Бактерії
Бакте́рії (Bacteria) — домен, що об’єднує мікроскопічні, здебільшого одноклітинні, організми з клітинною стінкою, цитоплазмою, окремими органелами, клітинними включеннями, але без оформленого ядра клітинного, мітохондрій і пластид.
Зміст
Таксономія і характеристика
Основною таксономічною одиницею у систематиці бактерій є вид. Для позначення виду послуговуються бінарною номенклатурою. Вид може поділятися на підвиди або варіанти за біологічними властивостями (біовари), антигенною структурою (серовари), за чутливістю до фагів (фаговари). У практичній мікробіології використовують поняття, вужчі за вид: штам (різні популяції мікроорганізмів одного виду, виділені з різних джерел) і клон (популяція мікроорганізмів одного виду, одержана з однієї клітини). Для всіх бактерій властивий прокаріотичний тип клітини:
- відсутні компартменти, відокремлені від цитоплазми клітини внутрішньоклітинними ліпопротеїдними мембранами;
- ядерна структура — нуклеоїд (представлений макромолекулою дезоксирибонуклеїнової кислоти із білками без гістонів);
- геном організований в одну кільцеву хромосому (єдиний реплікон, що не поділяється мітозом);
- додаткові реплікони можуть бути представлені кільцевими молекулами плазмідних ДНК;
- містить 1 тип рибосом, частина рибосом асоційована з цитоплазматичною мембраною;
- клітинна стінка містить муреїн і характерний лише для бактерій біополімер пептидоглікан, що забепечують її міцність.
Хімічний склад і будова клітинної стінки є постійними ознаками для певного виду бактерій, їх використовують як діагностичні для визначення. Залежно від будови клітинної стінки бактерії поділяють на дві групи: грампозитивні (забарвлюються за Грама методом основним барвником, генціаном фіолетовим, у темно-фіолетовий колір) і грамнегативні (забарвлюються за методом Грама додатковим барвником, фуксином, у червоний колір). Бактерії дуже дрібні: їх вимірюють у мікрометрах (1 мкм=10–6 м), розміри внутрішніх структур бактеріальних клітин — у нанометрах (1 нм=10–9 м). Розміри бактерій, які є патогенами людини перебувають у межах 0,1–10 мкм. Типові коки — близько 1 мкм у діаметрі, більшість паличок — 2–5 мкм завдовжки і 0,5–1,0 мкм завтовшки, спірохети відповідно 3–20 мкм і 0,1–0,5 мкм. діаметр більшості клітин не перевищує 1 мкм, довжина варіює від кількох до 500 мкм. Деякі бактерії (наприклад, мікоплазми) настільки дрібні (0,1–0,3 мкм), що здатні пройти бактеріальні фільтри. Типова бактеріальна клітина має такі елементи будови (включно з поверхневими структурами): капсула, клітинна стінка, цитоплазматична мембрана, мезосоми, цитоплазма, нуклеоїд, плазміда, рибосоми й полісоми, джгутики, пілі (фімбрії, ворсинки, війки), гранули глікогену, ліпідів, волютину, включення сірки. До основних форм (також були першими одиницями класифікації) бактерій належать: стафілококи, стрептококи, сарцини, гонококи, пневмококи, коринебактерії дифтерії, клостридії, бацили, вібріони, спірили, трепонеми, борелії, лептоспіри. Визначають бактерії за морфологічними (будовою, формою, рухливістю, спороутворенням, наявністю спор, капсул тощо), тинкторіальними (відношення до барвників), фізіологічними (культуральними — характером росту мікроорганізмів на живильному середовищі й біохімічними — здатністю мікроорганізмів виділяти ферменти), антигенними (антигенну структуру мікроорганізмів визначають за допомогою серологічних реакцій), молекулярно-біологічними та іншими ознаками.
Класифікація
За формою розрізняють такі бактерії:
- кулясті (коки, сферичні, залежно від кількості клітин і розташування: диплококи, стрептококи, тетракоки, сарцини);
- нитчасті (переважно паличкоподібні одноклітинні і багатоклітинні організми, їхні нитки утворені багатьма клітинами, з’єднаними за допомогою слизу, чохлів, піхв, плазмодесмів тощо; нитчасті бактерії, наприклад, ціанобактерії, які найчастіше можна зустріти у воді);
- паличкоподібні, бацили (розрізняють за формою кінця клітини — заокруглений, потовщений, підрублений; спороутворенню — неспоротвірні й споротвірні);
- звивисті (вібріони, спірили, спірохети).
