3.2. БАКТЕРИИ И ЦИАНОБАКТЕРИИ

3.2.1. Которые особенности строения оболочки бактерий?

В состав оболочки бактерии входят плазматическая мембрана и клеточная стенка; кроме того, бактерии могут образовывать капсулы и слизистые слои. Капсулы и слизистые слои - это слизистые или клейкие выделения некоторых бактерий. Капсула представляет собой относительно толстое и компактное образование, и капсула, и слизистые слои служат дополнительным защитой клеток. Клеточная стенка придает бактерии определенной формы и жесткости, кроме того, благодаря белкам и полисахаридам, которые в ней содержатся, она имеет антигенные свойства. В клеточной стенке есть особая жесткая решетка, которая состоит из муреїну. Молекула муреїну представляет собой правильную сетку с расположенных параллельно полісахаридних цепей, соединенных между собой короткими пептидными цепями. Строение плазматической мембраны бактерий такая сама, как и клеток эукариот.

3.2.2. Которые особенности строения бактериальной клетки?

Клетки бактерий построены значительно проще, чем клетки эукариот. Цитоплазма бактерий, как и других клеток, окруженная плазматичною мембраной, на внутренней поверхности которой локализованы многочисленные ферменты. В некоторых бактерий плазматическая мембрана вгибается внутрь клетки и образует складки и (или) фотосинтетичні мембраны. Складчатые мембранные структуры, на поверхности которых находятся ферменты, участвующие в процессе дыхания (то есть их можно считать примитивными органелами клетки). Во время клеточного деления они связываются с ДНК, что облегчает разделение двух дочерних молекул ДНК после репликации и способствует образованию перегородки между дочерними клетками. У бактерий, способных к фотосинтезу, в мішкоподібних, трубчатых или пластинчатых изгибах плазматической мембраны находятся фотосинтезуючі пигменты. Подобные мембранные образования участвуют и в фиксации азота.

Как и все прокариоты, бактерии не имеют ядра и большинства органелл, окруженных плазматичною мембраной. Генетический материал бактерий расположен в особой ядерной зоне клетки - нуклеоїді. ДНК бактерий представлена одиночными кольцевыми молекулами. При этом, в отличие от хромосом эукариот, ДНК бактерий не связанная с белками. В цитоплазме находятся рибосомы мельче рибосомы эукариот. В цитоплазме бактерий могут быть также запасные питательные вещества. В некоторых бактерий есть органеллы движения - жгутики, длина которых может быть в несколько раз больше самой клетки. Жгутиков может быть один, несколько или много. Строение жгутиков бактерий значительно проще, чем у эукариот, и по своей структуре они напоминают одну из микротрубочек

жгутиков эукариот. Жгутики состоят из одинаковых сферических единиц белка флагеліну, которые расположены по спирали и образуют пустой цилиндр. На клеточной стенке некоторых бактерий заметны тонкие вырасти-пили, или фімбрії. Они короче и тоньше жгутиков; ими клетки прикрепляются друг к другу или к любой другой поверхности. Через пили может осуществляться и обмен наследственной информацией между двумя клетками бактерий.

3.2.3. Которые с перечисленных органелл встречаются у бактерий: ядро, митохондрии, пластиди, комплекс Голги, эндоплазматическая сеть, вакуоли, лизосомы, клеточный центр, рибосомы, жгутики?

Из перечисленных органелл у бактерий встречаются рибосомы и жгутики.

3.2.4. Какие типы формы клетки встречаются у бактерий?

Различают такие типы формы клеток бактерий: прямые палочковидные бактерии - бациллы, сферические - коки, в виде изогнутых палочек - вибрионы, спиралевидные - спірили. Сферические бактерии после деления могут образовывать пары - диплококи, цепочки - стрептококки или гронообразное образования - стафилококки.

3.2.5. Как размножаются бактерии?

