BAKTÉRIE
veľká skupina jednobunkových mikroorganizmov charakterizovaných absenciou bunkového jadra obklopeného membránou. Genetický materiál baktérie (deoxyribonukleová kyselina, alebo DNA) zároveň zaberá v bunke veľmi špecifické miesto – zónu nazývanú nukleoid. Organizmy s takouto bunkovou štruktúrou sa nazývajú prokaryoty („prednukleárne“), na rozdiel od všetkých ostatných - eukaryoty („skutočné jadro“), ktorých DNA sa nachádza v jadre obklopenom škrupinou. Baktérie, predtým považované za mikroskopické rastliny, sú teraz zaradené do nezávislého kráľovstva Monera - jedného z piatich v súčasnom klasifikačnom systéme, spolu s rastlinami, zvieratami, hubami a protistami.
Fosílne dôkazy. Baktérie sú pravdepodobne najstaršou známou skupinou organizmov. Vrstvené kamenné stavby – stromatolity – datované v niektorých prípadoch do začiatku archeozoika (archejského), t.j. vznikol pred 3,5 miliardami rokov, - výsledok životnej činnosti baktérií, zvyčajne fotosyntetizujúcich, tzv. modrozelené riasy. Podobné štruktúry (bakteriálne filmy impregnované uhličitanmi) sa tvoria aj dnes, hlavne pri pobreží Austrálie, Baham, v Kalifornskom a Perzskom zálive, ale sú pomerne zriedkavé a nedosahujú veľké veľkosti, pretože bylinožravé organizmy, ako ulitníky , živiť sa nimi. V súčasnosti stromatolity rastú hlavne tam, kde tieto živočíchy chýbajú kvôli vysokej slanosti vody alebo z iných dôvodov, ale pred objavením sa bylinožravých foriem počas evolúcie mohli dosiahnuť obrovské veľkosti, čo predstavuje základný prvok oceánskej plytkej vody, porovnateľný s modernými. koralové útesy. V niektorých starovekých horninách sa našli drobné zuhoľnatené guľôčky, o ktorých sa tiež predpokladá, že sú pozostatkami baktérií. Prvé jadrové, t.j. eukaryotické bunky sa vyvinuli z baktérií približne pred 1,4 miliardami rokov.
Ekológia. Baktérie sú hojne zastúpené v pôde, na dne jazier a oceánov – všade tam, kde sa hromadí organická hmota. Žijú v chlade, keď je teplomer tesne nad nulou, a v horúcich kyslých prameňoch s teplotami nad 90 ° C. Niektoré baktérie tolerujú veľmi vysokú slanosť; najmä sú to jediné organizmy nachádzajúce sa v Mŕtvom mori. V atmosfére sú prítomné v kvapkách vody a ich množstvo tam zvyčajne koreluje s prašnosťou vzduchu. V mestách teda dažďová voda obsahuje oveľa viac baktérií ako vo vidieckych oblastiach. V chladnom vzduchu vysokých hôr a polárnych oblastí je ich málo, nachádzajú sa však aj v spodnej vrstve stratosféry v nadmorskej výške 8 km. Tráviaci trakt zvierat je husto osídlený baktériami (zvyčajne neškodnými). Pokusy ukázali, že pre život väčšiny druhov nie sú potrebné, hoci niektoré vitamíny dokážu syntetizovať. U prežúvavcov (kravy, antilopy, ovce) a mnohých termitov sa však podieľajú na trávení rastlinnej potravy. Okrem toho sa imunitný systém zvieraťa chovaného v sterilných podmienkach nevyvíja normálne kvôli nedostatku bakteriálnej stimulácie. Normálna bakteriálna flóra čriev je dôležitá aj pre potlačenie škodlivých mikroorganizmov, ktoré sa tam dostanú.
ŠTRUKTÚRA A ŽIVOTNÁ ČINNOSŤ BAKTÉRIÍ
Baktérie sú oveľa menšie ako bunky mnohobunkových rastlín a živočíchov. Ich hrúbka je zvyčajne 0,5-2,0 mikrónov a ich dĺžka je 1,0-8,0 mikrónov. Niektoré formy sú sotva viditeľné pri rozlíšení štandardných svetelných mikroskopov (približne 0,3 mikrónu), ale sú známe aj druhy s dĺžkou viac ako 10 mikrónov a šírkou, ktorá tiež presahuje špecifikované limity, a množstvo veľmi tenkých baktérií môže dĺžka presahuje 50 mikrónov. Na plochu zodpovedajúcu bodu označenému ceruzkou sa zmestí štvrť milióna stredne veľkých zástupcov tohto kráľovstva.
Štruktúra. Na základe ich morfologických znakov sa rozlišujú tieto skupiny baktérií: koky (viac-menej guľovité), bacily (tyčinky alebo valce so zaoblenými koncami), spirilla (tuhé špirály) a spirochéty (tenké a ohybné vlasové formy). Niektorí autori majú tendenciu spájať posledné dve skupiny do jednej – spirilla. Prokaryoty sa od eukaryotov líšia najmä absenciou vytvoreného jadra a typickou prítomnosťou iba jedného chromozómu – veľmi dlhej kruhovej molekuly DNA pripojenej v jednom bode k bunkovej membráne. Prokaryoty tiež nemajú membránou uzavreté intracelulárne organely nazývané mitochondrie a chloroplasty. V eukaryotoch mitochondrie produkujú energiu počas dýchania a fotosyntéza prebieha v chloroplastoch (pozri tiež BUNKA). U prokaryotov preberá celá bunka (a predovšetkým bunková membrána) funkciu mitochondrie a vo fotosyntetických formách aj funkciu chloroplastu. Podobne ako eukaryoty, aj vo vnútri baktérií sa nachádzajú malé nukleoproteínové štruktúry – ribozómy, potrebné na syntézu bielkovín, ale nie sú spojené so žiadnymi membránami. Až na niekoľko výnimiek nie sú baktérie schopné syntetizovať steroly, dôležité zložky membrán eukaryotických buniek. Mimo bunkovej membrány je väčšina baktérií pokrytá bunkovou stenou, ktorá trochu pripomína celulózovú stenu rastlinných buniek, ale pozostáva z iných polymérov (zahŕňajú nielen sacharidy, ale aj aminokyseliny a látky špecifické pre baktérie). Táto membrána zabraňuje prasknutiu bakteriálnej bunky, keď sa do nej dostane voda cez osmózu. Na vrchu bunkovej steny je často ochranná slizničná kapsula. Mnohé baktérie sú vybavené bičíkmi, s ktorými aktívne plávajú. Bakteriálne bičíky sú štruktúrované jednoduchšie a trochu inak ako podobné štruktúry eukaryotov.
"TYPICKÁ" BAKTERIÁLNA BUNKA a jeho základné štruktúry.
Senzorické funkcie a správanie. Mnohé baktérie majú chemické receptory, ktoré zisťujú zmeny kyslosti prostredia a koncentrácie rôznych látok, ako sú cukry, aminokyseliny, kyslík a oxid uhličitý. Každá látka má svoj vlastný typ takýchto „chuťových“ receptorov a strata jedného z nich v dôsledku mutácie vedie k čiastočnej „chutovej slepote“. Mnohé pohyblivé baktérie reagujú aj na teplotné výkyvy a fotosyntetické druhy reagujú na zmeny intenzity svetla. Niektoré baktérie vnímajú smer magnetických siločiar, vrátane magnetického poľa Zeme, pomocou častíc magnetitu (magnetická železná ruda - Fe3O4) prítomných v ich bunkách. Vo vode baktérie využívajú túto schopnosť plávať pozdĺž siločiar pri hľadaní priaznivého prostredia. Podmienené reflexy v baktériách nie sú známe, ale majú určitý druh primitívnej pamäte. Pri plávaní porovnávajú vnímanú intenzitu podnetu s jeho predchádzajúcou hodnotou, t.j. určiť, či sa zväčšil alebo zmenšil, a na základe toho zachovať smer pohybu alebo ho zmeniť.
