eine ausgedehnte Gruppe einzelliger Mikroorganismen, die durch das Fehlen eines von einer Membran umgebenen Zellkerns gekennzeichnet sind. Gleichzeitig nimmt das genetische Material des Bakteriums (Desoxyribonukleinsäure oder DNA) einen ganz bestimmten Platz in der Zelle ein - eine Zone, die als Nukleoid bezeichnet wird. Organismen mit einer solchen Zellstruktur werden im Gegensatz zu allen anderen als Prokaryoten ("vorkernig") bezeichnet - Eukaryoten ("wirklich nuklear"), deren DNA sich im von einer Membran umgebenen Kern befindet.
Bakterien, die früher als mikroskopisch kleine Pflanzen galten, sind jetzt in ein unabhängiges Königreich von Monera unterteilt - eines von fünf im aktuellen Klassifizierungssystem, zusammen mit Pflanzen, Tieren, Pilzen und Protisten.
Fossile Beweise.
Bakterien sind wahrscheinlich die älteste bekannte Gruppe von Organismen. Schichtsteinstrukturen - Stromatolithen - datierten in einigen Fällen auf den Beginn des Archäozoikums (Archäismus), d.h. entstand vor 3,5 Milliarden Jahren - das Ergebnis der lebenswichtigen Aktivität von Bakterien, in der Regel Photosynthese, der sogenannten. blau-grüne Alge. Solche Strukturen (mit Carbonaten gesättigte Bakterienfilme) bilden sich noch heute, hauptsächlich vor der Küste Australiens, der Bahamas, in den kalifornischen und persischen Golfstaaten. Sie sind jedoch relativ selten und erreichen keine großen Größen, da sie sich von pflanzenfressenden Organismen, beispielsweise Gastropoden, ernähren. Heutzutage wachsen Stromatolithen hauptsächlich dort, wo diese Tiere aufgrund des hohen Salzgehalts des Wassers oder aus anderen Gründen fehlen. Bevor jedoch im Laufe der Evolution pflanzenfressende Formen auftreten, können sie enorme Größen erreichen und ein wesentliches Element des ozeanischen Flachwassers darstellen, das mit modernen Korallenriffen vergleichbar ist. In einigen alten Felsen wurden winzige verkohlte Kugeln gefunden, von denen angenommen wird, dass sie auch die Überreste von Bakterien sind. Das erste Atom, d.h. eukaryotisch entwickelten sich Zellen vor etwa 1,4 Milliarden Jahren aus Bakterien.
Ökologie.
Es gibt viele Bakterien im Boden, am Boden von Seen und Ozeanen - wo immer sie sich ansammeln organische Substanz... Sie leben bei kaltem Wetter, wenn das Thermometer leicht über Null liegt, und in heißen sauren Quellen mit Temperaturen über 90 ° C. Einige Bakterien vertragen einen sehr hohen Salzgehalt. Insbesondere sind sie die einzigen im Toten Meer vorkommenden Organismen. In der Atmosphäre sind sie in Wassertropfen vorhanden, und ihre Häufigkeit dort korreliert normalerweise mit der Staubigkeit der Luft. In Städten enthält Regenwasser beispielsweise viel mehr Bakterien als in ländlichen Gebieten. Es gibt nur wenige von ihnen in der kalten Luft des Hochlands und der Polarregionen, dennoch sind sie sogar in der unteren Schicht der Stratosphäre in einer Höhe von 8 km zu finden.
Der Verdauungstrakt von Tieren ist dicht mit Bakterien besiedelt (normalerweise harmlos). Experimente haben gezeigt, dass sie für die lebenswichtige Aktivität der meisten Arten nicht notwendig sind, obwohl sie einige Vitamine synthetisieren können. Bei Wiederkäuern (Kühe, Antilopen, Schafe) und vielen Termiten sind sie jedoch an der Verdauung pflanzlicher Lebensmittel beteiligt. Darüber hinaus entwickelt sich das Immunsystem eines unter sterilen Bedingungen aufgezogenen Tieres aufgrund der fehlenden Stimulation durch Bakterien nicht normal. Die normale bakterielle "Flora" des Darms ist auch wichtig für die Unterdrückung schädlicher Mikroorganismen, die in ihn eindringen.
