Надцарство ПРОКАРИОТЫ
В надцарство Прокариоты объединяются одноклеточные организмы с прокариотическим типом строения клетки. Это древнейшие известные организмы; они появились на Земле около 3,5 млрд лет назад.
В настоящее время прокариоты очень многочисленны, они населяют все среды обитания (воздух, воду, почву и другие организмы). В атмосфере они присутствуют в каплях воды и частичках пыли; встречаются на высоте до 8 км. Прокариоты населяют все водоёмы Земли: горячие кислотные источники (с температурой выше 90 °С), океанические разломы (при температуре выше 360 °С). Они найдены во льдах Антарктики, взятых с глубины более 430 м. Огромное число бактерий обитает в почве, они играют важную роль в круговороте различных химических элементов. Обитая в других организмах, они могут быть возбудителями различных заболеваний (бактериальные инфекции) или помогать организму хозяина переваривать пищу (жвачные животные и термиты).
Некоторые прокариоты — автотрофы, осуществляющие фото- или хемосинтез, другие — гетеротрофы.
Прокариот принято делить на два царства: царство Эубактерии (Бактерии) и царство Архебактерии (Археи).
Царство БАКТЕРИИ
Эубактерии — большая группа организмов, к которой относятся бактерии, цианобактерии и микоплазмы. В школьной литературе принято называть эубактерий просто бактериями. На сегодня описано около 10 000 видов и предполагается, что их существует свыше миллиона. Обычно имеют небольшие размеры, прокариотический тип организации клетки.
По форме клетки бактерии делятся на кокки — более или менее сферические, бациллы — палочки или цилиндры с закруглёнными концами, спириллы — спиралевидные; вибрионы — короткие палочки, изогнутые в виде запятой. Бактерии относятся к одноклеточным организмам, но иногда после деления могут оставаться вместе, скрепляясь при помощи клеточных стенок или слизистых капсул. Кокки могут образовывать пары (диплококки), цепочки (стрептококки) или грозди (стафилококки); бациллы — нити. Цианобактерии могут образовывать нити длиной до 1 м, иногда собранные в округлые колонии.
Подавляющее большинство эубактерий относятся к гетеротрофам, которые делятся на три группы по образу жизни:
сапротрофы — питаются мёртвыми организмами и их остатками (наряду с грибами участвуют в минерализации органических остатков);
паразиты — питаются за счёт живых организмов, причиняя им вред (болезнетворные бактерии);
эндосимбионты — живут в других организмах и участвуют в их нормальном обмене веществ.
Жизнедеятельность бактерий
Питание:
автотрофное (синтез органических веществ из неорганических) — фотосинтез, хемосинтез
гетеротрофное (использование готовых органических веществ: сапрофиты, симбионты, паразиты)
Дыхание:
аэробное (используют для дыхания кислород)
анаэробное (живут в отсутствие кислорода)
Движение:
с помощью жгутиков
с помощью волнообразных сокращений.
Размножение:
бесполое (бинарным делением клетки, т.е. надвое). Иногда разделившиеся клетки не расходятся — образуются цепочки. Бактерии способны очень быстро размножаться.
половое (конъюгация, обмен генетической информацией).
Типы полового процесса у бактерий:
При трансформации бактерия поглощает из окружающей среды свободную ДНК, попавшую туда при разрушении других бактерий (или, в условиях эксперимента, введённую исследователем).
При трансдукции фрагменты ДНК могут также переноситься от бактерии к бактерии вирусами (бактериофагами).
При конъюгации бактерии соединяются друг с другом временными трубчатыми выростами (копуляционными фимбриями), через которые ДНК переходит из «мужской» клетки в «женскую».
При неблагоприятных условиях бактеpии образуют споры, имеющие плотные капсулы. Эти споры выдерживают кипячение, замораживание, высушивание. Они способны находиться в неактивном состоянии в течение многих лет.
Почти все бактеpии содержат мелкие добавочные хромосомы — плазмиды, которые могут встраиваться в нуклеоид. Зачастую плазмиды содержат гены, обусловливающие устойчивость к антибиотикам. Обмен плазмидами (в результате конъюгации) может происходить между различными видами и даже родами бактерий.
Роль и значение бактерий
Положительная роль:
участие в круговороте веществ в природе
участие в почвообразовании
образование полезных ископаемых
симбиотическое взаимодействие с грибами и растениями
биологическая очистка водоёмов
получение кисломолочных продуктов
Отрицательная роль:
порча пищевых продуктов
разрушение построек и механизмов
цветение воды
заболевания растений, животных и человека (холера, чума, дифтерия, туберкулёз, сифилис)
Антибиотики — химические вещества, выделяемые бактериями и грибами для угнетения других микроорганизмов. Открытие антибиотиков (пенициллина) в 1929 г. А. Флемингом обусловило значительный прогресс в лечении бактериальных инфекций (пенициллин начали применять в медицине с 1941 г.). Механизм их действия различен: часть антибиотиков (пенициллины) нарушает синтез клеточной оболочки; другие (тетрациклин, стрептомицин и др.) нарушают синтез белка, инактивируя бактериальные рибосомы. Сульфаниламидные препараты подавляют синтез фолиевой кислоты в бактериальных клетках.
Большинство антибиотиков получают в культурах микроорганизмов, и лишь небольшое число — путём химического синтеза. На основе природных антибиотиков получено большое число синтетических (например, ампициллин, цефалексин и др.).
У бактерий достаточно быстро развивается устойчивость к определённым антибиотикам (часто она передаётся с плазмидами), поэтому постоянно разрабатываются новые, всё более мощные антибиотики. Антибиотики способствуют возникновению бактерий, лишённых клеточной стенки. Эти бактерии менее болезнетворны, но способны длительное время сохраняться в поражённом организме. Применение антибиотиков нарушает нормальную микрофлору кожи и кишечника. По этой причине лечение антибиотиками допустимо только по назначению врача, с соблюдением всех его рекомендаций.
Цианобактерии
Цианобактерии — фотоавтотрофные, прокариотические организмы, окрашенные в сине-зеленый цвет. Характерные черты:
автотрофы,
не имеют жгутиков,
могут вступать в симбиоз,
размножаются только бесполым путем.
Микоплазмы
Микоплазмы — мельчайшие бактерии (0,1 мкм). От остальных эубактерий отличаются отсутствием клеточной стенки и связанной с этим изменчивостью формы, малым размером генома и неподвижностью.
Микоплазмы широко распространены в природе; некоторые из них ведут сатротрофный образ жизни, другие — паразитируют в организме животных и растений. У человека микоплазмы вызывают заболевания дыхательных путей, в том числе воспаление лёгких (пневмонию), а также воспалительные заболевания мочеполовой системы. Микоплазмы нечувствительны к антибиотикам (например, к пенициллину), которые подавляют рост бактерий, воздействуя на их клеточную стенку.
