Improbability theory: infant fecal bacteria bilang bagong probiotic. Ang microbial theory ni Pasteur sa biology

Ang bakterya ay ang pinakalumang pangkat ng mga organismo na kasalukuyang umiiral sa Earth. Ang unang bakterya ay malamang na lumitaw higit sa 3.5 bilyong taon na ang nakalilipas at sa halos isang bilyong taon sila lamang ang nabubuhay na nilalang sa ating planeta. Dahil ito ang mga unang kinatawan ng buhay na kalikasan, ang kanilang katawan ay may primitive na istraktura.

Sa paglipas ng panahon, ang kanilang istraktura ay naging mas kumplikado, ngunit hanggang ngayon ang bakterya ay itinuturing na pinaka primitive na single-celled na organismo. Ito ay kagiliw-giliw na ang ilang mga bakterya ay nagpapanatili pa rin ng mga primitive na katangian ng kanilang mga sinaunang ninuno. Ito ay naobserbahan sa bakterya na naninirahan sa mainit na sulfur spring at anoxic na putik sa ilalim ng mga reservoir.

Karamihan sa mga bakterya ay walang kulay. Iilan lang ang purple o green. Ngunit ang mga kolonya ng maraming bakterya ay may maliwanag na kulay, na sanhi ng paglabas ng isang kulay na sangkap sa kapaligiran o pigmentation ng mga selula.

Ang nakatuklas ng mundo ng bakterya ay si Antony Leeuwenhoek, isang Dutch naturalist noong ika-17 siglo, na unang lumikha ng perpektong magnifying microscope na nagpapalaki ng mga bagay nang 160-270 beses.

Ang mga bakterya ay inuri bilang mga prokaryote at nauuri sa isang hiwalay na kaharian - Bacteria.

Hugis ng katawan

Ang mga bakterya ay marami at magkakaibang mga organismo. Iba-iba sila sa hugis.

Pangalan ng bacterium	Hugis ng bakterya	Larawan ng bakterya
Cocci		Hugis bola
Bacillus		Hugis ng baras
Vibrio		Hugis kuwit
Spirillum		Spiral
Streptococci		Kadena ng cocci
Staphylococcus		Mga kumpol ng cocci
Diplococcus		Dalawang bilog na bakterya na nakapaloob sa isang mauhog na kapsula

Mga paraan ng transportasyon

Kabilang sa mga bakterya ay may mga mobile at immobile na mga form. Ang mga motile ay gumagalaw dahil sa mga contraction na parang alon o sa tulong ng flagella (twisted helical threads), na binubuo ng isang espesyal na protina na tinatawag na flagellin. Maaaring may isa o higit pang flagella. Sa ilang mga bakterya sila ay matatagpuan sa isang dulo ng cell, sa iba pa - sa dalawa o sa ibabaw ng buong ibabaw.

Ngunit ang paggalaw ay likas din sa maraming iba pang bakterya na kulang sa flagella. Kaya, ang mga bakterya na natatakpan ng uhog sa labas ay may kakayahang mag-gliding na paggalaw.

Ang ilang aquatic at soil bacteria na walang flagella ay may mga gas vacuole sa cytoplasm. Maaaring mayroong 40-60 vacuoles sa isang cell. Ang bawat isa sa kanila ay puno ng gas (siguro nitrogen). Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng dami ng gas sa mga vacuoles, ang aquatic bacteria ay maaaring lumubog sa column ng tubig o tumaas sa ibabaw nito, at ang bacteria sa lupa ay maaaring lumipat sa mga capillary ng lupa.

Habitat

Dahil sa kanilang pagiging simple ng organisasyon at hindi mapagpanggap, ang bakterya ay laganap sa kalikasan. Ang bakterya ay matatagpuan sa lahat ng dako: sa isang patak ng kahit na ang pinakamadalisay na tubig sa bukal, sa mga butil ng lupa, sa hangin, sa mga bato, sa polar snow, mga buhangin sa disyerto, sa sahig ng karagatan, sa langis na nakuha mula sa napakalalim, at maging sa kalaliman. tubig ng mga hot spring na may temperatura na humigit-kumulang 80ºC. Nabubuhay sila sa mga halaman, prutas, iba't ibang hayop at sa mga tao sa bituka, oral cavity, limbs, at sa ibabaw ng katawan.

Ang bakterya ay ang pinakamaliit at pinakamaraming nabubuhay na nilalang. Dahil sa kanilang maliit na sukat, madali silang tumagos sa anumang mga bitak, siwang, o mga butas. Napakatigas at inangkop sa iba't ibang kondisyon ng pamumuhay. Hinahayaan nila ang pagpapatuyo, matinding lamig, at pag-init hanggang sa 90ºC nang hindi nawawala ang kanilang viability.