STRUKTUR UND LEBEN DER BAKTERIEN
Bakterien sind viel kleiner als die Zellen mehrzelliger Pflanzen und Tiere. Ihre Dicke beträgt normalerweise 0,5 bis 2,0 Mikrometer und ihre Länge beträgt 1,0 bis 8,0 Mikrometer. Einige Formen sind bei der Auflösung von Standardlichtmikroskopen (ca. 0,3 μm) kaum zu erkennen, es sind jedoch Arten mit einer Länge von mehr als 10 μm und einer Breite bekannt, die ebenfalls über den angegebenen Bereich hinausgehen, und eine Anzahl sehr dünner Bakterien kann eine Länge von mehr als 50 μm überschreiten. Auf die Oberfläche, die dem mit einem Bleistift gesetzten Punkt entspricht, wird eine Viertelmillion durchschnittlich großer Vertreter dieses Königreichs passen.
Struktur.
Entsprechend den morphologischen Merkmalen werden folgende Bakteriengruppen unterschieden: Kokken (mehr oder weniger kugelförmig), Bazillen (Stäbchen oder Zylinder mit abgerundeten Enden), Spirillen (starre Spiralen) und Spirochäten (dünne und flexible haarartige Formen). Einige Autoren neigen dazu, die letzten beiden Gruppen zu einer Spirilla zu kombinieren.
Prokaryoten unterscheiden sich von Eukaryoten hauptsächlich durch das Fehlen eines gebildeten Kerns und im typischen Fall nur eines Chromosoms - eines sehr langen zirkulären DNA-Moleküls, das an einem Punkt an die Zellmembran gebunden ist. Prokaryoten fehlen auch membranumschlossene intrazelluläre Organellen, die Mitochondrien und Chloroplasten genannt werden. Bei Eukaryoten erzeugen Mitochondrien während der Atmung Energie, und bei Chloroplasten findet die Photosynthese statt. Bei Prokaryoten übernimmt die gesamte Zelle (und vor allem die Zellmembran) die Funktion der Mitochondrien und in photosynthetischen Formen gleichzeitig den Chloroplasten. Wie Eukaryoten befinden sich in den Bakterien kleine Nukleoproteinstrukturen - Ribosomen, die für die Proteinsynthese notwendig sind, aber mit keiner Membran assoziiert sind. Mit sehr wenigen Ausnahmen können Bakterien keine Sterole synthetisieren - wichtige Bestandteile eukaryotischer Zellmembranen.
Außerhalb der Zellmembran sind die meisten Bakterien mit einer Zellwand bedeckt, die einer Zellulosewand ähnelt pflanzenzellen, aber bestehend aus anderen Polymeren (sie umfassen nicht nur Kohlenhydrate, sondern auch Aminosäuren und bakterienspezifische Substanzen). Diese Membran verhindert, dass die Bakterienzelle platzt, wenn Wasser durch Osmose in sie eindringt. Auf der Zellwand befindet sich häufig eine schützende Schleimkapsel. Viele Bakterien sind mit Flagellen ausgestattet, mit denen sie aktiv schwimmen. Bakterielle Flagellen sind einfacher und etwas anders als ähnliche Strukturen von Eukaryoten.
Sensorische Funktionen und Verhalten.
Viele Bakterien haben chemische Rezeptoren, die Veränderungen des Säuregehalts der Umwelt und der Konzentration verschiedener Substanzen wie Zucker, Aminosäuren, Sauerstoff und Kohlendioxid registrieren. Jede Substanz hat ihren eigenen Typ solcher "Geschmacks" -Rezeptoren, und der Verlust eines dieser Rezeptoren infolge einer Mutation führt zu einer teilweisen "Geschmacksblindheit". Viele bewegliche Bakterien reagieren auch auf Temperaturschwankungen, während photosynthetische Spezies auf Lichtänderungen reagieren. Einige Bakterien nehmen die Richtung der Magnetfeldlinien, einschließlich des Erdmagnetfelds, mithilfe von Magnetitpartikeln (magnetisches Eisenerz - Fe 3 O 4) wahr, die in ihren Zellen vorhanden sind. Im Wasser nutzen Bakterien diese Fähigkeit, um auf der Suche nach einer günstigen Umgebung entlang der Kraftlinien zu schwimmen.
Konditionierte Reflexe sind in Bakterien unbekannt, haben aber eine bestimmte Art von primitivem Gedächtnis. Während des Schwimmens vergleichen sie die wahrgenommene Intensität des Stimulus mit seinem vorherigen Wert, d.h. Bestimmen Sie, ob es mehr oder weniger geworden ist, und behalten Sie auf dieser Grundlage die Bewegungsrichtung bei oder ändern Sie sie.
