Общая характеристика бактерий - строение, питание, классификация

Бактерии – виды и их названия, строение бактериальной клетки, значение

Бактерии (лат. bacteria) – простейшие одноклеточные организмы. Они первые появились на Земле, предшествовали растениям, динозаврам и людям. Бактерии составляют одно из пяти царств в биологической классификации (животные, растения, грибы, простейшие), носящее название “Monera”.

Происхождение бактерий
Кто открыл бактерии?
Способы жизни бактерий
Виды бактерий по форме
Что такое полезные бактерии?
Строение бактериальной клетки
Способы питания
Обмен веществ
Спорообразование
Как размножаются бактерии?
Способы передвижения
Распространение в природе
Значение бактерий в круговороте веществ

Эти одноклеточные организмы живут везде: в земле, воде, воздухе, почве в промышленных и бытовых отходах, и даже в местах, о которых человеку и в голову не приходит подумать. Значительная часть этих организмов до сих пор еще толком не описана, не говоря уже о том, что мало изучена. О том, как невидимые глазу микроорганизмы ежесекундно меняют мир, мы и поговорим в нашей статье.

Происхождение бактерий

Сказать точно, со 100% уверенностью, когда на Земле появились первые бактерии и как это произошло, вряд ли возьмется хотя бы один ученый. И речь идет не только об уважаемых членах научного сообщества, но и о любителях выдвигать полубезумные теории. Что абсолютно точно известно, и это подтверждают палеонтологические исследования, что следы самых древних микробов (цианобактерий) были найдены в отложениях пород, которым 3,5 млрд лет. Есть теория, что именно благодаря жизнедеятельности первых бактерий на земле появился кислород. Правда, процесс этот был несколько продолжительным – около миллиарда лет. Появление нового вещества – кислорода, уничтожило немалую часть одноклеточных анаэробов (не способных расти в кислородной среде) и разделило бактериологический мир на два лагеря: аэробный и анаэробный.

Рис. 1. Портрет Антони ван Левенгука, первого микробиолога и первого человека, который увидел бактерии с помощью микроскопа

Кто открыл бактерии?

Человек, как существо по своей природе любознательное, всегда пытался докопаться до сути вещей и узнать, из чего состоит мир, в котором он живет, кто этот мир населяет. Однако впервые увидеть микросуществ удалось лишь во второй половине XVII века. Жаждущий как можно лучше рассмотреть льняные волокна голландец Антони ван Левенгук создал первую двусторонне выпуклую линзу. Изделие получило название “Микроскопия” (именно это изобретение стало прототипом современного микроскопа). Но на одной Левенгук не остановился и постепенно усовершенствовал свое изобретение, которое позволяло увеличить объект интереса в 200-300 раз. Изобретатель с интересом разглядывал через линзы все, что попадалось под руку, и в апреле 1676 года, разглядывая под микроскопом воду, увидел крохотных живых существ. С того самого момента исследователь везде обнаруживал мельчайших особей, что привело его к выводу о плотной заселенности окружающего мира микроскопическими, как он тогда считал, животными. Так, Левенгук, сам того не подозревая, положил начало бактериологии – науке (изучающей бактерии) и являющейся разделом микробиологии.

Способы жизни бактерий

симбионтами – проще говоря участниками взаимовыгодного сотрудничества бактерии и ее носителя;
паразитами растений, животных или человека – выгоду от совместного проживания получает только одна сторона, в нашем случае, микроб.

Виды бактерий по форме

После многих лет изучения, микробиологи разделили подопытных на несколько групп, исходили они из визуальных различий. Так появились три основные группы (роды) микроорганизмов: кокки, бациллы, спириллы.

Кокки

Стрептококки “строят” цепочку;
Диплококки “собираются” по двое;
Стафилококки – это расположенные в более-менее хаотичном порядке восемь и более бактерий.

Стрептококки

Ангина
Скарлатина
Фарингит
Пневмония
Бронхит
Менингит

Стафилококки

Характеризуются умением клеток делиться сразу в нескольких плоскостях, по этой причине имеют форму виноградной грозди. Стафилококки – болезнетворные микробы, как правило, живут в носоглотке, ротовой полости и на коже. Эти бактерии могут выделять пигмент белого, желтого или золотистого цвета. Самый известный вид стафилококков – “Золотистый”. Характеристика этого паразита говорит о его возможности вызывать гнойные воспаления всех органов и тканей, нередко процесс протекает, не выходя на кожу, что особенно усложняет лечение болезни.

Диплококки

менингококк , вызывающий назофарингит или, что хуже, менингит;
гонококк – возбудитель гонореи, характеризующейся воспалением слизистых половых органов и их нагноением;
пневмококк – является причиной менингита, пневмонии или воспаления среднего уха.

Бацилла

Этот род бактерий выделяется особой палочковидной формой, умением образовывать споры, и насчитывает более двух сотен видов. Их также называют почвенными редуцентами или сапрофитами, которые выполняют функцию разрушителей отмерших тканей живых существ, перерабатывая их в неорганические или самые простые органические соединения. Вместе с тем, бациллы могут стать возбудителями заболеваний как у животных, так и у человека. Яркий тому пример – Сибирская язва.

Вибрион

Вибрионы имеют вид несколько загнутых палочек. Бактерии этого рода могут плодиться как в кислородной, так и бескислородной среде. Вибрионы могут вызывать заболевания у людей (самое известное – холера), спровоцировать кардиоваскулит, уретрит или воспаление жировой подкожной ткани. Некоторые из вибрионов опасны для животных, другие – для рыб или моллюсков.

