Антони Ван Левенгук (1632-1723), голландский купец увлекался изготовлением увеличительных линз и с помощью своего самодельного микроскопа увидел “больше живого в соскобе из человеческого зуба, чем людей в целом королевстве” (1683 г.)

Говоря о типичной клетке, мы обычно имеем в виду клетку эукариот, которая имеет внешнюю мембрану, цитоплазму и ядро. Но такая форма организации типична не для всех живых клеток.

Достаточно часто слова “бактерии”, “дробянки”, “микробы” и “прокариоты” употребляют как синонимы. На самом деле, бактерии – это лишь одна из крупнейших групп прокариот. Классифицировать бактерии по видовому разнообразию достаточно сложно, поскольку бактерии очень вариабельны физиологически и морфологически. Обнаружены даже незначительные различия в геноме различных штаммов одного вида. Вот почему вид микроорганизмов называют культурой.

Культура микроорганизмов – это микроорганизмы одного биологического вида, имеют ряд общих признаков и одинаковые по происхождению.

• Бактерии (или эубактерии, настоящие бактерии) – это основная группа микроорганизмов, представленная типичными прокариотическими клетками, которые не имеют сформированного ядра, а содержат нуклеоид ( «нуклеус» ядро, «еидос» – вид, то есть подобно ядра).
• Цианобактерии (или сине-зеленые водоросли) – автотрофные прокариоты, которые содержат различные пигменты. Занимают промежуточное положение между бактериями и растениями. Чаще всего образуют колонии различной формы. При избытке органических веществ способны переходить на миксотрофное (смешанное) питание. Многие виды могут вступать в симбиоз с грибами, образуя лишайники.
• Хламидии – нитчатые хемосинтезирующие бактерии, немногочисленны. Внутриклеточное паразитирование – объединяет хламидии с вирусами, при этом хламидии не способны синтезировать АТФ и полностью зависят от ресурсов клетки-в процессе паразитирования разрушают ее полностью. Наличие клеточной оболочки – объединяет их с бактериями- это позволяет применять антибиотики для лечения хламидиоза. 
• Рикетсии – примитивные прокариоты, облигатные паразиты. Подобно вирусам, способны размножаться только в живых клетках. Как правило, паразиты насекомых и паукообразных. Некоторые вызывают болезни, которые передаются членистоногими. Например, сыпной тиф (вши), пятнистая лихорадка (клещ).

• Микоплазмы – паразитические организмы, не имеющие жесткой клеточной стенки. Они чрезвычайно малы по размерам, но самые разнообразные по форме. Неподвижные.
• Архибактерии – не самая древняя группа живых организмов на Земле. Считается общим предком прокариот и эукариот. Открытая недавно, поэтому изучена недостаточно.
• Прокариотическую клетку, которая лишена клеточной стенки, называют протопластом.

СТРОЕНИЕ БАКТЕРИЙ

Бактерии – очень мелкие живые организмы. Их можно рассмотреть только под микроскопом с большим увеличением. Все бактерии одноклеточные. Все бактерии одноклеточные.

В строении бактерий выделяют три обязательных клеточных элемента: цитоплазматическую мембрану, нуклеин («ядерная зона», не ядро!», рибосомы. Основная часть микробной ДНК концентрируется в единственной замкнутой хромосоме.

• Плазмида – это внехромосомный генетический элемент клетки, способный к самовоспроизведению. Этот фрагмент ДНК имеет кольцевую форму и длину от 2 до 400 тыс. пар нуклеотидов.

Почти все бактерии имеют наружную оболочку – клеточную стенку, благодаря которой форма бактерий постоянна. Ее главный структурный элемент – биополимер муреин.

Многие бактерии имеют на своей поверхности жгутики, с их помощью бактерии двигаются. Некоторые бактерии покрыты снаружи слизистыми капсулами, состоящими из полисахаридов (в некоторых случаях полипептидов или гликопротеинов).

От клеточной стенки бактерий цитоплазму отделяет цитоплазматическая мембрана. Ее основная функция – создание осмотического барьера в клетке, регуляция транспорта веществ. Такие важные для жизнедеятельности организма процессы, как дыхание, хемосинтез, фиксация азота и другие, происходят в мембране.

Часто формируются выросты цитоплазматической мембраны – мезосомы, где синтезируется АТФ. В мембране осуществляется биосинтез клеточной стенки, а также спорообразование. Жгутики и геномная ДНК тесно связаны с мембраной.

ЧТО ТАКОЕ ОКРАШИВАНИЕ ПО ГРАММУ?

Микробиологи делят все виды бактерий на грамположительные, грамотрицательные и бактерии без клеточной стенки (микоплазмы), так как в связи с особенностями строения клеточной стенки бактерии по-разному реагируют на окрашивание способом Х. Грамма.

• грамположительные (например, Streptococus pneumonae, возбудитель пневмонии, и Bacillus subtilis, разлагающий мертвую органику в почве);
• грамотрицательные (например, Escherichia coli, симбионт кишечника человека, и Salmonella typhi, возбудитель брюшного тифа).

  

  Традиционно это деление сложилось в зависимости от цвета, который приобретают клетки при окрашивании микропрепаратов, по методике немецкого врача и бактериолога Х. Грамма (1853 – 1938) грамположительные бактерии окрашиваются в фиолетовый цвет, а грамотрицательные – в красный. Развитие микроскопических и биохимических методов исследований позволило обнаружить, что способность воспринимать окрашивание по Граму зависит от строения клеточной стенки. Главным ее компонентом является сложный углеводный белково-полимер муреин. У грамположительных бактерий клеточная стенка образована слоем муреина толщиной примерно 250 нм, у грамотрицательных бактерий клеточная стенка многослойная, но более тонкая. Грамположительные бактерии, в отличие от грамотрицательных, сохраняют окраску и не обесцвечиваются во время промывки. Грамотрицательные обесцвечиваются во время промывки, затем их окрашивают красным.

