По способу питания микробы делятся на. Способы питания бактерий А5

2. Общий признак бактерий:
1) в клетках есть ядро и мембранные органоиды
2) состоят из множества специализированных клеток
3) способны к хемосинтезу
4) ДНК расположена в цитоплазме

3. Из предложенных организмов выберите бактерию:
1) кишечная палочка
2) цианобактерия
3) хламидомонада
4) амеба

4. Выберите признак, характерный и для грибов, и для животных:
1) автотрофное питание
2) не способны к фотосинтезу
3) запасное вещество - крахмал
4) рост всю жизнь

5. В симбиоз с растениями могут вступать…
1) шляпочные грибы
2) головневые грибы
3) молочнокислые бактерии
4) мукор

6. Болезни злаков могут вызвать…
1) фитофтора
2) ржавчинные грибы
3) дрожжи
4) пеницилл

7. Дрожжи, в отличие от других грибов…
1) автотрофы
2) не имеют мицелия
3) размножаются спорами
4) не способны к делению клеток

8. Лишайники выделяют в отдельную группу организмов, т. к. они…
1) медленно растут
2) требовательны к чистоте окружающей среды
3) состоят из гриба и водоросли
4) служат пищей животным

9. Только растениям характерен признак:
1) фотосинтезируют
2) клеточная стенка состоит из целлюлозы
3) не используют кислород для дыхания
4) растут всю жизнь

10. Банан относят к травам, т. к. …
1) имеет неодревесневший стебель
2) центральный побег ежегодно отмирает
3) образует цветки и плоды
4) многолетнее растение

11. Запасающую функцию выполняет ткань…
1) покровная
2) проводящая
3) основная
4) механическая

12. Выберите ткань, состоящую только из живых клеток…
1) волокна
2) пробка
3) древесина
4) камбий

13. Корневой клубень - это…
1) подземный видоизмененный побег
2) видоизмененный боковой или придаточный корень
3) видоизмененный главный корень
4) утолщение на конце главного корня

14. Центральный цилиндр корня состоит из…
1) пробки и луба
2) луба и камбия
3) камбия и древесины
4) луба и древесины

15. Выберите растение с простыми листьями…
1) бузина, ясень
2) рябина, шиповник
3) клевер, земляника
4) клен, дуб

16. Листопад - это приспособление растений к…
1) нехватке тепла
2) нехватке воды
3) низким температурам
4) распространению семян и плодов

17. Стебель деревьев отличается от корня…
1) наличием пробки
2) способностью к транспорту веществ
3) сердцевиной в центре
4) типом роста

18. Видоизмененный побег - это…
1) усик гороха
2) корнеплод моркови
3) луковица тюльпана
4) семя фасоли

19. Однополые цветки встречаются у…
1) яблони
2) крапивы
3) редьки
4) клевера

20. Выберите признак, характерный для самоопыляемых растений:
1) яркие, крупные цветки
2) цветут до появления листьев
3) лепестки венчика плотно прилегают друг к другу
4) имеют нектар и запах

21. Двойное оплодотворение заключается в…
1) слиянии двух спермиев и одной яйцеклетки
2) слиянии двух спермиев друг с другом
3) слиянии одного спермия с яйцеклеткой, а второго - с центральной клеткой
4) слиянии двух яйцеклеток и одного спермия

22. Плод гороха:
1) боб
2) стручок
3) стручочек
4) коробочка

23. Тело водорослей называется…
1) мицелий
2) таллом
3) спорофит
4) клетка

24. Водоросли - это низшие растения, т. к. они…
1) обитают в воде
2) размножаются спорами
3) не имеют тканей
4) покрыты оболочкой

25. Фотосинтез у водорослей проходит в…
1) хлоропластах
2) хромопластах
3) лейкопластах
4) хроматофоре

26. Мхи отличаются от других растений…
1) размножаются спорами
2) не имеют корней
3) для оплодотворения необходима вода
4) в цикле развития доминирует спорофит

27. Два типа клеток (живые зеленые и мертвые водоносные) характерны для…
1) кукушкиного льна
2) сфагнума
3) щитовника мужского
4) сосны обыкновенной

28. У всех папоротникообразных…
1) есть корневище
2) развивается главный корень
3) споры образуются в спорангиях
4) листья крупные, растут верхушкой

29. У можжевельника семена находятся…
1) в женских шишках
2) в мужских шишках
3) в плодах
4) в соплодиях

30. Сосуды в древесине есть у…
1) Мохообразных и Папоротникообразных
2) Папоротникообразных и Голосеменных
3) Голосеменных и Цветковых
4) Цветковых

31. Какие растения относятся к семейству Крестоцветные?
1) дурман, петуния
2) ярутка, горчица
3) астра, подсолнечник
4) лук, чеснок

32. Выберите признак, характерный для растений семейства Сложноцветные:
1) плод - зерновка
2) снаружи соцветие покрыто оберткой
3) мочковатая корневая система
4) листья с дуговым жилкованием

33. Что общего у Пасленовых и Бобовых?
1) строение цветка
2) плод ягода
3) отсутствие камбия в стебле
4) соцветие кисть

34. Лилейных относят к классу Однодольных, т. к. …
1) жизненная форма - травы
2) есть подземные побеги
3) обоеполые цветки
4) мочковатая корневая система

35. Один из признаков семейства Злаковые:
1) стебель соломина
2) цветок с двойным околоцветником
3) хорошо развит главный корень
4) дуговое жилкование

36. По какому признаку растения объединяются в семейства?
1) строение цветка
2) тип корневой системы
3) тип стебля и листьев
4) жизненная форма

Часть В
В заданиях В1-В3 выберите три верных ответа из шести.
1. Грибы, как и растения, …
1) способны к фотосинтезу
2) обладают неограниченным ростом
3) неподвижны
4) центральную часть клетки занимает крупная вакуоль
5) поглощают вещества в виде растворов
6) запасное вещество - гликоген

2. Папоротники, как и голосеменные растения, …
1) размножаются семенами
2) для оплодотворения не нуждаются в воде
3) образуют органические вещества из неорганических
4) имеют органы и ткани
5) дышат кислородом воздуха
6) имеют стержневую корневую систему

3. Выберите признаки, характерные для корней растений:
1) вершина покрыта корневым чехликом
2) поглощают воду и минеральные вещества из почвы
3) есть конус нарастания
4) не способны к ветвлению
5) в зоне всасывания содержат корневые волоски
6) в центре расположена сердцевина, клетки которой выполняют запасающие функции

При выполнении заданий В4-В6 установите соответствие между содержанием первого и в торого столбцов.
4. Установите соответствие между признаками и отделом растений.
ПРИЗНАК ОТДЕЛ
А) тело - слоевище, не разделенное на органы 1) Отдел Мохообразные
Б) есть органы и ткани 2) Отдел Зеленые водоросли
В) участвуют в образовании торфа
Г) одноклеточные и многоклеточные формы
Д) гаметы образуются в одноклеточных половых органах
Е) многие зимуют в стадии зиготы

5. Установите соответствие между признаками и тканью растений.
ПРИЗНАК ТКАНЬ
А) оставляет большую часть стебля дерева 1) Древесина
Б) обеспечивает транспорт органических веществ 2) Луб
В) ее проводящие элементы представляют собой живые клетки
Г) переносит вещества от корня в стебель
Д) обычно расположена ближе к поверхности стебля

6. Установите соответствие между признаками и семейством отдела Цветковых.
ПРИЗНАК СЕМЕЙСТВО
А) соцветие корзинка 1) Семейство Сложноцветные
Б) цветки однополые или обоеполые 2) Семейство Пасленовые
В) плод ягода или коробочка
Г) плод семянка
Д) семена с эндоспермом
Е) у некоторых есть прикорневая листовая розетка

7. Распределите организмы по царствам, к которым они принадлежат.
ОРГАНИЗМ ЦАРСТВО
А) вольвокс 1) Бактерии
Б) кокки 2) Грибы
В) бацилла 3) Растения
Г) головня
Д) ламинария
Е) фукус

8. Установите последовательность развития мха, начиная со споры:
1) спора
2) коробочка
3) предросток (зеленая нить)
4) взрослое растение
5) антеридии и архегонии
6) оплодотворение

Часть С
1. Докажите, что клубень картофеля - подземный побег.
2. Найдите ошибки в приведенном тексте.
1. Стебель - это часть побега. 2. Молодой стебель деревьев покрыт ризодермой, зрелый стебель - пробкой. 3. В умеренном климате пробка образуется на 2-й - 3-й год жизни стебля. 4. Под пробкой находится луб, состоящий из сосудов. 5. Под лубом расположена древесина, обеспечивающая транспорт минеральных веществ снизу вверх. 6. В центре обычно расположена сердцевина, чаще всего представленная живыми клетками.
3. Какие части листа обозначены на рисунке цифрами 1, 2 и 3? Какие особенности строения этих частей? Какие функции они выполняют?
4. Почему грибы выделены в отдельное царство?
5. Какие приспособления есть у растений для пережидания неблагоприятных условий? Назовите не менее 4-х таких особенностей.
6. Какие особенности строения и размножения помогли растениям освоить сушу? Назовите не менее трех особенностей.