Спирилла

Свое название этот род бактерий получил благодаря своей форме, напоминающей спирали или дугообразные палочки, передвигающиеся благодаря жгутикам. Спирилл относят к сапрофитам, а излюбленные места их обитания – навозная жидкость, фекалии животных, стоячая вода, где активно протекают гнилостные процессы. Также они присутствуют в соленых и пресных водоемах.

Что такое полезные бактерии?

Наиболее известные из полезных для человека бактерий – это бифидобактерии, которые живут в кишечнике, но погибают при минимально неблагоприятных условиях. Однако в здоровом состоянии они наделены весьма полезными особенностями – обеспечивают тело витаминами группы К и В, улучшают пищеварение и помогают переваривать углеводы. Следующие по степени известности – молочнокислые бактерии их насчитывают 25 видов. Живые микроорганизмы обеспечивают процесс брожения молочных продуктов. Используются они не только в пищевой промышленности, но и сельскохозяйственных целях, а также в народной медицине и фармакологии. Впрочем, есть и менее известные, но не менее полезные представители микрофлоры, например, стрептомицеты. Место их естественного обитания – почва. Именно с их помощью производятся борющиеся с грибками, бактериями и опухолями препараты. И еще один малоизвестный, но не менее полезный вид – азотобактер. Эти экземпляры имеют возможность сбора азота из воздуха. Основное их умение – обогащение почвы полезными микроэлементами, подстегивание роста растений, и очистка почвы от тяжелых металлов. Чаще всего применяются в сельском хозяйстве для производства азотных удобрений.

Строение бактериальной клетки

Главная особенность строения бактериальной клетки – отсутствие ядра. Всю генетическую информацию несет в себе нуклеотид. Также бактериальная клетка имеет цитоплазматическую мембрану, которая отделяет цитоплазму от стенки клетки. Что касается характеристики самой цитоплазмы, то она имеет меньшее количество мембран, питательные вещества разбросаны в цитоплазме. Также отсутствуют органоиды – митохондрии, аппарат Гольджи, пластиды и др. (рис.4).

Способы питания

Наиболее важными для мира микробов элементами являются углерод, азот, водород и кислород. Как правило, необходимость в последних двух одноклеточные удовлетворяют за счет воды. В остальном – бактерии делятся на имеющих углеродный тип питания и азотный. Первый тип питания предполагает получение азотных соединений за счет углекислого газа, самостоятельно его поглощать могут аутотрофы. А вот гетеротрофы питаются готовыми органическими соединениями либо отмершими (фактически продуктами гниения), либо живыми тканями растений и животных.

Обмен веществ

Обменные процессы микробов имеют огромное значение для экосистемы в целом, так как продукты их жизнедеятельности являются связующим звеном для подсистем. По типу обмена веществ микробы делятся на хемосинтезирующие и фотосинтезирующие.

Хемосинтез

Это процесс поглощения энергии, которая высвобождается в процессе химических реакций окисления и восстановления. Для него совершенно не нужен солнечный свет или кислород. Более того, многие бактерии, получающие энергию таким образом, живут в бескислородной среде. Они относятся к истинным (настоящим) бактериям.

Бактериальный фотосинтез

Это способ получения энергии от солнца. При нем эубактерии собирают солнечный свет при помощи соответствующих пигментов и передают его в реакционные центры, где энергия трансформируется, а после этого аккумулируется.

Спорообразование

Это еще один залог выживания бактерий, заложенный в них природой. В случае попадания в неблагоприятную среду, где остро ощущается недостаток пищи, микротела начинают борьбу за выживание посредством формирования спор. Этот процесс характерен для палочковидных, в редких случаях – для кокков. Проходит он в семь этапов. Получившаяся спора может выдержать и кипячение, и промораживание, и действие некоторых дезсредств.

Рис. 5. Различные варианты расположения жгутиков у бактерий: А – монотрих, B – лофотрих, C – амфитрих, D – перитрих

Как размножаются бактерии?

Такие простейшие организмы размножаются тоже довольно простым методом – они делятся. Каждая клетка растет, затем делится на две одинаковые, которые растут и делятся в свою очередь. Если бактерии попали в благодатную среду, то размножаться смогут с периодичностью раз в полчаса.

Способы передвижения

тех, что недвижимы;
тех, что умеют двигаться.

при помощи жгутиков – жгутики либо сокращаются, либо крутятся вокруг своей оси;
скользя по собственной выделенной слизи;
“ ползком” – вся клетка сокращается и расслабляется, что напоминает ползание;
смешанный тип – происходит выброс слизи и одновременно бактерия отталкивается.

Распространение в природе

О распространении бактерий в природе сказано и написано немало. Они населяют куда больше пространства, чем занимает человек (так как в последнем они тоже живут) и выполняют весьма немаловажные функции санитарные и природно-восстановительные.

Воздух

Наименее благоприятна для бактерий среда – воздух. И чем он холоднее, тем хуже живется в нем бактериям. Однако именно воздушно-капельным путем передаются многие бактериальные инфекции.

Водоемы

Вода – весьма благодатная среда для развития и роста бактерий – как полезных, так и патогенных. Именно через водоемы достаточно часто распространяются возбудители тяжелых заболеваний, нередко несущие все признаки эпидемий.

