Особенности организации бактериальной клетки – Л1

Введение в микробиологию

Вопрос 1. Предмет микробиологии

Микробиология – наука о мельчайших живых существах- микроорганизмах.
Микроорганизмы – живые организмы, невидимые невооруженным глазом.
Объекты изучения микробиологии: бактерии, грибы, простейшие, вирусы - не видны без специальных оптических приборов

Вопрос 2. Значение размерности в микробиологии

Глаз человека – своеобразный оптический прибор (РС- 200 мкм). РС – наименьшее расстояние, при котором две точки видны раздельно.
Размеры микроорганизмов измеряют в мкм и нм. Ср.длина бактерии – 1,5-2 мкм. Фага – 300 нм. Простейшего – 10-100 мкм.
Соотношение величин длины микроорганизмов: 1 мм = 1000 мкм 1мкм = 1000 нм = 10000Å 1мм = 10³ мкм 1мм = 10⁶ нм    1нм = 10 Å
Для увеличения микроскопических объектов существуют световой, электронный и др. микроскопы. РС светового микроскопа – 0,2 мкм. РС электронного микроскопа –2Å. Размеры отражают свойства МО

Разные размеры → разное строение → разные свойства

Неклеточное строение – вирусы (самые мелкие)
Клеточное строение – прокариоты – бактерии (более крупные)
Клеточное строение –эукариоты – грибы, простейшие (самые крупные)

Вопрос 3. Разделы микробиологии по объектам – прокариоты и эукариоты, клеточные и неклеточные формы жизни

I.- эукариоты:
1.простейшие – наука протистология (протозоология),
2.водоросли – наука альгология,
3.микроскопические грибы – наука микология

II. – прокариоты: 1.бактерии, 2. цианобактерии, 3. археи – наука бактериология

III. - вирусы – наука вирусология

Прокариоты

Прокариоты не имеют мембранных органелл (ядра, митохондрий, АГ, ЭПС).
Клетка прокариот не может быть меньше 0,05 мкм (50 нм), т.к. диаметр    рибосомы – 20 нм.

Археи – обитатели экстремальных зон. Неинфекционные микроорганизмы, не вызывают патологических состояний, могут быть симбионтами.

Вопрос 4. Возникновение микробиологии и ранние этапы ее развития

1. Антуан ван Левенгук (1632-1723); - первые сведения о микроорганизмах
2. Мюллер Отто Фредерик (1730-1784) - Род Monas, Род Vibrio, Род Proteus
3. Фердинанд Кон (1828-1898) Ввел термин "бактерия", отнес их к растениям

Сложный микроскоп - Корнелий Дребель 17в.

Развитии микробиологии в XVIII в. в России.

Самойлович 1744-1805.  Убежденный сторонник гипотезы о живой природе возбудителя чумы. За сто с лишним лет до открытия микроорганизма пытался обнаружить его. Идея о возможности создания искусственного иммунитета против чумы с помощью прививок (1771г.)
Английский врач Эдвард Дженнер 1796г. Первая вакцина от оспы. По предложению Луи Пастера в память о дженнеровской прививке все прививочные материалы называют вакцинами — от латинского слова “vacca” — “корова”.

Вопрос 5. Развитие микробиологии в конце XIX и в начале XX вв.

Первые великие микробиологи:

Луи Пастер (1822 – 1895)
1857 г. – процесс брожения, принцип специфичности по получаемому продукту.
1860 г. – самопроизвольное зарождение жизни.
1865 г.- болезни пива и вина.
1868 г. – болезни шелковичных червей.
1881 г. – разработка вакцин.
1885 г. – 1-я прививка от бешенства (вирус рода Lyssovirus).

Опыты Л. Пастера по исследованию самопроизвольного зарождения жизни (1860г).

