plati vienaląsčių mikroorganizmų grupė, kuriai būdingas ląstelės branduolio, apsupto membrana, nebuvimas. Tuo pat metu genetinė bakterijų medžiaga (dezoksiribonukleino rūgštis arba DNR) ląstelėje užima gana apibrėžtą vietą - zoną, vadinamą nukleoidu. Organizmai, turintys tokią ląstelių struktūrą, vadinami prokariotais („prenuklearais“), priešingai nei visais kitais - eukariotais („tikrai branduoliniais“), kurių DNR yra membranos apsuptame branduolyje.
Bakterijos, anksčiau laikytos mikroskopiniais augalais, dabar yra atskirtos į nepriklausomą Moneros karalystę - vieną iš penkių dabartinėje klasifikavimo sistemoje kartu su augalais, gyvūnais, grybais ir protistais.
Iškastiniai įrodymai.
Bakterijos yra bene seniausia žinoma organizmų grupė. Sluoksniuotos akmens struktūros - stromatolitai - kai kuriais atvejais datuojami archeozojaus (Archėjos) pradžia, t. atsirado prieš 3,5 milijardo metų - bakterijų gyvybinės veiklos rezultatas, paprastai fotosintezuojantis, vadinamasis. mėlynai žalių dumblių. Tokios struktūros (bakterijų plėvelės, prisotintos karbonatais) vis dar formuojasi ir šiandien, daugiausia prie Australijos, Bahamų salų, Kalifornijos ir Persijos įlankų krantų, tačiau jos yra gana retos ir nepasiekia didelių dydžių, nes jos minta žolėdžiais organizmais, pavyzdžiui, pilvakojais. Šiais laikais stromatolitai daugiausia auga ten, kur šių gyvūnų nėra dėl didelio druskingumo vandenyje ar dėl kitų priežasčių, tačiau prieš žolėdžių formų atsiradimą evoliucijos metu jie gali pasiekti milžiniškus dydžius, kurie yra esminis seklaus vandenyno elementas, palyginamas su šiuolaikiniais koralų rifais. Kai kuriose senovinėse uolose rasta mažų suanglėjusių sferų, kurios, kaip manoma, taip pat yra bakterijų liekanos. Pirmasis branduolinis, t.y. eukariotinės ląstelės iš bakterijų išsivystė maždaug prieš 1,4 milijardo metų.
Ekologija.
Dirvožemyje, ežerų ir vandenynų dugne yra daugybė bakterijų - visur, kur jos kaupiasi organinės medžiagos... Jie gyvena šaltu oru, kai termometro stulpelis yra šiek tiek didesnis nei nulis, ir karštose rūgštinėse versmėse, kurių temperatūra viršija 90 ° C. Kai kurios bakterijos toleruoja labai didelį druskingumą; visų pirma, tai yra vieninteliai organizmai, esantys Negyvojoje jūroje. Atmosferoje jų yra vandens lašeliuose, o jų gausa ten dažniausiai koreliuoja su oro dulkėtumu. Taigi miestuose lietaus vandenyje yra daug daugiau bakterijų nei kaimo vietovėse. Jų yra nedaug šaltame aukštumų ir poliarinių regionų ore, vis dėlto jų yra net apatiniame stratosferos sluoksnyje 8 km aukštyje.
Gyvūnų virškinamajame trakte yra tankiai apgyvendintos bakterijos (dažniausiai nekenksmingos). Eksperimentai parodė, kad jie nėra būtini daugumos rūšių gyvybinei veiklai, nors jie gali sintetinti kai kuriuos vitaminus. Tačiau atrajotojai (karvės, antilopės, avys) ir daugelis termitų jie dalyvauja virškinant augalinį maistą. Be to, steriliomis sąlygomis užauginto gyvūno imuninė sistema normaliai nesivysto dėl bakterijų nepakankamos stimuliacijos. Normali bakterinė žarnyno „flora“ taip pat yra svarbi tam, kad būtų slopinami ten patekę kenksmingi mikroorganizmai.
