Царство Бактерии (Дробянки)

1. Царство Бактерии (Дробянки)

2.

БАКТЕРИИ или
ДРОБЯНКИ –
представители
царства Monera –
это обширная
группа
одноклеточных
микроорганизмов,
которые
характеризуются
отсутствием
окруженного
оболочкой
клеточного ядра.

3.

Бактерии
(Monera)
Животные
Протисты
Царства
живой
природы
Грибы
Растения

4.

Слоистые каменные
структуры, датируемые
началом архейской эры,
возникшие 3,5 млрд.
лет назад – результат
жизнедеятельности
бактерий, обычно
фотосинтезирующих
(т.н. сине-зеленых
водорослей).
Первые ядерные клетки
произошли от бактерий
примерно 1,4 млрд. лет
назад.

5.

Бактерии гораздо
мельче клеток
многоклеточных
растений и животных.
Толщина их обычно
составляет 0,5–2,0
мкм, а длина – 1,0–8,0
мкм. Разглядеть
некоторые формы
едва позволяет
разрешающая
способность
стандартных световых
микроскопов.

6.

На поверхности,
соответствующей
поставленной
карандашом
точке, уместится
четверть
миллиона
средних по
величине
представителей
этого царства.

7.

По форме и строению
выделяют следующие группы
бактерий: кокки (шарики),
бациллы (палочки или
овалы), спириллы (спирали),
спирохеты (тонкие
волосовидные).

8.

Формы шаровидных бактерий:
1 – стафилококки (кокки, собранные в гроздья)
2 – диплококки (двойные)
3 – стрептококки (нитевидные колонии кокков)
4 – сарцины (колонии кокков, покрытые
оболочкой их слизи)
5 – тетракокки (кокки, собранные по 4)

9.

Встречаются и другие формы бактерий
звёздчатая, треугольная, квадратная и др.

10.

Различная
форма бактерий
помогает этим
организмам
приспособиться
к условиям
окружающей
среды.

11.

Бациллы, имеющие
жгутик, который служит
органом передвижения,
называются вибрионами.

12.

Жгутик служит органом передвижения,
захвата пищи и защиты от нападения других
микроорганизмов.

13.

Существуют и многожгутиковые формы бацилл.

14.

Кроме жгутиков, многие бактерии имеют
реснички, которые также служат для
передвижения, захвата пищи и защиты.

15.

У бактерий нет
ядра, вместо него
имеется
нуклеоид,
который состоит
из одной
длинной
кольцевой
молекулы ДНК,
окружённой
хроматином и
прикрепленной в
одной точке к
клеточной
мембране.

16.

В жидкой густой цитоплазме расположены
рибосомы, простейшие вакуоли и клеточные
включения.

17.

Снаружи клетка покрыта мембраной, которая
придаёт клетке форму и выполняет защитную
функцию, и иногда клеточной стенкойкапсулой, слизью или муреиновой оболочкой.

18.

Мембрана образует многочисленные камеры –
мезосомы, которые выполняют функции
переваривания пищи, синтеза питательных
веществ, фотосинтеза (содержат хлорофилл),
энергетическую (как и митохондрии запасают
энергию) и транспортную.

19.

У прокариот нет и окруженных мембранами
внутриклеточных органелл, называемых
лизосомами, ЭДС, комплексом Гольджи,
митохондриями и хлоропластами. У
эукариот митохондрии вырабатывают
энергию в процессе дыхания, а в
хлоропластах идет фотосинтез, лизосомы
переваривают пищу и т.д.
У прокариот вся клетка целиком (и в первую
очередь – клеточная мембрана) берет на себя
функцию митохондрии, а у
фотосинтезирующих форм – заодно и
хлоропласта.

20.

21. Сравнение клеток эукариот (ядерных) и прокариот (доядерны)

22.

Клеточное дыхание – процесс
высвобождения химической энергии,
запасенной в «пищевых» молекулах, для ее
дальнейшего использования в жизненно
необходимых реакциях. Дыхание может
быть аэробным и анаэробным. В первом
случае для него необходим кислород. Он
нужен для работы т.н.
электронотранспортной системы: электроны
переходят от одной молекулы к другой (при
этом выделяется энергия) и в конечном
итоге присоединяются к кислороду вместе с
ионами водорода – образуется вода.