За розташуванням джгутиків мікроорганізми поділяють на:
- монотрихи (з одним джгутиком на кінці);
- лофотрихи (з пасмом джгутиків на кінці);
- амфітрихи (з двома джгутиками на полярних кінцях);
- перитрихи (з багатьма джгутиками по всій поверхні).
За фізіологією живлення серед бактерій розрізняють гетеротрофів і автотрофів; за здатністю синтезувати необхідні для нормальної життєдіяльності ростові речовини — ауксотрофів і гетероауксотрофів.
За типом дихання (окисно-відновного процесу, що полягає в накопиченні енергії з утворенням молекул АТФ) бактерії поділяють на аеробні, анаеробні, факультативні.
Аеробні бактерії (облігатні аероби) потребують кисню для виробництва енергії, росту на поживному середовищі. Виробляють енергію за допомогою аеробного клітинного дихання.
Анаеробні бактерії (облігатні анаероби) не потребують кисню, не ростуть на поживному середовищі за наявності повітря. Виробляють енергію, використовуючи ферментацію або анаеробне дихання. Анаеробні бактерії часто зустрічаються в шлунково-кишковому тракті, піхві, в щілинах між зубами, у хронічних ранах із порушеним кровопостачанням.
Факультативні бактерії можуть рости незалежно від наявності кисню. Виробляють енергію за допомогою ферментації, анаеробного дихання за відсутності кисню, або використовуючи аеробне клітинне дихання за наявності кисню. Мікроаерофільним бактеріям потрібне середовище зі зниженим парціальним тиском кисню (наприклад, 2–10 %).
Хламідії є облігатними внутрішньоклітинними паразитами, які отримують енергію від клітини організму-хазяїна й самостійно її не виробляють.
Бактерії також класифікують за відношенням до тих чи інших чинників довкілля. Наприклад, щодо температурних умов бактерії поділяють на 3 групи: психрофіли, мезофіли, термофіли. Психрофіли — холодолюбні мікроби. Мінімальні температури для них знаходяться у межах від -10 до 0 °С, оптимальні — від 10 до 15 °С і максимальні — близько 30 °С. Психрофіли живуть у ґрунтах полярних країн, холодних морях і океанах, льодах, на заморожених продуктах тощо. Мезофіли — мікроорганізми, мінімальні температури для яких перебувають у межах від 0 до 10 °С, оптимальні — близько 25-35 °С, максимальні — 40–50 °С. До них належать більшість сапрофітних і патогенних мікроорганізмів (кишкова паличка, протей, стафілокок тощо). Термофіли — група теплолюбних мікробів, які можуть розвиватися за відносно високих температур.
Бактерії, які ростуть за звичайного та підвищеного гідростатичного тиску — баротолерантні, за високого тиску — барофільні. Мікроорганізми, які добре розвиваються в лужному середовищі належать до алкалифільних, в кислому — ацидофільних. Більшість бактерій краще розвивається в нейтральному або слабколужному середовищі. Добре витримують кислотність оцтовокислі, молочнокислі та деякі інші види бактерій. Дуже чутливі до високої кислотності гнильні бактерії.
Живлення
Поживні речовини в бактеріальну клітину надходять без енергетичних витрат, за рахунок пасивної дифузії (за градієнтом концентрації) або полегшеної дифузії (за допомогою ферментоподібних білків — пермеаз). Більшість поживних речовин транспортується в клітину активним шляхом, за допомогою специфічних пермеаз, локалізованих у цитоплазматичній мембрані, проти градієнта концентрації. У процесі активного транспорту може відбуватися хімічна модифікація речовин, наприклад, фосфорування вуглеводів.
Розмноження, ріст, розвиток
Розмножуються поперечним поділом, деякі — брунькуванням. Під час розмноження бактеріальної клітини найважливіші процеси відбуваються в нуклеоїді, що складається з однієї двониткової молекули ДНК і вміщує всю генетичну інформацію клітини. Реплікація (розмноження) ДНК починається у певній точці й відбувається в 2-х протилежних напрямах, спочатку на одній її нитці, потім — на другій. Паралельно з реплікацією ДНК відбувається утворення поперечної міжклітинної перегородки: спочатку вростання двох шарів цитоплазматичної мембрани, потім між ними синтезується пептидогліканова клітинна стінка. Одночасно збільшуються розміри клітини, синтезуються необхідні біополімери для її органоїдів; дочірні клітини відділяються одна від одної.
