Бактерии - крохотные разрушители органических веществ - БАКТЕРИИ - САМЫЕ МЕЛКИЕ И МНОГОЧИСЛЕННЫЕ ЖИВЫЕ СУЩЕСТВА

Эта глава учебника поможет тебе

а) понять, как устроены и как живут самые простые из живых организмов. Для этого ты должен научиться

- рассказывать о строении и жизни бактерий.

Для этого ты можешь научиться

- объяснять, как строение бактерий связано с их образом жизни;

б) понять, что все живые организмы вносят свой вклад в существование биосферы.

Для этого ты должен научиться

- рассказывать о том, как бактерии изменяют окружающий мир;

в) использовать в быту основные сведения о бактериях.

Для этого ты должен научиться

- рассказывать о вреде и пользе, которые разные бактерии приносят человеку;

г) оценивать поведение человека с точки зрения профилактики инфекционных заболеваний.

Для этого ты должен научиться

- использовать знания о бактериях при соблюдении правил повседневной гигиены.

Крошечные, невидимые глазом существа разрушают скалы и древесину, заквашивают капусту и способствуют образованию залежей полезных ископаемых, помогают животным переваривать пищу, вызывают болезни и от болезней защищают. Бактерии могут получать энергию, преобразуя органические и неорганические вещества, используя свет в качестве источника энергии.

Бактерии обитают в полярных льдах и знойных пустынях, в почве и толще скал, в водоёмах и телах живых организмов. Несомые слабыми токами воздуха бактерии месяцами удерживаются на лету.

Облик бактерий однообразен - шарики, палочки и ниточки. Разнообразие способов их питания огромно - разные виды бактерий питаются различными веществами, и большинство известных человеку веществ может быть пищей бактерий того или иного вида.

Бактерии изучает наука бактериология.

Проверь себя

• Кто такие микробы? Как защитить себя от вредных микроорганизмов?

§ 9-10. Бактерии - крохотные разрушители органических веществ.

Определяем проблему урока

Антошка: Как же бактерии питаются, ведь у таких маленьких существ наверняка нет рта?

Биолог: Рта, конечно, нет. Но они обходятся без него.

• Предположи, какие вопросы мог бы задать биологу Антошка в продолжение этого диалога. Сравни с авторским вариантом (стр. 171).

Вспоминаем то, что знаем

• Какую роль играют бактерии? (3-й класс)

• Что такое инфекционные болезни? (3-й класс)

• Как могут изменяться молекулы? (§ 8)

• Какие химические реакции ты знаешь? (§ 8)

Решаем проблему, открываем новые знания

• Найди в тексте ответы на вопросы:

1) Из каких частей состоит тело бактерии?

2) Какими свойствами живых организмов обладают бактерии?

Бактерии не увидеть без увеличительных приборов

При увеличении в 1 000 раз бактерии выглядят как точки, запятые, чёрточки, скопления точек. Увеличенные в 10 000 раз, они выглядят как цистерны, шары, шланги, заполненные жидкостью (рис. 9.1).

Иногда у них есть жгутики, шевеля которыми бактерии движутся.

9.1. Форма бактерий.

Вся жизнь бактерий проходит в растворах

Бактерии живут в жидкостях - речной воде, слюне, мякоти растений, поте, крови, уксусе, молоке, морской воде, в капельках жидкости в почве и т.д.

Бактерии впитывают из этих жидкостей необходимые вещества и превращают их в своём теле в другие. Образующиеся попутно ненужные вещества исторгаются наружу.

Бактериологи разводят бактерии в питательных растворах - средах. Эти растворы могут быть жидкими или сгущёнными в студень.

Бактерии различаются по форме, по тому, какие вещества им необходимы и какие вещества они выделяют, по облику их колоний. Колонии могут быть разного цвета, шероховатыми или блестящими, с ровными или извилистыми краями.

Как устроена клетка бактерии

Клетка бактерии - это оболочка из эластичной плёнки, заполненная жидкостью с белками, жирами и углеводами. Содержимое клетки называется цитоплазмой. Плёнка, окружающая бактерию, называется цитоплазматической мембраной (рис. 9.2). Складки этой мембраны погружены в цитоплазму.

Бактерии, разрушающие живые клетки, называют паразитами, а разрушающие мёртвые организмы - сапротрофами.

