Прокариотические организмы

ЦАРСТВО БАКТЕРИИ

Бактерии

Простейшие

Грибы

Растения

Животные

Одноклеточные

Многоклеточные

+ Вирусы – неклеточные организмы.

Бактерия – «палочка»

Самые древние обитатели земли. Появились около 3 млрд. лет назад.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОКАРИОТ

Царство Бактерии

Грамотрицательные бактерии

Мягкая клеточная стенка

Грамположительные бактерии

Жесткая клеточная стенка

Микоплазмы

АрхебактерииБактерии, обитающие

в экстремальных условиях

Большинство мелкие (не более 10 мкм) округлые, овальные

или удлиненные клетки.

Некоторые имеют жгутики

Среда обитания – повсеместно (водная, почвенная, наземно-

воздушная, организменная)

Условия обитания – разнообразные.

ФОРМЫ БАКТЕРИЙ

ФОРМЫ БАКТЕРИЙ

Шаровидные — кокки:микрококки — делятся в разных плоскостях, лежат одиночно;

диплококки — делятся в одной плоскости, образуют пары;

тетракокки — делятся в двух плоскостях, образуют тетрады;

стрептококки — делятся в одной плоскости, образуют цепочки;

стафилококки — делятся в разных плоскостях, образуют скопления,

напоминающие грозди винограда;

сарцины — делятся в трех плоскостях, образуют пакеты по 8 особей.

Вытянутые — бациллы (палочковидные) — делятся в разных

плоскостях, лежат одиночно;

Извитые:вибрионы (в виде запятой);

спириллы — имеют от 4 до 6 витков;

спирохеты — длинные и тонкие извитые формы с числом витков от

6 до 15.

Спорообразующие аэробные бактерии, у которых размер споры

не превышает диаметр клетки, называются бациллами.

Спорообразующие анаэробные бактерии, у которых размер

споры превышает диаметр клетки, и поэтому они принимают

форму веретена и называются клостридиями (от лат.

Clostridium – веретено).

СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ.

1. ЦИТОЛЕММА (плазматическая

мембрана)

Общий принцип устройства – как у

эукариот, но из липидов –

отсутствует холестерин

ФУНКЦИИ: транспортная, защитная,

разграничительная, рецепторная.

+ дополнительные: фотосинтез,

окисление, синтез капсул и

клеточных стенок.

У некоторых

микроорганизмов

мембрана впячивается

внутрь клетки, образуя

мезосомы и ламеллы

(стопки мешочков-

тилакоидов)

В клетках фотосинтезирующих

бактерий имеются

внутрицитоплазматические

мембранные образования —

хлоросомы, обеспечивающие

протекание бактериального

фотосинтеза.

2. Клеточная стенка.

Составляет 5-50% от всей сухой массы клетки.

ФУНКЦИИ: формообразование, защита от осмотического шока.

Ба

кте

ри

и

Грамположительные

Толстая клеточная стенка из муреина

Под йодом окрашивается в темно-фиолетовый цвет. Не

окрашивается фуксином

Грамотрицательные

Тонкая клеточная стенка из пептидогликана

Окрашивается фуксином

3. Капсула.Толстый слой оводненного материала.

ФУНКЦИИ: защищает от высыхания, повреждений, вирусов,

придает специфичность клетке.

Капсул

а Собственно капсулаТолщина 10 мкм, состоит

из углеводов и ПВК

Слизь Студенистая капсула

Влагалище Тонкая «микрокапсула»

4. Органы передвижения.

Аппарат передвижения – жгутики (длина 3-15 мкм, толщина 10-

20 нм).

Жгутики вращаются со скоростью 3000 оборотов в минуту,

притом клетка вращается в другую сторону.

Жгу

тики

Политрихии Пучок нитей

Монотрихии Одна нить

5. Фимбрии (пили)Полые нити, располагающиеся по

периферии клетки (100-250 шт.)

ФУНКЦИИ:

• Прикрепление к эукариотическим

клеткам.

• Коньюгация.

6. Цитоплазма.

Сложная коллоидная система с

малым количеством органелл.

