kartais net du kartus viršija pačios bakterijos dydį.

Bakterijų formų rūšys

Norėdami judėti, bakterijos naudoja žvynelius, kurių skaičius skiriasi - vieną, porą ar ryšulį. Žiedynų vieta taip pat gali būti skirtinga – vienoje ląstelės pusėje, šonuose arba tolygiai paskirstyta visoje plokštumoje. Taip pat vienas iš judėjimo būdų laikomas sklandymu dėl gleivių, kuriomis yra padengtas prokariotas. Dauguma jų turi vakuoles citoplazmoje. Vakuolių dujų talpos reguliavimas padeda joms judėti aukštyn arba žemyn skystyje, taip pat judėti dirvožemio oro kanalais.

Mokslininkai atrado daugiau nei 10 tūkstančių bakterijų veislių, tačiau mokslininkų teigimu, pasaulyje yra daugiau nei milijonas rūšių. Bendrosios bakterijų savybės leidžia nustatyti jų vaidmenį biosferoje, taip pat ištirti bakterijų karalystės struktūrą, tipus ir klasifikaciją.

Buveinės

Struktūros paprastumas ir prisitaikymo prie aplinkos sąlygų greitis padėjo bakterijoms išplisti plačiame mūsų planetos diapazone. Jie egzistuoja visur: vandenyje, dirvožemyje, ore, gyvuose organizmuose – visa tai yra priimtiniausia prokariotų buveinė.

Bakterijų rasta ir pietiniame ašigalyje, ir geizeriuose. Jie randami vandenyno dugne, taip pat viršutiniuose Žemės oro apvalkalo sluoksniuose. Bakterijos gyvena visur, tačiau jų skaičius priklauso nuo palankių sąlygų. Pavyzdžiui, daug bakterijų rūšių gyvena atviruose vandens telkiniuose, taip pat dirvožemyje.

Struktūriniai bruožai

Bakterijos ląstelė išsiskiria ne tik tuo, kad neturi branduolio, bet ir tuo, kad nėra mitochondrijų ir plastidžių. Šio prokarioto DNR yra specialioje branduolinėje zonoje ir atrodo kaip nukleoidas, uždarytas žiede. Bakterijose ląstelės struktūrą sudaro ląstelės sienelė, kapsulė, į kapsulę panaši membrana, žvyneliai, pilis ir citoplazminė membrana. Vidinę struktūrą sudaro citoplazma, granulės, mezosomos, ribosomos, plazmidės, inkliuzai ir nukleoidas.

Bakterijos ląstelės sienelė atlieka gynybos ir palaikymo funkciją. Dėl pralaidumo per jį gali laisvai tekėti medžiagos. Šiame apvalkale yra pektino ir hemiceliuliozės. Kai kurios bakterijos išskiria specialias gleives, kurios gali padėti apsisaugoti nuo išsausėjimo. Gleivės sudaro kapsulę – cheminės sudėties polisacharidą. Šioje formoje bakterija gali toleruoti net labai aukštą temperatūrą. Jis atlieka ir kitas funkcijas, pavyzdžiui, sukibimą su bet kokiais paviršiais.

Bakterijos ląstelės paviršiuje yra plonų baltymų skaidulų, vadinamų pili. Jų gali būti labai daug. Pili padeda ląstelei perduoti genetinę medžiagą ir taip pat užtikrina sukibimą su kitomis ląstelėmis.

Po sienos plokštuma yra trijų sluoksnių citoplazminė membrana. Jis garantuoja medžiagų transportavimą, taip pat vaidina svarbų vaidmenį formuojant sporas.

Bakterijų citoplazma 75 procentai yra sudaryta iš vandens. Citoplazmos sudėtis:

• Žuvis;
• mezosomos;
• amino rūgštys;
• fermentai;
• pigmentai;
• cukraus;
• granulės ir intarpai;
• nukleoidas.

Metabolizmas prokariotuose yra įmanomas tiek su deguonimi, tiek be jo. Dauguma jų minta jau paruoštomis organinės kilmės maisto medžiagomis. Labai nedaug rūšių sugeba sintetinti organines medžiagas iš neorganinių. Tai mėlynai žalios bakterijos ir melsvadumbliai, suvaidinusios reikšmingą vaidmenį formuojant atmosferą ir jos prisotinimą deguonimi.

Reprodukcija

Palankiomis dauginimuisi sąlygomis jis vykdomas pumpurais arba vegetatyviškai. Nelytinis dauginimasis vyksta tokia seka:

1. Bakterijos ląstelė pasiekia maksimalų tūrį ir turi būtinų maistinių medžiagų.
2. Ląstelė pailgėja, o viduryje atsiranda pertvara.
3. Nukleotidų dalijimasis vyksta ląstelės viduje.
4. Pagrindinė ir atskirta DNR skiriasi.
5. Ląstelė dalijasi pusiau.
6. Dukterinių ląstelių likutinis susidarymas.

Taikant šį dauginimosi būdą genetine informacija nesikeičiama, todėl visos dukterinės ląstelės bus tiksli motinos kopija.

