50. Царство Бактерии

Определения и обозначения

Бактерии — одноклеточные организмы, не имеющие оформленного ядра. Они относятся к живым организмам и составляют отдельное царство, то есть большую группу существ со сходными общими признаками. Бактерии встречаются в почве, воде, воздухе и внутри других организмов. Их роль неодинакова: одни помогают природным процессам и человеку, другие могут вызывать болезни.

Прокариоты — организмы, клетки которых не имеют оформленного ядра. Бактерии относятся к прокариотам, потому что их наследственная информация не заключена в отдельную от цитоплазмы оболочкой часть клетки. Это понятие помогает отличать бактериальные клетки от клеток растений, животных и грибов, у которых есть ядро. Слово «прокариот» указывает именно на особенность строения клетки.

Нуклеоид — участок цитоплазмы, где расположена основная ДНК бактерии. ДНК содержит наследственную информацию, необходимую клетке для её работы и передачи признаков дочерним клеткам. Нуклеоид не является ядром: вокруг него нет ядерной оболочки, и он не отделён от остальной цитоплазмы. Поэтому для описания бактериальной клетки используют особое название.

Бактериальная спора — устойчивое состояние, которое некоторые бактерии образуют при неблагоприятных условиях. В таком состоянии клетка переносит условия, мешающие её обычной жизнедеятельности, например нехватку воды или питательных веществ. Спора позволяет сохранить жизнеспособность до улучшения обстановки. Её образование не следует путать с размножением: новых бактерий при этом не становится больше.

Как это устроено

Бактериальная клетка устроена проще многих клеток растений и животных, но каждая её часть выполняет важную работу. Оболочка защищает клетку и помогает ей сохранять форму, а мембрана отделяет внутреннее содержимое от внешней среды и регулирует обмен веществ. В цитоплазме происходят процессы, необходимые для жизни; в ней же находится нуклеоид с ДНК. Рибосомы участвуют в создании белков, нужных клетке для роста и работы. Оформленного ядра нет потому, что ДНК не окружена ядерной оболочкой и остаётся в цитоплазме.

По форме бактериальные клетки бывают шаровидными, палочковидными, изогнутыми и спиралевидными. Шаровидные называют кокками, палочковидные — бациллами, изогнутые, похожие на запятую, — вибрионами, а спиралевидные — спириллами. После деления клетки иногда остаются соединёнными, поэтому можно увидеть пары, цепочки или скопления. Такое расположение — ещё одна особенность внешнего вида, но оно не заменяет название формы. Форму и расположение рассматривают отдельно, чтобы точнее описать бактерию.

Бактерии получают питательные вещества разными способами. Одни используют готовые органические вещества, которые уже созданы другими организмами или содержатся в их остатках. Другие способны самостоятельно создавать органические вещества из более простых веществ, используя энергию. Разница в способе питания связана с тем, откуда клетка получает материалы для роста и работы. Поэтому нельзя судить о питании бактерии только по её форме: внешнее очертание клетки и способ получения пищи — разные признаки.

Обычный способ размножения бактерий — деление клетки. Перед делением клетка подготавливается к нему, а затем из одной образуются две дочерние клетки, получающие наследственную информацию. Если каждая новая клетка снова делится и условия подходят для роста, число бактерий удваивается: 1, 2, 4, 8 и далее. Быстрое увеличение численности объясняется тем, что новые клетки тоже способны делиться. В природе темп роста зависит от условий, поэтому он не может бесконечно оставаться одинаковым.

Некоторые бактерии при неблагоприятных условиях образуют споры, устойчивые к воздействию среды. Это помогает им переждать период, когда обычная активная жизнь клетки затруднена. Когда условия становятся подходящими, бактерия может вернуться к активному состоянию. Спора отличается от размножения тем, что сама по себе не даёт двух новых клеток и не увеличивает численность бактерий. Значит, её роль — переживание трудного периода, а не создание потомства.

Основные формы бактерий

Сначала определите очертание одной клетки: оно помогает выбрать форму из первого столбца. Затем посмотрите, соединены ли клетки друг с другом и как именно они расположены. Таблица описывает внешний вид, а не питание или вредность бактерии.

Разбор задач

Задача 1. На рисунке бактериальная клетка: внутри видны цитоплазма, рибосомы и участок с ДНК, но нет ядра. Нужно определить, относится ли организм к прокариотам. Для решения достаточно установить, есть ли у клетки оформленное ядро с оболочкой. Сам факт, что ДНК присутствует, ещё не означает, что клетка имеет ядро.

1. Вспомним определение: прокариоты — организмы, клетки которых не имеют оформленного ядра. Нуклеоид с ДНК может находиться в цитоплазме и без ядерной оболочки. Поэтому рассматриваем именно наличие ядра, а не наличие наследственного материала.

2. Сопоставим определение с условием. В клетке есть цитоплазма, рибосомы и участок с ДНК, но оформленного ядра нет. Значит, признак прокариот присутствует.

Ответ: да, организм относится к прокариотам, потому что у его клетки нет оформленного ядра.

Задача 2. В образце обнаружены бактерии шаровидной и палочковидной формы. Требуется назвать соответствующие группы и указать признак, по которому они различаются. Здесь нужно классифицировать клетки по очертанию, не делая выводов об их питании. Форма клетки — наблюдаемый признак, который прямо дан в условии.

1. Шаровидные бактерии называют кокками. Это название связано с округлой формой клетки, а не с тем, где и чем она питается.

2. Палочковидные бактерии называют бациллами. Сравниваем их с кокками по форме: у одних клетка похожа на шар, у других — на палочку.

Ответ: шаровидные бактерии — кокки, палочковидные — бациллы. Различаются они формой клеток.

Задача 3. Одна бактерия разделилась на две, затем каждая из новых клеток снова разделилась. Нужно узнать, сколько клеток получится после трёх делений, если ни одна не погибла. Важно считать число делений последовательно: каждое затрагивает все имеющиеся клетки. Следовательно, на каждом шаге общее число удваивается.

1. Начинаем с одной клетки. После первого деления она даёт две клетки, поэтому записываем: 1 → 2.

2. Каждая из двух клеток делится ещё раз. Получаем четыре клетки: 2 → 4.

3. При третьем делении каждая из четырёх клеток образует две. Получается восемь клеток: 4 → 8.

Ответ: после трёх делений получится 8 клеток.

Типичные ошибки

Ошибка — называть нуклеоид ядром. Так говорят, потому что в нуклеоиде действительно находится ДНК, как и в ядре других клеток. Но у нуклеоида нет ядерной оболочки, поэтому он не является оформленным ядром. Чтобы проверить себя, спросите: отделена ли ДНК от цитоплазмы оболочкой?

Ошибка — считать все бактерии вредными. Такое впечатление возникает, потому что часто вспоминают бактерии, вызывающие болезни. Однако среди бактерий есть полезные и нейтральные для человека и других организмов. Проверяйте вывод: известно ли, что конкретная бактерия вредна, или речь идёт обо всех бактериях сразу?

Ошибка — принимать образование споры за размножение. Их путают, потому что слово «образование» может создать впечатление, будто появляется новая особь. Спора помогает некоторым бактериям пережить неблагоприятные условия, но не увеличивает их число. Проверьте себя вопросом: стали ли из одной клетки две дочерние клетки?

Ошибка — считать, что все бактерии питаются одинаково. Так бывает, если запомнить один пример и распространить его на всё царство. Одни бактерии используют готовые органические вещества, другие способны создавать их самостоятельно. Чтобы проверить ответ, уточните, откуда именно организм получает органические вещества.

Связь с другими темами

Для изучения бактерий нужно знать основные части клетки и понимать, что живые организмы состоят из клеток. Эти знания помогают увидеть, какие клеточные структуры есть у бактерии и чем она отличается от организмов с оформленным ядром. Сравнение прокариот и эукариот пригодится при дальнейшем изучении разнообразия живых существ. Тема также связана с экосистемами и ролью микроорганизмов в природе и жизни человека.

Что запомнить

• Бактерии — одноклеточные прокариоты.
• В бактериальной клетке нет оформленного ядра.
• ДНК бактерии расположена в цитоплазме в области нуклеоида.
• Бактерии различаются по форме клеток.
• Бактерии могут получать питательные вещества разными способами.
• Обычный способ размножения бактерий — деление клетки.
• Споры некоторых бактерий помогают пережить неблагоприятные условия.