Различные виды бактерий и их характеристики

Само слово «бактерии» в первую очередь ассоциируется с холерой, туберкулезом или как минимум дизентерией, то есть, с перечнем патогенных микроорганизмов. Именно для того и нужно мыть руки с мылом как можно чаще – чтобы избавиться от этих самых бактерий. А изучать бактерии, их характеристики и особенности следует лишь для того, чтобы надежно обезопасить людей от их воздействия.

По меньшей мере, такая характеристика этих микроорганизмов в целом несправедлива и однобока. Помимо откровенно патогенных, существует масса других: индифферентных, полезных или живущих в симбиозе с человеческим организмом. Изучением их характеристик занимается биология и ее отрасли. Эти исследования имеют не только академическое, но и прикладное значение: к примеру, молочнокислые микробы давно используются человеком.

Наука, изучающая микроорганизмы

Все разнообразие групп и видов микробов, как и любое другое проявление жизни, изучает биология – наука о живых организмах. Раздел, посвященный бактериям, называется микробиология.

Для изучения живых объектов и систематизации полученных данных, была разработана система подразделения всех живых организмов – их назвали Империя – на царства. Империя делится на 5 царств:

• вирусов;
• бактерий;
• грибов;
• растений;
• животных.

Множество групп и видов бактерий объединены в царство Прокариотов, то есть безъядерных организмов. Эта характеристика отражает основную их особенность – отсутствие обособленного ядра.

Врачи отмечают, что разнообразие бактерий играет ключевую роль в экосистемах и здоровье человека. Существуют как патогенные, так и полезные виды. Патогенные бактерии, такие как Streptococcus pneumoniae, могут вызывать серьезные заболевания, включая пневмонию и менингит. В то же время, полезные бактерии, например, Lactobacillus, способствуют поддержанию здоровой микрофлоры кишечника и укрепляют иммунную систему. Врачи подчеркивают, что баланс между этими группами бактерий критически важен для здоровья. Кроме того, некоторые бактерии, такие как Escherichia coli, могут быть как полезными, так и вредными, в зависимости от штамма. Поэтому понимание характеристик различных видов бактерий помогает в разработке эффективных методов лечения и профилактики инфекционных заболеваний.

Строение бактерий МИКРОБИОЛОГИЯ бактерии, состав бактерий, строение прокариот

Кто такие бактерии

Одноклеточные микроорганизмы, обладающие, в отличие от вирусов, всем необходимым для независимой жизнедеятельности, называют бактериями. Бактериальная клетка более совершенна, чем вирусная, однако все относительно – и ее характеристики выглядят примитивно в сравнении с клеткой растений или животных.

Первым в 1676 году увидел и описал характеристики, присущие бактерии, голландец Антони ван Левенгук. Однако сам термин «бактерии» появился благодаря Христиану Эренбергу (Германия) спустя почти 150 лет.

Совсем недавно, в начале 20 века, с появлением электронного микроскопа микробиология получила инструмент для изучения многообразия групп и видов царства прокариотов и вирусов.

Особенности строения бактериального организма

Строение бактериальной клетки является той характеристикой царства, которая позволила выделить бактерии отдельно от вирусов и растений.

Характеристики бактериальной клетки следующие:

• сравнительная характеристика клетки бактерии – размер на порядок меньше, чем у растений и животных, и больше, чем у вирусов;
• генный материал представлен закольцованной молекулой ДНК; она располагается в нуклеоиде и крепится одним концом непосредственно на клеточную оболочку;
• отсутствуют практически все органеллы, присущие клеткам растений и животных;
• клеточная мембрана и вся клетка целиком выполняют несколько видов функций, в том числе, дыхание и фотосинтез;
• органом передвижения являются жгутики, которые, в отличие от имеющихся у эукариотов, являются полым выростом.

Микроорганизмы подразделяются согласно разным характеристикам.

Различные виды бактерий вызывают у людей широкий спектр мнений и эмоций. Многие воспринимают их как опасных врагов, способных вызвать болезни, такие как туберкулез или пневмония. Однако не все бактерии негативны. Например, лактобактерии, обитающие в нашем кишечнике, играют ключевую роль в пищеварении и поддержании иммунной системы. Люди также обсуждают использование бактерий в биотехнологиях, таких как производство йогуртов и сыра, а также в медицине для создания антибиотиков. В последние годы растет интерес к пробиотикам, которые помогают восстанавливать баланс микрофлоры. Таким образом, бактерии вызывают как страх, так и восхищение, демонстрируя свою двойственную природу в жизни человека.

