Ang mga bakterya ay nabuhay sa planetang Earth nang higit sa 3.5 bilyong taon. Sa panahong ito, marami silang natutunan at marami silang nababagay. Tulad ng lahat ng nabubuhay na bagay, ang bakterya ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga proseso tulad ng nutrisyon, paghinga, pagpaparami at pagbuo ng spore.
Gumagawa sila ng mga enzyme at pigment, ang pagkakaroon nito ay ginagamit upang makilala ang mga mikroorganismo. Ang isang buong pangkat ng mga enzyme ay malawakang ginagamit sa biotechnology (genetic engineering, pharmaceutical, light at food industries).
Ang papel ng bakterya sa kalikasan ay pandaigdigan. Ang mga kapaki-pakinabang na bakterya ay gumaganap ng dalawa sa pinakamahalagang pag-andar sa kapaligiran - inaayos nila ang nitrogen at nakikilahok sa mineralization ng mga organikong nalalabi. Kasangkot sila sa paggalaw, konsentrasyon at pagpapakalat ng mga elemento ng kemikal sa biosphere ng mundo. Ganap na tinitiyak ng bakterya ang buhay ng tao.
kanin. 1. Ang larawan ay nagpapakita ng isang kolonya ng Bacillus subtilis.
kanin. 2. Ang larawan ay nagpapakita ng mga kolonya ng bakterya, bawat isa ay may milyun-milyong indibidwal. Ang bawat kolonya ay ang supling ng isang cell. Lumalaki sila sa loob ng 1 - 3 araw.
Kemikal na komposisyon ng bakterya at metabolismo
Ang bakterya, tulad ng lahat ng iba pang mga selula, ay 75-85% na tubig. Ang natitira ay binubuo ng mga organikong at mineral na sangkap.
Mga enzyme
Ang mga catalyst para sa metabolismo sa loob ng bacterial cell ay mga enzyme. Ang non-protein (prosthetic) na pangkat ng mga enzyme ay kinabibilangan ng tanso, bakal, kobalt at sink. Ang ilang mga bakterya ay may mga bitamina at ang kanilang mga derivatives.
Tubig
Ang tubig ang batayan ng cell cytoplasm. Maraming mga biochemical reaction ang nagaganap dito, ang mga substance na pumapasok sa cell ay natunaw, at ang mga metabolic na produkto ay tinanggal. Ang isang maliit na bahagi ng tubig ay nauugnay sa mga istruktura ng cellular. Ang pagkawala ng tubig na higit sa 50% ng halaga na kinakailangan para sa buhay ng bakterya ay humahantong sa kanilang kamatayan.
Organikong bagay
Ang bacterial cell ay naglalaman ng 6 hanggang 14% na protina, 1 - 4% na taba, carbohydrates at nucleic acid.
Ang mga protina ay ang batayan ng anumang cell. Sa mga selulang bacterial sila ay bumubuo ng batayan ng cytoplasm. Mayroong marami sa kanila sa lamad ng cell. Ang mga ito ay bahagi ng ilang cellular na istruktura, kabilang ang mga enzyme na nagpapagana ng mga metabolic reaction. Libu-libong mga molekula ng protina ang nakaayos kasama ang molekula ng DNA.
Mga taba
Ang mga lipid (taba) ay ang materyal ng enerhiya ng bacterial cell. Ang mga lipoprotein, na naglalaman ng mga taba, ay bumubuo sa batayan ng cytoplasmic membrane. Sa cytoplasm sila ay matatagpuan sa anyo ng mga butil at bumubuo ng reserbang enerhiya ng cell.
Carbohydrates
Ang mga karbohidrat ay matatagpuan sa cytoplasm, lamad at kapsula ng bacterium at kinakatawan ng mga kumplikadong carbohydrates. Ang mga carbohydrate sa cell ay nasa anyo ng polysaccharides - starch, dextrin, glycogen at fiber. Tulad ng mga taba, ang mga karbohidrat sa anyo ng glycogen ay idineposito sa cytoplasm at kumakatawan sa isang reserba ng materyal na enerhiya.
