Bakteriens biologi. Strukturen til en bakteriecelle

Kongeriket "Bakterier" består av bakterier og blågrønne alger, generelle egenskaper som ligger i den lille størrelsen og fraværet av en kjerne atskilt med en membran fra cytoplasma.

Hvem er bakterier

Oversatt fra gresk "bakterion" betyr pinne. For det meste er mikrober encellede organismer usynlige for det blotte øye som formerer seg ved deling.

Hvem oppdaget dem

For første gang kunne en nederlandsk forsker som levde på 1600-tallet, Anthony Van Leeuwenhoek, se de minste encellede organismene i et hjemmelaget mikroskop. Studere verden gjennom forstørrelsesglasset til et forstørrelsesglass begynte han mens han jobbet i en syklebutikk.

Anthony Van Leeuwenhoek (1632 - 1723)

Leeuwenhoek fokuserte deretter på å lage linser som kan forstørre opptil 300 ganger. I dem undersøkte han de minste mikroorganismene, beskrev informasjonen som ble mottatt og overførte det han så til papiret.

I 1676 oppdaget Leeuwenhoek og presenterte informasjon om mikroskopiske skapninger, som han ga navnet "dyredyr".

Hva spiser de?

De minste mikroorganismene eksisterte på jorden lenge før menneskets utseende. De har en allestedsnærværende fordeling, og lever av organisk mat og uorganiske stoffer.

Som absorpsjon næringsstoffer Bakterier deles vanligvis inn i autotrofe og heterotrofe. For eksistens og utvikling bruker heterotrofer avfallsprodukter fra den organiske nedbrytningen av levende organismer.

Representanter for bakterier

Biologer har identifisert rundt 2500 grupper av forskjellige bakterier.

I henhold til deres form er de delt inn i:

• kokker med sfæriske konturer;
• basiller - stavformet;
• vibrioer som har kurver;
• spirilla - spiralform;
• streptokokker, bestående av kjeder;
• stafylokokker som danner druelignende klaser.

I henhold til graden av påvirkning på menneskekroppen kan prokaryoter deles inn i:

• nyttig;
• skadelig.

Mikrober som er farlige for mennesker inkluderer stafylokokker og streptokokker, som forårsaker purulente sykdommer.

Bakteriene bifido og acidophilus anses som gunstige, stimulerer immunforsvaret og beskytter mage-tarmkanalen.

Hvordan formerer ekte bakterier seg?

Reproduksjon av alle typer prokaryoter skjer hovedsakelig ved deling, etterfulgt av vekst til opprinnelig størrelse. Etter å ha nådd en viss størrelse, deler en voksen mikroorganisme seg i to deler.

Mindre vanlig utføres reproduksjon av lignende encellede organismer ved knoppskyting og konjugering. Når den spirer på mormikroorganismen, vokser opptil fire nye celler, etterfulgt av døden til den voksne delen.

Konjugering regnes som den enkleste seksuelle prosessen i encellede organismer. Oftest formerer bakterier som lever i dyreorganismer seg på denne måten.

Bakteriesymbioter

Mikroorganismer involvert i fordøyelsen i menneskets tarm er lysende eksempel bakterie symbionter. Symbiose ble først oppdaget av den nederlandske mikrobiologen Martin Willem Beijerinck. I 1888 beviste han den gjensidig fordelaktige nære sameksistensen av encellede og belgfruktsplanter.

Å leve i rotsystemet, symbionter, fôring av karbohydrater, forsyner planten med atmosfærisk nitrogen. Dermed øker belgfrukter fruktbarheten uten å utarme jorda.

Det er mange vellykkede symbiotiske eksempler som involverer bakterier og:

• person;
• alger;
• leddyr;
• sjødyr.

Mikroskopiske encellede organismer hjelper menneskekroppens systemer og fremmer rensing Avløpsvann, delta i sirkulasjonen av elementer og arbeide for å nå felles mål.

Hvorfor er bakterier klassifisert i et spesielt rike?

Disse organismene er preget av sin lille størrelse, mangel på en dannet kjerne og eksepsjonell struktur. Derfor, til tross ytre likhet, kan de ikke klassifiseres som eukaryoter, som har en dannet cellekjerne begrenset fra cytoplasma av en membran.

Takket være alle funksjonene deres identifiserte forskere dem på 1900-tallet som et eget rike.

De eldste bakteriene

De minste encellede organismene regnes som det første livet som dukket opp på jorden. Forskere i 2016 oppdaget nedgravde cyanobakterier på Grønland som var rundt 3,7 milliarder år gamle.

I Canada er det funnet spor av mikroorganismer som levde for omtrent 4 milliarder år siden i havet.

Funksjoner av bakterier

I biologi, mellom levende organismer og deres miljø, utfører bakterier følgende funksjoner:

• bearbeiding av organiske stoffer til mineraler;
• nitrogenfiksering.

I menneskelivet spiller encellede mikroorganismer en viktig rolle fra de første minuttene av fødselen. De gir en balansert tarmmikroflora, påvirker immunsystemet og opprettholder vann-saltbalansen.

Bakteriereservestoff

Hos prokaryoter akkumuleres reservenæringsstoffer i cytoplasmaet. Deres akkumulering skjer i gunstige forhold, og konsumeres under faste.

Bakterielle reservestoffer inkluderer:

• polysakkarider;
• lipider;
• polypeptider;
• polyfosfater;
• svovelavsetninger.

Hovedtegnet på bakterier

Funksjonen til kjernen i prokaryoter utføres av nukleoiden.

Derfor er hovedkarakteristikken til bakterier konsentrasjonen av arvelig materiale i ett kromosom.

Hvorfor er representanter for bakterieriket klassifisert som prokaryoter?

Fraværet av en dannet kjerne var årsaken til å klassifisere bakterier som prokaryote organismer.

