Царство Бактерии

Подцарство Настоящие бактерии (Эубактерии)

1) Особенности морфологии:

а) разновидности форм: шаровидные: одиночные (кокки; пр.: стафиллококки, гонококки и др.), спаренные (диплококки; пр.: ...), ассоциированные в комплексы (сарцины; пр.: ...), палочковидные (бациллы; пр.: кишечная палочка), изогнутые палочки (вибрионы; пр.: холерный вибрион) и спиральные палочки (спириллы; пр.: бледная спирохета – возбудитель сифилиса), плоские квадратные

б) внутреннее строение: оформленного ядра нет, имеется его аналог - нуклеоид, представляющий собой структуру в форме ромашки, состоящей из сердцевины (РНК), на которую намотано около 50 петель ДНК; мембранные структуры бактерии представлены клеточной мембраной (часто двумя - внутренней и наружной, поверх которой находится развитая клеточная стенка и слизистая капсула) и мезосомой - впячиванием плазмолеммы вглубь цитоплазмы, функции которой до конца не ясны

2) Особенности физиологии:

а) движение:

подвижные формы; передвижение осуществляется с помощью бактериального жгутика - флагеллы, имеющего более простое строение по сравнению с жгутиком (ресничкой) эукариот и состоящего из одного белка - флагеллина; в отличии от сооответствующих структур эукариотических организмов совершает не колебательные, а вращательные движения; фунцию двигателя выполняет базальное тельце, вмонтированное в клеточную оболочку бактерии; в качестве источника энергии используется градиент ионов Н+ (реже Na+); скорость вращения флагеллы составляет 5-50 оборотов в мин; протонный мотор снабжен переключателем направления вращения, что позволяет бактерии передвигаться как жгутиком вперед, так и жгутиком назад (пр.: сальмонелла)

неподвижные формы (пр.: кишечная палочка)

б) питание:

автотрофное; к бактериям с таким типом питания относятся фотосинтезирующие (особенности бактериального фотосинтеза заключаются в том, что: в качестве источника Н используется, как правило, сероводород, реже - органические кислоты; свободный кислород не образуется) и хемосинтезирующие бактерии (азотфиксирующие, нитрифицирующие, серобактерии, железобактерии и др.)

гетеротрофное (сапрофиты и паразиты)

в) биоэнергетика

аэробная (дыхание; пр.: молочно-кислые бактерии)

анаэробная (анаэробные батерии подразделяются на строгих анаэробов, которые могут жить только в бескислородной среде, например, возбудители столбняка, газовой гангрены, ботулизма, некоторые почвенные ьактерии и нестрогих, спсобных существовать как в присутствии кислорода, так и без него, например, дифтерийная палочка)

г) размножение

бесполое (поперечное деление)

половой процесс (конъюгация и обмен генетическими элементами, сходными с плазмидами

е) в неблагоприятных условиях большинство бактерий способны образовывать споры (данный процесс сводится к отшнуровке части цитоплазмы с ДНК, уплотнению и окружению прочными оболочками; метаболизм споры находится в угнетенном состоянии, она не питается и не размножается)

3) Практическое значение:

гнилостные бактерии (являются минерализаторами органического вещества, в первую очередь, содержащих азот

молочнокислые бактерии (осуществляют брожение молока)

нитрифицирующие бактерии (переводят NH3 в нитраты)

азотфиксирующие бактерии (превращают N2 в нитросоединения)

пропионовокислые бактерии (используются в сыроварении)

болезнетворные бактерии (вызывают многие инфекционные заболевания, например, холеру, сифилис, чуму, тиф, сибирскую язву)

Подарство Архебактерии

микроорганизмы с прокариотическим типом организации клеток; резко отличаются от истиных бактерий по ряду морфологических и физиолого-биохимических признаков:

= единственные микроорганизмы, среди которых встречаются виды с кубической формой тела

= поверхностные слои клеточной стенки образованы множеством определенным образом упорядоченных белковых или гликопротеидных молекул; в состав клеточной стенки входят кислые полисахариды, она не содержит пептидо-

гликанового остова

= в состав мембранных липидов входят нетипичные для бактерий эфиры глицерина и изопреноидного спирта фитанола

= в геноме имеются многократно повторяющиеся нуклеотидные последовательности и интроны, характерные для хромосом и генов эукариот

= большинство архебактерий - экстремофилы, т.е. обитают в “экзотических” средах с необычно высокими (низкими) значениями того или иного параметра; среди них встречаются термофилы, нуждающиеся в высокой температуре среды (более 80оС), галофильные, развивающиеся только в насыщенных солевых растворах, термоацидофилы, обитающие в кислых горячих водах

= архебактерии разнообразны по типу обмена веществ: аэробы, анаэробы, фототрофы, хемотрофы (главным образом, сероокисляющие и серовосстанавливающие), гетеротрофы; некоторые из них осуществляют биохимические реакции, не свойственные никаким другим организмам, в частности, синтезируют метан (метанообразующие архебактерии); упоминавшиеся выше галобактерии при отсутствии молекулярного кислорода и наличии света в составе клеточной мембраны образуют пурпурные или фиолетовые участки, содержащие пигмент родопсин (соответствующий одному из зрительных пигментов человеческого глаза); в этих участках плазмолеммы происходит трансформация световой энергии в энергию химических связей АТФ, которая расходуется на поддержание жизнедеятельности микроорганизма

Подцарство Цианобактерии (оксифитобактерии, сине-зеленые водоросли)

микроорганизмы с прокариотическим типом организации; особенности их морфо-физиологической организации сводятся к следующим:

= единственные из прокариот, обладающие способностью к оксигенному фотосинтезу, т.е. синтезу органических веществ из неорганических с использованием в качестве источника энергии световой энергии, источника углерода - СО2, источника Н - воду, при этом освобождается молекулярный кислород; фотосинтетический аппарат представлен уплощенными мембранными структурами - тилакоидами с находящимися на их поверхности мелкими глобулярными образованиями - фикобилисомами; последние содержат голубые и красные пигменты, благодаря которым они улавливают свет и передают их на реакционные цетры системы фотосинтеза

= у форм, живущих в планктоне, в цитоплазме имеются газовые вакуоли

= многие цианобактерии наряду с фотосинтезом осуществляют фиксацию азота - восстановление молекулярного азота до аммиака и синтез на его основе азотсодержащих органических соединений

= обладают широким спектром адаптационных механизмов, например, образованию пигмента, защищающего их от ультрафиолетового излучения, синтезу сидерофоров - особых веществ, связывающих ионы железа и преобразующих их в форму, доступную для использования, синтезу сурфактантов - поверхностно-активных веществ, в присутствии которых взвешенные частицы слипаются и оседают на дно водоемов, делая воду прозрачной, благодаря чему бактерии получают необходимое количество света, синтезу антибиотиков, подавляющих развитие других цианобактерий, водорослей, грибов и др.

= часто вступают в симбиотические отношения с грибами, мхами, папортниками, губками, асцидиями, некоторые из них обитают внутри водорослей и жгутиконосцев; высказывается предположение, что хлоропласты растительных клеток возникли из симбионтов – цианобактерий

= полагают, что именно благодаря фотосинтетической деятельности цианобактерий сформировалась кислородная атмосфера Земли; их остатки обнаружены в наиболее древних геологических формациях с возрастом около 3500 млн. лет

= в современой биосфере цианобактерии распространены практически повсеместно и, являясь компонентом наземных и водных биоценозов, существенно увеличивают их продуктивность

= некоторые формы образуют токсины, представляющие опасность для животных и человека (поражают нервную систему и печень).