Реферат: «Бактерии». Реферат бактерии

«Бактерии» - Реферат

Муниципальное общеобразовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа № 6"

Реферат по биологии.

Тема: «Бактерии»

Выполнял работу:

Арсений Сорокин Владимирович 8г класс

Содержание

I Бактерии как живые организмы…………………………………………………………….1-2

(Введение, особенности строение, поведение и сенсорные способности)

II Процессы жизнедеятельности……………………………………………………………..3-5

(Размножение, питание, дыхание)

III Дополнительные сведения…………………………………………………………………...6

(Главные источники энергии, место обитания)

IV Взаимодействие бактерий с иными формами жизни…………………………………..7-8

(Роль бактерий в природе и жизни человека)

Заключение………………………………………………………………………………………..9

I Бактерии как живые организмы

Введение

Обширная группа одноклеточных микроорганизмов, характеризующихся отсутствием окруженного оболочкой клеточного ядра. Вместе с тем генетический материал бактерии (ДНК) занимает в клетке вполне определенное место – зону, называемую нуклеоидом. Организмы с таким строением клеток называются прокариотами («доядерными») в отличие от всех остальных – эукариот («истинно ядерных»), ДНК которых находится в окруженном оболочкой ядре.

Бактерии, ранее считавшиеся микроскопическими растениями, сейчас выделены в самостоятельное царство Monera – одно из пяти в нынешней системе классификации наряду с растениями, животными, грибами и протистами.

Строение бактерий

Бактериальная клетка обычно на 70-80% состоит из воды. В сухом остатке на долю белка приходится 50%, компонентов клеточной стенки 10-20%, РНК 10-20%, ДНК 3-4% и липидов 10%. При этом в среднем количество углерода составляет 50%, кислорода 20%, азота 14%, водорода 8%, фосфора 3%, серы и калия по 1%, кальция и магния по 0,5% и железа 0,2%.

За немногими исключениями (микоплазмы) клетки бактерий окружены клеточной стенкой, которая определяет форму бактерий и выполняет механические и важные физиологические функции. Основным её компонентом является сложный биополимер муреин (пептидогликан). В зависимости от особенностей состава и строения клеточной стенки бактерии по-разному ведут себя при окрашивании по методу X. К. Грама, что послужило основанием для деления бактерий на грамположительные, грамотрицательные и на лишённые клеточной стенки (например, микоплазмы). Первые отличаются большим (до 40 раз) содержанием муреина и толстой стенкой; у грамотрицательных она существенно тоньше и покрыта снаружи внешней мембраной, состоящей из белков, фосфолипидов и липополисахаридов и, по-видимому, участвующей в транспорте веществ. У многих бактерий на поверхности имеются ворсинки (фимбрии, пили) и жгутики, обеспечивающие их движение. Часто клеточные стенки бактерий окружены слизистыми капсулами различной толщины, образованными главным образом полисахаридами (иногда гликопротеинами или полипептидами). У ряда бактерий обнаружены также т.н. S-слои (от английского surface - поверхность) , выстилающие наружную поверхность клеточной оболочки равномерно упакованными белковыми структурами

1 ст.

правильной формы.

Цитоплазматическая мембрана, отделяющая цитоплазму от клеточной стенки, служит осмотическим барьером клетки, регулирует транспорт веществ. В ней осуществляются процессы дыхания, азот-фиксации, хемосинтез и др. Нередко она образует впячивания - мезосомы. С цитоплазматической мембраной и её производными связан также биосинтез клеточной стенки, спорообразование и т. д. К ней прикреплены жгутики, геномная ДНК.

Бактериальная клетка организована довольно просто. В цитоплазме многих бактерий имеются включения, представленные различного рода пузырьками (везикулами), образованными в результате впячивания цитоплазматической мембраны. Для фототрофных, нитрифицирующих и метан-окисляющих бактерий характерна развитая сеть цитоплазматических мембран в виде неразделённых пузырьков, напоминающих граны хлоропластов эукариот. В клетках некоторых обитающих в воде бактерий имеются газовые вакуоли (аэросомы), выполняющие роль регуляторов плотности. У многих бактерий обнаружены включения запасных веществ - полисахаридов, поли-р-гидроксибутирата, полифосфатов, серы и др. В цитоплазме присутствуют также рибосомы (от 5 до 50 тыс.). У некоторых бактерий (например, у многих цианобактерий) имеются карбоксисомы - тельца, в которые заключён фермент, участвующий в фиксации СО2. В т.н. параспоральных тельцах некоторых спорообразующих бактерий содержится токсин, убивающий личинок насекомых.

Сенсорные функции и поведение

Многие бактерии обладают химическими рецепторами, которые регистрируют изменения кислотности среды и концентрацию различных веществ, например сахаров, аминокислот, кислорода и диоксида углерода. Для каждого вещества существует свой тип таких «вкусовых» рецепторов, и утрата какого-то из них в результате мутации приводит к частичной «вкусовой слепоте». Многие подвижные бактерии реагируют также на колебания температуры, а фотосинтезирующие виды – на изменения освещенности. Некоторые бактерии воспринимают направление силовых линий магнитного поля, в том числе магнитного поля Земли, с помощью присутствующих в их клетках частичек магнетита (магнитного железняка – Fe3O4). В воде бактерии используют эту свою способность для того, чтобы плыть вдоль силовых линий в поисках благоприятной среды.

Условные рефлексы у бактерий неизвестны, но определенного рода примитивная память у них есть. Плавая, они сравнивают воспринимаемую интенсивность стимула с ее прежним значением, т.е. определяют, стала она больше или меньше, и, исходя из этого, сохраняют направление движения или изменяют его.

2 ст.

II Процессы жизнедеятельности

Размножение

. Бактерии размножаются бесполым путем: ДНК в их клетке реплицируется (удваивается), клетка делится надвое, и каждая дочерняя клетка получает по одной копии родительской ДНК. Бактериальная ДНК может передаваться и между неделящимися клетками. При этом их слияния (как у эукариот) не происходит, число особей не увеличивается, и обычно в другую клетку переносится лишь небольшая часть генома (полного набора генов), в отличие от «настоящего» полового процесса, при котором потомок получает по полному комплекту генов от каждого родителя.

Такой перенос ДНК может осуществляться тремя путями. При трансформации бактерия поглощает из окружающей среды ДНК, попавшую туда при разрушении других бактерий или сознательно экспериментатором. Процесс называется трансформацией, поскольку на ранних стадиях его изучения основное внимание уделялось превращению таким путем безвредных организмов в вирулентные. Фрагменты ДНК могут также переноситься от бактерии к бактерии особыми вирусами – бактериофагами. Это называется трансдукцией. Известен также процесс, напоминающий оплодотворение и называемый конъюгацией: бактерии соединяются друг с другом временными трубчатыми выростами (копуляционными фимбриями), через которые ДНК переходит из «мужской» клетки в «женскую».

Иногда в бактерии присутствуют очень мелкие добавочные хромосомы – плазмиды, которые также могут переноситься от особи к особи. Если при этом плазмиды содержат гены, обусловливающие резистентность к антибиотикам, говорят об инфекционной резистентности. Она важна с медицинской точки зрения, поскольку может распространяться между различными видами и даже родами бактерий, в результате чего вся бактериальная флора, скажем кишечника, становится устойчивой к действию определенных лекарственных препаратов.

Питание бактерий

Своеобразие процесса питания бактерий состоит в том, что поступление питательных веществ в клетку происходит по всей поверхности, которая очень велика по сравнению с общей величиной бактерии. Второй особенностью является необыкновенная быстрота метаболических процессов и третьей — высокая адаптация к меняющимся условиям среды.

Разнообразие условий существования микробов обусловливает различные типы питания. Они определяются на основании усвоения двух из четырех

необходимых органогенов — углевода и азота. Источником водорода и

3 ст.

кислорода служит вода. По усвоению углерода бактерии можно разделить на два типа: автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы способны получать углерод из неорганических соединений и даже из углекислоты. Энергию, необходимую для синтеза, органических веществ, автотрофы получают при окислении минеральных соединений. К автотрофным бактериям относятся нитрифицирующие (находящиеся в почве), серобактерии (живущие в теплых источниках с содержанием сероводорода), железобактерии и др.Гетеротрофы используют в качестве источника углерода органические соединения. Универсальным источником углерода служат различные углеводы, белки и др. Гетеротрофы играют значительную роль в уничтожении различных мертвых органических остатков. Такие бактерии называются сапрофитами. Микробы, способные существовать за счет органических соединений организма животных и в клетках растений, получили название паразитических. Среди патогенных микроорганизмов выделяют так называемые облигатные паразиты, которые способны жить только в живых клетках или тканях. К таким микробам относятся риккетсии, вирусы и некоторые простейшие.

По способности усваивать азот бактерии делятся также на две группы: аминоавтотрофы и аминогетеротрофы. Аминоавтотрофы используют молекулярный азот воздуха. Бактерии этой группы — азотфиксирующие почвенные и клубеньковые бактерии — единственные живые существа, усваивающие свободный азот, принимают активное участие в круговороте азота в природе. Аминогетеротрофы получают азот из органических соединений — сложных белков. К аминогетеротрофам относятся все патогенные микроорганизмы и большинство сапрофитов.

Дыхание бактерий

С питанием бактерий тесно связаны процессы дыхания, дающие необходимую энергию для осуществления физиологических функций клетки. Сущность процесса дыхания бактерий заключается в совокупности биохимических реакций, в ходе которых идет образование АТФ, без которого невозможен процесс метаболизма, протекающего с затратой энергии. АТФ является универсальным переносчиком химической энергии между процессами, выделяющими энергию, и реакциями, их использующими. При дыхании — процессе биологического окисления бактерии — потребляются те же соединения, что и на построение отдельных структурных компонентов клетки, но в первую очередь — сахара, спирты, органические кислоты, жиры и т. д.

Большая часть бактерий использует в процессе дыхания свободный кислород. Такие микроорганизмы получили название аэробных . Аэробный тип дыхания характеризуется тем, что окисление органических соединений происходит при участии кислорода воздуха с освобождением большого количества калорий. Молекулярный кислород выполняет роль акцептора

4 ст.

водорода, образующегося при аэробном расщеплении этих соединений.

Примером может служить окисление глюкозы в аэробных условиях, которое приводит к выделению большого количества энергии.

Процесс анаэробного дыхания микробов заключается в том, что бактерии получают энергию при окислительно-восстановительных реакциях, при которых акцептором водорода является не кислород, а неорганические соединения — нитрат или сульфат.

Многие бактерии могут существовать в аэробных и анаэробных условиях. Такие микроорганизмы получили название факультативных анаэробов. Например, кокки, кишечная палочка и другие факультативные анаэробы имеют полный набор дыхательных ферментов, обеспечивающих им существование как в кислородной, так и бескислородной среде. Факультативные анаэробы обладают так называемым нитратным дыханием, так как образующийся при окислении органических соединений нитрат восстанавливается до молекулярного азота и аммиака.

5 ст.

III Дополнительные сведения

Источники энергии

По источникам энергии различают фототрофы — бактерии, для которых источником энергии является солнечный свет, и хемотрофы — бактерии, которые получают энергию за счет химического окисления веществ. Однако далеко не все соединения, которые необходимы бактериям в биологических процессах, клетка может синтезировать сама. При составлении питательных сред необходимо добавлять вещества, получившие название факторов роста. Это различные витамины, аминокислоты (без которых невозможен синтез белка), пиримидиновые основания (предшественники нуклеиновых кислот) и др. Микроорганизмы, нуждающиеся в каком-то одном или нескольких факторах роста, называются ауксотрофными в отличие от прототрофных бактерий, которые в данных соединениях не нуждаются и способны сами их синтезировать.

