§ 6. Бактерии в природе и жизни человека

Определения и обозначения

Бактерии — микроскопические одноклеточные организмы без оформленного ядра, живущие в самых разных средах. Их нельзя увидеть невооружённым глазом, но они широко распространены в природе. Это определение помогает отличать бактерий от организмов, клетки которых имеют ядро. При этом бактерии не составляют единую группу только полезных или только вредных видов.

Прокариоты — организмы, клетки которых не имеют оформленного ядра и мембранных органоидов. К этой группе относят бактерий. Наследственное вещество бактерии находится внутри клетки, но не заключено в отдельную оболочку. Термин нужен, чтобы описывать важную особенность строения этих организмов.

Бактериальная колония — скопление бактерий, возникшее обычно в результате размножения одной или нескольких клеток. Колонию можно заметить как группу клеток, выросших вместе на подходящей поверхности или в питательной среде. Наблюдая её, можно судить о размножении бактерий. Однако одна колония не обязательно состоит из совершенно одинаковых клеток.

Патогенные бактерии — бактерии, способные вызывать заболевания человека, животных или растений. Они могут размножаться в организме и нарушать его нормальную работу. Это понятие помогает отделять возбудителей болезней от бактерий, приносящих пользу. Оценивать роль бактерии нужно с учётом её вида и условий жизни.

Как это устроено

Бактерий относят к прокариотам, потому что в их клетках нет оформленного ядра и мембранных органоидов. Наследственное вещество не отделено от остальной части клетки ядерной оболочкой, как у организмов с ядром. При этом клетка сохраняет основные необходимые для жизни части и выполняет жизненные процессы. Поэтому отсутствие ядра не означает, что бактерия лишена наследственной информации или не способна размножаться.

Главный способ размножения бактерий — деление клетки: одна клетка разделяется на две дочерние. Если условия подходят и хватает питательных веществ, дочерние клетки тоже могут делиться. Число бактерий тогда растёт быстро, поскольку каждое новое поколение увеличивает количество клеток. Если же пищи мало или условия неблагоприятны, размножение замедляется.

Многие бактерии питаются органическими остатками растений и животных. Разрушая их, бактерии превращают сложные вещества в более простые, в том числе минеральные. Эти вещества возвращаются в почву и могут снова попасть в растения, а затем — к другим организмам. Без таких разрушителей значительная часть остатков накапливалась бы, а круговорот веществ нарушался.

Некоторые бактерии живут в симбиозе — взаимовыгодных отношениях — с растениями, животными или человеком. Например, бактерии в клубеньках на корнях бобовых получают от растения органические вещества и место обитания, а растению помогают использовать азот. Полезные бактерии кишечника участвуют в пищеварении и могут мешать размножению некоторых вредных микробов. Польза возникает потому, что каждый участник таких отношений получает необходимые ему условия или вещества.

Человек использует бактерии, например, при молочнокислом брожении, чтобы получать кисломолочные продукты и квасить овощи. Но некоторые бактерии патогенны: они размножаются в организме и выделяют вещества, которые нарушают его работу. Такие бактерии могут стать причиной инфекционного заболевания. Гигиена, безопасная вода и правильная обработка продуктов уменьшают вероятность попадания возбудителей в организм и их распространения.

Роль бактерий в природе и жизни человека

Сначала найдите в таблице группу бактерий, затем проследите, что она делает и к каким последствиям это приводит. Сравнивайте значение для природы и для человека: они могут различаться. Примеры показывают, что одна общая группа объединяет бактерий по их роли, а не обязательно по внешнему виду.

Разбор задач

Задача 1. Почему бактерии-разрушители необходимы для существования экосистемы?

Решение. Чтобы ответить, нужно проследить путь веществ после гибели организма. Остатки не исчезают сами по себе, а должны быть переработаны другими организмами. Бактерии-разрушители выполняют эту работу и возвращают вещества в природный круговорот.

1. Организм погибает, и его органические остатки попадают в окружающую среду.
2. Бактерии разлагают сложные вещества до более простых, в том числе минеральных.
3. Минеральные вещества оказываются в почве и могут быть усвоены растениями.
4. Растениями питаются другие организмы, поэтому вещества продолжают перемещаться в экосистеме.

Ответ. Бактерии-разрушители необходимы, потому что возвращают вещества из остатков организмов в почву и поддерживают круговорот. Без них полезные для растений вещества оставались бы связанными в неразложившихся остатках. Это нарушило бы питание растений и связи между организмами.

