Способ деления бактерий растений животных

Бактерии

Люди — редкое исключение в мире бактерий.

Бактерии (греч. bakterion — палочка) — простые одноклеточные микроскопические организмы, принадлежащие к прокариотам. В пищевых цепях они играют важнейшую роль редуцентов: разлагают органические вещества мертвых животных и растений.

Бактерии обладают исключительной устойчивостью: их можно обнаружить даже на стенках ядерного реактора. Такая способность связана с их быстрым размножением — при благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. При изменении условий внешней среды (за счет мутаций) выживают и размножаются те формы, которые устойчивы к действию того или иного фактора (к примеру, радиации).

Строение бактерий

Бактерии имеют клеточную стенку, состоящую из муреина (пептидогликана) и выполняющую защитную функцию. У бактерий (прокариот, доядерных) отсутствуют мембранные органоиды. В их клетке можно найти только немембранные: рибосомы, жгутики, пили. Пили — поверхностные структуры, которые служат для прикрепления бактерии к субстрату.

Наследственный материал находится прямо в цитоплазме (не в ядре, как у эукариот) в виде нуклеоида. Нуклеоид (лат. nucleus — ядро + греч. eidos вид) — одна сложная кольцевидная молекула ДНК, не ограниченная мембранами от остальной части клетки.

Долгое время выделяли «особый органоид» бактерий — мезосомы, считали, что они могут участвовать в некоторых клеточных процессах.

Спешу сообщить, что на данный момент установлено однозначно: мезосомы это складки цитоплазматический мембраны, образующиеся только лишь при подготовке бактерий к электронной микроскопии (это артефакты, в живой бактерии их нет).

При наступлении неблагоприятных для жизни условий бактерии образуют защитную оболочку — спору. При образовании споры клетка частично теряет воду, уменьшаясь при этом в объеме. В таком состоянии бактерии могут сохраняться тысячи лет!

В состоянии споры бактерии очень устойчивы к изменениям температуры, механическим и химическим факторам. При изменении условий среды на благоприятные, бактерии покидают спору и приступают к размножению.

Энергетический обмен бактерий

Бактерии получают энергию за счет окисления веществ. Существуют аэробные бактерии, живущие в воздушной среде, и анаэробные бактерии, которые могут жить только в условиях отсутствия кислорода.

К аэробным бактериям относят многочисленных редуцентов, которые разлагают органические вещества мертвых растений и животных. Анаэробные бактерии составляют микрофлору нашего кишечника — бескислородную среду обитания.

Получают энергию бактерии путем хемо- или фотосинтеза. Среди хемосинтезирующих бактерий можно встретить нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии.

Важно заметить, что клубеньковые бактерии (азотфиксирующие) не осуществляют хемосинтез: клубеньковые бактерии относятся к гетеротрофам.

Среди фотосинтезирующих бактерий особое место принадлежит цианобактериями (сине-зеленым водорослям). Благодаря им сотни миллионов лет назад возник кислород, а с ним и озоновый слой: появилась жизнь на поверхность земли и аэробный тип дыхания (поглощение кислорода), которым мы сейчас с вами пользуемся 🙂

Что касается бактерий гетеротрофов, то их способ питания основан на разложении останков животных и растений — сапротрофы (редуценты), либо же они питаются органами и тканями животных и растений — паразиты.

Биотехнология

Бактерии широко применяются в направлении биотехнологии — генной инженерии. Их используют для получения различных химических веществ (белков).

В ДНК бактерии вставляют нужный ген (к примеру, ген, кодирующий белковый гормон — инсулин), бактерия принимает новый участок гена за свой собственный, в результате чего начинает синтезировать белок с данного участка. На рибосомах подобных бактерий синтезируется инсулин, который человек собирает, обрабатывает и использует как лекарство.

Бактерии используются для получения антибиотиков (тетрациклина, стрептомицина, грамицидина), широко применяемых в медицине. Бактерии также применяют в пищевой промышленности, где их используют для получения молочнокислых продуктов, алкогольных напитков.

Классификация бактерий по форме

При микроскопии становятся заметны явные отличия форм бактерий.

