Օգտակար և վնասակար բակտերիաներ. Ո՞ր բակտերիաներն են առավել վտանգավոր մարդկանց համար. Վնասակար և օգտակար բակտերիաներ
ԲԱԿՏԵՐԻԱՆԵՐ
միաբջիջ միկրոօրգանիզմների ընդարձակ խումբ, որը բնութագրվում է թաղանթով շրջապատված բջջային միջուկի բացակայությամբ։ Միևնույն ժամանակ, բակտերիաների գենետիկական նյութը (դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու կամ ԴՆԹ) բջջում շատ կոնկրետ տեղ է զբաղեցնում՝ նուկլեոիդ կոչվող գոտին։ Բջջային նման կառուցվածք ունեցող օրգանիզմները կոչվում են պրոկարիոտներ («նախամիջուկային»), ի տարբերություն բոլոր մյուսների՝ էուկարիոտներ («իսկական միջուկ»), որոնց ԴՆԹ-ն գտնվում է միջուկում՝ շրջապատված պատյանով։ Բակտերիաները, որոնք ժամանակին համարվում էին մանրադիտակային բույսեր, այժմ դասակարգվում են որպես առանձին թագավորություն՝ Monera, որը ներկայիս դասակարգման համակարգի հինգից մեկն է՝ բույսերի, կենդանիների, սնկերի և պրոտիստների հետ միասին։
բրածո ապացույցներ. Բակտերիաները, հավանաբար, օրգանիզմների ամենահին հայտնի խումբն են: Շերտավոր քարե կառույցներ՝ ստրոմատոլիտներ, որոշ դեպքերում թվագրվում են արխեոզոյական (արխեյան) սկզբին, այսինքն. որ առաջացել է 3,5 միլիարդ տարի առաջ՝ բակտերիաների կենսագործունեության արդյունք, սովորաբար ֆոտոսինթետիկ, այսպես կոչված. կապույտ-կանաչ ջրիմուռներ. Նմանատիպ կառուցվածքներ (կարբոնատներով ներծծված բակտերիալ թաղանթներ) դեռ ձևավորվում են հիմնականում Ավստրալիայի ափերին, Բահամյան կղզիներում, Կալիֆոռնիայում և Պարսից ծոցում, բայց դրանք համեմատաբար հազվադեպ են և չեն հասնում. մեծ չափսեր, քանի որ նրանք սնվում են խոտակեր օրգանիզմներով, օրինակ՝ գաստրոպոդներով։ Այսօր ստրոմատոլիտները հիմնականում աճում են այնտեղ, որտեղ այդ կենդանիները բացակայում են ջրի բարձր աղի կամ այլ պատճառներով, բայց մինչ էվոլյուցիայի ընթացքում բուսակեր ձևերի հայտնվելը, նրանք կարող էին հասնել հսկայական չափերի՝ կազմելով օվկիանոսի ծանծաղ ջրի էական տարրը։ , համեմատելի ժամանակակից կորալային խութերի հետ։ Որոշ հնագույն ժայռերի մեջ հայտնաբերվել են ածխացած փոքրիկ գնդիկներ, որոնք նույնպես համարվում են բակտերիաների մնացորդներ։ Առաջին միջուկը, այսինքն. էուկարիոտիկ, բջիջները առաջացել են բակտերիայից մոտ 1,4 միլիարդ տարի առաջ:
Էկոլոգիա.Շատ բակտերիաներ կան հողում, լճերի և օվկիանոսների հատակին, ամենուր, որտեղ օրգանական նյութեր են կուտակվում: Նրանք ապրում են ցրտին, երբ ջերմաչափը մի փոքր բարձր է զրոյից, և տաք թթվային աղբյուրներում, որոնց ջերմաստիճանը 90 ° C-ից բարձր է: Որոշ բակտերիաներ հանդուրժում են շրջակա միջավայրի շատ բարձր աղիությունը. մասնավորապես, դրանք Մեռյալ ծովում հայտնաբերված միակ օրգանիզմներն են։ Մթնոլորտում դրանք առկա են ջրի կաթիլներով, և դրանց առատությունն այնտեղ սովորաբար փոխկապակցված է օդի փոշոտության հետ։ Այո, քաղաքներում անձրեւաջուրպարունակում է շատ ավելի շատ բակտերիաներ, քան գյուղամերձ. Դրանք քիչ են լեռնաշխարհի և բևեռային շրջանների ցուրտ օդում, այնուամենայնիվ, հանդիպում են նույնիսկ ստրատոսֆերայի ստորին շերտում 8 կմ բարձրության վրա։ Կենդանիների մարսողական տրակտը խիտ բնակեցված է մանրէներով (սովորաբար անվնաս): Փորձերը ցույց են տվել, որ դրանք անհրաժեշտ չեն տեսակների մեծ մասի կյանքի համար, թեև կարող են սինթեզել որոշ վիտամիններ։ Այնուամենայնիվ, որոճողների (կով, անտիլոպներ, ոչխարներ) և շատ տերմիտների մոտ նրանք մասնակցում են բուսական սննդի մարսմանը: Բացի այդ, ստերիլ պայմաններում մեծացած կենդանու իմունային համակարգը նորմալ չի զարգանում՝ բակտերիաների կողմից գրգռվածության բացակայության պատճառով։ Աղիքի նորմալ բակտերիալ «ֆլորան» նույնպես կարևոր է այնտեղ ներթափանցող վնասակար միկրոօրգանիզմների ճնշման համար։
ԲԱԿՏԵՐԻԱՅԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ ԵՎ ԿՅԱՆՔԸ
Բակտերիաները շատ ավելի փոքր են, քան բազմաբջիջ բույսերի և կենդանիների բջիջները։ Նրանց հաստությունը սովորաբար կազմում է 0,5-2,0 մկմ, իսկ երկարությունը՝ 1,0-8,0 մկմ։ Որոշ ձևեր հազիվ են երևում ստանդարտ լուսային մանրադիտակների լուծաչափով (մոտ 0,3 մկմ), բայց կան նաև տեսակներ, որոնք ավելի երկար են, քան 10 միկրոն և լայնությունը, որը նույնպես գերազանցում է այս սահմանները, և մի շարք շատ բարակ բակտերիաներ կարող են գերազանցել 50 միկրոնը: երկարությունը։ Այս թագավորության քառորդ միլիոն միջին չափի ներկայացուցիչներ կտեղավորվեն մատիտով դրված կետին համապատասխան մակերեսի վրա։
Կառուցվածք.Ըստ մորֆոլոգիայի առանձնահատկությունների՝ առանձնանում են բակտերիաների հետևյալ խմբերը՝ կոկիներ (քիչ թե շատ գնդաձև), բացիլներ (ձողեր կամ գլաններ՝ կլորացված ծայրերով), սպիրիլլա (կոշտ պարույրներ) և սպիրոխետներ (բարակ և ճկուն մազերի նման ձևեր)։ Որոշ հեղինակներ հակված են միավորել վերջին երկու խմբերը մեկի մեջ՝ սպիրիլլա: Պրոկարիոտները էուկարիոտներից տարբերվում են հիմնականում լավ ձևավորված միջուկի բացակայությամբ և տիպիկ դեպքում միայն մեկ քրոմոսոմի առկայությամբ՝ շատ երկար շրջանաձև ԴՆԹ մոլեկուլ, որը մի կետում կցված է բջջային թաղանթին: Պրոկարիոտներին բացակայում են նաև թաղանթով կապված ներբջջային օրգանելները, որոնք կոչվում են միտոքոնդրիա և քլորոպլաստ։ Էուկարիոտներում միտոքոնդրիումներն էներգիա են արտադրում շնչառության ժամանակ, իսկ ֆոտոսինթեզը տեղի է ունենում քլորոպլաստներում (տես նաև ԲՋՋ)։ Պրոկարիոտների մոտ ամբողջ բջիջը (և, առաջին հերթին, բջջային թաղանթը) ստանձնում է միտոքոնդրիոնի գործառույթը, իսկ ֆոտոսինթետիկ ձևերով՝ միաժամանակ՝ քլորոպլաստը։ Ինչպես և էուկարիոտները, մանրէի ներսում կան փոքր նուկլեոպրոտեինային կառուցվածքներ՝ սպիտակուցների սինթեզի համար անհրաժեշտ ռիբոսոմներ, բայց դրանք կապված չեն որևէ թաղանթի հետ: Շատ քիչ բացառություններով, բակտերիաները չեն կարողանում սինթեզել ստերոլները՝ էուկարիոտիկ բջջային թաղանթների էական բաղադրիչները: Բջջային թաղանթից դուրս բակտերիաների մեծ մասը պատված է բջջային պատով, որը որոշակիորեն հիշեցնում է բույսերի բջիջների ցելյուլոզային պատը, բայց բաղկացած է այլ պոլիմերներից (դրանք ներառում են ոչ միայն ածխաջրեր, այլև ամինաթթուներ և բակտերիաներին հատուկ նյութեր): Այս թաղանթը կանխում է բակտերիաների բջջի պայթելը, երբ ջուրը մտնում է այնտեղ օսմոսի պատճառով: Բջջային պատի գագաթին հաճախ լորձաթաղանթի պաշտպանիչ պարկուճ է: Շատ բակտերիաներ հագեցած են դրոշակներով, որոնցով ակտիվորեն լողում են։ Բակտերիալ դրոշակները ավելի պարզ են և որոշ չափով տարբերվում են նմանատիպ էուկարիոտիկ կառուցվածքներից:
«ՏԻՊԻԿ» ԲԱԿՏԵՐԱՅԻՆ ԲՈՒՋև նրա հիմնական կառույցները։
Զգայական գործառույթներ և վարքագիծ:Շատ բակտերիաներ ունեն քիմիական ընկալիչներ, որոնք հայտնաբերում են շրջակա միջավայրի թթվայնության և տարբեր նյութերի կոնցենտրացիայի փոփոխությունները, ինչպիսիք են շաքարները, ամինաթթուները, թթվածինը և ածխաթթու գազը: Յուրաքանչյուր նյութ ունի նման «համի» ընկալիչների իր տեսակը, և դրանցից մեկի կորուստը մուտացիայի արդյունքում հանգեցնում է մասնակի «ճաշակի կուրության»։ Շատ շարժուն բակտերիաներ նույնպես արձագանքում են ջերմաստիճանի տատանումներին, իսկ ֆոտոսինթետիկ տեսակները՝ լույսի փոփոխություններին։ Որոշ բակտերիաներ զգում են ուղղությունը ուժային գծերմագնիսական դաշտը, ներառյալ Երկրի մագնիսական դաշտը, նրանց բջիջներում առկա մագնետիտի մասնիկների (մագնիսական երկաթի հանքաքար - Fe3O4) օգնությամբ։ Ջրի մեջ բակտերիաներն օգտագործում են այս ունակությունը՝ լողալու ուժային գծերով՝ բարենպաստ միջավայր փնտրելու համար: Բակտերիաների պայմանական ռեֆլեքսները անհայտ են, բայց նրանք ունեն որոշակի պարզունակ հիշողություն: Լողալու ընթացքում նրանք համեմատում են գրգիռի ընկալվող ինտենսիվությունը նրա նախկին արժեքի հետ, այսինքն. որոշել՝ այն մեծացել է, թե փոքրացել, և դրա հիման վրա պահպանել շարժման ուղղությունը կամ փոխել այն։
Վերարտադրություն և գենետիկա.Բակտերիաները բազմանում են անսեռ կերպով. նրանց բջջի ԴՆԹ-ն բազմանում է (կրկնապատկվում), բջիջը բաժանվում է երկու մասի, և յուրաքանչյուր դուստր բջիջ ստանում է ծնողի ԴՆԹ-ի մեկական օրինակ: Բակտերիալ ԴՆԹ-ն կարող է փոխանցվել նաև չբաժանվող բջիջների միջև: Միևնույն ժամանակ, դրանց միաձուլումը (ինչպես էուկարիոտներում) տեղի չի ունենում, անհատների թիվը չի ավելանում, և սովորաբար գենոմի միայն մի փոքր մասը (գեների ամբողջական փաթեթը) տեղափոխվում է մեկ այլ բջիջ, ի տարբերություն բջիջների. «իրական» սեռական պրոցես, որի ժամանակ սերունդը ստանում է ամբողջական հավաքածուգեներ յուրաքանչյուր ծնողից: ԴՆԹ-ի նման փոխանցումը կարող է իրականացվել երեք եղանակով. Տրանսֆորմացիայի ընթացքում բակտերիան կլանում է շրջակա միջավայրի «մերկ» ԴՆԹ-ն, որն այնտեղ է հայտնվել այլ բակտերիաների ոչնչացման ժամանակ կամ միտումնավոր «սայթաքել» փորձարարի կողմից։ Գործընթացը կոչվում է փոխակերպում, քանի որ դրա ուսումնասիրության վաղ փուլերում հիմնական ուշադրությունը հատկացվել է անվնաս օրգանիզմների այս եղանակով վերածվելուն (վերափոխմանը) վիրուլենտների։ ԴՆԹ-ի բեկորները կարող են նաև բակտերիաներից բակտերիաներ փոխանցվել հատուկ վիրուսների՝ բակտերիոֆագների միջոցով: Սա կոչվում է փոխակերպում: Գոյություն ունի նաև մի գործընթաց, որը հիշեցնում է բեղմնավորման և կոչվում է կոնյուգացիա՝ բակտերիաները միմյանց հետ կապված են խողովակային ժամանակավոր ելքերով (կոպուլյատիվ ֆիմբրիա), որոնց միջոցով ԴՆԹ-ն «արական» բջիջից անցնում է «իգական»: Երբեմն բակտերիաները պարունակում են շատ փոքր լրացուցիչ քրոմոսոմներ՝ պլազմիդներ, որոնք նույնպես կարող են փոխանցվել անհատից անհատ։ Եթե միաժամանակ պլազմիդները պարունակում են հակաբիոտիկների նկատմամբ դիմադրողականություն առաջացնող գեներ, ապա դրանք խոսում են վարակիչ դիմադրության մասին։ Դա կարևոր է բժշկական տեսանկյունից, քանի որ այն կարող է տարածվել բակտերիաների տարբեր տեսակների և նույնիսկ սեռերի միջև, ինչի արդյունքում ամբողջ բակտերիալ ֆլորան, ասենք՝ աղիքները, դառնում է դիմացկուն որոշակի դեղամիջոցների գործողության նկատմամբ։
ՄԵԹԱԲՈԼԻԶՄ