Hvordan bakterier overlever ugunstige forhold

Mikroskopiske prokaryoter er i stand til lang tid tåle ugunstige forhold, og blir til tvister. Det er tap av vann fra cellen, en betydelig reduksjon i volum og en endring i form.

Sporer blir ufølsomme for mekanisk, temperatur og kjemisk påvirkning. På denne måten bevares egenskapen til levedyktighet og effektiv gjenbosetting gjennomføres.

Konklusjon

Bakterier – eldste form liv på jorden, kjent lenge før menneskets tilsynekomst. De er tilstede overalt: i den omkringliggende luften, vannet, i overflatelaget jordskorpen. Habitater inkluderer planter, dyr og mennesker.

Aktiv studie av encellede organismer begynte på 1800-tallet og fortsetter til i dag. Disse organismene er hoveddelen Hverdagen mennesker og har en direkte innvirkning på menneskets eksistens.

Alle vet at bakterier er den eldste typen levende skapninger som bor på planeten vår. De første bakteriene var de mest primitive, men etter hvert som jorden endret seg, endret bakteriene seg også. De er tilstede overalt, i vann, på land, i luften vi puster inn, i mat, i planter. Akkurat som mennesker kan bakterier være gode og dårlige.

Nyttige bakterier er:

• Melkesyre eller laktobaciller. En av disse gode bakterier er en melkesyrebakterie. Dette er en stavformet type bakterier som lever i meieriprodukter og fermenterte melkeprodukter. Disse bakteriene bor også i menneskets munnhule, tarm og vagina. Hovedfordelen med disse bakteriene er at de produserer melkesyre som en gjæring, takket være at vi får yoghurt, kefir, fermentert bakt melk fra melk, i tillegg er disse produktene veldig nyttige for mennesker. I tarmene spiller de rollen som å rense tarmmiljøet fra dårlige bakterier.
• Bifidobakterier. Bifidobakterier finnes hovedsakelig i mage-tarmkanalen, akkurat som melkesyrebakterier er i stand til å produsere melkesyre og eddiksyre, på grunn av disse kontrollerer disse bakteriene veksten av patogene bakterier, og regulerer dermed pH-nivået i tarmene våre. Ulike varianter av bifidobakterier hjelper til med å bli kvitt forstoppelse, diaré og soppinfeksjoner.
• Escherichia coli. Den menneskelige tarmmikrofloraen består av de fleste mikrober fra Escherichia coli-gruppen. De bidrar god fordøyelse, og deltar også i noen cellulære prosesser. Men noen varianter av denne pinnen kan forårsake forgiftning, diaré og nyresvikt.
• Streptomycetes. Habitatet til streptomycetes er vann, nedbrytende forbindelser, jord. Derfor er de spesielt nyttige for miljøet, fordi... Mange nedbrytningsprosesser og kombinasjoner utføres med dem. I tillegg brukes noen av disse bakteriene i produksjonen av antibiotika og soppdrepende legemidler.

Skadelige bakterier er:

• Streptokokker. Kjedeformede bakterier, som, når de kommer inn i kroppen, er årsakene til mange sykdommer, som betennelse i mandlene, bronkitt, mellomørebetennelse og andre.
• Peststokk. En stavformet bakterie som lever i smågnagere forårsaker forferdelige sykdommer som pest eller lungebetennelse. Det er en pest forferdelig sykdom, som kan ødelegge hele land, og sammenlignes med biologiske våpen.
• Helicobacter pylori. Habitatet til Helicobacter pylori er menneskets mage, men hos noen mennesker forårsaker tilstedeværelsen av disse bakteriene gastritt og sår.
• Staphylococcus. Navnet stafylokokker kommer av at cellene ligner en drueklase i formen. For mennesker forårsaker disse bakteriene alvorlige sykdommer med rus og purulente formasjoner. Uansett hvor forferdelige bakterier er, har menneskeheten lært å overleve blant dem takket være vaksinasjon.

Akkurat i dette øyeblikket, mann, når du leser disse linjene, drar du nytte av bakteriearbeidet. Fra oksygenet vi puster inn til næringsstoffene magen vår trekker fra maten vår, har vi bakterier å takke for at de trives på denne planeten. I kroppen vår er det omtrent ti ganger flere mikroorganismer, inkludert bakterier, enn våre egne celler. I hovedsak er vi flere mikrober enn mennesker.

Det er først nylig at vi har begynt å forstå litt om mikroskopiske organismer og deres innvirkning på planeten og helsen vår, men historien viser at våre forfedre allerede for århundrer siden utnyttet kraften til bakterier til å fermentere mat og drikke (den som har hørt om brød og øl?).

På 1600-tallet begynte vi å studere bakterier direkte i kroppen vår i nær tilknytning til oss – i munnen. Antoni van Leeuwenhoeks nysgjerrighet førte til oppdagelsen av bakterier da han undersøkte en plakett mellom sine egne tenner. Van Leeuwenhoek ble poetisk om bakteriene, og beskrev bakteriekolonien på tennene hans som "en liten hvit substans, som herdet deig." Ved å plassere prøven under et mikroskop, så van Leeuwenhoek at mikroorganismene beveget seg. Så de er i live!

Du bør vite at bakterier spilte en viktig rolle for jorden, som ble sentralt punkt i å skape pustende luft og biologisk rikdom for planeten vi kaller hjem.

I denne artikkelen vil vi gi deg en oversikt over disse små, men svært innflytelsesrike mikroorganismene. Vi skal se på de gode, de dårlige og de rett og slett bisarre måtene bakterier har formet menneskets historie og miljø. La oss først se på hvordan bakterier skiller seg fra andre typer liv.

Grunnleggende om bakterier

Vel, hvis bakterier er usynlige for det blotte øye, hvordan kan vi vite så mye om dem?

Forskere har utviklet kraftige mikroskoper for å se på bakterier – som varierer i størrelse fra én til noen få mikron (milliondeler av en meter) – og finne ut hvordan de forholder seg til andre livsformer, planter, dyr, virus og sopp.

