Розмноження бактерій

Бактерії розмножуються, як правило, безстатевим шляхом — поділом материнської клітини на дві дочірні. Поділ відбувається дуже швидко і йому передує реплікація ДНК. За сприятливих умов деякі бактерії діляться кожні 20—30 хв. Іноді дві бактерії зливаються одна з одною. Під час такого злиття між ними утворюється цитоплазматичний місток, по якому речовини однієї клітини переходять в іншу. Такий процес нагадує статеве розмноження.

За несприятливих умов (нестача їжі, погодні умови, отруєння середовища продуктами життєдіяльності бактерій) багато бактерій здатні стискатися, втрачати воду і переходити в стан спокою до настання сприятливих умов. Деякі види бактерій за несприятливих умов формують спори, які характеризуються значною стійкістю. Ці форми бактерій витримують тривале кип'ятіння, висушування, заморожування, дію різних хімічних речовин.

Поширення бактерій у повітрі, грунті, воді, живих організмах. Як аеробні, так і анаеробні бактерії надзвичайно поширені в природі. Вони трапляються в грунті, Опі живих і мертвих організмах. Число бактерій у навколишньому середовищі змінюється під впливом різних факторів (інсоляція, обробіток грунту тощо).

Кількість бактерій в 1 г грунту може досягати сотень мільйонів і навіть кількох мільярдів і залежить від типу грунту. Найменше їх міститься в підзолистих цілинних грунтах, найбільше — в окультуреному чорноземі. Бактерії проникають у грунт на глибину до 5 метрів. Мікрофлора є одним з факторів, що сприяють утворенню грунту.

У воді різних водойм кількість бактерій буває дещо меншою, ніж у грунті. Так, в 1 мл води міститься від 5 до 100 тис. бактеріальних клітин. Найменше бактерій у воді артезіанських свердловин і джерел, багато — у відкритих водоймах і річках. Найбільше бактерій спостерігається поблизу берега у верхніх шарах води.

Особливо забруднена вода відкритих водойм у тих місцях, куди потрапляють стічні води. Саме тут часто зустрічаються хвороботворні бактерії (збудники дизентерії, черевного тифу, паратифів, холери, бруцельозу тощо).

У повітрі бактерій міститься ще менше, ніж у воді. Забруднення повітря бактеріями залежить від багатьох причин (пори року, географічної зони, характеру рослинності, забрудненості пилом тощо). Найбільше бактерій налічують у закритих приміщеннях, де їх може скупчуватись до 300 тис. в 1 мм3. У сільській місцевості повітря чистіше, ніж у міській. Практично немає бактерій у соснових і кедрових лісах, оскільки виділювані хвойними деревами фітонциди вбивають або пригнічують ріст і розмноження всіх видів бактерій.

На тілі здорових людей і тварин, а також у їхніх органах завжди зустрічається багато видів бактерій. Підраховано, що на шкірі людини може бути величезна кількість бактерій (від 85 • 106 до 1212 • 106 екземплярів). Особливо багато бактерій, у тому числі й хвороботворних, на шкірі людини, якщо вона не дотримується правил гігієни. Відкриті частини тіла людини забруднюються різними видами сапрофітних і патогенних (хвороботворних) бактерій значно частіше, ніж закриті. Багато бактерій виявляється на руках, у ротовій порожнині й кишках людини. З організму однієї дорослої людини щодня з фекаліями виділяється близько 18 млрд бактерій. Практично вільні від бактерій ті органи здорових людей і тварин, які не мають зв язку із зовнішнім середовищем (м'язи, головний і спинний мозок, кров тощо).

Роль бактерій у природі і народному господарстві. Вище уже зазначалася важлива роль багатьох видів бактерій у процесах гниття та різних типів бродіння, тобто у виконанні санітарної ролі на Землі. Бактерії також мають велике значення у колообігу вуглецю, кисню, водню, азоту, фосфору, сірки, кальцію та інших елементів. Багато видів.бактерій сприяють активній фіксації атмосферного азоту і переводять його в органічну форму, що підвищує родючість грунтів. Особливо велике значення мають бактерії, що розкладають целюлозу й пектинові речовини, які є основним джерелом вуглецю для життєдіяльності мікроорганізмів грунту.