По форме бактериальные клетки подразделяются на:

• Стафилококки — их скопления похожи на виноградные грозди
• Диплококки — округлой формы, расположенные попарно
• Стрептококки — объединяются в цепочки, напоминающие нити жемчуга
• Палочки
• Вибрионы — изогнутые в виде запятой
• Спириллы — спирально извитые палочки
• Спирохеты — сильно извитые (до 10-15 витков) палочки

Размножение бактерий

Бактерии, как прокариоты (доядерные организмы), не могут делиться митозом, так как основное условие митоза — наличие ядра. Бактерии делятся бинарным делением клетки.

В ходе бинарного деления бактерия делится на две дочерние клетки, являющиеся генетическими копиями материнской. Деление в среднем происходит раз в 20 минут, популяция бактерий растет в геометрической прогрессии.

При размножении в лабораторных условиях бактерии образуют колонии. Колонии — видимые невооруженным глазом скопления клеток, образуемые в процессе роста и размножения микроорганизмов на питательном субстрате. Колонии выращиваются в чашках Петри.

Бактериальные инфекции

Многие патогенные бактерии приводят к развитию тяжелых заболеваний у человека. На настоящий момент при бактериальных инфекциях применяются антибиотики, дающие хороший эффект.

От некоторых болезней: дифтерия, коклюш и т.д. разработаны вакцины, дающие стойкий пожизненный иммунитет. После вакцинации образуются антитела к возбудителю, вследствие чего организм становится защищен от подобных инфекций: при встрече с возбудителем человек не заболевает, или переносит болезнь в легкой форме.

К бактериальным инфекциям относятся: чума, дифтерия, туберкулез, коклюш, гонорея, сифилис, тиф, столбняк, брюшной тиф, сальмонеллез, дизентерия, холера. Ниже вы можете видеть возбудителей данных заболеваний и место их локализации в организме.

Для борьбы с бактериями, вирусами и грибами в медицинских учреждениях (уже часто и в домашних условиях) используется кварцевание. Кварцевание — процесс обеззараживания помещения, суть которого в лампе, испускающей ультрафиолетовое излучение, губительное для микроорганизмов.

При проведении медицинских процедур локального кварцевания (облучения УФ отдельных участков) тела следует надевать защитные очки для избежания ожога сетчатки глаза. При кварцевании помещений следует покинуть их по той же причине.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Размножение бактерии

Размножение бактерии – это увеличение количества клеток в популяции [2] .

При завершении роста и достижения физиологической зрелости бактериальная клетка начинает размножаться. Под размножением бактерий, как и прочих микробов, подразумевают их способность к самовоспроизведению и увеличению количества особей на единицу объема [1] .

Размножение бактерий Xanthomonas campestris

2. Увеличения числа бактерий в культуре Xanthomonas campestris в результате размножения [4]

Способы размножения бактерий

Бактерии, как и прочие прокариоты, размножаются бесполым путем. Установлено несколько способов размножения:

1. Поперечное деление (бинарное деление) – основной способ размножения бактериальных клеток, путем простого деления клетки пополам [3] .
2. Фрагментация (дробление) – одновременное образование из одной материнской бактериальной клетки трех и более дочерних клеток, характеризующихся содержанием полного объема генетического материала и части протоплазмы. Фрагментация характерна для представителей порядков: Микоплазмы(Mycoplasmatales),Актиномицеты(Actinomycetales)[2] .
3. Почкование – предварительное образование на материнской клетке шаровидных выпячиваний, в последующем увеличивающихся и отделяющихся в качестве дочерних клеток. Почкованием могут размножаться представители порядка Микоплазмы(Mycoplasmatales)[2].
4. Бесполое спорообразование – это процесс фрагментации концевых отделов спороносцев с образованием бесполых спор, которые могут быть подвижны и заключены в спорангии. Такой способ размножения встречается у представителей порядка Актиномицеты(Actinomycetales)[2] .
5. Циклическое размножение – своеобразный способ размножения, характерный для облигатных внутриклеточных паразитических бактерий – хламидий [2] .

Типы и формы деления генетически детерминированы и сохраняются в последующих генерациях. Однако, способ размножения не является систематическим признаком. В частности, у представителей порядка Микоплазмы (Mycoplasmatales) и Актиномицеты (Actinomycetales) установлено наличие различных способов размножения [2] .

