§ 11. Строение и многообразие бактерий

Определения и обозначения

Бактерии — микроскопические организмы, обычно состоящие из одной клетки и не имеющие оформленного ядра. Микроскопическими их называют потому, что без специального прибора отдельную клетку обычно нельзя рассмотреть. Одной клетки достаточно, чтобы организм жил и выполнял необходимые функции.

Нуклеоид — область клетки бактерии, где находится её наследственный материал. Наследственный материал содержит сведения о признаках организма и передаётся при делении клетки. Название помогает отличить эту область от ядра: у нуклеоида нет оболочки, которая отделяла бы его от цитоплазмы.

Капсула — наружный слой некоторых бактерий, который окружает клеточную стенку и помогает защищать клетку. Она находится снаружи стенки, поэтому бактерия с капсулой имеет дополнительный внешний слой. Капсула есть не у каждой бактерии, и её отсутствие не мешает относить организм к бактериям.

Спора — состояние, в которое некоторые бактерии переходят при неблагоприятных условиях; оно помогает пережить эти условия. Это не отдельная клетка, возникшая для увеличения числа бактерий, а способ сохраниться, когда жить и расти трудно. Когда условия становятся подходящими, бактерия может вернуться к активной жизни.

Как это устроено

Бактериальная клетка состоит из клеточной оболочки, цитоплазмы и участка с наследственным материалом. Оболочка отделяет клетку от окружающей среды, а цитоплазма заполняет её внутреннее пространство. В цитоплазме происходят процессы, необходимые клетке для жизни, поэтому даже простая по строению бактерия является самостоятельным организмом.

У бактерий нет оформленного ядра, потому что их наследственный материал не заключён в отдельную оболочку. Он находится в цитоплазме, в области нуклеоида, и не отделён от остального содержимого клетки. Поэтому, если на схеме видно наследственный материал внутри клетки, но нет ядра, это характерный признак бактерии.

Клеточная стенка окружает клетку, защищает её и помогает сохранять форму. Она важна потому, что клетке приходится существовать в окружающей среде, и прочная оболочка поддерживает её внутреннее содержимое. У некоторых бактерий снаружи стенки есть капсула, которая обеспечивает дополнительную защиту. Отдельные бактерии имеют жгутики — подвижные выросты, помогающие перемещаться; они встречаются не у всех.

По внешнему виду клетки бактерии различают как шаровидные, палочковидные и изогнутые, в том числе спиралевидные. У шаровидной клетки очертания напоминают шар, у палочковидной — вытянутую палочку, а у изогнутой клетка имеет изгиб или закрученную форму. Форма позволяет распределить бактерии по группам, но сама по себе не показывает, есть ли у клетки капсула или жгутик.

Бактерии размножаются делением клетки: одна клетка разделяется, и образуются две дочерние клетки. Такой способ увеличивает число бактерий, потому что каждая из них при дальнейшем делении может дать начало новым клеткам. При подходящих условиях деления происходят достаточно часто, поэтому численность бактерий способна быстро увеличиваться. Спора, напротив, помогает пережить неблагоприятные условия и не является размножением.

Основные формы бактерий

В таблице форма соотнесена с тем, как выглядит отдельная клетка, и с примером названия группы. Сначала рассмотрите очертания клетки, затем найдите подходящую строку. Названия помогают запомнить группы, но главное — распознавать форму по внешнему виду.

Разбор задач

Задача 1. На рисунке показана клетка без оформленного ядра; наследственный материал находится в цитоплазме. Определите, к какой группе организмов она относится. Нужно опираться на строение клетки, а не на её размер или место обитания. Сравним признаки из условия с тем, что характерно для бактерий.

1. Выясняем, есть ли у клетки оформленное ядро. В условии сказано, что его нет.
2. Определяем, где расположен наследственный материал. Он находится в цитоплазме, в области нуклеоида.
3. Сопоставляем оба признака: отсутствие ядра и расположение наследственного материала характерны для бактериальной клетки.

Ответ: клетка относится к бактериям. Решение основано на двух признаках, которые вместе позволяют распознать её строение. Сам по себе маленький размер не был бы достаточным основанием для вывода.

