Бактерии и археи
В благоприятных лабораторных условиях одна клетка E. coli может разделиться на две примерно за 20 минут.
Три распространённые формы
Бактерии часто описывают по форме. Круглые называются кокками (одна — кокк). Палочковидные называют бациллами. Изогнутые имеют несколько названий: форма запятой — вибрион, жёсткая спираль — спирилла, гибкий штопор — спирохета. По одной форме нельзя определить вид, но это один из первых признаков, который микробиолог отмечает под микроскопом.
Что внутри бактерии
У бактериальной клетки нет ядра. Её ДНК находится в области, называемой нуклеоидом, а у большинства бактерий одна кольцевая хромосома, хотя бывают исключения с линейными. Цитоплазма полна рибосом, создающих белки. Её окружает плазматическая мембрана, а снаружи у большинства бактерий есть клеточная стенка с пептидогликаном, сеткой из сахаров и коротких белковых цепей. У некоторых бактерий также есть слизистая капсула снаружи стенки, хлыстовидные жгутики для плавания и короткие волосковидные пили для прикрепления к поверхностям.
Деление надвое
Большинство бактерий размножается делением надвое, простым разделением на две части. Сначала клетка растёт и увеличивает количество всего содержимого. Копирование хромосомы начинается в одной точке, точке начала репликации, и идёт в обе стороны по кольцу до завершения двух копий. Затем белок FtsZ собирается в кольцо, Z-кольцо, вокруг середины клетки. К нему присоединяются другие белки, новая стенка и мембрана растут внутрь, образуя перегородку, и клетка разделяется на две дочерние, каждая с полной копией генома. Размножение прокариот всегда бесполое, хотя бактерии обмениваются генами иными способами.
Перетащи, чтобы повернуть. Для изменения масштаба прокрути колёсико или сведи и разведи два пальца.
Деление надвое не единственный способ. Некоторые цианобактерии накапливают много нуклеоидов вдоль нити, а затем распадаются сразу на множество новых клеток; это фрагментация. Другие бактерии образуют узкий вырост с одного конца, кончик которого набухает в меньшую клетку, почку. Гигантская бактерия Epulopiscium выращивает несколько дочерних клеток внутри материнской, которая затем раскрывается и выпускает их.
Бактерии важны далеко за пределами лаборатории. Цианобактерии осуществляют такой же фотосинтез с выделением кислорода, как растения и водоросли. Ризобии корневых клубеньков гороха и фасоли превращают азот воздуха в аммиак, который растение может включить в белки. Бесчисленные другие бактерии разлагают мёртвое вещество в почве и воде. Некоторые вызывают болезни, поэтому дальше мы рассмотрим скорость их роста и то, как учёные научились их распознавать.
Археи
Под микроскопом археи похожи на бактерий: отдельные клетки без ядра, но у них своя эволюционная история и отличия в генах, химии, клеточных стенках и мембранах. В их стенках нет пептидогликана; у некоторых метаногенных архей вместо него есть похожее вещество, псевдопептидогликан. Археи обитают почти повсюду, включая очень горячие, холодные, кислые или щелочные места. Цветные кольца источника «Утренняя слава» в Йеллоустонском национальном парке образованы разными микробными сообществами, живущими при разной температуре воды.
| Бактерии | Археи | |
|---|---|---|
| Ядро | Нет | Нет |
| Пептидогликан | У большинства есть | Нет |
| Типичный размер | Около 1 мкм | Похожий |
| Экстремальные места обитания | Некоторые | Многие |
- Формы: кокки (круглые), бациллы (палочки), изогнутые формы.
- Нет ядра; ДНК в нуклеоиде; у большинства бактерий пептидогликановая стенка.
- Деление надвое: копирование ДНК, кольцо FtsZ, перегородка, две клетки.
- Археи: без пептидогликана, многие обитают в экстремальных условиях.
| Кокк | Круглая бактерия. |
| Бацилла | Палочковидная бактерия. |
| Нуклеоид | Область прокариотической клетки, содержащая ДНК. |
| Пептидогликан | Сетка из сахаров и коротких пептидов в стенках большинства бактерий. |
| Деление надвое | Разделение одной клетки на две равные. |
| FtsZ | Белок, образующий Z-кольцо в месте деления клетки. |
- Палочковидная бактерия называется…
- бациллой
- кокком
- спириллой
- вибрионом
- Где находится ДНК бактерии?
- В нуклеоиде
- В ядре
- В клеточной стенке
- В жгутике
- Какое вещество есть в клеточных стенках большинства бактерий, но не архей?
- Пептидогликан
- Целлюлоза
- Хитин
- Кератин
- Какой белок образует кольцо там, где делящаяся бактерия разделяется надвое?
- FtsZ
- RuBisCO
- Гемоглобин
- Мышечный актин
- Расположи этапы деления надвое по порядку.