BAKTERIJŲ STRUKTŪRA IR GYVENIMAS
Bakterijos yra daug mažesnės nei daugialąsčių augalų ir gyvūnų ląstelės. Jų storis paprastai yra 0,5-2,0 mikronai, o ilgis - 1,0-8,0 mikronai. Kai kurių formų vargu ar galima atskirti skiriant standartinių šviesos mikroskopų (apie 0,3 μm) skiriamąją gebą, tačiau yra žinomos rūšys, kurių ilgis yra didesnis nei 10 μm, o plotis taip pat viršija nurodytą diapazoną, o labai plonų bakterijų skaičius gali viršyti 50 μm. Ant paviršiaus, atitinkančio pieštuku nustatytą tašką, tilps ketvirtis milijono vidutinio dydžio šios karalystės atstovų.
Struktūra.
Pagal morfologines ypatybes skiriamos šios bakterijų grupės: kokai (daugiau ar mažiau sferiniai), bacilos (strypai arba cilindrai suapvalintais galais), spirilės (standžios spiralės) ir spirochetos (plonos ir lanksčios į plaukus panašios formos). Kai kurie autoriai linkę sujungti paskutines dvi grupes į vieną - spirilą.
Prokariotai skiriasi nuo eukariotų daugiausia tuo, kad nėra susiformavusio branduolio, o tipišku atveju - tik viena chromosoma - labai ilga žiedinė DNR molekulė, vienoje vietoje pritvirtinta prie ląstelės membranos. Prokariotams taip pat trūksta membranoje uždarytų tarpląstelinių organelių, vadinamų mitochondrijomis ir chloroplastais. Eukariotuose mitochondrijos sukuria energiją kvėpavimo metu, o fotosintezė vyksta chloroplastuose. Prokariotuose visa ląstelė (ir, visų pirma, ląstelės membrana) įgauna mitochondrijų funkciją, o fotosintetinėmis formomis - chloroplastą tuo pačiu metu. Kaip ir eukariotai, bakterijų viduje yra mažos nukleoproteinų struktūros - ribosomos, būtinos baltymų sintezei, tačiau jos nėra susijusios su jokiomis membranomis. Išskyrus labai nedaug išimčių, bakterijos negali sintetinti sterolių - svarbių eukariotinių ląstelių membranų komponentų.
Už ląstelės membranos dauguma bakterijų yra apvilktos ląstelių sienele, kuri šiek tiek primena celiuliozės sienelę augalų ląstelės, bet susideda iš kitų polimerų (jie apima ne tik angliavandenius, bet ir aminorūgštis bei bakterijoms būdingas medžiagas). Ši membrana neleidžia bakterijos ląstelei sprogti, kai vanduo į ją patenka per osmosą. Ant ląstelės sienos dažnai yra apsauginė gleivinė kapsulė. Daugelyje bakterijų yra lipdukai, su kuriais jie aktyviai plaukioja. Bakterinės vėliavos yra paprastesnės ir šiek tiek kitokios nei panašios eukariotų struktūros.
Sensorinės funkcijos ir elgesys.
Daugelis bakterijų turi cheminių receptorių, kurie registruoja aplinkos rūgštingumo pokyčius ir įvairių medžiagų, tokių kaip cukrus, amino rūgštys, deguonis ir anglies dioksidas, koncentraciją. Kiekviena medžiaga turi savo tipą tokių „skonio“ receptorių, o bet kurio iš jų praradimas dėl mutacijos sukelia dalinį „skonio apakimą“. Daugybė judrių bakterijų taip pat reaguoja į temperatūros svyravimus, o fotosintetinės rūšys - į šviesos pokyčius. Kai kurios bakterijos suvokia magnetinio lauko linijų, įskaitant Žemės magnetinį lauką, kryptį, pasitelkdamos jų ląstelėse esančias magnetito daleles (magnetinę geležies rūdą - Fe 3 O 4). Vandenyje bakterijos naudoja šį gebėjimą plaukti jėgos linijomis, ieškodamos palankios aplinkos.
Bakterijose nežinomi sąlyginiai refleksai, tačiau jie turi tam tikrą primityvią atmintį. Plaukdami jie palygina suvokiamą dirgiklio intensyvumą su jo ankstesne verte, t.y. nustatyti, ar jo tapo daugiau, ar mažiau, ir, remdamiesi tuo, išlaikyti judėjimo kryptį ar ją pakeisti.