Роберт Кох (1843-1910).
1870 г. – создание сред для получения чистых культур
1876 г. – возбудитель сибирской язвы Bacillus anthracis
1877 г. – анилиновые красители
1878 г. – триада Коха
1882 г. - возбудитель туберкулеза Mycobacterium tuberculosis
1883-1884 гг. – возбудитель холеры Vibrio cholerae
1895 – Нобелевская премия!
Триада Коха (1878 г.): Для этиологического доказательства возбудителя заболевания нужно:
1. обнаружить МО
2. выделить и получить чистую культуру
3.воспроизвести заболевание на животных

Джозеф Листер (1827-1912) Английский врач хирург, Основатель теории антисептики
Пауль Эрлих (1854 – 1915). Немецкий фармаколог и иммунолог, первые открытия в области химиотерапии

Отечественные микробиологи, получившие мировое признание

Сергей Николаевич Виноградский (1856-1953). Основатель почвенной микробиологии: Теория хемосинтеза
Николай Федорович Гамалея (1859-1949). Создатель бактериологических станций в России, станции прививок против бешенства
Илья Ильич Мечников (1845 -1915). Создатель фагоцитарной теории иммунитета. нобелевская премия 1908 г.

Вопрос 6. Распространение бактерий

МО составляют существенную долю живого вещества на планете: 0,2% от общего количества видов живых организмов.
Описано 5 тыс. видов бактерий – это 5-6% от всех бактерий
В действительности - около 5 млн. видов МО (для сравнения, известен 1 млн. видов насекомых)
Бактерии обитают повсеместно. Подземное царство: Пещеры (несколько км вглубь до уровня 100 ºС, предел +113 ºС – термофилы). Почва. Почвенные воды. Реки. Воздух. Все живые организмы

VBNC –некультивируемые формы (покоящиеся) МО – нанобактерии: V - viable, B - but, N - not, C -culturable,  известно 15 тыс. фантомных генотипов некультивируемых форм (нанобактерий)

Биоразнообразие бактерий. Различная форма, размеры: 0,2 мкм - самые мелкие. 1 мм - самые крупные. 1-2 мкм - средние размеры. 10 ^-12 г – вес одной бактерии

Вопрос 7. Функциональная роль бактерий

Бактерии ограничены в получении энергии и субстратов.Если обеспечить бактериям доступ питательных веществ, отвод продуктов метаболизма, то через 1 сутки они достигнут массы планеты (расчет по углероду).
Для нормального существования биосферы необходима постоянная репродукция бактерий.

1) Бактерии - живые катализаторы, высокая ферментативная активность, редуценты.
2) Способны аккумулировать из внешней среды и передавать другим организмам: N, Р, С.
3) Круговорот веществ в природе.

Вопрос 8. Три источника энергии бактерий

По типу питания бактерии разделяют на две группы: автотрофы и гетеротрофы

Автотрофы:
1. Энергия солнечного света (фототрофы - усваивают СО2)
2. Энергия химических связей (хемотрофы –окисление неорганических веществ, литотрофы)

Гетеротрофы
3. Энергия химических связей (органотрофы – расщепление органических веществ)

Вопрос 9. Роль бактерий в эволюции жизни на Земле

Земле 4,5 млрд. лет. 4 млрд. лет - цианобактерии (СЗВ).
Гибридные бактерии (слияние ядерной клетки и пурпурных бактерий → митохондрии).
Специализированные клетки → сообщества клеток → Многоклеточный организм → Специализация → тканевой организм → Органная структура

Вопрос 10. Значение бактерий в жизни человека

Негативная роль:
1. возбудители заболеваний
2. бактериальная коррозия
3. выделение токсинов

Позитивная роль:
1. бактерии - редуценты (круговорот веществ в природе, почва)
2. бактерии – симбионты
3. использование в биотехнологии

Теория симбиогенеза.

Первичные клетки (проклетка – прогенот) + Пурпурные бактерии ->формирование митохондрий
+ Цианобактерии -> формирование пластид.

Первичные клетки (проклетка – прогенот

Пурпурные бактерии         Формирование эукариотической клетки              Цианобактерии

Эндосимбиоз с ядерными клетками
1) одноклет грибы – многоклет грибы
2) одноклет прост многоклет жив беспозв позв
3) одноклет вод многоклет вод высшие раст

Система транслокации.

Транспорт белков из клеток определяется комплексом специфических белков – системой транслокации.

