Царство Бактерии строение, жизнедеятельность, размножение, роль в природе Справочник Бингоскул

Свойства и особенности подцарства настоящих бактерий

С развитием технических средств в классификацию живых организмов постоянно вносятся изменения. Так, в 1977 году Царство дробянок было разделено на 2 части: архебактерии (подцарство древние бактерии) и эубактерии (подцарство настоящие бактерии).

Современная классификация, опираясь на особенности обмена веществ, делит царство дробянок уже на 3 части:

  • архебактерии;
  • настоящие;
  • оксифотобактерии или цианобактерии (старое название – сине-зеленые водоросли).

Настоящие бактерии живут на планете более 3 миллиардов лет. Они охватили все экологические ниши – от верхних слоев атмосферы до подводных глубин, живут в полярных областях и рядом с вулканическими образованиями. Они размножаются не только вокруг, но и на поверхности организмов и внутри них.

Классификация настоящих бактерий по форме

Эубактерии являются одноклеточными организмами, которые по форме клетки подразделяют на три основные группы.

Круглые

Это кокки различной ориентации. В зависимости от особенностей расположения клеток после деления различают:

  • микрококки – клетки располагаются обособленно;
  • диплококки – попарно соединенные клетки;
  • стрептококки – объединение круглых бактерий в цепочки;
  • сарцины – объединение клеток в плотные пачки;
  • стафилококки – конгломераты, строение которых подобно грозди винограда.

Палочковидные

Палочки после деления могут соединяться попарно – диплобактерии или клебсиеллы, создавать цепочки (стептобактерии) или группироваться в форме креста. Однако большая часть палочковидных бактерий после деления не структурируется и располагается хаотично.

Примеры палочковых бактерий: палочка Коха (возбудитель туберкулеза), кишечная палочка, дизентерийная палочка.

Извитые

Сюда относятся спириллы, вибрионы и спирохеты. Пример – бледная спирохета, возбудитель сифилиса.

Строение клетки прокариота

Независимо от формы, все настоящие бактерии, а также архебактерии и цианобактерии имеют характерное строение клетки, содержащее следующие обязательные элементы:

  • цитоплазму и цитоплазматическую мембрану, окруженную с внешней стороны клеточной оболочкой;
  • нуклеоид – невыраженное ядро;
  • рибосомы – органеллы клетки прокариотов.

Настоящие бактерии и цианобактерии содержат в составе клеточной стенки муреин, а архебактерии его не имеют, что позволило разделить надцарство Прокариоты на два царства: Эубактерии и Архебактерии.

По своему строению архебактерии наиболее схожи с грамположительными настоящими бактериями.

Дополнительными деталями можно считать наличие слизистого чехла клетки, а также жгутиков различного количества и расположения, обеспечивающих клетке возможность самостоятельно двигаться. В отсутствие жгутиков клетка способна осуществлять только броуновское движение с потоком жидкости.

Жгутики настоящих бактерий характерны только для палочковидных форм. Они являются органом, обеспечивающим прокариотам возможность самостоятельно передвигаться. При этом сам жгутик представляет собой полое белковое тело, сформированное в цитоплазме клетки и выходящее за ее пределы. Характерно, что длина жгутика может значительно превышать размеры самой бактерии.

В зависимости от количества и расположения жгутиков, бактерии подразделяют на виды:

  • монотрихи – единственный жгутик;
  • лофотрихи – один пучок;
  • амфитрихи – на обоих концах палочки есть один жгутик или пучок;
  • перитрихи – жгутики располагаются вокруг клетки равномерно.

Споры как средство выживания

Помимо жгутиков, палочковидные настоящие бактерии отличаются от остальных способностью пережидать неблагоприятные внешние условия, становясь спорами.

