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.
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).
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.
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?
|
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. |
Это материал учебника Биология 9 класс Соболь