Белки-транслоказы (Sec) – могут быть связаны с ЦПМ или свободными, а также находиться в других частях клетки (цитоплазме, периплазме).
Напр., белок SecВ (шаперон) влияет на конформацию белков, трансформирует третичную структуру белка во вторичную (нитевидную), в таком виде белок легче проходит через ЦПМ.

Вопрос 10. Сенсорная функция ЦПМ

Бактерии способны улавливать и определять малейшие изменения в окружающей среде.
Сенсорные системы бактерий похожи на подобные системы в клетках высших организмов.

2-х компонентные сенсорные системы:

У бактерий преобладают 2-х компонентные сенсорные системы, в них 2 белка регулируют передачу сигнала: 1-й белок сенсор,
                           2-й белок регулятор.
Белок-сенсор реагирует на изменения определенных параметров окружающей среды, (напр., на концентрацию веществ), передает сигнал на белок-регулятор, который координирует поведение бактерий в зависимости от условий окружающей среды.

Механизм действия 2-х компонентных сенсорных систем:
После поступления сигнала извне на белок- сенсор он автофосфорилируетс я и воздействует на белок регулятор (находится рядом в ЦПМ), в котором при этом фосфорилируется Asp участок.
После фосфорилирования белок-регулятор действует на определенные участки генома, регулируя активность определенных генов.
Белок-регулятор может выступать в роли активатора, а также в роли репрессора.

Размножение бактерий – Л5

 Вопрос 1. Размножение бактерий (клеточный цикл)

У всех живых организмов рост клеток – это увеличение массы и последующее деление с образованием двух идентичных клеток. Не являются исключением и бактерии.
У бактерий генетический материал - в ковалентно замкнутой кольцевой молекуле ДНК.
Молекула ДНК – хромосома. Хромосома расположена в нуклеоиде.

Деление клетки Neisseria gonorrhoeae

Период от деления до деления называется вегетативным клеточным циклом (ВКЦ), он включает несколько этапов:
Репликация ДНК – удвоение генетического материала
Расхождение двух наборов хромосом
Деление клетки

Особенности клеточного цикла прокариот: ВКЦ прокариот и эукариот во многом сходен. Однако есть отличие: Во время быстрого роста в одной бактериальной клетке может происходить 2 - 3 цикла репликации хромосом одновременно.

3 этапа (В, С, Д) клеточного цикла E. coli. До начала деления клетка накапливает массу и объем.
Затем наступает период деления:
В – не происходит синтез ДНК.
С – репликация ДНК – 42 мин.
Д – расхождение дочерних хромосом - 64-67 мин.
Деление клетки – 22-25 мин.

Главное условие деления клетки - удвоение ДНК!!!

Вопрос 2. Начальные стадии репликации ДНК

Наиболее изучен первый этап клеточного цикла – репликация ДНК
Репликация ДНК: инициация, элонгация, терминация

Инициация репликации включает 3 стадии:

1) Узнавание точки начала репликации - oriC
Репликация начинается с одной точки начала репликации - oriC. Кольцевые бактериальные хромосомы реплицируются в двух направлениях. Репликация идет за счет нескольких вилок репликации, но всегда начинается с точки начала репликации – oriC
время репликации у E. coli - 20 мин
Чем чаще возникают вилки репликации, тем быстрее будет бактерия размножаться. Новая вилка репликации возникает, когда предыдущая репликация еще не завершена. Существует механизм регуляции частоты образования вилок репликации (несколько различных белков)

Синтез РНК-затравки

Подготовку к синтезу РНК-затравки -праймера осуществляют белковые комплексы – праймосомы: DnaA, Dna В и Dna С. DnaA (инициаторный белок) – выполняет главную роль - соединение в точке начала репликации – oriC. После связывания DnaA с 2Н ДНК к этому участку присоединяются белки Dna В и Dna С.

