Різноманіття бактерій.Можливі форми клітин бактерій

Для бактерій характерні клітини трьох основних форм: сферична (коковидна), циліндрична (паличковидна), та звивиста.
Коковидні бактерії зазвичай мають форму правильної кулі, але можуть бути овальними, еліпсоїдними, бобовидними. Коковидні бактерії здатні ділитися в декількох площинах, при цьому після ділення клітини можуть не розходитись та формувати різного виду скупчення: диплококи, стрептококи, тетракоки, стафілококи, сарцини

.


Відео 1. Форми бактерій.
Паличковидні клітини сильно різняться у відношенні довжини клітини до її поперечника. Вони діляться тільки в одній площині. Клітини при цьому можуть розташовуватись поодиноко (моно бактерії), утворювати пари (диплобактерії), або ланцюжки (стрептобактерії).
Звивисті клітини можуть мати різну кількість закруток. В залежності від форми та кількості закруток розрізняють три типи клітин: вібріони (мають одну закрутку, схожі на кому), спірілли (мають 3 – 5 закруток), спірохети (мають велику кількість дрібних закруток). Крім всіх цих форм, які домінують серед бактерій, відомі клітини з виростами, веретеноподібні, нитчасті, ланцетоподібні і т.д. Форма клітин більшості бактерій являється стійкою видовою ознакою. Однак існують бактерії, що мають морфологічну мінливість (плойоморфізм). Вони можуть мати форму палички, кока та ін. в залежності від умов існування. 


Мал. 1 Бактеріальні клітини.

Особливості систематики бактерій

Для ідентифікації та систематизації бактерій застосовують критерії, що відображають особливості їх фізіології, морфології, антигенних та інших ознак. 
На даний момент існують два підходи до систематики бактерій. Філогенетичний підхід базується на об’єктивному відображенні родинних зв’яків між різними групами бактерій та їх еволюційному розвитку. Фенотипічна класифікація ставить перед собою практичні завдання, що полягають у найскорішому встановленні, до якого таксону належить мікроорганізм.
В наш час відсутня деталізована еволюційна система прокаріот. Особливості прокаріот за морфологічною, фізіологічною, генетичною організацією, говорять про неможливість застосувати до них принципи класифікації, що використовуються для багатоклітинних еукаріотичних організмів. 


Мал. 2 Систематика бактерій.

Підцарство архібактерій

Окремо виділяють підцарство архібактерій, представники якого були відомі давно, але частина їх, що має вражаючі біологічні особливості (наприклад величезна термостійкість), були відкриті порівняно недавно.  Всього відомо приблизно 40 видів архібактерій, що різняться між собою обміном речовин, фізіологічними та екологічними особливостями. Клітинна стінка архібактерій включає не муреїн, а різноманітні кислі полісахариди. Архібактерії суттєво відрізняються від всіх інших живих організмів складом та послідовністю нуклеотидів рибосомних та транспортних РНК. До них відносяться метаноутворюючі та сіркоокислюючі та сірковідновлюючі бактерії. Весь метан біогенного походження на Землі виробляє лише ця група бактерій. Утворення родовищ сірки часто пов’язана з цією групою бактерій. 


Мал. 3 Сіркоутворюючі бактерії.
Підцарство справжніх бактерій включає в себе всіх інших представників прокаріот. 


Представники обох підцарств поділяються на декілька груп за фізіологічною активністю, а саме за відношенням до кисню.
Аеробні бактерії – їм для життя потрібен кисень, як і більшості живих організмів.
Анаеробні бактерії – використовують для отримання енергії або процеси бродіння, або іони оксидів азоту, сірки, іон заліза. 
Факультативні бактерії – можуть використовувати і кисень, і процеси бродіння, в залежності від умов оточуючого середовища.

Групи бактерій за визначником Берджи

Зручні засоби систематики найбільш важливі для медицини, бо саме бактерії найчастіше являються збудниками величезної кількості хвороб людини, тварин, рослин. У медицині використовують для бактерій систематику Берджи, що заснована на групі принципів ідентифікації бактерій, які мають значення для практичної бактеріології.
Визначник Берджи виділяє чотири групи бактерій:
Gracillicutes  - види з тонкою клітинною стінкою, грам негативні.
Firmicutes – види з товстою клітинною стінкою, грам позитивні.
Tenericutes – види без клітинної стінки (мікоплазми)
Mendosicutes – архібактерії.
Опис дається по секціям, які можуть включати родини, види, іноді класи та порядки.

Плазміди - як додаткове джерело різноманіття бактерій

Наряду з нуклеоїдом у бактеріальній клітині можуть бути присутні плазміди – позахромосомні генетичні елементи.
 

Мал. 4 Плазміда.
Плазміди мають такі основні властивості:
1 Здатність до автономної реплікації. В одній клітині може бути 50 – 60 копій плазмід.
2 Здатність передаватись з клітини в клітину при кон’югації (процес передачі генетичної інформації при безпосередньому контакті двох бактеріальних клітин).
3 Здатність у багатьох плазмід інтегруватись у ДНК бактеріальної клітини – хазяїна.


Мал. 5 Передача плазмід.
4 Поверхневе виключення – при наявності в клітині плазміди, що контролює певну ознаку, інша плазміда при кон’югації насилу долає бар’єр клітинної стінки у порівнянні з клітиною, що взагалі не містить плазмід.
Плазміди додають клітині додаткових фенотипічних ознак: 
1 Стійкість до іонів важких металів, антибіотиків, мутагенів.


Відео 2. Резистентність бактерій.
2 Здатність синтезувати антибіотики, токсини, інсектициди та ін.
3 Здатність викликати утворення пухлин у рослин.
4 Здатність модифікувати ДНК
5 Здатність викликати деградацію ксенобіотиків.

Взаємовідносини між різними бактеріями

  Симбіотичні взаємовідносини виникають між мікроорганізмами, коли хоча б один з учасників має від них вигоду, ще називаються кооперацією. 

Симбіоз – коли всі учасники мають взаємовигоду один від одного.
Метабіоз – коли вигоду має лише один партнер, не приносячи шкоди іншому.
Сателлізм – різновид метабіозу, при якому розвиток одних бактерій стимулюється факторами росту, що виділяють інші бактерії.
Синергізм – члени асоціації стимулюють розвиток один одного.

Конкуренті взаємовідносини

Антогонізм – виникає у таких випадках:
1 Коли для різних видів бактерій необхідні одні і тіж самі поживні речовини.
2 Утворення бактеріями речовин, що змінюють оточуюче середовище та роблять його непридатним для існування інших бактерій.
3 Продукування речовин, що мають бактерицидну дію на інші бактерії.
Хижацтво – одна група бактерій живиться клітинами інших бактерій.
Паразитизм – існування та живлення одного виду бактерій в середині іншого виду.

Контролюючий блок

1. Які існують підходи до систематики бактерій?
2. За відношенням до кисню бактерії бувають: ......?
3. Плазміди - це.....?
4. Які види взаємодії між бактеріями ви знаєте?