Біологія. 7 клас. Горобець

§ 6. Різноманітність прокаріотичних організмів. Роль прокаріотів у природі та житті людини

У цьому параграфі ви дізнаєтеся:

про те, хто такі бактерії, археї та ціанобактерії;
про їхню будову та процеси життєдіяльності;
про значення цих організмів у природі та житті людини.

Пригадайте будову прокаріотичної клітини. Які організми до них належать? Чим клітина прокаріотів відрізняється від еукаріотичної клітини?

Бактерії та археї

Мікробіологія — це галузь біології, що вивчає одноклітинні, багатоклітинні та неклітинні (віруси) мікроорганізмів.

Бактерії — це прокаріоти (доядерні), переважно одноклітинні організми. Вони такі дрібні, що їх можна побачити тільки в мікроскоп при дуже великому збільшенні. Бактерії надзвичайно поширені. Вони можуть бути в повітрі, воді, гарячих джерелах, на дні океану, на різних поверхнях, у ґрунті, усередині або на поверхні живих організмів тощо.

Археї — це група мікроскопічних організмів, які відрізняються від бактерій своїми генетичними та біохімічними особливостями. Їхні форми можуть бути різноманітними — сферичними, паличкоподібними, спіральними, трикутними, прямокутними тощо (мал. 6.1).

Мал. 6.1. Різновиди архей

Чимало архей існує в екстремальних умовах: при дуже високих або низьких температурах, у надзвичайно солоному, кислому чи лужному середовищах, несприятливих для інших організмів. Однак вони можуть існувати й у звичайних умовах, а також бути симбіонтами та жити в кишечнику таких організмів, як, наприклад, термітів та жуйних тварин.

Серед різновидів кулястої форми (мал. 6.2) є монококи, що утворені однією клітиною, диплококи (групуються по двоє), стафілококи (формують «грона» з клітин) та стрептококи (поєднані в ланцюжок).

Мал. 6.2. Різновиди коків

Джгутики — тоненькі вирости, органели руху в рідкому середовищі. Можуть бути більшими за саму клітину й відрізнятися кількісно. Археї також рухаються за допомогою джгутика, який є суцільною білковою ниткою.

За характером живлення бактерії поділяють на дві групи — автотрофи та гетеротрофи. Археї живляться хемоавтотрофно та хемогетеротрофно з використанням різноманітних джерел енергії світла, органічних сполук, амоніаку тощо.

Бактерії-сапрофіти живляться органічними рештками відмерлих рослин і тварин, викликають гниття і бродіння. Гниття — це процес розщеплення білків, жирів та інших нітрогеновмісних сполук під дією гнильних бактерій, у результаті чого виділяється нітро- й сірковмісні сполуки (люди відчувають їх як неприємний запах). Цей процес очищає поверхню Землі від решток мертвих організмів. Під час гниття утворюються отруйні речовини. Щоб не допустити гниття продуктів, їх спеціально обробляють (стерилізують, сушать, коптять), щоб знищити гнильні бактерії та їхні спори.

А чи знаєте ви...

Луї Пастер досліджував процеси псування харчових продуктів і довів, що ці процеси спричинені бактеріями (мал. 6.3). Він установив, що для знищення багатьох шкідливих бактерій харчові продукти можна не доводити до кипіння, а лише нагрівати до температури близько +80°С (до 30 хв.). При цьому в продуктах залишається багато цінних речовин, які при дії високих температур руйнуються. Такий процес обробки їжі назвали пастеризацією. Луї Пастер є засновником мікробіології.

Мал. 6.3. Луї Пастер

Бродіння — це анаеробне розщеплення вуглеводів під впливом ферментів бактерій (кисломолочне бродіння — кефір, квашення; оцтовокисле).

Робота в парі

Використовуючи додаткову інформацію, з’ясуйте, де в промисловості використовують прокаріотів. Для чого? Результати своєї інформаційно-пошукової роботи обговоріть у класі.

Бактерії-паразити живуть за рахунок інших живих організмів, часто викликаючи захворювання. Одні з них можуть викликати захворювання тварин і людини (чума, висипний тиф, туберкульоз, перитоніт, менінгіт, ангіна, ботулізм, холера, правець, дифтерія), інші — захворювання рослин (гнилі, бактеріальний рак, бактеріальне в’янення, бактеріальна плямистість).

Робота в групах

Оберіть одне з перерахованих вище бактеріальних захворювань. Використовуючи додаткові джерела інформації, з’ясуйте, яка бактерія спричинює цю хворобу; які органи/тканини вони вражають; шляхи поширення; симптоми цього захворювання. Результати своєї інформаційно-пошукової роботи презентуйте в класі.

Бактерії-симбіонти — гетеротрофні бактерії, які в процесі еволюції набули здатності до симбіозу з вищими рослинами — бульбочкові бактерії (азотфіксуючі), що живуть на коренях бобових рослин. Вони поглинають азот із ґрунту й повітря та роблять його доступним для рослин, а ті у відповідь постачають бактеріям вуглеводи й мінеральні солі.