Почвы

Наибольшее количество бактерий обитает и размножается в почве, которая дает урожай. И именно от работы бактерий зависит, каким он будет. По определению, наибольшая роль в процессе обогащения почвы плодородным слоем принадлежит именно микрофлоре. Так, как поселившись в корнях растений, бактерии синтезируют полезные вещества.

Организм животного

Как и в любом другом, в организме животного проживают десятки тысяч бактерий, в том числе и патогенных для человека. Поэтому особое внимание хозяева домашних питомцев должны уделять санитарной обработке своих любимцев.

Организм человека

Человеческое тело так же густо заселено микрофлорой, как и окружающая среда, причем в каждом отделе живут разные бактерии. Когда количество патогенных палочек превышает количество полезных, человек заболевает. Причем первые признаки их не всегда заставляют носителя взяться за лечение, а зря. Чаще первоисточником болезней становятся руки и полость рта.

Рис. 6. Строение клетки типичной грамположительной бактерии (обратите внимание на наличие только одной клеточной мембраны)

Бактерии — общая характеристика. Классификация, строение, питание и роль бактерий в природе

Бактерии это самый древний организм на земле, а также самый простой в своем строении. Он состоит всего из одной клетки, которую можно увидеть и изучить только под микроскопом. Характерным признаком бактерий является отсутствие ядра, вот почему бактерии относят к прокариотам.

Некоторые виды образовывают небольшие группы клеток, такие скопления могут быть окружены капсулой (чехлом). Размер, форма и цвет бактерии сильно зависит от окружающей среды.

По форме бактерии различаются на: палочковидные (бациллы), сферические (кокки) и извитые (спириллы). Встречаются и видоизмененные – кубические, С-образные, звездчатые. Их размеры колеблются от 1 до 10мкм. Отдельные виды бактерий могут активно передвигаться при помощи жгутиков. Последние иногда превышают размер самой бактерии в два раза.

Для движения бактерии используют жгутики, количество которых бывает различное – один, пара, пучок жгутиков. Расположение жгутиков также бывает разным – с одной стороны клетки, по бокам или равномерно распределены по всей плоскости. Также одним из способов передвижения считается скольжение благодаря слизи, которой покрыт прокариот. У большинства внутри цитоплазмы есть вакуоли. Регулировка ёмкости газа в вакуолях помогает им двигаться в жидкости вверх или вниз, а также перемещаться по воздушных каналах почвы.

Ученые открыли более 10 тысяч разновидностей бактерий, но по предположениям научных исследователей в мире существует их более миллиона видов. Общая характеристика бактерий дает возможность определиться с их ролью в биосфере, а также изучить строение, виды и классификацию царства бактерий.

Места обитания

Простота строения и быстрота адаптации к окружающим условиям помогла бактериям распространиться в широком диапазоне нашей планеты. Они существуют везде: вода, почва, воздух, живые организмы – всё это максимально приемлемое место обитания для прокариотов.

Бактерии находили как на южном полюсе, так и в гейзерах. Они есть на океанском дне, а также в верхних слоях воздушной оболочки Земли. Бактерии живут везде, но их количество зависит от благоприятных условий. К примеру, большая численность видов бактерий проживает в открытых водоемах, а также почве.

Особенности строения

Клетка бактерии отличается не только тем, что в ней нет ядра, но и отсутствием митохондрий и пластид. ДНК данного прокариота находится в специальной ядерной зоне и имеет вид замкнутого в кольцо нуклеоида. У бактерии строение клетки состоит из клеточной стенки, капсулы, капсулоподобной оболочки, жгутиков, пили и цитоплазматичной мембраны. Внутреннее строение оформляют цитоплазма, гранулы, мезосомы, рибосомы, плазмиды, включения и нуклеоид.

Клеточная стенка бактерии выполняет функцию обороны и опоры. Вещества могут свободно протекать сквозь неё, благодаря проницаемости. Данная оболочка имеет в своем составе пектин и гемицеллюлозу. Некоторые бактерии выделяют особую слизь, которая может помочь защититься от пересыхания. Слизь формирует капсулу – полисахарид по химическому составу. В такой форме бактерия способна переносить даже очень большие температуры. Также она выполняет и другие функции, к примеру слипание с любыми поверхностями.

На поверхности клетки бактерии находятся тонкие белковые ворсинки – пили. Их может быть большая численность. Пили помогают клетке передавать генетический материал, а также обеспечивают слипание с другими клетками.

Под плоскостью стенки находится трехслойная цитоплазматичная мембрана. Она гарантирует транспорт веществ, а также имеет немалую роль в образовании спор.

Цитоплазма бактерий на 75 процентов произведена из воды. Состав цитоплазмы:

Рыбосомы;
мезосомы;
аминокислоты;
ферменты;
пигменты;
сахар;
гранулы и включения;
нуклеоид.

Обмен веществ у прокариотов возможен, как с участием кислорода, так и без его него. Большая их часть питаются уже готовыми питательными веществами органического происхождения. Очень мало видов способны сами синтезировать органические вещества из неорганических. Это сине-зеленые бактерии и цианобактерии, которые отыграли немалую роль в формировании атмосферы и насыщении её кислородом.

Размножение

В условиях, благоприятных для размножения, оно осуществляется почкованием или вегетативно. Бесполое размножение происходит в такой последовательности:

Клетка бактерии достигает максимального объема и содержит необходимый запас питательных веществ.
Клетка удлиняется, посередине появляется перегородка.
Внутри клетки происходит дележ нуклеотида.
ДНК основная и отделенная расходятся.
Клетка делится пополам.
Остаточное формирование дочерних клеток.

