Folie 5

Lebensraumbedingungen für Bakterien

Aerobic

1. Sie leben in der Luft

2. Fähigkeit, Sauerstoff zu atmen – die effizienteste Art, Energie zu gewinnen

Anaerob

1. Sie leben in einer sauerstofffreien Umgebung

2. Energie wird durch Fermentation gewonnen – ein uralter, energetisch unrentabler Prozess

Essigsäurebakterien

• Staphylokokken
• Clostridium ist ein Bodenbakterium

Folie 6

Bakterien haben alle Lebensräume erobert

• Heiße Quellen des Yellowstone-Nationalparks (USA) – oben
• Heiße Quellen mit Schwefelbakterien im Afar-Dreieck in Äthiopien

Folie 7

Aufgrund ihrer einfachen Organisation und Unprätentiösität sind Bakterien in der Natur weit verbreitet. Überall Bakterien

Lebensräume

Anzahl der Bakterien in 1 cm3

Die Lebensbedingungen von Bakterien sind vielfältig. Einige von ihnen benötigen Luftsauerstoff (Aerobier), andere benötigen ihn nicht und können in einer sauerstofffreien Umgebung leben (Anaerobier).

Folie 8

Bakterienvermehrung

1.Bakterien vermehren sich sehr leicht. Die Mutterzelle teilt sich in zwei Hälften. Das Ergebnis sind zwei junge Bakterienzellen.

2Dies geschieht extrem schnell. Eine Bakterienzelle kann sich in 20 – 30 Minuten teilen.

3. Wenn alle entstehenden Bakterien „überleben“ würden, würden sie unseren Planeten mit einer dicken Schicht bedecken ... Aber die meisten von ihnen sterben, bevor sie sich vermehren können!

Folie 9

Bildungsstreit

1. Bei Nährstoffmangel oder Ansammlung von Stoffwechselprodukten kommt es zur Sporulation.

2. Sporen können lange Zeit inaktiv bleiben.

3. Sporen können längerem Kochen und Gefrieren standhalten.

4. Unter günstigen Bedingungen keimt die Spore und wird lebensfähig.

FAZIT: Bakteriensporen sind eine Anpassung an das Überleben unter ungünstigen Bedingungen.

Folie 10

Schlussfolgerungen

1. Bakterien sind die älteste Gruppe von Lebewesen auf dem Planeten

2. Die Bakterienzelle hat eine einfache Struktur

3. Es hat keinen Kern und das Zytoplasma ist bewegungslos

4. Bakterien werden als pränukleäre Organismen oder Prokaryoten klassifiziert

5. Unter ungünstigen Bedingungen bilden sie Sporen

Archäologie und Geschichte sind zwei Wissenschaften, die eng miteinander verbunden sind. Archäologische Forschung bietet die Möglichkeit, etwas über die Vergangenheit des Planeten zu erfahren, der im Laufe der Geschichte in chronologischer Reihenfolge aufgebaut wurde. Wissenschaftler, die sich mit solchen Forschungen befassen, sind ständig bestrebt, immer mehr alte Lebewesen zu finden, die auf der Erde lebten. Studien haben gezeigt, dass Bakterien die ältesten Mikroorganismen sind, die jemals auf dem Planeten gelebt haben.

Diese Mikroorganismen werden ständig sorgfältig untersucht, da ihre Rolle im Evolutionsprozess kaum zu überschätzen ist. Diskussionen zu diesem Thema kommen sehr oft vor, aber das Ergebnis ist immer, dass Bakterien viel länger auf dem Planeten leben als andere Lebewesen, was durch zahlreiche Beweise gestützt wird.

Untersuchung alter Bakterien

Der Prozess ist aktiv im Gange, die Forschung ist praktisch endlos und jede neue Entdeckung wird zu einer Sensation für die ganze Welt. Eines der auffälligsten Ereignisse war die Entdeckung schwefelanaerober Bakterien, die vor 3,4 Milliarden Jahren in Australien existierten. Der Fund löste viele Kontroversen und Diskussionen aus: Es wurden sogar Theorien über den überirdischen Ursprung von Mikroorganismen aufgestellt.

Es gibt andere Arten von Lebewesen, die extrem lange überleben können. Ein gutes Beispiel sind bestimmte Gruppen von Cyanobakterien, deren Alter oft 2 Milliarden Jahre erreicht. Solche Bakterien gehören zu den persistenten Lebensformen – Lebewesen, die sich ohne wesentliche Veränderungen ihres Organismus weiterentwickeln können.

Archäologen gelingt es, viele einzigartige Überreste von Mikroorganismen zu finden, die auf die eine oder andere Weise am Evolutionsprozess beteiligt waren. Zu den ältesten Organismen zählen fossile Algen und Mikroben, die in den Gesteinen Südafrikas gefunden wurden, darunter die Überreste von Blaualgen, die vor mindestens 3,2 Milliarden Jahren existierten. Diese Entdeckung war für die wissenschaftliche Gemeinschaft von großer Bedeutung, da es sich bei diesen Mikroorganismen um Meeresorganismen handelte, was darauf hindeutet, dass im Wasserraum bereits Mikroben lebten, die sich später in Algen, Pflanzen und Lebewesen verwandelten.

Ein weiterer wichtiger Schritt bei der Erforschung antiker Bakterien war die Untersuchung von Gruppen von Mikroorganismen, die bei Ausgrabungen in Ontario entdeckt wurden. Eine Untersuchung der Überreste ergab, dass diese Mikroorganismen bereits vor zwei Milliarden Jahren existierten. Auch diese Bakterien gehörten zu den primitivsten Mikroorganismen und waren bereits im entsprechenden Abschnitt der Taxonomie enthalten.

Auch nicht ganz so alte Lebewesen sind für die Geschichte von großem Interesse. So wurden im zentralen Teil Australiens Überreste von Mikroorganismen gefunden, die Teil mehrzelliger Algen und anderer Pflanzen waren. Das Alter dieser Bakterien liegt bei einer Milliarde Jahren. Die Entdeckung solcher Einheiten von Mikroorganismen ist sehr wichtig geworden: Auf der Grundlage ihrer Forschung können Wissenschaftler die Chronologie der Evolution der Vergangenheit wiederherstellen und die Taxonomie ergänzen.

Die ältesten Bakterien existierten nicht nur in einzelliger Form, sondern waren auch Teil komplexerer Organismen, beispielsweise Grünalgen, die sich sexuell vermehren konnten. Jede Entdeckung dieser Größenordnung bietet neue Möglichkeiten für die Erforschung von Lebewesen, da eine Vielzahl von Formen von Organismen entsteht, die in der Natur lebten: Jede neue Einheit fügt der genetischen Vielfalt von Lebewesen immer eine weitere Note hinzu.

Der endgültige Übergang zur Differenzierung mehrzelliger Lebewesen erfolgte vor etwa 600 Millionen Jahren. Wissenschaftler glauben, dass der Grund für die Entwicklung die Entstehung verschiedener Fortpflanzungsformen und das Erscheinen der ersten Tiere war, wodurch sich die Natur viel schneller zu entwickeln begann.

Klassifizierung und Struktur von Bakterien

Im Laufe der Evolution entstand eine Vielzahl unterschiedlicher Bakterien. Die Klassifizierung verschiedener Mikroorganismen erfolgt durch die biologische Systematik, die Folgendes bestimmt:

• Name einer bestimmten Art von Mikroorganismus;
• Position in der Gesamtwertung;
• charakteristische Merkmale verschiedener Arten von Mikroorganismen.

Die Struktur von Bakterien setzt das Vorhandensein einer harten Schale voraus, die die Form des Körpers und des Inneren von Mikroorganismen bewahren kann. Die Form der Schale ist einer der Hauptpunkte, anhand derer Bakterien klassifiziert werden können: Es gibt kugelförmige, stäbchenförmige, spiralförmige und andere Formen. Mikroorganismen werden auch nach ihrer Größe beurteilt: Die größten Vertreter können eine Länge von 0,75 mm erreichen, und die Abmessungen der kleinsten werden in Bruchteilen von Mikrometern gemessen.

Die fortschrittlichsten Bakterien haben Geißeln entwickelt, die eine Bewegung im Weltraum ermöglichen. Um die motorischen Funktionen zu verbessern, wurden einzelne Exemplare in eine fadenförmige Form gestreckt. Über begeißelte Organismen lassen sich verschiedene Dinge sagen. Der Hauptunterschied zwischen begeißelten Protozoen und Bakterien besteht darin, dass erstere einen Zellkern haben. Darüber hinaus verfügen diese Mikroorganismen über Chromatophore, die es ihnen ermöglichen, sich in verschiedenen Farben zu färben und so verschiedenen Algen ähnlich zu werden. Das Hauptpigment ist Chlorophyll, das für die grüne Farbe des Lebewesens sorgt, es kommt jedoch auch häufig vor, dass es mit anderen Pigmenten kombiniert wird.