Типы деления бактерий

Различают следующие типы деления бактериальных клеток:

• клеточное деление опережает разделение и приводит к образованию «многоклеточных» палочек и кокков;
• синхронное клеточное деление – разделение и деление нуклеотда сопровождаются формированием одноклеточных организмов;
• деление нуклеоида опережает клеточное деление, что приводит к образованию многонуклеоидных бактерий[1] .

Формы разделения бактерий

Разделение бактерий происходит тремя способами:

• разламывающее разделение – две индивидуальные клетки, неоднократно переламываясь в месте сочленения, разрывают цитоплазматический мостик и отталкиваются друг от друга, образуя цепочки, что характерно для сибиреязвенных бацилл;
• скользящее разделение – после деления клетки обособляются, и одна из них скользит по поверхности другой;
• секущее разделение – одна из разделившихся клеток свободным концом описывает дугу круга, центом которого служит точка ее контакта с другой клеткой. При этом образуется форма, напоминающая римскую пятерку или клинопись, что характерно для коринобактерий дифтерии [1] .

Источник

Как размножаются бактерии?

Естественное вегетативное размножение растений и грибов

Вегетативное размножение многоклеточных водорослей происходит путем отделения части тела водоросли.

У высших растений существует несколько способов вегетативного размножения. Один из них — образование корневых отпрысков. Так, у малины и шиповника на корнях образуются почки, из которых вырастают молодые побеги. Они растут быстрее, чем побеги, развивающиеся из семян, так как пользуются уже развитой корневой системой.

Возможно вегетативное размножение с помощью видоизмененных побегов — луковиц, клубней и корневищ. Многочисленные луковички-детки образуются у тюльпанов и лилий. Картофель размножается клубнями, а сорняк пырей — корневищем. С помощью усов (ползучих надземных побегов) размножается земляника. Грибы могут размножаться путем отделения одной или нескольких клеток, дающих начало новому организму.

В природе вегетативное размножение позволяет растениям выживать и расселяться в условиях, когда половое размножение семенами затруднено.

Размножение бактерий

Бактерии размножаются путем деления клетки на две. В бактериальной клетке находится одна хромосома в виде кольца. Перед делением она удваивается. Каждая дочерняя клетка получает но одной хромосоме и служит копией материнской клетки. У бактерий очень высокий теми размножения. Этим объясняется то, что, попав в организм человека, болезнетворные бактерии всего за несколько часов могут привести к развитию опасного заболевания. При недостатке питательных веществ размножение бактерий останавливается.

У многих бактерий в результате уплотнения внутреннего содержимого и клеточной оболочки образуются споры. Они отличаются стойкостью к неблагоприятным условиям и могут существовать много лет. Споры служат для сохранения особей, а не для размножения, как у растений.

Небактериальные инфекции

Не только возбудители бактериальных болезней способны попадать в организм половым путем, но и другие микроорганизмы:

ВИЧ, возбудителями которого являются ретровирусы. Они поражают клетки иммунной системы, внедряясь в них, вследствие чего организм не способен выработать антитела к вирусам. Поэтому болезнь неизлечима и требует постоянной антиретровирусной терапии.

Гепатит С, который может передаваться также через кровь. Вирус поражает печень, постепенно ее разрушая. Заболевание может протекать годами бессимптомно, пока не закончится циррозом или раком. Вакцины против вируса нет, как и не вырабатывается иммунитет после выздоровления. Это значит, что подхватить инфекцию можно снова.

Лихорадка Эбола, возбудителем которой является вирус рода Ebolavirus, включающий 5 видов. При заражении возникает лихорадка и общая интоксикация организма, головная боль, слабость, кашель, боли в груди, рвота, обезвоживание. Могут быть кровотечения из десен, влагалища. Если выздоровление не наступает через неделю, то наиболее вероятен смертельный исход. Вакцины от Ebolavirus нет.

Микроорганизмы, вызывающие серьезные воспаления репродуктивных органов, являются наиболее опасными для человека, нанося вред его здоровью, отнимая возможность жить полноценно. Элементарные методы профилактики – разборчивая сексуальная жизнь, барьерная контрацепция – помогут не только сберечь здоровье и деньги на дорогое лечение, но и сохранить способность к зачатию здоровых детей.