Спороформирование является сложным процессом, который по продолжительности занимает от 16 до 24 часов. Результатом клеточной перестройки будет бактерия со значительно пониженным количеством воды, а значит, более густой цитоплазмой и особо прочной оболочкой. В форме спор у настоящих бактерий прекращаются обменные процессы, и они не размножаются.

Такая защитная форма позволяет настоящим бактериям переносить высокие и низкие температуры, отсутствие влаги, радиоактивное облучение и другие негативные факторы. Будучи спорами, сами бактерии способны сохранять свою жизнеспособность в течение сотен лет.

Попадая в благоприятную среду, спора за 4-5 часов «прорастает», превращается в обычную клетку, в которой восстанавливаются строение, обменные процессы и способность размножаться. Ни архебактерии, ни цианобактерии не являются способными к спорообразованию.

В зависимости от типа дыхания, спорообразующих аэробов (кислородное дыхание) называют бациллами, а анаэробов (бескислородное) – клостридиями.

Классификация по Граму

Наружная оболочка настоящей бактерии, имеющая достаточно сложное строение, отличается по способности окрашиваться в фиолетовый цвет, что в 1884 г открыл Ганс Кристиан Грам. Эта особенность легла в основу классификации настоящих бактерий как грамположительных (окрашивающихся) и грамотрицательных (неокрашивающихся). Позднее было установлено, что данная способность обусловлена различным составом веществ и организацией клеточной стенки эубактерий.

Значение классификации по Граму – упрощение идентификации бактерий, особенно когда они являются патогенными.

Питание

Эубактерии делят на две группы в зависимости от типа питания:

  • автотрофные;
  • гетеротрофные.

Автотрофные эубактерии способны осуществлять синтез необходимых органических веществ из окружающей неорганики. Их также разделяют на виды по типу энергии, которую микроорганизмы используют при синтезе.

Читайте также:  Колпакова Людмила Владимировна — фтизиатр запись к врачу в Москве, отзывы — МОСГОРМЕД 1

Автотрофные настоящие бактерии делят на:

  • хемосинтезирующие; представители – железобактерии, бесцветные серобактерии и др.;
  • фотосинтезирующие; представители – пурпурные и зеленые серобактерии.

Если автотрофные эубактерии получают необходимые вещества, синтезируя их, то гетеротрофные питаются уже имеющимися органическими веществами.

Исходя из источника органики, гетеротрофные эубактерии делят на сапрофиты и симбионты (паразиты).

Представители сапрофитов перерабатывают органические вещества, источником которых являются неживые организмы. Они ответственны за процессы брожения, когда расщепляются углеродсодержащие вещества, и гниения – когда разлагаются азотсодержащие вещества. Результатом служит выделившаяся энергия, которая используется настоящими бактериями в процессе жизнедеятельности.

Значение сапрофитов в круговороте веществ невозможно переоценить, поскольку именно ими разлагаются все природные соединения.

Симбиотические эубактерии являются частью здоровой микрофлоры человека, животных и растений. Без них невозможны процессы пищеварения, они участвуют в синтезе некоторых витаминов, расщепляют клетчатку и целлюлозу.

Размножение

Настоящие бактерии размножаются непосредственно прямым бинарным делением – клетка увеличивается в размерах, после достижения критической точки происходит деление на две равновеликие клетки. Архебактерии и цианобактерии являются прокариотами, как и настоящие бактерии, и по способу размножения полностью с ними схожи.

Помимо непосредственно прямого деления, для настоящих бактерий характерно несколько способов передачи генетического материала без образования новой клетки.

Различают следующие процессы:

  • конъюгация, когда происходит передача части генетического материала от клетки-донора клетке-реципиенту;
  • трансформация – привнесение генетического материала в виде растворимых ДНК в клетку;
  • трансдукция – перенос бактериофагами фрагментов генетического материала между различными культурами.

Архебактерии и цианобактерии также способны таким образом разнообразить свой генетический материал.

