Zgłoś uwagi
Pokaż spis treści
Wróć do informacji o e-podręczniku Udostępnij materiał

Historia bakterii zaczęła się około 4 mld lat temu. Od 2 mld lat te najprostsze organizmy zbytnio się nie zmieniły, choć w tym czasie obok nich pojawiały się, zmieniały i ginęły inne, bardziej od nich skomplikowane organizmy.

Źródło: Nathan Reading (http://commons.wikimedia.org), licencja: CC BY 2.0.
Już wiesz
  • bakterie to grupa organizmów stanowiących jedno z pięciu królestw;

  • do bakterii zaliczono organizmy nieposiadające jądra komórkowego.

Nauczysz się
  • opisywać miejsca występowania bakterii;

  • opisywać czynności życiowe bakterii;

  • przedstawiać pozytywne i negatywne znaczenie bakterii.

1. Środowisko życia bakterii

Bez wielkiej przesady można stwierdzić, że bakterie występują wszędzie: w wodzie, glebie i powietrzu. Dzięki mikroskopijnym rozmiarom są one łatwo przenoszone przez prądy powietrza na drobinach kurzu lub w kroplach wody. Każdy gatunek bakterii ma swoje wymagania co do rodzaju podłoża, temperatury otoczenia i dostępu do tlenu. Wiele bakterii żyje na powierzchni ciała organizmów lub w ich wnętrzu, gdyż mają tam odpowiednią temperaturę, wilgoć oraz dostateczną ilość pokarmu.

Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.

Pewne gatunki bakterii spotykane są w skrajnych warunkach. Mogą żyć na zimnych lodowcach i w gorących źródłach. Spotykane są i w głębinach oceanów, gdzie panuje wysokie ciśnienie, i w najwyższych warstwach atmosfery. Występują na terenach skażonych radioaktywnie i we wnętrzu wulkanów, wyizolowano je nawet z pokładów ropy naftowej. Zasiedlanie tak różnorodnych środowisk jest możliwe dzięki ich zdolności do szybkiego rozmnażania się i przystosowywania do zmiennych warunków. W efekcie każde środowisko zamieszkują właściwe dla niego rodzaje bakterii, różniące się wymaganiami, sposobem odżywiania i oddychania.

Obserwacja 1

Obserwacja zmian zachodzących podczas kiszenia buraków.

Co będzie potrzebne
  • świeże buraki,

  • woda,

  • słoik o pojemności 1 l.

Instrukcja
  1. Do słoika włóż umyte i pokrojone w plasterki buraki ćwikłowe.

  2. Nalej do słoika tyle letniej, przegotowanej wody, aby zakryła kawałki buraka.

  3. Przykryj słoik czystą ściereczką i postaw hodowlę w ciepłym i ciemnym miejscu.

  4. Przez 3‑5 dni obserwuj zmiany w wyglądzie, smaku i zapachu wody oraz buraków.

  5. Wyniki obserwacji zanotuj w zeszycie.

Podsumowanie

Jeżeli płyn w słoiku zmętniał i nabrał ostrego zapachu, a jego smak jest wyraźnie kwaśny, to znaczy, że bakterie znacznie zwiększyły swoją liczebność i intensywnie prowadziły czynności życiowe. Kwaśny smak płynu pochodzi od wytwarzanego przez bakterie kwasu mlekowego.

Polecenie 1

Wyjaśnij, w jaki sposób komórki bakterii mogą znaleźć się w powietrzu. Na tej podstawie sformułuj zalecenia, jak chronić siebie i innych przed niepożądanym kontaktem z bakteriami.

Źródło: Nathan Reading (http://commons.wikimedia.org), licencja: CC BY 2.0.
Ciekawostka

Miejscami, gdzie występuje najwięcej bakterii, są klamki, uchwyty w autobusach i tramwajach, powierzchnie telefonów i klawiatury komputerów, a w kuchni deski do krojenia oraz ścierki i gąbki. Badania wykazują, że zwykle znacznie od nich „czyściejsze” są deski i muszle klozetowe.