Da äußere Faktoren zur Ursache werden können, haben viele von ihnen eine Schutzfunktion entwickelt – die Bildung von Sporen. Wenn ein Bakterium zerstört wird oder sein Lebenszyklus beendet wird, verlassen die Sporen die Hülle und breiten sich im verfügbaren Raum aus. Die Sporenproduktion ist für die meisten Bakterien zu einem äußerst bequemen Mechanismus geworden, da die Sporen den meisten aggressiven Einflüssen wie Temperaturschock, Flüssigkeits- oder Nahrungsmangel perfekt standhalten.

Es ist erstaunlich: Die Zahl der untersuchten Arten erreicht mehrere Zehntausend, was nur einen kleinen Teil der auf der Erde existierenden Mikroorganismen ausmacht. Eine gewisse Schwierigkeit bei der Untersuchung von Bakterien besteht darin, dass sie in fast allen vielzelligen Organismen, einschließlich Algen, Landpflanzen und Tieren, vorkommen.

Die Rolle von Bakterien und ihre Entwicklung im Leben des Planeten

Die Suche nach den ältesten, ursprünglichen Mikroorganismen ist eine sehr problematische Aufgabe. Nach vielen Millionen Jahren ist von vielen Bakterienarten praktisch nichts mehr übrig und sie müssen anhand moderner Lebewesen untersucht werden, was die Taxonomie erheblich verkompliziert. Natürlich ermöglichen uns hochwertige Ausrüstung und führende Köpfe von Spezialisten, viel zu lernen, aber dennoch stößt die Forschung manchmal auf eine undurchdringliche Zeitmauer. Aus diesem Grund überschreitet die Zahl der untersuchten lebenden Organismen einen bestimmten Wert nicht: Es liegen nicht genügend Daten für eine Taxonomie vor.

• Temperatur;
• Druck;
• Windbewegung;
• andere physikalische und chemische Prozesse.

Dennoch sind Wissenschaftler in der Lage, aus einzelnen antiken Schichten viele Aspekte zu ermitteln, die mit bestimmten Organismen in Verbindung stehen. Anhand bestimmter Daten über Bakterien, Algen und andere später aufgetauchte Strukturen ist es möglich, Rückschlüsse auf die frühesten Lebewesen zu ziehen und die Taxonomie zu ergänzen.

Es ist mit Sicherheit bekannt, dass die allerersten Organismen Nahrung benötigten, also ernährten sie sich von organischem Material. Im Laufe der letzten Jahrmillionen haben sich zahlreiche Arten von Mikroorganismen verändert, und die beständigsten von ihnen wurden später zur Grundlage für die Bildung von Bakterien. Einige von ihnen haben es geschafft, bis heute nahezu unverändert zu überleben. Das Hauptmerkmal, das antiken Mikroorganismen eine so hohe Vitalität verlieh, ist ihre Fähigkeit, Nährstoffe aus fast jeder Substanz aufzunehmen – Erde, Wasser, Luft usw. Die weitere Evolution zwang zur Entwicklung von Bakterien, wodurch sie entstanden, die sich von Gärung, Verfall und anderen Faktoren ernähren.

Die ältesten Mikroorganismen entstanden und entwickelten sich im Wasser, da eine solche Umgebung für sie am angenehmsten war. Dies erklärt zum Teil die Vielfalt der verschiedenen Algen: Ursprünglich waren Bakterien in ähnlichen vielzelligen Strukturen vereint. Dieser Trend prägte fast das gesamte Präkambrium. Allmählich schlossen sich die kleinsten Organismen zu vielzelligen Organismen zusammen und gelangten im Laufe der Zeit an Land, was die Entwicklung der terrestrischen Natur bestimmte. Den Bakterien verdankt die Welt ihre Entwicklung und ständige Evolution, die darauf abzielt, sich an neue Bedingungen in einer sich ständig verändernden Welt anzupassen.

Abschluss

Die Wissenschaft schreitet ständig voran und ermöglicht es uns, immer mehr neue Arten von Organismen zu untersuchen. In der Vergangenheit gab es viele Mikroorganismen, und Wissenschaftler arbeiten hart daran, immer mehr antike Beweise für das Leben bestimmter Lebensformen zu finden: Die Überreste jedes Mikroorganismus, sei es eine Alge oder ein komplexer vielzelliger Organismus, sind von großem Wert .

Die Rolle dieser Studien ist recht hoch: Irgendwann wird die Wissenschaft in der Lage sein, in die tiefsten historischen und irdischen Schichten vorzudringen, was es ermöglichen wird, mehr über die Entwicklung der Natur auf dem Planeten zu erfahren. Bakterien sind die ältesten Mikroorganismen auf dem Planeten und können Hinweise auf den Ursprung des Lebens geben. Eine solche Entdeckung wird für jeden Menschen unglaublich wichtig sein.

Bakterien sind die älteste bekannte Gruppe von Organismen auf der Erde. Die ältesten von Archäologen und Paläontologen gefundenen Bakterien – die sogenannten Archaebakterien – sind mehr als 3,5 Milliarden Jahre alt. Die ältesten Bakterien lebten im Archäozoikum, als es auf der Erde nichts Lebendiges gab.

Die ersten Bakterien verfügten über die primitivsten Mechanismen der Ernährung und Übertragung genetischer Informationen und gehörten zu den prokaryotischen Mikroorganismen – d. h. ohne Kern.

Eukaryontische oder nukleare Bakterien mit einem höheren Organisationsgrad des genetischen Materials erschienen erst vor 1,4 Milliarden Jahren auf dem Planeten.

Aus mehreren Gründen wurden Bakterien zu den ältesten Lebensformen, die auch heute noch gedeihen.

Erstens können sich Mikroorganismen dank ihrer primitiven Struktur an alle möglichen Lebensbedingungen „anpassen“. Bakterien leben und vermehren sich heute sowohl im Polareis als auch in heißen Quellen mit Wassertemperaturen über 90 Grad und in jeder Konzentration verschiedener chemischer Verbindungen. Bakterien können sowohl unter aeroben Bedingungen (mit einem bestimmten Sauerstoffgehalt) als auch unter anaeroben Bedingungen (ohne Sauerstoff) existieren. Ihre Methoden zur Energiegewinnung reichen von der Absorption von Sonnenlicht bis hin zur Nutzung als Energie für den Stoffwechsel und die Reproduktion einer Vielzahl chemischer und biologischer Strukturen.

Es ist bekannt, dass Bakterien Öl und andere chemische Verbindungen zersetzen und diese Energie für ihre lebenswichtigen Funktionen nutzen. Die ersten Bakterien verfügten über die primitivsten Energieerzeugungsorgane und absorbierten einfach chemische Substanzen durch normale Diffusion, die in der Bakterienzelle chemische Reaktionen unter Freisetzung von Energie durchliefen.

Zweitens erhöhten elementare Reproduktionsmechanismen (die einfachste Option ist die Teilung in zwei), die sehr schnell abliefen, die Anzahl der Bakterien mit der maximal möglichen Geschwindigkeit, wodurch ihr Überleben erhöht und die Möglichkeit von Mutationen in der Population von Bakterienzellen erhöht wurde , inkl. und nützliche Mutationen, die dazu beitrugen, die Anpassungsfähigkeit von Bakterienkolonien an bestehende Umweltbedingungen zu verbessern.

Die schnelle Vermehrung und Variabilität der Mikroorganismenpopulationen sicherte ihre hohe Überlebensrate unter den aggressiven Bedingungen, die vor Milliarden von Jahren auf der Erde herrschten.

Alles interessant

Das Königreich ist nach der Domäne die nächste Ebene der Klassifizierung biologischer Arten. Derzeit unterscheiden Wissenschaftler acht Königreiche: Chromisten, Archaeen, Protisten, Viren, Bakterien, Pilze, Pflanzen und Tiere, während in der wissenschaftlichen Gemeinschaft weiterhin Debatten darüber geführt werden ...

Dank der Photosynthese spielen grüne Pflanzen eine sehr wichtige Rolle im Leben auf der Erde. Sie wandeln die Energie des Sonnenlichts um und akkumulieren sie in Form organischer Verbindungen. Sauerstoff wird als Nebenprodukt der Photosynthese in die Atmosphäre freigesetzt. ...

Königreiche sind die zweite hierarchische Ebene in der Klassifizierung lebender Organismen. Insgesamt unterscheiden Biologen acht Reiche: Tiere, Pilze, Pflanzen, Bakterien, Viren, Archaeen, Protisten und Chromisten. Wissenschaftler können nicht genau sagen, welches Königreich ...

