§ 9. Бактерии

Определения и обозначения

Бактерии — микроскопические одноклеточные организмы, то есть их обычно нельзя увидеть без увеличительного прибора. Они отличаются формой, образом жизни и тем, где обитают: встречаются в воде, почве, воздухе и в организмах. Это понятие помогает объединить очень разнообразные организмы, у которых есть общие особенности строения клетки.

Бактериальная клетка — клетка без оформленного ядра, то есть без отдельной части, окружённой оболочкой и содержащей наследственное вещество. Её основные части — клеточная оболочка, цитоплазма и наследственное вещество; у некоторых бактерий есть дополнительные структуры. По строению клетки можно понять, как бактерия защищается, получает питание и передаёт признаки потомству.

Спора — особое состояние, в которое переходят некоторые бактерии, чтобы пережить неблагоприятные условия. В это время клетка становится устойчивее, например к высыханию или холоду. Спора нужна для выживания, а не для размножения: сама по себе она не увеличивает количество бактерий.

Колония бактерий — видимое скопление бактерий, выросшее на питательной среде из одной или нескольких клеток. Питательная среда содержит вещества, необходимые для роста. Наблюдение колоний помогает заметить бактерии, хотя отдельные клетки обычно слишком малы для невооружённого глаза.

Как это устроено

Бактерию относят к организмам, потому что её единственная клетка выполняет жизненные функции. Она получает вещества из окружающей среды, использует их, растёт и может размножаться. Клетке не нужны другие клетки организма, чтобы выполнять эти основные процессы. Поэтому бактерия — не просто часть организма, а самостоятельное живое существо.

Оболочка отделяет клетку от среды, защищает её и помогает сохранять форму. Внутри находится цитоплазма — полужидкая среда, в которой расположены клеточные структуры и идут процессы жизни. Наследственное вещество содержит инструкции, по которым клетка работает и передаёт признаки дочерним клеткам. У бактерий оно не заключено в ядро, поэтому устроено иначе, чем у растений и животных.

Бактерии могут иметь шаровидную, палочковидную или изогнутую форму. Форма связана с особенностями строения и образа жизни, но сама по себе не показывает, опасна ли бактерия. Некоторые бактерии передвигаются с помощью жгутиков — тонких выростов, которые работают подобно гибкому движителю. Движение помогает им искать подходящие условия, например места с нужными питательными веществами.

Бактерии получают питание из окружающей среды: одни используют готовые органические вещества, другие способны образовывать питательные вещества самостоятельно. Подходящий способ питания позволяет клетке получать материал и энергию для жизни. Большинство бактерий размножается делением: одна клетка разделяется на две дочерние. Если еды, влаги и подходящей температуры достаточно, новые клетки тоже делятся, поэтому численность растёт быстро.

Когда условия становятся неблагоприятными, некоторые бактерии образуют споры. Такое состояние помогает им переждать недостаток воды, холод или другие трудности, а при улучшении условий клетка снова становится активной. В природе бактерии участвуют в разложении органических остатков и круговороте веществ. Для человека одни бактерии полезны или безвредны, другие могут вызывать болезни, поэтому значение бактерий зависит от вида и обстоятельств.

Части бактериальной клетки и их функции

Пользуйся таблицей, чтобы сопоставить название части клетки с её строением и ролью. Жгутик и слизистая капсула есть не у всех бактерий, поэтому отсутствие этих частей не означает, что клетка неживая.

Разбор задач

Задача 1. У бактерии нет оформленного ядра. Объясните, где находится её наследственное вещество. Сначала нужно вспомнить, что именно называют ядром, а затем указать, где находится наследственная информация, если отдельного ядра нет.

1. Ядро — это обособленная часть клетки, внутри которой у многих организмов расположено наследственное вещество.
2. У бактерии такой части нет, поэтому наследственное вещество не окружено ядерной оболочкой.
3. Оно находится непосредственно в цитоплазме бактериальной клетки.