Места обитания бактерий

Бактерии обитают в почве, воде, организме человека и животных. Разнообразные группы бактерий могут развиваться в условиях, не доступных, для других организмов. Качественный и количественный состав бактерий, обитающих во внешней среде, зависит от многих условий: pH среды, температура, наличие питательных веществ, влажности, аэрации, присутствия других микроорганизмов. Чем больше в среде содержится разнообразных органических соединений, тем большее количество бактерий можно в ней обнаружить. В незагрязненных почвах и водах встречается сравнительно небольшое количество сапрофитных форм бактерий, микробактерии, кокковые формы. В воде встречаются различные спорообразующие и не спорообразующие бактерии и специфические водные бактерии – водные вибрионы, нитчатые бактерии и др. В иле, на дне водоемов, обитают различные анаэробные бактерии. Среди бактерий обитающих в воде и почве, имеются азотфиксирующие, нитрифицирующие, денитрифицирующие целлюлозу бактерии и др. В морях и океанах обитают бактерии, растущие при высоких концентрациях солей и повышенном давлении, встречаются светящиеся виды. В загрязненных водах и почве, кроме почвенных и водных сапрофитов, в большом количестве встречаются бактерии, обитающие в организме человека и животных – энтеробактерии, клостридии и др. Показателем фекального загрязнения обычно является наличие кишечной палочки.

6 ст.

IV Взаимодействие бактерий с иными формами жизни

Роль бактерий в природе и жизни человека

Бактерии играют важную роль на Земле. В связи с широким распространением бактерий и своеобразием метаболической активности многих их видов они имеют исключительно большое значение в круговороте веществ в природе. Все органические соединения и значительная часть неорганических подвергаются с помощью бактерий существенным изменениям. Эта их роль в природе имеет глобальное значение. Появившись на Земле раньше всех организмов (более 3,5 млрд лет назад), они создали живую оболочку Земли и продолжают активно перерабатывать живое и мертвое органическое вещество, вовлекая продукты своего обмена в круговорот веществ. Круговорот веществ в природе является основой существования жизни на Земле.

Распад всех растительных и животных остатков и образование перегноя и гумуса тоже производится в основном бактериями. Бактерии – мощный биотический фактор в природе.

Огромное значение имеет почвообразовательная работа бактерий. Первая почва на нашей планете была создана бактериями. Однако и в наше время состояние и качество почвы зависят от функционирования почвенных бактерий. Особенно важны для плодородия почвы так называемые азотфиксирующие клубеньковые бактерии-симбионты бобовых растений. Они насыщают почву ценными азотными соединениями.

Бактерии очищают грязные сточные воды, расщепляя органические вещества и превращая их в безвредные неорганические. Это свойство бактерий широко используется в работе очистных сооружений.

Во многих случаях бактерии могут быть и вредны для человека. Так, сапротрофные бактерии портят пищевые продукты. Чтобы уберечь продукты от порчи, их подвергают специальной обработке. Если этого не делать, могут произойти пищевые отравления.

Среди бактерий имеется много болезнетворных (патогенных) видов, вызывающих заболевания у людей, животных или растений. Тяжелое заболевание брюшной тиф вызывает бактерия сальмонелла, дизентерию – бактерия шигелла. Болезнетворные бактерии разносятся по воздуху с капельками слюны больного человека при чихании, кашле и даже при обычном разговоре (дифтерия, коклюш). Некоторые болезнетворные бактерии очень устойчивы к высыханию и долго сохраняются в пыли

(туберкулезная палочка). В пыли и почве живут бактерии рода клостридиум

7 ст.

– возбудители газовой гангрены и столбняка. Некоторые бактериальные заболевания передаются при физическом контакте с больным человеком (венерические болезни, проказа). Часто болезнетворные бактерии передаются человеку с помощью так называемых переносчиков. Например, мухи, ползая по нечистотам, собирают на своих лапках тысячи болезнетворных бактерий, а затем оставляют их на продуктах, потребляемых человеком.

Болезни могут быть связаны и с проникновением бактерий в раны. В глубоких ранах, загрязненных почвой, развиваются бактерии, вызывающие газовую гангрену и столбняк. Эти заболевания очень опасны и часто заканчиваются смертельным исходом. Поверхностные раны и ожоги легко инфицируются стафилококками и стрептококками, которые вызывают гнойные воспаления.

Деятельность некоторых бактерий используется человеком в производстве лекарств, разнообразных органических веществ, новых пищевых продуктов. Специальные виды бактерий вырабатывают сильные антибиотики (стрептомицин, тетрациклин и т. п.) – вещества, убивающие или подавляющие развитие болезнетворных организмов.

Брожение известно людям с незапамятных времен. Тысячелетиями они использовали молочнокислое брожение при изготовлении различных молочных продуктов, сыров; спиртовое брожение – при изготовлении вина, пивоварении, квашении капусты, приготовлении уксуса. При этом не подозревали, что брожение – результат жизнедеятельности бактерий.

8 ст.

Заключение

Бактерии были до появления человека и останутся после него. Они дали жизнь всему что нас окружает: растениям (создав почву) , животным (соединившись в ткани и образовав органы в процессе эволюции , а также дав им пищу), а главное человека. Они помогали нам жить, давав новые продукты питания ( сыр, вино , творог), удобряя почву перегноем при переработке «мусора», а потом и давая «подсказки» для борьбы с болезнями, которые они же и создавали.

Они являются нашими верными друзьями и злейшими врагами. Многие могут нас убить , а другие помочь выжить . Тогда возникает парадокс ,а вместе с ним вопрос : «Кто нам бактерии?»

На этот вопрос никто не ответит однозначно, и наверно не найдётся, тот кто найдёт ответ.

9 ст.

refdb.ru

Реферат - Бактерии - Общая биология

ПЛАН: ведение. СТРОЕНИЕ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ БАКТЕРИЙ Строение Сенсорные функции и поведение Размножение и генетика МЕТАБОЛИЗМ Питание Главные источники энергии Дыхание БАКТЕРИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТЬ БОРЬБА С БАКТЕРИЯМИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ Литература Введение БАКТЕРИИ, обширная группа одноклеточных микроорганизмов, характеризующихся отсутствием окруженного оболочкой клеточного ядра. Вместе с тем генетический материал бактерии (дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК) занимает в клетке вполне определенное место – зону, называемую нуклеоидом. Организмы с таким строением клеток называются прокариотами («доядерными») в отличие от всех остальных – эукариот («истинно ядерных»), ДНК которых находится в окруженном оболочкой ядре. Бактерии, ранее считавшиеся микроскопическими растениями, сейчас выделены в самостоятельное царство Monera – одно из пяти в нынешней системе классификации наряду с растениями, животными, грибами и протистами. СТРОЕНИЕ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ БАКТЕРИЙ Бактерии гораздо мельче клеток многоклеточных растений и животных. Толщина их обычно составляет 0,5–2,0 мкм, а длина – 1,0–8,0 мкм. Разглядеть некоторые формы едва позволяет разрешающая способность стандартных световых микроскопов (примерно 0,3 мкм), но известны и виды длиной более 10 мкм и шириной, также выходящей за указанные рамки, а ряд очень тонких бактерий может превышать в длину 50 мкм. На поверхности, соответствующей поставленной карандашом точке, уместится четверть миллиона средних по величине представителей этого царства. Строение. По особенностям морфологии выделяют следующие группы бактерий: кокки (более или менее сферические), бациллы (палочки или цилиндры с закругленными концами), спириллы (жесткие спирали) и спирохеты (тонкие и гибкие волосовидные формы). Некоторые авторы склонны объединять две последние группы в одну – спириллы. Прокариоты отличаются от эукариот главным образом отсутствием оформленного ядра и наличием в типичном случае всего одной хромосомы – очень длинной кольцевой молекулы ДНК, прикрепленной в одной точке к клеточной мембране. У прокариот нет и окруженных мембранами внутриклеточных органелл, называемых митохондриями и хлоропластами. У эукариот митохондрии вырабатывают энергию в процессе дыхания, а в хлоропластах идет фотосинтез (см. также КЛЕТКА). У прокариот вся клетка целиком (и в первую очередь – клеточная мембрана) берет на себя функцию митохондрии, а у фотосинтезирующих форм – заодно и хлоропласта. Как и у эукариот, внутри бактерии находятся мелкие нуклеопротеиновые структуры – рибосомы, необходимые для синтеза белка, но они не связаны с какими-либо мембранами. За очень немногими исключениями, бактерии не способны синтезировать стеролы – важные компоненты мембран эукариотической клетки. Снаружи от клеточной мембраны большинство бактерий одето клеточной стенкой, несколько напоминающей целлюлозную стенку растительных клеток, но состоящей из других полимеров (в их состав входят не только углеводы, но и аминокислоты и специфические для бактерий вещества). Эта оболочка не дает бактериальной клетке лопнуть, когда в нее за счет осмоса поступает вода. Поверх клеточной стенки часто находится защитная слизистая капсула. Многие бактерии снабжены жгутиками, с помощью которых они активно плавают. Жгутики бактерий устроены проще и несколько иначе, чем аналогичные структуры эукариот. Сенсорные функции и поведение. Многие бактерии обладают химическими рецепторами, которые регистрируют изменения кислотности среды и концентрацию различных веществ, например сахаров, аминокислот, кислорода и диоксида углерода. Для каждого вещества существует свой тип таких «вкусовых» рецепторов, и утрата какого-то из них в результате мутации приводит к частичной «вкусовой слепоте». Многие подвижные бактерии реагируют также на колебания температуры, а фотосинтезирующие виды – на изменения освещенности. Некоторые бактерии воспринимают направление силовых линий магнитного поля, в том числе магнитного поля Земли, с помощью присутствующих в их клетках частичек магнетита (магнитного железняка – Fe3O4). В воде бактерии используют эту свою способность для того, чтобы плыть вдоль силовых линий в поисках благоприятной среды. Условные рефлексы у бактерий неизвестны, но определенного рода примитивная память у них есть. Плавая, они сравнивают воспринимаемую интенсивность стимула с ее прежним значением, т.е. определяют, стала она больше или меньше, и, исходя из этого, сохраняют направление движения или изменяют его. Размножение и генетика. Бактерии размножаются бесполым путем: ДНК в их клетке реплицируется (удваивается), клетка делится надвое, и каждая дочерняя клетка получает по одной копии родительской ДНК. Бактериальная ДНК может передаваться и между неделящимися клетками. При этом их слияния (как у эукариот) не происходит, число особей не увеличивается, и обычно в другую клетку переносится лишь небольшая часть генома (полного набора генов), в отличие от «настоящего» полового процесса, при котором потомок получает по полному комплекту генов от каждого родителя. Такой перенос ДНК может осуществляться тремя путями. При трансформации бактерия поглощает из окружающей среды «голую» ДНК, попавшую туда при разрушении других бактерий или сознательно «подсунутую» экспериментатором. Процесс называется трансформацией, поскольку на ранних стадиях его изучения основное внимание уделялось превращению (трансформации) таким путем безвредных организмов в вирулентные. Фрагменты ДНК могут также переноситься от бактерии к бактерии особыми вирусами – бактериофагами. Это называется трансдукцией. Известен также процесс, напоминающий оплодотворение и называемый конъюгацией: бактерии соединяются друг с другом временными трубчатыми выростами (копуляционными фимбриями), через которые ДНК переходит из «мужской» клетки в «женскую». Иногда в бактерии присутствуют очень мелкие добавочные хромосомы – плазмиды, которые также могут переноситься от особи к особи. Если при этом плазмиды содержат гены, обусловливающие резистентность к антибиотикам, говорят об инфекционной резистентности. Она важна с медицинской точки зрения, поскольку может распространяться между различными видами и даже родами бактерий, в результате чего вся бактериальная флора, скажем кишечника, становится устойчивой к действию определенных лекарственных препаратов. МЕТАБОЛИЗМ Отчасти в силу мелких размеров бактерий интенсивность их метаболизма гораздо выше, чем у эукариот. При самых благоприятных условиях некоторые бактерии могут удваивать свою общую массу и численность примерно каждые 20 мин. Это объясняется тем, что ряд их важнейших ферментных систем функционирует с очень высокой скоростью. Так, кролику для синтеза белковой молекулы требуются считанные минуты, а бактерии – секунды. Однако в естественной среде, например в почве, большинство бактерий находится «на голодном пайке», поэтому если их клетки и делятся, то не каждые 20 мин, а раз в несколько дней. Питание. Бактерии бывают автотрофами и гетеротрофами. Автотрофы («сами себя питающие») не нуждаются в веществах, произведенных другими организмами. В качестве главного или единственного источника углерода они используют его диоксид (CO2). Включая CO2 и другие неорганические вещества, в частности аммиак (Nh4), нитраты (NO–3) и различные соединения серы, в сложные химические реакции, они синтезируют все необходимые им биохимические продукты. Гетеротрофы («питающиеся другим») используют в качестве основного источника углерода (некоторым видам нужен и CO2) органические (углеродсодержащие) вещества, синтезированные другими организмами, в частности сахара. Окисляясь, эти соединения поставляют энергию и молекулы, необходимые для роста и жизнедеятельности клеток. В этом смысле гетеротрофные бактерии, к которым относится подавляющее большинство прокариот, сходны с человеком. Главные источники энергии. Если для образования (синтеза) клеточных компонентов используется в основном световая энергия (фотоны), то процесс называется фотосинтезом, а способные к нему виды – фототрофами. Фототрофные бактерии делятся на фотогетеротрофов и фотоавтотрофов в зависимости от того, какие соединения – органические или неорганические – служат для них главным источником углерода. Фотоавтотрофные цианобактерии (сине-зеленые водоросли), как и зеленые растения, за счет световой энергии расщепляют молекулы воды (h3O). При этом выделяется свободный кислород (1/2O2) и образуется водород (2H+), который, можно сказать, превращает диоксид углерода (CO2) в углеводы. У зеленых и пурпурных серных бактерий световая энергия используется для расщепления не воды, а других неорганических молекул, например сероводорода (h3S). В результате также образуется водород, восстанавливающий диоксид углерода, но кислород не выделяется. Такой фотосинтез называется аноксигенным. Фотогетеротрофные бактерии, например пурпурные несерные, используют световую энергию для получения водорода из органических веществ, в частности изопропанола, но его источником у них может служить и газообразный h3. Если основной источник энергии в клетке – окисление химических веществ, бактерии называются хемогетеротрофами или хемоавтотрофами в зависимости от того, какие молекулы служат главным источником углерода – органические или неорганические. У первых органика дает как энергию, так и углерод. Хемоавтотрофы получают энергию при окислении неорганических веществ, например водорода (до воды: 2h5 + O2 ? 2h3O), железа (Fe2+ ? Fe3+) или серы (2S + 3O2 + 2h3O ? 2SO42– + 4H+), а углерод – из СO2. Эти организмы называют также хемолитотрофами, подчеркивая тем самым, что они «питаются» горными породами. Дыхание. Клеточное дыхание – процесс высвобождения химической энергии, запасенной в «пищевых» молекулах, для ее дальнейшего использования в жизненно необходимых реакциях. Дыхание может быть аэробным и анаэробным. В первом случае для него необходим кислород. Он нужен для работы т.н. электронотранспортной системы: электроны переходят от одной молекулы к другой (при этом выделяется энергия) и в конечном итоге присоединяются к кислороду вместе с ионами водорода – образуется вода. Анаэробным организмам кислород не нужен, а для некоторых видов этой группы он даже ядовит. Высвобождающиеся в ходе дыхания электроны присоединяются к другим неорганическим акцепторам, например нитрату, сульфату или карбонату, или (при одной из форм такого дыхания – брожении) к определенной органической молекуле, в частности к глюкозе БАКТЕРИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТЬ Учитывая разнообразие катализируемых бактериями химических реакций, неудивительно, что они широко используются в производстве, в ряде случаев с глубокой древности. Славу таких микроскопических помощников человека прокариоты делят с грибами, в первую очередь – дрожжами, которые обеспечивают большую часть процессов спиртового брожения, например при изготовлении вина и пива. Сейчас, когда стало возможным вводить в бактерии полезные гены, заставляя их синтезировать ценные вещества, например инсулин, промышленное применение этих живых лабораторий получило новый мощный стимул. Пищевая промышленность. В настоящее время бактерии применяются этой отраслью в основном для производства сыров, других кисломолочных продуктов и уксуса. Главные химические реакции здесь – образование кислот. Так, при получении уксуса бактерии рода Acetobacter окисляют этиловый спирт, содержащийся в сидре или других жидкостях, до уксусной кислоты. Аналогичные процессы происходят при квашении капусты: анаэробные бактерии сбраживают содержащиеся в листьях этого растения сахара до молочной кислоты, а также уксусной кислоты и различных спиртов.

