Введение в биологию. Царство Бактерии. Занятие №1

1.

ЗАНЯТИЕ №1

2.

На повестке дня:
I. Введение в
биологию
II. Царство
Бактерии

3.

Введение
Биология (от греч. биос — жизнь и логос — слово) —
наука о живых организмах.
Она изучает:
• многообразие живых организмов, их строение и
жизнедеятельность
• связи организмов друг с другом
• связи организмов с неживой природой

4.

Живые организмы — это тела живой природы.
Биологические
явления
—
это
явления,
свойственные только живым организмам.

5.

Биологическое явление
(Листопад)
Астрономическое явление
(Солнечное затмение)
5

6.

Признаки живых организмов
Клеточное
строение
(состоят
из клеток)
Рост
(масса и
размер
тела )
Питание
(поглощение
пищи)
Развитие
(качественное
изменение)
Дыхание
(О2 поглощаем,
СО2 выделяем)
Размножение
(воспроизведение
себе подобных)
их
8!
Выделение
(удаление
ненужных
и вредных
веществ)
Раздражимость
(ответ на
воздействие
окружющей
среды)

7.

Методы изучения живой природы
Наблюдение
(Зрительное изучение,
внимательное
рассматривание
объектов)
Биологический опыт
(Изменение условий
исследуемых
процессов живых
организмов)

8.

Приборы для наблюдения
Бинокль
(наблюдение
за далёкими
объектами)
Лупа
(выпуклая с обеих
сторон стеклянная
линза, вставлення в
различные оправы,
обычно увеличивает
в 2,5 - 10 раз)
Микроскоп
(сложный
прибор с
несколькими
линзами,
увеличивает в
100-1000
раз, это не

9.

Регулировочные
винты
Строение
оптического
(светового)
микроскопа
(Зеркало)

10.

Микропрепарат — это предметное
стекло с расположенным на нем
объектом. Сверху объект обычно
покрывается покровным стеклом.

11.

Набор лабораторного оборудования

12.

Роберт Гук
Клетка - структурная и функцная элементарная единица строения и
жизнедеятельности всех организмов
(кроме вирусов).
В 1665 году английский физик
Роберт Гук сделал тонкие срезы
бутылочной пробки из коры
пробкового дуба, и рассмотрел их под
микроскопом. Ученый обнаружил, что
срезы состоят из множества камер,
подобно тому как пчелиные соты
состоят из множества
шестиугольных ячеек. Эти камеры Р.
Гук назвал клетками. Он же ввёл сам
термин “клетка”.
12

13.

Схема строения клетки

14.

Изучением строения, развития и жизнедеятельности
клеток занимается наука цитология (от др.-греч. kytos
[ки́тос] — «сосуд, вместилище, клетка» и logos [лóгос]
— «наука, учение»).
Постоянные
части
клетки,
выполняющие
определённые функции, называются органоидами (от др.греч. organon [органóн] — «орган» и eidos [э́йдос] —
«подобие»,
дословно
«подобные
органам»)
или
органеллами (от др.-греч. organella [органэ́лля] —
«маленький орган»).
Временные образования, входящие в состав клетки
(крахмальные зёрна, белковые гранулы, кристаллы солей,
капли жира), называются включениями.

15.

Прокарио́ты (лат. Procaryota, от др.-греч. πρό ‘перед’
и κάρυον ‘ядро’), или доя́дерные — одноклеточные живые организмы, не
обладающие оформленным клеточными ядром и другими
внутренними мембранными органеллами (за исключением плоских
цистерн у фотосинтезирующих видов, например, у цианобактерий).
Эукарио́ты (лат. Eukaryota от др.-греч. εὖ- «хорошо;
полностью»+ κάρυον «орех; ядро»), или я́дерные, — домен
(надцарство) живых организмов, клетки которых содержат ядро.

16.

Автотрофы (от греч. аутос - сам и трофе питание) - это живые организмы, которые способны
самостоятельно
синтезировать
органические
вещества.
Гетеротрофы (от греч. гетерос - иной, различный и
трофе- питание) - живые организмы, которые
питаются готовыми органическими веществами.
Автогетеротрофы (миксотрофы) —
объединяющие в себе два способа питания.
организмы,

17.

