Курс подготовки к экзаменам "Сдать ЕГЭ-ОГЭ? Легко!"

Автор курса:

Баштанник Наталья Евгеньевна (ссылка вк),

учитель биологии высшей квалификационной категории

МБОУ СОШ № 31 имени Г.А. Бердичевского г. Новочеркасска;

редактор раздела "Биология" сайта "РешуЕГЭ :) РешуОГЭ"

Занятие "ПОВТОРЯЕМ БАКТЕРИИ!"

ТЕСТ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА - ОГЭ.   ТЕСТ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА - ЕГЭ.

Бактерии обнаружены везде: в капле даже самой чистой родниковой воды, в крупинках почвы, в воздухе, на скалах, в полярных снегах, песках пустынь, на дне океана, в добытой с огромной глубины нефти и даже в воде горячих источников с температурой около 80ºС. Обитают они на растениях, плодах, у различных животных и у человека в кишечнике, ротовой полости, на конечностях, на поверхности тела.

Классификация

Классификация по Маргелису и Шварцу: все организмы разделяются на пять царств. Вирусы не соответствуют ни одной из групп в данной классификации живых организмов, поскольку они устроены слишком просто, не имеют клеточного строения и не способны существовать независимо от других организмов. (источник)

Архебактерии - древнейшие бактерии (метанообразующие и др, всего известно около 40 видов). Имеют общие черты строения прокариот, но значительно отличаются по ряду физиологических и биохимических свойств.

Цианобактерии (цианеи, сине-зеленые водоросли) - фототрофные прокариоты, осуществляющие фотосинтез подобно высшим растениям и водорослям с выделением молекулярного кислорода.

Эубактерии - истинные бактерии.

Наука, изучающая бактерии - микробиология.

Бактерии – самая древняя группа организмов из ныне существующих на Земле. Первые бактерии появились, вероятно, более 3,5 млрд лет назад и на протяжении почти миллиарда лет были единственными живыми существами на нашей планете.

Формы бактерий

Размеры их клеток колеблются в пределах от 1 до 15 мкм. Гигантами считаются бактерии, тело которых в длину достигает 30-100 мкм.

Сенная палочка (одна из самых крупных бактерий). 

По форме клеток различают

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;

Извитые:

• вибрионы — в виде запятой;
• спириллы — имеют от 4 до 6 витков;
• спирохеты — длинные и тонкие извитые формы с числом витков от 6 до 15.

Помимо основных, в природе встречаются и другие, весьма разнообразные, формы бактериальных клеток.

Строение бактерий

Среди структур бактериальных клеток различают:

• основные структуры — клеточную стенку, цитоплазматическую мембрану, цитоплазму с различными цитоплазматическими включениями и нуклеоид;
• временные структуры (имеются лишь на определенных этапах жизненного цикла) — капсула, жгутики, фимбрии, у некоторых — эндоспоры.  

Клеточная оболочка бактерии проницаема: через неё питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена веществ выходят в окружающую среду. Клеточная стенка - присуща большинству бактерий (кроме микоплазм, ахолеплазм и некоторых других не имеющих истинной клеточной стенки микроорганизмов). Она обладает рядом функций, прежде всего обеспечивает механическую защиту и постоянную форму клеток, с ее наличием в значительной степени связаны антигенные свойства бактерий. Клеточная стенка бактерий – структура довольно прочная и позволяет клетке сохранять свою форму; это обусловлено наличием в ней муреина – молекулы, построенной из параллельных полисахаридных цепей, перекрестно связанных через регулярные интервалы короткими цепями аминокислот. 

Часто поверх клеточной стенки у бактерий вырабатывается дополнительный защитный слой слизи — капсула.

Капсула предохраняет бактерию от высыхания. Капсула содержит токсины. Толщина капсулы может во много раз превышать диаметр самой клетки, но может быть и очень небольшой.

На поверхности некоторых бактерий имеются длинные жгутики (один, два или много) или короткие тонкие ворсинки. Длина жгутиков может во много раз превосходить размеры тела бактерий. С помощью жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются.