Микробы: от самого маленького до самого большого

Геометрия клетки

Биология, изучая микроорганизмы, разделила их по форме на несколько видов. Клетки бактерий, в отличие от вирусов, растений и животных, могут иметь следующие основные формы:

• шарообразные кокки;
• палочки (бациллы);
• вибрионы;
• спириллы.

Характеристика круглых кокков – после деления они не разъединяются. При этом функционально характеристики клетки не изменяются и являются полноценным обособленным организмом.

По количеству неразъединенных бактерий объединения подразделяют на несколько групп:

• диплококки – остаются расположенными попарно;
• сарцины – скомпонованы по 4 штуки;
• стафилококки – после деления не расходятся, со временем формируется «гроздь»;
• стрептококки – круглые кокки, собранные в цепочку.

Палочковидные бактерии после деления клетки расходятся и располагаются хаотически. Палочки могут иметь как правильную (кишечные, молочнокислые палочки), так и неправильную (ветвящиеся актиномицеты) форму.

Палочковидные бактерии – палочки – способны к образованию спор. Это защитная функция организма бактерии в случае неблагоприятных условий для жизнедеятельности. Она не имеет ничего общего со спорами растений, для которых значение споры – это способ размножения.

Извитые микробы включают в себя несколько групп – это спириллы, вибрионы и спирохеты.

Разделение бактерий по Граму

По характеристикам клеточной стенки бактерии подразделяют на грамположительные (к примеру, молочнокислые) и грамотрицательные. Грамотрицательные микробы имеют значительно более толстую стенку клетки, чем грамположительные, в связи с чем не прокрашиваются кристаллическим фиолетовым.

Характеристика царства прокариотов по Граму однозначно указывает на различия в структуре и составе клеточных оболочек, которые имеют грамположительные и грамотрицательные микроорганизмы. К примеру, грамотрицательные микробы значительно устойчивее к антителам в сравнении с грамположительными, возможно, поэтому большая часть патогенных бактерий именно грамотрицательные. Деление бактерий на две большие группы по окрашиванию является в достаточной мере условной характеристикой.

Что такое бактерия? Все ли бактерии плохие? Какие опасные, а какие хорошие?

Аэробные микробы и анаэробы

Все бактерии подразделяют по отношению к кислороду на две группы:

• аэробы – для жизнедеятельности нуждаются в кислороде (например, молочнокислые бактерии);
• анаэробы – бескислородная форма жизни (сапрофиты).

Биология подразделяет все микроорганизмы по степени зависимости от кислорода на несколько групп:

• облигатные – обязательные; облигатные аэробы могут существовать только в кислородной среде (молочнокислые бактерии), а облигатные анаэробы – только при отсутствии кислорода;
• факультативные анаэробы: значение кислорода не является для них критичным – они легко переключаются с кислородного на бескислородное дыхание;
• аэротолерантные анаэробы: разновидность облигатных анаэробов, но значение кислорода для этих групп менее пагубно – в такой среде они существуют, хотя и не используют кислород.

Питание микроорганизмов: автотрофы и гетеротрофы

Изучая процесс питания микробов, биология разделила их на два вида:

• автотрофные – организмы, способные синтезировать необходимую органику из окружающих неорганических соединений;
• гетеротрофные – для питания этих видов микроорганизмов нужна органика (к примеру, молочнокислые бактерии).

Гетеротрофы представлены тремя группами:

• сапрофиты – питание происходит отмершей органикой;
• симбионты – являются необходимой частью другого организма, происходит взаимовыгодное сотрудничество; примером может быть микрофлора кишечника жвачных животных или клубеньковые микробы для растений;
• паразиты – питаются и живут за счет живого организма, отравляя носителя продуктами своей жизнедеятельности.

Фототрофы и хемотрофы

Для любого процесса необходима энергия. Микробы разделяют в зависимости от источника получения энергии на:

• фототрофы – используют для биосинтеза солнечную энергию (цианобактерии);
• хемотрофы – применяют энергию, выделяющуюся в результате окисления органических или неорганических соединений (большинство патогенных бактерий).