Этапы деления

После достижения определенных размеров, присущих взрослой клетке, запускаются механизмы деления.

Репликация ДНК

Репликация ДНК предшествует клеточному делению. Мезосомы (складки цитоплазматической мембраны) удерживают ДНК до тех пор, пока процесс деления (репликации) не завершится.

Репликация ДНК осуществляется с помощью ферментов ДНК-полимеразами. При репликации водородные связи в 2-х спиральной ДНК разрываются, в результате чего из одной ДНК образуются две дочерние односпиральные. В последующем, когда дочерние ДНК заняли свое место в разделенных дочерних клетках, происходит их восстановление.

Как только репликация ДНК завершилась, в результате синтеза клеточной стенки появляется перетяжка, разделяющая клетку пополам. Вначале делению подвергается нуклеотид, затем цитоплазма. Синтез клеточной стенки завершает деление.

Рис. 4. Схема деления бактериальной клетки.

Обмен участками ДНК

У сенной палочки процесс репликации ДНК завершается обменом участками 2-х ДНК.

После деления клетки образуется перемычка, по которой ДНК одной клетки переходит в другую. Далее обе ДНК сплетаются. Некоторые отрезки обоих ДНК слипаются. В местах слипания происходит обмен отрезками ДНК. Одна из ДНК по перемычке уходит обратно в первую клетку.

Рис. 5. Вариант обмена ДНК у сенной палочки.

Генетический аппарат бактерий

Генетический аппарат бактерий представлен единственной ДНК — хромосомой. ДНК замкнута в кольцо. Хромосома локализована в нуклеотиде, не имеющем мембраны. В бактериальной клетке имеются плазмиды.

Нуклеоид

Нуклеоид является аналогом ядра. Он расположен в центре клетки. В нем локализована ДНК — носитель наследственной информации в свернутом виде. Раскрученная ДНК достигает в длину 1 мм. Ядерное вещество бактериальной клетки не имеет мембраны, ядрышка и набора хромосом, не делится митозом. Перед делением нуклеотид удваивается. Во время деления число нуклеотидов увеличивается до 4-х.

Рис. 2. На фото бактериальная клетка на срезе. В центральной части виден нуклеотид.

Плазмиды

Плазмиды представляют собой автономные молекулы свернутые в кольцо двунитевой ДНК. Их масса значительно меньше массы нуклеотида. Несмотря на то, что в ДНК плазмид закодирована наследственная информация, они не являются жизненно важными и необходимыми для бактериальной клетки.

Рис. 3. На фото бактериальная плазмида.

Бактерии являются прокариотами. Это означает, что их клетки лишены ядра. Но генетический материал в них все-таки присутствует. Скопления молекул ДНК находятся в определенной части цитоплазмы и называются нуклеоид. Другими словами можно сказать, что прокариоты имеют ядро без оболочки. Поэтому сложные биохимические процессы они не могут осуществлять. Однако это никак не сказывается на их способности к размножению.

Искусственное вегетативное размножение растений

Человек дли размножении культурных растений использует естественные и некоторые искусственные способы вегетативного размножения. Широко применяются способы: отводки, черенкования, прививки. Отводки — это специально отведенные от растения и прижатые к земле для укоренения побеги. Черенок — это часть побега с ночками, корнями или листьями. Из черенка вырастает новое растение. Так можно размножать смородину, иву, различные комнатные растения.

В настоящее время для вегетативного размножения растений используют клеточные культуры. При этом способе размножения целое растение получают из нескольких клеток, что позволяет быстро размножить ценные сорта.

Вид скоплений бактерий после деления

Скопления делящихся клеток имеют разнообразную форму, которая зависит от направления плоскости деления.

Шаровидные бактерии располагаются по одному, по двое (диплококки), пакетами, цепочками или как гроздья винограда. Палочковидные бактерии — цепочками.

Спиралевидные бактерии — хаотично.

Рис. 9. На фото микрококки. Они круглые, гладкие, имеют белую, желтую и красную окраску. В природе микрококки распространены повсеместно. Живут в разных полостях человеческого организма.