Reprodukcia a genetika. Baktérie sa rozmnožujú nepohlavne: DNA v ich bunke sa replikuje (zdvojuje), bunka sa rozdelí na dve časti a každá dcérska bunka dostane jednu kópiu rodičovskej DNA. Bakteriálna DNA sa môže prenášať aj medzi nedeliacimi sa bunkami. Zároveň nedochádza k ich fúzii (ako u eukaryotov), nezvyšuje sa počet jedincov a zvyčajne sa do inej bunky prenesie len malá časť genómu (kompletná sada génov), na rozdiel od tzv. „skutočný“ sexuálny proces, v ktorom potomok dostane od každého rodiča kompletnú sadu génov. Tento prenos DNA môže prebiehať tromi spôsobmi. Pri transformácii baktéria absorbuje „nahú“ DNA z prostredia, ktorá sa tam dostala pri ničení iných baktérií alebo bola experimentátorom zámerne „podsunutá“. Proces sa nazýva transformácia, pretože v počiatočných štádiách jeho štúdia bola hlavná pozornosť venovaná premene (premene) neškodných organizmov na virulentné týmto spôsobom. Fragmenty DNA môžu z baktérií na baktérie prenášať aj špeciálne vírusy – bakteriofágy. Toto sa nazýva transdukcia. Známy je aj proces, ktorý pripomína oplodnenie a nazýva sa konjugácia: baktérie sú navzájom spojené dočasnými tubulárnymi výbežkami (kopulačné fimbrie), cez ktoré prechádza DNA z „mužskej“ bunky do „ženskej“. Niekedy baktérie obsahujú veľmi malé dodatočné chromozómy – plazmidy, ktoré sa môžu prenášať aj z jedinca na jedinca. Ak plazmidy obsahujú gény, ktoré spôsobujú rezistenciu na antibiotiká, hovoria o infekčnej rezistencii. Z medicínskeho hľadiska je dôležitý, pretože sa môže šíriť medzi rôznymi druhmi a dokonca rodmi baktérií, v dôsledku čoho sa celá bakteriálna flóra povedzme čriev stáva odolnou voči pôsobeniu niektorých liekov.
METABOLIZMUS
Čiastočne kvôli malej veľkosti baktérií je ich rýchlosť metabolizmu oveľa vyššia ako rýchlosť eukaryotov. Za najpriaznivejších podmienok môžu niektoré baktérie zdvojnásobiť svoju celkovú hmotnosť a počet približne každých 20 minút. Vysvetľuje to skutočnosť, že množstvo ich najdôležitejších enzýmových systémov funguje veľmi vysokou rýchlosťou. Králik teda potrebuje na syntézu molekuly proteínu niekoľko minút, zatiaľ čo baktériám to trvá niekoľko sekúnd. V prirodzenom prostredí, napríklad v pôde, je však väčšina baktérií „na hladovke“, takže ak sa ich bunky delia, nie je to každých 20 minút, ale raz za niekoľko dní.
Výživa. Baktérie sú autotrofné a heterotrofné. Autotrofy („samoživiace sa“) nepotrebujú látky produkované inými organizmami. Ako hlavný alebo jediný zdroj uhlíka využívajú oxid uhličitý (CO2). Začlenením CO2 a iných anorganických látok, najmä amoniaku (NH3), dusičnanov (NO-3) a rôznych zlúčenín síry do zložitých chemických reakcií, syntetizujú všetky biochemické produkty, ktoré potrebujú. Heterotrofy („živiace sa inými“) využívajú organické látky (obsahujúce uhlík) syntetizované inými organizmami, najmä cukry, ako hlavný zdroj uhlíka (niektoré druhy potrebujú aj CO2). Keď sú tieto zlúčeniny oxidované, dodávajú energiu a molekuly potrebné pre rast a fungovanie buniek. V tomto zmysle sú heterotrofné baktérie, ktoré zahŕňajú veľkú väčšinu prokaryotov, podobné ľuďom.
Hlavné zdroje energie. Ak sa na tvorbu (syntézu) bunkových zložiek využíva hlavne svetelná energia (fotóny), potom sa tento proces nazýva fotosyntéza a druhy, ktoré sú jej schopné, sa nazývajú fototrofy. Fototrofné baktérie sa delia na fotoheterotrofy a fotoautotrofy podľa toho, ktoré zlúčeniny – organické alebo anorganické – slúžia ako ich hlavný zdroj uhlíka. Fotoautotrofné sinice (modrozelené riasy), podobne ako zelené rastliny, rozkladajú molekuly vody (H2O) pomocou svetelnej energie. Tým sa uvoľňuje voľný kyslík (1/2O2) a vzniká vodík (2H+), o ktorom sa dá povedať, že premieňa oxid uhličitý (CO2) na sacharidy. Zelené a fialové sírne baktérie využívajú svetelnú energiu na rozklad iných anorganických molekúl, ako je sírovodík (H2S), a nie vodu. Výsledkom je tiež produkcia vodíka, ktorý znižuje oxid uhličitý, ale neuvoľňuje sa žiadny kyslík. Tento typ fotosyntézy sa nazýva anoxygénny. Fotoheterotrofné baktérie, ako napríklad fialové nesírne baktérie, využívajú svetelnú energiu na výrobu vodíka z organických látok, najmä izopropanolu, ale ich zdrojom môže byť aj plyn H2. Ak je hlavným zdrojom energie v bunke oxidácia chemikálií, baktérie sa nazývajú chemoheterotrofy alebo chemoautotrofy, podľa toho, či molekuly slúžia ako hlavný zdroj uhlíka – organického alebo anorganického. V prvom prípade organická hmota poskytuje energiu aj uhlík. Chemoautotrofy získavajú energiu z oxidácie anorganických látok, ako je vodík (do vody: 2H4 + O2 až 2H2O), železo (Fe2+ až Fe3+) alebo síra (2S + 3O2 + 2H2O až 2SO42- + 4H+) a uhlík z CO2. Tieto organizmy sa tiež nazývajú chemolithotrofy, čím sa zdôrazňuje, že sa „živia“ skalami.
Dych. Bunkové dýchanie je proces uvoľňovania chemickej energie uloženej v molekulách „potravy“ na jej ďalšie využitie v životne dôležitých reakciách. Dýchanie môže byť aeróbne a anaeróbne. V prvom prípade to vyžaduje kyslík. Je potrebný pre prácu tzv. elektrónový transportný systém: elektróny sa pohybujú z jednej molekuly do druhej (uvoľňuje sa energia) a nakoniec spoja kyslík spolu s vodíkovými iónmi - vzniká voda. Anaeróbne organizmy kyslík nepotrebujú a pre niektoré druhy tejto skupiny je dokonca jedovatý. Elektróny uvoľnené počas dýchania sa viažu na iné anorganické akceptory, ako je dusičnan, síran alebo uhličitan, alebo (v jednej forme takéhoto dýchania - fermentácia) na špecifickú organickú molekulu, najmä glukózu. Pozri tiež METABOLIZMUS.
KLASIFIKÁCIA
Vo väčšine organizmov sa druh považuje za reprodukčne izolovanú skupinu jedincov. V širšom zmysle to znamená, že zástupcovia daného druhu môžu plodiť plodné potomstvo párením len s vlastným druhom, ale nie s jedincami iných druhov. Gény konkrétneho druhu teda spravidla nepresahujú jeho hranice. V baktériách však môže dôjsť k výmene génov medzi jedincami nielen rôznych druhov, ale aj rôznych rodov, takže či je tu legitímne aplikovať zaužívané koncepty evolučného pôvodu a príbuzenstva, nie je celkom jasné. Kvôli týmto a ďalším ťažkostiam zatiaľ neexistuje všeobecne akceptovaná klasifikácia baktérií. Nižšie je uvedený jeden z najpoužívanejších variantov.
