stb baktériumok c. Aerob és anaerob. A bakteriális sejtosztódás típusai

Mind az iskolai tanterv, mind a szakosított egyetemi oktatás szükségszerűen figyelembe veszi a baktériumok birodalmából származó példákat. Ez az ősi életforma bolygónkon korábban jelent meg, mint bármely más ember által ismert. A tudósok most először becsülik meg, hogy a baktériumok körülbelül három és fél milliárd évvel ezelőtt keletkeztek, és körülbelül egymilliárd évig nem létezett más életforma a bolygón. A baktériumok példáit, ellenségeinket, barátainkat szükségszerűen minden oktatási program részének tekintjük, mert ezek a mikroszkopikus életformák teszik lehetővé a világunkra jellemző folyamatokat.

A prevalencia jellemzői

Az élővilágban hol találhatsz példákat baktériumokra? Igen, szinte mindenhol! A forrásvízben, a sivatagi dűnékben, valamint a talaj, a levegő és a sziklák elemeiben találhatók. Az antarktiszi jégen például -83 fokos fagynál élnek a baktériumok, de a magas hőmérséklet nem zavarja őket – olyan forrásokban találtak életformákat, ahol a folyadékot +90 fokra melegítik fel. A mikroszkopikus világ népsűrűségét bizonyítja, hogy például a baktériumok egy grammnyi talajban megszámlálhatatlanok százmilliók.

A baktériumok bármilyen más életformában élhetnek – növényen, állaton. Sokan ismerik a „bél mikroflóra” kifejezést, és a tévében folyamatosan olyan termékeket hirdetnek, amelyek ezt javítják. Valójában például baktériumok alkották, vagyis normális esetben számtalan mikroszkopikus életforma él az emberi szervezetben is. A bőrünkön, a szánkban is vannak – egyszóval bárhol. Némelyikük valóban káros, sőt életveszélyes, ezért olyan elterjedtek az antibakteriális szerek, mások nélkül viszont egyszerűen lehetetlen lenne életben maradni – fajunk szimbiózisban él egymás mellett.

Életkörülmények

Bármilyen példát is ad a baktériumokról, ezek a szervezetek rendkívül ellenállóak, túlélnek kedvezőtlen körülmények között, és könnyen alkalmazkodnak a negatív tényezőkhöz. Egyes formáknak oxigénre van szükségük a túléléshez, míg mások anélkül is jól élnek. Számos példa van olyan baktériumokra, amelyek kiválóan túlélnek oxigénmentes környezetben.

A kutatások kimutatták, hogy a mikroszkopikus életformák túlélik a szélsőséges hideget, és nem befolyásolja őket az extrém szárazság vagy az emelkedett hőmérséklet. A baktériumok szaporodását elősegítő spórák még hosszan tartó forralással vagy alacsony hőmérsékleten történő kezeléssel is könnyen megbirkóznak.

Kik ők?

A baktériumok (az emberek ellenségei és barátai) példáinak elemzésekor emlékeznünk kell arra, hogy a modern biológia olyan osztályozási rendszert vezet be, amely némileg leegyszerűsíti e sokszínű birodalom megértését. Szokásos több különböző formáról beszélni, amelyek mindegyikének speciális neve van. Tehát a kókuszokat labda alakú baktériumoknak nevezik, a streptococcusokat láncban összegyűjtött golyók, és ha a képződmény úgy néz ki, mint egy csomó, akkor a staphylococcusok csoportjába sorolják. Ilyen mikroszkopikus életformák ismertek, amikor két baktérium él egy nyálkahártyával borított kapszulában. Ezeket diplococcusoknak nevezik. A bacilusok rudak, a spirillák spirál alakúak, a vibriók pedig egy olyan baktérium példája (minden diáknak, aki felelősségteljesen veszi a programot, képesnek kell lennie arra, hogy megadja azt), amely alakja hasonló a vesszőhöz.

Ezt a nevet a mikroszkopikus életformákra fogadták el, amelyek Gram elemzésekor nem változtatják meg a színüket a kristályibolya sugárzás hatására. Például a Gram-pozitív osztályba tartozó kórokozó és ártalmatlan baktériumok még alkohollal mosva is megőrzik lilás árnyalatukat, a Gram-negatív baktériumok viszont teljesen elszíneződnek.

Mikroszkopikus méretű életforma vizsgálatakor a Gram-mosás után kontrasztfestéket (szafranint) kell használni, melynek hatására a baktérium rózsaszínre vagy pirosra színeződik. Ez a reakció a külső membrán szerkezetének köszönhető, amely megakadályozza, hogy a festék behatoljon.

Miért van erre szükség?

Ha egy iskolai kurzus részeként egy tanuló azt a feladatot kapja, hogy példákat adjon a baktériumokra, akkor általában emlékszik azokra a formákra, amelyekről a tankönyv tárgyal, és számukra a legfontosabb jellemzőket már jelezték. A festési tesztet pontosan ezen specifikus paraméterek azonosítására találták ki. Kezdetben a vizsgálat célja a mikroszkopikus életformák képviselőinek osztályozása volt.

A Gram-teszt eredményei alapján következtetéseket vonhatunk le a sejtfalak szerkezetére vonatkozóan. A megszerzett információk alapján az összes azonosított űrlapot két csoportra lehet osztani, amelyeket a továbbiakban figyelembe vesz a munka. Például a Gram-negatív osztályba tartozó patogén baktériumok sokkal ellenállóbbak az antitestek befolyásával szemben, mivel a sejtfal áthatolhatatlan, védett és erős. De a gram-pozitívak esetében az ellenállás észrevehetően alacsonyabb.

Patogenitás és interakciós jellemzők

A baktériumok által okozott betegségek klasszikus példája egy gyulladásos folyamat, amely a legkülönfélébb szövetekben és szervekben kialakulhat. Leggyakrabban ezt a reakciót a gram-negatív életformák váltják ki, mivel sejtfalaik reakciót váltanak ki az emberi immunrendszerből. A falak LPS-t (lipopoliszacharid réteg) tartalmaznak, amelyre válaszul a szervezet citokineket termel. Ez gyulladást vált ki, a gazdaszervezet kénytelen megbirkózni a toxikus komponensek fokozott termelésével, ami a mikroszkopikus életforma és az immunrendszer közötti harcnak köszönhető.

Melyek ismertek?

Az orvostudományban jelenleg három olyan formára fordítanak különös figyelmet, amelyek súlyos betegségeket provokálnak. A Neisseria gonorrhoeae baktérium szexuális úton terjed, Moraxella catarrhalis-szal fertőzött szervezetben légúti megbetegedések tünetei jelentkeznek, az emberre nézve egyik nagyon veszélyes betegséget - az agyhártyagyulladást - pedig a Neisseria meningitidis baktérium provokálja.

Bacillusok és betegségek

Figyelembe véve például a baktériumokat és az általuk kiváltott betegségeket, egyszerűen lehetetlen figyelmen kívül hagyni a bacillusokat. Ezt a szót ma már minden laikus ismeri, még akkor is, ha kevés fogalma van a mikroszkopikus életformák jellemzőiről, de ez a fajta gram-negatív baktérium rendkívül fontos a modern orvosok és kutatók számára, mivel komoly problémákat okoz. az emberi légzőrendszerben. Ismertek példák az ilyen fertőzések által kiváltott húgyúti betegségekre is. Egyes bacilusok negatívan befolyásolják a gyomor-bél traktus működését. A károsodás mértéke a személy immunitásától és a testet megfertőző konkrét formától függ.

A gram-negatív baktériumok egy bizonyos csoportja a nozokomiális fertőzés megnövekedett valószínűségével jár. A viszonylag elterjedtebbek közül a legveszélyesebbek másodlagos agyhártyagyulladást és tüdőgyulladást okoznak. A legóvatosabbnak kell lenniük az intenzív osztályon lévő egészségügyi intézmények dolgozóinak.

Litotrófok

A bakteriális táplálkozás példáinak mérlegelésekor különös figyelmet kell fordítani a litotrófok egyedülálló csoportjára. Ez egy mikroszkopikus életforma, amely tevékenységéhez energiát kap egy szervetlen vegyülettől. Fémek, kénhidrogén, ammónium és sok más vegyület, amelyekből a baktérium elektronokat kap, elfogy. A reakcióban az oxidálószer egy oxigénmolekula vagy más vegyület, amely már átesett az oxidációs szakaszon. Az elektrontranszfer a szervezet által tárolt és az anyagcserében felhasznált energia termelésével jár.

A modern tudósok számára a litotrófok elsősorban azért érdekesek, mert olyan élő szervezetek, amelyek meglehetősen atipikusak bolygónkra, és a tanulmány lehetővé teszi számunkra, hogy jelentősen bővítsük az élőlények egyes csoportjainak képességeivel kapcsolatos ismereteinket. A példák, a litotrófok osztályába tartozó baktériumok nevének ismeretében, élettevékenységük sajátosságait vizsgálva bizonyos mértékig helyreállítható bolygónk elsődleges ökológiai rendszere, vagyis az az időszak, amikor még nem volt fotoszintézis, oxigén. nem létezett, és még szerves anyag sem jelent meg. A litotrófok tanulmányozása lehetőséget ad más bolygók életének megértésére, ahol az a szervetlen anyagok oxidációjával, oxigén hiányában valósulhat meg.

Ki és mit?

Mik a litotrófok a természetben? Példa - gócbaktériumok, kemotróf, karboxitróf, metanogének. Jelenleg a tudósok nem állíthatják biztosan, hogy felfedezték a mikroszkopikus életformák ebbe a csoportjába tartozó összes fajt. Feltételezhető, hogy az ilyen irányú további kutatások a mikrobiológia egyik legígéretesebb területe.

A litotrófok aktívan részt vesznek a bolygónk életkörülményei szempontjából fontos ciklikus folyamatokban. A baktériumok által kiváltott kémiai reakciók gyakran meglehetősen erős hatást gyakorolnak a térre. Így a kénbaktériumok képesek oxidálni a hidrogén-szulfidot az üledékekben egy tározó alján, és ilyen reakció nélkül a komponens reakcióba lépne a vízrétegekben lévő oxigénnel, ami lehetetlenné tenné benne az életet.

Szimbiózis és konfrontáció

Ki ne ismerne példákat vírusokra és baktériumokra? Az iskolai tanfolyam keretein belül mindenkinek beszámolnak a Treponema pallidumról, amely szifiliszt és flambéziát okozhat. Vannak bakteriális vírusok is, amelyeket a tudomány bakteriofágokként ismer. Tanulmányok kimutatták, hogy mindössze egy másodperc alatt 10-24 fokú baktériumot képesek megfertőzni! Ez egyrészt az evolúció hatékony eszköze, másrészt a génsebészetben alkalmazható módszer, amelyet jelenleg is aktívan tanulmányoznak a tudósok.

Az élet fontossága

Az egyszerű emberek körében tévhit él, miszerint a baktériumok csak az emberi betegségek okozói, és semmi más előnye vagy kára nincs belőlük. Ez a sztereotípia a környező világ antropocentrikus képének köszönhető, vagyis annak az elképzelésnek, hogy minden valamilyen módon korrelál az emberrel, körülötte forog, és csak neki létezik. Valójában állandó kölcsönhatásról beszélünk, különösebb forgási középpont nélkül. A baktériumok és az eukarióták kölcsönhatásban állnak mindaddig, amíg mindkét birodalom létezik.