Մասամբ բակտերիաների փոքր չափերի պատճառով նրանց նյութափոխանակության ինտենսիվությունը շատ ավելի բարձր է, քան էուկարիոտներինը: Առավելագույնը բարենպաստ պայմաններՈրոշ բակտերիաներ կարող են կրկնապատկել իրենց ընդհանուր զանգվածը և առատությունը մոտավորապես յուրաքանչյուր 20 րոպեն մեկ: Դա պայմանավորված է նրանով, որ նրանց մի շարք կարևորագույն ֆերմենտային համակարգեր գործում են շատ բարձր արագությամբ: Այսպիսով, նապաստակին անհրաժեշտ է մի քանի րոպե սպիտակուցի մոլեկուլ սինթեզելու համար, իսկ բակտերիաներին՝ վայրկյաններ: Սակայն բնական միջավայրում, օրինակ՝ հողում, բակտերիաների մեծ մասը «սոված դիետայի վրա է», ուստի, եթե նրանց բջիջները բաժանվում են, ապա ոչ թե 20 րոպեն մեկ, այլ մի քանի օրը մեկ։
Սնուցում.Բակտերիաները ավտոտրոֆներ են և հետերոտրոֆներ: Ավտոտրոֆները («ինքնասնուցվող») կարիք չունեն այլ օրգանիզմների արտադրած նյութերի։ Նրանք օգտագործում են ածխաթթու գազ (CO2) որպես ածխածնի հիմնական կամ միակ աղբյուր։ Ներառյալ CO2 և այլ անօրգանական նյութեր, ինչպիսիք են ամոնիակը (NH3), նիտրատները (NO-3) և տարբեր կապերծծումբ, բարդ քիմիական ռեակցիաներում նրանք սինթեզում են իրենց անհրաժեշտ բոլոր կենսաքիմիական արտադրանքները: Հետերոտրոֆները («սնվում են ուրիշներով») որպես ածխածնի հիմնական աղբյուր (որոշ տեսակների կարիք ունեն նաև CO2) այլ օրգանիզմների կողմից սինթեզված օրգանական (ածխածին պարունակող) նյութեր, մասնավորապես՝ շաքարներ։ Օքսիդացված այս միացությունները ապահովում են էներգիա և մոլեկուլներ, որոնք անհրաժեշտ են բջիջների աճի և կենսագործունեության համար: Այս առումով հետերոտրոֆ բակտերիաները, որոնք ներառում են պրոկարիոտների ճնշող մեծամասնությունը, նման են մարդկանց։
էներգիայի հիմնական աղբյուրները.Եթե բջջային բաղադրիչների առաջացման (սինթեզի) համար հիմնականում օգտագործվում է լույսի էներգիա (ֆոտոններ), ապա այդ պրոցեսը կոչվում է ֆոտոսինթեզ, իսկ դրան ընդունակ տեսակները՝ ֆոտոտրոֆներ։ Ֆոտոտրոֆ բակտերիաները բաժանվում են ֆոտոհետերոտրոֆների և ֆոտոավտոտրոֆների՝ կախված նրանից, թե որ միացությունները՝ օրգանական կամ անօրգանական, ծառայում են որպես ածխածնի հիմնական աղբյուր։ Ֆոտոավտոտրոֆ ցիանոբակտերիաները (կապույտ-կանաչ ջրիմուռները), ինչպես կանաչ բույսերը, լույսի էներգիայի միջոցով բաժանում են ջրի մոլեկուլները (H2O): Սա ազատում է ազատ թթվածին (1/2O2) և արտադրում ջրածին (2H+), որը, կարելի է ասել, փոխակերպում է ածխածնի երկօքսիդը (CO2) ածխաջրերի։ Կանաչ և մանուշակագույն ծծմբային բակտերիաներում լույսի էներգիան օգտագործվում է ոչ թե ջուրը քայքայելու համար, այլ այլ անօրգանական մոլեկուլներ, ինչպիսիք են ջրածնի սուլֆիդը (H2S): Արդյունքում արտադրվում է նաև ջրածին, ինչը նվազեցնում է ածխաթթու գազը, սակայն թթվածին չի արտազատվում։ Նման ֆոտոսինթեզը կոչվում է անթթվածին: Ֆոտոտետերոտրոֆ բակտերիաները, ինչպիսիք են մանուշակագույն ոչ ծծմբային բակտերիաները, օգտագործում են լույսի էներգիան օրգանական նյութերից, մասնավորապես, իզոպրոպանոլից ջրածին արտադրելու համար, սակայն գազային H2-ը կարող է նաև ծառայել որպես դրա աղբյուր: Եթե բջջի էներգիայի հիմնական աղբյուրը օքսիդացումն է քիմիական նյութեր, բակտերիաները կոչվում են քիմոհետերոտրոֆներ կամ քիմոավտոտրոֆներ՝ կախված նրանից, թե որ մոլեկուլներն են ածխածնի հիմնական աղբյուր՝ օրգանական կամ անօրգանական։ Նախկինում օրգանական նյութերն ապահովում են ինչպես էներգիա, այնպես էլ ածխածին: Քիմիաավտոտրոֆները էներգիա են ստանում անօրգանական նյութերի օքսիդացումից, ինչպիսիք են ջրածինը (ջուրը՝ 2H4 + O2-ից մինչև 2H2O), երկաթը (Fe2+-ից Fe3+) կամ ծծումբը (2S + 3O2 + 2H2O-ից մինչև 2SO42- + 4H+), և ածխածինը CO2-ից: Այս օրգանիզմներին անվանում են նաև քիմոլիտոտրոֆներ՝ դրանով իսկ ընդգծելով, որ նրանք «սնվում են» ապարներով։
Շունչ.Բջջային շնչառությունը «սննդի» մոլեկուլներում կուտակված քիմիական էներգիայի ազատման գործընթաց է՝ կենսական ռեակցիաներում դրա հետագա օգտագործման համար։ Շնչառությունը կարող է լինել աերոբ և անաէրոբ: Առաջին դեպքում այն թթվածնի կարիք ունի։ Այն անհրաժեշտ է այսպես կոչված աշխատանքի համար. Էլեկտրոնների փոխադրման համակարգ. էլեկտրոնները տեղափոխվում են մի մոլեկուլից մյուսը (էներգիան ազատվում է) և ի վերջո ջրածնի իոնների հետ միանում են թթվածին - առաջանում է ջուր: Անաէրոբ օրգանիզմները թթվածնի կարիք չունեն, իսկ այս խմբի որոշ տեսակների համար այն նույնիսկ թունավոր է։ Շնչառության ընթացքում արձակված էլեկտրոնները կցվում են այլ անօրգանական ընդունիչներին, ինչպիսիք են նիտրատը, սուլֆատը կամ կարբոնատը, կամ (նման շնչառության ձևերից մեկում՝ խմորում) որոշակի օրգանական մոլեկուլին, մասնավորապես՝ գլյուկոզային։ Տես նաև ՄԵԹԱԲՈԼԻԶՄ։
ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄ
Օրգանիզմների մեծ մասում տեսակը համարվում է վերարտադրողականորեն մեկուսացված անհատների խումբ։ IN լայն իմաստովսա նշանակում է, որ այս տեսակի ներկայացուցիչները կարող են բեղմնավոր սերունդ տալ՝ զուգավորվելով միայն իրենց տեսակի հետ, բայց ոչ այլ տեսակների անհատների հետ։ Այսպիսով, կոնկրետ տեսակի գեները, որպես կանոն, չեն անցնում դրա սահմանները։ Այնուամենայնիվ, բակտերիաներում գեները կարող են փոխանակվել ոչ միայն տարբեր տեսակների, այլև տարբեր սեռերի անհատների միջև, ուստի լիովին պարզ չէ, թե արդյոք այստեղ օրինական է կիրառել էվոլյուցիոն ծագման և ազգակցական հասկացությունները: Այս և այլ դժվարությունների հետ կապված՝ բակտերիաների ընդհանուր ընդունված դասակարգում դեռևս գոյություն չունի։ Ստորև ներկայացնում ենք դրա լայնորեն կիրառվող տարբերակներից մեկը։
ՄՈՆԵՐԱ ԹԱԳԱՎՈՐՈՒԹՅՈՒՆԸ
Phylum Gracilicutes (բարակ պատերով գրամ-բացասական բակտերիաներ)
Շոտոբակտերիաների դաս (ոչ ֆոտոսինթետիկ ձևեր, օրինակ՝ միքսոբակտերիաներ) Անօքսիֆոտոբակտերիաների դաս (թթվածին ազատող ֆոտոսինթետիկ ձևեր, օրինակ՝ մանուշակագույն ծծմբի բակտերիաներ) Օքսիֆոտոբակտերիաների դաս (թթվածին ազատող ֆոտոսինթետիկ ձևեր, էլ.
Phylum Firmicutes (հաստ պատերով գրամ դրական բակտերիաներ)
Ֆիրմիբակտերիաների դաս (կարծր բջջային ձևեր, ինչպիսիք են կլոստրիդիան)
Թալոբակտերիաների դասը (ճյուղավորված ձևեր, օրինակ՝ ակտինոմիցետներ)
Tenericutes phylum (գրամ-բացասական բակտերիաներ առանց բջջային պատի)
Mollicutes դասի (փափուկ բջիջների ձևեր, օրինակ՝ միկոպլազմաներ)
Mendosicutes տիպը (բակտերիաներ թերի բջջային պատով)
Արխեբակտերիաների դաս (հնագույն ձևեր, օրինակ՝ մեթան ձևավորողներ)
Դոմեններ.Վերջին կենսաքիմիական հետազոտությունները ցույց են տվել, որ բոլոր պրոկարիոտները հստակորեն բաժանվում են երկու կատեգորիայի՝ արխեբակտերիաների փոքր խումբ (Archaebacteria - «հին բակտերիաներ») և մնացած բոլորը, որոնք կոչվում են էվբակտերիաներ (Eubacteria - «իսկական բակտերիաներ»): Ենթադրվում է, որ արխեբակտերիաներն ավելի պարզունակ են, քան էվբակտերիաները և ավելի մոտ են պրոկարիոտների և էուկարիոտների ընդհանուր նախնին։ Նրանք տարբերվում են այլ բակտերիաներից մի քանի էական հատկանիշներով, այդ թվում՝ սպիտակուցի սինթեզում ներգրավված ռիբոսոմային ՌՆԹ (pRNA) մոլեկուլների կազմով, լիպիդների քիմիական կառուցվածքով (ճարպանման նյութեր) և դրա փոխարեն բջջային պատում որոշ այլ նյութերի առկայությամբ։ սպիտակուց-ածխաջրածին պոլիմերային մուրեյին: Վերոնշյալ դասակարգման համակարգում արխեբակտերիաները համարվում են նույն թագավորության տեսակներից միայն մեկը, որը ներառում է բոլոր էվբակտերիաները։ Այնուամենայնիվ, որոշ կենսաբանների կարծիքով, արխեբակտերիաների և էվբակտերիաների միջև տարբերություններն այնքան խորն են, որ ավելի ճիշտ է Մոներայում գտնվող արխեբակտերիաները դիտարկել որպես առանձին ենթաթագավորություն: IN Վերջերսէլ ավելի արմատական առաջարկ ի հայտ եկավ. Մոլեկուլային վերլուծությունը պարզել է պրոկարիոտների այս երկու խմբերի միջև գեների կառուցվածքի այնպիսի էական տարբերություններ, որ ոմանք անտրամաբանական են համարում նրանց ներկայությունը օրգանիզմների նույն թագավորությունում։ Այս առումով առաջարկվեց ստեղծել նույնիսկ ավելի բարձր աստիճանի տաքսոնոմիական կատեգորիա (տաքսոն)՝ այն անվանելով տիրույթ, և բոլոր կենդանի էակներին բաժանել երեք տիրույթների՝ Էվկարիա (էուկարիոտներ), Արքեա (արխեա) և Բակտերիաներ (ներկայիս էվբակտերիաներ)։ )
ԷԿՈԼՈԳԻԱ
Բակտերիաների երկու կարևորագույն էկոլոգիական գործառույթներն են ազոտի ֆիքսումը և օրգանական մնացորդների հանքայնացումը:
Ազոտի ֆիքսացիա.Մոլեկուլային ազոտի (N2) միացումը ամոնիակ առաջացնելուն (NH3) կոչվում է ազոտի ֆիքսացիա, իսկ վերջինիս օքսիդացումը նիտրիտին (NO-2) և նիտրատին (NO-3)՝ նիտրիֆիկացիա։ Սրանք կենսական գործընթացներ են կենսոլորտի համար, քանի որ բույսերը ազոտի կարիք ունեն, բայց նրանք կարող են միայն յուրացնել դրա կապակցված ձևերը: Ներկայումս նման «ֆիքսված» ազոտի տարեկան քանակի մոտավորապես 90%-ը (մոտ 90 մլն տոննա) ապահովում են բակտերիաները։ Մնացածն արտադրվում է քիմիական գործարանների կողմից կամ առաջանում է կայծակնային արտանետումների ժամանակ։ Օդում ազոտը, որը մոտ. Մթնոլորտի 80%-ը՝ կապված հիմնականում գրամ-բացասական Rhizobium (Rhizobium) սեռի և ցիանոբակտերիաների հետ։ Rhizobium տեսակները համակցված են մոտ 14000 տեսակի հատիկաընդեղեն բույսերի հետ (ընտանիք Leguminosae), որոնք ներառում են, օրինակ, երեքնուկը, առվույտը, սոյայի հատիկները և ոլոռը: Այս բակտերիաները ապրում են այսպես կոչված. հանգույցներ - այտուցներ, որոնք առաջանում են արմատների վրա դրանց ներկայությամբ: Բակտերիաները բույսից ստանում են օրգանական նյութեր (սնուցում), իսկ դրա դիմաց հյուրընկալողին մատակարարում են կապված ազոտով։ Մեկ տարվա ընթացքում այս կերպ ֆիքսվում է հեկտարից մինչեւ 225 կգ ազոտ։ Ոչ հատիկաընդեղենային բույսերը, ինչպիսին է լաստենն է, նույնպես սիմբիոզ են մտնում ազոտը ֆիքսող այլ բակտերիաների հետ։ Ցիանոբակտերիաները ֆոտոսինթեզ են անում կանաչ բույսերի պես՝ ազատելով թթվածին։ Նրանցից շատերը կարող են նաև ամրացնել մթնոլորտային ազոտը, որն այնուհետև կլանվում է բույսերի և ի վերջո կենդանիների կողմից: Այս պրոկարիոտները ծառայում են որպես ֆիքսված ազոտի կարևոր աղբյուր հողում ընդհանրապես և բրնձի դաշտերում հատկապես արևելքում, ինչպես նաև օվկիանոսի էկոհամակարգերի համար դրա հիմնական մատակարարը:
Հանքայնացում.Այսպես են կոչվում օրգանական մնացորդների տարրալուծումը ածխածնի երկօքսիդի (CO2), ջրի (H2O) և հանքային աղերի։ Քիմիական տեսանկյունից այս գործընթացը համարժեք է այրմանը, ուստի այն պահանջում է մեծ քանակությամբ թթվածին: Հողի վերին շերտը պարունակում է 100000-ից մինչև 1 միլիարդ բակտերիաներ 1 գ-ում, այսինքն. հեկտարից մոտ 2 տոննա։ Սովորաբար, բոլոր օրգանական մնացորդները, երբ հայտնվել են գետնին, արագ օքսիդանում են բակտերիաների և սնկերի կողմից: Քայքայման նկատմամբ ավելի դիմացկուն է շագանակագույն օրգանական նյութը, որը կոչվում է հումինաթթու, որը ձևավորվում է հիմնականում փայտի մեջ պարունակվող լիգնինից: Այն կուտակվում է հողում և բարելավում է իր հատկությունները։
ԲԱԿՏԵՐԻԱՆԵՐ ԵՎ ԱՐԴՅՈՒՆԱԲԵՐՈՒԹՅՈՒՆ
Հաշվի առնելով բակտերիաների կողմից կատալիզացված քիմիական ռեակցիաների բազմազանությունը, զարմանալի չէ, որ դրանք լայնորեն օգտագործվում են արտադրության մեջ, որոշ դեպքերում դեռ հին ժամանակներից: Պրոկարիոտները նման մանրադիտակային մարդկային օգնականների փառքը կիսում են սնկերի, հիմնականում խմորիչի հետ, որոնք ապահովում են ալկոհոլային խմորման գործընթացների մեծ մասը, օրինակ՝ գինու և գարեջրի արտադրության մեջ: Այժմ, երբ հնարավոր է դարձել օգտակար գեներ ներմուծել բակտերիաների մեջ՝ ստիպելով նրանց սինթեզել արժեքավոր նյութեր, ինչպիսին է ինսուլինը, այս կենդանի լաբորատորիաների արդյունաբերական օգտագործումը նոր հզոր խթան է ստացել: Տես նաև ԳԵՆԵՏԻԿԱԿԱՆ ԻՆԺԵՆԻԱ։
Սննդի արդյունաբերություն.Ներկայումս բակտերիաները այս արդյունաբերության կողմից օգտագործվում են հիմնականում պանիրների, այլ ֆերմենտացված կաթնամթերքի և քացախի արտադրության համար: Հիմնական քիմիական ռեակցիաներն այստեղ թթուների առաջացումն են։ Այսպիսով, երբ քացախ են ստանում, Acetobacter սեռի բակտերիաները օքսիդանում են էթանոլպարունակվող խնձորօղի կամ այլ հեղուկների մեջ, մինչև քացախաթթու. Նմանատիպ գործընթացներ տեղի են ունենում թթու կաղամբի ժամանակ՝ անաէրոբ բակտերիաները խմորում են այս բույսի տերևներում պարունակվող շաքարը մինչև կաթնաթթու, ինչպես նաև քացախաթթու և տարբեր սպիրտներ։
Հանքաքարերի տարրալվացում.Բակտերիաները օգտագործվում են աղքատ հանքաքարերի տարրալվացման համար, այսինքն. դրանցից տեղափոխելով արժեքավոր մետաղների, հիմնականում պղնձի (Cu) և ուրանի (U) աղերի լուծույթ: Օրինակ՝ խալկոպիրիտի կամ պղնձի պիրիտների (CuFeS2) մշակումը։ Այս հանքաքարի կույտերը պարբերաբար ջրվում են Thiobacillus սեռի քիմիոլիտոտրոֆ բակտերիաներ պարունակող ջրով։ Իրենց կենսագործունեության ընթացքում նրանք օքսիդացնում են ծծումբը (S)՝ առաջացնելով լուծվող պղնձի և երկաթի սուլֆատներ՝ CuFeS2 + 4O2 մինչև CuSO4 + FeSO4։ Նման տեխնոլոգիաները մեծապես պարզեցնում են հանքաքարերից արժեքավոր մետաղների արտադրությունը. սկզբունքորեն դրանք համարժեք են այն գործընթացներին, որոնք տեղի են ունենում բնության մեջ ապարների եղանակային ազդեցության ժամանակ:
Վերամշակում.Բակտերիաները նաև ծառայում են թափոնները, ինչպիսիք են կոյուղաջրերը, ավելի քիչ վտանգավոր կամ նույնիսկ օգտակար ապրանքների վերածելու համար: Կեղտաջրերը ժամանակակից մարդկության սուր խնդիրներից են։ Դրանց ամբողջական հանքայնացումը պահանջում է հսկայական քանակությամբ թթվածին, իսկ սովորական ջրամբարներում, որտեղ ընդունված է թափել այդ թափոնները, դրանք «չեզոքացնելը» այլեւս բավարար չէ։ Լուծումը կայանում է նրանում, որ կեղտաջրերը լրացուցիչ օդափոխվում են հատուկ լողավազաններում (աերոտանկներում). արդյունքում հանքայնացնող բակտերիաները բավականաչափ թթվածին ունեն օրգանական նյութերն ամբողջությամբ քայքայելու համար, և առավել բարենպաստ դեպքերում գործընթացի վերջնական արտադրանքներից մեկը դառնում է. խմելու ջուր. Ճանապարհին մնացած չլուծվող նստվածքը կարող է ենթարկվել անաէրոբ խմորման։ Որպեսզի նման ջրի մաքրման կայանները հնարավորինս քիչ տեղ և գումար զբաղեցնեն, անհրաժեշտ է մանրէաբանության լավ իմացություն:
Այլ կիրառումներ.Բակտերիաների արդյունաբերական կիրառման այլ կարևոր ոլորտները ներառում են, օրինակ, կտավատի բլիթը, այսինքն. նրա պտտվող մանրաթելերի բաժանումը բույսի այլ մասերից, ինչպես նաև հակաբիոտիկների, մասնավորապես՝ ստրեպտոմիցինի (Streptomyces սեռի բակտերիաների) արտադրությունը։
ԲԱԿՏԵՐԻԱՅԻ ՎԵՐԱՀՍԿՈՂՈՒԹՅՈՒՆԸ ԱՐԴՅՈՒՆԱԲԵՐՈՒԹՅԱՆ ՄԵՋ
Բակտերիաները ոչ միայն օգտակար են. Դրանց զանգվածային վերարտադրության դեմ պայքարը, օրինակ՝ պարենային ապրանքներում կամ ցելյուլոզայի և թղթի գործարանների ջրային համակարգերում, դարձել է գործունեության մի ամբողջ ոլորտ։ Սնունդը փչանում է բակտերիաների, սնկերի և իրենց սեփական ավտոլիզի («ինքնամարսող») ֆերմենտների կողմից, եթե դրանք չակտիվացվեն ջերմության կամ այլ միջոցներով։ Քանի որ բակտերիաները փչացման հիմնական պատճառն են, սննդամթերքի պահպանման արդյունավետ համակարգերի նախագծումը պահանջում է այդ միկրոօրգանիզմների հանդուրժողականության սահմանների իմացություն: Ամենատարածված տեխնոլոգիաներից մեկը կաթի պաստերիզացումն է, որը ոչնչացնում է բակտերիաները, որոնք առաջացնում են, օրինակ, տուբերկուլյոզ և բրուցելյոզ: Կաթը պահվում է 61-63°C ջերմաստիճանում 30 րոպե կամ 72-73°C ջերմաստիճանում ընդամենը 15 վայրկյան։ Սա չի խաթարում արտադրանքի համը, այլ ակտիվացնում է պաթոգեն բակտերիաները: Գինին, գարեջուրը և մրգային հյութերը կարող են նաև պաստերիզացվել: Սառը պայմաններում սննդամթերքը պահելու օգուտները վաղուց են հայտնի։ Ցածր ջերմաստիճանը չի սպանում բակտերիաները, սակայն թույլ չի տալիս նրանց աճել ու բազմանալ։ Ճիշտ է, սառչելիս, օրինակ, մինչև -25 ° C, բակտերիաների թիվը մի քանի ամիս անց նվազում է, բայց այդ միկրոօրգանիզմների մեծ մասը դեռ գոյատևում է: Զրոյից քիչ ցածր ջերմաստիճանում բակտերիաները շարունակում են բազմանալ, բայց շատ դանդաղ: Նրանց կենսունակ կուլտուրաները կարող են գրեթե անժամկետ պահպանվել լիոֆիլացումից (սառեցնելու - չորացնելուց) հետո սպիտակուց պարունակող միջավայրում, ինչպիսին է արյան շիճուկը։ Սննդամթերքի պահպանման այլ հայտնի մեթոդներից են չորացումը (չորացնելը և ծխելը), ավելացնելը մեծ քանակությամբաղ կամ շաքար, որը ֆիզիոլոգիապես համարժեք է ջրազրկմանը, և թթու թթու, այսինքն. տեղադրվում է խտացված թթվային լուծույթում: Միջավայրի թթվայնությամբ, որը համապատասխանում է pH 4-ին և ցածր, բակտերիաների կենսագործունեությունը սովորաբար մեծապես արգելակվում կամ դադարեցվում է:
ԲԱԿՏԵՐԻԱՆԵՐ ԵՎ ՀԻՎԱՆԴՈՒԹՅՈՒՆ
ԲԱԿՏԵՐԻԱՅԻ ՈՒՍՈՒՄՆԱՍԻՐՈՒԹՅՈՒՆ
Շատ բակտերիաներ հեշտ է աճել այսպես կոչված. կուլտուրայի միջավայր, որը կարող է ներառել մսի արգանակ, մասամբ մարսված սպիտակուց, աղեր, դեքստրոզա, ամբողջական արյուն, դրա շիճուկ և այլ բաղադրիչներ: Նման պայմաններում բակտերիաների կոնցենտրացիան սովորաբար հասնում է մոտ միլիարդի մեկ խորանարդ սանտիմետրի համար, ինչի արդյունքում ամպամած միջավայր է առաջանում։ Բակտերիաների ուսումնասիրության համար անհրաժեշտ է կարողանալ ձեռք բերել դրանց մաքուր մշակույթները կամ կլոնները, որոնք մեկ բջջի սերունդ են։ Սա անհրաժեշտ է, օրինակ, որոշելու համար, թե որ տեսակի բակտերիա է վարակվել հիվանդին և որ հակաբիոտիկը այս տեսակըզգայուն. Մանրէաբանական նմուշները, ինչպիսիք են կոկորդից կամ վերքերից վերցված շվաբրերը, արյան, ջրի կամ այլ նյութերի նմուշները, խիստ նոսրացված են և կիրառվում են կիսապինդ միջավայրի մակերեսին. դրա վրա առանձին բջիջներից զարգանում են կլորացված գաղութներ: Մշակույթի միջավայրի կարծրացնող միջոցը սովորաբար ագարն է՝ պոլիսախարիդ, որը ստացվում է որոշակի ծովային ջրիմուռներից և գրեթե չի մարսվում ցանկացած տեսակի բակտերիաների կողմից: Ագարի կրիչները օգտագործվում են «շամփուրների» տեսքով, այսինքն. թեքված մակերեսները, որոնք ձևավորվում են փորձանոթներում, որոնք կանգնած են մեծ անկյան տակ, երբ հալած կուլտուրայի միջավայրը պնդանում է, կամ բարակ շերտերի տեսքով ապակե Petri ամանների մեջ՝ հարթ կլոր անոթներ, որոնք փակված են նույն ձևի կափարիչով, բայց մի փոքր ավելի մեծ տրամագծով: Սովորաբար, մեկ օր անց բակտերիալ բջիջը ժամանակ է ունենում այնքան շատանալու, որ ձևավորում է գաղութ, որը հեշտությամբ տեսանելի է անզեն աչքով: Այն կարող է տեղափոխվել այլ միջավայր՝ հետագա ուսումնասիրության համար։ Մշակույթի բոլոր միջավայրերը պետք է ստերիլ լինեն նախքան բակտերիաների աճեցումը, և դրանից հետո պետք է միջոցներ ձեռնարկվեն՝ կանխելու դրանց վրա անցանկալի միկրոօրգանիզմների նստեցումը: Այս կերպ աճեցված բակտերիաները հետազոտելու համար բոցի վրա թրծում են բարակ մետաղալարով օղակը, այն նախ դիպչում է գաղութին կամ քսում, իսկ հետո մի կաթիլ ջրի նստում ապակե սլայդի վրա: Վերցված նյութը հավասարաչափ բաշխելով այս ջրի մեջ՝ բաժակը չորանում է և երկու-երեք անգամ արագ անցնում այրիչի կրակի վրայով (բակտերիաներով կողմը պետք է շրջված լինի). արդյունքում միկրոօրգանիզմները, առանց վնասվելու, ամուր կպչում են։ ենթաշերտը. Պատրաստուկի մակերևույթի վրա ներկ են կաթում, ապա բաժակը լվանում են ջրի մեջ և նորից չորացնում։ Այժմ նմուշը կարելի է դիտել մանրադիտակի տակ: Բակտերիաների մաքուր կուլտուրաները բացահայտվում են հիմնականում իրենց կենսաքիմիական բնութագրերով, այսինքն. որոշեք, թե արդյոք դրանք որոշակի շաքարներից ձևավորում են գազ կամ թթուներ, ի վիճակի են արդյոք մարսել սպիտակուցը (հեղուկացնել ժելատինը), արդյոք նրանց աճի համար թթվածին է պետք և այլն: Նրանք նաև ստուգում են՝ արդյոք դրանք ներկված են կոնկրետ ներկանյութերով։ զգայունություն որոշակի դեղերՕրինակ՝ հակաբիոտիկները կարելի է գտնել՝ բակտերիաներով պատվաստված մակերեսի վրա դնելով այս նյութերով ներծծված ֆիլտր թղթի փոքր սկավառակներ։ Եթե որեւէ քիմիական միացությունսպանում է բակտերիաները, դրանցից ազատ գոտի է գոյանում համապատասխան սկավառակի շուրջ։
Collier հանրագիտարան. - Բաց հասարակություն. 2000 .
բակտերիաներ- Երկրի ամենահին օրգանիզմներից մեկը: Չնայած կառուցվածքի պարզությանը, նրանք ապրում են բոլոր հնարավոր բնակավայրերում: Դրանց մեծ մասը գտնվում է հողում (մինչև մի քանի միլիարդ բակտերիաների բջիջներ 1 գրամ հողի վրա)։ Օդում, ջրում, սննդում, մարմնի ներսում և կենդանի օրգանիզմների մարմիններում կան բազմաթիվ բակտերիաներ։ Բակտերիաներ են հայտնաբերվել այն վայրերում, որտեղ այլ օրգանիզմներ չեն կարող ապրել (սառցադաշտերի վրա, հրաբուխներում)։
Սովորաբար բակտերիան մեկ բջիջ է (թեև կան գաղութային ձևեր): Ավելին, այս բջիջը շատ փոքր է (մկրոնի ֆրակցիաներից մինչև մի քանի տասնյակ միկրոն): Բայց հիմնական հատկանիշըբակտերիալ բջիջը բջջային միջուկի բացակայությունն է: Այլ կերպ ասած, բակտերիաները պատկանում են պրոկարիոտներ.
