Bakteriers biologi. Struktur af en bakteriecelle

Kongeriget "Bakterier" består af bakterier og blågrønalger, generelle karakteristika som ligger i den lille størrelse og fraværet af en kerne adskilt af en membran fra cytoplasmaet.

Hvem er bakterier

Oversat fra græsk betyder "bakterion" pind. For det meste er mikrober encellede organismer, der er usynlige for det blotte øje, og som formerer sig ved deling.

Hvem opdagede dem

For første gang var en hollandsk forsker, der levede i det 17. århundrede, Anthony Van Leeuwenhoek, i stand til at se de mindste encellede organismer i et hjemmelavet mikroskop. Undersøgelse verdenen gennem forstørrelsesglasset på et forstørrelsesglas begyndte han, mens han arbejdede i en sybehandlerbutik.

Anthony Van Leeuwenhoek (1632 - 1723)

Leeuwenhoek fokuserede efterfølgende på at lave linser, der kunne forstørre op til 300 gange. I dem undersøgte han de mindste mikroorganismer, beskrev den modtagne information og overførte det, han så, til papir.

I 1676 opdagede Leeuwenhoek og præsenterede information om mikroskopiske væsner, som han gav navnet "dyredyr".

Hvad spiser de?

De mindste mikroorganismer eksisterede på Jorden længe før menneskets fremkomst. De har en allestedsnærværende fordeling og lever af økologiske fødevarer og uorganiske stoffer.

I form af absorption næringsstoffer Bakterier opdeles normalt i autotrofe og heterotrofe. Til eksistens og udvikling bruger heterotrofer affaldsprodukter fra den organiske nedbrydning af levende organismer.

Repræsentanter for bakterier

Biologer har identificeret omkring 2.500 grupper af forskellige bakterier.

I henhold til deres form er de opdelt i:

• kokker med sfæriske konturer;
• baciller - stavformet;
• vibrioer, der har kurver;
• spirilla - spiralform;
• streptokokker, bestående af kæder;
• stafylokokker, der danner druelignende klaser.

Ifølge graden af ​​indflydelse på den menneskelige krop kan prokaryoter opdeles i:

• nyttig;
• skadelig.

Mikrober farlige for mennesker omfatter stafylokokker og streptokokker, som forårsager purulente sygdomme.

Bakterierne bifido og acidophilus anses for gavnlige, stimulerer immunsystemet og beskytter mave-tarmkanalen.

Hvordan formerer rigtige bakterier sig?

Reproduktion af alle typer prokaryoter sker hovedsageligt ved deling, efterfulgt af vækst til den oprindelige størrelse. Efter at have nået en vis størrelse opdeles en voksen mikroorganisme i to dele.

Mindre almindeligt udføres reproduktion af lignende encellede organismer ved knopskydning og konjugering. Ved knopskydning på modermikroorganismen vokser op til fire nye celler, efterfulgt af døden af ​​den voksne del.

Konjugation betragtes som den enkleste seksuelle proces i encellede organismer. Oftest formerer bakterier, der lever i animalske organismer, sig på denne måde.

Bakterie symbionter

Mikroorganismer involveret i fordøjelsen i den menneskelige tarm er lysende eksempel bakterie symbionter. Symbiose blev først opdaget af den hollandske mikrobiolog Martin Willem Beijerinck. I 1888 beviste han den gensidigt gavnlige tætte sameksistens af encellede og bælgplanter.

At leve i rodsystemet, symbionter, fodring af kulhydrater, forsyner planten med atmosfærisk nitrogen. Således øger bælgfrugter frugtbarheden uden at udtømme jorden.

Der er mange vellykkede symbiotiske eksempler, der involverer bakterier og:

• person;
• alger;
• leddyr;
• havdyr.

Mikroskopiske encellede organismer hjælper menneskekroppens systemer og fremmer udrensning Spildevand, deltage i cirkulationen af ​​elementer og arbejde for at nå fælles mål.

Hvorfor klassificeres bakterier i et særligt kongerige?

Disse organismer er karakteriseret ved deres lille størrelse, mangel på en dannet kerne og enestående struktur. Derfor på trods af ydre lighed, kan de ikke klassificeres som eukaryoter, som har en dannet cellekerne begrænset fra cytoplasmaet af en membran.

Takket være alle deres egenskaber identificerede videnskabsmænd dem i det 20. århundrede som et separat kongerige.

De ældste bakterier

De mindste encellede organismer betragtes som det første liv, der dukkede op på Jorden. Forskere opdagede i 2016 nedgravede cyanobakterier i Grønland, der var omkring 3,7 milliarder år gamle.

I Canada er der fundet spor af mikroorganismer, der levede for cirka 4 milliarder år siden i havet.

Bakteriers funktioner

I biologi, mellem levende organismer og deres miljø, udfører bakterier følgende funktioner:

• forarbejdning af organiske stoffer til mineraler;
• nitrogenfiksering.

I menneskelivet spiller encellede mikroorganismer en vigtig rolle fra de første minutter af fødslen. De giver en afbalanceret tarmmikroflora, påvirker immunsystemet og opretholder vand-saltbalancen.

Bakteriereservestof

Hos prokaryoter ophobes reservenæringsstoffer i cytoplasmaet. Deres ophobning sker i gunstige forhold, og indtages under faste.

Bakteriereservestoffer omfatter:

• polysaccharider;
• lipider;
• polypeptider;
• polyphosphater;
• svovlaflejringer.

Det vigtigste tegn på bakterier

Kernens funktion i prokaryoter udføres af nukleoiden.

Derfor er det vigtigste kendetegn ved bakterier koncentrationen af ​​arveligt materiale i ét kromosom.

Hvorfor klassificeres repræsentanter for bakterieriget som prokaryoter?

Fraværet af en dannet kerne var grunden til at klassificere bakterier som prokaryote organismer.