Eine Zelle ist eine elementare, funktionelle und genetische Einheit. Sie zeichnet sich durch alle Lebenszeichen aus; unter geeigneten Bedingungen kann die Zelle diese Zeichen aufrechterhalten und an die nächste Generation weitergeben. Die Zelle ist die Grundlage der Struktur aller Lebewesen –...

Alle Lebewesen brauchen Nahrung zum Überleben. Heterotrophe Organismen – Konsumenten – nutzen fertige organische Verbindungen, während autotrophe Produzenten selbst organische Substanzen im Prozess der Photosynthese erzeugen und...

Antibiotika sind Substanzen, die der Wirkung der Bakterienflora widerstehen und diese unterdrücken können. Ihr Erscheinen ermöglichte die Durchführung einer Therapie zur Behandlung vieler Krankheiten, die früher als tödlich galten. Antibiotika...

Partnernachrichten:

In Kontakt mit

Klassenkameraden

Bakterien sind die älteste Gruppe von Organismen, die derzeit auf der Erde existieren. Die ersten Bakterien tauchten vermutlich vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren auf und waren fast eine Milliarde Jahre lang die einzigen Lebewesen auf unserem Planeten. Da es sich um die ersten Vertreter der belebten Natur handelte, hatte ihr Körper eine primitive Struktur.

Im Laufe der Zeit wurde ihre Struktur komplexer, doch bis heute gelten Bakterien als die primitivsten einzelligen Organismen. Es ist interessant, dass einige Bakterien noch immer die primitiven Merkmale ihrer alten Vorfahren behalten. Dies wird bei Bakterien beobachtet, die in heißen Schwefelquellen und anoxischem Schlamm am Boden von Stauseen leben.

In der Welt um uns herum leben verschiedene Mikroben und Bakterien, von denen einige gut und böse sind. Hier finden Sie eine Auswahl interessanter Fakten über Bakterien.

1. Das größte Bakterium namens Thiomargarita namibiensis, was „graue Perle Namibias“ bedeutet, wurde 1999 entdeckt. Sein Durchmesser erreicht 0,75 Millimeter und übertrifft den Standardpunkt mit einem Durchmesser von 1/12 Zoll – das entspricht 0,351 Millimeter.

2. Der Geruch, der nach Regen von nassem Boden ausgeht, wird durch die organische Substanz Geosmin verursacht. Es wird von Actinobakterien und Cyanobakterien produziert, die auf der Erdoberfläche leben.

3. Der Prozess der bakteriellen Evolution war in der Antike so erfolgreich, dass sich ihr Aussehen seit einer Milliarde Jahren nicht verändert hat. Es fanden lediglich interne Änderungen statt. Dieses Phänomen wird „Volkswagen-Syndrom“ genannt. Der Volkswagen Käfer war auf der ganzen Welt so beliebt, dass seine Hersteller das Erscheinungsbild des Autos vierzig Jahre lang nicht veränderten.

4. In Anbetracht interessanter Fakten über Bakterien ist zu beachten, dass das Gesamtgewicht der im menschlichen Körper lebenden Bakterienkolonien zwei Kilogramm beträgt.

5. Es gibt Krebstiere, die sich von Bakterien ernähren, die auf ihrem eigenen Körper wachsen. In Tiefen von über 2 km leben die Krabben Kiwa puravida, die einen zweiten Namen haben – Yeti-Krabben. Diese Lebewesen leben in der Nähe von Rissen, aus denen Schwefelverbindungen und Methan austreten, die eine Energiequelle für Bakterien darstellen. Die Krabbe fördert aktiv das Wachstum von Bakterien, indem sie ihre Kolonien auf ihren Scheren dem Nährstofffluss aussetzt. Gleichzeitig ähneln seine Bewegungen einem Tanz.

6. Der älteste von Wissenschaftlern identifizierte Organismus gilt als das Erzbakterium thermoacidophiles. Diese Art von Bakterien kommt in heißen Quellen mit hohem Säuregehalt vor. Bei Temperaturen unter 55 Grad leben diese Bakterien nicht.

7. Eine von Wissenschaftlern der Universität Manchester durchgeführte Studie ergab, dass sich auf der Oberfläche eines Mobiltelefons deutlich mehr Keime befinden als auf einem Toilettensitz oder auf der Sohle eines Schuhs.

8. Einzigartige Mikroben, die im Darm der Japaner leben, sorgen für eine effizientere Verarbeitung der Algenkohlenhydrate, aus denen Sushi besteht, als Menschen aus anderen Regionen.

9. Nur wenige Menschen wissen, dass ein Bazillus und ein Bakterium derselbe lebende Organismus sind. Es ist nur so, dass das Wort „Bazillus“ lateinischen Ursprungs ist und das Wort „Bakterium“ griechischen Ursprungs ist.

10. Eines von zwei Kilogramm der im menschlichen Körper lebenden Bakterien befindet sich in seinem Darm. Die Zahl dieser Bakterien übersteigt die Zahl der Zellen im menschlichen Körper deutlich.

11. Im menschlichen Mund gibt es fast 40.000 verschiedene Arten von Bakterien. Bei einem Kuss können Menschen 278 Arten von Bakterien untereinander übertragen. Davon sind 95 % sicher.

12. Da die Größe des größten existierenden Bakteriums, Thiomargarita namibiensis, einen Durchmesser von 0,75 mm erreicht, ist es sogar mit bloßem Auge erkennbar.

13. Im letzten Jahrhundert entfernten Ärzte in einigen Ländern ausnahmslos bei allen Kindern den Blinddarm. Dies wurde durch die Verhinderung einer zukünftigen Entzündung des Blinddarms erklärt. Untersuchungen von Wissenschaftlern zu Beginn dieses Jahrhunderts zeigten, dass der Blinddarm kein Überbleibsel ist. Dieses Organ ist sehr wichtig für das Immunsystem, da hier viele Mikroorganismen leben.

14. Während der Krankheit eines Menschen stirbt ein erheblicher Teil der natürlichen Darmflora ab. Dann erhält der Körper eine „Verstärkung“ der Mikroflora aus dem Blinddarm.

Teilen Sie neue Informationen mit Freunden und Bekannten in:

In Kontakt mit

Klassenkameraden

Unterrichtsthema:

Bakterien sind die älteste Gruppe lebender Organismen. Allgemeine Eigenschaften von Bakterien. Unterschiede zwischen Bakterienzellen und Pflanzenzellen. Konzepte über Prokaryoten und Eukaryoten.

Lernziele:

Lehrreich: kennen die Strukturmerkmale und lebenswichtigen Funktionen von Bakterien.

Lehrreich: kognitives Interesse an Biologie entwickeln; Fähigkeiten vergleichender analytischer und geistiger Aktivität. Entwickeln Sie weiterhin Fähigkeiten im Umgang mit einem Lehrbuch, einem Arbeitsbuch und einer Tabelle.

Lehrreich: die Fähigkeit entwickeln, im Team zu arbeiten und vereinbarte Lösungen zu finden; Förderung der Unabhängigkeit des Urteils; Förderung einer Verhaltenskultur im Klassenzimmer.

Ausrüstung: Vortrag „Struktur von Bakterien“, „Struktur einer Pflanzenzelle“

Während des Unterrichts:

ICH. Org. Moment:

II. Anrufphase. Wissen aktualisieren.

Diese kleinen Organismen haben das Leben auf der Erde geschaffen, führen den globalen Stoffkreislauf der Natur durch und dienen auch dem Menschen. Louis Pasteur nannte sie „die großen Totengräber der Natur“. Wer sind sie?

Lehrer: Jungs! Nennen Sie diese kleinen Organismen.

Vor etwa 5 Milliarden Jahren war die Erde menschenleer. Über die Wüstenflächen krochen endlos und ununterbrochen niedrige grüne Wolken (aufgrund des Chlorüberschusses in der Luft), und fast ununterbrochen ergoss sich heißer Regen. Wochen, Monate, Jahre lang überschwemmten sie die Ebenen, sanften Hügel und rauchenden Vulkanhügel. Der Wind wanderte von einem Ende zum anderen über die Erde und traf auf seinem Weg nur auf Steine. Nur von Zeit zu Zeit war das Kreischen feuriger Lava zu hören, die herausströmte und sich zischend verfestigte. Gelegentlich tauchte zwischen den Wolken eine trübe, grünliche Sonne auf. Es spiegelte sich in kleinen Meeresseen wider, die man durchqueren konnte. Es vergingen Millionen und Abermillionen Jahre, bis im frühen Präkambrium vor etwa 3,5 bis 3,8 Milliarden Jahren Bakterien und dann Blaualgen, Produzenten von freiem Sauerstoff, auftauchten.

Lehrer: Jungs! Schauen Sie sich die Bilder mit den abgebildeten Organismen an.

Aufgrund welcher Merkmale haben Sie diese Organismen als Bakterien klassifiziert?