Бактерии - одни из самых древних организмов на Земле. Несмотря на простоту своего строения, они живут во всех возможных средах обитания. Больше всего их насчитывается в почве (до нескольких миллиардов бактериальных клеток на 1 грамм почвы). Много бактерий в воздухе, воде, пищевых продуктах, внутри тел и на телах живых организмов. Бактерии были обнаружены в тех местах, где другие организмы жить не могут (на ледниках, в вулканах).

Обычно бактерия - это одна клетка (хотя бывают колониальные формы). Причем эта клетка очень мелкая (от долей мкм до нескольких десятков мкм). Но главной особенностью бактериальной клетки является отсутствие клеточного ядра. Другими словами, бактерии принадлежат прокариотам .

Бактерии бывают подвижными и неподвижными. В случае неподвижных форм передвижение осуществляется с помощью жгутиков. Их может быть несколько, а может быть только один.

Клетки разных видов бактерий могут сильно отличаться между собой по форме. Бывают шаровидные бактерии (кокки ), палочковидные (бациллы ), похожие на запятую (вибрионы ), извитые (спирохеты, спириллы ) и др.

Строение бактериальной клетки

У клеток многих бактерий имеется слизистая капсула . Она выполняет защитную функцию. В частности, защищает клетку от высыхания.

Как и у клеток растений, у бактериальных клеток есть клеточная стенка . Однако, в отличие от растений, ее строение и химический состав несколько иной. Клеточная стенка состоит из слоев сложного углевода. Ее строение таково, что позволяет проникать различным веществам внутрь клетки.

Под клеточной стенкой находится цитоплазматическая мембра н а .

Бактерии относятся к прокариотам, так как в их клетках нет оформленного ядра. Они не имеют и хромосом, характерных для клеток эукариот. В состав хромосомы входит не только ДНК, но и белок. У бактерий же их хромосома состоит только из ДНК и представляет собой кольцевую молекулу. Такой генетический аппарат бактерий называется нуклеоид . Нуклеоид находится прямо в цитоплазме, обычно в центре клетки.

У бактерий нет настоящих митохондрий и ряда других клеточных органелл (комплекса Гольджи, эндоплазматической сети). Их функции выполняют впячивания клеточной цитоплазматической мембраны. Такие впячивания называются мезосомами .

В цитоплазме есть рибосомы , а также различные органические включения : белки, углеводы (гликоген), жиры. Также клетки бактерий могут содержать различные пигменты . В зависимости от наличия тех или иных пигментов или их отсутствия, бактерии могут быть бесцветными, зелеными, пурпурными.

Питание бактерий

Бактерии возникли на заре формирования жизни на Земле. Именно они «открыли» различные способы питания. Лишь потом, с усложнением организмов, четко выделились два крупных царства: Растения и Животные. Они отличаются между собой в первую очередь по способу питания. Растения являются автотрофами, а животные - гетеротрофами. У бактерий же встречаются оба типа питания.

Питание - это способ получения клеткой или организмом необходимых органических веществ. Их можно получить из вне или синтезировать самостоятельно из неорганических веществ.

Автотрофные бактерии

Автотрофные бактерии синтезируют органические вещества из неорганических. Процесс синтеза требует энергии. В зависимости от того, откуда автотрофные бактерии получают эту энергию их делят на фотосинтезирующие и хемосинтезирующие.

Фотосинтезирующие бактерии используют энергию Солнца, улавливая его излучение. В этом они сходны с растениями. Однако, если у растений в процессе фотосинтеза выделяется кислород, то у большинства фотосинтезирующих бактерий он не выделяется. То есть бактериальный фотосинтез анаэробен. Также зеленый пигмент бактерий отличается от аналогичного пигмента растений и называется бактериохлорофиллом . У бактерий нет хлоропластов. В основном фотосинтезирующие бактерии обитают в водоемах (пресных и соленых).

Хемосинтезирующие бактерии для синтеза органических веществ из неорганических используют энергию различных химических реакций. Энергия выделяется не во всех реакциях, а только в экзотермических. Некоторые такие реакции протекают в бактериальных клетках. Так в нитрифицирующих бактериях протекает реакция окисления аммиака в нитриты и нитраты. Железобактерии окисляют закисное железо в окисное. Водородные бактерии окисляют молекулы водорода.

Гетеротрофные бактерии

Гетеротрофные бактерии не способны синтезировать органические вещества из неорганических. Поэтому вынуждены получать их из окружающей среды.

Бактерии, питающиеся органическими остатками других организмов (в том числе мертвыми телами), называются бактериями-сапрофитами . По-другому их называют бактериями гниения. Таких бактерий много в почве, где они разлагают перегной до неорганических веществ, которые впоследствии используются растениями. Молочнокислые бактерии питаются сахарами, превращая их в молочную кислоту. Маслянокислые бактерии разлагают органические кислоты, углеводы, спирты до масляной кислоты.

Клубеньковые бактерии живут в корнях растений и питаются за счет органических веществ живого растения. Однако они связывают азот из воздуха и обеспечивают им растение. То есть в данном случае имеет место симбиоз. Другие гетеротрофные бактерии-симбионты обитают в пищеварительном аппарате животных, помогая переваривать пищу.

В процессе дыхания происходит разрушение органических веществ с высвобождением энергии. Эта энергия в последствии тратится на различные процессы жизнедеятельности (например, на движение).

Эффективным способом получения энергии является кислородное дыхание. Однако некоторые бактерии могут получать энергию без кислорода. Таким образом, существуют аэробные и анаэробные бактерии.

Аэробным бактериям необходим кислород, поэтому они обитают в местах, где он есть. Кислород участвует в реакции окисления органических веществ до углекислого газа и воды. В процессе такого дыхания бактерии получают относительно большое количество энергии. Такой способ дыхания характерен для подавляющего числа организмов.

Анаэробные бактерии не нуждаются в кислороде для дыхания, поэтому могут обитать в бескислородной среде. Энергию они получают за счет реакции брожения . Данный способ окисления малоэффективен.

Размножение бактерий

В большинстве случаев для бактерий характерно размножение путем деления их клетки надвое. Перед этим происходит удвоение кольцевой молекулы ДНК. Каждая дочерняя клетка получает одну из этих молекул и, следовательно, является генетической копией материнской клетки (клоном). Таким образом, для бактерий характерно бесполое размножение .

В благоприятных условиях (при достаточном количестве питательных веществ и благоприятных условиях окружающей среды) бактериальные клетки делятся очень быстро. Так от одной бактерии за сутки могут образоваться сотни миллионов клеток.

Хотя бактерии размножаются бесполым путем, в ряде случаев у них наблюдается так называемый половой процесс , который протекает в форме конъюгации . При конъюгации две разные бактериальные клетки сближаются, между их цитоплазмами устанавливается связь. Части ДНК одной клетки переходят во вторую, а части ДНК второй клетки - в первую. Таким образом, при половом процессе у бактерий происходит обмен генетической информации. Иногда при этом бактерии обмениваются не участками ДНК, а целыми молекулами ДНК.

Споры бактерий

Подавляющее большинство бактерий в неблагоприятных условиях образуют споры. Споры бактерий - это в основном способ переживания неблагоприятных условий и способ расселения, а не способ размножения.

При образовании споры цитоплазма бактериальной клетки сжимается, а сама клетка покрывается плотной толстой защитной оболочкой.

Споры бактерий сохраняют жизнеспособность в течении длительного времени и способны переживать очень неблагоприятные условия (крайне высокие и низкие температуры, высыхание).

Когда спора попадает в благоприятные условия, то происходит ее набухание. После этого защитная оболочка сбрасывается, и появляется обычная бактериальная клетка. Бывает, что при этом происходит деление клетки, и образуется несколько бактерий. То есть спорообразование сочетается с размножением.

Значение бактерий

Огромна роль бактерий в круговороте веществ в природе. В первую очередь это относится к бактериям гниения (сапрофитам). Их называют санитарами природы . Разлагая остатки растений и животных, бактерии превращают сложные органические вещества в простые неорганические (углекислый газ, воду, аммиак, сероводород).

Бактерии повышают плодородие почвы, обогащая ее азотом. В нитрифицирующих бактериях протекают реакции, в процессе которых из аммиака образуются нитриты, а из нитритов - нитраты. Клубеньковые бактерии способны усваивать атмосферный азот, синтезируя азотистые соединения. Они живут в корнях растений, образуя клубеньки. Благодаря этим бактериям, растения получают необходимые им азотистые соединения. В основном в симбиоз с клубеньковыми бактериями вступают бобовые растения. После их отмирания почва обогащается азотом. Это нередко используется в сельском хозяйстве.