Som du kanskje vet, er celler livets byggesteiner, fra vevet i kroppen vår til treet som vokser utenfor vinduet vårt. Mennesker, dyr og planter har celler med genetisk informasjon inneholdt i en membran kalt kjernen. Disse typer celler, kalt eukaryote celler, har spesielle organeller, som hver utfører unikt arbeid, hjelper cellen til å fungere.

Bakterier har imidlertid ikke en kjerne, og deres genetiske materiale (DNA) flyter fritt inne i cellen. Disse mikroskopiske cellene har ikke organeller og har andre metoder for reproduksjon og overføring av genetisk materiale. Bakterier regnes som prokaryote celler.

• Overlever bakterier i et miljø med eller uten oksygen?
• Deres form: stenger (basill), sirkler (kokker) eller spiraler (spirillum)
• Er bakteriene gram-negative eller gram-positive, det vil si at de har en ytre beskyttende membran som hindrer flekker av cellens indre?
• Hvordan bakterier beveger seg og utforsker miljøet (mange bakterier har flageller, bittesmå pisklignende strukturer som lar dem bevege seg rundt i miljøet)

Mikrobiologi- vitenskapen om alle typer mikrober, inkludert bakterier, arkea, sopp, virus og protozoer - skiller bakterier fra deres mikrobielle kusiner.

Bakterielignende prokaryoter, nå klassifisert som archaea, var en gang sammen med bakterier, men etter hvert som forskerne lærte mer om dem, ga de bakterier og archaea sine egne kategorier.

Mikrobiell ernæring (og miasma)

I likhet med mennesker, dyr og planter trenger bakterier mat for å overleve.

Noen bakterier - autotrofer - bruker grunnleggende ressurser som sollys, vann og kjemiske substanser fra miljøet for å lage mat (tenk på cyanobakterier, som har konvertert sollys til oksygen i 2,5 millioner år). Andre bakterier kalles heterotrofer av forskere fordi de får energi fra eksisterende organisk materiale som mat (for eksempel døde blader på skogbunnen).

Sannheten er at det som kan være smakfullt for bakterier vil være ekkelt for oss. De har utviklet seg til å absorbere alle typer produkter, fra oljesøl og kjernefysiske biprodukter til menneskelig avfall og nedbrytningsprodukter.

Men en bakteries tilhørighet til en bestemt matkilde kan være til nytte for samfunnet. For eksempel vendte kunsteksperter fra Italia seg til bakterier som kan spise overflødige lag med salt og lim, noe som reduserer holdbarheten til uvurderlige kunstverk. Evne til å resirkulere bakterier organisk materiale også svært gunstig for jorden, både i jord og vann.

Fra daglig erfaring er du godt klar over lukten forårsaket av bakterier som spiser innholdet i din søppelbøtte, behandler matrester og slipper ut sine egne gassformige biprodukter. Dette er imidlertid ikke alt. Du kan også klandre bakterier for å forårsake de vanskelige øyeblikkene når du passerer gass selv.

Én stor familie

Bakterier vokser og danner kolonier når de får sjansen. Hvis mat- og miljøforholdene er gunstige, formerer de seg og danner klebrige klumper som kalles biofilmer for å overleve på forskjellige overflater- fra steiner til tennene i munnen din.

Biofilm har sine fordeler og ulemper. På den ene siden er de gjensidig fordelaktige naturlige gjenstander(gjensidighet). På den annen side kan de være en alvorlig trussel. For eksempel har leger som behandler pasienter med medisinske implantater og utstyr alvorlige bekymringer for biofilmer fordi de gir eiendom for bakterier. Når de er kolonisert, kan biofilmer produsere biprodukter som er giftige – og noen ganger dødelige – for mennesker.

Som mennesker i byer, kommuniserer celler i en biofilm med hverandre, utveksler informasjon om mat og potensiell fare. Men i stedet for å ringe naboer på telefonen, sender bakterier notater ved hjelp av kjemikalier.

Bakterier er heller ikke redde for å leve alene. Noen arter har utviklet seg interessante måterå overleve under tøffe forhold. Når det ikke er mer mat og forholdene blir uutholdelige, bevarer bakterier seg selv ved å lage et hardt skall, en endospore, som setter cellen i en dvaletilstand og bevarer arvestoffet til bakterien.

Forskere finner bakterier i slike tidskapsler som ble lagret i 100 og til og med 250 millioner år. Dette tyder på at bakteriene kan lagre seg selv i lang tid.

Nå som vi vet hvilke muligheter kolonier gir bakterier, la oss finne ut hvordan de kommer dit – gjennom deling og reproduksjon.

Reproduksjon av bakterier

Hvordan skaper bakterier kolonier? Som andre livsformer på jorden, trenger bakterier å replikere seg selv for å overleve. Andre organismer gjør dette gjennom seksuell reproduksjon, men ikke bakterier. Men først, la oss diskutere hvorfor mangfold er bra.

Livet gjennomgår naturlig utvalg, eller de selektive kreftene i et bestemt miljø lar en type blomstre og reprodusere mer enn en annen. Du husker kanskje at gener er maskineriet som instruerer en celle hva den skal gjøre og bestemmer hvilken farge håret og øynene dine skal ha. Du får gener fra foreldrene dine. Seksuell reproduksjon resulterer i mutasjoner, eller tilfeldige endringer i DNA, som skaper mangfold. Jo mer genetisk mangfold det er, jo større er sjansen for at en organisme vil være i stand til å tilpasse seg miljømessige begrensninger.

For bakterier er ikke reproduksjon avhengig av å møte den rette mikroben; de kopierer ganske enkelt sitt eget DNA og deler seg i to identiske celler. Denne prosessen, kalt binær fisjon, skjer når en bakterie deler seg i to, kopierer DNA og sender det videre til begge deler av den delte cellen.