Задача 2. Сравните значение клубеньковых бактерий для бобовых растений и для почвы.

Решение. В задаче нужно рассмотреть обе стороны симбиоза, а не только пользу для растения. Клубеньковые бактерии обитают на корнях бобовых и связывают азот. Растение и бактерии обмениваются ресурсами, а часть результата этого процесса связана с плодородием почвы.

1. Бактерии получают от растения органические вещества, необходимые им для жизни.
2. Корни дают бактериям место обитания, где они могут жить и взаимодействовать с растением.
3. Бактерии связывают атмосферный азот и образуют соединения, доступные растению.
4. Когда азотсодержащие вещества попадают в почву, они помогают повышать её плодородие.

Ответ. Бобовое растение получает от бактерий доступные соединения азота, а бактерии — питание и место обитания. Для почвы значение состоит в обогащении её азотсодержащими соединениями, которые поддерживают плодородие. Это пример взаимовыгодного симбиоза.

Задача 3. Предложите меры предупреждения бактериальной кишечной инфекции и обоснуйте их.

Решение. Для начала нужно подумать, как возбудитель может попасть в пищеварительную систему. Это может произойти через загрязнённые руки, воду или пищу. Поэтому меры профилактики должны уменьшать риск переноса бактерий каждым из этих путей.

1. Мыть руки с мылом перед едой и после посещения туалета, чтобы удалить возможных возбудителей.
2. Пить безопасную воду и не использовать воду из сомнительных источников без необходимой обработки.
3. Тщательно мыть продукты, а пищу хранить и готовить правильно, чтобы снизить вероятность заражения.
4. Поддерживать чистоту кухонных поверхностей и предметов, чтобы бактерии не попадали с них на продукты.

Ответ. Для профилактики кишечной инфекции нужны личная гигиена, безопасная вода, правильная обработка пищи и чистота помещений. Эти меры перекрывают возможные пути попадания бактерий в организм. Если появились признаки заболевания, следует обратиться к взрослому и медицинскому специалисту, а не назначать себе лечение.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что все бактерии вредны. Такое мнение возникает потому, что о бактериях часто говорят в связи с инфекциями, но многие виды участвуют в круговороте веществ, симбиозе и производстве продуктов. Проверьте себя: можете ли вы назвать пример полезной роли бактерий? Если да, значит, вы различаете отдельные виды и их значение.

Ошибка — называть бактерии растениями или животными. Это отдельная группа прокариот, а не представители этих групп организмов. Путаница появляется из-за того, что бактерии живут в тех же средах и взаимодействуют с растениями и животными. Чтобы проверить себя, вспомните их главный отличительный признак: у бактериальной клетки нет оформленного ядра.

Ошибка — считать полезные бактерии кишечника возбудителями инфекций или, наоборот, думать, что любая бактерия в организме полезна. Значение зависит от конкретного вида и условий его существования, а не только от места обитания. Проверьте рассуждение вопросом: какую роль выполняет именно эта бактерия? Это помогает не смешивать микрофлору кишечника с патогенными видами.

Ошибка — утверждать, что антибиотики лечат любые болезни, включая вирусные. Их применяют против определённых бактериальных инфекций, а вирусы устроены иначе и антибиотиками не уничтожаются. Иногда ошибку допускают, потому что и бактериальные, и вирусные болезни могут вызывать похожее недомогание. Не выбирайте лекарства самостоятельно: лечение должен определять медицинский специалист.

Связь с другими темами

Для понимания роли бактерий полезно знать признаки живых организмов, строение клетки и основные этапы круговорота веществ. Это помогает объяснить, чем бактериальная клетка отличается от клеток с оформленным ядром и куда попадают вещества после разложения остатков. Тема связана с изучением царств живой природы, микроорганизмов, пищеварения и иммунитета. Эти знания пригодятся при изучении экологии, инфекционных заболеваний, гигиены, сельского хозяйства и биотехнологии.

Что запомнить

• Бактерии — преимущественно одноклеточные прокариотические организмы.
• Бактерии размножаются главным образом делением клетки.
• Бактерии участвуют в разложении органических остатков и круговороте веществ.
• Азотфиксирующие бактерии делают атмосферный азот доступным растениям.
• Многие бактерии живут с организмами в симбиозе и приносят им пользу.
• Бактерии используют в производстве продуктов, а патогенные виды вызывают заболевания.
• Профилактика бактериальных инфекций основана на гигиене, безопасной воде и правильной обработке пищи.