В желудке жвачных животных бактерии разлагают целлюлозу, что способствует более эффективному пищеварению.

Велика положительная роль бактерий в пищевой промышленности. Многие виды бактерий используются для получения молочнокислых продуктов, сливочного масла и сыра, квашения овощей, а также в виноделии.

В химической промышленности бактерии используются при получении спиртов, ацетона, уксусной кислоты.

В медицине с помощью бактерий получают ряд антибиотиков, ферментов, гормонов и витаминов.

Однако бактерии могут приносить и вред. Они не просто портят продукты питания, но своими выделениями делают их ядовитыми.

По типу питания микробы делятся на автотрофы и гетеротрофы. Первые способны синтезировать сложные органические вещества из простых неорганических соединений. Они могут использовать в качестве источника углерода углекислоту и другие неорганические соединения углерода.

По способу усваивать азот микроорганизмы делятся на 2 группы: аминоавтотрофы и амоногетеротрофы.

Аминоавтотрофы – для синтеза белка клетки используют молекулярный азот воздуха или усваивают его из аммонийных солей.

Аминогетеротрофы — получают азот из органических соединений – аминокислот, сложных белков (все патогенные микроорганизмы и большинство сапрофитов).

По характеру источника использования энергии микроорганизмы делятся на фототрофы (используют энергию солнечного света) и хемотрофы (используют энергию за счет окисления неорганических веществ) (патогенные для человека микроорганизмы).

Тип питания микробов

Автотрофы Гетеротрофы

(патогенные и условно-патогенные микроорганизмы)

Факультативные Облигатные

Механизм питания. Проникновение различных веществ в бактериальную клетку зависит от величины и растворимости их молекул, рН среды, концентрации, проницаемости мембран и др. Основным регулятором поступления веществ в клетку является цитоплазматическая мембрана. Выход веществ из клетки осуществляется за счет диффузии и при участии транспортных систем.

Проникновение питательных веществ в микробную клетку происходит различными способами:

1. Пассивная диффузия , т.е. перемещение веществ через толщу мембраны, в результате чего выравнивается концентрация веществ и осмотическое давление по обе стороны оболочки. Таким путем могут проникать питательные вещества, когда концентрация в среде значительно превышает концентрацию веществ в клетке. Этот процесс осуществляется без затрат энергии.

2. Облегченная диффузия – проникновение питательных веществ в клетку с помощью активного переноса их особыми молекулами-переносчиками, называемыми пермеазами . Этот процесс совершается без использования энергии, так как перемещение веществ происходит от более высокой концентрации к более низкой.

3. Активный транспорт питательных веществ осуществляется также с помощью пермеаз. Этот процесс требует затрат энергии. В этом случае питательное вещество может проникнуть в клетку, если концентрация его вклетке значительно превышает концентрацию в среде.

4. Транспортируемое вещество может подвергаться химической модификации. Такой способ называется перенос радикалов или транслокация химических групп. Этот процесс сходен с активным транспортом.

Выход веществ из микробной клетки осуществляется или в виде пассивной диффузии, или в процессе облегченной диффузии с участием пермеаз.

Для роста микробов на питательных средах, применяемых для их выращивания, необходимы определенные дополнительные компоненты, соединения, которые сами микробы синтезировать не могут. Такие соединения называются ростовыми факторами (аминокислоты, пурины и пиримидины, витамины и др.)

Дата добавления: 2015-10-20 | Просмотры: 247 | Нарушение авторских прав

Способы питания бактерий.

Углеродное питание. К числу важнейших химических элементов, необходимых для синтеза органических соединений, относят: углерод (С), азот (N), водород (Н), кислород (О). Свою потребность в водороде и кислороде бактерии удовлетворяют через воду. По способу углеродного питания бактерии делятся на: аутотрофы (автотрофы) и гетеротрофы.

Автотрофы – организмы, которые полностью удовлетворяют свои потребности в углероде за счёт СО 2 . Они способны синтезировать органические вещества из неорганических, используя энергию света и окислительные реакции.

Сапрофиты – источником питания служат мертвые органические субстраты.

Гетеротрофы усваивают углерод из готовых органических соединений, для чего требуется энергия. Существуют 2 источника энергии- фотосинтез и хемосинтез.

Фотосинтез — это синтез за счёт энергии солнечного света. Хемосинтез — это энергия, которую получают за счёт окисления неорганических соединений.

Азотное питание. По способу азотного питания бактерии подразделяются: на аминоавтотрофов и аминогетеротрофов.

Аминоавтотрофы – способны полностью удовлетворять свои потребности в азоте, необходимом для синтеза белков и нуклеиновых кислот, с помощью атмосферного и минерального азота.

Аминогетеротрофы — для роста и размножения нуждаются в готовых органических азотистых соединениях: некоторых аминокислотах и витаминах.

К числу аминоавтотрофов относятся азотфиксирующие бактерии, свободно живущие в почве –клубеньковые бактерии (они размножаются на корнях бобовых растений).Симбиоз их с растениями взаимовыгоден, так как вместе они продуцируют ряд физиологически активных соединений, которые благоприятно влияют на бобовые растения. В почве они обитают как сапрофиты. Вторая группа аминоавтотрофов представлена нитрифицирующими бактериями, которые используют для синтеза белков в качестве источника азота, соли аммиака, азотистой и азотной кислот. Эти 2 группы бактерий играют важную роль в обеспечении плодородия почв.

Аминогетеротрофы для роста и размножения нуждаются в различных органических азотистых соединениях. Многие бактерии синтезирую аминокислоты и основания из минеральных источников азота и нуждаются в витаминах (ростовых факторах): вит. Н, вит.В 1 , вит. В 2 , вит.В 3 , вит.В 4 , вит. В 5 ,вит.В 9 .

Для нормальной жизнедеятельности бактерии обязательно нуждаются в ионах: Na, K, Cl, Ca 2+ , Mn 2+ , Mg 2+ ,Fe 2+ , Cu 2+ , а также в сере и фосфоре, которые поступают в клетку путём диффузии и активного транспорта. Все процессы обмена веществ представляют собой цепь взаимосвязанных во времени и в пространстве саморегулируемых реакций.

Способы питания бактерий.

Каждая из реакций катализируется(ускоряется) соответствующим ферментом.

Ферменты.

Ферменты (от греч fermentum- закваска), или энзимы — специфические белковые катализаторы, присутствующие во всех живых клетках. Их нет у плазмид и некоторых вирусов. У бактерий обнаружены 6 классов ферментов:

1. оксидоредуктазы (катализируют окислительно-восстановительные реакции);

2. трансферазы (катализируют реакции переноса групп атомов и др веществ);

3. гидролазы (катализируют, расщепление различных соединений — гидролиз белков, жиров, углеводов. Белки – до аминокислот и пептонов, жиры –до жирных кислот и глицерина, углеводы – до ди- и моносахаридов);

4. лигазы (катализируют реакции отщепления от субстрата химической группы или, наоборот, присоединение её);

5. изомеразы (катализируют внутримолекулярные превращения);

6. синтетазы (катализируют соединение двух молекул).

Изучение ферментов у бактерий представляет интерес для микробиологической промышленности (их используют в пивоварении, виноделии, для улучшения пористости хлеба). Изучение обмена веществ патогенных бактерий, необходимо для понимания механизмов, с помощью которых они реализуют свою патогенность т.е. для выяснения патогенеза инфекционных заболеваний.

Дыхание бактерий.

По типу дыхания бактерии делятся на:

1. строгие аэробы – размножаются только в присутствии кислорода (О 2).

2. микроаэрофилы – нуждаются в уменьшенной концентрации кислорода.

3. факультативные анаэробы — способны потреблять глюкозу и размножаться как в аэробных так и в анаэробных условиях.

4. строгие анаэробы – размножаются только при отсутствии кислорода.

К аэробам относят таких микроорганизмов как возбудитель холеры, туберкулёза и дифтерии, а к анаэробам возбудитель столбняка и газовой гангрены.

Основу жизнедеятельности любой живой клетки, в том числе и микроорганизмов, составляет обмен веществ /метаболизм/. Метабо­лизм состоит из двух типов процессов: конструктивного и энергетиче­ского обмена. В результате ряда биохимических превращений из пита­тельных веществ среды синтезируются сложные органические вещества клет­ки. Этот процесс получил название конструктивного (строительного) обмена. Для его осуществления, а также для поддержа­ния других жизненных функций (роста, размножения, движения и др.) микроорганизмам необходим постоянный приток энергии, которую они получают в результате распада поступающих в клетку питатель­ных веществ. Этот процесс называют энергетическим обменом. Конструктивный и энергетические обмены протекают одновременно и на­ходятся в тесной взаимосвязи. По объему энергетические процессы обычно превосходят биосинтетические.