Įdomesnis yra bakterijų dauginimosi procesas nepalankiomis sąlygomis. Apie bakterijų lytinio dauginimosi galimybes mokslininkai sužinojo palyginti neseniai – 1946 m. Bakterijos nesiskirsto į moteriškas ir reprodukcines ląsteles. Tačiau jų DNR yra nevienalytė. Kai dvi tokios ląstelės priartėja viena prie kitos, jos suformuoja kanalą DNR pernešimui ir įvyksta vietų apsikeitimas – rekombinacija. Procesas gana ilgas, jo rezultatas – du visiškai nauji asmenys.

Daugumą bakterijų labai sunku pamatyti mikroskopu, nes jos neturi savo spalvos. Nedaug veislių yra violetinės arba žalios spalvos dėl bakteriochlorofilo ir bakteriopurpurino kiekio. Nors pažvelgus į kai kurias bakterijų kolonijas paaiškėja, kad jos į aplinką išskiria spalvotas medžiagas ir įgauna ryškią spalvą. Norint išsamiau ištirti prokariotus, jie dažomi.

Klasifikacija

Bakterijų klasifikavimas gali būti pagrįstas tokiais rodikliais kaip:

• Forma
• transportavimo būdas;
• energijos gavimo būdas;
• atliekos;
• pavojaus laipsnis.

Bakterijų simbiontai gyvena bendruomenėje su kitais organizmais.

Bakterijos saprofitai gyvena ant jau mirusių organizmų, produktų ir organinių atliekų. Jie skatina puvimo ir rūgimo procesus.

Puvimas išvalo gamtą nuo lavonų ir kitų organinių atliekų. Be irimo proceso gamtoje nebūtų medžiagų ciklo. Taigi koks yra bakterijų vaidmuo medžiagų cikle?

Puvimo bakterijos yra baltymų junginių, taip pat riebalų ir kitų azoto turinčių junginių skaidymo procese. Atlikę sudėtingą cheminę reakciją, jie nutraukia ryšius tarp organinių organizmų molekulių ir sulaiko baltymų ir aminorūgščių molekules. Molekulėms irstant išsiskiria amoniakas, sieros vandenilis ir kitos kenksmingos medžiagos. Jie yra nuodingi ir gali sukelti apsinuodijimą žmonėms ir gyvūnams.

Puvimo bakterijos greitai dauginasi joms palankiomis sąlygomis. Kadangi tai ne tik naudingos, bet ir kenksmingos bakterijos, siekdami išvengti ankstyvo produktų puvimo, žmonės išmoko juos apdoroti: džiovinti, marinuoti, sūdyti, rūkyti. Visi šie apdorojimo būdai naikina bakterijas ir neleidžia joms daugintis.

Fermentacijos bakterijos fermentų pagalba sugeba skaidyti angliavandenius. Žmonės šį gebėjimą pastebėjo dar senovėje ir vis dar naudoja tokias bakterijas pieno rūgšties produktams, actui ir kitiems maisto produktams gaminti.

Bakterijos, veikdamos kartu su kitais organizmais, atlieka labai svarbų cheminį darbą. Labai svarbu žinoti, kokios yra bakterijų rūšys ir kokią naudą ar žalą jos atneša gamtai.

Reikšmė gamtoje ir žmogui

Didelė daugelio bakterijų rūšių svarba (skilimo ir įvairių rūšių rūgimo procesuose) jau buvo pažymėta aukščiau, t.y. atlieka sanitarinį vaidmenį Žemėje.

Bakterijos taip pat vaidina didžiulį vaidmenį anglies, deguonies, vandenilio, azoto, fosforo, sieros, kalcio ir kitų elementų cikle. Daugelis bakterijų rūšių prisideda prie aktyvaus atmosferos azoto fiksavimo ir paverčia jį organine forma, taip padidindamos dirvožemio derlingumą. Ypač svarbios yra tos bakterijos, kurios skaido celiuliozę, kuri yra pagrindinis dirvožemio mikroorganizmų gyvavimo anglies šaltinis.

Sulfatus redukuojančios bakterijos dalyvauja formuojantis naftai ir vandenilio sulfidui gydomajame purve, dirvožemyje ir jūrose. Taigi, vandenilio sulfido prisotintas vandens sluoksnis Juodojoje jūroje yra sulfatus redukuojančių bakterijų gyvybinės veiklos rezultatas. Šių bakterijų veikla dirvožemyje lemia sodos susidarymą ir dirvožemio įdruskėjimą. Sulfatus mažinančios bakterijos paverčia maistines medžiagas ryžių plantacijų dirvožemyje į formą, kuri tampa prieinama pasėlių šaknims. Šios bakterijos gali sukelti metalinių požeminių ir povandeninių konstrukcijų koroziją.

Dėl gyvybinės bakterijų veiklos dirvožemis išlaisvinamas nuo daugelio produktų ir kenksmingų organizmų, prisotinamas vertingomis maistinėmis medžiagomis. Baktericidiniai preparatai sėkmingai naudojami kovojant su daugelio rūšių vabzdžiais kenkėjais (kukurūzų dygliuokliais ir kt.).

Įvairiose pramonės šakose naudojama daugybė bakterijų rūšių gaminant acetoną, etilo ir butilo alkoholius, acto rūgštį, fermentus, hormonus, vitaminus, antibiotikus, baltymų-vitaminų preparatus ir kt.

Be bakterijų neįmanomi odos rauginimo, tabako lapų džiovinimo, šilko, kaučiuko gamybos, kakavos, kavos, kanapių, linų ir kitų pluosto augalų, raugintų kopūstų mirkymo, nuotekų valymo, metalų išplovimo ir kt. procesai.