При таком способе размножения нету обмена генетической информацией, поэтому все дочерние клетки будут точной копией материнской.

Процесс размножения бактерий в неблагоприятных условиях более интересен. О способности полового размножения бактерий ученые узнали сравнительно недавно – в 1946 году. У бактерий нет разделения на женские и половые клетки. Но ДНК у них встречается разнополое. Две такие клетки при приближении друг к другу образовывают канал для передачи ДНК, происходит обмен участками – рекомбинация. Процесс довольно длительный, результатом которого являются две совершенно новые особи.

Большинство бактерий очень сложно увидеть под микроскопом, так как они не имеют своей окраски. Немногие разновидности имеют пурпурный или зеленый окрас, благодаря содержанию в них бактериохлорофилла и бактериопурпурина. Хотя если рассматривать некоторые колонии бактерий, становится ясно, что они выделяют окрашиваемые вещества в среду обитания и приобретают яркую окраску. Для того, чтобы подробней изучать прокариотов, их окрашивают.

Фотографии бактерий под микроскопом

Классификация

Классификация бактерий может быть основана на таких показателях, как:

Форма
способ передвижения;
способ получения энергии;
продукты жизнедеятельности;
степень опасности.

По способу питания бывают бактерии автотрофы или гетеротрофы. Автотрофные бактерии пребывают в основном в почве. Гетеротрофы различают такие, как: симбионты, паразиты и сапрофиты.

Бактерии симбионты живут в содружестве с иными организмами.

Бактерии паразиты ничего не производят, поэтому питаются тем, что произвел организм хозяина, либо питается тканями другого организма.

Бактерии сапрофиты проживают на уже отмерших организмах, продуктах и органических отходах. Они способствуют процессам гниения и брожения.

Гниение очищает природу от трупов и других отходов органического происхождения. Без процесса гниения не было бы круговорота веществ в природе. Так в чем же состоит роль бактерий в круговороте веществ?

Бактерии гниения — это помощник в процессе расщепления белковых соединений, а также жиров и других соединений, содержащих в себе азот. Проведя сложную химическую реакцию, они разрывают связи между молекулами органических организмов и захватывают молекулы белка, аминокислот. Расщепляясь, молекулы высвобождают аммиак, сероводород и другие вредные вещества. Они ядовиты и могут вызывать отравление у людей и животных.

Бактерии гниения быстро размножаются в благоприятных для них условиях. Так как это не только полезные бактерии, но и вредные, то чтобы не допустить преждевременного гниения у продуктов, люди научились их обрабатывать: сушить, мариновать, солить, коптить. Все эти способы обработки убивают бактерии и не дают им размножаться.

Бактерии брожения при помощи ферментов способны расщеплять углеводы. Эту способность люди заметили еще в древние времена и используют такие бактерии для изготовления молочнокислых продуктов, уксусов, а также других продуктов питания до сих пор.

Кроме полезных, существуют также и патогенные бактерии. Их жизнедеятельность базируется на паразитизме в организме животных, растений и даже человека. Они вызывают серьезные инфекционные болезни, примером может служить туберкулез, сифилис, язву (сибирскую и язву желудка), дифтерию, чуму и многие другие не менее тяжелые заболевания.

Бактерии, трудясь в совокупности с другими организмами, делают очень важную химическую работу. Очень важно знать какие есть виды бактерий и какую пользу или вред приносят для природы.

Значение в природе и для человека

Выше уже отмечалось большое значение многих видов бактерий (при процессах гниения и различных типах брожения), т.е. выполнение санитарной роли на Земле.

Бактерии также играют огромную роль в круговороте углерода, кислорода, водорода, азота, фосфора, серы, кальция и других элементов. Многие виды бактерий способствуют активной фиксации атмосферного азота и переводят его в органическую форму, способствуя повышению плодородия почв. Особо важное значение имеют те бактерии, которые разлагают целлюлозу, являющиеся основным источником углерода для жизнедеятельности почвенных микроорганизмов.

Сульфатредуцирующие бактерии участвуют в образовании нефти и сероводорода в лечебных грязях, почвах и морях. Так, насыщенный сероводородом слой воды в Черном море является результатом жизнедеятельности сульфатредуцирующих бактерий. Деятельность этих бактерий в почвах приводит к образованию соды и содового засоления почвы. Сульфатредуцирующие бактерии переводят питательные вещества в почвах рисовых плантаций в такую форму, которая становится доступной для корней этой культуры. Эти бактерии могут вызывать коррозию металлических подземных и подводных сооружений.

Благодаря жизнедеятельности бактерий почва освобождается от многих продуктов и вредных организмов и насыщается ценными питательными веществами. Бактерицидные препараты успешно используются для борьбы с многими видами насекомых-вредителей (кукурузным мотыльком и др.).

Многие виды бактерий используются в различных отраслях промышленности для получения ацетона, этилового и бутилового спиртов, уксусной кислоты, ферментов, гормонов, витаминов, антибиотиков, белково-витаминных препаратов и т.д.

Без бактерий невозможны процессы при дублении кожи, сушке листьев табака, выработке шелка, каучука, обработке какао, кофе, мочении конопли, льна и других лубоволокнистых растений, квашении капусты, очистке сточных вод, выщелачивании металлов и т.д.