Ciekawostka

Kwas burakowy jest cennym źródłem witamin z grupy B i soli mineralnych, szczególnie związków żelaza. Zawarte w nim bakterie mlekowe wspomagają pracę układu pokarmowego.

2. Różnorodność bakterii

Bakterie to najmniejsze jednokomórkowe organizmy na Ziemi. Ich wielkość waha się od 0,2 µm do około 10 µm. Gdyby ułożyć komórki bakterii jedna za drugą, to na odcinku 1 mm zmieściłoby się ich około 1000. Niektóre gatunki bakterii tworzą kolonie, w których pojedyncze komórki po podziale pozostają połączone ze sobą ścianami komórkowymi lub śluzem. Jeśli bakteria oddzieli się od kolonii, może funkcjonować jak odrębny organizm jednokomórkowy i dawać początek kolejnej kolonii.

Komórki bakterii przybierają różne kształty, od których często pochodzą ich nazwy. Są wśród nich kuliste ziarniaki, wydłużone pałeczkilaseczki oraz spiralne przecinkowce, śrubowcekrętki. Ziarniaki mogą łączyć się po dwie komórki w tzw. dwoinki. Pakietowce tworzą regularne pakiety, a  gronkowce – nieregularne bryłki przypominające kiść winogron, zaś paciorkowce – długie łańcuszki podobne do koralików. Kształty komórek i wygląd kolonii są cechami charakterystycznymi dla określonego gatunku bakterii.

Źródło: Mariana Ruiz LadyofHats (http://commons.wikimedia.org), licencja: CC BY 3.0.
Polecenie 2

Zrób z plasteliny lub innej masy plastycznej modele komórek bakterii.

Ciekawostka

W 1997 roku w osadach dennych u wybrzeży Afryki odkryto gatunek największych znanych bakterii. Ich komórki mogą osiągać nawet 0,75 mm, co znaczy, że można je dojrzeć bez użycia przyrządów optycznych. Są żółto zabarwione i utrzymują się razem dzięki śluzowatej otoczce. Tworzą kolonie przypominające sznur koralików.

3. Odżywianie bakterii

Bakterie, mimo niewielkich rozmiarów i ciała zbudowanego z jednej komórki, wykonują wszystkie czynności życiowe. Odżywiają się, oddychają, wydalają, rozmnażają się i rosną, są wrażliwe na czynniki środowiska.

Ogromna większość bakterii odżywia się cudzożywnie, czerpiąc substancje pokarmowe z otoczenia. Są wśród nich saprobionty, których pokarm stanowi martwa materia organiczna. Wydzielają one do podłoża enzymy trawienne, a strawione na zewnątrz komórki substancje wchłaniają całą powierzchnią ciała. W ten sposób bakterie glebowe rozkładają odchody zwierząt lub ich martwe ciała oraz szczątki roślin. Podobnie funkcjonują bakterie nazębne żywiące się resztkami pokarmu pozostającego po posiłku w jamie ustnej, bakterie mlekowe powodujące kwaśnienie mleka i kiszenie warzyw oraz te odpowiedzialne za psucie się żywności.

Wiele gatunków bakterii to pasożyty, które odżywiają się kosztem innych organizmów. Do ich wnętrza dostają się drogą pokarmową wraz ze zjedzonym pożywieniem lub wypitą wodą, drogą oddechową razem z wdychanym powietrzem lub przez rany. Do roślin wnikają najczęściej przez uszkodzone tkanki. Wywołują przy tym choroby zakaźne.

Część bakterii cudzożywnych żyje z innymi organizmami w  symbiozie, czyli w związku, który przynosi korzyści obu stronom, zwanym symbiontami. Symbiont jest dla bakterii źródłem pokarmu i stanowi sprzyjające środowisko życia. Bakterie z kolei dostarczają mu niezbędnych substancji i ułatwiają prowadzenie procesów życiowych.

