прокаріотична клітина

Яка роль бактерій в природі?

Корисні бактерії травного тракту (escherichia coli)

Бульбочкові бактерії рослин

Виробничі процеси (молочнокислі бактерії)

Патогенні (хвороботворні) бактерії (паличка Коха)

Біологічне очищення питної води, замість хлорування

Кругообіг речовин і енергії в біосфері в цілому

Бактерії відіграють величезну роль в існуванні сучасної біосфери. Багато з них викликають процеси гниття і бродіння. Існують прокаріоти, що живуть в симбіозі з іншими організмами, наприклад бульбочкові бактерії на коренях бобових рослин. До групи бактерій-паразитів відносяться мікроорганізми, здатні викликати захворювання рослин і тварин. Пневмонія, ангіна, тиф, холера, чума, туберкульоз, сибірська виразка і багато інших важкі захворювання людини викликаються патогенними бактеріями.

Питання для повторення та завдання

1. У чому полягають значення і екологічна роль прокаріотів в біоценозах?

Царство прокаріотів в основному представлено бактеріями, найбільш древніми організмами нашої планети. Виникнувши більше 3,5 млрд років тому, прокаріоти фактично створили біосферу Землі, сформувавши умови для подальшої еволюції організмів. Вперше бактерії побачив під мікроскопом і описав в 1683 р голландський натураліст А. Левенгук. Розміри бактерій коливаються в межах від 1 до 15 мкм. Окрему бактеріальну клітину можна побачити тільки за допомогою досить складного мікроскопа, тому їх і називають мікроорганізмами. Бактерії живуть всюди: в грунті, у воді, в повітрі, на поверхні і всередині інших організмів у продуктах харчування. Деякі бактерії поселяються в гарячих джерелах, де температура води досягає 78 ° С і вище. Число бактерій на планеті величезна, наприклад в 1 г родючого грунту міститься близько 2,5 млрд бактеріальних клітин. Форма клітин бактерій надзвичайно різноманітна (рис. 39). Виділяють паличкоподібні - бацили, сферичні - коки, спіралеподібні - спірили, що мають форму коми - вібріони. Бактерії відіграють величезну роль в існуванні сучасної біосфери. Багато з них викликають процеси гниття і бродіння. Існують прокаріоти, що живуть в симбіозі з іншими організмами, наприклад бульбочкові бактерії на коренях бобових рослин. До групи бактерій-паразитів відносяться мікроорганізми, здатні викликати захворювання рослин і тварин. Пневмонія, ангіна, тиф, холера, чума, туберкульоз, сибірська виразка і багато інших важкі захворювання людини викликаються патогенними бактеріями.

2. Яким чином хвороботворні мікроорганізми впливають на стан макроорганізму (господаря)?

Серед бактерій існує багато хвороботворних (патогенних) видів, що викликають захворювання у людини. Вперше довести хвороботворну роль бактерій вдалося німецькому лікарю і досліднику Роберту Коху. Він відкрив бактерій-збудників багатьох захворювань. У 1882 р Кох виділив і описав збудника туберкульозу, якого пізніше стали називати паличкою Коха. Одним з найбільш швидкоплинних бактеріальних захворювань є чума. Від перших ознак хвороби до смерті може пройти всього кілька годин. Дуже небезпечні газова гангрена і правець. Їх збудники - бактерії, що живуть у грунті. Зараження відбувається при попаданні землі в глибокі рани. Поверхневі рани і опіки часто інфікуються стафілококами і стрептококами, що викликають гнійні запалення. Через повітря можна заразитися на ангіну, кашлюк, дифтерію, туберкульоз. Інші хвороботворні мікроби можуть потрапити в організм через сиру воду, немиті овочі та фрукти, брудний посуд і руки. Такі захворювання, як холера, черевний тиф, дизентерія, супроводжуються розладом роботи кишечника, болями в животі, підвищенням температури.