Mokslo kryptis, vadinama mikrobiologija, susijusi su mikroorganizmų struktūros, dauginimosi, klasifikavimo ir sistemingumo tyrimais. Žemėje yra daugybė bakterijų. Mikrobiologai nustato iki dešimties tūkstančių prokariotų rūšių. Jie yra visiškai skirtingi, skiriasi savybėmis, maistinėmis savybėmis, struktūra. Kai kurie naudojami pramonėje, kiti yra būtini augalų kvėpavimui palaikyti, o kiti gyvena žmogaus viduje, užtikrindami tinkamą sistemų ir organų funkcionavimą. Yra mikroorganizmų, kurie gali atlaikyti labai stiprią radiaciją, ir yra tokių, kurie žūsta esant žemai temperatūrai.
Daugumą bakterijų, jų struktūrą ir dauginimąsi tiria mikrobiologai, nurodomi vienaląsčiai prokariotai. Tik kelios rūšys turi dvi ar daugiau ląstelių. Pagal formą mikroorganizmai gali būti:
- apvalus;
- lazdelių pavidalu;
- susuktas;
- žvaigždės formos;
- kubinis.
Pagrindiniai prokariotų komponentai:
- nesiskiria nuo membranos eukariotinėse ląstelėse.
- Mesosoma. Su jo pagalba pritvirtinama paveldima medžiaga.
- Nukleotidas yra nepilnai suformuotas prokariotų branduolys, kuriame yra chromosomų.
- Ribosomos yra ne membraniniai organeliai, užimantys iki 40% ląstelės.
Vietoj branduolio bakterijų ląstelės turi nukleotidą. Tai molekulė, atsakinga už genetinės informacijos perdavimą, taip pat apima plazmides. Vienaląsteliuose mikroorganizmuose nėra tokių membraninių organelių kaip Golgi aparatas, mitochondrijos.
Bakterijų apykaita
Bakterijų ląstelėse, kaip ir kituose organizmuose, turi būti atliekama baltymų, lipidų ir anglies sintezė. Vienaląsčių organizmų metabolizmas, taip pat jų struktūra, skiriasi nuo eukariotų ląstelėse vykstančių procesų. Skiriami autotrofai ir heterotrofai. Pirmieji iš jų sugeba iš neorganinių junginių sintetinti medžiagas, reikalingas normaliam gyvenimui. Heterotrofai transformuoja tik organines medžiagas.
- Fermentacija yra reakcija, kurios metu susidaro specialios molekulės. Jų reikšmė yra ta, kad jie perduoda fosforo rūgšties likučius į ADP.
- Kvėpavimas yra procesas, kurio metu sintetinamas ATP. Jei eukariotinės ląstelės kvėpavimui naudoja deguonį, tai prokariotinės ląstelės gali kvėpuoti dėl mineralinių ar organinių junginių.
- Mikroorganizmų fotosintezė gali būti atliekama su deguonimi arba be jo. Vietoj deguonies kai kurios bakterijos fotosintezei naudoja bakteriochlorofilą, o tai lemia jų struktūra.
Bakterijoms, kurios fotosintezę gali atlikti tik be deguonies, trūksta fotosistemos. Visai neseniai mokslininkai nustatė grupę mikroorganizmų, kurie normaliam gyvenimui reikalingą energiją gauna iš reakcijų, kuriose naudojamas vandenilis.
Kaip mikroorganizmai perduoda paveldimą medžiagą
Yra trys pagrindiniai būdai, kaip bakterijos perduoda paveldimą medžiagą. Jie priklauso nuo prokariotų struktūros.
- Transformacija. Tai yra tada, kai bakterijų donorai paveldimą informaciją perduoda tiesiogiai recipientams.
- Transdukcija yra paveldimos medžiagos pernešimas iš donoro bakterijos į recipiento bakteriją per fagus.
- Konjugacija. Tai yra tada, kai genetinė informacija perduodama iš vienos bakterijos į kitą tiesioginio kontakto būdu.