Բակտերիաները շարժական են և անշարժ: Անշարժ ձևերի դեպքում շարժումն իրականացվում է դրոշակի օգնությամբ։ Կարող է լինել մի քանիսը, կամ կարող է լինել միայն մեկը:
Տարբեր տեսակի բակտերիաների բջիջները կարող են մեծապես տարբերվել իրենց ձևով: Կան գնդաձեւ բակտերիաներ ( կոկկիներ), ձողաձև ( բացիլներ) նման է ստորակետին ( vibrios), ոլորված ( սպիրոխետներ, սպիրիլլա) և այլն:
Բակտերիալ բջջի կառուցվածքը
Շատ բակտերիաների բջիջներ ունեն լորձային պարկուճ. Այն կատարում է պաշտպանիչ գործառույթ: Մասնավորապես, այն պաշտպանում է բջիջը չորանալուց։
Բուսական բջիջների նման, բակտերիալ բջիջներն ունեն բջջային պատը. Սակայն, ի տարբերություն բույսերի, նրա կառուցվածքը և քիմիական բաղադրությունըորոշ չափով տարբեր: Բջջային պատը կազմված է բարդ ածխաջրային շերտերից։ Նրա կառուցվածքն այնպիսին է, որ թույլ է տալիս տարբեր նյութերի ներթափանցել բջիջ։
Բջջային պատի տակ գտնվում է ցիտոպլազմային թաղանթnԱ.
Բակտերիաները պրոկարիոտներ են, քանի որ իրենց բջիջներում միջուկ չունեն: Նրանց բացակայում են նաև էուկարիոտիկ բջիջներին բնորոշ քրոմոսոմները։ Քրոմոսոմը պարունակում է ոչ միայն ԴՆԹ, այլև սպիտակուց։ Բակտերիաներում նրանց քրոմոսոմը բաղկացած է միայն ԴՆԹ-ից և իրենից ներկայացնում է շրջանաձև մոլեկուլ։ Բակտերիաների այս գենետիկ ապարատը կոչվում է նուկլեոիդ. Նուկլեոիդը գտնվում է անմիջապես ցիտոպլազմայում, սովորաբար բջջի կենտրոնում։
Բակտերիաները չունեն իսկական միտոքոնդրիաներ և մի շարք այլ բջջային օրգանելներ (Գոլգիի բարդույթ, էնդոպլազմային ցանց): Նրանց գործառույթները կատարվում են բջջի ցիտոպլազմային թաղանթի ինվագինացիաներով։ Նման խորշերը կոչվում են մեզոսոմներ.
Ցիտոպլազմն ունի ռիբոսոմներ, ինչպես նաև տարբեր օրգանական ներառումըսպիտակուցներ, ածխաջրեր (գլիկոգեն), ճարպեր: Բացի այդ, բակտերիալ բջիջները կարող են պարունակել տարբեր պիգմենտներ. Կախված որոշակի պիգմենտների առկայությունից կամ դրանց բացակայությունից՝ բակտերիաները կարող են լինել անգույն, կանաչ, մանուշակագույն։
Բակտերիաների սնուցում
Բակտերիաները առաջացել են Երկրի վրա կյանքի ձևավորման արշալույսին: Հենց նրանք են «բացահայտել». տարբեր ձևերովսնուցում. Միայն ավելի ուշ, օրգանիզմների բարդացմամբ, ակնհայտորեն աչքի ընկան երկու մեծ թագավորություններ՝ Բույսերը և Կենդանիները։ Նրանք միմյանցից տարբերվում են հիմնականում սնվելու ձևով։ Բույսերը ավտոտրոֆներ են, իսկ կենդանիները՝ հետերոտրոֆներ։ Բակտերիաների մեջ հայտնաբերված են սննդի երկու տեսակները:
Սնուցումը բջիջի կամ օրգանիզմի համար անհրաժեշտ օրգանական նյութեր ստանալու միջոց է։ Դրանք կարելի է ձեռք բերել դրսից կամ սինթեզվել անօրգանական նյութերից անկախ։
ավտոտրոֆ բակտերիաներ
Ավտոտրոֆ բակտերիաները օրգանական նյութեր են սինթեզում անօրգանականներից։ Միաձուլման գործընթացը էներգիա է պահանջում: Կախված նրանից, թե ավտոտրոֆ բակտերիաները որտեղից են ստանում այս էներգիան, դրանք բաժանվում են ֆոտոսինթետիկ և քիմոսինթետիկ:
ֆոտոսինթետիկ բակտերիաներ օգտագործել արեգակի էներգիան՝ գրավելով նրա ճառագայթումը։ Դրանով նրանք նման են բույսերին: Այնուամենայնիվ, մինչ բույսերը ֆոտոսինթեզի ընթացքում թթվածին են թողնում, ֆոտոսինթետիկ բակտերիաների մեծ մասը դա չի անում: Այսինքն՝ բակտերիալ ֆոտոսինթեզը անաէրոբ է։ Նաև բակտերիաների կանաչ պիգմենտը տարբերվում է բույսերի նմանատիպ պիգմենտից և կոչվում է բակտերիոքլորոֆիլ. Բակտերիաները քլորոպլաստներ չունեն։ Ֆոտոսինթետիկ բակտերիաների մեծ մասը ապրում է ջրային մարմիններում (թարմ և աղ):
Քիմոսինթետիկ բակտերիաներանօրգանականից օրգանական նյութերի սինթեզի համար օգտագործվում է տարբեր քիմիական ռեակցիաների էներգիա։ Էներգիան ազատվում է ոչ բոլոր ռեակցիաներում, այլ միայն էկզոթերմիկ ռեակցիաներում։ Այս ռեակցիաներից մի քանիսը տեղի են ունենում բակտերիալ բջիջներում: Այսպիսով, ներս նիտրացնող բակտերիաներԱմոնիակը օքսիդացվում է նիտրիտների և նիտրատների: երկաթե բակտերիաներօքսիդացնել սեւ երկաթը օքսիդի: ջրածնային բակտերիաներօքսիդացնել ջրածնի մոլեկուլները.
Հետերոտրոֆ բակտերիաներ
Հետերոտրոֆ բակտերիաները ի վիճակի չեն օրգանական նյութեր սինթեզել անօրգանականներից: Հետեւաբար, նրանք ստիպված են դրանք ստանալ շրջակա միջավայրից։
Բակտերիաները, որոնք սնվում են այլ օրգանիզմների օրգանական մնացորդներով (ներառյալ մահացած մարմինները) կոչվում են. սապրոֆիտ բակտերիաներ. Մեկ այլ կերպ դրանք կոչվում են փտած բակտերիաներ։ Նման բակտերիաները շատ են հողում, որտեղ նրանք հումուսը քայքայում են անօրգանական նյութերի, որոնք հետագայում օգտագործվում են բույսերի կողմից։ Կաթնաթթվային բակտերիաները սնվում են շաքարներով՝ դրանք վերածելով կաթնաթթվի։ Բուտիրաթթվային բակտերիաները քայքայում են օրգանական թթուները, ածխաջրերը, սպիրտները՝ վերածելով բութաթթվի:
Հանգույց բակտերիաները ապրում են բույսերի արմատներում և սնվում կենդանի բույսի օրգանական նյութերով։ Սակայն օդից ազոտ են ամրացնում ու տալիս բույսին։ Այսինքն՝ այս դեպքում կա սիմբիոզ։ Այլ հետերոտրոֆներ սիմբիոնտ բակտերիաներապրում են կենդանիների մարսողական ապարատում՝ օգնելով մարսել սնունդը։
Շնչառության գործընթացում օրգանական նյութերի քայքայումը տեղի է ունենում էներգիայի արտազատմամբ։ Այս էներգիան հետագայում ծախսվում է կյանքի տարբեր գործընթացների վրա (օրինակ՝ շարժման վրա)։
Էներգիա ստանալու արդյունավետ միջոց է թթվածնի շնչառություն. Այնուամենայնիվ, որոշ բակտերիաներ կարող են էներգիա ստանալ առանց թթվածնի: Այսպիսով, կան աերոբ և անաէրոբ բակտերիաներ:
Աերոբիկ բակտերիաներթթվածին անհրաժեշտ է, ուստի նրանք ապրում են այն վայրերում, որտեղ այն հասանելի է: Թթվածինը մասնակցում է օրգանական նյութերի օքսիդացմանը դեպի ածխաթթու գազ և ջուր: Նման շնչառության գործընթացում բակտերիաները ստանում են համեմատաբար մեծ քանակությամբ էներգիա։ Շնչառության այս մեթոդը բնորոշ է օրգանիզմների ճնշող մեծամասնությանը։
անաէրոբ բակտերիաներշնչառության համար թթվածնի կարիք չունեն, հետևաբար նրանք կարող են ապրել թթվածնազուրկ միջավայրում: Նրանք իրենց էներգիան ստանում են խմորման ռեակցիաներ. Այս մեթոդըօքսիդացումն անարդյունավետ է:
Բակտերիաների վերարտադրություն
Շատ դեպքերում բակտերիաները բազմանում են իրենց բջիջները երկու մասի բաժանելով։ Դրան նախորդում է շրջանաձև ԴՆԹ մոլեկուլի կրկնապատկումը։ Յուրաքանչյուր դուստր բջիջ ստանում է այս մոլեկուլներից մեկը և, հետևաբար, մայր բջջի (կլոն) գենետիկական պատճենն է: Այսպիսով, բակտերիաներն են անսեռ բազմացում.
Բարենպաստ պայմաններում (բավարար սննդանյութերով և շրջակա միջավայրի բարենպաստ պայմաններով) բակտերիալ բջիջները շատ արագ բաժանվում են։ Այսպիսով, մեկ բակտերիայից օրական հարյուր միլիոնավոր բջիջներ կարող են գոյանալ:
Չնայած բակտերիաները բազմանում են անսեռ, որոշ դեպքերում նրանք ունեն այսպես կոչված սեռական գործընթաց, որն ընդունում է ձևը խոնարհումները. Կոնյուգացիայի ընթացքում երկու տարբեր բակտերիաների բջիջներ մոտենում են միմյանց, կապ է հաստատվում նրանց ցիտոպլազմների միջև։ Մեկ բջջի ԴՆԹ-ի մասերը գնում են երկրորդը, իսկ երկրորդ բջջի ԴՆԹ-ի մասերը՝ առաջինը: Այսպիսով, բակտերիաներում սեռական պրոցեսի ժամանակ տեղի է ունենում գենետիկական տեղեկատվության փոխանակում։ Երբեմն, այս դեպքում, բակտերիաները փոխանակում են ոչ թե ԴՆԹ հատվածներ, այլ ԴՆԹ-ի ամբողջ մոլեկուլներ։
բակտերիաների սպորներ
Բակտերիաների ճնշող մեծամասնությունը սպորներ է ստեղծում անբարենպաստ պայմաններում: Բակտերիալ սպորները հիմնականում անբարենպաստ պայմանների զգալու միջոց են և նստեցման միջոց, այլ ոչ թե վերարտադրման միջոց:
Երբ ձևավորվում է սպոր, բակտերիալ բջջի ցիտոպլազմը փոքրանում է, և բջիջն ինքնին ծածկված է խիտ հաստ պաշտպանիչ թաղանթով։
Բակտերիաների սպորները երկար ժամանակ կենսունակ են մնում և կարողանում են գոյատևել շատ անբարենպաստ պայմաններում (չափազանց բարձր և ցածր ջերմաստիճան, չորացում):
Երբ սպորը հայտնվում է բարենպաստ պայմանների մեջ, այն ուռչում է։ Դրանից հետո պաշտպանիչ թաղանթը թափվում է, և առաջանում է նորմալ բակտերիալ բջիջ։ Պատահում է, որ այս դեպքում տեղի է ունենում բջիջների բաժանում, և առաջանում են մի քանի բակտերիաներ։ Այսինքն՝ սպորացումը զուգակցվում է բազմացման հետ։
Բակտերիաների նշանակությունը
Բակտերիաների դերը բնության նյութերի շրջապտույտում հսկայական է։ Առաջին հերթին խոսքը վերաբերում է քայքայվող բակտերիաներին (սապրոֆիտներին): Նրանք կոչվում են բնության կարգերը. Բույսերի և կենդանիների մնացորդները քայքայելով՝ բակտերիաները բարդ օրգանական նյութերը վերածում են պարզ անօրգանական նյութերի (ածխածնի երկօքսիդ, ջուր, ամոնիակ, ծծմբաջրածինը):
Բակտերիաները մեծացնում են հողի բերրիությունը՝ այն հարստացնելով ազոտով։ Նիտրացնող բակտերիաներում տեղի են ունենում ռեակցիաներ, որոնց ժամանակ ամոնիակից առաջանում են նիտրիտներ, իսկ նիտրիտներից՝ նիտրատներ։ Հանգույց բակտերիաները կարողանում են յուրացնել մթնոլորտի ազոտը՝ սինթեզելով ազոտային միացություններ։ Նրանք ապրում են բույսերի արմատներում՝ առաջացնելով հանգույցներ։ Այս բակտերիաների շնորհիվ բույսերը ստանում են իրենց անհրաժեշտ ազոտային միացությունները։ Leguminous բույսերը հիմնականում մտնում են սիմբիոզ հանգուցային բակտերիաների հետ: Նրանց մահից հետո հողը հարստացվում է ազոտով։ Սա հաճախ օգտագործվում է գյուղատնտեսության մեջ:
Որոճողների ստամոքսում բակտերիաները քայքայում են ցելյուլոզը, ինչը նպաստում է ավելի արդյունավետ մարսողությանը:
Բակտերիաների դրական դերը Սննդի արդյունաբերություն. Բակտերիաների բազմաթիվ տեսակներ օգտագործվում են կաթնաթթվային արտադրանք արտադրելու համար, կարագև պանիր, բանջարեղենի խմորում, ինչպես նաև գինեգործության մեջ։
Քիմիական արդյունաբերության մեջ մանրէները օգտագործվում են սպիրտների, ացետոնի և քացախաթթվի արտադրության մեջ։
Բժշկության մեջ բակտերիաների օգնությամբ ստացվում են մի շարք հակաբիոտիկներ, ֆերմենտներ, հորմոններ, վիտամիններ։
Այնուամենայնիվ, բակտերիաները կարող են նաև վնասակար լինել: Նրանք ոչ միայն փչացնում են սնունդը, այլեւ նրանց արտազատումները թունավոր են դարձնում:
Միկրոօրգանիզմները շատ փոքր չափերի կենդանիների և բույսերի խումբ են, որոնք կարելի է տարբերել միայն մանրադիտակով։ Նրանք կարող են վնասակար և օգտակար լինել մարդու համար, մասնակցել նյութերի բնական ցիկլին, օրգանական նյութերի քայքայման գործընթացներին, բարդ նյութերի տարրալուծմանը, խմորմանը և այլն։
Միկրոօրգանիզմները պրոկարիոտային կյանքի ձևեր են, նրանց բջիջները չունեն միջուկ, պարունակում են քիչ օրգանելներ և շատ ավելի պարզ են, քան միջուկային բջիջները։ Բայց չնայած իրենց պարզությանը, նման բջիջները շատ կենսունակ են, արագորեն բազմանում են և գոյատևման մակարդակով ավելի բարձր են, քան բազմաբջիջ օրգանիզմները:
Շատ բակտերիաներ ապրում են կենդանիների աղիքներում և օգնում են մարսել դժվար հասանելի սնունդը։ բուսական սնունդ, արտադրելով անհրաժեշտ ֆերմենտներ, ինչպես նաև վիտամիններ և էական ամինաթթուներ։ Օգտակար բակտերիաներից պետք է նշել ազոտը ամրագրող բակտերիաները, հատիկաընդեղենների սիմբիոնները։ Հանգույց բակտերիաները մտնում են սիմբիոզ արմատների հետ՝ ամրացնելով ազոտը, որը հետագայում օգտագործվում է բույսերի կողմից՝ աճեցնելու համար բջջային հյուսվածքներ կառուցելու համար:
Այնուամենայնիվ, միկրոօրգանիզմների մեջ կան բազմաթիվ պաթոգեն շտամներ, որոնք կարող են առաջացնել ծանր հիվանդություններ և հանգեցնել մահվան: Դրանցից են խոլերան, սիբիրյան խոցը, տիֆը և այլն։
շատ տեսակներ օգտակար միկրոօրգանիզմներօգտագործվում է սննդի արդյունաբերության մեջ. Այսպես են արտադրվում ֆերմենտացված կաթնամթերքը՝ մածուն, կեֆիր և պանիր, որոշներն օգտագործվում են աղի և խմորման համար, ինչը կանխում է սննդի փչացումը։ Այնուամենայնիվ, կան նաև վնասակար միկրոօրգանիզմներ, որոնք հանգեցնում են արտադրանքի փչացմանը: Դրանց թվում են բորբոսը, տարբեր տեսակներսունկ. Նրանք փոխում են արտադրանքի քիմիական և ֆիզիկական բնութագրերը, ինչը, ի վերջո, հանգեցնում է արտադրանքի փչացման և դրանք ուտելու անկարողության:
Միկրոօրգանիզմների հիմնական տեսակները ներառում են հետևյալը.