Az emberiség által a baktériumok elleni küzdelem első módszerét a penicillin felfedezésével hozták összefüggésbe, amely gomba képes elpusztítani a mikroszkopikus életformákat. A gombák az eukarióták birodalmába tartoznak, és a biológiai hierarchia szempontjából közelebbi rokonságban állnak az emberrel, mint a növényekkel. De a kutatások kimutatták, hogy a gombák messze nem az egyetlenek és nem is az elsők, amelyek a baktériumok ellenségeivé váltak, mivel az eukarióták sokkal később jelentek meg, mint a mikroszkopikus élet. Kezdetben a baktériumok közötti harc (és más formák egyszerűen nem léteztek) azon komponensek felhasználásával zajlott, amelyeket ezek az organizmusok termeltek, hogy elnyerjék a létezésüket. Jelenleg az ember, aki új módszereket próbál felfedezni a baktériumok elleni küzdelemben, csak azokat a módszereket fedezheti fel, amelyeket a természet régóta ismert, és amelyeket a szervezetek az életért folytatott küzdelemben alkalmaztak. De a gyógyszerrezisztencia, amely oly sok embert megrémít, egy normális rezisztenciareakció, amely sok millió éven át a mikroszkopikus élet velejárója. Ez volt az, ami meghatározta a baktériumok azon képességét, hogy túléljék ezt az időt, és tovább fejlődjenek és szaporodjanak.

Támadj vagy halj meg

Világunk egy olyan hely, ahol csak azok maradhatnak életben, akik alkalmazkodtak az élethez, képesek megvédeni magukat, támadni és túlélni. Ugyanakkor a támadási képesség szorosan összefügg az önmaga, élete és érdekei védelmének lehetőségeivel. Ha egy bizonyos baktérium nem tudna elkerülni az antibiotikumokat, az a faj kihalna. A jelenleg létező mikroorganizmusok meglehetősen fejlett és összetett védekezési mechanizmusokkal rendelkeznek, amelyek hatékonyak sokféle anyag és vegyület ellen. A természetben leginkább alkalmazható módszer a veszély átirányítása egy másik célpontra.

Az antibiotikumok megjelenését egy mikroszkopikus szervezet molekulájára - az RNS-re, a fehérjére - gyakorolt ​​hatás kíséri. Ha megváltoztatja a célpontot, akkor megváltozik az a hely, ahol az antibiotikum meg tud kötődni. A pontmutáció, amely egy szervezetet ellenállóvá tesz egy agresszív komponens hatásaival szemben, az egész faj javulásának oka lesz, mivel ez a baktérium folytatja aktív szaporodását.

Vírusok és baktériumok

Ez a téma jelenleg sok beszélgetést vált ki mind a szakemberek, mind a hétköznapi emberek körében. Szinte minden második ember a vírusok szakértőjének tartja magát, ami összefügg a tömegtájékoztatási rendszerek munkájával: az influenzajárvány közeledtével mindenhol vírusokról beszélnek és írnak. Az ember, miután megismerte ezeket az adatokat, elkezdi azt hinni, hogy mindent tud, ami lehetséges. Természetesen hasznos megismerkedni az adatokkal, de ne tévedjünk: a vírusok és baktériumok életének sajátosságairól jelenleg nem csak a hétköznapi emberek, hanem a szakemberek is felfedezték a legtöbb információt.

Egyébként az elmúlt években jelentősen megnőtt azoknak a száma, akik meg vannak győződve arról, hogy a rák vírusos betegség. Világszerte sok száz laboratórium végzett olyan vizsgálatokat, amelyekből ez a következtetés vonható le a leukémiával és a szarkómával kapcsolatban. Egyelőre azonban ezek csak feltételezések, és a hivatalos bizonyítékbázis nem elegendő a végleges következtetés levonásához.

Virológia

Ez egy meglehetősen fiatal tudományterület, nyolc évtizeddel ezelőtt született, amikor felfedezték, mi okozza a dohánymozaikbetegséget. Jóval később érkezett meg az első kép, bár nagyon pontatlan volt, és többé-kevésbé korrekt kutatások csak az elmúlt tizenöt évben történtek, amikor az emberiség rendelkezésére álló technológiák lehetővé tették az élet ilyen kis formáinak tanulmányozását.

Jelenleg nincs pontos információ arról, hogyan és mikor jelentek meg a vírusok, de az egyik fő elmélet szerint ez az életforma baktériumokból származik. Az evolúció helyett itt degradáció ment végbe, a fejlődés visszafordult, új egysejtű szervezetek alakultak ki. A tudósok egy csoportja azt állítja, hogy a vírusok korábban sokkal összetettebbek voltak, de az idő múlásával számos tulajdonságot elveszítettek. A modern ember számára tanulmányozható állapot, a genetikai adatok sokfélesége csak egy-egy fajra jellemző, különböző mértékű, degradációs fokozatú visszhang. Hogy ez az elmélet mennyire helytálló, még nem ismert, de a baktériumok és vírusok közötti szoros kapcsolat megléte tagadhatatlan.

Baktériumok: annyira különbözőek

Még ha a modern ember megérti is, hogy a baktériumok mindenhol körülveszik, akkor is nehéz felfogni, hogy a környező világ folyamatai mennyire függnek a mikroszkopikus életformáktól. A tudósok csak a közelmúltban fedezték fel, hogy az élő baktériumok még a felhőket is feltöltik gőzzel, ahol felszállnak. Az ilyen szervezeteknek adott képességek meglepőek és inspirálóak. Egyesek hatására a víz jéggé változik, ami csapadékot okoz. Amikor a szemcse hullani kezd, újra megolvad, és vízsugár – vagy éghajlattól és évszaktól függően – hó hullik a földre. Nem sokkal ezelőtt a tudósok azt javasolták, hogy a baktériumok felhasználhatók a csapadék mennyiségének növelésére.