Halos walang lugar sa Earth kung saan hindi matatagpuan ang bakterya, ngunit sa iba't ibang dami. Ang mga kondisyon ng pamumuhay ng bakterya ay iba-iba. Ang ilan sa kanila ay nangangailangan ng atmospheric oxygen, ang iba ay hindi nangangailangan nito at nabubuhay sa isang kapaligiran na walang oxygen.

Sa hangin: tumaas ang bakterya sa itaas na kapaligiran hanggang sa 30 km. at iba pa.

Lalo na marami sa kanila sa lupa. Ang 1 g ng lupa ay maaaring maglaman ng daan-daang milyong bacteria.

Sa tubig: sa ibabaw na mga layer ng tubig sa mga bukas na reservoir. Ang mga kapaki-pakinabang na aquatic bacteria ay nagmi-mineralize ng mga organikong nalalabi.

Sa mga nabubuhay na organismo: ang mga pathogen bacteria ay pumapasok sa katawan mula sa panlabas na kapaligiran, ngunit sa ilalim lamang ng mga kanais-nais na kondisyon ay nagdudulot ng mga sakit. Ang symbiotic ay nabubuhay sa mga organ ng pagtunaw, na tumutulong sa pagsira at pagsipsip ng pagkain, at pag-synthesize ng mga bitamina.

Panlabas na istraktura

Ang bacterial cell ay natatakpan ng isang espesyal na siksik na shell - isang cell wall, na gumaganap ng proteksiyon at pagsuporta sa mga function, at nagbibigay din sa bacterium ng isang permanenteng, katangian na hugis. Ang cell wall ng isang bacterium ay kahawig ng pader ng isang plant cell. Ito ay natatagusan: sa pamamagitan nito, ang mga sustansya ay malayang pumapasok sa selula, at ang mga produktong metabolic ay lumalabas sa kapaligiran. Kadalasan, ang bakterya ay gumagawa ng karagdagang proteksiyon na layer ng mucus sa ibabaw ng cell wall - isang kapsula. Ang kapal ng kapsula ay maaaring maraming beses na mas malaki kaysa sa diameter ng cell mismo, ngunit maaari rin itong napakaliit. Ang kapsula ay hindi isang mahalagang bahagi ng cell; ito ay nabuo depende sa mga kondisyon kung saan matatagpuan ang bakterya. Pinoprotektahan nito ang bakterya mula sa pagkatuyo.

Sa ibabaw ng ilang bakterya ay may mahabang flagella (isa, dalawa o marami) o maikling manipis na villi. Ang haba ng flagella ay maaaring maraming beses na mas malaki kaysa sa laki ng katawan ng bacterium. Ang mga bakterya ay gumagalaw sa tulong ng flagella at villi.

Panloob na istraktura

Sa loob ng bacterial cell mayroong siksik, hindi kumikibo na cytoplasm. Mayroon itong layered na istraktura, walang mga vacuoles, samakatuwid ang iba't ibang mga protina (enzymes) at mga reserbang nutrients ay matatagpuan sa sangkap ng cytoplasm mismo. Ang mga bacterial cell ay walang nucleus. Ang isang sangkap na nagdadala ng namamana na impormasyon ay puro sa gitnang bahagi ng kanilang cell. Bakterya, - nucleic acid - DNA. Ngunit ang sangkap na ito ay hindi nabuo sa isang nucleus.

Ang panloob na organisasyon ng isang bacterial cell ay kumplikado at may sarili nitong mga partikular na katangian. Ang cytoplasm ay pinaghihiwalay mula sa cell wall ng cytoplasmic membrane. Sa cytoplasm mayroong isang pangunahing sangkap, o matrix, ribosomes at isang maliit na bilang ng mga istruktura ng lamad na gumaganap ng iba't ibang mga function (analogues ng mitochondria, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus). Ang cytoplasm ng mga bacterial cell ay kadalasang naglalaman ng mga butil ng iba't ibang hugis at sukat. Ang mga butil ay maaaring binubuo ng mga compound na nagsisilbing pinagmumulan ng enerhiya at carbon. Ang mga patak ng taba ay matatagpuan din sa bacterial cell.

Sa gitnang bahagi ng cell, ang nuclear substance ay naisalokal - DNA, na hindi nalilimitahan mula sa cytoplasm ng isang lamad. Ito ay isang analogue ng nucleus - isang nucleoid. Ang nucleoid ay walang lamad, isang nucleolus, o isang hanay ng mga chromosome.