Siden den resulterende cellen til slutt vil være identisk med den den ble født fra, er ikke denne formeringsmetoden den beste for å skape en mangfoldig genpool. Hvordan får bakterier nye gener?

Det viser seg at bakterier bruker et smart triks: horisontal genoverføring, eller utveksling genetisk materiale uten reproduksjon. Det er flere måter bakterier bruker for å gjøre dette. En metode går ut på å samle genetisk materiale fra miljøet utenfor cellen – fra andre mikrober og bakterier (gjennom molekyler kalt plasmider). En annen måte er virus, som bruker bakterier som et hjem. Når virus infiserer en ny bakterie, etterlater de arvestoffet til den forrige bakterien i den nye.

Utveksling av genetisk materiale gir bakterier fleksibilitet til å tilpasse seg, og de tilpasser seg hvis de merker stressende endringer i miljøet, som matmangel eller kjemiske endringer.

Å forstå hvordan bakterier tilpasser seg er ekstremt viktig for å bekjempe dem og lage antibiotika for medisin. Bakterier kan utveksle genetisk materiale så ofte at noen ganger virker behandlinger som fungerte før ikke lenger.

Ingen høye fjell, ingen store dybder

Hvis du stiller spørsmålet "hvor er bakteriene?", er det lettere å spørre "hvor er det ingen bakterier?"

Bakterier finnes nesten overalt på jorden. Det er umulig å forestille seg antall bakterier på planeten til enhver tid, men noen estimater setter antallet (bakterier og arkea sammen) til 5 oktillioner - et tall med 27 nuller.

Klassifisering av bakteriearter er ekstremt vanskelig av åpenbare grunner. Det er nå cirka 30 000 offisielt identifiserte arter, men kunnskapsgrunnlaget vokser stadig, og det er oppfatninger om at vi bare er toppen av isfjellet av alle typer bakterier.

Sannheten er at bakterier har eksistert veldig lenge. De produserte noen av de eldste fossilene, som dateres tilbake 3,5 milliarder år. Vitenskapelig forskning tyder på at cyanobakterier begynte å lage oksygen for omtrent 2,3-2,5 milliarder år siden i verdenshavene, og mettet jordens atmosfære med oksygenet vi puster inn til i dag.

Bakterier kan overleve i luft, vann, jord, is, varme, på planter, i tarmen, på huden – overalt.

Noen bakterier er ekstremofile, noe som betyr at de kan motstå ekstreme forhold, når det enten er veldig varmt eller kaldt, eller det er mangel på næringsstoffer og kjemikalier som vi vanligvis forbinder med livet. Forskere har oppdaget slike bakterier i Mariana Trench, det dypeste punktet på jorden nederst Stillehavet, nær hydrotermiske ventiler i vann og is. Det er også bakterier som liker høye temperaturer, for eksempel de som farger det opaliserende bassenget i Yellowstone nasjonalpark.

Dårlig (for oss)

Mens bakterier gir viktige bidrag til menneskers og planetens helse, har de også gjort det mørk side. Noen bakterier kan være patogene, noe som betyr at de forårsaker sykdom og sykdom.

Gjennom menneskets historie har visse bakterier (forståelig nok) fått en dårlig rap, forårsaket panikk og hysteri. Ta pesten, for eksempel. Bakterien som forårsaker pesten, Yersinia pestis, drepte ikke bare mer enn 100 millioner mennesker, men kan ha bidratt til at Romerriket kollapset. Før bruken av antibiotika, medisiner som hjelper til med å bekjempe bakterielle infeksjoner, var de svært vanskelige å stoppe.

Selv i dag skremmer disse patogene bakteriene oss alvorlig. Takket være utviklingen av resistens mot antibiotika utgjør bakterier som forårsaker miltbrann, lungebetennelse, hjernehinnebetennelse, kolera, salmonellose, betennelse i mandlene og andre sykdommer som fortsatt forblir nær oss alltid en fare for oss.

Dette gjelder spesielt for Staphylococcus aureus, bakterien som er ansvarlig for stafylokokkinfeksjoner. Denne "superfeilen" forårsaker mange problemer i klinikker, siden pasienter ofte får denne infeksjonen når de implanterer medisinske implantater og katetre.

Vi har allerede snakket om naturlig utvalg og hvordan noen bakterier produserer en rekke gener som hjelper dem med å takle miljøforhold. Hvis du har en infeksjon og noen av bakteriene i kroppen din er forskjellige fra andre, kan antibiotika påvirke det meste av bakteriepopulasjonen. Men de bakteriene som overlever vil utvikle resistens mot stoffet og forbli i vente på neste sjanse. Derfor anbefaler leger å fullføre antibiotikakuren til slutten, og generelt bruke dem så sjelden som mulig, bare som en siste utvei.

Biologiske våpen er et annet skremmende aspekt ved denne samtalen. Bakterier kan brukes som et våpen i noen tilfeller, spesielt miltbrann ble brukt på en gang. I tillegg er det ikke bare mennesker som lider av bakterier. En egen art, Halomonas titanicae, har vist appetitt på den sunkne havforingen Titanic, og spiser av metallet til det historiske skipet.

Selvfølgelig kan bakterier forårsake mer enn bare skade.

Heroiske bakterier

La oss utforske god side bakterie. Tross alt ga disse mikrobene oss deilig mat som ost, øl, surdeig og andre fermenterte elementer. De forbedrer også menneskers helse og brukes i medisin.

Individuelle bakterier kan takkes for dannelsen menneskelig evolusjon. Vitenskapen samler mer og mer data om mikroflora - mikroorganismer som lever i kroppene våre, spesielt i Fordøyelsessystemet og tarmer. Forskning viser at bakterier, nye genetiske materialer og mangfoldet de bringer inn i kroppene våre gjør at mennesker kan tilpasse seg nye matkilder som ikke har blitt utnyttet før.