Взаимосвязь этих процессов метаболизма проявляется, прежде всего, в том, что суммарный объем конструктивных процессов зависит от количества доступной энергии, выделенной в ходе энергетического обмена.

Обмен веществ микроорганизмов отличается чрезвычайным раз­нообразием. Это связано со способностью микроорганизмов использо­вать для обмена веществ широкий круг органических и минеральных соединений.

Эпизоотология

Такая способность обусловливается наличием у микроор­ганизмов большого разнообразия ферментов. Ферменты синтезируют­ся самой клеткой и выполняют функции катализаторов биохимических реакций, происходящих в ней. Одной из особенностей ферментов как катализаторов является строгая специфичность их действия. Многие ферменты образуют в клетке так называемые мультиферментные системы, различающиеся по сложности молекулярной организации.

На активность ферментов влияют температура, рН и другие факторы внешней среды — воздействие химических веществ среды, лучистая энергия и др. Физиологические процессы, протекающие в клетках микроорганизмов, почти полностью зависят от активности ферментов, поэтому любой фактор, действующий на фермент, будет воздействовать и на метаболизм микроорганизмов.

Каждому виду микроорганизмов свойственен определенный набор ферментов, постоянно присутствующих в клетке (т.н. конститутивные ферменты). В то же время некоторые ферменты синтезируются клеткой только тогда, когда в среде появляется соответствующий субстрат. Такие ферменты называют индуктивными.

По характеру действия ферменты подразделяются на экзоферменты, выделяемые клеткой в окружающую среду, и эндоферменты. прочно связанные с клеточными структурами (митохондриями, цитоплазматической мембраной и мезосомами) и действуют внутри клетки. И те, и другие играют важную роль в обмене веществ микроорганизмов. Экзоферменты (обычно гидролазы) катализируют реакции вне клетки. К эндоферментам относятся оксидоредуктазы (окислительно-восстановительные ферменты), трансферазы (ферменты переноса) и др., играющие важную роль в энергетическом обмене. Подробно ферменты рассматриваются в курсе "Биохимия".

⇐ Предыдущая576577578579580581582583584585Следующая ⇒

Дата публикования: 2014-11-04; Прочитано: 2755 | Нарушение авторского права страницы

Studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.001 с)…

Дыхание микробов

Дыхание является источником энергии для живых существ. Происходящие в микробной клетке синтетические процессы построения протоплазмы, процессы роста, размножения, движения и др.

Питание микробов. По типу питания микробы делятся на автотрофы и гетеротрофы

требуют притока свободной энергии, так как эти процессы эндотермичны. Поэтому в микробной клетке постоянно совершаются одновременно с процессами ассимиляции процессы диссимиляции, освобождающие энергию для ее жизнедеятельности.

Совокупность биохимических процессов, в результате которых образуется энергия, необходимая для жизнедеятельности клетки, составляет энергетический обмен. В противоположность высшим организмам энергетический обмен у микроорганизмов имеет разнообразные формы: дыхание, брожение и др.

Дыханием называется окисление органических веществ с помощью газообразного кислорода до углекислоты и воды. Так, окисление сахара в процессе дыхания выражается уравнением С 6 Н 12 О 6 +6О 2 =6СО 2 +6Н 2 О+энергия. Это уравнение противоположно уравнению фотосинтеза 6СО 2 +6Н 2 О+энергия=C 6 H 12 О 6 +6O 2 .

В 1861 г. Луи Пастер при изучении масляно-кислого брожения установил, что возбудитель этого брожения (Вас. butyricus) нормально развивается только в отсутствие свободного кислорода, энергию он поручает за счет реакции расщепления органического субстрата. Пастер определил сущность брожения как жизнь без кислорода. Кислород воздуха не принимает участия в брожении, а органическое вещество окисляется за счет отнятия водорода, который присоединяется к продуктам распада этого же органического вещества или выделяется в газообразном состоянии.

Автотрофы получают энергию за счет окисления простых неорганических соединений: сероводорода, аммиака, водорода. Денитрифицирующие и десульфофицирующие бактерии получают энергию путем окисления соответственно нитратов и сульфатов, но они могут получать энергию и за счет окисления органических веществ. У некоторых микробов реакция окисления кислородом не доходит до конечных продуктов — СО 2 и Н 2 О. Такой неполный окислительный процесс наблюдается у уксуснокислых бактерий, окисляющих спирт только до уксусной кислоты, и некоторых видов плесеней, разлагающих сахар до щавелевой и лимонной кислот.

Гнилостные бактерии используют энергию, освобождающуюся при расщеплении ими белков, при этом энергия химических связей аминокислот превращается в энергию АТФ.

По отношению к кислороду микробы разделяются на две группы: аэробы, развивающиеся только при наличии кислорода в окружающей среде, и анаэробы, которые развиваются при отсутствии свободного кислорода. Кроме того, имеется еще одна промежуточная группа — факультативные анаэробы, способные жить как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Имеются также микроаэрофилы, развивающиеся при уменьшенном количестве кислорода в среде, например бруцеллезная палочка.

Образующаяся химическая энергия только частично рассеивается в виде тепла. Большая же часть этой энергии улавливается и сохраняется в виде макроэргических связей АТФ. Фосфатные группы связаны между собой непрочно и легко освобождают свою энергию в нужных количествах там, где она необходима для жизнедеятельности клетки. АТФ, теряя энергию, превращается в АДФ (аденозиндифосфат) и в АМФ (аденозинмонофосфат).

1. АТФ+Н 2 О→АДФ+Н 3 РО 4 +10000 кал

2. АДФ+Н 2 О→АМФ+Н 3 РО 4 +10000 кал

АТФ, АДФ, АМФ и фосфорная кислота всегда присутствуют в различных соотношениях в каждой клетке. Реакции эти обратимы, АМФ и АДФ могут присоединять к себе фосфорную кислоту и превращаться в АТФ. Так обеспечивается более или менее постоянное количество АТФ в клетке. Запас АТФ в клетке ограничен. Для восстановления макроэргических связей АТФ все время используется энергия расщепления углеводов и других веществ.

Долгое время считали, что процесс дыхания свойствен высшим организмам, а брожение только микроорганизмам. Затем было установлено, что они тесно связаны друг с другом. Дыхание и брожение представляют собой очень сложные комплексы сопряженных окислительно-восстановительных процессов, которые определяются тем или иным набором ферментов.

Во всех энергетических процессах в клетке можно различить три стадии. В первой, подготовительной стадии крупные молекулы углеводов, жиров, белков распадаются на небольшие молекулы глюкозы, глицерина, жирных кислот, аминокислот. Происходит подготовка веществ к дальнейшим превращениям, здесь не происходит заметного извлечения энергии.

В следующей стадии, называемой стадией неполного окисления, образовавшиеся глюкоза, жирные кислоты и другие вещества подвергаются сложному многоступенчатому процессу. Таково неполное окисление, которое называется гликолизом или брожением. Эта стадия анаэробная. Гликолиз представляет собой более десяти последовательных ферментативных реакций. Из глюкозы последовательно образуется десять различных промежуточных веществ (субстратов) и действует столько же специфических ферментов. Весь этот процесс идет по типу молочнокислого брожения, вызываемого молочнокислыми бактериями, и имеет много сходного со спиртовым брожением, вызываемым дрожжами.

Процесс начинает фермент гексокиназа, под влиянием которого глюкоза вступает в реакцию с АМФ и образуется гексозо-6-фосфат. Гексозо-6-фосфат под действием фермента алдолазы переходит во фруктозо-6-фосфат и т. д. Конечным продуктом гликолиза является молочная кислота. Суммарное уравнение всего процесса выражается так: С 6 Н 12 О 6 =2С 3 H 6 О 3 .

Последней стадией процесса является полное окисление субстратов до конечных продуктов — СО 2 и Н 2 О. Эта стадия протекает в аэробных условиях. Следовательно, она имеется только у аэробов. В этой стадии участвуют органические кислоты, состоящие из трех углеродных атомов, почему и назвали ее циклом трикарбоновых кислот (Крепс, 1953).

Цикл начинается с того, что две молекулы молочной кислоты окисляются и дают две молекулы пировиноградной кислоты. Одна из молекул пировиноградной кислоты окисляется с отщеплением одной молекулы углекислоты, и образуется уксусная кислота. Углекислота связывается с другой молекулой пировиноградной кислоты, и образуется щавелевоуксусная кислота. Уксусная кислота соединяется с коферментом А, происходит конденсация ее с щавелевоуксусной кислотой и водой, и образуется лимонная кислота.

