Прокаріоти – доядерні організми
Серед організмів, що живуть на Землі, окрім еукаріот, є більш давні організми – прокаріоти (від лат. Pro – перед, замість; karyon – ядро). Це одноклітинні організми, які не мають оформленого ядра. До них відносяться бактерії, що зустрічаються повсюдно: у повітрі, солоної і прісної воді, в організмі тварин, у тому числі людини, і рослин, в гарячих джерелах і навіть в ядерних реакторах. Але особливо їх багато в грунті – від 200-500 млн до 2 млрд і більше на 1 г грунту.
До появи електронного мікроскопа біологи вважали, що всі клітини мають один і той же тип будови. Застосування електронного мікроскопа дозволило виявити фундаментальні відмінності між будовою прокариотических і еукаріотичних клітин.
Організація доядерних організмів-прокаріотів. Клітини прокаріотів мають дуже маленькі розміри (1 – 10 мкм). Найголовніша відмінність прокаріот від еукаріот складається у відсутності у перших теперішнього ядра і ядерної оболонки. Замість ядра є одна кільцева дволанцюжкова молекула ДНК, яку часто називають бактеріальної хромосомою.
Основні функції ядерного апарату прокаріот (як і еукаріот) полягають у зберіганні, реалізації спадкової інформації та передачі її дочірнім поколінням. Ці функції визначає ДНК.
Для прокаріот характерні також позахромосомних одиниці спадковості – плазміди. Плазміди являють собою кільцеві ділянки ДНК, вільно розташовані в цитоплазмі. Вони містять гени, що забезпечують, наприклад, стійкість бактерій до дії антибіотиків.
Крім специфічного будови ядерного апарату, прокаріоти відрізняються і іншими особливостями будови клітини.
Надмембранний комплекс поверхневого апарату прокаріотів клітин представлений жорсткими стінками, що містять органічну речовину муреин. Запасні речовини бактеріальної клітини – полісахариди (крохмаль, глікоген), жири, сірка.
У прокаріотів відсутні мембранні органоїди (мітохондрії, пластиди, ЕПС, комплекс Гольджі, лізосоми). Замість мітохондрій і пластид у них є мезосоми, що представляють собою впячивания зовнішньої мембрани клітини. На Мезосома протікають процеси клітинного дихання. Фотосинтез у фотосіітезірующіх бактерій відбувається в Тилакоїди.
Рибосоми в прокариотических клітинах набагато дрібніші, ніж рибосоми еукаріот, і розташовуються вони в цитоплазмі вільно, не утворюючи полісом. У цитоплазмі клітин прокаріот відсутні клітинний центр та опорно-скорочувальної апарат.
Відмінності між прокариотами і еукаріотами настільки істотні, що їх виділяють в різні надцарства (див. § 7).
Форми бактерій. Залежно від форми клітини розрізняють наступні групи бактерій: кулясті – коки, паличкоподібні – бацили, дугоподібно вигнуті – вібріони, штопорообразной форми – спірили (рис. 12).
Багато бактерії здатні до самостійного руху завдяки наявності у них простих джгутиків, що не містять мікротрубочок.
Незважаючи на простоту організації, бактерії успішно співіснують з високоорганізованими еукаріотами. Більш того, в даний час бактерії – біологічно прогресивна, процвітаюча група організмів завдяки здатності до швидкого розмноження і утворення спор, стійкості до несприятливих факторів навколишнього середовища.
Розмноження та спорообразование у бактерій. Розмножуються прокаріоти шляхом простого розподілу надвоє (див. Рис. 12). У 50-х роках XX ст. у бактерій був виявлений статевий процес у формі обміну генетичним матеріалом між різними особинами.
Прокаріоти характеризуються надзвичайно високою стійкістю до різних впливів навколишнього середовища. Перш за все це відноситься до спороутворюючих формам бактерій. Спори бактерій є формою перенесення несприятливих умов середовища (а не для розмноження, як у рослин або грибів). При утворенні спори бактеріальна клітина зазнає ряд біохімічних змін: у ній зменшується кількість вільної води, знижується активність ферментів, протоплазма стискується і покривається дуже щільною оболонкою. При настанні сприятливих умов спори набухають і проростають, утворюючи нову вегетативну клітину.
