Что служит средой обитания для бактерий паразитов

Паразитизм

Термин «паразитизм» происходит от греческого слова «parasites» – нахлебник. Паразитизм широко распространен в мире микроорганизмов. Известны микоплазменные организмы, паразитирующие на колониях бактерий. Примером паразитизма служат инфекционные болезни, приводящие к ослаблению и гибели организма-хозяина.

Паразитизм, как форма конкурентных взаимоотношений между микробами

Как и у других организмов, паразитизм у микробов предполагает существование одного вида (паразита) в клетках другого (хозяина) и использование его как источника питания и среды обитания.

Хозяин является для паразита средой обитания первого порядка. Поскольку именно через хозяина происходит регуляция взаимоотношений паразита с внешней средой.

Основное отличие паразитизма от других типов биотических связей состоит в опосредованном влиянии на состояние экосистем не за счет трофических связей, а за счет патогенного воздействия на популяцию хозяина.

Примером паразитизма служат бактериофаги. Они неспособны к активной жизнедеятельности вне бактерии-хозяина.

Паразитический симбиоз микробов с макроорганизмами

Взаимоотношения микробов, в том числе бактерий, с макроорганизмами могут принимать различные формы. Все они определяются, как типы симбиоза: мутуализм, паразитизм (паразитический симбиоз), комменсализм.

Паразитический симбиоз– это такая форма взаимоотношений организмов, которая приносит пользу только одному из партнеров (паразиту). В то же время второй симбионт (хозяин) испытывает только отрицательное воздействие, получая повреждения различной степени, часто выражающиеся в инфекционных заболеваниях. Как правило, паразит использует тело хозяина в качестве среды обитания и (или) источника пищи, не может существовать без него и является патогенным.

Организм хозяина с его морфологическими, физиологическими свойствами является для паразита внешней средой первого порядка, к которой он адаптируется в процессе эволюции. Организм хозяина влияет на паразита так же, как и паразиты влияют на него.

В процессе эволюции адаптация паразитов к хозяину шла по линии специализации. Таковой является способность паразитировать в определенных тканях организма или на определенных систематических категориях.

Источник

ГДЗ биология 7 класс Константинов, Бабенко Вентана-Граф Задание: Подведем итоги Стр 46

Выполните задания

№ 1. Объясните, почему клетка простейших является самостоятельным организмом.

Клетка простейших является самостоятельным организмом, потому что она выполняет все функции, которые характерны для него, а именно: дыхание и питание, движение и размножение, выделение и обмен веществ.

№ 2. Охарактеризуйте среды обитания одноклеточных. Какое условие является обязательным для их существования?

Одноклеточные организмы могут обитать в самых разных средах. Однако главным условием является достаточный уровень влаги. Поэтому такие организмы широко распространены в морских и пресных водоёмах, в придонных слоях, в толще воды и влажного песка. Немало простейших живет и в почве, а именно в тонких пленках воды, которые окружают почвенные частички, в моховых «подушках» на болотах. Некоторые из них являются паразитами, а потому обитают в растениях и организмах животных, человека.

№ 3. Объясните, в чем заключаются функции вакуолей в организме одноклеточных.

Вакуоли являются органеллами в организме одноклеточных, которые участвуют в формировании внутренней среды клетки. Например, пищеварительная вакуоль нужна для того, чтобы захватывать пищу и переваривать ее, а после выносить ненужные остатки наружу из организма. Сократительная вакуоль накапливает вредные вещества с водой, а при достижении определенного размера, продвигается к поверхности тела клетки и выбрасывает свое содержимое во внешнюю среду.

Таким образом, главными функциями вакуолей в одноклеточном организме являются: транспорт ионов, регулирование водно-солевого обмена, запас питательных веществ, утилизация продуктов обмена и фрагментов клетки.

№ 4. Установите взаимосвязь строения и способов движения одноклеточных.

Одноклеточные организмы свободно передвигаются при помощи ложноножек, ресничек, жгутиков, нитевидных образований – миофибрилл.

У инфузории-туфельки, которая относится к активно передвигающимся организмам. Движения ей обеспечивает большое количество ресничек, которые расположены по всему периметру тела, слаженно «работают» и задают направление перемещения клетке. Медленнее плавает эвглена зеленая. У нее веретеновидная форма тела, а для передвижения есть жгутик.

Ползающий образ жизни ведет амеба протей, которая словно парит в воде. Передвигается она при помощи ложноножек, которые выпускает в определенном направлении.

№ 5. Назовите черты приспособленности простейших к неблагоприятным условиям.

При наступлении неблагоприятных условий простейшие образуют цисту – специальную оболочку, которая оберегает их организм от внешних факторов, и пережидают в ней определенные моменты жизни.

№ 6. Назовите меры предупреждения заболеваний, вызываемых простейшими.

К мерам предупреждения заболеваний, которые вызывают простейшие, относятся:

Соблюдение личной гигиены, регулярное мытье рук перед едой, после посещения улицы и т.д.

Употребление в пищу только тщательно помытых овощей и фруктов.

