Учебник по Биологии. 9 класс. Соболь - Новая программа

Сквозь волшебный прибор Левенгука на поверхности капли воды Обнаружила наша наука удивительной жизни следы.

Н. Заболоцкий

§ 52. БАКТЕРИИ. АРХЕИ

Основные понятия и ключевые термины: БАКТЕРИИ. АРХЕИ.

Вспомните! Что такое система органического мира?

Подумайте!

Роль модельных объектов в биологии трудно переоценить - на них держится вся наука. Многие из этих биологических объектов общеизвестны - практически все знают горох посевной, дрозофилу, лягушку или мышей. Однако есть и такие, о которых и не слышали. Это кишечная палочка (Escherichia coli). К какой группе организмов она относится?

СОДЕРЖАНИЕ

Каковы особенности, разнообразие и значение бактерий?

БАКТЕРИИ (Bacteria) - группа микроскопических одноклеточных организмов, у которых нет ядра и мембранных органелл. Впервые эти микроскопические организмы увидел под микроскопом А. ван Левенгук (1632-1723). С тех пор и началось развитие науки микробиологии.

Исходными предками бактерий и всех существующих организмов были архебионты - анаэробные гетеротрофные прокариотические организмы, которые возникли около 3,5-3 млрд лет назад.

Каковы же общие особенности строения и жизнедеятельности бактерий? Клеточная стенка содержит полисахариды (муреин), плазматическая мембрана образует внутриклеточные впячивания (фотомембраны, мезосомы), из органелл в цитоплазме имеются рибосомы, вместо ядра - нуклеоид, у многих - плазмиды (маленькие кольцевые молекулы ДНК). По форме клеток их делят на группы: шаровидные, палочковидные, извилистые (ил. 142). Для бактерий характерно чрезвычайное разнообразие типов и способов питания: фотоавтотрофное (цианобактерии), хемоавтотрофное (железо, серобактерии), фотогетеротрофное (пурпурные несерные бактерии), хемогетеротрофное (сапротрофные, симбиотрофные бактерии). Большинство прокариотов являются аэробами, но есть и многочисленная группа анаэробов, которые получают энергию, необходимую для жизни, благодаря процессам брожения. Движутся с помощью слизи или жгутиков. Размножаются бесполым способом - делением клетки пополам, иногда почкованием, очень быстро (каждые 20-30 мин). У многих прокариотов образуются споры для жизни в неблагоприятных условиях.

Ил. 142. Разнообразие бактерий по форме клеток: 1-5 - шаровидные; 6, 7 - палочковидные; 8-10 - извилистые

Ныне происходит биохимическая эволюция бактерий: они способны осваивать новые адаптационные зоны, вырабатывая новые ферменты для усвоения новых питательных веществ.

Наиболее распространённой филогенетической классификацией является система, основанная на сопоставлении последовательностей нуклеотидов в рРНК. В ней все безъядерные организмы разделены на 26 филогенетических ветвей: 23 ветви представлены бактериями, три - археями. Наиболее известные группы бактерий: спирохеты (например, бледная спирохета - возбудитель сифилиса); актинобактерии (например, стрептомицеты); микоплазмы (например, микоплазма пневмонии человека); протеобактерии (например, кишечная палочка, сальмонелла, холерный вибрион, чумовая палочка, хеликобактер); цианобактерии - группа одноклеточных, колониальных прокариотов, способных к фотосинтезу с выделением кислорода и азотофиксации (например, спирулина, носток, анабена, микроцистис) (ил. 143).

Ил. 143. Разнообразие бактерий: 1 - бледная спирохета; 2 - колония актиномицетов; 3 - микоплазма пневмонии, 4 - хеликобактер; 5 - спирулина

РОЛЬ БАКТЕРИЙ В ПРИРОДЕ И ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА

В природе

• Минерализация органических остатков (например, сапротрофные бактерии) • Санитарная роль на Земле (например, бактерии гниения) • Участие в круговороте веществ (например, железобактерии, азотофиксирующие бактерии, нитрифицирующие бактерии, серобактерии и др.) • Почвообразование (например, бактерии гниения) • «Цветение» воды (например, цианобактерии) • Азотофиксация (например, цианобактерии и некоторые азотофиксирующие бактерии) • Образование нефти и газа (например, метанобактерии)

В жизни человека

• Возбудители болезней (например, туберкулёз, тиф, столбняк, холера) • Вырабатывание антибиотиков (например, бактерии рода стрептомицеты) • Биометод борьбы с насекомыми-вредителями • Повышение урожайности растений (например, использование бактериальных удобрений - азотобактерина, фосфобактерина и т. п.) • Участие в процессах брожения (например, для получения молочных продуктов) • Лабораторные объекты (например, кишечная палочка) • Обезвреживание загрязнителей (например, актиномицеты)

Итак, жизнь на Земле невозможна без бактерий, поскольку с ними связаны химические превращения, которые не могут осуществить ни археи, ни эукариоты.