БОРЬБА С БАКТЕРИЯМИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ Бактерии приносят не только пользу; борьба с их массовым размножением, например в пищевых продуктах или в водных системах целлюлозно-бумажных предприятий, превратилась в целое направление деятельности. Пища портится под действием бактерий, грибов и собственных вызывающих автолиз («самопереваривание») ферментов, если не инактивировать их нагреванием или другими способами. Поскольку главная причина порчи все-таки бактерии, разработка систем эффективного хранения продовольствия требует знания пределов выносливости этих микроорганизмов. Одна из наиболее распространенных технологий – пастеризация молока, убивающая бактерии, которые вызывают, например, туберкулез и бруцеллез. Молоко выдерживают при 61–63? С в течение 30 мин или при 72–73? С всего 15 с. Это не ухудшает вкуса продукта, но инактивирует болезнетворные бактерии. Пастеризовать можно также вино, пиво и фруктовые соки. Давно известна польза хранения пищевых продуктов на холоде. Низкие температуры не убивают бактерий, но не дают им расти и размножаться. Правда, при замораживании, например, до –25? С численность бактерий через несколько месяцев снижается, однако большое количество этих микроорганизмов все же выживает. При температуре чуть ниже нуля бактерии продолжают размножаться, но очень медленно. Их жизнеспособные культуры можно хранить почти бесконечно долго после лиофилизации (замораживания – высушивания) в среде, содержащей белок, например в сыворотке крови. К другим известным методам хранения пищевых продуктов относятся высушивание (вяление и копчение), добавка больших количеств соли или сахара, что физиологически эквивалентно обезвоживанию, и маринование, т.е. помещение в концентрированный раствор кислоты. При кислотности среды, соответствующей pH 4 и ниже, жизнедеятельность бактерий обычно сильно тормозится или прекращается.

www.ronl.ru

Реферат на тему «Болезнетворные бактерии»

БАКТЕРИИ, обширная группа одноклеточных микроорганизмов, характеризующихся отсутствием окруженного оболочкой клеточного ядра. Вместе с тем генетический материал бактерии (дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК) занимает в клетке вполне определенное место – зону, называемую нуклеотидом. Организмы с таким строением клеток называются прокариотами («доядерными») в отличие от всех остальных – эукариот («истинно ядерных»), ДНК которых находится в окруженном оболочкой ядре.

СТРОЕНИЕ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ БАКТЕРИЙ

Бактерии гораздо мельче клеток многоклеточных растений и животных. Толщина их обычно составляет 0,5–2,0 мкм, а длина – 1,0–8,0 мкм. Разглядеть некоторые формы едва позволяет разрешающая способность стандартных световых микроскопов (примерно 0,3 мкм), но известны и виды длиной более 10 мкм и шириной, также выходящей за указанные рамки, а ряд очень тонких бактерий может превышать в длину 50 мкм. На поверхности, соответствующей поставленной карандашом точке, уместится четверть миллиона средних по величине представителей этого царства.

Строение. По особенностям морфологии выделяют следующие группы бактерий: кокки, бациллы, спириллы и спирохеты. Некоторые авторы склонны объединять две последние группы в одну – спириллы.

Прокариоты отличаются от эукариот главным образом отсутствием оформленного ядра и наличием в типичном случае всего одной хромосомы – очень длинной кольцевой молекулы ДНК, прикрепленной в одной точке к клеточной мембране. У прокариот нет и окруженных мембранами внутриклеточных органелл, называемых митохондриями и хлоропластами. У эукариот митохондрии вырабатывают энергию в процессе дыхания, а в хлоропластах идет фотосинтез. У прокариот вся клетка целиком (и в первую очередь – клеточная мембрана) берет на себя функцию митохондрии, а у фотосинтезирующих форм – заодно и хлоропласта. Как и у эукариот, внутри бактерии находятся мелкие нуклеопротеиновые структуры – рибосомы, необходимые для синтеза белка, но они не связаны с какими-либо мембранами. За очень немногими исключениями, бактерии не способны синтезировать стиролы – важные компоненты мембран эукариотической клетки.

Сенсорные функции и поведение. Многие бактерии обладают химическими рецепторами, которые регистрируют изменения кислотности среды и концентрацию различных веществ, например сахаров, аминокислот, кислорода и диоксида углерода. Для каждого вещества существует свой тип таких «вкусовых» рецепторов, и утрата какого-то из них в результате мутации приводит к частичной «вкусовой слепоте». Многие подвижные бактерии реагируют также на колебания температуры, а фотосинтезирующие виды – на изменения освещенности. Некоторые бактерии воспринимают направление силовых линий магнитного поля, в том числе магнитного поля Земли, с помощью присутствующих в их клетках частичек магнетита. В воде бактерии используют эту свою способность для того, чтобы плыть вдоль силовых линий в поисках благоприятной среды. Условные рефлексы у бактерий неизвестны, но определенного рода примитивная память у них есть. Плавая, они сравнивают воспринимаемую интенсивность стимула с ее прежним значением, т.е. определяют, стала она больше или меньше, и, исходя из этого, сохраняют направление движения или изменяют его.

Размножение и генетика. Бактерии размножаются бесполым путем: ДНК в их клетке реплицируется, клетка делится надвое, и каждая дочерняя клетка получает по одной копии родительской ДНК. Бактериальная ДНК может передаваться и между неделящимися клетками. При этом их слияния не происходит, число особей не увеличивается, и обычно в другую клетку переносится лишь небольшая часть генома (полного набора генов), в отличие от «настоящего» полового процесса, при котором потомок получает по полному комплекту генов от каждого родителя. Такой перенос ДНК может осуществляться тремя путями. При трансформации бактерия поглощает из окружающей среды «голую» ДНК, попавшую туда при разрушении других бактерий или сознательно «подсунутую» экспериментатором. Процесс называется трансформацией, поскольку на ранних стадиях его изучения основное внимание уделялось превращению (трансформации) таким путем безвредных организмов в вирулентные. Фрагменты ДНК могут также переноситься от бактерии к бактерии особыми вирусами – бактериофагами. Это называется трансдукцией. Известен также процесс, напоминающий оплодотворение и называемый конъюгацией: бактерии соединяются друг с другом временными трубчатыми выростами, через которые ДНК переходит из «мужской» клетки в «женскую». Иногда в бактерии присутствуют очень мелкие добавочные хромосомы – плазмиды, которые также могут переноситься от особи к особи. Если при этом плазмиды содержат гены, обусловливающие резистентность к антибиотикам, говорят об инфекционной резистентности. Она важна с медицинской точки зрения, поскольку может распространяться между различными видами и даже родами бактерий, в результате чего вся бактериальная флора, скажем кишечника, становится устойчивой к действию определенных лекарственных препаратов

Бактериологическое оружие.