KRÁĽOVSTVO MONERA
Phylum Gracilicutes (tenkostenné gramnegatívne baktérie)
Trieda Scotobacteria (nefotosyntetické formy, ako sú myxobaktérie) Trieda Anoxyfotobaktérie (fotosyntetické formy neprodukujúce kyslík, ako sú napríklad purpurové sírne baktérie) Trieda Oxyfotobaktérie (fotosyntetické formy produkujúce kyslík, ako sú sinice)
Phylum Firmicutes (hrubostenné grampozitívne baktérie)
Trieda Firmibacteria (tvrdobunkové formy, ako sú klostrídie)
Trieda Thallobacteria (rozvetvené formy, napr. aktinomycéty)
Phylum Tenericutes (Gramnegatívne baktérie bez bunkovej steny)
Trieda Mollicutes (mäkkobunkové formy, ako sú mykoplazmy)
Phylum Mendosicutes (baktérie s defektnými bunkovými stenami)
Trieda Archaebacteria (staroveké formy, napr. tvoriace metán)
domény. Nedávne biochemické štúdie ukázali, že všetky prokaryoty sú jasne rozdelené do dvoch kategórií: malá skupina archaebaktérií (Archaebacteria - "staroveké baktérie") a všetky ostatné, nazývané eubaktérie (Eubacteria - "pravé baktérie"). Predpokladá sa, že archaebaktérie sú v porovnaní s eubaktériami primitívnejšie a bližšie k spoločnému predkovi prokaryotov a eukaryotov. Od iných baktérií sa líšia niekoľkými významnými znakmi, medzi ktoré patrí zloženie molekúl ribozomálnej RNA (rRNA), ktoré sa podieľajú na syntéze bielkovín, chemická štruktúra lipidov (látky podobné tuku) a prítomnosť niektorých iných látok v bunkovej stene namiesto proteín-sacharidový polymér mureín. Vo vyššie uvedenom klasifikačnom systéme sú archebaktérie považované len za jeden z typov toho istého kráľovstva, ktoré spája všetky eubaktérie. Podľa niektorých biológov sú však rozdiely medzi archebaktériami a eubaktériami také hlboké, že je správnejšie považovať archebaktérie v rámci Monera za špeciálne podkráľovstvo. Nedávno sa objavil ešte radikálnejší návrh. Molekulárna analýza odhalila také významné rozdiely v štruktúre génov medzi týmito dvoma skupinami prokaryotov, že niektorí považujú ich prítomnosť v tej istej ríši organizmov za nelogickú. V tejto súvislosti sa navrhuje vytvoriť taxonomickú kategóriu (taxón) ešte vyššej úrovne, nazvať ju doménou, a rozdeliť všetko živé do troch domén – Eucarya (eukaryoty), Archaea (archaebaktérie) a Baktérie (súčasné eubaktérie). .
EKOLÓGIA
Dve najdôležitejšie ekologické funkcie baktérií sú fixácia dusíka a mineralizácia organických zvyškov.
Fixácia dusíka. Väzba molekulárneho dusíka (N2) na amoniak (NH3) sa nazýva fixácia dusíka a jeho oxidácia na dusitany (NO-2) a dusičnany (NO-3) sa nazýva nitrifikácia. Toto sú životne dôležité procesy pre biosféru, pretože rastliny potrebujú dusík, ale môžu absorbovať iba jeho viazané formy. V súčasnosti približne 90 % (cca 90 miliónov ton) z ročného množstva takto „fixovaného“ dusíka poskytujú baktérie. Zvyšok produkujú chemické závody alebo vzniká pri úderoch blesku. Dusík vo vzduchu, ktorý je cca. 80% atmosféry je viazaných hlavne na gramnegatívny rod Rhizobium a sinice. Druhy Rhizobium vstupujú do symbiózy s približne 14 000 druhmi bôbovitých rastlín (čeľaď Leguminosae), medzi ktoré patrí napríklad ďatelina, lucerna, sója či hrach. Tieto baktérie žijú v tzv. uzliny - opuchy vytvorené na koreňoch v ich prítomnosti. Baktérie získavajú organické látky (výživu) z rastliny a na oplátku dodávajú hostiteľovi fixovaný dusík. Ročne sa takto fixuje až 225 kg dusíka na hektár. Nestrukovinové rastliny, ako je jelša, tiež vstupujú do symbiózy s inými baktériami viažucimi dusík. Sinice fotosyntetizujú podobne ako zelené rastliny a uvoľňujú kyslík. Mnohé z nich sú tiež schopné viazať vzdušný dusík, ktorý potom spotrebúvajú rastliny a napokon aj živočíchy. Tieto prokaryoty slúžia ako dôležitý zdroj fixovaného dusíka v pôde vo všeobecnosti a najmä v ryžových poliach na východe, ako aj ako jeho hlavný dodávateľ pre oceánske ekosystémy.
Mineralizácia. Takto sa nazýva rozklad organických zvyškov na oxid uhličitý (CO2), vodu (H2O) a minerálne soli. Z chemického hľadiska je tento proces ekvivalentný spaľovaniu, preto si vyžaduje veľké množstvo kyslíka. Vrchná vrstva pôdy obsahuje od 100 000 do 1 miliardy baktérií na 1 g, t.j. približne 2 tony na hektár. Typicky sú všetky organické zvyšky, akonáhle sú v zemi, rýchlo oxidované baktériami a hubami. Odolnejšia voči rozkladu je hnedastá organická látka nazývaná humínová kyselina, ktorá vzniká najmä z lignínu obsiahnutého v dreve. Hromadí sa v pôde a zlepšuje jej vlastnosti.
BAKTÉRIE A PRIEMYSEL
Vzhľadom na rozmanitosť chemických reakcií, ktoré baktérie katalyzujú, nie je prekvapujúce, že sa vo výrobe široko používajú, v niektorých prípadoch už od staroveku. Prokaryoty zdieľajú slávu takýchto mikroskopických ľudských pomocníkov s hubami, predovšetkým kvasinkami, ktoré zabezpečujú väčšinu procesov alkoholového kvasenia, napríklad pri výrobe vína a piva. Teraz, keď bolo možné zaviesť do baktérií užitočné gény, ktoré im umožnia syntetizovať cenné látky, ako je inzulín, priemyselné využitie týchto živých laboratórií dostalo nový silný impulz. Pozri tiež GENETICKÉ INŽINIERSTVO.
Potravinársky priemysel. V súčasnosti baktérie tento priemysel využíva najmä na výrobu syrov, iných fermentovaných mliečnych výrobkov a octu. Hlavnými chemickými reakciami sú tu tvorba kyselín. Baktérie rodu Acetobacter teda pri výrobe octu oxidujú etylalkohol obsiahnutý v cideri alebo iných tekutinách na kyselinu octovú. Podobné procesy sa vyskytujú, keď je kapusta kyslá: anaeróbne baktérie fermentujú cukry obsiahnuté v listoch tejto rastliny na kyselinu mliečnu, ako aj na kyselinu octovú a rôzne alkoholy.
Lúhovanie rudy. Na lúhovanie rúd nízkej kvality sa využívajú baktérie, t.j. ich premenou na roztok solí cenných kovov, predovšetkým medi (Cu) a uránu (U). Príkladom je spracovanie chalkopyritu alebo pyritu medi (CuFeS2). Hromady tejto rudy sa periodicky zalievajú vodou, ktorá obsahuje chemolitotrofné baktérie rodu Thiobacillus. Počas svojej životnej činnosti oxidujú síru (S), pričom vznikajú rozpustné sírany medi a železa: CuFeS2 + 4O2 v CuSO4 + FeSO4. Takéto technológie výrazne zjednodušujú získavanie cenných kovov z rúd; v princípe sú ekvivalentné procesom, ktoré sa vyskytujú v prírode pri zvetrávaní hornín.
