Тема 2. Царство Еубактерії(Eubacteria)

І

Бактерії від слова “bacterion” – паличка. Це прості, найдрібніші, та найбільш поширені організми. Вони були єдиною формою життя на Землі на протязі 2 млрд. р.

Діаметр бактеріальної клітини = 1 мкм.,( інколи 0,1 мкм), довжина деяких з них досягає 10- 30 мкм. Зараз відомо біля 2500 видів бактерій.

Бактерії не мають відокремленого ядра – аналогом є нуклеоїд ДНК. Також в клітині бактерій відсутні мітохондрії, хлоропласти та особлива будова та склад мембранних структур і клітинних оболонок – такі клітини називаються прокаріотичними – доядерними. Клітини бактерій мають щільну оболонку, яку добре видно і при плазмолізі, целюлози і хітину в ній немає, але є речовина муреїн. У складі оболонки є аміноцукри і амінокислоти. Багато бактерій утворюють навколо клітини слизову капсулу (азотобактер, пневмокок). В протоплазмі старих бактерій є невеликі вакуолі. Запасні продукти: жир, глікоген, волютин - крохмалю немає. В протопласті міститься 40% нуклеопротеїдів – це більше ніж в клітинах будь – якого іншого організму, нуклеопротеїди бувають кулеподібної, еліпсовидної форми, їх нерідко приймають за ядро і називають нуклеоїдами, але у них немає оболонки і при поділі не формується веретено поділу. В нуклеоїдах зосереджена ДНК, поділ нуклеодів відбувається поперечно чи повздовжньо.

Бактерії відрізняються різноманітністю форм: паличкоподібні – бацили, сферичні –коки, спіральні – спірили, вібріони, спірохети. Сферичні внаслідок поділу утворюють диплококи, ланцюжки – стрептококи, грона – стафілококи.

Актиноміцети утворюють гіфи, які формують міцелій. Клітини мікоплазм не мають щільної оболонки – тому можуть мати самі дивовижні форми.

Першовідкривачем бактерій був Антоні Ван Левенгук(гол. ХVІІ ст.) який досяг збільшення в 160- 270 р. Світловий мікроскоп дає збільшення в 2000 разів, електронний в 200000- 500000. Під електронним мікроскопом були знайдені рибосоми, у деяких бактерій є носії пігментів, величиною 0,05 мкм., в них міститься бактеріохлорофіл та каротиноїди. Вони мають ламелярну будову, але не мають своєї мембрани. Біля зовнішньої мембрани бактеріальної клітини розміщуються базальні тільця джгутиків – завдяки їм багато клітин рухомі, клітина може їх скидати. Джгутик має гвинтоподібну будову, довжина 3- 12 мкм. Бактерії можуть мати різну форму джгутиків та різну їх кількість. Бактерій з одним джгутиком називаютьмонотрихами, з двома –амфітрихами, з пучком на одному або двох кінцях клітини –лофотрихами, з багатьма джгутиками більш-менш розміщеними по поверхні –перитрихами. У коків джгутиків немає.

Розмноження відбувається простим поділом (20 – 30 хв.). Потомство бактерії за 5- 6 днів може заповнити всі водойми, через 10 днів по об’єму може дорівнювати масі планети Земля. Цього не відбувається внаслідок нестачі поживного середовища. При несприятливих умовах утворюються спори (ендоспори). У деяких бактерій відомий статевий процес розмноження.

Бактерії поширені скрізь: в найчистішій воді, в ґрунті, повітрі, в літосфері на глибині 4 км. (в нафтових свердловинах), в пустелях, на скелях. Можуть жити в гарячих джерелах з t⁰ + 80⁰С. Дуже добре переносять несприятливі умови висушування, сильний холод, t⁰ - 80⁰ - 90⁰С, не втрачаючи життєздатності. А спори витримують навіть кип’ятіння.

ІІ

Класифікація бактерій досить складне питання. Для створення класифікації бактерій залучають різні методи систематики: морфологічний, анатомічний, історичний застосовувати важко (скам’янілі рештки малочисельні і мало що дають), географічний також не може бути використаний, так як для бактерій характерний космополітизм. Бажаний і можливий метод – біохімічний. Для виявлення спорідненості бактерій використовують метод експериментальної мінливості.