Бактериологическим оружием называют болезнетворные микробы и бактериальные яды, предназначенные для поражения людей, животных, растений и заражения запасов продовольствия и источников воды. При поражении бактериальными средствами заболевание наступает не сразу, почти всегда имеется скрытый период, в течение которого заболевание не проявляет себя внешними признаками, а пораженный не теряет боеспособности. Установить факт применения бактериальных средств и определить вид возбудителя достаточно трудно, поскольку ни микробы, ни токсины не имеют ни цвета, ни запаха, ни вкуса, а эффект их действия может проявиться через большой промежуток времени. Обнаружение бактериальных средств возможно только путем проведения специальных лабораторных исследований, на что требуется значительное время, а это затрудняет своевременное проведение мероприятий по предупреждению эпидемических заболеваний.

Виды болезнетворных микробов

В зависимости от строения и биологических свойств микробы подразделяют на бактерии, вирусы, риккетсии и грибки. Бактерии – микроорганизмы растительного происхождения, преимущественно одноклеточные, видимые только с помощью микроскопа. При благоприятных условиях они размножаются очень быстро простым делением через каждые 20-30мин.При воздействии солнечных лучей, дезинфицирующих веществ и кипячения бактерии быстро погибают, но некоторые из них превращаясь в споры, обладают высокой устойчивостью к указанным факторам. Попадая в благоприятные для развития условия, споры прорастают и превращаются в вегетативную форму бактерий. К низким температурам бактерии малочувствительны и легко переносят замораживание. Бактерии вызывают заболевания чумой, холерой, сапом, сибирской язвой и др. Вирусы – мельчайшие организмы, в тысячи раз меньше бактерий. В отличие от бактерий вирусы размножаются только в живых тканях. Вирусы могут вызывать такие заболевания, как натуральная оспа, грипп и др.Риккетсии по размерам и формам приближаются к некоторым бактериям, но развиваются и живут они только в тканях пораженных ими органов. Они вызывают заболевание сыпным тифом. Грибки, как и бактерии, имеют растительное происхождение, но более совершенны по строению. Устойчивость грибков к воздействию физико-химических факторов значительно выше, чем бактерий; они хорошо переносят воздействие солнечных лучей и высушивание. Некоторые микробы, например, микробы ботулизма, столбняка, дифтерии, вырабатывают сильно действующие яды – токсины, которые вызывают тяжелые отравления. Существуют микробы, которые могут вызывать заболевания животных. Опасными являются также возбудители некоторых заболеваний растений, например, возбудители стеблевой ржавчины злаковых культур, фитофторозы картофеля, пирикуляриоз риса и др.

Способы применения бактериологического оружия.

Способами применения бактериологического оружия, как правило, являются:

авиационные бомбы; артиллерийские мины и снаряды; пакеты, сбрасываемые с самолетов; специальные аппараты, рассеивающие насекомых с самолетов;

диверсионные методы.В некоторых случаях для распространения инфекционных заболеваний противник может оставлять при отходе зараженные предметы обихода: одежду, продукты, папиросы и т.д. Заболевание в этом случае может произойти в результате прямого контакта с зараженными предметами. Возможна и такая форма распространения возбудителей болезней, как преднамеренное оставление при отходе инфекционных больных с тем, чтобы они явились источником заражения среди войск и населения. При разрыве боеприпасов, снаряженных бактериальной рецептурой, образуется бактериальное облако, состоящее из взвешенных в воздухе мельчайших капелек жидкости или твердых частиц.

Очаг бактериологического поражения.

Очагом бактериологического заражения является территория, подвергшаяся непосредственному воздействию бактериальных средств, создающих источник распространения инфекционных заболеваний и отравлений, вызывающих поражение людей. Очаг бактериологического заражения характеризуется видом примененных бактериологических средств, количеством пораженных людей, животных, растений, продолжительностью сохранения поражающих свойств возбудителей болезней. Для предотвращения распространения инфекционных болезней, локализации и ликвидации зон и очагов бактериологического поражения устанавливаются карантин и обсервация. Карантин – это система мероприятий, проводимых для предупреждения распространения инфекционных заболеваний из очага заражения и для ликвидации самого очага. Вокруг очага устанавливается охрана, запрещаются въезд и выезд, а также вывоз имущества. На территории, где введен карантин, прекращается работа всех предприятий и учреждений, кроме тех, которые имеют особо важное значение для экономики или для обороны. Прекращается работа учебных заведений, школ, детских учреждений, рынков и др.Обсервация – это специальные мероприятия, предотвращающие распространение инфекции в другие районы. Эти мероприятия включают: максимальное ограничение въезда и выезда, а также вывоза из очага имущества без предварительного обеззараживания и разрешения эпидемиологов; усиление медицинского контроля за питанием и водоснабжением и другие мероприятия. В очаге бактериального заражения проводятся профилактические и санитарно-гигиенические мероприятия, санитарная обработка и дезинфекция.

Инфекционные заболевания.

Для снаряжения бактериологического оружия могут быть использованы возбудители следующих заболеваний: чума, холера, сибирская язва, ботулизм, натуральная оспа, туляремия.

Чума – острое инфекционное заболевание. Возбудителем является микроб, не обладающий высокой устойчивостью вне организма; в мокроте, выделяемой человеком, он сохраняет свою жизнеспособность до 10 дней. Инкубационный период составляет от 1 до 3 суток. Заболевание начинается остро: появляется общая слабость, озноб, головная боль, температура быстро повышается, сознание затемняется. Наиболее опасна так называемая легочная форма чумы. Заболевание ею возможно при вдыхании воздуха, содержащего возбудитель чумы. Признаки заболевания: наряду с тяжелым общим состоянием появляются боль в груди и кашель с выделением большого количества мокроты с чумными бактериями; силы больного быстро падают, наступает потеря сознания; смерть наступает в результате нарастающей сердечнососудистой слабости. Заболевание длится от 2 до 4 дней.

Холера – острое инфекционное заболевание, характеризующееся тяжелым течением и склонностью к быстрому распространению. Возбудитель холеры – холерный вибрион – малоустойчив к внешней среде, в воде сохраняется в течение нескольких месяцев. Инкубационный период при холере продолжается от нескольких часов до 6 дней, в среднем 1-3 дня. Основные признаки поражения холерой: рвота, понос, судороги; рвотные массы и испражнения больного холерой принимают вид рисового отвара. С жидкими испражнениями и рвотой больной теряет большое количество жидкости, быстро худеет, температура тела у него понижается до 35 градусов. В тяжелых случаях заболевание может закончиться смертью.

Сибирская язва – острое заболевание, которое поражает главным образом сельскохозяйственных животных, а от них может передаваться людям. Возбудитель сибирской язвы проникает в организм через дыхательные пути, пищеварительный тракт, поврежденную кожу. Заболевание наступает через 1-3 суток; оно протекает в трех формах: легочной, кишечной и кожной.

Легочная форма сибирской язвы представляет собой своеобразное воспаление легких: температура тела резко повышается, появляется кашель с выделением кровянистой мокроты, сердечная деятельность ослабевает и при отсутствии лечения через 2-3 дня наступает смерть. Кишечная форма заболевания проявляется в язвенном поражении кишечника, острых болях в животе, кровяной рвоте, поносе; смерть наступает через 3-4 дня.

При кожной форме сибирской язвы поражаются чаще всего открытые участки тела. На месте попадания микробов возбудителя появляется зудящее пятно, которое через 12-15 часов превращается в пузырек с мутной или кровянистой жидкостью. Пузырек вскоре лопается, образуя черный струп, вокруг которого появляются новые пузырьки, увеличивая размер струпа до 6-9 сантиметров в диаметре (карбункул).

Ботулизм вызывается ботулиническим токсином, являющимся одним из наиболее сильных ядов, известных в настоящее время.

Заражение может произойти через дыхательные пути, пищеварительный тракт, поврежденную кожу и слизистые оболочки. Инкубационный период – от 2 часов до суток.

Токсин ботулизма поражает центральную нервную систему, блуждающий нерв и нервный аппарат сердца; заболевание характеризуется нервнопаралитическими явлениями. Вначале появляются общая слабость, головокружение, давление в подложечной области, нарушения желудочно-кишечного тракта; затем развиваются паралитические явления: паралич главных мышц, мышц языка, мягкого нёба, гортани, лицевых мышц; в дальнейшем наблюдается паралич мышц желудка и кишечника, вследствие чего наблюдается метеоризм и стойкий запор. Температура тела больного обычно ниже нормальной. В тяжелых случаях смерть может наступить через несколько часов после начала заболевания в результате паралича органов дыхания.

Список литературы

Архангельский А.М., Бактериологическое оружие и защита от него, М., 1971
. Вилли К., Детье В., Биология, изд-во «Мир», М., 1975.
. Стент Г., Молекулярная биология вирусов и бактерий, изд-во «Мир», М., 1965.

kursak.net

Реферат Бактерии

ПЛАН:

Введение.

СТРОЕНИЕ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ БАКТЕРИЙ

Строение

Сенсорные функции и поведение

Размножение и генетика

МЕТАБОЛИЗМ

Питание

Главные источники энергии

Дыхание

БАКТЕРИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

БОРЬБА С БАКТЕРИЯМИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ЛитератураВведение

БАКТЕРИИ, обширная группа одноклеточных микроорганизмов, характеризующихся отсутствием окруженного оболочкой клеточного ядра. Вместе с тем генетический материал бактерии (дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК) занимает в клетке вполне определенное место – зону, называемую нуклеоидом. Организмы с таким строением клеток называются прокариотами («доядерными») в отличие от всех остальных – эукариот («истинно ядерных»), ДНК которых находится в окруженном оболочкой ядре.

СТРОЕНИЕ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ БАКТЕРИЙ

Строение. По особенностям морфологии выделяют следующие группы бактерий: кокки (более или менее сферические), бациллы (палочки или цилиндры с закругленными концами), спириллы (жесткие спирали) и спирохеты (тонкие и гибкие волосовидные формы). Некоторые авторы склонны объединять две последние группы в одну – спириллы.

Прокариоты отличаются от эукариот главным образом отсутствием оформленного ядра и наличием в типичном случае всего одной хромосомы – очень длинной кольцевой молекулы ДНК, прикрепленной в одной точке к клеточной мембране. У прокариот нет и окруженных мембранами внутриклеточных органелл, называемых митохондриями и хлоропластами. У эукариот митохондрии вырабатывают энергию в процессе дыхания, а в хлоропластах идет фотосинтез (см. также КЛЕТКА). У прокариот вся клетка целиком (и в первую очередь – клеточная мембрана) берет на себя функцию митохондрии, а у фотосинтезирующих форм – заодно и хлоропласта. Как и у эукариот, внутри бактерии находятся мелкие нуклеопротеиновые структуры – рибосомы, необходимые для синтеза белка, но они не связаны с какими-либо мембранами. За очень немногими исключениями, бактерии не способны синтезировать стеролы – важные компоненты мембран эукариотической клетки.

Снаружи от клеточной мембраны большинство бактерий одето клеточной стенкой, несколько напоминающей целлюлозную стенку растительных клеток, но состоящей из других полимеров (в их состав входят не только углеводы, но и аминокислоты и специфические для бактерий вещества). Эта оболочка не дает бактериальной клетке лопнуть, когда в нее за счет осмоса поступает вода. Поверх клеточной стенки часто находится защитная слизистая капсула. Многие бактерии снабжены жгутиками, с помощью которых они активно плавают. Жгутики бактерий устроены проще и несколько иначе, чем аналогичные структуры эукариот.Сенсорные функции и поведение. Многие бактерии обладают химическими рецепторами, которые регистрируют изменения кислотности среды и концентрацию различных веществ, например сахаров, аминокислот, кислорода и диоксида углерода. Для каждого вещества существует свой тип таких «вкусовых» рецепторов, и утрата какого-то из них в результате мутации приводит к частичной «вкусовой слепоте». Многие подвижные бактерии реагируют также на колебания температуры, а фотосинтезирующие виды – на изменения освещенности. Некоторые бактерии воспринимают направление силовых линий магнитного поля, в том числе магнитного поля Земли, с помощью присутствующих в их клетках частичек магнетита (магнитного железняка – Fe3O4). В воде бактерии используют эту свою способность для того, чтобы плыть вдоль силовых линий в поисках благоприятной среды.