3) Связывание ДНК-геликазы с матрицей ДНК. Приводит к раскручиванию 2Н ДНК

Вопрос 3. Элонгация и терминация

За этапом инициации репликации следуют:
Элонгация - рост реплицирующегося фрагмента (репликона). существуют различия в репликации цепей ДНК.
1-я цепь (ведущая) – синтезируется непрерывным способом.
2-я цепь (отстающая) – синтезируется прерывисто путем образования фрагментов Оказаки, которые далее соединяются лигазой.
За такой синтез отвечают холоферменты (от англ. – объединяющие): ДНК-полимераза I, ДНК-полимераза III
Терминация - окончание процесса синтеза. Завершение репликации происходит в точке terC. после завершения репликации бактериальная клетка переходит к следующему - 2-му этапу клеточного цикла - расхождению хромосом

Вопрос 4. Расхождению хромосом

Расхождение хромосом: в процессе репликации и разделения цепей ДНК происходит конденсация и суперспирализация непосредственно после завершения репликации 2 дочерние хромосомы спутаны и сцеплены, чтобы разделиться они должны быть расцеплены затем хромосомы расходятся в стороны – в центры будущих дочерних клеток.
Расхождение хромосом бактерий - соответствие митозу эукариот.
 У бактерий нет микротрубочек как у эукариот в митозе, аналогов центромер у бактерий пока не обнаружено

Схема 1. Классическая схема Мано - перетягивание хромосом за счет активности мембран.
Мембрана растет, увеличиваясь на участке прикрепления ДНК, что приводит к ее перемещению
Схема 2. С помощьюбелков, генерирующих растяжение (белковый аналог аппарата веретена деления)

Вопрос 5. Бинарное мономорфное деление клеток.

Бинарное деление материнской клетки и расхождение 2-х дочерних клеток происходит в конце периода Д(послерасхождения дочерних хромосом).
Сначала в середине клетки образуется инвагинация ЦПМ и клеточной стенки.
Процесс активируется пенициллин-связывающим белком Pbp 3 (принимает участие в синтезе пептидогликана клеточных перегородок). в центре клетки образуется специфическая белковая структура – перисептальное кольцо

Перисептальное кольцо (септа – перегородка) образуется в центре клетки непосредственно перед началом деления, состоит из молекул одного белка FtsZ, экспрессия которого связана только с определенным этапом клеточного цикла.

FtsZ – белок близок к белкам эукариот – тубулинам, из которых образуются микротрубочки в митозе. В норме образование перегородок происходит в центре клеток. У мутантов в локусе minB локализация перегородок нарушена, образуется 1 круглая mini-клетка без ДНК, а другая удлиненная – содержит всю материнскую ДНК.

Образование поперечной перегородки в делящейся клетке S. pyogenes
а — образующаяся перегородка; б — нуклеоид; в — клеточная стенка.

Мономорфное деление M. lysodeikticus
- после разделения материнской бактериальной клетки образуются две одинаковые дочерние клетки.
Нет материнской и дочерней клеток – это мономорфное деление – т.е. деление, при котором образуются две равноценные клетки. пример бессмертия!!!

  2-й вариант мономорфного деления - перетяжкой. Миксобактерии рода Polyangium

Вопрос 6. Дифференцировка клеток (диморфный тип деления)

У почкующихся бактерий: p. Hyphomicrobium, p. Caulobacter

Диморфный клеточный цикл:
- у бактерий p. Hyphomicrobium: Материнская клетка дает начало почке – дочерней клетке. Хромосома проходит через гифу.
- у бактерий p. Caulobacter, водные стебельковые бактерии. Бактерия – мать может дать начало 4 дочерним клеткам. Деление происходит с образованием двух различных клеток:

1. свободноживущей клетки (дочь или швермерная клетка)
2. стебельковой клетки (прикрепляется к поверхности.

Споруляция – особая форма дифференцировки клеток, можно отнести к диморфному клеточному циклу.
Начинается с ассиметричного деления клетки и образования 2-х компартментов:
- предспоры (развивается в эндоспору)
- материнской клетки (после формирования споры лизируется, высвобождая эндоспору).