Рис. 10. На фото бактерии диплококки — Streptococcus pneumoniae.

Рис. 11. На фото бактерии сарцины. Кокковидные бактерии соединяются в пакеты.

Рис. 12. На фото бактерии стрептококки (от греческого «стрептос» — цепочка). Располагаются цепочками. Являются возбудителями целого ряда заболеваний.

Рис. 13. На фото бактерии «золотистые» стафилококки. Располагаются, как «гроздья винограда». Скопления имеют золотистую окраску. Являются возбудителями целого ряда заболеваний.

Рис. 14. На фото извитые бактерии лептоспиры — возбудители многих заболеваний.

Рис. 15. На фото палочковидные бактерии рода Vibrio.

Способы размножения

Различают два способа размножения: бесполое и половое. В бесполом размножении участвует одна особь. При этом дочерний организм несет все признаки материнского организма. Бесполое размножение происходит с помощью спор или вегетативных органов. Спора — особая клетка, которая отделяется от материнского организма и прорастает при благоприятных условиях, образуя новый организм. Одно растение может давать миллионы спор. При вегетативном размножении новый организм развивается из клеток или частей вегетативных органов.

Половое размножение отличается от бесполого тем, что новый организм образуется в результате слияния двух половых клеток. Слияние половых клеток называют оплодотворением. В результате оплодотворения развивается новый организм, несущий признаки обоих родителей.

Описание конъюгации

Для полового размножения бактерий мужская клетка, являющаяся донором, должна быть наделена трансмиссионной плазмидой – способной автономно передаваться молекулой ДНК. Только тогда конъюгативный перенос будет успешен.

F-плазмида – свободный генетический элемент, который содержит в себе от 60 тысяч до 100 тысяч пар оснований. Клетка, принимающая материал, соответственно является женской и называется реципиентом. В F-плазмиду входят локусы (локус – месторасположение гена в хромосоме), которые имеют около 40 генов, включая также гены, обеспечивающие притяжение клеток друг к другу.

До конца не изучено, участвуют ли белковые отростки бактерий половые пили в процессе передачи информации. Скорее всего, они служат просто для удержания клеток вместе. Белки раскрываются, давая возможность клеткам «слиться» участками своих мембран. Перенос информации осуществляется не посредством пиля, а через поры в оболочках. Весь процесс занимает несколько минут.

Одна нить ДНК плазмиды донора разрывается в определенной точке, после чего раскручивается и передается реципиенту, где сразу начинает происходить накопление белков, чтобы не дать ферментам ее разрушить. Переданная нить замыкается в кольцо, и на ее основе путем процесса синтеза (деления) восстанавливается полная структура ДНК плазмиды. Теперь реципиент становится новым донором.

Размножение одноклеточных животных

Одноклеточные животные чаще всего размножаются бесполым путем. У амебы обыкновенной перед делением материнская клетка перестает питаться и вытягивается. Ядро удлиняется, затем перешнуровывается пополам. Одновременно в клетке образуется перетяжка, которая делит ее на две примерно равные части. В благоприятных условиях амеба делится один раз в сутки.

В неблагоприятных условиях тело амебы становится круглым, а на поверхности его образуется плотная оболочка. Амеба переходит в состояние цисты, благодаря которому она может переносить недостаток влаги и низкие температуры. При попадании в благоприятные условия амеба выходит из цисты и начинает снова размножаться.

Бесполое размножение

В бесполом размножении участвует только одна исходная особь. В этом случае организм может развиться из одной клетки, а возникшие потомки по своим наследственным признакам идентичны материнскому организму. Бесполое размножение широко распространено среди растений и значительно реже встречается у животных.

Многие простейшие размножаются путем обычногомитотического деления клетки ( путем деления материнской клетки пополам (бактерии, эвглены, амебы, инфузории)). Другим одноклеточным животным, например малярийному плазмодию (возбудителю малярии),свойственно спорообразование.

Оно заключается в том, что клетка распадается на большое число особей, равное количеству ядер, заранее образованных в родительской клетке в результате многократного деления ее ядра.