Размножение и генетика. Бактерии размножаются бесполым путем: ДНК в их клетке реплицируется (удваивается), клетка делится надвое, и каждая дочерняя клетка получает по одной копии родительской ДНК. Бактериальная ДНК может передаваться и между неделящимися клетками. При этом их слияния (как у эукариот) не происходит, число особей не увеличивается, и обычно в другую клетку переносится лишь небольшая часть генома (полного набора генов), в отличие от «настоящего» полового процесса, при котором потомок получает по полному комплекту генов от каждого родителя.

Такой перенос ДНК может осуществляться тремя путями. При трансформации бактерия поглощает из окружающей среды «голую» ДНК, попавшую туда при разрушении других бактерий или сознательно «подсунутую» экспериментатором. Процесс называется трансформацией, поскольку на ранних стадиях его изучения основное внимание уделялось превращению (трансформации) таким путем безвредных организмов в вирулентные. Фрагменты ДНК могут также переноситься от бактерии к бактерии особыми вирусами – бактериофагами. Это называется трансдукцией. Известен также процесс, напоминающий оплодотворение и называемый конъюгацией: бактерии соединяются друг с другом временными трубчатыми выростами (копуляционными фимбриями), через которые ДНК переходит из «мужской» клетки в «женскую».

МЕТАБОЛИЗМ

Отчасти в силу мелких размеров бактерий интенсивность их метаболизма гораздо выше, чем у эукариот. При самых благоприятных условиях некоторые бактерии могут удваивать свою общую массу и численность примерно каждые 20 мин. Это объясняется тем, что ряд их важнейших ферментных систем функционирует с очень высокой скоростью. Так, кролику для синтеза белковой молекулы требуются считанные минуты, а бактерии – секунды. Однако в естественной среде, например в почве, большинство бактерий находится «на голодном пайке», поэтому если их клетки и делятся, то не каждые 20 мин, а раз в несколько дней.

Питание. Бактерии бывают автотрофами и гетеротрофами. Автотрофы («сами себя питающие») не нуждаются в веществах, произведенных другими организмами. В качестве главного или единственного источника углерода они используют его диоксид (CO2). Включая CO2 и другие неорганические вещества, в частности аммиак (Nh4), нитраты (NO–3) и различные соединения серы, в сложные химические реакции, они синтезируют все необходимые им биохимические продукты.

Гетеротрофы («питающиеся другим») используют в качестве основного источника углерода (некоторым видам нужен и CO2) органические (углеродсодержащие) вещества, синтезированные другими организмами, в частности сахара. Окисляясь, эти соединения поставляют энергию и молекулы, необходимые для роста и жизнедеятельности клеток. В этом смысле гетеротрофные бактерии, к которым относится подавляющее большинство прокариот, сходны с человеком.

Главные источники энергии. Если для образования (синтеза) клеточных компонентов используется в основном световая энергия (фотоны), то процесс называется фотосинтезом, а способные к нему виды – фототрофами. Фототрофные бактерии делятся на фотогетеротрофов и фотоавтотрофов в зависимости от того, какие соединения – органические или неорганические – служат для них главным источником углерода.

Фотоавтотрофные цианобактерии (сине-зеленые водоросли), как и зеленые растения, за счет световой энергии расщепляют молекулы воды (h3O). При этом выделяется свободный кислород (1/2O2) и образуется водород (2H+), который, можно сказать, превращает диоксид углерода (CO2) в углеводы. У зеленых и пурпурных серных бактерий световая энергия используется для расщепления не воды, а других неорганических молекул, например сероводорода (h3S). В результате также образуется водород, восстанавливающий диоксид углерода, но кислород не выделяется. Такой фотосинтез называется аноксигенным.

Фотогетеротрофные бактерии, например пурпурные несерные, используют световую энергию для получения водорода из органических веществ, в частности изопропанола, но его источником у них может служить и газообразный h3.

Если основной источник энергии в клетке – окисление химических веществ, бактерии называются хемогетеротрофами или хемоавтотрофами в зависимости от того, какие молекулы служат главным источником углерода – органические или неорганические. У первых органика дает как энергию, так и углерод. Хемоавтотрофы получают энергию при окислении неорганических веществ, например водорода (до воды: 2h5 + O2® 2h3O), железа (Fe2+® Fe3+) или серы (2S + 3O2 + 2h3O ® 2SO42– + 4H+), а углерод – из СO2. Эти организмы называют также хемолитотрофами, подчеркивая тем самым, что они «питаются» горными породами.

Дыхание. Клеточное дыхание – процесс высвобождения химической энергии, запасенной в «пищевых» молекулах, для ее дальнейшего использования в жизненно необходимых реакциях. Дыхание может быть аэробным и анаэробным. В первом случае для него необходим кислород. Он нужен для работы т.н. электронотранспортной системы: электроны переходят от одной молекулы к другой (при этом выделяется энергия) и в конечном итоге присоединяются к кислороду вместе с ионами водорода – образуется вода.

Анаэробным организмам кислород не нужен, а для некоторых видов этой группы он даже ядовит. Высвобождающиеся в ходе дыхания электроны присоединяются к другим неорганическим акцепторам, например нитрату, сульфату или карбонату, или (при одной из форм такого дыхания – брожении) к определенной органической молекуле, в частности к глюкозе

БАКТЕРИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Учитывая разнообразие катализируемых бактериями химических реакций, неудивительно, что они широко используются в производстве, в ряде случаев с глубокой древности. Славу таких микроскопических помощников человека прокариоты делят с грибами, в первую очередь – дрожжами, которые обеспечивают большую часть процессов спиртового брожения, например при изготовлении вина и пива. Сейчас, когда стало возможным вводить в бактерии полезные гены, заставляя их синтезировать ценные вещества, например инсулин, промышленное применение этих живых лабораторий получило новый мощный стимул.

Пищевая промышленность. В настоящее время бактерии применяются этой отраслью в основном для производства сыров, других кисломолочных продуктов и уксуса. Главные химические реакции здесь – образование кислот. Так, при получении уксуса бактерии рода Acetobacter окисляют этиловый спирт, содержащийся в сидре или других жидкостях, до уксусной кислоты. Аналогичные процессы происходят при квашении капусты: анаэробные бактерии сбраживают содержащиеся в листьях этого растения сахара до молочной кислоты, а также уксусной кислоты и различных спиртов.БОРЬБА С БАКТЕРИЯМИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Бактерии приносят не только пользу; борьба с их массовым размножением, например в пищевых продуктах или в водных системах целлюлозно-бумажных предприятий, превратилась в целое направление деятельности.

Пища портится под действием бактерий, грибов и собственных вызывающих автолиз («самопереваривание») ферментов, если не инактивировать их нагреванием или другими способами. Поскольку главная причина порчи все-таки бактерии, разработка систем эффективного хранения продовольствия требует знания пределов выносливости этих микроорганизмов.

Одна из наиболее распространенных технологий – пастеризация молока, убивающая бактерии, которые вызывают, например, туберкулез и бруцеллез. Молоко выдерживают при 61–63° С в течение 30 мин или при 72–73° С всего 15 с. Это не ухудшает вкуса продукта, но инактивирует болезнетворные бактерии. Пастеризовать можно также вино, пиво и фруктовые соки.

Давно известна польза хранения пищевых продуктов на холоде. Низкие температуры не убивают бактерий, но не дают им расти и размножаться. Правда, при замораживании, например, до –25° С численность бактерий через несколько месяцев снижается, однако большое количество этих микроорганизмов все же выживает. При температуре чуть ниже нуля бактерии продолжают размножаться, но очень медленно. Их жизнеспособные культуры можно хранить почти бесконечно долго после лиофилизации (замораживания – высушивания) в среде, содержащей белок, например в сыворотке крови.

К другим известным методам хранения пищевых продуктов относятся высушивание (вяление и копчение), добавка больших количеств соли или сахара, что физиологически эквивалентно обезвоживанию, и маринование, т.е. помещение в концентрированный раствор кислоты. При кислотности среды, соответствующей pH 4 и ниже, жизнедеятельность бактерий обычно сильно тормозится или прекращается.

bukvasha.ru

Реферат Зачем нужны бактерии | UVD45

ГБОУ Гимназия №1505

«Московская городская педагогическая гимназия-лаборатория»

Реферат

Зачем нужны бактерии

автор: ученица 9 класса «Б»

Шиманова Анастасия

Руководитель: Ноздрачёва А.Н.

Москва

2011

Оглавление:

1)Введение 2

2)Биологическая характеристика бактерий 3

3)Использование бактерий 8

4)Заключение 10

5)Литература 11

Введение

Бактерии – микроскопические, одноклеточные формы живых организмов, прокариоты. Они настолько малы, что их не видно человеческим глазом (в среднем — 0,5 – 5 микрометров). Бактерии существуют везде – и на земле, и в воде, и в воздухе, и на испортившихся продуктах, и на наших руках, как снаружи живых существ, так и внутри. Перечислять все места обитания бактерий нет смысла – это бесконечно долго. И, конечно, все мы с ними контактируем.

У многих людей бактерии ассоциируются с болезнетворными своими собратьями, и неспроста: они способны вызвать кишечное расстройство, простуду, плохое самочувствие в целом. Но ведь нельзя забывать и о пользе бактерий: именно, пользе. Даже на примере бактерий, живущих в кишечнике: количество «хороших», поддерживающих нашу микрофлору бактерий значительно превышает количество «плохих», влияющих на нас и наше здоровье отрицательно. И кстати: бактерии, хоть и являются довольно примитивными, с другой стороны – самые развитые. Ведь одна бактерия, одна клетка делает всё то, что делает многоклеточный организм.

Также они играют немаловажную биологическую роль. Ведь бактерии являются частью биологических циклов: к примеру, они разлагают останки животных и растений, некоторые поддерживают баланс кислорода и углерода на планете.

Ну, если бактерии работают, да ещё и с пользой, было бы неплохо приручить их, скажете вы. И в таком желании нет ничего необычного: человеку свойственно заставлять кого-то работать вместо себя, даже если речь идёт о клетках. Изучив строение и функции бактерий, их возможности и просто микробов в целом, повадки, можно предвидеть, как они поведут себя в той или иной ситуации. А можно вообще использовать только методы бактерий, делая что-то по схожему алгоритму, но совсем для других целей.

И сразу вопрос: почему только бактерии? Что, клетки животных, растений, человека хуже? Неужели наш «строительный материал» настолько примитивен, что по возможностям проигрывает одноклеточным? Конечно же, нет. У нас тоже есть свои «тайные механизмы», просто бактерии примитивны – и этим легкоприспосабливаемы к меняющимся условиям окружающей среды. Как говорится, всё гениальное – просто. Конечно, это не единственное их свойство. Их я буду разбирать в этом реферате.

Биотехнология – это обобщающий термин, обозначающий технологии и науки, изучающие и использующие возможности микроорганизмов либо их отдельных качеств. Постепенно биотехнологии продвигаются всё дальше и дальше: началось всё давно, когда люди и не подозревали об существовании бактерий, но уже использовали их, к примеру, для приготовления уксуса; продолжилось в ХХ, появились антибиотики и другие лекарства, позже началась расшифровка ДНК и эксперименты по выведению животных и растений с немножко «подкорректированными» генами для получения определённых качеств. Я буду затрагивать историческую тему по мере повествования.