La oss se på det på denne måten: ved å dekke overflaten av magen og tarmen din, "fungerer" bakterier for deg. Når du spiser, hjelper bakterier og andre mikrober deg med å bryte ned og trekke ut næringsstoffer fra maten, spesielt karbohydrater. Jo mer mangfoldig bakteriene vi konsumerer, jo mer mangfold får kroppen vår.

Selv om vår kunnskap om våre egne mikrober er svært begrenset, er det grunn til å tro at fravær av visse mikrober og bakterier i kroppen kan ha sammenheng med menneskers helse, metabolisme og mottakelighet for allergener. Foreløpige studier på mus tyder på at metabolske sykdommer som fedme er assosiert med en mangfoldig og sunn mikrobiota, snarere enn vår rådende "kalorier inn, kalorier ut" mentalitet.

Mulighetene for å introdusere visse mikrober og bakterier i menneskekroppen, som kan gi visse fordeler, studeres nå aktivt, men i skrivende stund generelle anbefalinger om deres bruk er ennå ikke fastslått.

I tillegg spilte bakterier en viktig rolle i utviklingen av vitenskapelig tankegang og humanmedisin. Bakterier spilte en ledende rolle i utviklingen av Kochs postulater fra 1884, noe som førte til den generelle forståelsen av at sykdom er forårsaket av en bestemt type mikrobe.

Forskere som studerte bakterier oppdaget ved et uhell penicillin, et antibiotikum som reddet mange liv. Også ganske nylig, i forbindelse med dette, ble det åpnet enkel måte redigere genomet til organismer, noe som kan revolusjonere medisinen.

Faktisk begynner vi akkurat å forstå hvordan vi kan dra nytte av samlivet vårt med disse små vennene. I tillegg er det ikke klart hvem som er den sanne eieren av jorden: mennesker eller mikrober.

22. juli 2017 Gennady

Reproduksjon av bakterier ved fisjon er den vanligste metoden for å øke størrelsen på en mikrobiell populasjon. Etter deling vokser bakterier til sin opprinnelige størrelse, noe som krever visse stoffer (vekstfaktorer).

Metodene for reproduksjon av bakterier er forskjellige, men de fleste av artene deres har en form for aseksuell reproduksjon ved fisjon. Bakterier formerer seg sjelden ved knoppskyting. Seksuell reproduksjon av bakterier er tilstede i en primitiv form.

Ris. 1. Bildet viser en bakteriecelle på delingsstadiet.

Genetisk apparat av bakterier

Det genetiske apparatet til bakterier er representert av et enkelt DNA - kromosom. DNA er lukket i en sirkel. Kromosomet er lokalisert i et nukleotid som ikke har en membran. En bakteriecelle inneholder plasmider.

Nukleoid

En nukleoid er en analog av en kjerne. Den er plassert i midten av cellen. Den inneholder DNA, bæreren av arvelig informasjon i foldet form. Avviklet DNA når en lengde på 1 mm. Kjernestoffet i en bakteriecelle har ikke en membran, en nukleolus eller et sett med kromosomer, og deler seg ikke ved mitose. Før deling dobles nukleotidet. Under deling øker antallet nukleotider til 4.

Ris. 2. Bildet viser en bakteriecelle i et utsnitt. Et nukleotid er synlig i den sentrale delen.

Plasmider

Plasmider er autonome molekyler foldet inn i en ring av dobbelttrådet DNA. Massen deres er betydelig mindre enn massen til et nukleotid. Til tross for at plasmid-DNA koder for arvelig informasjon, de er ikke livsviktige og nødvendige for bakteriecellen.

Ris. 3. Bildet viser et bakterieplasmid.

Stadier av deling

Etter å ha nådd en viss størrelse karakteristisk for en voksen celle, lanseres delingsmekanismer.

DNA-replikasjon

DNA-replikasjon går foran celledeling. Mesosomer (folder av den cytoplasmatiske membranen) holder DNA til deling (replikasjon) prosessen er fullført.

DNA-replikasjon utføres ved hjelp av enzymer DNA-polymeraser. Under replikering hydrogenbindinger I dobbelttrådet DNA brytes DNA, noe som resulterer i dannelsen av to datter-enkeltrådet DNA fra ett DNA. Senere, da datteren DNA-er tok plass i den separerte datterceller, deres restaurering skjer.

Så snart DNA-replikasjonen er fullført, vises en innsnevring som et resultat av syntese, som deler cellen i to. Først gjennomgår nukleotidet deling, deretter cytoplasmaet. Celleveggsyntese fullfører deling.

Ris. 4. Skjema for bakteriell celledeling.

Utveksling av DNA-seksjoner

I Bacillus subtilis ender prosessen med DNA-replikasjon med utveksling av to DNA-seksjoner.

Etter celledeling dannes en bro som DNA fra en celle går over i en annen. Deretter er begge DNA-er sammenvevd. Noen deler av begge DNA henger sammen. På adhesjonsstedene utveksles DNA-segmenter. En av DNA-ene går langs hopperen tilbake til den første cellen.

Ris. 5. Variant av DNA-utveksling i Bacillus subtilis.

Typer bakteriecelledelinger

Hvis celledeling er i forkant av separasjonsprosessen, dannes flercellede staver og kokker.

Ved synkron celledeling dannes to fullverdige datterceller.

Hvis nukleotidet deler seg raskere enn selve cellen, dannes det multinukleotidbakterier.

Metoder for å separere bakterier

Divisjon ved å bryte

Deling ved brudd er karakteristisk for miltbrannbasiller. Som et resultat av denne delingen bryter cellene ved koblingspunktene, og bryter de cytoplasmatiske broene. Deretter frastøter de hverandre og danner lenker.

Glidende inndeling

Med glidende separasjon, etter deling, løsner cellen seg og glir så å si langs overflaten av en annen celle. Denne metoden separasjon er karakteristisk for noen former for Escherichia.