18.

Вирусы не имеют клеточного строения, они не растут, не
взаимодействуют с окружающей средой, не синтезируют белки
самостоятельно, проявляют свойства живого организма только
попадая в клетку хозяина.

19.

1. Частные науки – эти науки занимаются изучением конкретных систематических групп
живых организмов (растений, животных, грибов, бактерий, вирусов, человека).
Антропология – это наука, изучающая происхождение, развитие и существование в природе
человека.
Альгология – наука о водорослях.
Ботаника – наука о растениях.
Бриология — наука о мохообразных.
Вирусология – это раздел микробиологии, изучающий вирусы, их морфологию, физиологию,
генетику, а также эволюцию вирусов и вопросы экологии.
Герпетология – наука о земноводных и пресмыкающихся.
Лихенология — наука о лишайниках.
Зоология (орнитология, ихтиология, герпетология, энтомология) - наука о представителях
царства животных.
Ихтиология – наука о рыбах и бесчелюстных.
Малакология – наука о моллюсках.
Микология – это наука о грибах.
Микробиология – наука, предметом изучения которой являются микроскопические существа,
называемые микроорганизмами. Бактериология – раздел микробиологии, изучающий бактерии.
Орнитология – наука о птицах.
Протозоология – наука о “простейших организмах”, то есть об одноклеточных эукариотах с
гетеротрофным типом питания.
Териология (маммалогия, маммалиология) – наука о млекопитающих.
Энтомология – наука о насекомых.

20.

2.Общие науки:
Анатомия – это наука, изучающая внутреннее строение организмов.
Генетика – раздел биологии, занимающийся изучением генов, генетических вариаций и
наследственности в организмах.
Гистология – это раздел биологии, изучающий строение, жизнедеятельность и развитие
тканей живых организмов.
Молекулярная биология – это наука, изучающая молекулярные основы жизнедеятельности.
Морфология – наука, изучающая внешнее строение организмов.
Палеонтология – наука об организмах, существовавших в прошлые геологические периоды и
сохранившихся в виде ископаемых останков, а также следов их жизнедеятельности.
Систематика — дисциплина, которая разделяет многообразие мира на соподчинённые друг
другу естественные группы — таксоны (классификация), устанавливает рациональную
систему их наименований (номенклатура) и выясняет родственные (эволюционные)
взаимоотношения между ними.
Физиология – это наука о закономерностях функционирования и регуляции биологических
систем разного уровня.
Эволюционная теория – это наука, которая изучает необратимый процесс исторического
развития живой природы (эволюцию) на основе наследственности, изменчивости и
естественного отбора.
Экология – наука о взаимодействии живых организмов друг с другом и средой их обитания.
Эмбриология – наука о закономерностях развития зародыша.
Этология – дисциплина зоологии, изучающая поведение животных.

21.

3. Прикладные науки – это науки, имеющие практическое значение
Животноводство – наука о производстве продуктов животноводства путем
разведения, выращивания и рационального использования домашних животных.
Растениеводство – отрасль сельского хозяйства, занимающаяся возделыванием
культурных растений.
Фитопатология – наука о болезнях растений и способах борьбы с ними.
Гигиена – раздел медицины, изучающий влияние жизни и труда на здоровье человека
и разрабатывающий меры (санитарные нормы и правила), направленные на
предупреждение заболеваний.
Иммунология — медико-биологическая наука, изучающая реакции организма на
чужеродные структуры (антигены), а также разрабатывающая методы
исследования и лечения патологий.
Селекция – наука о методах создания новых и улучшения существующих пород
животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов.
Биотехнология – дисциплина, изучающая возможности использования живых
организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения
технологических задач.

22.

Царство Бактерии
Бактерии
— микроскопические, в основном одноклеточные
организмы, в клетках которых НЕТ оформленного ядра и
мембранных органоидов (прокариоты или доядерные).
Бактериология
—
раздел
микробиологии
микроорганизмах), который изучает бактерии.
(наука
о
Бактерии распространены повсеместно: почва (больше всего),
вода, воздух (меньше всего), растительные и животные (включая
человека) организмы.
Самая
благоприятная
температура
для
размножения
большинства находится в диапазоне от +5 до +63°C (10-40 °C).

23.

(в состав входит муреин)
(нуклеоид)
(мезосома
)
Строение бактериальной клетки

24.

Особенности строения бактериальной клетки
Особенность
Описание
Функции
Слизистая
капсула
Клеточная
стенка
Дополнительный внешний слой из
полисахаридов или полипептидов
Защита, прикрепление
Обеспечивает форму и
защиту клетки
Нуклеоид
Состоит из муреина
(пептидогликана), обеспечивает
форму и защиту клетки
Область цитоплазмы, сод-щая
кольцевую молекулу ДНК
Хранение генетической
информации
Складки (впячивание, вогнутость)
цитоплазматической мембраны
На ней дыхательные ферменты,
пигменты и фер-ты фотосинтеза
Тонкие белковые нити,
расположенные на поверхности
клетки
Прикрепление к
поверхностям (адгезия),
конъюгация, иногда движение
Плазмида
Мезосома
Жгутик
Ворсинки (пи́ли
или фимбрии)
Вненуклеоидные участки ДНК
Тонкая нитевидная белковая
структура
Дополнительная
генетическая информация
Движение

25.

Форма
клеток
бактерий

26.

По отношению к кислороду бактерии
делятся на:
Аэробы
(Живут в кислородной
среде)
Анаэробы
(Живут в среде БЕЗ
кислорода)
Известны группы бактерий, которые способны находиться
как в кислородной, так и в бескислородной среде —
факультативные анаэробы (факультативные аэробы).
Облигатный — обязательный (единственный возможный),
факультативный — необязательный (на выбор).

27.

Виды аэробных бактерий
• Облигатные аэробы или аэрофилы:
В обязательном порядке нуждаются в кислороде. Они используют его для
клеточного дыхания и окисления органических веществ – сахаров и жиров, из
которых получают энергию. Примеры – нокардии, палочка Коха (микобактерия
туберкулёза) и холерный вибрион.
• Факультативные аэробы:
Живут, развиваются и размножаются при достаточном доступе кислорода, но
не гибнут и при отсутствии О2.
• Микроаэрофильные аэробы (Многие являются ещё и
требуется повышенная концентрация СО2 (10-15%) :
капнофилами
–
им
Обладают способностью выживать при малых концентрациях кислорода (около
2- 10 %). Пример – Хеликобактер пилори.

28.

Виды анаэробных бактерий
• Аэротолерантные анаэробы:
Для выживания кислород им не требуется, а его присутствие не наносит
им вреда. Пример – пропионовокислые бактерии.
• Облигатные анаэробы:
Для таких микроорганизмов кислород губителен. Они живут и растут
только при полном его отсутствии в среде. Пример – клостридии,
метаносарцины.
• Факультативные анаэробы:
На их развитие и жизнедеятельность не влияет наличие кислорода. Они
могут жить как при его наличии, так и при отсутствии. Пример –
кишечная палочка.

29.

В пробирке под
номером 3
находятся
факультативные
анаэробы, а в колбе
под номером 5 —
аэротолерантные.
(3) Факультативные анаэробы собираются в основном наверху, потому
что при аэробном дыхании образуется больше АТФ, чем при анаэробном
дыхании.
(5) Аэротолерантные можно найти равномерно распределенными по
всей пробирке, потому что они усваивают энергию конкретно
анаэробным путем.

30.

Основу кишечной микрофлоры человека составляют
облигатные
анаэробные
бактерии,
то
есть
приспособленные жить без кислорода, бактерии. В
порядке убывания преобладают следующие роды:
Bacteroides
(бактероиды),
Bifidobacterium
(бифидобактерии), Eubacterium (эубактерии), Clostridium
(клостридии),
Peptococcus
(пептококки),
Peptostreptococcus (пептострептококки), Ruminococcus
(руминококки).
Факультативно-анаэробными бактериями являются:
Escherichia
(кишечная
палочка),
Enterobacter
(энтеробактер), Enterococcus (энтерококки), Klebsiella
(клебсиеллы),
Lactobacillus
(лактобациллы),
Proteus
(протеи), Salmonella (сальмонелла) и др.

31.

Типы питания

32.

33.

Хемосинтез
—
способ
автотрофного
питания,
при
котором
источником энергии для синтеза органических веществ из СО2 служат реакции
окисления неорганических соединений. Подобный вариант получения энергии
используется только бактериями или археями. Это явление было открыто в
1887 году русским учёным С. Н. Виноградским.

34.

Хемолитоавтотрофных бактерий
Хемолитоавтотрофы – это организмы, способные получать энергию из
окисления неорганических соединений и использовать углекислый газ как
единственный источник углерода. Примеры хемолитоавтотрофных бактерий,
сгруппированные по используемым субстратам:
1.Серобактерии
• Окисляют сероводород (H₂S) до серы (S) или сульфатов (SO₄²⁻). Часто
встречаются в анаэробных условиях, например, на дне водоемов.
• Кроме сероводорода, могут использовать свет для фотосинтеза.
• Также фотосинтезируют, используя сероводород как донор электронов.
2. Железобактерии
• Превращают двухвалентное железо (Fe²⁺) в трехвалентное (Fe³⁺).
• Образуют железистые отложения, например, бурый железняк.
3. Нитрифицирующие бактерии
• Окисляют аммиак (NH₃) до нитритов (NO₂⁻) и затем до нитратов (NO₃⁻).
Примеры - представители родов Нитрозомонас, Нитробактер, Нитроспира.
4. Водородные бактерии
• Используют молекулярный водород (H₂) как донор электронов.
. Углеродные монооксид-окисляющие бактерии
• Окисляют угарный газ (CO) до углекислого газа (CO₂).

35.

Группа бактерий
Основная
функция
Место
обитания
Роль в
экосистеме
Примеры родов
Азотфиксирующие
бактерии
Фиксация
атмосферного азота
(N₂) и превращение
его в формы,
доступные
растениям (аммиак
NH₃)
Почва,
корневые
клубеньки
бобовых
растений
Обеспечение растений
азотом, повышение
плодородия почвы
Rhizobium
(Ризобиум),
Bradyrhizobium
(Брадиризобиум),
Azospirillum,
свободноживущие
цианобактерии
Нитрифицирующие
бактерии
Окисление аммиака
(NH₃) до нитритов
(NO₂⁻) и нитратов
(NO₃⁻)
Почва
Превращение аммиака
в формы, легко
усваиваемые
растениями, но
также более
подвижные и склонные
к вымыванию из почвы
Nitrosomonas
(Нитрозомонас),
Nitrobacter
(Нитробактер)
Денитрифицирующие
бактерии
Восстановление
нитратов (NO₃⁻) до
газообразного азота
(N₂O, N₂)
Бедные
кислородом
почвы, воды
Возвращение азота в
атмосферу, снижение
доступности азота
для растений
Pseudomonas
(Псевдомонас),
Bacillus (Бациллюс),
Clostridium
(Клостридиум)
Аммонифицирующие
бактерии
Минерализация
органических
соединений азота
(белков,
аминокислот) до
Почва, вода,
органические
остатки
Обеспечение растений
доступным азотом,
участие в
круговороте
органического
Широкий круг
гетеротрофных
бактерий

36.

Зеленые и пурпурные бактерии (отосятся к серобактериям) – это
фотосинтезирующие микроорганизмы, которые используют свет для получения
энергии. Они способны к бескислородному фотосинтезу, то есть используют свет для
получения энергии, но при этом не выделяют кислород.
Пигменты зеленых бактерий:
• Характерная особенность зеленых бактерий – мембранные пузырьки, заполненные
бактериохлорофиллами c, d или e. Именно хлоросомы отвечают за сбор света и
передачу энергии на реакционные центры.
• Дополнительные пигменты, которые защищают клетку от повреждения светом и
расширяют спектр поглощаемого света.
Пигменты пурпурных бактерий:
• Широкий спектр бактериохлорофиллов (a, b, c, d, e), которые поглощают свет в
инфракрасной области спектра.
• Придают клеткам пурпурный цвет и участвуют в сборе света и защите клетки.
Ключевые отличия в пигментации:
• У зеленых бактерий пигменты сосредоточены в хлоросомах, а у пурпурных они
распределены по всей цитоплазме.
• Зеленые бактерии используют преимущественно бактериохлорофиллы c, d или e, в
то время как пурпурные бактерии имеют более разнообразный набор
бактериохлорофиллов.
• Оба типа бактерий используют пигменты для сбора света и передачи энергии, но
есть некоторые различия в механизмах этого процесса.