Употребление кипяченой, очищенной воды (не пить воду из крана, природных источников).

Во время купания не глотать воду из водоемов.

Качественно обрабатывать продукты, перед употреблением их в пищу (термическая обработка рыбы, мяса и т.д.).

Стр. 47

Какие утверждения верны?

1. Клетка простейших выполняет роль самостоятельного организма.

2. Размножение у амёбы бесполое, а у инфузории — туфельки и бесполое, и половое.

3. Органоидами движения инфузории-туфельки являются ложноножки.

4. Эвглена зелёная является переходной формой от растений к животным: имеет хлорофилл, как у растений, а питается гетеротрофно и передвигается, как животные.

5. Амеба имеет в организме ядра двух типов.

6. Малое ядро у инфузории участвует в половом размножении, а большое отвечает за жизнедеятельность.

7. Дизентерийную амебу переносят комары.

Стр. 47. Выберите все правильные ответы

№ 1. Среда обитания паразитических организмов:

г) организм.

Ответ: г.

№ 2. Взаимоотношения рака-отшельника и других организмов называют:

а) взаимовыгодными;

Ответ: а.

№ 3. Начальным пищевым звеном являются:

а) растительноядные животные;

в) растения – одноклеточные водоросли;

Ответ: в.

№ 4. Клетка животных, в отличие от растительной клетки, не имеет:

а) вакуолей с клеточным соком;

в) хлоропластов;

г) клеточной оболочки.

Ответ: в, г.

№ 5. В отличие от растений, животные имеют ткань:

б) нервную;

г) мышечную.

Ответ: б, г.

№ 6. К подцарству Простейшие относятся:

а) инфузории;

г) амебовые и эвгленовые.

Ответ: а, г.

№ 7. Среди простейших наиболее сложно устроены:

б) инфузории;

Ответ: б.

№ 8. Заболевания человека могут вызывать такие простейшие, как:

а) лямблии;

б) дизентерийная амеба;

г) малярийный плазмодий.

Ответ: а, б, г.

Стр. 48. Вопросы для обсуждения

№ 1. Какая область зоологии для вас наиболее интересна и почему?

Наиболее мне интересна такая область зоологии, как морфология. Она занимается изучением внешнего строения организмов, включая форму, структуру, цвет и т.д., а также его составных частей и внутреннего строения. Мне очень интересно узнавать о строении организмов, определять их по морфологическим признакам.

№ 2. Почему можно сказать, что простейшее животное представляет собой клетку-организм?

Потому что простейшие животные – это одноклеточные организмы, то есть, их тело состоит только из одной клетки. И эта клетка представляет собой полноценный живой организм, который выполняет характерные для него функции: дышит, питается, передвигается, размножается, выделяет продукты обмена.

№ 3. Каково значение многообразия животных в природе?

Многообразие животных играет важную роль в природе. Во-первых, являясь травоядными, некоторые из них поедают растения, регулируя их распространение по земному шару. Сами травоядные животные являются пищей для хищников. Хищники же участвуют в регулировании численности остальных животных, поедая слабых и больных особей.

Также животные наряду с бактериями принимают участие и в образовании почвы. Муравьи, дождевые черви и прочие мелкие животные постоянно вносят в почву органические вещества, измельчая их и способствуя образованию перегноя. Через норы и ходы таких животных корни растений легко проникают вглубь почвы, а также получают достаточно воды и воздуха, которые необходимы им для роста и развития.

Питаясь плодами растений, животные переносят их семена на дальние расстояния. Также на своей шерсти, лапках они переносят пыльцу, споры грибов и семена растений, тем самым участвуя в их расселении на новых территориях.

Однако есть среди животного мира виды, которые наносят вред растениям и некоторым животным, например, паразиты.

№ 4. Какое значение имеют животные в жизни человека?

Животные играют немаловажную роль в жизни человека. Они дают ценные продукты питания (мясо, молоко, яйца и т.д.), которые необходимы для поддержания здорового существования человека, а также служат сырьем в промышленности, для изготовления одежды и обуви.

Еще с древних времен человек приручил сильных животных для помощи в хозяйстве. Лошади, буйволы, верблюды используются для перевозки грузов и выполнения различной тяжелой работы. Песцов, коз, лам и овец разводят, чтобы получать мех и шерсть. От крупного рогатого скота люди получают шкуры, которые можно использовать для кожаных изделий. Ездовые собаки помогают перевозить грузы и людей, собаки-поводыри помогают незрячим людям ориентироваться в пространстве, а собаки-водолазы участвуют в спасении людей.

С развитием техники и науки животные стали использоваться человеком в качестве объекта для медицинских и научных исследований. Чаще всего это крысы, мыши, мухи дрозофилы, но есть и другие представители животного мира. Сегодня с этим активно борются по всему миру.

Но некоторые виды животных могут приносить вред человеку. Например, вредители продуктов питания и сельскохозяйственных культур. Также есть виды, которые являются переносчиками болезней, а некоторые даже паразитами.

Стр. 48. Темы проектов

№ 1. Направления исследований в области зоологии.

