Часть 1. Царство Прокариоты

Определения и обозначения

Прокариоты — организмы, клетки которых не имеют оформленного ядра и мембранных органоидов. Их наследственная информация не отделена от цитоплазмы ядерной оболочкой. Это понятие помогает отличать такие клетки от эукариотических клеток растений, грибов и животных.

Бактерии — одноклеточные прокариотические организмы, отличающиеся разнообразием форм и способов питания. Каждая бактерия представляет собой отдельную клетку, способную самостоятельно выполнять жизненные процессы. Понятие объединяет множество организмов, поэтому нельзя судить обо всех бактериях по одному знакомому виду.

Цианобактерии — прокариоты, способные к фотосинтезу с выделением кислорода. Они используют энергию света, чтобы создавать органические вещества из неорганических. Это определение показывает, что среди бактерий есть организмы, которые не питаются только готовой пищей.

Бактериальная спора — устойчивое состояние, которое некоторые бактерии образуют при неблагоприятных условиях. В таком состоянии клетка переносит, например, высыхание или недостаток пищи, а при улучшении условий возвращается к активной жизни. Спора нужна для выживания, а не для увеличения числа бактерий.

Как это устроено

У бактериальной клетки нет ядра, поэтому её ДНК находится в цитоплазме — внутренней среде клетки. Это не означает, что наследственной информации нет: именно ДНК хранит инструкции для работы клетки и передаётся новым клеткам. Снаружи цитоплазму ограничивает мембрана, а стенка помогает сохранять форму и защищает клетку. У некоторых бактерий есть капсула, жгутики или другие дополнительные структуры: они могут защищать клетку или помогать ей двигаться.

Отсутствие ядра не мешает бактерии жить, потому что необходимые процессы происходят внутри её клетки. Она получает вещества и энергию, использует наследственную информацию и поддерживает свою жизнедеятельность. Бактерии устроены проще многих других организмов, но простое строение не означает, что клетка неживая или неспособная работать. Условия среды влияют на скорость и успешность этих процессов.

Разные бактерии получают вещества и энергию по-разному, поскольку приспособлены к разным условиям. Одни используют готовые органические вещества из окружающей среды. Другие способны создавать органические вещества самостоятельно: цианобактерии используют для этого энергию света при фотосинтезе, а некоторые бактерии — энергию химических реакций. Такое разнообразие позволяет бактериям жить в самых разных местах.

Обычно бактерия размножается делением надвое: одна клетка разделяется, и образуются две дочерние клетки. Если условия подходят, такие деления могут происходить быстро, поэтому численность бактерий увеличивается. При неблагоприятных условиях некоторые виды образуют устойчивые споры. Спора помогает пережить трудный период, но не увеличивает число бактерий, поскольку из одной клетки не образуются две новые.

В природе бактерии нужны, потому что разлагают остатки организмов и возвращают вещества в круговорот. Без такого разложения многие вещества оставались бы связанными в мёртвых остатках. Для человека бактерии могут быть полезными или вызывать болезни, поэтому важно различать их свойства, а не считать всю группу вредной. Их влияние зависит от вида и условий, в которых он живёт.

Основные признаки прокариот

Сначала сравните, что объединяет обе группы: у них нет оформленного ядра, а размножение обычно происходит делением клетки. Затем найдите различия в получении органических веществ и фотосинтезе. Таблица показывает общие признаки групп, но внутри каждой группы отдельные виды могут отличаться.

Разбор задач

Задача 1. Определите, к прокариотам или эукариотам относится организм, если его клетка не имеет оформленного ядра. Здесь дан признак строения клетки, а не сведения о её питании или среде обитания. Для решения достаточно сопоставить признак с определением групп организмов. Не нужно придумывать дополнительные признаки, которых в условии нет.

1. Находим ключевой признак: оформленного ядра в клетке нет.
2. Вспоминаем, что отсутствие оформленного ядра — основной признак прокариот.
3. Делаем вывод: описанный организм относится к прокариотам.

Ответ: организм относится к прокариотам.

