§ 49. Царство Бактерии

Определения и обозначения

Бактерии — микроскопические организмы, обычно состоящие из одной клетки. Их относят к отдельному царству, потому что клетка бактерии устроена не так, как клетки растений и животных: у неё нет оформленного ядра. Это помогает отличать бактерий от других групп живых организмов и изучать их разнообразие.

Бактериальная клетка — клетка, из которой состоит бактерия. В ней есть оболочка, цитоплазма и наследственный материал, но нет оформленного ядра; у большинства бактерий нет и хлоропластов. Знание этих особенностей помогает распознавать бактерий и понимать, как они устроены.

Спора бактерии — устойчивая форма, которую некоторые бактерии образуют при неблагоприятных условиях. Она помогает клетке переждать, например, высыхание или недостаток пищи, а при улучшении условий может прорасти. Спора не является способом размножения: число бактерий благодаря её образованию не увеличивается.

Колония бактерий — скопление бактерий, возникшее при размножении клеток на подходящей питательной среде. Отдельная бактерия слишком мала, чтобы увидеть её невооружённым глазом, но множество клеток образует заметное пятно. Колония позволяет увидеть результат размножения, хотя её клетки рассматривают с помощью микроскопа.

Как это устроено

Оболочка окружает бактериальную клетку и отделяет её от внешней среды, помогая сохранять форму и защищая внутреннее содержимое. Внутри находится цитоплазма — полужидкая среда, в которой происходят процессы жизнедеятельности. Там же расположен наследственный материал: он хранит информацию о признаках клетки, но не заключён в ядро. Хлоропластов, как у растений, у бактерий нет, поэтому нельзя считать, что все они получают питание так же, как зелёные растения.

Форма бактерии связана с особенностями её клетки и помогает описывать разные группы. Среди основных форм есть шаровидные бактерии, палочковидные и изогнутые; последние могут напоминать запятую или спираль. Клетки не всегда располагаются поодиночке: шаровидные могут образовывать цепочки или скопления, а палочковидные — лежать отдельно или соединяться. Поэтому при изучении обращают внимание и на форму отдельной клетки, и на расположение клеток вместе.

Питание бактерий бывает разным, потому что одни способны самостоятельно образовывать органические вещества, а другим нужны готовые вещества из окружающей среды. Самостоятельно образующие органические вещества используют для этого доступные им источники энергии и вещества. Бактерии, питающиеся готовыми веществами, могут получать их из остатков организмов или от живых организмов. Такой разброс способов питания позволяет бактериям жить в разных местах и участвовать в разных природных процессах.

Обычный способ размножения бактерий — деление клетки: одна клетка разделяется, и возникают две дочерние клетки. Каждая из них может вырасти и затем снова разделиться, поэтому численность увеличивается не только за счёт одного деления. При достатке пищи и подходящей температуре деления идут быстро. Так на питательной среде из множества клеток постепенно возникает видимая колония.

Некоторые бактерии при неблагоприятных условиях образуют споры, потому что такая форма помогает пережить период, когда активная жизнь затруднена. Спора сохраняется, пока условия остаются плохими, а при их улучшении прорастает и даёт начало активной бактериальной клетке. Это не увеличивает число бактерий в момент образования споры, поэтому её нельзя путать с размножением. В природе бактерии разлагают органические остатки и возвращают вещества в круговорот, а в жизни человека среди них есть полезные, безвредные и болезнетворные виды.

Основные особенности бактерий

Сравнивай признаки в строках: так проще увидеть, что известно о бактериях и как разные свойства связаны с их жизнью. В последнем столбце приведены примеры или значение признака. Таблица помогает повторить тему, но не означает, что все бактерии одинаковы.

Разбор задач

Задача 1. Ученик рассматривает под микроскопом клетки без оформленного ядра. Какой признак поможет предположить, что это бактерии? Нужно не просто заметить отсутствие ядра, а соотнести его с особенностями клеток разных организмов. Вывод следует формулировать как предположение, потому что по одному признаку не всегда можно точно определить организм.

