Подцарство Настоящие Бактерии

Определения и обозначения

Настоящие бактерии — одноклеточные организмы, клетки которых не имеют оформленного ядра. Ядерная оболочка у них отсутствует, поэтому наследственный материал не отделён от остальной части клетки так, как у животных и растений. Такие организмы называют прокариотами; это название помогает отличать их от организмов с ядром.

Нуклеоид — область цитоплазмы, в которой находится наследственный материал бактерии. В отличие от ядра, нуклеоид не окружён собственной оболочкой. Понимание этого термина помогает объяснить, где хранится информация, необходимая клетке для её работы и передачи потомству.

Эндоспора — устойчивая форма, которую образуют некоторые бактерии при неблагоприятных условиях. В ней клетка может переждать нехватку воды или пищи и другие трудности. Это помогает бактерии сохраниться до улучшения условий, но не создаёт новую клетку.

Колония бактерий — скопление клеток, появившееся при размножении бактерий на питательной среде. Питательная среда содержит вещества, необходимые для роста, поэтому клетки делятся и их становится много. Колонии используют, чтобы наблюдать бактерии и выращивать их для изучения.

Как это устроено

Клеточная стенка окружает бактерию и помогает ей сохранять форму, а мембрана отделяет внутреннее содержимое от внешней среды и регулирует обмен веществами. Внутри находится цитоплазма — полужидкая среда, где происходят процессы жизнедеятельности. Рибосомы собирают белки, нужные клетке для роста и работы. Наследственный материал лежит в цитоплазме в области нуклеоида, поэтому отдельного оформленного ядра у бактерии нет.

По форме бактерии бывают шаровидными, палочковидными, изогнутыми и спиральными. Шаровидные клетки называют кокками, палочковидные — бациллами, изогнутые — вибрионами, а спиральные — спириллами. После деления клетки могут оставаться соединёнными в цепочки или собираться в скопления. Такое расположение помогает различать группы, но не меняет форму каждой отдельной клетки.

По способу получения органических веществ бактерии делятся на автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы создают органические вещества из неорганических, используя энергию света или энергию химических реакций. Это позволяет им не получать готовую органическую пищу от других организмов. Гетеротрофы, напротив, используют уже готовые органические вещества, которые находят в окружающей среде или получают от других организмов.

Обычно бактерии размножаются делением клетки: одна клетка разделяется на две дочерние. Если пищи, воды и других необходимых условий достаточно, дочерние клетки вскоре тоже делятся. Поэтому численность бактерий может быстро увеличиваться: при каждом делении количество клеток становится вдвое больше. При неблагоприятных условиях скорость размножения может снизиться.

Некоторые бактерии, столкнувшись с неблагоприятными условиями, образуют эндоспору. В таком состоянии бактерия становится более устойчивой и может переждать, например, недостаток воды или питательных веществ. Когда условия вновь становятся подходящими, бактерия возвращается к обычной жизнедеятельности. Эндоспора не является размножением: из одной клетки не появляется несколько новых клеток.

Формы бактериальных клеток

Сначала определите форму отдельной клетки, а затем обратите внимание, как клетки расположены относительно друг друга. Например, цепочка кокков остаётся группой шаровидных клеток, а не становится отдельной формой бактерий. Сопоставление этих признаков помогает точнее описать бактерию.

Разбор задач

Задача 1. На рисунке бактерии видны клеточная стенка, цитоплазма и область с наследственным материалом, но нет оформленного ядра. Нужно определить, к какой группе организмов относится клетка. Главная подсказка — отсутствие ядра, окружённого оболочкой.

1. Устанавливаем, есть ли у клетки оформленное ядро. По условию его нет.
2. Вспоминаем, что бактерии без оформленного ядра относят к прокариотам.
3. Соотносим описанное строение с группой: это клетка настоящей бактерии.

Ответ: клетка относится к прокариотам, к подцарству Настоящие Бактерии.

Задача 2. Сравните бактерию, получающую энергию от света, и бактерию, питающуюся готовыми органическими веществами. Нужно назвать тип питания каждой. Для решения важно различать источник энергии и источник органических веществ.

1. Бактерия использует энергию света, чтобы создавать органические вещества из неорганических. Значит, она относится к автотрофам.
2. Вторая бактерия получает готовые органические вещества, а не создаёт их самостоятельно. Поэтому она гетеротроф.
3. Проверяем признаки: использование света для создания органических веществ указывает на автотрофное питание, готовая органическая пища — на гетеротрофное.

Ответ: первая бактерия — автотроф, вторая — гетеротроф.

Задача 3. Одна бактериальная клетка делится пополам каждые 30 минут. Сколько клеток будет через 2 часа, если условия остаются благоприятными? Сначала выясним, сколько делений произойдёт, а затем учтём, что при каждом делении число клеток удваивается.

1. Переводим время в минуты: 2 часа — это 120 минут.
2. Находим число промежутков по 30 минут: 120 : 30 = 4 деления.
3. Начинаем с одной клетки и удваиваем количество четыре раза: 1 → 2 → 4 → 8 → 16.

Ответ: через 2 часа будет 16 клеток. Такой расчёт верен при условии, что каждая клетка делится вовремя и условия остаются благоприятными.

Типичные ошибки

Нуклеоид иногда называют ядром, потому что именно там расположен наследственный материал. Но у нуклеоида нет отдельной ядерной оболочки, значит, это не оформленное ядро. Чтобы проверить себя, спросите: отделена ли область с наследственным материалом оболочкой от цитоплазмы? У бактерий — нет.

Эндоспору можно ошибочно принять за способ размножения: название и необычная форма могут навести на эту мысль. Однако её образование помогает одной бактерии пережить неблагоприятные условия, а число клеток не увеличивается. Проверка простая: если новых клеток не стало больше, размножения не произошло.

Цепочки и скопления клеток иногда принимают за новые формы бактерий. Это ошибка, потому что форма описывает отдельную клетку, а расположение — то, как несколько клеток соединены или собраны вместе. Сначала определите, похожа ли отдельная клетка на шар, палочку или спираль, и только после этого называйте расположение.

Неверно считать, что все бактерии питаются одинаково или обязательно вызывают болезни. Такой вывод может появиться из-за знакомства только с примерами возбудителей инфекций. Среди бактерий есть автотрофы и гетеротрофы, а болезнетворны лишь некоторые из них. Проверяя себя, не переносите свойства одной группы на всё подцарство.

Связь с другими темами

Для изучения бактерий нужны знания об основных частях клетки и о наследственной информации: так легче понять, чем нуклеоид отличается от ядра. Тема связана с клеточным строением организмов, а также со способами питания и размножения живых существ. Позже эти знания помогут разбираться в экосистемах и круговороте веществ, а также в инфекционных заболеваниях и их профилактике.

Что запомнить

• Бактерии — прокариоты: у них нет оформленного ядра.
• Наследственный материал бактерии расположен в области нуклеоида.
• Бактериальные клетки различаются по форме и расположению.
• Бактерии могут быть автотрофами или гетеротрофами.
• Обычный способ размножения бактерий — деление клетки.
• Эндоспора помогает пережить неблагоприятные условия, но не служит для размножения.
• Бактерии широко распространены, и лишь некоторые из них вызывают заболевания.