Задача 2. В пробе обнаружены одноклеточные организмы без ядра; часть из них использует готовые органические вещества. Объясните, какие признаки позволяют предположить, что это бактерии. В условии есть два факта, и важно использовать их вместе: один описывает клетку, другой — питание. Формулировка «предположить» означает, что признаки подходят для вывода, но не дают описания каждого возможного свойства организма. Поэтому ответ не должен утверждать, что все бактерии питаются именно так.

1. Отмечаем, что организмы одноклеточные: каждый из них состоит из одной клетки.
2. Проверяем признак ядра: его отсутствие характерно для прокариот.
3. Соотносим признаки с бактериями — одноклеточными прокариотами, среди которых есть виды, использующие готовые органические вещества.

Ответ: сочетание одноклеточного строения, отсутствия оформленного ядра и использования готовых органических веществ позволяет предположить, что это бактерии.

Задача 3. После высыхания среды большинство бактерий погибло, но некоторые клетки сохранились и возобновили жизнедеятельность после увлажнения. Объясните возможную причину. Нужно связать неблагоприятное условие с особенностью некоторых бактерий. При этом сохранение клеток не означает, что они размножались во время высыхания. В задаче спрашивают именно о переживании трудных условий.

1. Определяем неблагоприятное условие: среда высохла.
2. Вспоминаем, что некоторые бактерии образуют устойчивые споры, помогающие пережить неблагоприятный период.
3. Связываем возвращение к жизни с улучшением условий: после увлажнения споры могли снова перейти в активное состояние.

Ответ: вероятно, сохранившиеся бактерии образовали устойчивые споры. После увлажнения они возобновили жизнедеятельность; спора при этом была способом пережить высыхание, а не размножиться.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что у бактерий совсем нет наследственного материала. Её допускают, потому что отсутствие ядра ошибочно принимают за отсутствие ДНК. На самом деле ДНК есть и находится в цитоплазме. Проверьте себя вопросом: «Есть ли у клетки наследственная информация?» — отсутствие ядра не отменяет её наличия.

Ошибка: называть бактериальную спору способом размножения. Так думают, потому что слово «спора» встречается и при описании размножения некоторых других организмов. У бактерий она помогает пережить неблагоприятные условия, а обычный способ размножения — деление клетки надвое. Чтобы проверить ответ, спросите себя, увеличивает ли образование споры число бактерий: само по себе нет.

Ошибка: относить все бактерии к вредным. Такое мнение часто связано с тем, что люди прежде всего вспоминают о болезнетворных видах. Однако бактерии также разлагают остатки организмов, участвуют в круговороте веществ и могут быть полезными. Проверьте себя: если в выводе говорится обо всех бактериях сразу, учтите разнообразие видов.

Ошибка: считать, что все бактерии питаются одинаково. Её допускают, когда знакомятся только с одним примером бактерий. Одни виды используют готовые органические вещества, другие создают их самостоятельно, в том числе при фотосинтезе или химических реакциях. Проверка проста: вспомните, что способ получения веществ зависит от вида, а цианобактерии способны к фотосинтезу.

Связь с другими темами

Для изучения прокариот нужно знать, что клетка — основная единица живого, а наследственная информация хранится в ДНК. Эти знания помогают сравнивать прокариот с эукариотическими клетками растений, грибов и животных: главное различие — наличие или отсутствие оформленного ядра. Бактерии также связаны с темами круговорота веществ и экологии, поскольку разлагают органические остатки и взаимодействуют с окружающей средой. Понимание разнообразия бактерий пригодится при изучении инфекционных заболеваний и правил гигиены.

Что запомнить

• Прокариоты не имеют оформленного ядра.
• Бактерии — одноклеточные прокариоты.
• ДНК бактерии находится в цитоплазме.
• Большинство бактерий размножается делением клетки надвое.
• Некоторые бактерии образуют споры для переживания неблагоприятных условий.
• Цианобактерии способны к фотосинтезу.
• Бактерии могут быть полезными, нейтральными или болезнетворными.