Цитоплазматическая мембрана регулирует поступление питательных веществ в клетку и выход продуктов метаболизма наружу, принимает участие в метаболизме клеток. Имеет типичное строение: бимолекулярный слой фосфолипидов с встроенными белками. Белки мембраны в основном представлены структурными белками, обладающими ферментативной активностью. Обычно темпы роста цитоплазматической мембраны опережают темпы роста клеточной стенки. Это приводит к тому, что мембрана часто образует многочисленные инвагинации (впячивания) различной формы — мезосомы (участвуют в энергетическом обмене, спорообразовании, формировании межклеточной перегородки при делении)

В клетках фотосинтезирующих бактерий имеются внутрицитоплазматические мембранные образования — хроматофоры, обеспечивающие протекание бактериального фотосинтеза.

!!!!!!! В отличие от других одноклеточных организмов у бактерий нет ядра: их ядерное вещество не отделено от цитоплазмы оболочкой и распределено в цитоплазме.

Нуклеоид. Молекула ДНК имеет типичное строение. Она состоит из двух полинуклеотидных цепей, образующих двойную спираль. В отличие от эукариот, ДНК имеет кольцевую структуру, а не линейную. Молекулу ДНК бактерий отождествляют с одной хромосомой эукариот. Но если у эукариот в хромосомах ДНК связана с белками, то у бактерий ДНК комплексов с белками не образует.

ДНК бактерий закреплена на цитоплазматической мембране в области мезосомы.

Клетки многих бактерий имеют нехромосомные генетические элементы — плазмиды. Они представляют собой небольшие кольцевые молекулы ДНК, способные реплицироваться независимо от хромосомной ДНК. Среди них различают F-фактор — плазмиду, контролирующую половой процесс. (см. также биотехнология, получение инсулина)

Рибосомы. По размерам меньше рибосом эукариот, в них происходит синтез белка. Рибосомы свободно лежат в цитоплазме и не связаны с мембранами (как у эукариот). Для бактерий характерны 70S-рибосомы, образованные двумя субъединицами: 30S и 50S. Рибосомы бактериальных клеток собраны в полисомы, образованные десятками рибосом.

Жизнедеятельность бактерий

Питание (ассимиляция)

Вместе с пищей бактерии, как и другие организмы, получают энергию для процессов жизнедеятельности и строительный материал для синтеза клеточных структур. Среди бактерий различают:

1. Гетеротрофов, потребляющих готовое органическое вещество. Они могут быть:

• сапротрофами (сапрофитами), то есть питаться мертвым органическом веществом;
• паразитами, то есть потреблять органическое вещество живых растений и животных, нанося вред организму;
• симбионтами, то есть потреблять органическое вещество живых растений и животных, НЕ нанося вред организму.

2. Автотрофов, способных синтезировать органические вещества из неорганических. Среди них различают:

• фотосинтетиков, осуществляющих процессы синтеза за счет энергии солнечного света с помощью бактериохлорофилла;
• хемосинтетиков, синтезирующих органические вещества за счет химической энергии окисления серы, сероводорода, аммиака и т.д.

Хемосинтез

Среди прокариот есть группа микроорганизмов, способных, в отличие от эукариот, в процессе катаболизма осуществлять окисление неорганических веществ (см. хемосинтез). К ним относятся нитрифицирующие бактерии, железобактерии, водородные бактерии и т.д.

Известны бактерии, которые в качестве источника энергии для такого синтеза используют не солнечный свет, а энергию химических связей, происходящих в клетках организмов при окислении некоторых неорганических соединений – сероводорода, серы, аммиака, водорода, азотной кислоты, закисных соединений железа и марганца. Образованное с использованием этой химической энергии органическое вещество они используют для построения клеток своего тела. Поэтому такой процесс называют хемосинтезом.

Важнейшую группу хемосинтезирующих микроорганизмов составляют нитрифицирующие бактерии. Эти бактерии живут в почве и осуществляют окисление аммиака, образовавшегося при гниении органических остатков, до азотной кислоты. Последняя, реагирует с минеральными соединениями почвы, превращаются в соли азотной кислоты. Этот процесс проходит в две фазы.

Фотосинтез

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.

Диссимиляция

Аэробный бактерии

- обитают в кислородной среде, получают энергию за счет окисления органических соединений до СО₂ и Н₂О (стафилококки)

Анаэробные бактерии - используют энергию, выделяемую в процессе брожения.

