§ 11. Строение и жизнедеятельность бактерий

Определения и обозначения

Бактерии — одноклеточные организмы, у которых нет оформленного ядра. Наследственный материал, то есть сведения, необходимые клетке, находится в цитоплазме. Он не отделён от неё оболочкой ядра. Это помогает отличить бактерий от организмов, чьи клетки имеют оформленное ядро.

Бактериальная клетка — клетка, в которой есть цитоплазма, наследственный материал и клеточная мембрана, а обычно ещё и клеточная стенка. Цитоплазма — внутреннее содержимое клетки, где происходят важные для жизни процессы. Мембрана и стенка образуют границу между клеткой и окружающей средой. По частям клетки можно понять, как она защищена и где находится её наследственный материал.

Спора — особое состояние, которое помогает некоторым бактериям пережить неблагоприятные условия, например нехватку воды или питательных веществ. В таком состоянии бактерия становится более устойчивой к воздействиям среды. Образование споры не создаёт новую бактерию и не увеличивает число клеток. Поэтому спору считают способом переживания трудного времени, а не размножения.

Деление надвое — основной способ размножения бактерий, при котором одна клетка образует две дочерние. Перед разделением наследственный материал копируется, чтобы он достался обеим новым клеткам. Затем клетка разделяется на две части. Так бактерии дают начало новым клеткам и могут увеличивать свою численность.

Как это устроено

Внутри бактериальной клетки находится цитоплазма, а в ней — наследственный материал. Клеточная мембрана отделяет содержимое клетки от внешней среды и помогает регулировать обмен с ней. Обычно снаружи мембраны лежит клеточная стенка: она поддерживает форму и защищает клетку. Благодаря такому устройству клетка сохраняет свою целостность, но может получать необходимые вещества.

Бактерию называют одноклеточным организмом, потому что всё её тело состоит из одной клетки. У неё есть наследственный материал, однако он не заключён в оформленное ядро — отдельную часть клетки с собственной оболочкой. Поэтому наличие наследственного материала не означает, что у бактерии есть ядро. Клетки растений и животных устроены иначе: в них наследственный материал находится внутри оформленного ядра.

Для жизни бактериям нужны питательные вещества, но способы их получения различаются. Одни бактерии используют готовые органические вещества, поступающие из окружающей среды. Другие способны самостоятельно образовывать органические вещества, используя доступные им источники энергии и вещества. Разнообразие способов питания помогает бактериям жить в разных условиях, где есть подходящие ресурсы.

При размножении наследственный материал сначала копируется, а затем клетка разделяется надвое. Так из одной клетки получаются две дочерние, каждая из которых получает наследственный материал. Если обе клетки продолжают делиться, число бактерий последовательно удваивается: 1, 2, 4, 8. Поэтому в благоприятных условиях — когда хватает пищи и среда подходит для жизни — численность бактерий может быстро увеличиваться.

Если условия становятся неблагоприятными, некоторые бактерии образуют споры. Это помогает им пережить период, когда трудно получать воду или питательные вещества, и сохранить способность продолжить жизнь позднее. Спора не является новой бактерией: при её образовании число организмов не удваивается. Когда условия снова становятся подходящими, бактерия может выйти из состояния споры и продолжить жизнедеятельность.

Части бактериальной клетки и их значение

В таблице собраны основные части бактериальной клетки и их функции. Она помогает сопоставить название части с её строением и значением для жизни клетки. Жгутик указан отдельно, потому что он есть не у каждой бактерии.

Разбор задач

Задача 1. На рисунке бактериальной клетки нужно найти цитоплазму, клеточную мембрану, клеточную стенку и наследственный материал. Чтобы не перепутать части, полезно искать их от внешней границы к внутреннему содержимому. Учитывай, что наследственный материал не помещён в оформленное ядро. Названия нужно соотнести с тем, где расположены части и что они собой представляют.

1. Сначала найди внешнюю плотную границу клетки: это клеточная стенка.
2. Рядом с ней, но ближе к содержимому клетки, расположена тонкая клеточная мембрана.
3. Внутреннее содержимое за мембраной — цитоплазма.
4. В цитоплазме найди участок с наследственным материалом; не отмечай его как отдельное ядро.

Ответ: снаружи находится клеточная стенка, под ней — мембрана, затем цитоплазма; наследственный материал расположен в цитоплазме.

Задача 2. Объясните, почему бактерию нельзя считать клеткой с оформленным ядром, хотя в ней есть наследственный материал. В условии важно различать две вещи: наличие наследственной информации и её расположение внутри клетки. Чтобы ответить, нужно вспомнить, что называют оформленным ядром. Это не просто наследственный материал, а отдельная часть клетки, отграниченная оболочкой.

1. Уточни, есть ли в бактерии наследственный материал: есть.
2. Определи, заключён ли он в отдельную часть клетки с оболочкой: нет.
3. Сделай вывод: наличие наследственного материала само по себе не означает наличие оформленного ядра.

Ответ: бактерию нельзя считать клеткой с оформленным ядром, потому что её наследственный материал расположен в цитоплазме и не отделён оболочкой ядра.

Задача 3. В благоприятных условиях каждая бактерия делится надвое. Нужно узнать, сколько бактерий станет из одной после трёх последовательных делений. Слово «последовательных» означает, что после каждого деления новые клетки тоже продолжают делиться. Поэтому на каждом шаге число бактерий нужно умножать на два.

1. В начале есть одна бактерия: 1.
2. После первого деления: 1 × 2 = 2.
3. После второго деления: 2 × 2 = 4.
4. После третьего деления: 4 × 2 = 8.

Ответ: после трёх делений получится 8 бактерий. Здесь считают деления при условии, что каждая клетка делится один раз на каждом шаге.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что у бактерий совсем нет наследственного материала. Так можно подумать, если спутать отсутствие ядра с отсутствием наследственной информации. Проверь себя вопросом: что передаётся дочерним клеткам при делении? Наследственный материал у бактерий есть, просто он находится в цитоплазме.

Ошибка: называть спору способом размножения. Такое мнение возникает потому, что слово «образование» может ассоциироваться с появлением новой клетки. Проверь, увеличивается ли число бактерий при образовании споры: нет, спора помогает пережить неблагоприятный период. Значит, это не размножение.

Ошибка: предполагать, что все бактерии питаются одинаково. Так кажется, если запомнить только один пример способа питания. Проверь себя: одни бактерии используют готовые органические вещества, а другие способны образовывать их самостоятельно. Следовательно, способы получения питательных веществ различаются.

Ошибка: считать, что жгутик есть у каждой бактерии. Его часто изображают на схеме, поэтому можно решить, что он обязателен для всех. Проверь формулировку: жгутик есть только у некоторых бактерий и может помогать движению. Если о конкретной бактерии ничего не известно, нельзя автоматически утверждать, что она передвигается с его помощью.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в устройстве бактерии, нужно знать, что клетка — основная единица строения живых организмов. Вспомни понятия оболочки, цитоплазмы и наследственного материала: они помогут найти сходства и различия между клетками. При этом бактерию отличает отсутствие оформленного ядра. Знание о бактериях пригодится при изучении разнообразия организмов и микроорганизмов, а также болезней и способов их распространения.

Что запомнить

• Бактерии — одноклеточные организмы.
• У бактерий нет оформленного ядра.
• Наследственный материал бактерии находится в цитоплазме.
• Клеточная стенка защищает бактериальную клетку.
• Бактерии размножаются делением надвое.
• Спора помогает некоторым бактериям пережить неблагоприятные условия, но не служит для размножения.