Навигация
2.5. Генетический материал
ДНК бактерий представлены одиночными кольцевыми молекулами, длиной около 1 мм. Каждая такая молекула состоит из 5-100 пар нуклеотидов. Суммарное содержание ДНК (геном) в бактериальной клетке намного меньше, чем в эукариотической, а, следовательно, меньше и объем закодированной в ней информации. В среднем такая ДНК содержит несколько тысяч генов.
Формы клеток прокариот довольно просты: шарики (кокки), иногда объединенный по два ( двойные коки-диплококи); образующие цепочки (стрептококки) или склеенные в некое подобие виноградной грозди (стафилококки / от греч. стафилус - виноград), склеенные по четыре (сарцины); палочки (бациллы), искривленные палочки (вибрионы); штопорообразные (спириллы). Куда реже встречаются ветвящиеся формы клеток.
Простота формы делает невозможным точное определение прокариот по внешнему виду. Наоборот, физиология их настолько разнообразна, что в микробиологии в описании нового вида или разновидности обязательно указывают, в чем нуждается микроорганизм и какие продукты производит, то есть основные характеристики обмена с окружающей средой.
3. РАЗМНОЖЕНИЕ ПРОКАРИОТ
Размножаются прокариоты чаще всего простым делением клетки. Реже встречается почкование, когда отшнуровывающаяся молодая клетка много мельче материнской. Разделившиеся клетки часто остаются вместе, образуя нити, а иногда и более сложные структуры. В благоприятных условиях прокариоты растут очень быстро, по геометрической прогрессии. Захватив все ресурсы, популяция останавливает рост. Далее численность их может снижаться из-за отравления продуктами своего же обмена. В проточной среде скорость роста постоянна и зависит от температуры и количества пищи. Поэтому, в профильтрованной через почву ключевой воде бактерий нет – они не успевают размножаться до того, как их выносит за пределы источника.
В неблагоприятных условиях некоторые бактерии образуют споры – покоящиеся стадии, покрытые плотной оболочкой. В виде спор они выносят высокую температуру, порой даже выше 1000С и остаются жизнеспособными многие годы. Наоборот, растущие, делящиеся клетки большинства прокариот погибают уже при 800С. Есть, однако, и любители высокой температуры – термофилы, живущие в горячих источниках.
Микробиологи часто выращивают бактерии на поверхности твердой среды в мясном отваре с желатином или агаром. Клетка, попавшая на поверхность этого питательного студня, начинает делиться и образует колонию (пятно определенной формы и цвета), в которой все клетки – потомки одной, первоначальной. Это очень распространенный прием получения чистой линии микробов.
4. ОБРАЗ ЖИЗНИ ПРОКАРИОТ
Хотя микроорганизмы незаметны в природе, они распространены в огромных количествах везде, особенно в почве. Фактически весь облик Земли создан ими. Питаться они могут фактически всем, исключая созданные человеком пластмассы, стиральные порошки и яды. Все прочее может усваиваться всевозможными бактериями.
Микроорганизмы характеризуют по природе трех необходимых компонентов жизни: энергии, углерода и водорода.
Водород нужен не сам по себе, а как источник электронов:
Н2 → 2Н+ + 2е¬, поэтому он может быть заменен другими соединениями и элементами, легко отдающими электроны.
По источнику энергии различают две категории организмов: фототрофы (использующие солнечный свет) и химотрофы (использующие энергию химических связей в питательных веществах).
По источнику углерода выделяют автотрофы (СО2) и гетеротрофы (органическое вещество). Наконец, по источнику водорода (электронов) различают органотрофы (потребляющие органику) и литотрофы (потребляющие необязательно камни /по греч. «литос» - камень), а производственные литосферы - каменной оболочки Земли; это могут быть и сам Н2 и NH3, H2S, S, SO, Fe2+ и так далее.
По такой классификации земные растения – фотолитотрофы (светокамнееды), животные – хемоорганотрофы (органоеды). В мире прокариот встречаются самые удивительные сочетания.
