Бактерії – одноклітинні організми

До найпростіше побудованих організмів, які можна бачити лише за великого збільшення під мікроскопом, належать бактерії. Традиційно їх вивчає ботаніка, однак це до-ядерні організми (прокаріоти), які разом із синьо-зеленими водоростями становлять царство

Дроб’янки. Розміри бактерій значною мірою залежать від зовнішніх умов і коливаються в межах від часток мікрометра до кількох мікрометрів. Довжина їх становить 1-10 мкм (рідко більше), ширина – 0,2-1 мкм. Більшість з них одноклітинні, але є й нитчасті багатоклітинні види.

За формою одноклітинні бактерії поділяють на:

• коки, або кулясті;
• палички (бацили), що мають форму циліндра;
• вібріони, що мають форму коми;
• спірили – спіральне вигнуті палички.

Деякі бактерії мають здатність рухатись за допомогою джгутиків, які бувають більшими за саму клітину і є тоненькими виростами цитоплазми. Кількість джгутиків у різних видів неоднакова (один, два і більше). Частина бактерій (міксобактерії) рухаються завдяки виділенню слизу (“реактивний” рух). Спірилам властиві поступальні, маятнико-, штопоро- і хвилеподібні рухи.

Бактеріальна клітина оточена щільною оболонкою, яка складається з геміцелюлози і пектину, а іноді з білкових речовин. Здебільшого оболонка вкрита слизовою капсулою, яка захищає бактерію від несприятливих умов навколишнього середовища. Під оболонкою знаходиться цитоплазматична мембрана, яка оточує цитоплазму клітини.

Цитоплазма бактерій містить вуглеводи – глікоген і крохмаль, жири, білки, мінеральні речовини, рибосоми, велику кількість мембран і мембранних структур тощо. ДНК бактерій знаходиться в особливій ядерній зоні клітини, яку називають нуклеоідом. Навколо нуклеоіду не утворюється ядерної мембрани. Коки мають по одному такому “ядру”, а бацили – по два і більше. Всі бактерії не мають ядерця.

Більшість бактерій безбарвні, деякі з них мають червоне, зелене і пурпурове забарвлення, що пов’язано з наявністю в них специфічного бактеріохлорофілу і бактеріопурпурину.

Бактеріі-сапрофіти живляться органічними рештками відмерлих рослин і тварин, продуктами харчування людини. Вони спричинюють гниття і бродіння (ферментацію) органічних речовин.

Гниття – це розщеплення білків, жирів та інших азотовмісних сполук під дією гнильних бактерій. В результаті гниття виділяються азото- і сірковмісні сполуки, які мають неприємний запах. Цей процес у природі відіграє величезну роль, оскільки очищає поверхню Землі від трупів тварин та рослинних решток. Утворювані під час гниття отруйні речовини можуть викликати отруєння або навіть смерть людей і тварин.

У зв’язку з цим заборонено використовувати в їжу або на корм тваринам продукти, в яких є ознаки гниття (специфічний запах, зокрема). Щоб запобігти гниттю продуктів і зеленої маси, їх стерилізують, сушать, маринують, коптять, солять, заморожують, силосують тощо. Ці методи обробки знищують гнильні бактерії та їхні спори і (або) створюють такі умови, за яких бактерії не розмножуються.

Бродіння, або ферментація, – це анаеробне розщеплення вуглеводів під дією ферментів бактерій. Цей процес давно був відомий людям. Упродовж тисячоліть люди виготовляли вино, використовуючи спиртове бродіння, квасили плоди і овочі за допомогою молочнокислого бродіння тощо.

Бактерії-паразити (одна з форм симбіозу) живуть за рахунок живих організмів. Одні з них – хвороботворні і можуть спричинити захворювання тварин і людини (чуму, тиф, туберкульоз, перитоніт, менінгіт, ангіну, ботулізм, газову гангрену та ін.), інші є причиною хвороб рослин. Ці бактерії утворюють спори, які можуть зберігати здатність до зараження тривалий час (десятки років).

Деякі гетеротрофні бактерії в процесі еволюції виробили здатність до симбіозу (мутуалізму) з вищими рослинами. Це, наприклад, азот-фіксуючі бактерії, які живуть на коренях бобових рослин, – бульбочкові бактерії. Вони поглинають азот з ґрунту й повітря і перетворюють його на сполуки, доступні для використання бобовими рослинами, які, в свою чергу, постачають бактеріям вуглеводи та мінеральні солі. За один вегетаційний період бульбочкові бактерії накопичують до 100 кг азоту на 1 га. Це враховують під час складання планів сівозмін.

Автотрофні бактерії – це бактерії, що можуть синтезувати органічні речовини з неорганічних у результаті фотосинтезу (фототрофт) або хемосинтезу (хемопгрофні). До фототрофних належать пурпурові й зелені сіркобактерії, які синтезують складові частини свого тіла з мінеральних речовин і вуглекислого газу, а енергію використовують світлову.

Хемотрофні бактерії, або хемосинтетики, живляться за допомогою хемосинтезу, оскільки органічні речовини синтезуються з неорганічних за рахунок енергії хімічних реакцій. До них належать нітрифікуючі, залізо і сіркобактерії. Явище хемосинтезу у бактерій відкрив у 1887 р. С. М. Виноградський.

Нітрифікуючі бактерії розщеплюють аміак і амонійні солі до нітратів, які засвоюються рослинами. Ці бактерії поширені у водоймах і ґрунтах. Діяльність залізобактерій полягає в перетворенні оксиду заліза (II) (Fe₂+; FeC0₃) на оксид заліза (III) (Fe₃+; Fe (OH)₃). Вони живуть у солоних і прісних водоймах, беручи участь у коло-обігу заліза в природі. Сіркобактерії також живуть у солоних і прісних водоймах. Вони окислюють сірководень та інші сполуки сірки.

За відношенням до кисню бактерії поділяють на дві групи: аероби і анаероби. Аероби використовують для дихання вільний кисень атмосфери. Анаероби ростуть і розмножуються в середовищі без кисню. Вони дістають енергію в процесі анаеробного розщеплення органічних речовин, накопичуючи різні проміжні продукти – спирт, молочну кислоту, гліцерин та інші речовини.

Розмноження бактерій. Бактерії розмножуються, як правило, безстатевим шляхом – поділом материнської клітини на дві дочірні. Поділ відбувається дуже швидко і йому передує реплікація ДНК. За сприятливих умов деякі бактерії діляться кожні 20-30 хв. Іноді дві бактерії зливаються одна з одною. Під час такого злиття між ними утворюється цитоплазматичний місток, по якому речовини однієї клітини переходять в іншу. Такий процес нагадує статеве розмноження.

За несприятливих умов (нестача їжі, погодні умови, отруєння середовища продуктами життєдіяльності бактерій) багато бактерій здатні стискатися, втрачати воду і переходити в стан спокою до настання сприятливих умов. Деякі види бактерій за несприятливих умов формують спори, які характеризуються значною стійкістю. Ці форми бактерій витримують тривале кип’ятіння, висушування, заморожування, дію різних хімічних речовин.

Поширення бактерій у повітрі, ґрунті, воді, живих організмах. Як аеробні, так і анаеробні бактерії надзвичайно поширені в природі. Вони трапляються в ґрунті, в живих і мертвих організмах. Число бактерій у навколишньому середовищі змінюється під впливом різних факторів (інсоляція, обробіток ґрунту тощо).