Lehrer: Heute lernen wir in der Lektion einzellige Organismen kennen. Öffnen Sie Ihre Notizbücher, notieren Sie das Datum, das Thema der Lektion und zeichnen Sie eine Tabelle:

Was weiß ich?

Was wolltest du wissen?

Was hast du gelernt?

Lehrer: 1.Was können Sie über diese Tiere sagen?

2. Welche Assoziationen haben Sie mit dem Wort „Bakterien“? ( Füllen Sie die Spalte „Was ich weiß“ aus.

ICH . Problematische Frage:

Warum sind Bakterien, die zu den ältesten der Erde gehören, einen langen Entwicklungsweg durchlaufen haben, weit verbreitet und existieren zusammen mit hochorganisierten Organismen?

Ist es möglich, dass die moderne Biosphäre und der Mensch darin ohne Bakterien existieren?

Student : Um die Frage zu beantworten, ist es notwendig, die allgemeinen Eigenschaften von Bakterien zu untersuchen.

II. Konzeptionsphase.

Lehrer: Schreiben Sie in die erste Spalte alles, was Sie über Bakterien wissen.

Was sind Bakterien?

Welche Wissenschaft untersucht sie?

Bakterien- primitive einzellige Organismen, in deren Zytoplasma kein gebildeter Kern vorhanden ist. Die Kernsubstanz ist im gesamten Zytoplasma verteilt.

Bakteriologie- ein Zweig der Mikrobiologie, der sich mit der Erforschung von Bakterien befasst.

Was wolltest du wissen? Wir erstellen ein Struktur- und Logikdiagramm in der Spalte „Was wollten Sie wissen?“

Übung: Sie werden sich selbst mit den allgemeinen Eigenschaften von Bakterien vertraut machen, indem Sie den Absatz des Lehrbuchs „Bakterien“, S. 7-10, lesen und um die erhaltenen Informationen zu ordnen, erstellen Sie eine allgemeine Eigenschaft von Bakterien gemäß dem Plan im Spalte „Was hast du gelernt?“

Charakteristikplan:

Zu welcher Gruppe lebender Organismen gehören Bakterien?

Geschichte der Entdeckung von Bakterien.

Wo kommen Bakterien vor?

Struktur.

Reproduktion .

Was weiß ich?

Was wolltest du wissen?

Was hast du gelernt?

Einzeller. Überall verteilt.

Cyanobakterien sind Blaualgen (zum Thema Einzellige Algen). Krankheiten verursachen. Sie vermehren sich schnell.

Strukturelles und logisches Diagramm:

Taxonomiestruktur

Bakterien

Strukturverteilung

1. Lebende Organismen werden in 2 Gruppen eingeteilt:

Nichtnuklear – Prokaryoten, nuklear – Eukaryoten.

Prokaryoten- Organismen, die keinen gebildeten Kern haben; das Molekül der organischen Substanz ist nicht vom Zytoplasma getrennt, sondern an der Zellmembran befestigt. Bakterien gehören zu dieser Gruppe.

Eukaryoten– Organismen, die einen gebildeten Kern mit einer Kernhülle haben. Zur Gruppe der Eukaryoten gehören Pflanzen, Pilze, Tiere, darunter auch der Mensch.

2.. Die Bakterien wurden erstmals unter einem optischen Mikroskop gesehen und 1676 von der niederländischen Naturforscherin Antonie van Leeuwenhoek beschrieben. Wie alles mikroskopisch

Er nannte sie „Animalcules“.

Der Name „Bakterien“ wurde 1828 von Christian Ehrenberg geprägt.

Louis Pasteur begann in den 1850er Jahren mit der Erforschung der Physiologie und des Stoffwechsels von Bakterien und entdeckte auch deren pathogene Eigenschaften.

Die medizinische Mikrobiologie wurde in den Arbeiten von Robert Koch weiterentwickelt, der die allgemeinen Prinzipien zur Bestimmung des Erregers einer Krankheit formulierte (Kochs Postulate). 1905 erhielt er für seine Forschungen zur Tuberkulose den Nobelpreis.

3. Bakterien sind überall verbreitet: in der Luft, in Gewässern, im Boden, in der Nahrung, in lebenden Organismen, in der Dicke atlantischer Gletscher, in schwülen Wüsten und in heißen Quellen.

4.. Zeichnen Sie es in Ihr Notizbuch.

5. Reproduktion:

Bakterien vermehren sich, indem sie sich einfach in zwei Teile teilen. Unter günstigen Bedingungen kann sich die Anzahl einiger Bakterien alle 20 Minuten verdoppeln.

Unter ungünstigen Bedingungen (Nahrungsmangel, Feuchtigkeit, plötzliche Temperaturschwankungen) entfernt sich das schrumpfende Zytoplasma der Bakterienzelle von der Mutterschale, wird rund und bildet in ihrem Inneren auf ihrer Oberfläche eine neue, dichtere Schale. Diese Bakterienzelle heißt Spore.

Minute des Sportunterrichts

Einmal - aufstehen, strecken,
Zwei – bücken, aufrichten,
Drei - in drei Hände klatschen,
3 Kopfnicken,
Vier - Arme breiter,
Fünf – winke mit den Armen,
Sechstens – setzen Sie sich wieder an Ihren Schreibtisch.

Klassenzuordnung:

1. Vergleichen Sie die Struktur einer Pflanzenzelle und einer Bakterienzelle. (Präsentation „Die Struktur einer Pflanzenzelle und die Struktur einer Bakterienzelle)“

2. Wenn beispielsweise nur ein einziges dieser Bakterien in den menschlichen Körper gelangt, können es nach 12 Stunden mehrere Milliarden sein. Bei dieser Reproduktionsrate können die Nachkommen eines Bakteriums in 5 Tagen eine Masse bilden, die in 5 Tagen alle Meere und Ozeane füllen kann.

Aber das passiert nicht. Warum denken Sie?(Es stellt sich heraus, dass die meisten Bakterien unter dem Einfluss von Sonnenlicht, Austrocknung und Mangel an Sonnenlicht absterben

Lebensmittel, Erhitzen, unter dem Einfluss von Desinfektionsmitteln. Darauf basieren Methoden zur Bakterienbekämpfung.)

Lehrer: Haben wir die problematische Frage zu Beginn der Lektion beantwortet?

Die Schüler formulieren Schlussfolgerungen für den Unterricht.

1. Bakterien sind primitive einzellige Organismen mit mikroskopischer Größe.

2. Bakterien sind allgegenwärtig.

3.. Unter günstigen Bedingungen sehr schnell vermehren.

6. Eine Spore ist eine Bakterienzelle mit einer dichten Hülle.

IV. Betrachtung.

Was sind die Strukturmerkmale einer Bakterienzelle?

Wer ist Louis Pasteur, welche Entdeckungen hat er gemacht?

Welche Eigenschaften von Bakterien und Algen sind charakteristisch für Cyanobakterien?

- Was ist eine Bakterienspore und wofür wird sie verwendet?

Zusammenstellung eines Syncwine zum Thema „Bakterien“.

5. Hausaufgaben. §2.

Erstellen Sie Berichte auf Basis von Internetmaterialien und weiterführender Literatur zu den Themen: „Knötchenbakterien“, „Cyanobakterien“, „Milchsäurebakterien“, „Patientenbakterien“.

Allgemeine Eigenschaften von Bakterien Bakterien sind die älteste Gruppe von Organismen. Die ersten Bakterien tauchten vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren auf. Und sie waren die einzigen Lebewesen auf unserem Planeten. Dies sind die ersten Vertreter der belebten Natur; ihr Körper hatte eine primitive Struktur. Bakterien gelten als Vertreter der PROKARYOTEN, weil. keinen Kern haben.

Der Aufbau eines Bakteriums Die Zellwand erfüllt eine schützende und unterstützende Funktion Zytoplasma füllt den Raum im Inneren der Zelle Flagellen oder Zotten sind Bewegungsorgane Die äußere Hülle oder Kapsel schützt die DNA vor dem Austrocknen bzw. die Kernsubstanz trägt Erbinformationen. Die Plasmamembran ist durchlässig , der Stoffwechsel erfolgt dadurch. Fazit: Das Bakterium hat keinen separaten Zellkern

Lebensbedingungen für Bakterien Aerob 1. Leben in der Luft 2. Fähigkeit, Sauerstoff zu atmen – der effektivste Weg, Energie zu gewinnen Anaerob 1. Leben in einer sauerstofffreien Umgebung 2. Energie wird durch Fermentation gewonnen – ein alter energetisch unrentabler Weg Prozess Essigsäurebakterien Staphylococcus Clostridium - Bodenbakterium

Vermehrung von Bakterien 1. Bakterien vermehren sich sehr leicht. Die Mutterzelle teilt sich in zwei Hälften. Das Ergebnis sind zwei junge Bakterienzellen. 2Dies geschieht extrem schnell. Eine Bakterienzelle kann sich innerhalb von Minuten teilen. 3. Wenn alle entstehenden Bakterien „überleben“ würden, würden sie unseren Planeten mit einer dicken Schicht bedecken ... Aber die meisten von ihnen sterben, bevor sie sich vermehren können!

Sporenbildung 1. Bei Nährstoffmangel oder Ansammlung von Stoffwechselprodukten - Sporenbildung. 2. Sporen können lange Zeit inaktiv bleiben. 3. Sporen können längerem Kochen und Gefrieren standhalten. 4. Unter günstigen Bedingungen keimt die Spore und wird lebensfähig. FAZIT: Bakteriensporen sind eine Anpassung an das Überleben unter ungünstigen Bedingungen.

Schlussfolgerungen 1. Bakterien sind die älteste Gruppe von Lebewesen auf dem Planeten 2. Die Bakterienzelle hat eine einfache Struktur 3. Sie hat keinen Kern und das Zytoplasma ist unbeweglich 4. Bakterien werden als pränukleäre Organismen oder Prokaryoten klassifiziert 5. In ungünstig Bedingungen bilden sie Sporen

Bakterien sind die älteste Gruppe von Organismen, die derzeit auf der Erde existieren. Die ersten Bakterien tauchten vermutlich vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren auf und waren fast eine Milliarde Jahre lang die einzigen Lebewesen auf unserem Planeten. Da es sich um die ersten Vertreter der belebten Natur handelte, hatte ihr Körper eine primitive Struktur.

Im Laufe der Zeit wurde ihre Struktur komplexer, doch bis heute gelten Bakterien als die primitivsten einzelligen Organismen. Es ist interessant, dass einige Bakterien noch immer die primitiven Merkmale ihrer alten Vorfahren behalten. Dies wird bei Bakterien beobachtet, die in heißen Schwefelquellen und anoxischem Schlamm am Boden von Stauseen leben.

Die meisten Bakterien sind farblos. Nur wenige sind lila oder grün. Aber die Kolonien vieler Bakterien haben eine helle Farbe, die durch die Freisetzung einer farbigen Substanz in die Umgebung oder durch Pigmentierung von Zellen verursacht wird.

Der Entdecker der Welt der Bakterien war Antony Leeuwenhoek, ein niederländischer Naturforscher des 17. Jahrhunderts, der als Erster ein perfektes Vergrößerungsmikroskop entwickelte, das Objekte 160-270-fach vergrößert.

Bakterien werden als Prokaryoten klassifiziert und in ein eigenes Königreich eingeteilt – Bakterien.

Körperform

Bakterien sind zahlreiche und vielfältige Organismen. Sie variieren in der Form.

Name des Bakteriums	Bakterienform	Bakterienbild
Kokken		Kugelförmig
Bazillus		Stabförmig
Vibrio		Kommaförmig
Spirillum		Spiral
Streptokokken		Kokkenkette
Staphylokokken		Kokkenhaufen
Diplococcus		Zwei runde Bakterien, eingeschlossen in einer Schleimkapsel

Transportmittel

Unter den Bakterien gibt es mobile und unbewegliche Formen. Motilien bewegen sich durch wellenförmige Kontraktionen oder mit Hilfe von Flagellen (gedrehten Helixfäden), die aus einem speziellen Protein namens Flagellin bestehen. Es können eine oder mehrere Flagellen vorhanden sein. Bei manchen Bakterien befinden sie sich an einem Ende der Zelle, bei anderen an zwei oder auf der gesamten Oberfläche.

Aber auch vielen anderen Bakterien, denen Geißeln fehlen, ist Bewegung inhärent. So sind Bakterien, die von außen mit Schleim bedeckt sind, zur Gleitbewegung fähig.

Einige Wasser- und Bodenbakterien, denen Geißeln fehlen, haben Gasvakuolen im Zytoplasma. In einer Zelle können 40–60 Vakuolen vorhanden sein. Jeder von ihnen ist mit Gas (vermutlich Stickstoff) gefüllt. Durch die Regulierung der Gasmenge in den Vakuolen können Wasserbakterien in die Wassersäule absinken oder an deren Oberfläche aufsteigen, und Bodenbakterien können sich in den Bodenkapillaren bewegen.

Lebensraum

Aufgrund ihrer einfachen Organisation und Unprätentiösität sind Bakterien in der Natur weit verbreitet. Bakterien kommen überall vor: in einem Tropfen selbst reinsten Quellwassers, in Erdkörnern, in der Luft, auf Felsen, im Polarschnee, im Wüstensand, auf dem Meeresboden, in aus großen Tiefen gefördertem Öl und sogar im Meer Wasser aus heißen Quellen mit einer Temperatur von etwa 80 °C. Sie leben auf Pflanzen, Früchten, verschiedenen Tieren und beim Menschen im Darm, in der Mundhöhle, in Gliedmaßen und auf der Körperoberfläche.

Bakterien sind die kleinsten und zahlreichsten Lebewesen. Aufgrund ihrer geringen Größe dringen sie leicht in alle Risse, Spalten und Poren ein. Sehr robust und an verschiedene Lebensbedingungen angepasst. Sie vertragen Austrocknung, extreme Kälte und Erhitzen auf bis zu 90 °C, ohne ihre Lebensfähigkeit zu verlieren.

Es gibt praktisch keinen Ort auf der Erde, an dem es keine Bakterien gibt, allerdings in unterschiedlichen Mengen. Die Lebensbedingungen von Bakterien sind vielfältig. Einige von ihnen benötigen Luftsauerstoff, andere brauchen ihn nicht und können in einer sauerstofffreien Umgebung leben.

In der Luft: Bakterien steigen bis zu 30 km in die obere Atmosphäre auf. und mehr.

Besonders viele davon gibt es im Boden. 1 g Erde kann Hunderte Millionen Bakterien enthalten.

Im Wasser: in den Oberflächenschichten des Wassers in offenen Stauseen. Nützliche Wasserbakterien mineralisieren organische Rückstände.

In lebenden Organismen: Krankheitserregende Bakterien dringen aus der äußeren Umgebung in den Körper ein, verursachen jedoch nur unter günstigen Bedingungen Krankheiten. Symbiotische leben in den Verdauungsorganen und helfen dabei, Nahrung abzubauen und aufzunehmen sowie Vitamine zu synthetisieren.

Äußere Struktur

Die Bakterienzelle ist mit einer besonders dichten Hülle – einer Zellwand – bedeckt, die Schutz- und Stützfunktionen erfüllt und dem Bakterium zudem eine dauerhafte, charakteristische Form verleiht. Die Zellwand eines Bakteriums ähnelt der Wand einer Pflanzenzelle. Es ist durchlässig: Durch es gelangen Nährstoffe ungehindert in die Zelle und Stoffwechselprodukte gelangen in die Umwelt. Bakterien bilden oft eine zusätzliche schützende Schleimschicht auf der Zellwand – eine Kapsel. Die Dicke der Kapsel kann um ein Vielfaches größer sein als der Durchmesser der Zelle selbst, sie kann aber auch sehr klein sein. Die Kapsel ist kein wesentlicher Bestandteil der Zelle; sie wird abhängig von den Bedingungen gebildet, unter denen sich die Bakterien befinden. Es schützt die Bakterien vor dem Austrocknen.

Auf der Oberfläche einiger Bakterien befinden sich lange Geißeln (eine, zwei oder viele) oder kurze, dünne Zotten. Die Länge der Flagellen kann um ein Vielfaches größer sein als die Körpergröße des Bakteriums. Bakterien bewegen sich mit Hilfe von Flagellen und Zotten.

Interne Struktur

Im Inneren der Bakterienzelle befindet sich dichtes, unbewegliches Zytoplasma. Es hat eine geschichtete Struktur, es gibt keine Vakuolen, daher befinden sich in der Substanz des Zytoplasmas selbst verschiedene Proteine ​​(Enzyme) und Reservenährstoffe. Bakterienzellen haben keinen Zellkern. Im zentralen Teil ihrer Zelle ist eine Substanz konzentriert, die Erbinformationen trägt. Bakterien, - Nukleinsäure - DNA. Aber diese Substanz wird nicht zu einem Kern geformt.

Die innere Organisation einer Bakterienzelle ist komplex und weist ihre eigenen spezifischen Merkmale auf. Das Zytoplasma ist durch die Zytoplasmamembran von der Zellwand getrennt. Im Zytoplasma gibt es eine Hauptsubstanz oder Matrix, Ribosomen und eine kleine Anzahl von Membranstrukturen, die verschiedene Funktionen erfüllen (Analoga von Mitochondrien, endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat). Das Zytoplasma von Bakterienzellen enthält häufig Körnchen unterschiedlicher Form und Größe. Das Granulat kann aus Verbindungen bestehen, die als Energie- und Kohlenstoffquelle dienen. Auch in der Bakterienzelle finden sich Fetttröpfchen.

Im zentralen Teil der Zelle ist die Kernsubstanz lokalisiert – DNA, die nicht durch eine Membran vom Zytoplasma abgegrenzt ist. Dies ist ein Analogon des Kerns – ein Nukleoid. Das Nukleoid hat keine Membran, keinen Nukleolus und keinen Chromosomensatz.

Essmethoden

Bakterien haben unterschiedliche Ernährungsmethoden. Unter ihnen gibt es Autotrophe und Heterotrophe. Autotrophe sind Organismen, die in der Lage sind, selbstständig organische Substanzen für ihre Ernährung zu produzieren.

Pflanzen benötigen Stickstoff, können aber selbst keinen Stickstoff aus der Luft aufnehmen. Einige Bakterien kombinieren Stickstoffmoleküle in der Luft mit anderen Molekülen und ergeben so Stoffe, die für Pflanzen verfügbar sind.

Diese Bakterien siedeln sich in den Zellen junger Wurzeln an, was zur Bildung von Verdickungen an den Wurzeln, sogenannten Knötchen, führt. Solche Knötchen bilden sich an den Wurzeln von Pflanzen der Familie der Hülsenfrüchte und einigen anderen Pflanzen.

Die Wurzeln versorgen die Bakterien mit Kohlenhydraten und die Bakterien liefern den Wurzeln stickstoffhaltige Substanzen, die von der Pflanze aufgenommen werden können. Ihr Zusammenleben ist für beide Seiten von Vorteil.

Pflanzenwurzeln scheiden viele organische Substanzen (Zucker, Aminosäuren und andere) aus, von denen sich Bakterien ernähren. Daher siedeln sich besonders viele Bakterien in der die Wurzeln umgebenden Bodenschicht an. Diese Bakterien wandeln abgestorbene Pflanzenreste in pflanzenverfügbare Stoffe um. Diese Bodenschicht wird Rhizosphäre genannt.

Über das Eindringen von Knötchenbakterien in das Wurzelgewebe gibt es mehrere Hypothesen:

• durch Schädigung des Epidermis- und Kortexgewebes;
• durch Wurzelhaare;
• nur durch die junge Zellmembran;
• dank Begleitbakterien, die pektinolytische Enzyme produzieren;
• aufgrund der Stimulierung der Synthese von B-Indolessigsäure aus Tryptophan, das immer in Pflanzenwurzelsekreten vorhanden ist.

Der Prozess der Einführung von Knötchenbakterien in das Wurzelgewebe besteht aus zwei Phasen:

• Infektion der Wurzelhaare;
• Prozess der Knötchenbildung.

In den meisten Fällen vermehrt sich die eindringende Zelle aktiv, bildet sogenannte Infektionsfäden und dringt in Form solcher Fäden in das Pflanzengewebe ein. Aus dem Infektionsfaden austretende Knötchenbakterien vermehren sich weiterhin im Wirtsgewebe.

Pflanzenzellen, die mit sich schnell vermehrenden Zellen von Knötchenbakterien gefüllt sind, beginnen sich schnell zu teilen. Die Verbindung eines jungen Knotens mit der Wurzel einer Hülsenfruchtpflanze erfolgt durch Gefäßfaserbündel. Während der Funktionsperiode sind die Knötchen meist dicht. Wenn die optimale Aktivität erreicht ist, nehmen die Knötchen eine rosa Farbe an (dank des Leghämoglobinpigments). Nur Bakterien, die Leghämoglobin enthalten, sind in der Lage, Stickstoff zu binden.

Knöllchenbakterien produzieren Dutzende und Hunderte Kilogramm Stickstoffdünger pro Hektar Boden.

Stoffwechsel

Bakterien unterscheiden sich in ihrem Stoffwechsel voneinander. Bei einigen geschieht es unter Beteiligung von Sauerstoff, bei anderen ohne.

Die meisten Bakterien ernähren sich von vorgefertigten organischen Substanzen. Nur wenige von ihnen (Blaugrün- oder Cyanobakterien) sind in der Lage, aus anorganischen Substanzen organische Substanzen zu erzeugen. Sie spielten eine wichtige Rolle bei der Anreicherung von Sauerstoff in der Erdatmosphäre.

Bakterien nehmen Stoffe von außen auf, zerreißen ihre Moleküle, bauen aus diesen Teilen ihre Hülle zusammen und füllen ihren Inhalt wieder auf (so wachsen sie) und werfen unnötige Moleküle aus. Die Hülle und Membran des Bakteriums ermöglicht es ihm, nur die notwendigen Substanzen aufzunehmen.

Wären Schale und Membran eines Bakteriums völlig undurchlässig, würden keine Stoffe in die Zelle gelangen. Wären sie für alle Stoffe durchlässig, würde sich der Inhalt der Zelle mit dem Medium vermischen – der Lösung, in der das Bakterium lebt. Um zu überleben, benötigen Bakterien eine Hülle, die den Durchgang notwendiger, aber nicht unnötiger Substanzen ermöglicht.

Das Bakterium absorbiert Nährstoffe, die sich in seiner Nähe befinden. Was passiert als nächstes? Wenn es sich selbstständig fortbewegen kann (indem es ein Flagellum bewegt oder Schleim zurückdrückt), dann bewegt es sich, bis es die notwendigen Substanzen findet.

Wenn es sich nicht bewegen kann, wartet es, bis die Diffusion (die Fähigkeit von Molekülen einer Substanz, in das Moleküldickicht einer anderen Substanz einzudringen) die notwendigen Moleküle zu sich bringt.

Bakterien leisten zusammen mit anderen Gruppen von Mikroorganismen enorme chemische Arbeit. Durch die Umwandlung verschiedener Verbindungen erhalten sie die für ihr Leben notwendige Energie und Nährstoffe. Stoffwechselprozesse, Methoden der Energiegewinnung und der Bedarf an Stoffen zum Aufbau ihrer Körpersubstanzen sind bei Bakterien vielfältig.

Andere Bakterien decken ihren gesamten Bedarf an Kohlenstoff, der für die Synthese organischer Substanzen im Körper erforderlich ist, auf Kosten anorganischer Verbindungen. Sie werden Autotrophen genannt. Autotrophe Bakterien sind in der Lage, organische Substanzen aus anorganischen zu synthetisieren. Unter ihnen sind:

Chemosynthese

Die Nutzung von Strahlungsenergie ist die wichtigste, aber nicht die einzige Möglichkeit, aus Kohlendioxid und Wasser organische Stoffe zu erzeugen. Es ist bekannt, dass Bakterien nicht Sonnenlicht als Energiequelle für eine solche Synthese nutzen, sondern die Energie chemischer Bindungen, die in den Zellen von Organismen bei der Oxidation bestimmter anorganischer Verbindungen – Schwefelwasserstoff, Schwefel, Ammoniak, Wasserstoff, Salpetersäure, Eisenverbindungen – entstehen Eisen und Mangan. Sie nutzen die durch diese chemische Energie gebildete organische Substanz zum Aufbau der Zellen ihres Körpers. Daher wird dieser Vorgang Chemosynthese genannt.

Die wichtigste Gruppe chemosynthetischer Mikroorganismen sind nitrifizierende Bakterien. Diese Bakterien leben im Boden und oxidieren Ammoniak, das beim Zerfall organischer Rückstände entsteht, zu Salpetersäure. Letzteres reagiert mit mineralischen Verbindungen des Bodens und verwandelt sich in Salpetersäuresalze. Dieser Prozess erfolgt in zwei Phasen.

Eisenbakterien wandeln Eiseneisen in Eisenoxid um. Das entstehende Eisenhydroxid setzt sich ab und bildet das sogenannte Mooreisenerz.

Einige Mikroorganismen entstehen durch die Oxidation von molekularem Wasserstoff und stellen somit eine autotrophe Ernährungsmethode dar.

Ein charakteristisches Merkmal von Wasserstoffbakterien ist die Fähigkeit, bei Versorgung mit organischen Verbindungen und in Abwesenheit von Wasserstoff zu einem heterotrophen Lebensstil überzugehen.

Somit sind Chemoautotrophe typische Autotrophe, da sie die notwendigen organischen Verbindungen selbstständig aus anorganischen Substanzen synthetisieren und diese nicht fertig von anderen Organismen wie Heterotrophen einnehmen. Chemoautotrophe Bakterien unterscheiden sich von phototrophen Pflanzen durch ihre völlige Unabhängigkeit von Licht als Energiequelle.