A leírt képességeket eddig a Pseudomonas Syringae tudományos nevet kapott faj vizsgálata során fedezték fel. A tudósok korábban azt feltételezték, hogy az emberi szem számára tiszta felhők tele vannak élettel, és a modern eszközök, technológiák és műszerek lehetővé tették ennek bizonyítását. Durva becslések szerint egy köbméter felhő tele van mikrobákkal, 300-30 000 példányban. Többek között ott van a Pseudomonas Syringae említett formája, amely meglehetősen magas hőmérsékleten jégképződést vált ki a vízből. Néhány évtizeddel ezelőtt fedezték fel először növények tanulmányozása során, és mesterséges környezetben termesztették - kiderült, hogy meglehetősen egyszerű. Jelenleg a Pseudomonas Syringae aktívan dolgozik az emberiség javára a síterepeken.

Hogyan történik ez?

A Pseudomonas Syringae létezése a mikroszkopikus szervezet felületét hálózatban lefedő fehérjék termelődésével függ össze. Amikor egy vízmolekula közeledik, kémiai reakció indul be, a rács kiegyenlődik, hálózat jelenik meg, ami jégképződést okoz. A mag magához vonzza a vizet, és megnövekszik a mérete és tömege. Ha mindez a felhőben történt, akkor a tömeg növekedése lehetetlenné teszi a további szárnyalást, és a szemcse leesik. A csapadék alakját a földfelszín közelében lévő levegő hőmérséklete határozza meg.

Feltehetően a Pseudomonas Syringae használható aszályos időszakokban, ha baktériumkolóniát juttatnak egy felhőbe. Jelenleg a tudósok nem tudják pontosan, hogy a mikroorganizmusok milyen koncentrációban válthatnak ki esőt, ezért kísérleteket végeznek és mintákat vesznek. Ugyanakkor ki kell deríteni, hogy a Pseudomonas Syringae miért mozog felhőkben, ha a mikroorganizmus általában a növényen él.

Ultravékony metszetek elektronmikroszkópos vizsgálatánál a citoplazmatikus membrán egy háromrétegű membrán (2, 2,5 nm vastag sötét réteget egy világos köztes réteg választ el). Szerkezetében hasonló az állati sejtek plazmalemmájához, és kettős foszfolipidek rétegből áll, beágyazott felülettel és integrált fehérjékkel, mintha áthatolna a membrán szerkezetén. A túlzott növekedéssel (a sejtfal növekedéséhez képest) a citoplazmatikus membrán invaginátumokat képez - invaginációk összetett csavart membránszerkezetek, úgynevezett mezoszómák formájában. A kevésbé bonyolultan csavart struktúrákat intracitoplazmatikus membránoknak nevezzük.

Citoplazma

A citoplazma oldható fehérjékből, ribonukleinsavakból, zárványokból és számos kis szemcsékből - riboszómákból áll, amelyek a fehérjék szintéziséért (transzlációjáért) felelősek. A bakteriális riboszómák mérete körülbelül 20 nm, ülepedési együtthatója pedig 70S, ellentétben az eukarióta sejtekre jellemző 80S riboszómákkal. A riboszómális RNS-ek (rRNS-ek) a baktériumok konzervált elemei (az evolúció „molekuláris órája”). A 16S rRNS a kis riboszomális alegység, a 23S rRNS pedig a nagy riboszomális alegység része. A 16S rRNS vizsgálata a génszisztematika alapja, lehetővé téve az élőlények rokonsági fokának felmérését.
A citoplazma különféle zárványokat tartalmaz glikogén granulátum, poliszacharidok, béta-hidroxi-vajsav és polifoszfátok (volutin) formájában. Tartalékanyagok a baktériumok táplálkozásához és energiaszükségletéhez. A Volutin affinitást mutat az alapfestékekhez, és könnyen kimutatható speciális festési módszerekkel (például Neisser) metakromatikus granulátum formájában. A diftéria bacillusban a volutin szemcsék jellegzetes elrendeződése intenzíven festődő sejtpólusok formájában mutatkozik meg.

Nukleoid

A nukleoid a baktériumok sejtmagjának megfelelője. A baktériumok központi zónájában található, kétszálú DNS formájában, gyűrűbe zárva, és szorosan össze van csomagolva, mint egy labda. A baktériumok magjában, az eukariótáktól eltérően, nincs nukleáris burok, sejtmag és bázikus fehérjék (hisztonok). A baktériumsejt általában egy kromoszómát tartalmaz, amelyet egy gyűrűbe zárt DNS-molekula képvisel.
A nukleoidon kívül, amelyet egy kromoszóma képvisel, a baktériumsejt extrakromoszómális öröklődési faktorokat tartalmaz - plazmidokat, amelyek a DNS kovalensen zárt gyűrűi.

Kapszula, mikrokapszula, nyálka

A kapszula 0,2 mikronnál vastagabb nyálkahártya szerkezet, amely szorosan kapcsolódik a bakteriális sejtfalhoz, és világosan meghatározott külső határokkal rendelkezik. A kapszula patológiás anyagból származó lenyomatkenetekben látható. A tiszta baktériumtenyészetekben a kapszula ritkábban képződik. Speciális kenetfestési módszerekkel észlelik (például Burri-Gins szerint), amelyek negatív kontrasztot hoznak létre a kapszula anyagai között: a tinta sötét hátteret hoz létre a kapszula körül. A kapszula poliszacharidokból (exopoliszacharidokból), néha polipeptidekből áll, például az anthrax bacillusban D-glutaminsav polimerjeiből áll. A kapszula hidrofil, és megakadályozza a baktériumok fagocitózisát. A kapszula antigén: a kapszula elleni antitestek a megnagyobbodást okozzák (kapszuladuzzadási reakció).
Sok baktérium mikrokapszulát alkot – 0,2 mikronnál kisebb vastagságú nyálkahártyaképződményt, amely csak elektronmikroszkóppal detektálható. Meg kell különböztetni a kapszulától a mukoid exopoliszacharidokat, amelyeknek nincs egyértelmű határa. A nyálka vízben oldódik.
A bakteriális exopoliszacharidok részt vesznek az adhézióban (a szubsztrátumokhoz tapadnak). A szintézis mellett
A baktériumok által okozott exopoliszacharidok kialakulásának egy másik mechanizmusa is van: a baktériumok extracelluláris enzimeinek a diszacharidokon történő hatására. Ennek eredményeként dextránok és levánok képződnek.