Bakterijos yra seniausia organizmų grupė, šiuo metu egzistuojanti Žemėje. Pirmosios bakterijos tikriausiai atsirado daugiau nei prieš 3,5 milijardo metų ir beveik milijardą metų jos buvo vienintelės gyvos būtybės mūsų planetoje. Kadangi tai buvo pirmieji gyvosios gamtos atstovai, jų kūnas buvo primityvios sandaros.

Laikui bėgant jų struktūra tapo sudėtingesnė, tačiau iki šių dienų bakterijos laikomos primityviausiais vienaląsčiais organizmais. Įdomu tai, kad kai kurios bakterijos vis dar išlaiko primityvias senovės protėvių savybes. Tai pastebima bakterijose, gyvenančiose karštuose sieros šaltiniuose ir bevandeniame purve rezervuarų dugne.

Dauguma bakterijų yra bespalvės. Tik keli yra violetiniai arba žali. Tačiau daugelio bakterijų kolonijos turi ryškią spalvą, kurią sukelia spalvotos medžiagos patekimas į aplinką arba ląstelių pigmentacija.

Bakterijų pasaulio atradėjas buvo XVII amžiaus olandų gamtininkas Antony Leeuwenhoekas, pirmasis sukūręs tobulą didinamąjį mikroskopą, padidinantį objektus 160-270 kartų.

Bakterijos yra priskiriamos prokariotams ir yra suskirstytos į atskirą karalystę – bakterijas.

Kūno forma

Bakterijos yra daug ir įvairių organizmų. Jie skiriasi forma.

Bakterijos pavadinimas	Bakterijų forma	Bakterijų vaizdas
Cocci		Rutulio formos
Bacila		Strypo formos
Vibrio		Kablelio formos
Spirillum		Spiralė
Streptokokai		Cocci grandinė
Stafilokokas		Kokosų sankaupos
Diplokokas		Dvi apvalios bakterijos, uždarytos vienoje gleivinėje kapsulėje

Transportavimo būdai

Tarp bakterijų yra judrių ir nejudrių formų. Judėjimai juda dėl bangų pavidalo susitraukimų arba žievelių (susuktų spiralinių siūlų) pagalba, kurią sudaro specialus baltymas, vadinamas flagellinu. Gali būti viena ar daugiau žvynelių. Vienose bakterijose jos yra viename ląstelės gale, kitose – dviejuose arba per visą paviršių.

Tačiau judėjimas būdingas ir daugeliui kitų bakterijų, kurioms trūksta žvynelių. Taigi, bakterijos, padengtos gleivėmis, gali slysti.

Kai kurių vandens ir dirvožemio bakterijų, neturinčių žvynelių, citoplazmoje yra dujų vakuolių. Ląstelėje gali būti 40-60 vakuolių. Kiekvienas iš jų užpildytas dujomis (greičiausiai azotu). Reguliuojant dujų kiekį vakuolėse, vandens bakterijos gali nuskęsti vandens storymėje arba iškilti į jos paviršių, o dirvos bakterijos – judėti dirvos kapiliaruose.

Buveinė

Dėl savo organizavimo paprastumo ir nepretenzingumo bakterijos yra plačiai paplitusios gamtoje. Bakterijų randama visur: net ir tyriausio šaltinio vandens lašelyje, dirvos grūduose, ore, ant uolų, poliariniame sniege, dykumos smėlyje, vandenyno dugne, iš didelių gelmių išgautame aliejuje ir net karštųjų versmių vanduo, kurio temperatūra apie 80ºC. Jie gyvena ant augalų, vaisių, įvairių gyvūnų ir žmonių žarnyne, burnos ertmėje, galūnėse ir kūno paviršiuje.

Bakterijos yra mažiausi ir gausiausi gyvi padarai. Dėl mažo dydžio jie lengvai įsiskverbia į bet kokius įtrūkimus, plyšius ar poras. Labai atsparus ir prisitaikęs prie įvairių gyvenimo sąlygų. Jie toleruoja džiovinimą, didelius šalčius ir kaitinimą iki 90ºC, neprarasdami gyvybingumo.

Žemėje praktiškai nėra vietos, kur bakterijos nebūtų aptinkamos, bet įvairiais kiekiais. Bakterijų gyvenimo sąlygos yra įvairios. Vieniems iš jų reikia atmosferos deguonies, kitiems jo nereikia ir jie gali gyventi aplinkoje, kurioje nėra deguonies.

Ore: bakterijos pakyla į viršutinius atmosferos sluoksnius iki 30 km. ir daugiau.

Ypač daug jų yra dirvožemyje. 1 g dirvožemio gali būti šimtai milijonų bakterijų.

Vandenyje: paviršiniuose vandens sluoksniuose atviruose rezervuaruose. Naudingos vandens bakterijos mineralizuoja organines liekanas.

Gyvuose organizmuose: patogeninės bakterijos patenka į organizmą iš išorinės aplinkos, tačiau tik esant palankioms sąlygoms sukelia ligas. Simbiotikai gyvena virškinimo organuose, padeda skaidyti ir įsisavinti maistą, sintetinti vitaminus.