- Cocci-ն միկրոօրգանիզմներ են, որոնք ունեն կլորացված բջիջների ձև, որոնք կարող են տարբերվել միմյանց նկատմամբ իրենց հարաբերական դիրքով: Կախված այս վայրից, դրանք բաժանվում են ևս մի քանի խմբերի: Օրինակ, streptococcus բջիջները շարվում են գնդիկների երկար շղթայում, դիպլոկոկները գոյություն ունեն երկու հարակից բջիջների տեսքով, որոնք ապրում են անընդհատ զույգերով, ստաֆիլոկոկները բնութագրվում են նրանով, որ գաղութում նրանց բջիջները պատահականորեն տեղակայված են: Երբ ընդունվում են, նրանք կարող են լուրջ հիվանդություն առաջացնել: Այնուամենայնիվ, ոչ բոլոր տեսակի կոկկիներն են վնասակար և կարող են գոյություն ունենալ մարմնի հետ սիմբիոզում՝ առանց որևէ վնաս պատճառելու: Եթե մարդու իմունիտետը նվազում է, ապա առաջանում է միկրոօրգանիզմների վերարտադրության բռնկում, և հիվանդությունը սկսում է զարգանալ։
- Ձողաձև բակտերիաները տարբերվում են չափերով, ձևով և կարող են սպորներ առաջացնել: Բակիլները բակտերիաներ են, որոնք ընդունակ են սպորացման։ Դրանք ներառում են սիբիրյան խոցի և տետանուսի բացիլներ: Սպորները բակտերիաների կյանքում հատուկ գոյացություններ են, որոնք նախատեսված են անբարենպաստ պայմաններում գոյատևելու համար: Բջիջն այս դեպքում ծածկված է կոշտ պաշտպանիչ պատյանով և կարողանում է երկար ժամանակ քնած մնալ՝ սպասելով զարգացման համար բարենպաստ պայմանների ի հայտ գալուն։ Որոշ սպորներ այնքան դիմացկուն են, որ կարող են հանդուրժել 120 աստիճանից բարձր ջերմաստիճան:
- Բջիջներ սրածայր ծայրերով, ինչպիսիք են ֆուսոբակտերիան: Նրանք շնչառական ուղիների նորմալ միկրոֆլորայի ներկայացուցիչներ են և վտանգ չեն ներկայացնում մարդկանց համար, այլ ընդհակառակը, օգնում են. նորմալ գործունեությունըէպիթելային ծածկույթներ;
- Խիտ ծայրերով բջիջներ, որոնք նման են մակույկի: Corynebacteria- ի հստակ ներկայացուցիչ - դիֆթերիայի պատճառական գործակալ;
- Կլորացված ծայրերով բջջային ձևեր: Ներկայացուցիչ - Escherichia coli, որն անհրաժեշտ է աղիքներում մարսողության համար;
- Ձողաձև բջիջներ՝ ուղիղ ծայրերով։ Սիբիրախտի պատճառական գործակալի բջիջների այս ձևը:
Որպես կանոն, տարածության մեջ ձողաձև բակտերիաները պատահականորեն տեղակայված են միմյանց նկատմամբ, սակայն որոշները կարող են դասավորված լինել զույգերով կամ շղթայի տեսքով: Առաջին դեպքում դրանք դիպլոբակտերիաներ կամ դիպլոբակիլներ են, երկրորդում՝ streptobacteria կամ streptobacilli:
Գրամ-բացասական և գրամ դրական բակտերիաներ
Ավելի քան 100 տարի առաջ դանիացի գիտնական Գրեմը հայտնագործեց ներկանյութ, որը բակտերիաների աշխարհը բաժանեց երկու խմբի՝ գրամ-բացասական և գրամ դրական բակտերիաների: Նրանք այդպես են կոչվում հորինված ներկով ներկելու ունակության պատճառով։ Բանն այն է, որ որոշ բջիջներ ծածկված են լրացուցիչ լիպիդային թաղանթով, որը կանխում է նյութերի ներթափանցումը բջջային պատի մեջ և, հետևաբար, նման բջիջները չեն ներկվում: Ընդհակառակը, նրանք, որոնք չունեն հավելյալ լիպիդային թաղանթ, լավ են ներկվում ըստ գրամի՝ ձևավորելով կայուն կապ բջջային պատի հետ։
Գրամ-բացասական բակտերիաների լիպիդային ծածկույթը նրանց ավելի դիմացկուն է դարձնում հակաբիոտիկների նկատմամբ, ինչը կարևոր հատկանիշհիվանդությունների բժշկական ախտորոշման և բուժման մեթոդների ընտրության գործում։ Քլամիդիան և ռիկետցիան գրամ-բացասական են, streptococcus-ը և staphylococcus-ը գրամ-դրական են:
Աերոբ և անաէրոբ բակտերիաներ
Առավել պարզ դասավորված բակտերիաները ապրում են ջրի տակ մեծ խորություններում: Նրանց զարգացման համար թթվածնի առկայությունը պարտադիր չէ, ի տարբերություն նրանց, որոնք ավելի կազմակերպված են և հասցրել են վայրէջք կատարել։ Հետևաբար, մեջ ժամանակակից գիտԲակտերիաները բաժանվում են աերոբ և անաէրոբ՝ կախված թթվածնի կարիքից։
Աերոբիկ օրգանիզմները չեն կարող գոյություն ունենալ առանց թթվածնի.
- Պարտադիր աերոբները այն մանրէներն են, որոնք ազատորեն ապրում են արտաքին միջավայրում։ Օրինակ՝ Կոխի բացիլը՝ տուբերկուլյոզի հարուցիչը, բավականին կայուն է և կարելի է ջրի մեջ պահել մոտ 5 ամիս, իսկ տաք, խոնավ սենյակում՝ մինչև 7 տարի;
- Միկրոաէրոֆիլներ. Նման միկրոօրգանիզմների համար շրջակա միջավայրում թթվածնի պարունակությունը բավարար է մոտ 2%-ով, որտեղ նրանք սովորաբար կարող են բազմանալ և զարգանալ։ Դրանք ներառում են streptococci - վերին շնչուղիների հիվանդությունների պատճառող գործակալները:
Անաէրոբ օրգանիզմներ, որոնց աճի համար թթվածին չի պահանջվում.
- պարտադիր անաէրոբներ. Օրինակ, ֆուզոբակտերիաները զարգանում են թթվածնի զրոյական պարունակությամբ միջավայրում.
- ֆակուլտատիվ անաէրոբներ. Կարող է զարգանալ առանց թթվածնի, օրինակ, գոնոկոկի կամ streptococci;
- Աերոտոլերանտ միկրոօրգանիզմներ. Նրանց զարգացման համար թթվածին պետք չէ, բայց նրանք կարողանում են ապրել թթվածին պարունակող միջավայրում, օրինակ՝ բակտերիաներ, որոնք առաջացնում են կաթի թթվացում։
Բակտերիաները օրգանիզմների ամենահին խումբն են, որոնք ներկայումս գոյություն ունեն Երկրի վրա: Առաջին բակտերիաները, հավանաբար, հայտնվել են ավելի քան 3,5 միլիարդ տարի առաջ և գրեթե մեկ միլիարդ տարի եղել են մեր մոլորակի միակ կենդանի արարածները: Քանի որ սրանք վայրի բնության առաջին ներկայացուցիչներն էին, նրանց մարմինն ուներ պարզունակ կառուցվածք։
Ժամանակի ընթացքում դրանց կառուցվածքը դարձավ ավելի բարդ, սակայն նույնիսկ այսօր բակտերիաները համարվում են ամենապրիմիտիվ միաբջիջ օրգանիզմները։ Հետաքրքիր է, որ որոշ բակտերիաներ դեռ պահպանում են իրենց հին նախնիների պարզունակ առանձնահատկությունները: Սա նկատվում է բակտերիաների մոտ, որոնք ապրում են տաք ծծմբի աղբյուրներում և ջրամբարների հատակի անօքսիկ տիղմերում:
Բակտերիաների մեծ մասը անգույն է: Միայն մի քանիսն են գունավոր մանուշակագույն կամ կանաչ: Բայց շատ բակտերիաների գաղութները վառ գույն ունեն, ինչը պայմանավորված է ներսում գունավոր նյութի արտազատմամբ միջավայրըկամ բջջային պիգմենտացիան:
Բակտերիաների աշխարհի հայտնագործողը 17-րդ դարի հոլանդացի բնագետ Էնթոնի Լյուվենհուկն էր, ով առաջին անգամ ստեղծեց կատարյալ խոշորացույցի մանրադիտակ, որը մեծացնում է առարկաները 160-270 անգամ:
Բակտերիաները դասակարգվում են որպես պրոկարիոտներ և բաժանվում են առանձին թագավորության՝ բակտերիաների։
մարմնի ձեւը
Բակտերիաները բազմաթիվ և բազմազան օրգանիզմներ են։ Նրանք տարբերվում են ձևով.
| բակտերիաների անվանումը | Բակտերիաների ձևը | Բակտերիաների պատկեր |
| կոկկիներ | գնդաձեւ | |
| Բացիլուս |  | ձողաձեւ |
| Վիբրիո | կոր ստորակետ | |
| Spirillum |  | Պարույր |
| streptococci |  | Կոկիների շղթա |
| Ստաֆիլոկոկներ |  | Կոկիների կլաստերներ |
| դիպլոկոկներ | Երկու կլոր բակտերիաներ՝ փակված մեկ ցեխոտ պարկուճում |
Փոխադրման ուղիները
Բակտերիաների շարքում կան շարժական և անշարժ ձևեր: Շարժականները շարժվում են ալիքանման կծկումների միջոցով կամ դրոշակների (ոլորված պտուտակավոր թելեր) օգնությամբ, որոնք կազմված են հատուկ ֆլագելինի սպիտակուցից։ Կարող է լինել մեկ կամ մի քանի դրոշակ: Որոշ բակտերիաներում դրանք տեղակայվում են բջջի մի ծայրում, մյուսներում՝ երկու կամ ամբողջ մակերեսի վրա:
Բայց շարժումը բնորոշ է նաև շատ այլ բակտերիաների, որոնք չունեն դրոշակ: Այսպիսով, արտաքինից լորձով պատված բակտերիաները ունակ են սահող շարժման։
Ջրի և հողի որոշ բակտերիաներ՝ առանց դրոշակների, ունեն գազային վակուոլներ ցիտոպլազմայում: Բջջում կարող է լինել 40-60 վակուոլ: Նրանցից յուրաքանչյուրը լցված է գազով (ենթադրաբար ազոտով): Վակուոլներում գազի քանակությունը կարգավորելով՝ ջրային բակտերիաները կարող են սուզվել ջրի սյունի մեջ կամ բարձրանալ դրա մակերես, մինչդեռ հողի բակտերիաները կարող են շարժվել հողի մազանոթներում։
Հաբիթաթ
Կազմակերպման պարզության և ոչ հավակնոտության շնորհիվ բակտերիաները լայնորեն տարածված են բնության մեջ: Բակտերիաները հանդիպում են ամենուր՝ նույնիսկ ամենամաքուր աղբյուրի ջրի մի կաթիլում, հողի հատիկներում, օդում, ժայռերի վրա, բևեռային ձյան, անապատի ավազների, օվկիանոսի հատակին, մեծ խորություններից արդյունահանվող յուղի և նույնիսկ տաք աղբյուրների մեջ: ջուր մոտ 80ºС ջերմաստիճանով։ Նրանք ապրում են բույսերի, մրգերի, տարբեր կենդանիների և մարդկանց մոտ՝ աղիքներում, բերանում, վերջույթներում և մարմնի մակերեսին։
Բակտերիաները ամենափոքր և ամենաբազմաթիվ կենդանի արարածներն են։ Փոքր չափերի շնորհիվ հեշտությամբ թափանցում են ցանկացած ճաքերի, ճեղքերի, ծակոտիների մեջ։ Շատ դիմացկուն և հարմարեցված գոյության տարբեր պայմաններին: Նրանք հանդուրժում են չորացումը, ծայրահեղ ցուրտը, տաքանալը մինչև 90ºС՝ չկորցնելով կենսունակությունը։
Երկրի վրա գործնականում չկա մի տեղ, որտեղ բակտերիաներ չհայտնաբերվեին, բայց տարբեր քանակությամբ։ Բակտերիաների կենսապայմանները բազմազան են. Նրանցից ոմանք օդի թթվածնի կարիք ունեն, մյուսները՝ չունեն ու կարողանում են ապրել թթվածնազուրկ միջավայրում։
Օդում. բակտերիաները բարձրանում են մթնոլորտի վերին շերտ մինչև 30 կմ: եւ ավելին.
