Вход

Бактерии

Реферат по биологии
Дата добавления: 27 января 2004
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 694 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
ПЛАН : Введение. СТРОЕНИЕ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ БАКТЕРИЙ Строение Сенсорные функции и поведение Размножение и генетика МЕТАБОЛИЗМ Питание Главные Дыхание БАКТЕРИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТЬ БОРЬБА С БАКТЕРИЯМИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ Литература Введение БАКТЕРИИ , обширная группа одноклеточных ми кроорганизмов , характеризующихся отсутствием окруженного оболочкой клеточного ядра . Вместе с тем генетический материал бактерии (дез оксирибонуклеиновая кислота , или ДНК ) занимает в клетке вполне определенное место – зону , называемую нуклеоидом . Организмы с таким строением клеток называются прок ариотами («доядерными» ) в отличие от всех остальных – эукариот («истинно ядерных» ), ДНК которых находится в окруженном оболочкой ядре . Бактерии , ранее считавшиеся микроскопическими растениями , сейчас выделены в самос тоятельное царство Monera – одно из пяти в нынешней системе классификации наряду с растениями , животными , грибами и протистами . СТРОЕНИЕ И ЖИЗНЕДЕ ЯТЕЛЬНОСТЬ БАКТЕРИЙ Бактерии горазд о мельче клеток многоклеточных растений и живот ных . Толщина их обычно составляет 0,5 – 2,0 мкм , а длина – 1,0 – 8,0 мкм . Разг лядеть некоторые формы едва позволяет разреша ющая способность стандартных световых микроскопо в (примерно 0,3 мкм ), но известны и виды д линой более 10 мкм и шириной , также выходяще й з а указанные рамки , а ряд очень тонких бактерий может превышать в д лину 50 мкм . На поверхности , соответствующей пос тавленной карандашом точке , уместится четверть миллиона средних по величине представителей этого царства . Строение . По особенностям морфологии выделяют следующие группы бактерий : кокки (более или менее сферические ), бациллы (палочки или ц илиндры с закругленными концами ), спириллы (жес ткие спирали ) и спирохеты (тонкие и гибкие волосовидные формы ). Некоторые авторы ск лонны объединять две последние группы в о дну – спириллы . Прокариоты отличаются от эукариот главным образом отсутствием оформленного ядра и наличием в типичном случае всего одной хр омосомы – очень длинной кольцевой молекулы ДНК , прикрепленной в од ной точке к клеточной мембране . У прокариот нет и окруженных мембранами внутриклеточных органелл , называемых митохондриями и хлоропластами . У эукариот митохондрии вырабатывают энергию в процессе дыхания , а в хлоропластах идет фотосинтез ( см . также КЛЕТКА ) . У прокариот вся клетка целиком (и в первую очередь – клеточная мемб рана ) берет на себя функцию митохондрии , а у фотосинтезирующих форм – заодно и хлоропласта . Как и у э укариот , внутр и бактерии находятся мелкие нуклеопротеиновые структуры – рибосомы , необходимые для синт еза белка , но они не связаны с какими-л ибо мембранами . За очень немногими исключения ми , бактерии не способны синтезировать стерол ы – важные компоненты ме м бран эукариотической клетки . Снаружи от клеточной мембраны большинство бактерий одето клеточной стенкой , несколько напоминающей целлюлозную стенку растительных клеток , но состоящей из других полимеров (в их состав входят не только углеводы , но и аминокисл оты и специфические для бактерий вещества ). Эта оболочка не дает бактериальной клетке лопнуть , когда в нее за счет осмоса поступает вода . Пове рх клеточной стенки часто находится защитная слизистая капсула . Многие бактерии снабжены жгутиками , с помощью кот о рых они активно плавают . Жгутики бактерий устроен ы проще и несколько иначе , чем аналогичные структуры эукариот. Сенсорные функции и поведение . Многие бактерии обладают химическими рецепторами , которые регис трируют изменения кислотности среды и концент рацию различных веществ , например сахаров , ами нокислот , к ислорода и диоксида углерода . Для каждого вещества существует свой тип таких «вкусовых» рецепторов , и утрата каког о-то из них в результате мутации приводит к частичной «вкусовой слепоте» . Многие по движные бактерии реагируют также на колебания температуры, а фотосинтезирующие виды – на изменения освещенности . Некоторые б актерии воспринимают направление силовых линий магнитного поля , в том числе магнитного поля Земли , с помощью присутствующих в их клетках частичек магнетита (магнитного жел езняка – Fe 3 O 4 ). В в оде бактерии используют эту свою спос обность для того , чтобы плыть вдоль силовы х линий в поисках благоприятной среды . Условные рефлек сы у бактерий неизвестны , но определенного рода примитивная память у них есть . Пла вая , они сравнивают воспринимаемую