Die Richtung in der Wissenschaft, die als Mikrobiologie bezeichnet wird, befasst sich mit der Untersuchung der Struktur, Reproduktion, Klassifizierung und Systematik von Mikroorganismen. Es gibt viele Bakterien auf der Erde. Mikrobiologen haben bis zu zehntausend Arten von Prokaryoten identifiziert. Sie sind völlig unterschiedlich, unterscheiden sich in Eigenschaften, Ernährungseigenschaften, Struktur. Einige werden in der Industrie eingesetzt, andere sind notwendig, um die Atmung von Pflanzen aufrechtzuerhalten, während andere in einer Person leben und die ordnungsgemäße Funktion von Systemen und Organen sicherstellen. Es gibt Mikroorganismen, die sehr starker Strahlung standhalten können, und es gibt solche, die bei niedrigen Temperaturen absterben.
Die meisten Bakterien, ihre Struktur und Fortpflanzung werden von Mikrobiologen untersucht, beziehen sich auf einzellige Prokaryoten. Nur wenige Arten haben zwei oder mehr Zellen. In ihrer Form können Mikroorganismen sein:
- runden;
- in Form von Stöcken;
- verdrehte;
- sternförmig;
- kubisch.
Die Hauptkomponenten von Prokaryoten:
- unterscheidet sich nicht von der Membran in eukaryotischen Zellen.
- Mesosom. Mit seiner Hilfe wird Erbmaterial angehängt.
- Ein Nukleotid ist ein unvollständig gebildeter Kern von Prokaryoten, der Chromosomen enthält.
- Ribosomen sind Nichtmembranorganellen, die bis zu 40% der Zelle einnehmen.
Anstelle eines Kerns haben Bakterienzellen ein Nukleotid. Dies ist ein Molekül, das für den Transfer genetischer Informationen verantwortlich ist und auch Plasmide enthält. Einzellige Mikroorganismen enthalten keine Membranorganellen wie den Golgi-Apparat, Mitochondrien.
Bakterienstoffwechsel
In den Zellen von Bakterien muss wie in anderen Organismen die Synthese von Proteinen, Lipiden und Kohlenstoffen durchgeführt werden. Der Metabolismus einzelliger Organismen sowie ihre Struktur unterscheiden sich von den Prozessen in eukaryotischen Zellen. Autotrophe und Heterotrophe werden unterschieden. Die ersten von ihnen sind in der Lage, aus anorganischen Verbindungen Substanzen zu synthetisieren, die für das normale Leben notwendig sind. Heterotrophe transformieren nur organische Materie.
- Fermentation ist eine Reaktion, die zur Bildung spezieller Moleküle führt. Ihre Bedeutung ist, dass sie Phosphorsäurereste auf ADP übertragen.
- Das Atmen ist der Prozess, durch den ATP synthetisiert wird. Wenn eukaryotische Zellen Sauerstoff zum Atmen verwenden, können prokaryotische Zellen auf Kosten mineralischer oder organischer Verbindungen atmen.
- Die Photosynthese von Mikroorganismen kann mit oder ohne Sauerstoff durchgeführt werden. Anstelle von Sauerstoff verwenden einige Bakterien Bakteriochlorophyll für die Photosynthese, was auf ihre Struktur zurückzuführen ist.
Bakterien, die die Photosynthese nur sauerstofffrei durchführen können, fehlt ein Photosystem. In jüngerer Zeit haben Wissenschaftler eine Gruppe von Mikroorganismen identifiziert, die durch Reaktionen mit Wasserstoff die für ein normales Leben notwendige Energie erhalten.
Wie Mikroorganismen Erbgut übertragen
Es gibt drei Hauptwege, auf denen Bakterien Erbgut weitergeben. Sie hängen von der Struktur der Prokaryoten ab.
- Transformation. Dies ist der Fall, wenn Bakterienspender ihre Erbinformationen direkt an die Empfänger übermitteln.
- Die Transduktion ist der Prozess der Übertragung von Erbmaterial von einem Spenderbakterium auf ein Empfängerbakterium durch Phagen.
- Konjugation. Dies ist der Fall, wenn genetische Informationen durch direkten Kontakt von einem Bakterium auf ein anderes übertragen werden.