Среда для бактерий - смесь питательных веществ. Агар-агар - вещество, добавки которого превращают жидкости в студень. Колония - скопление потомков одной бактерии в плотной среде.

9.2. Строение бактерии.

На мембране прикреплены молекулы-инструменты, ускоряющие химические реакции. Для ускорения каждой из реакций, происходящих в клетке, есть свои молекулы-инструменты (рис. 9.3).

9.3. Схемы работы молекул-инструментов. Каждая молекула-инструмент отделяет особую молекулу от молекулы-сырья. 1 - мембрана, 2 - молекулы-инструменты, 3 - молекулы-сырьё.

В цитоплазме находятся десятки тысяч рибосом - комочков из молекул, которые создают молекулы белка из растворённых в цитоплазме молекул-стройматериалов.

Поверх мембраны бактерия окружена жёсткой слоистой клеточной стенкой, которая защищает клетку.

Сквозь стенку и мембрану одни вещества могут проникать в цитоплазму, а другие не могут.

Бактерии изменяют среду своего обитания

О присутствии бактерий в растворе мы узнаём по изменениям жидкости, в которой их много. Молоко скисает, раствор сахара насыщается спиртом. Жидкости меняют запах, цвет, вязкость; становятся сладкими, кислыми и мутными; в жидкостях появляются пузырьки газа или осадок.

Движение среды помогает бактериям расселяться

Известны около десяти тысяч видов бактерий, расселённых по всей планете. Ветер и вода разносят бактерии, а попав в подходящую жидкость (бывает довольно и одной капли), бактерии начинают питаться, расти, размножаться.

Спора - форма бактерии, защищённая от опасностей

В неблагоприятных условиях бактерии могут превращаться в споры, наращивая изнутри оболочки прочную стенку (рис. 9.4) и замедляя обмен веществ (будто впадают в спячку).

9.4. Схема образования спор.

Споры бактерий могут пережить условия, гибельные для активных бактерий: высокую температуру, влияние вредных веществ, длительное пересыхание.

Бактерии размножаются делением

Достигнув определённого размера, бактерия делится на две одинаковые бактерии (рис. 9.5). Затем каждая из них начинает питаться, расти, делиться и так далее.

Клетка, которая делится, называется материнской, а клетки, получившиеся в результате деления, - дочерними.

9.5. Схема деления бактерии.

Как и любая клетка, бактерия может впитывать, изменять и выделять вещества.

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.

Клеточная стенка и мембрана бактерии позволяют ей впитывать только нужные вещества.

Если бы стенка и мембрана бактерии были полностью непроницаемыми, в клетку не попали бы никакие вещества. Если бы они были проницаемы для всех веществ, содержимое клетки перемешалось бы со средой - раствором, в котором обитает бактерия.

Для выживания бактерии необходима оболочка, которая нужные вещества пропускает, а ненужные - нет (рис. 9.6).

9.6. Схема переноса молекул из питательного раствора внутрь клетки.

• К чему молекулы-инструменты прикреплены крепче - к мембране или к молекулам, которые они переносят?

Диффузия

Молекулы в веществе не остаются неподвижными, а дрожат и смещаются даже в твёрдых веществах. В твёрдом веществе они движутся меньше, чем в жидкости, а в жидкости - меньше, чем в газе. Чем выше температура жидкости, тем чаще смещаются молекулы и тем заметнее смещения.

Молекулы воды, например, могут толкать крупные молекулы растворённых в воде веществ и даже твёрдые частицы, не растворённые в воде.

В результате этих движений молекулы одного типа проникают в гущу молекул другого типа. Такое перемешивание называется диффузией.

Как перемещаются молекулы внутри клетки?

Внутри клетки молекулы перемещаются не только посредством диффузии. Молекулы-инструменты, закреплённые на мембране, переносят некоторые молекулы от одного участка мембраны к другому. Они передают молекулы-стройматериалы и молекулы - источники энергии друг другу, попутно изменяя их.

Опыт. Если на дно стакана налить водный раствор, а на него аккуратно вылить другой так, чтобы они не перемешались, то через некоторое время обязательно появится слой, в котором молекулы этих жидкостей равномерно перемешаны (рис. 9.7).

9.7. Перемешивание двух жидкостей (вызвано тепловым движением молекул).

Для разных видов бактерий благоприятна разная температура

Чем выше температура, тем быстрее изменяются вещества. При слишком высокой температуре некоторые вещества, из которых состоят бактерии, разрушаются. При низкой температуре превращения веществ замедляются.