ОСНОВНЫЕ:

-Аэросомы (газовые вакуоли)

Придают плавучесть и

осуществляют светопреломление.

-Карбоксисомы (вакуоли с

углекислым газом)

-Везикулы (пузырьки с

пигментами).

+ Внутриклеточные запасные

вещества.

7. Рибосомы

Для бактерий характерны 70S-рибосомы. Рибосомы

бактериальных клеток собраны в полисомы, образованные

десятками рибосом.

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АППАРАТ

ЯДРА – НЕТ!

Основная генетическая информация – в

нуклеотиде (может быть и ДНК и РНК).

Нуклеотид образует две структуры:

1) Хромосома (геном – 8*106 пар нуклеотидов)

2) Плазмиды – кольцевые молекулы ДНК\РНК

Могут нести в себе информацию о структуре

1-200 белков.

Пл

азм

ид

ы

Автономные

Интегрированные

ОСОБЕННОСТИ ПЛАЗМИД:

1. Наличие «липких концов» –

короткие участки ДНК, которые могут

«прилипать» друг к другу.

2. Обладают трансмиссивностью –

могут передаваться из клетки в клетку

(некоторые делают это

самостоятельно).

3. Могут передавать устойчивость к

различным факторам от одной клетки

к другой.

4. Могут спонтанно теряться

другими клетками.

5. Контролируют определенные

свойства бактерий.

ВИДЫ ПЛАЗМИД

• Контролируют способность к размножению

F-плазмиды (фертильные)

• Формируют устойчивость бактерий к лекарствам.

R-плазмиды (резистентные)

• Контролируют синтез веществ, летальных для других бактерий

B-плазмиды (бактериоциногенные)

• Ответственны за синтез гемолизинов, помогающих в размножении

Hly-плазмиды

• Контролируют синтез токсинов

Ent-плазмиды

Плазмиды антигенов

• Помогают расщеплять некоторые особые вещества (камфора, ксилол, нефть и т.д.)

Плазмиды деградации

ПОКОЯЩИЕСЯ ФОРМЫ

При неблагоприятных условиях бактерии могут образовывать

покоящиеся формы, сохраняющие их жизнеспособность.

Формы

Эндоспоры

Образуются за счет

впячиванияцитолеммы

Экзоспоры

Образуются в результате внутреннего почкования

клетки

Цисты

Более твердая

оболочка из нескольких

слоев

Бактероиды

Образуются из тканей

организма-хозяина

ВИДЫ БАКТЕРИАЛЬНЫХ КЛЕТОК

По питанию:

1. Цианобактерии (имеют внутри вещество – цианофицин)

2. Прохлорофиты (Хлорофилл В)

3. Зеленые (Хлорофилл А)

4. Пурпурные

5. Железобактерии

6. Нитрифицирующие

7. Водородные

8. Серобактерии

ПИТАНИЕ БАКТЕРИЙ

Спо

со

бы

пи

тани

я

Гетеротрофы

Сапротрофы

Паразиты

Симбионты

Автотрофы

Хемотрофы

Фототрофы

Вместе с пищей бактерии, как и другие

организмы, получают энергию для

процессов жизнедеятельности и

строительный материал для синтеза

клеточных структур.

Среди бактерий различают:

гетеротрофов, потребляющих готовое

органическое вещество. Они могут быть:

сапротрофами, то есть питаться

мертвым органическом веществом;

паразитами, то есть потреблять

органическое вещество живых

растений и животных;

симбионтами, живущими совместно

с другими организмами (кишечная

палочка, клубеньковые бактерии).

Другая группа, автотрофы, способна синтезировать органические

вещества из неорганических. Среди них различают:

фотоавтотрофов, синтезирующих органические вещества за

счет энергии света, и хемоавтотрофов, синтезирующих

органические вещества за счет химической энергии окисления

неорганических веществ: серы, сероводорода, аммиака и т.д.

Фотоавтотрофы:

• Фотосинтезирующие серобактерии (зеленые и

пурпурные)

Донор водорода – Н2S, кислород не выделяется.