Dauguma mikroorganizmų yra tarp jų, bet pradedant ar dalijantis. Skiriasi gramteigiamų ir gramneigiamų mikroorganizmų dauginimasis, kurį lemia struktūriniai ypatumai. Paprasčiausiems organizmams taip pat būdinga lytinė reprodukcija, tačiau tik primityviausia forma. Jų ląstelės net nesusilieja. Paveldimos medžiagos mainai vyksta genetinės rekombinacijos procese.
Susiliejus dviem donorinėms ląstelėms, susidaro viena ląstelė, kurioje yra abiejų genetinė informacija. Dėl genų perkėlimo susidaro kokybiškai naujas vienaląsčio organizmas, reikalingas normaliai jų evoliucijai.
Genetinis aparatas
Genai yra atsakingi už mikroorganizmų taksonomiją, jų kaip rūšies specifiką ir funkcijas. Prokariotinėse ląstelėse genai yra chromosomoje - vienintelėje uždaroje DNR molekulėje. Dėl specifinės bakterijų struktūros vertimo ir transkripcijos procesai yra susieti jų ląstelėse. Ką tik susintetinta mRNR iškart prisijungia prie ribosomų, nes regionas, kuriame yra chromosoma, nėra apsuptas membranos.
Plazmidės taip pat yra genetinės informacijos nešėjos. Tai yra uždaro ciklo DNR, turinti genų, kurie pasireiškia tik tam tikromis sąlygomis.
Bakterijose genai perduodami horizontaliai. Kai vyksta konjugacijos procesas, genetinė informacija perduodama tiesiogiai iš donoro recipientui. Horizontalaus perkėlimo procese naujų genų susidarymas nevyksta, tai būdinga mutacijai, tačiau formuojasi genų deriniai.
Bakterijos skiriasi nuo kitų organizmų pagal jų struktūros, dauginimosi ir gyvybinės veiklos ypatybes. Nuo to priklauso, kuriai rūšiai ir serijoms jie priklausys. Mikrobiologijos žinios taip pat būtinos norint nustatyti ligą, nes yra daugybė bakterijų, kurios sukelia jų vystymąsi. Vienaląsčių mikroorganizmų tyrimas yra būtinas, nes negalima pervertinti jų svarbos gamtoje ir žmogaus gyvenime. Mikroorganizmų yra labai įvairių, tačiau visi jie turi savų skirtumų ir būdingų bruožų.
Bakterijų dauginimasis dalijantis yra labiausiai paplitęs mikrobų populiacijos dydžio didinimo būdas. Po dalijimosi bakterijos užauga iki pradinio dydžio, tam reikalingos tam tikros medžiagos (augimo faktoriai).
Bakterijų dauginimosi metodai yra skirtingi, tačiau daugumai jų rūšių būdinga nelytinio dauginimosi pasidalijimo būdu forma. Bakterijos retai veisiasi pumpuruodamos. Lytinis bakterijų dauginimasis yra primityvus.
Paveikslėlis: 1. Nuotraukoje yra bakterijų ląstelė dalijimosi stadijoje.
Bakterijų genetinis aparatas
Bakterijų genetinį aparatą vaizduoja viena DNR - chromosoma. DNR yra uždaryta žiede. Chromosoma yra lokalizuota nukleotide, kuriame nėra membranos. Bakterijų ląstelėje yra plazmidžių.
Nukleoidas
Nukleoidas yra analogiškas branduoliui. Jis yra langelio centre. Joje yra sulankstytos formos DNR - paveldimos informacijos nešėjas. Išvyniotos DNR ilgis siekia 1 mm. Bakterinės ląstelės branduolinė medžiaga neturi membranos, branduolio ir chromosomų rinkinio, ji neskirstoma pagal mitozę. Prieš dalijimąsi nukleotidas padvigubėja. Dalijimosi metu nukleotidų skaičius padidėja iki 4.
Paveikslėlis: 2. Nuotraukoje parodyta bakterijos ląstelė ant pjūvio. Centrinėje dalyje matomas nukleotidas.
Plazmidės
Plazmidės yra autonominės molekulės, suvyniotos į dvigubos grandinės DNR žiedą. Jų masė yra daug mažesnė nei nukleotido masė. Nepaisant to, kad paveldima informacija yra užkoduota plazmidžių DNR, ji nėra gyvybiškai svarbi ir reikalinga bakterijų ląstelei.