Происхождение бактерий

Тысячелетиями человек использовал молочные бактерии для создания многих молочных продуктов. Если в молоко добавить разные бактерии получатся, сыр, простокваша, кефир, йогурт, творог.

Бактерии широко применяются в пищевой промышленности для квашения капусты (при этом образуются органические кислоты). Бактерии используются для очистки сточных вод от органических останков, для производства медицинских препаратов (например, интерферона). Некоторые бактерии поселяются в пищеварительном тракте травоядных млекопитающих, обеспечивая переваривание клетчатки. Две важнейшие экологические функции бактерий – фиксация азота и минерализация органических останков.

У бактерий не существует мужских и женских особей. Бактерии размножаются делением. Кроме питательной среды, необходима благоприятная температура (37-40градусов). Попадая в благоприятные условия, они начинают быстро размножаться путем деления.

Бактерии приносят не только пользу, но и вред. Они размножаются в пищевых продуктах, вызывая тем самым их порчу.

Бактерии вызывают тяжёлые заболевания у человека (туберкулёз, сибирскую язву, ангину, пищевые отравления, гонорею и др.), животных и растений (например, бактериальный ожог яблонь). Благоприятные внешние условия увеличивают скорость размножения бактерий и могут вызвать эпидемии. Болезнетворные бактерии проникают в организм воздушно-капельным путем, через раны и слизистую оболочку, пищеварительный тракт. Симптомы болезней, вызываемых бактериями, обычно объясняются действием ядов, вырабатываемых этими микроорганизмами или образующихся при их разрушении. Естественная защита организмов человека и высших животных основана на фагоцитозе бактерий белыми кровяными тельцами и иммунной системе, вырабатывающей антитела, которые связывают и удаляют из кровотока чужеродные белки и углеводы. Кроме того, против бактерий существуют природные и синтетические лекарственные средства (например, пенициллин, разрушающий клеточную оболочку бактерии, или стрептомицин, инактивирующий рибосомы бактерий).

Происхождение бактерий

Бактерии (в переводе с греческого языка означает «палочки») – это самые простые, наиболее распространенные организмы, которые существуют на Земле около 3,5 млрд. лет. Они обитают в воде, почве, воздухе, внутри и на поверхности тел животных и растений. Они долгое время были единственными и полноправными хозяевами Земли. Когда они появились, на Земле не было ни людей, ни животных, ни растений, так как температура и газовый состав атмосферы не были пригодны для их эволюции. Можно сказать, что с бактерий все началось и родословная всех живых организмов ведется от них. Бактерии долго без устали меняли среду обитания. И постепенно заселили всю планету. Их останки были обнаружены в слоях около 3200 миллионов лет назад. Их находят везде: в почве, скалах, океанах, в вулканах и в антарктических льдах. «Мы все окружены ими и состоим из них». Поэтому есть основания говорить о планетарной паутине бактерий.

Бактерии – это отдел прокариотических организмов. Они одноклеточные со сферическими, прямыми или изогнутыми спиральными и другими ячейками. Бактерии – один из самых маленьких организмов, чаще всего от 0,001 до 0,005 мм. Около 1500 видов известны по всему миру. Они имеют клеточную стенку, которая обладает характерным составом и структурой. У них нет ни одного ядра или органоидов, ограниченных цитомембраной. Их рибосомы меньше, чем у эукариотических организмов. Они размножаются путем деления клетки на две части.

Их строение весьма примитивно – в большинстве своем это одноклеточные организмы, которые, очевидно, мало изменились за такое весьма продолжительное время. Они неприхотливы и могут выживать в экстремальных для других организмов условиях (нагревание до 90 градусов, замораживание, разреженная атмосфера, глубочайший океан). Живут они повсюду – в воде, почве, под землей, в воздухе, внутри других живых организмов.

В неблагоприятных условиях некоторые виды бактерий образуют постоянные споры (при пастеризации при температуре 80 С они обычно погибают). Большинство бактерий гетеротрофны (сапрофиты и паразиты), но есть и автотрофные (зеленые и пурпурные бактерии). Чтобы жить, некоторым нужен кислород (аэробные), другим нет (анаэробные). Ближайшие родственники – сине-зеленые водоросли. В связи с их способностью осуществлять различные процессы (ферментация, разложение, извлечение свободного азота, минерализация азотистых веществ и т. д. ) бактерии имеют большое значение в биосфере и для человека. Их большая способность к размножению (в некоторых типах клеток деление выполняется каждые 20 минут) способствует быстрому увеличению количества бактерий (в почвах до 100 миллионов клеток в 1 г, в грязной воде до 10 миллиардов, но в питьевой воде их не более 50). Бактерии распространены по всему миру. Они живут и размножаются в почве, в сладких и соленых водах, на более крупных организмах и даже внутри их тел.

Бактерии многому научились за время своей эволюции, а теперь помогают нам. Так что роль бактерий в жизни человека и природе (ее формировании) весьма значительна.

Значение бактерий в природе и жизни человека

Земной шар населён множеством организмов. Одни из них изучены досконально, о других науке до сих пор многое неизвестно. Живая природа с точки зрения систематики была исторически определена пятью царствами, хотя на данный момент добавлено ещё три категории. Организмы этих разрядов объединены также в домены, один из которых носит название «бактерии». Эти живые существа представлены безъядерными единицами, чаще всего состоят из всего лишь одной клетки. Значение бактерий в природе и жизни человека очень велико. Несмотря на расхожее мнение о вреде этих микроорганизмов, они играют и важную положительную роль.