Išorinė struktūra

Bakterijos ląstelė yra padengta specialiu tankiu apvalkalu - ląstelės sienele, kuri atlieka apsaugines ir atramines funkcijas, taip pat suteikia bakterijai nuolatinę, būdingą formą. Bakterijos ląstelės sienelė primena augalo ląstelės sienelę. Jis yra pralaidus: per jį maistinės medžiagos laisvai patenka į ląstelę, o medžiagų apykaitos produktai išeina į aplinką. Dažnai bakterijos ant ląstelės sienelės gamina papildomą apsauginį gleivių sluoksnį – kapsulę. Kapsulės storis gali būti daug kartų didesnis nei pačios ląstelės skersmuo, bet gali būti ir labai mažas. Kapsulė nėra esminė ląstelės dalis, ji susidaro priklausomai nuo sąlygų, kuriose atsiduria bakterijos. Tai apsaugo bakterijas nuo išdžiūvimo.

Kai kurių bakterijų paviršiuje yra ilgos žvyneliai (viena, dvi ar daug) arba trumpi ploni gaureliai. Žvynelių ilgis gali būti daug kartų didesnis už bakterijos kūno dydį. Bakterijos juda žievelių ir gaurelių pagalba.

Vidinė struktūra

Bakterijos ląstelės viduje yra tanki, nejudri citoplazma. Jis yra sluoksniuotos struktūros, nėra vakuolių, todėl įvairūs baltymai (fermentai) ir rezervinės maistinės medžiagos yra pačios citoplazmos medžiagoje. Bakterijų ląstelės neturi branduolio. Medžiaga, nešanti paveldimą informaciją, yra sutelkta centrinėje jų ląstelės dalyje. Bakterijos, - nukleorūgštis - DNR. Tačiau ši medžiaga nesusidaro į branduolį.

Bakterinės ląstelės vidinė organizacija yra sudėtinga ir turi savo specifinių savybių. Citoplazmą nuo ląstelės sienelės skiria citoplazminė membrana. Citoplazmoje yra pagrindinė medžiaga arba matrica, ribosomos ir nedidelis skaičius membraninių struktūrų, kurios atlieka įvairias funkcijas (mitochondrijų analogai, endoplazminis tinklas, Golgi aparatas). Bakterijų ląstelių citoplazmoje dažnai būna įvairių formų ir dydžių granulių. Granulės gali būti sudarytos iš junginių, kurie yra energijos ir anglies šaltinis. Bakterijos ląstelėje taip pat yra riebalų lašelių.

Centrinėje ląstelės dalyje yra lokalizuota branduolinė medžiaga – DNR, kuri nuo citoplazmos nėra atribota membrana. Tai yra branduolio analogas – nukleoidas. Nukleoidas neturi membranos, branduolio ar chromosomų rinkinio.

Valgymo būdai

Bakterijos turi skirtingus maitinimosi būdus. Tarp jų yra autotrofų ir heterotrofų. Autotrofai yra organizmai, galintys savarankiškai gaminti organines medžiagas savo mitybai.

Augalams reikia azoto, tačiau jie patys negali pasisavinti azoto iš oro. Kai kurios bakterijos sujungia ore esančias azoto molekules su kitomis molekulėmis, todėl susidaro augalams prieinamos medžiagos.

Šios bakterijos nusėda jaunų šaknų ląstelėse, todėl ant šaknų susidaro sustorėjimai, vadinami mazgeliais. Tokie mazgeliai susidaro ant ankštinių šeimos augalų ir kai kurių kitų augalų šaknų.

Šaknys aprūpina bakterijas angliavandeniais, o bakterijos – azoto turinčiomis medžiagomis, kurias augalas gali pasisavinti. Jų bendras gyvenimas yra abipusiai naudingas.

Augalų šaknys išskiria daug organinių medžiagų (cukrų, amino rūgščių ir kitų), kuriomis minta bakterijos. Todėl ypač daug bakterijų nusėda šaknis supančiame dirvos sluoksnyje. Šios bakterijos paverčia negyvas augalų liekanas į augalams prieinamas medžiagas. Šis dirvožemio sluoksnis vadinamas rizosfera.

Yra keletas hipotezių apie mazgelių bakterijų įsiskverbimą į šaknies audinį:

• dėl epidermio ir žievės audinių pažeidimo;
• per šaknų plaukus;
• tik per jaunos ląstelės membraną;
• dėl kompanioninių bakterijų, gaminančių pektinolitinius fermentus;
• dėl B-indolacto rūgšties sintezės stimuliavimo iš triptofano, visada esančios augalų šaknų sekrete.

Mazgelių bakterijų patekimo į šaknies audinį procesas susideda iš dviejų fazių:

• šaknų plaukų infekcija;
• mazgelių susidarymo procesas.

Daugeliu atvejų įsiveržusi ląstelė aktyviai dauginasi, suformuoja vadinamuosius infekcijos siūlus ir tokių siūlų pavidalu persikelia į augalo audinį. Iš infekcijos gijos atsirandančios mazginės bakterijos toliau dauginasi šeimininko audinyje.

Augalų ląstelės, užpildytos sparčiai besidauginančiomis mazginių bakterijų ląstelėmis, pradeda sparčiai dalytis. Jauno mazgo sujungimas su ankštinio augalo šaknimi atliekamas kraujagyslių pluoštinių ryšulių dėka. Veikimo laikotarpiu mazgeliai dažniausiai būna tankūs. Iki to laiko, kai atsiranda optimalus aktyvumas, mazgeliai įgauna rausvą spalvą (dėka pigmento leghemoglobino). Fiksuoti azotą gali tik tos bakterijos, kuriose yra leghemoglobino.