23.

Анаэробным организмам кислород не нужен,
а для некоторых видов этой группы он даже
ядовит. Такие бактерии заменяют процесс
дыхания реакциями гниения или брожения.

24.

Нитрификация — это микробиологический
процесс окисления аммиака до азотистой и
азотной кислоты) с получением энергии
(хемосинтез, автотрофная нитрификация).
Полученные кислоты вступают в реакции с
активными металлами (Na, K, Ca) и образуют
легкие нитриты и нитраты. Нитрификация
протекает в аэробных условиях в почве и
природных водах по схеме:
2NH3 + 3O2 3H2O + N2O3
N2O3 + H2O HNO2
2HNO2 + O2 2 HNO3

25.

В настоящее время примерно
90% ( 90 млн. т) годового
количества «фиксированного»
азота дают бактерии. Азот
воздуха, составляющий около
80% атмосферы, связывается в
основном бактериями рода
Rhizobium (клубеньковые
бактерии), которые вступают в
симбиоз примерно с 14 000
видов бобовых растений:
горохом, фасолью, соей,
клевером, люцерной и др.

26.

Эти бактерии живут в т.н. клубеньках –
вздутиях, образующихся на корнях в их
присутствии. Из растения бактерии получают
органические вещества, а взамен снабжают
хозяина связанным азотом.

27.

В симбиоз с другими азотфиксирующими
бактериями вступают и небобовые растения,
например ольха.

28.

Бактерии бывают
автотрофами и
гетеротрофами.
Автотрофы («сами
себя питающие»)
не нуждаются в
веществах,
произведенных
другими
организмами.

29.

В качестве главного
источника углерода они
используют диоксид
(CO2). Включая CO2 и
другие неорганические
вещества: аммиак (NH3),
нитраты (NO3) и
соединения серы, в
сложные химические
реакции, они
синтезируют все
необходимые им
биохимические
продукты.

30.

Гетеротрофы («питающиеся другим»)
используют в качестве основного
источника углерода (некоторым видам
нужен и CO2) органические вещества,
синтезированные другими организмами,
питаясь либо самими организмами, либо
продуктами их жизнедеятельности (в
основном, сахарами).
Окисляясь, эти соединения поставляют
энергию и молекулы, необходимые для
роста и жизнедеятельности
гетеротрофных бактериальных клеток.

31.

Если для синтеза клеточных
компонентов используется
световая энергия, то процесс
называется фотосинтезом, а
способные к нему виды –
фототрофами. Фототрофные
бактерии делятся на
фотогетеротрофов и
фотоавтотрофов в
зависимости от того
органические или
неорганические соединения
служат для них главным
источником углерода.

32.

Если основной источник энергии в клетке –
окисление химических веществ, бактерии
называются хемогетеротрофами или
хемоавтотрофами в зависимости от того,
какие молекулы служат главным источником
углерода – органические или неорганические.

33.

Многие бактерии
обладают
химическими
рецепторами,
которые
регистрируют
изменения
кислотности среды и
концентрацию
различных веществ,
например сахаров,
аминокислот,
кислорода и
диоксида углерода.

34.

Железобактерии способны окислять железо
(II) до (III) и использовать образующуюся
при этом энергию на усвоение углерода из
углекислого газа и карбонатов.
Они чрезвычайно широко распространены как
в пресных, так и в морских водоемах, играют
большую роль в круговороте железа в
природе. Благодаря их жизнедеятельности на
дне болот и морей образуется огромное
количество отложенных руд железа по
реакции:
2Fe(HCO3)2 + 6H2O + O2
4Fe(OH)3 + 4H2CO3 + 4CO2

35.

Водородные бактерии
получают энергию в
результате окисления
молекулярного водорода.
Распространены в почве,
окисляют водород, постоянно
образующийся при
анаэробном разложении
различных органических
остатков микроорганизмами
почвы. Окисление протекает
по следующей схеме:
2H2 + O2 2H2O + энергия

36.