6СО2 + 12Н2S → С6Н12О6 + 12S + 6Н2О

• У цианобактерий (синезеленых)

Донор водорода - Н2О, при фотосинтезе выделяется

кислород

6СО2 + 12Н2О → С6Н12О6 + 6О2 + 6Н2О

Хемоавтотрофы:

Хемоавтотрофы используют энергию химических связей.

Открыты в 1887 году С.Н.Виноградским.

• Нитрифицирующие бактерии, способные окислять аммиак,

образующийся при гниении органических остатков, сначала до

азотистой, а затем до азотной кислоты:

2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O + 663 кДж

2НNО2 + O2 = 2HNO3 + 142 кДж• Бесцветные серобактерии окисляют сероводород и

накапливают в своих клетках серу:

2Н2S + О2 = 2Н2О + 2S + 272 кДжПри недостатке сероводорода бактерии производят дальнейшее

окисление серы до серной кислоты:

2S + 3О2 + 2Н2О = 2Н2SО4 + 636 кДж• Железобактерии окисляют двувалентное железо до

трехвалентного:

4FeCO3 + O2 + H2O = 4Fe(OH)3 + 4CO2 + 324 кДж• Водородные бактерии используют энергию, выделяющуюся при

окислении молекулярного водорода:

2Н2 + О2 = 2Н2О + 235 кДж

РАЗМНОЖЕНИЕ

1. Бесполое: деление надвое (время деления 10-30 мин.)

2. Половое:

А) Трансформация (изменение наследственных свойств

клетки путем попадания в нее чужеродной плазмиды)

Б) Конъюгация (сливание содержимого двух исходных клеток)

В) Трансдукция (перенос бактериофага из одной клетки в

другую)

КОЛОНИИ

Бактерии склонны к колониальности.

Ви

д к

ол

они

й S-тип Круглые

R-тип Неправильные

M-тип Слизистые

• Разрушение органических остатков.

• Участие в почвообразовании.

• Участие в образовании атмосферы.

• Использование в пищевой промышленности для

получения молочно- кислых продуктов

• Получение антибиотиков, аминокислот, витаминов и

др.

• Очистка сточных вод, образование метана

• Симбионты многих организмов (кишечная палочка у

человека)

• Вызывают инфекционные заболевания(туберкулёз,

ангина)

• В настоящее время, используя трансформированные

кишечные палочки, получают инсулин, соматотропный

гормон, интерферон

Значение бактерий

Этапы:

• Рестрикция (разрезание ДНК человека и плазмидырестриктазами)

• Создание вектора, содержащего все управляющие гены(регулятор, оператор, маркерные гены)

• Лигирование («вшивание» фрагмента ДНК человека вплазмиды лигазами)

• Трансформация (введение рекомбинантных плазмид вбактериальные клетки)

• Скрининг (отбор таких трансформированных бактерий ,которые несут нужный для человека ген)

• Размножение именно тех трансформированных бактерий ,которые несут нужный для человека ген.

БАКТЕРИИ И ОКРУЖАЮЩАЯ

СРЕДА

На рост и развитие бактерий влияют:

1. Температура:

А) Психрофильные бактерии (0-20 ОС)

Б) Мезофильные бактерии (20-40 ОС) Все патогенные

бактерии

В) Термофильные бактерии (50-100 ОС)

2. Давление

3. Ультразвук

4. Высушивание

5. Излучение:

А) Ультрафиолетовое

Б) Ионизирующее

6. Стерилизация:

А) Огнем (пламя горелки + иногда спирт)

Б) Сухим жаром (не менее 1 часа)

В) Кипячением (40 минут + сода)

Г) Паром под давлением

Д) Текущим паром (в автоклавах)

7. Химическое воздействие.П

репа

раты

Бактерицидные свойства

Убивают бактерии

Пенициллин

Ванкомицин

Цефалоспорин

Бактериостатические свойства

Подавляют способность

размножаться

Хлорамфеникол

Линкомицин

Эритромицин

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ

Меха

ни

зм д

ей

ств

ия

Растворение липопротеидов

Пенициллин

Повышение проницаемости

мембранИоны серебра

Денатурация белковХлор, бром, йод,

тяжелые металлы

Блокирование биохимических

реакций

Антибиотики (синтез белков), микомицин

(синтез ДНК)