Die meisten Mikroorganismen aus der Mitte, aber durch Knospung oder Teilung. Es gibt einen Unterschied in der Vermehrung von grampositiven und gramnegativen Mikroorganismen, was auf die strukturellen Merkmale zurückzuführen ist. Für die einfachsten Organismen ist auch die sexuelle Fortpflanzung charakteristisch, jedoch nur in der primitivsten Form. Ihre Zellen verschmelzen nicht einmal. Der Austausch von Erbmaterial erfolgt im Zuge der genetischen Rekombination.
Durch die Fusion zweier Spenderzellen entsteht eine Zelle, die die genetische Information beider Zellen enthält. Durch die Verschiebung von Genen entsteht ein qualitativ neuer einzelliger Organismus, der für den normalen Verlauf ihrer Entwicklung notwendig ist.
Genetischer Apparat
Gene sind verantwortlich für die Taxonomie von Mikroorganismen, ihre Spezifität als Spezies und Funktionen. In prokaryotischen Zellen befinden sich Gene auf dem Chromosom, dem einzigen geschlossenen DNA-Molekül. Aufgrund der spezifischen Struktur von Bakterien sind die Translations- und Transkriptionsprozesse in ihren Zellen gekoppelt. Die gerade synthetisierte mRNA bindet sofort an die Ribosomen, da die Region, in der sich das Chromosom befindet, nicht von einer Membran umgeben ist.
Plasmide sind auch Träger genetischer Information. Es ist eine DNA mit geschlossenem Regelkreis, die Gene enthält, die sich nur unter bestimmten Bedingungen manifestieren.
In Bakterien werden Gene horizontal übertragen. Wenn der Konjugationsprozess stattfindet, erfolgt die Übertragung genetischer Informationen direkt vom Spender zum Empfänger. Während des horizontalen Transfers findet keine Bildung neuer Gene statt, dies ist charakteristisch für eine Mutation, aber die Bildung von Genkombinationen findet statt.
Bakterien unterscheiden sich von anderen Organismen durch die Merkmale ihrer Struktur, Fortpflanzung und Vitalaktivität. Es kommt darauf an, zu welcher Art und Serie sie gehören. Kenntnisse aus der Mikrobiologie sind ebenfalls erforderlich, um eine Krankheit identifizieren zu können, da es eine Reihe von Bakterien gibt, die ihre Entwicklung verursachen. Die Untersuchung einzelliger Mikroorganismen ist notwendig, da ihre Bedeutung für die Natur und das menschliche Leben nicht überschätzt werden kann. Es gibt eine sehr große Anzahl verschiedener Mikroorganismen, aber alle haben ihre eigenen Unterschiede und charakteristischen Merkmale.
Die Fortpflanzung von Bakterien durch Teilung ist die häufigste Methode zur Vergrößerung der mikrobiellen Population. Nach der Teilung wachsen die Bakterien auf ihre ursprüngliche Größe, was bestimmte Substanzen (Wachstumsfaktoren) erfordert.
Die Fortpflanzungsmethoden von Bakterien sind unterschiedlich, aber für die meisten ihrer Arten ist eine Form der asexuellen Fortpflanzung durch die Teilungsmethode inhärent. Bakterien vermehren sich selten durch Knospen. Die sexuelle Reproduktion von Bakterien liegt in primitiver Form vor.
Zahl: 1. Das Foto zeigt eine Bakterienzelle im Stadium der Teilung.
Der genetische Apparat von Bakterien
Der genetische Apparat von Bakterien wird durch eine einzige DNA dargestellt - das Chromosom. Die DNA ist in einem Ring geschlossen. Das Chromosom befindet sich in einem Nukleotid ohne Membran. In der Bakterienzelle befinden sich Plasmide.
Nucleoid
Das Nukleoid ist analog zum Kern. Es befindet sich in der Mitte der Zelle. Es enthält DNA - den Träger erblicher Informationen in gefalteter Form. Die abgewickelte DNA erreicht eine Länge von 1 mm. Die Kernsubstanz einer Bakterienzelle hat keine Membran, keinen Nukleolus und keinen Chromosomensatz und teilt sich nicht durch Mitose. Das Nukleotid wird vor der Teilung verdoppelt. Während der Teilung steigt die Anzahl der Nukleotide auf 4.
Zahl: 2. Das Foto zeigt eine Bakterienzelle auf einem Schnitt. Im zentralen Teil ist ein Nukleotid sichtbar.
