Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 10 клас. Задорожний - Нова програма
Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.
§ 8. Різноманіття прокаріотів. Бактерії та археї
Що таке бактерії? Як людина може використовувати бактерії? У чому різниця між автотрофами і гетеротрофами? Що таке мутуалізм, коменсалізм, паразитизм?
Бактерії та археї
Прокаріотів поділяють на дві великі групи — археї та бактерії (мал. 8.1). Археї вважаються безпосередніми предками еукаріотів. Це дуже давня група організмів, що мешкають часто в умовах екстремального тиску, кислотності, засоленості тощо. Такі умови були поширені на Землі 2-3 млрд років тому.
Поділ бактерій на великі систематичні групи дотепер є предметом наукової дискусії. Якщо об’єднання видів до груп ранга відділу не викликають особливих проблем, то загальноприйняте їх об’єднання на рівні царств або субдоменів відсутнє.
Найбільш поширеним з існуючих варіантів є поділ бактерій на три великі групи: давні бактерії, терробактерії та гідробактерії. Представниками давніх бактерій є водневі бактерії (отримують енергію за рахунок окиснення водню) та термотоги (бактерії, які живуть у гарячих джерелах). До терробактерій належать ціанобактерії та збудник туберкульозу, а до гідробактерій — спірохети, хламідії та збудники чуми, холери і сальмонельозу.
Мал. 8.1. Представники бактерій (а) та архей (б)
Систематика архей також є ще недостатньо розробленою. Але вчені виділяють серед них дві великі групи — протеоархеї та еуархеї. До групи протеоархей належать нещодавно відкриті (2015 року) локіархеї. Їх вважають групою, яка є предковою для еукаріотів.
Термін «локіархеї» виник завдяки тому, що ці організми були виявлені в зразках води, зібраних біля гідротермального джерела «Замок Локі», розташованого в Атлантичному океані. Виростити ці мікроорганізми в лабораторних умовах не вдалося. їх наявність була виявлена завдяки проведенню метагеномного аналізу, який визначає наявність генів різних організмів у досліджуваному зразку.
Характерні ознаки бактерій та архей
Ознака |
Бактерії |
Археї |
Кількість клітин |
Одноклітинні, колоніальні та (інколи) багатоклітинні |
Тільки одноклітинні |
Будова клітинної мембрани |
Мембрана завжди двошарова, складається з фосфоліпідів |
Мембрана може бути двошаровою або одношаровою, складається з етерів гліцеролу та терпенових сполук |
Клітинна стінка |
Складається з муреїну та специфічних білків, часто має додаткові шари |
Складається із псевдомуреїну та специфічних білків |
Особливості геному |
Не містить гістонів |
Містить гістоноподібні білки |
Особливості джгутиків |
Порожнисті білкові циліндри, ростуть кінчиком; обертання відбувається за рахунок використання протонного градієнту |
Суцільні білкові нитки, ростуть основою; обертання відбувається за рахунок використання енергії АТФ |
Поширення бактерій та архей
Бактерії трапляються в усіх середовищах існування: у воді, в ґрунті, в живих організмах. Вони можуть бути в повітрі, бо вони легко переносяться його потоками (особливо у вигляді спор). Бактерії живуть в усіх типах водойм — прісних і солоних, гарячих і холодних.
Архей спочатку виявили в зонах екстремального існування: дуже гарячих джерелах (наприклад, гейзерах), надто холодних умовах та у водоймах з дуже солоним, кислим та лужним середовищами. Але наступні дослідження виявили значну кількість архей, які живуть у нормальних умовах. Багато представників цих організмів є мешканцями травних трактів тварин (жуйних, термітів, людей тощо).
Мал. 8.2. Функції бактерій і архей в екосистемах
Роль бактерій та архей в екосистемах
Бактерії та археї є численними групами. Тому не дивно, що представники бактерій та архей займають різні екологічні ніші й виконують багато функцій в екосистемах (мал. 8.2).
Значення бактерій та архей для людини
Для людини велике значення мають як бактерії, так і археї. Різні представники цих груп можуть мати для людини як позитивне, так і негативне значення.
Значення бактерій для людини
Взаємодія з людиною |
Приклад |
Використовуються у виробництві харчових продуктів |
Кисломолочні продукти, сири, хлібобулочні вироби тощо |
Є основним виробником продукції в біотехнологічному виробництві |
Бактерії, які виробляють ліки (наприклад, інсулін) |
Є складовою частиною бактеріальних добрив |
Азотфіксуючі бактерії, які суттєво підвищують урожайність багатьох рослин |
Є мутуалістичними симбіонтами кишечника людини |
Кишечна паличка |
Можуть пошкоджувати внаслідок своєї життєдіяльності споруди або механізми |
Залізобактерії, які поселяються у водопровідних трубах і можуть перешкоджати руху води |
Є збудниками багатьох захворювань людини, а також важливих для неї тварин І рослин |
Збудники холери, чуми, туберкульозу, бактеріального раку рослин |
Значення архей для людини
Взаємодія з людиною |
Приклад |
Є частиною мікробіоти кишечника людини |
Метаногенні археї товстого кишечника |
Важливе джерело ферментів, які використовуються в наукових дослідженнях І промисловості |
ДНК-полімераза архей, які живуть у гарячих джерелах, використовують для полімеразної ланцюгової реакції |
Збагачення руд металів під час їх видобування |
Архебактерій використовують для видобутку золота, міді й кобальту |
Виробництво продуктів харчування за високих температур |
Ферменти архей використовують у виробництві молока з низьким умістом лактози, яке відбувається за високої температури |
Отже, тепер ви знаєте
1. На які групи поділяються прокаріоти? Чим вони різняться між собою? 2. Де живуть бактерії та археї? 3. Яку роль відіграють бактерії та археї в природних екосистемах? 4. Яке значення мають бактерії та археї для людини? 5*. Порівняйте між собою вірусів, бактерій та архей.
Запитання та завдання
6. Складіть список захворювань людини, збудниками яких є бактерії. 7*. На конкретних прикладах організмів, що належать до груп бактерій та архей, поясніть, що таке мутуалізм.
Цей контент створено завдяки Міністерству освіти і науки України