1. Сначала отметим наблюдаемую особенность: ядро не оформлено.
2. Вспомним, что у бактерий наследственный материал есть, но он не заключён в оформленное ядро.
3. Сравним признак с устройством клетки: отсутствие оформленного ядра характерно для бактерий.

Ответ. На бактерий указывает отсутствие оформленного ядра. Это не означает, что в клетке нет наследственного материала: он находится в цитоплазме. Для уверенного определения можно учитывать и другие признаки клетки.

Задача 2. В чашке с питательной средой через некоторое время появились заметные пятна из множества клеток. Объясните, как они могли образоваться. Важно связать видимое пятно с изменениями, которые происходят на уровне отдельных микроскопических клеток. Питательная среда обеспечивает условия, в которых бактерии могут расти и делиться.

1. Предположим, что на среде оказалась одна или несколько бактерий.
2. Клетки стали делиться на дочерние, и каждая новая клетка могла снова размножаться.
3. Постепенно возникло большое скопление клеток — колония, заметная как пятно.

Ответ. Пятно образовалось из множества бактерий, появившихся в результате деления клеток. Отдельные клетки микроскопические, но их скопление можно увидеть без микроскопа. Такое скопление на питательной среде называют колонией.

Задача 3. После высыхания среды часть бактерий пережила неблагоприятные условия, а затем снова стала активно развиваться. Объясните, какую роль могли сыграть споры. Нужно различить два события: сохранение бактерий во время высыхания и их последующее размножение. Споры связаны с первым событием, а деление клеток — со вторым.

1. Некоторые бактерии могли образовать устойчивые споры, помогающие пережить высыхание.
2. Когда условия улучшились, споры могли прорасти, и бактерии снова стали активными.
3. Затем активные клетки начали делиться, поэтому численность бактерий увеличилась.

Ответ. Споры помогли части бактерий пережить неблагоприятные условия. При улучшении условий они проросли, после чего активные клетки смогли размножаться делением. Образование спор само по себе не было размножением.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что у бактерий нет наследственного материала. Путают отсутствие ядра с отсутствием наследственной информации, потому что у многих знакомых организмов она находится именно в ядре. Проверь себя: верно говорить, что наследственный материал есть, но не заключён в оформленное ядро.

Ошибка: называть спору способом размножения. Спора помогает пережить неблагоприятные условия, а не увеличивает число бактерий. Путаница возникает потому, что после улучшения условий бактерии снова появляются и развиваются. Проверь себя: отделяй образование споры от прорастания и последующего деления клетки.

Ошибка: считать, что все бактерии вызывают болезни. О болезнетворных бактериях часто говорят при обсуждении инфекций, поэтому кажется, будто таковы все представители царства. Но многие бактерии безвредны или полезны, а часть разлагает органические остатки. Проверь себя: не называй бактерию опасной без оснований и учитывай разнообразие их роли.

Ошибка: думать, что все бактерии питаются одинаково. Это представление может возникнуть, если запомнить только один пример питания. Среди бактерий есть те, что самостоятельно образуют органические вещества, и те, что используют готовые. Проверь себя: называя способ питания, уточняй, откуда организм получает органические вещества.

Связь с другими темами

Для изучения бактерий пригодятся знания об общих частях клетки: оболочке, цитоплазме и наследственном материале. Также нужно помнить, что живые организмы питаются, растут и размножаются. Эти понятия помогают понять, какие процессы происходят в бактериальной клетке и чем размножение отличается от образования споры.

Тема связана с изучением микроскопических организмов и экосистем, то есть сообществ организмов и среды их обитания. Разлагая органические остатки, бактерии участвуют в круговороте веществ, поэтому важны для природных процессов. Знания о бактериях также помогают понимать профилактику инфекционных заболеваний и не считать опасными все виды без исключения.

Что запомнить

• Бактерии — микроскопические организмы, обычно состоящие из одной клетки.
• У бактериальной клетки нет оформленного ядра, но есть наследственный материал.
• Бактерии имеют разные формы и обитают в самых разных средах.
• Бактерии размножаются делением клетки.
• Некоторые бактерии образуют споры для переживания неблагоприятных условий.
• Бактерии могут быть полезными, безвредными или болезнетворными.
• Бактерии участвуют в разложении органических остатков и круговороте веществ.