Изучение микроорганизмов
Строение
Происхождение
Положительная роль
Отрицательная роль

Изучение микроорганизмов

Учёные микробиологи начали изучать бактерии ещё со времён появления первого микроскопа, в XVII столетии, а термин, которым сегодня их определяют, был предложен лишь в XIX веке. Долго исследования микроорганизмов не могли продвинуться достаточно далеко ввиду отсутствия оптических приборов с необходимой степенью увеличения. Луи Пастер, Роберт Кох, Сергей Виноградский сделали огромный вклад в изучение данного царства живой природы. Но лишь в 30-е годы XX века, когда на смену оптическому микроскопу пришёл электронный, исследование домена вышло на качественно новый уровень.

Это интересно: формы естественного отбора это что, значение термина в биологии.

Совместными усилиями учёных было определено различие между эукариотами (организмами, имеющими в составе клетки ядро) и прокариотами (безъядерными). Позднее последние были также разделены на две большие группы — археи и непосредственно бактерии. Микробиология как наука в последние 50 лет совершила настоящий прорыв в изучении строения доядерных клеток. Учёные досконально исследовали роль бактерий в природе и жизни человека в частности. Биологи продолжают трудиться над этим вопросом и в наши дни, находя всё новые положительные и отрицательные моменты.

Строение

Для того чтобы правильно определить значение микроорганизмов в природе и в жизни человека, необходимо тщательно изучить строение их клеток, определяющее их функции. Как уже было сказано выше, подавляющее большинство организмов, о которых идёт речь, состоят всего из одной клетки. Форма их бывает различной: круглой, вытянутой, спиральной, кубической, С- и О-образной, тетраэдрической. Очертания влияют на то, в какой степени бактерия сможет прикрепиться к нужной поверхности, на способность двигаться и поглощать питательные вещества. Интересно, что некоторые виды домена, среда обитания которых содержит немного полезных для них компонентов, способны увеличивать площадь своей поверхности.

Это интересно: что такое фототрофы понятие и примеры.

К обязательным структурам клетки микроорганизмов относятся:

Содержащая генетический материал строма — нуклеоид,
Органоид трансляции биосинтеза белка — рибосома,
Молекулярная структура белковой и липидной природы — цитоплазматическая мембрана.

Остальные составляющие, во многом определяющие роль микроорганизмов в природе и жизни человека, у различных их типов разнятся между собой.

К многоклеточным представителям царства относятся актиномицеты и нитчатые цианобактерии. Строение их предполагает наличие вышеописанных трёх компонентов, но деятельность возможна лишь при агрегации отдельных клеток воедино. Задачи, выполняемые в таком случае разными единицами, чётко разделены.

то интересно: чем живая природа отличается от неживой?

Происхождение

Отвечая на вопрос, каково значение бактерий в природе, нужно отметить, что эти организмы — первые, зародившиеся на нашей планете. Возраст их биологического существования — приблизительно 4 миллиарда лет. Сообщение между собой доменов археи и бактерии на заре их возникновения на Земле досконально неизвестно.

Это интересно: основные органы чувств человека.

Тема эволюции микроорганизмов неоднозначна и обсуждается учёными уже много лет. Какой фактор служит причиной тому, что это царство живой природы не претерпевало качественных изменений за миллиарды лет своего существования? Предположительно, это то, что бактерии не имеют полового процесса. Вследствие этого формирование новых структур либо не происходит вовсе, либо идёт очень медленно, и механизмы этих процессов существенно отличаются от подобных у эукариотов.

Положительная роль

Как уже было сказано выше, рассматриваемый домен живой природы несёт не только отрицательные моменты для людей и тем более для планеты в целом. К созидательной роли, если описывать её кратко, можно отнести:

Синтез кислорода. Как ни странно, именно микроорганизмы производят газ, необходимый всем живым существам для дыхания и жизни. Доклад на эту тему стал настоящим прорывом в исследованиях микробиологов в своё время.
Трансформация биомассы. Именно бактерии преобразуют отмершие живые организмы и растения в неопасные и полезные вещества: почву, удобрения.
Связывание азота. Дело в том, что азот в первозданном виде не усваивается растениями, и именно прокариоты способны трансформировать его таким образом, чтобы он был переработан организмами из других царств живой природы.
Применение в пищевой промышленности. Бактерии, вызывающие брожение, используются человеком в производстве молочнокислых продуктов.
Применение в химической промышленности. Организмы рассматриваемого домена могут быть использованы в производстве удобрений, витаминов, антибиотиков, спиртов и многих других веществ.
Санитарная роль для водоёмов: очищение воды рек, синтез питательных веществ для обитателей водоёма.

Описанные выше 6 функций, являющие собой положительную роль микроорганизмов — это далеко не полный список примеров их созидательного предназначения. Учёные ежедневно выявляют всё новые свойства благоприятного воздействия на типы, классы, семейства живых существ.

Это интересно: основным свойством плазматической мембраны является что?

Отрицательная роль

Несмотря на общепринятое мнение, что бактерии играют огромную отрицательную роль, биология может определить лишь одно негативное свойство: патогенное. Вследствие этой характеристики микроорганизмов они способны приводить к заболеваниям у людей, животных и растений. Для растений это бактериозы, для животных — сибирская язва и бруцеллёз, для людей — множество болезней, среди которых туберкулёз, чума, холера, дизентерия, бронхит. Некоторые болезни долгое время являлись смертельными, однако на сегодняшний день медицина находит всё новые и новые лекарства против них.