Формирование колоний

Настоящие эубактерии размножаются быстро – клетка способна делиться каждые 20 минут. Помимо скорости, большое значение имеет способность ряда настоящих бактерий выделять в окружающую среду активные вещества, негативно действующие на конкурентные виды. Пример – молочнокислые бактерии понижают значение pH окружающей среды, и другие прокариоты не могут расти и размножаться. Или цианобактерии окрашивают воду водоемов – такая среда является токсичной для многих форм жизни.

После деления сестринские клетки на какое-то время остаются вместе, образуя цепочки, пакеты или гроздья – так образуются колонии. Для этих конгломератов характерно наличие капсулы из слизи, окружающей всю колонию.

Строение колоний, которые образуют цианобактерии, имеют ряд различий от групповых объединений настоящих бактерий. Как пример – рядом расположенные клетки связаны мостиками из цитоплазмы, проходящими клетки насквозь через отверстия в их оболочках. Подобным образом архебактерии, образующие большие колонии, объединяются через длинные трубочки.

Кроме того, цианобактерии при объединении в колонии проявляют свойства дифференциации клеток – некоторые отдельные клетки являются носителями дополнительной оболочки. Именно в них осуществляется усвоение азота воздуха.

Подобные свойства не свойственны архебактериям или настоящим. Для колонии, состоящей из одного или нескольких типов микроорганизмов не имеют значение соседи – каждая клетка функционирует совершенно автономно. Строение колонии и количество клеток может меняться со временем – это не имеет значения для жизнедеятельности отдельной клетки.

Работаю врачом ветеринарной медицины. Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры.

Эубактерии и архебактерии 2020

По мнению ученых, существует шесть дифференцированных королевств, в которые можно разделить живые существа. Эубактерии и архебактерии, вероятно, являются наименее известными из этой категоризации. Эубактерии и архебактерии представляют собой два очень разных типа бактерий, каждый из которых имеет свою собственную идентичность и используется в нашей повседневной жизни.

Архебактерии являются одним из старейших организмов, обнаруженных на планете Земля. Они состоят из одной клетки и называются прокариотами. Интересно, что архебактерии обычно находятся в экстремальных условиях. Это неудивительно, учитывая тот факт, что они были одним из первых организмов на Земле — в то время, когда Земля была планетой с ядовитыми газами и невыносимой жарой. Архебактерии были одним из единственных организмов, которые могли выжить в этом недружественном состоянии.

Эубактерии являются общими, о которых мы говорим, когда мы обычно говорим о бактериях. Они сложны по структуре и находятся в нейтральных условиях. Вы можете найти Eubacteria в самых разных условиях, например, вы можете найти их в организме человека, в некоторых продуктах (yikes!) И практически везде вокруг нас.

Архебактерии обычно подразделяют на три группы. В царстве насекомых эти группы называются фила. Фила под Archaebacteria включает метаногены, галофилы и теоацидофилы. Метаногены собирают энергию, изменяя H2 и CO2 в метан, отсюда и название. Вторая категория, галофилы, также имеет основания для названий. Знаете ли вы, что эти бактерии процветают в соли? Большинство бактерий отмирают в соленых условиях, но это помогает галофилам процветать и процветать. Themoacidophiles процветают в кислых условиях. Они также любят высокие температуры и могут с радостью выживать в областях с 230 градусами температуры по Фаренгейту и низким рН. Eubacteria имеет четыре филы (группы, глупые!). Это:

Читайте также:  Кардио тренировка для сжигания жира в зале Republika

Цианобактерии — это бактерии, которые являются фотосинтезирующими по своей природе. Это означает, что они могут использовать энергию солнца для подготовки своей пищи. Они также выделяют кислород в качестве побочного продукта. Они обычно встречаются в воде.

Спирохеты обычно называют грамотрицательными бактериями. Они могут быть паразитами, живущими у хозяина, или они могут жить в симбиотических отношениях с хозяином. Спирохеты также могут жить сами по себе.