Деление клеток как способ размножения

Биология, изучая характеристики микробов, обнаружила, что процесс размножения происходит как равновеликое деление клетки микроба. Подобный процесс невозможен ни для вирусов, ни для более развитых клеток.

Клетка бактерии делится пополам, в результате чего образуются две идентичные дочерние клетки. Существуют отличия в образовании разделительной мембраны:

• грамотрицательные микроорганизмы формируют перетяжку, которая, стягиваясь, делит клетку на 2 части;
• грамположительные синтезируют на месте разделения бактериальной клетки мембрану, выращивая ее от краев к центру благодаря мезосомам (сюда относят молочнокислые бактерии).

Деление бактериальной клетки может происходить почкованием. У некоторых групп микробов на краю клетки формируется почка. Она увеличивается в размерах и, достигнув полноценных размеров, отделяется от материнской клетки. Сравнительная оценка двух этих клеток показывает их неравноценность – материнская имеет все признаки старения.

Особенности

Значение большей части групп микроорганизмов невозможно переоценить – они осуществляют процессы брожения и гниения, синтезируют соединения азота, которые способны использовать растения. Это они обеспечили нашу планету кислородом, перерабатывают мертвую органику в метан и помогают кишечнику человека переваривать пищу.

Для примера, несколько групп микробов и краткая характеристика:

• молочнокислые – грамположительные микроорганизмы, несколько групп кокковых и неспорообразующие палочки; применяются в квашении, молочном брожении и силосовании;
• клубеньковые – грамотрицательные азотфиксирующие симбионты растений;
• гнилостные – анаэробные сапрофиты, разрушающие мертвую органику с образованием метана и углекислого газа.

Где живут микробы

Грамположительные и грамотрицательные одноклеточные микроорганизмы плотно заселили биосферу планеты. В таблице, отражающей количество представителей различных царств, бактерии стоят на первом месте, за ними следуют числовое значение вирусов.

Микробы обитают везде:

• в верхних слоях атмосферы,
• на поверхности почвы,
• в толще земли;
• на поверхности водоемов;
• в самых глубоких впадинах океанов
• подо льдами Антарктиды;
• в водах термальных источников.

Существуя триллионы лет, микроорганизмы надежно обосновались в биосфере планеты и стали ее необходимой частью.

Вопрос-ответ

Какие основные группы бактерий существуют?

Существует несколько основных групп бактерий, включая грамположительные и грамотрицательные, а также аэробные и анаэробные. Грамположительные бактерии имеют толстую клеточную стенку, которая окрашивается в синий цвет при грамм окрашивании, тогда как грамотрицательные имеют тонкую стенку и окрашиваются в красный. Аэробные бактерии нуждаются в кислороде для роста, в то время как анаэробные могут расти в его отсутствии.

Как бактерии влияют на окружающую среду?

Бактерии играют ключевую роль в экосистемах, участвуя в процессах разложения органических веществ, что способствует возвращению питательных веществ в почву. Некоторые виды бактерий также участвуют в азотном цикле, фиксируя атмосферный азот и делая его доступным для растений, что способствует их росту.

Как можно классифицировать бактерии по их форме?

Бактерии классифицируются по форме на три основные категории: кокки (шарообразные), бациллы (палочковидные) и спираллы (изогнутые или спиралевидные). Эта классификация помогает в идентификации и изучении различных видов бактерий, а также в понимании их функций и взаимодействий с окружающей средой.

Советы

СОВЕТ №1

Изучайте классификацию бактерий. Понимание основных групп бактерий, таких как грамположительные и грамотрицательные, поможет вам лучше ориентироваться в их характеристиках и влиянии на здоровье.

СОВЕТ №2

Обратите внимание на роль бактерий в экосистеме. Многие бактерии играют важную роль в разложении органических веществ и поддержании баланса в природе, поэтому важно понимать их экологическую значимость.

СОВЕТ №3

Не забывайте о полезных бактериях. Изучите, какие виды бактерий являются пробиотиками и как они могут положительно влиять на здоровье человека, особенно на пищеварение и иммунную систему.

СОВЕТ №4

Следите за новыми исследованиями в области микробиологии. Научные открытия о бактериях и их свойствах постоянно обновляются, поэтому полезно быть в курсе последних тенденций и рекомендаций.