Mazgelių bakterijos viename hektare dirvos sukuria dešimtis ir šimtus kilogramų azoto trąšų.

Metabolizmas

Bakterijos skiriasi viena nuo kitos savo metabolizmu. Vieniems tai vyksta dalyvaujant deguoniui, kitiems – be jo.

Dauguma bakterijų minta jau paruoštomis organinėmis medžiagomis. Tik kelios iš jų (mėlynai žalios arba cianobakterijos) gali iš neorganinių sukurti organines medžiagas. Jie vaidino svarbų vaidmenį kaupiant deguonį Žemės atmosferoje.

Bakterijos sugeria medžiagas iš išorės, suplėšo jų molekules į gabalus, iš šių dalių surenka savo apvalkalą ir papildo jų turinį (taip jos auga), o nereikalingas molekules išmeta lauk. Bakterijos apvalkalas ir membrana leidžia jai pasisavinti tik būtinas medžiagas.

Jei bakterijos apvalkalas ir membrana būtų visiškai nepralaidūs, į ląstelę nepatektų jokios medžiagos. Jei jie būtų pralaidūs visoms medžiagoms, ląstelės turinys susimaišytų su terpe – tirpalu, kuriame gyvena bakterija. Kad bakterijos išgyventų, jas reikia apvalkalo, per kurį prasiskverbia reikalingos, bet ne nereikalingos medžiagos.

Bakterija pasisavina šalia jos esančias maistines medžiagas. Kas bus toliau? Jei jis gali judėti savarankiškai (judindamas žvynelį ar stumdamas gleives atgal), tada juda tol, kol randa reikiamų medžiagų.

Jei negali judėti, tada laukia, kol difuzija (vienos medžiagos molekulių gebėjimas prasiskverbti į kitos medžiagos molekulių tankmę) atneš į ją reikiamas molekules.

Bakterijos kartu su kitomis mikroorganizmų grupėmis atlieka milžinišką cheminį darbą. Konvertuodami įvairius junginius, jie gauna savo gyvenimui reikalingos energijos ir maistinių medžiagų. Bakterijose įvairūs medžiagų apykaitos procesai, energijos gavimo būdai ir medžiagų poreikis jų kūnų medžiagoms kurti.

Kitos bakterijos neorganinių junginių sąskaita patenkina visus anglies, reikalingos organinių medžiagų sintezei organizme, poreikius. Jie vadinami autotrofais. Autotrofinės bakterijos gali sintetinti organines medžiagas iš neorganinių. Tarp jų yra:

Chemosintezė

Spinduliavimo energijos naudojimas yra svarbiausias, bet ne vienintelis būdas sukurti organines medžiagas iš anglies dioksido ir vandens. Yra žinomos bakterijos, kurios tokiai sintezei kaip energijos šaltinį naudoja ne saulės šviesą, o cheminių jungčių, susidarančių organizmų ląstelėse oksiduojant tam tikrus neorganinius junginius – vandenilio sulfido, sieros, amoniako, vandenilio, azoto rūgšties, geležies junginių energiją. geležis ir manganas. Jie naudoja organines medžiagas, susidarančias naudojant šią cheminę energiją, kad sukurtų savo kūno ląsteles. Todėl šis procesas vadinamas chemosinteze.

Svarbiausia chemosintetinių mikroorganizmų grupė yra nitrifikuojančios bakterijos. Šios bakterijos gyvena dirvožemyje ir oksiduoja amoniaką, susidarantį organinių likučių irimo metu iki azoto rūgšties. Pastarasis reaguoja su mineraliniais dirvožemio junginiais, virsdamas azoto rūgšties druskomis. Šis procesas vyksta dviem etapais.

Geležies bakterijos juodąją geležį paverčia geležies oksidu. Susidaręs geležies hidroksidas nusėda ir suformuoja vadinamąją pelkinę geležies rūdą.

Kai kurie mikroorganizmai egzistuoja dėl molekulinio vandenilio oksidacijos, todėl yra autotrofinis mitybos metodas.

Būdingas vandenilio bakterijų bruožas yra galimybė pereiti prie heterotrofinio gyvenimo būdo, kai aprūpinamas organiniais junginiais ir nėra vandenilio.

Taigi chemoautotrofai yra tipiški autotrofai, nes jie savarankiškai sintetina reikalingus organinius junginius iš neorganinių medžiagų, o ne gatavų iš kitų organizmų, pavyzdžiui, heterotrofų. Chemoautotrofinės bakterijos nuo fototrofinių augalų skiriasi tuo, kad jos visiškai nepriklauso nuo šviesos kaip energijos šaltinio.

Bakterijų fotosintezė

Kai kurios pigmento turinčios sieros bakterijos (violetinės, žalios), turinčios specifinių pigmentų – bakteriochlorofilų, sugeba sugerti saulės energiją, kurios pagalba jų organizmuose esantis sieros vandenilis skaidomas ir išskiria vandenilio atomus atitinkamiems junginiams atkurti. Šis procesas turi daug bendro su fotosinteze ir skiriasi tik tuo, kad purpurinėse ir žaliose bakterijose vandenilio donoras yra sieros vandenilis (kartais karboksirūgštys), o žaliuose augaluose – vanduo. Abiejuose vandenilio atskyrimas ir perdavimas vyksta dėl sugertos saulės spindulių energijos.