Flagella

A bakteriális flagella meghatározza a baktériumsejt mozgékonyságát. A zászlók vékony filamentumok, amelyek a citoplazmatikus membránból származnak, és hosszabbak, mint maga a sejt. A flagella vastagsága 12-20 nm, hossza 3-15 µm. 3 részből állnak: egy spirálszálból, egy kampóból és egy alaptestből, amely speciális korongokkal ellátott rudat tartalmaz (1 pár korong a gram-pozitív baktériumokban és 2 pár korong a gram-negatív baktériumokban). A zászlók a citoplazma membránjához és a sejtfalhoz korongokkal kapcsolódnak. Ez egy villanymotor hatását hozza létre egy motorrúddal, amely forgatja a flagellumot. A zászlók fehérjéből állnak - flagellin (a flagellum - flagellumból); egy H antigén. A flagellin alegységek spirálban vannak csavarodva.
A különböző fajokhoz tartozó baktériumokban a flagellák száma egytől (monotrich) a Vibrio cholerae-ben a baktérium kerülete mentén több tíz és száz flagelláig terjed (peritrich) Escherichia coliban, Proteusban stb. a sejt vége. Az Amphitriciának egy flagellum vagy egy köteg flagella van a sejt ellentétes végein.

Ittak

A pili (fimbriae, villi) fonalszerű képződmény, vékonyabb és rövidebb (3-10 nm x 0,3-10 µm), mint a flagellák. A Pili a sejtfelszínről nyúlik ki, és a pilin fehérjéből áll, amely antigén aktivitással rendelkezik. Vannak pilusok, amelyek az adhézióért felelősek, vagyis a baktériumok az érintett sejthez való kötődéséért, valamint a táplálkozásért, a víz-só anyagcseréért és a szexuális (F-pili) vagy konjugációs piluszok felelősek. Pili számos – sejtenként több száz. Sejtenként azonban általában 1-3 nemi pilus található: ezeket az úgynevezett „hím” donorsejtek alkotják, amelyek transzmissibilis plazmidokat (F-, R-, Col-plazmidokat) tartalmaznak. A nemi pilusok megkülönböztető jellemzője a speciális „férfi” gömb alakú bakteriofágokkal való kölcsönhatás, amelyek intenzíven adszorbeálódnak a nemi pilusokon.

Vita

A spórák a nyugvó firmicute baktériumok sajátos formája, pl. baktériumok
Gram-pozitív típusú sejtfalszerkezettel. A spórák a baktériumok létezésére kedvezőtlen körülmények között (száradás, tápanyaghiány stb.) keletkeznek. A baktériumsejt belsejében egy spóra (endospóra) képződik A spórák képződése hozzájárul a faj megőrzéséhez, nem szaporodási módszer A gombákhoz hasonlóan a Bacillus nemzetséghez tartozó spórák nem haladják meg a sejt átmérőjét Azokat a baktériumokat, amelyekben a spóra mérete meghaladja a sejt átmérőjét, pl. lat Clostridium - orsó kék színben.

A spórák alakja lehet ovális, gömb alakú; hely a cellában terminális, azaz. a pálcika végén (a tetanusz kórokozójában), subterminálisan - közelebb a pálcika végéhez (a botulinum kórokozóiban, a gáz gangrénában) és a központi (az anthrax bacillusban). A spóra hosszú ideig fennmarad a többrétegű héj, a kalcium-dipikolinát, az alacsony víztartalom és a lassú anyagcsere-folyamatok miatt. Kedvező körülmények között a spórák kicsíráznak, három egymást követő szakaszon mennek keresztül: aktiválás, iniciáció, csírázás.

Baktériumok- az egyik legősibb élőlény a Földön. Szerkezetük egyszerűsége ellenére minden lehetséges élőhelyen élnek. Legtöbbjük a talajban található (akár több milliárd baktériumsejt 1 gramm talajonként). Számos baktérium található a levegőben, a vízben, az élelmiszerekben, az élő szervezetek belsejében és testén. Baktériumokat találtak olyan helyeken, ahol más élőlények nem élhetnek (gleccsereken, vulkánokban).

A baktérium jellemzően egysejtű (bár vannak gyarmati formák). Ráadásul ez a cella nagyon kicsi (egy mikron töredékétől több tíz mikronig). De a baktériumsejt fő jellemzője a sejtmag hiánya. Más szóval, a baktériumok tartoznak prokarióták.

A baktériumok mozgékonyak vagy immobilok. A nem mozgó formák esetében a mozgást flagella segítségével végezzük. Lehet több is belőlük, de lehet, hogy csak egy.

A különböző típusú baktériumok sejtjei alakjukban nagyon eltérőek lehetnek. Vannak gömb alakú baktériumok ( cocci), rúd alakú ( bacilusok), hasonló a vesszőhöz ( vibrios), hullámos ( spirocheták, spirilla) satöbbi.

A baktériumsejt felépítése

Sok baktériumsejtnek van nyálkahártya kapszula. Védő funkciót lát el. Különösen védi a sejtet a kiszáradástól.

A növényi sejtekhez hasonlóan a baktériumsejtek is rendelkeznek sejtfal. A növényekkel ellentétben azonban szerkezete és kémiai összetétele némileg eltérő. A sejtfal összetett szénhidrátok rétegeiből áll. Szerkezete olyan, hogy lehetővé teszi a különböző anyagok bejutását a sejtbe.

A sejtfal alatt van citoplazmatikus membránnA.