Для каждого вида бактерий существуют наиболее благоприятная температура, температура приемлемая и температура гибельная. На графике (рис. 9.8) указано, насколько благоприятна разная температура для бактерий двух видов.

При этом температура, благоприятная для одного вида, может оказаться гибельной для другого.

При благоприятной температуре бактерии питаются и растут быстрее всего.

9.8. Влияние температуры среды на жизнь бактерий.

• Бактерии какого вида - А или Б - погибнут при нагревании раньше?

Бактериям доступны вещества, находящиеся по соседству с клеткой

Бактерия поглощает находящиеся поблизости питательные вещества. Что происходит потом?

Если бактерия может самостоятельно передвигаться (например, двигая жгутиком или выталкивая назад слизь), то она перемещается, пока не найдёт необходимые вещества. Если она двигаться не может, то ждёт, пока диффузия не принесёт к ней необходимые молекулы (рис. 9.9).

9.9. Истощение раствора вокруг бактерии.

Вещества, ядовитые для бактерий

Некоторые вещества ядовиты для бактерий - их молекулы присоединяются к молекулам тела бактерий и не дают им участвовать в обмене веществ или разрушают молекулы-инструменты. Такими ядами являются, например, зелёнка (раствор бриллиантовой зелени), йод, перекись водорода, хлор, стрептоцид и пенициллин.

Бактерии и сами выделяют отходы, которые в избыточных количествах оказываются для них же ядовитыми.

Сравниваем свой вывод с авторским

Бактерии - одноклеточные организмы, впитывающие растворы.

Бактерия, спора, цитоплазма, мембрана, клеточная стенка

Применяем новые знания

1. Что могут делать бактерии?

2. Все ли бактерии питаются органическими веществами?

3. В какой среде живут бактерии?

4. Какие условия благоприятны для бактерий?

5. Что такое споры?

6. Зачем нужны клеточная оболочка и цитоплазматическая мембрана? Какую роль в клетке играют рибосомы?

7. Почему простоквашу и квашеную капусту готовят в тепле, а хранят в прохладе?

8. Что происходит, если квашеную капусту слишком долго держат в тепле?

9. Почему мясо, рыбу и молоко хранят в холодильнике?

10. Почему замороженные продукты хранятся дольше, чем охлаждённые в

холодильнике до +4°С?

11. Каким образом бактерии могут сделать питательную среду неблагоприятной для себя?

Мои биологические исследования. Устройство микроскопа и работа с ним

Как увидеть бактерии

Бактерии нельзя увидеть без микроскопа. Оптический микроскоп позволяет разглядеть объекты, невидимые глазом, - он увеличивает изображения в 56, 80, 120, 400 и даже в 1350 раз (рис. 9.10).

9.10. Один и тот же предмет, увеличенный в 56, 80, 120 и 400 раз.

Устройство микроскопа

Микроскоп — это прибор для разглядывания крошечных предметов (рис. 9.11). Его название состоит из корней двух греческих слов: микро (крохотный) и скопео (смотреть). Первые микроскопы, которые смастерил голландец Антони ван Левенгук в XVII веке, представляли собой стеклянные шарики меньше горошины, со срезанным бочком, укреплённые в металлической пластине с отверстием (рис. 9.12). Такой микроскоп отличался от обыкновенной лупы кривизной стеклянной линзы. Современные микроскопы состоят из многих линз, закреплённых в трубках.

9.11. Оптический микроскоп.

9.12. Микроскоп Левенгука.

Задание. Вращая макрометрический винт, подними окуляр (рис. 9.11). Поставь микроскоп зеркалом к окну. Поворачивая зеркало, направь свет в конденсор. (Не направляй зеркало на солнце!) Положи на предметное стекло ниточку, волосок и обрывок бумаги так, чтобы объект оказался под серединой объектива с надписью “х8”. Глядя в окуляр, поворачивай макрометрический винт (5), пока не увидишь чёткого изображения. Повернув головку микроскопа (6), установи над предметным стеклом объектив “х40” (щелчок свидетельствует о том, что объектив занял нужное положение). Вращай винт (7) до тех пор, пока не увидишь чёткого изображения. Обрати внимание, что при повороте винта (7) одни части предмета становятся видны чётко, а другие - размыто. Зарисуй увиденные объекты.