Plasmide
Plasmide sind autonome Moleküle, die zu einem Ring doppelsträngiger DNA gewickelt sind. Ihre Masse ist viel geringer als die Masse eines Nukleotids. Trotz der Tatsache, dass erbliche Informationen in der DNA von Plasmiden kodiert sind, sind sie für die Bakterienzelle nicht lebenswichtig und notwendig.
Zahl: 3. Das Foto zeigt ein Bakterienplasmid.
Teilungsstufen
Nach Erreichen einer bestimmten Größe einer adulten Zelle werden Teilungsmechanismen ausgelöst.
DNA Replikation
Die DNA-Replikation geht der Zellteilung voraus. Mesosomen (Falten der cytoplasmatischen Membran) halten DNA, bis der Teilungsprozess (Replikation) abgeschlossen ist.
Die DNA-Replikation wird unter Verwendung von Enzymen durch DNA-Polymerasen durchgeführt. Während der Replikation werden Wasserstoffbrückenbindungen in 2-strängiger DNA aufgebrochen, wodurch aus einer DNA zwei einzelsträngige Tochterbindungen gebildet werden. Wenn die Tochter-DNAs ihren Platz in den getrennten Tochterzellen einnahmen, werden sie anschließend wiederhergestellt.
Sobald die DNA-Replikation abgeschlossen ist, tritt infolge der Synthese eine Verengung auf, die die Zelle in zwei Hälften teilt. Zuerst wird das Nukleotid geteilt, dann das Zytoplasma. Die Zellwandsynthese vervollständigt die Teilung.
Zahl: 4. Teilungsschema einer Bakterienzelle.
DNA-Austausch
Im Heubazillus endet der Prozess der DNA-Replikation mit dem Austausch von 2 DNA-Schnitten.
Nach der Zellteilung wird eine Brücke gebildet, entlang der die DNA einer Zelle in eine andere übergeht. Dann sind beide DNAs miteinander verflochten. Einige Stücke beider DNA haften zusammen. An Adhäsionsstellen werden DNA-Fragmente ausgetauscht. Eine der DNA wird in die erste Zelle zurückgebrückt.
Zahl: 5. Variante des DNA-Austauschs im Heubazillus.
Arten der bakteriellen Zellteilung
Wenn die Zellteilung dem Trennungsprozess voraus ist, werden mehrzellige Stäbchen und Kokken gebildet.
Bei der synchronen Zellteilung werden zwei vollwertige Tochterzellen gebildet.
Wenn sich ein Nukleotid schneller teilt als die Zelle selbst, werden Multi-Nukleotid-Bakterien gebildet.
Methoden zur Trennung von Bakterien
Teilung durch Brechen
Die Teilung durch Brechen ist typisch für Anthrax-Bazillen. Infolge dieser Teilung brechen die Zellen an den Verbindungspunkten und brechen die zytoplasmatischen Brücken. Dann stoßen sie sich gegenseitig ab und bilden Ketten.
Gleitende Trennung
Bei der gleitenden Teilung löst sich die Zelle nach der Teilung ab und gleitet sozusagen über die Oberfläche einer anderen Zelle. Diese Trennmethode ist typisch für einige Formen von Escherichia.
Split split
Während der geteilten Teilung beschreibt eine der geteilten Zellen mit ihrem freien Ende einen Kreisbogen, dessen Mittelpunkt der Kontaktpunkt mit einer anderen Zelle ist, die eine römische Fünf oder Keilschrift (Corynebacterium diphtheria, Listeria) bildet.
Zahl: 6. Auf dem Foto sind Bakterien stabförmig und bilden Ketten (Anthraxstäbchen).
Zahl: 7. Auf dem Foto gibt es eine verschiebbare Möglichkeit, Escherichia coli zu trennen.
Zahl: 8. Split-Methode zur Trennung von Corynebakterien.
Ansicht von Bakterienklumpen nach der Teilung
Cluster von sich teilenden Zellen haben eine unterschiedliche Form, die von der Richtung der Teilungsebene abhängt.
Globuläre Bakterien sind einzeln, zwei mal zwei (Diplokokken), in Paketen, Ketten oder als Weintrauben angeordnet. Stäbchenförmige Bakterien - in Ketten.
Spiralbakterien - chaotisch.
Zahl: 9. Auf dem Foto sind Mikrokokken zu sehen. Sie sind rund, glatt, weiß, gelb und rot gefärbt. In der Natur sind Mikrokokken allgegenwärtig. Sie leben in verschiedenen Hohlräumen des menschlichen Körpers.