Задача 2. Сравните три изображения бактерий: шаровидной, палочковидной и изогнутой. Распределите их по формам. Чтобы не перепутать группы, смотрите на очертания каждой клетки, а не на её цвет или размер. Затем подберите к описанию соответствующую форму из таблицы.

1. Найдите округлую клетку, похожую на шар. Её относят к шаровидной форме; пример названия этой группы — кокки.
2. Найдите вытянутую клетку с ровными очертаниями, похожую на палочку. Это палочковидная форма, пример названия — бациллы.
3. Найдите клетку с изгибом или закрученной формой. Её относят к изогнутым, или спиралевидным; пример названия — спириллы.

Ответ: округлая клетка — шаровидная, вытянутая — палочковидная, изогнутая — спиралевидная. Если изображение повернуть, форма не изменится: важно проследить очертания клетки. Разные клетки могут отличаться размером, но сохранять общую форму своей группы.

Задача 3. У бактерии обнаружены клеточная стенка, цитоплазма, нуклеоид и жгутик. Укажите, какие части защищают клетку, где находится наследственный материал и что помогает двигаться. Важно связать каждую названную часть с её ролью, а не считать все части одинаковыми. Проверим назначение каждой структуры отдельно.

1. Находим защитную часть: клеточная стенка окружает клетку, защищает её и поддерживает форму.
2. Определяем место наследственного материала: он расположен в нуклеоиде, то есть в особой области цитоплазмы.
3. Ищем структуру для движения: жгутик помогает бактерии перемещаться. Цитоплазма заполняет клетку, но не является жгутиком.

Ответ: клеточную стенку относят к защитным частям, наследственный материал находится в области нуклеоида, движение обеспечивает жгутик. В условии не указана капсула, поэтому добавлять её к строению этой бактерии нельзя. У других бактерий капсула может быть, но это необязательная часть.

Типичные ошибки

• Называть нуклеоид ядром — ошибка: у бактерий нет оформленного ядра, а наследственный материал находится в особой области цитоплазмы. Так путают из-за сходства функций: и ядро, и нуклеоид связаны с наследственным материалом. Проверьте себя: если область не отделена оболочкой, называйте её нуклеоидом, а не ядром.

• Считать, что капсула или жгутики есть у всех бактерий, неверно: эти структуры встречаются только у некоторых. Их часто запоминают как обязательные части по схеме одной клетки. Проверяйте, что именно дано в условии: основными частями остаются оболочка, цитоплазма и область с наследственным материалом.

• Путать спору с размножением нельзя: спора помогает пережить неблагоприятные условия, а число клеток увеличивается при делении. Путаница возникает потому, что оба явления связаны с жизнью бактерии. Проверьте себя вопросом: образуются ли новые клетки и растёт ли численность? Если речь о выживании в трудных условиях, это спорообразование.

• Считать, что все бактерии одинаковой формы, — значит не учитывать разнообразие их очертаний. Возможно, так думают, потому что все они очень малы и их трудно различать без увеличения. Сверьте клетку с тремя основными вариантами: шаровидным, палочковидным и изогнутым; форма определяется очертаниями, а не размером.

Связь с другими темами

Для изучения бактерий пригодятся знания о клетке: она является основной единицей строения живых организмов и имеет оболочку, цитоплазму и наследственный материал. Эти общие части помогают понять, чем устроена бактериальная клетка и чем нуклеоид отличается от ядра. Позже представление о строении бактерий поможет изучать разнообразие организмов, наблюдения под микроскопом и роль бактерий в природе и жизни человека. При наблюдении важно не только увидеть клетку, но и описать её форму и заметные части.

Что запомнить

• Бактерии обычно состоят из одной клетки.
• У бактериальной клетки нет оформленного ядра.
• Наследственный материал расположен в области нуклеоида.
• Клеточная стенка защищает клетку и поддерживает её форму.
• Некоторые бактерии имеют капсулу или жгутики.
• Бактерии различаются по форме.
• Бактерии размножаются делением клетки.