§ 9. Бактерии: строение и жизнедеятельность

Определения и обозначения

Бактерии — микроскопические одноклеточные организмы, то есть существа, состоящие из одной клетки. Их можно встретить в почве, воде, воздухе и внутри других организмов. Одна клетка выполняет все необходимые для жизни процессы. Поэтому бактерия может жить и размножаться без множества клеток, как у растений или животных.

Бактериальная клетка — клетка без оформленного ядра, то есть без отдельной части, которая была бы окружена оболочкой и содержала наследственное вещество. У неё есть оболочка, цитоплазма и наследственное вещество. Оболочка отделяет клетку от среды и защищает её, цитоплазма служит внутренней средой для жизненных процессов. Наследственное вещество хранит информацию о свойствах клетки, хотя и не заключено в ядро.

Спора — особое состояние некоторых бактерий, которое помогает им пережить неблагоприятные условия. Когда воды или пищи мало либо среда становится неподходящей, бактерия может образовать спору. В таком состоянии она переносит трудный период и при улучшении условий снова становится активной. Спора нужна для сохранения бактерии, а не для увеличения числа клеток.

Деление надвое — способ размножения, при котором одна бактериальная клетка образует две дочерние клетки. Перед разделением клетка подготавливается к тому, чтобы обе дочерние клетки получили наследственное вещество. Затем клетка разделяется на две. Если условия благоприятны, каждая из них может пройти такое же деление.

Как это устроено

Бактерию относят к одноклеточным организмам, потому что всё её тело состоит из одной клетки. Эта клетка сама получает вещества из окружающей среды и использует их для жизни. У многоклеточных организмов разные клетки могут выполнять разные задачи, а бактерии обходятся одной. Их клетку называют клеткой без оформленного ядра, потому что наследственное вещество не окружено отдельной ядерной оболочкой.

Снаружи бактериальную клетку покрывает оболочка: она отделяет внутреннее содержимое от среды и помогает клетке сохранять целостность. Внутри находится цитоплазма — полужидкая среда, в которой происходят процессы, необходимые для жизни. Наследственное вещество содержит инструкции, по которым клетка растёт и передаёт свои свойства дочерним клеткам. Оно есть у бактерии, но не собрано внутри оформленного ядра, как у клеток многих других организмов.

Внешний вид бактерий зависит от формы их клеток. Одни клетки округлые, другие вытянуты, а третьи изгибаются или закручиваются в спираль. Поэтому бактерии можно распределить по группам, просто сравнив очертания клеток. Однако форма сама по себе не показывает, чем бактерия питается и какую роль играет в природе.

Бактерии получают вещества и энергию разными способами, потому что живут в разных условиях и используют доступные им источники. Одни получают готовые питательные вещества из окружающей среды или организмов, другие способны образовывать необходимые вещества, используя энергию света или химических процессов. Питательные вещества нужны клетке для роста и восстановления, а энергия — для работы и размножения. Поэтому нельзя сказать, что все бактерии питаются одинаково.

При благоприятных условиях бактерия размножается делением надвое. Сначала клетка подготавливается к разделению, затем образуются две дочерние клетки; каждая из них может снова разделиться. При каждом таком делении одна клетка даёт начало двум, поэтому последовательные деления быстро увеличивают их число. Если условия становятся неблагоприятными, некоторые бактерии вместо активного размножения образуют споры, помогающие пережить трудный период.

Основные формы бактерий

Сначала определите, на какую геометрическую фигуру похожа клетка: на шар, палочку или изгиб. Затем сопоставьте её внешний вид со строкой таблицы и прочитайте пример названия. Таблица помогает различать основные формы, но не описывает все особенности бактерии.

Разбор задач

Может ли клетка быть бактериальной?

Условие. На рисунке показана клетка без оформленного ядра. Нужно определить, может ли она быть бактериальной, и назвать признак для вывода. Размер клетки не указан, поэтому на него нельзя опираться. Решение следует строить по устройству клетки.

1. Сначала выясним, что означает «без оформленного ядра»: наследственное вещество не заключено в отдельное ядро с оболочкой. Это характерный признак бактериальной клетки. Поэтому отсутствие ядра поддерживает предположение, что перед нами бактерия.

2. Затем проверим, не перепутали ли мы признак с размером. Бактерии действительно микроскопические, но маленький размер сам по себе не доказывает, что клетка бактериальная. Для вывода в условии уже дан более подходящий признак — отсутствие оформленного ядра.