Час одного циклу поділу (час генерації) у різних видів бактерій неоднаковий: від 11 хв (холерний вібріон), 20–30 хв (більшість патогенних мікроорганізмів) до 14 год (мікобактерії туберкульозу). Видимий ріст бактеріальної культури утворюється за 18–20 год, у мікобактерій туберкульозу — за 2–3 тижні. Час генерації зазвичай залежить від складу живильного середовища, температури та інших умов культивування. Кожний вид бактерій відрізняється особливостями росту на рідких і густих живильних середовищах, пристосуваннями до умов культивування.
Перенесення несприятливих умов
Однією зі стадій циклу розвитку багатьох бактерій є спороутворення — пристосування, вироблене в еволюції як спосіб перенесення несприятливих умов середовища для збереження виду. Цей процес не є обов’язковим етапом життєвого циклу бактерій за сприятливих для розмноження і розвитку умов. Спори (ендоспори) — утворення круглої або овальної форми, які знаходяться в цитоплазмі або у вільному стані після відмирання та лізису (див. Бактеріоліз) вегетативної клітини.
Спороутворення властиве здебільшого паличкоподібним мікроорганізмам (бацили і клостридії). Зокрема збудникам сибірки, правця, анаеробної інфекції, ботулізму, також сапрофітам, які живуть у ґрунті й воді. Зрідка спори утворюють коки (рід Sporosarcina) та звивисті форми (Desulfovibrio). В організмі людини і тварин спороутворення зазвичай не відбувається.
Спори мають високу стійкість до несприятливих чинників довкілля, дуже високу термостійкість (деякі спори витримують кип’ятіння протягом 3 і більше годин — наприклад, спори Bacillus subtilis). Загибель спор викликає автоклавування під тиском 1,5–2,0 атм (за температури 112–120 °С), стерилізація гарячим повітрям за температури 170–180 °С. Спорам властива вища резистентність, ніж вегетативним формам, до висушування, дезінфенції, дії хімічних агентів, йонізуючого випромінювання тощо. У вигляді спор бактерії зберігають життєздатність протягом дуже тривалого терміну (наприклад, у сухому ґрунті через 50 років зберігання виявляли 10 % життєздатних спор).
Спороутворення не є способом розмноження бактерій, оскільки з однієї клітини може утворитися тільки єдина спора, яка потім проросте тільки в єдину вегетативну клітину.
Географічне поширення
Бактерії трапляються на всіх континентах, у всіх біомах, і в усіх типах біотопів.
Значення
Значна роль бактерій у колообігу речовин, біогенних елементів (вуглецю, водню, фосфору, сірки та інших). Лише за участі бактерій можливі біогеохімічні цикли, що мають вагоме значення у формуванні й підтриманні усіх біогеоценозів Землі. Біосинтетичну активність мікроорганізмів використовують у промисловості, сільському господарстві, біології, медицині. Існують штами мікроорганізмів, які є продуцентами амінокислот, вітамінів, антибіотиків, інших лікарських речовин. Багато видів бактерій спричиняють захворювання людини, тварин, рослин.
Література
- Партика В. П., Пасічник Л. А. Фітопатогенні бактерії: фундаментальні й прикладні аспекти // Вісник Уманського національного університету садівництва. 2014. № 2. С. 7–11.
- Зезекало В., Передера С., Щербакова Н. Оновлення таксономічної класифікації мікроорганізмів порядку Chlamydiales // Вісник Полтавської державної аграрної академії. 2019. № 1. С. 207–215.
- Медична мікробіологія, вірусологія та імунологія / За ред. В. П. Широбокова. 3-тє вид., онов. та допов. Вінниця : Нова книга, 2021. 920 с.
Автор
Покликання на цю статтю: Бактерії // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Бактерії (дата звернення: 9.05.2024).
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 10.07.2023
Важливо!
Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.
Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.
Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.
Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів
Офіс Президента України
Верховна Рада України
Кабінет Міністрів України
Служба безпеки України
Міністерство оборони України
Міністерство внутрішніх справ України
Національна поліція України
Відео
| Бактерії. Що спричинило основні еволюційні переходи [Stated Clearly] |
|---|
| Бактерії. Як їжа впливає на ваш кишківник [TED-Ed] |
|---|