Зоология занимается изучением представителей царства Животные, а именно: их строения, разнообразия, процессов жизнедеятельности, распространения и значения, как в природе, так и в жизни человека. В зависимости от объектов изучения выделяют несколько направлений исследований в области зоологии:

Гельминтология – изучает паразитических червей;

Протозоология – изучает одноклеточных животных;

Арахнология – изучает паукообразных;

Энтомология – изучает насекомых;

Герпетология – изучает земноводных и рептилий;

Ихтиология – изучает рыб;

Орнитология – изучает птиц;

Териология – изучает млекопитающих.

Также, исходя из области изучения, выделяют несколько разделов зоологии:

Морфология (строение животных);

Сравнительная морфология (сравнение строения разных групп животных);

Этология (поведение животных);

Зоогеография (распространение животных);

Экология (взаимоотношения животных с окружающей средой и между собой);

Физиология (жизнедеятельность животных);

Систематика (описание многообразия видов и классификация их по определенным признакам);

Палеозоология (изучение животных, которые существовали в прежних геологических эпохах).

№ 2. Животный мир родного края.

Животный мир моего края достаточно разнообразен. Среди животных часто можно встретить белку, соболя, лису, горностая и даже бурого медведя. Белка хоть и является типичным лесным зверьком, но живет и в парках, скверах многих городов. Питается она орехами, желудями, грибами, семенами ели и сосны, ягодами.

Соболь относится к ценнейшим пушным зверям, которые занимают видное место в составе промысловой фауны моего края. Мышевидные грызуны – основной рацион его питания, которых он находит в корягах, завалах, вывернутых корнях деревьев и т.д. чтобы соболь вовсе не исчез с нашей планеты, в специально созданных заповедниках, например, в «Баргузинском», проводятся работы по его охране, увеличению численности и расселению.

Медведь – это крупный, сильный хищник. Несмотря на то, что кажется неуклюжим, он достаточно подвижен, может делать большие прыжки и бегать. В качестве пищи для бурого медведя служат лягушки, яйца разных птиц, муравьи, грызуны. Но может нападать и на крупных диких или домашних животных, например, на кабана, оленя или корову. Живет бурый медведь в горах и в глухих дремучих лесах, а зимой впадает в спячку. В этот период живут он за счет своего жира, который был накоплен в организме еще с осени.

№ 3. Роль животных в окружающей среде.

Животный мир нашей планеты разнообразен. Животные обитают практически везде – в почве, в воде, на суше. Почвенные животные во время того, как роют себе норы, разрыхляют землю. Благодаря этому она хорошо насыщается кислородом, который необходим корням растения. В сочетании с бактериями они образуют органические вещества, которые удобряют почву, делая ее плодотворной.

Еще одно значение животных для природы – санитарное. Многие представители животного мира помогают очистить нашу планету от больных и мертвых животных, насекомых и т.д. Например, птицы, муравьи, волки. Не зря их называют санитарами леса.

Животные помогают и в размножении растений. Поедают их плоды, переносят семена на шерсти, лапках, способствуют расселению их на новых территориях.

№ 4. Подготовка таблицы «Ткани животных и их функции».

№ 5. Взаимосвязь органов и систем органов

Разные органы в живом организме тесно связаны между собой и объединены в системы органов. Каждая отдельная система, например, пищеварительная или дыхательная, выполняет ряд важных для жизнедеятельности организма функций.

Благодаря дыхательной системе, которая представлена жабрами или легкими, трахеей и бронхами, организм снабжается жизненно необходимым кислородом. А вот пищеварительная система, которая представлена ротовой полостью, языком, пищеводом, желудком, кишечником (толстый и тонкий), печенью, желчным пузырем, поджелудочной железой и прямой кишкой, осуществляет не только переваривание пищи путем ее механической и химической обработки, но и всасывание продуктов расщепления через слизистую оболочку в лимфу и кровь, а также выведение непереваренных остатков пищи во внешнюю среду.

Работа каждого органа в системе органов, как и системы органов в целом организме слажена. И если имеются нарушения в каком-то органе, то страдает и сама система, и все остальные.

№ 6. Паразитические простейшие и их влияние на жизнедеятельность организмов.

Паразитические простейшие – это одноклеточные организмы, которые имеют ядра и питаются за счет других живых организмов, принося им вред и не редко доводя до гибели. Представителями таких паразитических простейших, которые могут поражать, как животных, так и человека, являются: дизентерийная амеба, малярийный плазмодий, лямблии, микроспоридии и т.д.

Одним из самых распространенных является малярийный плазмодий – переносчик малярии. Паразитирует он в клетках многоклеточных организмов, включая человека. Заражение происходит из-за укуса комаров определенного вида – малярийного комара. Попадая в кровь животного или человека, плазмодий достигает печени, где начинается увеличиваться в размерах и размножаться. Возвращаясь в кровь, клетки плазмодия начинают поражать эритроциты, также размножаясь там и питаясь. А когда они выходят из эритроцитов, то отходами своей жизнедеятельности заполняют кровяное русло и отравляют организм.