Лимонная кислота превращается в аконитовую кислоту. Далее происходит еще ряд превращений с образованием снова щавелевоуксусной кислоты, и па этом цикл заканчивается. Лимонная кислота оказывается вся разложенной. Из ферментов в цикле участвуют дегидрогеназы НАД, ФАД, цитохромы. Так, при дегидровании янтарной кислоты в цикле от нее отнимается электрон, он переносится на ФАД, и образуется ФАД-Н 2 , янтарная кислота окисляется в фумаровую кислоту. Электроны далее продвигаются по цепочке цитохромов к кислороду. Происходит соединение с активированным цитохромоксидазой кислородом с образованием воды. Непосредственно же кислород в реакциях не участвует.

Рис. 19. Схема цикла трикарбоновых кислот (цикл Кребса)

Подсчитано, что в этом цикле из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ и в процессе гликолиза две молекулы АТФ, всего, следовательно, 38 молекул АТФ, или 380 больших калорий из 680 больших калорий, содержащихся в грамм-молекуле глюкозы, т.

е. получено 55% полезной химической энергии. Это очень большой процент но сравнению с к.п.д., получаемым в технике (12-25%). Энергия выделялась постепенно по частям. Если бы она была выделена сразу, то клетка была бы повреждена.

Ферменты, принимающие участие в реакциях, расположены в митохондриях и локализованы рядами по порядку их действия в ходе гликолиза и цикла трикарбоновых кислот.

Продукты распада триоз частично идут на биосинтез. Так, из пировиноградной кислоты может образоваться аланин, из кетоглутаровой кислоты — глютаминовая кислота, из щавелевоуксусной кислоты — аспарагиновая кислота путем аминирования.

Уксусная кислота может пойти на синтез высших жирных кислот.

Протекающие при дыхании реакции имеют сопряженный характер окисления-восстановления. В ходе реакций окисления-восстановления развивается электродвижущая сила, которая может быть измерена в виде так называемого окислительно-восстановительного потенциала (rН 2).

Аэробы приспособлены к более высокому rН 2 (20 и выше), анаэробы — к низкому (0-12), факультативные анаэробы — 0-20. Снижая rН 2 среды, можно добиться роста анаэробов в присутствии кислорода, а повышая rН 2 , выращивать аэробы в анаэробных условиях.

В энергетическом отношении анаэробное дыхание во много раз менее эффективно, чем аэробное. Так, если при аэробном процессе окисления глюкозы до СО 2 и Н 2 О получается 674 ккал, то при спиртовом брожении — 27 ккал, при молочнокислом — 18 ккал и при масляно-кислом — всего 15 ккал. Это объясняется тем, что конечными продуктами анаэробного окисления являются органические соединения, сохранившие еще большой запас энергии. Например, спирт (продукт спиртового брожения) прекрасно горит.

Потерю тепла при брожении можно наблюдать в культурах, хорошо защищенных от потери тепла. За счет выделения этого тепла происходит самонагревание влажного сена, навоза, торфа и пр.

У светящихся бактерий потеря энергии выражается в виде свечения. Свечение морской воды, гнилого дерева, мха, рыбы объясняется присутствием на них особых светящихся бактерий аэробов. Они имеют особый фермент — люцеферазу, который химическую энергию АТФ переводит в энергию света.

К анаэробным относятся палочки столбняка, ботулинуса, масляно-кислые бактерии, возбудители газовой гангрены и др.

К аэробам относятся нитрифицирующие, уксуснокислые, азотобактерии, миксобактерии, плесени, микобактерии, холерный вибрион. Факультативные анаэробы — кишечная палочка, дифтерийная палочка, стрептококк, стафилококк, спириллы и др.

Питание и дыхание бактерий

Тело бактерии состоит из одной клетки и не имеет специальных органов питания.

В связи с этим весь процесс питания у бактерии протекает весьма элементарно: каждая клетка путем осмоса через полупроницаемые перегородки из омывающего ее питательного раствора всей поверхностью своего тела берет все нужные ей элементы и возвращает обратно в окружающую ее среду все отработанные продукты обмена, не нужные ей и вредные.

Для питания бактерий необходимы углерод, азот, кислород и водород. Наряду с видами, нуждающимися в готовых органических соединениях, имеются и такие группы бактерий, которые способны ассимилировать углекислоту и усваивать свободный азот атмосферы. По усвоению углерода бактерии можно разделить на две группы - аутотрофные и гетеротрофные . Аутотрофные бактерии способны ассимилировать углерод из угольной кислоты и этим напоминают зеленые растения, гетеротрофные же нуждаются в готовых органических соединениях.

Менее требовательны бактерии к минеральному питанию. В этом отношении они могут довольствоваться тем, что имеется в естественном субстрате, занятом бактериями, особенно в почве. Для нормального развития бактерий требуется смесь минеральных солей. Разбавленные растворы их, как полагают, служат возбудителями химических сил бактериальной клетки, усиливают действие энзимов (ферментов).

Жизнь бактерии и все ее различные проявления - движение, рост, размножение - связаны с беспрерывным расходованием энергии. Всю необходимую для жизни энергию бактерии добывают исключительно за счет химических реакций, идущих с выделением тепла. Скрытая энергия химических соединений превращается в производительную силу живой клетки.

Бактерии, которым необходим кислород, называют аэробными. Как и у высших животных, дыхание у них сопровождается поглощением кислорода и выделением углекислоты. Анаэробами называют бактерии, нормально развивающихся при полном отсутствии свободного кислорода, который для некоторых является даже сильным ядом. Необходимую энергию анаэробные бактерии добывают не путем кислородного дыхания, а расщеплением веществ, содержащих большой запас скрытой энергии без свободного кислорода.

Существуют так называемые строгие, или облигатные, аэроны и анаэробы. Связующим звеном между ними являются факультативные или условные анаэробы. Граница между теми и другими не всегда достаточно резка. Распространение анаэробных бактерий в природе весьма велико. Их можно найти везде, где происходит разложение органических остатков без доступа воздуха или при затрудненном его притоке. Облигатных анаэробов среди фитопатогенных бактерий, как отмечает М. В. Горленко (1950), не имеется.

Влияние внешних условий на рост и развитие бактерий

Жизнь бактерий, как и других организмов, находится в тесной зависимости от условий внешней среды. Такие факторы внешней среды, как температура, свет, влажность или кислотность среды, оказывают различное влияние на бактерии. В действии температуры, например, различают: предельную высшую наиболее благоприятную и предельную низшую температуры.

Физиология микробов

Переход к крайним температурам сопровождается замедлением жизненных функций или их прекращением.

Бактерии не могут регулировать температуру своего тела. Она изменяется у них в соответствии с изменениями температуры окружающей среды. Лучшей температурой для развития бактерий будет та, к которой они приспособились в естественных условиях их жизни. Патогенные для человека бактерии, например, успешнее растут при температуре человеческого тела (+37°). Наиболее благоприятные температуры для сапрофитных бактерий лежат в пределах от +20 до +35°. Активная жизнедеятельность большинства бактерий лежит в довольно широких пределах - от +2-4 до +45°. Влияние низких температур сказывается гораздо слабее, чем высоких. Споры бактерий сохраняют жизнеспособность в течение полугода при температуре жидкого воздуха (-190°) и в течение 10 ч даже при температуре жидкого водорода (-253°). Низкие температуры приостанавливают гнилостные и бродильные процессы. На этом основано сохранение пищевых продуктов путем их замораживания. Губительно влияет на бактерии чередующиеся замораживание и оттаивание.

Гораздо большее влияние на бактерии оказывают высокие температуры. В этих условиях плазма бактерий свертывается и они погибают при нагревании до +50-60° (через 30 мин) и при +70° (через 5-10 мин). Однако отношение к температуре связано с индивидуальными свойствами бактерий. Некоторые виды так называемых термогенных и термофильных бактерий выдерживают температуру до +70-80°.

Бактерии, за небольшим исключением, не нуждаются в свете. Рассеянный свет на большинство бактерий не оказывает вредного влияния, но он может задерживать развитие особенно чувствительных к свету видов. Прямые солнечные лучи убивают бактерии в течение нескольких часов. В этом большое гигиеническое значение света. Особенно губительно действуют на бактерии ультрафиолетовые лучи. Однако не все виды бактерий одинаково чувствительны к свету.

Отношение бактерий к влажности среды определяется тем, что они не могут проявлять свою жизнедеятельность, если отсутствует доступная для них влага. Она нужна им как растворитель элементов их питания и как условие деятельности энзимов. На этом построено высушивание как средство консервирования. Однако некоторые виды бактерий, в первую очередь споровые, легко переносят глубокое и продолжительное обезвоживание. В высушенном виде они могут сохраняться десятки и сотни лет. Тем не менее благодаря высушиванию гибнет огромное количество бактерий в воздушной пыли и верхних слоях почвы.

Бактерии теряют способность нормально развиваться и в том случае, если воды много, но она находится в связанной форме. Среди бактерий есть виды, которые приспособились к жизни в концентрированных солевых растворах морской воды в засоленной почве.