Сульфатредукуючі бактерії беруть участь в утворенні нафти і сірководню в лікувальних грязях, грунтах і морях. Так, насичений сірководнем шар води в Чорному морі є результатом життєдіяльності сульфатредукуючих бактерій. Діяльність цих бактерій у грунтах призводить до утворення соди і содового засолювання грунтів. Сульфатредукуючі бактерії переводять поживні речовини в грунтах рисових плантацій у форму, доступну для коренів цієї культури. Ці бактерії можуть спричинювати корозію металевих підземних і підводних споруд.

Завдяки життєдіяльності бактерій грунт звільняється від багатьох шкідливих продуктів і насичується цінними поживними речовинами. Бактерійні препарати успішно використовують для боротьби з багатьма видами комахшкідників (кукурудзяним метеликом та ін.).

Багато видів бактерій використовують у різних галузях промисловості для добування ацетону, етилового й бутилового спиртів, оцтової кислоти, ферментів, гормонів, вітамінів, антибіотиків, білкововітамінних препаратів тощо.

Завдяки успіхам генної інженерії нині з'явилась можливість широко використовувати кишкову паличку для вироблення інсуліну, інтерферону, а водневі бактерії — для одержання кормового й харчового білків. Без бактерій неможливі процеси дублення шкіри, сушіння листків тютюну, виготовлення шовку, каучуку, оброблення какао, кави, мочіння конопель, льону та інших лубоволокнистих рослин, квашення капусти, очищення води, вилужування металів тощо.

Ріст прокаріотів залежить насамперед від того, чи є в середовищі вода, поживні речовини, фізіологічне активні речовини тощо. Ріст паличкоподібних прокаріотних клітин відрізняється від куляс­тих. Перші ростуть переважно в напрямку довгої вісі, а другі — рів­номірно в усіх напрямках. У зв'язку з цим співвідношення між по­верхнею і об'ємом у паличкоподібних клітин під час їхнього росту істотно не змінюється. У кулястих — відносна величина поверхні клітини зменшується, оскільки їхня поверхня росте пропорційно квадрату радіусу, а об'єм — пропорційно кубу.

Ріст бактерій завершується їхнім розмноженням, яке виявляється у збільшенні кількості особин мікробної популяції на одиницю об'єму. Найчастіше бактерії розмножуються нестатевим, бінарним, поділом. Відомо два типи поділу бактеріальної клітини: за допомо­гою перегородки і перешнуровуванням. У разі першого типу поділу посередині бактеріальної клітини починає формуватися поперечна перегородка, яка спочатку складається з цитоплазматичної мембра­ни і розмежовує цитоплазму материнської клітини на дві дочірні. Да­лі синтезується оболонка і утворюються дві нові клітини.

Грамнегативні бактерії поділяються переважно перешнуровуван­ням, тобто звужуванням клітини в місцях поділу, аж доки вона не поділиться на дві. Різновидом бінарного поділу бактерій є бруньку­вання. При цьому розмноженні на одному із полюсів материнської клітини утворюється брунька, яка в процесі росту збільшується до розмірів материнської клітини, а потім відділяється від неї. Під час брунькування оболонка бруньки повністю синтезується заново.

У деяких одноклітинних ціанобактерій виявлено множинний по­діл. Йому передує реплікація хромосоми і збільшення розмірів ма­теринської клітини, в якій далі відбувається кілька послідовних бінарних поділів, що приводить до утворення величезної кількості дрібненьких клітин. Ці клітини дістали назву беоцитів. Після розриву оболонки материнської клітини вони виходять назовні.

Період від поділу до поділу клітини називається онтогенезом, або клітинним циклом бактерій. Розрізняють кілька типів вегетативного клітинного циклу у бактерій: мономорфний, при якому утво­рюється лише один морфологічний тип клітини і поліморфний, при якому утворюються кілька моофологічно різних типів клітин

Серед актиноміцетів поширене розмноження фрагментами гіф, а деякі бактерії можуть розмножуватися за допомогою спор, але не ендоспор. Бактеріям притаманний високий темп розмноження, що ха­рактеризується часом генерації, тобто часом, упродовж якого відбу­вається поділ бактеріальної клітини. Час генерації визначається ви­дом бактерій, їхнім віком і умовами довкілля. За сприятливих умов час генерації для багатьох видів бактерій коливається в межах від 15 до 30 хв. Уявити швидкість розмноження і утворення бактеріальної маси допоможуть такі приклади. Якщо бактерія ділитиметься через кожні 20 хв. то з однієї бактерії за 24 год може утворитися 72 генерації. Це становить 472 • 1019 особин. Холерний вібріон за 30 год спро­можний дати таке потомство, яке могло б покрити суцільним шаром усю поверхню земної кулі. Академік В.І. Вернадський у своїй праці «Очерки геохимии» наводить приклад, що «за сприятливих умов одна бактерія за 4—5 днів може утворити 1036 особин, об'єм яких. дорівнює океанові».