Mga paraan ng pagkain

Ang mga bakterya ay may iba't ibang paraan ng pagpapakain. Kabilang sa mga ito ay may mga autotroph at heterotroph. Ang mga autotroph ay mga organismo na may kakayahang independiyenteng gumawa ng mga organikong sangkap para sa kanilang nutrisyon.

Ang mga halaman ay nangangailangan ng nitrogen, ngunit hindi maaaring sumipsip ng nitrogen mula sa hangin mismo. Pinagsasama ng ilang bakterya ang mga molekula ng nitrogen sa hangin sa iba pang mga molekula, na nagreresulta sa mga sangkap na magagamit sa mga halaman.

Ang mga bakteryang ito ay tumira sa mga selula ng mga batang ugat, na humahantong sa pagbuo ng mga pampalapot sa mga ugat, na tinatawag na mga nodule. Ang ganitong mga bukol ay nabubuo sa mga ugat ng mga halaman ng pamilya ng legume at ilang iba pang mga halaman.

Ang mga ugat ay nagbibigay ng carbohydrates sa bakterya, at ang bakterya sa mga ugat ay nagbibigay ng nitrogen-containing substance na maaaring masipsip ng halaman. Ang kanilang pagsasama ay kapwa kapaki-pakinabang.

Ang mga ugat ng halaman ay naglalabas ng maraming organikong sangkap (asukal, amino acid at iba pa) na pinapakain ng bakterya. Samakatuwid, lalo na maraming bakterya ang naninirahan sa layer ng lupa na nakapalibot sa mga ugat. Ang mga bakteryang ito ay nagko-convert ng mga patay na labi ng halaman sa mga sangkap na magagamit ng halaman. Ang layer ng lupa na ito ay tinatawag na rhizosphere.

Mayroong ilang mga hypotheses tungkol sa pagtagos ng nodule bacteria sa root tissue:

• sa pamamagitan ng pinsala sa epidermal at cortex tissue;
• sa pamamagitan ng mga ugat na buhok;
• sa pamamagitan lamang ng batang lamad ng selula;
• salamat sa kasamang bakterya na gumagawa ng mga pectinolytic enzymes;
• dahil sa pagpapasigla ng synthesis ng B-indoleacetic acid mula sa tryptophan, palaging naroroon sa mga pagtatago ng ugat ng halaman.

Ang proseso ng pagpapakilala ng nodule bacteria sa root tissue ay binubuo ng dalawang yugto:

• impeksyon sa mga ugat ng buhok;
• proseso ng pagbuo ng nodule.

Sa karamihan ng mga kaso, ang invading cell ay aktibong dumarami, bumubuo ng tinatawag na mga thread ng impeksyon at, sa anyo ng naturang mga thread, ay gumagalaw sa tissue ng halaman. Ang mga nodule bacteria na lumalabas mula sa infection thread ay patuloy na dumarami sa host tissue.

Ang mga cell ng halaman na puno ng mabilis na pagpaparami ng mga cell ng nodule bacteria ay nagsisimula nang mabilis na hatiin. Ang koneksyon ng isang batang nodule na may ugat ng isang halaman ng legume ay isinasagawa salamat sa mga vascular-fibrous na bundle. Sa panahon ng paggana, ang mga nodule ay karaniwang siksik. Sa oras na maganap ang pinakamainam na aktibidad, ang mga nodule ay nakakakuha ng kulay rosas na kulay (salamat sa leghemoglobin pigment). Tanging ang mga bakterya na naglalaman ng leghemoglobin ay may kakayahang ayusin ang nitrogen.

Lumilikha ang nodule bacteria ng sampu at daan-daang kilo ng nitrogen fertilizer kada ektarya ng lupa.

Metabolismo

Ang mga bakterya ay naiiba sa bawat isa sa kanilang metabolismo. Sa ilang mga ito ay nangyayari sa pakikilahok ng oxygen, sa iba pa - nang wala ito.

Karamihan sa mga bakterya ay kumakain ng mga yari na organikong sangkap. Ilan lamang sa kanila (asul-berde, o cyanobacteria) ang may kakayahang lumikha ng mga organikong sangkap mula sa mga di-organikong sangkap. Ginampanan nila ang isang mahalagang papel sa akumulasyon ng oxygen sa kapaligiran ng Earth.

Ang mga bakterya ay sumisipsip ng mga sangkap mula sa labas, pinuputol ang kanilang mga molekula, tipunin ang kanilang mga shell mula sa mga bahaging ito at lagyang muli ang kanilang mga nilalaman (ganito ang kanilang paglaki), at itinatapon ang mga hindi kinakailangang molekula. Ang shell at lamad ng bacterium ay nagpapahintulot na ito ay sumipsip lamang ng mga kinakailangang sangkap.