Hvordan bakterier overlever ugunstige forhold

Mikroskopiske prokaryoter er i stand til lang tid udholde ugunstige forhold, der bliver til tvister. Der er et tab af vand fra cellen, et betydeligt fald i volumen og en ændring i form.

Sporer bliver ufølsomme over for mekaniske, temperatur- og kemiske påvirkninger. På denne måde bevares levedygtighedens egenskab, og der gennemføres en effektiv genbosættelse.

Konklusion

Bakterier – ældste form liv på jorden, kendt længe før menneskets tilsynekomst. De er til stede overalt: i den omgivende luft, vand, i overfladelaget jordskorpen. Habitater omfatter planter, dyr og mennesker.

Aktiv undersøgelse af encellede organismer begyndte i det 19. århundrede og fortsætter den dag i dag. Disse organismer er hoveddelen Hverdagen mennesker og har en direkte indflydelse på menneskets eksistens.

Alle ved, at bakterier er den ældste type levende væsener, der bebor vores planet. De første bakterier var de mest primitive, men efterhånden som vores jord ændrede sig, ændrede bakterierne sig også. De er til stede overalt, i vand, på land, i luften vi indånder, i mad, i planter. Ligesom mennesker kan bakterier være gode og dårlige.

Nyttige bakterier er:

• Mælkesyre eller lactobaciller. En af disse gode bakterier er en mælkesyrebakterie. Dette er en stavformet type bakterier, der lever i mejeriprodukter og fermenterede mælkeprodukter. Disse bakterier bebor også menneskets mundhule, tarme og vagina. Den største fordel ved disse bakterier er, at de producerer mælkesyre som en gæring, takket være hvilken vi får yoghurt, kefir, fermenteret bagt mælk fra mælk, desuden er disse produkter meget nyttige for mennesker. I tarmene spiller de rollen som at rense tarmmiljøet for dårlige bakterier.
• Bifidobakterier. Bifidobakterier findes hovedsageligt i mave-tarmkanalen, ligesom mælkesyrebakterier er i stand til at producere mælkesyre og eddikesyre, på grund af hvilke disse bakterier styrer væksten af ​​patogene bakterier og derved regulerer pH-niveauet i vores tarme. Forskellige varianter af bifidobakterier hjælper med at slippe af med forstoppelse, diarré og svampeinfektioner.
• Escherichia coli. Den menneskelige tarmmikroflora består af de fleste mikrober af Escherichia coli-gruppen. De bidrager god fordøjelse og deltager også i nogle cellulære processer. Men nogle varianter af denne pind kan forårsage forgiftning, diarré og nyresvigt.
• Streptomycetes. Levestedet for streptomycetes er vand, nedbrydningsforbindelser, jord. Derfor er de særligt nyttige for miljøet, fordi... Mange nedbrydningsprocesser og kombinationer udføres med dem. Derudover bruges nogle af disse bakterier i produktionen af ​​antibiotika og svampedræbende lægemidler.

Skadelige bakterier er:

• Streptokokker. Kædeformede bakterier, som, når de kommer ind i kroppen, er årsagerne til mange sygdomme, såsom tonsillitis, bronkitis, mellemørebetændelse og andre.
• Peststok. En stavformet bakterie, der lever i små gnavere, forårsager frygtelige sygdomme som pest eller lungebetændelse. Det er en pest frygtelig sygdom, som kan ødelægge hele lande, og sammenlignes med biologiske våben.
• Helicobacter pylori. Levestedet for Helicobacter pylori er den menneskelige mave, men hos nogle mennesker forårsager tilstedeværelsen af ​​disse bakterier gastritis og sår.
• Staphylococcus. Navnet stafylokokker kommer af, at cellernes form minder om en klase vindruer. For mennesker forårsager disse bakterier alvorlige sygdomme med forgiftning og purulente formationer. Uanset hvor forfærdelige bakterier er, har menneskeheden lært at overleve blandt dem takket være vaccination.

I dette øjeblik, mand, når du læser disse linjer, nyder du godt af bakteriernes arbejde. Fra den ilt, vi indånder, til de næringsstoffer, vores maver udvinder fra vores mad, har vi bakterier at takke for, at de trives på denne planet. I vores krop er der omkring ti gange flere mikroorganismer, herunder bakterier, end vores egne celler. Grundlæggende er vi flere mikrober end mennesker.

Det er først for nylig, at vi er begyndt at forstå lidt om mikroskopiske organismer og deres indvirkning på vores planet og sundhed, men historien viser, at vores forfædre allerede for århundreder siden udnyttede bakteriernes kraft til at fermentere fødevarer og drikkevarer (den der har hørt om brød og øl?).

I 1600-tallet begyndte vi at studere bakterier direkte i vores kroppe i tæt forbindelse med os – i munden. Antoni van Leeuwenhoeks nysgerrighed førte til opdagelsen af ​​bakterier, da han undersøgte en plak mellem sine egne tænder. Van Leeuwenhoek voksede poetisk om bakterierne og beskrev bakteriekolonien på hans tænder som "et lille hvidt stof, som hærdet dej." Ved at placere prøven under et mikroskop så van Leeuwenhoek, at mikroorganismerne bevægede sig. Så de er i live!

Du bør vide, at bakterier spillede en afgørende rolle for Jorden, der bliver centralt punkt i at skabe åndbar luft og biologisk rigdom til den planet, vi kalder hjem.

I denne artikel vil vi give dig et overblik over disse små, men meget indflydelsesrige mikroorganismer. Vi vil se på de gode, de dårlige og de direkte bizarre måder, bakterier har formet menneskets historie og miljø. Lad os først se på, hvordan bakterier adskiller sig fra andre typer liv.

Grundlæggende om bakterier

Tja, hvis bakterier er usynlige for det blotte øje, hvordan kan vi så vide så meget om dem?

Forskere har udviklet kraftfulde mikroskoper til at se på bakterier - som varierer i størrelse fra en til nogle få mikron (milliontedele af en meter) - og finde ud af, hvordan de relaterer til andre livsformer, planter, dyr, vira og svampe.