Delt splitt

Med sekantdeling beskriver en av de delte cellene med sin frie ende en sirkelbue, hvis sentrum er kontaktpunktet med en annen celle, og danner en romersk quinque eller kileskrift (Corynebacterium diphtheria, Listeria).

Ris. 6. Bildet viser stavformede bakterier som danner kjeder (miltbrannbasiller).

Ris. 7. Bildet viser en skyvemetode for å separere E. coli.

Ris. 8. Spaltningsmetoden for å separere corynebakterier.

Type bakterieklynger etter deling

Klynger av delende celler har en rekke former, som avhenger av retningen til delingsplanet.

Kuleformede bakterier ordnet en etter en, to og to (diplococci), i pakker, i lenker eller som drueklaser. Staveformede bakterier - i lenker.

Spiralformede bakterier- kaotisk.

Ris. 9. Bildet viser mikrokokker. De er runde, glatte og hvite, gule og røde i fargen. I naturen er mikrokokker allestedsnærværende. De lever i forskjellige hulrom i menneskekroppen.

Ris. 10. På bildet er det diplococcus-bakterier - Streptococcus pneumoniae.

Ris. 11. Bildet viser Sarcina-bakterier. Coccoid-bakterier klynger seg sammen i pakker.

Ris. 12. Bildet viser streptokokkbakterier (fra den greske "streptoer" -kjeden). Ordnet i lenker. De er årsaker til en rekke sykdommer.

Ris. 13. På bildet er bakteriene "gyldne" stafylokokker. Arrangert som "drueklaser". Klyngene er gylne i fargen. De er årsaker til en rekke sykdommer.

Ris. 14. På bildet er de kveilede Leptospira-bakteriene årsakene til mange sykdommer.

Ris. 15. Bildet viser stavformede bakterier av slekten Vibrio.

Bakteriedelingsrate

Hastigheten av bakteriedeling er ekstremt høy. I gjennomsnitt deler en bakteriecelle seg hvert 20. minutt. I løpet av bare én dag danner én celle 72 generasjoner avkom. Mycobacterium tuberculosis deler seg sakte. Hele delingsprosessen tar dem omtrent 14 timer.

Ris. 16. Bildet viser prosessen med streptokokkcelledeling.

Seksuell reproduksjon av bakterier

I 1946 oppdaget forskere seksuell reproduksjon i primitiv form. I dette tilfellet dannes ikke kjønnsceller (mannlige og kvinnelige reproduktive celler), men noen celler utveksler genetisk materiale ( genetisk rekombinasjon).

Genoverføring skjer som et resultat konjugasjon- ensrettet overføring av deler genetisk informasjon som plasmider ved kontakt med bakterieceller.

Plasmider er små DNA-molekyler. De er ikke assosiert med kromosomgenomet og er i stand til å doble seg autonomt. Plasmider inneholder gener som øker motstanden til bakterieceller mot ugunstige forhold eksternt miljø. Bakterier overfører ofte disse genene til hverandre. Overføring av genetisk informasjon til bakterier av en annen art er også notert.

I fravær av en ekte seksuell prosess, er det konjugasjon som spiller en stor rolle i utvekslingen av nyttige egenskaper. Slik overføres bakteriers evne til å vise medikamentresistens. Overføring av antibiotikaresistens mellom sykdomsfremkallende populasjoner er spesielt farlig for menneskeheten.

Ris. 17. Bildet viser øyeblikket for konjugasjon av to E. coli.

Faser av bakteriell populasjonsutvikling

Ved inokulering på et næringsmedium går utviklingen av bakteriepopulasjonen gjennom flere faser.

Innledende fase

Den innledende fasen er perioden fra såingsøyeblikket til veksten. I gjennomsnitt varer startfasen 1 - 2 timer.

Avlforsinkelsesfase

Dette er fasen av intensiv bakterievekst. Dens varighet er ca. 2 timer. Det avhenger av alderen på avlingen, tilpasningsperioden, kvaliteten på næringsmediet, etc.

Logaritmisk fase

I denne fasen er det en topp i reproduksjonshastigheten og økning i bakteriepopulasjonen. Dens varighet er 5-6 timer.

Negativ akselerasjonsfase

I løpet av denne fasen er det en nedgang i reproduksjonshastigheten, antall delende bakterier avtar, og antall døde bakterier øker. Årsaken til den negative akselerasjonen er uttømmingen av næringsmediet. Dens varighet er omtrent 2 timer.

Stasjonær maksimalfase

I den stasjonære fasen noteres like mange døde og nydannede individer. Dens varighet er omtrent 2 timer.

Dødsakselerasjonsfase

I løpet av denne fasen øker antallet døde celler gradvis. Dens varighet er omtrent 3 timer.

Logaritmisk dødsfase

I denne fasen dør bakterieceller med en konstant hastighet. Dens varighet er omtrent 5 timer.

Reduser hastighetsfasen

I løpet av denne fasen går de gjenværende levende bakteriecellene inn i en sovende tilstand.

Ris. 18. Figuren viser vekstkurven til en bakteriepopulasjon.

Ris. 19. På bildet er en koloni av Pseudomonas aeruginosa blågrønn, en koloni av mikrokokker gul farge, Bacterium prodigiosum-kolonier er blodrøde i fargen og Bacteroides niger-kolonier er svarte i fargen.

Ris. 20. Bildet viser en koloni av bakterier. Hver koloni er avkom av en enkelt celle. I en koloni er antall celler i millioner. Kolonien vokser på 1 - 3 dager.

Deling av magnetisk følsomme bakterier

På 1970-tallet ble det oppdaget bakterier som levde i havet som hadde en følelse av magnetisme. Magnetisme tillater dette fantastiske skapninger navigere i linjene magnetfelt Jorden og finne svovel, oksygen og andre stoffer den trenger så mye. Deres "kompass" er representert av magnetosomer, som består av en magnet. Ved deling deler magnetisk følsomme bakterier kompasset sitt. I dette tilfellet blir innsnevringen under deling tydelig utilstrekkelig, så bakteriecellen bøyer seg og lager et skarpt brudd.