Автотрофні бактерії — це бактерії, які можуть синтезувати органічні речовини з неорганічних у результаті фото- або хемосинтезу (нітрифікуючі, залізо- та сіркобактерії). Явище хемосинтезу відкрив у 1887 році український вчений Сергій Виноградський.

За потребою в кисні бактерії поділяють на дві групи:

аеробні використовують для життєдіяльності вільний кисень атмосфери;
анаеробні ростуть в середовищі без кисню.

Розмножуються бактерії нестатево — поділом материнської клітини на дві дочірні. При сприятливих умовах вони можуть ділитися кожні 15-30 хвилин. Іноді дві бактерії злипаються, а між ними утворюється цитоплазматичний місток, по якому вміст однієї клітини переходить в іншу. Це нагадує статевий процес (обмін спадковою інформацією), але без розмноження. Археї розмножуються також нестатево (поділ навпіл, множинний поділ, фрагментація, брунькування).

При несприятливих умовах бактерії здатні стискатися, втрачати воду й переходити в стан спокою. Деякі бактерії в несприятливих умовах утворюють спори, які характеризуються високою стійкістю. Археї спор не утворюють.

Ціанобактерії, або синьо-зелені водорості

Ціанобактерії — це прокаріотичні одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні організми без джгутиків та війок. Слизова капсула вкриває клітинну стінку, під якою знаходиться напівпроникна мембрана. У цитоплазмі вільно плаває ДНК-нуклеоїд, дуже дрібні рибосоми, газові вакуолі та одномембранні органели з хлорофілом (мал. 6.4). Хлоропластів у них немає. У таких зелених «мішечках» із хлорофілом здійснюється процес фотосинтезу, тому вони є автотрофними організмами.

Мал. 6.4. Будова клітини ціанобактерії

Їхнім середовищем існування є прісні та солоні водойми, вологий ґрунт та скелі, а також вони вступають у симбіоз із грибами, вищими рослинами та найпростішими. Розмножуються вегетативно (поділом, частинами тіла) та нестатево (формуючи спори). Серед представників найбільш поширеними є спіруліна, носток, глеокапса, глеобактер.

Спіруліну вживають в їжу як біодобавку, а також вона є джерелом харчового білка. Ціанобактерії використовують як корм для худоби, органічні добрива, у виробництві паперу, лаків та фарб.

Значення прокаріот у природі та житті людини

Бактерії відповідають за процес мінералізації відмерлих решток тварин та рослин і повертають хімічні речовин у ґрунт, які повторно використовуються рослинами. Ціанобактерії у водоймах при сприятливих умовах швидко розмножуються і спричиняють «цвітіння» води.

Пригадайте водойми вашої місцевості. Це ставки, озера, річки? Прісні чи солоні? Чи спостерігали ви колись у водоймах явище «цвітіння» води?

Робота в групах

Використовуючи додаткові джерела інформації, розв’яжіть проблему, пов’язану з «цвітінням води». Поясніть, які водорості й чому викликають цей процес. Установіть його причини й шкоду для водних мешканців. Розробить план вирішення проблеми «цвітіння» води.

Люди давно навчилися використовувати бактерії задля власних потреб, виготовляючи кефір, йогурт, сметану, для квашення овочів, виготовлення вина тощо. Також люди вивчають дії хвороботворних бактерій на живі організми й складають відповідні правила гігієни для профілактики бактеріальних захворювань.

Робота в парі

Створіть лепбук «Дотримання правил гігієни для профілактики бактеріальних захворювань людини» (для шкільної їдальні або подвір’я).

Підсумки

Бактерії — це прокаріоти, переважно одноклітинні організми. Вони можуть бути в повітрі, у воді, у гарячих джерелах, на дні океану, на різних поверхнях, у ґрунті, усередині живих організмів тощо. Серед бактерій є сапрофіти, паразити, симбіонти, автотрофи. Археї — це група мікроскопічних організмів, які відрізняються від бактерій своїми генетичними та біохімічними особливостями. Ціанобактерії — це прокаріотичні одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні організми, без джгутиків та війок, синьо-зеленого кольору і здатні до фотосинтезу.

1. Хто такі бактерії, археї та ціанобактерії?
2. Які середовища існування в бактерій, архей та ціанобактерій?
3. Які є форми бактерій?
4. Які існують форми руху в бактерій, архей та ціанобактерій?
5. Опишіть особливості будови ціанобактерій.
6. Яке значення прокаріот у природі та житті людини?

Перевір себе

Перейдіть на сайт за QR-кодом або за покликанням https://learningapps.org/view32786031 та виконайте завдання.

1. Використовуючи додаткові джерела інформації, спробуйте виконати домашній експеримент за вибором «Дослідження впливу температур на швидкість розмноження бактерій йогуртової культури» або «Дослідження швидкості утворення йогурту залежно від жирності молока».
2. Напишіть есе, твір або розповідь «Я і мої бактерії»

Зміст