Ответ. Наследственное вещество бактерии расположено в цитоплазме, а не внутри оформленного ядра. Это отличает её клетку от клетки растения или животного. При этом наследственная информация всё равно управляет работой бактерии и передаётся при делении.

Задача 2. В капле воды обнаружены бактерии с разной формой клеток. Назовите возможные формы и объясните, почему по одной форме нельзя определить, опасны ли бактерии. Чтобы ответить, нужно отдельно рассмотреть внешний вид клетки и её влияние на организм или среду.

1. Бактерии могут быть шаровидными, палочковидными или изогнутыми.
2. Форма описывает внешний вид клетки, но не сообщает, какие процессы она выполняет и как взаимодействует с организмами.
3. Поэтому опасность нельзя установить только по форме: для этого нужно знать свойства бактерии и условия её жизни.

Ответ. Возможные формы — шаровидная, палочковидная и изогнутая. Бактерии одинаковой формы могут иметь разное значение для человека и природы. Следовательно, форма клетки сама по себе не показывает, полезна она, безвредна или болезнетворна.

Задача 3. Бактерии поместили в благоприятные условия, где каждая клетка делится раз в час. Опишите, как будет меняться их численность за несколько делений, и укажите, что может замедлить рост. Нужно проследить, сколько клеток появляется после каждого деления одной клетки.

1. Пусть сначала есть одна клетка: после первого деления станет две.
2. Если обе дочерние клетки разделятся, получится четыре; после следующего деления — восемь.
3. Численность удваивается при каждом делении, пока условия подходят для роста.
4. Рост могут замедлить нехватка питательных веществ или воды, неподходящая температура и другие неблагоприятные условия.

Ответ. При исходной одной клетке последовательность будет такой: 1, 2, 4, 8. За каждый час при заданных условиях каждая клетка делится, поэтому число бактерий удваивается. Если ресурсов не хватает или условия меняются, деление может идти медленнее.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что все бактерии вредны. Так думают, потому что часто слышат о бактериях в связи с инфекциями. Однако многие виды безвредны или полезны, например участвуют в разложении органических остатков. Проверяй себя: не делай вывод обо всех бактериях по отдельным болезнетворным видам.

Ошибка: называть бактерию многоклеточным организмом. Размер бактерии и её сложное поведение могут создать впечатление, что она состоит из множества клеток. Обычно бактерия — одна клетка, которая самостоятельно выполняет жизненные функции. Чтобы проверить себя, спроси: состоит ли организм из одной клетки или из многих?

Ошибка: считать спору способом размножения. Это заблуждение возникает потому, что спора образуется в ответ на изменение условий. Но её роль — помочь бактерии пережить трудное время, а не увеличить число клеток. Проверка простая: при образовании споры новая самостоятельная клетка не появляется.

Ошибка: путать бактериальную клетку с клеткой растения или животного. У всех этих клеток есть некоторые общие части, поэтому их легко представить одинаковыми. Но у бактерии нет оформленного ядра, а наследственное вещество находится в цитоплазме. Проверяя описание клетки, прежде всего выясни, есть ли у неё ядро.

Связь с другими темами

Для изучения бактерий нужны знания об основных частях клетки и признаках живых организмов: питании, росте и размножении. В экосистемах бактерии связаны с разложением остатков и круговоротом веществ, поэтому помогают понять, как вещества перемещаются в природе. Тема также связана с гигиеной и профилактикой инфекций: знание о болезнетворных бактериях помогает разумно соблюдать меры защиты. При этом важно помнить, что не все бактерии опасны.

Что запомнить

• Бактерии — микроскопические одноклеточные организмы.
• У бактериальной клетки нет оформленного ядра.
• Бактерии различаются формой и образом жизни.
• Большинство бактерий размножается делением клетки.
• Некоторые бактерии образуют споры, чтобы пережить неблагоприятные условия.
• Бактерии могут быть полезными, безвредными или болезнетворными.