Кроме непосредственно возбудителя инфекционных заболеваний, принести вред могут также микроорганизмы, размножающиеся в продуктах питания по истечении срока годности.

Вышеописанные моменты для человека являются несомненной угрозой, но, с точки зрения планеты, это не самая серьёзная опасность для живых существ.

Это интересно: влияние человека на природу, детально о негативном воздействии.

Бактерии — самая многочисленная и самая древняя систематическая единица нашей планеты. Говоря об их пользе или вреде, всегда нужно помнить, что все виды растений, животных, а тем более сам человек — гораздо более поздние гости на Земле. Микроорганизмы вопреки расхожему мнению играют не только отрицательную роль в планетарном масштабе, но и выполняют множество положительных функций. Правильно и эффективно взаимодействовать с ними — вот основная задача человека на сегодняшний день.

Роль бактерий : в природе, в жизни человека (плюсы и минусы!)

Бактерии играют важную роль в круговороте веществ в природе. Бактерии гниения разлагают органические остатки до минеральных веществ, которые могут использовать растения. Бактерии, живущие в почве, обеспечивают его плодородие.
Цианобактерии и бактерии почвы усваивают азот воздуха и обогащают им почву (клубеньковые бактерии, азотобактер). Образование нефти и природного газа происходило при участии бактерий. Бактерии используются в пищевой промышленности — при скисании молока, изготовлении йогуртов, сыров. С определенных групп микроорганизмов получают антибиотики, витамины и т. д.. Без бактерий невозможно изготовить волокна из льна, силос из зеленых кормов. При очистке сточных вод применяют бактерии.
Но бактерии могут нанести большой вред человеку и другим организмам, вызывая болезни (ангина, дифтерия, тиф, туберкулез и многие другие). Бактерии могут портить продукты питания, выделяя при этом ядовитые вещества, и вызвать заболевание, например, ботулизм у человека.
Источник 1
Источник 2

Минусы

Если бактериальное равновесие нарушается, человеку приходится столкнуться с отрицательными сторонами микробного соседства. Нарушенное равновесие предполагает, что положительные микроорганизмы либо перестали преобладать в сообществе, либо изменились условия их жизни, в результате чего микробы стали опасны.

В природе это происходит часто. Изменение температурного режима, появление дополнительных физических или химических факторов – любое из этих событий играет большую роль и может изменить бактериальную картину экосистемы.

Человек – достаточно стабильная экосистема с постоянным температурным режимом, физическими процессами и химической средой. Любое изменение в бактериальном равновесии имеет значение. Это серьезная угроза здоровью человека.

Опасными для человека являются бактерии, провоцирующие и поддерживающие процессы гниения (разложения белков). Три основных вида этих условно болезнетворных микроорганизмов:

кишечная палочка;
стафилококки;
шигеллы.

Эти микробы гниения являются постоянными участниками бактериальных сообществ, населяющих человека, но благодаря преобладанию в этих сообществах полезных молочнокислых бактерий, процессы гниения дезактивируются. Плюс в том, что деятельность условно патогенной микрофлоры в значительной степени тормозится.

Но как только в природе этих взаимоотношений что-то меняется, микробы гниения начинают активную деятельность.

Отрицательная роль бактерий

Но эти микроорганизмы играют в окружающей среде и жизни человека не только положительную роль. На наш организм некоторые бактерии (примерно 1%) могут оказать болезнетворное воздействие при определенных обстоятельствах. Огромную опасность таят в себе патогены-паразиты, которые могут вызывать инфекционные болезни: чуму, холеру и т. д. Из менее опасных болезней можно назвать ангину, воспаление легких. Поэтому, наверное, ученые предпочитают держать этих маленьких паразитов под постоянным контролем.

Еще одна отрицательная роль бактерий – участие их в порче съестного. При определенных условиях они способны «съесть» оставленную вне холодильника еду за довольно быстрое время. После чего для людей эти продукты уже становятся непригодными.

Велика и отрицательная роль бактерий. Многие бактерии вызывают порчу самых разных материалов и пищевых продуктов. Бактерии образуют целый ряд ядовитых веществ. Они способны проникать в ткани растений, животных и человека и выделять при этом вещества, отравляющие организм хозяина.

Многие бактерии переносят опасные заболевания, такие как чума, холера, туберкулёз или тиф. Эти заболевания унесли человеческих жизней во много раз больше, чем все войны вместе взятые. В мире существует даже специальное бактериологическое оружие массового поражения, способное вызвать эпидемию.

Поражая растения, бактерии вызывают у них такие серьезные болезни как увядание, ожоги, мокрые гнили, опухоли

Как видим, роль бактерий в природе многогранна и не всегда положительна. Однако без этих невидимых и простых организмов жизнь на нашей планете просто невозможна, так как они участвуют в круговороте веществ в природе, осуществляя химические превращения, не доступные ни животным, ни растениям.

Круговорот веществ в природе является основой существования жизни на Земле

Круговорот веществ

Еще одна положительная роль бактерий – участие во всемирном круговороте веществ в природе. На суше и на море, в воздухе постоянно происходит глобальный обмен элементами. Все вещества на планете Земля переходят от одного организма к другому. Без микроорганизмов такой переход был бы попросту невозможен. Наиболее изучен наукой процесс круговорота азота, который складывается из нескольких этапов: фиксация, окисление, восстановление (путем гниения или аммонификации). Во всех трех случаях процессы осуществляются при помощи определенных групп бактерий. Это клубеньковые и аэробные микроорганизмы, которые участвуют в процессах разложения и преобразования белка. Учеными выявлено участие этих микроскопических существ в воспроизводстве и преобразовании углекислого газа, серы, железа, фосфора. В настоящее время проводятся дополнительные исследования этих феноменов.