- Клетка делится каждые 20 минут. Сколько поколений сменится за 3 часа?
- Если начать с одной клетки, сколько их будет после этих 9 поколений?
- Цианобактерии, разделяющие нить сразу на множество новых клеток, размножаются…
- фрагментацией
- почкованием
- делением надвое
- митозом
- Где встречаются археи?
- Почти везде, включая горячие источники и очень кислые среды
- Только в кишечнике человека
- Только в глубоком море
- Только на листьях растений
- Размножение прокариот всегда…
- бесполое
- половое
- только спорами
- путём мейоза
Источники курса (15)
- OpenStax Microbiology 1.1 What Our Ancestors Knew (fermented drink from rice, honey and fruit in Neolithic China by 7000 BC, Saccharomyces cerevisiae in bread, Leeuwenhoek 1675 "animalcules" in rain water, Golden Age of Microbiology 1857 to 1914; openstax.org/books/microbiology/pages/1-1-what-our-ancestors-knew)
- 1.3 Types of Microorganisms (about 100 µm to see with the eye, animal cell about 10 µm, bacteria about 1 µm, viruses about 100 nm, three domains, coccus/bacillus/spirillum, archaea without peptidoglycan and in extreme places such as Morning Glory pool, protists, algae, diatoms 2 to 200 µm, protozoa with cilia, flagella or pseudopods, fungi with chitin walls, more than 1000 yeast species, molds and penicillin, helminths, prions about one-tenth of a virus; .../1-3-types-of-microorganisms)
- 3.1 Spontaneous Generation (Aristotle, van Helmont's mice recipe of 3 weeks, Redi 1668 with six jars, Needham 1745, Spallanzani, Pasteur 1858 gun-cotton filter, swan-neck flasks, Alhumbert Prize 1862, 1864 lecture; .../3-1-spontaneous-generation)
- 3.2 Foundations of Modern Cell Theory (Semmelweis 1847, 10 to 20 percent vs 1 percent, chlorinated lime; Snow; Pasteur 1856 fermentation; Lister 1867 carbolic acid; Koch's postulates; .../3-2-foundations-of-modern-cell-theory)
- 6.1 Viruses (acellular, obligate intracellular parasites, DNA or RNA never both, capsid, envelope, spikes, helical/polyhedral/complex, 20 nm to 900 nm, Ivanovski 1892 with the Chamberland filter of 1884, pore 0.1 µm, Beijerinck 1898 and virus = poison, Stanley 1935, host range, bacteriophages, FDA 2006 phage spray on lunch meats; .../6-1-viruses)
- 9.1 How Microbes Grow (binary fission, FtsZ Z ring, generation time, E. coli 20 minutes, human generation 25 years, M. tuberculosis 15 to 20 hours, M. leprae 14 days, 2^48 = 281,474,976,710,656 after 24 h at 30 minutes, Nn = N0 2^n, lag/log/stationary/death, budding, fragmentation, Epulopiscium; .../9-1-how-microbes-grow)
- Royal Society: Philosophical Transactions 12:821-831, published 25 March 1677, Leeuwenhoek's Dutch letter of 9 October 1676 "concerning little animals" (doi.org/10.1098/rstl.1677.0003)
- Royal Society archive EL/L1/22 (letter to Oldenburg dated at Delft, 18 pages, partial translation by Oldenburg)
- Royal Society blog "Celebrating Leeuwenhoek", 2023 (first letter via de Graaf, Phil. Trans. 19 May 1673; 190 letters in fifty years; died 26 August 1723 aged 90)
- N. Lane 2015, Phil. Trans. R. Soc. B 370:20140344 (upwards of 1,000,000 creatures in a drop of pepper-water; letter read aloud over several sessions)
- Lens on Leeuwenhoek, letter L-040 (Oldenburg printed less than half; Hooke succeeded later in 1677)
- CDC MMWR 53(34):783, 2004, 150th Anniversary of John Snow and the Pump Handle (31 August 1854, handle removed 8 September 1854, Vibrio cholerae isolated 1883; cdc.gov/mmwr/preview/mmwrhtml/mm5334a1.htm)
- CDC History of Smallpox and Smallpox timeline (Jenner 1796; 33rd World Health Assembly declared the world free of smallpox on 8 May 1980; cdc.gov/smallpox/about/history.html)
- American Chemical Society, Discovery and Development of Penicillin landmark (Fleming 1928 at St Mary's Hospital London, paper June 1929, Florey and Chain at Oxford from 1939; acs.org/education/whatischemistry/landmarks/flemingpenicillin.html)
- Fleming 1929, Br J Exp Pathol 10:226. Sender, Fuchs and Milo 2016, PLoS Biol 14:e1002533 (3.8 × 10^13 bacteria and 3.0 × 10^13 human cells in a 70 kg reference man, ratio about 1.3, bacteria about 0.2 kg).
Проверено: 2026-10-17