A baktériumokat prokarióták közé sorolják, mivel sejtjeikben nincs kialakult sejtmag. Nincsenek eukarióta sejtekre jellemző kromoszómáik. A kromoszóma nemcsak DNS-t, hanem fehérjét is tartalmaz. A baktériumokban kromoszómájuk csak DNS-ből áll, és egy kör alakú molekula. A baktériumoknak ezt a genetikai apparátusát ún nukleoid. A nukleoid közvetlenül a citoplazmában található, általában a sejt közepén.

A baktériumok nem rendelkeznek valódi mitokondriumokkal és számos más sejtszervvel (Golgi komplexum, endoplazmatikus retikulum). Funkcióikat a sejt citoplazmatikus membránjának invaginációi látják el. Az ilyen invaginációkat hívják mezoszómák.

A citoplazmában van riboszómák, valamint különféle bio befogadás: fehérjék, szénhidrátok (glikogén), zsírok. A baktériumsejtek is tartalmazhatnak különféle pigmentek. Bizonyos pigmentek jelenlététől vagy hiányától függően a baktériumok színtelenek, zöldek vagy lilák lehetnek.

A baktériumok táplálkozása

A baktériumok a földi élet kezdetén keletkeztek. Ők voltak azok, akik „felfedezték” az étkezés különböző módjait. Csak később, az élőlények egyre összetettebbé válásával két nagy birodalom alakult ki egyértelműen: a növények és az állatok. Elsősorban táplálkozási módjukban különböznek egymástól. A növények autotrófok, az állatok pedig heterotrófok. A baktériumok mindkét típusú táplálkozással rendelkeznek.

A táplálkozás az a mód, ahogyan egy sejt vagy test hozzájut a szükséges szerves anyagokhoz. Kívülről nyerhetők vagy szervetlen anyagoktól függetlenül szintetizálhatók.

Autotróf baktériumok

Az autotróf baktériumok szerves anyagokat szintetizálnak szervetlenekből. A szintézis folyamata energiát igényel. Attól függően, hogy az autotróf baktériumok honnan kapják ezt az energiát, fotoszintetikus és kemoszintetikus baktériumokra osztják őket.

Fotoszintetikus baktériumok használja a Nap energiáját, rögzíti annak sugárzását. Ebben hasonlítanak a növényekre. Míg azonban a növények a fotoszintézis során oxigént bocsátanak ki, a legtöbb fotoszintetikus baktérium nem bocsátja ki azt. Vagyis a bakteriális fotoszintézis anaerob. Ezenkívül a baktériumok zöld pigmentje eltér a növények hasonló pigmentjétől, és az úgynevezett bakterioklorofill. A baktériumoknak nincs kloroplasztisz. Többnyire fotoszintetikus baktériumok élnek víztestekben (friss és sós).

Kemoszintetikus baktériumok A szerves anyagok szervetlen anyagokból történő szintetizálásához különféle kémiai reakciók energiáját használják fel. Nem minden reakcióban szabadul fel energia, csak az exoterm reakciókban. E reakciók egy része bakteriális sejtekben megy végbe. Tehát be nitrifikáló baktériumok az ammónia nitritté és nitráttá oxidálódik. Vas baktériumok a vasvasat vasoxiddá oxidálja. Hidrogén baktériumok oxidálja a hidrogénmolekulákat.

Heterotróf baktériumok

A heterotróf baktériumok nem képesek szerves anyagokat szintetizálni szervetlenekből. Ezért kénytelenek vagyunk a környezetből beszerezni őket.

A más szervezetek szerves maradványaival táplálkozó baktériumokat (beleértve a holttesteket is) nevezzük szaprofita baktériumok. Más néven rothadó baktériumok. Sok ilyen baktérium található a talajban, ahol a humuszt szervetlen anyagokra bontják, amelyeket később a növények felhasználnak. A tejsavbaktériumok cukrokkal táplálkoznak, tejsavvá alakítva azokat. A vajsavbaktériumok a szerves savakat, szénhidrátokat és alkoholokat vajsavvá bontják.

A csomóbaktériumok a növények gyökereiben élnek, és az élő növény szerves anyagával táplálkoznak. Ezek azonban megkötik a nitrogént a levegőből, és ellátják a növényt. Vagyis ebben az esetben szimbiózis van. Egyéb heterotróf szimbionta baktériumok az állatok emésztőrendszerében élnek, segítik a táplálék megemésztését.

A légzés során a szerves anyagok elpusztulnak, és energia szabadul fel. Ezt az energiát később különféle létfontosságú folyamatokra (például mozgásra) fordítják.

Az energiaszerzés hatékony módja az oxigénlégzés. Egyes baktériumok azonban oxigén nélkül is képesek energiához jutni. Így vannak aerob és anaerob baktériumok.

Aerob baktériumok oxigénre van szükség, ezért olyan helyeken élnek, ahol elérhető. Az oxigén részt vesz a szerves anyagok szén-dioxiddá és vízzé történő oxidációs reakciójában. Az ilyen légzés során a baktériumok viszonylag nagy mennyiségű energiát kapnak. Ez a légzési mód az élőlények túlnyomó többségére jellemző.

Anaerob baktériumok Légzésükhöz nincs szükségük oxigénre, így oxigénmentes környezetben élhetnek. től kapnak energiát fermentációs reakciók. Ez az oxidációs módszer hatástalan.

Baktériumok szaporodása

A legtöbb esetben a baktériumok sejtjeiket kettéosztva szaporodnak. Ezt megelőzően a körkörös DNS-molekula megduplázódik. Minden leánysejt kap egy ilyen molekulát, és ezért az anyasejt (klón) genetikai másolata. Így a baktériumokra jellemző aszexuális szaporodás.

Kedvező körülmények között (elegendő tápanyag és kedvező környezeti feltételek mellett) a baktériumsejtek nagyon gyorsan osztódnak. Tehát egy baktériumból naponta több száz millió sejt képződhet.