Som du måske ved, er celler livets byggesten, fra vores krops væv til træet, der vokser uden for vores vindue. Mennesker, dyr og planter har celler med genetisk information indeholdt i en membran kaldet kernen. Disse typer celler, kaldet eukaryote celler, har specielle organeller, som hver især udfører unikt arbejde, hjælper cellen med at arbejde.

Bakterier har dog ikke en kerne, og deres genetiske materiale (DNA) flyder frit inde i cellen. Disse mikroskopiske celler har ingen organeller og har andre metoder til reproduktion og overførsel af genetisk materiale. Bakterier betragtes som prokaryote celler.

• Overlever bakterier i et miljø med eller uden ilt?
• Deres form: stænger (bacillus), cirkler (cocci) eller spiraler (spirillum)
• Er bakterierne gram-negative eller gram-positive, det vil sige, har de en ydre beskyttende membran, der forhindrer farvning af cellens indre?
• Hvordan bakterier bevæger sig og udforsker deres miljø (mange bakterier har flageller, små pisklignende strukturer, der giver dem mulighed for at bevæge sig rundt i deres miljø)

Mikrobiologi- videnskaben om alle typer mikrober, inklusive bakterier, arkæer, svampe, vira og protozoer - adskiller bakterier fra deres mikrobielle fætre.

Bakterielignende prokaryoter, nu klassificeret som archaea, var engang sammen med bakterier, men efterhånden som forskerne lærte mere om dem, gav de bakterier og archaea deres egne kategorier.

Mikrobiel ernæring (og miasma)

Ligesom mennesker, dyr og planter har bakterier brug for mad for at overleve.

Nogle bakterier - autotrofer - bruger basale ressourcer som sollys, vand og kemiske stoffer fra miljøet til at skabe mad (tænk på cyanobakterier, som har omdannet sollys til ilt i 2,5 millioner år). Andre bakterier kaldes heterotrofer af videnskabsmænd, fordi de får deres energi fra eksisterende organisk materiale som føde (for eksempel døde blade på skovjord).

Sandheden er, at det, der kan være velsmagende for bakterier, vil være ulækkert for os. De har udviklet sig til at absorbere alle typer produkter, fra olieudslip og nukleare biprodukter til menneskeligt affald og nedbrydningsprodukter.

Men en bakteries affinitet til en bestemt fødevarekilde kan gavne samfundet. For eksempel henvendte kunsteksperter fra Italien sig til bakterier, der kan spise overskydende lag af salt og lim, hvilket reducerer holdbarheden af ​​uvurderlige kunstværker. Evne til at genbruge bakterier organisk stof også meget gavnlig for Jorden, både i jord og vand.

Fra daglig erfaring er du godt klar over lugten forårsaget af bakterier, der indtager indholdet af din skraldespand, behandler madrester og udsender sine egne gasformige biprodukter. Dette er dog ikke alt. Du kan også give bakterier skylden for at forårsage de akavede øjeblikke, når du selv passerer gas.

Én stor familie

Bakterier vokser og danner kolonier, når de får chancen. Hvis fødevarer og miljøforhold er gunstige, formerer de sig og danner klistrede klumper kaldet biofilm, som de kan overleve på forskellige overflader- fra klipper til tænderne i din mund.

Biofilm har deres fordele og ulemper. På den ene side er de gensidigt gavnlige naturlige genstande(gensidighed). På den anden side kan de være en alvorlig trussel. For eksempel har læger, der behandler patienter med medicinske implantater og udstyr, alvorlige bekymringer over biofilm, fordi de giver fast ejendom til bakterier. Når først de er koloniseret, kan biofilm producere biprodukter, der er giftige - og nogle gange dødelige - for mennesker.

Ligesom mennesker i byer kommunikerer celler i en biofilm med hinanden, udveksler information om mad og potentiel fare. Men i stedet for at ringe til naboer i telefonen, sender bakterier sedler ved hjælp af kemikalier.

Bakterier er heller ikke bange for at leve alene. Nogle arter har udviklet sig interessante måder at overleve under barske forhold. Når der ikke er mere mad, og forholdene bliver uudholdelige, bevarer bakterierne sig selv ved at skabe en hård skal, en endospore, som sætter cellen i en dvaletilstand og bevarer bakteriens genetiske materiale.

Forskere finder bakterier i sådanne tidskapsler, der blev opbevaret i 100 og endda 250 millioner år. Det tyder på, at bakterierne kan lagre sig selv i lang tid.

Nu hvor vi ved, hvilke muligheder kolonier giver bakterier, lad os finde ud af, hvordan de når dertil - gennem deling og reproduktion.

Bakterier reproduktion

Hvordan skaber bakterier kolonier? Ligesom andre livsformer på Jorden skal bakterier replikere sig selv for at overleve. Andre organismer gør dette gennem seksuel reproduktion, men ikke bakterier. Men lad os først diskutere, hvorfor mangfoldighed er godt.

Livet gennemgår naturlig udvælgelse, eller de selektive kræfter i et bestemt miljø tillader en type at blomstre og reproducere mere end en anden. Du husker måske, at gener er maskineriet, der instruerer en celle, hvad den skal gøre, og bestemmer, hvilken farve dit hår og dine øjne vil have. Du får gener fra dine forældre. Seksuel reproduktion resulterer i mutationer eller tilfældige ændringer i DNA, som skaber diversitet. Jo mere genetisk diversitet der er, jo større er chancen for, at en organisme vil være i stand til at tilpasse sig miljømæssige begrænsninger.

For bakterier er reproduktion ikke afhængig af at møde den rigtige mikrobe; de kopierer simpelthen deres eget DNA og deler sig i to identiske celler. Denne proces, kaldet binær fission, opstår, når en bakterie deler sig i to, kopierer DNA og sender det videre til begge dele af den delte celle.