Kung ang shell at lamad ng isang bacterium ay ganap na hindi natatagusan, walang mga substance ang papasok sa cell. Kung ang mga ito ay natatagusan sa lahat ng mga sangkap, ang mga nilalaman ng cell ay maghahalo sa medium - ang solusyon kung saan nabubuhay ang bacterium. Upang mabuhay, ang bakterya ay nangangailangan ng isang shell na nagpapahintulot sa mga kinakailangang sangkap na dumaan, ngunit hindi ang mga hindi kinakailangang sangkap.

Ang bacterium ay sumisipsip ng mga sustansya na matatagpuan malapit dito. Anong mangyayari sa susunod? Kung maaari itong lumipat nang nakapag-iisa (sa pamamagitan ng paglipat ng flagellum o pagtulak ng uhog pabalik), pagkatapos ay gumagalaw ito hanggang sa mahanap ang mga kinakailangang sangkap.

Kung hindi ito makagalaw, maghihintay ito hanggang sa ang pagsasabog (ang kakayahan ng mga molekula ng isang sangkap na tumagos sa kasukalan ng mga molekula ng ibang sangkap) ay nagdadala ng mga kinakailangang molekula dito.

Ang bakterya, kasama ang iba pang mga grupo ng mga mikroorganismo, ay nagsasagawa ng napakalaking gawaing kemikal. Sa pamamagitan ng pag-convert ng iba't ibang mga compound, natatanggap nila ang enerhiya at nutrients na kailangan para sa kanilang buhay. Ang mga proseso ng metabolic, mga paraan ng pagkuha ng enerhiya at ang pangangailangan para sa mga materyales para sa pagbuo ng mga sangkap ng kanilang mga katawan ay magkakaiba sa bakterya.

Ang iba pang mga bakterya ay nakakatugon sa lahat ng kanilang mga pangangailangan para sa carbon na kinakailangan para sa synthesis ng mga organikong sangkap sa katawan sa gastos ng mga hindi organikong compound. Tinatawag silang mga autotroph. Ang mga autotrophic na bakterya ay may kakayahang mag-synthesize ng mga organikong sangkap mula sa mga hindi organiko. Kabilang sa mga ito ay:

Chemosynthesis

Ang paggamit ng nagliliwanag na enerhiya ay ang pinakamahalaga, ngunit hindi ang tanging paraan upang lumikha ng organikong bagay mula sa carbon dioxide at tubig. Ang mga bakterya ay kilala na hindi gumagamit ng sikat ng araw bilang isang mapagkukunan ng enerhiya para sa naturang synthesis, ngunit ang enerhiya ng mga bono ng kemikal na nagaganap sa mga selula ng mga organismo sa panahon ng oksihenasyon ng ilang mga inorganic compound - hydrogen sulfide, sulfur, ammonia, hydrogen, nitric acid, ferrous compounds ng bakal at mangganeso. Ginagamit nila ang organikong bagay na nabuo gamit ang kemikal na enerhiya na ito upang bumuo ng mga selula ng kanilang katawan. Samakatuwid, ang prosesong ito ay tinatawag na chemosynthesis.

Ang pinakamahalagang grupo ng mga chemosynthetic microorganism ay nitrifying bacteria. Ang mga bacteria na ito ay naninirahan sa lupa at nag-oxidize ng ammonia na nabuo sa panahon ng pagkabulok ng mga organic residues sa nitric acid. Ang huli ay tumutugon sa mga mineral na compound ng lupa, na nagiging mga asing-gamot ng nitric acid. Ang prosesong ito ay nagaganap sa dalawang yugto.

Ang iron bacteria ay nagpapalit ng ferrous iron sa oxide iron. Ang nagresultang iron hydroxide ay tumira at bumubuo ng tinatawag na bog iron ore.

Ang ilang mga microorganism ay umiiral dahil sa oksihenasyon ng molecular hydrogen, sa gayon ay nagbibigay ng isang autotrophic na paraan ng nutrisyon.

Ang isang katangian ng hydrogen bacteria ay ang kakayahang lumipat sa isang heterotrophic na pamumuhay kapag binigyan ng mga organikong compound at ang kawalan ng hydrogen.

Kaya, ang mga chemoautotroph ay tipikal na mga autotroph, dahil sila ay nakapag-iisa na nag-synthesize ng mga kinakailangang organikong compound mula sa mga di-organikong sangkap, at hindi kinukuha ang mga ito na handa mula sa iba pang mga organismo, tulad ng mga heterotroph. Ang mga chemoautotrophic bacteria ay naiiba sa mga phototrophic na halaman sa kanilang ganap na kalayaan mula sa liwanag bilang isang mapagkukunan ng enerhiya.