Bár a baktériumok ivartalanul szaporodnak, bizonyos esetekben ún szexuális folyamat, ami a formában folyik konjugáció. A konjugáció során két különböző baktériumsejt közelebb kerül egymáshoz, és kapcsolat jön létre citoplazmáik között. Az egyik sejt DNS-ének részei átkerülnek a másodikba, a második sejt DNS-ének részei pedig az elsőbe. Így a szexuális folyamat során a baktériumok genetikai információt cserélnek. Néha a baktériumok nem DNS-szakaszokat, hanem teljes DNS-molekulákat cserélnek ki.

Baktérium spórák

A baktériumok túlnyomó többsége kedvezőtlen körülmények között spórákat képez. A baktériumspórák elsősorban a kedvezőtlen körülmények túlélésének és a szétterjedésnek a módjai, nem pedig a szaporodás módja.

A spóra kialakulásakor a baktériumsejt citoplazmája összehúzódik, magát a sejtet pedig sűrű, vastag védőmembrán borítja.

A baktériumspórák hosszú ideig életképesek maradnak, és nagyon kedvezőtlen körülményeket is képesek túlélni (extrém magas és alacsony hőmérséklet, kiszáradás).

Amikor egy spóra kedvező körülmények közé kerül, megduzzad. Ezt követően a védőburok leválik, és megjelenik egy közönséges baktériumsejt. Előfordul, hogy sejtosztódás következik be, és számos baktérium képződik. Vagyis a sporuláció párosul a szaporodással.

A baktériumok jelentősége

A baktériumok szerepe a természet anyagi körforgásában óriási. Ez elsősorban a rothadó baktériumokra (szaprofitákra) vonatkozik. Felhívták őket a természet rendjei. A baktériumok a növények és állatok maradványainak lebontásával az összetett szerves anyagokat egyszerű szervetlen anyagokká (szén-dioxid, víz, ammónia, kénhidrogén) alakítják át.

A baktériumok nitrogénnel dúsítva növelik a talaj termékenységét. A nitrifikáló baktériumok olyan reakciókon mennek keresztül, amelyek során ammóniából nitritek, nitritekből nitrátok képződnek. A csomóbaktériumok képesek asszimilálni a légköri nitrogént, nitrogénvegyületeket szintetizálni. A növények gyökereiben élnek, csomókat képezve. Ezeknek a baktériumoknak köszönhetően a növények megkapják a szükséges nitrogénvegyületeket. Főleg a hüvelyes növények lépnek szimbiózisba a csomóbaktériumokkal. Elpusztulásuk után a talaj nitrogénnel gazdagodik. Ezt gyakran használják a mezőgazdaságban.

A kérődzők gyomrában a baktériumok lebontják a cellulózt, ami elősegíti a hatékonyabb emésztést.

A baktériumok pozitív szerepe az élelmiszeriparban nagy. Sokféle baktériumot használnak tejsavtermékek, vaj és sajt előállítására, zöldségek savanyítására, valamint a borkészítésben is.

A vegyiparban a baktériumokat alkoholok, aceton és ecetsav előállítására használják.

Az orvostudományban a baktériumokat számos antibiotikum, enzim, hormon és vitamin előállítására használják.

A baktériumok azonban kárt is okozhatnak. Nemcsak elrontják az ételt, de váladékukkal mérgezővé is teszik.

A baktériumok nagyon kicsik, hihetetlenül ősi és bizonyos mértékig egészen egyszerű mikroorganizmusok. A modern besorolás szerint az organizmusok külön tartományába sorolják őket, ami jelentős különbséget jelez a baktériumok és más életformák között.

A baktériumok a legelterjedtebbek, és ennek megfelelően a legtöbb élő szervezet, túlzás nélkül mindenütt jelen vannak és szaporodnak minden környezetben: vízben, levegőben, földön és más élőlényekben is. Tehát egy csepp vízben számuk elérheti a több milliót, és az emberi szervezetben körülbelül tízzel több van belőlük, mint az összes sejtünkben.

Mik azok a baktériumok?

Ezek mikroszkopikus, túlnyomórészt egysejtű szervezetek, amelyek fő különbsége a sejtmag hiánya. A sejt alapja, a citoplazma riboszómákat és egy nukleoidot tartalmaz, amely a baktériumok genetikai anyagaként szolgál. Mindezt citoplazmatikus membrán vagy plazmalemma választja el a külvilágtól, amelyet viszont sejtfal és sűrűbb tok borít. Egyes baktériumfajták külső flagellákkal rendelkeznek, számuk és méretük nagyon eltérő lehet, de céljuk mindig ugyanaz – segítik a baktériumok mozgását.

A baktériumsejt felépítése és tartalma

Mik azok a baktériumok?

Formák és méretek

A különböző típusú baktériumok alakja nagyon eltérő: lehetnek kerekek, rúd alakúak, csavartak, csillag alakúak, tetraéderek, köbösek, C- vagy O-alakúak vagy szabálytalanok.

A baktériumok mérete még inkább eltérő. Így a Mycoplasma mycoides - az egész királyság legkisebb faja - 0,1-0,25 mikrométer hosszú, a legnagyobb Thiomargarita namibiensis baktérium pedig eléri a 0,75 mm-t - ez még szabad szemmel is látható. Átlagosan a méret 0,5 és 5 mikron között van.

Anyagcsere vagy anyagcsere

Ha energia- és tápanyag-szerzésről van szó, a baktériumok rendkívül sokszínűek. De ugyanakkor meglehetősen könnyű általánosítani őket több csoportra osztva.

A tápanyagok (szén) megszerzésének módja szerint a baktériumokat a következőkre osztják:

• autotrófok- olyan szervezetek, amelyek képesek önállóan szintetizálni az élethez szükséges összes szerves anyagot;
• heterotrófok- olyan élőlények, amelyek csak kész szerves vegyületeket képesek átalakítani, ezért ezeknek az anyagoknak a számukra történő előállításához más szervezetek segítségére van szükség.