Zahl: 10. Auf dem Foto sind die Bakterien Diplokokken - Streptococcus pneumoniae.
Zahl: 11. Auf dem Foto das Bakterium Sarcina. Kokkoide Bakterien werden zu Beuteln zusammengefasst.
Zahl: 12. Auf dem Foto sind Streptokokkenbakterien (aus dem griechischen „Strepto“ - eine Kette) zu sehen. In Ketten angeordnet. Sie sind die Erreger einer Reihe von Krankheiten.
Zahl: 13. Auf dem Foto sind die Bakterien "goldene" Staphylokokken. Sie sind wie "Weintrauben" angeordnet. Die Cluster haben eine goldene Farbe. Sie sind die Erreger einer Reihe von Krankheiten.
Zahl: 14. Auf dem Foto das verdrehte Bakterium Leptospira - die Erreger vieler Krankheiten.
Zahl: 15. Auf dem Foto sind stäbchenförmige Bakterien der Gattung Vibrio zu sehen.
Teilungsrate der Bakterien
Die Teilungsrate von Bakterien ist extrem hoch. Im Durchschnitt teilt sich alle 20 Minuten eine Bakterienzelle. Innerhalb eines Tages bildet eine Zelle 72 Generationen von Nachkommen. Mycobacterium tuberculosis teilt sich langsam. Der gesamte Spaltungsprozess dauert etwa 14 Stunden.
Zahl: 16. Das Foto zeigt den Prozess der Zellteilung von Streptokokken.
Sexuelle Vermehrung von Bakterien
1946 entdeckten Wissenschaftler die sexuelle Fortpflanzung in primitiver Form. In diesem Fall werden keine Gameten (männliche und weibliche Keimzellen) gebildet, einige Zellen tauschen jedoch genetisches Material aus ( genetische Rekombination).
Infolgedessen tritt ein Gentransfer auf konjugation - unidirektionale Übertragung eines Teils der genetischen Information in der Form plasmide bei Kontakt von Bakterienzellen.
Plasmide sind kleine DNA-Moleküle. Sie sind nicht mit dem Genom von Chromosomen assoziiert und können sich autonom verdoppeln. Die Plasmide enthalten Gene, die die Resistenz von Bakterienzellen gegen widrige Umweltbedingungen erhöhen. Bakterien geben diese Gene oft aneinander weiter. Die Übertragung genetischer Informationen auf Bakterien einer anderen Art wird ebenfalls vermerkt.
In Ermangelung eines echten sexuellen Prozesses spielt die Konjugation eine große Rolle beim Austausch nützlicher Zeichen. Dies überträgt die Fähigkeit von Bakterien, Arzneimittelresistenz zu zeigen. Für die Menschheit ist die Übertragung von Antibiotikaresistenzen zwischen krankheitsverursachenden Bevölkerungsgruppen besonders gefährlich.
Zahl: 17. Das Foto zeigt den Moment der Konjugation von zwei Escherichia coli.
Entwicklungsphasen der Bakterienpopulation
Bei der Aussaat auf einem Nährmedium durchläuft die Entwicklung der Bakterienpopulation mehrere Phasen.
Anfangsphase
Die Anfangsphase ist der Zeitraum vom Zeitpunkt der Aussaat bis zu ihrem Wachstum. Im Durchschnitt dauert die Anfangsphase 1 bis 2 Stunden.
Reproduktionsverzögerungsphase
Dies ist die Phase intensiven Bakterienwachstums. Die Dauer beträgt ca. 2 Stunden. Dies hängt vom Alter der Kultur, der Anpassungszeit, der Qualität des Nährmediums usw. ab.
Logarithmische Phase
Diese Phase ist durch einen Spitzenwert in der Reproduktionsrate und einen Anstieg der Bakterienpopulation gekennzeichnet. Die Dauer beträgt 5 - 6 Stunden.
Negative Beschleunigungsphase
In dieser Phase wird eine Abnahme der Reproduktionsrate festgestellt, die Anzahl der sich teilenden Bakterien nimmt ab und die Anzahl der toten Bakterien nimmt zu. Der Grund für die negative Beschleunigung ist die Erschöpfung des Nährmediums. Die Dauer beträgt ca. 2 Stunden.