Paveikslėlis: 3. Nuotraukoje parodyta bakterijų plazmidė.
Skyrių etapai
Pasiekus tam tikrą suaugusios ląstelės būdingą dydį, suveikia dalijimosi mechanizmai.
DNR replikacija
DNR replikacija vyksta prieš ląstelių dalijimąsi. Mesosomos (citoplazminės membranos klostės) sulaiko DNR, kol pasibaigs dalijimosi (replikacijos) procesas.
DNR replikacija atliekama naudojant fermentus DNR polimerazėmis. Replikacijos metu 2-grandinės DNR vandenilio jungtys nutrūksta, dėl to iš vienos DNR susidaro dvi dukterinės viengrandės. Vėliau, kai dukterinės DNR užima vietą atskirose dukterinėse ląstelėse, jos atkuriamos.
Kai tik DNR replikacija bus baigta, dėl sintezės atsiranda susiaurėjimas, padalijant ląstelę per pusę. Pirma, nukleotidas dalijasi, vėliau - citoplazma. Ląstelių sienelių sintezė užbaigia dalijimąsi.
Paveikslėlis: 4. Bakterinės ląstelės dalijimosi schema.
DNR mainai
Šieno baciloje DNR replikacijos procesas baigiasi pasikeitus 2 DNR atkarpomis.
Po ląstelių dalijimosi susidaro tiltas, kuriuo palei vienos ląstelės DNR pereina į kitą. Tada abi DNR yra susipynusios. Kai kurie abiejų DNR gabalai sulimpa. Sukibimo vietose keičiasi DNR fragmentai. Viena iš DNR yra sujungta atgal į pirmąją ląstelę.
Paveikslėlis: 5. DNR mainų šieno baciloje variantas.
Bakterijų ląstelių dalijimosi tipai
Jei ląstelių dalijimasis yra prieš atskyrimo procesą, tada susidaro daugialąsčiai strypai ir kokai.
Su sinchroniniu ląstelių dalijimusi susidaro dvi pilnavertės dukterinės ląstelės.
Jei nukleotidas dalijasi greičiau nei pati ląstelė, tada susidaro kelių nukleotidų bakterijos.
Bakterijų atskyrimo metodai
Padalijimas sulaužant
Dalijimasis laužant yra būdingas juodligės baciloms. Dėl šio dalijimosi ląstelės lūžta jungties taškuose, sulaužydamos citoplazmos tiltus. Tada jie vienas kitą atstumia, formuodami grandines.
Stumdomas atskyrimas
Slenkant dalijimuisi, po dalijimosi, ląstelė atsiskiria ir tarsi slenka per kitos ląstelės paviršių. Šis atskyrimo būdas būdingas kai kurioms Escherichia formoms.
Skaldyti skilimą
Su padalijimu viena iš padalytų ląstelių su savo laisvu galu apibūdina apskritimo lanką, kurio centras yra jo sąlyčio su kita ląstele taškas, formuojantis romėnišką penketą arba cuneiform (corynebacterium diphtheria, listeria).
Paveikslėlis: 6. Nuotraukoje bakterijos yra lazdelės formos, formuojančios grandines (juodligės lazdeles).
Paveikslėlis: 7. Nuotraukoje yra stumdomas būdas atskirti Escherichia coli.
Paveikslėlis: 8. Dalijimo būdas koribakterijoms atskirti.
Bakterinių gumulėlių vaizdas po dalijimosi
Dalijančių ląstelių sankaupos turi įvairią formą, kuri priklauso nuo dalijimosi plokštumos krypties.
Rutulinės bakterijos išdėstyti po vieną, po du (diplokokai), pakuotėse, grandinėmis arba kaip vynuogių kekės. Strypo formos bakterijos - grandinėmis.
Spiralinės bakterijos - chaotiškas.
Paveikslėlis: 9. Nuotraukoje yra mikrokokai. Jie yra apvalūs, lygūs, balti, geltoni ir raudoni. Gamtoje mikrokokai yra visur. Jie gyvena skirtingose \u200b\u200bžmogaus kūno ertmėse.