Sposoby odżywiania się bakterii

SPOSOBY ODŻYWIANIA SIĘ BAKTERII

cudzożywne

samożywne

saprobionty, w tym także bakterie symbiotyczne

pasożyty

fotosyntetyzujące

chemosyntetyzujące

Wśród bakterii istnieje nieliczna grupa organizmów samożywnych. Należą do nich między innymi sinice, które produkują składniki odżywcze w procesie fotosyntezy. Ich komórki zawierają niezbędny do tego chlorofil oraz niebieskie i czerwone barwniki pomocnicze. Wspólnie nadają one komórkom sinic charakterystyczne sinoniebieskie zabarwienie. Sinice żyją w wodach słodkich i słonych. Ich przodkowie byli pierwszymi na Ziemi organizmami zdolnymi do fotosyntezy. Dzięki nim około miliarda lat temu w atmosferze pojawił się tlen.

Polecenie 3

Nazwij i opisz sposób odżywiania bakterii znajdujących się:

  • w białym serze,

  • na dłoniach,

  • w ranie (np. bakterii powodujących ropienie ran).

Ciekawostka

Niezbyt liczną, ale ważną dla przyrody grupą bakterii samożywnych są bakterie przeprowadzające chemosyntezę. Wytwarzają one pokarm, wykorzystując energię uzyskaną z rozkładu substancji nieorganicznych obecnych w podłożu. Należą do nich na przykład bakterie siarkowe, dla których źródłem energii jest trujący dla większości organizmów siarkowodór.

Ciekawostka

Powierzchnię jamy ustnej i zębów pokrywają bakterie nazębne. Żywią się pozostałościami pokarmu, który gromadzi się między zębami i w kieszonkach dziąseł. Rozkładają zawarty w pokarmie cukier i wytwarzają kwasy, które osłabiają szkliwo – ochronną warstwę pokrywającą zęby. Może to prowadzić do powstawania ubytków w tkance zęba. Najlepszym sposobem obrony przed bakteriami nazębnymi jest staranne czyszczenie zębów po każdym posiłku.

4. Oddychanie bakterii

Bakterie, podobnie jak wszystkie organizmy, energię potrzebną do życia uwalniają w procesie oddychania komórkowego. Te, które żyją w środowisku zasobnym w tlen, oddychają tlenowo, rozkładając związki organiczne na dwutlenek węgla i wodę. Gatunki bakterii, które zamieszkują środowisko beztlenowe lub bardzo ubogie w tlen, produkują energię bez udziału tego pierwiastka. Proces oddychania beztlenowego, w którym źródłem energii jest cukier, nazywamy fermentacją. Natomiast wówczas, gdy źródłem energii jest białko, zachodzi proces gnicia.

Sposoby oddychania bakterii

SPOSOBY ODDYCHANIA BAKTERII

oddychanie tlenowe

oddychanie beztlenowe

z wykorzystaniem tlenu

fermentacja

gnicie

Istnieją też takie bakterie, które sposób oddychania dostosowują do warunków środowiska. Kiedy w podłożu jest dużo tlenu, oddychają tlenowo. Jeżeli ilość tlenu obniża się, obywają się bez niego.

Polecenie 4

W laboratoriach niektóre hodowle bakterii prowadzi się w płynnych pożywkach. Takie środowisko umożliwia przemieszczanie się tych mikroorganizmów w zależności od ich zapotrzebowania na tlen. Przyporządkuj hodowlom bakterii właściwe podpisy.

Hodowla bakterii dostosowujących się do ilości tlenu
Hodowla bakterii beztlenowych
Hodowla bakterii tlenowych

Źródło: Anita Mowczan, licencja: CC BY 3.0.
Ciekawostka

Laseczki jadu kiełbasianego to bakterie bezwzględnie beztlenowe. Nawet najmniejsza ilość tlenu jest dla nich zabójcza. W naturze żyją w glebie i osadach dennych mórz. Mogą występować także w przeterminowanych i źle przechowywanych konserwach mięsnych, rybnych i warzywnych. Szczególną ostrożność trzeba zachować, gdy zauważymy wybrzuszenie wieczka konserwy. Jest to skutek wytwarzania gazów podczas fermentacji. Zawartości takiej konserwy nie należy jeść.