Recyklácia. Baktérie tiež slúžia na premenu odpadových materiálov, ako sú splašky, na menej nebezpečné alebo dokonca užitočné produkty. Odpadová voda je jedným z najpálčivejších problémov moderného ľudstva. Ich úplná mineralizácia si vyžaduje obrovské množstvo kyslíka a v bežných nádržiach, kde je zvykom tento odpad ukladať, už nie je dostatok kyslíka na jeho „neutralizáciu“. Riešenie spočíva v dodatočnom prevzdušňovaní odpadových vôd v špeciálnych bazénoch (prevzdušňovacích nádržiach): vďaka tomu majú mineralizujúce baktérie dostatok kyslíka na úplné rozloženie organickej hmoty a v najpriaznivejších prípadoch sa pitná voda stáva jedným z konečných produktov procesu. Nerozpustný sediment zostávajúci po ceste môže byť podrobený anaeróbnej fermentácii. Aby takéto úpravne vody zaberali čo najmenej miesta a peňazí, je potrebná dobrá znalosť bakteriológie.
Iné použitia. Medzi ďalšie dôležité oblasti priemyselnej aplikácie baktérií patrí napríklad lalok ľanu, t.j. oddelenie jeho spriadacích vlákien od iných častí rastliny, ako aj produkcia antibiotík, najmä streptomycínu (baktérie rodu Streptomyces).
BOJ PROTI BAKTÉRIÁM V PRIEMYSLE
Baktérie nie sú len prospešné; Boj proti ich masovej reprodukcii, napríklad v potravinárskych výrobkoch alebo vo vodných systémoch celulózok a papierní, sa stal celou oblasťou činnosti. Potraviny sa kazia vplyvom baktérií, húb a vlastných enzýmov, ktoré spôsobujú autolýzu („samotrávenie“), pokiaľ nie sú inaktivované teplom alebo iným spôsobom. Keďže baktérie sú hlavnou príčinou kazenia, vývoj efektívnych systémov skladovania potravín vyžaduje znalosť limitov tolerancie týchto mikroorganizmov. Jednou z najbežnejších technológií je pasterizácia mlieka, ktorá zabíja baktérie spôsobujúce napríklad tuberkulózu a brucelózu. Mlieko sa udržiava pri teplote 61-63 °C počas 30 minút alebo pri teplote 72-73 °C iba 15 sekúnd. To nezhoršuje chuť produktu, ale inaktivuje patogénne baktérie. Víno, pivo a ovocné šťavy môžu byť tiež pasterizované. Výhody skladovania potravín v chlade sú už dlho známe. Nízke teploty baktérie nezabíjajú, ale bránia im v raste a rozmnožovaní. Pravda, pri zmrazení napríklad na -25 °C sa počet baktérií po niekoľkých mesiacoch zníži, no veľké množstvo týchto mikroorganizmov stále prežíva. Pri teplotách tesne pod nulou sa baktérie ďalej množia, no veľmi pomaly. Ich životaschopné kultúry môžu byť po lyofilizácii (lyofilizácii) skladované takmer neobmedzene v médiu obsahujúcom proteín, ako je krvné sérum. Medzi ďalšie známe spôsoby skladovania potravín patrí sušenie (sušenie a údenie), pridávanie veľkého množstva soli alebo cukru, čo je fyziologicky ekvivalentné dehydratácii a morenie, t.j. umiestnením do koncentrovaného roztoku kyseliny. Keď kyslosť prostredia zodpovedá pH 4 a nižšie, životná aktivita baktérií je zvyčajne výrazne inhibovaná alebo zastavená.
BAKTÉRIE A CHOROBY
ŠTÚDIUM BAKTÉRIÍ
Mnohé baktérie sa ľahko pestujú v tzv. kultivačné médium, ktoré môže obsahovať mäsový bujón, čiastočne strávený proteín, soli, dextrózu, plnú krv, jej sérum a ďalšie zložky. Koncentrácia baktérií v takýchto podmienkach zvyčajne dosahuje približne miliardu na centimeter kubický, čo spôsobuje zakalenie prostredia. Na štúdium baktérií je potrebné mať možnosť získať ich čisté kultúry, čiže klony, ktoré sú potomkami jedinej bunky. Je to potrebné napríklad na zistenie, akým typom baktérie sa pacient infikoval a na aké antibiotikum je tento typ citlivý. Mikrobiologické vzorky, ako sú výtery z hrdla alebo rany, vzorky krvi, vzorky vody alebo iných materiálov, sa veľmi zriedia a nanášajú na povrch polotuhého média: na ňom sa z jednotlivých buniek vyvinú okrúhle kolónie. Tvrdidlom pre kultivačné médium je zvyčajne agar, polysacharid získaný z určitých morských rias a nestráviteľný takmer žiadnym typom baktérií. Agarové médium sa používa vo forme „hejn“, t.j. šikmé plochy vytvorené v skúmavkách stojacich pod veľkým uhlom pri tuhnutí roztaveného kultivačného média alebo vo forme tenkých vrstiev v sklenených Petriho miskách - plochých okrúhlych nádobách, uzavretých viečkom rovnakého tvaru, ale o niečo väčším priemerom. Zvyčajne sa bakteriálna bunka za deň stihne rozmnožiť natoľko, že vytvorí kolóniu, ktorá je ľahko viditeľná voľným okom. Dá sa preniesť do iného prostredia na ďalšie štúdium. Všetky kultivačné médiá musia byť pred začatím rastu baktérií sterilné a v budúcnosti by sa mali prijať opatrenia, ktoré zabránia usadzovaniu nežiaducich mikroorganizmov na nich. Ak chcete preskúmať baktérie pestované týmto spôsobom, zohrejte tenkú drôtenú slučku v plameni, dotknite sa ňou najskôr kolónie alebo náteru a potom kvapky vody nanesenej na podložné sklíčko. Po rovnomernom rozložení odobratého materiálu v tejto vode sa sklo vysuší a rýchlo prejde cez plameň horáka dvakrát alebo trikrát (strana s baktériami by mala smerovať nahor): v dôsledku toho sú mikroorganizmy pevne, bez poškodenia pripevnené k podkladu. Na povrch prípravku sa nakvapká farbivo, potom sa sklo umyje vo vode a opäť sa vysuší. Teraz môžete vzorku preskúmať pod mikroskopom. Čisté kultúry baktérií sa identifikujú najmä podľa ich biochemických vlastností, t.j. určiť, či z určitých cukrov tvoria plyn alebo kyseliny, či sú schopné tráviť bielkoviny (skvapalniť želatínu), či potrebujú na rast kyslík atď. Kontrolujú tiež, či sú zafarbené špecifickými farbivami. Citlivosť na určité lieky, ako sú antibiotiká, možno určiť umiestnením malých kotúčikov filtračného papiera namočeného v týchto látkach na povrch zamorený baktériami. Ak akákoľvek chemická zlúčenina zabíja baktérie, okolo príslušného disku sa vytvorí zóna bez baktérií.
Collierova encyklopédia. - Otvorená spoločnosť. 2000 .
Všetky baktérie majú určité morfologické vlastnosti (tvar, veľkosť, povaha ich umiestnenia v nátere) a farbiace vlastnosti (schopnosť farbiť).
Existujú 4 hlavné formy baktérií (obr. 1): sférické (guľovité) alebo kokoidné (z gréckeho kokkos – zrno); tyčovitý (valcový); zvlnené (špirála); vláknité. Okrem toho existujú baktérie, ktoré majú trojuholníkový, hviezdicový, tanierovitý tvar. Boli objavené takzvané štvorcové baktérie, ktoré tvoria zhluky 8 alebo 16 buniek vo forme listu.
Ryža. 1. Formy jednobunkových baktérií: 1- mikrokoky; 2 – diplokoky; 3 – streptokoky; 4 – stafylokoky; 5 – sarcíny; 6 – tyčinkovité baktérie; 7 – špirála; 8 – vibriá (Schlegel G., 1987).
Kokoidné baktérie zvyčajne majú tvar pravidelnej gule s priemerom 1,0 - 1,5 mikrónu; niektoré sú fazuľovitého tvaru, kopijovitého, elipsoidného tvaru. Na základe povahy relatívnej polohy buniek vytvorených po delení buniek sú koky rozdelené do nasledujúcich skupín:
Mikrokoky (z latinského micros - malé). Bunky sa delia v jednej rovine a najčastejšie sa ihneď oddeľujú od matky. Sú umiestnené jednotlivo, náhodne. Neexistujú žiadne saprofyty, ktoré by boli pre človeka patogénne (obr. 1.1).