Bacillus anthracis в центре спорообразующие клетки; Образование споры Bacillus subtil is

Вопрос 7. Образование эндоспор

Дифференцировка приводит к образованию клеток с различными функциями. Формируется особый тип клеток - покоящиеся формы (споры) – устойчивы к неблагоприятным воздействиям.
Споры образуют в основном Гр(+) бактерии: 6 родов: Bacillus, Clostridium, Streptomyces и др.
Недавно описали новую Гр(-) спорообразующую бактерию р. Sporomasa (имеет форму банана)

Стадии образования спор на примере B. Subtilis:
В оптимальных условиях роста клетки B. subtilis размножаются путем бинарного деления, при котором образуется септа (перегородка) в центре материнской клетки.
При исчерпании питательного субстрата и высокой плотности популяции появляется первый признак споруляции – ассиметрично расположенная перегородка (спорулирующая септа) – наступает 1-я стадия образования спор.
После формирования септы начинается 2-я стадия: клетка делится септой на 2 части:
1 – большой клеточный компартмент - развивается материнская клетка
2-й - меньший компартмент – будущая спора.
Мембраны материнской клетки окружают меньший компартмент, формируя двойную мембрану вокруг предспоры.
3 стадия - образуется протопласт предспоры, покрытый 2-х мембранной структурой (зародышевой клеточной стенкой).
4 стадия- между двумя мембранами откладывается пептидогликан – происходит образование кортекса споры.
5 стадия – сборка белковых покровов споры.
6-я (стадия созревания) - спора становится устойчивой к действию физико-химических факторов и приобретает свойства покоящейся формы, а также в будущем способность к прорастанию.
На последней 7-й стадии происходит лизис материнской клетки с освобождением споры – обезвоженной покоящейся формы клетки, сильно преломляющей свет.

Вопрос 8. Строение эндоспор

В сердцевине: дипиколиновая кислота, ионы Са2⁺ (цементируют сердцевину споры), низкомолекулярные белки (связываются с молекулой ДНК, придавая ей стабильность). Сердцевина обезвожена и окружена мембранами (активной функции не выполняют), затем слой муреина – кортекс (в дальнейшем послужит основой клеточной стенки), все окружает эндоспориум (вещества различной химической природы)

Схема строения споры 1 — эндоспориум; 2 — слои споровой оболочки; 3 — внешняя мембрана споры; 4 — кора (кортекс- пептидогликан); 5 — внутренняя мембрана споры; 6 — сердцевина.

Вопрос 9. Функции эндоспор

Бактерии в состоянии споры способны выдерживать стресс, при этом сохраняя жизнеспособность
Бактериальная спора практически лишена воды, поэтому, находясь в состоянии покоя, устойчива к различным воздействиям: химические вещества, температура (низкая и высокая), частично УФ-излучение. споры термофильной бактерии Thermoactinomyces пролежали 110 лет в илах, воде и т.д.

Споры Bacillus circulaus пролежали 350 000 000 лет в отложениях соленых высохших озер.

Вопрос 10. Прорастание эндоспор

Для прорастания спор нужно снять внутренний и внешний покой (напр. нагреванием - чтобы рецепторы споры восприняли сигнал). Для Bacillussubtilis сигналом служит аминокислота –аланин, при ее добавлении в среду споры начинают прорастать. Для других бактерий сигналы: глюкоза, фруктоза, ионы К⁺. Механическая стимуляция прорастания спор вызывает: нарушение структуры оболочек, инициацию репарации ДНК, репликацию ДНК.
В результате из споры может образоваться новая бактериальная клетка.

Введение в микробиологию

Вопрос 1. Предмет микробиологии

Микробиология – наука о мельчайших живых существах- микроорганизмах.
Микроорганизмы – живые организмы, невидимые невооруженным глазом.
Объекты изучения микробиологии: бактерии, грибы, простейшие, вирусы - не видны без специальных оптических приборов

Вопрос 2. Значение размерности в микробиологии

Глаз человека – своеобразный оптический прибор (РС- 200 мкм). РС – наименьшее расстояние, при котором две точки видны раздельно.
Размеры микроорганизмов измеряют в мкм и нм. Ср.длина бактерии – 1,5-2 мкм. Фага – 300 нм. Простейшего – 10-100 мкм.
Соотношение величин длины микроорганизмов: 1 мм = 1000 мкм 1мкм = 1000 нм = 10000Å 1мм = 10³ мкм 1мм = 10⁶ нм    1нм = 10 Å
Для увеличения микроскопических объектов существуют световой, электронный и др. микроскопы. РС светового микроскопа – 0,2 мкм. РС электронного микроскопа –2Å. Размеры отражают свойства МО

