ПІДЦАРСТВО БАКТЕРИИ

  Сюда относят две большие группы бактерий (от греч. bakterion - палочка): эубактерии и архебактерии. Архебактерии резко отличаются от истинных бактерий (еубактерій) химическим составом и физиологическими свойствами, сравнительно немногочисленные (найдено чуть больше чем 40 видов). Некоторые признаки сближают архебактерии с еукаріотами, другие - отличают их как от истинных бактерий, так и от эукариотов.

  Рассмотрим строение и физиологию широко распространенных истинных бактерий, или еубактерій.

  Это одноклеточные организмы. Как у всех прокариот, ядро в них отсутствует. Размер бактериальных клеток колеблется от 0,2 до 10 мкм, в отдельных случаях они достигают в длину 30-100 мкм (например, некоторые серные пурпурные бактерии). По форме выделяют шаровидные кокки, палочковидные бациллы, изогнутые вибрионы, свитые в виде спирали спирохеты и спірили. Бактерии в основном неподвижные, другие имеют жгутики (от 1 до 50) и могут передвигаться. Снабжены жгутиками бактерии движутся довольно быстро: за секунду клетка может проходить расстояние, которая в 50 раз превышает ее длину. Клетки бактерии окружены плотной оболочкой - клеточной стенкой, благодаря ней сохраняют постоянную форму. Опорным каркасом клеточной стенки служит особый полимер - гликопептид муреїн, который покрывает клетку одним или несколькими слоями. По составу и строению клеточной стенки бактерии существенно отличаются от растений и животных. Большинство из бактерий образуют слизистую капсулу. Наличие капсулы обеспечивает устойчивость бактерий к фагоцитоза и тем самым повышает их болезнетворную активность. Таким образом, капсула служит для бактерий защитным слоем и, кроме того, предохраняет клетку от высыхания.

 

Рис. 2. Основные формы клеток бактерий.

  Под капсулой и клеточной стенкой располагается цитоплазматическая мембрана, что впинається в цитоплазму и формирует комплексы мембран, которые выполняют функции, аналогичные функциям митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Голги (подробнее о строении прокаріотної клетки ). Путем вмятины внешней цитоплазматической мембраны образуются также структуры мембран, на которых располагаются пигменты, участвующие в фотосинтезе. (Вспомните, что в фототрофных бактерий, которые используют свет как источник энергии, фотосинтез происходит в анаэробных условиях и не сопровождается выделением кислорода). В цитоплазме бактериальных клеток есть включения, содержащие запасные питательные вещества - крахмал, гликоген, жиры. В основном бактерии способны также запасать фосфор в виде гранул полифосфатов и элементарную серу.

  Большинство бактерий гетеротрофы, то есть используют для питания готовые органические соединения (мертвых тел или выделения других организмов) - сахар, аминокислоты, вітаміни. их называют сапротрофами (от греч. sapros - гнилой). Другие гетеротрофні бактерии живут за счет питательных веществ других организмов, в теле которых они мешкають. их называют паразитами (греч. parasites - нахлебник, от para - возле, мимо, вне и sitos - хлеб). Паразитизм в бактерий распространен очень широко. Существуют бактерии, паразитирующие в теле бактерий других видов. К числу паразитических бактерий, которые вызывают заболевания в человека, относятся возбудители чумы, холеры, туберкулеза, дизентерии, дифтерии, менингита и много других. Встречаются так называемые хищные бактерии, захватывают мелкие живые организмы. Гетеротрофні бактерии получают энергию для биосинтеза путем окисления органических соединений (углеводов и других). Этот процесс может происходить с участием кислорода (дыхание) или в анаэробных условиях (брожения).

 

Рис. 3. Строение ловильного аппарата колониальной хищной бактерии.

 В зависимости от конечного продукта различают несколько видов брожения. Так, спиртное брожение заключается в расщеплении сахаров (глюкоза, фруктоза) до этилового спирта и СО, в присутствии фосфата. В суммарном виде уравнение реакции выглядит так: С_6,Н₁₂0₆ - 2С₂Н₅0Н + 2С0₂ + 23,5 10⁴ Дж.

  Молочнокислые бактерии превращают сахар в молочную кислоту. Эти бактерии широко используют для сквашивания молока и овощей (например, приготовления кислой капусты - результат молочнокислого брожения, осуществляется в анаэробных условиях).

  Маслянокислые бактерии сбраживают углеводы, в том числе высокомолекулярные - крахмал, гликоген, спирты, органические кислоты к масляной кислоты. В природных условиях маслянокисле брожения осуществляется в огромных размерах на дне болот, в заболоченных почвах, в иле, где ограничен доступ кислорода. Промежуточный продукт маслянокислого брожения - уксусная кислота, и включается в биологический круговорот веществ.

Необходимо отметить, что процессы брожения сопровождаются (кроме конечного) образованием побочных продуктов: ацетона, бутанола, ізопропилового спирта, глицерина и т.д.

  В природных условиях большое значение имеют метаноутворюючі бактерии, сбраживают спирты и органические кислоты в метан и СО₂. Некоторые из них способны превращать в метан даже оксид углерода. Метаноутворюючі бактерии обитают в болотах, где они образуют «болотный газ» (метан). Метаноутворюючі бактерии .пшикають любой цикл брожения. Сначала другие бактерии сбраживают углеводы до жирных кислот, спиртов, СО₂ и молекулярного водорода, а потом уже эти продукты перерабатываются метаноуворюючими бактериями.

  Значительная часть бактерий синтезирует органические вещества своего тела путем усвоение углекислоты. Такие организмы называются автотрофами. Эту группу бактерий делят на фототрофів, для которых источником энергии служит солнечный свет, и хемотрофів, использующие для синтеза органических веществ собственного тела энергию химических реакций - окислительных или восстановительных.

  Фототрофні бактерии (серные и несірчані) - обитатели пресных и морских вод. Фотосинтез у них протекает в анаэробных условиях и не сопровождается выделением кислорода.

  Хемотрофи могут быть аэробными и анаэробными организмами. К ним относятся нітрифіцируючі бактерии, которые переводят аммиак в нитрит и далее в нитраты, железобактерии, что переводят закиснет железо (Fe²⁺) в окислительное (Fe³⁺), водородные бактерии, которые окисляют молекулярный водород т.д.

  Размножаются бактерии путем деления, который наступает после удвоения бактериальной хромосомы - кольцевидной молекулы ДНК. Большинство из бактерий образуют споры путем формирования плотной оболочки вокруг молекулы ДНК с участком цитоплазмы. Споры имеют большую устойчивость, сохраняя жизнеспособность в течение долгого времени.

  Бактерии играют большую роль в расщеплении природных органических соединений. Вместе с другими деструкціями они расщепляют целлюлозу или выделяя в среду гидролитические ферменты, или тесно прилегая к ее волокон и поглощая продукты гидролиза. Целлюлоза также подвергается сбраживанию с выделением этилового спирта, уксусной и молочной кислот, СО₂ и других соединений. Бактерии разлагают целлюлозу также в рубце желудка жвачных животных. В результате их деятельности образуются значительные количества уксусной, масляной и других кислот, а также большое количество газов - Н₂, СО₂, СН₄ (к 700 л в день).