Հատկապես դրանցից շատերը հողում են: Մեկ գրամ հողը կարող է պարունակել հարյուր միլիոնավոր բակտերիաներ։
Ջրի մեջ՝ բաց ջրամբարների մակերևութային ջրերի շերտերում։ Օգտակար ջրային բակտերիաները հանքայնացնում են օրգանական մնացորդները:
Կենդանի օրգանիզմներում՝ պաթոգեն բակտերիաները օրգանիզմ են ներթափանցում արտաքին միջավայրից, բայց միայն բարենպաստ պայմաններում առաջացնում են հիվանդություն։ Սիմբիոտիկները ապրում են մարսողական օրգաններում՝ նպաստելով սննդի քայքայմանը և յուրացմանը, վիտամինների սինթեզմանը։
Արտաքին կառուցվածքը
Բակտերիալ բջիջը հագցված է հատուկ խիտ պատի մեջ՝ բջջային պատի մեջ, որը կատարում է պաշտպանիչ և օժանդակ գործառույթներ, ինչպես նաև տալիս է բակտերիային մշտական, բնորոշ ձև: Բակտերիաների բջջային պատը նման է բուսական բջիջի պատյանին։ Այն թափանցելի է. դրա միջոցով սննդանյութերն ազատորեն անցնում են բջիջ, իսկ նյութափոխանակության արտադրանքները դուրս են գալիս շրջակա միջավայր: Հաճախ բակտերիաների բջիջների պատի գագաթին, լրացուցիչ պաշտպանիչ շերտլորձ - պարկուճ. Պարկուճի հաստությունը կարող է շատ անգամ ավելի մեծ լինել, քան բջջի տրամագիծը, բայց կարող է լինել շատ փոքր: Պարկուճը բջջի պարտադիր մաս չէ, այն ձևավորվում է կախված բակտերիաների ներթափանցման պայմաններից։ Այն կանխում է բակտերիաների չորացումը:
Որոշ բակտերիաների մակերեսին կան երկար դրոշակներ (մեկ, երկու կամ շատ) կամ կարճ բարակ վիլլիներ։ Դրոշակի երկարությունը կարող է մի քանի անգամ ավելի մեծ լինել, քան բակտերիայի մարմնի չափը։ Բակտերիաները շարժվում են դրոշակների և վիլիզի օգնությամբ։
Ներքին կառուցվածքը
Բակտերիալ բջիջի ներսում խիտ անշարժ ցիտոպլազմա է: Այն ունի շերտավոր կառուցվածք, չկա վակուոլներ, ուստի տարբեր սպիտակուցներ (ֆերմենտներ) և պահուստային սննդանյութեր տեղակայված են հենց ցիտոպլազմայի նյութում։ Բակտերիալ բջիջները կորիզ չունեն։ Նրանց բջիջների կենտրոնական մասում խտացված է ժառանգական տեղեկատվություն կրող նյութ։ Բակտերիաներ, - նուկլեինաթթու - ԴՆԹ: Բայց այս նյութը միջուկում շրջանակված չէ:
Բակտերիալ բջջի ներքին կազմակերպումը բարդ է և ունի իր առանձնահատկությունները: Բջջային պատից ցիտոպլազմը բաժանվում է ցիտոպլազմային թաղանթով։ Ցիտոպլազմայում առանձնանում են հիմնական նյութը կամ մատրիցը, ռիբոսոմները և մի շարք գործառույթներ կատարող մեմբրանային կառուցվածքների փոքր քանակություն (միտոքոնդրիումների, էնդոպլազմային ցանցի, Գոլջիի ապարատի անալոգներ): Բակտերիալ բջիջների ցիտոպլազմը հաճախ պարունակում է հատիկներ տարբեր ձևերև չափսերը։ Հատիկները կարող են կազմված լինել միացություններից, որոնք ծառայում են որպես էներգիայի և ածխածնի աղբյուր: Ճարպի կաթիլներ են հայտնաբերվել նաև բակտերիաների բջջում։
Բջջի կենտրոնական մասում միջուկային նյութը՝ ԴՆԹ-ն, տեղայնացված է, ցիտոպլազմայից թաղանթով առանձնացված չէ։ Սա միջուկի անալոգն է՝ նուկլեոիդը։ Նուկլեոիդը չունի թաղանթ, միջուկ և քրոմոսոմների հավաքածու։
Սնուցման մեթոդներ
Բակտերիաները կերակրման տարբեր եղանակներ ունեն։ Դրանցից են ավտոտրոֆներն ու հետերոտրոֆները։ Ավտոտրոֆները օրգանիզմներ են, որոնք կարող են ինքնուրույն ձևավորել օրգանական նյութեր իրենց սնուցման համար:
Բույսերը ազոտի կարիք ունեն, բայց նրանք իրենք չեն կարող օդից ազոտ կլանել։ Որոշ բակտերիաներ օդում ազոտի մոլեկուլները համատեղում են այլ մոլեկուլների հետ, ինչի արդյունքում բույսերին հասանելի են նյութեր:
Այս բակտերիաները տեղավորվում են երիտասարդ արմատների բջիջներում, ինչը հանգեցնում է արմատների վրա խտացումների առաջացմանը, որոնք կոչվում են հանգույցներ: Նման հանգույցներ առաջանում են հատիկաընդեղենի ընտանիքի և որոշ այլ բույսերի արմատների վրա։
Արմատները բակտերիաներին ապահովում են ածխաջրերով, իսկ բակտերիաները արմատներին տալիս են ազոտ պարունակող նյութեր, որոնք կարող են կլանել բույսը։ Նրանց հարաբերությունները փոխշահավետ են։
Բույսերի արմատները արտազատում են բազմաթիվ օրգանական նյութեր (շաքարներ, ամինաթթուներ և այլն), որոնցով սնվում են բակտերիաները։ Հետեւաբար, հատկապես շատ բակտերիաներ նստում են արմատները շրջապատող հողի շերտում։ Այս բակտերիաները մահացած բույսերի մնացորդները վերածում են բույսին հասանելի նյութերի: Հողի այս շերտը կոչվում է ռիզոսֆերա։
Կան մի քանի վարկածներ հանգուցային բակտերիաների արմատային հյուսվածքների ներթափանցման վերաբերյալ.
- էպիդերմիսի և կեղևի հյուսվածքի վնասման միջոցով;
- արմատային մազերի միջոցով;
- միայն երիտասարդ բջջային թաղանթի միջոցով;
- պեկտինոլիտիկ ֆերմենտներ արտադրող ուղեկից բակտերիաների պատճառով;
- տրիպտոֆանից B-indoleacetic թթվի սինթեզի խթանման շնորհիվ, որը միշտ առկա է բույսերի արմատային սեկրեցներում:
Հանգույց բակտերիաների արմատային հյուսվածքի մեջ ներմուծման գործընթացը բաղկացած է երկու փուլից.
- արմատային մազերի վարակ;
- հանգույցների ձևավորման գործընթացը.
Շատ դեպքերում ներխուժող բջիջը ակտիվորեն բազմանում է, ձևավորում, այսպես կոչված, վարակիչ թելեր և արդեն նման թելերի տեսքով տեղափոխվում է բույսերի հյուսվածքներ։ Հանգույցային բակտերիաները, որոնք առաջացել են վարակիչ թելից, շարունակում են բազմանալ հյուրընկալող հյուսվածքում:
Լցված հանգուցային բակտերիաների արագ բազմապատկվող բջիջներով՝ բույսերի բջիջները սկսում են ինտենսիվորեն բաժանվել։ Երիտասարդ հանգույցի միացումը հատիկավոր բույսի արմատի հետ իրականացվում է անոթային-թելքավոր կապոցների շնորհիվ։ Գործելու ժամանակահատվածում հանգույցները սովորաբար խիտ են լինում։ Օպտիմալ ակտիվության դրսևորման պահին հանգույցները ձեռք են բերում վարդագույն գույն (լեգոգլոբինի պիգմենտի շնորհիվ)։ Միայն այն բակտերիաները, որոնք պարունակում են լեգոգլոբին, կարող են ամրացնել ազոտը։
Հանգույց բակտերիաները ստեղծում են տասնյակ և հարյուրավոր կիլոգրամ ազոտական պարարտանյութեր մեկ հեկտար հողի վրա:
Նյութափոխանակություն
Բակտերիաները միմյանցից տարբերվում են նյութափոխանակության մեջ։ Ոմանց մոտ այն անցնում է թթվածնի մասնակցությամբ, մյուսների մոտ՝ առանց նրա մասնակցության։
Բակտերիաների մեծ մասը սնվում է պատրաստի օրգանական նյութերով։ Դրանցից միայն մի քանիսը (կապտա-կանաչ, կամ ցիանոբակտերիաներ) կարող են օրգանական նյութեր ստեղծել անօրգանականներից։ Նրանք կարևոր դեր են խաղացել Երկրի մթնոլորտում թթվածնի կուտակման գործում։
Բակտերիաները դրսից կլանում են նյութերը, պոկում են նրանց մոլեկուլները, հավաքում իրենց պատյաններն այս մասերից և լրացնում դրանց պարունակությունը (այսպես են աճում) և դուրս են նետում ավելորդ մոլեկուլները։ Մանրէի պատյանը և թաղանթը թույլ են տալիս նրան կլանել միայն ճիշտ նյութերը։
Եթե մանրէի թաղանթն ու թաղանթը լիովին անթափանց լինեին, ոչ մի նյութ բջիջ չէր մտնի։ Եթե դրանք թափանցելի լինեին բոլոր նյութերի համար, ապա բջջի պարունակությունը կխառնվեր միջավայրի հետ՝ այն լուծույթին, որում ապրում է բակտերիան: Բակտերիաների գոյատևման համար անհրաժեշտ է պատյան, որը թույլ է տալիս անցնել անհրաժեշտ նյութերը, բայց ոչ այն, ինչը պետք չէ:
Բակտերիան կլանում է իր մոտ գտնվող սնուցիչները։ Ի՞նչ կլինի հետո։ Եթե այն կարող է ինքնուրույն շարժվել (դրոշակը շարժելով կամ լորձը հետ մղելով), ապա այն շարժվում է այնքան ժամանակ, քանի դեռ չի գտնում անհրաժեշտ նյութերը։
Եթե այն չի կարող շարժվել, ապա սպասում է, մինչև դիֆուզիան (մեկ նյութի մոլեկուլների՝ մեկ այլ նյութի մոլեկուլների հաստությունը ներթափանցելու ունակությունը) բերի նրան անհրաժեշտ մոլեկուլները։
Բակտերիաները միկրոօրգանիզմների այլ խմբերի հետ միասին հսկայական քիմիական աշխատանք են կատարում։ Փոխակերպելով տարբեր միացություններ՝ նրանք ստանում են իրենց կենսագործունեության համար անհրաժեշտ էներգիան և սննդանյութերը։ Բազմազան են նյութափոխանակության պրոցեսները, էներգիա ստանալու ուղիները և դրանց մարմնի նյութերը բակտերիաներում կառուցվող նյութերի անհրաժեշտությունը։
Այլ բակտերիաները բավարարում են ածխածնի բոլոր կարիքները, որոնք անհրաժեշտ են մարմնի օրգանական նյութերի սինթեզի համար՝ անօրգանական միացությունների հաշվին։ Նրանք կոչվում են ավտոտրոֆներ: Ավտոտրոֆ բակտերիաները կարողանում են օրգանական նյութեր սինթեզել անօրգանականներից։ Դրանց թվում առանձնանում են.
Քիմոսինթեզ
Ճառագայթային էներգիայի օգտագործումը ածխաթթու գազից և ջրից օրգանական նյութեր ստեղծելու ամենակարևոր, բայց ոչ միակ միջոցն է: Հայտնի են մանրէներ, որոնք օգտագործում են ոչ թե արևի լույս, այլ էներգիա՝ որպես էներգիայի աղբյուր նման սինթեզի համար։ քիմիական կապերառաջացող օրգանիզմների բջիջներում որոշ անօրգանական միացությունների՝ ջրածնի սուլֆիդի, ծծմբի, ամոնիակի, ջրածնի, ազոտական թթվի, երկաթի և մանգանի գունավոր միացությունների օքսիդացման ժամանակ: Նրանք օգտագործում են օրգանական նյութերը, որոնք առաջացել են այս քիմիական էներգիայի միջոցով՝ իրենց մարմնի բջիջները կառուցելու համար: Հետեւաբար, այս գործընթացը կոչվում է քիմոսինթեզ:
Քիմոսինթետիկ միկրոօրգանիզմների ամենակարևոր խումբը նիտրացնող բակտերիաներն են։ Այս բակտերիաները ապրում են հողում և իրականացնում են օրգանական մնացորդների քայքայման ժամանակ առաջացած ամոնիակի օքսիդացումը մինչև ազոտական թթու։ Վերջինս, արձագանքելով հողի հանքային միացությունների հետ, վերածվում է ազոտաթթվի աղերի։ Այս գործընթացը տեղի է ունենում երկու փուլով.
Երկաթի բակտերիաները սեւ երկաթը վերածում են օքսիդի: Առաջացած երկաթի հիդրօքսիդը նստում է և ձևավորում այսպես կոչված ճահճային երկաթի հանքաքար։
Որոշ միկրոօրգանիզմներ գոյություն ունեն մոլեկուլային ջրածնի օքսիդացման շնորհիվ՝ դրանով իսկ ապահովելով սնվելու ավտոտրոֆ եղանակ։
Ջրածնային բակտերիաների բնորոշ հատկանիշը հետերոտրոֆ ապրելակերպի անցնելու կարողությունն է, երբ այն ապահովված է օրգանական միացություններով և ջրածնի բացակայության դեպքում:
Այսպիսով, քիմոավտոտրոֆները տիպիկ ավտոտրոֆներ են, քանի որ նրանք ինքնուրույն սինթեզում են անհրաժեշտ օրգանական միացությունները անօրգանական նյութերից և դրանք պատրաստ չեն վերցնում այլ օրգանիզմներից, ինչպիսիք են հետերոտրոֆները: Քիմիաավտոտրոֆ բակտերիաները տարբերվում են ֆոտոտրոֆ բույսերից՝ որպես էներգիայի աղբյուր լույսից իրենց ամբողջական անկախությամբ։
բակտերիալ ֆոտոսինթեզ
Որոշ պիգմենտ պարունակող ծծմբային բակտերիաներ (մանուշակագույն, կանաչ), որոնք պարունակում են հատուկ պիգմենտներ՝ բակտերիոքլորոֆիլներ, կարողանում են կլանել արևի էներգիան, որի օգնությամբ ջրածնի սուլֆիդը տրոհվում է նրանց օրգանիզմներում և տալիս ջրածնի ատոմներ՝ վերականգնելու համապատասխան միացությունները։ Այս գործընթացը շատ ընդհանրություններ ունի ֆոտոսինթեզի հետ և տարբերվում է միայն նրանով, որ մանուշակագույն և կանաչ բակտերիաներում ջրածնի սուլֆիդը (երբեմն կարբոքսիլաթթուներ) հանդիսանում է ջրածնի դոնորը, իսկ կանաչ բույսերում՝ ջուրը։ Դրանցում և մյուսներում ջրածնի պառակտումն ու փոխանցումն իրականացվում է կլանված արևի ճառագայթների էներգիայի շնորհիվ։
Նման բակտերիալ ֆոտոսինթեզը, որը տեղի է ունենում առանց թթվածնի արտազատման, կոչվում է ֆոտոռեդուկցիա։ Ածխածնի երկօքսիդի ֆոտովերականգնումը կապված է ջրածնի փոխանցման հետ ոչ թե ջրից, այլ ջրածնի սուլֆիդից.