Az energiaszerzés módszerével:

• fototrófok- a fotoszintézis eredményeként a szükséges energiát termelő organizmusok
• kemotrófok- különböző kémiai reakciók lefolytatásával energiát termelő szervezetek.

Hogyan szaporodnak a baktériumok?

A baktériumok növekedése és szaporodása szorosan összefügg. Egy bizonyos méret elérése után elkezdenek szaporodni. A legtöbb baktériumtípusban ez a folyamat rendkívül gyorsan végbemenhet. A sejtosztódás például kevesebb, mint 10 perc alatt megtörténhet, és az új baktériumok száma exponenciálisan növekszik, ahogy minden új szervezet ketté válik.

A reprodukciónak 3 fajtája létezik:

• osztály- egy baktérium két genetikailag teljesen azonosra oszlik.
• bimbózó- az anyabaktérium pólusain egy vagy több rügy (legfeljebb 4) képződik, miközben az anyasejt elöregszik és elpusztul.
• primitív szexuális folyamat- a szülősejtek DNS-ének egy része átkerül a leányba, és megjelenik egy baktérium alapvetően új génkészlettel.

Az első típus a leggyakoribb és leggyorsabb, az utóbbi hihetetlenül fontos, nem csak a baktériumok, hanem általában minden élet számára.

A baktériumok mikroszkopikus egysejtű szervezetek. A baktériumsejt szerkezetének olyan sajátosságai vannak, amelyek miatt a baktériumok az élővilág külön birodalmává válnak.

Sejtmembránok

A legtöbb baktériumnak három héja van:

• sejt membrán;
• sejtfal;
• nyálkahártya kapszula.

A sejtmembrán közvetlenül érintkezik a sejt tartalmával - a citoplazmával. Vékony és puha.

A sejtfal sűrű, vastagabb membrán. Feladata a sejt védelme és támogatása. A sejtfalon és a membránon pórusok vannak, amelyeken keresztül a szükséges anyagok bejutnak a sejtbe.

Sok baktériumnak van nyálkahártya-kapszula, amely védő funkciót lát el, és biztosítja a tapadást a különböző felületekhez.

TOP 4 cikkakik ezzel együtt olvasnak

A nyálkahártyának köszönhető, hogy a streptococcusok (egyfajta baktérium) tapadnak a fogakhoz, és szuvasodást okoznak.

Citoplazma

A citoplazma a sejt belső tartalma. 75%-a vízből áll. A citoplazmában zárványok vannak - zsír- és glikogéncseppek. Ezek a sejt tartalék tápanyagai.

Rizs. 1. A baktériumsejt felépítésének diagramja.

Nukleoid

A nukleoid jelentése „mint egy mag”. A baktériumoknak nincs valódi, vagy ahogy mondani szokták, kialakult magjuk. Ez azt jelenti, hogy nincs nukleáris burkolatuk és nukleáris terük, mint a gombák, növények és állatok sejtjei. A DNS közvetlenül a citoplazmában található.

A DNS funkciói:

• örökletes információkat tárol;
• ezeket az információkat az adott típusú baktériumokra jellemző fehérjemolekulák szintézisének szabályozásával valósítja meg.

A valódi sejtmag hiánya a baktériumsejt legfontosabb jellemzője.

Organoidok

A növényi és állati sejtekkel ellentétben a baktériumok nem rendelkeznek membránból épült organellákkal.

De a baktériumsejt membrán egyes helyeken behatol a citoplazmába, és mezoszómáknak nevezett redőket képez. A mezoszóma részt vesz a sejtszaporodásban és az energiacserében, és mintegy helyettesíti a membrán organellumokat.

A baktériumokban az egyetlen organellum a riboszómák. Ezek kis testek, amelyek a citoplazmában helyezkednek el, és fehérjéket szintetizálnak.

Sok baktériumnak van flagellum, amellyel folyékony környezetben mozognak.

Baktériumsejtek alakjai

A baktériumsejtek alakja eltérő. A labda alakú baktériumokat coccusnak nevezik. Vessző formájában - vibrios. A rúd alakú baktériumok bacilusok. A Spirilla hullámos vonalnak tűnik.

Rizs. 2. A baktériumsejtek alakjai.

A baktériumok csak mikroszkóp alatt láthatók. Az átlagos sejtméret 1-10 mikron. Legfeljebb 100 mikron hosszúságú baktériumok találhatók. (1 µm = 0,001 mm).

Sporuláció

Kedvezőtlen körülmények esetén a baktériumsejt alvó állapotba kerül, amelyet spórának neveznek. A sporuláció okai lehetnek:

• alacsony és magas hőmérséklet;
• aszály;
• a táplálkozás hiánya;
• életveszélyes anyagok.

Az átmenet gyorsan, 18-20 órán belül megtörténik, és a sejt akár több száz évig is spórás állapotban maradhat. Amikor a normális állapot helyreáll, a baktérium 4-5 órán belül kicsírázik a spórából, és visszatér normál életviteléhez.

Rizs. 3. A spóraképződés sémája.

Reprodukció

A baktériumok osztódással szaporodnak. A sejt születésétől az osztódásáig 20-30 perc telik el. Ezért a baktériumok széles körben elterjedtek a Földön.

Mit tanultunk?

Megtudtuk, hogy általánosságban a baktériumsejtek hasonlítanak a növényi és állati sejtekhez, van membránjuk, citoplazmájuk és DNS-ük. A baktériumsejtek közötti fő különbség a kialakult sejtmag hiánya. Ezért a baktériumokat prenukleáris organizmusoknak (prokariótáknak) nevezik.

Teszt a témában

A jelentés értékelése

Átlagos értékelés: 4.1. Összes értékelés: 281.