Mga mineral
Ang mga catalyst para sa metabolismo sa loob ng bacterial cell ay mga enzyme. Ang non-protein (prosthetic) na pangkat ng mga enzyme ay kinabibilangan ng tanso, bakal, kobalt at sink. Ang ilang mga bakterya ay may mga bitamina at ang kanilang mga derivatives. Ang mga mineral sa anyo ng phosphorus, sodium, magnesium, chlorine at sulfur ay bahagi ng mga protina. Nakikibahagi sila sa metabolismo at nagpapanatili ng normal na intracellular osmotic pressure.
Mga bitamina
Ang mga bitamina ay bahagi ng non-protein (prosthetic) na grupo ng bacterial enzymes. Ang ilang mga bakterya mismo ay synthesize ang bitamina B2 o B12. Sa pakikilahok ng bifido-, lacto-, enterobacteria at E. coli, bitamina K, C, grupo B (B1, B2, B5, B6, B7, B9 at B12), ang folic at nicotinic acid ay na-synthesize.
kanin. 3. Ang larawan ay nagpapakita ng isang seksyon ng isang bacterial cell. Ang isang nucleotide ay makikita sa gitnang bahagi. Susunod ay ang cytoplasm at cell membrane.
Ang mga nutrient ay dumadaan sa cell wall sa pamamagitan ng diffusion sa bacterium, at ang mga metabolic na produkto ay lumalabas. Mga salik na nakakaimpluwensya sa supply ng nutrients sa bacterial cell:
konsentrasyon ng sangkap,
laki ng mga molekula
pH ng kapaligiran,
pagkamatagusin ng lamad, atbp.
Pagtugon sa pangangailangan ng carbon
Autotrophic bacteria Upang makakuha ng carbon, carbon dioxide lamang ang ginagamit. Ito lamang ang kanilang pinagmumulan ng carbon.
Heterotrophic bacteria Upang makakuha ng carbon, gumagamit sila ng iba't ibang mga compound na naglalaman ng carbon - hexoses, polyhydric alcohol, hydrocarbons.
Ang isang bilang ng mga bakterya ay gumagamit ng mga organikong sangkap at amino acid para sa mga layuning ito.
Pagtugon sa mga Pangangailangan ng Nitrogen
Para sa normal na buhay, ang bakterya ay nangangailangan ng mga amino acid, purine, pyrimidines, at ilang bitamina, na ang synthesis ay nangangailangan ng nitrogen.Ito ay kung paano sinisipsip ng nitrogen-fixing bacteria ang molecular nitrogen mula sa hangin sa atmospera. Ang iba pang bakterya ay may kakayahang mag-asimilasyon ng inorganic na nitrogen mula sa mga nitrite, nitrates at ammonium salts. Ang iba pa ay kumonsumo ng nitrogen mula sa mga organikong compound, na ginugugol ang kanilang enerhiya.
kanin. 4. Ang asul-berdeng algae - cyanobacteria - ay may kakayahang magbigkis ng nitrogen at bumuo ng ammonia.
Natutugunan ang micronutrient na pangangailangan ng bacteria
Para sa normal na paggana ng bacteria, sulfur, phosphorus, magnesium, potassium, calcium, iron at iba pang microelements ay kailangan.
Ang mga autotroph ay nakatira sa isang kapaligiran ng oxygen at ginagamit ang synthesis ng mga organikong sangkap mula sa mga di-organikong sangkap upang makakuha ng carbon at enerhiya.
Photosynthesis
Gumagamit ang mga photoautotroph ng solar energy upang i-synthesize ang mga organic na substance mula sa mga inorganic. Kabilang dito ang green algae, purple algae at cyanobacteria. Ang proseso ay tinatawag na photosynthesis.
Chemosynthesis
Gumagamit ang mga chemosynthetic bacteria ng mga reaksiyong kemikal na oksihenasyon upang i-synthesize ang mga organikong sangkap mula sa mga di-organikong sangkap. Ang proseso ay tinatawag na chemosynthesis.
Bakterya ng asupre - makakuha ng enerhiya sa pamamagitan ng oksihenasyon ng asupre.