У прокариот есть еще одно замечательное свойство, которого лишены высшие организмы. Хотя азот (N2) по гречески означает «безжизненный», он необходим для жизни, поэтому он входит в состав основных ее слагающих – белков и нуклеиновых кислот. Но усваивать атмосферный азот ни растения, ни животные не в состоянии, это могут делать только некоторые прокариоты, сначала восстанавливая его до аммиака (NH3), затем превращая в нитриты (NO2) и нитраты (NO3). До развития химической промышленности все мы жили за счет бактерий. Этот процесс идет в бескислородной среде, поэтому связывающие азот микроорганизмы выработали специальные устройства для защиты его от кислорода.
5. ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ ПРОКАРИОТ
5.1. Бактерии – фототрофы
Многие бактерии используют свет, как источник энергии. Все они окрашены в красный, оранжевый, зеленый или сине-зеленый цвет; ведь для того, чтобы свет произвел какую-либо работу, он должен быть поглощен красителем – пигментом. У бактерий это разнообразные хлорофиллы и каротиноиды.
Пурпурные серные бактерии получают водород (электроны) из сероводорода (H2S), окисляя его до серы и сульфатов. Пурпурные несерные бактерии получают его из растворенных органических веществ.
Земные бактерии также могут усваивать H2S, молекулярный водород и органику. Большинство из них могут связывать молекулярный азот. Обитают они, чаще всего, в водоемах на поверхности ила, некоторые в горячих источниках.
Особенность бактериального фотосинтеза в том, что при нем выделяется свободный кислород (О2). Такой фотосинтез называют аноксигенным (бескислородным).
Совсем по другому используют энергию солнечного излучения цианобактерии ( их неточно называли сине-зелеными водорослями). Они расщепляют воду и используют водород, а молекулярный кислород выделяется в атмосферу. Полагают, что именно цианобактерии со своим оксигенным фотосинтезом сделали атмосферу нашей планеты кислородной.
Цианобактерии устойчивые к бытовому и промышленному загрязнению, вызывают «цветение» и порчу в водоемах, озерах, водохранилищах. Они могут жить и на прибрежных камнях и скалах, в горах и пустынях (им достаточно росы), в горячих источниках.
Но неприятности, порой причиняемые цианобактериями, можно «простить», и не только за то, что они когда-то сделали атмосферу Земли пригодной для нашего дыхания, выделяя свободный кислород.
Эти организмы активно связывают атмосферный азот, обеспечивая урожай рисовых полей и продуктивность всех других водоемов.
Похожие работы
... биологических структур. Такой подход к исследованию систем живого мира требует более подробно рассмотреть проблему структурной организации и самоорганизации живой материи. 2. Классическая система живого мира Построение естественной системы органического мира является непрерывным процессом. Это связано с бесконечной серией все углубляющихся и усложняющихся исследований. В настоящее время с ...
... и другие — эукариоты). Таким образом прокариоты образуют глубоко своеобразную и резко обособленную группу, которой в системе органического мира часто придают ранг царства или даже надцарства. Поэтому деление органического мира на прокариотов и эукариотов достаточно обосновано и не вызывает возражений. Гораздо сложнее обстоит дело с таксономическим подразделением эукариотов, которых обычно делят ...
... смерти. Несмотря на то, что учеными давно уже было накоплено немало данных о развитии и строении животных и растений, только в 1839 были сформулированы основные концепции клеточной теории и началось развитие современной цитологии. Клетки – это самые мелкие единицы живого, о чем наглядно свидетельствует способность тканей распадаться на клетки, которые затем могут продолжать жить в «тканевой» ...
... CO2. В результате образуется вода. Кислород создает разность потенциалов в мембране. При этом энергия ионов водорода используется для превращения АДФ в АТФ. 2.Характеристика биологии в додарвинский период. В додарвиновский период (до 1859г.) в естествознании господствовали метафизические взгляды на природу, которые рассматривали явления и тела природы как раз и навсегда данные, неизменные ...
0 комментариев