Ris. 21. Bildet viser delingsøyeblikket av en magnetisk sensitiv bakterie.

Bakteriell vekst

Når en bakteriecelle begynner å dele seg, beveger to DNA-molekyler seg til motsatte ender av cellen. Deretter er cellen delt inn i to like deler, som skilles fra hverandre og øker til sin opprinnelige størrelse. Delingshastigheten til mange bakterier er i gjennomsnitt 20 - 30 minutter. I løpet av bare én dag danner én celle 72 generasjoner avkom.

Under prosessen med vekst og utvikling absorberer en masse celler raskt næringsstoffer fra miljøet. Dette tilrettelegges av gunstige miljøfaktorer - temperaturregime, en tilstrekkelig mengde næringsstoffer, den nødvendige pH i miljøet. Aerobe celler krever oksygen. Det er farlig for anaerobe. Ubegrenset spredning av bakterier forekommer imidlertid ikke i naturen. sollys, tørr luft, mangel på mat, varme miljøfaktorer og andre faktorer har en skadelig effekt på bakteriecellen.

Ris. 22. Bildet viser øyeblikket for celledeling.

Vekstfaktorer

For vekst av bakterier er det nødvendig med visse stoffer (vekstfaktorer), noen av disse syntetiseres av cellen selv, noen av dem kommer fra miljøet. Behovet for vekstfaktorer er forskjellig for alle bakterier.

Behovet for vekstfaktorer er et konstant trekk, som gjør det mulig å bruke det til å identifisere bakterier, tilberede næringsmedier og bruke det i bioteknologi.

Bakterielle vekstfaktorer (bakterielle vitaminer) - kjemiske elementer, hvorav de fleste er vannløselige B-vitaminer. Denne gruppen inkluderer også hemin, kolin, purin og pyrimidinbaser og andre aminosyrer. I fravær av vekstfaktorer oppstår bakteriostase.

Bakterier bruker vekstfaktorer til minimumsmengder og uendret. En rekke kjemikalier i denne gruppen er en del av cellulære enzymer.

Ris. 23. Bildet viser delingsøyeblikket av en stavformet bakterie.

De viktigste bakterielle vekstfaktorene

• Vitamin B1 (tiamin). Tar del i karbohydratmetabolismen.
• Vitamin B2" (riboflavin). Deltar i redoksreaksjoner.
• Pantotensyre er integrert del koenzym A.
• Vitamin B6 (pyridoksin). Tar del i aminosyremetabolismen.
• Vitaminer B12(kobalaminer er stoffer som inneholder kobolt). Aksepterer Aktiv deltakelse i syntesen av nukleotider.
• Folsyre. Noen av dets derivater er en del av enzymer som katalyserer syntesen av purin- og pyrimidinbaser, samt noen aminosyrer.
• Biotin. Deltar i nitrogenmetabolismen og katalyserer også syntesen av umettede fettsyrer.
• Vitamin PP(en nikotinsyre). Deltar i redoksreaksjoner, dannelse av enzymer og metabolisme av lipider og karbohydrater.
• Vitamin H(para-aminobenzosyre). Det er en vekstfaktor for mange bakterier, inkludert de som bor i menneskets tarm. Folsyre er syntetisert fra para-aminobenzosyre.
• Gemin. Det er en komponent i noen enzymer som deltar i oksidasjonsreaksjoner.
• Kholin. Tar del i reaksjonene ved cellevegglipidsyntese. Det er en leverandør av metylgruppe i syntesen av aminosyrer.
• Purin- og pyrimidinbaser(adenin, guanin, xantin, hypoxantin, cytosin, tymin og uracil). Stoffene trengs hovedsakelig som komponenter i nukleinsyrer.
• Aminosyrer. Disse stoffene er komponenter av celleproteiner.

Krav til vekstfaktorer for visse bakterier

Auxotrofer For å sikre liv krever de tilførsel av kjemikalier utenfra. For eksempel er ikke clostridier i stand til å syntetisere lecitin og tyrosin. Stafylokokker krever tilførsel av lecitin og arginin. Streptokokker krever tilførsel av fettsyrer - komponenter av fosfolipider. Corynebacteria og Shigella krever nikotinsyre. Staphylococcus aureus, pneumokokker og Brucella krever vitamin B1. Streptokokker og tetanusbasiller - i pantotensyre.

Prototrofer syntetisere de nødvendige stoffene uavhengig.

Ris. 24. Ulike forhold miljøforhold har ulike effekter på veksten av bakteriekolonier. Til venstre er jevn vekst i form av en sakte ekspanderende sirkel. Til høyre - rask vekst i form av «flukt».

Å studere behovet for bakterier for vekstfaktorer gjør det mulig for forskere å oppnå en stor mikrobiell masse, så nødvendig i fremstillingen av antimikrobielle medisiner, serum og vaksiner.

Les mer om bakterier i artiklene:

Bakteriell spredning er en mekanisme for å øke antall mikrobielle populasjoner. Bakteriedeling er hovedmetoden for reproduksjon. Etter deling må bakteriene nå voksen størrelse. Bakterier vokser ved å raskt absorbere næringsstoffer fra miljøet. Vekst krever visse stoffer (vekstfaktorer), noen av disse syntetiseres av bakteriecellen selv, og noen kommer fra miljøet.

Det er et stort antall bakterier i vår verden. Blant dem er det gode, og det er også dårlige. Noen kjenner vi bedre, andre verre. I vår artikkel har vi valgt en liste over de mest kjente bakteriene som lever blant oss og i kroppen vår. Artikkelen er skrevet med litt humor, så ikke døm strengt.