Bacterial photosynthesis

Ang ilang mga pigment na naglalaman ng sulfur bacteria (purple, green), na naglalaman ng mga tiyak na pigment - bacteriochlorophylls, ay nakakakuha ng solar energy, sa tulong ng hydrogen sulfide sa kanilang mga katawan ay nasira at naglalabas ng mga atomo ng hydrogen upang maibalik ang kaukulang mga compound. Ang prosesong ito ay may malaking pagkakatulad sa photosynthesis at naiiba lamang sa mga lilang at berdeng bakterya ang hydrogen donor ay hydrogen sulfide (paminsan-minsan ay mga carboxylic acid), at sa mga berdeng halaman ito ay tubig. Sa pareho ng mga ito, ang paghihiwalay at paglipat ng hydrogen ay isinasagawa dahil sa enerhiya ng hinihigop na solar ray.

Ang bacterial photosynthesis na ito, na nangyayari nang walang paglabas ng oxygen, ay tinatawag na photoreduction. Ang photoreduction ng carbon dioxide ay nauugnay sa paglipat ng hydrogen hindi mula sa tubig, ngunit mula sa hydrogen sulfide:

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

Ang biological na kahalagahan ng chemosynthesis at bacterial photosynthesis sa isang planetary scale ay medyo maliit. Tanging ang chemosynthetic bacteria lamang ang may mahalagang papel sa proseso ng sulfur cycling sa kalikasan. Nasisipsip ng mga berdeng halaman sa anyo ng mga sulfuric acid salts, ang sulfur ay nababawasan at nagiging bahagi ng mga molekula ng protina. Dagdag pa, kapag ang mga patay na halaman at labi ng hayop ay nawasak ng putrefactive bacteria, ang sulfur ay inilalabas sa anyo ng hydrogen sulfide, na na-oxidize ng sulfur bacteria upang magbakante ng sulfur (o sulfuric acid), na bumubuo ng mga sulfites sa lupa na naa-access ng mga halaman. Ang chemo- at photoautotrophic bacteria ay mahalaga sa nitrogen at sulfur cycle.

Spopulasyon

Nabubuo ang mga spores sa loob ng bacterial cell. Sa panahon ng proseso ng sporulation, ang bacterial cell ay sumasailalim sa isang bilang ng mga biochemical na proseso. Bumababa ang dami ng libreng tubig dito at bumababa ang aktibidad ng enzymatic. Tinitiyak nito ang paglaban ng mga spores sa hindi kanais-nais na mga kondisyon sa kapaligiran (mataas na temperatura, mataas na konsentrasyon ng asin, pagpapatuyo, atbp.). Ang sporulation ay katangian ng isang maliit na grupo lamang ng bakterya.

Ang mga spores ay isang opsyonal na yugto sa siklo ng buhay ng bakterya. Ang sporulation ay nagsisimula lamang sa kakulangan ng nutrients o akumulasyon ng mga metabolic na produkto. Ang mga bakterya sa anyo ng mga spores ay maaaring manatiling tulog nang mahabang panahon. Ang mga bacterial spores ay maaaring makatiis ng matagal na pagkulo at napakatagal na pagyeyelo. Kapag naganap ang mga kanais-nais na kondisyon, ang spore ay tumutubo at nagiging mabubuhay. Ang mga bacterial spores ay isang adaptasyon upang mabuhay sa hindi kanais-nais na mga kondisyon.

Pagpaparami

Ang mga bakterya ay nagpaparami sa pamamagitan ng paghahati ng isang cell sa dalawa. Nang maabot ang isang tiyak na sukat, ang bacterium ay nahahati sa dalawang magkaparehong bakterya. Pagkatapos ang bawat isa sa kanila ay nagsisimulang magpakain, lumalaki, naghahati, at iba pa.

Pagkatapos ng pagpapahaba ng cell, ang isang transverse septum ay unti-unting nabubuo, at pagkatapos ay naghihiwalay ang mga anak na selula; Sa maraming bakterya, sa ilalim ng ilang mga kundisyon, pagkatapos ng paghahati, ang mga cell ay nananatiling konektado sa mga katangiang grupo. Sa kasong ito, depende sa direksyon ng dibisyon ng eroplano at ang bilang ng mga dibisyon, iba't ibang mga hugis ang lumitaw. Ang pagpaparami sa pamamagitan ng budding ay nangyayari bilang isang pagbubukod sa bakterya.