Что могут сделать люди, используя бактерии? Можно излечить ранее неизлечимую болезнь, а можно… В том, что именно, каких бактерий, где и как можно использовать, будет разбираться в этом реферате. Также будет изучен теоретический материал по строению и физиологии бактерий, молекулярной биотехнологии, выяснено, как человек может использовать бактерии (методы, области развития), проанализированы перспективы применения биотехнологий. Цель работы — подвести итог уже сделанных достижений по приручению бактерий и предположить будущие успехи.

Биологическая характеристика бактерий.

Бактерии – это мельчайшие микроорганизмы, обладающие, однако, клеточным строением –

одноклеточны, и соответственно, разглядеть их можно только под микроскопом (в связи с этим синонимами слова «бактерии» являются «микробы» и «микроорганизмы»). Изучением бактерий занимается наука бактериология.

Бактерии обитают во всех средах жизни, включая и другие живые организмы. Количество бактерий же очень высоко. В природе роль бактерий важна: мёртвые останки разлагают микробы. Или взять, к примеру, лактобактерии, они сбраживают молоко (в пищевой промышленности лактобактерии применяются для получения кефира и различных сыров).

Классификация бактерий

Как и все живые организмы, бактерии имеют классификацию. Они разделяются на несколько больших групп.

Первая, самая «продвинутая» группа – эубактерии, ещё называемые настоящими бактериями. Вторая – актиномицеты: они похожи на крошечные грибы, имеют палочковидные нитчатые клетки без перегородок. Третья – хламидобактерии, палочковидные, нитчатые бактерии. Они обитают преимущественно в болотах и откладывают вокруг клеток окись железа (III). Четвёртая группа – Beggiatoa, нитчатые бактерии, образующие серу. Пятая – миксобактерии, они имеют вид палочковидных бактерий с тонкими гибкими стенками, а передвигаются путём скольжения. Шестая группа – спирохеты; длинные гибкие бактерии, закрученные в спираль, самый известный представитель – возбудитель сифилиса. Седьмая группа – микоплазмы; очень мелкие неподвижные паразиты различных форм. Восьмая, и последняя группа – риккетсии; это небольшие палочковидные паразиты, похожие на крупные вирусы.

Внутреннее строение бактерий

По сравнению с остальными клетками (животными, растительными и клетками грибов (эукариотов)), бактериальные устроены, как я уже упоминала, довольно просто (однако, всё относительно: вирусы устроены ещё проще, но вирусы- то – не клетки).

Вирусы – это форма жизни (группа организмов), не имеющая клеточного строения. Основной структурой же остальных организмов является клетка. Эукариотическими клетками называют те, в которых присутствует ядро. В прокариотических клетках ядро отсутствует, и строение они имеют гораздо более примитивное: ДНК находятся прямо в цитоплазме. Прокариоты и эукариоты отличаются ещё и по ряду других признаков.

Для начала, они сильно отличаются в размерах: клетки эукариотов обычно в 1000-10000 раз больше, чем клетки прокариот (диаметр клеток прокариот составляет 0,5 – 5 мкм; диаметр клеток эукариотов обычно до 40 мкм, объём клетки примерно в 1000-10000 раз больше, чем у прокариотов). Они отличаются по форме: и те, и те могут иметь одноклеточную и нитчатую форму, но эукариоты могут быть и многоклеточными. Прокариотические клетки имеют мало органелл: нет ни одной мембранной, а рибосомы 70S . Эукариоты же имеют большее количество органелл, а рибосомы у них большие – 80S. Ещё они отличаются составом клеточной стенки: у прокариотов – муреин, у эукариотов – целлюлоза (растения) и хитин (грибы). Различаются процессы дыхания: дыхательная цепь у прокариот работает на мезосомах, а у эукариот – на внутренней мембране митохондрий. Фотосинтез проходит в хлоропластах у эукариотов и мембранах у прокариотов. А ещё некоторые прокариоты обладают способностью фиксации азота (образования соединений азота из молекулярного, к примеру, аммиака). Я буду говорить о самой большой группе прокариотов – бактериях.

INCLUDEPICTURE «http://www.darwin.museum.ru/dino/be_dino/img/10.jpg» \* MERGEFORMATINET

INCLUDEPICTURE «http://sdb.su/uploads/posts/30.06.2011/16/image020.gif» \* MERGEFORMATINET

Для бактерий характерно так же наличие капсулы и слизистых слоёв. Это слизистые и клейкие выделения некоторых бактерий (не всех!). Капсула представляет собой относительно толстое и компактное образование, она состоит из углеводов, иногда – белков, и обладает гидрофильностью. Капсула выполняет защитную функцию: она предохраняет бактерии от повреждений и высыхания, препятствуют фагоцитозу бактерий. Слизистый слой же намного рыхлее капсулы, в некоторых случаях он служит для формирования отдельных колоний клеток. Как и капсула, слизистый слой служит дополнительной защитой клетке. Далее, клеточная стенка. У клеток бактерий она тоже есть: придаёт ей форму и жёсткость, препятствует разрыву клеток, а так же обладает антигенными свойствами, благодаря содержащимся в ней углеводам и белкам.

Многие бактерии подвижны, что обуславливается наличием у них жгутиков, одного или нескольких. Жгутики бактерий устроены проще, чем жгутики эукариотических клеток: они состоят из белка флагеллина и представляют собой полый цилиндр. Жгутики известны тем, что, пожалуй, это единственная природная структура, которая использует метод колеса: при движении бактерии они вращаются. Важно отметить, что бактерии способны к таксису: и для этого тоже им нужна подвижность.

У некоторых бактерий есть пили, или, как их ещё называют, фимбрии. Это выросты на клеточной стенке некоторых бактерий: они короче и тоньше жгутиков, и назначение у них другое. Пили служат для прикрепления клеток друг к другу или какой-нибудь поверхности. Так же, они могут участвовать в размножении бактерий, но это уже другая тема.

У всех клеток есть мембрана, и бактериальные клетки — не исключение. Они полностью идентичны всем остальным мембранам по строению и функциям. Что интересно, так это наличие у некоторых (опять-таки, далеко не всех) бактерий мезосом. Мезосома — складчатая мембранная структура, на поверхности которой находятся ферменты, участвующие в дыхании, из чего следует, что они являются простейшими органеллами. Похоже, что их функция — облегчение разделения двух дочерних молекул ДНК после репликации. Так же мезосомы помогают создать перегородку между дочерними клетками.

Ядро у бактерий отсутствует, что даёт полное право называть их прокариотами. ДНК бактерий находится в «свободном плавании» в цитоплазме клетки. Примерное содержание ДНК в бактериальных клетках меньше, чем в эукариотических, из чего следует, что и объём информации, закодированной в ней, намного меньше: примерно в 500 раз меньше, чем в клетке человека.

Так же в некоторых бактериях есть эндоспоры — споры внутри клетки. Они устойчивы к нагреванию и кратковременному излучению. Споры помогают выжить клетке в неблагоприятных условиях, образуя множество защитных оболочек.

Форма бактерий

Одним из важнейших систематических признаков бактерий является форма клетки. Существует четыре основных типа. Первый – это бациллы: они вытянутые, палочковидные, могут быть как одиночными, так и образовывать цепочки клеток. Второй тип – вибрионы: короткие палочки, изогнутые виде запятой. Третий тип – спириллы. Название говорит само за себя: они спиралевидные. И, наконец, четвёртый тип – кокки. Это сферические клетки, они могут быть одиночными, образовывать цепочки (стрептококки), могут находится в одной капсуле по двое (диплококки, к примеру, возбудитель пневмонии, единственный представитель), иметь вид виноградной грозди (стафилококки, к примеру, живущие в носоглотке), могут быть сложенными по 8 и более клеток в геометрическую фигуру (сарцины).

Размножение бактерий

Размножение у бактерий бывает как бесполое, так и половое. С бесполым размножением всё просто: достигая определённых размеров, клетка делится пополам, образуя дочерние клетки. Интервал между делениями называется временем генерации: у самых быстрорастущих бактерий деление происходит каждые 20 минут.

Половое размножение у бактерий происходит на самом примитивном уровне. Как известно, у бактерий не происходит образования гамет и слияния клеток; иначе бы их количество только уменьшалось. Часть ДНК бактерии-донора переносится в клетку-реципиент; этот процесс называется генетической рекомбинацией. Часть ДНК клетки-реципиента замещается; таким образом, появляется ДНК, содержащая признаки обоих родителей. При смешении генов наблюдается разнообразие признаков. Примерно так и происходит обмен частями ДНК.

При трансформации клетки не контактируют, а вот при конъюгации – да. В отличие от трансформации и трансдукции при этом переносится значительная часть ДНК. Способность обмениваться большими частями ДНК при конъюгации определяется так называемым F-фактором, его так же называют половым фактором. Клетки соединяются между собой с помощью половых пилей. Они образуют нечто вроде «моста», по которому идёт передача информации.

Большинство бактерий имеют одну кольцевую хромосому. Также у них есть небольшие дополнительные отрезки ДНК, называемые плазмидами. Плазмиды – это небольшие кольцевые структуры, существующие независимо от основной ДНК бактерий. Обычно они не содержать больше, чем 5 % жизненно важной для бактерии информации. В них присутствуют лишь гены, отвечающие за выживание в экстремальных условиях.

При трансдукции фрагменты ДНК попадают в клетку-реципиент вместе с вирусом-бактериофагом. Некоторые вирусы встраивают свою ДНК в ДНК хозяина. Конечно, происходят многочисленные сбои; в конце концов клетка-хозяин погибает.

Питание бактерий

Так же, в завершение, о питании бактерий. По типу питания бактерии делятся на четыре типа. Первый — фотоавтотрофные, источник их энергии – свет, к такому типу питания относятся зелёные и пурпурные несерные бактерии. Второй — хемоавтотрофные, их источник энергии – химический; к ним относятся нитрифицирующие и серные бактерии. Третий тип — фотогетеротрофные. Как и у фотоавтотрофных, источник питания – свет, но таких мало, только пурпурные несерные бактерии. Четвёртый – хемогетеротрофные; большинство бактерий; химический источник энергии. Последняя группа – самая многочисленная, поэтому о ней я скажу подробнее. Хемогетеротрофы делятся на сапрофитов, симбионтов и паразитов. Сапрофиты – это организмы, извлекающие питательные вещества из мёртвого органического материала. Они секретируют ферменты в органическое вещество, поэтому само переваривание происходит вне организма. Образовавшиеся продукты сапрофиты всасываю, усвоение происходит уже внутри организма сапрофита. Симбиозом называется тесная взаимовыгодная связь между организмами; эти организмы по отношению друг к другу называются симбионтами. В пример можно привести бактерии микрофлоры человека, которые образуют витамины В и К; а сам кишечник является их средой обитания и защитой. Паразиты живут внутри другого организма. Организм хозяина является для них как защитой, так и пищей. В отличие от симбионтов, они никакой пользы хозяину не приносят, а зачастую и наносят вред.

Роль бактерий в природе

К сожалению, животные не могут переваривать целлюлозу. У них нет фермента целлюлазы, который отвечает за это; основную массу пищи животных составляет клетчатка. Чтобы усваивать её, в кишечнике у животных живут симбиотические бактерии и простейшие, переваривающие её. К примеру, у кроликов такие бактерии живут в слепой кишке, у коров – в рубце. Поскольку люди употребляют в пищу овец и коров, эти бактерии служат нам косвенным образом.

Прямое же отношение к человеку имеет микрофлора кишечника. В микрофлоре живут бактерии, синтезирующие витамины группы В и витамин К. А некоторые бактерии, живущие на коже человека, предохраняют его от заражения паразитами.

Бактерии играют важную роль в плодородии почвы, выполняя сразу несколько задач.

Первая – распад и образование гумуса. Гумусом называется слой разложившегося органического вещества, содержащий не только важные физические и химические свойства; к примеру, обладает способностью удерживать воду.