Gir "ansiktskontroll" på innsiden

Laktobaciller (Lactobacillus plantarum) bor i fordøyelseskanalen mennesker siden forhistorisk tid har gjort en stor og viktig jobb. Som hvitløk skremmer de bort vampyrer patogene bakterier, hindrer dem i å sette seg i magen din og forårsaker at tarmene blir opprørte. Velkommen! Syltede agurker og tomater, surkål vil styrke styrken til sprett, men vet at hard trening og stress fra fysisk aktivitet redusere gradene deres. Tilsett noen solbær i proteinshaken din. Disse bærene reduserer treningsstress på grunn av antioksidantene de inneholder.

2. BELLY DEFENDER Helicobacter pylori

Stopper sulten kl. 15.00

En annen bakterie som lever i fordøyelseskanalen, Helicobacter pylori, utvikler seg i barndommen din og bidrar til å opprettholde en sunn vekt gjennom hele livet ved å kontrollere hormoner som er ansvarlige for sult! Spis 1 eple hver dag.

Disse fruktene produserer melkesyre i magen, der de fleste skadelige bakterier ikke kan overleve, men som Helicobacter pylori elsker. Men hold H. pylori i sjakk, de kan gå mot deg og forårsake magesår. Lag eggerøre med spinat til frokost: nitratene fra disse grønne bladene tykner veggene i magen og beskytter den mot overflødig melkesyre.

3. Pseudomonas aeruginosa

Elsker dusjer, varme bad og bassenger

Bor i varmt vann Bakterien Pseudomonas aeruginosa kommer inn i hodebunnen gjennom porene i hårsekkene, og forårsaker en infeksjon ledsaget av kløe og smerte i de berørte områdene.

Vil du ikke bruke badehette hver gang du tar et bad. Avverge kardemannens invasjon med en kylling- eller laksesmørbrød og egg. Et stort nummer av follikler trenger protein for å være sunne og effektivt bekjempe Fremmedlegemer. Ikke glem fettsyrene, som er helt avgjørende for en sunn hodebunn. 4 bokser hermetisk tunfisk eller 4 mellomstore avokadoer per uke vil hjelpe deg med dette. Ikke mer.

4. Skadelige bakterier Corynebacterium minutissimum

Høyteknologiske protozoer

Skadelige bakterier kan lure på de mest uventede steder. For eksempel elsker Corynebacterium minutissimum, som forårsaker utslett, å leve på berøringsskjermene til telefoner og nettbrett. Ødelegg dem!

Det er rart, men ingen har utviklet det ennå gratis applikasjon, kjempe mot disse mikrobene. Men mange selskaper produserer etuier til telefoner og nettbrett med antibakterielt belegg, som garantert stopper bakterieveksten. Og prøv å ikke gni hendene sammen når du tørker dem etter vask – dette kan redusere bakteriepopulasjonen med 37 %.

5. DEN EDLE RASSAL Escherichia coli

Gode ​​dårlige bakterier

Bakterien Escherichia coli antas å være årsaken til titusenvis av Smittsomme sykdommerårlig. Men det gir oss bare problemer når det finner en måte å forlate tykktarmen og mutere til en sykdomsfremkallende stamme. Normalt er det ganske nyttig for livet og gir kroppen vitamin K, som opprettholder sunne arterier og forhindrer hjerteinfarkt.

For å holde disse overskriftsfangende bakteriene i sjakk, ta med belgfrukter i kostholdet fem ganger i uken. Fiberen i bønnene brytes ikke ned, men beveger seg inn i tykktarmen hvor E. coli kan feste seg med den og fortsette sin normale reproduksjonssyklus. Svarte bønner er rikest på fiber, deretter Idelim, eller måneformede, og først da de vanlige røde bønner. Belgvekster holder ikke bare bakteriene under kontroll, men fiberen deres demper også ettermiddagsbehovet ditt og øker kroppens evne til å absorbere næringsstoffer.

6. BRENNING Staphylococcusaureus

Spiser bort ungdommen av huden din

Oftest er byller og kviser forårsaket av bakterien Staphylococcusaureus, som lever på huden til de fleste. Akne er selvfølgelig ubehagelig, men etter å ha penetrert gjennom skadet hud inn i kroppen, kan denne bakterien forårsake mer alvorlige sykdommer: lungebetennelse og hjernehinnebetennelse.

Det naturlige antibiotikumet dermicidin, som er giftig for disse bakteriene, finnes i menneskelig svette. Inkluder høyintensive øvelser i treningsøkten din minst en gang i uken, og prøv å jobbe med 85 % av maksimal kapasitet. Og bruk alltid et rent håndkle.

7. MIKROB – GLUTTER Bifidobacterium animalis

® Lever i fermenterte melkeprodukter

Bakterien Bifidobacterium animalis bor i innholdet i krukker med yoghurt, flasker med kefir, kokt melk, fermentert bakt melk og andre lignende produkter. De reduserer tiden det tar for mat å passere gjennom tykktarmen med 21 %. Mat stagnerer ikke, overflødige gasser dannes ikke - du er mindre sannsynlig å oppleve et problem med kodenavnet "Åndens fest".

Mat for eksempel bakteriene med en banan – spis den etter lunsj. Og til selve lunsjen vil pasta med artisjokker og hvitløk være perfekt. Alle disse produktene er rike på frukto-oligo-sakkarider - Bifidobacterium animalis elsker denne typen karbohydrater og spiser dem med glede, hvoretter den reproduseres med ikke mindre glede. Og etter hvert som befolkningen vokser, øker sjansene dine for normal fordøyelse.

Vi prøver å gi det mest relevante og nyttig informasjon for deg og din helse. Materialet som legges ut på denne siden er av informasjon og er beregnet på pedagogiske formål. Besøkende på nettstedet bør ikke bruke dem som medisinsk råd. Å bestemme diagnosen og velge en behandlingsmetode forblir det eksklusive privilegiet til din behandlende lege! Vi er ikke ansvarlige for evt Negative konsekvenser som oppstår som følge av bruk av informasjon som er lagt ut på nettstedet