Каково научное и практическое значение архей?

АРХЕИ (от греч. археос - старый) - микроскопические одноклеточные безъядерные организмы, отличающиеся от бактерий и эукариотов. Это наименее изученная и, возможно, древнейшая группа клеточных организмов (ил. 144). Эти организмы открыты в 1977 г. К. Вёзе и Дж. Фоксом. Ныне описано около 50 видов архей с довольно необычной формой клеток в виде квадрата, куба, параллелепипеда. Но по форме клеток отличить их от бактерий непросто. Основные особенности архей связаны с химическим составом и процессами жизнедеятельности. Это отсутствие в клеточной стенке пептидогликанов, наличие в геноме интронов и уникальных нуклеотидных последовательностей в генах рРНК и тРНК. Кроме того, основой клеточной мембраны архей является мономолекулярный слой липидов; только среди архей есть виды, способные к образованию метана в процессе жизнедеятельности, благодаря особым белкам ДНК является устойчивой к денатурации, в них не образуются споры и др. Археи размножаются бесполым способом: делением надвое, фрагментацией и почкованием.

Ил. 144. Представители архей: 1 - нитрозопумилус, имеющий палочковидную форму; 2 - метанобревибактер Смита - самая распространённая метаногенная архебактерия кишечника человека; 3 - сульфолобус, атакуемый бактериофагами; 4 - галоквадратум, способный жить в очень солёной воде

Многие археи распространены там, где жизнь других организмов невозможна. Некоторые живут при очень высоких температурах, часто выше 100 °C, как те, которых обнаружили в гейзерах и чёрных курильщиках. Других нашли в очень холодных средах или в чрезвычайно солёной, кислой или щёлочной воде. Основная роль архей в природе связана с их участием в круговороте азота и углерода. Многие симбиотические виды архей найдены в пищеварительных трактах жвачных животных, термитов, людей, они расщепляют целлюлозу. Археи не патогенны, нет сведений, чтобы какие-либо из них вызывали заболевания. Метаногенные археи используют в производстве биогаза, для очистки сточных вод.

Итак, открытие архей является важным событием в биологии, что даёт возможность понять эволюцию жизни и существование биосферы на современном этапе её развития.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Работа с иллюстрацией

Определите значение обозначенных элементов строения обобщённой клетки бактерий и заполните таблицу в рабочей тетради.

Название элементов строения	Значение
1. Жгутик
2. Рибосомы
3. Включения
4. Плазмалема
5. Клеточная стенка
6. Нуклеоид
7. Мезосомы
8. Цитоплазма
9. Пили, или фимбрии
10. Фотомембраны

Поисковое задание

Зооглея (от греч. зоо - животное и глейос - слизь) - слизистые образования, образующиеся в основном благодаря сосуществованию бактерий с другими организмами. К наиболее распространённым культурным видам зооглеи относятся мол очный гриб и чайный гриб. Какие же организмы участвуют в формировании этих видов зооглеи? Какое значение имеют эти формы жизни для человека?

ОТНОШЕНИЕ

Биология + Здоровье

Знать различия вирусных и бактериальных инфекций необходимо в связи с тем, что эти инфекции лечатся по-разному. Так, лечение бактериальных инфекций проводят с помощью антибиотиков.

Вирусные инфекции не подлежат лечению антибиотиками, поскольку они не действуют на них. Чем отличаются симптомы бактериальных и вирусных инфекций? В чём суть таких мер борьбы с бактериальными инфекциями, как дезинфекция, пастеризация и стерилизация?

РЕЗУЛЬТАТ

Оценка	Задания для самоконтроля
1-6	1. Кто такие бактерии? 2. Приведите примеры бактерий. 3. Назовите общие признаки бактерий. 4. Кто такие археи? 5. Приведите примеры архей. 6. Назовите несколько общих признаков архей.
7-9	7. Каковы особенности и разнообразие бактерий? 8. Каково значение бактерий? 9. Каково научное и практическое значение архей?
10-12	10. Докажите значение бактерий и архей для эволюции жизни на Земле.