Единственный способ размножение бактерий - неполовой; каждая клетка увеличивается в размерах и делится пополам. После того как ДНК бактериальной клетки удваивается, две идентичные кольцевые молекулы остаются соединенными с плазматичною мембраной. Новая плазматическая мембрана и клеточная оболочка образуются между двумя точками прикрепления ДНК; наконец мембрана прогибается внутрь между двумя молекулами ДНК, а каждая дочерняя клетка обеспечивается идентичной молекулой ДНК.

Некоторые бактерии образуют толстостенные эндоспоры, устойчивые к нагрев и обезвоживание. Эндоспоры образуются делением протопласта бактериальной клетки на две или более частей. Вокруг участки протопласта, что отделилась и содержит ДНК, образуется плотная оболочка споры. Эндоспоры могут прорасти через десятки, даже сотни лет.

3.2.6. Как именно в бактерий может происходить рекомбинация наследственного материала?

У бактерий наблюдается половой процесс в примитивной форме (конъюгация). У них не образуются половые клетки, но происходит обмен генетической информацией. Этот процесс называют генетической рекомбинацией. Генетическая рекомбинация у бактерий происходит вследствие переноса участка молекулы ДНК от одной бактериальной клетки к другой. Фрагмент молекулы ДНК, который попал в другую клетку, может действовать совместно с ДНК этой клетки и участвовать в образовании и-РНК (м-РНК). В противном случае он встраивается в кольцевую молекулу ДНК и при делении передается дочерней клетке вместе с другим генетическим материалом. Рекомбинация может происходить вследствие конъюгации (обмена фрагментами ДНК при прямом контакте клеток), трансдукции (передачи ДНК от клетки-донора клетке-реципиенту с помощью вируса) или трансформации (передачи вільнорозчинної ДНК без каких-либо межклеточного контакта или переносчика).

3.2.7. Чем определяется способность бактерий адаптироваться к изменению условий существования?

Способность бактерий сравнительно быстро адаптироваться к изменению условий существования объясняется тем, что в них высокая частота мутаций и большая скорость размножения.

3.2.8. Чем отличается процесс фотосинтеза у фотосинтезирующих бактерий и цианобактерий?

В отличие от фотосинтезирующих бактерий (зеленые сіркобактерії, пурпурные бактерии и др.), фотосинтез у цианобактерий происходит подобно фотосинтеза в эукариот, то есть в процессе фотосинтеза они выделяют молекулярный кислород. В пурпурных бактерий и зеленых сіркобактерій донором водорода являются соединения серы, то есть в процессе фотосинтеза молекулярный кислород не выделяется.

3.2.9. Какую роль играют симбиотические бактерии кишечника человека?

Бактерии кишечника человека играют очень важную роль в процессах его жизнедеятельности. В частности, эоны синтезируют витамины группы В и витамин К. Поэтому если устранить эти бактерии с кишечно-желудочного тракта человека, что происходит, например, при длительном лечении антибиотиками, то организм становится более восприимчивым к патогенных бактерий и грибов.

3.2.10. Какую роль играют бактерии - симбіонти кишечника жвачных животных?

Эти бактерии играют очень важную роль в переваривании целлюлозы. Жвачные животные самостоятельно не могут ее переваривать, поскольку не вырабатывают фермент целлюлозу. Основную же массу пищи этих животных составляет целлюлоза. Поэтому симбиотические бактерии, которые живут в жвачных в рубце желудка, гидролизуют целлюлозу до сахарозы, необходимой организму хозяина. Таким образом, без симбиотических бактерий жвачные не могли бы использовать в пищу траву и листья, богатые на целлюлозу.

3.2.11. Которые с перечисленных заболеваний человека вызываются бактериями: эхинококкоз, оспа, пневмония, корь, дифтерия, скарлатина, туберкулез, стригущий лишай, коклюш, аскаридоз, грипп, гепатит, полиомиелит, сыпной и возвратный тифы, бешенство?

Из перечисленных заболеваний человека бактерии являются возбудителями пневмонии, дифтерии, скарлатины, туберкулеза, коклюша, сыпного и возвратного тифів.