Paveikslėlis: 10. Nuotraukoje bakterijos yra diplokokai - Streptococcus pneumoniae.
Paveikslėlis: 11. Nuotraukoje sarkcina bakterijos. Kokcoidinės bakterijos sujungiamos į maišus.
Paveikslėlis: 12. Nuotraukoje yra streptokokų bakterijos (iš graikų „strepto“ - grandinė). Išdėstyti grandinėmis. Jie yra daugelio ligų sukėlėjai.
Paveikslėlis: 13. Nuotraukoje bakterijos yra „auksiniai“ stafilokokai. Jie išdėstyti kaip „vynuogių kekės“. Grupės yra auksinės spalvos. Jie yra daugelio ligų sukėlėjai.
Paveikslėlis: 14. Nuotraukoje susuktos bakterijos Leptospira - daugelio ligų sukėlėjai.
Paveikslėlis: 15. Nuotraukoje yra lazdelės formos Vibrio genties bakterijos.
Bakterijų dalijimosi dažnis
Bakterijų dalijimosi greitis yra ypač didelis. Vidutiniškai viena bakterinė ląstelė dalijasi kas 20 minučių. Vos per vieną dieną viena ląstelė suformuoja 72 palikuonių kartas. Mycobacterium tuberculosis dalijasi lėtai. Visas skilimo procesas jiems trunka apie 14 valandų.
Paveikslėlis: 16. Nuotraukoje parodytas streptokoko ląstelių dalijimosi procesas.
Lytinis bakterijų dauginimasis
1946 m. \u200b\u200bMokslininkai atrado lytinį dauginimąsi primityvia forma. Šiuo atveju lytinės ląstelės (vyriškos ir moteriškos lytinės ląstelės) nesudaro, tačiau kai kurios ląstelės keičiasi genetine medžiaga ( genetinė rekombinacija).
Dėl to įvyksta genų perkėlimas konjugacija - vienos krypties genetinės informacijos formos perdavimas plazmidės susilietus su bakterijų ląstelėmis.
Plazmidės yra mažos DNR molekulės. Jie nėra susiję su chromosomų genomu ir gali autonomiškai padvigubėti. Plazmidėse yra genų, kurie padidina bakterijų ląstelių atsparumą nepalankioms aplinkos sąlygoms. Bakterijos dažnai perduoda šiuos genus viena kitai. Taip pat pastebimas genetinės informacijos perdavimas skirtingų rūšių bakterijoms.
Jei nėra tikro seksualinio proceso, būtent konjugacija vaidina didžiulį vaidmenį keičiantis naudingais ženklais. Tai perduoda bakterijų gebėjimą parodyti atsparumą vaistams. Žmonijai atsparumo antibiotikams perdavimas tarp ligas sukeliančių gyventojų yra ypač pavojingas.
Paveikslėlis: 17. Nuotraukoje parodytas dviejų Escherichia coli konjugacijos momentas.
Bakterijų populiacijos vystymosi fazės
Sėjant ant maistinės terpės, bakterijų populiacijos vystymasis eina per keletą fazių.
Pradinis etapas
Pradinis etapas yra laikotarpis nuo sėjos momento iki jų augimo. Vidutiniškai pradinė fazė trunka nuo 1 iki 2 valandų.
Reprodukcijos vėlavimo fazė
Tai intensyvaus bakterijų dauginimosi fazė. Jo trukmė yra apie 2 valandas. Tai priklauso nuo kultūros amžiaus, prisitaikymo laikotarpio, maistinės terpės kokybės ir kt.
Logaritminė fazė
Ši fazė pasižymi reprodukcijos greičio viršijimu ir bakterijų populiacijos padidėjimu. Jo trukmė yra 5 - 6 valandos.
Neigiama pagreičio fazė
Šioje fazėje pastebimas reprodukcijos greičio sumažėjimas, dalijančių bakterijų skaičius mažėja ir negyvų bakterijų skaičius didėja. Neigiamo pagreičio priežastis yra maistinės terpės išeikvojimas. Jo trukmė yra apie 2 valandas.
