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.