Прокариотическая клетка

Вопрос 1. В чем заключается значение и экологическая роль прокариот в биоценозах?

Бактерии активно участвуют в движении веществ и энергии по пищевым цепям биоценозов. Многие из них являются редуцентами: разлагают растительные и животные остатки и отходы жизнедеятельности организмов, играют важнейшую роль в почвообразовании. В результате их деятельности образуются углекислый газ, вода, минеральные соли, которые вновь вступают в круговорот веществ. Ряд бактерий (в частности, клубеньковые) способны усваивать атмосферный азот и переводить его в доступные для растений формы. В сельском хозяйстве истощенные поля засевают бобовыми для того, чтобы клубеньковые бактерии, живущие на корнях этих растений, повысили уровень азота в почве и сделали ее более плодородной.

В кишечнике животных обитают бактерии, способствующие перевариванию клетчатки (целлюлозы). Чрезвычайно важна также роль болезнетворных бактерий-паразитов, вызывающих заболевания растений и животных. Наконец, существует особая группа прокариот, с древнейших времен способных к фотосинтезу, – цианобактерии.

В водных биоценозах они, наряду с водорослями, являются важнейшими автотрофами (продуцентами кислорода и органических веществ).

Вопрос 2. Каким образом болезнетворные микроорганизмы влияют на состояние макроорганизма (хозяина)?

В самом простом случае болезнетворные микроорганизмы лишь “крадут” питательные вещества хозяина. При этом происходит постепенное истощение макроорганизма; заболевание развивается медленно, почти незаметно. Однако часто бактерия-паразит выделяет токсины, отравляющие организм хозяина и повреждающие его органы и клетки.

В некоторых случаях повреждения настолько серьезны, что в течение нескольких дней могут привести к гибели (чума, холера и др.). Воздействуя на иммунную систему хозяина, микроорганизм снижает ее способность сопротивляться возбудителям других инфекций (тогда к основному заболеванию присоединяются дополнительные) либо может провоцировать аутоиммунные реакции. В некоторых случаях токсины бактерий способны вызывать мутагенные эффекты.

Вопрос 3. Опишите строение бактериальной клетки.

Размеры бактериальной клетки обычно составляют от 1 до 15 мкм. Форма клеток очень разнообразна: палочковидные (бациллы), сферические (кокки), спиралевидные (спириллы), в форме запятой (вибрионы). Прокариотическая клетка окружена мембраной обычного строения; снаружи от мембраны формируется клеточная стенка, в состав которой у большинства бактерий входит особое вещество – муреин. Поверх клеточной стенки многие бактерии выделяют слизистую капсулу, которая служит им для дополнительной защиты клетки.

В центральной части клетки расположена одна кольцевая молекула ДНК, не отграниченная от цитоплазмы мембраной. Зону клетки, в которой расположен генетический материал, называют нуклеоидом. В клетках прокариотов нет мембранных органоидов.

Их функции выполняют впячивания клеточной мембраны. Во всех бактериальных клетках присутствуют рибосомы, которые похожи по строению на рибосомы эукариот, но меньше по размеру. Некоторые бактерии имеют жгутики.

Вопрос 4. Как размножаются бактерии?

Бактерии размножаются простым делением надвое. Перед делением кольцевая ДНК прикрепляется к клеточной мембране. После редупликации клетка начинает расти в длину (за счет, прежде всего, средней части), и две дочерние кольцевые молекулы ДНК, связанные с мембраной, оказываются в разных ее концах. Деление завершается образованием межклеточной перегородки.

Дочерние клетки могут разойтись или остаться связанными, образуя колонии.

Вопрос 5. В чем сущность процесса спорообразования у бактерий?

Большинство прокариот способно к образованию спор. Спора – это бактериальная клетка с резко сниженным уровнем обмена веществ, сформировавшая дополнительную внутреннюю защитную оболочку. Спорообразование происходит в неблагоприятных условиях (падение влажности, понижение или повышение температуры, химическое воздействие). При наступлении благоприятных условий споры “прорастают” и дают начало новой бактериальной клетке. Это может произойти даже через сотни и тысячи лет.

Споры обладают колоссальной устойчивостью к внешним воздействиям, выдерживают огромные колебания температуры, влажности и давления. В состоянии споры бактерии могут легко распространяться при помощи ветра и другими способами.