5. Rozmnażanie bakterii

Bakterie rozmnażają sie przede wszystkim przez podział komórkipączkowanie. W odpowiedniej temperaturze i wilgotności oraz przy wystarczającym dostępie do pokarmu bakterie mnożą się w szybkim tempie, a ich liczba może podwajać się co około 20 minut. Na szczęście proces ten nie trwa w nieskończoność. Brak pożywienia i nagromadzenie toksycznych produktów odpadowych powoduje zahamowanie rozwoju kolonii. W efekcie liczebność żywych osobników spada.

Polecenie 5

Przeanalizuj schemat „Tempo przyrostu liczby osobników bakterii”. Oszacuj (zakładając, że wszystkie potomne bakterie przeżywają) liczbę komórek potomnych po 6 godzinach.

W niesprzyjających warunkach, jak susza, wysoka lub niska temperatura, zmiany ciśnienia czy obecność substancji bakteriobójczych, bakterie przestają się rozmnażać i przechodzą w stan życia utajonego. Tracą wodę, kurczą się i pozostają w uśpieniu aż do poprawy warunków życia. Niektóre gatunki tworzą przetrwalniki. Są to bardzo odporne, pozbawione przejawów życia formy komórek, które kiełkują (nawet po upływie kiludziesięciu lat), gdy warunki na to pozwalają.

Polecenie 6

Wyjaśnij:

  • dlaczego wniknięcie do organizmu zaledwie kilku niewidocznych „gołym okiem” chorobotwórczych bakterii może w ciągu kilku dni spowodować wystąpienie objawów chorobowych;

  • *dlaczego objawy chorobowe nie pojawiają się tuż po infekcji, tylko dopiero po pewnym czasie.

Ciekawostka

Chociaż u bakterii nie występuje rozmnażanie płciowe, często w tzw. procesie płciowym odbywa się między komórkami wymiana materiału genetycznego. Proces płciowy sprawia, że bakterie mogą przekazywać sobie na przykład oporność na antybiotyki – leki, którymi zwalcza się choroby wywołane przez bakterie.

6. Znaczenie bakterii

Wszystkie środowiska funkcjonują dzięki bakteriom. Gdyby nagle znikły bakterie glebowe, cała Ziemia pokryłaby się ogromną ilością martwych roślin i zwierząt, a substancje mineralne w glebie uległyby wyczerpaniu. Bakterie wraz z grzybami i niektórymi protistami rozkładają martwą materię organiczną, uwalniają z niej pierwiastki i proste związki organiczne. Dzięki temu substancje te mogą być pobrane przez rośliny i na nowo wbudowane w ich ciała. Materia pochodzenia roślinnego spożyta przez konsumentów wchodzi w skład ich organizmów. Po śmierci tych ostatnich związki organiczne stają się ponownie pokarmem mikroorganizmów. W ten sposób bakterie i inne saprobionty umożliwiają obieg materii w przyrodzie.

Bakterie tworzące narośla na korzeniach roślin bobowatych, jak np. groch, pomagają tym roślinom przyswajać substancje mineralne z otoczenia. Współpraca bakterii z roślinożercami umożliwia trawienie głównego składnika pożywienia roślinnego – celulozy. Na ciele człowieka i w jego wnętrzu występują różne gatunki bakterii, z których większość to organizmy symbiotyczne, pełniące pożyteczną funkcję. Tylko nieliczne to organizmy chorobotwórcze. Jednym z powszechniejszych gatunków jest występująca w jelicie grubym pałeczka okrężnicy. Pomaga ona w trawieniu pokarmu i wytwarza niektóre witaminy. W określonych warunkach może jednak wywoływać groźne choroby: zakażenie dróg moczowych, zapalenie opon mózgowych u noworodków, zatrucia pokarmowe.