Stationäre maximale Phase
In der stationären Phase wird eine gleiche Anzahl von toten und neu gebildeten Individuen festgestellt. Die Dauer beträgt ca. 2 Stunden.
Doom-Beschleunigungsphase
Während dieser Phase nimmt die Anzahl der toten Zellen progressiv zu. Die Dauer beträgt ca. 3 Stunden.
Logarithmische Todesphase
Während dieser Phase sterben Bakterienzellen mit konstanter Geschwindigkeit ab. Die Dauer beträgt ca. 5 Stunden.
Die Phase der Verringerung der Absterberate
Während dieser Phase treten die verbleibenden lebenden Bakterienzellen in einen Ruhezustand ein.
Zahl: Die Abbildung zeigt die Wachstumskurve der Bakterienpopulation.
Zahl: 19. Das Foto zeigt eine blaugrüne Kolonie von Pseudomonas aeruginosa, eine gelbe Mikrokokkenkolonie, eine blutrote Kolonie von Bacterium prodigiosum und eine schwarze Bacteroides niger-Kolonie.
Zahl: 20. Das Foto zeigt eine Bakterienkolonie. Jede Kolonie ist der Nachwuchs einer einzelnen Zelle. In einer Kolonie gibt es Millionen von Zellen. Die Kolonie wächst in 1 - 3 Tagen.
Teilung magnetisch empfindlicher Bakterien
In den 1970er Jahren wurden Meeresbakterien entdeckt, die einen Sinn für Magnetismus hatten. Durch Magnetismus können diese erstaunlichen Kreaturen entlang der Linien des Erdmagnetfelds navigieren und Schwefel, Sauerstoff und andere Substanzen finden, die sie so sehr benötigen. Ihr "Kompass" wird durch Magnetosomen dargestellt, die aus einem Magneten bestehen. Während sie sich teilen, teilen magnetisch empfindliche Bakterien ihren Kompass. In diesem Fall wird die Verengung während der Teilung deutlich unzureichend, daher biegt sich die Bakterienzelle und macht einen scharfen Bruch.
Zahl: 21. Das Foto zeigt den Moment der Teilung der magnetisch empfindlichen Bakterien.
Bakterielles Wachstum
Zu Beginn der Teilung einer Bakterienzelle divergieren zwei DNA-Moleküle zu verschiedenen Enden der Zelle. Dann wird die Zelle in zwei gleiche Teile geteilt, die voneinander getrennt sind und auf die ursprüngliche Größe ansteigen. Die Teilungsrate vieler Bakterien beträgt durchschnittlich 20 bis 30 Minuten. Innerhalb eines Tages bildet eine Zelle 72 Generationen von Nachkommen.
Die Masse der Zellen im Wachstums- und Entwicklungsprozess nimmt schnell Nährstoffe aus der Umwelt auf. Dies wird durch günstige Umweltfaktoren erleichtert - Temperaturbedingungen, eine ausreichende Menge an Nährstoffen, der erforderliche pH-Wert der Umgebung. Aerobe Zellen benötigen Sauerstoff. Für Anaerobier ist es gefährlich. Die unbegrenzte Vermehrung von Bakterien in der Natur tritt jedoch nicht auf. Sonnenschein, trockene Luft, Mangel an Nahrung, hohe Temperatur Umwelt und andere Faktoren wirken sich nachteilig auf die Bakterienzelle aus.
Zahl: 22. Das Foto zeigt den Moment der Zellteilung.
Wachstumsfaktoren
Für das Wachstum von Bakterien werden bestimmte Substanzen (Wachstumsfaktoren) benötigt, von denen einige von der Zelle selbst synthetisiert werden und einige aus der Umwelt stammen. Der Bedarf an Wachstumsfaktoren ist für alle Bakterien unterschiedlich.
Der Bedarf an Wachstumsfaktoren ist ein konstantes Merkmal, das es ermöglicht, Bakterien zu identifizieren, Kulturmedien herzustellen und in der Biotechnologie einzusetzen.
Bakterienwachstumsfaktoren (bakterielle Vitamine) sind chemische Elemente, von denen die meisten wasserlösliche B-Vitamine sind. Zu dieser Gruppe gehören auch Hämin-, Cholin-, Purin- und Pyrimidinbasen sowie andere Aminosäuren. In Abwesenheit von Wachstumsfaktoren tritt eine Bakteriostase auf.