Sa ilalim ng kanais-nais na mga kondisyon, ang cell division sa maraming bakterya ay nangyayari tuwing 20-30 minuto. Sa ganitong mabilis na pagpaparami, ang mga supling ng isang bacterium sa loob ng 5 araw ay may kakayahang bumuo ng masa na maaaring punan ang lahat ng mga dagat at karagatan. Ang isang simpleng kalkulasyon ay nagpapakita na 72 henerasyon (720,000,000,000,000,000,000 na mga cell) ang maaaring mabuo bawat araw. Kung na-convert sa timbang - 4720 tonelada. Gayunpaman, hindi ito nangyayari sa kalikasan, dahil ang karamihan sa mga bakterya ay mabilis na namamatay sa ilalim ng impluwensya ng sikat ng araw, pagkatuyo, kakulangan ng pagkain, pag-init sa 65-100ºC, bilang isang resulta ng pakikibaka sa pagitan ng mga species, atbp.

Ang bacterium (1), na sumisipsip ng sapat na pagkain, ay lumalaki sa laki (2) at nagsisimulang maghanda para sa pagpaparami (cell division). Ang DNA nito (sa isang bacterium ang molekula ng DNA ay sarado sa isang singsing) ay nagdodoble (ang bacterium ay gumagawa ng isang kopya ng molekula na ito). Ang parehong mga molekula ng DNA (3,4) ay nakakabit sa dingding ng bacterium at, habang humahaba ang bacterium, naghihiwalay (5,6). Una ang nucleotide ay nahahati, pagkatapos ay ang cytoplasm.

Matapos ang pagkakaiba-iba ng dalawang molekula ng DNA, lumilitaw ang isang constriction sa bacterium, na unti-unting naghahati sa katawan ng bacterium sa dalawang bahagi, na ang bawat isa ay naglalaman ng molekula ng DNA (7).

Nangyayari (sa Bacillus subtilis) na ang dalawang bakterya ay magkakadikit at isang tulay ang nabuo sa pagitan nila (1,2).

Ang jumper ay nagdadala ng DNA mula sa isang bacterium patungo sa isa pa (3). Minsan sa isang bacterium, ang mga molekula ng DNA ay magkakaugnay, magkakadikit sa ilang lugar (4), at pagkatapos ay nagpapalitan ng mga seksyon (5).

Ang papel ng bakterya sa kalikasan

Gyre

Ang bakterya ay ang pinakamahalagang link sa pangkalahatang cycle ng mga sangkap sa kalikasan. Ang mga halaman ay lumilikha ng mga kumplikadong organikong sangkap mula sa carbon dioxide, tubig at mga mineral na asing-gamot sa lupa. Ang mga sangkap na ito ay bumalik sa lupa na may mga patay na fungi, halaman at mga bangkay ng hayop. Binabagsak ng bakterya ang mga kumplikadong sangkap sa mga simple, na pagkatapos ay ginagamit ng mga halaman.

Sinisira ng mga bakterya ang mga kumplikadong organikong sangkap ng mga patay na halaman at bangkay ng hayop, mga dumi ng mga buhay na organismo at iba't ibang mga dumi. Ang pagpapakain sa mga organikong sangkap na ito, ang saprophytic bacteria ng pagkabulok ay nagiging humus. Ito ay isang uri ng orderlies ng ating planeta. Kaya, ang bakterya ay aktibong nakikilahok sa ikot ng mga sangkap sa kalikasan.

Pagbuo ng lupa

Dahil ang bakterya ay ipinamamahagi halos saanman at nangyayari sa napakalaking bilang, higit sa lahat ay tinutukoy nila ang iba't ibang mga proseso na nagaganap sa kalikasan. Sa taglagas, ang mga dahon ng mga puno at mga palumpong ay nahuhulog, ang mga sanga ng damo sa itaas ng lupa ay namamatay, ang mga lumang sanga ay nahuhulog, at paminsan-minsan ang mga putot ng mga lumang puno ay nahuhulog. Ang lahat ng ito ay unti-unting nagiging humus. Sa 1 cm3. Ang ibabaw na layer ng lupa sa kagubatan ay naglalaman ng daan-daang milyong saprophytic soil bacteria ng ilang mga species. Ang mga bakteryang ito ay nagko-convert ng humus sa iba't ibang mineral na maaaring makuha mula sa lupa ng mga ugat ng halaman.

Ang ilang bakterya sa lupa ay nakaka-absorb ng nitrogen mula sa hangin, ginagamit ito sa mahahalagang proseso. Ang mga nitrogen-fixing bacteria na ito ay nabubuhay nang nakapag-iisa o naninirahan sa mga ugat ng mga halaman ng munggo. Ang pagkakaroon ng pagtagos sa mga ugat ng mga munggo, ang mga bakteryang ito ay nagiging sanhi ng paglaki ng mga selula ng ugat at pagbuo ng mga nodule sa kanila.