Отношение бактерий к кислотности среды различно. Одни из них лучше развиваются в нейтральной или щелочной среде и не могут расти в кислой среде, другие хорошо приспособились и к кислой реакции среды.

Местообитание бактерий

Ничтожные размеры, необычайная быстрота размножения и удивительная приспособленность ко всевозможным условиям жизни обусловили поразительное распространение бактерий в окружающей природе. С потоками воздуха, мельчайшими пылинками они передвигаются в атмосфере, с оседающей пылью покрывают все предметы, находящиеся на воздухе и внутри помещений. В 1 г комнатной и уличной пыли может быть свыше миллиона бактерий. Попадая в воду, они разносятся течением.

Воздух как среда обитания неблагоприятен для развития бактерий. Под влиянием высушивания и действия прямых солнечных лучей они более или менее быстро отмирают. В местности с теплым и влажным климатом бактерий в воздухе больше, чем в местах сухих и холодных. Зимой их меньше, чем летом. В густонаселенных местах их больше, чем в малонаселенных, и особенно много в промышленных городах, где воздух насыщен угольной пылью.

Воды различного происхождения содержат различное количество бактерий. Их меньше всего в воде дистиллированной, из артезианских колодцев, в ключевой. Мало их в воде глубоких закрытых колодцев и дождевой. В воде озер и морей количество бактерий уменьшается по мере удаления от берега; в речной воде бактерий больше, чем в морской.

Почва является той средой, которая исключительно населена бактериями. Здесь они находят все необходимые условия для успешного развития: органические и минеральные вещества, влажность, защиту от солнца. Однако количество бактерий в почве резко колеблется в зависимости от ее физических и химических свойств, рельефа, влажности, освещения, времени года, климатических факторов, способов ухода за ней и т. п.

Значение бактерий в жизни почвы огромно. Само почвообразование находится в тесной связи с деятельностью различных микроорганизмов. Процессы минерализации органических остатков, попадающих в почву, образование гумусовых веществ, нитрификации и денитрификации также тесно связано с жизнедеятельностью бактерий.

В почве развиваются бактерии разных видов. Все они и до сих пор полностью не выявлены в связи с большими трудностями их выделения и определения. Кроме бактерий, тесно связанных с жизнью почвы, в ней обитают и те виды, которые являются патогенными для человека, животных и растений. Примером в этом отношении могут быть палочка столбняка, сибиреязвенный микроб, возбудитель корневого рака растений. Жизнь растений тесно связана с почвой, а жизнь почвы имеет такую же связь с микроорганизмами. Поэтому естественно то большое внимание, которое уделяется почвенной микробиологии.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Вконтакте

Одноклассники

Микробы питаются белками, жирами, углеводами, минеральными веществами, которые проникают в клетку в растворенном виде через оболочку путем осмоса (процесс диффузии через полупроницаемую оболочку). Белки и сложные углеводы усваиваются микробами только после их расщепления на простые составные части ферментами, выделенными микроорганизмами в окружающую среду.

Для нормального осуществления питания микробов необходимо, чтобы внутри клетки и в окружающей среде концентрация веществ находилась в определенном соотношении.

Наиболее благоприятной концентрацией является содержание 0,5 % хлористого натрия в окружающей среде. В среде, где концентрация растворимых веществ намного выше (2--10 %), чем в клетке, вода из клетки переходит в окружающую среду, происходит обезвоживание и сморщивание цитоплазмы, что приводит к гибели микробных клеток. Это свойство микроорганизмов используют при консервировании продуктов сахаром или солью.

Распространены повсеместно: в воде, почве, воздухе, живых организмах. Они обнаруживаются как в самых глубоких океанических впадинах, так и на высочайшей горной вершине Земли - Эвересте, как во льдах Арктики и Антарктиды, так и в горячих источниках. В почве они проникают на глубину 4 и более км, споры бактерий в атмосфере встречаются на высоте до 20 км, гидросфера вообще не имеет границ обитания этих организмов. Бактерии способны поселяться практически на любом как органическом, так и неорганическом субстрате.

Несмотря на простоту строения, они обладают высокой степенью приспособленности к самым разнообразным условиям среды. Это возможно благодаря способности бактерий к быстрой смене поколений. При резкой смене условий существования среди бактерий быстро появляются мутантные формы, способные существовать в новых условиях среды.

Морфология бактерий

Все бактерии - исключительно одноклеточные организмы . Некоторые способны образовывать колонии.

Размер и форма

Размеры их клеток колеблются в пределах от 1 до 15 мкм. По форме клеток различают (рис. 91):

Шаровидные - кокки:

• микрококки - делятся в разных плоскостях, лежат одиночно;
• диплококки - делятся в одной плоскости, образуют пары;
• тетракокки - делятся в двух плоскостях, образуют тетрады;
• стрептококки - делятся в одной плоскости, образуют цепочки;
• стафилококки - делятся в разных плоскостях, образуют скопления, напопоминающие грозди винограда;
• сарцины - делятся в трех плоскостях, образуют пакеты по 8 особей.

Вытянутые - палочки:

• бациллы (палочковидные) - делятся в разных плоскостях, лежат одиночно;

Бактериальная клетка заключена в плотную, жесткую клеточную стенку, на долю которой приходится от 5 до 50% сухой массы клетки.

Клеточная стенка выполняет роль наружного барьера клетки, устанавливающего контакт микроорганизма со средой.

Основным компонентом клеточной стенки бактерий является полисахарида - муреин. По содержанию муреина все бактерии подразделяются на две группы: грамположительные и грамотрицательные.

Известны также и формы, не имеющие клеточной стенки - микоплазмы.

Небольшая группа автотрофных бактерий способна осуществлять фотосинтетическое фосфорилирование. К ним относятся цианобактерии , зеленые и серные пурпурные бактерии. Фотосинтез цианобактерий сходен с фотосинтезом растений и сопровождается выделением кислорода. Зеленые и пурпурные бактерии в качестве донора электронов используют сероводород, серу, сульфат, молекулярный водород и т.д., но не воду. Поэтому в данном случае молекулярного кислорода не образуется.

Деление может происходить в одной или нескольких плоскостях. Если после деления дочерние клетки не расходятся, то в первом случае происходит образование цепочек разной длины, а во втором - групп клеток разнообразной формы.

Можно говорить о том, что у бактерий наблюдается и половой процесс. Гаметы у бактерий не образуются, слияния клеток нет, но происходит главнейшее событие полового процесса - обмен генетической информацией. Этот процесс называют генетической рекомбинацией. Часть ДНК (реже вся) клеткой-донором передает клетке-реципиенту и замещает часть ДНК клетки-реципиента. Образовавшуюся ДНК называют рекомбинантной. Она содержит гены обеих родительских клеток.

Рис. 94. Конъюгация у бактерий.

Различают три способа передачи генетической информации:

1. конъюгация;
2. трансдукция.
3. трансформация;

Конъюгация

Конъюгация - это прямая передача участка ДНК от одной клетки другой во время непосредственного контакта клеток друг с другом (рис. 94). Передача генетической информации возможна благодаря образованию клеткой-донором особых структур, называемых F-пилями, или половыми фимбриями. Их образование контролируется особой плазмидой - F-фактором (половым фактором). Плазмида кодирует специфические белки фимбрий. F-пили образуются очень быстро, в течение 4-5 минут. Конец половой фимбрии клетки-донора прикрепляется к белку наружной мембраны клетки-реципиента и через канал F-пили ДНК клетки-донора переходит в клетку-реципиента. После завершения конъюгации половые пили быстро сбрасываются клеткой.

Во время конъюгации ДНК передается только в одном направлении (от донора к реципиенту), обратной передачи нет.

Трансдукция

Трансдукция - это перенос фрагмента ДНК от одной бактерии к другой с помощью бактериофага.

После заражения бактерии ДНК бактериофага встраивается в ДНК бактерии и реплицируется вместе с ней. При образовании новых вирусных частиц ДНК фага высвобождается. При этом она может захватить с собой часть генетического материала бактерии. Во время заражения новых клеток таким вирусом в ДНК бактерии встраивается не только вирусная ДНК, но и часть генетического материала другой бактериальной клетки.

Трансформация

Трансформация - это передача генетической информации без непосредственного контакта клеток. Клетка-реципиент активно поглощает генетическую информацию погибших бактерий.

Значение бактерий

Бактерии играют огромное значение и в биосфере, и в жизни человека. Бактерии принимают участие во многих биологических процессах, особенно в круговороте веществ в природе. Значение для биосферы:

Гнилостные бактерии разрушают азотсодержащие органические соединения неживых организмов, превращая их в перегной.

Минерализующие бактерии разлагают сложные органические соединения перегноя до простых неорганических веществ, делая их доступными для растений.