6CO 2 + 12H 2 S + hv → C6H 12 O 6 + 12S \u003d 6H 2 O
Քիմոսինթեզի և բակտերիալ ֆոտոսինթեզի կենսաբանական նշանակությունը մոլորակային մասշտաբով համեմատաբար փոքր է։ Բնության մեջ ծծմբի ցիկլում էական դեր են խաղում միայն քիմոսինթետիկ բակտերիաները։ Ծծմբաթթվի աղերի տեսքով կանաչ բույսերի կողմից կլանված ծծումբը վերականգնվում է և դառնում սպիտակուցի մոլեկուլների մաս: Ավելին, փտած բակտերիաների կողմից մահացած բույսերի և կենդանական մնացորդների ոչնչացման ժամանակ ծծումբն արտազատվում է ջրածնի սուլֆիդի տեսքով, որը ծծմբային բակտերիաներով օքսիդացվում է մինչև ազատ ծծումբ (կամ ծծմբաթթու), որը կազմում է հողում բույսերի համար հասանելի սուլֆիտներ: Քիմիա և ֆոտոավտոտրոֆ բակտերիաները կարևոր են ազոտի և ծծմբի ցիկլում:
սպորացում
Սպորները ձևավորվում են բակտերիաների բջջի ներսում: Սպորի ձևավորման գործընթացում բակտերիալ բջիջը ենթարկվում է մի շարք կենսաքիմիական գործընթացների: Դրանում նվազում է ազատ ջրի քանակը, նվազում է ֆերմենտային ակտիվությունը։ Սա ապահովում է սպորների դիմադրությունը շրջակա միջավայրի անբարենպաստ պայմաններին ( բարձր ջերմաստիճանի, աղի բարձր խտություն, չորացում և այլն)։ Սպորների առաջացումը բնորոշ է մանրէների միայն փոքր խմբին։
Սպորները բակտերիաների կյանքի ցիկլի էական փուլ չեն: Սպորացումը սկսվում է միայն սննդանյութերի պակասից կամ նյութափոխանակության արտադրանքի կուտակումից: Սպորների տեսքով բակտերիաները կարող են երկար ժամանակ քնած մնալ։ Բակտերիալ սպորները դիմանում են երկարատև եռման և շատ երկար սառեցման: Երբ բարենպաստ պայմաններ են առաջանում, վեճը բողբոջում է և դառնում կենսունակ։ Բակտերիալ սպորները հարմարեցվածություն են անբարենպաստ պայմաններում գոյատևելու համար:
վերարտադրություն
Բակտերիաները բազմանում են՝ մեկ բջիջը երկուսի բաժանելով։ Որոշ չափի հասնելով՝ բակտերիան բաժանվում է երկու միանման բակտերիաների։ Հետո նրանցից յուրաքանչյուրը սկսում է կերակրել, աճել, բաժանվել և այլն:
Բջջի երկարացումից հետո աստիճանաբար ձևավորվում է լայնակի միջնապատ, այնուհետև դուստր բջիջները շեղվում են. Բազմաթիվ բակտերիաներում, որոշակի պայմաններում, բջիջները բաժանումից հետո մնում են միացված բնորոշ խմբերով: Այս դեպքում, կախված բաժանման հարթության ուղղությունից և բաժանումների քանակից, առաջանում են տարբեր ձևեր։ Բացառությամբ բակտերիաների մեջ վերարտադրումը տեղի է ունենում բողբոջների միջոցով:
Բարենպաստ պայմաններում բազմաթիվ բակտերիաների բջիջների բաժանումը տեղի է ունենում 20-30 րոպեն մեկ: Նման արագ բազմացման դեպքում մեկ բակտերիայի սերունդը 5 օրվա ընթացքում կարողանում է զանգված կազմել, որը կարող է լցնել բոլոր ծովերն ու օվկիանոսները։ Պարզ հաշվարկը ցույց է տալիս, որ օրական կարող է ձևավորվել 72 սերունդ (720,000,000,000,000,000,000 բջիջ): Եթե թարգմանվի քաշի` 4720 տոննա: Այնուամենայնիվ, բնության մեջ դա տեղի չի ունենում, քանի որ բակտերիաների մեծ մասը արագ մահանում է արևի լույսի, չորացման, սննդի պակասի, մինչև 65-100ºС տաքանալու, տեսակների միջև պայքարի և այլնի ազդեցության տակ:
Բակտերիան (1), կլանելով բավականաչափ սնունդ, մեծանում է չափսերով (2) և սկսում պատրաստվել վերարտադրության (բջիջների բաժանման): Նրա ԴՆԹ-ն (մանրէի մեջ ԴՆԹ-ի մոլեկուլը փակված է օղակի մեջ) կրկնապատկվում է (մանրէը արտադրում է այս մոլեկուլի կրկնօրինակը)։ ԴՆԹ-ի երկու մոլեկուլներն էլ (3.4) կարծես կցված են բակտերիաների պատին, և երբ երկարացվում են, բակտերիաները շեղվում են կողքերից (5.6): Նախ, նուկլեոտիդը բաժանվում է, ապա ցիտոպլազմա:
Բակտերիաների վրա ԴՆԹ-ի երկու մոլեկուլների շեղումից հետո առաջանում է կծկում, որն աստիճանաբար բակտերիայի մարմինը բաժանում է երկու մասի, որոնցից յուրաքանչյուրը պարունակում է ԴՆԹ մոլեկուլ (7):
Դա տեղի է ունենում (խոտի բացիլում), երկու բակտերիաներ կպչում են միմյանց, և նրանց միջև կամուրջ է առաջանում (1,2):
ԴՆԹ-ն տեղափոխվում է մի բակտերիայից մյուսը jumper-ի միջոցով (3): Մեկ բակտերիաների մեջ ԴՆԹ-ի մոլեկուլները միահյուսվում են, որոշ տեղերում կպչում իրար (4), որից հետո փոխանակում են հատվածները (5):
Բակտերիաների դերը բնության մեջ
Շրջանառություն
Բակտերիաները բնության մեջ նյութերի ընդհանուր շրջանառության ամենակարեւոր օղակն են։ Բույսերը բարդ օրգանական նյութեր են ստեղծում ածխաթթու գազից, ջրից և հողի հանքային աղերից։ Այս նյութերը հող են վերադառնում սատկած սնկերի, բույսերի և կենդանիների դիակներով։ Բակտերիաները բարդ նյութերը քայքայում են պարզ նյութերի, որոնք վերաօգտագործվում են բույսերի կողմից։
Բակտերիաները ոչնչացնում են մահացած բույսերի և կենդանիների դիակների բարդ օրգանական նյութերը, կենդանի օրգանիզմների արտազատումները և տարբեր թափոնները։ Սնվելով այս օրգանական նյութերով՝ սապրոֆիտ քայքայվող բակտերիաները դրանք վերածում են հումուսի։ Սրանք մեր մոլորակի կարգապահներն են: Այսպիսով, բակտերիաները ակտիվորեն ներգրավված են բնության մեջ առկա նյութերի ցիկլում:
հողի ձևավորում
Քանի որ բակտերիաները տարածված են գրեթե ամենուր և հայտնաբերվում են հսկայական քանակությամբ, նրանք հիմնականում որոշում են բնության մեջ տեղի ունեցող տարբեր գործընթացները: Աշնանը թափվում են ծառերի ու թփերի տերեւները, սատկում են վերգետնյա խոտի ընձյուղները, թափվում են հին ճյուղերը, ժամանակ առ ժամանակ թափվում են ծեր ծառերի բները։ Այս ամենն աստիճանաբար վերածվում է հումուսի։ 1 սմ 3-ում: Անտառային հողի մակերևութային շերտը պարունակում է մի քանի տեսակների հարյուր միլիոնավոր հողի սապրոֆիտ բակտերիաներ։ Այս բակտերիաները հումուսը վերածում են տարբեր հանքանյութերի, որոնք կարող են ներծծվել հողից բույսերի արմատներով:
Հողի որոշ բակտերիաներ ունակ են կլանել օդից ազոտը՝ այն օգտագործելով կյանքի գործընթացներում։ Ազոտը ամրագրող այս բակտերիաները ապրում են ինքնուրույն կամ բնակվում են հատիկավոր բույսերի արմատներում: Ներթափանցելով հատիկաընդեղենների արմատները՝ այս բակտերիաները առաջացնում են արմատային բջիջների աճ և դրանց վրա հանգույցների ձևավորում։
Այս բակտերիաները արձակում են ազոտային միացություններ, որոնք օգտագործում են բույսերը: Բակտերիաները բույսերից ստանում են ածխաջրեր և հանքային աղեր։ Այսպիսով, սերտ կապ կա հատիկավոր բույսի և հանգուցային բակտերիաների միջև, որն օգտակար է և՛ մեկի, և՛ մյուս օրգանիզմի համար։ Այս երեւույթը կոչվում է սիմբիոզ։
Հանգույցային բակտերիաների հետ իրենց սիմբիոզի շնորհիվ հատիկաբույսերը հարստացնում են հողը ազոտով՝ նպաստելով բերքատվության ավելացմանը։
Բաշխումը բնության մեջ
Միկրոօրգանիզմները ամենուր են: Բացառություն են կազմում միայն ակտիվ հրաբուխների խառնարանները և պայթած հրաբուխների էպիկենտրոններում գտնվող փոքր տարածքները: ատոմային ռումբեր. Ո՛չ Անտարկտիկայի ցածր ջերմաստիճանը, ո՛չ գեյզերների եռացող շիթերը, ո՛չ աղի ավազաններում հագեցած աղի լուծույթները, ո՛չ լեռների գագաթների ուժեղ մեկուսացումը, ո՛չ միջուկային ռեակտորների կոշտ ճառագայթումը չեն խանգարում միկրոֆլորայի գոյությանը և զարգացմանը: Բոլոր կենդանի էակները մշտապես փոխազդում են միկրոօրգանիզմների հետ՝ հաճախ լինելով ոչ միայն դրանց պահեստները, այլև տարածողները։ Միկրոօրգանիզմները մեր մոլորակի բնիկներն են, որոնք ակտիվորեն զարգացնում են ամենաանհավանական բնական սուբստրատները:
Հողի միկրոֆլորա
Հողի մեջ բակտերիաների թիվը չափազանց մեծ է՝ հարյուր միլիոնավոր և միլիարդավոր անհատներ 1 գրամում: Նրանք շատ ավելի առատ են հողում, քան ջրում և օդում։ Հողերում բակտերիաների ընդհանուր թիվը տարբեր է։ Բակտերիաների քանակը կախված է հողի տեսակից, նրանց վիճակից, շերտերի խորությունից։
Հողի մասնիկների մակերեսին միկրոօրգանիզմները տեղակայված են փոքր միկրոգաղութներում (յուրաքանչյուրը 20-100 բջիջ)։ Հաճախ դրանք զարգանում են օրգանական նյութերի խցանումների հաստությամբ, կենդանի և մեռնող բույսերի արմատների վրա, բարակ մազանոթներում և ներսի գնդիկներով։
Հողի միկրոֆլորան շատ բազմազան է. Այստեղ հանդիպում են բակտերիաների ֆիզիոլոգիական տարբեր խմբեր՝ փտած, նիտրացնող, ազոտամիկացնող, ծծմբային բակտերիաներ և այլն։ Միկրոֆլորան հողի գոյացման գործոններից է։
Հողի մեջ միկրոօրգանիզմների զարգացման տարածքը կենդանի բույսերի արմատներին հարող գոտին է: Այն կոչվում է ռիզոսֆերա, իսկ դրա մեջ պարունակվող միկրոօրգանիզմների ամբողջությունը կոչվում է ռիզոսֆերային միկրոֆլորա։
Ջրամբարների միկրոֆլորան
Ջուրը բնական միջավայր է, որտեղ մեծ քանակությամբ միկրոօրգանիզմներ են աճում: Դրանց մեծ մասը ջուրը մտնում է հողից։ Գործոն, որը որոշում է ջրի մեջ բակտերիաների քանակը, դրա մեջ սննդանյութերի առկայությունը։ Ամենամաքուր ջրերն են արտեզյան հորերև գարուն: Բաց ջրամբարներն ու գետերը շատ հարուստ են մանրէներով։ Բակտերիաների ամենամեծ քանակությունը հայտնաբերված է ջրի մակերեսային շերտերում՝ ափին ավելի մոտ։ Ափից հեռավորության և խորության ավելացման հետ բակտերիաների թիվը նվազում է։
Մաքուր ջուրը պարունակում է 100-200 բակտերիաներ 1 մլ-ում, մինչդեռ աղտոտված ջուրը պարունակում է 100-300 հազար և ավելի: Ներքևի տիղմում շատ բակտերիաներ կան, հատկապես՝ ներսում մակերեսային շերտորտեղ բակտերիաները թաղանթ են կազմում: Այս թաղանթում կան շատ ծծմբի և երկաթի բակտերիաներ, որոնք օքսիդացնում են ջրածնի սուլֆիդը մինչև ծծմբաթթու և դրանով իսկ կանխում ձկների մահը: Տիղմում ավելի շատ սպորակիր ձևեր կան, իսկ ջրում գերակշռում են ոչ սպորաբեր ձևերը։
Տեսակային կազմով ջրային միկրոֆլորան նման է հողի միկրոֆլորային, սակայն հանդիպում են նաև հատուկ ձևեր։ Ոչնչացնելով ջուրն ընկած տարատեսակ թափոնները՝ միկրոօրգանիզմները աստիճանաբար իրականացնում են ջրի այսպես կոչված կենսաբանական մաքրումը։
Օդի միկրոֆլորա
Օդի միկրոֆլորան ավելի քիչ է, քան հողի և ջրի միկրոֆլորան: Բակտերիաները օդ են բարձրանում փոշու հետ, կարող են որոշ ժամանակ մնալ այնտեղ, այնուհետև նստել երկրի մակերեսին և մահանալ սննդի պակասից կամ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների ազդեցության տակ: Օդում միկրոօրգանիզմների թիվը կախված է աշխարհագրական տարածքից, տեղանքից, սեզոնից, փոշու աղտոտվածությունից և այլն: Փոշու յուրաքանչյուր բծիկը միկրոօրգանիզմների կրող է: Բակտերիաների մեծ մասը օդում է արդյունաբերական ձեռնարկությունների վրա: Գյուղի օդն ավելի մաքուր է։ Մեծ մասը մաքուր օդանտառների, լեռների, ձնառատ տարածությունների վրա։ Օդի վերին շերտերն ավելի քիչ մանրէներ են պարունակում։ Օդի միկրոֆլորայում կան բազմաթիվ պիգմենտային և սպորակիր բակտերիաներ, որոնք մյուսներից ավելի դիմացկուն են ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների նկատմամբ:
Մարդու մարմնի միկրոֆլորան
Մարդու մարմինը, նույնիսկ լիովին առողջ, միշտ միկրոֆլորայի կրող է։ Երբ մարդու մարմինը շփվում է օդի և հողի հետ, մի շարք միկրոօրգանիզմներ, այդ թվում՝ հարուցիչներ (տետանուսի բացիլներ, գազային գանգրենա և այլն), նստում են հագուստի և մաշկի վրա։ Մարդու մարմնի բաց մասերը ամենից հաճախ աղտոտված են: Ձեռքերին հայտնաբերվում են E. coli, staphylococci: Բերանի խոռոչում կան ավելի քան 100 տեսակի մանրէներ։ Բերանը իր ջերմաստիճանով, խոնավությամբ, սննդանյութերի մնացորդներով հիանալի միջավայր է միկրոօրգանիզմների զարգացման համար։
Ստամոքսը թթվային ռեակցիա է ունենում, ուստի դրա մեջ միկրոօրգանիզմների մեծ մասը մահանում է: Բարակ աղիքից սկսած՝ ռեակցիան դառնում է ալկալային, այսինքն. բարենպաստ մանրէների համար. Հաստ աղիքի միկրոֆլորան շատ բազմազան է: Յուրաքանչյուր մեծահասակ օրական արտազատում է մոտ 18 միլիարդ բակտերիաներ արտաթորանքով, այսինքն. ավելի շատ անհատներ, քան մարդիկ ամբողջ աշխարհում:
Ներքին օրգանները կապված չեն արտաքին միջավայր(ուղեղը, սիրտը, լյարդը, միզապարկը և այլն) սովորաբար զերծ են մանրէներից: Մանրէները մտնում են այս օրգանները միայն հիվանդության ժամանակ։
Բակտերիաներ հեծանվավազքում
Միկրոօրգանիզմներն ընդհանրապես և մանրէները հատկապես կարևոր դեր են խաղում Երկրի վրա նյութերի կենսաբանորեն կարևոր ցիկլերում՝ իրականացնելով քիմիական փոխակերպումներ, որոնք լիովին անհասանելի են ոչ բույսերի, ոչ կենդանիների համար: Տարրերի ցիկլի տարբեր փուլեր իրականացվում են տարբեր տեսակի օրգանիզմների կողմից։ Օրգանիզմների յուրաքանչյուր առանձին խմբի գոյությունը կախված է այլ խմբերի կողմից իրականացվող տարրերի քիմիական փոխակերպումից։
ազոտի ցիկլը
Ազոտային միացությունների ցիկլային փոխակերպումը կարևոր դեր է խաղում կենսոլորտային տարբեր օրգանիզմներին ազոտի անհրաժեշտ ձևերի մատակարարման հարցում սննդային կարիքների տեսանկյունից: Ընդհանուր ազոտի ֆիքսացիայի ավելի քան 90%-ը պայմանավորված է որոշակի բակտերիաների նյութափոխանակության ակտիվությամբ:
Ածխածնի ցիկլը
Օրգանական ածխածնի կենսաբանական փոխակերպումը ածխածնի երկօքսիդի, որն ուղեկցվում է մոլեկուլային թթվածնի կրճատմամբ, պահանջում է տարբեր միկրոօրգանիզմների համատեղ նյութափոխանակության ակտիվություն: Շատ աերոբ բակտերիաներ իրականացնում են օրգանական նյութերի ամբողջական օքսիդացում։ Աերոբիկ պայմաններում օրգանական միացությունները սկզբնական շրջանում քայքայվում են խմորումով, իսկ օրգանական խմորման վերջնական արտադրանքը հետագայում օքսիդացվում է անաէրոբ շնչառության միջոցով, եթե առկա են անօրգանական ջրածնի ընդունիչներ (նիտրատ, սուլֆատ կամ CO2):
Ծծմբի ցիկլը
Կենդանի օրգանիզմների համար ծծումբը հասանելի է հիմնականում լուծվող սուլֆատների կամ նվազեցված օրգանական ծծմբի միացությունների տեսքով։
Երկաթե ցիկլը
Որոշ քաղցրահամ ջրի ջրամբարներ պարունակում են բարձր կոնցենտրացիաների նվազեցված երկաթի աղեր: Նման վայրերում զարգանում է կոնկրետ բակտերիալ միկրոֆլորա՝ երկաթի բակտերիաներ, որոնք օքսիդացնում են կրճատված երկաթը։ Նրանք մասնակցում են ճահճային երկաթի հանքաքարերի և երկաթի աղերով հարուստ ջրի աղբյուրների ձևավորմանը։
Բակտերիաները ամենահին օրգանիզմներն են, որոնք հայտնվել են մոտ 3,5 միլիարդ տարի առաջ Արքեում: Մոտ 2,5 միլիարդ տարի նրանք գերիշխում էին Երկրի վրա՝ ձևավորելով կենսոլորտը և մասնակցել թթվածնային մթնոլորտի ձևավորմանը։
Բակտերիաները ամենապարզ դասավորված կենդանի օրգանիզմներից են (բացառությամբ վիրուսների)։ Ենթադրվում է, որ դրանք Երկրի վրա հայտնված առաջին օրգանիզմներն են:
Բակտերիաների շատ տեսակներ օգտակար են և հաջողությամբ օգտագործվում մարդկանց կողմից:
Նախ, օգտակար բակտերիաները լայնորեն կիրառվում են սննդի արդյունաբերության մեջ։
Պանրի, կեֆիրի, սերուցքի, կաթի արտադրության մեջ անհրաժեշտ է կոագուլյացիա, որն առաջանում է կաթնաթթվի ազդեցության տակ։ Կաթնաթթուն արտադրվում է կաթնաթթվային բակտերիաների կողմից, որոնք մեկնարկային կուլտուրաների մաս են կազմում և սնվում են կաթում պարունակվող շաքարով։ Կաթնաթթուն ինքնին նպաստում է երկաթի, կալցիումի, ֆոսֆորի կլանմանը։ Այս օգտակար տարրերն օգնում են մեզ պայքարել վարակիչ հիվանդությունների դեմ։
Պանրի արտադրության մեջ այն սեղմում են կտորների (գլուխների)։ Պանրի գլուխներն ուղարկվում են հասունացման խցիկներ, որտեղ սկսվում է նրա բաղադրության մեջ ընդգրկված տարբեր կաթնաթթվային և պրոպիոնաթթվային բակտերիաների գործունեությունը։ Նրանց գործունեության արդյունքում պանիրը «հասունանում է»՝ ձեռք է բերում բնորոշ համ, հոտ, նախշ ու գույն։
Կեֆիրի արտադրության համար օգտագործվում է կաթնաթթվային բացիլներ և կաթնաթթվային streptococci պարունակող նախուտեստ։
Յոգուրտը համեղ և առողջարար ֆերմենտացված կաթնամթերք է: Յոգուրտի արտադրության համար կաթը պետք է լինի շատ Բարձրորակ. Այն պետք է ունենա նվազագույն քանակությամբ վնասակար բակտերիաներ, որոնք կարող են խանգարել մածունի օգտակար բակտերիաների զարգացմանը: Յոգուրտի բակտերիաները կաթը վերածում են մածունի և տալիս նրան յուրահատուկ համ:
Բրինձ. 14. Lactobacilli - կաթնաթթվային բակտերիաներ:
Կաթնաթթվի և մածունի բակտերիաները, որոնք մտնում են մարդու օրգանիզմ սննդի հետ միասին, օգնում են պայքարել ոչ միայն աղիների վնասակար բակտերիաների, այլ նաև մրսածության և այլ վարակների պատճառող վիրուսների դեմ։ Իրենց կյանքի ընթացքում այս օգտակար բակտերիաները ստեղծում են այնպիսի թթվային միջավայր (շնորհիվ արտազատվող նյութափոխանակության արտադրանքի), որ նրանց կողքին կարող է գոյատևել միայն բարդ պայմաններին շատ հարմարեցված միկրոբը, ինչպիսին է E. coli-ն:
Օգտակար բակտերիաների ակտիվությունն օգտագործվում է կաղամբի և այլ բանջարեղենի խմորման մեջ։
Երկրորդ, բակտերիաները օգտագործվում են բնական հանքաքարերից պղնձի, ցինկի, նիկելի, ուրանի և այլ մետաղների արդյունահանման հանքաքարերը տարրալվացնելու համար։ Լվացքը բակտերիաների օգնությամբ հանքաքարից ոչ հարուստ օգտակար հանածոների արդյունահանումն է, երբ ստացման այլ եղանակները (օրինակ՝ հանքաքարը հալեցնելը) անարդյունավետ են և թանկ։ Լվացքն իրականացվում է աերոբ բակտերիաների միջոցով։
Երրորդ, օգտակար աերոբ բակտերիաները օգտագործվում են քաղաքների կեղտաջրերը և արդյունաբերական ձեռնարկությունները օրգանական մնացորդներից մաքրելու համար:
Նման կենսաբանական մաքրման հիմնական նպատակը կեղտաջրերի բարդ և չլուծվող օրգանական նյութերի չեզոքացումն է, որոնք չեն կարող արդյունահանվել դրանից: մեխանիկական մաքրում, և դրանք տարրալուծելով պարզ ջրում լուծվող տարրերի։
Չորրորդ, բակտերիաները օգտագործվում են մետաքսի և կաշվի մշակման մեջ և այլն։ Արհեստական մետաքսի արտադրության հումքը արտադրվում է հատուկ տրանսգենային բակտերիաների միջոցով։ Տեխնիկական կաթնաթթվային բակտերիաները օգտագործվում են կաշվի արդյունաբերության մեջ՝ ուռելու և չորացնելու համար (պինդ միացություններից հումքի մշակում), տեքստիլ արդյունաբերությունում՝ որպես ներկման և տպագրության օժանդակ միջոց։
Հինգերորդ, բակտերիաները օգտագործվում են գյուղատնտեսական վնասատուների դեմ պայքարելու համար։ Գյուղատնտեսական բույսերը մշակվում են հատուկ պատրաստուկներով, որոնք պարունակում են բակտերիաների որոշակի տեսակներ։ Թրթուրներ - վնասատուներ, կենսաբանական արտադրանքներով մշակված բույսերի մասերը ներծծող, սննդի հետ կուլ են տալիս բակտերիաների սպորները: Սա հանգեցնում է վնասատուների մահվան:
վեցերորդ, բակտերիաները օգտագործվում են տարբեր դեղամիջոցներ արտադրելու համար (օրինակ՝ ինտերֆերոն), որոնք սպանում են վիրուսները և պաշտպանում մարդու իմունիտետը (պաշտպանությունը)։
Եվ վերջինը, վնասակար բակտերիաները նույնպես ունեն օգտակար հատկություններ։
Քայքայվող բակտերիաները (կոպրոֆիտ բակտերիաները) ոչնչացնում են սատկած կենդանիների դիակները, գետնին ընկած ծառերի և թփերի տերևները և հենց իրենք՝ մեռած ծառերի բները։ Այս բակտերիաները մեր մոլորակի մի տեսակ կանոնավոր են: Նրանք սնվում են օրգանական նյութերով և այն վերածում հումուսի՝ երկրի բերրի շերտի։
Հողի բակտերիաները ապրում են հողում և նաև բազմաթիվ օգուտներ են տալիս բնության մեջ: Հանքային աղերը, որոնք արտադրվում են հողի բակտերիաների կողմից, այնուհետև ներծծվում են հողից բույսերի արմատներով: Անտառային հողի մակերեսային շերտի մեկ խորանարդ սանտիմետրը պարունակում է հարյուր միլիոնավոր հողի բակտերիաներ։
Բրինձ. 15. Կլոստրիդիա՝ հողի բակտերիաներ։
Հողում ապրում են նաև բակտերիաներ, որոնք կլանում են օդից ազոտը՝ այն կուտակելով իրենց մարմնում։ Այս ազոտն այնուհետև վերածվում է սպիտակուցների: Բակտերիաների բջիջների մահից հետո այդ սպիտակուցները վերածվում են ազոտային միացությունների (նիտրատների), որոնք պարարտանյութ են և լավ կլանում են բույսերը։
Եզրակացություն.
Բակտերիաները միկրոօրգանիզմների մեծ, լավ ուսումնասիրված խումբ են: Բակտերիաները հանդիպում են ամենուր, և մարդն իր կյանքում անընդհատ հանդիպում է դրանց հետ։ Բակտերիաները կարող են օգտակար լինել մարդկանց համար և կարող են դառնալ վտանգավոր հիվանդությունների աղբյուր։
Բակտերիաների հատկությունների ուսումնասիրությունը, դրանց վնասակար դրսևորումների դեմ պայքարը և օգտագործումը օգտակար հատկություններբակտերիաների կենսագործունեությունը մարդու հիմնական խնդիրներից մեկն է։
6-րդ դասարանի աշակերտ Բ _________________________________ / Յարոսլավ Շչիպանով /
գրականություն.
1. Berkinblit M.B., Glagolev S.M., Maleeva Yu.V., Կենսաբանություն. Դասագիրք 6-րդ դասարանի համար: - Մ.: Բինոմ: Գիտելիքների լաբորատորիա, 2008 թ.
2. Իվչենկո, T. V. Էլեկտրոնային դասագիրք «Կենսաբանություն. 6-րդ դասարան. Կենդանի օրգանիզմ»: // Կենսաբանությունը դպրոցում. - 2007 թ.
3. Պասեչնիկ Վ.Վ. Կենսաբանություն. 6 բջիջ Բակտերիաներ, սնկեր, բույսեր՝ պրոկ. հանրակրթության համար դասագիրք հաստատություններ, - 4-րդ հրատ., կարծրատիպ. - Մ.: Բաստարդ, 2000 թ.
4. Սմելովա, Վ.Գ. Թվային մանրադիտակ կենսաբանության դասերին // Հրատարակչություն «Սեպտեմբերի առաջին» Կենսաբանություն. - 2012. - թիվ 1:
