С помощью чего питаются бактерии

Что такое бактерии

Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. Бактерии – это древнейшая группа микроорганизмов, живущих на нашей планете.

Как считают учёные, они появились более 3-х миллиардов лет назад и долгое время являлись единственными обитателями Земли.

Несмотря на длительный эволюционный период, бактерии и поныне остаются самыми примитивными организмами.

Открывателем мира бактерий считается голландский натуралист XVII века Антони Ван Левенгук, он же конструктор совершенного по тем временам микроскопа с 275-кратным увеличением. Такой прибор позволил вести исследования микроорганизмов с помощью микроскопии.

Только 200 лет спустя французский учёный Л.Пастер сделал серьёзный шаг вперёд в изучении физиологии и метаболизма бактерий, а его последователь Р.Кох сделал выдающиеся открытия в медицинской микробиологии (вспомним пресловутую «палочку Коха»).

Бактерии относятся к прокариотам (это кто?) – простейшим одноклеточным организмам без оформленного клеточного ядра. В биологической классификации они выделены в отдельное царство.

Более или менее детально изучено порядка 10 000 видов бактерий при том, что их насчитывается более миллиона.

Генетический материал этих микроорганизмов (ДНК) находится в клетке в определённом месте, называемом нуклеоидом. Большинство бактерий не имеют цвета, хотя встречаются экземпляры пурпурной и зелёной окраски. Колонии бактерий могут носить и другие яркие оттенки благодаря концентрированному выделению красителей в атмосферу.

В некоторых бактериальных клетках формируются споры. Спорообразование увеличивает устойчивость бактерии к экстремальным условиям. В виде споры микроб находится как бы в анабиозе, но при первой возможности спора активизируется, переходя в жизнеспособное состояние.

При наличии такого механизма бактерии выдерживают длительное кипячение и замораживание, а их близкие родственники археи обитают даже в Мёртвом море, где жизни, казалось бы, не должно быть вообще из-за громадной концентрации солей.

Как правило, бактерии в той или иной степени взаимосвязаны с высшими организмами, оказывая на них вредное или полезное воздействие (в зависимости от штамма).

Бактерии большей частью живут колониями, взаимодействуют между собой и хорошо приспосабливаются к окружающей среде.

Строение бактерии

Бактериальная клетка окутана плотной оболочкой (клеточной стенкой), выполняющей защитную функцию. Клеточная стенка проницаема, что позволяет питательным веществам проникать внутрь клетки, а продуктам обмена выходить наружу.

Нередко поверх оболочки образуется ещё один защитный слой в виде слизи – капсула, которая оберегает бактерию от высоких температур, предотвращая высыхание.

Внутри бактериальной клетки располагаются следующие компоненты:

У многих бактерий присутствуют один или несколько жгутиков. Их длина может быть намного больше размера самой бактерии.

Помимо жгутиков, на теле бактерии находятся более короткие и тонкие нитевидные образования – пили. Жгутики являются инструментом для передвижения, а пили нужны, главным образом, для прикрепления бактерии к ткани.

Виды и формы бактерий

Различают бактерии по многим признакам. Например, по характеру воздействия они бывают вредными (болезнетворными) или полезными (к ним относятся, например, пробиотики, бактерии для септиков и др.).

По типу питания – автотрофными (синтезирующими органические вещества) или гетеротрофными (питающимися готовой органикой).

Часто бактерии различают по их форме. В переводе с древнегреческого «бактерия» означает «палочка», но на самом деле конфигурация микробов гораздо разнообразней, что видно из нижеприведённой таблицы.

Способы питания

По способу питания бактерии подразделяются на автотрофы (питают себя сами) и гетеротрофы (питаются за счёт других).

Автотрофы не нуждаются в продуктах, произведённых другими живыми организмами. Главным (а иногда и единственным) источником углерода для них служит диоксид этого химического элемента (СО2).

Используя диоксид углерода в совокупности с некоторыми неорганическими соединениями (такими как аммиак, сера и др.), бактерии с помощью сложных химических реакций синтезируют нужные им биохимические компоненты.

Гетеротрофы, будучи неспособными обеспечить себя сами, в качестве главного источника углерода используют углеродосодержащие вещества (в частности, сахар), произведённые другими представителями флоры и фауны.

Размножение бактерий

Бактерии размножаются бесполым путём посредством деления.

На определённом этапе развития кольцевая молекула ДНК удваивается (образуя копию), обе её части закрепляются на клеточной стенке, а при удлинении тела бактерии расходятся в разные стороны.

Между образовавшимися таким образом ДНК на теле бактерии начитает формироваться стяжка, которая, плавно сжимаясь, делит клетку надвое. Каждая половинка сразу же начинает самостоятельную жизнь, развивается, созревает, делится и т.д. Почкование наблюдается крайне редко.

В нормальных условиях бактериальная клетка делится каждые 25-35 минут.

За одни сутки одна бактерия даёт огромное потомство (цифру с 18-ю нулями!), но в живой природе большая его часть погибает под воздействием множества неблагоприятных факторов. Иначе… фантазии не хватает, чтобы представить иное развитие событий.

Способы передвижения

Среди бактерий встречаются как подвижные, так и неподвижные экземпляры.

Подвижные особи перемещаются с помощью жгутиков либо путём волнистых сокращений.

При отсутствии жгутиков некоторые виды бактерий всё же могут передвигаться. Так, покрытые слизистым налётом бациллы обладают способностью к скольжению, а водные и почвенные бактерии часто имеют в цитоплазме газовые пузырьки (вакуоли).

За счёт регулирования объёма газа в пузырьках почвенные бактерии перемещаются по капиллярам почвы, а водные погружаются в глубину или всплывают на поверхность.

Бактерии и вирусы

Несмотря на некоторое сходство (в частности, микроскопические размеры), эти микроорганизмы относятся к разным категориям.

Принципиальное отличие заключается в том, что микробы в своей массе – одноклеточные организмы, которые могут размножаться без посторонней помощи, а вот вирусам (это что?) с их неклеточной структурой для репликации необходима живая клетка.

Бактерии по размеру значительно больше вирусов. Большинство из них можно увидеть в обычный оптический микроскоп, а вирусы различимы только в электронный микроскоп.

То, что бактерии и вирусы – принципиально разные организмы, подтверждает и тот факт, что их изучают отдельные разделы микробиологии: бактериология и вирусология.

Роль бактерий в природе и жизни человека

Бактерии занимают важнейшее место в растительном мире.

Примером может служить симбиоз (взаимовыгодное сожительство) бактерий с растениями семейства бобовых.

Последние не в состоянии самостоятельно усваивать азот, поэтому получают его от бактерий, поселившихся на корнях и образовавших так называемые клубеньки. В свою очередь, корни растения снабжают бактерии углеводами. Положительный пример принципа «ты мне – я тебе».

Они присутствуют повсюду в бессчётных количествах и участвуют практически во всех происходящих в природе процессах. Бактерии разлагают органические вещества, образованные отмершими растениями, останками животных, экскрементами живых организмов, выполняя функции санитаров планеты.

Они участвуют в почвообразовании, создавая перегной. Наконец, они синтезируют минеральные соединения, которые поглощаются корнями растений.

В организме человека обитают миллиарды различных микроорганизмов как полезных, так и вредных.

К полезным представителям микрофлоры человека относятся бифидо- и лактобактерии, обитающие в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ).

Бифидобактерии активно участвуют в процессе пищеварения и образуют биологический барьер, препятствующий проникновению болезнетворных микробов. Помимо этого, они вырабатывают ферменты, которые подавляют размножение патогенных форм.

Без бифидобактерий невозможен синтез некоторых витаминов и кислот, а также нормальное усвоение кальция и железа.

Лактобактерии образуют лактозу, необходимую для расщепления молочного сахара. Вырабатывая молочную кислоту, они поддерживают оптимальный уровень кислотности в ЖКТ и стимулируют иммунную систему.

Свободными от бактерий остаются лишь органы, не имеющие прямого контакта с внешней средой (сердце, печень, мозг и др.). Хотя во время болезни и эти органы становятся уязвимыми и в любой момент могут быть поражены той или иной заразой.

Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru

Эта статья относится к рубрикам:

Комментарии и отзывы (2)

Слышал, что без бактерий жизнь на Земле станет невозможной, слишком большую роль они играют в биосфере Земли. Есть ещё экстремофильные бактерии, такие могут жить при высоких и низких температурах, в кислотах, с такими бактериями связывают надежду на обнаружение жизни на Марсе.

Видос интересный довольно в середине статьи. Там практически всё понятно и доходчиво объясняется.