Diplokoky (z latinského diplos - dvojitý). Delenie prebieha v jednej rovine s tvorbou párov buniek, ktoré sú buď fazuľovitého alebo kopijovitého tvaru. Napríklad pôvodcom kvapavky je Neisseria gonorrhoeae, pôvodcom zápalu pľúc je Streptococcus pneumoniae (obr. 1.2).
Streptokoky (z latinského streptos - reťazec). Bunkové delenie prebieha v jednej rovine, ale množiace sa bunky medzi sebou udržiavajú spojenia a vytvárajú reťazce rôznej dĺžky, ktoré pripomínajú šnúrky guľôčok. Mnohé streptokoky sú pre človeka patogénne a spôsobujú rôzne ochorenia: šarlach, bolesť hrdla, hnisavý zápal a iné. Napríklad Streptococcus pyogenes (obr. 1.3).
Stafylokoky (z latinčiny staphyle - strapec hrozna). Bunky sa delia v niekoľkých rovinách a výsledné bunky sú usporiadané do zhlukov pripomínajúcich strapce hrozna. Stafylokoky spôsobujú viac ako 100 rôznych ľudských chorôb. Sú najčastejšími pôvodcami hnisavého zápalu. Napríklad Staphylococcus aureus (obr. 1.4).
Tetrakoky (z latinčiny tetra - štyri). Rozdelenie prebieha v dvoch navzájom kolmých rovinách s tvorbou tetrád. Druhy patogénne pre ľudí sú veľmi zriedkavé.
Sarcinas (z lat. sarcina – zväzok, balík). Rozdelenie prebieha v troch na seba kolmých rovinách s tvorbou balíkov (balíkov) po 8, 16, 32 alebo viacerých jedincoch. Časté sú najmä vo vzduchu. Existujú oportunní zástupcovia (obr. 1.5).
Tyčinkovité (valcovité tvary) (obr. 1.6).
Podľa umiestnenia palíc sa delia na:
Osamelé alebo náhodne umiestnené - monobaktérie. Napríklad Escherihia coli.
Usporiadané v pároch (v jednej línii) – diplobacillus, diplobaktérie. Napríklad Pseudomonas.
Zoradené do reťazca - streptobacily, streptobaktérie. Napríklad Bacillus anthracis je pôvodcom antraxu.
Podľa dĺžky:
Veľmi krátke, menej ako 1,0 mikrónu - kokobaktérie. Napríklad Francisella tularensis je pôvodcom tularémie.
Krátke 1,5 - 3,0 mikrónov. Patria sem väčšina patogénov črevných infekcií.
Dlhé, viac ako 3,0 mikrónov. Napríklad pôvodcom plynatej gangrény je Clostridium novyi.
Konce tyčiniek môžu byť:
Zaoblené. Napríklad Escherihia coli atď.
Špicatý. Napríklad Fusobacterium.
Zahustený. Napríklad v pôvodcovi záškrtu v dôsledku volutínových zŕn (rezervné živiny).
Obrezaný. Napríklad Bacillus anthracis je pôvodcom antraxu.
Podľa priemeru palíc sa delia na:
Tenký (pôvodca tuberkulózy - Mycobacterium tuberculosis).
Hustý (pôvodca plynatej gangrény – Clostridium perfringens).
Tyčinky, ktoré tvoria spóru, sa delia na:
Bacily sú aeróbne spórotvorné baktérie. Spóra takýchto tyčiniek je zvyčajne umiestnená centrálne a jej priemer nepresahuje šírku baktérie (obr. 10).
Klostrídie sú anaeróbne spórotvorné baktérie. Ich spóry sú umiestnené terminálne alebo subterminálne. Je veľký, čím sa napína membrána baktérií a vyzerajú ako vreteno alebo tenisová raketa (obr. 10).
Točené (špirálové) tvary.
Na základe počtu a povahy kučier, ako aj priemeru buniek, sú rozdelené do troch skupín:
Treponema je baktéria s 8-14 kučeravkami rovnakej amplitúdy. Treponema pallidum je pôvodcom syfilisu.
Borélie sú nepravidelne zakrivené spirochéty s 2–3 alebo viacerými kučerami nerovnakej výšky. Borrelia recurretis – pôvodca recidivujúcej horúčky
Leptospira - majú esovitý tvar alebo tvar C, asi dva tucty malých kučier s háčikmi na koncoch. Leptospira interrogans je pôvodcom leptospirózy.
Vibrios (z gréckeho vibrio - krútim sa, ohýbam) majú jeden ohyb, nepresahujúci štvrtinu otáčky špirály. Napríklad Vibrio cholerae je pôvodcom cholery (obr. 1.8).
Spirilla (z gréckeho speira - kučera) sú bunky s veľkým priemerom a malým (2 - 3) počtom kučier. Príkladom je Spirillium minor (obr. 1.7).
Spirochety (z gréckeho speira - kučera, chaita - vlasy) sú špirálovité, pohyblivé baktérie. Medzi patogénne pre ľudí patria:
Závitovité formy.
Existujú dva typy vláknitých baktérií: tie, ktoré tvoria dočasné vlákna a trvalé vlákna.
Dočasné vlákna, niekedy s vetvami, tvoria tyčinkovité baktérie, keď sú porušené podmienky pre ich rast alebo reguláciu bunkového delenia (mykobaktérie, korynebaktérie, ako aj rickettsie, mykoplazmy, mnohé gramnegatívne a grampozitívne baktérie). Keď sa obnoví mechanizmus regulácie delenia a normálne rastové podmienky, tieto baktérie obnovia svoju obvyklú veľkosť.
Trvalé vláknité formy sú tvorené z tyčinkovitých buniek pospájaných do dlhých reťazcov buď pomocou slizu, alebo puzdier, alebo mostíkov (sírne baktérie, železité baktérie).
Na štúdium farbiacich vlastností mikroorganizmov a ich morfológie sa používajú anilínové farbivá (zásadité, kyslé a neutrálne).
Najrozšírenejšie sú základné farby: metylénová modrá, bázická purpurová, genciánová violeť, vesuvín, chryzoidín atď. Neutrálne (neutrálna červená) a kyslé (eozínové) farby sú menej používané. Z týchto farieb sa pripravuje lieh, voda-alkohol a vodné roztoky. V niektorých prípadoch sa na zvýšenie farebnej sily roztoku k nemu pridávajú moridlá, napríklad kyselina karbolová, zásada atď.
Na určenie tvaru baktérií a ich relatívnej polohy v nátere použite jednoduché metódy maľovania, t.j. Farbenie sa vykonáva jedným farbivom a náter je natretý jednou farbou. Napríklad metylénová modrá sa používa na identifikáciu gonokokov v nátere. Toto farbenie umožňuje lepšie identifikovať fazuľovitý tvar a párové usporiadanie kokov.
Používajú sa na štúdium štruktúry bakteriálnej bunky a na identifikáciu znakov jej štruktúry komplexné metódy maľovania, ktoré zahŕňajú celý rad farbív, morídiel a rozlišovacích látok. Komplexné metódy farbenia zahŕňajú: metódy Gram, Neisser, Ozheshko atď.
Baktérie- najstaršie organizmy, ktoré v súčasnosti žijú na našej planéte. Najstaršie a najjednoduchšie štruktúrované, ale človeku neznáme najdlhšie zo všetkých ostatných organizmov. Veda, ktorá študuje baktérie a niektoré ďalšie mikroskopické organizmy, sa nazýva mikrobiológia. Vedci predpokladajú, že baktérie sa objavili na Zemi pred viac ako 3,5 miliardami rokov a viac ako miliardu rokov boli jedinými živými organizmami na planéte. Počas svojej dlhej histórie sa tieto organizmy prispôsobili takmer všetkým možným podmienkam existencie. Baktérie sú najmenšie organizmy. Merajú sa nie v centimetroch alebo dokonca milimetroch, ale v mikrometroch.
