БИОЛОГИЯ. ОБЗОР ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

 

 

ЦАРСТВО ДРОБЯНКИ. ПОДЦАРСТВО БАКТЕРИИ

 – эубактерии и архебактерии

 

Организмы, относящиеся к этому царству, характеризуются отсутствием ядра, окруженного мембраной. ДНК образует единственную нить, замкнутую в кольцо. Центриоли и митотическое веретено отсутствуют, деление клеток осуществляется путем перетяжки. У дробянок нет пластид и митохондрий. Основу клеточной стенки составляет гликопептид муреин (а не целлюлоза, как у растений). Жгутиков обычно нет или они имеют простое строение. Питание гетеротрофное или автотроф- ное. Половой процесс осуществляется в форме обмена генетическим материалом между особями.

 

ПОДЦАРСТВО БАКТЕРИИ

 

Сюда относят две крупные группы бактерий: эубактерии и архебактерии (от греч. «археос»—древний). Архебактерии резко отличаются от истинных бактерий (эубактерий) химическим составом и физиологическими свойствами, сравнительно немногочисленны (обнаружено немногим более 40 видов). Некоторые признаки сближают архебактерий с эукариотами, другие — отличают их как от истинных бактерий, так и от эукариот.

 

Рассмотрим строение и физиологию широко распространенных истинных бактерий, или эубактерий.

 

Это одноклеточные организмы. Как у всех прокариот, ядро у них отсутствует. Размер бактериальных клеток колеблется от 0,2 до 10 мкм, в редких случаях достигают в длину 30—100 мкм (например, некоторые серные пурпурные бактерии). По форме выделяют шаровидные кокки, палочковидные бациллы, изогнутые вибрионы, извитые в виде спирали спирохеты и спириллы ( 78). Многие бактерии неподвижны, другие имеют жгутики (от 1 до 50) и могут передвигаться. Снабженные жгутиками бактерии двигаются довольно быстро: за секунду клетка может проходить расстояние, в 50 раз превышающее ее длину.

 

Бактериальные клетки окружены плотной оболочкой — клеточной стенкой, благодаря которой сохраняют постоянную форму. Опорным каркасом клеточной стенки служит особый полимер — глико- пептид муреин, покрывающий клетку одним или несколькими слоями. По составу и строению клеточной стенки бактерии существенно отличаются от растений и животных. Многие виды бактерий образуют слизистую капсулу. Наличие капсулы обеспечивает устойчивость бактерий к фагоцитозу и тем самым повышает их болезнетворную активность. Таким образом, капсула служит для бактерий защитным покровом и, кроме того, предохраняет клетку от высыхания.

 

Под капсулой и клеточной стенкой располагается цитоплазматическая мембрана, которая образует впячи- вания в цитоплазму и формирует мембранные комплексы, выполняющие функции, аналогичные функциям митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи (подробнее о строении прокариотической клетки см. с. 54). Путем впячивания наружной цитоплазмати- ческой мембраны образуются также мембранные структуры, на которых располагаются пигменты, участвующие в фотосинтезе. (Вспомните, что у фототрофных бактерий, использующих свет в качестве источника энергии, фотосинтез происходит в анаэробных условиях и не сопровождается выделением кислорода.) В цитоплазме бактериальных клеток имеются включения, содержащие запасные питательные вещества — крахмал, гликоген, жиры. Многие бактерии способны также запасать фосфор в виде гранул полифосфатов и элементарную серу.

 

Большинство бактерий гетеротрофы, т. е. используют для питания готовые органические соединения (мертвых тел или выделений других организмов) — сахара, аминокислоты, витамины. Их называют сапротрофами (от греч. «сапрос»—гнилой).

 

 

 Другие гетеротрофные бактерии живут за счет питательных веществ других организмов, в теле которых они обитают. Их называют паразитами. Паразитизм у бактерий распространен очень широко. Существуют бактерии, паразитирующие в теле бактерий других видов. К числу паразитических бактерий, вызывающих заболевания у человека, относятся возбудители чумы, холеры, туберкулеза, дизентерии, дифтерии, менингита и многие другие. Встречаются так называемые хищные бактерии, захватывающие мелкие живые организмы ( 79). Гетеротрофные оактерии получают энергию для биосинтеза путем окисления органических соединений (углеводов и др.). Этот процесс может происходить при участии кислорода (дыхание) или в анаэробных условиях (брожение).

 

В зависимости от конечного продукта различают несколько видов брожения. Так, спиртовое брожение заключается в расщеплении Сахаров (глюкозы, фруктозы) до этилового спирта и СО2 в присутствии фосфата. В суммарном виде уравнение реакции выглядит так:

СбН120б^2С2Н50Н+2С02 +23,5- 104 Дж.

 

Молочнокислые бактерии превращают сахара в молочную кислоту. Эти бактерии широко используют для квашения молока и овощей (например, приготовление кислой капусты — результат молочнокислого брожения, осуществляющегося в анаэробных условиях).

Маслянокислые бактерии сбраживают углеводы, в том числе высокомолекулярные — крахмал, гликоген, спирты, органические кислоты до масляной кислоты. В природных условиях маслянокислое брожение осу ществляется в громадных размерах на дне болот, в заболоченных почвах, в илах, где ограничен доступ кислорода. Промежуточный продукт маслянокислого брожения — уксусная кислота, которая и включается в биологический круговорот веществ.

 

Необходимо отметить, что процессы брожения сопровождаются (помимо конечного) образованием побочных продуктов: ацетона, бутанола, изопропилового спирта, глицерина и др.

 

В природных условиях большое значение имеют метанообразующие бактерии, которые сбраживают спирты и органические кислоты в метан и СОг. Некоторые из них способны превращать в метан даже оксид углерода. Метанообразующие бактерии обитают в болотах; где они образуют «болотный газ» (метан). Метанообразующие бактерии замыкают любой цикл брожения. Сначала другие бактерии сбраживают углеводы до жирных кислот, спиртов, С02 и молекулярного водорода, а затем уже эти продукты перерабатываются метанообразующими бактериями.

 

Значительная часть бактерий синтезирует органические вещества своего тела путем усвоения углекислоты. Такие организмы называются автотрофами. Эту группу бактерий делят на фототрофов, для которых источником энергии служит солнечный свет, и хемотросров, использующие для синтеза органических веществ собственного тела энергию химических реакций — окислительных или восстановительных.

 

Фототрофные бактерии (серные и несерные) — обитатели пресных и морских вод. Фотосинтез у них протекает в анаэробных условиях и не сопровождается выделением кислорода.

 

Хемотрофы могут быть аэробными и анаэробными организмами. К ним относятся нитрифицирующие бактерии, переводящие аммиак в нитриты и далее в нитраты, железобактерии, переводящие закисное железо (Fe2+) в окисное (Fe3+), водородные бактерии, окисляющие молекулярный водород, и др.

 

Размножаются бактерии путем деления, которое наступает после удвоения бактериальной хромосомы — кольцевидной молекулы ДНК. Многие бактерии образуют споры путем формирования плотной оболочки вокруг молекулы ДНК с участком цитоплазмы. Споры обладают большой устойчивостью, сохраняя жизнеспособность в течение длительного времени.

 

Бактерии играют большую роль в разложении природных органических соединений. Вместе с другими деструкторами они разлагают целлюлозу либо выделяя в среду гидролитические ферменты, либо тесно прилегая к ее волокнам и поглощая продукты гидролиза. Целлюлоза подвергается также сбраживанию с выделением этилового спирта, уксусной и молочной кислот, СО2 и других соединений. Бактерии разлагают целлюлозу также в рубце желудка жвачных животных. В результате их деятельности образуются значительные количества уксусной, масляной и других кислот, а также большое количество газов — Н2, СО2, СН4 (до 700 л в день).

 

 

К содержанию книги: Мамонтов. Биология, пособие

 

Смотрите также:

 

Курс биологии для поступающих в вузы  возникновение систематики - Карл Линней шведский врач...

Основоположник принципов и методов систематики органического мира.

 

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ И ГЕНЕТИКА  морфологические доказательства эволюции...