Другая группа — грамположительные бактерии. Это включает в себя ваши дружественные микроэлементы, которые производят этот вкусный йогурт и не очень дружелюбный, который дает вам боль в горле!

Это факт, что эубактерии более широко изучались людьми. Для этого есть две основные причины. Архебактерии обычно живут в самых агрессивных средах, даже в вулканических каналах. По этой причине менее практично их изучать. Более того, все патогены, о которых мы знаем, находятся под группой, называемой эубактериями. Кроме того, некоторые из этих эубактерий имеют экономическое значение, например, лактобактерии. Это сделало его более интересным предметом изучения.

1. Эубактерии живут в нейтральных условиях, в то время как архебактерии живут в экстремальных условиях 2. Архебактерии являются одноклеточными существами, тогда как эубактерии более сложны в природе 3. Эубактерии больше изучались людьми, потому что они находятся в большем количестве в окружающей их среде. Они также изучались более широко, поскольку некоторые из них имеют экономическое значение.

АРХЕБАКТЕРИИ И ЭУБАКТЕРИИ

В 1977 году К.Вёзе и Фоксом на основании сравнения последовательностей нуклеотидов в рРНК малой субъединицы рибосомы (16S-рРНК у прокариот и 18S-рРНК у эукариот) было выделено три, а не две группы организмов, которым присвоен ранг домена, этот таксон более высокий по отношению к царству: Bacteria, Archaea, Eukarya. К Bacteria относят истинные бактерии – эубактерии (например, E. coli), ранее обозначали как Eubacteria Archaea относят архебактерии (археи) — это крупная группа прокариот, распространенных преимущественно в экстремальных условиях, эволюционно наиболее древние организмы. Ранее обозначали как Archaebacteria. Третья группа организмов — эукариоты, ранее обозначали как Eukaryota. Поскольку концепция домена до сих пор дискутируется, термины эубактерии и архебактерии используются наряду с терминами археи и бактерии.

Считается, что домены Archaea и Eukarya имеют общее происхождение и являются сестринскими таксонами, тогда как домен Bacteria представляет собой отдельную эволюционную ветвь, которая ответвилась раньше от общего корня. Общий предок трех основных типов жизни назван прогенотом. Представители домена Bacteria явились предками хлоропластов и митохондрий. Эукариоты произошли от прокариотического предка, который, возможно, был более родственен Archaea, чем Bacteria.

Прокариоты не представляют собой единую филогенетическую группу организмов. Данные анализа 16S-рРНК указали на то, чтопрокариоты составляют две основные эволюционные линии: домен Archaea и домен Bacteria.

Архебактерии, как уже было сказано, вероятно, одна из самых древних групп живых организмов. Это уникальная группа прокариот, как првило, обитающая в экстремальных местах обитания. Археи осуществляют такие уникальные процессы как метаногенез, бесхлорофилльный фотосинтез. Среди них обнаружены самые термоустойчивые организмы. Среди архебактерий нет патогенных форм, что говорит об их древнем происхождении. В своем метаболизме используют низкомолекулярные соединения, у них не обнаружено гидролаз, поэтому не могут использовать полимеры. Для архей характерны простые циклы развития, у них не обнаружено покоящихся клеток.

Морфология. По морфологии не имеют резких отличий от эубактерий. Среди них имеются кокки, палочки, извитые клетки, слабоветвящиеся формы. Грамположительны или грамотрицательные. Особенностью является то, что у них отсутствуют сложные многоклеточные, мицелиальные и трихомные формы.

Архебактерии отличаются от эубактерий по ряду признаков:

1. Клеточные стенки архей не содержат пептидогликана, часто состоят из белка, или гетерополисахарида, или псевдомуреина. В связи с этим не чувствительны к антибиотикам, подавляющим синтез пептидогликана, в отличие от эубактерий.