Харчування і дихання бактерій. Простим по своїй організації бактеріальним клітинам потрібна для життєдіяльності мінімальну кількість енергії. Ось чому бактерії можуть використовувати такі енергетично бідні джерела, як окислення неорганічних речовин (хемосинтезирующие бактерії, див. § 14) або енергію, що виділяється при розкладанні органічних залишків (бактерії гниття і бродіння).
За типом харчування прокаріоти поділяють на дві групи: автотрофов і гетеротрофів. Детальніше про автотрофом і гетеротрофи буде сказано в § 20.
Дихання бактерій, в процесі якого утворюється необхідна для життя енергія, здійснюється за участю дихальних ферментів. По відношенню до кисню бактерії поділяють на існуючих тільки в кисневому середовищі – аеробів (наприклад, туберкульозна паличка та багато інших) і живуть в безкисневому середовищі – анаеробів (правцева паличка, паличка ботулізму та ін., Див. § 21).
Значення бактерій у природі та житті людини. Завдяки життєдіяльності бактерій відбувається розкладання і мінералізація органічних речовин, що поставляються відмерлими організмами. Утворилися при цьому прості неорганічні речовини (аміак, сірководень, вуглекислий газ та ін.) Залучаються до загального кругообіг речовин знову ж за участю бактерій, без чого було б неможливе життя на Землі.
Бактерії разом з грибами, водоростями і лишайниками руйнують гірські породи і беруть участь в почвообразовательном процесі. Вони відіграють значну роль у підтримці родючості грунту, беруть участь в утворенні гумусу з лісової підстилки і лежачих на ній гниючих рослинних і тваринних залишків. (Гумус – шар розклалася органічної речовини, що містить запас органічних і мінеральних речовин і володіє здатністю утримувати воду.) Бактерії беруть участь у кругообігу азоту, сірки, заліза, марганцю, кремнію.
Роль бактерій в житті людини неоднозначна. Деякі з них корисні людині. Наприклад, багато ссавців, у тому числі і людина, через відсутність спеціальних ферментів не можуть перетравлювати целюлозу, що входить в їжу. Перетравлення целюлози відбувається завдяки бактеріям, в нормі живуть у кишечнику. У кроликів такі бактерії живуть в сліпій кишці, у корів і овець – в рубці (відділі шлунка). У кишечнику людини живуть багато бактерії, деякі з них синтезують вітаміни групи В і вітамін К. Деякі бактерії живуть на шкірі людини, слизовій оболонці носової і ротової порожнин, в товстому кишечнику і в піхві, витісняючи собою хвороботворні мікроорганізми і тим самим оберігаючи людину від інфекційних захворювань.
Бактерії необхідні для виробництва різних харчових продуктів, заснованого на бродінні. На основі молочнокислого бродіння виробляють всі кисломолочні продукти (кисляк, кефір, сметану, кумис), квашену капусту, сири.
З 30-х років XX століття вчені почали займатися виділенням з деяких бактерій речовин, що володіють антибіотичним свойством – здатністю або пригнічувати ріст, або зовсім вбивати інші мікроби. Найбагатший джерело антибіотиків – це бактерії, що живуть у грунті. Антибіотики широко застосовуються в медицині, ветеринарії, сільському господарстві, промисловості та спеціальних наукових дослідженнях.
Бактерії можуть заподіювати і шкоду людині. Це проявляється в двох випадках. По-перше, якщо не вжити спеціальних заходів, гнильні бактерії псують харчові продукти. По-друге, вони можуть бути збудниками багатьох хвороб тварин, людини і рослин. Деякі хвороботворні бактерії руйнують клітини організму-господаря, але більша частина бактерій викликає захворювання, виробляючи токсини, що завдають шкоди ураженому організму.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)