Часть 1. Царство бактерии

Определения и обозначения

Бактерии — преимущественно одноклеточные организмы, не имеющие оформленного ядра. Они отличаются большим разнообразием: клетки могут иметь разную форму, а сами организмы — получать питательные вещества разными способами. Это определение помогает узнать бактерию по строению клетки, а не только по месту обитания или влиянию на человека.

Прокариоты — организмы, у которых наследственный материал не отделён от цитоплазмы ядерной оболочкой. Цитоплазма — внутреннее содержимое клетки, в котором находятся её структуры. Термин объединяет бактерий по важной особенности устройства: у них нет ядра, отделённого от остальной клетки.

Бактериальная клетка — клетка без оформленного ядра и большинства мембранных органоидов, характерных для клеток растений и животных. При этом у неё есть оболочка, цитоплазма и наследственный материал, необходимые для жизни. Это понятие позволяет сравнивать бактерий с другими организмами и не принимать их маленький размер за признак простоты или отсутствия клеточного строения.

Бактериальная спора — устойчивое состояние, в которое некоторые бактерии переходят при неблагоприятных условиях. Образование споры помогает переждать период, когда бактерии трудно жить и размножаться. Понимание этого термина важно, чтобы не путать выживание отдельной бактерии с увеличением числа клеток.

Как это устроено

Бактерий относят к отдельному царству, потому что их клетки устроены иначе, чем клетки растений, животных и грибов: у них нет оформленного ядра. Растительные, животные и грибные клетки имеют ядро, в котором заключён наследственный материал. Бактерии при этом не лишены клеточного строения: у них есть цитоплазма и оболочка, а наследственная информация сохраняется в клетке. Поэтому бактерий выделяют не по тому, полезны они или вредны, а по особенностям их строения.

Снаружи бактериальную клетку окружает оболочка, которая отделяет её от окружающей среды и помогает сохранять форму. Внутри находится цитоплазма с наследственным материалом, управляющим жизнедеятельностью клетки. У некоторых бактерий имеются жгутики — выросты, помогающие двигаться, а слизистая капсула может дополнительно защищать клетку. Эти дополнительные структуры есть не у всех, потому что бактериям не всегда нужно передвигаться или иметь такую защиту.

Форма бактерий бывает шаровидной, палочковидной или изогнутой: встречаются, например, кокки, палочки и спиралевидные формы. Различается и расположение клеток: они могут быть одиночными, собираться в цепочки или группы. Форма и расположение связаны с особенностями роста и деления клеток, поэтому помогают описывать и различать бактерий. Однако по одной только форме нельзя определить, полезна бактерия или вызывает болезнь.

Одни бактерии получают готовые органические вещества из окружающей среды или от других организмов, а другие способны создавать органические вещества самостоятельно. Органические вещества служат материалом для построения клетки и могут использоваться для получения энергии. Готовую пищу часто используют бактерии, живущие на остатках организмов или вместе с другими живыми существами. Самостоятельное создание органических веществ возможно у бактерий, которые используют подходящие источники энергии и вещества из среды.

Обычно бактерия размножается делением клетки на две дочерние клетки. Если пищи, воды и других необходимых условий достаточно, каждая из них может снова разделиться, поэтому численность бактерий быстро растёт. При неблагоприятных условиях некоторые бактерии образуют устойчивые споры и переживают период, когда обычная жизнедеятельность затруднена. Спора не разделяется на несколько новых бактерий: после улучшения условий бактерия возвращается к активной жизни.

Признаки бактерий и их значение

Сравнивайте строки таблицы по одному признаку: так проще заметить, чем бактерии отличаются от других организмов. Столбец со значением связывает особенность с её ролью или примером. Не делайте вывод обо всех бактериях по одному виду: их свойства разнообразны.

Разбор задач

Задача 1

У клетки есть оболочка и цитоплазма, а наследственный материал находится в цитоплазме. Нужно определить, к какой группе организмов относится эта клетка. Главная подсказка в условии — расположение наследственного материала, а не наличие оболочки.

1. Вспомним, что у бактерий нет оформленного ядра.
2. Проверим признак из условия: наследственный материал не заключён в ядерную оболочку.
3. Сопоставим признаки: наличие оболочки и цитоплазмы подходит бактериальной клетке, а наследственный материал в цитоплазме указывает на прокариот.

