Способ которым размножаются бактерии

Особенности строения и размножения бактерий

Понятие

Бактерии — старейшие микроорганизмы, появившиеся на Земле около 4 млн лет назад. Название происходит от древнегреческого βακτηρία (βάκτρον) «палка, посох», так как по форме бактерии часто бывают продолговатой формы. Хотя это и не единственная форма их клеток: они могут иметь форму шара или спирали, но первыми были описаны именно палочковидные.

Бактерии могут обитать практически в любой среде, годной для питания: воздух, вода, почва, другие организмы, в том числе и человек. Считается, что больше всего бактерий обитает в верхних слоях почвы.

Строение

Бактерии состоят из одной клетки. Они имеют простейшее строение: мембрана, наполненная цитоплазмой. Особенность их строения — отсутствие ядра, митохондрий и пластид. Генетическая информация содержится в молекулах ДНК, составляющих около 1 мм в развернутом виде. У отдельных видов есть специальные гранулы для запаса питательных веществ и поддержания жизнедеятельности, газовые вакуоли, улучшающие способность передвигаться в жидкой среде.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Как правило, у бактерии есть внешние отростки — усики, с помощью которых они могут двигаться. Некоторые бактерии могут объединяться в пары, цепочки или скопления.

Если на одну чашу весов поставить вес, равный массе всех бактерий на Земле, а на другую — вес, равный массе всех животных и растений, бактерии перевесят.

Размножение

Основной способ размножения бактерий — деление клеток. Но для его осуществления необходимо, чтобы соблюдались определенные условия. Для разных видов бактерий они различаются. Одни погибают при кипячении, другие могут размножаться даже в кислотной среде. В идеальных условиях бактерии способны увеличить свою популяцию до 34 трлн особей.

Существует несколько факторов, влияющих на размножение бактерий:

• солнечный свет;
• наличие воды;
• температура окружающей среды;
• кислород;
• уровень кислотности/щелочности среды.

При наличии благоприятных факторов, бактерии начинают активно размножаться. При их отсутствии — впадают в спячку или погибают.

Способы размножения

Бинарное деление

Когда бактерия достигает определенного размера, она начинает делиться. Вначале происходит репликация (деление) ДНК, затем разделение цитоплазмы. На последнем этапе происходит образование новой клеточной стенки. Процесс деления бактерий в благоприятных условиях очень интенсивный — каждые 20-30 мин. у одной клетки. Это обусловлено тем, что большое число клеток очень быстро погибает под воздействием различных факторов.

Почкование (вегетативное размножение)

На одной из стенок бактерии появляется отросток и растет, пока не достигнет размеров «матери». Далее происходит отделение почки. Одна бактерия способна произвести до четырех почек. Такой способ размножения свойственен цианобактериям.

Множественное деление

Представляет собой бинарное деление клеток внутри материнского организма. Число таких клеток варьируется от 4 до 1000. Все они проходят последовательное деление, затем оболочка разрывается, и новые клетки выходят.

Размножение спорами

Если бактерия попадает в негативные условия, она может перейти в особое состояние, в котором может находиться очень долго (более ста лет). Спора созревает внутри клетки и занимает в ней особое положение. Затем материнская клетка отмирает, а спора покрывается особой оболочкой, более устойчивой к температурным воздействиям, влиянию различных ферментов и другим условиям, гибельным для обычной клетки.

Когда наступает благоприятный момент, из споры прорастает полноценная особь. Начинается обратный процесс: разрушение устойчивой оболочки, наполнение клетки водой, появляется способность делиться.

Устойчивость спор патогенных бактерий объясняет долгое сохранение инфекционных заболеваний, опасных для человека.

Фрагментация клеток

Во время фрагментации происходит деление материнской клетки, а затем регенерация отдельных частей до полноценной бактерии.

Половой метод

Некоторые виды бактерий могут размножаться путем конъюгации — обмена генетической информации между двумя клетками. Предметом передачи являются плазмиды, содержащие гены устойчивости в неблагоприятных условиях.

Половым методом размножаются многие виды бактерий, опасных для человека. Таким способом, например, бактерии способны формировать устойчивость к антибиотикам.

Трансформация

По сравнению с другими способами размножения трансформация встречается реже. Во время нее отдельный фрагмент ДНК встраивается в стороннюю клетку и обменивается с ней информацией. Примечательно, что это явление происходит без участия вирусов.

Трансдукция

Способ размножения, близкий трансформации, но с участием «посредника» — бактериофага, который переносит генетическую информацию от одной клетки к другой.

Среда для размножения

Бактерии размножаются как в жидкой, так и в плотной питательных средах. Размножение бактерий неизменно ведет к истощению питательной среды и отмиранию значительной части микроорганизмов.

Размножение в жидкой среде может быть нескольких видов:

Размножение в плотной питательной среде характеризуется ростом колоний различных форм и оттенков. Окрашивание питательной среды в определенный цвет зависит от пигментации бактерий.

Периодичность размножения

Жизненный цикл бактерий разделяется на несколько фаз:

1. Исходная или лаг-фаза. Продолжается от посева до роста. Длительность — 1-2 часа.
2. Интенсивный рост. Продолжается до 2 часов.
3. Логарифмическая фаза. Пик увеличения популяции, который длится 5-6 часов.
4. Спад размножения. Истощается питательная среда, клетки погибают. Длится 2 часа.
5. Стационарная фаза. Количество погибших и живых бактерий становится равным. Срок — 2 часа.
6. Ускорение гибели клеток. 3 часа.
7. Фаза логарифмической гибели. Скорость гибели становится постоянной, продолжается около 5 часов.
8. Снижение скорости отмирания. Последняя стадия цикла, при которой живые клетки переходят в спокойное состояние.

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

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