Nitrifying bacteria - makakuha ng enerhiya sa pamamagitan ng oksihenasyon ng ammonium at nitrite.
Bakterya ng bakal - makakuha ng enerhiya sa pamamagitan ng oksihenasyon ng divalent iron.
Hydrogen bacteria - kumuha ng enerhiya sa pamamagitan ng oksihenasyon ng hydrogen.
Mga methylotroph Upang makakuha ng carbon at enerhiya, ginagamit ang oxidized o substituted methane derivatives. Ngayon sila ay partikular na interes bilang mga bagay ng biotechnology. Sa kanilang tulong, ang protina, enzymes, lipids, hormones, antioxidants, pigments, polysaccharides, iron transport factor, atbp.
kanin. 5.Ang berdeng sulfur bacteria sa column ng Winogradsky.
Heterotrophic bacteria
Gumagamit ang heterotrophic bacteria ng mga ready-made na organic substance para buuin ang kanilang katawan at matiyak ang mahahalagang function nito.
Mga saprophyte kumain sa mga labi ng patay na organikong bagay. Upang masira ang mga sustansya, inilalabas nila ang mga digestive enzymes (lactic acid at nabubulok na bakterya, atbp.) sa substrate.
Symbiote bacteria laging nabubuhay kasama ng ibang mga organismo. Nakikinabang sila sa isa't isa (nodule bacteria ng leguminous plants).
Parasitic bacteria kumain ng mga sustansya mula sa mga host cell - meningococci, gonococci, atbp.
Parasitic at saprophytic na pamumuhay ay sanhi ng tipus, anthrax, brucellosis, atbp.
kanin. 6. Makikita sa larawan ang mga ugat ng halamang munggo. Ang mga halaman ng legume ay hindi maaaring sumipsip ng nitrogen mula sa hangin sa kanilang sarili. Ang mga nodule bacteria ay tumagos sa kanilang mga ugat. Nagbubuklod sila ng nitrogen mula sa hangin, na bumubuo ng mga sangkap na magagamit sa mga halaman. Ang mga halaman mismo ay naglalabas ng mga organikong sangkap na nagsisilbing pagkain para sa bacterial cell.
kanin. 7. Ang mga nodule bacteria ay tumutuon sa paligid ng nucleus ng selula ng halaman at aktibong dumarami, na bumubuo ng mga sinulid ng impeksyon kung saan sila gumagalaw. Lumilikha sila ng daan-daang kilo ng pataba na naglalaman ng nitrogen kada ektarya ng lupa.
1. Sa mga bacterial cell na, kapag nabahiran ng Gram, ay nakakakuha ng purple na kulay (gramo-positibo), ang pader ng cell ay makapal, multilayered. Ang mga enzyme na responsable para sa pagkasira ng mga sustansya ay inilalabas at sinisira ang malalaking molekula ng mga protina, polysaccharides at iba pang biopolymer sa mas simpleng mga fragment.
2.Bakterya na lumilitaw na pula kapag nabahiran ng Gram stains (gramo-negatibo), manipis ang cell wall. Ang mga nutrient na pumapasok sa cell ay pinaghiwa-hiwalay sa periplasmic space (ang espasyo sa pagitan ng cell wall at cytoplasmic membrane) ng hydrolytic enzymes.
Ang mga nutrient at ion ay pumapasok sa bacterial cell sa tatlong paraan:
Passive diffusion nangyayari nang walang paggamit ng enerhiya. Sa kasong ito, ginagamit ang pagkakaiba sa mga konsentrasyon ng sangkap (gradient ng konsentrasyon). Ito ang ginagawa ng maliliit na polar at non-polar na mga molekula ng oxygen, steroid, fatty acid, tubig, carbon dioxide, nitrogen, ethanol at urea.
TUNGKOL SApinadali ang pagsasabog Ang transportasyon ng mga sangkap na kinakailangan para sa cell ay nangyayari sa tulong ng mga espesyal na protina na bumubuo ng mga channel sa lamad ng cell na puno ng tubig, na nagpapadali sa pagpasa ng mga kinakailangang molekula.