37.

1. Азотфиксирующие бактерии:
• Бактерии рода Ризобиум вступают в симбиоз с бобовыми растениями (горох,
фасоль, соя, люпин), фиксируя атмосферный азот в клубеньках на корнях (Их еще
называют клубеньковыми бактериями)
• Другие примеры - Азотобактер, Клостридиум пастерианум.
2. Сапротрофные бактерии:
• Способна разлагать широкий спектр органических соединений.
• Образование в почве перегноя (гумуса) - повышает плодородие почвы.
• Примеры - Бацилла субтилис (сенная палочка),
Клостридиум перфрингенс,
Псевдомонада аэрогиноза
3. Цианобактерии (Цианофес, анабена, осциллятория, носток сливовидный, спирулина):
• Автотрофные фотосинтезирующие организмы, живущие в основном в пресных
водоёмах, некоторые - на влажной почве, нижней части стволов и в морях.
• Содержат хлорофилл, а также пигменты синего, красного и жёлтого цветов.
• Не имеют жгутиков, у некоторых есть газовые вакуоли (регулируют плавучесть).
• Некоторые представители способны фиксироваить атмосферный азот.
• Массовое размножение приводит к цветению воды.
• Могут вступать в симбиоз с другими организмами - протистами, мхами и
грибами.
4. Бактерии, постоянно обитающие в кишечнике человека:
• Утилизация клетчатки, производство некоторых витаминов.

38.

Бифидобактерии
и
пропионовокислые
бактерии
способны
синтезировать достаточное количество важных для организма
человека витаминов. Бактерии кишечной микрофлоры производят
витамины группы В (В1, В2, В3, В5, В6, В7, В9, В12) и витамин К

39.

5. Патогенные (болезнетворные) бактерии (смотреть в таблицу):
• Являются паразитами.
• Возбудители различных заболеваний человека, животных и растений.
6. Молочнокислые бактерии (Лактобациллы, Стрептококк лактис):
• Широко используются в производстве молочных продуктов (йогурты,
кефир, сыр).
• Применяется в сыроварении.
7. Уксуснокислые бактерии:
• Получение винного уксуса (этиловый спирт превращают в уксусную кту)
8. Биотехнологически значимые бактерии (Кишечная палочка):
• Широко используются в генетической инженерии как модельный организм.
• Используются в качестве биоинсектицида.
9. Бактерии, образующие биопленки:
• Образуют
биопленки
на
медицинских
имплантатах
и
других
поверхностях.
• Часто входят в состав нормальной микрофлоры кожи, но могут
вызывать инфекции при повреждении кожных покровов.
10. Бактерии, участвующие в геологических процессах:

40.

Болезнь
Возбудитель
болезни
Чума
Способ заражения
Очаг поражения
Чумная палочка
Источник инфекции - крысы и другие
грызуны, переносчик - блохи.
От человека к человеку воздушнокапельным путём
Лёгкие, лимфатические
узлы и другие
внутренние органы
Дифтерия
Коринобактерия
(палочковидная)
От человека к человеку воздушнокапельным путём, через предметы, с
которыми контактировал больной
Верхние дыхательные
пути, токсическое
поражение сердечнососудистой и нервной
системы, общая
интоксикация
(отравление организма)
Холера
Холерный вибрион
(в виде запятой)
Сырая вода, пищевые продукты,
контакт с больными людьми
Тонкий кишечник
Коклюш
Бордетелла
(палочковидная)
От человека к человеку воздушнокапельным путём
Верхние и нижние
дыхательные пути
Скарлатина Стрептококк
От человека к человеку контактным
или воздушно-капельным путём
Ротоглотка
Столбняк
Повреждённые кожные покровы
(попадание в рану почвы) и слизистая
оболочка
Кровь, нервная
система (двигательные
нейроны спинного
Клостридиум
(палочковидная)

41.

Болезнь
Возбудитель
болезни
Способ заражения
Очаг
поражения
Туберкулёз
Микобактерия
(туберкулёзная
палочка, палочка
Коха, бацилла
Коха)
От человека к человеку
воздушно-капельным путём.
Сальмонеллез
Сальмонелла
(палочковидная)
Через зараженные пищевые
Пищеварительный
продукты (в основном
тракт
животного происхожд. - яйца,
мясо), воду, грязные руки
Пищевое отравление
Кишечная палочка
Вместе с водой и
продуктами питания.
Пищеварительный
тракт
От человека к человеку
воздушно-капельным путём,
через загрязнённые
предметы, нестерильные
медицинские инструменты,
при употреблении
некачественных продуктов
питания.
Кожа, слизистая
оболочка носа,
структуры уха,
гайморова пазуха,
органы дыхания,
суставы, костный
мозг
Болезни кожи и подкожн. Золотистый
клетчатки, ринит,
стафилококк
отит и синусит,
фарингит, ларингит,
пневмония, бронхит,
плеврит, артрит и
остеомиелит,
эндокардит, пищевая
токсикоинфекция, сепсис
Лёгкие, органы
брюшной полости,
кости и суставы,
лимфоузлы

42.

Болезнь
болезни
Способ заражения
Очаг поражения
Сыпной тиф
Рикетсия
Провачека
(палочковидная)
Переносчик - платяная и головная
вошь
попадание бактерий
(риккетсий) из высохших фекалий
вшей на слизистые оболочки глаз,
полости рта, верхних дыхательных
путей, на поврежденную кожу
от
человека к человеку
Кожа, нервная и
сердечно-сосудистая
системы
Брюшной
тиф
Сальмонелла
тифи
(палочковидная)
Через загрязнённые пищевые
продукты и воду, контактнобытовым путём
Пищеварительный
тракт, лимфа, кровь,
легкие, костный мозг,
селезёнка
Гонорея
Нейсерия (кокк)
Половым путём
Половые органы
Сифилис
Трепонема
(спирохета)
Половым путём, через плаценту
Половые органы, далее (мать
плод), при переливании крови (почти) весь организм
Бациллярная
дизентерия
Шигелла
(палочковидная)
Контактно-бытовым путём
Подвздошная и толстая
кишка
Сибирская
язва
Сибиреязвенная
палочка
Контакт с больным животным, упние сырого (плохо обработанного)
мяса инфицированного животного,
воздушно-капельным путём
Кожа, легкие, ЖКТ
(желудочно-кишечный
тракт), кровь

43.

Сравнительная
характеристика бруцеллеза и
ботулизма
с ботулотоксином

44.

Размножение
бактерий
• Деление (бинарное деление)
— наиболее
распространенный способ
размножения бактерий.
• Клетка удваивает свою
ДНК, увеличивается в
размерах и делится на две
идентичные дочерние
клетки.
• Быстрый процесс (каждые
20-30 мин при
благоприятных условиях),
позволяет быстро
увеличить популяцию
• .Оптимальные условия
среды: питательные
вещества, температура,

45.

Спорообразование — это процесс, при котором некоторые виды бактерий, в
ответ
на
неблагоприятные
условия
окружающей
среды,
формируют
специализированные структуры — споры. Споры представляют собой покоящиеся
формы бактериальной клетки, обладающие высокой устойчивостью к различным
воздействиям.

46.

Методы термической обработки
продуктов
1. Пастеризация — это процесс нагревания продукта
до
определенной
температуры
в
течение
определенного
времени
с
целью
уничтожения
вегетативных форм патогенных микроорганизмов.
Споры бактерий при этом, как правило, сохраняются.
2. Стерилизация — это процесс полной дезинфекции
продукта,
при
котором
уничтожаются
все
микроорганизмы, включая споры.

47.

\

48.

Сравнительная
характеристика способов
распространения у бактерий
генетического материала
Однонаправленный
перенос!
т.е. перенос только
в одну сторону!!
(Вирус, заражающий бактериальные
клетки)