Многие бактерии могут фиксировать атмосферный азот. Причем, азотобактер, свободноживущий в почве, фиксирует азот независимо от растений, а клубеньковые бактерии проявляют свою активность только в симбиозе с корнями высших растений (преимущественно бобовых), благодаря этим бактериям почва обогащается азотом и повышается урожайность растений.

Симбиотические бактерии кишечника животных (прежде всего, травоядных) и человека обеспечивают усвоение клетчатки.

Бактерии являются не только редуцентами, но и продуцентами (создателями) органического вещества, которое может быть использовано другими организмами. Соединения, образующиеся в результате деятельности бактерий одного типа, могут служить источником энергии для бактерий другого типа.

Помимо углекислого газа, при разложении органического вещества в атмосферу попадают и другие газы: H2, H2S, CH2 и др. Таким образом, бактерии регулируют газовый состав атмосферы.

Существенную роль играют бактерии и в процессах почвообразования (разрушение минералов почвообразующих пород, образование гумуса).

Некоторые вещества, образующиеся в процессе жизнедеятельности бактерий, важны и для человека. Значение их в следующем:

• деятельность бактерий используется для получения молочнокислых продуктов, для квашения капусты, силосования кормов;
• для получения органических кислот, спиртов, ацетона, ферментативных препаратов;
• в настоящее время бактерии активно используются в качестве продуцентов многих биологически активных веществ (антибиотиков, аминокислот, витаминов и др.), используемых в медицине, ветеринарии и животноводстве;
• благодаря методам генетической инженерии, с помощью бактерий получают такие необходимые вещества, как человеческий инсулин и интерферон;
• без участия бактерий невозможны процессы, происходящие при сушке табачных листьев, приготовлении кожи для дубления, мацерации волокон льна и пеньки;
• человек использует бактерии и для очистки сточных вод.

Отрицательную роль играют патогенные бактерии, вызывающие заболевания растений, животных и человека.

Многие бактерии вызывают порчу продуктов, выделяя при этом токсичные вещества.

В 1884 г. Х..Грам предложил метод окрашивания бактерий, основанный на различной способности микроорганизмов удерживать красители в клетках. Клетки, способные удерживать краситель называют грамположительными, не способные - грамотрицательными.

2. Общий признак бактерий: 1) в клетках есть ядро и мембранные органоиды 2) состоят из множества специализированных клеток 3) способны к хемосинтезу 4) ДНК расположена в цитоплазме

3. Из предложенных организмов выберите бактерию: 1) кишечная палочка 2) цианобактерия 3) хламидомонада 4) амеба

4. Выберите признак, характерный и для грибов, и для животных: 1) автотрофное питание 2) не способны к фотосинтезу 3) запасное вещество - крахмал 4) рост всю жизнь

5. В симбиоз с растениями могут вступать… 1) шляпочные грибы 2) головневые грибы 3) молочнокислые бактерии 4) мукор

6. Болезни злаков могут вызвать… 1) фитофтора 2) ржавчинные грибы 3) дрожжи 4) пеницилл

7. Дрожжи, в отличие от других грибов… 1) автотрофы 2) не имеют мицелия 3) размножаются спорами 4) не способны к делению клеток

8. Лишайники выделяют в отдельную группу организмов, т. к. они… 1) медленно растут 2) требовательны к чистоте окружающей среды 3) состоят из гриба и водоросли 4) служат пищей 9. Только растениям характерен признак: 1) фотосинтезируют 2) клеточная стенка состоит из целлюлозы 3) не используют кислород для дыхания 4) растут всю жизнь

10. Банан относят к травам, т. к. … 1) имеет неодревесневший стебель 2) центральный побег ежегодно отмирает 3) образует цветки и плоды 4) многолетнее растение

Дерево – это долговечное растение с одним хорошо развитым одревесневшим стеблем – стволом, ветви начинаются на некотором расстоянии от земли и образуют крону. Обычно не ниже 2 м. Кустарник – это растение с несколькими небольшими одревесневшими стволиками, с ветвями, начинающимися сразу от земли.Травянистые растения имеют мягкий зеленый стебель с листьями и цветками. Они почти всегда ниже деревьев и кустарников.

11. Запасающую функцию выполняет ткань1) покровная 2) проводящая 3) основная 4) механическая

12. Выберите ткань, состоящую только из живых клеток… 1) волокна 2) пробка 3) древесина 4) камбий

13. Корневой клубень - это… 1) подземный видоизмененный побег 2) видоизмененный боковой или придаточный корень 3) видоизмененный главный корень 4) утолщение на конце главного корня

14. Центральный цилиндр корня состоит из 1) пробки и луба 2) луба и камбия 3) камбия и древесины 4) луба и древесины

Осевой, или центральный, цилиндр состоит из проводящей системы (ксилемы и флоэмы), окруженной кольцом живых клетокперицикла, способного к меристематической деятельности.

15. Выберите растение с простыми листьями… 1) бузина, ясень 2) рябина, шиповник 3) клевер, земляника 4) клен, дуб

Простой лист состоит из единственной листовой пластинки и одного черешка. Хотя он может состоять из нескольких лопастей, промежутки между этими лопастями не достигают основной жилки листа. Простой лист всегда опадает целиком. Если выемки по краю простого листа не достигают четверти полуширины листовой пластины, то такой простой лист называется цельным .

Сложный лист состоит из нескольких листочков , расположенных на общем черешке (который называется рахис ). Листочки, помимо своей листовой пластинки, могут иметь свой черешок (который называется черешочек , или вторичный черешок ) и свои прилистники (который называются прилистничками , иливторичными прилистниками ). В сложном листе каждая пластинка опадает отдельно. Так как каждый листочек сложного листа можно рассматривать как отдельный лист, при идентификации растения очень важно определить местонахождение черешка. Сложные листья являются характерными для некоторых высших растений, таких как бобовые.

16. Листопад - это приспособление растений к… 1) нехватке тепла 2) нехватке воды 3) низким температурам 4) распространению семян и плодов

17. Стебель деревьев отличается от корня… 1) наличием пробки 2) способностью к транспорту веществ 3) сердцевиной в центре 4) типом роста

Отличие побега от корня заключается в следующем:

1. На стебле есть листья и клетки, содержащие хлоропласты. В корне отсутствуют даже намеки на способность к фотосинтезу.

2. Стебель-цветонос дает жизнь цветку – генеративному органу растения. У корня такой возможности нет.

3. У корня позитивный геотропизм, а у побега – позитивный гелиотропизм. Геотропизм , или гравитропизм (в физиологии растений) - способность различных органов растения располагаться и расти в определённом направлении по отношению к центру земного шара.

18. Видоизмененный побег - это… 1) усик гороха 2) корнеплод моркови 3) луковица тюльпана 4) семя фасоли

19. Однополые цветки встречаются у… 1) яблони 2) крапивы 3) редьки 4) клевера

20. Выберите признак, характерный для самоопыляемых растений: 1) яркие, крупные цветки 2) цветут до появления листьев 3) лепестки венчика плотно прилегают друг к другу 4) имеют нектар и запах

21. Двойное оплодотворение заключается в… 1) слиянии двух спермиев и одной яйцеклетки 2) слиянии двух спермиев друг с другом
3) слиянии одного спермия с яйцеклеткой, а второго - с центральной клеткой 4) слиянии двух яйцеклеток и одного спермия

22. Плод гороха: 1) боб 2) стручок 3) стручочек 4) коробочка

23. Тело водорослей называется… 1) мицелий 2) таллом 3) спорофит 4) клетка

24. Водоросли - это низшие растения, т. к. они…
1) обитают в воде 2) размножаются спорами3) не имеют тканей 4) покрыты оболочкой

25. Фотосинтез у водорослей проходит в… 1) хлоропластах 2) хромопластах 3) лейкопластах 4) хроматофоре

26. Мхи отличаются от других растений… 1) размножаются спорами 2) не имеют корней 3) для оплодотворения необходима вода 4) в цикле развития доминирует спорофит

27. Два типа клеток (живые зеленые и мертвые водоносные) характерны для…
1) кукушкиного льна 2) сфагнума 3) щитовника мужского 4) сосны обыкновенной

28. У всех папоротникообразных… 1) есть корневище 2) развивается главный корень 3) споры образуются в спорангиях 4) листья крупные, растут верхушкой

29. У можжевельника семена находятся… 1) в женских шишках 2) в мужских шишках 3) в плодах 4) в соплодиях
Голосеменные - древесные растения: деревья, кустарники, редко лианы; трав среди голосеменных нет. У большинства из них имеются хорошо развитые ткани: фотосинтезирующие, проводящие, покровные, механические, запасающие и образовательные. Стебель голосеменных способен расти в толщину вследствие деления клеток камбия. Листья у большинства представителей голосеменных чешуевидные или игольчатые (хвоя ).