Ang mga bakteryang ito ay gumagawa ng mga nitrogen compound na ginagamit ng mga halaman. Ang mga bakterya ay kumukuha ng carbohydrates at mineral salts mula sa mga halaman. Kaya, mayroong malapit na kaugnayan sa pagitan ng halamang munggo at ng nodule bacteria, na kapaki-pakinabang sa isa at sa iba pang organismo. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na symbiosis.

Salamat sa symbiosis na may nodule bacteria, ang mga leguminous na halaman ay nagpapayaman sa lupa na may nitrogen, na tumutulong sa pagtaas ng ani.

Pamamahagi sa kalikasan

Ang mga mikroorganismo ay nasa lahat ng dako. Ang tanging eksepsiyon ay ang mga bunganga ng mga aktibong bulkan at maliliit na lugar sa mga epicenter ng mga sumabog na atomic bomb. Ni ang mababang temperatura ng Antarctica, o ang kumukulong daloy ng mga geyser, o ang mga saturated salt solution sa mga salt pool, o ang malakas na insolation ng mga taluktok ng bundok, o ang malupit na pag-iilaw ng mga nuclear reactor ay hindi nakakasagabal sa pagkakaroon at pag-unlad ng microflora. Ang lahat ng nabubuhay na nilalang ay patuloy na nakikipag-ugnayan sa mga mikroorganismo, kadalasan hindi lamang ang kanilang mga imbakan, kundi pati na rin ang kanilang mga namamahagi. Ang mga mikroorganismo ay mga katutubo ng ating planeta, na aktibong ginalugad ang pinaka-hindi kapani-paniwalang natural na mga substrate.

Microflora ng lupa

Ang bilang ng mga bakterya sa lupa ay napakalaki - daan-daang milyon at bilyun-bilyong indibidwal bawat gramo. Mas marami ang mga ito sa lupa kaysa sa tubig at hangin. Ang kabuuang bilang ng mga bakterya sa mga lupa ay nagbabago. Ang bilang ng mga bakterya ay depende sa uri ng lupa, ang kanilang kondisyon, at ang lalim ng mga layer.

Sa ibabaw ng mga particle ng lupa, ang mga microorganism ay matatagpuan sa maliliit na microcolonies (20-100 cell bawat isa). Madalas silang nabubuo sa kapal ng mga clots ng organikong bagay, sa mga nabubuhay at namamatay na mga ugat ng halaman, sa manipis na mga capillary at sa loob ng mga bukol.

Ang microflora ng lupa ay napaka-magkakaibang. Dito mayroong iba't ibang physiological na grupo ng mga bakterya: putrefaction bacteria, nitrifying bacteria, nitrogen-fixing bacteria, sulfur bacteria, atbp. Kabilang sa mga ito ay may mga aerobes at anaerobes, spore at non-spore forms. Ang microflora ay isa sa mga salik sa pagbuo ng lupa.

Ang lugar ng pag-unlad ng mga microorganism sa lupa ay ang zone na katabi ng mga ugat ng mga nabubuhay na halaman. Ito ay tinatawag na rhizosphere, at ang kabuuan ng mga microorganism na nakapaloob dito ay tinatawag na rhizosphere microflora.

Microflora ng mga reservoir

Ang tubig ay isang likas na kapaligiran kung saan ang mga mikroorganismo ay nagkakaroon ng malaking bilang. Ang karamihan sa kanila ay pumapasok sa tubig mula sa lupa. Isang kadahilanan na tumutukoy sa bilang ng mga bakterya sa tubig at ang pagkakaroon ng mga sustansya sa loob nito. Ang pinakamalinis na tubig ay mula sa mga balon at bukal ng artesian. Ang mga bukas na reservoir at ilog ay napakayaman sa bakterya. Ang pinakamalaking bilang ng mga bakterya ay matatagpuan sa ibabaw na mga layer ng tubig, mas malapit sa baybayin. Habang lumalayo ka sa baybayin at tumataas ang lalim, bumababa ang bilang ng bakterya.

Ang malinis na tubig ay naglalaman ng 100-200 bakterya bawat ml, at ang maruming tubig ay naglalaman ng 100-300 libo o higit pa. Mayroong maraming mga bakterya sa ilalim na putik, lalo na sa ibabaw na layer, kung saan ang bakterya ay bumubuo ng isang pelikula. Ang pelikulang ito ay naglalaman ng maraming sulfur at iron bacteria, na nag-oxidize ng hydrogen sulfide sa sulfuric acid at sa gayon ay pinipigilan ang isda na mamatay. Mayroong higit pang mga anyo ng spore-bearing sa silt, habang ang mga non-spore-bearing form ay nangingibabaw sa tubig.