Stacionari maksimali fazė
Stacionarioje fazėje pastebimas vienodas mirusių ir naujai susiformavusių asmenų skaičius. Jo trukmė yra apie 2 valandas.
Doom pagreičio fazė
Šiame etape negyvų ląstelių skaičius palaipsniui didėja. Jo trukmė yra apie 3 valandas.
Logaritminė mirties fazė
Šios fazės metu bakterijų ląstelės miršta pastoviu greičiu. Jo trukmė yra apie 5 valandas.
Nykimo greičio mažinimo fazė
Šios fazės metu likusios gyvos bakterijų ląstelės patenka į ramybės būseną.
Paveikslėlis: 18. Paveikslėlyje parodyta bakterijų populiacijos augimo kreivė.
Paveikslėlis: 19. Nuotraukoje matoma mėlynai žalia kolonija Pseudomonas aeruginosa, geltona mikrokoko kolonija, krauju raudona Bacterium prodigiosum kolonija ir juoda Bacteroides niger kolonija.
Paveikslėlis: 20. Nuotraukoje matyti bakterijų kolonija. Kiekviena kolonija yra vienos ląstelės palikuonys. Kolonijoje yra milijonai ląstelių. kolonija užauga per 1 - 3 dienas.
Magnetui jautrių bakterijų dalijimasis
Aštuntajame dešimtmetyje buvo atrastos jūros bakterijos, kurios jautė magnetizmą. Magnetizmas leidžia šioms nuostabioms būtybėms naršyti Žemės magnetinio lauko linijomis ir rasti sieros, deguonies ir kitų jai reikalingų medžiagų. Jų „kompasą“ vaizduoja magnetosomos, sudarytos iš magneto. Skirstydamosi, magnetai jautrios bakterijos dalija savo kompasą. Šiuo atveju susiaurėjimas dalijimosi metu tampa akivaizdžiai nepakankamas, todėl bakterinė ląstelė sulinksta ir padaro aštrų lūžį.
Paveikslėlis: 21. Nuotraukoje parodytas magnetiškai jautrių bakterijų dalijimosi momentas.
Bakterijų augimas
Bakterinės ląstelės dalijimosi pradžioje dvi DNR molekulės išsiskiria į skirtingus ląstelės galus. Tada ląstelė padalijama į dvi lygias dalis, kurios yra atskirtos viena nuo kitos ir padidėja iki pradinio dydžio. Daugelio bakterijų dalijimosi greitis yra vidutiniškai nuo 20 iki 30 minučių. Tik per vieną dieną viena ląstelė suformuoja 72 palikuonių kartas.
Ląstelių masė augimo ir vystymosi procese greitai pasisavina maistines medžiagas iš aplinkos. Tai palengvina palankūs aplinkos veiksniai - temperatūros režimas, pakankamas maistinių medžiagų kiekis, reikalingas aplinkos pH. Aerobinėms ląstelėms reikalingas deguonis. Anaerobams tai pavojinga. Tačiau neribotas bakterijų dauginimasis gamtoje nevyksta. Saulė, sausas oras, maisto trūkumas, šilumos aplinka ir kiti veiksniai daro neigiamą poveikį bakterijų ląstelei.
Paveikslėlis: 22. Nuotraukoje parodytas ląstelių dalijimosi momentas.
Augimo veiksniai
Bakterijoms augti reikalingos tam tikros medžiagos (augimo faktoriai), kai kurias iš jų sintetina pati ląstelė, o kitas - iš aplinkos. Augimo faktorių poreikis yra skirtingas visoms bakterijoms.
Augimo faktorių poreikis yra nuolatinis bruožas, leidžiantis jį naudoti bakterijoms identifikuoti, kultūros terpėms paruošti ir naudoti biotechnologijose.
Bakterijų augimo faktoriai (bakteriniai vitaminai) yra cheminiai elementai, kurių dauguma yra vandenyje tirpūs B grupės vitaminai. Šiai grupei taip pat priklauso hemino, cholino, purino ir pirimidino bazės bei kitos amino rūgštys. Jei nėra augimo faktorių, atsiranda bakteriostazė.
Bakterijose augimo faktoriai naudojami minimaliai ir nepakitę. Nemažai šios grupės cheminių medžiagų yra ląstelių fermentų dalis.