Ši bakterijų fotosintezė, kuri vyksta be deguonies išsiskyrimo, vadinama fotoredukcija. Anglies dioksido fotoredukcija yra susijusi su vandenilio perdavimu ne iš vandens, o iš vandenilio sulfido:

6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2 О

Chemosintezės ir bakterijų fotosintezės biologinė reikšmė planetos mastu yra palyginti nedidelė. Sieros ciklo gamtoje procese reikšmingą vaidmenį vaidina tik chemosintetinės bakterijos. Žaliųjų augalų absorbuojama sieros rūgšties druskų pavidalu, siera redukuojama ir tampa baltymų molekulių dalimi. Be to, kai negyvas augalų ir gyvūnų liekanas sunaikina puvimo bakterijos, siera išsiskiria sieros vandenilio pavidalu, kurią sieros bakterijos oksiduoja į laisvą sierą (arba sieros rūgštį), sudarydamos dirvožemyje augalams prieinamus sulfitus. Chemo- ir fotoautotrofinės bakterijos yra būtinos azoto ir sieros cikle.

Sporuliacija

Sporos susidaro bakterijų ląstelės viduje. Sporuliacijos proceso metu bakterijų ląstelėje vyksta daugybė biocheminių procesų. Jame sumažėja laisvo vandens kiekis ir sumažėja fermentinis aktyvumas. Taip užtikrinamas sporų atsparumas nepalankioms aplinkos sąlygoms (aukštai temperatūrai, didelei druskų koncentracijai, džiūvimui ir kt.). Sporuliacija būdinga tik nedidelei bakterijų grupei.

Sporos yra neprivalomas bakterijų gyvenimo ciklo etapas. Sporuliacija prasideda tik trūkstant maistinių medžiagų arba susikaupus medžiagų apykaitos produktams. Sporų pavidalo bakterijos ilgą laiką gali išlikti ramybės būsenoje. Bakterijų sporos gali atlaikyti ilgalaikį virimą ir labai ilgą šaldymą. Susidarius palankioms sąlygoms, sporos sudygsta ir tampa gyvybingos. Bakterijų sporos yra prisitaikymas išgyventi nepalankiomis sąlygomis.

Reprodukcija

Bakterijos dauginasi dalijant vieną ląstelę į dvi. Pasiekusi tam tikrą dydį, bakterija dalijasi į dvi identiškas bakterijas. Tada kiekvienas iš jų pradeda maitintis, auga, dalijasi ir pan.

Po ląstelės pailgėjimo palaipsniui susidaro skersinė pertvara, tada atsiskiria dukterinės ląstelės; Daugelyje bakterijų tam tikromis sąlygomis po dalijimosi ląstelės lieka susijungusios į būdingas grupes. Šiuo atveju, priklausomai nuo padalijimo plokštumos krypties ir padalijimų skaičiaus, susidaro skirtingos formos. Bakterijų dauginimasis pumpuravimo būdu vyksta kaip išimtis.

Esant palankioms sąlygoms, ląstelių dalijimasis daugelyje bakterijų vyksta kas 20-30 minučių. Taip sparčiai dauginantis, vienos bakterijos palikuonys per 5 dienas gali suformuoti masę, galinčią užpildyti visas jūras ir vandenynus. Paprastas skaičiavimas rodo, kad per dieną gali susidaryti 72 kartos (720 000 000 000 000 000 000 ląstelių). Perskaičiavus į svorį – 4720 tonų. Tačiau gamtoje taip neatsitinka, nes dauguma bakterijų greitai miršta veikiant saulės spinduliams, išdžiūvus, trūkstant maisto, kaitinant iki 65–100ºC, dėl rūšių kovos ir pan.

Bakterija (1), pasisavinusi pakankamai maisto, padidėja (2) ir pradeda ruoštis dauginimuisi (ląstelių dalijimuisi). Jo DNR (bakterijoje DNR molekulė uždaryta žiedu) padvigubėja (bakterija gamina šios molekulės kopiją). Abi DNR molekulės (3, 4) prisitvirtina prie bakterijos sienelės ir, bakterijai pailgėjus, atsiskiria (5, 6). Pirmiausia dalijasi nukleotidas, tada citoplazma.

Po dviejų DNR molekulių išsiskyrimo ant bakterijos atsiranda susiaurėjimas, kuris palaipsniui padalija bakterijos kūną į dvi dalis, kurių kiekvienoje yra po DNR molekulę (7).

Pasitaiko (Bacillus subtilis), kad dvi bakterijos sulimpa ir tarp jų susidaro tiltelis (1,2).

Šuoliukas perneša DNR iš vienos bakterijos į kitą (3). Patekusios į vieną bakteriją, DNR molekulės susipina, kai kuriose vietose sulimpa (4), o tada apsikeičia dalimis (5).

Bakterijų vaidmuo gamtoje

Gyre

Bakterijos yra svarbiausia bendro medžiagų ciklo gamtoje grandis. Augalai iš anglies dioksido, vandens ir mineralinių druskų dirvožemyje sukuria sudėtingas organines medžiagas. Šios medžiagos grįžta į dirvą su negyvais grybais, augalais ir gyvūnų lavonais. Bakterijos suskaido sudėtingas medžiagas į paprastas, kurias vėliau panaudoja augalai.