интен с ивность стимула с ее прежним значением , т. е . определяют , стала она больше или меньше , и , исходя из этого , сохраняют направление движения или изменяют его . Размножение и гене тика . Бактерии размножаются бесп олым путем : ДНК в их кл етке реплиц ируется (удваивается ), клетка делится надвое , и каждая дочерняя клетка получает по одной копии родительской ДНК . Бактериальная ДНК может передаваться и между неделящимися кл етками . При этом их слияния (как у эука риот ) не происходит , число особе й не увеличивается , и обычно в другую кле тку переносится лишь небольшая часть генома (полного набора генов ), в отличие от « настоящего» полового процесса , при котором по томок получает по полному комплекту генов от каждого родителя . Такой перенос ДНК может о существл яться тремя путями . При трансформации бактери я поглощает из окружающей среды «голую» Д НК , попавшую туда при разрушении других ба ктерий или сознательно «подсунутую» эксперимента тором . Процесс называется трансформацией , поскольк у на ранних стадиях е г о изуче ния основное внимание уделялось превращению ( трансформации ) таким путем безвредных организмов в вирулентные . Фрагменты ДНК могут также переноситься от бактерии к бактерии особ ыми вирусами – бактериофагами . Это называетс я трансдукцией . Известен такж е проце сс , напоминающий оплодотворение и называемый конъюгацией : бактерии соединяются друг с друг ом временными трубчатыми выростами (копуляционным и фимбриями ), через которые ДНК переходит из «мужской» клетки в «женскую» . Иногда в бактерии присутствуют очен ь мелкие добавочные хромосомы – плаз миды , которые также могут переноситься от особи к особи . Если при этом плазмиды содержат гены , обусловливающие резистентность к антибиотикам , говорят об инфекционной резистент ности . Она важна с медицинской точки зрени я, поскольку может распространяться ме жду различными видами и даже родами бакте рий , в результате чего вся бактериальная ф лора , скажем кишечника , становится устойчивой к действию определенных лекарственных препаратов . МЕТАБОЛИЗМ Отч асти в силу мелких размеров бактерий интенсивно сть их метаболизма гораздо выше , чем у эукариот . При самых благоприятных условиях некоторые бактерии могут удваивать свою общую массу и численность примерно каждые 20 мин . Это объясняется тем , что ряд их важн е йших ферментных систем функционирует с очень высокой скоростью . Так , кролику для синтеза белковой молекулы требуются сч итанные минуты , а бактерии – секунды . Одн ако 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 . Питание . Бактерии бывают автотрофами и гетеротрофа ми . Автотрофы («сами себя питающие» ) не нуж даются в веществах , произведенных другими орг анизмами . В качестве главного или единст венного источника углерода они используют его диоксид (CO 2 ). Включая CO 2 и другие неорганические вещества , в частности аммиак (NH 3 ), нитраты (NO – 3 ) и различные соединения серы , в сложные химические реакции , они синтезируют все н еобходимые им биохими ческие продукты . Гетеротрофы («питающиеся другим» ) используют в качестве основного источника углерода (не которым видам нужен и CO 2 ) органические (углеродсодержащие ) ве щества , синтезированные другими организмами , в частности сахара . Ок исляясь , эти соедине ния поставляют энергию и молекулы , необходимы е для роста и жизнедеятельности клеток . В этом смысле гетеротрофные бактерии , к кот орым относится подавляющее большинство прокариот , сходны с человеком . Главные источники энерги и . Если для образо вания (синтеза ) клеточных компонентов используется в основном световая энергия (фотоны ), то процесс называется фотосинтезом , а способные к нему виды – фототрофами . Фототрофные бактерии делятся на фотогетеротрофов и фот оавтотр офов в зависимости от того , как ие соединения – органические или неорганичес кие – служат для них главным источником углерода . Фотоавтотрофные цианобактерии (сине-зеленые водоросли ), как и зеленые растения , за счет световой энергии расщепляют молекулы воды (H 2 O). При этом выделяется свободный кислород ( 1 / 2 O 2 ) и образует ся водород (2H + ), который , можно сказать , превращает диок сид углерода (CO 2 ) в углеводы . У зеленых и пурпурных серных бактерий световая энергия используется для расщепления не воды , а других не органических молекул , например сероводорода (H 2 S). В резуль тате также образуется водород , восстанавливающий диоксид углерода , но кислород не выделяет ся . Такой фотосинтез называется аноксигенным . Фотогетеротрофные бактерии , например пурпурны е несерные , исп ользуют световую энергию для получения водорода из органических вещ еств , в частности изопропанола , но его