Aktibong transportasyon ay batay sa gawain ng mga transport protein na nagbomba ng mga sangkap na natunaw sa tubig laban sa kanilang gradient. Ang ganitong gawain ay palaging nangangailangan ng paggasta ng enerhiya.
Kapag ang mga sangkap ng isang organiko o hindi organikong kalikasan ay na-oxidize, ang enerhiya ay inilabas, na kung saan ay kinakailangan para sa bacterial cell. Napupunta ito sa pagbuo ng mga molekula ng ATP - isang mapagkukunan ng enerhiya. Upang magamit ang enerhiya ng mga reaksiyong kemikal, karamihan sa mga bakterya ay gumagamit ng oxygen. Ang prosesong ito ay tinatawag na paghinga.
Aerobic bacteria (aerobes)
Nabubuo ang mga aerob sa mga kapaligirang naglalaman ng oxygen.
Obligado ang mga aerobes bubuo lamang sa pagkakaroon ng sapat na oxygen sa kapaligiran. Ang ganitong uri ng paghinga ay katangian ng bakterya na naninirahan sa lupa, sa kapaligiran ng tubig, at sa hangin.Ang kanilang paghinga ay nangyayari sa pamamagitan ng oksihenasyon ng hydrogen sulfide, methane, hydrogen, iron at nitrogen (Sulfomonas denitrificans, B. methanicus, B. hydrogenes, Ferri bacterium at Nitrosomonas, Nitrobacter). Ang mga bakterya ng pangkat na ito ay aktibong bahagi sa siklo ng mga sangkap sa kalikasan. Ang mga pathogen bacteria mula sa genus Bacillus, Bacterium, Bordetella, Brucella, Corynebacterium, Diplococcus, Pasteurella, atbp ay nangangailangan ng oxygen na Mycobacteria ng tuberculosis, tularemia at cholera.
Facultative bacteria ay maaaring bumuo sa pagkakaroon ng isang minimum na halaga ng oxygen sa kapaligiran - Salmonella, Shigella, Escherichia, atbp.
kanin. 8. Sa larawan, nabubulok ng ammonifying bacteria ang mga labi ng mga patay na hayop at halaman.
kanin. 9. Ang cellulose bacteria ay nabubulok ang hibla. Bilang resulta ng kanilang trabaho, ang lupa ay pinayaman ng humus, na makabuluhang pinatataas ang pagkamayabong nito, at ang carbon dioxide ay ibinalik sa kapaligiran. Ang mga intracellular symbionts ay may kulay na berde, at ang masa ng naprosesong kahoy ay dilaw.
Anaerobic bacteria (anaerobes)
Nabubuo ang mga anaerobes nang walang access sa oxygen, na nabubulok ang mga organikong compound sa isang kapaligiran na walang oxygen. Ang libreng oxygen ay pumipigil sa aktibidad ng enzyme ng mga bacterial cell na ito. Ang ganitong uri ng bakterya ay nabubuhay sa mga tambak ng compost, mga sugat ng isang taong may sakit, at sa bituka ng mga tao at hayop.
Obligadong anaerobes huwag bumuo sa pagkakaroon ng oxygen sa kapaligiran (bacteria ng genus Clostridium, bakterya na nagdudulot ng lactic at butyric acid fermentation).
Facultative anaerobes bumuo sa pagkakaroon ng oxygen o wala ito (cocci).
Sa kaunting oxygen microaerophylls Maaaring umunlad ang Clostridium histolyticum, Clostridium tertium, atbp.
kanin. 10.Ang larawan ay nagpapakita ng gas gangrene. Ang sakit ay sanhi ng anaerobic bacteria ng genus Clostridium.
kanin. 11. Ang larawan ay nagpapakita ng anthrax. Ang sakit ay sanhi ng anaerobic bacteria ng genus Bacillus.
kanin. 12. Ang Biosporin-Biopharma ay isang domestic na gamot na naglalaman ng apathogenic bacteria ng genus Bacillus. Ang mga spores ng Bacillus ay nagtatago ng mga sangkap na antimicrobial na maaaring makapigil sa paglaki ng isang bilang ng mga oportunistikong bakterya nang hindi naaapektuhan ang normal na microflora ng bituka.