Bakterielle Photosynthese

Einige pigmenthaltige Schwefelbakterien (lila, grün), die bestimmte Pigmente – Bakteriochlorophylle – enthalten, sind in der Lage, Sonnenenergie zu absorbieren, mit deren Hilfe Schwefelwasserstoff in ihrem Körper abgebaut wird und Wasserstoffatome freisetzt, um die entsprechenden Verbindungen wiederherzustellen. Dieser Prozess hat viel mit der Photosynthese gemeinsam und unterscheidet sich nur dadurch, dass der Wasserstoffspender bei violetten und grünen Bakterien Schwefelwasserstoff (gelegentlich Carbonsäuren) und bei grünen Pflanzen Wasser ist. In beiden erfolgt die Trennung und Übertragung von Wasserstoff durch die Energie der absorbierten Sonnenstrahlen.

Diese bakterielle Photosynthese, die ohne Freisetzung von Sauerstoff abläuft, wird Photoreduktion genannt. Die Photoreduktion von Kohlendioxid ist mit der Übertragung von Wasserstoff nicht aus Wasser, sondern aus Schwefelwasserstoff verbunden:

6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2 О

Die biologische Bedeutung der Chemosynthese und der bakteriellen Photosynthese auf planetarischer Ebene ist relativ gering. Lediglich chemosynthetische Bakterien spielen im Prozess des Schwefelkreislaufs in der Natur eine bedeutende Rolle. Schwefel wird von grünen Pflanzen in Form von Schwefelsäuresalzen aufgenommen, reduziert und wird Teil von Proteinmolekülen. Wenn außerdem abgestorbene Pflanzen- und Tierreste durch Fäulnisbakterien zerstört werden, wird Schwefel in Form von Schwefelwasserstoff freigesetzt, der von Schwefelbakterien zu freiem Schwefel (oder Schwefelsäure) oxidiert wird, wodurch im Boden Sulfite entstehen, die für Pflanzen zugänglich sind. Chemo- und photoautotrophe Bakterien sind im Stickstoff- und Schwefelkreislauf essentiell.

Sporulation

Im Inneren der Bakterienzelle bilden sich Sporen. Während des Sporulationsprozesses durchläuft die Bakterienzelle eine Reihe biochemischer Prozesse. Die darin enthaltene Menge an freiem Wasser nimmt ab und die enzymatische Aktivität nimmt ab. Dies gewährleistet die Widerstandsfähigkeit der Sporen gegenüber ungünstigen Umweltbedingungen (hohe Temperatur, hohe Salzkonzentration, Austrocknung usw.). Die Sporulation ist nur für eine kleine Gruppe von Bakterien charakteristisch.

Sporen sind ein optionales Stadium im Lebenszyklus von Bakterien. Erst bei einem Mangel an Nährstoffen oder einer Ansammlung von Stoffwechselprodukten beginnt die Sporulation. Bakterien in Form von Sporen können lange Zeit ruhen. Bakteriensporen können längerem Kochen und sehr langem Einfrieren standhalten. Wenn günstige Bedingungen vorliegen, keimt die Spore und wird lebensfähig. Bakteriensporen sind eine Anpassung, um unter ungünstigen Bedingungen zu überleben.

Reproduktion

Bakterien vermehren sich, indem sie eine Zelle in zwei teilen. Ab einer bestimmten Größe teilt sich das Bakterium in zwei identische Bakterien. Dann beginnt jeder von ihnen zu fressen, wächst, teilt sich und so weiter.

Nach der Zellverlängerung bildet sich allmählich ein Querseptum, und dann trennen sich die Tochterzellen; Bei vielen Bakterien bleiben die Zellen unter bestimmten Bedingungen nach der Teilung in charakteristischen Gruppen verbunden. Dabei ergeben sich je nach Richtung der Teilungsebene und Anzahl der Teilungen unterschiedliche Formen. Eine Vermehrung durch Knospung kommt bei Bakterien in Ausnahmefällen vor.

Unter günstigen Bedingungen erfolgt die Zellteilung bei vielen Bakterien alle 20-30 Minuten. Bei solch einer schnellen Vermehrung ist der Nachwuchs eines Bakteriums in der Lage, innerhalb von 5 Tagen eine Masse zu bilden, die alle Meere und Ozeane füllen kann. Eine einfache Rechnung zeigt, dass pro Tag 72 Generationen (720.000.000.000.000.000.000 Zellen) gebildet werden können. In Gewicht umgerechnet - 4720 Tonnen. Dies kommt jedoch in der Natur nicht vor, da die meisten Bakterien unter dem Einfluss von Sonnenlicht, Austrocknung, Nahrungsmangel, Erwärmung auf 65–100 °C, infolge von Artenkämpfen usw. schnell absterben.

Das Bakterium (1) nimmt, nachdem es ausreichend Nahrung aufgenommen hat, an Größe zu (2) und beginnt, sich auf die Fortpflanzung (Zellteilung) vorzubereiten. Seine DNA (in einem Bakterium ist das DNA-Molekül in einem Ring geschlossen) verdoppelt sich (das Bakterium produziert eine Kopie dieses Moleküls). Beide DNA-Moleküle (3,4) heften sich an die Wand des Bakteriums und bewegen sich mit zunehmender Länge des Bakteriums auseinander (5,6). Zuerst teilt sich das Nukleotid, dann das Zytoplasma.

Nach der Divergenz zweier DNA-Moleküle entsteht am Bakterium eine Verengung, die den Körper des Bakteriums nach und nach in zwei Teile teilt, die jeweils ein DNA-Molekül enthalten (7).

Es kommt vor (bei Bacillus subtilis), dass zwei Bakterien zusammenkleben und eine Brücke zwischen ihnen entsteht (1,2).

Der Jumper transportiert DNA von einem Bakterium zum anderen (3). In einem Bakterium verflechten sich DNA-Moleküle, kleben an einigen Stellen zusammen (4) und tauschen dann Abschnitte aus (5).

Die Rolle von Bakterien in der Natur

Gyre

Bakterien sind das wichtigste Glied im gesamten Stoffkreislauf der Natur. Pflanzen bilden aus Kohlendioxid, Wasser und Mineralsalzen im Boden komplexe organische Substanzen. Mit abgestorbenen Pilzen, Pflanzen und Tierkadavern gelangen diese Stoffe wieder in den Boden. Bakterien zerlegen komplexe Stoffe in einfache, die dann von Pflanzen genutzt werden.

Bakterien zerstören komplexe organische Substanzen abgestorbener Pflanzen und Tierkadaver, Ausscheidungen lebender Organismen und verschiedene Abfälle. Saprophytische Fäulnisbakterien ernähren sich von diesen organischen Stoffen und verwandeln sie in Humus. Dies sind eine Art Pfleger unseres Planeten. Somit nehmen Bakterien aktiv am Stoffkreislauf der Natur teil.

Bodenformation

Da Bakterien fast überall verbreitet sind und in großer Zahl vorkommen, bestimmen sie maßgeblich verschiedene Prozesse in der Natur. Im Herbst fallen die Blätter von Bäumen und Sträuchern, oberirdische Gräsertriebe sterben ab, alte Äste fallen ab und von Zeit zu Zeit fallen die Stämme alter Bäume. All dies verwandelt sich nach und nach in Humus. In 1 cm3. Die Oberflächenschicht des Waldbodens enthält Hunderte Millionen saprophytischer Bodenbakterien verschiedener Arten. Diese Bakterien wandeln Humus in verschiedene Mineralien um, die von Pflanzenwurzeln aus dem Boden aufgenommen werden können.

Einige Bodenbakterien sind in der Lage, Stickstoff aus der Luft aufzunehmen und ihn für lebenswichtige Prozesse zu nutzen. Diese stickstofffixierenden Bakterien leben unabhängig oder siedeln sich in den Wurzeln von Hülsenfrüchten an. Nachdem diese Bakterien in die Wurzeln von Hülsenfrüchten eingedrungen sind, verursachen sie das Wachstum von Wurzelzellen und die Bildung von Knötchen darauf.

Diese Bakterien produzieren Stickstoffverbindungen, die Pflanzen nutzen. Bakterien gewinnen Kohlenhydrate und Mineralsalze aus Pflanzen. Somit besteht eine enge Beziehung zwischen der Hülsenfruchtpflanze und den Knöllchenbakterien, die sowohl für den einen als auch für den anderen Organismus von Vorteil ist. Dieses Phänomen nennt man Symbiose.

Durch die Symbiose mit Knöllchenbakterien reichern Hülsenfrüchte den Boden mit Stickstoff an und tragen so zur Ertragssteigerung bei.

Verbreitung in der Natur

Mikroorganismen sind allgegenwärtig. Die einzigen Ausnahmen sind die Krater aktiver Vulkane und kleine Gebiete in den Epizentren explodierter Atombomben. Weder die niedrigen Temperaturen der Antarktis, noch die kochenden Ströme von Geysiren, noch gesättigte Salzlösungen in Salzbecken, noch die starke Sonneneinstrahlung von Berggipfeln, noch die starke Strahlung von Kernreaktoren beeinträchtigen die Existenz und Entwicklung der Mikroflora. Alle Lebewesen interagieren ständig mit Mikroorganismen und sind oft nicht nur deren Aufbewahrungsort, sondern auch deren Vertreiber. Mikroorganismen sind auf unserem Planeten beheimatet und erforschen aktiv die unglaublichsten natürlichen Substrate.

Bodenmikroflora

Die Anzahl der Bakterien im Boden ist extrem groß – Hunderte Millionen und Milliarden Individuen pro Gramm. Im Boden gibt es viel mehr davon als im Wasser und in der Luft. Die Gesamtzahl der Bakterien im Boden verändert sich. Die Anzahl der Bakterien hängt von der Art des Bodens, seinem Zustand und der Tiefe der Schichten ab.

Auf der Oberfläche von Bodenpartikeln befinden sich Mikroorganismen in kleinen Mikrokolonien (jeweils 20-100 Zellen). Sie entwickeln sich häufig in der Dicke von Klumpen organischer Substanz, an lebenden und sterbenden Pflanzenwurzeln, in dünnen Kapillaren und im Inneren von Klumpen.

Die Bodenmikroflora ist sehr vielfältig. Dabei gibt es verschiedene physiologische Gruppen von Bakterien: Fäulnisbakterien, nitrifizierende Bakterien, stickstofffixierende Bakterien, Schwefelbakterien usw. Darunter gibt es Aerobier und Anaerobier, Sporen- und Nichtsporenformen. Mikroflora ist einer der Faktoren bei der Bodenbildung.

Der Entwicklungsbereich von Mikroorganismen im Boden ist die Zone neben den Wurzeln lebender Pflanzen. Man nennt sie Rhizosphäre und die Gesamtheit der darin enthaltenen Mikroorganismen nennt man Rhizosphären-Mikroflora.

Mikroflora von Stauseen

Wasser ist eine natürliche Umgebung, in der sich Mikroorganismen in großer Zahl entwickeln. Der Großteil davon gelangt über den Boden ins Wasser. Ein Faktor, der die Anzahl der Bakterien im Wasser und das Vorhandensein von Nährstoffen darin bestimmt. Das sauberste Wasser stammt aus artesischen Brunnen und Quellen. Offene Stauseen und Flüsse sind sehr reich an Bakterien. Die meisten Bakterien finden sich in den Oberflächenschichten des Wassers, näher am Ufer. Je weiter man sich vom Ufer entfernt und in die Tiefe vordringt, desto geringer wird die Zahl der Bakterien.

Sauberes Wasser enthält 100–200 Bakterien pro ml und verschmutztes Wasser enthält 100–300.000 oder mehr. Es gibt viele Bakterien im Bodenschlamm, insbesondere in der Oberflächenschicht, wo die Bakterien einen Film bilden. Dieser Film enthält viele Schwefel- und Eisenbakterien, die Schwefelwasserstoff zu Schwefelsäure oxidieren und dadurch das Fischsterben verhindern. Im Schlick gibt es mehr sporentragende Formen, während im Wasser die nicht sporentragenden Formen vorherrschen.

Von der Artenzusammensetzung her ähnelt die Mikroflora des Wassers der Mikroflora des Bodens, es gibt jedoch auch spezifische Formen. Durch die Zerstörung verschiedener Abfälle, die ins Wasser gelangen, führen Mikroorganismen nach und nach die sogenannte biologische Reinigung des Wassers durch.

Luftmikroflora

Die Mikroflora der Luft ist weniger zahlreich als die Mikroflora des Bodens und des Wassers. Bakterien steigen mit Staub in die Luft auf, können dort einige Zeit verbleiben, sich dann auf der Erdoberfläche niederlassen und an Mangelernährung oder unter dem Einfluss ultravioletter Strahlen sterben. Die Anzahl der Mikroorganismen in der Luft hängt von der geografischen Zone, dem Gelände, der Jahreszeit, der Staubbelastung usw. ab. Jedes Staubkorn ist ein Träger von Mikroorganismen. Die meisten Bakterien befinden sich in der Luft über Industriebetrieben. Die Luft in ländlichen Gebieten ist sauberer. Die sauberste Luft befindet sich über Wäldern, Bergen und schneereichen Gebieten. Die oberen Luftschichten enthalten weniger Mikroben. Die Luftmikroflora enthält viele pigmentierte und sporentragende Bakterien, die gegenüber ultravioletten Strahlen resistenter sind als andere.

Mikroflora des menschlichen Körpers

Der menschliche Körper, auch ein völlig gesunder, ist immer Träger der Mikroflora. Wenn der menschliche Körper mit Luft und Boden in Kontakt kommt, siedeln sich verschiedene, auch pathogene Mikroorganismen (Tetanusbakterien, Gasbrand etc.) auf Kleidung und Haut an. Die am häufigsten exponierten Teile des menschlichen Körpers sind kontaminiert. An den Händen finden sich E. coli und Staphylokokken. In der Mundhöhle gibt es über 100 Arten von Mikroben. Der Mund ist mit seiner Temperatur, Luftfeuchtigkeit und seinen Nährstoffrückständen eine hervorragende Umgebung für die Entwicklung von Mikroorganismen.

Der Magen reagiert sauer, sodass die meisten Mikroorganismen darin absterben. Ausgehend vom Dünndarm wird die Reaktion alkalisch, d.h. günstig für Mikroben. Die Mikroflora im Dickdarm ist sehr vielfältig. Jeder Erwachsene scheidet täglich etwa 18 Milliarden Bakterien über den Kot aus, d.h. mehr Individuen als Menschen auf der Welt.

Innere Organe, die nicht mit der äußeren Umgebung (Gehirn, Herz, Leber, Blase usw.) verbunden sind, sind normalerweise frei von Mikroben. Mikroben dringen nur im Krankheitsfall in diese Organe ein.

Bakterien im Stoffkreislauf

Mikroorganismen im Allgemeinen und Bakterien im Besonderen spielen eine große Rolle in den biologisch wichtigen Stoffkreisläufen auf der Erde und führen chemische Umwandlungen durch, die weder Pflanzen noch Tieren zugänglich sind. Verschiedene Phasen des Elementzyklus werden von Organismen unterschiedlicher Art durchgeführt. Die Existenz jeder einzelnen Gruppe von Organismen hängt von der chemischen Umwandlung von Elementen ab, die von anderen Gruppen durchgeführt wird.

Stickstoffkreislauf

Die zyklische Umwandlung stickstoffhaltiger Verbindungen spielt eine wesentliche Rolle bei der Versorgung von Organismen der Biosphäre mit unterschiedlichen Ernährungsbedürfnissen mit den notwendigen Stickstoffformen. Über 90 % der gesamten Stickstofffixierung ist auf die Stoffwechselaktivität bestimmter Bakterien zurückzuführen.

Kohlenstoffzyklus

Die biologische Umwandlung von organischem Kohlenstoff in Kohlendioxid, begleitet von der Reduktion von molekularem Sauerstoff, erfordert die gemeinsame Stoffwechselaktivität verschiedener Mikroorganismen. Viele aerobe Bakterien führen eine vollständige Oxidation organischer Substanzen durch. Unter aeroben Bedingungen werden organische Verbindungen zunächst durch Fermentation abgebaut und die organischen Endprodukte der Fermentation werden durch anaerobe Atmung weiter oxidiert, sofern anorganische Wasserstoffakzeptoren (Nitrat, Sulfat oder CO 2 ) vorhanden sind.

Schwefelkreislauf

Schwefel steht lebenden Organismen hauptsächlich in Form von löslichen Sulfaten oder reduzierten organischen Schwefelverbindungen zur Verfügung.

Eisenkreislauf

Einige Süßwasserkörper enthalten hohe Konzentrationen an reduzierten Eisensalzen. An solchen Stellen entwickelt sich eine spezifische bakterielle Mikroflora – Eisenbakterien, die reduziertes Eisen oxidieren. Sie sind an der Bildung von Mooreisenerzen und eisensalzreichen Wasserquellen beteiligt.

Bakterien sind die ältesten Organismen und tauchten vor etwa 3,5 Milliarden Jahren im Archaikum auf. Etwa 2,5 Milliarden Jahre lang dominierten sie die Erde, bildeten die Biosphäre und waren an der Bildung der Sauerstoffatmosphäre beteiligt.

Bakterien gehören zu den am einfachsten strukturierten Lebewesen (außer Viren). Es wird angenommen, dass sie die ersten Organismen waren, die auf der Erde auftauchten.