Bakterijos naikina negyvų augalų ir gyvūnų lavonų sudėtingas organines medžiagas, gyvų organizmų išskyras ir įvairias atliekas. Minėdamos šiomis organinėmis medžiagomis, saprofitinės puvimo bakterijos paverčia jas humusu. Tai savotiški mūsų planetos tvarkdariai. Taigi, bakterijos aktyviai dalyvauja medžiagų cikle gamtoje.

Dirvožemio formavimas

Kadangi bakterijos yra paplitusios beveik visur ir jų yra labai daug, jos daugiausia lemia įvairius gamtoje vykstančius procesus. Rudenį krenta medžių ir krūmų lapai, žūsta antžeminiai žolės ūgliai, nubyra senos šakos, karts nuo karto nukrenta senų medžių kamienai. Visa tai palaipsniui virsta humusu. 1 cm3. Paviršiniame miško dirvožemio sluoksnyje yra šimtai milijonų kelių rūšių saprofitinių dirvožemio bakterijų. Šios bakterijos humusą paverčia įvairiais mineralais, kuriuos iš dirvožemio gali pasisavinti augalų šaknys.

Kai kurios dirvožemio bakterijos sugeba pasisavinti azotą iš oro, panaudodamos jį gyvybiniuose procesuose. Šios azotą fiksuojančios bakterijos gyvena savarankiškai arba apsigyvena ankštinių augalų šaknyse. Šios bakterijos, prasiskverbusios į ankštinių augalų šaknis, sukelia šaknų ląstelių augimą ir mazgų susidarymą ant jų.

Šios bakterijos gamina azoto junginius, kuriuos naudoja augalai. Bakterijos gauna angliavandenius ir mineralines druskas iš augalų. Taigi tarp ankštinio augalo ir gumbelių bakterijų yra glaudus ryšys, kuris naudingas ir vienam, ir kitam organizmui. Šis reiškinys vadinamas simbioze.

Dėl simbiozės su gumbelių bakterijomis ankštiniai augalai praturtina dirvą azotu, padėdami padidinti derlių.

Paplitimas gamtoje

Mikroorganizmai yra visur. Išimtis yra tik aktyvių ugnikalnių krateriai ir nedideli plotai sprogusių atominių bombų epicentruose. Nei žema Antarktidos temperatūra, nei verdantys geizerių srautai, nei sočiųjų druskų tirpalai druskų baseinuose, nei stipri kalnų viršūnių insoliacija, nei atšiaurus branduolinių reaktorių apšvitinimas netrukdo mikroflorai egzistuoti ir vystytis. Visos gyvos būtybės nuolat sąveikauja su mikroorganizmais, dažnai būna ne tik jų saugyklos, bet ir platintojos. Mikroorganizmai yra mūsų planetos vietiniai gyventojai, aktyviai tyrinėjantys neįtikėtiniausius natūralius substratus.

Dirvožemio mikroflora

Bakterijų skaičius dirvožemyje itin didelis – šimtai milijonų ir milijardai individų viename grame. Dirvožemyje jų daug daugiau nei vandenyje ir ore. Bendras bakterijų skaičius dirvožemyje keičiasi. Bakterijų skaičius priklauso nuo dirvožemio tipo, jų būklės ir sluoksnių gylio.

Dirvožemio dalelių paviršiuje mikroorganizmai išsidėstę nedidelėmis mikrokolonijomis (po 20-100 ląstelių). Jie dažnai išsivysto storuose organinių medžiagų gumuluose, ant gyvų ir mirštančių augalų šaknų, plonuose kapiliaruose ir gumulėlių viduje.

Dirvožemio mikroflora yra labai įvairi. Čia yra įvairių fiziologinių bakterijų grupių: puvimo bakterijos, nitrifikuojančios bakterijos, azotą fiksuojančios bakterijos, sieros bakterijos ir kt. Tarp jų yra aerobinės ir anaerobinės, sporinės ir nesporinės formos. Mikroflora yra vienas iš dirvožemio formavimosi veiksnių.

Mikroorganizmų vystymosi sritis dirvožemyje yra zona, esanti greta gyvų augalų šaknų. Ji vadinama rizosfera, o joje esančių mikroorganizmų visuma – rizosferos mikroflora.

Rezervuarų mikroflora

Vanduo yra natūrali aplinka, kurioje dauginasi mikroorganizmų. Didžioji jų dalis į vandenį patenka iš dirvožemio. Veiksnys, lemiantis bakterijų skaičių vandenyje ir maistinių medžiagų buvimą jame. Švariausi vandenys yra iš artezinių šulinių ir šaltinių. Atviruose rezervuaruose ir upėse labai daug bakterijų. Daugiausia bakterijų randama paviršiniuose vandens sluoksniuose, arčiau kranto. Tolstant nuo kranto ir didėjant gyliui, bakterijų mažėja.

Švaraus vandens viename ml yra 100-200 bakterijų, o užterštame – 100-300 tūkst. ir daugiau. Dugno dumble yra daug bakterijų, ypač paviršiniame sluoksnyje, kur bakterijos sudaro plėvelę. Šioje plėvelėje yra daug sieros ir geležies bakterijų, kurios oksiduoja vandenilio sulfidą iki sieros rūgšties ir taip neleidžia žuvims žūti. Dumble yra daugiau sporinių formų, o vandenyje vyrauja nesporingos formos.

Pagal rūšinę sudėtį vandens mikroflora panaši į dirvožemio mikroflorą, tačiau yra ir specifinių formų. Naikinant įvairias į vandenį patekusias atliekas, mikroorganizmai palaipsniui atlieka vadinamąjį biologinį vandens valymą.

Oro mikroflora

Oro mikroflora yra mažesnė nei dirvožemio ir vandens mikroflora. Bakterijos pakyla į orą su dulkėmis, gali ten išbūti kurį laiką, o vėliau nusėsti žemės paviršiuje ir žūti dėl mitybos stokos ar veikiamos ultravioletinių spindulių. Mikroorganizmų skaičius ore priklauso nuo geografinės zonos, reljefo, metų laiko, užterštumo dulkėmis ir kt. Kiekviena dulkių dėmė yra mikroorganizmų nešiotoja. Daugiausia bakterijų yra ore virš pramonės įmonių. Kaimo vietovėse oras švaresnis. Švariausias oras yra virš miškų, kalnų ir snieguotų vietovių. Viršutiniuose oro sluoksniuose yra mažiau mikrobų. Oro mikrofloroje yra daug pigmentuotų ir sporas turinčių bakterijų, kurios yra atsparesnės nei kitos ultravioletiniams spinduliams.

Žmogaus kūno mikroflora

Žmogaus kūnas, net ir visiškai sveikas, visada yra mikrofloros nešiotojas. Žmogaus organizmui kontaktuojant su oru ir dirvožemiu, ant drabužių ir odos nusėda įvairūs mikroorganizmai, tarp jų ir patogeniniai (stabligės bacilos, dujų gangrena ir kt.). Dažniausiai užterštos žmogaus kūno dalys yra užterštos. E. coli ir stafilokokai randami ant rankų. Burnos ertmėje yra daugiau nei 100 rūšių mikrobų. Burnos ertmė su savo temperatūra, drėgme ir maistinių medžiagų likučiais yra puiki aplinka mikroorganizmams vystytis.

Skrandyje vyksta rūgštinė reakcija, todėl dauguma jame esančių mikroorganizmų žūva. Pradedant nuo plonosios žarnos, reakcija tampa šarminė, t.y. palanki mikrobams. Storųjų žarnų mikroflora yra labai įvairi. Kiekvienas suaugęs žmogus kasdien su ekskrementais išskiria apie 18 milijardų bakterijų, t.y. daugiau asmenų nei žmonių pasaulyje.

Su išorine aplinka nesusijusiuose vidaus organuose (smegenyse, širdyje, kepenyse, šlapimo pūslėje ir kt.) mikrobų dažniausiai nėra. Mikrobai į šiuos organus patenka tik sergant.

Bakterijos medžiagų cikle

Mikroorganizmai apskritai ir ypač bakterijos vaidina didelį vaidmenį biologiškai svarbiuose medžiagų cikluose Žemėje, vykdydamos chemines transformacijas, kurios visiškai nepasiekiamos nei augalams, nei gyvūnams. Įvairius elementų ciklo etapus vykdo skirtingų tipų organizmai. Kiekvienos atskiros organizmų grupės egzistavimas priklauso nuo kitų grupių atliekamos cheminės elementų transformacijos.

Azoto ciklas

Ciklinė azoto junginių transformacija atlieka pagrindinį vaidmenį aprūpinant reikiamas azoto formas biosferos organizmus, turinčius skirtingus mitybos poreikius. Daugiau nei 90% viso azoto fiksavimo yra dėl tam tikrų bakterijų metabolinio aktyvumo.

Anglies ciklas

Biologiniam organinės anglies pavertimui anglies dioksidu, kartu su molekulinio deguonies redukcija, reikalinga bendra įvairių mikroorganizmų metabolinė veikla. Daugelis aerobinių bakterijų visiškai oksiduoja organines medžiagas. Aerobinėmis sąlygomis organiniai junginiai iš pradžių skaidomi fermentacijos būdu, o organiniai galutiniai fermentacijos produktai toliau oksiduojami anaerobiniu kvėpavimu, jei yra neorganinių vandenilio akceptorių (nitratų, sulfatų arba CO 2 ).

Sieros ciklas

Siera yra prieinama gyviems organizmams daugiausia tirpių sulfatų arba redukuotų organinių sieros junginių pavidalu.

Geležies ciklas

Kai kuriuose gėlo vandens telkiniuose yra didelė redukuotų geležies druskų koncentracija. Tokiose vietose vystosi specifinė bakterinė mikroflora – geležies bakterijos, kurios oksiduoja redukuotą geležį. Jie dalyvauja formuojant pelkių geležies rūdas ir vandens šaltinius, kuriuose gausu geležies druskų.

Bakterijos yra seniausi organizmai, atsiradę maždaug prieš 3,5 milijardo metų Archeanuose. Maždaug 2,5 milijardo metų jie dominavo Žemėje, formuodami biosferą ir dalyvavo formuojant deguonies atmosferą.

Bakterijos yra vieni paprasčiausios struktūros gyvų organizmų (išskyrus virusus). Manoma, kad jie yra pirmieji organizmai, atsiradę Žemėje.