Da den resulterende celle i sidste ende vil være identisk med den, hvorfra den blev født, er denne formeringsmetode ikke den bedste til at skabe en mangfoldig genpool. Hvordan erhverver bakterier nye gener?

Det viser sig, at bakterier bruger et smart trick: horisontal genoverførsel eller udveksling genetisk materiale uden reproduktion. Der er flere måder, som bakterier bruger til at gøre dette. En metode går ud på at indsamle genetisk materiale fra miljøet uden for cellen – fra andre mikrober og bakterier (gennem molekyler kaldet plasmider). En anden måde er vira, som bruger bakterier som et hjem. Når vira inficerer en ny bakterie, efterlader de arvematerialet fra den tidligere bakterie i den nye.

Udvekslingen af ​​genetisk materiale giver bakterier fleksibilitet til at tilpasse sig, og de tilpasser sig, hvis de mærker stressende ændringer i miljøet, såsom fødevaremangel eller kemiske ændringer.

At forstå, hvordan bakterier tilpasser sig, er ekstremt vigtigt for at bekæmpe dem og skabe antibiotika til medicin. Bakterier kan udveksle genetisk materiale så ofte, at nogle gange virker behandlinger, der virkede før, ikke længere.

Ingen høje bjerge, ingen store dybder

Hvis du stiller spørgsmålet "hvor er bakterierne?", er det lettere at spørge "hvor er der ingen bakterier?"

Bakterier findes næsten overalt på Jorden. Det er umuligt at forestille sig antallet af bakterier på planeten på ethvert tidspunkt, men nogle estimater sætter deres antal (bakterier og arkæer sammen) til 5 oktillioner - et tal med 27 nuller.

Klassificering af bakteriearter er ekstremt vanskelig af indlysende årsager. Der er nu cirka 30.000 officielt identificerede arter, men vidensgrundlaget vokser konstant, og der er opfattelser af, at vi kun er toppen af ​​isbjerget af alle typer bakterier.

Sandheden er, at bakterier har eksisteret i meget lang tid. De producerede nogle af de ældste fossiler, der går 3,5 milliarder år tilbage. Videnskabelig forskning tyder på, at cyanobakterier begyndte at skabe ilt for cirka 2,3-2,5 milliarder år siden i verdenshavene, og mættede Jordens atmosfære med den ilt, vi indånder den dag i dag.

Bakterier kan overleve i luften, vand, jord, is, varme, på planter, i tarmene, på huden – overalt.

Nogle bakterier er ekstremofiler, hvilket betyder, at de kan modstå ekstreme forhold, når det enten er meget varmt eller koldt, eller der er mangel på næringsstoffer og kemikalier, som vi normalt forbinder med livet. Forskere har fundet sådanne bakterier i Mariana Trench, det dybeste punkt på Jorden i bunden Stillehavet, nær hydrotermiske åbninger i vand og is. Der er også bakterier, der kan lide høje temperaturer, såsom dem, der farver den opaliserende pool i Yellowstone National Park.

Dårligt (for os)

Mens bakterier yder vigtige bidrag til menneskers og planetens sundhed, har de også mørk side. Nogle bakterier kan være patogene, hvilket betyder, at de forårsager sygdom og sygdom.

Gennem menneskets historie har visse bakterier (forståeligt nok) fået et dårligt rap, hvilket forårsager panik og hysteri. Tag for eksempel pesten. Bakterien, der forårsager pesten, Yersinia pestis, dræbte ikke kun mere end 100 millioner mennesker, men kan have bidraget til Romerrigets sammenbrud. Før fremkomsten af ​​antibiotika, lægemidler, der hjælper med at bekæmpe bakterielle infektioner, var de meget svære at stoppe.

Selv i dag skræmmer disse patogene bakterier os alvorligt. Takket være udviklingen af ​​resistens over for antibiotika udgør bakterier, der forårsager miltbrand, lungebetændelse, meningitis, kolera, salmonellose, tonsillitis og andre sygdomme, der stadig er tæt på os, altid en fare for os.

Dette gælder især for Staphylococcus aureus, bakterien ansvarlig for stafylokokkinfektioner. Denne "superbug" forårsager adskillige problemer i klinikker, da patienter ofte får denne infektion, når de implanterer medicinske implantater og katetre.

Vi har allerede talt om naturlig selektion, og hvordan nogle bakterier producerer en række gener, der hjælper dem med at klare miljømæssige forhold. Hvis du har en infektion, og nogle af bakterierne i din krop er forskellige fra andre, kan antibiotika påvirke det meste af bakteriepopulationen. Men de bakterier, der overlever, vil udvikle resistens over for lægemidlet og forblive og vente på næste chance. Derfor anbefaler læger at fuldføre antibiotikaforløbet til slutningen og generelt bruge dem så sjældent som muligt, kun som en sidste udvej.

Biologiske våben er et andet skræmmende aspekt af denne samtale. Bakterier kan bruges som et våben i nogle tilfælde, især miltbrand blev brugt på én gang. Derudover lider ikke kun mennesker af bakterier. En særskilt art, Halomonas titanicae, har vist appetit på den sunkne oceanlinje Titanic, der æder på metal fra det historiske skib.

Selvfølgelig kan bakterier forårsage mere end bare skade.

Heroiske bakterier

Lad os udforske god side bakterie. Disse mikrober gav os trods alt lækker mad som ost, øl, surdej og andre fermenterede elementer. De forbedrer også menneskers sundhed og bruges i medicin.

Enkelte bakterier kan takkes for dannelsen menneskelig evolution. Videnskaben indsamler flere og flere data om mikroflora - mikroorganismer, der lever i vores kroppe, især i fordøjelsessystemet og tarme. Forskning viser, at bakterier, nye genetiske materialer og den mangfoldighed, de bringer ind i vores kroppe, gør det muligt for mennesker at tilpasse sig nye fødekilder, som ikke er blevet udnyttet før.

