Затем в процессе беседы с использованием кадров диапозитивов раскрываются меры борьбы с болезнетворными бактериями, вызывающими заболевания человека, заслушиваются сообщения учащихся по данному вопросу. В результате школьники подводятся к выводу, что предупреждению инфекционных заболеваний способствует соблюдение правил гигиены, поддержание чистоты помещений, одежды и тела, посуды, пищи и т. д. Такая профилактика препятствовала бы распространению и размножению бактерий.

Глава 3. МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО ТЕМЕ «БАКТЕРИИ»

3.1 Урок–лекция «Бактерии»

Впервые бактерии были описаны в 1683 г. Антони ван Левенгуком.

В настоящее время известно около 3000 видов бактерий. На земном шаре нет мест, где бы они ни обитали. Так в 1 г пахотной земли содержится от 1 до 20 млрд бактерий, даже в 1 г льда Антарктиды можно найти до 100 бактерий. К концу первых суток в организме новорожденного ребенка живет 12 видов бактерий.

Бактерии – это мельчайшие прокариотические организмы, имеющие клеточное строение. Величина большинства бактерий колеблется от 0,2 до 1,3 мкм. Форма бактерий достаточно разнообразна.

Формы бактерий

Бактериальная клетка покрыта оболочкой, которая состоит из плазматической мембраны, клеточной стенки и капсулы. Полупроницаемая плазматическая мембрана обеспечивает избирательное поступление веществ в клетку и выделение в окружающую среду продуктов обмена веществ. В мембранах располагаются окислительно-восстановительные ферменты, a у фотосинтезирующих бактерий – и соответствующие пигменты, благодаря чему осуществляется поглощение энергии света при фотосинтезе. Бактериальные мембраны полифункциональны и способны выполнять те функции, которые в клетках эукариот осуществляют митохондрии, хлоропласты, эндоплазматическая сеть и аппарат Гольджи. При клеточном делении иногда образуются впячивания плазматической мембраны внутрь цитоплазмы – мезосомы.

Прочная клеточная стенка придает бактериальной клетке определенную форму, защищает ее содержимое от неблагоприятных воздействий окружающей среды и выполняет ряд других функций. Многие виды бактерий образуют вокруг клетки слизистую капсулу.

В центральной части бактериальной клетки находится кольцевая цепочка ДНК, которая контролирует нормальный ход всех внутриклеточных процессов и является носителем генетической информации. Ядрышки у бактерий не обнаружены. В цитоплазме имеется огромное количество рибосом, на которых происходит синтез белков. У некоторых водных и почвенных бактерий имеются газовые вакуоли. Регулируя количество газа в них, водные бактерии могут погружаться в толщу воды или подниматься на ее поверхность, а почвенные – передвигаться в капиллярах почвы. В клетках бактерий откладываются запасные питательные вещества полиоксибутират, гранулеза, полифосфаты.

Большинство бактерий бесцветны, и только зеленые и пурпурные бактерии содержат пигменты. Некоторые бактерии имеют органоиды движения – жгутики, состоящие из особого белка – флагеллина. Число жгутиков может достигать 50. Они могут быть расположены на одном конце клетки, на двух или по всей поверхности клетки. Многие бактерии способны к скользящему движению благодаря наличию на поверхности клетки слизистой капсулы.

Бактерии всасывают питательные вещества всей поверхностью клетки, которая у них очень велика по отношению к объему. Поглощение питательных веществ происходит за счет активного транспорта и диффузии.

Большинство бактерий питается готовыми органическими веществами – бактерии-сапрофиты или органическими веществами живых организмов – бактерии-паразиты. Некоторые виды бактерий синтезируют органические вещества из неорганических – автотрофные бактерии, используя для этого энергию света (фотосинтезирующие пурпурные и зеленые бактерии) или химическую энергию (хемосинтезирующие бактерии). Хемосинтез впервые был открыт русским микробиологом Виноградским в конце XIX в. Хемосинтезирующие бактерии с помощью ферментов окисляют неорганические вещества (аммиак, сероводород, серу, закись железа и т.д.), – в ходе этих реакций выделяется энергия. Есть бактерии, которые переводят в связанную форму газообразный азот воздуха.

Использование полученных или синтезированных питательных веществ у бактерий осуществляется в разных формах. У ряда бактерий оно, как и у человека, животных и растений, состоит в окислении различных органических веществ кислородом воздуха, а конечным продуктом этого процесса (дыхания) является углекислый газ. У некоторых форм реакция окисления не доходит до конца, и углекислый газ не выделяется. Так, например, уксуснокислые бактерии этиловый спирт окисляют лишь до уксусной кислоты. Другие бактерии получают энергию за счет брожения – расщепления сложных органических соединений до более простых без участия свободного кислорода. Бактерии, нуждающиеся в свободном кислороде, называются аэробными, а те, которые могут без него обойтись, – анаэробными. Факультативные анаэробные бактерии могут жить как в кислородсодержащей среде, так и в бескислородной (например, молочнокислые бактерии), а для облигатных анаэробных бактерий (маслянокислые бактерии, бактерии столбняка) свободный кислород ядовит.

В благоприятных условиях бактерии размножаются очень быстро – путем прямого деления (амитоза) на две клетки примерно каждые 40–60 мин. Если бы такому делению ничто не мешало, то одна бактерия за 5 суток размножилась бы так, что ее потомство заняло бы все моря и океаны нашей планеты. Этого не происходит из-за недостатка пищи, накопления продуктов обмена веществ, гибели от неблагоприятных условий, поедания бактерий другими организмами. В последнее время у бактерий обнаружены вещества, которые регулируют их численность и «не разрешают» размножаться свыше определенного предела.

Небольшая группа бактерий – бациллы – способна образовывать споры. При этом бактериальная клетка претерпевает ряд существенных биохимических и морфологических изменений. В ней уменьшается количество свободной воды, снижается ферментативная активность, клетка сжимается и покрывается очень плотной оболочкой. Споры обеспечивают бактериям возможность переносить неблагоприятные условия. Они выдерживают длительное высыхание, нагревание свыше 100 °С и охлаждение почти до абсолютного нуля.

Значение бактерий очень велико. Благодаря их жизнедеятельности происходит разложение и минерализация органических веществ отмерших растений и животных. Образовавшиеся при этом простые неорганические соединения (аммиак, сероводород, углекислый газ) вовлекаются в общий круговорот веществ, без которого невозможна жизнь на Земле. Бактерии принимают участие в почвообразовательных процессах. Особую роль в природе играют бактерии, способные связывать свободный молекулярный азот, совершенно недоступный для высших растений. Населяя почву, такие свободно живущие бактерии обогащают ее азотом. Другая группа азотфиксаторов – клубеньковые бактерии поселяются в корнях бобовых растений. Проникая через их корневой волосок в корень, клубеньковые бактерии вызывают сильное разрастание ткани корня в виде клубеньков. Получая от растения углеводное питание, бактерии начинают фиксировать азот с образованием аммиака, а из него – нитритов и нитратов. Образовавшихся азотистых веществ достаточно и для бактерий, и для растения. Кроме того, часть азотистых соединений выделяется в почву, повышая ее плодородие. Здесь мы встречаемся с явлением симбиоза – взаимовыгодным сожительством двух организмов: бактерии получают от своего хозяина необходимые для питания углеводы, образующиеся при фотосинтезе, а сами снабжают растение аминокислотами и другими продуктами связывания молекулярного азота.