3. Наконец, сформулируем ответ осторожно: клетка может быть бактериальной, поскольку у неё нет оформленного ядра. Это вывод о возможности, а не доказательство по одному только внешнему виду. Наследственное вещество у такой клетки всё равно должно быть.

Ответ. Да, клетка может быть бактериальной. Основание — отсутствие оформленного ядра, а не только её предполагаемый малый размер.

Распределение бактерий по форме

Условие. Нужно распределить три изображения: округлой, палочковидной и спирально изогнутой бактерий. Названия групп зависят от очертаний клетки. Чтобы не перепутать их, сравним каждое изображение с формами из таблицы.

1. Округлая клетка похожа на шар. В таблице такой форме соответствует шаровидная группа, пример названия — кокки. Значит, первое изображение относится к коккам.

2. Вытянутая клетка с ровными удлинёнными очертаниями напоминает палочку. Это палочковидная форма, пример названия — бациллы. Так определяем второе изображение.

3. Клетка с изгибами или спиральным очертанием относится к извитой форме. Её примерное название — спириллы. Так распределяем последнее изображение, проверив, что оно не похоже на округлую клетку или палочку.

Ответ. Округлая бактерия — кокк, палочковидная — бацилла, спирально изогнутая — спирилла. Решение основано на форме клеток.

Почему быстро увеличивается число клеток?

Условие. Одна бактерия при благоприятных условиях делится надвое, а дочерние клетки тоже делятся. Нужно описать последовательность и объяснить рост числа клеток. Важно проследить, сколько клеток получается после каждого круга делений.

1. В начале есть одна клетка. После её деления надвое образуются две дочерние клетки. Значит, число клеток стало в два раза больше.

2. Затем каждая из двух клеток делится надвое. Первая даёт две клетки и вторая тоже даёт две, поэтому всего получается четыре. При следующем круге делений четыре клетки могут образовать восемь.

3. Каждый раз делится не только одна исходная бактерия, но и все дочерние клетки, если условия остаются благоприятными. Поэтому число клеток после каждого круга удваивается: 1, 2, 4, 8. Именно последовательное удвоение объясняет быстрое увеличение их количества.

Ответ. Одна клетка становится двумя, две — четырьмя, четыре — восемью. Число быстро растёт, потому что при каждом круге делятся все образовавшиеся клетки.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что у бактерии вообще нет наследственного вещества. Так можно решить, если слова «нет ядра» принять за отсутствие всех частей, которые хранят наследственную информацию. На самом деле у бактерии наследственное вещество есть, просто оно не заключено в оформленное ядро. Проверьте себя вопросом: речь идёт об отсутствии ядра или об отсутствии наследственного вещества?

Ошибка: думать, что все бактерии имеют одинаковый вид. Такое впечатление возникает, если запомнить только один пример или смотреть на изображения без сравнения очертаний клеток. Бактерии бывают шаровидными, палочковидными и изогнутыми. Чтобы проверить себя, определите форму конкретной клетки, а затем соотнесите её с одной из групп.

Ошибка: называть спору способом размножения. Спора действительно связана с изменением состояния бактерии, поэтому её можно ошибочно принять за новую клетку. Но она помогает пережить неблагоприятные условия, а не создаёт дочерние клетки. Проверка простая: если речь идёт о сохранении бактерии в трудный период, это образование споры, а не размножение.

Ошибка: считать, что бактерии размножаются только с помощью спор. Возможно, их путают с семенами или другими структурами, из которых появляются новые организмы. Основной способ размножения бактерий — деление надвое, а спору некоторые из них образуют для переживания неблагоприятных условий. Спросите себя, возникли ли две дочерние клетки: если да, произошло деление.

Связь с другими темами

Для понимания темы пригодятся знания об основных частях клетки: оболочке, цитоплазме и ядре. Важно также различать одноклеточные и многоклеточные организмы. Тогда легче увидеть, что одна бактериальная клетка одновременно является всем организмом, хотя её устройство отличается от клетки с оформленным ядром.

Эти знания пригодятся при изучении разнообразия живых организмов и роли бактерий в природе. По строению и жизнедеятельности бактерий можно рассматривать, как живые существа приспособлены к разным условиям и источникам питания. Тема также помогает понять значение бактерий для человека: оно связано с тем, где они живут и как взаимодействуют с другими организмами.

Что запомнить

• Бактерии — одноклеточные организмы.
• У бактериальной клетки нет оформленного ядра.
• Бактерии различаются по форме.
• Бактерии питаются и получают энергию разными способами.
• Основной способ размножения бактерий — деление надвое.
• Некоторые бактерии образуют споры, чтобы пережить неблагоприятные условия.