Lad os se på det på denne måde: Ved at beklæde overfladen af ​​din mave og tarme, "arbejder" bakterier for dig. Når du spiser, hjælper bakterier og andre mikrober dig med at nedbryde og udvinde næringsstoffer fra din mad, især kulhydrater. Jo mere forskelligartede bakterier vi indtager, jo mere mangfoldighed får vores kroppe.

Selvom vores viden om vores egne mikrober er meget begrænset, er der grund til at tro, at fraværet af visse mikrober og bakterier i kroppen kan være forbundet med menneskers sundhed, stofskifte og modtagelighed for allergener. Foreløbige undersøgelser i mus tyder på, at stofskiftesygdomme som fedme er forbundet med en mangfoldig og sund mikrobiota, snarere end vores fremherskende "kalorier ind, kalorier ud" mentalitet.

Mulighederne for at indføre visse mikrober og bakterier i menneskekroppen, som kan give visse fordele, undersøges nu aktivt, men i skrivende stund generelle anbefalinger om deres anvendelse er endnu ikke fastlagt.

Derudover spillede bakterier en vigtig rolle i udviklingen af ​​videnskabelig tankegang og human medicin. Bakterier spillede en ledende rolle i udviklingen af ​​Kochs postulater fra 1884, hvilket førte til den generelle forståelse af, at sygdom er forårsaget af en bestemt type mikrobe.

Forskere, der studerede bakterier, opdagede ved et uheld penicillin, et antibiotikum, der reddede mange liv. Også for ganske nylig, i forbindelse med dette, blev det åbnet nem vej redigere organismernes genom, hvilket kunne revolutionere medicinen.

Faktisk er vi lige begyndt at forstå, hvordan vi kan drage fordel af vores samliv med disse små venner. Derudover er det ikke klart, hvem der er den sande ejer af Jorden: mennesker eller mikrober.

22. juli 2017 Gennady

Reproduktion af bakterier ved fission er den mest almindelige metode til at øge størrelsen af ​​en mikrobiel population. Efter deling vokser bakterier til deres oprindelige størrelse, hvilket kræver visse stoffer (vækstfaktorer).

Metoderne til reproduktion af bakterier er forskellige, men de fleste af deres arter har en form for aseksuel reproduktion ved fission. Bakterier formerer sig yderst sjældent ved knopskydning. Seksuel reproduktion af bakterier er til stede i en primitiv form.

Ris. 1. Billedet viser en bakteriecelle på delingsstadiet.

Genetisk apparat af bakterier

Det genetiske apparat af bakterier er repræsenteret af et enkelt DNA - kromosom. DNA'et er lukket i en cirkel. Kromosomet er lokaliseret i et nukleotid, der ikke har en membran. En bakteriecelle indeholder plasmider.

Nukleoid

En nukleoid er en analog af en kerne. Det er placeret i midten af ​​cellen. Den indeholder DNA, bæreren af ​​arvelig information i en foldet form. Afviklet DNA når en længde på 1 mm. Det nukleare stof i en bakteriecelle har ikke en membran, en nukleolus eller et sæt kromosomer og deler sig ikke ved mitose. Før deling fordobles nukleotidet. Under deling stiger antallet af nukleotider til 4.

Ris. 2. Billedet viser en bakteriecelle i et udsnit. Et nukleotid er synligt i den centrale del.

Plasmider

Plasmider er autonome molekyler foldet ind i en ring af dobbeltstrenget DNA. Deres masse er betydeligt mindre end massen af ​​et nukleotid. På trods af at plasmid-DNA koder arvelige oplysninger, de er ikke vitale og nødvendige for bakteriecellen.

Ris. 3. Billedet viser et bakterieplasmid.

Stadier af division

Efter at have nået en vis størrelse, der er karakteristisk for en voksen celle, lanceres delingsmekanismer.

DNA replikation

DNA-replikation går forud for celledeling. Mesosomer (folder af den cytoplasmatiske membran) holder DNA, indtil deling (replikation) processen er afsluttet.

DNA-replikation udføres ved hjælp af enzymer DNA-polymeraser. Under replikation hydrogenbindinger I dobbeltstrenget DNA brydes DNA, hvilket resulterer i dannelsen af ​​to datter-enkeltstrenget DNA fra ét DNA. Efterfølgende, da datter-DNA'erne indtog deres plads i de adskilte datterceller, deres restaurering sker.

Så snart DNA-replikationen er afsluttet, opstår der en forsnævring som følge af syntesen, der deler cellen i to. Først gennemgår nukleotidet deling, derefter cytoplasmaet. Cellevægssyntese fuldender deling.

Ris. 4. Skema for bakteriel celledeling.

Udveksling af DNA-sektioner

I Bacillus subtilis ender processen med DNA-replikation med udveksling af to DNA-sektioner.

Efter celledeling dannes en bro, hvorigennem en celles DNA går over i en anden. Dernæst er begge DNA'er sammenflettet. Nogle dele af begge DNA klæber sammen. På adhæsionsstederne udveksles DNA-segmenter. Et af DNA'erne går langs jumperen tilbage til den første celle.

Ris. 5. Variant af DNA-udveksling i Bacillus subtilis.

Typer af bakterielle celledelinger

Hvis celledeling er forud for separationsprocessen, dannes flercellede stave og kokker.

Ved synkron celledeling dannes to fuldgyldige datterceller.

Hvis nukleotidet deler sig hurtigere end selve cellen, dannes der multinukleotidbakterier.

Metoder til adskillelse af bakterier

Division ved at bryde

Deling ved at bryde er karakteristisk for miltbrandbaciller. Som et resultat af denne deling knækker cellerne ved samlingspunkterne og bryder de cytoplasmatiske broer. Så frastøder de hinanden og danner kæder.

Glidende opdeling

Ved glidende adskillelse løsnes cellen efter deling og glider så at sige langs overfladen af ​​en anden celle. Denne metode adskillelse er karakteristisk for nogle former for Escherichia.

