Подцарство настоящие бактерии

Определения и обозначения

Настоящие бактерии — одноклеточные организмы, относящиеся к прокариотам. В их клетках нет оформленного ядра и мембранных органоидов, поэтому они устроены проще клеток растений и животных. Это определение помогает отличать бактерии от организмов с ядром.

Бактериальная клетка — небольшая клетка, из которой состоит тело бактерии. Она включает клеточную оболочку, мембрану, цитоплазму и наследственный материал. Знание этих частей позволяет понять, как бактерия защищается, получает вещества и передаёт признаки потомкам.

Нуклеоид — участок цитоплазмы, в котором находится ДНК бактерии. Он не окружён отдельной мембраной, поэтому нуклеоид нельзя считать ядром. По нуклеоиду определяют один из главных признаков прокариотической клетки.

Спора бактерии — устойчивое образование, которое формируют некоторые бактерии при неблагоприятных условиях. В таком состоянии жизненные процессы резко замедляются, и клетка лучше переносит высыхание, жару или недостаток пищи. Когда условия становятся подходящими, из споры снова развивается активная бактерия.

Как это устроено

Бактерии относят к прокариотам, потому что их ДНК не заключена в оформленное ядро. У них также нет мембранных органоидов, например митохондрий или хлоропластов. Простое строение не означает отсутствие жизненных процессов: бактерии питаются, растут, дышат и размножаются благодаря работе мембраны и цитоплазмы.

Клеточная оболочка окружает бактерию снаружи, сохраняет её форму и защищает от повреждений. Под оболочкой находится мембрана: она отделяет содержимое клетки от внешней среды и пропускает внутрь нужные вещества, а наружу выводит ненужные. В цитоплазме протекают химические реакции, необходимые для жизни, а ДНК хранит наследственную информацию и управляет работой клетки.

Форма бактерий различается из-за особенностей строения оболочки и условий жизни. Одни клетки имеют форму шара, другие вытянуты в палочку, изогнуты или закручены в спираль. К основным формам относят кокки, бациллы, вибрионы и спириллы; при этом одинаковые клетки могут располагаться поодиночке, парами или цепочками.

Размножение бактерий обычно происходит делением клетки надвое. Сначала клетка растёт и копирует свою ДНК, затем наследственный материал распределяется между двумя частями, а оболочка образует перегородку. Если пищи достаточно и условия благоприятны, каждая новая клетка снова делится, поэтому численность быстро увеличивается: 1, 2, 4, 8 и далее.

Некоторые бактерии при ухудшении условий образуют споры. Содержимое клетки уплотняется, покрывается прочными оболочками, а обмен веществ становится очень медленным. Благодаря этому спора переносит период засухи, холода, жары или голода, но при возвращении подходящих условий прорастает; новых бактерий при самом образовании споры не появляется.

Основные формы и особенности бактерий

Сначала определяйте форму одной клетки, а уже потом смотрите, как клетки соединены между собой. Цепочка или скопление описывает расположение, но не превращает шаровидные клетки в палочки. Последний столбец помогает связать внешний вид бактерии с её возможной ролью, но по одной форме нельзя определить, вредна бактерия или полезна.

Разбор задач

Задача 1. На рисунке показана бактерия с шаровидными клетками, собранными в цепочки. Определите её форму и опишите, на какой признак вы опирались. Здесь нужно разделить два признака: внешний вид отдельной клетки и способ соединения клеток.

1. Рассмотрите одну клетку, не всю группу. Она имеет округлую, шаровидную форму.
2. Сравните этот признак с названиями групп. Шаровидные бактерии называют кокками.
3. Отдельно отметьте расположение клеток. Последовательное соединение клеток образует цепочку, но не меняет их форму.

Ответ: это кокки, расположенные цепочками. Вывод сделан по шаровидной форме отдельных клеток; цепочка показывает только их расположение.

Задача 2. У бактерии обнаружены клеточная оболочка, цитоплазма и ДНК, но нет ядра. Объясните, почему её относят к прокариотам. Для ответа достаточно сопоставить строение клетки с главным признаком этой группы.

1. Установите, где находится наследственный материал. ДНК есть, значит, клетка обладает наследственной информацией.
2. Проверьте наличие оформленного ядра. Ядра нет, поэтому ДНК не отделена от цитоплазмы ядерной оболочкой.
3. Сделайте вывод по определению. Организмы без оформленного ядра относят к прокариотам; наличие оболочки и цитоплазмы этому не мешает.

Ответ: бактерия является прокариотом, потому что её ДНК не заключена в оформленное ядро. Обнаружение ДНК само по себе не доказывает наличие ядра.

Задача 3. Одна бактерия при делении образует две клетки. Если деление повторяется три раза и все клетки выживают, сколько бактерий получится? Нужно учитывать, что после первого деления каждая из образовавшихся клеток может разделиться снова.

1. После первого деления: 1 × 2 = 2 бактерии.
2. После второго деления каждая из двух клеток делится: 2 × 2 = 4 бактерии.
3. После третьего деления число снова удваивается: 4 × 2 = 8 бактерий.

Ответ: получится 8 бактерий. При трёх последовательных делениях исходное число умножается на 2³, то есть на 8.

Типичные ошибки

Называть нуклеоид ядром. Ошибка возникает потому, что и нуклеоид, и ядро содержат ДНК. Проверьте себя: если участок не окружён ядерной оболочкой, это нуклеоид, а не ядро.

Считать споры способом размножения. Спора действительно связана с бактерией, но при её образовании число клеток не увеличивается. Чтобы проверить ответ, спросите: образовались новые бактерии или клетка только перешла в устойчивое состояние?

Путать форму бактерии с расположением клеток. Цепочка, пара или скопление показывают, как клетки соединены, а не форму отдельной клетки. Сначала определите очертания одной клетки, затем опишите её положение среди соседних.

Считать, что все бактерии вредны. Так думают из-за известных болезнетворных видов, но многие бактерии безвредны или полезны. Проверяйте обобщение: роль бактерии зависит от конкретного вида и условий его жизни.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что клетка является основной единицей строения живых организмов. Пригодятся также представления о мембране и цитоплазме: они есть и у бактериальной клетки, хотя её строение проще клеток с ядром.

Эти знания помогут изучать разнообразие микроорганизмов, распространение бактерий в природе и их значение для человека. Строение клетки объясняет, почему бактерии быстро размножаются, выживают в разных условиях и участвуют в разложении органических веществ.

Что запомнить

• Настоящие бактерии — одноклеточные организмы без оформленного ядра.
• ДНК бактерии расположена в цитоплазме в области нуклеоида.
• Бактериальная клетка имеет мембрану, цитоплазму и клеточную оболочку.
• Бактерии различаются формой и расположением клеток.
• Обычно бактерии размножаются делением клетки надвое.
• Некоторые бактерии образуют устойчивые споры для переживания неблагоприятных условий.