Большинство растений получают нитраты из почвы, а животные – поедая растения. Но запас нитратов не бесконечен. Сапрофитные бактерии же

возвращают азот из белков в природный круговорот азота. При разложении образуются двуокись углерода, аммиак, минеральные соли (фосфаты и сульфаты) и вода; все они тоже вступают в круговорот веществ.

Второе – биохимические циклы. Бактерии участвуют в круговоротах азота, серы и фосфора, которые необходимы растениям; таким образом, это связанно с плодородием почвы.

Так же хотелось бы отметить роль бактерий-симбионтов, так как они играют важную роль в жизни животных. Многие млекопитающие не могут переваривать целлюлозу. А основную массу пищи, которую едят животные, составляет клетчатка. Но, благодаря тому, что в кишечнике у животных живут бактерии-симбионты, они переваривают клетчатку. Так же, кожный покров животных тоже служит местом обитания некоторых бактерий, предохраняющие животные от заражения.

Использование бактерий

Микроорганизмы играют значительную роль для человека. Во-первых, они играют значительную роль в биосфере; во-вторых, их можно использовать в нужных целях, таких как пищевая промышленность, медицина; в общем, самыми различными способами. Всё это даёт возможность развития биотехнологии. При этом человек рассчитывает на кардинальное изменение способов получения многих обыденных вещей широкого спроса, в том числе электроэнергии и пищи. Успехами биотехнология во многом обязана генетике, так как накопление генетических знаний научило человека обращаться со многими генами как других живых организмов, так и своими.

Получая знания, человек учится их использовать – так возникал генная инженерия.

Разделить биотехнологии можно на два типа. Первый направлен на улучшение экосистемы.

Очистка сточных вод

Бактерии играют также немаловажную роль в очистке сточных вод. Как и в почве, при очистке сточных вод они расщепляют органические вещества на безвредные соединения. Сточные воды предварительно разделяют в специальных отстойниках на жидкую составляющую и ил. Затем перерабатывают, используя аэробные и анаэробные бактерии. В ходе работы анаэробных бактерий образуется метан; его используют для механизмов очистных сооружений. После очистки воду спускают в реки; ил же, состоящий из безвредных органических и неорганических веществ и микроорганизмов, высушивают и используют как удобрение.

Второй тип – биотехнологии, направленные на улучшение качества жизни человека, в том числе косвенно.

Промышленные процессы брожения

Многие бытовые продукты получаются в процессе брожения (такие как бутанол, уксус, силос). Человек пользуется технологией брожения уже несколько тысяч лет: мы издавна приготавливаем сыр, сбраживая лактозу до молочной кислоты, отделяя твёрдые сгустки от жидкой субстанции; для получения различных сортов используем микроскопические грибы и опять же бактерии. Молочнокислые бактерии придают сливочному маслу характерный вкус и аромат; некоторые их них применяются для квашения капусты.

Антибиотики

В 30-х годах прошлого века учёные начали заниматься исследованием антибиотических свойств различных микроорганизмов: грибков, бактерий. Антибиотическими свойствами называется способность уничтожать другие микроорганизмы, либо же приостанавливать их рост. Исследования, конечно же, продолжаются и по сей день, ведь совершаются новые открытия. Самые известные антибиотики из себе подобных (я имею ввиду, выделяемые бактериями) выделяются бактериями-актиномицетами. Актиномицетами называют бактерии, способные на разных стадиях своего развития образовывать мицелий.

Антибиотики применяются не только в медицине: они могут использоваться ветеринарами и агрономами, так же – в промышленных либо сугубо научных целях.

Сельское хозяйство: фитаза

Одним из необходимых живым существам элементов является фосфор: он нужен животным и растениям как строительный материал ДНК и как «горючее» для клеток. Но массовое производство и использование фосфорных удобрений приводит к попаданию избыточного количества фосфатов в корм животных, что, в свою очередь, создаёт критическую нагрузку на окружающую среду. В водоёмах они способны вызвать сольное «цветение»: водоросли начинают массово погибать, а для их разложения затрачивается много кислорода из воды. В результате гибнут все обитатели водоёма, кроме анаэробных бактерий, которые, в свою очередь, выделяют ядовитый аммиак.

Постепенно люди начали задумываться, как изменить ситуацию. И выход был найден.

У нежвачных животных большая часть фосфатов выделяется из организма неиспользованной. Желудок нежвачных – людей в том числе – неспособен расщеплять накопитель фосфора в семенах растений – фитат-молекулу. У жвачных же животных есть специальные бактерии, выделяющие фермент фитазу. Фитаза отделяет фосфатные группы от фитата и делает их пригодными к использованию.

На основе этого появилась идея добавлять фитазу в корм животным. И результат был неплохим: содержание фосфата в продуктах жизнедеятельности животных снизилось на 25-30%. И при этом, производители мяса так же понизили загрязнение окружающей среды и сумели сэкономить на корме, ведь он стал стоить меньше.

Уничтожение отходов

Ежегодно в мировой океан выливаются тонны нефти, неся смерть тысячам живых существ: птицам, рыбам, водорослям. Регулярно после переработки нефти отходы сливаются в почву, где вредные вещества опять же разрушают экосистему. Обе этих проблемы могут быть решены с помощью «нефтеедов» Мохана Чакрабарти. Этот учёный вывел первых искусственно созданных живых существ, на которые в США был выдан патент. Его «дрессированные» бактерии могли уничтожать один из гербицидов – дефолиант, а позже вывел пожирающих нефть бактерий, взяв кольцевые ДНК бактерий, отвечающих за октан, камфору, усилол и нафталин, и впрыснул их обратно бактериям. Получились гибриды: они способны гораздо быстрее обычных уничтожить нефтяные пятна, однако, это является и минусом: если «нефтееды» доберутся до нефтяных скважин… Это будет очень прискорбно, так как количество нефти на планете очень ограниченно, а на восстановление уйдёт несколько тысяч лет. Поэтому, для очистки окружающей среды используют других бактерий, а ещё чаще – фильтровку (ну, это касается в основном нефтяных пятен в океане). Возможно, в будущем учёные найдут способ контролировать «нефтеедов», и тогда очистка окружающей среды от нефти будет происходить быстрее.

Получение ферментов для бытовых нужд

Все мы представляем, как может испачкаться одежда: пролили на себя какао или вино, поползали по траве, неудачно упали, просто не вытирали пыль с одежды, и она въелась… Бельевые загрязнения – это, прежде всего, пыль, копоть и органические соединения, а так же выделяемые самим человеком жиры. Ну, а стираем мы, конечно, мылом и порошком.

А на килограмм порошка, между прочим, может приходиться где-то 200-500 грамм бактерий. Они способны «съесть» всё, что угодно, разрушая различные белковые клеящие вещества до основания.

Конечно, не всё так просто: сейчас всё чаще встречаются порошки в гранулах, а зачастую так вообще жидкие. Такие меры были приняты в связи с распространённой аллергией на ферменты, содержащиеся в порошке, поэтому их стали гранулировать. Но суть остаётся одна: ферменты бактерий спасают нашу одежду от преждевременного переезда на помойку.

Генная инженерия

В последнее время люди получают всё больше и больше знаний о генетике, что связано с работами на микроорганизмах. Термин «генетическая инженерия» можно так же отнести к селекции, однако возник он в связи с появлением возможности производить непосредственные манипуляции с индивидуальными генами.

Одно из достижений генетической инженерии – перенос генов, кодирующих синтез инсулина у человека, в клетки бактерий. Это используется, к примеру, для лечения сахарного диабета, который вызывается как раз нехваткой инсулина. Однако, была трудность: при переносе генов возникают различия в механизмах регуляции синтеза белка у прокариот и эукариот. В настоящее время инсулин успешно синтезируется бактериями.

В ответ на вирусную инфекцию в организме человека образуется белок интерферон. Как и ген инсулина, ген интерферона смогли перенести в клетки бактерий. Возможно, вместо бактерий можно будет использовать дрожжи.

Заключение

Как мы видим, бактерий вполне можно приручить. Основными успехами в этой области являются производство лекарств и добавок, использующих вырабатываемые бактериями ферменты, использование бактерий в быту; а так же на них чаще всего ставят опыты в генной инженерии. Используются в основном биохимические процессы бактерий — примером может служить получение инсулина. Большинство открытий были сделаны совсем недавно; с таким темпом развития биотехнологий, мы сможем избежать экологической катастрофы с помощью «нефтеедов» Чакрабарти (осталось только их приручить), улучшить условия своей жизни в общем. На данный момент существует немало неизлечимых болезней: СПИД, вирусный гепатит, может быть, с помощью бактерий смогут лечить последние стадии рака (хотя я в этом сомневаюсь).

Список литературы

Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: В 3-х т. Т.1.: Пер. с англ./Под Р. Сопера – М.: Мир, 1990.

Райнхард Ренненберг. Кошкин клон, кошкин клон… … и другие биотехнологические истории. Москва: Техносфера, 2009.

Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: В 3-х т. Т.1.: Пер. с англ./Под Р. Сопера – М.: Мир, 1990. С.14

Там же. С.15

Там же. С. 15-18

Там же. С. 18-19

Там же. С.19-24

Там же. С.24

Там же. С.25

Там же.

Там же. С. 26

Там же.

Райнхард Ренненберг. Кошкин клон, кошкин клон… … и другие биотехнологические истории. Москва: Техносфера, 2009. С.60-62

Там же. С.164-166

Там же. С. 134-135

Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: В 3-х т. Т.1.: С.27

PAGE \* MERGEFORMAT 1

Внимание, только СЕГОДНЯ!

uvd45.ru

Реферат - «Бактерии» - Разное

Муниципальное общеобразовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа № 6"

Реферат по биологии.

Тема: «Бактерии»

Выполнял работу:

Арсений Сорокин Владимирович 8г класс

Содержание

I Бактерии как живые организмы…………………………………………………………….1-2

(Введение, особенности строение, поведение и сенсорные способности)

II Процессы жизнедеятельности……………………………………………………………..3-5

(Размножение, питание, дыхание)

III Дополнительные сведения…………………………………………………………………...6

(Главные источники энергии, место обитания)

IV Взаимодействие бактерий с иными формами жизни…………………………………..7-8

(Роль бактерий в природе и жизни человека)

Заключение………………………………………………………………………………………..9

^ I Бактерии как живые организмы

Введение

^ Строение бактерий

1 ст.

правильной формы.

^ Сенсорные функции и поведение

2 ст.

^ II Процессы жизнедеятельности

Размножение

^ Питание бактерий

необходимых органогенов — углевода и азота. Источником водорода и

3 ст.

^ Дыхание бактерий

4 ст.

водорода, образующегося при аэробном расщеплении этих соединений.

5 ст.

^ III Дополнительные сведения

Источники энергии

^ Места обитания бактерий

6 ст.

^ IV Взаимодействие бактерий с иными формами жизни

Роль бактерий в природе и жизни человека

(туберкулезная палочка). В пыли и почве живут бактерии рода клостридиум

7 ст.

8 ст.

Заключение

На этот вопрос никто не ответит однозначно, и наверно не найдётся, тот кто найдёт ответ.

9 ст.

www.ronl.ru

Реферат на тему: Вирусы и бактерии

Оглавление:

Вирусы
Бактерии
Значение бактерий в природе и хозяйственной деятельности человека
Список литературы

Вирусы

Подавляющее большинство ныне живущих на Земле организмов состоит из клеток, и лишь вирусы не имеют клеточного строения.

По этому важнейшему признаку все живое в настоящее время делится учеными на две части:

доклеточные (вирусы и фаги),
клеточные (все остальные организмы: бактерии и близкие к ним группы, грибы, зеленые растения, животные и человек).

Вирусы — мельчайшие организмы, их размеры колеблются от 12 до 500 нанометров. Мелкие вирусы равны крупным молекулам белка. Вирусы — резко выраженные паразиты клеток.

