Определение какую роль играют бактерии в природе. Бактерии

Сообщение о значении бактерий в жизни человека, кратко изложенное в этой статье, расскажет Вам все об этих организмах.

Каково значение бактерий в природе?

Бактерии вида клубеньковые могут усваивать из воздуха азот и обогащать почву азотными веществами. В целом бактерии разрушают сложные вещества трупов растений и животных, поглощают вредные выделения организмов и отбросы. Они играют роль санитаров, превращая листья кустарников и деревьев, надземные побеги многолетних и травянистые однолетние растения в перегной. Бактерии являются мощным биотическим фактором в природе, так как образовывают не только гумус, но и перегной.

Говоря о почвообразовательной работе бактерий, то они создали на планете первую почву. И сегодня ее качество полностью зависит от этих организмов.

Каково значение бактерий в жизни человека?

Положительное значение бактерий в жизни человека состоит в том, что они используются в пищевой промышленности. К примеру: человек широко использует молочнокислые бактерии, которые питаются сахаром в молоке и образовывают молочную кислоту. Она, в свою очередь, превращает молоко в простоквашу, а если это сливки, то в сметану.

В сельском хозяйстве также не обходится без бактерий. С их помощью происходит силосование кормов и квашение овощей. Бактериальная молочная кислота также предохраняет корма и овощи от разложения.

Человек деятельность определенных бактерий использует в производстве лекарств, новых пищевых продуктов, органических веществ. Они могут вырабатывать сильные антибиотики, которые подавляют болезнетворные организмы.

Отрицательное значение бактерий в жизни человека

Вот еще какое значение имеют бактерии в жизни человека – отрицательное. Многие их виды причиняют народному хозяйству вред, поселяясь на продуктах и портя их. Есть такие бактерии, которые могут испортить рыболовные сети, книги и редчайшие рукописи в книгохранилищах.

И для самого человека они также могут нанести вреда. Ботулинические бактерии вызывают опаснейшее пищевое отравление, приводящее к смерти – ботулизм. Бациллы накапливаются в грибных и мясных продуктах, выделяя яд ботулин.

Существуют еще такие виды болезнетворных бактерий – сальмонелла (вызывает брюшной тиф), шигелла (вызывает дизентерию), туберкулезная палочка, клостридиум (вызывает столбняк и гангрену), стафилококки и стрептококки.

Надеемся, что доклад «Значение бактерий в жизни человека», помог Вам подготовиться к занятию. А дополнить сообщение «Значение бактерий в жизни» Вы можете через форму комментариев.

Бактерии — самая древняя группа организмов из ныне существующих на Земле. Первые бактерии появились, вероятно, более 3,5 млрд лет назад и на протяжении почти миллиарда лет были единственными живыми существами на нашей планете. Поскольку это были первые представители живой природы, их тело имело примитивное строение.

Со временем их строение усложнилось, но и поныне бактерии считаются наиболее примитивными одноклеточными организмами. Интересно, что некоторые бактерии и сейчас ещё сохранили примитивные черты своих древних предков. Это наблюдается у бактерий, обитающих в горячих серных источниках и бескислородных илах на дне водоёмов.

Большинство бактерий бесцветно. Только немногие окрашены в пурпурный или в зелёный цвет. Но колонии многих бактерий имеют яркую окраску, которая обусловливается выделением окрашенного вещества в окружающую среду или пигментированием клеток.

Первооткрывателем мира бактерий был Антоний Левенгук — голландский естествоиспытатель 17 века, впервые создавший совершенную лупу-микроскоп, увеличивающую предметы в 160-270 раз.

Бактерии относят к прокариотам и выделяют в отдельное царство — Бактерии.

Форма тела

Бактерии — многочисленные и разнообразные организмы. Они различаются по форме.

Название бактерии	Форма бактерии	Изображение бактерии
Кокки		Шарообразная
Бацилла		Палочковидная
Вибрион		Изогнутая в виде запятой
Спирилла		Спиралевидная
Стрептококки		Цепочка из кокков
Стафилококки		Грозди кокков
Диплококки		Две круглые бактерии, заключённые в одной слизистой капсуле

Способы передвижения

Среди бактерий есть подвижные и неподвижные формы. Подвижные передвигаются за счёт волнообразных сокращений или при помощи жгутиков (скрученные винтообразные нити), которые состоят из особого белка флагеллина. Жгутиков может быть один или несколько. Располагаются они у одних бактерий на одном конце клетки, у других — на двух или по всей поверхности.

Но движение присуще и многим иным бактериям, у которых жгутики отсутствуют. Так, бактерии, покрытые снаружи слизью, способны к скользящему движению.

У некоторых лишённых жгутиков водных и почвенных бактерий в цитоплазме имеются газовые вакуоли. В клетке может быть 40-60 вакуолей. Каждая из них заполнена газом (предположительно — азотом). Регулируя количество газа в вакуолях, водные бактерии могут погружаться в толщу воды или подниматься на её поверхность, а почвенные бактерии — передвигаться в капиллярах почвы.

Место обитания

В силу простоты организации и неприхотливости бактерии широко распространены в природе. Бактерии обнаружены везде: в капле даже самой чистой родниковой воды, в крупинках почвы, в воздухе, на скалах, в полярных снегах, песках пустынь, на дне океана, в добытой с огромной глубины нефти и даже в воде горячих источников с температурой около 80ºС. Обитают они на растениях, плодах, у различных животных и у человека в кишечнике, ротовой полости, на конечностях, на поверхности тела.

Бактерии — самые мелкие и самые многочисленные живые существа. Благодаря малым размерам они легко проникают в любые трещины, щели, поры. Очень выносливы и приспособлены к различным условиям существования. Переносят высушивание, сильные холода, нагревание до 90ºС, не теряя при этом жизнеспособность.

Практически нет места на Земле, где не встречались бы бактерии, но в разных количествах. Условия жизни бактерий разнообразны. Одним из них необходим кислород воздуха, другие в нём не нуждаются и способны жить в бескислородной среде.

В воздухе: бактерии поднимаются в верхние слои атмосферы до 30 км. и больше.

Особенно много их в почве. В 1 г. почвы могут содержаться сотни миллионов бактерий.

В воде: в поверхностных слоях воды открытых водоёмов. Полезные водные бактерии минерализуют органические остатки.

В живых организмах: болезнетворные бактерии попадают в организм из внешней среды, но лишь в благоприятных условиях вызываю заболевания. Симбиотические живут в органах пищеварения, помогая расщеплять и усваивать пищу, синтезируют витамины.

Внешнее строение

Клетка бактерии одета особой плотной оболочкой — клеточной стенкой, которая выполняет защитную и опорную функции, а также придаёт бактерии постоянную, характерную для неё форму. Клеточная стенка бактерии напоминает оболочку растительной клетки. Она проницаема: через неё питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена веществ выходят в окружающую среду. Часто поверх клеточной стенки у бактерий вырабатывается дополнительный защитный слой слизи — капсула. Толщина капсулы может во много раз превышать диаметр самой клетки, но может быть и очень небольшой. Капсула — не обязательная часть клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она предохраняет бактерию от высыхания.

На поверхности некоторых бактерий имеются длинные жгутики (один, два или много) или короткие тонкие ворсинки. Длина жгутиков может во много раз превышать разметы тела бактерии. С помощью жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются.

Внутреннее строение

Внутри клетки бактерии находится густая неподвижная цитоплазма. Она имеет слоистое строение, вакуолей нет, поэтому различные белки (ферменты) и запасные питательные вещества размещаются в самом веществе цитоплазмы. Клетки бактерий не имеют ядра. В центральной части их клетки сконцентрировано вещество, несущее наследственную информации. Бактерии, — нуклеиновая кислота — ДНК. Но это вещество не оформлено в ядро.

Внутренняя организация бактериальной клетки сложна и имеет свои специфические особенности. Цитоплазма отделяется от клеточной стенки цитоплазматической мембраной. В цитоплазме различают основное вещество, или матрикс, рибосомы и небольшое количество мембранных структур, выполняющих самые различные функции (аналоги митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи). В цитоплазме клеток бактерий часто содержатся гранулы различной формы и размеров. Гранулы могут состоять из соединений, которые служат источником энергии и углерода. В бактериальной клетке встречаются и капельки жира.

В центральной части клетки локализовано ядерное вещество — ДНК, не отграниченная от цитоплазмы мембраной. Это аналог ядра — нуклеоид. Нуклеоид не обладает мембраной, ядрышком и набором хромосом.

Способы питания

У бактерий наблюдаются разные способы питания. Среди них есть автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы — организмы, способные самостоятельно образовывать органические вещества для своего питания.

Растения нуждаются в азоте, но сами усваивают азот воздуха не могут. Некоторые бактерии соединяют содержащиеся в воздухе молекулы азота с другими молекулами, в результате чего получаются вещества, доступные для растений.

Эти бактерии поселяются в клетках молодых корней, что приводит к образованию на корнях утолщений, называемых клубеньками. Такие клубеньки образуются на корнях растений семейства бобовых и некоторых других растений.

Корни дают бактериям углеводы, а бактерии корням — такие содержащие азот вещества, которые могут быть усвоены растением. Их сожительство взаимовыгодно.

Корни растений выделяют много органических веществ (сахара, аминокислоты и другие), которыми питаются бактерии. Поэтому в слое почвы, окружающем корни, поселяется особенно много бактерий. Эти бактерии превращают отмершие остатки растений в доступные для растения вещества. Этот слой почвы называют ризосферой.

Существует несколько гипотез о проникновении клубеньковых бактерий в ткани корня:

через повреждения эпидермальной и коровой ткани;
через корневые волоски;
только через молодую клеточную оболочку;
благодаря бактериям-спутникам, продуцирующим пектинолитические ферменты;
благодаря стимуляции синтеза В-индолилуксусной кислоты из триптофана, всегда имеющегося в корневых выделениях растений.

Процесс внедрения клубеньковых бактерий в ткань корня состоит из двух фаз:

инфицирование корневых волосков;
процесс образования клубеньков.

В большинстве случаев внедрившаяся клетка, активно размножается, образует так называемые инфекционные нити и уже в виде таких нитей перемещается в ткани растения. Клубеньковые бактерии, вышедшие из инфекционной нити, продолжают размножаться в ткани хозяина.

Наполняющиеся быстро размножающимися клетками клубеньковых бактерий растительные клетки начинают усиленно делиться. Связь молодого клубенька с корнем бобового растения осуществляется благодаря сосудисто-волокнистым пучкам. В период функционирования клубеньки обычно плотные. К моменту проявления оптимальной активности клубеньки приобретают розовую окраску (благодаря пигменту легоглобину). Фиксировать азот способны лишь те бактерии, которые содержат легоглобин.

Бактерии клубеньков создают десятки и сотни килограммов азотных удобрений на гектаре почвы.

Обмен веществ

Бактерии отличаются друг от друга обменом веществ. У одних он идёт при участии кислорода, у других — без его участия.

Большинство бактерий питается готовыми органическими веществами. Лишь некоторые из них (сине-зелёные, или цианобактерии), способны создавать органические вещества из неорганических. Они сыграли важную роль в накоплении кислорода в атмосфере Земли.

Бактерии впитывают вещества извне, разрывают их молекулы на части, из этих частей собирают свою оболочку и пополняют своё содержимое (так они растут), а ненужные молекулы выбрасывают наружу. Оболочка и мембрана бактерии позволяет ей впитывать только нужные вещества.

Если бы оболочка и мембрана бактерии были полностью непроницаемыми, в клетку не попали бы никакие вещества. Если бы они были проницаемыми для всех веществ, содержимое клетки перемешалось бы со средой — раствором, в которой обитает бактерия. Для выживания бактерии необходима оболочка, которая нужные вещества пропускает, а ненужные — нет.

Бактерия поглощает находящиеся близ неё питательные вещества. Что происходит потом? Если она может самостоятельно передвигаться (двигая жгутик или выталкивая назад слизь), то она перемещается, пока не найдёт необходимые вещества.

Если она двигаться не может, то ждёт, пока диффузия (способность молекул одного вещества проникать в гущу молекул другого вещества) не принесёт к ней необходимые молекулы.

Бактерии в совокупности с другими группами микроорганизмов выполняют огромную химическую работу. Превращая различные соединения, они получают необходимую для их жизнедеятельности энергию и питательные вещества. Процессы обмена веществ, способы добывания энергии и потребности в материалах для построения веществ своего тела у бактерий разнообразны.

Другие бактерии все потребности в углероде, необходимом для синтеза органических веществ тела, удовлетворяют за счёт неорганических соединений. Они называются автотрофами. Автотрофные бактерии способны синтезировать органические вещества из неорганических. Среди них различают:

Хемосинтез

Использование лучистой энергии — важнейший, но не единственный путь создания органического вещества из углекислого газа и воды. Известны бактерии, которые в качестве источника энергии для такого синтеза используют не солнечный свет, а энергию химических связей, происходящих в клетках организмов при окислении некоторых неорганических соединений — сероводорода, серы, аммиака, водорода, азотной кислоты, закисных соединений железа и марганца. Образованное с использованием этой химической энергии органическое вещество они используют для построения клеток своего тела. Поэтому такой процесс называют хемосинтезом.

Важнейшую группу хемосинтезирующих микроорганизмов составляют нитрифицирующие бактерии. Эти бактерии живут в почве и осуществляют окисление аммиака, образовавшегося при гниении органических остатков, до азотной кислоты. Последняя, реагирует с минеральными соединениями почвы, превращаются в соли азотной кислоты. Этот процесс проходит в две фазы.

Железобактерии превращают закисное железо в окисное. Образованная гидроокись железа оседает и образует так называемую болотную железную руду.

Некоторые микроорганизмы существуют за счёт окисления молекулярного водорода, обеспечивая тем самым автотрофный способ питания.

Характерной особенностью водородных бактерий является способность переключаться на гетеротрофный образ жизни при обеспечении их органическими соединениями и отсутствии водорода.

Таким образом, хемоавтотрофы являются типичными автотрофами, так как самостоятельно синтезируют из неорганических веществ необходимые органические соединения, а не берут их в готовом виде от других организмов, как гетеротрофы. От фототрофных растений хемоавтотрофные бактерии отличаются полной независимостью от света как источника энергии.

Бактериальный фотосинтез

Некоторые пигментосодержащие серобактерии (пурпурные, зелёные), содержащие специфические пигменты — бактериохлорофиллы, способны поглощать солнечную энергию, с помощью которой сероводород в их организмах расщепляется и отдаёт атомы водорода для восстановления соответствующих соединений. Этот процесс имеет много общего с фотосинтезом и отличается только тем, что у пурпурных и зелёных бактерий донором водорода является сероводород (изредка — карбоновые кислоты), а у зелёных растений — вода. У тех и других отщепление и перенесение водорода осуществляется благодаря энергии поглощённых солнечных лучей.

Такой бактериальный фотосинтез, который происходит без выделения кислорода, называется фоторедукцией. Фоторедукция углекислого газа связана с перенесением водорода не от воды, а от сероводорода:

6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2 О

Биологическое значение хемосинтеза и бактериального фотосинтеза в масштабах планеты относительно невелико. Только хемосинтезирующие бактерии играют существенную роль в процессе круговорота серы в природе. Поглощаясь зелёными растениями в форме солей серной кислоты, сера восстанавливается и входит в состав белковых молекул. Далее при разрушении отмерших растительных и животных остатков гнилостными бактериями сера выделяется в виде сероводорода, который окисляется серобактериями до свободной серы (или серной кислоты), образующий в почве доступные для растения сульфиты. Хемо- и фотоавтотрофные бактерии имеют существенное значение в круговороте азота и серы.

Спорообразование

Внутри бактериальной клетки образуются споры. В процессе спорообразования бактериальная клетка претерпевает ряд биохимических процессов. В ней уменьшается количество свободной воды, снижается ферментативная активность. Это обеспечивает устойчивость спор к неблагоприятным условиям внешней среды (высокой температуре, высокой концентрации солей, высушиванию и др.). Спорообразование свойственно только небольшой группе бактерий.

Споры — не обязательная стадия жизненного цикла бактерий. Спорообразование начинается лишь при недостатке питательных веществ или накоплении продуктов обмена. Бактерии в виде спор могут длительное время находиться в состоянии покоя. Споры бактерий выдерживают продолжительное кипячение и очень длительное проммораживание. При наступлении благоприятных условий спора прорастает и становится жизнеспособной. Спора бактерий — это приспособление к выживанию в неблагоприятных условиях.

Размножение

Размножаются бактерии делением одной клетки на две. Достигнув определённого размера, бактерия делится на две одинаковые бактерии. Затем каждая из них начинает питаться, растёт, делится и так далее.

После удлинения клетки постепенно образуется поперечная перегородка, а затем дочерние клетки расходятся; у многих бактерий в определённых условиях клетки после деления остаются связанными в характерные группы. При этом в зависимости от направления плоскости деления и числа делений возникают разные формы. Размножение почкованием встречается у бактерий как исключение.

При благоприятных условиях деление клеток у многих бактерий происходит через каждые 20-30 минут. При таком быстром размножении потомство одной бактерии за 5 суток способно образовать массу, которой можно заполнить все моря и океаны. Простой подсчёт показывает, что за сутки может образоваться 72 поколения (720 000 000 000 000 000 000 клеток). Если перевести в вес — 4720 тонн. Однако в природе этого не происходит, так как большинство бактерий быстро погибают под действием солнечного света, при высушивании, недостатке пищи, нагревании до 65-100ºС, в результате борьбы между видами и т.д.

Бактерия (1), поглотившая достаточно пищи, увеличивается в размерах (2) и начинает готовиться к размножению (делению клетки). Её ДНК (у бактерии молекула ДНК замкнута в кольцо) удваивается (бактерия производит копию этой молекулы). Обе молекулы ДНК (3,4) оказываются, прикреплены к стенке бактерии и при удлинении бактерии расходятся в стороны (5,6). Сначала делится нуклеотид, затем цитоплазма.

После расхождения двух молекул ДНК на бактерии появляется перетяжка, которая постепенно разделяет тело бактерии на две части, в каждой из которых есть молекула ДНК (7).

Бывает (у сенной палочки), две бактерии слипаются, и между ними образуется перемычка (1,2).

По перемычке ДНК из одной бактерии переправляется в другую (3). Оказавшись в одной бактерии, молекулы ДНК сплетаются, слипаются в некоторых местах (4), после чего обмениваются участками (5).

Роль бактерий в природе

Круговорот

Бактерии — важнейшее звено общего круговорота веществ в природе. Растения создают сложные органические вещества из углекислого газа, воды и минеральных солей почвы. Эти вещества возвращаются в почву с отмершими грибами, растениями и трупами животных. Бактерии разлагают сложные вещества на простые, которые снова используют растения.

Бактерии разрушают сложные органические вещества отмерших растений и трупов животных, выделения живых организмов и разные отбросы. Питаясь этими органическими веществами, сапрофитные бактерии гниения превращают их в перегной. Это своеобразные санитары нашей планеты. Таким образом, бактерии активно участвуют в круговороте веществ в природе.

Почвообразование

Поскольку бактерии распространены практически повсеместно и встречаются в огромном количестве, они во многом определяют различные процессы, происходящие в природе. Осенью опадают листья деревьев и кустарников, отмирают надземные побеги трав, опадают старые ветки, время от времени падают стволы старых деревьев. Всё это постепенно превращается в перегной. В 1 см 3 . поверхностного слоя лесной почвы содержатся сотни миллионов сапрофитных почвенных бактерий нескольких видов. Эти бактерии превращают перегной в различные минеральные вещества, которые могут быть поглощены из почвы корнями растений.

Некоторые почвенные бактерии способны поглощать азот из воздуха, используя его в процессах жизнедеятельности. Эти азотофиксирующие бактерии живут самостоятельно или поселяются в корнях бобовых растений. Проникнув в корни бобовых, эти бактерии вызывают разрастание клеток корней и образование на них клубеньков.

Эти бактерии выделяют азотные соединения, которые используют растения. От растений бактерии получают углеводы и минеральные соли. Таким образом, между бобовым растением и клубеньковыми бактериями существует тесная связь, полезная как одному, так и другому организму. Это явление носит название симбиоза.

Благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями бобовые растения обогащают почву азотом, способствуя повышению урожая.

Распространение в природе

Микроорганизмы распространены повсеместно. Исключение составляют лишь кратеры действующих вулканов и небольшие площадки в эпицентрах взорванных атомных бомб. Ни низкие температуры Антарктики, ни кипящие струи гейзеров, ни насыщенные растворы солей в соляных бассейнах, ни сильная инсоляция горных вершин, ни жёсткое облучение атомных реакторов не мешают существованию и развитию микрофлоры. Все живые существа постоянно взаимодействуют с микроорганизмами, являясь часто не только их хранилищами, но и распространителями. Микроорганизмы — аборигены нашей планеты, активно осваивающие самые невероятные природные субстраты.

Микрофлора почвы

Количество бактерий в почве чрезвычайно велико — сотни миллионов и миллиардов особей в 1 грамме. В почве их значительно больше, чем в воде и воздухе. Общее количество бактерий в почвах меняется. Количество бактерий зависит от типа почв, их состояния, глубины расположения слоёв.

На поверхности почвенных частиц микроорганизмы располагаются небольшими микроколониями (по 20-100 клеток в каждой). Часто они развиваются в толщах сгустков органического вещества, на живых и отмирающих корнях растений, в тонких капиллярах и внутри комочков.

Микрофлора почвы очень разнообразна. Здесь встречаются разные физиологические группы бактерий: бактерии гниения, нитрифицирующие, азотфиксирующие, серобактерии и др. среди них есть аэробы и анаэробы, споровые и не споровые формы. Микрофлора — один из факторов образования почв.

Областью развития микроорганизмов в почве является зона, примыкающая к корням живых растений. Её называют ризосферой, а совокупность микроорганизмов, содержащихся в ней, — ризосферной микрофлорой.

Микрофлора водоёмов

Вода — природная среда, где в большом количестве развиваются микроорганизмы. Основная масса их попадает в воду из почвы. Фактор, определяющий количество бактерий в воде, наличие в ней питательных веществ. Наиболее чистыми являются воды артезианских скважин и родниковые. Очень богаты бактериями открытые водоёмы, реки. Наибольшее количество бактерий находится в поверхностных слоях воды, ближе к берегу. При удалении от берега и увеличении глубины количество бактерий уменьшается.

Чистая вода содержит 100-200 бактерий в 1 мл., а загрязнённая — 100-300 тыс. и более. Много бактерий в донном иле, особенно в поверхностном слое, где бактерии образуют плёнку. В этой плёнке много серо- и железобактерий, которые окисляют сероводород до серной кислоты и тем самым предотвращают замор рыбы. В иле больше спороносных форм, в то время как в воде преобладают неспороносные.

По видовому составу микрофлора воды сходна с микрофлорой почвы, но встречаются и специфические формы. Разрушая различные отбросы, попавшие в воду, микроорганизмы постепенно осуществляют так называемое биологическое очищение воды.

Микрофлора воздуха

Микрофлора воздуха менее многочисленна, чем микрофлора почвы и воды. Бактерии поднимаются в воздух с пылью, некоторое время могут находиться там, а затем оседают на поверхность земли и гибнут от недостатка питания или под действием ультрафиолетовых лучей. Количество микроорганизмов в воздухе зависит от географической зоны, местности, времени года, загрязнённостью пылью и др. каждая пылинка является носителем микроорганизмов. Больше всего бактерий в воздухе над промышленными предприятиями. Воздух сельской местности чище. Наиболее чистый воздух над лесами, горами, снежными пространствами. Верхние слои воздуха содержат меньше микробов. В микрофлоре воздуха много пигментированных и спороносных бактерий, которые более устойчивы, чем другие, к ультрафиолетовым лучам.

Микрофлора организма человека

Тело человека, даже полностью здорового, всегда является носителем микрофлоры. При соприкосновении тела человека с воздухом и почвой на одежде и коже оседают разнообразные микроорганизмы, в том числе и патогенные (палочки столбняка, газовой гангрены и др.). Наиболее часто загрязняются открытые части человеческого тела. На руках обнаруживают кишечные палочки, стафилококки. В ротовой полости насчитывают свыше 100 видов микробов. Рот с его температурой, влажностью, питательными остатками — прекрасная среда для развития микроорганизмов.

Желудок имеет кислую реакцию, поэтому основная масса микроорганизмов в нём гибнет. Начиная с тонкого кишечника реакция становится щелочной, т.е. благоприятной для микробов. В толстых кишках микрофлора очень разнообразна. Каждый взрослый человек выделяет ежедневно с экскрементами около 18 млрд. бактерий, т.е. больше особей, чем людей на земном шаре.

Внутренние органы, не соединяющиеся с внешней средой (мозг, сердце, печень, мочевой пузырь и др.), обычно свободны от микробов. В эти органы микробы попадают только во время болезни.

Бактерии в круговороте веществ

Микроорганизмы вообще и бактерии в частности играют большую роль в биологически важных круговоротах веществ на Земле, осуществляя химические превращения, совершенно недоступные ни растениям, ни животным. Различные этапы круговорота элементов осуществляются организмами разного типа. Существование каждой отдельной группы организмов зависит от химического превращения элементов, осуществляемого другими группами.

Круговорот азота

Циклическое превращение азотистых соединений играет первостепенную роль в снабжении необходимыми формами азота различных по пищевым потребностям организмов биосферы. Свыше 90% общей фиксации азота обусловлено метаболической активностью определённых бактерий.

Круговорот углерода

Биологическое превращение органического углерода в углекислый газ, сопровождающееся восстановлением молекулярного кислорода, требует совместной метаболической активности разнообразных микроорганизмов. Многие аэробные бактерии осуществляют полное окисление органических веществ. В аэробных условиях органические соединения первоначально расщепляются путём сбраживания, а органические конечные продукты брожения окисляются далее в результате анаэробного дыхания, если имеются неорганические акцепторы водорода (нитрат, сульфат или СО 2).

Круговорот серы

Для живых организмов сера доступна в основном в форме растворимых сульфатов или восстановленных органических соединений серы.

Круговорот железа

В некоторых водоёмах с пресной водой содержатся в высоких концентрациях восстановленные соли железа. В таких местах развивается специфическая бактериальная микрофлора — железобактерии, окисляющие восстановленное железо. Они участвуют в образовании болотных железных руд и водных источников, богатых солями железа.

Бактерии являются самыми древними организмами, появившимися около 3,5 млрд. лет назад в архее. Около 2,5 млрд. лет они доминировали на Земле, формируя биосферу, участвовали в образовании кислородной атмосферы.

Бактерии являются одними из наиболее просто устроенных живых организмов (кроме вирусов). Полагают, что они - первые организмы, появившиеся на Земле.

МБОУ СШ №85 Наумова Екатерина 2Г

БАКТЕРИИ. РОЛЬ БАКТЕРИЙ В ПРИРОДЕ И ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА

Скачать:

Предварительный просмотр:

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ГОРОДА УЛЬЯНОВСКА

«СРЕДНЯЯ ШКОЛА №85»

ТЕМА ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ:

« БАКТЕРИИ. РОЛЬ БАКТЕРИЙ В ПРИРОДЕ

И ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА»

Выполнила: ученица 2 класса Г

Наумова Екатерина

Руководитель работы:

Макаренко Елена Николаевна

Ульяновск, 2013

Ведение………………………………………………………..………………….....................3

Бактерии самые древние жители Земли………………………….……………………...3

Питание и среда обитания бактерий…………………………….……………………….3

Роль бактерий…………………………….………………………………………………..3

Жизнедеятельность в природе………………………………………………………..4

Помощь в жизни человека……………………………….……………………………4

Своенравные защитники………………………….…………………………………...4

Вред бактерий……….…………………………………………………………...…….4

Приложение. Практическая работа ………………………………….………………………5

Заключение……………………………………………………………………………….……6

Литература…………………………………………………………………………….…….…7

Введение.

И в глубинах морей, и в почве под нашими ногами обитают мириады крошечных созданий. Бактерии – самые мелкие на земле организмы. Если бы посадить одну из них на кончик иголки и увеличить иголку до размеров баллистической ракеты, то бактерию едва можно было бы заметить на её острие не вооруженным глазом. Зато этих малюток на планете больше всего. В одной чайной ложке обычной садовой почвы содержится минимум пять миллиардов бактерий, а на коже здорового человека их, как правило, в десять раз больше, чем клеток во всём его теле. К счастью большинство бактерий не причиняют нам вреда.

Мне стало интересно, и я захотела узнать больше об этих загадочных организмах.

Цель моей работы: познакомиться со скрытым от нас миром бактерий. Узнать какую пользу могут приносить такие крошечные организмы. Провести опыт с молоком, на примере бифидобактерий, и увидеть, какие изменения происходят в процессе их жизнедеятельности.

1 . Бактерии самые древние жители Земли.

Бактерии появились на Земле раньше всех других живых существ. Окаменевшие бактерии нашли в горных породах, которым 3,5 миллиарда лет! Удивительно, но эти древние организмы продолжают существовать и сегодня. Поскольку бактерии очень малы, мы их не замечаем. Но, как и в дни своего возникновения, они продолжают делать в природе важную и нужную работу.

2. Питание и среда обитания бактерий.

Бактерии – организмы, состоящие из одной клетки. Эти организмы могут питаться различными веществами: погибшими растениями и животными, металлами, нефтью, даже пластмассой. Они широко распространены в природе: их находят в почве, воде, в растениях, в организме человека и животных. Бактерии могут жить везде. Их можно встретить среди полярных льдов и в кратерах вулканов, на высоте облаков и на дне самых глубоких морей. К любым изменениям бактерии приспосабливаются быстро.

3. Роль бактерий.

Роль бактерий велика. Некоторые микроорганизмы вредят нам, но большинство приносят огромную пользу, обеспечивая круговорот веществ в природе. Есть такие бактерии, которые раньше растений научились делать питательные вещества с помощью солнечного света и первыми стали выделять в воздух кислород.

Жизнедеятельность в природе.

Бактерии перерабатывают отходы, без них наша планета превратилась бы в большую свалку.

Бактерии создают запасы полезных ископаемых: железной руды, нефти, серы – из которых делают много полезных вещей.

Помощь в жизни человека.

Многие бактерии помогают человеку: делают лекарства, очищают почву, готовят пищевые продукты. Одни делают простоквашу, йогурт, творог, сыр. Другие – квасят капусту. Третьи - готовят уксус. Без таких умелых помощников нам жилось бы труднее.

Своенравные защитники.

Бактерии играют огромную роль в поддержании жизни на нашей планете и защищают нас от болезней.

Наше тело населяют более 100 триллионов бактерий: они всегда присутствуют на коже, в дыхательных путях, в пищеварительном тракте. После тщательного мытья, мы освобождаемся от миллиардов бактерий, находящихся на поверхности организма, но еще больше их остаётся. Обычно эти постоянные жители очень полезны: они вытесняют из занятого пространства опасных микробов.

Однако верно служат они только там, где им положено. Попав, куда не следует, эти охранники превращаются из друзей во врагов. Например, золотистый стафилококк безвреден, пока живёт на слизистой носа. Проникнув внутрь тела, скажем, через ранку, он становится опасным, вызывая инфекции уха. Пищевые отравления.

Вред бактерий.

Но не все бактерии помогают людям, есть и такие, которые вызывают болезни. Они попадают в наш организм вместе с грязной водой, немытыми фруктами и овощами. Чтобы защититься от них, нужно мыть руки перед едой, правильно одеваться, делать прививки.

Приложение

Практическая работа. Полезное превращение.

Цель: провести наблюдение и узнать что произойдет.

Оборудование:

молоко;

кипячёная вода;

один флакон бифидумбактерина;

прозрачный стакан;

чайная ложка;

маленькая кастрюля.

Ход работы:

Наливаю молоко в кастрюлю. Под контролем родителей ставлю её на электрическую плиту, жду, когда молоко закипит.

Как только молоко закипело, кастрюлю убираю с плиты, и жду, пока молоко станет тёплым. Тёплое молоко переливаю в стакан.

Прошу помощи у родителей открыть флакон с бифидумбактерином. В этот флакон добавляю 4 чайные ложки кипячёной воды комнатной температуры. Для того, чтобы содержимое флакона растворилось, флакон надо закрыть пробкой и тщательно встряхнуть. Оставить на несколько минут до полного растворения содержимого.

После этого, жидкость из флакончика выливают в стакан с молоком. Хорошо перемешиваю и оставляю стакан на видном месте.

Молоко в стакане после добавления бифидобактерий осталось таким же белым, жидким, не прозрачным, как до их соединения.

Каждые 3 часа молоко с бактериями я перемешивала.

И только на следующий день, ровно через 24 часа молоко изменилось. Оно осталось таким же белым, не прозрачным, но превратилось в кефир, полужидкой консистенции. На вкус получился очень нежный и вкусный напиток, который мама всегда делает и даёт нам пить, когда мы болеем и принимаем антибиотики.

Заключение.

Проведя опыт, я убедилась, что в молоке под воздействием бактерий, действительно происходят изменения. В результате их жизнедеятельности получается кисломолочный продукт, очень вкусный и полезный. Так получают различные кисломолочные продукты: простоквашу, йогурт, творог, сметану, сыр. Эти продукты питания полезны людям всех возрастов без исключения. Отсюда следует вывод, что роль бактерий в жизни человека очень велика.

Познакомившись с деятельностью этих микроорганизмов и узнав их пользу, мне кажется, без них мы просто не смогли бы жить.

Используемая литература:

1. Живой мир. Данилова М. Н., Лазарева О.Н. – Екатеринбург: У – Фактория, 2001г.- с. 11,

118, 119.

2. Молоко и молочные продукты. Кученёв П.В. – 3-е издание, М.: Россельхозиздат, 1985г.-

С. 46, 54.

3. Мои первые научные опыты. Издательство: Кристина- новый век, 2003г., с.- 31.

При слове «бактерии» первым делом вспоминаются страшные микробы, виновные практически во всем – от банального гриппа до рака как последствия болезни. Так каково же истинное значение бактерий в природе и жизни человека? Начнем с того, что именно бактерии, по пока еще не опровергнутому мнению ученых, были первыми организмами, появившимися на нашей планете. И если бы эти «первооткрыватели» не стали выделять кислород, то бедное человечество не имело бы никаких шансов на выживание. Даже больше, если бы бактерии не озаботились созданием белка как такового, то о наличии белковой жизни (и нас с вами в том числе) можно было смело забыть!

Бактериальные клетки были первыми жителями Земли и именно они создали всю природу

Если верить официальной версии истории, бактерии появились на Земле несколько миллиардов лет назад, а потом еще около миллиарда лет никто не мешал им наслаждаться жизнью в гордом одиночестве. В сравнении с историей человечества, насчитывающей какие-то сотни тысяч лет, это громадный срок. За это время микроорганизмы научились приспосабливаться к окружающей среде, меняя свое строение, и менять окружающую среду, приспосабливая ее для своих нужд.

Живучесть бактерий несопоставима, пожалуй, ни с одним живым организмом на Земле. Они обитают:

в океанских глубинах под чудовищным давлением;
в условиях арктического холода, причем сохраняют способность существовать после размораживания;
в горячих источниках при температурах в сотню градусов (и даже больше!);
в желудке человека, сопротивляясь действию соляной кислоты;
в жерлах подводных вулканов, где сходятся одновременно три (минимум) агрессивных фактора – температура, давление, ядовитые газы;
в верхних разреженных слоях атмосферы, где уже ближе к космическому холоду, чем к теплой земле;
глубоко под землей они выживают, закусывая соединениями серы и запивая свой обед нефтью и т. д.

Словом, нет такого уголка на нашей планете и в нашем теле, где не водились бы бактерии. Существует теория, что жизнь появилась на Земле вместе с бактериями, прибывшими к нам внутри какого-то судьбоносного метеорита. Это означает, что микроорганизмы умудрились выжить в абсолютном вакууме и космическом холоде! И не просто выжили, а сохранили способность к размножению, населили всю планету, подготовили почву для появления грибов и водорослей, что привело к увеличению разнообразия жизни в природе и, как результат, к возникновению человечества! И это только начало ответа на вопрос о том, каково значение бактерий в природе и в жизни человека. Если совсем коротко – без них не было бы и нас.

Так кто же они такие, бактерии?

Во второй половине XIX века сформировалось новое направление в науке – микробиология. Эта наука появилась как раздел медицины и изучала роль бактерий как возбудителей болезней. Основоположниками микробиологии были Паскаль, Мечников, Кох, Эрлих и другие врачи, сумевшие рассмотреть связь между крохотными существами и болезнями людей. Нынешняя микробиология занимается не только медицинскими задачами, она играет большую роль в промышленности (биотехнологии) и в относительно новой отрасли науки – генной инженерии.

Микроорганизмами (или микробами) принято считать все живые организмы, которые невозможно рассмотреть невооруженным взглядом (без микроскопа). В природе выделяют три домена (области):

вирусы;
простейшие и грибы;
истинные бактерии.

Бактерии отличаются от остальных доменов своим строением – они не имеют ядра, ограниченного мембраной. Вместо этого у них есть молекула ДНК, замкнутая в петлю, которая и берет на себя роль передачи генетической информации от материнской клетки к дочерней.

Бактерии – одноклеточные организмы с простейшим строением:

наружный слой – клеточная стенка;
тонкая внутренняя прослойка – цитоплазматическая мембрана;
внутреннее гелеподобное вещество – цитоплазма;
прообраз ядра (молекула ДНК) – нуклеоид;
«запасные» хранилища информации (молекулы РНК) – рибосомы.

Это только основные структуры бактериальной клетки. К дополнительным, появляющимся в зависимости от функций клетки или условий ее существования, относятся капсулы, пили, споры, плазмиды, зерна волютина и другие приспособления, выработанные за миллиарды лет эволюции для выживания бактерий как вида.

Что будем есть…

Чем дальше продвигалось изучение бактерий, тем интереснее вырисовывалась картина. Оказалось, что почва, которая нас всех кормит, тоже образовалась благодаря микроорганизмам. Не последнюю роль, правда, сыграли вода и воздух. Но начало было положено именно бактериями.

Дальше – больше. Органические вещества, используемые растениями, создают тоже микроорганизмы (бактерии – продуценты). Причем используют они для этого неорганические соединения, а энергию берут из реакций фото- и хемосинтеза, т. е. от солнечных лучей и химических преобразований. Но недостаточно создать органику, нужно еще что-то сделать с отмершими остатками. Иначе планета уже давным-давно превратилась бы в кладбище отработанной пищи (это еще мягко сказано). Природа назначила на роль мусорщиков тех же вездесущих бактерий.

Часть бактерий (редуценты или сапрофиты) использует в пищу отработанные органические остатки и отмершие клетки, разлагая их на простые и неорганические вещества, которые затем снова поступают в использование.

Таким образом круг замыкается и ничего не пропадает даром. Совокупность превращений химических элементов, из которых состоят все живые существа, называется круговоротом веществ. Это основополагающее правило природы, и оно было бы невыполнимо без помощи такой крохотной и, на первый взгляд, беззащитной клетки.

… и чем дышать

Первые запасы кислорода на нашей планете появились тоже благодаря бактериям. Это звучит достаточно странно, но кислород – всего лишь побочный продукт питания фотосинтезирующих микроорганизмов (фототрофов), так сказать, отходы жизнедеятельности.

Животные и человек тоже играют свою роль в поддержании баланса атмосферы. Для процесса фотосинтеза необходим углекислый газ, а он как раз и выделяется при дыхании и в процессе горения (вспомним наши заводы, фабрики и автомобили). Снова замыкается круг и налицо явные плюсы существования уравновешенной системы.

Еще один, не менее необходимый элемент – азот. Он в обязательном порядке входит в состав белков и нуклеиновых кислот, то есть составляет основу белковой жизни. Животные и человек получают этот элемент из пищи, богатой белком. Она может быть растительного или животного происхождения. Животные берут белок из растений, а как он образуется в самих растениях?

Здесь есть небольшая проблема. Азота в атмосфере нашей планеты достаточно много (78% от общего объема), но усваивать его из воздуха самостоятельно растения не умеют. В почве тоже есть азот, но совсем немного и зачастую в таких соединениях, которые не годятся в пищу растениям. На помощь, как обычно, приходят наши маленькие друзья. Есть особая порода бактерий (азотфиксирующие), превращающих соединения азота в нитраты, доступные для растений.

Роль азотфиксирующих бактерий в природе заключается в помощи растениям

Итак, почва готова, атмосфера создана, база для белковой жизни есть. После подготовительной работы, проведенной бактериями, появляются грибы, водоросли и простейшие, увеличивая разнообразие жизни и приближая наше появление на Земле.

Основа жизни

В структуре бактериальной клетки есть рибосомы (рибонуклепротеиновые частицы). Именно они отвечают за синтез белка. Таких мелких кусочков в клетке может быть до 90 тысяч! Это показывает, насколько важны природе рибосомы. В чем же их важность?

Роль рибосом – синтез белка из аминокислот. Последовательность процесса записана в генетической информации РНК (не ДНК!). А подвох вот в чем – ДНК не может сама себя размножить, ей нужен катализатор (спусковой механизм), которым выступает белок. А белок, в свою очередь, не может образоваться без ДНК. Возникает парадокс курицы и яйца.

Оказалось, со всем этим преспокойно справляется РНК (рибонуклеиновая кислота), составляющая основу рибосом. Она передает информацию, работает катализатором и транспортирует аминокислоты, выдавая на выходе тот самый ценный белок, основу нашей жизни.

Рибосома бактериальной клетки

Эти выводы легли в основу теории о жизни «до ДНК». Кто знает, может через какое-то время ученым придется пересмотреть теорию возникновения жизни на Земле?

Человек + бактерия = симбиотическая система

Человек не сможет выжить без своих бактерий, как и бактерии без человека. Эта симбиотическая система формировалась на протяжении огромного количества времени, и до наших дней дошел усовершенствованный и основательно протестированный вариант.

Общий вес бактерий в организме человека – около четырех килограммов. Примерно два из них приходятся на желудочно-кишечный тракт. Бактерии покрывают наше тело этаким невидимым плащом, составляя нормальную микрофлору человека. У каждого она своя, ее главная роль – уберечь человека от посторонних «залетных» бактерий (если иммунная система в порядке), убивая их или лишая пищи.

Кстати, огромную роль в формировании и поддержании иммунной системы играют бактерии, обитающие в желудочно-кишечном тракте. Если относиться к ним с должным уважением и не травить вредной едой и токсинами, то результат не замедлит сказаться.

Роль полезных бактерий в иммунитете человека

Пищеварение в организме человека невозможно без бактерий, живущих в кишечнике (не путать с желудком). Эти микроорганизмы вырабатывают витамины и ферменты, без которых наш организм не сможет усвоить даже самую свежую и полезную еду. Как ни странно, но одной из таких бактерий является кишечная палочка, та самая, которая отвечает за многие опасные заболевания. Все дело в пропорциях. Пока количество кишечной палочки в норме, человек отлично себя чувствует, но стоит создать ей подходящие условия, как она захватит власть и громко заявит о себе.

Не только кишечная палочка, но и многие другие бактерии, называемые условно-патогенными, существуют в организме человека, не причиняя вреда до определенного времени. Спусковым механизмом может стать снижение иммунитета (травмы, болезни), неправильный образ жизни, вредные привычки, стрессы.

Не все так радужно

Теперь немного о минусах. Бактерии далеко не всегда бывают розовыми и пушистыми. Именно им мы обязаны многими болезнями, а до тех пор, пока не научились их обнаруживать и хоть как-то с ними бороться, то и страшнейшими эпидемиями, типа оспы, чумы или холеры.

В желудке у большей половины человечества живет не так давно открытая бактерия хеликобактер пилори. Ученым, доказавшим вину этой «преступницы» в заболеваниях кишечника (язва, гастрит), даже вручили Нобелевскую премию, настолько важным было это исследование.

И вот буквально на днях появилась информация о том, что в желудке (вернее, его остатках) знаменитого тирольского ледяного человека Эци (мумия, найденная в Альпах в 1991 г.), жившего 5300 лет назад, нашли следы ДНК хеликобактера. В наши дни различают несколько штаммов этой бактерии, привязанных каждый к своему региону: африканский, азиатский и гибрид этих двух – европейский. Оказалось, штамм бактерии в теле Эци имеет азиатское происхождение, хотя должен был быть европейским. Открытие ставит под вопрос историю заселения Европы и временные рамки расселения народов.

Чем вирусы отличаются от бактерий

Получается, бактерии не только позаботились о создании жизни на нашей планете, они продолжают активно опекать человечество, заставляя заботиться о своем здоровье и поддерживать баланс в природе. Стремясь выжить сами, они помогают выживанию человечества. И даже когда люди надумают уйти в космос, бактерии последуют за ними.

Распространены повсеместно: в воздухе, в воде, в почве, в живых организмах. Бактерии были обнаружены даже на дне океана на глубине нескольких километров, в термальных источниках, температура воды которых достигает 90 градусов, в нефтеносных пластах, то есть они способны существовать в таких условиях, где другие живые организмы не встречаются вообще.

Благодаря жизнедеятельности почвенных бактерий совместно с другими организмами – растениями , грибами – обеспечивается плодородие почвы. В 1 грамме чернозема содержится около 10 миллиардов бактерий. Они разлагают органические вещества, оставшиеся от мертвых животных и растений, которые поступают в грунт. Благодаря этому, образуются неорганические вещества, которые позднее могут употреблять другие организмы, в том числе растения, а также выделяется углекислый газ, необходимый растениям для фотосинтеза. Большое количество перегноя образуется бактериями при удобрении почвы навозом, при культивировании многолетних и однолетних травянистых растений, у которых отмирают многочисленные корни. При наличии кислорода в почве бактерии за короткий период времени подвергают превращению перегноя в минеральные вещества для питания растений , в том числе культурных.

С целью обеспечить лучшие условия для жизнедеятельности полезных почвенных бактерий в сельском хозяйстве проводят обработку и удобрение почвы. Благодаря рыхлению верхнего слоя почвы, сохраняется влага, и происходит обогащение почвы воздухом, что необходимо как для жизни культурных растений, так и для почвенных бактерий. Также и внесение навоза питает не только культурные растения, но и бактерии.

Цианобактерии и некоторые бактерии почвы способны усваивать азот воздуха и преобразовывать его в доступную для употребления растениями форму. Клубеньковые бактерии являются одной из таких групп бактерий. Они поселяются на корнях бобовых и некоторых других растений (облепихи, шелковицы). Клубеньковые бактерии способны усваивать азот из воздуха и продуцировать органические азотсодержащие вещества, обогащая ими почву.

Усваивая органические вещества, бактерии обеспечивают очищение водоемов. Но также они могут провоцировать обратный процесс – «цветение воды». Цианобактерии, зеленые и пурпурные серные бактерии вместе с растениями формируют запасы органических веществ в природе, образуя их из неорганических соединений. А цианобактерии еще и выделяют в атмосферу свободный кислород, которым дышат все живые существа. Образование залежей природного газа и нефти также происходило с участием определенных видов бактерий.

Жизнь на Земле невозможна без жизнедеятельности бактерий, так как они участвуют в круговороте веществ в природе, осуществляя химические превращения, не доступные ни животным, ни растениям.