Подцарство Бактерии

Бактерии встречаются повсеместно, населяя все среды обитания. Наибольшее количество их находится в почве на глубине до 3 км (до 3 млрд. в одном грамме). Бактерии обнаружены в пресной и соленой воде, на ледниках и в горячих источниках. Их много в воздухе (на высоте до 12 км), в организмах животных и растений (как живых, так и мертвых). Не является исключением и организм человека.

Бактерии представляют собой, как правило, микроскопические одноклеточные организмы размером от 0,2 до 10 мкм, в редких случаях до 30-100 мкм. Среди бактерий встречаются неподвижные и подвижные формы. Передвигаются бактерии с помощью одного или нескольких жгутиков, которые располагаются на всей поверхности тела или на определенном участке. Клетки бактерий разнообразны по форме: шаровидные — кокки, палочковидные — бациллы, в форме запятой — вибрионы, извитые — спирохеты и спириллы. Шаровидные бактерии после деления могут образовывать пары — диплококки, цепочки — стрептококки или грозди — стафилококки.

Клетка большинства бактерий имеет слизистую капсулу белковой или полисахаридной природы, которая предохраняет ее от высыхания, является защитным покровом и содержит токсины. Клеточная стенка бактерии представлена одним или несколькими слоями сложного углевода муреина, под которым находится цитоплазматическая мембрана.

Бактерии относятся к прокариотам (доядерные формы). Они не имеют оформленного ядра, а их генетический аппарат — нуклеоид — представлен кольцевой молекулой ДНК, не связанной с белками, которая находится в цитоплазме. Впячивания цитоплазматической мембраны, называемые мезосомами, выполняют у бактерий функции, аналогичные функциям митохондрий, комплекса Гольджи, эндоплазматической сети. В цитоплазме бактериальных клеток содержится множество рибосом и различные включения (гранулы гликогена, белки, жиры). Бактерии могут быть бесцветными или содержать пигменты (пурпурные или зеленые).

Подцарство Бактерии

Схема строения бактериальной клетки:
1 — Ворсинки, 2 — Капсид, 3 — Внешняя мембрана, 4 — Внутренняя мембрана, 5 — Хроматид, 6 — Рибосомы, 7 — Жгутик

Различные вещества поступают в бактерию через мембрану. По способу питания (тип ассимиляции) бактерии подразделяются на автотрофные и гетеротрофные.

Автотрофные бактерии синтезируют необходимые для их жизнедеятельности органические вещества. Часть из них — фотосинтезирующие — используют для этих процессов энергию Солнца (цианобактерии, пурпурные и зеленые). Они обитают в пресных и морских водах. Их зеленый пигмент называется бактериохлорофиллом. Фотосинтез протекает у них в анаэробных условиях без выделения кислорода. Вторая группа — хемосинтезирующие бактерии — используют для жизнедеятельности энергию различных экзотермических реакций: нитрифицирующие окисляют соли аммония до нитратов, железобактерии — закисное железо в окисное, водородные бактерии окисляют молекулярный водород, серные — соединения серы до сульфатов. Атмосферный азот фиксируют клубеньковые бактерии и азотобактер с последующим окислением его до NH3.

Гетеротрофные бактерии используют для питания готовые органические вещества. Сапрофиты, или бактерии гниения и брожения, используют органические вещества мертвых тел или выделения других организмов. Почвенные бактерии разлагают перегной, образуя вещества, необходимые для жизни растений. Молочнокислые бактерии превращают сахара в молочную кислоту, маслянокислые — сбраживают углеводы, спирты, органические кислоты до масляной кислоты. К гетеротрофам относятся и паразитические бактерии, которые поселяются в живых организмах и питаются за их счет.

По типу диссимиляции бактерии могут быть аэробными и анаэробными. Аэробные бактерии обитают в условиях свободного доступа кислорода. Они получают энергию в процессе окисления органических соединений до диоксида углерода и воды. Анаэробные бактерии обитают в бескислородных условиях и существуют за счет энергии, выделяемой при реакциях брожения.

Основной способ размножения бактерий — деление клетки надвое, которое следует за удвоением кольцевой молекулы ДНК. Одна бактерия при благоприятных условиях образует за сутки более 600 млн новых клеток. В ряде случаев для бактерий характерен половой процесс — конъюгация, при которой между двумя клетками происходит обмен участками ДНК или целыми ее молекулами.

При наступлении неблагоприятных условий многие бактерии образуют споры. При этом цитоплазма клетки сжимается, и клетка покрывается плотной оболочкой. Споры характеризуются большой устойчивостью к различным воздействиям и сохраняют жизнеспособность в течение длительного времени. Попадая в благоприятные условия, они набухают, сбрасывают оболочку и дают начало новым бактериальным клеткам.

Значение бактерий

Бактерии принимают активное участие в круговороте веществ в природе. К ним относится большая группа гнилостных бактерий, которых называют природными санитарами. Они разрушают трупы животных и растительные остатки, превращая сложные органические соединения в минеральные. Благодаря их деятельности образуется перегной и повышается плодородие почвы. Бактерии участвуют в образовании железорудных месторождений, в первых стадиях торфо- и угле- образования. Бактерии широко используются в пищевой промышленности для получения кисломолочных продуктов, сыра, сливочного масла, квашения овощей, изготовления вина. В химической промышленности бактерии используются для получения этилового и бутилового спиртов, уксусной кислоты, ацетона; в медицинской — для получения ряда антибиотиков, витаминов, гормонов и ферментов. Без бактерий невозможны процессы, происходящие при сушке табачных листьев, дублении кожи, мацерации волокон льна, обработке каучука. Бактерии, обитающие в рубце желудка жвачных животных, разлагают целлюлозу.

В ряде случаев деятельность бактерий имеет негативные последствия. Определенные их виды повреждают рыболовные сети, сено в стогах, рукописи и книги в библиотеках. Поселяясь на продуктах питания (мясе, рыбе, масле), бактерии делают их непригодными для употребления в пищу.

Фитопатогенные бактерии вызывают черный бактериоз пшеницы, слизистую болезнь картофеля, бактериоз огурцов и капусты.

Некоторые бактерии-паразиты (болезнетворные бактерии) поселяются на покровах тела или в организме человека и вызывают такие заболевания, как тиф, холера, дифтерия, столбняк, туберкулез, ангина, сибирская язва, бруцеллез, чума. Заражение человека может происходить при контакте с больными, а также через воду и продукты питания, в которых находятся бактерии или их споры.

Борьба с болезнетворными бактериями проводится по разным направлениям. Помещение, где находится больной, подвергают обработке химическими веществами (дезинфекция) или УФ-лучами, регулярно проветривают. Строго контролируется чистота водных источников и продуктов питания. Для предохранения продуктов от попадания в них бактерий в различных отраслях пищевой промышленности широко используется пастеризация — способ обеззараживания продуктов нагреванием их в течение 20-30 мин до температуры 60-70 °С. Термическая обработка в домашних условиях рекомендуется в виде кипячения, тщательного проваривания или прожаривания. В больницах инструментарий и перевязочный материал подвергают стерилизации, которая приводит к полному уничтожению микроорганизмов. Это может быть обработка растворами перекиси водорода, сухим горячим воздухом (60 мин при температуре 160-200 °С) или нагреванием под давлением до 120 °С в течение 30 мин. С целью предупреждения заражения человека бактериальными (инфекционными) заболеваниями проводят предохранительные прививки. И наконец, большая роль отводится соблюдению населением, особенно детьми, основных гигиенических требований (мытье рук перед едой, соблюдение чистоты тела и одежды и т. д.).