Разные размеры → разное строение → разные свойства

Неклеточное строение – вирусы (самые мелкие)
Клеточное строение – прокариоты – бактерии (более крупные)
Клеточное строение –эукариоты – грибы, простейшие (самые крупные)

Вопрос 3. Разделы микробиологии по объектам – прокариоты и эукариоты, клеточные и неклеточные формы жизни

I.- эукариоты:
1.простейшие – наука протистология (протозоология),
2.водоросли – наука альгология,
3.микроскопические грибы – наука микология

II. – прокариоты: 1.бактерии, 2. цианобактерии, 3. археи – наука бактериология

III. - вирусы – наука вирусология

Прокариоты

Прокариоты не имеют мембранных органелл (ядра, митохондрий, АГ, ЭПС).
Клетка прокариот не может быть меньше 0,05 мкм (50 нм), т.к. диаметр    рибосомы – 20 нм.

Археи – обитатели экстремальных зон. Неинфекционные микроорганизмы, не вызывают патологических состояний, могут быть симбионтами.

Вопрос 4. Возникновение микробиологии и ранние этапы ее развития

1. Антуан ван Левенгук (1632-1723); - первые сведения о микроорганизмах
2. Мюллер Отто Фредерик (1730-1784) - Род Monas, Род Vibrio, Род Proteus
3. Фердинанд Кон (1828-1898) Ввел термин "бактерия", отнес их к растениям

Сложный микроскоп - Корнелий Дребель 17в.

Развитии микробиологии в XVIII в. в России.

Самойлович 1744-1805.  Убежденный сторонник гипотезы о живой природе возбудителя чумы. За сто с лишним лет до открытия микроорганизма пытался обнаружить его. Идея о возможности создания искусственного иммунитета против чумы с помощью прививок (1771г.)
Английский врач Эдвард Дженнер 1796г. Первая вакцина от оспы. По предложению Луи Пастера в память о дженнеровской прививке все прививочные материалы называют вакцинами — от латинского слова “vacca” — “корова”.

Вопрос 5. Развитие микробиологии в конце XIX и в начале XX вв.

Первые великие микробиологи:

Луи Пастер (1822 – 1895)
1857 г. – процесс брожения, принцип специфичности по получаемому продукту.
1860 г. – самопроизвольное зарождение жизни.
1865 г.- болезни пива и вина.
1868 г. – болезни шелковичных червей.
1881 г. – разработка вакцин.
1885 г. – 1-я прививка от бешенства (вирус рода Lyssovirus).

Опыты Л. Пастера по исследованию самопроизвольного зарождения жизни (1860г).

Роберт Кох (1843-1910).
1870 г. – создание сред для получения чистых культур
1876 г. – возбудитель сибирской язвы Bacillus anthracis
1877 г. – анилиновые красители
1878 г. – триада Коха
1882 г. - возбудитель туберкулеза Mycobacterium tuberculosis
1883-1884 гг. – возбудитель холеры Vibrio cholerae
1895 – Нобелевская премия!
Триада Коха (1878 г.): Для этиологического доказательства возбудителя заболевания нужно:
1. обнаружить МО
2. выделить и получить чистую культуру
3.воспроизвести заболевание на животных

Джозеф Листер (1827-1912) Английский врач хирург, Основатель теории антисептики
Пауль Эрлих (1854 – 1915). Немецкий фармаколог и иммунолог, первые открытия в области химиотерапии

Отечественные микробиологи, получившие мировое признание

Сергей Николаевич Виноградский (1856-1953). Основатель почвенной микробиологии: Теория хемосинтеза
Николай Федорович Гамалея (1859-1949). Создатель бактериологических станций в России, станции прививок против бешенства
Илья Ильич Мечников (1845 -1915). Создатель фагоцитарной теории иммунитета. нобелевская премия 1908 г.

