§ 5. Общая характеристика бактерий

Определения и обозначения

Бактерии — одноклеточные организмы, обычно не имеющие оформленного ядра. В отличие от клеток растений и животных, их ДНК не заключена в отдельную ядерную оболочку. Это помогает понять, почему бактериальная клетка устроена проще, хотя в ней всё равно происходят питание, рост и размножение.

Прокариоты — организмы, клетки которых не имеют оформленного ядра. У бактерий наследственный материал находится прямо в цитоплазме, в специальной области. Термин нужен, чтобы отличать бактерии от эукариот — организмов с клетками, имеющими ядро.

Нуклеоид — область цитоплазмы, в которой расположена основная молекула ДНК бактерии. Он не отделён от цитоплазмы мембраной, поэтому нуклеоид нельзя считать настоящим ядром. В ДНК хранится наследственная информация, определяющая свойства клетки.

Спора бактерии — особая устойчивая форма, которая помогает некоторым бактериям пережить неблагоприятные условия. При её образовании одна клетка не превращается в несколько новых клеток. Поэтому спора служит для выживания, а не для размножения.

Как это устроено

Бактериальная клетка снаружи покрыта клеточной оболочкой, которая придаёт ей форму и защищает от повреждений. Под оболочкой находится мембрана: она отделяет содержимое клетки от внешней среды и регулирует поступление веществ. Внутри расположена цитоплазма, где идут основные химические процессы, а рибосомы собирают белки, необходимые для роста и работы клетки.

Нуклеоид содержит основную ДНК бактерии, но не окружён оболочкой. Поэтому бактериальная клетка отличается от растительной и животной клетки отсутствием оформленного ядра и многих внутренних мембранных органоидов. У клеток растений есть также хлоропласты и крупная вакуоль, а у животных и растений ядро отделяет ДНК от цитоплазмы.

По форме бактерии бывают шаровидными, палочковидными и изогнутыми: дугообразными или спиральными. Форма зависит от строения оболочки и образа жизни клетки. Она удобна для описания бактерий, потому что помогает отличать одни группы от других даже при наблюдении под микроскопом.

Одни бактерии получают готовые органические вещества из окружающей среды или от других организмов. Другие способны создавать органические вещества самостоятельно, используя энергию света или энергию химических реакций. Такое разнообразие питания позволяет бактериям жить в почве, воде, организмах и местах, где условия сильно различаются.

Обычно бактерия размножается делением: сначала копируется ДНК, затем клетка разделяется на две дочерние. Если хватает пищи, воды и подходящей температуры, каждая из них снова делится. Поэтому последовательность делений быстро увеличивает численность бактерий, хотя скорость процесса зависит от вида и условий среды.

Основные признаки бактерий

Таблица помогает сравнить бактерии сразу по нескольким признакам. При повторении темы сначала назовите признак, затем объясните его характеристику и приведите значение или пример.

Разбор задач

Задача 1

На рисунке клетки видны клеточная оболочка, цитоплазма и область с ДНК, но нет оформленного ядра. Определите, к какой группе организмов относится клетка. Для ответа нужно сопоставить строение клетки с главным признаком одной из групп.

1. Отмечаем, что наследственный материал есть: область с ДНК показывает наличие генетической информации.
2. Проверяем, окружена ли ДНК ядерной оболочкой. По условию оформленного ядра нет.
3. Сопоставляем признак с определением: клетки без оформленного ядра являются прокариотическими.

Ответ: клетка относится к прокариотам, то есть к группе организмов без оформленного ядра. По описанию это бактериальная клетка.

Задача 2

Бактериальная клетка разделилась на две, и дочерние клетки снова начали делиться. Объясните, как меняется численность бактерий при повторении таких делений. Здесь важно проследить не одно деление, а всю последовательность.

1. После первого деления из одной клетки образуются две.
2. Каждая из двух дочерних клеток при следующем делении даёт ещё две, поэтому становится четыре клетки.
3. При дальнейшем повторении число клеток каждый раз удваивается: 4, 8, 16 и так далее.

Ответ: численность бактерий растёт очень быстро, потому что каждое деление удваивает число клеток. Такой рост возможен, если сохраняются благоприятные условия и хватает питательных веществ.

Задача 3

У бактерии обнаружена устойчивая структура, сформированная при неблагоприятных условиях. Объясните её значение и почему её нельзя считать способом размножения. Нужно различить изменение состояния одной клетки и увеличение количества организмов.

1. Устанавливаем, что устойчивая структура является спорой бактерии.
2. Определяем её функцию: спора защищает наследственный материал и помогает пережить неблагоприятный период.
3. Проверяем число организмов: из одной бактерии не появляется несколько дочерних клеток, поэтому размножения нет.

Ответ: спора нужна для сохранения бактерии до улучшения условий. Это форма выживания, а не размножение, поскольку количество бактерий при её образовании не увеличивается.

Типичные ошибки

Называть бактерии клетками с ядром. Ошибку допускают, потому что у бактерий действительно есть ДНК. Проверьте себя: если ДНК находится в нуклеоиде и не окружена ядерной оболочкой, оформленного ядра нет.

Считать, что все бактерии питаются одинаково. Такое мнение возникает после знакомства только с одним примером бактерий. Вспомните, что одни используют готовые органические вещества, а другие образуют их самостоятельно.

Путать образование споры с размножением. Спора выглядит как новая структура, поэтому её принимают за новую клетку. Спросите себя, увеличилось ли число организмов: при образовании споры нет, значит это приспособление к выживанию.

Считать, что все бактерии вызывают болезни. Болезнетворные виды заметнее, поэтому создаётся обобщённое представление о всей группе. Проверка простая: вспомните, что многие бактерии участвуют в разложении веществ, круговороте элементов и полезны человеку.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания об основных частях клетки и различиях между клетками растений, животных и других организмов. Сравнение помогает увидеть особенность бактерий — отсутствие оформленного ядра.

Знания о бактериях пригодятся при изучении микроорганизмов, экосистем и круговорота веществ. Они также объясняют роль бактерий в природе, пищевой промышленности, медицине и жизни человека.

Что запомнить

• Бактерии — одноклеточные организмы.
• Бактериальная клетка не имеет оформленного ядра.
• ДНК бактерии находится в нуклеоиде.
• Бактерии различаются по форме и способу питания.
• Обычно бактерии размножаются делением клетки.
• Некоторые бактерии образуют устойчивые споры для переживания неблагоприятных условий.
• Не все бактерии вредны: многие играют важную роль в природе и жизни человека.