Ang lahat ng mga proseso ng biochemical sa isang bacterial cell ay nangyayari sa tulong ng mga enzymes - biological catalysts ng mga reaksiyong kemikal sa isang buhay na sistema. Ang kanilang aksyon ay naglalayong lamang sa isang sangkap. Ang mga enzyme ay tiyak sa bawat uri ng bakterya. Ang mga mikroorganismo ay nakikilala sa pamamagitan ng pagkakaroon ng ilang mga enzyme.
Ang mga enzyme ng isang bacterial cell ay binubuo ng 2 bahagi - protina at hindi protina (prosthetic). Ang bahagi ng protina ay binubuo ng mga simpleng protina. Ang bahaging hindi protina ay kinabibilangan ng mga microelement tulad ng iron, copper, cobalt, zinc, vitamins at mga derivatives nito.
Depende sa uri ng mga tampok na catalytic, ang mga enzyme ay nahahati sa 6 na grupo: oxidoreductases, transferases, hydrolases, lyases, isomerases at ligases.
Ang mga ligase at restriction enzymes ay malawakang ginagamit sa biotechnology (genetic engineering, pharmaceutical, light at food industries).
Ang mga enzyme sa isang bacterial cell ay hindi ibinabahagi nang sapalaran, ngunit sa isang mahigpit na nakaayos na paraan.
Ang mga enzyme na responsable para sa metabolismo ng enerhiya at transportasyon ng nutrient ay matatagpuan sa cytoplasm ng mga cell.
Ang mga enzyme na kasangkot sa synthesis ng protina ay konektado sa mga ribosome. Ang isang bilang ng mga enzyme ay matatagpuan nang magulo sa cytoplasm.
Endoenzymes function sa loob ng bacterial cell.Pinapabilis nila ang mga reaksyon ng biosynthesis at catabolism. Mga Exoenzymes ay inilalabas palabas ng selula, kung saan ang mga sustansya ay hinahati sa mas simple.
Mga hydrolytic enzymes lumahok sa pagkasira ng mga macromolecule. Ang iba't ibang mga asukal ay nagsisilbing substrate para sa kanila.
Mga proteolytic enzymes masira ang mga protina.
Ang mga pathogen bacteria ay naglalabas ng mga enzyme na sumisira sa mga tisyu ng katawan ng tao, hayop o halaman. Halimbawa, ang staphylococci ay naglalabas ng plasmacoagulase, ang pangunahing kadahilanan sa pathogenicity ng microbe.
kanin. 13. Ang kakayahan ng mga stick ng suka na mag-oxidize ng ethyl alcohol sa acetic acid ay ginagamit ngayon upang makagawa ng suka, ginagamit para sa mga layunin ng pagkain at sa paghahanda ng feed ng hayop - ensiling (canning). Ang larawan ay nagpapakita ng proseso ng forage ensiling. Ang silage ay isang makatas na feed na may mataas na nutritional value.
kanin. 14. Ang larawan ay nagpapakita ng mga kolonya ng bakterya na lumalaki at dumarami sa isang patak ng langis. Gumagawa sila ng mga surfactant, na nagiging sanhi ng pagkalat ng oil film (tumakas). Malawakang inilapat na mga aktibidad xenobacteria para sa paglilinis ng mga lupa at tubig na kontaminado ng mga produktong petrolyo.
Mga microorganism na kumikinang at gumagawa ng aroma
Ang ilang bakterya ay maaaring kumikinang (luminesce) sa dilim. Ang glow ay nauugnay sa pagpapalabas ng isang enzyme luciferase, na bumubuo ng light quanta bilang resulta ng redox reactions. Ang mga siyentipiko ngayon ay hindi nakahanap ng mga sagot sa maraming mga katanungan na may kaugnayan sa hindi pangkaraniwang bagay na ito.