  ПО ФОРМЕ КОЛОНИЙ БАКТЕРИИ КЛАССИФИЦИРУЮТ

   

  

  1 — коки; 2 — дипококи; 3— стрептококи; 4 –бацилы (палочки); 5 — тетракоки; 6 — стафилококи; 7 – сарцины; 8 – вибриони (в виде запятой); 9— спирилы;  спирохеты

  • округлые-кокки (одиночные, диплококки – парные, тетракокки – по четыре клетки, стрептококки – цепочные, сарцины – блоки из 8 и более клеток, стафилококки – скопление клеток в виде виноградного грона);
  • палочковидные-бациллы (бактерии, не способные к спорообразованию : кишечная палочка, сальмонелла,   и те, которые образуют споры: клостридии);
  • изогнутые палочки (вибрионы – короткие палочки, изогнутые один раз, спирилы – слабо закручены длинные палочки, спирохеты – сильно закручены длинные и тоненькие палочки).

  ТИПЫ ПИТАНИЯ БАКТЕРИЙ

  По способу питания (потребность в кислороде): аэробы и анаэробы.

  К анаэробным относятся: ботулистические (домашние консервы, вяленая рыба), столбняк (рана, загрязненная землей)- размножаются в вакууме.

  ОБРАЗОВАНИЕ СПОР

  Споры у микробов служат для переноски неблагоприятных условий. Они образуются из внутренней части содержимого клетки. При этом вокруг споры формируется новая, более плотная оболочка. Споры могут переносить очень низкие температуры (до -273 ° С) и очень высокие. Споры некоторых микробов не погибают при кипячении воды.

  РАЗМНОЖЕНИЕ

  Бактерии размножаются простым делением клеток с последующим их ростом и делением. Темп разделения при благоприятных условиях очень высок. Деления могут происходить один за другим через 20-30 мин, потому так быстро возникают опасные болезни.

  Половой ПРОЦЕСС – конъюгация.

  

  Плазмида (лат, англ. plasmid) – молекула ДНК, отдельная от хромосомной ДНК и способная к автономной репликации. Она обычно круглая и двухцепочечная. Название для внехромосомного генетического материала было предложено в 1952 году американскими исследователями Дж. Ледербергом с соавторами. В одной прокариотической клетке может быть около десяти таких плазмид.

  СУТЬ ПОЛОВОГО ПРОЦЕССА

    Плазмиды, переходя из одной клетки в другую, начинают интенсивно размножаться. Именно благодаря перемещению R-плазмиды от одной болезнетворной бактерии к другой они приобретают устойчивость к действию лекарственных препаратов. Это происходит очень быстро. Так, например, в 1956 г. в Японии практически не было случаев дизентерии, которые бы не вылечились. Но уже в 1964 г. половина всех бактериальных штаммов оказалась стойкой к высокоэффективным ранее антибиотикам.

  РОЛЬ В ПРИРОДЕ

      Бактерии распространены повсюду: в водоемах, воздухе, почве. В воздухе их меньше (но не в местах скопления людей). В водах год их может быть до 400 000 в 1 см3, а в почве – до 1 000 000 000 в 1 г. Бактерии по-разному реагируют на кислород: для одних он необходим, для других – губителен. Для большинства бактерий наиболее благоприятны температуры между +4 и +40 °С. Прямой солнечный свет губительно влияет на многие бактерии. Больше бактерий в почве.

     Вместе с грибами и почвенными беспозвоночными животными они участвуют в процессах разложения растительных остатков (опадающие листья, ветки и т.п.) к перегною. Деятельность сапрофитных бактерий приводит к образованию минеральных солей, усваиваемых корнями растений. Бульбочковые бактерии, обитающие в тканях корней бобовых, а также некоторые свободноживущие бактерии обладают превосходной способностью усваивать атмосферный азот, недоступный для растений в молекулярной форме. Таким образом, бактерии участвуют в круговороте веществ в природе.

  ЗНАЧЕНИЕ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА

  Большое значение имеют процессы брожения; так называют, в основном, разложение углеводов. В частности, в результате брожения молоко превращается в кефир и другие продукты; силосование кормов – тоже брожение. Брожение происходит и в кишечнике человека. Без соответствующих бактерий (например кишечной палочки) кишечник нормально не может функционировать. Гниение, полезное в природе, крайне нежелательно в обиходе (например, порча мясных продуктов). Не всегда полезно и брожение (например, скисание молока). Чтобы продукты не портились, их солят, сушат, консервируют, содержат в холодильниках. Таким образом, снижают деятельность бактерий. А вот квашеная капуста хранится дольше, чем свежая, из-за деятельности молочнокислых бактерий, которые делают невозможным жизнь бактерий гниения.

  ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БАКТЕРИЙ-САПРОФИТОВ

  

  БАКТЕРИИ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ БОЛЕЗНИ

  Важнейшие бактериальные болезни человека:

  • бактериальная пневмония
  • дифтерия
  • туберкулез
  • брюшной тиф
  • холера
  • дизентерия
  • сальмонеллез
  • лептоспироз
  • сифилис
  • скарлатина
  • ботулизм
  • столбняк