3.2.12. Что собой представляют цианобактерии (сине-зеленые водоросли)?

Цианобактерии (сине-зеленые водоросли) по строению клеток, организацией генома, его составом и свойствами, относится к прокариот. В отличие от фотосинтезирующих бактерий, цианобактерии имеют такие же пигменты, как и зеленые растения. У них сине-зеленое, розовое и т.д окраску, они представлены одноклеточными или нитчатыми формами, чаще всего микроскопические, но иногда могут образовывать значительные скопления в виде корочек и кустиков высотой до 20 см. Размножаются разделением (одноклеточные), фрагментами нитей (нитчатые формы). Распространены в самых разнообразных условиях в водоемах и на суше. Могут вступать в симбиотические отношения с другими организмами: одноклеточными водорослями, которые потеряли хлоропласты, простейшими, грибами (лишайники), мохоподібними,: папоротеобразными т.д. Способны к фиксации азота. Нередко вызывают "цветение" воды в водохранилищах.

3.2.13. Какие виды брожение могут вызывать бактерии?

Бактерии способны вызывать спиртовое, молочнокислое, маслянокисле, пропіоновокисле брожения т.д. При спиртовом брожении выходные углеводы (они имеют 3, 6 или 9 атомов углерода) разлагаются на спирт и двуокись углерода. При брожении молочнокислому выходные углеводы разлагаются на две молекулы молочной кислоты с выделением небольшого количества энергии. При маслянокислому брожении углеводы разлагаются до масляной кислоты, углекислого газа и водорода. При оцтовокислому брожении спирт окисляется кислородом воздуха, в результате чего образуется уксусная кислота. Брожение играет очень важную роль в кругообороте веществ в природе, а также широко используется человеком в промышленности: молочнокислое брожение - для получения молочнокислых продуктов, молочной кислоты, спиртовое - для получения спирта в винодельческой промышленности, пропіоновокисле - для изготовления сыров. Молочнокислое брожение используется для консервирования плодов и овощей, силосовании кормов, поскольку молочная кислота предотвращает деятельности тилостних и других бактерий.

3.2.14. Какие бактерии называются болезнетворными?

Болезнетворные бактерии - это бактерии, которые отравляют живой организм продуктами своей жизнедеятельности и этим обусловливают заболевания (тиф, дифтерия, пневмония и др.).

3.2.15. При каких условиях происходит образование спор у бактерий?

При неблагоприятных условиях среды обитания некоторые бактерии способны образовывать споры. При этом содержимое клетки, сжимаясь, отходит от оболочки, округляется и, находясь внутри материнской оболочки, образует на своей поверхности новую плотную оболочку.

3.2.16. Какова роль почвенных бактерий в природе?

Почвенные бактерии превращают растительные и животные остатки на минеральные вещества, которые корни растений усваивают из почвы. Они также синтезируют вещества, из которых образуется гумус. Таким образом, бактерии берут участие в кругообороте веществ в биосфере и в различных геологических процессах.

3.2.17. Что такое бактерии - сапротрофи? Приведите примеры.

Гетеротрофні бактерии, которые питаются мертвым органическим веществом или выделениями живых организмов, имеют название бактерий-сапротрофів. Например, сенная палочка, большинство фунтовых бактерий, бактерии, которые вызывают процессы гниения и т.д.

3.2.13. Что такое бактерии - паразиты? У кого они могут паразитировать?

Это гетеротрофні бактерии, которые поселяются на живых организмах и питаются их органической веществом. Бактерии паразитируют у человека, животных и растений.

3.2.19. Что такое азотфіксуючі бактерии? Какова их роль в природе?

Азотфіксуючі бактерии - это бактерии, способные усваивать непосредственно из атмосферы молекулярный азот. После отмирания клеток бактерий или с их прижизненными выделениями усвоенный азот возвращается в экосистему в доступной для усвоения растениями форме. Если бы не было азотфиксирующих бактерий, весь доступный растениям азот был бы со временем вымытый в Мировой океан или перешел в молекулярную форму и попал бы в атмосферу, вследствие чего почвы потеряли бы плодородие. С азотфиксирующих бактерий в природе наиболее распространены клубеньковые бактерии, которые вступают в симбиоз с корневой системой бобовых растений.