Еще один распространенный представителей паразитических простейших – дизентерийная амеба, которая в отличие от амебы обыкновенной, имеет более толстые и короткие ложноножки. Она живет и питается в толстом кишечнике и до определенного времени совершенно безвредна. Но, когда дизентерийная амеба начинает внедряться в стенки кишечника и разрушать эритроциты крови, то диагностируется дизентерия. Заражение происходит при помощи цист простейшего, которые попадают с пищей в желудочно-кишечный тракт. В результате воспаляется кишечник. А попадая с током крови в печень, паразиты только усугубляют заболевание.

Большинство видов лейшманий вызывают у человека кожный лейшманиоз, при котором на кожных покровах образуются язвы. Заражение происходит в результате укусов москитов, которые являются переносчиками этих паразитов.

Глава 4. Тип Кишечнополостные

Источник

Бактерии

Бактерии — самая древняя группа организмов из ныне существующих на Земле. Первые бактерии появились, вероятно, более 3,5 млрд лет назад и на протяжении почти миллиарда лет были единственными живыми существами на нашей планете. Поскольку это были первые представители живой природы, их тело имело примитивное строение.

Со временем их строение усложнилось, но и поныне бактерии считаются наиболее примитивными одноклеточными организмами. Интересно, что некоторые бактерии и сейчас ещё сохранили примитивные черты своих древних предков. Это наблюдается у бактерий, обитающих в горячих серных источниках и бескислородных илах на дне водоёмов.

Большинство бактерий бесцветно. Только немногие окрашены в пурпурный или в зелёный цвет. Но колонии многих бактерий имеют яркую окраску, которая обусловливается выделением окрашенного вещества в окружающую среду или пигментированием клеток.

Первооткрывателем мира бактерий был Антоний Левенгук — голландский естествоиспытатель 17 века, впервые создавший совершенную лупу-микроскоп, увеличивающую предметы в 160-270 раз.

Бактерии относят к прокариотам и выделяют в отдельное царство — Бактерии.

Форма тела

Бактерии — многочисленные и разнообразные организмы. Они различаются по форме.

Название бактерии	Форма бактерии	Изображение бактерии
Кокки		Шарообразная
Бацилла		Палочковидная
Вибрион		Изогнутая в виде запятой
Спирилла		Спиралевидная
Стрептококки		Цепочка из кокков
Стафилококки		Грозди кокков
Диплококки		Две круглые бактерии, заключённые в одной слизистой капсуле

Способы передвижения

Среди бактерий есть подвижные и неподвижные формы. Подвижные передвигаются за счёт волнообразных сокращений или при помощи жгутиков (скрученные винтообразные нити), которые состоят из особого белка флагеллина. Жгутиков может быть один или несколько. Располагаются они у одних бактерий на одном конце клетки, у других — на двух или по всей поверхности.

Но движение присуще и многим иным бактериям, у которых жгутики отсутствуют. Так, бактерии, покрытые снаружи слизью, способны к скользящему движению.

У некоторых лишённых жгутиков водных и почвенных бактерий в цитоплазме имеются газовые вакуоли. В клетке может быть 40-60 вакуолей. Каждая из них заполнена газом (предположительно — азотом). Регулируя количество газа в вакуолях, водные бактерии могут погружаться в толщу воды или подниматься на её поверхность, а почвенные бактерии — передвигаться в капиллярах почвы.

Место обитания

В силу простоты организации и неприхотливости бактерии широко распространены в природе. Бактерии обнаружены везде: в капле даже самой чистой родниковой воды, в крупинках почвы, в воздухе, на скалах, в полярных снегах, песках пустынь, на дне океана, в добытой с огромной глубины нефти и даже в воде горячих источников с температурой около 80ºС. Обитают они на растениях, плодах, у различных животных и у человека в кишечнике, ротовой полости, на конечностях, на поверхности тела.

Бактерии — самые мелкие и самые многочисленные живые существа. Благодаря малым размерам они легко проникают в любые трещины, щели, поры. Очень выносливы и приспособлены к различным условиям существования. Переносят высушивание, сильные холода, нагревание до 90ºС, не теряя при этом жизнеспособность.

Практически нет места на Земле, где не встречались бы бактерии, но в разных количествах. Условия жизни бактерий разнообразны. Одним из них необходим кислород воздуха, другие в нём не нуждаются и способны жить в бескислородной среде.

В воздухе: бактерии поднимаются в верхние слои атмосферы до 30 км. и больше.

Особенно много их в почве. В 1 г. почвы могут содержаться сотни миллионов бактерий.

В воде: в поверхностных слоях воды открытых водоёмов. Полезные водные бактерии минерализуют органические остатки.

В живых организмах: болезнетворные бактерии попадают в организм из внешней среды, но лишь в благоприятных условиях вызываю заболевания. Симбиотические живут в органах пищеварения, помогая расщеплять и усваивать пищу, синтезируют витамины.