Paveikslėlis: 23. Nuotraukoje parodytas lazdelės formos bakterijų dalijimosi momentas.
Svarbiausi bakterijų augimo faktoriai
- Vitaminas B1 (tiaminas)... Dalyvauja angliavandenių apykaitoje.
- Vitaminas B2 "(riboflavinas)... Dalyvauja redoksinėse reakcijose.
- Pantoteno rūgštis yra neatskiriama kofermento A dalis.
- Vitaminas B6 (piridoksinas)... Dalyvauja aminorūgščių mainuose.
- Vitaminai B12 (kobalaminai yra medžiagos, turinčios kobalto). Jie aktyviai dalyvauja nukleotidų sintezėje.
- Folio rūgštis... Kai kurie jo dariniai yra fermentų, kurie katalizuoja purino ir pirimidino bazių, taip pat kai kurių aminorūgščių, sintezę.
- Biotinas... Dalyvauja azoto apykaitoje, taip pat katalizuoja nesočiųjų riebalų rūgščių sintezę.
- Vitaminas PP (nikotino rūgštis). Dalyvauja redokso reakcijose, fermentų susidaryme ir lipidų bei angliavandenių apykaitoje.
- Vitaminas H (para-aminobenzenkarboksirūgštis). Tai daugelio bakterijų, taip pat ir tų, kurios gyvena žmogaus žarnyne, augimo faktorius. Folio rūgštis sintetinama iš para-aminobenzenkarboksirūgšties.
- Gemin... Tai neatsiejama kai kurių fermentų, dalyvaujančių oksidacijos reakcijose, dalis.
- Cholinas... Dalyvauja ląstelių sienos lipidų sintezės reakcijose. Tai yra metilo grupės tiekėjas aminorūgščių sintezėje.
- Purino ir pirimidino bazės (adeninas, guaninas, ksantinas, hipoksantinas, citozinas, timinas ir uracilas). Medžiagos daugiausia reikalingos kaip nukleorūgščių komponentai.
- Amino rūgštys... Šios medžiagos yra ląstelių baltymų sudedamosios dalys.
Tam tikrų bakterijų augimo faktorių poreikis
Auksotrofai Norint užtikrinti gyvybę, jiems reikia tiekti chemikalus iš išorės. Pavyzdžiui, Clostridia nesugeba sintetinti lecitino ir tirozino. Stafilokokams reikia lecitino ir arginino. Streptokokams reikia suvartoti riebalų rūgščių - fosfolipidų komponentų. Korinebakterijoms ir Shigella reikia niacino. Staphylococcus aureus, pneumokokams ir brucelėms reikalingas vitaminas B1. Streptokokai ir stabligės bacilos - pantoteno rūgštyje.
Prototrofai savarankiškai sintetina reikalingas medžiagas.
Paveikslėlis: 24. Skirtingos aplinkos sąlygos įvairiai veikia bakterijų kolonijų augimą. Kairysis - stabilus augimas lėtai besiplečiančio apskritimo pavidalu. Dešinėje - greitas augimas „ūglių“ pavidalu.
Ištyrus bakterijų poreikius augimo faktoriams, mokslininkai gali gauti didelę mikrobų masę, kuri yra būtina gaminant antimikrobinius vaistus, serumus ir vakcinas.
Daugiau apie bakterijas skaitykite straipsniuose:
Bakterijų dauginimasis yra mikrobų populiacijų skaičiaus didinimo mechanizmas. Bakterijų dalijimasis yra pagrindinis dauginimosi būdas. Po dalijimosi bakterijos turėtų pasiekti suaugusių žmonių dydį. Bakterijos auga greitai absorbuodamos maistines medžiagas iš savo aplinkos. Norint augti, reikalingos tam tikros medžiagos (augimo faktoriai), kai kurias iš jų sintetina pati bakterijų ląstelė, dalis - iš aplinkos.
Tyrinėdami bakterijų augimą ir dauginimąsi, mokslininkai nuolat tai atranda naudingų savybių mikroorganizmai, kurių naudojimą kasdieniame gyvenime ir gamyboje riboja tik jų savybės.