Серобактерии (фототрофные пурпурные и
зеленые бактерии, цианобактерии) обитают в
пресных и солёных водах. Энергию для
синтеза органических веществ они получают,
окисляя сероводород:
2 H2S + O2 2H2O + 2S
Выделяющаяся свободная сера
накапливается в их клетках в виде множества
крупинок. При недостатке H2S серобактерии
производят поэтапное окисление свободной
серы до серной кислоты:
S + O2 SO2
2SO2 + O2 + 2H2O 2 H2SO4

37.

Бактерии размножаются бесполым путем:
ДНК в их клетке реплицируется
(удваивается), клетка делится надвое, и
каждая дочерняя клетка получает по одной
копии родительской ДНК.

38.

Отчасти в силу мелких размеров бактерий
интенсивность их метаболизма очень
высока. При самых благоприятных
условиях некоторые бактерии могут
удваивать свою общую массу и
численность примерно каждые 20 мин. Это
объясняется тем, что ряд их важнейших
ферментных систем функционирует с очень
высокой скоростью. Однако в естественной
среде, например в почве, большинство
бактерий находится «на голодном пайке»,
поэтому если их клетки и делятся, то не
каждые 20 мин., а раз в несколько дней.

39.

Бактерий много в
почве, на дне озер и
океанов – повсюду,
где накапливается
органическое
вещество. Они живут
в холоде, когда
столбик термометра
чуть превышает
нулевую отметку, и в
горячих кислотных
источниках с
температурой выше
90° С.

40.

Некоторые бактерии переносят очень высокую
соленость среды; в частности, это единственные
организмы, обнаруженные в Мертвом море. При
этом бактерии и протисты составляют почти
90% биомассы океана.

41.

В атмосфере они
присутствуют в каплях
воды, и их обилие там
обычно зависит от
запыленности воздуха.
Так, в городах
дождевая вода
содержит гораздо
больше бактерий, чем в
сельской местности. В
холодном воздухе
высокогорий и
полярных областей их
мало.

42.

Густо заселен
бактериями
пищеварительный
тракт животных. Этот
симбиоз организмов
взаимовыгоден. У
жвачных (коров,
антилоп, овец и др.) и
многих
растительноядных
животных бактерии
участвуют в
переваривании
растительной пищи.

43.

Кроме того, иммунная
система животного,
выращенного в
стерильных условиях, не
развивается нормально
из-за отсутствия
стимуляции бактериями.
Нормальная
«бактериофлора»
кишечника важна и для
подавления
попадающих туда
вредных
микроорганизмов
(особенно у животных,
питающихся падалью)

44.

В настоящее время бактерии применяются
пищевой отраслью в основном для
производства сыров, других кисломолочных
продуктов и уксуса. Главные химические
реакции – образование кислот. Так, при
получении уксуса бактерии окисляют
этиловый спирт, содержащийся в сидре или
других жидкостях, до уксусной кислоты.
Аналогичные процессы происходят при
квашении капусты: анаэробные бактерии
сбраживают содержащиеся в листьях этого
растения сахара до молочной кислоты, а
также уксусной кислоты и различных
спиртов.

45.

Бактерии применяются для выщелачивания
бедных руд, т.е. переведения из них в раствор
солей ценных металлов (меди Cu и урана U).
Пример – переработка халькопирита CuFeS2.
Руду периодически поливают водой, в
которой присутствуют хемолитотрофные
бактерии. В процессе своей
жизнедеятельности они окисляют серу,
образуя растворимые сульфаты меди и
железа: CuFeS2 + 4O2 CuSO4 + FeSO4.
Такие технологии значительно упрощают
получение из руд ценных металлов.

46.

Бактерии служат также для превращения
отходов, например сточных вод, в менее
опасные или даже полезные продукты.

47.

Сточные воды – одна из
острых проблем
современного
человечества. Их полная
минерализация требует
огромных количеств
кислорода, который
используется для
полного разложения органики, и одним из
конечных продуктов процесса в наиболее
благоприятных случаях становится питьевая
вода. Остающийся по ходу дела
нерастворимый осадок можно подвергнуть
анаэробному брожению.

48.

Бактерии приносят не только пользу; борьба с
их массовым размножением, например в
пищевых продуктах или в водных системах
целлюлозно-бумажных предприятий,
превратилась в целое направление
деятельности.