Немного о бактериях

Природа, создавая бактерии, снабдила их беспрецедентным запасом прочности и многими качествами, отсутствующими у большинства других жителей планеты Земля. Они способны выдерживать высокие и низкие температуры, спокойно существовать при высоком и низком атмосферном давлении, практически без кислорода. Микроорганизмы как бы предназначены для заселения новых миров, закрепления на незнакомых, необжитых еще территориях. При довольно примитивном строении (большинство – одноклеточные) бактерии обладают огромным запасом прочности, являются, пожалуй, самой эффективной из известных существующих форм жизни.

Происхождение

Отвечая на вопрос, каково значение бактерий в природе, нужно отметить, что эти организмы — первые, зародившиеся на нашей планете. Возраст их биологического существования — приблизительно 4 миллиарда лет. Сообщение между собой доменов археи и бактерии на заре их возникновения на Земле досконально неизвестно.

Положительная роль

Как уже было сказано выше, рассматриваемый домен живой природы несёт не только отрицательные моменты для людей и тем более для планеты в целом. К созидательной роли, если описывать её кратко, можно отнести:

Синтез кислорода. Как ни странно, именно микроорганизмы производят газ, необходимый всем живым существам для дыхания и жизни. Доклад на эту тему стал настоящим прорывом в исследованиях микробиологов в своё время.
Трансформация биомассы. Именно бактерии преобразуют отмершие живые организмы и растения в неопасные и полезные вещества: почву, удобрения.
Связывание азота. Дело в том, что азот в первозданном виде не усваивается растениями, и именно прокариоты способны трансформировать его таким образом, чтобы он был переработан организмами из других царств живой природы.
Применение в пищевой промышленности. Бактерии, вызывающие брожение, используются человеком в производстве молочнокислых продуктов.
Применение в химической промышленности. Организмы рассматриваемого домена могут быть использованы в производстве удобрений, витаминов, антибиотиков, спиртов и многих других веществ.
Санитарная роль для водоёмов: очищение воды рек, синтез питательных веществ для обитателей водоёма.

Описанные выше 6 функций, являющие собой положительную роль микроорганизмов — это далеко не полный список примеров их созидательного предназначения. Учёные ежедневно выявляют всё новые свойства благоприятного воздействия на типы, классы, семейства живых существ.

Отрицательная роль

Бактерии — самая многочисленная и самая древняя систематическая единица нашей планеты. Говоря об их пользе или вреде, всегда нужно помнить, что все виды растений, животных, а тем более сам человек — гораздо более поздние гости на Земле. Микроорганизмы вопреки расхожему мнению играют не только отрицательную роль в планетарном масштабе, но и выполняют множество положительных функций. Правильно и эффективно взаимодействовать с ними — вот основная задача человека на сегодняшний день.

Строение

К обязательным структурам клетки микроорганизмов относятся:

Содержащая генетический материал строма — нуклеоид;
Органоид трансляции биосинтеза белка — рибосома;
Молекулярная структура белковой и липидной природы — цитоплазматическая мембрана.

Круговорот серы в природе

В результате жизнедеятельности микроорганизмов происходит круговорот серы в природе путем ее окисления или восстановления. Метаморфизм происходит при гниении белковых отходов без доступа кислорода. При переработке белка образуется сероводород. Сера попадает в атмосферу также в результате деятельности сульфатвосстанавливающих микроорганизмов, которые восстанавливают сульфаты из ила, воды и почвы. В результате этого процесса часть сероводорода уходит в атмосферу, а часть накапливается в воде или почве, после чего он там окисляется. Суть процесса окисления сероводорода заключается в том, что он происходит в результате действий серобактерий, которые используют его в метаболических реакциях с целью получения необходимой энергии.

Значение бактерий в природе и жизни человека

Изучение микроорганизмов

Строение

Это интересно: что такое фототрофы — понятие и примеры.

К обязательным структурам клетки микроорганизмов относятся:

Содержащая генетический материал строма — нуклеоид;
Органоид трансляции биосинтеза белка — рибосома;
Молекулярная структура белковой и липидной природы — цитоплазматическая мембрана.

Происхождение

Положительная роль

Синтез кислорода. Как ни странно, именно микроорганизмы производят газ, необходимый всем живым существам для дыхания и жизни. Доклад на эту тему стал настоящим прорывом в исследованиях микробиологов в своё время.
Трансформация биомассы. Именно бактерии преобразуют отмершие живые организмы и растения в неопасные и полезные вещества: почву, удобрения.
Связывание азота. Дело в том, что азот в первозданном виде не усваивается растениями, и именно прокариоты способны трансформировать его таким образом, чтобы он был переработан организмами из других царств живой природы.
Применение в пищевой промышленности. Бактерии, вызывающие брожение, используются человеком в производстве молочнокислых продуктов.
Применение в химической промышленности. Организмы рассматриваемого домена могут быть использованы в производстве удобрений, витаминов, антибиотиков, спиртов и многих других веществ.
Санитарная роль для водоёмов: очищение воды рек, синтез питательных веществ для обитателей водоёма.