Характеристика и практическое различие бактерий. Болезни, вызываемые бактериями.

Прокариоты и эукариоты. Важнейшие различия

Прокариоты – организмы, не имеющие оформленного клеточного ядра, покрытого оболочкой, и типичного хромосомного аппарата. У них имеется единственная многократно перекрученная кольцевая молекула ДНК в комплексе с немногими молекулами белка, которую иногда тоже называют хромосомой. К прокариотам относятся две основные группы микроорганизмов – настоящие бактерии и архебактерии. Часто к прокариотам относят вирусы. Прокариоты играют огромную роль во всей биосфере Земли и, несомненно, были предками эукариот. Полагают, что митохондрии эукариотных клеток произошли от симбиотических прокариот – аэробных бактерий, а хлоропласты высших растений – из таких же симбиотических цианобактерий.

Эукариоты – истинно ядерные организмы, клетки которых имеют оформленное клеточное ядро, отделенное от цитоплазмы ядерной оболочкой. Для огромного большинства их характерно деление ядра с образованием настоящих хромосом (митоз) и половой процесс, при котором образуются ядра с редуцированным числом хромосом (мейоз). Хромосомы эукариот связаны с особыми, гистоновыми белками. Важная особенность эукариот – наличие в их цитоплазме клеточных органоидов, имеющих свой небольшой геном (совокупность генов) и размножающихся делением. Это митохондрии, а у высших растений – хлоропласты. В надцарство эукариот входят разнообразные простейшие, грибы, животные и растения.

Бактерии – мельчайшие доядерные (прокариотические) организмы, имеющие клеточное строение. Бактерии содержатся в почве, воздухе, воде, снегах полярных областей, горячих источниках с температурой около 90°С.

Форма бактерий разнообразна. Среди них есть шаровидные – кокки, прямые палочковидные – бациллы, изогутые – вибрионы, спирально изогнутые – спириллы. Существуют различные комбинации сцепленных кокков – диплококки, стрептококки, стафилококки.

Цианобактерии представляют собой древнейшую, уникальную в морфологическом и физиологическом отношении группу организмов. Их чрезвычайная роль в биосфере определяется следующими свойствами: фиксация азота, прижизненные выделения органических веществ, особый тип фотосинтеза).

Бактериальная клетка покрыта оболочкой, которая состоит из плазматической мембраны, клеточной стенки и слизистой капсулы. Полупроницаемая цитоплазматическая мембрана обеспечивает избирательное поступление веществ в клетку и выделение в окружающую среду продуктов обмена веществ. Она образует впячивания внуть цитоплазмы – мезосомы. Мезосомы способны выполнять функции митохондрий, хлоропластов (у фотосинтезирующих бактерий) или аппарата Гольджи. Некоторые бактерии имеют органы движения – жгутики.

В центральной части клетки находится нуклеотид, содержащий одну замкнутую в виде кольца цепочку ДНК, которая контролирует нормальный ход всех внутриклеточных процессов и является носителем генетической информации. В клетках бактерий отсутствуют ядрышки, митохондрии, хлоропласты, комплекс Гольджи. Однако в цитоплазме имеется огромное количество рибосом. Некоторые бактериальные клетки имеют газовые вакуоли, с помощью которых они могут передвигаться в воде или почве. Запасные вещества клеток – полисахариды (крахмал, гликоген), жиры, полифосфаты, сера. Большинство бактерий бесцветны, но некоторые содержат пигменты.

Размножение бактерий происходит путем простого бинарного деления клетки надвое, редко встречается почкование. У некоторых бактерий обнаружены упрощенные формы полового процесса (новые особи не появляются, но происходит рекомбинация генов). Бациллам и некоторым другим видам бактерий свойственно спорообразование. В отличие от самих видов бактерий, споры способны переносить различные неблагоприятные условия. Устойчивость спор и быстрое размножение способствовали сохранению бактерий с древнейших времен до наших дней, несмотря на то, что большая их часть расходуется на питание гетеротрофных протистов и др.

По типу питания бактерии делятся на две группы – автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные синтезируют органические вещества из неорганических. В зависимости от того, какую энергию используют автотрофы для синтеза органических веществ различают фото- и хемосинтезирующие бактерии. Бактериальный фотосинтез происходит без выделения кислорода. Гетеротрофные бактерии питаются готовыми органическими веществами остатков (сапротрофы) или живых растений. К сапротрофам относятся бактерии гниения (расщепляют азотосодержащие вещества) и брожения (расщепляют углесодержащие вещества).

Роль бактерий в биосфере достаточно велика. Благодаря жизнедеятельности бактерий происходит разложение и минерализация органических веществ отмерших растений и животных. Образовавшиеся при этом неорганические вещества вовлекаются в общий круговорот веществ, без которого была бы невозможна жизнь на Земле. Бактерии активно участвуют в почвообразовательных процессах, разрушая вместе с протистами, грибами, водорослями и лишайниками горные породы. Бактерии обогащают почву азотом, необходимым для их собственной жизнедеятельности и для жизнедеятельности растений. Бактерии используются для приготовления некоторых пищевых продуктов, консервирования, химической промышленности. В процессе жизнедеятельности бактерий образуются биологически активные вещества – антибиотики, витамины, аминокислоты.

Отрицательная роль принадлежит болезнетворным бактериям. Они способы проникать в ткани растений, животных и человек и выделять при этом вещества, угнетающие защитные силы организма и усиливающее действие возбудителей болезни. Многие микробы (дифтерийная и столбнячная палочки, стафилококки, холерный вибрион) выделяют токсины – ядовитые продукты жизнедеятельности.

Такие болезнетворные бактерии, как возбудители чумы, сибирской язвы, пневмокки, способны образовывать в организме животных и человека капсулу, которая обеспечивает им устойчивость против фагоцитоза и антител (виды защитной реакции организма). Ряд болезней человека бактериального происхождения передается воздушно-капиллярным путем (бактериальная пневмония, коклюш), некоторые болезни - через пищу и воду (брюшной тиф, паратиф, дизентерия, холера) либо при половом сношении (гонорея, сифилис). Бактерии поражают и растения, вызывая у них так называемые бактериозы.

Для уничтожения вегетативных форм бактерий, наносящих ущерб культурным растениям и продуктам питания, используют методы пастеризации и стерилизации.