2. Липиды мембран архебактерий представляют собой эфиры глицерина и высокоатомных спиртов (фитанол, бифитанол).

3. Рибосомы по размерам схожи с эубактериальными (имеют константу седиментации 70S), по форме ближе к 80S рибосомам эукариот. Состав рибосомальных РНК архей типично эубактериальный (5S, 16S, 23S), но отличаются по первичной структуре от эубактериальных и эукариотных.

4. Синтез белка у архей не подавляется хлорамфениколом, стрептомицином и другими антибиотиками, подавляющими синтез белка у эубактерий. На рибосомах архей отсутствуют места связывания ингибиторов, специфичных для 70 S рибосом эубактерий. Вместе с тем имеются мета для связывания ингибиторов, специфических в отношении 80S рибосом эукариот.

Читайте также:  Развитие ребенка в 11 месяцев - что должен уметь малыш, советы родителям

5. РНК-полимераза архей содержит от 5 до 11 субъединиц. РНК-полимераза эубактерий содержит 4-8 субъединиц. РНК-полимераза эукариот содержит 10-14 субъединиц. РНК-полимераза архей, как и РНК-полимеразы эукариот не чувствительна к антибиотику рифампицину, ингибирующему инициацию, и антибиотику стрептолидигину 1, ингибирующему элонгацию транскрипции. У эубактерий РНК-полимераза чувствительна к этим антибиотикам.

6. Геном архей в виде кольцевой молекулы ДНК. У некоторых архей обнаружены гистоноподобные белки, связанные с ДНК. Особенность генома архей – наличие многократно повторяющихся нуклеотидных последовательностей, а в генах, кодирующих белки, тРНК и рРНК – нитронов, что характерно для организации генетического материала эукариот.

Выделяют несколько функциональных групп архебактерий:

2. Экстремальные галофилы

3. Экстремальные термофилы и гипертермофилы

Метанобразующие бактерии осуществляют уникальную в живом мире реакцию синтеза метана. Это облигатные анаэробы. Реакция метаногенеза – единственный источник энергии для этих прокариот. Большинство метаногенов могут расти в газовой смеси Н2 + СО2. При этом они осуществляют следующую реакцию:

Процесс образования метана – это восстановление СО2 до СН4. Донором электронов является Н2, а конечным акцептором электронов СО2 (карбонатное дыхание). СО2 также служит источником углерода. Фиксация СО2происходит по циклическому ацетил-КоА-пути, ключевым промежуточным соединением которог является ацетил-КоА, синтезируемый из двух молекул СО2. Кроме водорода метаногены могут окислять уксусную кислоту, метилированные соединения (напрмер, метанол). По типу обмена метаногены являются хемолитоавторофами (если используют Н2 + СО2) или хемоорганогетеротрофами (если используют уксусную кислоту, метанол).

Распространение в природе. Метаногены встречаются в анаэробных местах обитания: В донных отложениях водоемов, в болотах, заболоченных почвах, на рисовых полях, в ЖКТ животных и человека, в рубце жвачных, т.е. там, где идет разложение органического вещества. Метаногены используют продукты брожений (Н2, СО2, уксусная кислота) для образования метана.

Практическое значение. Метаногены используются для получения биогаза – метана.

Экстремальные галофилы

Объединены в порядок Halobacteriales семества Halobacteriacae. Этот порядок включает 6 родов и более 20 видов.

Это небольшая группа архей, которые развиваются в средах с концентрацией NaCl от 12-15 до 32 %. Впервые были обнаружены на соленой рыбе. Они поселяются на соленой рыбе и соленых шкурах животных в виде красного налета, вызывая их порчу. Встречаются на солеварнях (в старину в России красную соль считали царской и везли в Москву). В испарительных прудах и лагунах. В засоленных почвах, в гипергалинных водоемах, где концентрация солей – 200 г/л и более, например, в Мертвом море (здесь высокая концентрация не только Na + , но и Mg 2+ ). В щелочных озерах. Являются экстремофилами.