Женские кусты обычно ниже и более рыхлые, «растрепанные» по форме. Мужские - более высокие и плотные. Шишки можжевельника (шишкоягоды) - плоды, образующиеся на женских растениях, созревают осенью следующего после цветения года.

30. Сосуды в древесине есть у… 1) Мохообразных и Папоротникообразных 2) Папоротникообразных и Голосеменных 3) Голосеменных и Цветковых 4) Цветковых

1. Листья покрыты кутикулой.

2. Листья игловидные или чешуевидные.

3. Размножаются семенами.

4. Образовали каменный уголь.

5. Есть органы: корень, стебель, лист.

6. Семена находятся на чешуйках шишек.

7. В цикле развития преобладает спорофит.

Устный опрос по вопросам.

1. Почему древесные формы папоротников, хвощей, плаунов погибли, а голосеменные сохранились и заняли господствующее положение? (Обусловлено возникновением приспособлений к условиям меньшей влажности: появился главный корень, глубоко проникающий в почву; половой процесс стал независим от наличия влаги; образовались семена, снабжённые запасом питательных веществ и защищённые кожурой.)

Включают отделы: саговниковые, гинкговые, хвойные, эфедровые.

Сосна – обоеполое ветроопыляемое растение. На молодых стеблях образуются два вида шишек – укороченных побегов: мужские и женские. Мужские шишки расположены у основания молодых побегов, имеют ось, к которой прикреплены чешуйки, маленькие красноватые женские сидят на верхушках молодых побегов. Пыльца, приносимая ветром, попадает на чешуи женских шишек. Пыльцевое зерно прорастает, спермий по пыльцевой трубке достигает яйцеклетки и сливается с ней – происходит оплодотворение. Соединяясь, спермий и яйцеклетка образуют клетку с двойным набором хромосом – зиготу. Это первая клетка спорофита. На второй год после образования женской шишки и переноса на нее микроспор семена высыпаются и разносятся ветром.

Голосеменные – основа растительного покрова ряда природных зон. 90 % лесов представлены разными видами голосеменных. Семенами питаются птицы, древесина используется в хозяйстве, сосна используется в кораблестроении, из нее получают бумагу, картон, скипидар.

31. Какие растения относятся к семейству Крестоцветные?
1) дурман, петуния 2) ярутка, горчица 3) астра, подсолнечник 4) лук, чеснок

Однодольные: Семейство Злаки (рожь, пшеница, пырей) – стебель соломина, соцветие сложный колос, плод зерновка. Семейство Лилейные (лук, тюльпан, ландыш) – имеют корневища и луковицы.

Двудольные: Семейство Крестоцветные (редис, капуста, сурепка) – 4 лепестка, плод стручок.

Семейство Бобовые, они же Мотыльковые (горох, клевер, бобы) – плод боб, клубеньковые бактерии.

Семейство Пасленовые (картофель, томат, перец) – сросшиеся чашелистики и лепестки, ядовитость.

Семейство Сложноцветные (подсолнух, ромашка, одуванчик) – мелкие цветки собраны в соцветие корзинка, плод семянка. Семейство Розоцветные (яблоня, земляника, рябина).

32. Выберите признак, характерный для растений семейства Сложноцветные:
1) плод - зерновка 2) снаружи соцветие покрыто оберткой 3) мочковатая корневая система 4) листья с дуговым жилкованием

33. Что общего у Пасленовых и Бобовых? 1) строение цветка 2) плод ягода 3) отсутствие камбия в стебле 4) соцветие кисть

34. Лилейных относят к классу Однодольных, т. к. …
1) жизненная форма - травы 2) есть подземные побеги 3) обоеполые цветки 4) мочковатая корневая система

35. Один из признаков семейства Злаковые: 1) стебель соломина 2) цветок с двойным околоцветником 3) хорошо развит главный корень 4) дуговое жилкование

36. По какому признаку растения объединяются в семейства?
1) строение цветка 2) тип корневой системы 3) тип стебля и листьев 4) жизненная форма

Часть В
1. Грибы, как и растения, … 1) способны к фотосинтезу 2) обладают неограниченным ростом 3) неподвижны 4) центральную часть клетки занимает крупная вакуоль 5) поглощают вещества в виде растворов 6) запасное вещество - гликоген

2. Папоротники, как и голосеменные растения, … 1) размножаются семенами 2) для оплодотворения не нуждаются в воде 3) образуют органические вещества из неорганических 4) имеют органы и ткани
5) дышат кислородом воздуха 6) имеют стержневую корневую систему

3. Выберите признаки, характерные для корней растений:
1) вершина покрыта корневым чехликом 2) поглощают воду и минеральные вещества из почвы 3) есть конус нарастания 4) не способны к ветвлению 5) в зоне всасывания содержат корневые волоски 6) в центре расположена сердцевина, клетки которой выполняют запасающие функции
4. Установите соответствие между признаками и отделом растений.
ПРИЗНАК ОТДЕЛ
А) тело - слоевище, не разделенное на органы 1) Отдел Мохообразные
Б) есть органы и ткани 2) Отдел Зеленые водоросли
В) участвуют в образовании торфа
Г) одноклеточные и многоклеточные формы
Д) гаметы образуются в одноклеточных половых органах
Е) многие зимуют в стадии зиготы

5. Установите соответствие между признаками и тканью растений.
ПРИЗНАК ТКАНЬ
А) оставляет большую часть стебля дерева 1) Древесина
Б) обеспечивает транспорт органических веществ 2) Луб
В) ее проводящие элементы представляют собой живые клетки
Г) переносит вещества от корня в стебель
Д) обычно расположена ближе к поверхности стебля

6. Установите соответствие между признаками и семейством отдела Цветковых.
ПРИЗНАК СЕМЕЙСТВО
А) соцветие корзинка 1) Семейство Сложноцветные
Б) цветки однополые или обоеполые 2) Семейство Пасленовые
В) плод ягода или коробочка
Г) плод семянка
Д) семена с эндоспермом
Е) у некоторых есть прикорневая листовая розетка

7. Распределите организмы по царствам, к которым они принадлежат.
ОРГАНИЗМ ЦАРСТВО
А) вольвокс 3 1) Бактерии
Б) кокки 1 2) Грибы
В) бацилла 1 3) Растения
Г) головня 2
Д) ламинария 3
Е) фукус 3

8. Установите последовательность развития мха, начиная со споры: 134562
1) спора 2) коробочка 3) предросток (зеленая нить) 4) взрослое растение 5) антеридии и архегонии
6) оплодотворение

Часть С
1. Докажите, что клубень картофеля - подземный побег.

Клубни характерны для немногих растений. Подземные побеги, на верхушках которых развиваются клубни, отрастают от оснований надземных стеблей; эти побеги называются столонами. Клубни - это верхушечные утолщения столонов. Клубень имеет короткие междоузлия; хлорофилла он не содержит, но, выставленный на свет, может зеленеть. Рассмотрим клубень картофеля. На его поверхности в углублениях по 2-3 расположены почки, или глазки. Глазков больше на той части клубня, которую называют верхушкой. Противоположной стороной - основанием - клубень соединен со столоном. Строение клубня убеждает в том, что клубень - это видоизмененный подземный побег.
2. Найдите ошибки в приведенном тексте.
1. Стебель - это часть побега. 2. Молодой стебель деревьев покрыт ризодермой, зрелый стебель - пробкой. 3. В умеренном климате пробка образуется на 2-й - 3-й год жизни стебля. 4. Под пробкой находится луб, состоящий из сосудов. 5. Под лубом расположена древесина, обеспечивающая транспорт минеральных веществ снизу вверх. 6. В центре обычно расположена сердцевина, чаще всего представленная живыми клетками.

Ошибки: № 2 - молодой стебель деревьев покрыт кожицей (эпидермой); № 3 - пробка образуется в первый год жизни стебля; № 4 - луб состоит из ситовидных трубок, сосуды - это клетки древесины.
4. Почему грибы выделены в отдельное царство?

1) наличие мицелия и гиф; 2) гетеротрофы, нет пластид и не способны к фотосинтезу;
3) клеточная стенка из хитина; 4) размножение спорами.
5. Какие приспособления есть у растений для пережидания неблагоприятных условий? Назовите не менее 4-х таких особенностей.

1) семена, покрытые мощной и прочной оболочкой; 2) узкие и жесткие листья для уменьшения испарения; 3) запасающие ткани, в которых накапливаются необходимые вещества; 4) покровные ткани, препятствующие внешним воздействиям; 5) короткий вегетационный период (у пустынных и тундровых растений).
6. Какие особенности строения и размножения помогли растениям освоить сушу? Назовите не менее трех особенностей.

1) появление тканей и органов; 2) появление и развитие корневой системы, поглощающей вещества из почвы; 3) независимость размножения (в частности, процесса оплодотворения) от воды; 4) развитие проводящей системы, связывающей все органы растения в единое целое.