Важнейшими отличительными особенностями вирусов являются следующие:

1. Они содержат в своем составе только один из типов нуклеиновых кислот: либо рибонуклеиновую кислоту (РНК), либо дезоксирибонуклеиновую (ДНК), — а все клеточные организмы, в том числе и самые примитивные бактерии, содержат и ДНК, и РНК одновременно.

2. Не обладают собственным обменом веществ, имеют очень ограниченное число ферментов. Для размножения используют обмен веществ клетки-хозяина, ее ферменты и энергию.

3. Могут существовать только как внутриклеточные паразиты и не размножаются вне клеток тех организмов, в которых паразитируют.

Наиболее примитивные вирусы состоят из молекулы РНК (либо ДНК), окруженной снаружи белковыми молекулами, создающими оболочку вируса. Некоторые вирусы имеют еще одну — внешнюю, или вторичную, оболочку; более сложные вирусы содержат ряд ферментов.

Нуклеиновая кислота (НК) является носительницей наследственных свойств вируса. Белки внутренней и внешней оболочек служат для ее защиты.

Так как вирусы не обладают собственным обменом веществ, вне клетки они существуют в виде "неживых" частиц. В этом случае можно сказать, что вирусы представляют собой инертные кристаллы. При попадании в клетку они вновь "оживают".

При размножении для создания компонентов своих частиц вирусы используют питательные вещества и энергетико-метаболические системы инфицированных ими клеток. После проникновения в клетку вирус распадается на составляющие его части — НК и белки оболочки ("раздевается"). С этого момента биосинтетическими процессами клетки-хозяина начинает управлять генетическая информация, закодированная в нуклеиновой кислоте вируса.

В клетке-хозяине осуществляется раздельный синтез оболочки и НК вируса. В дальнейшем они объединяются и образуют новый вирион (полностью сформированный зрелый вирус). Эта особенность была подмечена учеными, которые даже проводили следующий эксперимент.

Они разрушали вирус табачной мозаики на две его составные части — НК и белок. Затем смешивали их и… получали жизнеспособный исходный вирус со всеми его биологическими свойствами. Клетки же, как мы знаем, размножаются делением. Расчленение клетки на составляющие ее части (ядро, оболочку, цитоплазму, митохондрии, рибосомы) и последующее смешивание их не приведет к подобному эффекту — клетку восстановить не удастся.

Вирусы не размножаются на искусственных питательных средах — они чересчур разборчивы в пище. Обычный мясной бульон, который устраивает большинство бактерий, для вирусов не годится. Им нужны живые клетки, и не любые, а строго определенные.

Науке известны вирусы бактерий, растений, насекомых, животных и человека. Всего их более 1000. Связанные с размножением вируса процессы чаще всего, но не всегда, повреждают и уничтожают клетку-хозяина. Размножение вирусов, сопряженное с разрушением клеток, ведет к возникновению болезненных состояний в организме.

Вирусы вызывают многие заболевания человека: корь, свинку, грипп, полиомиелит, бешенство, оспу, желтую лихорадку, трахому, энцефалит, некоторые онкологические (опухолевые) болезни, СПИД. Нередко у людей начинают расти бородавки. Всем известно как после простуды зачастую "обметывают" губы и крылья носа. Это тоже всё вирусные заболевания.

Ученые установили, что в организме человека живет много вирусов, но проявляют они себя не всегда. Воздействиям болезнетворного вируса подвержен лишь ослабленный организм.

Пути заражения вирусами самые различные: через кожу при укусах насекомых и клещей; через слюну, слизь и другие выделения больного; через воздух; с пищей; половым путем и другие.

У животных вирусы вызывают ящур, чуму, бешенство; у насекомых — полиэдроз, грануломатоз; у растений — мозаику или иные изменения окраски листьев либо цветков, курчавость листьев и другие изменения формы, карликовость; наконец, у бактерий — их распад.

С самого начала вирусы считались только возбудителями болезней. Представление о вирусах как об исключительно болезнетворных агентах преобладает и сейчас в широких кругах "непосвященных". Однако это не совсем верно.

Известен целый ряд вирусов, которые не являются носителями болезней. Многие из них проникают в организм человека, но при этом не вызывают никаких клинически обнаруживаемых заболеваний. Они могут продолжительно и без всяких внешних проявлений существовать в клетках своего хозяина.

Представление о вирусах как о не останавливающихся ни перед чем "уничтожителях" сохранялось и при изучении особой группы вирусов, которые поражают бактерии. Речь идет о бактериофагах — "пожирателях бактерий" (их еще называют фагами), которые были открыты в 1917 году одновременно во Франции и Англии. Однако здесь появилась надежда на то, что способность фагов уничтожать бактерии может быть использована при лечении некоторых заболеваний, вызываемых этими бактериями.

Фаги действительно стали первой группой вирусов, "прирученных" человеком. Быстро и безжалостно расправлялись они со своими ближайшими соседями по микромиру. Палочки чумы, брюшного тифа, дизентерии, вибрионы холеры буквально "таяли" на глазах после встречи с этими вирусами. Их стали применять для предупреждения и лечения многих инфекционных заболеваний, но, к сожалению, за первыми успехами последовали неудачи. Это было связано с тем, что в организме человека фаги нападали на бактерии не так активно, как в пробирке. Кроме того, бактерии оказались "хитрее" своих врагов: они очень быстро приспосабливались к фагам и становились нечувствительными к их действию.

После открытия антибиотиков фаги как лекарство отступили на задний план, но до сих пор их с успехом используют для распознавания бактерий. Дело в том, что фаги умеют очень точно находить "свои бактерии" и быстро растворять их. Подобные свойства фагов и легли в основу лечебной диагностики. Обычно это делается так: выделенные из организма больного бактерии выращивают на твердой питательной среде, после чего на полученный "газон" наносят различные фаги, например, дизентерийные, брюшнотифозные, холерные и другие. Через сутки чашки просматривают на свет и определяют, какой фаг вызвал растворение бактерий. Если такое действие оказал дизентерийный фаг, значит из организма больного выделены бактерии дизентерии, если брюшнотифозный — бактерии брюшного тифа.

Иногда на помощь человеку приходят вирусы, поражающие животных и насекомых. Двадцать с лишним лет назад в Австралии остро встала проблема борьбы с дикими кроликами. Количество этих грызунов достигло угрожающих размеров. Они быстрее саранчи уничтожали посевы сельскохозяйственных культур и стали настоящим национальным бедствием. Обычные методы борьбы с ними оказались малоэффективными. И тогда ученые выпустили на борьбу с кроликами специальный вирус, способный уничтожить практически всех зараженных животных. Но как распространить это заболевание среди пугливых и осторожных кроликов? Помогли комары. Они сыграли роль "летающих игл", разнося вирус от кролика к кролику. При этом комары оставались совершенно здоровыми.

Каких еще полезных дел можно ожидать в будущем от вирусов? Давайте перенесемся в область предположений.

Прежде всего, стоит напомнить о генной инженерии. Вирусы могут оказать ученым неоценимую пользу, захватывая нужные гены в одних клетках и перенося их в другие.

Наконец, существует еще одна возможность использования вирусов. Учеными открыт вирион, который способен избирательно разрушать некоторые опухоли мышей. Получены также вирусы, убивающие опухолевые клетки человека. Если удастся лишить эти вирусы болезнетворных свойств и сохранить при этом их свойство избирательно разрушать злокачественные опухоли, то в будущем, возможно, будет получено мощное средство для борьбы с этими тяжелыми заболеваниями. Поиски таких вирусов ведутся, и сейчас эта работа уже не кажется фантастической и безнадежной.

Бактерии

Бактерии — это микроскопически малые организмы не имеющие ограниченного оболочкой ядра. По форме и особенностям объединения клеток различают несколько морфологических групп настоящих бактерий: кокки, имеющие шарообразную форму; стрептококки образованы кокками, объединенными в цепочки; стафилококки — скопления кокков в виде виноградной грозди; бациллы, иди палочки, — вытянутые по форме клеток бактерии; вибрионы — дугообразно изогнутые бактерии; спириллы — бактерии с вытянутой шпорообразно извитой формой и т. д. На поверхности некоторых клеток бактерий заметны разного рода жгутики и ворсинки. С помощью жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются. Некоторые бактерии перемещаются, выбрасывая слизь. Клеточная стенка Прочная, у многих бактерий сверху окружена слоем слизи, образующим капсулу, защищающую организм от неблагоприятных воздействий. В цитоплазме бактерий иногда заметны включения запасных питательных веществ. Бактерии способны в неблагоприятных условиях образовывать споры.

Бактериальная клетка состоит из клеточной стенки, наружной цитоплазматической мембраны, кольцевой молекулы ДНК, рибосом, включений и мезосомы (запас мембраны).

Большинство бактерий гетеротрофы. Сапрофиты — используют для питания готовые органические вещества мертвых организмов или продукты жизнедеятельности животных и растений. Паразиты — живут за счет питательных веществ других организмов, в теле которых они обитают. К ним относятся все болезнетворные бактерии. Другие гетеротрофные бактерии получают энергию путем кислородного или бескислородного окисления органических соединений (молочнокислые бактерии, маслянокислые бактерии, метанообразующие)

Автотрофных бактерий подразделяют на фототрофов, для которых источником энергии служит солнечный свет, и хемотрофов, использующих для синтеза собственных органических соединений энергию реакций окисления или восстановления неорганических молекул.

Значение бактерий в природе и хозяйственной деятельности человека

1. Бактерии молочнокислого брожения (гетеротрофные сапротрофы). Положительное значение: приготовление молочнокислых продуктов (творог, простокваша, масло, сметана), силосование кормов, закваска капусты, засолка огурцов и помидоров. Отрицательное значение: порча продуктов.

2. Бактерии уксуснокислого брожения (гетеротрофные сапротрофы). Положительное значение: окисление спирта в уксусную кислоту, которая применяется для маринования, консервирования плодов и овощей. Отрицательное: порча продуктов

3. Бактерии гнилостные (гетеротрофные сапротрофы). Положительное значение: санитарная роль — минерализация органических остатков. Отрицательное значение: порча продуктов; во избежание гниения применяют сушку, соление, маринование, стерилизацию, пастеризацию, засахаривание

4. Бактерии болезнетворные (гетеротрофные паразиты). Вызывают инфекционные заболевания человека, животных. Для борьбы с ними применяют антибиотики, бактериофаги, прививки, а также организуют профилактическую работу по ликвидации очагов заражения, закаливают организм, соблюдают правила санитарии и гигиены организма

5. Бактерии клубеньковые (гетеротрофные симбионты). Клубеньковые бактерии проникают в корни бобовых растений (клевер, люпин, люцерна и др.) и вступают с ними в симбиоз. В результате на корнях образуются опухоли — клубеньки, заполненные бактериями, которые из атмосферного азота синтезируют азотистые соединения, доступные как растению-хозяину, так и другим растениям. Это природное обогащение почвы азотными удобрениями учитывается при составлении полевых севооборотов, куда обязательно включают бобовые растения

Список литературы

1. Богданова Т.Л.. Биология. Задания и упражнения. М.,1991.

2. Голубев Д.Б., Солоухин В.З. Размышления и споры о вирусах. М.: Молодая гвардия, 1989.

3. Майер В., Кенда М. Невидимый мир вирусов. М.: Мир, 1981.

4. Черкес Ф.К., Богоявленская Л.Б., Бельская Н.А. Микробиология. М.: Медицина, 1987.

referati-besplatno.ru

Реферат: «Бактерии». Реферат бактерии

«Бактерии» - Реферат

Реферат - Бактерии - Общая биология

Реферат на тему «Болезнетворные бактерии»

Реферат Бактерии

Реферат Зачем нужны бактерии | UVD45

Реферат - «Бактерии» - Разное

Смотрите также