Анаэробные бактерии способны развиваться в условиях отсутствия свободного кислорода в окружающей среде. Вместе с другими микроорганизмами, обладающими подобным уникальным свойством, они составляют класс анаэробов. Различают два вида анаэробов. Как факультативные, так и облигатные анаэробные бактерии можно обнаружить практически во всех образцах материала патологического свойства, они сопровождают различные гнойно-воспалительные заболевания, могут быть условно-патогенными и даже иногда патогенными. 

Анаэробные микроорганизмы, относящиеся к факультативным, существуют и размножаются и в кислородной, и в бескислородной среде. Наиболее ярко выраженными представителями этого класса являются кишечная палочка, шигеллы, стафилококки, иерсинии, стрептококки и другие бактерии. Облигатные микроорганизмы не могут существовать в присутствии свободного кислорода и погибают от его воздействия. 

Размножение 

таблица - источник - ссылка

Спорообразование

Внутри бактериальной клетки образуются споры. В процессе спорообразования бактериальная клетка претерпевает ряд биохимических процессов. В ней уменьшается количество свободной воды, снижается ферментативная активность. Это обеспечивает устойчивость спор к неблагоприятным условиям внешней среды (высокой температуре, высокой концентрации солей, высушиванию и др.). Спорообразование свойственно только небольшой группе бактерий.

Споры – не обязательная стадия жизненного цикла бактерий. Спорообразование начинается лишь при недостатке питательных веществ или накоплении продуктов обмена. Бактерии в виде спор могут длительное время находиться в состоянии покоя. Споры бактерий выдерживают продолжительное кипячение и очень длительное промораживание. При наступлении благоприятных условий спора прорастает и становится жизнеспособной. Спора бактерий – это приспособление к выживанию в неблагоприятных условиях.

 источник - ссылка

Чтобы увеличить рисунок - кликните по нему!

Благоприятные условия для жизнедеятельности бактерий

Определенная температура (разные виды-штаммы бактерий обитают в конкретном диапазоне температур от горячих источников до льдов);

Кислород (одним из них необходим кислород воздуха - аэробы), другие в нём не нуждаются и способны жить в бескислородной среде (анаэробы);

Влага;

Органические вещества.

Меры борьбы с болезнетворными бактериями !!! нужно создать неблагоприятные условия для жизнедеятельности бактерий

• дезинфекция химическими веществами (этиловый спирт, перекись водорода и т.д), сероводородом (рыболовные сети, книги)
• УФ-лучами
• пастеризация - продукты питания нагревают 20-30 мин при температуре 60-70ºС
• стерилизация - сухим воздухом 60 мин при температуре 160-200ºС (медицинский инструментарий, перевязочные материалы), или нагреванием воды 30 мин под давлением до 120 ºС (продукты питания)
• соблюдение правил личной гигиены.

Значение бактерий

• участвуют в круговороте веществ (гнилостные, клубеньковые)

• Основной запас азота на Земле содержится в бактериях (азотфиксирующие бактерии).

рисунок из учебника Биология. 6 класс. Пасечник В.В.

Биология. Многообразие покрытосеменных растений. 6 кл. Учебник. Пасечник Владимир Васильевич

• Соответственно, как основные редуценты, они формируют почву, разрушают и перерабатывают животные и растительные останки, возвращают химические элементы в атмосферу. 

  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.

• 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).

Значение в жизни человека:

• 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.

БОНУС! Основные различия между прокариотами и эукариотами таблица-источник- Смотреть по ссылке

ЗАДАТЬ ВОПРОС ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ (перейти по ссылке)

в группе ВКонтакте "БИОЛОГИЯ. Подготовка к ЕГЭ  - ОГЭ"

(внимание! группа закрытая! Если хотите вступить - подайте заявку)

Рекомендуемая литература:

1) Биология в таблицах, схемах и рисунках/ Р.Г. Заяц и др. - Ростов н/Д: Феникс

2) Шустанова, Т.А. Репетитор по биологии. Готовимся к ЕГЭ и ОГЭ- Р. н/Д: Феникс.

3) Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ BIOLOGICAL SCIENCE. Том 1/Под редакцией Р. Сопера - М.:МИР, 2004

4) Кодификатор и спецификация КИМ для проведения ЕГЭ по биологии - сайт ФИПИ

5) Кодификатор и спецификация КИМ для проведения ОГЭ по биологии - сайт ФИПИ