Split split

Med sekantdeling beskriver en af ​​de opdelte celler med sin frie ende en cirkelbue, hvis centrum er kontaktpunktet med en anden celle, der danner en romersk quinque eller kileskrift (Corynebacterium diphtheria, Listeria).

Ris. 6. Billedet viser stavformede bakterier, der danner kæder (miltbrandbaciller).

Ris. 7. Billedet viser en glidende metode til adskillelse af E. coli.

Ris. 8. Spaltningsmetoden til adskillelse af corynebakterier.

Type af bakterieklynger efter deling

Klynger af delende celler har en række forskellige former, som afhænger af retningen af ​​divisionsplanet.

Kugleformede bakterier arrangeret en efter en, to og to (diplococci), i pakker, i kæder eller som klaser af druer. Stangformede bakterier - i kæder.

Spiralformede bakterier- kaotisk.

Ris. 9. Billedet viser mikrokokker. De er runde, glatte og hvide, gule og røde i farven. I naturen er mikrokokker allestedsnærværende. De lever i forskellige hulrum i menneskekroppen.

Ris. 10. På billedet er der diplococcus-bakterier - Streptococcus pneumoniae.

Ris. 11. Billedet viser Sarcina-bakterier. Coccoid-bakterier klynger sig sammen i pakker.

Ris. 12. Billedet viser streptokokker bakterier (fra den græske "streptoer" - kæde). Arrangeret i kæder. De er forårsagende stoffer til en række sygdomme.

Ris. 13. På billedet er bakterierne "gyldne" stafylokokker. Arrangeret som "drueklaser". Klyngerne er gyldne. De er forårsagende stoffer til en række sygdomme.

Ris. 14. På billedet er de snoede Leptospira-bakterier de forårsagende stoffer til mange sygdomme.

Ris. 15. Billedet viser stavformede bakterier af slægten Vibrio.

Bakteriedelingshastighed

Hastigheden af ​​bakteriel deling er ekstremt høj. I gennemsnit deler en bakteriecelle sig hvert 20. minut. På blot én dag danner én celle 72 generationer af afkom. Mycobacterium tuberculosis deler sig langsomt. Hele opdelingsprocessen tager dem omkring 14 timer.

Ris. 16. Billedet viser processen med streptokokcelledeling.

Seksuel reproduktion af bakterier

I 1946 opdagede videnskabsmænd seksuel reproduktion i primitiv form. I dette tilfælde dannes kønsceller (mandlige og kvindelige kønsceller) ikke, men nogle celler udveksler genetisk materiale ( genetisk rekombination).

Genoverførsel sker som et resultat konjugation- ensrettet overførsel af dele genetisk information som plasmider ved kontakt med bakterieceller.

Plasmider er små DNA-molekyler. De er ikke forbundet med kromosomgenomet og er i stand til at fordobles autonomt. Plasmider indeholder gener, der øger bakteriecellers modstand mod ugunstige forhold ydre miljø. Bakterier sender ofte disse gener videre til hinanden. Overførsel af genetisk information til bakterier af en anden art er også bemærket.

I mangel af en ægte seksuel proces, er det konjugation, der spiller en stor rolle i udvekslingen af ​​nyttige egenskaber. Sådan overføres bakteriers evne til at udvise lægemiddelresistens. Overførsel af antibiotikaresistens mellem sygdomsfremkaldende populationer er særlig farlig for menneskeheden.

Ris. 17. Billedet viser tidspunktet for konjugation af to E. coli.

Faser af bakteriel populationsudvikling

Når den podes på et næringsmedium, går udviklingen af ​​bakteriepopulationen gennem flere faser.

Indledende fase

Den indledende fase er perioden fra tidspunktet for såning til deres vækst. I gennemsnit varer den indledende fase 1 - 2 timer.

Avlsforsinkelsesfase

Dette er fasen af ​​intensiv bakteriel vækst. Dens varighed er omkring 2 timer. Det afhænger af afgrødens alder, tilpasningsperioden, kvaliteten af ​​næringsmediet osv.

Logaritmisk fase

I denne fase er der en top i reproduktionshastigheden og en stigning i bakteriepopulationen. Dens varighed er 5-6 timer.

Negativ accelerationsfase

I denne fase er der et fald i reproduktionshastigheden, antallet af delende bakterier falder, og antallet af døde bakterier stiger. Årsagen til den negative acceleration er udtømningen af ​​næringsmediet. Dens varighed er omkring 2 timer.

Stationær maksimal fase

I den stationære fase noteres et lige antal døde og nydannede individer. Dens varighed er omkring 2 timer.

Dødsaccelerationsfase

I denne fase stiger antallet af døde celler gradvist. Dens varighed er omkring 3 timer.

Logaritmisk dødsfase

I denne fase dør bakterieceller med en konstant hastighed. Dens varighed er omkring 5 timer.

Reducer hastighedsfasen

I denne fase går de resterende levende bakterieceller i en hvilende tilstand.

Ris. 18. Figuren viser vækstkurven for en bakteriepopulation.

Ris. 19. På billedet er en koloni af Pseudomonas aeruginosa blågrøn, en koloni af mikrokokker gul farve, Bacterium prodigiosum-kolonier er blodrøde i farven og Bacteroides niger-kolonier er sorte i farven.

Ris. 20. Billedet viser en koloni af bakterier. Hver koloni er afkom af en enkelt celle. I en koloni er antallet af celler i millioner. Kolonien vokser på 1 - 3 dage.

Opdeling af magnetisk følsomme bakterier

I 1970'erne blev der opdaget bakterier, der levede i havene, som havde en følelse af magnetisme. Magnetisme tillader dette fantastiske skabninger navigere i linjerne magnetfelt Jorden og finde svovl, ilt og andre stoffer, den har brug for så meget. Deres "kompas" er repræsenteret af magnetosomer, som består af en magnet. Ved deling deler magnetisk følsomme bakterier deres kompas. I dette tilfælde bliver forsnævringen under deling klart utilstrækkelig, så bakteriecellen bøjer sig og laver et skarpt brud.