ист очником у них может служить и газообразны й H 2 . Если основной источник энергии в клет ке – окисление химических веществ , бактерии называются хемогет еротрофами или хемоавт отрофами в зависимости от того , какие моле кулы служат главным источником углерода – органические или неорганические . У первых о рганика дает как энергию , так и углерод . Хемоавтотрофы получают энергию при окислении неорганических вещес т в , например водорода (до воды : 2H 4 + O 2 ® 2H 2 O), железа (Fe 2+ ® Fe 3+ ) или серы (2S + 3O 2 + 2H 2 O ® 2SO 4 2 – + 4H + ), а углерод – из С O 2 . Эти организмы называют также хемолитотрофами , подчеркивая тем самым , что он и «питаются» горными породами . Дых ание . Клеточное дыхание – процесс вы свобождения химической энергии , запасенной в «пищевых» молекулах , для ее дальнейшего испол ьзования в жизненно необходимых реакциях . Дых ание может быть аэробным и анаэробным . В первом случае для него необходи м кислород . Он нужен для работы т.н . электр онотранспортной системы : электроны переходят от одной молекулы к другой (при этом выдел яется энергия ) и в конечном итоге присоеди няются к кислороду вместе с ионами водоро да – образуется вода . Анаэробным организма м кислород не нужен , а для некоторых видов этой групп ы он даже ядовит . Высвобождающиеся в ходе дыхания электроны присоединяются к другим неорганическим акцепторам , например нитрату , су льфату или карбонату , или (при одной из форм такого дыхания – брожении ) к определенной органической молекуле , в частности к глюкозе БАКТЕРИИ И ПРОМЫШЛ ЕННОСТЬ Учитывая разноо бразие катализируемых бактериями химических реак ций , неудивительно , что они широко используютс я в производстве , в ряде случаев с глубокой древности . Славу таких микроскопически х помощников человека прокариоты делят с грибами , в первую очередь – дрожжами , кот орые обеспечивают большую часть процессов спи ртового брожения , например при изготовлении в ина и пива . Сейчас , когда стало воз м ожным вводить в бактерии полезные ге ны , заставляя их синтезировать ценные веществ а , например инсулин , промышленное применение э тих живых лабораторий получило новый мощный стимул. Пищевая промышленность . В настоящее время бактерии применяются этой отраслью в основном для производства сыров , других кисломолочных про дуктов и уксуса . Главные химические реакции здесь – образование кислот . Так , при по лучении уксуса бактерии рода Acetobacter окисляют этиловый спирт , содержащийся в сидре или других жидкостях , до уксусной кислоты . Аналогичные процессы происходят при квашении капусты : ана эробные бактерии сбраживают содержащиеся в ли стьях этого растения сах ара до молочн ой кислоты , а также уксусной кислоты и различных спиртов. БОРЬБА С БАКТЕРИЯМИ В ПР ОМЫШЛЕННОСТИ Бактерии принос ят не только пользу ; борьба с их массо вым размножением , например в пищевых продукта х или в водных система х целлюлозно-бум ажных предприятий , превратилась в целое напра вление деятельности . Пища портится под действием бактерий , грибов и собственных вызывающих автолиз («сам опереваривание» ) ферментов , если не инактивировать их нагреванием или другими способами . П оскольку главная причина порчи все-таки бактерии , разработка систем эффективного хранен ия продовольствия требует знания пределов вын осливости этих микроорганизмов . Одна из наиболее распространенных техноло гий – пастеризация молока , убивающая бактери и , кот орые вызывают , например , туберкулез и бруцеллез . Молоко выдерживают при 61 – 63 ° С в те чение 30 мин или при 72 – 73 ° С всего 15 с . Это не ухудшает вкуса продукта , но инактивирует боле знетворные бактерии . Пастеризовать можно также вино , пиво и фруктовые соки . Давно известна польза хранения пищевых продуктов на холоде . Низкие температуры не убивают бактерий , но не дают им расти и размножаться . Правда , при замораживании , например , до – 25 ° С численность бактерий через нес колько месяцев снижается , однако большое ко личество этих микроорганизмов все же выживает . При температуре чуть ниже нуля б актерии продолжают размножаться , но очень мед ленно . Их жизнеспособные культуры можно храни ть почти бесконечно долго после лиофилизации (замораживания – высушивания ) в среде , со д ержащей белок , например в сыворот ке крови . К другим известным методам хранения п ищевых продуктов относятся высушивание (вяление и копчение ), добавка больших количеств соли или сахара , что физиологически эквивалентно обезвоживанию , и маринование , т.е . поме щение в концентрированный раствор кислоты . Пр и кислотности среды , соответствующей pH 4 и ниже , жизнедеятельность бактерий обычно сильно то рмозится или прекращается.
© Рефератбанк, 2002 - 2017