Ботаника - Андреева И.И.
ISBN 5-9532-0015-3
Скачать (прямая ссылка):
Строение клеток типичное для прокариот. У большинства бактерий поверх клеточной стенки имеется слизистая защитная капсула. Бактерии способны передвигаться: скользящие —в результате волнообразных сокращений клеток, плавающие — с помощью жгутиков (одного—многих) или фимбрий. Фимбрии — длинные тонкие прямые нити, короче и тоньше жгутиков. Фимбрии помогают бактериям прилипать к другим клеткам и субстрату.
Наружная цитоплазматическая мембрана образует мезосому. В цитоплазме находятся рибосомы (до 10 000 на одну клетку) и включения — запасные питательные вещества (волютин, содержащий фосфор, полисахарид гликоген, жир). У фотосинтезирующих бактерий в мешковидных, трубчатых и пластинчатых впячиваниях наружной мембраны содержатся бактериохлорофиллы (фотосинте-тические пигменты). Сходные структуры участвуют и в фиксации азота.
В цитоплазме бактериальных клеток кроме кольцевой бактериальной хромосомы могут находиться более короткие двухцепочеч-
ные нити ДНК —так называемые внехромосомные факторы наследственности — плазмиды.
Размножение и спорообразование. В благоприятных условиях бактерии растут очень быстро и, достигнув определенных размеров, переходят к размножению путем бинарного деления, т. е. делятся на две дочерние клетки. Перед клеточным делением происходит репликация ДНК, реплики расходятся, и формируется межклеточная перегородка. Митоз при этом не наблюдается. Цилиндрические формы делятся поперек, шаровидные — в любом направлении. Некоторые бактерии размножаются почкованием.
Для бактерий характерен высокий темп размножения. Клетки делятся очень быстро —через каждые 20...30 мин. При такой интенсивности размножения при отсутствии лимитирующих факторов потомство одной бактерии за пять суток заполнило бы бассейны всех морей и океанов.
При неблагоприятных условиях жизни палочковидные бактерии способны образовывать споры. Спорообразование не является способом размножения, так как каждая клетка образует одну спору и число особей при этом не возрастает. Спора образуется внутри клетки бактерии (эндоспора). При этом до 60 % воды переходит в связанное состояние, протопласт сжимается и покрывается очень плотной оболочкой. Оболочка бывшей клетки разрушается, и спора освобождается. Споры способны сохранять жизнеспособность в течение многих (десятков, сотен и даже тысяч) лет. Они отличаются исключительной стойкостью к неблагоприятным условиям (переносят высушивание, действие высоких и низких температур, ядовитых веществ). В благоприятных условиях споры прорастают — набухают, оболочка разрывается, и молодая сформировавшаяся клетка выходит наружу. Быстрое размножение, способность к спорообразованию не только обеспечили сохранение этих примитивных организмов с древнейших времен, но и их повсеместное распространение и процветание.
Питание и катаболизм. Бактерии поглощают питательные вещества всей поверхностью клетки. Большинство органических соединений представляют собой полимеры (полисахариды, белки и др.) и не могут быть непосредственно поглощены и использованы. Эти вещества вначале должны быть расщеплены до достаточно простых соединений с некрупными молекулами, для которых цитоплазматическая мембрана проницаема. Крупные молекулы расщепляются при участии экзоферментов, которые выделяются бактериями в окружающую среду. Это так называемое внеклеточное переваривание, свойственное только бактериям и грибам. Вещества, поступившие в клетку, используются для построения клеточных структур (конструктивный обмен, анаболизм) и как источник энергии (катаболизм).
Большинство бактерий являются гетеротрофными организмами, т. е. они извлекают необходимый им для конструктивного обмена углерод в процессе разложения готового органического вещества. Среди них есть бактерии сапротрофы, питающиеся за
счет органических веществ мертвых организмов, и бактерии паразиты, которые используют вещества живых растений, животных и человека. Существует и небольшая группа автотрофных бактерий — для синтеза органических веществ они используют углерод С02 или карбонатов.
Катаболизм связан у гетеротрофных бактерий с окислением органических веществ в форме аэробного дыхания и брожения, протекающего в анаэробных условиях.
Для автотрофных бактерий источниками энергии может служить окисление минеральных соединений (хемосинтез) или свет (фотосинтез). Хемотрофные бактерии получают необходимую энергию при окислении серы или сероводорода (серобактерии), соединений двухвалентного железа (железобактерии), аммиака или нитритов (нитрифицирующие бактерии).
Фототрофные зеленые и пурпурные серобактерии, живущие в соленых и пресных водоемах, в воде серных источников, имеют ти-лакоиды, содержащие зеленые бактериохлорофиллы и красные, коричневые и пурпурные каротиноидные пигменты, что позволяет им использовать световую энергию для синтеза органических веществ. Фотосинтез проходит без выделения 02 (анаэробный тип фотосинтеза), чем они резко отличаются от цианобактерий и растений.
При дыхании создается больше энергии, чем фактически используют бактерии. Значительная часть этой энергии (75 % и более) выделяется в окружающую среду в виде тепла. Этим объясняется самонагревание навоза, используемое при устройстве парников.