Ris. 21. Billedet viser delingsmomentet af en magnetisk følsom bakterie.

Bakteriel vækst

Når en bakteriecelle begynder at dele sig, bevæger to DNA-molekyler sig til hver sin ende af cellen. Dernæst opdeles cellen i to lige store dele, som adskilles fra hinanden og øges til deres oprindelige størrelse. Delingshastigheden for mange bakterier er i gennemsnit 20 - 30 minutter. På blot én dag danner én celle 72 generationer af afkom.

Under vækst- og udviklingsprocessen optager en masse celler hurtigt næringsstoffer fra miljøet. Dette lettes af gunstige miljøfaktorer - temperatur regime, en tilstrækkelig mængde næringsstoffer, den nødvendige pH-værdi i miljøet. Aerobe celler kræver ilt. Det er farligt for anaerobe. Ubegrænset spredning af bakterier forekommer dog ikke i naturen. sollys, tør luft, mangel på mad, varme miljømæssige og andre faktorer har en skadelig effekt på bakteriecellen.

Ris. 22. Billedet viser tidspunktet for celledeling.

Vækstfaktorer

Til vækst af bakterier er visse stoffer (vækstfaktorer) nødvendige, hvoraf nogle syntetiseres af cellen selv, hvoraf nogle kommer fra miljøet. Behovet for vækstfaktorer er forskelligt for alle bakterier.

Behovet for vækstfaktorer er et konstant træk, som gør det muligt at bruge det til at identificere bakterier, tilberede næringsmedier og bruge det i bioteknologi.

Bakterielle vækstfaktorer (bakterielle vitaminer) - kemiske elementer, hvoraf de fleste er vandopløselige B-vitaminer. Denne gruppe omfatter også hemin, cholin, purin og pyrimidinbaser og andre aminosyrer. I fravær af vækstfaktorer opstår bakteriostase.

Bakterier bruger vækstfaktorer til minimumsmængder og uændret. En række kemikalier i denne gruppe er en del af cellulære enzymer.

Ris. 23. Billedet viser delingsmomentet af en stavformet bakterie.

De vigtigste bakterielle vækstfaktorer

• Vitamin B1 (thiamin). Deltager i kulhydratmetabolismen.
• Vitamin B2" (riboflavin). Deltager i redoxreaktioner.
• Pantothensyre er integreret del coenzym A.
• Vitamin B6 (pyridoxin). Deltager i aminosyremetabolismen.
• Vitaminer B12(cobalaminer er stoffer, der indeholder kobolt). Acceptere Aktiv deltagelse i syntesen af ​​nukleotider.
• Folsyre. Nogle af dets derivater er en del af enzymer, der katalyserer syntesen af ​​purin- og pyrimidinbaser, såvel som nogle aminosyrer.
• Biotin. Deltager i nitrogenmetabolisme og katalyserer også syntesen af ​​umættede fedtsyrer.
• Vitamin PP(en nikotinsyre). Deltager i redoxreaktioner, dannelse af enzymer og omsætning af lipider og kulhydrater.
• Vitamin H(para-aminobenzoesyre). Det er en vækstfaktor for mange bakterier, inklusive dem, der bor i menneskets tarme. Folinsyre syntetiseres ud fra para-aminobenzoesyre.
• Gemin. Det er en komponent i nogle enzymer, der deltager i oxidationsreaktioner.
• Kholin. Deltager i reaktionerne af cellevægslipidsyntese. Det er en leverandør af methylgruppe i syntesen af ​​aminosyrer.
• Purin- og pyrimidinbaser(adenin, guanin, xanthin, hypoxanthin, cytosin, thymin og uracil). Stofferne er primært nødvendige som komponenter i nukleinsyrer.
• Aminosyrer. Disse stoffer er komponenter i celleproteiner.

Krav til vækstfaktorer for visse bakterier

Auxotrofer For at sikre liv kræver de tilførsel af kemikalier udefra. For eksempel er clostridier ikke i stand til at syntetisere lecithin og tyrosin. Stafylokokker kræver tilførsel af lecithin og arginin. Streptokokker kræver tilførsel af fedtsyrer - komponenter af fosfolipider. Corynebacteria og Shigella kræver nikotinsyre. Staphylococcus aureus, pneumokokker og Brucella kræver vitamin B1. Streptokokker og tetanusbaciller - i pantothensyre.

Prototrofer selvstændigt syntetisere de nødvendige stoffer.

Ris. 24. Forskellige forhold miljøforhold har forskellige virkninger på væksten af ​​bakteriekolonier. Til venstre ses en stabil vækst i form af en langsomt ekspanderende cirkel. Til højre - hurtig vækst i form af "flugter".

At studere bakteriers behov for vækstfaktorer giver forskerne mulighed for at opnå en stor mikrobiel masse, så nødvendig i fremstillingen af ​​antimikrobielle lægemidler, serum og vacciner.

Læs mere om bakterier i artiklerne:

Bakterieproliferation er en mekanisme til at øge antallet af mikrobielle populationer. Bakteriedeling er den vigtigste reproduktionsmetode. Efter deling skal bakterierne nå voksenstørrelse. Bakterier vokser ved hurtigt at absorbere næringsstoffer fra deres miljø. Vækst kræver visse stoffer (vækstfaktorer), hvoraf nogle syntetiseres af bakteriecellen selv, og nogle kommer fra miljøet.

Der er et stort antal bakterier i vores verden. Blandt dem er der gode, og der er også dårlige. Nogle kender vi bedre, andre værre. I vores artikel har vi udvalgt en liste over de mest berømte bakterier, der lever blandt os og i vores krop. Artiklen er skrevet med en smule humor, så døm ikke strengt.