В сучасних умовах притримуються системи бактерій розробленої мікробіологом Красильниковим в 1949 р. Він поділив всі бактерії на 4 класи:

1. Еубактерії. Істині бактерії. (Eubacteriae)

2. Актиноміцети (Actinomycetes)

3. Міксобактерії (Myxobacteriae)

4. Спірохети (Spirochaetae)

Клас Істинні бактерії – Eubacteriae- це організми з клітинами, що не галузяться і мають щільні клітинні стінки. Мають форму паличок, коків, тонких ниток і спіральну форму. Серед них є рухомі і нерухомі форми. Рухомі рухаються при допомозі джгутиків. Деякі з них формують ендогенні термостійкі спори. Розмножуються поділом. Деякі утворюють гонідії. Даний клас має 4 порядки:

1. Eubacteriales(еубактерії)

2. Chlamydobaсteriales(хламідобактерії)

3. Ferribaсteriales(залізобактерії)

4. Trichobaсteriales (сіркобактерії)

Клас Actinomycetes. Представники складаються з міцелієвидних, паличковидних і коковидних грампозитивних клітин. Мають міцелій, що галузиться. Є перехідні форми, що мають бокові вирости - рудименти гілок. Клас поділяється на 4 порядки:

1. Actinomycetales– актиноміцети, що не утворюють рухомих клітин.

2. Actinoplanales– актиноміцети з рухомими клітинами.

3. Mycobakteriales– мікобактерії (сапрофіти і паразити, до них відноситься збудник туберкульозу).

4. Coccales– коки.

Клас Myxobacteriae (міксобактерії).Представлений паличковидними і коковидними клітинами, які мають тонку оболонку, тому при русі можуть міняти свою форму. Джгутиків не мають. Рух здійснюють по типу ковзання. Можуть утворювати мікроцисти, а також особливі плодові тіла, які мають найрізноманітнішу форму. Клас містить один порядок:Myxobacteriales- міксобактерії.

Клас Spirochaetae- рухомі клітини спіральної форми. В них наявна еластична стінка. Рух здійснюється при допомозі осьової нитки. Входить один порядокSpirochaetales.

Тепер виділяють ще 2 класи.

І - Microtatobitae– мікротатобіти – облігатні внутрішньоклітинні паразити.

ІІ - Мікоплазми – сапрофітні і паразитичні форми, клітини яких позбавлені клітинної оболонки.

ІІІ

Неможливо переоцінити значення бактерій в біосфері, в кругообігу хімічних елементів.

Встановлено, що понад 90% СО₂утворюється в біосфері в результаті діяльності бактерій та грибів.

Велика роль бактерій в мінералізації органічних речовин, відмерлих решток, продуктів життєдіяльності. Так білки розкладаються мікроорганізмами до пептидів, далі до амінокислот, амінокислоти розкладаються з виділенням іону амонію, амоній

окисляється до нітритів Nitrosomonas,нітрити до нітратівNitrobakter. Цей процес називається нітрифікацією, іде виділення енергії, що використовується хемоавтотрофами. Інші бактерії перетворюютьNО₃→NО₂→NН₄⁺ .

Денітрифікація – перетворення NО₃→N₂ газоподібний, чи в оксид азоту (ІV) – що призводить до зменшення азоту в грунті. Зворотний процес називається фіксацією азоту, його здійснюють декілька видів бактерій, з них найвідомішаRhizobumутворює бульбочки на корінцях бобових, бульбочки також утворюють деякі актиноміцети у дерев’янистих порід, наприклад, у вільхи.

Хемоавтотрофні бактерії, наприклад ThiobacillusокисляютьSдо сульфатів (SО₄) і тим самим роблять її доступнішою для рослин. Інші бактерії при розкладі білків сприяють виділенню Н₂S, далі сірководень сіркобактеріями перетворюється на сульфати легко доступні рослинам.

Для людини бактерії мають як позитивне так і негативне значення. Негативне значення полягає в тому, що бактерії викликають хвороби як людини так і тварин і рослин. Хвороби людини, такі як бактеріальна пневмонія, коклюш, дифтерія, скарлатина, туберкульоз передаються повітряно - крапельним шляхом; через їжу і воду передається черевний тиф, паратиф, дизентерія та інші кишкові інфекції. Внаслідок життєдіяльності багатьох цих бактерій утворюються отруйні речовини – токсини (збудник дифтерії), може призвести до загибелі. Дуже небезпечна хвороба правець.

Бактерії викликають гниття продуктів харчування, що може бути небезпечним для людини. Так Glostridiumbotulinumспричиняє хворобу ботулізм, що може призвести до смерті. Щоб запобігти цьому використовують різні методи:

Позитивна роль бактерій.Молочнокислі бактерії дають можливість мати молочнокислі продукти. Сприяють консервуванню продуктів, солінню, силосуванню. Оцтові бактерії використовують для виготовлення оцту з вина. Бактерії сприяють процесу травлення.

В промисловості бактерії використовують для отримання масляної, молочної та пропіонової кислоти, а також ацетону, бутилового спирту.

Відомо використання бактеріальних добрив, що сприяють збільшенню вмісту азоту, фосфору в грунті; їх вносять в грунт з посівним і посадочним матеріалом.

ІV