Насправді ж у природі немає таких ідеальних умов, за яких бакте­рії могли б безперешкодно розмножуватися. Брак поживних речо­вин, несприятливі температурні умови, згубний вплив продуктів об­міну, поїдання бактерій іншими організмами та багато інших чинни­ків — усе це негативно позначається на розмноженні бактерій. Велика швидкість розмноження прокаріотів — еволюційне присто­сування до збереження виду.

Надзвичайно важливою умовою процесу поділу бактерій є реп­лікація ДНК. Поділ клітини починається лише через деякий час по тому, як закінчиться реплікація ДНК. Є дані про те, що сигналом для поділу клітини є початок реплікації молекули ДНК й що подво­єння ДНК і поділ клітин відбуваються зі швидкістю, властивою для кожного виду бактерій.

У бактеріальній популяції постійно відбувається ріст, розмно­ження і відмирання бактеріальних клітин. Спостереження за роз­множенням прокаріотів у замкнених системах на рідких живильних середовищах показують, що швидкість їхнього росту змінюється з часом. У живильному середовищі бактерії ростуть доти, доки вміст у ньому якогось із необхідних їм компонентів не досягне мінімуму; да­лі їхній ріст припиняється. Якщо протягом цього часу не додавати поживних речовин і не видаляти продуктів обміну, то дістанемо так звану статичну бактеріальну культуру.

Ріст бактеріальної популяції в такій «закритій системі» підлягає відповідним закономірностям. Крива, яка описує залежність лога­рифмів числа клітин статичної культури від часу, дістала назву кривої росту. Типова крива росту має 8-подібну форму, яка дає змогу розрізняти кілька фаз росту, що змінюють одна одну у ви­значеній послідовності.

Чимало галузей харчової промисловості пов'язано з діяльністю мікроорганізмів (випікання хліба, виноробство, пивоваріння, отримання спирту, кисломолочних продуктів тощо). Лікарські засоби — антибіотики — також отримують у результаті діяльності мікроорганізмів. Для вдосконалення їхньої продуктивності використовують методи селекції. За допомогою рентгенівського випромінювання і хімічних речовин прискорюють мутагенний процес і добором створюють кращі раси (штами) мікроорганізмів. Цим способом у селекційних рас у тисячі разів вдалося підвищити вихід низки антибіотиків, зокрема пеніциліну, порівняно з вихідними штамами мікроорганізмів, взятими для селекції з природи. Отримано дріжджові гриби, які синтезують кормовий білок із парафінів нафти, природного газу, відходів рослинництва (соломи зернових культур, стебел соняшнику, відходів лісового господарства). У кондитерській промисловості широко використовують лимонну кислоту, яку отримують в результаті життєдіяльності спеціально виведених мікроорганізмів. У світі нині виробляють близько 400 тис. т цього продукту. Таку кількість його не змогли б забезпечити жодні цитрусові плантації.

Гниття як процес розщеплення білків

Гниття (аммонификация) - процес розкладання азотвмісних органічних сполук (білків, амінокислот), в результаті їх ферментативного гідролізу під дією аммоніфіцірующіх мікроорганізмів з утворенням токсичних для людини кінцевих продуктів - аміаку, сірководню, а також первинних і вторинних амінів при неповній мінералізації продуктів розкладання:

• Трупних отрут (наприклад путресцин і кадаверин)
• Ароматичні сполуки (наприклад скатол, індол - утворюються в результаті дезамінування і декарбоксилювання амінокислоти триптофану)
• Гниття сірковмісних амінокислот (цистеїну, цистину і метіоніну) призводить до виділення сірководню, меркаптанів, диметилсульфоксиду

"Гниття" в переносному сенсі - процес зміни чого-небудь або кого-небудь в гіршу сторону.

Поиск по сайту: