Рост и размножение бактерий

Особенности строения и условий обитания бактерий

Несмотря на отсутствие четкого клеточного ядра, генетический материал микробов находится в определенной зоне, называемой нуклеоидом. Также для них характерно наличие всего одной хромосомы, представленной длинной кольцевой молекулой ДНК. Это является их главной отличительной особенностью от всех остальных живых организмов, имеющих четко выделенное ядро и определенный набор хромосом.

Снаружи клетка микроорганизма окружена мембраной и особой стенкой, схожей по строению с аналогичным вариантом у растений. Указанные оболочки не дают бактерии лопнуть, при попадании в нее жидкости за счет осмоса. Также имеется защитная слизистая капсула, возможно наличие упрощенных по строению жгутиков.

Размножение происходит бесполым путем, в результате чего ДНК сначала удваивается, а затем каждая новая клетка получает свой одинарный набор хромосом. Классический вариант размножения может дополняться различными способами переноса ДНК из одной клетки в другую. К ним относятся:

• трансформация – поглощение из окружающей среды ДНК разрушенного микроорганизма, способствующее превращению обычной бактерии в патогенную;
• трансдукция – перенос генетического материала между особями при помощи вирусов;
• использование добавочных хромосом – плазмид, которые содержат информацию об устойчивости к антибиотикам.

Изучение всех видов размножения бактерий чрезвычайно важно для медицины, поскольку многие являются возбудителями опасных заболеваний. Понимание механизмов, благодаря которым увеличивается численность особей прокариот, дает возможность разрабатывать препараты для лечения разных патологий

Помимо человеческого организма, бактерии обитают в почве, пресных и морских водоемах, где накапливаются большие объемы органического вещества. Некоторые виды способны выживать при экстремально низких и высоких температурах, могут переносить повышенную соленость воды. Например, именно бактерии являются единственными обитателями Мертвого моря.

Микробы существуют в атмосфере в каплях воды, причем их количество зависит от запыленности воздуха. Полезные безвредные микроорганизмы обитают в кишечнике животных и человека. Они являются частью нормальной микрофлоры ЖКТ и выполняют функцию подавления жизнедеятельности вредных инфекций.

Основные факторы, оказывающие влияние на рост и развитие бактерий:

• уровень влажности;
• степень освещения;
• рН показатель среды;
• величина температурного режима.

Дополнительным фактором, влияющим на жизнедеятельность микробов, является кислород. Одним видам он необходим для процесса дыхания, другие могут высвобождать энергию при отсутствии указанной составляющей воздуха. В первом случае бактерии относятся к аэробным организмам, которые являются свободноживущими формами. Паразитические микроорганизмы существуют в бескислородной среде и называются анаэробами.

Врачи отмечают, что рост и размножение бактерий являются ключевыми процессами, влияющими на здоровье человека. Они подчеркивают, что бактерии могут размножаться очень быстро, что иногда приводит к инфекциям, требующим немедленного медицинского вмешательства. Важно понимать, что не все бактерии вредны; многие из них играют жизненно важную роль в поддержании микрофлоры кишечника и укреплении иммунной системы. Однако, в условиях, способствующих их быстрому размножению, таких как высокая температура и влажность, патогенные виды могут вызывать серьезные заболевания. Врачи рекомендуют соблюдать правила гигиены и правильно хранить продукты, чтобы предотвратить размножение опасных бактерий. Образование и информирование населения о рисках, связанных с бактериями, также являются важными аспектами профилактики инфекционных заболеваний.

Рост культуры бактериальных клеток | Микробиология

Грибы: особенности размножения

С помощью спор могут размножаться грибы. Их плодовое тело имеет особый спороносный слой, где количество мелких семян иногда доходит до нескольких миллиардов. Споры бывают различного цвета и формы, но все они способны оставаться жизнеспособными не один десяток лет. Грибы не только размножаются, но и расселяются за счет спор. Их, как и в случае с бактериями, могут переносить животные, потоки воды, ветер.

Как только спора окажется в благоприятных условиях, из нее прорастает мицелий. А из него появятся новые грибы, и процесс повторится. Способ размножения с помощью спор получил название бесполого. Это не единственный вариант, с помощью которого грибы могут распространяться.

Вегетативный и репродуктивный способы размножения встречаются часто. Во втором случае тоже не обходится без участия спор. А вот дрожжевые грибы размножаются почкованием. Сначала появляется небольшой вырост, который затем увеличивается в размерах. Отделившись от материнской клетки, он начинает почковаться.

Болезнетворные и иные бактерии до сих пор еще не стали единственными обитателями нашей планеты только потому, что идеальные условия для их размножения не сохраняются достаточно долго. Клетки микроскопических организмов гибнут от солнечного света, высушивания, отсутствия питания. Человек подвергает продукты тепловой обработке, регулярно пользуется антибактериальными препаратами и дезинфицирующими средствами. Прокариоты в свою очередь пытаются решить вопрос количеством или вырабатывают защиту в виде спор. Пока эта борьба за существование ведется с ничейным счетом.

Паразитические формы бактерий и условия их обитания

Все виды болезнетворных патогенов живут за счет питательных веществ организма-хозяина. При этом они выделяют продукты жизнедеятельности, токсичные для внутренних органов и систем, и провоцируют развитие воспалительных процессов. Заражение может происходить при контакте с носителем инфекции, использовании в пищу плохо обработанных продуктов. Очень часто переносчиками паразитов являются рыбы, птицы, млекопитающие.

Бактерию сальмонеллы невооруженным глазом не обнаружить.

По степени воздействия на здоровье человека бактерии делятся на:

• безопасные, не вызывающие заболевания у людей, но паразитирующие у растений и животных;
• условно-патогенные, которые в норме являются симбионтами, но при ослаблении иммунитета приводят к развитию воспалительных процессов;
• патогенные, провоцирующие ангину, ОРЗ, пневмонию и другие болезни, которые успешно лечатся в медицинских учреждениях;
• чрезвычайно опасные, характеризующиеся летальным исходом.

Наиболее изученный вид условно-патогенной бактерии, обитающей в ЖКТ человека, – Хеликобактер пилори. Микроорганизм образует колонии внутри складок слизистых оболочек желудка. Паразитирует при обычной кислотности желудочного сока, то есть при рН от 4 до 8. Интенсивное размножение бактерии приводит к развитию ряда заболеваний: гастрита, дуоденита, язвы двенадцатиперстной кишки. Основные симптомы поражения Helicobacter pylori проявляются в виде кишечных расстройств, приступообразных болей в животе, рвоты, метеоризма.

Опасно для человека заражение бактерией, называемой сальмонеллой. Она провоцирует развитие заболевания, причиной которого становятся грязные руки, пища и вода. Микроорганизм выделяется повышенной устойчивостью к неблагоприятным условиям. Сальмонеллы могут сохраняться в течение нескольких месяцев в воде, на поверхности предметов, в мясе и молоке крупного рогатого скота при 20–25°С. Дополнительно они выдерживают резкие понижения температуры до –80°С, но при нагреве жидкости до 100°С мгновенно погибают.

https://youtube.com/watch?v=WaHLM0clTfg

https://youtube.com/watch?v=WaHLM0clTfg

Рост и размножение бактерий — это удивительный процесс, который вызывает интерес у ученых и обывателей. Многие отмечают, что бактерии могут размножаться с поразительной скоростью, что позволяет им быстро адаптироваться к изменениям в окружающей среде. Например, в благоприятных условиях одна бактерия может делиться каждые 20 минут, что приводит к экспоненциальному увеличению их численности.

Некоторые люди подчеркивают важность этого процесса для экосистемы, так как бактерии играют ключевую роль в разложении органических веществ и поддержании баланса в природе. Однако, с другой стороны, рост патогенных бактерий может вызвать серьезные проблемы со здоровьем, что делает понимание их размножения особенно актуальным в медицине.

Таким образом, обсуждение роста и размножения бактерий охватывает как положительные, так и отрицательные аспекты, подчеркивая их значимость в жизни человека и природы.

Факторы, влияющие на жизнедеятельность

Основным фактором подавления жизнедеятельности спороносных бактерий и вирусов является температура, причем независимо от сферы воздействия, как в аквариуме, так и на сухой поверхности.

Для различных микробов зоной температурного комфорта являются различные значения. Весьма условно все микроорганизмы подразделяют на 3 группы, где критерием является оптимальная температура развития и роста бактерий и вирусов, что определяется под микроскопом:

• психрофилы – холодолюбивые, их температура жизнедеятельности от -2 до + 30°С, к ним относятся морские бактерии и микрофлора холодильников;
• мезофилы – растут и размножаются при температуре от +5 до +50°С, и это – большинство микроорганизмов;
• термофилы – любители тепла, лучшая температура окружающей среды для них – от +30 до +80°С, оптимальные условия жизни – горячие источники.

Следствие значительных тепловых воздействий

Когда температура превышает максимальные значения для данной группы микроорганизмов, последствия могут быть двоякими:

• при непродолжительном воздействии высоких температур микробы получают тепловой шок и способны к реактивации;
• значительный рост температуры и продолжительное воздействие приводят к гибели бактерий, что происходит вследствие разрушения клеточного белка (денатурации).

Температура, при которой бактерии гибнут, различна:

• большинство бактерий погибнет при 70°С (15-минутная выдержка);
• для спороносных эта температура составляет 120°С.

Но не только высокая температура губительна для микроорганизмов – бактерий и вирусов.

Существенное понижение теплового значения

В случае, когда температура значительно понижается, гибель спороносным микробам не грозит – они переходят в анабиоз, а при наступлении благоприятных условий начнут активно размножаться. Этот процесс наглядно просматривается под микроскопом.

Однако низкие температурные значения все же приводят к гибели микроорганизмов. Это в большей мере связано с вымораживанием клеточной воды, образованием структур льда, которые повреждают стенки клетки. Чем больше содержание воды в клетке микроба, тем более она подвержена влиянию температуры. Принято считать, что температура –12°С является гарантом гибели всех микроорганизмов. Вирусы, живущие в клетке, также погибают.

Радиационное воздействие

Солнечное облучение необходимо большей части микроорганизмов, бактериям и вирусам. Важными критериями являются интенсивность и продолжительность. Краткосрочное и слабоинтенсивное облучение способствует росту и стимулирует метаболизм бактерий как в аквариуме, так и на сухой поверхности. Более значительные дозы приводят к торможению процессов жизнедеятельности и мутациям микроорганизмов, что видно под микроскопом.

Причины летального воздействия облучения

Ультрафиолетовое и ионизирующее излучение провоцируют в клетках бактерий следующие необратимые процессы:

• подавление деятельности клеточных ферментов;
• деструкцию мембранных структур, нуклеиновых кислот;
• образование пероксидных групп и свободных радикалов в теле клетки, активные реакции которых не совместимы с нормальной жизнью бактерии.

Наименее подвержены воздействию радиационного излучения представители спороносных бактерий, создающие себе защиту от неблагоприятных условий среды, что предотвращает их гибель.

Воздействие токов СВЧ и ультразвука

В электромагнитном поле токов СВЧ бактерии погибают от теплового эффекта, что позволяет использовать данный метод для обработки пищевых продуктов.

Ультразвуковое воздействие также приводит к гибели микроорганизмов, что связано со спецификой воздействия ультразвука на жидкие среды:

• кавитационный эффект, приводящий к образованию гидравлической ударной волны, губительной для микроорганизмов;
• электрохимические реакции в водяных средах, которые провоцирует воздействие ультразвука, нехарактерны для живой клетки; процессы деструкции информативно демонстрируются микроскопом.

Химическое негативное воздействие

Большинство микроорганизмов весьма критичны к кислотности среды, и рост кислотности (понижение значения рН) приводит к гибели. Примером может являться естественное подавление процессов роста и развития бактерий на коже человека.

Размножение бактерий

При делении большинство грамположительных бактерий и нитчатых цианобактерий синтезируют поперечную перегородку от периферии к центру при участии мезосом. Грамотрицательные бактерии делятся путём перетяжки: на месте деления обнаруживается постепенно увеличивающееся искривление ЦПМ и клеточной стенки внутрь. При почковании на одном из полюсов материнской клетки формируется и растёт почка, материнская клетка проявляет признаки старения и обычно не может дать более 4 дочерних. Почкование имеется у разных групп бактерий и, предположительно, возникало несколько раз в процессе эволюции.

У бактерий наблюдается и половое размножение, но в самой примитивной форме. Половое размножение бактерий отличается от полового размножения эукариот тем, что у бактерий не образуются гаметы и не происходит слияния клеток. Однако главнейшее событие полового размножения, а именно обмен генетическим материалом, происходит и в этом случае. Этот процесс называется генетической рекомбинацией. Часть ДНК (очень редко вся ДНК) клетки-донора переносится в клетку-реципиент, ДНК которой генетически отличается от ДНК донора. При этом перенесённая ДНК замещает часть ДНК реципиента. В процессе замещения ДНК участвуют ферменты, расщепляющие и вновь соединяющие цепи ДНК. При этом образуется ДНК, которая содержит гены обеих родительских клеток. Такую ДНК называют рекомбинантной. У потомства или рекомбинантов, наблюдается заметное разнообразие признаков, вызванное смещением генов

Такое разнообразие признаков очень важно для эволюции и является главным преимуществом полового размножения. Известны 3 способа получения рекомбинантов

Это — в порядке их открытия — трансформация, конъюгация и трансдукция.

Условия для развития

Для их роста нужны:

1. свет;
2. температура;
3. наличие кислорода;
4. влажность;
5. фактор щелочности и кислотности;

У медиков интерес вызывает температурные условия. Для того, чтобы клетки делились требуется определенная температура. Некоторые классы при очень низкой впадают в состояние анабиоза или спячки, другие же только при высокой не могут продолжить свой рост и разрушаются.

Если одних можно убить кипячением воды, другие прекрасно себя чувствуют, также и с замораживанием. Среди этого предела есть средние условия при которых может осуществляться максимальное развитие с высокой скоростью. Нужная температурная фаза от 23 до 30 градусов, для течения патогенной флоры требуется 38 градусов.

В этой среде плодятся бактериальные простейшие. В идеальных условия прокариоты способны производить 34 триллиона потомков за сутки. Состояние взросления происходит где-то за 20 минут. К счастью живут они не долго, несколько минут или часов.

Каким способом размножаются бактерии?

Бактерии размножаются делением клетки. Это основной и самый быстрый способ. Из одной материнской клетки через полчаса образуется две дочерние. А еще через такой же промежуток времени из двух дочерних снова образуются новые клетки. Это объясняет большое количество бактерий в природе.

При неблагоприятных условиях бактерии способны образовывать споры – клетки бесполого размножения. Изредка бактериальные клетки почкуются – образуют небольшие выпячивания, которые растут, превращаются во взрослых особей и отщепляются от материнской.

Каким способом размножаются бактерии, можно также рассмотреть на примере конъюгации. Это форма полового процесса. Заключается она в обмене наследственной информацией между клетками. Перед началом происходит удвоение кольцевой молекулы ДНК. Далее между клетками образуется цитоплазматический мостик, по которому наследственная информация одной клетки передвигается в другую. Там происходит обмен участками ДНК. В результате организм приобретает новые признаки, которые чаще всего являются для него полезными. Например, бактерии приобретают устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды, вирусов или антибиотиков.

Клубеньковые бактерии живут и размножаются на корнях бобовых и злаковых растений. Внедряясь в корневую систему через пораженные участки или корневые волоски, они разрастаются и образуют выпячивания – клубеньки. Внутри них создается благоприятная среда для обмена веществ. Корень отдает бактериям органические вещества, а бактерии – азот, который так необходим для роста и развития растений.

Что происходит с микроорганизмами при идеальных и неблагоприятных условиях

При благоприятных факторах бактериям хватает жизненного пространства, питание имеется в нужном объеме, а это влечет за собой рост микроорганизмов, они быстро обретают способность размножаться. В пищу прокариоты употребляют уже готовые органические вещества. Только некоторые виды способны организовать свое питание самостоятельно, синтезируя органические соединения из неорганических.

Бактерии могут найти питательную среду на уже погибшем организме (сапротрофы) или паразитировать в теле живого хозяина. Питание за счет других может проходить и по более благоприятной схеме. В этом случае бактерии, забирая питательные вещества владельца, отдают ему взамен другие. Таким путем происходит взаимодействие, например, у нитрифицирующих простейших и растений. Болезнетворные бактерии все, по сути, паразиты, а вызывающие брожение и гниение – сапротрофы.

По мере роста начинается активный процесс размножения. Бактерии могут увеличивать численность колонии путем деления клетки. Некоторых простейших принято называть настоящими, только они умеют ради защиты и возможности дальнейшего размножения образовывать споры, как и грибы. Процесс деления происходит достаточно бурно. Подсчитано, что в благоприятных условиях клетки могут образовывать новые с огромной скоростью: через каждые полчаса или 20 минут одна бактерия превращается в две.

Масштаб процесса легко представить с помощью задачи: «Бактерии размножаются делением надвое со скоростью 1 раз в минуту. Если заполнить сосуд питательным раствором и поместить туда одну клетку, то за час сосуд будет полон микроорганизмов. А сколько времени потребуется, чтобы сосуд наполнился на ½?». Ответ – 59 минут. То есть всего за 60 секунд объем бактерий увеличится вдвое, и если в масштабах одной клетки это сложно оценить, то на примере сосуда скорость размножения бактерий принимает угрожающие масштабы. А каждый новый организм достаточно быстро тоже начинает воспроизводить себе подобные формы жизни.

Если бы такой сценарий имел место, то уже через несколько суток на земле не осталось ничего, кроме массы бактерий. Этого не случается, потому что ряд оптимальных условий стремительно переходит в разряд неблагоприятных факторов:

• Деление порождает все новых и новых бактерий, питание, так необходимое для развития, постепенно заканчивается.
• В процессе жизнедеятельности клетки выделяют в окружающую среду продукты отходов. Происходит загрязнение, которое естественным путем тормозит развитие и размножение.

В результате настоящие бактерии уже не могут увеличивать популяцию с прежней скоростью, а через некоторое время клетки начинают умирать быстрее, чем воспроизводиться.

Размеры

Однако были описаны нанобактерии, имеющие размеры меньше «допустимых» и сильно отличающиеся от обычных бактерий. Они, в отличие от вирусов, способны к самостоятельному росту и размножению (чрезвычайно медленным). Они пока мало изучены, живая их природа ставится под сомнение.

При линейном увеличении радиуса клетки её поверхность возрастает пропорционально квадрату радиуса, а объём — пропорционально кубу, поэтому у мелких организмов отношение поверхности к объёму выше, чем у более крупных, что означает для первых более активный обмен веществ с окружающей средой. Метаболическая активность, измеренная по разным показателям, на единицу биомассы у мелких форм выше, чем у крупных. Поэтому небольшие даже для микроорганизмов размеры дают бактериям и археям преимущества в скорости роста и размножения по сравнению с более сложноорганизованными эукариотами и определяют их важную экологическую роль.

Многоклеточная стадия

Одноклеточная фаза способна делать все функции организма, на это не влияют соседствующие рядом микроорганизмы. Одноклеточные образовывают клеточные агрегаты, они скрепляются слизью.

Часто появляется скопление бацилл в одну ветвь. Так микобактерии развивают цисты, получается своеобразный обмен. Явление служит пред посылом к многоклеточному формированию. К ним относятся цианобактерии, актиномицеты.

Каким требованиям должны отвечать особи:

1. агрегированностью клеток;
2. разделением свойств между ними;
3. установка должного контакта между особями;

У нитчатых особей структура описана в клеточной стенке, создает взаимосвязь между индивидуумами. Обмен у бактерий происходит веществами и энергией. Некоторые нитчатые помимо вегетативных особей содержат дифференциальные гетероцисты или акинеты.

Вопрос-ответ

Как происходит рост и размножение бактерий?

У бактерий размножение происходит путём прямого бинарного деления. Содержимое клетки разделяется перетяжкой пополам и образуются две дочерние клетки. Они растут и опять делятся. Бактерии размножаются быстро.

Как растут и размножаются бактерии?

Большинство бактерий размножаются путем бинарного деления . Концептуально это простой процесс: клетке нужно просто вырасти вдвое по сравнению с исходным размером, а затем разделить ее на две части.

Какой рост у бактерий?

Бактерии, как правило, составляют лишь одну десятую размера эукариотической клетки, их средний размер колеблется от 0, 5 до 5 микрон. Однако бактерии могут быть исключительно маленькими, имея размер от 0, 3 микрона, до относительно крупных, достигающих 0, 7 миллиметра.

Как размножаются бактерии?

Бактерии в основном размножаются спорами делением клетки почкованием семенами | Яндекс.

Советы

СОВЕТ №1

Изучите условия, необходимые для роста бактерий. Бактерии требуют определенной температуры, влажности и pH для оптимального размножения. Например, большинство патогенных бактерий предпочитают температуру около 37°C, что соответствует температуре человеческого тела.

СОВЕТ №2

Обратите внимание на источники питательных веществ. Бактерии нуждаются в углеводах, белках и минералах для роста. Используйте питательные среды, такие как агар или бульон, чтобы создать оптимальные условия для их размножения в лабораторных условиях.

СОВЕТ №3

Изучите методы контроля роста бактерий. Знание антисептиков и антибиотиков поможет вам управлять размножением бактерий и предотвращать инфекции. Например, использование спиртовых растворов может эффективно уничтожать многие виды бактерий на поверхностях.

СОВЕТ №4

Понимайте роль бактерий в экосистеме. Не все бактерии вредны; многие из них играют важную роль в разложении органических веществ и поддержании здоровья почвы. Изучение их функций поможет вам лучше понять их значение для окружающей среды.