Источник

Питание бактерий

Что такое питание бактерий?

Бактерии – простейшие существа, которые появились на Земле более трех миллиардов лет назад. Они очень неприхотливы. Выдерживают влагу и высокую температуру, поэтому могут жить везде: и в воде, и в воздухе, и в земле, и в растениях, в организме животных и человека. Конечно, как и любым существам, обитающим на планете, необходимо питание. Оно зависит от среды, в которой растут и развиваются микроорганизмы.

Любые существа для своей жизнедеятельности должны питаться. В результате этого процесса бактерии получают вещества, которые служат источником энергии.

Микроорганизмам жизненно необходимы азот, углерод, водород, так как они есть в любом живом организме. Именно от того, как и в каком количестве микроорганизмы получают полезные для них вещества, зависят типы их питания. Одни бактерии получают питание в уже растворенном или молекулярном виде, так как не могут сами выделять ферменты в окружающую среду. Другие бактерии сами выделяют ферменты и могут расщеплять поступающие вещества до молекул. Таким образом, питание бактерий – это получение ими питательных веществ для полноценного развития микроорганизмов, их роста и размножения.

Особенности питания бактерий

И все-таки питание бактерий существенно отличается от получения пищи всеми другими организмами. У микроорганизмов нет собственной пищеварительной системы, они берут питательные вещества из окружающей среды или из других организмов, в которых находятся. Усваиваются эти вещества всей клеткой, хотя их расщепление происходит вне самой клетки.

Эти факторы влияют на то, что проникновение энергии в бактерии не встречает никаких препятствий, процесс происходит достаточно быстро. Проживая в любых условиях и имея очень хорошую приспособляемость, микроорганизмы, перемещаясь из одной среды обитания в другую, очень быстро к ней привыкают и даже могут поменять способ питания. Именно разные способы питания бактерий являются их еще одной особенностью.

Способы питания бактерий

Способы питания бактерий – это процессы поступления в клетку бактерии питательных веществ. Существует несколько способов питания микроорганизмов:

• При поступлении веществ в клетку бактерии она не затрачивает энергию. Такой процесс называется облегченной диффузией, когда концентрация молекул вне клетки больше, чем внутри нее Молекулы, несущие питательные вещества, начинают проникать в клетку и распределяться по ней.

• При процессе простой или пассивной диффузии молекулы находятся внутри клетки в разной концентрации по сторонам мембраны, они постепенно распределяются по клетке, так как имеют разные размеры.

• Активный перенос питательных веществ требует затраты энергии, так как количество веществ в клетке может в несколько раз превышать их количества во внешней среде. Такой способ питания характерен окислительно-восстановительным процессам, происходящим в период питания бактерий.

• При четвертом способе переноса питательных веществ химически измененные молекулы походят через мембрану, так как в обычном виде они восприниматься бактерией не могут.

В процессе питания участвует и выделительная система, так как поступающие вещества в любом случае должны удаляться. Выходят они тремя способами: с помощью фосфотрансферазной реакции, контранселяционных секций (образование специального канала, через который молекулы белка выходят в окружающую среду), почковании мембраны (молекулы выходят в мембранном пузырьке).

Но способы поступления питательных веществ в бактерии неразрывно связаны с типами их питания.

Типы питания бактерий

Изучая типы питания бактерии, нельзя говорить об их единообразии. Они зависят от поступления внутрь бактерии веществ, позволяющих ей полноценно развиваться. К ним относятся углерод, водород, электроны и поступление энергии.

В зависимости от транспортировки в клетки бактерий углерода они делятся на два типа питания: автотрофное и гетеротрофное. Гетеротрофы не могут самостоятельно выделять органические вещества из неорганических и получают первые в готовом виде.

Автотрофные выполняют эту работу самостоятельно внутри клетки разными способами: с помощью выработки фотосинтеза и благодаря химическим реакциям. Гетеротрофы в свою очередь подразделяются на паразиты, симбионты и сапрофиты. А автотрофы могут быть фототрофами и хемотрофами. Именно разновидности автотрофных бактерий влияют на получение бактериями энергии.

В зависимости от поступления в бактерии электронов и водорода питание происходит с помощью литотрофов, переносящих неорганические вещества средствами сероводорода, аммиака, углекислого газа и других соединений, и органотрофов, которые доставляют электроны с помощью органических соединений. Разновидности питания бактерий позволяют им принимать активное участие в пищеварительных цепях.

Цепи питания бактерий

Цепь питания – это взаимодействие между организмами с целью получения питательных веществ. Простейшие организмы, к которым и относятся бактерии, играют в цепи питания очень важную роль. Они участвуют и в начальной ее стадии, и в завершающей, так как участвуют в разложении растений и живых организмов. Такие бактерии относятся к разряду деструкторов, то есть разрушающих микроорганизмов.

Участвуя в разложении органических веществ, они обогащают почву, так как возвращают ей то, что было взято у нее растениями или животными. Также деструкторы поглощают энергию погибших организмов. Происходит этот процесс двумя способами: при распаде углеводов и при образовании гумуса в почве. Бактерии, возвращая в почву питательные вещества, замыкают пищеварительную цепь.

В самой цепи питания выделяются пять уровней. На первом, втором, третьем и четвертом уровнях находятся автотрофы, живущие в растениях, воде и другой среде, они разносят питательные вещества. Пятый уровень принадлежит бактериям, участвующим в разлагающемся процессе умерших организмов. Тем самым бактерии с автотрофным типом питания проходят через всю цепь, а бактерии с гетеротрофным типом питания завершают ее.

Автотрофный тип питания бактерий

Автотрофный тип питания существенно отличается от гетеротрофного, так как бактерии не получают органические вещества в готовом виде, а перерабатывают их самостоятельно. Такой процесс может происходить с помощью фотосинтеза или хемосинтеза. В зависимости от процесса получения питательных веществ и получения из них энергии бактерии с автотрофным питанием делятся на два вида.

Фототрофные бактерии получают энергию за счет солнечного света путем участия в процессе фотосинтеза. Длина волн светового поглощения колеблется от 850 до 1100 нм.

Фотосинтез, в котором участвуют бактерии, выделяющие кислород в окружающую среду, называют аноксигенным. В нем принимают участие бактерии, живущие в зеленых и пурпурны водорослях, которые растут в пресной и соленой воде. Оксигенный фотосинтез происходит под воздействием кислорода, в нем участвуют цианобактерии. Он состоит из нескольких этапов. Сначала бактерии поглощают свет (фотофизический этап), затем образуется АТФ (фотохимический этап), и происходит выделение органических веществ (химический этап).

Бактерии-хемотрофы используют в качестве получения энергии хемосинтез. Это процесс химических реакций окисления неорганических веществ.

В зависимости от того, какие вещества окисляются, можно выделить разные виды бактерий:

• Железобактерии могут окислять железо, участвовать в процессе появления ржавчины

• Серобактерии способны перерабатывать серу

• Нитрифицирующие бактерии живут за счет переработки аммиака

• Водородные бактерии при очень высокой температуре могут окислять водород

Организмы, в которых живут бактерии-хемитрофы, не могут обладать фотосинтезом, так как не способны воспринимать солнечный свет.

Гетеротрофный тип питания бактерий

Гетеротрофный тип питания бактерий основан на паразитическом существовании, то есть он происходит за счет тех организмов, в которых бактерии находятся. Бактерии могут быть полезными, а могут нанести организму вред. Все гетеротрофы подразделяют на три группы: паразиты, симбионты и сапрофиты. Бактерии, вызывающие заболевания организмов, называют патогенными. Если паразиты находятся внутри клетки и поражают только ее, они являются облигатными, к ним могут относиться вирусы. Факультативные паразиты уничтожают не только клетки, но и ткани организма, но существовать они могут только в искусственной среде и в особенных условиях.

Болезнетворные бактерии приносят вред человеку и животным, заражая вирусными инфекциями. Но не все микроорганизмы с гетеротрофным типом питания вредны. Гетеротрофы играют важную роль в переработке органических веществ, они добывают из них углерод и поглощают его. Благодаря гетеротрофам почва становится плодородной, природа очищается от погибших организмов как на земле, так и в водоемах. Процесс питания гетеротрофных организмов не одинаков.

Его можно рассмотреть с разных сторон. Любые организмы имеют определенные стадии питания, во время которых пища попадает внутрь и после некоторых процессов выводится наружу. Такие же действия происходят и во время питания бактерий. Так, процесс питания некоторых гетеротрофов можно разделить на пять стадий: сначала они поглощают пищу, затем идет процесс переваривания, потом органические вещества транспортируются в клетку, и на последней стадии происходит процесс ассимиляции и выделения.

При этом гетеротрофные бактерии имеют несколько типов питания:

• Голозойный позволяет расщеплять твердые органические соединения, так как проходят все стадии пищеварения

• Сапрофитный тип питания – это участие в разложении мертвых организмов

• Паразитический тип питания предполагает использование другого организма в качестве добывания питательных веществ.

• Симбиотический тип питания подразумевает взаимовыгодное взаимодействие двух микроорганизмов или бактерии и организма

В связи с таким распределением на типы питания все гетеротрофные бактерии можно называть либо свободноживущими, не зависящими от другого микроорганизма, либо симбиотическими, то есть взаимодействующими с другими организмами.

Таким образом, можно заметить, что гетеротрофный тип питания не может быть одинаков для всех бактерий.

Он имеет три основных вида:

1) Бактерии, питающиеся готовыми органическими веществами

2) Бактерии, питающиеся мертвыми организмами

3) Бактерии, питающиеся живыми организмами

Эти виды составляют основу питания гетеротрофных бактерий.

Питание бактерий-сапрофитов

Сапрофиты – одна из разновидностей гетеротрофных бактерий. Они получают питание, перерабатывая мертвые организмы. Сапрофиты помогают разлагаться органическим веществам, выделяя ферменты. Поглощение мертвых организмов происходит путем их разложения, поэтому сапрофиты можно назвать «санитарами» окружающей среды. Участвуя в разложении, они уничтожают мертвых животных, погибшие растения.

Даже в гниении листьев участвуют сапрофиты. Для питания бактериям-сапрофитам необходимы азот, белки, витамины, пептиды, нуклеотиды, которые они получают, используя ту среду, в которой обитают. Сапрофиты могут быть анаэробными, не нуждающимися в кислороде. Их можно обнаружить в любых видах брожения: кисломолочные продукты, вина. Другой вид сапрофитов – аэробные, нуждающиеся в кислороде. Это гнилистые бактерии, которые участвуют в процессе гниения. Некоторые сапрофитные бактерии могут быть опасными для человека. Такие сапрофиты иногда путают с паразитами.

Питание бактерий-паразитов

К бактериям-паразитам можно отнести болезнетворные микроорганизмы, которые обитают внутри клеток живых организмов. Там они получают питание и размножаются, принося вред, так как организмы получают повреждения. Вредные вещества, выделяемые паразитами, распространяются по всему организму, неся такие вирусные болезни, как чума, холера, ботулизм, туберкулез и так далее. Бактерии-паразиты очень хорошо привыкают к той среде, в которую они попадают с водой, пищей, через контакт с заболевшим.

При этом они могут полностью уничтожить организм, в который попали, и тогда вынуждены искать новую среду обитания. Борьба с бактериями-паразитами идет постоянно. Ученые разрабатывают лекарства, пытаясь уничтожить болезнетворные бактерии. Но паразиты могут обитать в воздухе, поднимаясь на тридцать километров от земли, в почве, в воде. При этом одни паразиты все время живут в одном организме, питаясь им. Другие паразиты факультативные.

Они заражают организм, заставляют его погибнуть, а потом питаются его остатками, участвуя в разложении, как сапрофиты. Следовательно, живые организмы для бактерий-паразитов – это прекрасная среда для питания и дальнейшего размножения.

Питание бактерий-симбионтов

Бактерии-симбионты – это различные вещества, которые живут в одном организме и взаимодействуют между собой. У этих бактерий две функции: они оказывают положительное действие на организм, в котором живут, и защищают его от проникновения болезнетворных микроорганизмов. Например, бактерии-симбионты живут в кишечнике человека.

Они помогают переваривать остатки пищи, выделяя полезные для организма вещества. Симбионты находятся и в растениях, оказывая помощь в усвоении азота, в котором растения нуждаются. Бактерии соединяют молекулы азота с другими молекулами, создавая полезные вещества для растений. Находясь в корнях молодых растений симбионты взаимодействуют с ними, помогая им усваивать азот и забирая углеводы. Такое взаимодействие взаимовыгодно обоим организмам, помогает им развиваться.

Бактерии могут быть полезными и вредными, но без них жизнь на планете приостановилась бы. Бактерии участвуют во всех процессах жизнедеятельности живых организмов. Являясь простейшими, они составляют основу всей жизни на планете

Источник