Štruktúra baktérií
Životne dôležitá aktivita baktérií
|
Saprotrofy (látky mŕtvych organizmov) |
Aeróbne (dýchať kyslík ako rastliny a uvoľňovať oxid uhličitý) Anaeróbne (nevyžaduje kyslík) |
|
|
Pohyb |
S pomocou bičíkov alebo v dôsledku vlnovitých kontrakcií |
|
|
Rozmnožovanie |
Baktérie sa rozmnožujú delením: materská bunka sa rozdelí na dve dcérske bunky. Do 20-30 minút. začínajú sa deliť aj mladé bunky. |
|
|
Význam |
Baktérie zohrávajú dôležitú úlohu v kolobehu látok v prírode. Pôdne baktérie rozkladajú mŕtve organizmy a premieňajú organickú hmotu na minerálne soli, ktoré rastliny potrebujú. Patogénne baktérie spôsobujú nebezpečné choroby u ľudí, zvierat a rastlín. Hnijúce a fermentačné baktérie môžu spôsobiť kazenie potravín, ale človek sa naučil používať fermentačné baktérie na výrobu potravín a prípravu krmiva. V ľudskom a zvieracom tele žijú aj fermentačné baktérie, ktoré podporujú trávenie. |
Význam baktérií v prírode
Tvary bakteriálnych buniek
(vzduch, voda, pôda, budovy, produkty, živé organizmy)
|
Tvary bakteriálnych buniek |
||||||||
|
(sférický) |
(palice) |
Vibrios | ||||||
Baktérie sú veľmi malé, neuveriteľne staré a do istej miery celkom jednoduché mikroorganizmy. Podľa modernej klasifikácie sú zaradené do samostatnej domény organizmov, čo naznačuje významný rozdiel medzi baktériami a inými formami života.
Baktérie sú najbežnejšie, a teda aj najpočetnejšie živé organizmy, sú bez preháňania všadeprítomné a darí sa im v akomkoľvek prostredí: vo vode, vo vzduchu, na zemi, ako aj vo vnútri iných organizmov. Takže v jednej kvapke vody ich počet môže dosiahnuť niekoľko miliónov a v ľudskom tele je ich asi o desať viac ako všetkých našich buniek.
Čo sú baktérie?
Ide o mikroskopické, prevažne jednobunkové organizmy, ktorých hlavným rozdielom je absencia bunkového jadra. Základ bunky, cytoplazma, obsahuje ribozómy a nukleoid, ktorý slúži ako genetický materiál baktérií. To všetko je oddelené od vonkajšieho sveta cytoplazmatickou membránou alebo plazmalemou, ktorá je zase pokrytá bunkovou stenou a hustejším puzdrom. Niektoré druhy baktérií majú vonkajšie bičíky, ich počet a veľkosť sa môžu značne líšiť, ale ich účel je vždy rovnaký – pomáhajú baktériám pohybovať sa.
Štruktúra a obsah bakteriálnej bunky
Čo sú baktérie?
Tvary a veľkosti
Tvary rôznych typov baktérií sa veľmi líšia: môžu byť okrúhle, tyčovité, stočené, hviezdicovité, štvorstenné, kubické, v tvare C alebo O alebo nepravidelné.
Veľkosť baktérií sa ešte viac líši. Mycoplasma mycoides - najmenší druh v celom kráľovstve - má teda dĺžku 0,1 - 0,25 mikrometra a najväčšia baktéria Thiomargarita namibiensis dosahuje 0,75 mm - možno ju vidieť aj voľným okom. V priemere sa veľkosti pohybujú od 0,5 do 5 mikrónov.
Metabolizmus alebo metabolizmus
Pokiaľ ide o získavanie energie a živín, baktérie vykazujú extrémnu rozmanitosť. Zároveň je však celkom jednoduché ich zovšeobecniť rozdelením do niekoľkých skupín.
Podľa spôsobu získavania živín (uhlíkov) sa baktérie delia na:
- autotrofy- organizmy, ktoré sú schopné samostatne syntetizovať všetky organické látky, ktoré potrebujú pre život;
- heterotrofy- organizmy, ktoré sú schopné premeniť iba hotové organické zlúčeniny, a preto potrebujú pomoc iných organizmov, aby im tieto látky vyrobili.
Spôsobom získavania energie:
- fototrofy- organizmy, ktoré produkujú potrebnú energiu ako výsledok fotosyntézy
- chemotrofy- organizmy, ktoré vyrábajú energiu vykonávaním rôznych chemických reakcií.
Ako sa baktérie rozmnožujú?
Rast a rozmnožovanie baktérií spolu úzko súvisia. Po dosiahnutí určitej veľkosti sa začnú reprodukovať. U väčšiny druhov baktérií môže tento proces prebiehať extrémne rýchlo. Bunkové delenie môže napríklad nastať za menej ako 10 minút a počet nových baktérií bude rásť exponenciálne, keď sa každý nový organizmus rozdelí na dva.
Existujú 3 rôzne typy reprodukcie:
- divízie- jedna baktéria sa delí na dve absolútne geneticky identické.
- pučanie- na póloch materskej baktérie sa vytvorí jeden alebo viac púčikov (až 4), pričom materská bunka starne a odumiera.
- primitívny sexuálny proces- časť DNA rodičovských buniek sa prenesie na dcérske a objaví sa baktéria so zásadne novým súborom génov.
Prvý typ je najbežnejší a najrýchlejší, druhý je neuveriteľne dôležitý nielen pre baktérie, ale pre celý život vo všeobecnosti.
Baktérie(samotné baktérie, aktinomycéty, rickettsie a chlamýdie, mykoplazmy a prípadne vírusy) – heterotrofy alebo autotrofy. Počas fotosyntézy sa kyslík neuvoľňuje.
Baktérie sú veľmi malé jednobunkové organizmy. Baktérie prvýkrát pozoroval pod mikroskopom Anthony van Leeuwenhoek v 17. storočí.
Bakteriálna bunka má membránu (bunkovú stenu) ako rastlinná bunka. Ale baktéria je elastická, necelulózové. Pod obalom sa nachádza bunková membrána, ktorá zabezpečuje selektívny tok látok do bunky. Vyčnieva do cytoplazmy, čím zväčšuje povrch membránových útvarov, na ktorých prebiehajú mnohé metabolické reakcie. Významný rozdiel medzi bakteriálnou bunkou a bunkami iných organizmov je neprítomnosť formované jadro. Z ostatných organel v bakteriálnych bunkách sú prítomné len ribozómy, na ktorých dochádza k syntéze bielkovín. Prokaryotom chýbajú všetky ostatné organely.
Formulár baktérie sú veľmi rôznorodé, môžu byť sférické - koky, tyčovitý - bacily, zakrivený - vibrácie, skrútený - spirilla A spirochéty (obr.).
Pohyb. Niektoré baktérie majú bičíky s ktorými oni sťahovanie. Baktérie sa rozmnožujú jednoduchým rozdelením bunky na dve. Za priaznivých podmienok sa bakteriálna bunka delí každých 20 minút.
Sporulácia. Ak sú podmienky nepriaznivé, ďalšie množenie bakteriálnej kolónie sa zastaví alebo spomalí. Baktérie zle znášajú nízke a vysoké teploty: pri zahriatí na 80 0 C mnohé hynú a niektoré za nepriaznivých podmienok vznikajú spory - pokojové štádiá pokryté hustou škrupinou. V tomto stave zostávajú životaschopné pomerne dlho, niekedy aj niekoľko rokov. Spóry niektorých baktérií znesú mrazenie a teploty až 129 0 C. Sporulácia je charakteristická pre bacily, napr. antrax, tuberkulóza.
Baktérie naživo všade - v pôde, vode, vzduchu, v rastlinných organizmoch.