Вопрос 6. Распространение бактерий

МО составляют существенную долю живого вещества на планете: 0,2% от общего количества видов живых организмов.
Описано 5 тыс. видов бактерий – это 5-6% от всех бактерий
В действительности - около 5 млн. видов МО (для сравнения, известен 1 млн. видов насекомых)
Бактерии обитают повсеместно. Подземное царство: Пещеры (несколько км вглубь до уровня 100 ºС, предел +113 ºС – термофилы). Почва. Почвенные воды. Реки. Воздух. Все живые организмы

VBNC –некультивируемые формы (покоящиеся) МО – нанобактерии: V - viable, B - but, N - not, C -culturable,  известно 15 тыс. фантомных генотипов некультивируемых форм (нанобактерий)

Биоразнообразие бактерий. Различная форма, размеры: 0,2 мкм - самые мелкие. 1 мм - самые крупные. 1-2 мкм - средние размеры. 10 ^-12 г – вес одной бактерии

Вопрос 7. Функциональная роль бактерий

Бактерии ограничены в получении энергии и субстратов.Если обеспечить бактериям доступ питательных веществ, отвод продуктов метаболизма, то через 1 сутки они достигнут массы планеты (расчет по углероду).
Для нормального существования биосферы необходима постоянная репродукция бактерий.

1) Бактерии - живые катализаторы, высокая ферментативная активность, редуценты.
2) Способны аккумулировать из внешней среды и передавать другим организмам: N, Р, С.
3) Круговорот веществ в природе.

Вопрос 8. Три источника энергии бактерий

По типу питания бактерии разделяют на две группы: автотрофы и гетеротрофы

Автотрофы:
1. Энергия солнечного света (фототрофы - усваивают СО2)
2. Энергия химических связей (хемотрофы –окисление неорганических веществ, литотрофы)

Гетеротрофы
3. Энергия химических связей (органотрофы – расщепление органических веществ)

Вопрос 9. Роль бактерий в эволюции жизни на Земле

Земле 4,5 млрд. лет. 4 млрд. лет - цианобактерии (СЗВ).
Гибридные бактерии (слияние ядерной клетки и пурпурных бактерий → митохондрии).
Специализированные клетки → сообщества клеток → Многоклеточный организм → Специализация → тканевой организм → Органная структура

Вопрос 10. Значение бактерий в жизни человека

Негативная роль:
1. возбудители заболеваний
2. бактериальная коррозия
3. выделение токсинов

Позитивная роль:
1. бактерии - редуценты (круговорот веществ в природе, почва)
2. бактерии – симбионты
3. использование в биотехнологии

Особенности организации бактериальной клетки – Л1

Вопрос 1. Теория существования прокариот

Согласно клеточной теории   Т. ШВАННА и М. ШЛЕЙДЕНА (1839) в каждой клетке должно быть ядро. В клетках большинства микроорганизмов ядра не обнаруживали. Считали, что вся клетка микроорганизма – это большое ядро, а по краям - тонкая прослойка цитоплазмы. К какой группе живых организмов их отнести? Получалось, что клеточная теория на них не распространяется.

Формирование теории существования прокариот.
1925– введен термин прокариоты (рrokaryota) для объединения различных форм неядерных микроорганизмов.
1962 г. Создатели теории существования прокариот: Р. Стейннер и К. Ван Ниль: у прокариот нет специального компартмента для хранения генетического материала, т.е. ядра.

Микроорганизмы, имеющие клеточное строение, разделены на 2 группы - две ветви эволюционного дерева (дихотомическое ветвление).
1. прокариоты (нет ядра, есть нуклеоид)
2. эукариоты (есть ядро)

Вопрос 2. Классические критерии систематизации прокариот

Критерии сравнительно-морфологического подхода:

1.Морфологические свойства: форма и размеры бактерий (кокки, палочки, вибрионы, извитые формы).
2. Характер взаимного расположения клеток (диплококки, цепочки, группы, пакеты, хаотично).
К концу XIX века потребовались новые критерии:
3. Биохимические свойства.
4. Физиологические свойства.