Giver "ansigtskontrol" i dit indre

Lactobaciller (Lactobacillus plantarum) bor i fordøjelsessystemet mennesker siden forhistorisk tid har gjort et stort og vigtigt arbejde. Som hvidløgsvampyrer skræmmer de væk patogene bakterier, hvilket forhindrer dem i at sætte sig i din mave og får tarmene til at blive forstyrrede. Velkommen! Syltede agurker og tomater, surkål vil styrke udsmidernes styrke, men ved at hård træning og stress fra fysisk aktivitet reducere deres rækker. Tilføj nogle solbær til din proteinshake. Disse bær reducerer fitnessstress på grund af de antioxidanter, de indeholder.

2. BELLY DEFENDER Helicobacter pylori

Stopper sulten kl. 15.00

En anden bakterie, der lever i fordøjelseskanalen, Helicobacter pylori, udvikler sig i din barndom og hjælper med at opretholde en sund vægt gennem hele dit liv ved at kontrollere de hormoner, der er ansvarlige for sult! Spis 1 æble hver dag.

Disse frugter producerer mælkesyre i maven, hvor de fleste skadelige bakterier ikke kan overleve, men som Helicobacter pylori elsker. Hold dog H. pylori i skak, de kan gå imod dig og forårsage mavesår. Lav røræg med spinat til morgenmad: nitraterne fra disse grønne blade fortykker mavens vægge og beskytter den mod overskydende mælkesyre.

3. Pseudomonas aeruginosa

Elsker brusere, varme bade og pools

Bor i varmt vand Bakterien Pseudomonas aeruginosa trænger ind i hovedbunden gennem hårsækkenes porer og forårsager en infektion ledsaget af kløe og smerter i de berørte områder.

Vil du ikke have en badehætte på hver gang du tager et bad. Afværge karderens invasion med en kylling- eller laksesandwich og æg. Et stort antal af follikler har brug for protein for at være sunde og effektivt bekæmpe fremmedlegemer. Glem ikke fedtsyrer, som er helt afgørende for en sund hovedbund. 4 dåser tun på dåse eller 4 mellemstore avocadoer om ugen vil hjælpe dig med dette. Ikke mere.

4. Skadelige bakterier Corynebacterium minutissimum

Højteknologiske protozoer

Skadelige bakterier kan lure de mest uventede steder. For eksempel elsker Corynebacterium minutissimum, der forårsager udslæt, at leve på berøringsskærmene på telefoner og tablet-computere. Ødelæg dem!

Det er mærkeligt, men ingen har udviklet det endnu gratis applikation, bekæmper disse mikrober. Men mange virksomheder producerer etuier til telefoner og tablets med antibakteriel belægning, som med garanti vil stoppe væksten af ​​bakterier. Og prøv ikke at gnide dine hænder sammen, når du tørrer dem efter vask - det kan reducere bakteriepopulationen med 37%.

5. DEN ÆDELIGE RASSAL Escherichia coli

Gode ​​dårlige bakterier

Bakterien Escherichia coli menes at være årsag til titusindvis af infektionssygdommeårligt. Men det giver os kun problemer, når det finder en måde at forlade tyktarmen og mutere til en sygdomsfremkaldende stamme. Normalt er det ganske nyttigt for livet og giver kroppen K-vitamin, som opretholder sunde arterier og forhindrer hjerteanfald.

For at holde denne overskriftsfangende bakterie i skak, skal du inkludere bælgfrugter i din kost fem gange om ugen. Fibrene i bønnerne nedbrydes ikke, men bevæger sig ind i tyktarmen, hvor E. coli kan nyde det og fortsætte sin normale reproduktionscyklus. Sorte bønner er de rigeste på fibre, derefter Idelim, eller måneformede, og først derefter de sædvanlige røde bønner. Bælgplanter holder ikke kun bakterier under kontrol, men deres fibre begrænser også dine eftermiddagstrang og gør din krop mere effektiv til at optage næringsstoffer.

6. BRÆNDENDE Staphylococcusaureus

Æder ungdommen af ​​din hud

Oftest er bylder og bumser forårsaget af bakterien Staphylococcusaureus, som lever på huden hos de fleste. Acne er selvfølgelig ubehageligt, men efter at have trængt ind i kroppen gennem beskadiget hud, kan denne bakterie forårsage mere alvorlige sygdomme: lungebetændelse og meningitis.

Det naturlige antibiotikum dermicidin, som er giftigt for disse bakterier, findes i menneskelig sved. Inkluder højintensive øvelser i din træning mindst en gang om ugen, og prøv at arbejde med 85 % af din maksimale kapacitet. Og brug altid et rent håndklæde.

7. MICROB – GLUTTER Bifidobacterium animalis

® Lever i fermenterede mælkeprodukter

Bakterien Bifidobacterium animalis lever i indholdet af krukker med yoghurt, flasker med kefir, yoghurt, fermenteret bagt mælk og andre lignende produkter. De reducerer den tid, det tager for mad at passere gennem tyktarmen med 21%. Mad stagnerer ikke, overskydende gasser dannes ikke - du er mindre tilbøjelig til at opleve et problem med kodenavnet "Åndens fest."

Fodre bakterierne for eksempel med en banan – spis den efter frokost. Og til selve frokosten vil pasta med artiskokker og hvidløg være perfekt. Alle disse produkter er rige på fructo-oligo-saccharider - Bifidobacterium animalis elsker denne type kulhydrater og spiser dem med fornøjelse, hvorefter den formerer sig med ikke mindre fornøjelse. Og efterhånden som befolkningen vokser, øges dine chancer for normal fordøjelse.

Vi forsøger at give det mest relevante og brugbar information for dig og dit helbred. Materialerne på denne side er af informativ karakter og beregnet til undervisningsformål. Besøgende på webstedet bør ikke bruge dem som lægeråd. Fastlæggelse af diagnosen og valg af behandlingsmetode er fortsat din behandlende læges eksklusive privilegium! Vi er ikke ansvarlige for evt Negative konsekvenser opstået som følge af brugen af ​​oplysninger, der er offentliggjort på hjemmesiden