Spôsob výživy. Mnoho baktérií podľa spôsobu, akým sa živia heterotrofné organizmy, teda používajú hotové organické látky. Niektorí z nich, bytie saprofyty, ničí zvyšky odumretých rastlín a živočíchov, podieľa sa na rozklade hnoja a podporuje mineralizáciu pôdy.
Bakteriálne procesy alkohol, kyselina mliečna fermentácia používané ľuďmi (kefír). Existujú druhy, ktoré môžu žiť v ľudskom tele bez toho, aby spôsobili škodu. Napríklad v ľudskom čreve žije coli.
Určité druhy baktérií, ktoré sa usadzujú na potravinách, spôsobujú ich kazenie. Medzi saprofyty patria baktérie hnilobou a fermentáciou.
Okrem heterotrofov existujú aj autotrofný baktérie, schopné oxidovať anorganické látky a využiť uvoľnenú energiu na syntézu organických látok. Napríklad, pôdne azotobaktérie obohacujú ho dusíkom, zvyšujú plodnosť (uzlinové baktérie sú umiestnené na koreňoch strukovín - ďatelina, vlčí bôb, hrach); Autotrofy zahŕňajú sírne baktérie A železné baktérie(žijú v hlbinách oceánu).
Medzi prokaryoty patrí ďalšia skupina mikroorganizmov – sinice. (modro-zelené riasy) toto sú autotrofy, majú fotosyntetický systém a chlorofylový pigment. Preto majú zelenú alebo modrozelenú farbu. Sinice môžu byť solitárne, koloniálne alebo vláknité (mnohobunkové). Vo vzhľade sú podobné riasam. Sinice sú bežné vo vode, pôde, horúcich prameňoch a sú súčasťou lišajníkov.
Využitie témy „Mikroorganizmy“ v environmentálnej výchove detí predškolského veku.
V ktorej časti programu „Náš domov je príroda“ je uvedený pojem mikroorganizmy vrátane baktérií? Ako?
V blokoch „Pôda – živá zem“ a „Les“. Je ukázaná „bezodpadová výroba“ v prírode, úloha baktérií ako ničiteľov rastlinných zvyškov (rozprávka „Ako medveď prišiel o peň“)
Huby
Podkráľovstvo Dolné huby. Vegetatívna fáza pozostáva z plazmódia - mnohojadrovej nahej pohyblivej protoplazmatickej hmoty bez bunkových stien (slizové huby, napr. mucor)
Podkráľovstvo Vyššie huby. Neexistuje žiadne Plasmodium, vegetatívnu fázu tvoria vlákna (hýfy) alebo bunky s výraznou bunkovou stenou. (Skutočné huby).
Huby je skupina živých organizmov, ktorá má vlastnosti podobné rastlinám a živočíchom. Huby sú v súčasnosti klasifikované ako samostatné kráľovstvo živých bytostí. prečo?
Rovnako ako rastliny, aj huby majú:
tvrdá bunková membrána
neobmedzený rast,
sú nehybné
rozmnožovať sa spórami
krmivo absorbovaním živín rozpustených vo vode.
Ale nie sú zelené, nie sú tam žiadne kvety ani semená.
Ako zvieratá, huby:
nie sú schopné syntetizovať organické látky z anorganických,
neobsahujú plastidy a fotosyntetické pigmenty,
akumulujú skôr glykogén než škrob ako rezervnú živinu,
bunková membrána obsahuje chitín (ako u hmyzu) a nie celulózu,
dokáže syntetizovať kyselinu močovú.
Ale nehýbu sa ani neprehĺtajú potravu.
Najčastejšie, tradične, sa huby zvažujú v kurzoch botaniky, ale vo všetkých nových učebniciach už huby nie sú klasifikované ako rastliny.
Počet druhov. V ríši húb je známych 100 tisíc druhov (podľa niektorých je skutočný počet druhov húb najmenej 1,5 milióna). V našej krajine je asi 60 tisíc druhov.
Pôvod. V poslednej dobe je najoprávnenejší predpoklad, že huby vznikli z bezfarebných primitívnych jednobunkových bičíkatých organizmov, jedného z prvých príbytkov vodných plôch na našej planéte, a medzi nimi ešte nebolo možné rozlíšiť typické živočíchy a rastliny. Objavil sa asi pred 1 miliardou rokov. Huby dosiahli svoj rozkvet v období karbónu – približne pred 265 rokmi. Klobúkové huby pravdepodobne vznikli súčasne s vyššími rastlinami a prešli s nimi spoločným vývojom.
Štruktúra húb. Pozrime sa na štruktúru huby. Hubové telo - talus- pozostáva z tenkých nití - gify . Zbierka hýf sa nazýva mycélium alebo mycélium (ryža.) .
Až v 19. storočí sa zistilo, že huba pozostáva z dvoch častí. Prvým je mycélium, ktorý presakuje pôdu, hnijúce drevo, dokonca aj kmene živých stromov. Často je mikroskopická a až keď je jej veľa, rozlišujeme ju v podobe belavého povlaku alebo v podobe pramienkov či šnúrok pozostávajúcich z drobných prepletených nitiek. Vôňa mycélia je často oveľa silnejšia ako vôňa samotných húb.
Mycélium sa vyvíja na substráte (to je základ – napr. pôda, kmeň stromu a pod.), pričom hýfy prenikajú do substrátu a rastú, pričom sa opakovane rozvetvujú. Huby sa rozmnožujú vegetatívne - časťami mycélia a spór.
Druhá časť huby - čo zvyčajne nazývame huba - je jej plodnice. S mycéliom je spojený spodinou stonky. Počas vývoja plodníc sú hubové hýfy pevne prepletené a tvoria falošné pletivo. Výskumníkov vždy udivoval náhly výskyt klobúčkových húb. Huba narastie 1-2 cm za deň, životnosť plodnice klobúčkovej huby je len asi 10 dní.
Plodnice pozostávajú zo stonky a klobúka. U niektorých húb je spodná vrstva klobúka tvorená radiálne usporiadanými doskami - to je lamelové huby. Patria sem ruzy, lišajníky, šampiňóny, muchotrávka, muchovníky atď. Ostatné huby majú na spodnej strane klobúka početné rúrky - sú to rúrkovité huby. Patria sem hríby, hríby, hríby atď. Spóry húb dozrievajú v skúmavkách a na tanieroch.
Rozmery. Väčšina húb má mikroskopickú veľkosť. Zároveň sa za najväčšieho živého tvora na Zemi považuje huba rodu Armillaria (medová huba), objavená na severe štátu. Michigan, hmotnosť jeho mycélia je asi 100 ton, plocha - 15 hektárov, vek 1500 rokov. Jeho hýfy interagujú s koreňovými systémami celého lesa.
Klasifikácia a zástupcovia. Huby sa delia na dve podoblasti: nižšie a vyššie huby
Dolná podoblasť: telo - jedna viacjadrová alebo jednojadrová bunka. Sexuálne rozmnožovanie je zriedkavé.
Zástupcovia nižších húb sú plesnivý huba mỳkor (často sa nachádza na chlebe) a neskorá pleseň na nočných. Plesne sa tvoria v pôde, na mokrých potravinách, ovocí a zelenine. Jedna časť hubových hýf preniká do substrátu a druhá časť stúpa nad povrch. Na koncoch vertikálnych hýf dozrievajú spóry.
Vyššia podoborská ríša: majú mnohobunkové hýfy.
Trieda Basidiomycetes, Patria sem klobúčkové huby (rúrkové a platinové a šmudlo v obilnom uchu. Vyznačujú sa mnohobunkovým mycéliom, ktoré sa vyvíja v pôde a tvorí na povrchu. plodnice.
Klobúčkové huby rastú najlepšie tam, kde je dostatočne výživné prostredie, optimálna vlhkosť a teplota vzduchu (t. j. v chladných a mierne vlhkých lesoch je najpriaznivejšie prostredie v zmiešaných lesoch) a pre niektoré druhy aj stupeň osvetlenia.
Dravý huby: majú úpravy na odchyt malých zvierat. Napríklad hliva ustricová vylučuje látku, ktorá znehybňuje háďatká, po ktorej hýfy prenikajú do ich tela.