Polecenie 7

Dowiedz się, jak w twoim domu

  • wykorzystuje się pożyteczne działanie bakterii,

  • zapobiega się psuciu produktów spożywczych.

Niektóre bakterie w pewnych okolicznościach mogą również szkodzić. Bakterie chorobotwórcze to pasożyty, które osłabiają zainfekowany organizm, niszcząc jego tkanki lub wydzielając trucizny, tzw. toksyny. Bakterie saprobiontyczne powodują  butwienie i gnicie drewnianych konstrukcji, w gospodarstwach domowych są przyczyną psucia się żywności. Mnożąc się nadmiernie, bakterie zanieczyszczają zbiorniki wodne.

Ciekawostka

W jelicie człowieka żyją różne gatunki pożytecznych bakterii mlekowych. Zniszczyć je mogą kuracje antybiotykowe lub nieodpowiednia dieta. W takich przypadkach można na nowo „zainfekować” się bakteriami, spożywając fermentowane produkty mleczne, jak jogurty i kefiry, lub przyjmując zakupione w aptece odpowiednie preparaty.

Podsumowanie

  • Bakterie żyją we wszystkich środowiskach występujących na Ziemi: w wodzie, glebie, powietrzu, wewnątrz organizmów.

  • Większość bakterii jest cudzożywna, ale istnieją także bakterie samożywne.

  • Wśród cudzożywnych bakterii spotykane są saprobionty, pasożyty i symbionty.

  • Bakterie oddychają tlenowo i beztlenowo, rozmnażają się przez podział komórki.

  • Odgrywają ważną rolę w przyrodzie, rozkładając martwą materię organiczną, są wykorzystywane w wielu dziedzinach życia człowieka.

Praca domowa
Polecenie 8.1

1. Opisz, w jaki sposób bakterie uzyskują energię niezbędną do wykonywania czynności życiowych.

2. Czy zgadzasz się z twierdzeniem, że rozkład żywności przez bakterie jest zjawiskiem niepożądanym? Przedstaw argumenty za i przeciw. Możesz ich użyć w debacie na temat roli bakterii w życiu człowieka.

Słowniczek

antybiotyki

leki, które działają bakteriobójczo lub hamują wzrost i podziały komórek bakterii

bobowate

rośliny, których owocem jest strąk; na ich korzeniach występują bakterie brodawkowe, dzięki którym rośliny pozyskują dużo azotu służącego im do wytwarzania białek

bakterie

najmniejsze jednokomórkowe organizmy mikroskopijnej wielkości, nieposiadające jądra komórkowego, zasiedlające wszystkie środowiska na Ziemi

butwienie

proces rozkładu materii organicznej przeprowadzany przez bakterie w warunkach tlenowych

gnicie

proces rozkładu białek przeprowadzany przez bakterie w warunkach beztlenowych

kolonia

skupisko bakterii potomnych pochodzących od jednej bakterii (ich wspólnego przodka)

przetrwalniki

formy spoczynkowe umożliwiające organizmom przetrwanie niekorzystnych warunków, jak np. susza, niskie temperatury

sinice

bezjądrowe samożywne organizmy jednokomórkowe lub kolonijne zaliczane do bakterii

Zadania

Ćwiczenie 1
zadanie interaktywne
Źródło: Alicja Kasińska, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 2
zadanie interaktywne
Źródło: Alicja Kasińska, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 3
zadanie interaktywne
Źródło: Alicja Kasińska, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 4
zadanie interaktywne
Źródło: Alicja Kasińska, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 5
zadanie interaktywne
Źródło: Alicja Kasińska, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 6
zadanie interaktywne
Źródło: Alicja Kasińska, licencja: CC BY 3.0.