3. Опишіть будову бактеріальної клітини. Як ви думаєте, чому у бактерій ДНК не утворює комплекс з білками?

Клітина оточена мембраною звичайного будови, назовні від якої знаходиться клітинна стінка. У центральній частині цитоплазми розташовується одна кільцева молекула ДНК, що не відмежована мембраною від решти цитоплазми. Зона клітини, що містить генетичний матеріал, носить назву нуклеоид (від лат. Nucleus - ядро ​​і грец. Eidos - вид). Крім основної кільцевої «хромосоми» бактерії зазвичай містять кілька дрібних молекул ДНК у формі невеликих, вільно розташованих кілець, так званих плазмід, що беруть участь в обміні генетичним матеріалом між бактеріями. У бактеріальних клітинах немає мембранних органоїдів, характерних для еукаріот (ендоплазматичноїмережі, апарату Гольджі, мітохондрій, пластид, лізосом). Функції цих органоїдів виконують впячивания клітинної мембрани. Обов'язковими органоидами, які забезпечують синтез білка в бактеріальних клітинах, є рибосоми. Поверх клітинної стінки багато бактерії виділяють слиз, утворюючи своєрідну капсулу, додатково захищає бактерію від зовнішніх впливів.

Білки-гістони, які утворюють комплекси в клітині, перш за все виконують функцію упаковки для компактного розташування в ядрі, а в прокариотической клітці немає ядерної оболонки, тому і білки не потрібні.

4. Як розмножуються бактерії?

Бактерії розмножуються простим поділом надвоє. Після редуплікаціі кільцевої ДНК клітина подовжується і в ній утворюється поперечна перегородка. Надалі дочірні клітини розходяться або залишаються пов'язаними в групи.

5. У чому сутність процесу спороутворення у бактерій? Порівняйте спори рослин і грибів. У чому їх схожість і принципові відмінності?

Багато прокаріоти здатні до спороутворення (рис. 40). Спори виникають, як правило, в несприятливих умовах і являють собою клітини з різко зниженим рівнем метаболізму. Спори покриті захисною оболонкою, зберігають життєздатність протягом сотень і навіть тисяч років і витримують коливання температури від -243 до 140 ° С. При настанні сприятливих умов суперечки «проростають» і дають початок новій бактеріальної клітці. Таким чином, спорообразование у прокаріот є етапом

життєвого циклу, що забезпечує переживання несприятливих умов навколишнього середовища. Крім цього в стані суперечка мікроорганізми можуть легко поширюватися за допомогою вітру і іншими способами.

1. Зробіть припущення, що відбудеться, якщо зникнуть всі бактерії на Землі.

Бактерії відіграють величезну роль в існуванні сучасної біосфери. Багато з них викликають процеси гниття і бродіння. Існують прокаріоти, що живуть в симбіозі з іншими організмами, наприклад бульбочкові бактерії на коренях бобових рослин. Тому порушитися стійкість екосистем і глобальний кругообіг хімічних елементів і сполук у природі, припиняться процеси гниття, і інші найважливіші процеси екосистем.

2. Як давно люди використовують мікроорганізми?

Вперше бактерії побачив під мікроскопом і описав в 1683 р голландський натураліст А. Левенгук. Розміри бактерій коливаються в межах від 1 до 15 мкм. Окрему бактеріальну клітину можна побачити тільки за допомогою досить складного мікроскопа, тому їх і називають мікроорганізмами. Мікроорганізми у вигляді заквасок для приготування пива і вина свідомо використовували ще в Вавилоні (4 тис. Років тому) і у шумерів (більше 5 тис. Років тому). Зараз люди використовують вже сотні видів мікроорганізмів, і число це зростає. Але якісний стрибок в їх використанні стався, ймовірно, 20-30 років тому, коли були зрозумілі багато генетичні механізми регуляції біохімічних процесів, що відбуваються у мікроорганізмів, а сама їх генетика стала такою ж суворою наукою, як до того генетика вищих еукаріот. Всі ці роки відбувалося не тільки збільшення наших знань про мікроорганізми, а й вдосконалення технології їх використання в практичних цілях. Все це послужило базою для створення мікробіологічної промисловості - важливої ​​і самостійної галузі сучасного виробництва.