Внешнее строение

Клетка бактерии одета особой плотной оболочкой — клеточной стенкой, которая выполняет защитную и опорную функции, а также придаёт бактерии постоянную, характерную для неё форму. Клеточная стенка бактерии напоминает оболочку растительной клетки. Она проницаема: через неё питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена веществ выходят в окружающую среду. Часто поверх клеточной стенки у бактерий вырабатывается дополнительный защитный слой слизи — капсула. Толщина капсулы может во много раз превышать диаметр самой клетки, но может быть и очень небольшой. Капсула — не обязательная часть клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она предохраняет бактерию от высыхания.

На поверхности некоторых бактерий имеются длинные жгутики (один, два или много) или короткие тонкие ворсинки. Длина жгутиков может во много раз превышать разметы тела бактерии. С помощью жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются.

Внутреннее строение

Внутри клетки бактерии находится густая неподвижная цитоплазма. Она имеет слоистое строение, вакуолей нет, поэтому различные белки (ферменты) и запасные питательные вещества размещаются в самом веществе цитоплазмы. Клетки бактерий не имеют ядра. В центральной части их клетки сконцентрировано вещество, несущее наследственную информации. Бактерии, — нуклеиновая кислота — ДНК. Но это вещество не оформлено в ядро.

Внутренняя организация бактериальной клетки сложна и имеет свои специфические особенности. Цитоплазма отделяется от клеточной стенки цитоплазматической мембраной. В цитоплазме различают основное вещество, или матрикс, рибосомы и небольшое количество мембранных структур, выполняющих самые различные функции (аналоги митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи). В цитоплазме клеток бактерий часто содержатся гранулы различной формы и размеров. Гранулы могут состоять из соединений, которые служат источником энергии и углерода. В бактериальной клетке встречаются и капельки жира.

Способы питания

У бактерий наблюдаются разные способы питания. Среди них есть автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы — организмы, способные самостоятельно образовывать органические вещества для своего питания.

Гетеротрофы — организмы, использующие для своего питания готовые органические вещества. Гетеротрофные бактерии подразделяются на сапрофитов, симбионтов и паразитов.

Растения нуждаются в азоте, но сами усваивают азот воздуха не могут. Некоторые бактерии соединяют содержащиеся в воздухе молекулы азота с другими молекулами, в результате чего получаются вещества, доступные для растений.

Эти бактерии поселяются в клетках молодых корней, что приводит к образованию на корнях утолщений, называемых клубеньками. Такие клубеньки образуются на корнях растений семейства бобовых и некоторых других растений.

Корни дают бактериям углеводы, а бактерии корням — такие содержащие азот вещества, которые могут быть усвоены растением. Их сожительство взаимовыгодно.

Корни растений выделяют много органических веществ (сахара, аминокислоты и другие), которыми питаются бактерии. Поэтому в слое почвы, окружающем корни, поселяется особенно много бактерий. Эти бактерии превращают отмершие остатки растений в доступные для растения вещества. Этот слой почвы называют ризосферой.

Существует несколько гипотез о проникновении клубеньковых бактерий в ткани корня:

Процесс внедрения клубеньковых бактерий в ткань корня состоит из двух фаз:

В большинстве случаев внедрившаяся клетка, активно размножается, образует так называемые инфекционные нити и уже в виде таких нитей перемещается в ткани растения. Клубеньковые бактерии, вышедшие из инфекционной нити, продолжают размножаться в ткани хозяина.

Наполняющиеся быстро размножающимися клетками клубеньковых бактерий растительные клетки начинают усиленно делиться. Связь молодого клубенька с корнем бобового растения осуществляется благодаря сосудисто-волокнистым пучкам. В период функционирования клубеньки обычно плотные. К моменту проявления оптимальной активности клубеньки приобретают розовую окраску (благодаря пигменту легоглобину). Фиксировать азот способны лишь те бактерии, которые содержат легоглобин.

Бактерии клубеньков создают десятки и сотни килограммов азотных удобрений на гектаре почвы.

Обмен веществ

Бактерии отличаются друг от друга обменом веществ. У одних он идёт при участии кислорода, у других — без его участия.

Большинство бактерий питается готовыми органическими веществами. Лишь некоторые из них (сине-зелёные, или цианобактерии), способны создавать органические вещества из неорганических. Они сыграли важную роль в накоплении кислорода в атмосфере Земли.

Бактерии впитывают вещества извне, разрывают их молекулы на части, из этих частей собирают свою оболочку и пополняют своё содержимое (так они растут), а ненужные молекулы выбрасывают наружу. Оболочка и мембрана бактерии позволяет ей впитывать только нужные вещества.

Если бы оболочка и мембрана бактерии были полностью непроницаемыми, в клетку не попали бы никакие вещества. Если бы они были проницаемыми для всех веществ, содержимое клетки перемешалось бы со средой — раствором, в которой обитает бактерия. Для выживания бактерии необходима оболочка, которая нужные вещества пропускает, а ненужные — нет.

Бактерия поглощает находящиеся близ неё питательные вещества. Что происходит потом? Если она может самостоятельно передвигаться (двигая жгутик или выталкивая назад слизь), то она перемещается, пока не найдёт необходимые вещества.