Bakterien verwenden Wachstumsfaktoren in minimalen Mengen und unverändert. Eine Reihe von Chemikalien in dieser Gruppe sind Teil von zellulären Enzymen.
Zahl: 23. Das Foto zeigt den Moment der Teilung der stäbchenförmigen Bakterien.
Die wichtigsten Bakterienwachstumsfaktoren
- Vitamin B1 (Thiamin)... Nimmt am Kohlenhydratstoffwechsel teil.
- Vitamin B2 "(Riboflavin)... Nimmt an Redoxreaktionen teil.
- Pantothensäure ist ein wesentlicher Bestandteil von Coenzym A.
- Vitamin B6 (Pyridoxin)... Nimmt am Austausch von Aminosäuren teil.
- Vitamine B12 (Cobalamine sind Substanzen, die Kobalt enthalten). Sie sind aktiv an der Synthese von Nukleotiden beteiligt.
- Folsäure... Einige seiner Derivate sind Teil von Enzymen, die die Synthese von Purin- und Pyrimidinbasen katalysieren, sowie einiger Aminosäuren.
- Biotin... Beteiligt sich am Stickstoffstoffwechsel und katalysiert auch die Synthese ungesättigter Fettsäuren.
- Vitamin PP (eine Nikotinsäure). Beteiligt sich an Redoxreaktionen, der Bildung von Enzymen und dem Metabolismus von Lipiden und Kohlenhydraten.
- Vitamin H. (para-Aminobenzoesäure). Es ist ein Wachstumsfaktor für viele Bakterien, einschließlich derjenigen, die im menschlichen Darm leben. Folsäure wird aus para-Aminobenzoesäure synthetisiert.
- Gemin... Es ist ein wesentlicher Bestandteil einiger Enzyme, die an Oxidationsreaktionen teilnehmen.
- Cholin... Nimmt an den Reaktionen der Lipidsynthese der Zellwand teil. Es ist ein Lieferant der Methylgruppe bei der Synthese von Aminosäuren.
- Purin- und Pyrimidinbasen (Adenin, Guanin, Xanthin, Hypoxanthin, Cytosin, Thymin und Uracil). Substanzen werden hauptsächlich als Bestandteile von Nukleinsäuren benötigt.
- Aminosäuren... Diese Substanzen sind die Bestandteile von Zellproteinen.
Der Bedarf an Wachstumsfaktoren bestimmter Bakterien
Auxotrophe Um das Leben zu sichern, benötigen sie die Versorgung mit Chemikalien von außen. Beispielsweise können Clostridien Lecithin und Tyrosin nicht synthetisieren. Staphylokokken benötigen Lecithin und Arginin. Streptokokken benötigen eine Aufnahme von Fettsäuren - Bestandteilen von Phospholipiden. Corinebakterien und Shigella brauchen Niacin. Staphylococcus aureus, Pneumokokken und Brucella benötigen Vitamin B1. Streptokokken und Tetanusbazillen - in Pantothensäure.
Prototrophe unabhängig die notwendigen Substanzen synthetisieren.
Zahl: 24. Unterschiedliche Umweltbedingungen beeinflussen das Wachstum von Bakterienkolonien auf unterschiedliche Weise. Linksstabiles Wachstum in Form eines sich langsam ausdehnenden Kreises. Rechts - schnelles Wachstum in Form von "Trieben".
Durch die Untersuchung des Bedarfs von Bakterien an Wachstumsfaktoren können Wissenschaftler eine große mikrobielle Masse erhalten, die für die Herstellung von antimikrobiellen Arzneimitteln, Seren und Impfstoffen erforderlich ist.
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Die Fortpflanzung von Bakterien ist ein Mechanismus zur Erhöhung der Anzahl mikrobieller Populationen. Die Teilung von Bakterien ist der Hauptweg der Reproduktion. Nach der Teilung sollten die Bakterien die Größe von Erwachsenen erreichen. Bakterien wachsen, indem sie schnell Nährstoffe aus ihrer Umgebung aufnehmen. Für das Wachstum sind bestimmte Substanzen (Wachstumsfaktoren) erforderlich, von denen einige von der Bakterienzelle selbst synthetisiert werden und einige aus der Umwelt stammen.
Durch die Untersuchung des Wachstums und der Vermehrung von Bakterien entdecken Wissenschaftler ständig vorteilhafte Eigenschaften Mikroorganismen, deren Verwendung im Alltag und in der Produktion nur durch ihre Eigenschaften begrenzt ist.