3. В чому полягає сутність процесів пастеризації і стерилізації як заходи боротьби з бактеріями?

Пастеризація - теплова обробка молока при температурах нижче точки його кипіння, що проводиться з метою знешкоджених молока в мікробіологічному відношенні, інактивації ферментів, додання молоку певного смаку і запаху. Пастеризація молока послаблює або знищує деякі вади смаку і запаху молока, а в поєднанні з охолодженням і асептичним розливом виключає вторинне обсіменіння мікроорганізмами, запобігає псуванню продукту при зберіганні. Можливе бактеріальне обсіменіння при технологічній обробці молока наочно видно. Критичні температури загибелі патогенних мікроорганізмів нижче, ніж молочнокислих, особливо термофільних бактерій; найбільш стійкі бактерії туберкульозу. Температури руйнування ферментів також різні. Так, фосфатаза інактивується при 72-74 ° С, нативная ліпаза - при 74-80 ° С, бактеріальна ліпаза - при 85-90 ° С.

Стерилізація - теплова обробка молока при температурі вище 100 ° С. При цьому повністю знищуються всі види вегетативних мікроорганізмів, їх суперечка, инактивируются ферменти. У молочній промисловості застосовують такі види стерилізації: стерилізація в тарі при температурі 115-120 ° С з витримкою 30 і 20 хв; обробка ультрависокими температурами (УВТ-обробка або ультра пастеризація) при температурі в межах 140 ° С з витримкою 2 с.

4. Що таке антибіотики? З якою метою їх застосовують?

Антибіотики - це препарати для лікування бактеріальних інфекцій і захворювань.

6. Організуйте і проведіть дослідження мікроорганізмів в природних продуктах (квашена капуста, кисломолочні продукти, чайний гриб, дріжджове тісто).

Молоко - живильна рідина, яка виробляється молочними залозами самок ссавців, це багатокомпонентна полідисперсна система, в якій усі складові речовини знаходяться в тонкодисперсном стані, що забезпечує молоку рідку консистенцію, до його складу входить: вода, молочний жир, білки, казеїн, молочний цукор лактоза, мінеральні речовини, вітаміни, пігменти, гормони, гази (вуглекислий, азот, кисень, аміак), та ін компоненти. Для досвіду необхідно взяти пастеризоване свіже молоко і несвіже (24 години стояло при кімнатній температурі).

1. Мікробіологічну петлю занурте в пробу свіжого молоко, злегка збовтай його.

2. Розподіліть вміст петлі в чашці Петрі (з заготовленої середовищем агар-агар), і розподіліть пробу по всій поверхні штрихами.

3. Закрийте кришку чашки.

4. Теж зробіть з несвіжим молоком і інший чашкою Петрі.

5. Всі проби (можна зробити кілька чашок), помістіть в термостат при температурі 350С на три доби.

6. Чашки слід перевернути, щоб уникнути потрапляння конденсату на проби.

7. Після інкубації бактерій, чашки можна покласти в холодильник, попередньо перев'язавши скотчем.

8. Приготувати мазок проби.

9. 1-2 краплі помістити на предметне скло

10. Прожарити петлю, злегка торкнутися колонії бактерій в чашці Петрі

11. Перемісти клітини на предметне скло і злегка перешкодити краплю петлею.

12. Розмазати клітини у вигляді тонкої плівки.

13. Висушіть скло з пробою, можна над полум'ям спиртівки, дуже обережно - не перегріти!

14. Розглянути під мікроскопом виготовлений микропрепарат

15. Зробити малюнок.

16. Зробити висновки.