Если она двигаться не может, то ждёт, пока диффузия (способность молекул одного вещества проникать в гущу молекул другого вещества) не принесёт к ней необходимые молекулы.

Бактерии в совокупности с другими группами микроорганизмов выполняют огромную химическую работу. Превращая различные соединения, они получают необходимую для их жизнедеятельности энергию и питательные вещества. Процессы обмена веществ, способы добывания энергии и потребности в материалах для построения веществ своего тела у бактерий разнообразны.

Одни бактерии нуждаются в готовых органических веществах — аминокислотах, углеводах, витаминах, — которые должны присутствовать в среде, так как сами они не смогут их синтезировать. Такие микроорганизмы называются гетеротрофами. Они получают необходимую им энергию при окислении органических веществ кислородом или при сбраживании (без участия кислорода). В зависимости от субстрата, на котором развиваются бактерии, различают:

Другие бактерии все потребности в углероде, необходимом для синтеза органических веществ тела, удовлетворяют за счёт неорганических соединений. Они называются автотрофами. Автотрофные бактерии способны синтезировать органические вещества из неорганических. Среди них различают:

Cинтезируют органические вещества за счёт солнечной энергии.

Цианобактерии, пурпурные бактерии и зелёные бактерии.

Хемосинтез

Использование лучистой энергии — важнейший, но не единственный путь создания органического вещества из углекислого газа и воды. Известны бактерии, которые в качестве источника энергии для такого синтеза используют не солнечный свет, а энергию химических связей, происходящих в клетках организмов при окислении некоторых неорганических соединений — сероводорода, серы, аммиака, водорода, азотной кислоты, закисных соединений железа и марганца. Образованное с использованием этой химической энергии органическое вещество они используют для построения клеток своего тела. Поэтому такой процесс называют хемосинтезом.

Важнейшую группу хемосинтезирующих микроорганизмов составляют нитрифицирующие бактерии. Эти бактерии живут в почве и осуществляют окисление аммиака, образовавшегося при гниении органических остатков, до азотной кислоты. Последняя, реагирует с минеральными соединениями почвы, превращаются в соли азотной кислоты. Этот процесс проходит в две фазы.

Железобактерии превращают закисное железо в окисное. Образованная гидроокись железа оседает и образует так называемую болотную железную руду.

Некоторые микроорганизмы существуют за счёт окисления молекулярного водорода, обеспечивая тем самым автотрофный способ питания.

Характерной особенностью водородных бактерий является способность переключаться на гетеротрофный образ жизни при обеспечении их органическими соединениями и отсутствии водорода.

Таким образом, хемоавтотрофы являются типичными автотрофами, так как самостоятельно синтезируют из неорганических веществ необходимые органические соединения, а не берут их в готовом виде от других организмов, как гетеротрофы. От фототрофных растений хемоавтотрофные бактерии отличаются полной независимостью от света как источника энергии.

Бактериальный фотосинтез

Некоторые пигментосодержащие серобактерии (пурпурные, зелёные), содержащие специфические пигменты — бактериохлорофиллы, способны поглощать солнечную энергию, с помощью которой сероводород в их организмах расщепляется и отдаёт атомы водорода для восстановления соответствующих соединений. Этот процесс имеет много общего с фотосинтезом и отличается только тем, что у пурпурных и зелёных бактерий донором водорода является сероводород (изредка — карбоновые кислоты), а у зелёных растений — вода. У тех и других отщепление и перенесение водорода осуществляется благодаря энергии поглощённых солнечных лучей.

Такой бактериальный фотосинтез, который происходит без выделения кислорода, называется фоторедукцией. Фоторедукция углекислого газа связана с перенесением водорода не от воды, а от сероводорода:

Биологическое значение хемосинтеза и бактериального фотосинтеза в масштабах планеты относительно невелико. Только хемосинтезирующие бактерии играют существенную роль в процессе круговорота серы в природе. Поглощаясь зелёными растениями в форме солей серной кислоты, сера восстанавливается и входит в состав белковых молекул. Далее при разрушении отмерших растительных и животных остатков гнилостными бактериями сера выделяется в виде сероводорода, который окисляется серобактериями до свободной серы (или серной кислоты), образующий в почве доступные для растения сульфиты. Хемо- и фотоавтотрофные бактерии имеют существенное значение в круговороте азота и серы.

Спорообразование

Внутри бактериальной клетки образуются споры. В процессе спорообразования бактериальная клетка претерпевает ряд биохимических процессов. В ней уменьшается количество свободной воды, снижается ферментативная активность. Это обеспечивает устойчивость спор к неблагоприятным условиям внешней среды (высокой температуре, высокой концентрации солей, высушиванию и др.). Спорообразование свойственно только небольшой группе бактерий.

Споры — не обязательная стадия жизненного цикла бактерий. Спорообразование начинается лишь при недостатке питательных веществ или накоплении продуктов обмена. Бактерии в виде спор могут длительное время находиться в состоянии покоя. Споры бактерий выдерживают продолжительное кипячение и очень длительное проммораживание. При наступлении благоприятных условий спора прорастает и становится жизнеспособной. Спора бактерий — это приспособление к выживанию в неблагоприятных условиях.

Размножение

Размножаются бактерии делением одной клетки на две. Достигнув определённого размера, бактерия делится на две одинаковые бактерии. Затем каждая из них начинает питаться, растёт, делится и так далее.

После удлинения клетки постепенно образуется поперечная перегородка, а затем дочерние клетки расходятся; у многих бактерий в определённых условиях клетки после деления остаются связанными в характерные группы. При этом в зависимости от направления плоскости деления и числа делений возникают разные формы. Размножение почкованием встречается у бактерий как исключение.

При благоприятных условиях деление клеток у многих бактерий происходит через каждые 20-30 минут. При таком быстром размножении потомство одной бактерии за 5 суток способно образовать массу, которой можно заполнить все моря и океаны. Простой подсчёт показывает, что за сутки может образоваться 72 поколения (720 000 000 000 000 000 000 клеток). Если перевести в вес — 4720 тонн. Однако в природе этого не происходит, так как большинство бактерий быстро погибают под действием солнечного света, при высушивании, недостатке пищи, нагревании до 65-100ºС, в результате борьбы между видами и т.д.

Бактерия (1), поглотившая достаточно пищи, увеличивается в размерах (2) и начинает готовиться к размножению (делению клетки). Её ДНК (у бактерии молекула ДНК замкнута в кольцо) удваивается (бактерия производит копию этой молекулы). Обе молекулы ДНК (3,4) оказываются, прикреплены к стенке бактерии и при удлинении бактерии расходятся в стороны (5,6). Сначала делится нуклеотид, затем цитоплазма.

После расхождения двух молекул ДНК на бактерии появляется перетяжка, которая постепенно разделяет тело бактерии на две части, в каждой из которых есть молекула ДНК (7).

Бывает (у сенной палочки), две бактерии слипаются, и между ними образуется перемычка (1,2).

По перемычке ДНК из одной бактерии переправляется в другую (3). Оказавшись в одной бактерии, молекулы ДНК сплетаются, слипаются в некоторых местах (4), после чего обмениваются участками (5).

Роль бактерий в природе

Круговорот

Бактерии — важнейшее звено общего круговорота веществ в природе. Растения создают сложные органические вещества из углекислого газа, воды и минеральных солей почвы. Эти вещества возвращаются в почву с отмершими грибами, растениями и трупами животных. Бактерии разлагают сложные вещества на простые, которые снова используют растения.

Бактерии разрушают сложные органические вещества отмерших растений и трупов животных, выделения живых организмов и разные отбросы. Питаясь этими органическими веществами, сапрофитные бактерии гниения превращают их в перегной. Это своеобразные санитары нашей планеты. Таким образом, бактерии активно участвуют в круговороте веществ в природе.

Почвообразование

Некоторые почвенные бактерии способны поглощать азот из воздуха, используя его в процессах жизнедеятельности. Эти азотофиксирующие бактерии живут самостоятельно или поселяются в корнях бобовых растений. Проникнув в корни бобовых, эти бактерии вызывают разрастание клеток корней и образование на них клубеньков.

Эти бактерии выделяют азотные соединения, которые используют растения. От растений бактерии получают углеводы и минеральные соли. Таким образом, между бобовым растением и клубеньковыми бактериями существует тесная связь, полезная как одному, так и другому организму. Это явление носит название симбиоза.

Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями бобовые растения обогащают почву азотом, способствуя повышению урожая.

Распространение в природе

Микрофлора почвы

Количество бактерий в почве чрезвычайно велико — сотни миллионов и миллиардов особей в 1 грамме. В почве их значительно больше, чем в воде и воздухе. Общее количество бактерий в почвах меняется. Количество бактерий зависит от типа почв, их состояния, глубины расположения слоёв.

На поверхности почвенных частиц микроорганизмы располагаются небольшими микроколониями (по 20-100 клеток в каждой). Часто они развиваются в толщах сгустков органического вещества, на живых и отмирающих корнях растений, в тонких капиллярах и внутри комочков.

Микрофлора почвы очень разнообразна. Здесь встречаются разные физиологические группы бактерий: бактерии гниения, нитрифицирующие, азотфиксирующие, серобактерии и др. среди них есть аэробы и анаэробы, споровые и не споровые формы. Микрофлора — один из факторов образования почв.

Областью развития микроорганизмов в почве является зона, примыкающая к корням живых растений. Её называют ризосферой, а совокупность микроорганизмов, содержащихся в ней, — ризосферной микрофлорой.

Микрофлора водоёмов

Вода — природная среда, где в большом количестве развиваются микроорганизмы. Основная масса их попадает в воду из почвы. Фактор, определяющий количество бактерий в воде, наличие в ней питательных веществ. Наиболее чистыми являются воды артезианских скважин и родниковые. Очень богаты бактериями открытые водоёмы, реки. Наибольшее количество бактерий находится в поверхностных слоях воды, ближе к берегу. При удалении от берега и увеличении глубины количество бактерий уменьшается.

Чистая вода содержит 100-200 бактерий в 1 мл., а загрязнённая — 100-300 тыс. и более. Много бактерий в донном иле, особенно в поверхностном слое, где бактерии образуют плёнку. В этой плёнке много серо- и железобактерий, которые окисляют сероводород до серной кислоты и тем самым предотвращают замор рыбы. В иле больше спороносных форм, в то время как в воде преобладают неспороносные.

По видовому составу микрофлора воды сходна с микрофлорой почвы, но встречаются и специфические формы. Разрушая различные отбросы, попавшие в воду, микроорганизмы постепенно осуществляют так называемое биологическое очищение воды.

Микрофлора воздуха

Микрофлора воздуха менее многочисленна, чем микрофлора почвы и воды. Бактерии поднимаются в воздух с пылью, некоторое время могут находиться там, а затем оседают на поверхность земли и гибнут от недостатка питания или под действием ультрафиолетовых лучей. Количество микроорганизмов в воздухе зависит от географической зоны, местности, времени года, загрязнённостью пылью и др. каждая пылинка является носителем микроорганизмов. Больше всего бактерий в воздухе над промышленными предприятиями. Воздух сельской местности чище. Наиболее чистый воздух над лесами, горами, снежными пространствами. Верхние слои воздуха содержат меньше микробов. В микрофлоре воздуха много пигментированных и спороносных бактерий, которые более устойчивы, чем другие, к ультрафиолетовым лучам.

Микрофлора организма человека

Тело человека, даже полностью здорового, всегда является носителем микрофлоры. При соприкосновении тела человека с воздухом и почвой на одежде и коже оседают разнообразные микроорганизмы, в том числе и патогенные (палочки столбняка, газовой гангрены и др.). Наиболее часто загрязняются открытые части человеческого тела. На руках обнаруживают кишечные палочки, стафилококки. В ротовой полости насчитывают свыше 100 видов микробов. Рот с его температурой, влажностью, питательными остатками — прекрасная среда для развития микроорганизмов.

Желудок имеет кислую реакцию, поэтому основная масса микроорганизмов в нём гибнет. Начиная с тонкого кишечника реакция становится щелочной, т.е. благоприятной для микробов. В толстых кишках микрофлора очень разнообразна. Каждый взрослый человек выделяет ежедневно с экскрементами около 18 млрд. бактерий, т.е. больше особей, чем людей на земном шаре.

Внутренние органы, не соединяющиеся с внешней средой (мозг, сердце, печень, мочевой пузырь и др.), обычно свободны от микробов. В эти органы микробы попадают только во время болезни.

Бактерии в круговороте веществ

Микроорганизмы вообще и бактерии в частности играют большую роль в биологически важных круговоротах веществ на Земле, осуществляя химические превращения, совершенно недоступные ни растениям, ни животным. Различные этапы круговорота элементов осуществляются организмами разного типа. Существование каждой отдельной группы организмов зависит от химического превращения элементов, осуществляемого другими группами.

Круговорот азота

Циклическое превращение азотистых соединений играет первостепенную роль в снабжении необходимыми формами азота различных по пищевым потребностям организмов биосферы. Свыше 90% общей фиксации азота обусловлено метаболической активностью определённых бактерий.

Круговорот углерода

Биологическое превращение органического углерода в углекислый газ, сопровождающееся восстановлением молекулярного кислорода, требует совместной метаболической активности разнообразных микроорганизмов. Многие аэробные бактерии осуществляют полное окисление органических веществ. В аэробных условиях органические соединения первоначально расщепляются путём сбраживания, а органические конечные продукты брожения окисляются далее в результате анаэробного дыхания, если имеются неорганические акцепторы водорода (нитрат, сульфат или СО₂).

Круговорот серы

Для живых организмов сера доступна в основном в форме растворимых сульфатов или восстановленных органических соединений серы.

Круговорот железа

В некоторых водоёмах с пресной водой содержатся в высоких концентрациях восстановленные соли железа. В таких местах развивается специфическая бактериальная микрофлора — железобактерии, окисляющие восстановленное железо. Они участвуют в образовании болотных железных руд и водных источников, богатых солями железа.

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.

После появления многоклеточных организмов между ними и бактериями образовались многочисленные связи, включая преобразование органических веществ органотрофами, и разного рода симбиотические отношения, паразитизм, иногда внутриклеточный (риккетсии), и патогенез. Наличие бактерий и др. микроорганизмов в естественных местах обитания является важнейшим фактором, определяющим целостность экологии, систем. В экстремальных условиях, непригодных для существования других организмов, бактерии могут представлять единственную форму жизни.

Бактерии являются одними из наиболее просто устроенных живых организмов (кроме вирусов). Полагают, что они — первые организмы, появившиеся на Земле.

Источник

• ← Что служит средой обитания для бактерий паразитов водная среда
• Что служит сырьем для выплавки чугуна →