Sa pamamagitan ng kolonisasyon sa mga substrate, ang bakterya ay nagdudulot ng luminescence, tulad ng mga kaliskis ng isda, mushroom, nabubulok na puno at mga produktong pagkain. Marami sa kanila ang nakakapagparami sa mga kapaligirang may mataas na nilalaman ng asin (halophilic species).
kanin. 15. Ang larawan ay nagpapakita ng kumikinang na bakterya.
kanin. 16.Ang kumikinang na bakterya ang dahilan kung bakit kumikinang ang dagat.
Sa panahon ng kanilang buhay, ang ilang bakterya ay gumagawa ng mga mabangong sangkap (ethyl acetate at amyl acetate esters), na nagbibigay ng espesyal na aroma sa mga alak, keso at fermented milk products.
kanin. 17. Ang larawan ay nagpapakita ng isang kefir mushroom. Mahigit sa sampung mikroorganismo ang nabubuhay at nagpaparami nang magkasama sa loob nito (symbiosis). Ang mga pangunahing ay lactic yeast, acetic acid at lactobacilli.
Halos lahat ng bakterya ay gumagawa ng mga pigment sa panahon ng kanilang buhay.
Ang pigment ay matatagpuan sa pagitan ng mga selula at may hitsura ng mga butil sa Bacterium prodigiosum at Staphylococcus aureus.
Sa Bacterium violaceum, ang pigment ay matatagpuan sa shell.
Ang Bacterium pyocyaneum ay naglalabas ng pigment sa kapaligiran.
Ang ilang bakterya ay nalulusaw sa tubig at nagbibigay kulay sa lumalaking daluyan. Ang Staphylococcus at Sarcin pigments (dilaw na pigment) ay natutunaw sa alkohol, ngunit hindi natutunaw sa tubig. Ang kayumanggi at itim na pigment ng lebadura at amag ay hindi natutunaw sa alinman sa alkohol o tubig.
Ang mga pigment ay nabuo sa pagkakaroon ng oxygen. Mayroon silang malawak na iba't ibang kulay. Ang kanilang pisyolohikal na papel ay hindi pa ganap na itinatag ng mga siyentipiko.
Sa kasalukuyan, ang komposisyon ng kemikal at likas na katangian ng mga pigment na na-synthesize ng bakterya ay malawakang pinag-aaralan. Ang mga pigment ay biologically active substance - antibiotics, phytoncides, growth stimulants. Ang mga pigment, kasama ng iba pang mga kadahilanan, ay isang tool para sa kanilang taxonomy. Ang mga siyentipikong Ruso ang unang nagtaguyod ng koneksyon sa pagitan ng mga bacterial pigment at kanilang mga physiological function.
kanin. 18. Sa larawan mula kaliwa hanggang kanan: Morgan's bacterium, Pseudomonas aeruginosa, uninoculated control, Proteus Mirabilis at Escherichia coli na lumaki sa Kligler's medium (naglalaman ng ferric citrate).
kanin. 19.Sa larawan, ang mga kolonya ng micrococci ay dilaw.
kanin. 20. Sa larawan, ang kolonya ng Bacterium prodigiosum ay kulay pula ng dugo.
kanin. 21. Sa larawan, ang Bacteroides niger colony ay itim.
kanin. 22. Sa larawan mayroong isang asul-berdeng kolonya ng Pseudomonas aeruginosa mga kulay.
Magbasa nang higit pa tungkol sa bakterya sa mga artikulo:
Tulad ng lahat ng nabubuhay na bagay, ang bakterya ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga proseso tulad ng nutrisyon, paghinga, pagpaparami at pagbuo ng spore. Gumagawa sila ng mga enzyme at pigment, ang pagkakaroon nito ay ginagamit upang makilala ang mga ito. Sa paglipas ng milyun-milyong taon, pinagkadalubhasaan ng bakterya ang halos lahat ng kilalang proseso ng biochemical. Nakikilahok sila sa paggalaw ng konsentrasyon at pagpapakalat ng mga elemento ng kemikal sa biosphere ng lupa at ganap na tinitiyak ang buhay ng tao.