Rozmnožovanie. Vegetatívne, sexuálne a asexuálne prostriedky.
Vegetatívny - oblasti mycélia.
Asexuálne – jedna bunka – pučiace (kvasinky), spóry (penicillium).
Sexuálne . V primitívnych - fúzia pohyblivých zoospór, vo vyšších - vlákna mycélia.
Plodnica nesie mikroskopické výtrusy. Huby produkujú jednoducho fantastické množstvo spór – milióny, miliardy a bilióny (napríklad pýchavka obrovská). Väčšina húb má spóry na spodnej strane klobúka, na povrchu rúrok alebo tanierov a majú rôzne farby a tvary.
Význam v prírode
1. Plesne spolu s baktériami zohrávajú dôležitú úlohu v kolobehu látok v prírode. Pomocou enzýmov aktívne rozkladajú zvyšky živočíchov a rastlín a organické látky spadajúce do pôdy, mineralizujú ich, podieľajú sa na tvorbe úrodnej vrstvy pôdy – humusu.
Špecializované ekologické skupiny: keratinofily, koprofily, xylotrofy, karbofily, herbofily, mäsožravce, mykofily, fytopatogény.
2. Väčšina húb rastie v lese, v úzkej spolupráci s koreňmi zelených rastlín, najmä stromov. Mycélium prepletá ich korene a dokonca často preniká dovnútra. Huba a strom si vymieňajú živiny a to je prospešné pre oboch (fenomén vzájomne výhodnej spolupráce – symbióza). A pod stromom sa objavujú plodnice - samotné huby: hríb, hríb. Huby sú úzko späté s ich druhmi stromov. Niektoré (ceps, russula) rastú s mnohými druhmi. Huba obyčajná tvorí mykorízu so stromami asi 50 druhov. Šampiňóny, medové huby a dáždniky rastú bez účasti stromov, ale je ich menej.
Bylinné rastliny majú tiež fenomén mykorízy (najmä orchidey), ale majú symbiózu s mikroskopickými hubami, ktoré netvoria veľké plodnice.
Huba dáva rastline dusíkaté látky a vitamíny a rastlina dáva hube sacharidy. Niekedy huba dodáva vodu a minerály a „pracuje“ ako koreňové chĺpky.
Mnohé aspekty činnosti húb nám ešte nie sú známe.
Pre muža. Huby, rovnako ako rastliny a zvieratá, sú stálymi spoločníkmi človeka, povinnými účastníkmi jeho života a činností. Okrem potravinového využitia sa z húb získavajú liečivá – antibiotiká (penicilín), vitamíny, rastové látky rastlín (gibberelín), enzýmy.
Sú pomocníkmi pri pečení a výrobe vína. Kvasinky spôsobujú alkoholové kvasenie: štiepia cukor na etylalkohol a oxid uhličitý.
Huby zohrávali veľkú úlohu v duchovnom živote ľudí (halucinogénne vlastnosti). V krajinách Južnej Ameriky, Indie a národov Ďalekého severu je muchovník považovaný za „božskú hubu“. Vodný roztok inej huby, muchovníka pantera (hnedá čiapočka), má insekticídne vlastnosti. Muchovník sa zaleje horúcou vodou a cukor sa naleje do tanierika. Muchy priletia a potom zomrú.
Caesar huba ochorie z rodu muchotrávky - prvé medzi jedlými.
Potravinársky výrobok: Používajú sa ako jedlo už dlhú dobu. 20-30% čistých bielkovín. Stráviteľnosť hubového proteínu je 8-krát nižšia ako u mliečneho proteínu. V čiapkach je viac bielkovín. Tuky, min. zložky, mikroelementy (železo, vápnik, fosfor, jód, draslík).
V našej krajine je známych asi 300 druhov jedlých húb, v strednom pásme - asi 200 druhov. Väčšina jedlých húb je málo známa (napríklad dážďovník). Najlepšie jedlé sú biele, hríby, hríby, hríby, mliečne huby, šafránové klobúčiky, jesenná medovka.
Zbierka . Krútenie, ak to nie je možné (noha je krehká), odrežte ju.
Jedovaté huby relatívne málo. Niektoré jedovaté je ťažké odlíšiť od jedlých. Niektorí veria, že jedovaté huby neprodukujú červy, ale látky, ktoré sú jedovaté pre ľudí, môžu byť pre hmyz neškodné.
Existuje asi 80 druhov húb, ktorých konzumácia môže spôsobiť nepríjemné javy, z toho približne 20 druhov je jedovatých. Takéto huby sa delia na
nejedlé(žlčový hríb, korenie, niektoré druhy russula),
podmienečne jedlé(smrše, línie, volushki, huby z čierneho mlieka, ošípané; musia sa variť 15-20 minút);
jedovatý(20-25 druhov, muchotrávka bledá a muchovník smradľavý, sú smrteľne jedovaté, lykožrút nepravý, hríb satanský, hríby radové, niektoré šampiňóny). Aj jedna huba môže spôsobiť smrť. Muchotrávka biela bledá, muchovníky sa „prezlečú“ za šampiňóny, zelienku a hrdzu.
Pomoc pri otrave: musíte si ľahnúť, vypiť studenú tekutinu, na nohy a brucho si dať vyhrievacie podložky a urýchlene poskytnúť lekársku pomoc. Príznaky otravy sa často vyskytujú po dni alebo dvoch alebo 2 týždňoch, keď už nie je možné poskytnúť pomoc.
Niektoré huby – hnojník biely, hnojník sivý a pod. by sa nikdy nemali konzumovať s alkoholickými nápojmi, pretože ich toxíny sa nerozpúšťajú vo vode, ale v alkohole; Tiež by ste nemali jesť prerastené a červivé huby, konzervované vyprážané huby, huby v blízkosti diaľnic, polí a záhrad, priemyselných podnikov – emisie a pesticídy).
Liečivé vlastnosti. Penicilín a kyselina citrónová sa získavajú z húb, látky získané z húb sa používajú na liečbu duševných chorôb, rakoviny, žalúdočných vredov a tuberkulózy.
Z chaga- liek befungin. Čierny porast na kmeňoch brezy. Jeho nálev sa používa namiesto čaju. Používa sa ako protinádorový prostriedok a na liečbu gastritídy.
Veselka obyčajný - na masť pri liečbe polyartritídy.
biely- na liečbu gastrointestinálneho traktu. choroby, existujú antibiotiká, prevencia rakoviny. Obzvlášť silné v smrekovej forme.
Smrekovec olejovač zmierňuje bolesti hlavy.
Ryzhik- inhibuje rast bacila tuberkulózy.
Huba shiitake(Japonsko, umelo vypestované) – prevencia vysokého krvného tlaku, aterosklerózy, protinádorové a antivírusové.
Hliva ustricová- má protinádorové a antivírusové vlastnosti.
Huby v meste.Šampiňón chodníkový preráža betón a asfalt (v Moskve v centre mesta), šampiňón obyčajný, hnojník biely (jedlý, ale žije len pár hodín, nedá sa skladovať ani v chladničke), huba sírovožltá (až pol. meter s hmotnosťou 6-8 kg, ročne). Huby nemôžete zbierať v meste, ale v lese - len nie bližšie ako 500 m od cesty.
„Huby patch“ – pršiplášť. Existuje falošný pršiplášť (nejedlý) - jeho mäso nie je biele, ale tmavé.
Zaujímavé tvarované huby. Mnoho húb má bizarný tvar: Judášovo ucho, rohaté zajačie uši, oslie uši (všetky uši sú jedlé), hviezdicové hríby, baranček, hríb alebo „kopytník“, „kvetináč“.
Chov.Šampiňón- dieťa temnoty, je chované v tmavých miestnostiach. Hliva ustricová sa začala pestovať v posledných 20-30 rokoch, rastie na dreve alebo substráte slnečnicového koláča. Vo všeobecnosti sa chová asi 10 druhov rôznych húb. Umelo pestované huby sú produktom šetrným k životnému prostrediu.