Многоклеточные организмы также способны к спорообразованию: у грибов, водорослей, мхов и папоротникообразных споры и зооспоры образуются в специальных органах – спорангиях и зооспорангиях.

У многоклеточных животных бесполое размножение осуществляется также путем деления тела на две части (медузы, кольчатые черви) или же путем фрагментации тела на несколько частей (плоские черви, иглокожие). У растений широко распространено веге-тативное размножение, т. е.

размножение частями тела: участками слоевища (у водорослей, грибов, лишайников); с помощью корневища (у папоротникообразных и цветковых); участками стебля (усы у земляники, черники, у плодовых кустарников отводки у крыжовника, винограда); корнями (корневые отпрыски у малины) листьями (у бегонии).

ТАБЛИЦА (Т.А. Козлова, В.С. Кучменко. Биология в таблицах. М.,2000)

Способ размножения	Особенности размножения	Примеры организмов
Деление клетки надвое	Тело исходной (родительской) клетки делится митозом на две части, каждая из которых дает начало новым полноценным клеткам	Прокариоты. Одноклеточные эукариоты (саркодовые – амеба)
Множественное деление клетки	Тело исходной клетки делится митотически на несколько частей, каждая из которых становится новой клеткой	Одноклеточные эукариоты (жгутиковые, споровики)
Неравномерное деление клетки (почкование)	На материнской клетке сначала формируется бугорок, содержащий ядро. Почка растет, достигает размера материнской, отделяется	Одноклеточные эукариоты, некоторые инфузории, дрожжи
Спорообразование	Спора – особая клетка, покрыта плотной оболочкой, защищающей от внешних воздействий	Споровые растения; некоторые простейшие
Вегетативное размножение	Увеличение числа особей данного вида происходит путем отделения жизнеспособных частей вегетативного тела организма	Растения, животные
– у растений	Образование почек, стеблевых и корневых клубней, луковиц, корневищ	Лилейные, пасленовые, крыжовниковые и др.
– у животных	Упорядоченное и неупорядоченное деление	Кишечнополостные, морские звезды, кольчатые черви ^^^^”SB’”S8^saK;!i^^S^aa”^e”^’3ii^s^^

Характеристика форм размножения

Показатели	Формы размножения
бесполое	половое
Число родительских особей, дающих начало новому организму Исходные клетки	Одна особь Одна или несколько соматических неполовых клеток	Обычно две особи Специализированные клетки, половые – гаметы; соединение мужских и женских гамет образует зиготу
Сущность каждой формы	В наследственном материале потомков генетическая информация является точной копией родительской	Объединение в наследственном материале потомков генетической информации из двух разных источников – гамет родительских организмов
Основной клеточный механизм образования клеток	Митоз	Мейоз
Эволюционное значение”.	Способствует сохранению наибольшей приспособленности в неменяющихся условиях среды, усиливает стабилизирующую роль естественного отбора	Способствует генетическому разнообразию особей вида благодаря кроссинговеру и комбинативной изменчивости; создает предпосылки к освоению разнообразных условий обитания, обеспечивает эволюционные перспективы видов
Примеры организмов, обладающих разными формами размножения	Простейшие (амебы, эвглена зеленая и др.); одноклеточные водоросли; некоторые растения; кишечнополостные	Растения, водоросли, моховидные, плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные, голосеменные и семенные; все животные, грибы и пр.

Многоклеточная стадия

Одноклеточная фаза способна делать все функции организма, на это не влияют соседствующие рядом микроорганизмы. Одноклеточные образовывают клеточные агрегаты, они скрепляются слизью.

Часто появляется скопление бацилл в одну ветвь. Так микобактерии развивают цисты, получается своеобразный обмен. Явление служит пред посылом к многоклеточному формированию. К ним относятся цианобактерии, актиномицеты.

Каким требованиям должны отвечать особи:

1. агрегированностью клеток;
2. разделением свойств между ними;
3. установка должного контакта между особями;

У нитчатых особей структура описана в клеточной стенке, создает взаимосвязь между индивидуумами. Обмен у бактерий происходит веществами и энергией. Некоторые нитчатые помимо вегетативных особей содержат дифференциальные гетероцисты или акинеты.

Источник