При понижении концентрации солей их клетки лизируются. Opt концентрация NaCl – 20-26 %. Галобактерии нуждаются не только в ионах Na + и Cl ֿ , но в ионах Mg 2+ и К + .

Ионы Na + необходимы для стабилизации клеточной стенки, т.к. у галобактерий преобладают кислые белки, т.е. белки с повышенным содержанием карбоксильных групп (СООН). Ионы Na + взаимодействуют с отрицательно заряженными молекулами клеточной стенки и придают ей необходимую жесткость. Ионы К + необходимы для поддержания ионного равновесия вне и внутри клетки.

Метаболизм. Галобактерии являются аэробами. Основной способ получения энергии – дыхание. У них имеются дыхательные цепи, полный цикл трикарбоновых кислот. В качестве донора электронов и источника углерода используют органические вещества: аминокислоты, углеводы, органические кислоты.

Галобактерии имеют сложные пищевые потребности. Для роста большинства видов в состав сред должны входить дрожжевой экстракт, пептон, гидролизат казеина, набор витаминов.

В анаэробных условиях в темноте некоторые виды могут переключаться на нитратное дыхание или брожение, сбраживая аргинин.

Фотосинтез – вспомогательный механизм получения энергии, на который переключаются эти бактерии при недостатке в среде О2. У некоторых галобактерий фотосинтез – единственный способ получения энергии. Фотосинтез протекает в бескислородных условиях. В основе бесхлорофилльного фотосинтеза галобактерий лежат светозависимые циклические превращения бактериородопсина.

Экстремальные термофилы и гипертермофилы

Обитают в потоках гидротерамльной воды и газа в районах вулканической деятельности (Исландия, Камчатка и т.д.), а также в глубоководных морских источниках (гидротермах).

Отношение к О2. Аэробы, строгие или фаультативные анаэробы.

Метаболизм. Хемоавтотрофы или хемогетеротрофы, могут быть литотрофами (если окисляют Н2) или органотрофами (если окисляют пептон). Являются сульфидогенами, так как участвуют в обмене серы. В анаэробных условиях восстанавливают молекулярную серу до H2S. В аэробных условиях окисляют H2S до молекулярной серы или H2SO4.

Представители:

Род Sulfolobus – распространены в горячих кислых источниках Температурный диапазон +60 — +90 °С.

Гипертермофилы: Наиболее термоустойчивыми на сегодняшний день являются архебактерии-гипретермофилы р. Pyrococcus («неистовые огненные шарики»)и Pyrodictium (огненная сеть). P. furiosus (морская архебактерия, обитает в геотермальных морских осадках) t диапазон 70-103°С, opt t 100°С. Pyrodictium еще более термоустойчива t диапазон 80-110°С, opt t 105 °С (обитает в подводных гидротермах).

Ссылка на основную публикацию
Хронический тонзиллит Основы здоровья
Тонзиллит: болит горло — страдает сердце В 30 процентах случаях заболевания медики советуют удалять миндалины Холодная погода, сквозняки, ОРВИ —...
Хроническая интоксикация «веселящим газом» (закисью азота) – причина в12 -дефицитной миелополинейроп
Поражения печени (токсический гепатит) Специалисты отделения гастроэнтерологии и гепатологии Клинического госпиталя на Яузе успешно диагностируют лекарственное и токсическое поражение печени...
Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) что это такое и как лечится ХОБЛ
ХОБЛ хроническая обструктивная болезнь легких лечение Находясь в течении продолжительного времени в состоянии воспаления, дыхательные пути претерпевают значительные патологические изменения....
Хронический тонзиллит симптомы и лечение у взрослых
Хронический тонзиллит что делать? Хронический тонзиллит — одна из основных проблем оториноларингологии. Это заболевание доставляет массу неудобств пациенту и может...
Adblock detector