3.2.20. Где распространены бактерии в природе и какие меры борьбы с вредными бактериями вы знаете?

Бактерии распространены везде: в почве (например, бактерии-сапротрофи), воде (в том числе и в горячих источниках, например, в глубоководных вулканических кратерах при температуре +360° С), воздухе (споры бактерий), много видов бактерий паразитируют в организме человека, животных, растений, вызывая различные заболевания, или вступают с ними в симбиоз (клубеньковые бактерии, бактерии кишечно-желудочного тракта человека и животных и т.д.). Много видов бактерий наносит ущерб хозяйству и здоровью человека. С вредными для хозяйства бактериями борются химическими средствами (обработка дезинфицирующими препаратами), консервацией (сахаристыми веществами, солью, уксусом), а также физическими средствами (облучение ультрафиолетом, кипячение, высушивание). К болезнетворным бактерий применяют прежде всего антибиотики (например, пенициллин), а также делают профилактические прививки.

3.2.21. Влияет колхицин на деление клеток цианобактерий?

Колхицин влияет на деление клеток эукариот, разрушая веретено деления. Поскольку цианобактерии относится к прокариот и веретено деления в них не образуется, то колхицин на деление клеток цианобактерий не влияет.

3.2.22. Почему квашеные овощи хранятся значительно дольше, чем свежие?

В основе квашения овощей лежит молочнокислое брожение, которое вызывается деятельностью молочнокислых бактерий. В результате накапливается молочная кислота, которая создает кислую среду, что предотвращает размножение гнилостных бактерий.

3.2.23. Которые особенности бактерий способствуют их чрезвычайно широкому распространению?

Чрезвычайно широкому распространению бактерий способствует ряд их биологических особенностей: способность очень быстро размножаться; образование устойчивых к неблагоприятным условиям спор или цист; способность к быстрому переносу ветром, водой и т.д.

3.2.24. Чем объясняется способность некоторых бактерий выдерживать в течение длительного времени очень неблагоприятные условия?

Это объясняется способностью бактерий образовывать споры, которые могут выдерживать очень высокие и низкие температуры, высушивание и другие неблагоприятные факторы.

3.2.25. В чем заключается отличие процесса питания бактерий-сапротрофів от бактерий - паразитов?

Бактерии-сапротрофи питаются органическим веществом отмерших организмов или выделениями живых организмов, а бактерии - паразиты - органическими веществами живых существ.

3.2.28. В чем заключается суть симбиоза бактерий с высшими растениями? Приведите примеры.

Суть симбиоза бактерий с высшими растениями заключается в том, что при таком типе сосуществования организмов партнеры возлагают друг на друга задачу регуляции своих взаимоотношений с окружающей средой, при этом каждый из организмов, вступает в симбиоз, получает определенную пользу от этого. Основой для возникновения такого симбиоза являются трофические, пространственные и другие типы взаимоотношений. Симбиоз бывает факультативным, когда каждый из организмов при отсутствии партнера может существовать самостоятельно, и облигатным, когда один из партнеров (или оба) находится в такой зависимости от другого, что самостоятельно существовать не может. Как пример можно привести симбиоз клубеньковых бактерий с растениями семейства Бобовые. Проникая через корневые волоски в корни бобовых растений, клубеньковые бактерии обусловливают образование клубеньков за счет разрастания тканей корней. В этих бульбочках бактерии накапливают азот, который используют для своего обмена веществ бобовые растения. Бактерии получают от растения углеводы, которые образуются в процессе фотосинтеза, а также используют минеральные соли, которые поглощаются из почвы корнями бобовых растений. Такой тип симбиоза, взаимовыгодный для обоих организмов, называют мутуализмом..