Ответ: это бактериальная клетка, значит, организм относится к прокариотам. Оболочка сама по себе не позволяет определить, что клетка растительная. Для вывода здесь важнее отсутствие оформленного ядра.

Задача 2

Сравните бактерию и растительную клетку по наличию ядра, клеточной оболочки и способу получения питательных веществ. Нужно рассмотреть каждый признак отдельно, потому что один общий признак не всегда позволяет различить клетки. В частности, оболочка есть и у бактерий, и у растений.

1. Проверим наличие ядра: у бактерии оформленного ядра нет, а у растительной клетки оно есть.
2. Сравним оболочку: она имеется у обеих клеток, поэтому по этому признаку отличить их нельзя.
3. Сопоставим питание: растения обычно создают органические вещества на свету, а бактерии могут использовать готовые вещества или создавать органические вещества самостоятельно.

Ответ: главное различие по строению — наличие ядра у растения и его отсутствие у бактерии. Оболочка есть у обеих клеток и не доказывает, что перед нами растение. Способы питания бактерий разнообразнее, поэтому нельзя приписывать им всем один способ.

Задача 3

Бактерии разделились надвое, и дочерние клетки продолжили делиться. Объясните, почему их численность быстро возрастает при благоприятных условиях, и назовите способ пережить неблагоприятные условия. Чтобы ответить, нужно связать деление одной клетки с появлением следующих поколений.

1. При делении одна бактериальная клетка образует две дочерние.
2. Если обе дочерние клетки продолжают делиться, число клеток снова увеличивается; достаток пищи и другие благоприятные условия позволяют делениям повторяться.
3. В неблагоприятных условиях некоторые бактерии образуют устойчивые споры, которые помогают пережить трудный период.

Ответ: численность быстро увеличивается из-за повторяющихся делений клеток. Для переживания неблагоприятных условий некоторые бактерии образуют споры. Споры не следует считать способом размножения: они помогают сохранить бактерию, а не увеличить число клеток.

Типичные ошибки

Ошибка — называть бактерии клетками с ядром. Так думают, потому что наследственный материал есть у всех клеток и его иногда ошибочно принимают за ядро. Проверьте себя: если материал не окружён ядерной оболочкой, оформленного ядра нет.

Ошибка — считать, что все бактерии вызывают болезни. Такое представление возникает, когда внимание сосредоточено только на болезнетворных видах. Чтобы проверить вывод, вспомните, что бактерии участвуют и в природных процессах, а некоторые полезны человеку.

Ошибка — считать спору способом размножения бактерий. Спора кажется похожей на «новую форму» бактерии, но её задача — помочь пережить неблагоприятные условия. Проверьте себя вопросом: образовались ли новые клетки и выросло ли число бактерий? При образовании споры ответ — нет.

Ошибка — полагать, что все бактерии питаются одинаково. Это часто происходит из-за обобщения сведений об одном знакомом виде. Проверьте себя: бактерии могут использовать готовые органические вещества или создавать их самостоятельно, поэтому способ питания нужно уточнять для конкретной группы.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в теме, полезно знать основные части клетки и понимать, что клетки разных организмов устроены неодинаково. Тогда легче увидеть главное отличие бактерий — отсутствие оформленного ядра. Знание строения клетки служит опорой для дальнейшего сравнения организмов.

Тема бактерий связана с изучением клеточного строения, питания и размножения. Сравнение бактерии с растительной клеткой помогает применить знания о ядре и оболочке, а разбор деления — понять, как организм увеличивает численность. Эти понятия встречаются и при изучении других групп живых существ.

Знания о бактериях понадобятся при изучении экосистем и круговорота веществ, поскольку бактерии участвуют в природных процессах. Они также помогают понять, как распространяются некоторые болезни и почему важна их профилактика. Это позволяет отличать полезную роль бактерий от возможного вреда отдельных видов.

Что запомнить

• Бактерии — преимущественно одноклеточные организмы.
• Бактериальная клетка не имеет оформленного ядра.
• Бактерии бывают разной формы и могут различаться способом питания.
• Обычно бактерии размножаются делением клетки.
• Некоторые бактерии образуют споры при неблагоприятных условиях.
• Бактерии играют важную роль в природе и жизни человека; среди них есть полезные и болезнетворные виды.