Sa mga tuntunin ng komposisyon ng mga species, ang microflora ng tubig ay katulad ng microflora ng lupa, ngunit mayroon ding mga tiyak na anyo. Sa pamamagitan ng pagsira sa iba't ibang basura na napupunta sa tubig, unti-unting isinasagawa ng mga mikroorganismo ang tinatawag na biological purification ng tubig.

Air microflora

Ang microflora ng hangin ay mas mababa kaysa sa microflora ng lupa at tubig. Ang mga bakterya ay tumataas sa hangin na may alikabok, maaaring manatili doon nang ilang panahon, at pagkatapos ay tumira sa ibabaw ng lupa at mamatay mula sa kakulangan ng nutrisyon o sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet rays. Ang bilang ng mga mikroorganismo sa hangin ay nakasalalay sa heograpikal na sona, terrain, oras ng taon, polusyon ng alikabok, atbp. Ang bawat batik ng alikabok ay isang carrier ng mga mikroorganismo. Karamihan sa mga bakterya ay nasa hangin sa itaas ng mga pang-industriya na negosyo. Mas malinis ang hangin sa mga rural na lugar. Ang pinakamalinis na hangin ay nasa ibabaw ng kagubatan, bundok, at mga lugar na may niyebe. Ang itaas na mga layer ng hangin ay naglalaman ng mas kaunting mga mikrobyo. Ang air microflora ay naglalaman ng maraming pigmented at spore-bearing bacteria, na mas lumalaban kaysa sa iba sa ultraviolet rays.

Microflora ng katawan ng tao

Ang katawan ng tao, kahit na isang ganap na malusog, ay palaging isang carrier ng microflora. Kapag ang katawan ng tao ay nakipag-ugnayan sa hangin at lupa, iba't ibang mga mikroorganismo, kabilang ang mga pathogenic (tetanus bacilli, gas gangrene, atbp.), Naninirahan sa damit at balat. Ang pinakamadalas na nakalantad na bahagi ng katawan ng tao ay kontaminado. Ang E. coli at staphylococci ay matatagpuan sa mga kamay. Mayroong higit sa 100 uri ng microbes sa oral cavity. Ang bibig, kasama ang temperatura, halumigmig, at mga nutrient residues nito, ay isang mahusay na kapaligiran para sa pagbuo ng mga microorganism.

Ang tiyan ay may acidic na reaksyon, kaya ang karamihan sa mga microorganism dito ay namamatay. Simula sa maliit na bituka, ang reaksyon ay nagiging alkalina, i.e. kanais-nais para sa mga mikrobyo. Ang microflora sa malaking bituka ay magkakaiba. Ang bawat may sapat na gulang ay naglalabas ng humigit-kumulang 18 bilyong bakterya araw-araw sa dumi, i.e. mas maraming indibidwal kaysa sa mga tao sa mundo.

Ang mga panloob na organo na hindi konektado sa panlabas na kapaligiran (utak, puso, atay, pantog, atbp.) ay karaniwang walang mikrobyo. Ang mga mikrobyo ay pumapasok sa mga organ na ito lamang sa panahon ng sakit.

Bakterya sa ikot ng mga sangkap

Ang mga mikroorganismo sa pangkalahatan at partikular na bakterya ay gumaganap ng malaking papel sa biologically mahalagang mga siklo ng mga sangkap sa Earth, na nagsasagawa ng mga pagbabagong kemikal na ganap na hindi naa-access sa alinman sa mga halaman o hayop. Ang iba't ibang yugto ng cycle ng mga elemento ay isinasagawa ng mga organismo ng iba't ibang uri. Ang pagkakaroon ng bawat indibidwal na grupo ng mga organismo ay nakasalalay sa kemikal na pagbabagong-anyo ng mga elemento na isinasagawa ng ibang mga grupo.

Ikot ng nitrogen

Ang paikot na pagbabagong-anyo ng mga nitrogenous compound ay gumaganap ng isang pangunahing papel sa pagbibigay ng mga kinakailangang anyo ng nitrogen sa mga organismo ng biosphere na may iba't ibang mga pangangailangan sa nutrisyon. Higit sa 90% ng kabuuang nitrogen fixation ay dahil sa metabolic activity ng ilang bacteria.

Ikot ng carbon

Ang biological transformation ng organic carbon sa carbon dioxide, na sinamahan ng pagbawas ng molekular na oxygen, ay nangangailangan ng magkasanib na metabolic na aktibidad ng iba't ibang mga microorganism. Maraming aerobic bacteria ang nagsasagawa ng kumpletong oksihenasyon ng mga organikong sangkap. Sa ilalim ng aerobic na mga kondisyon, ang mga organikong compound ay unang hinahati sa pamamagitan ng pagbuburo, at ang mga organikong pangwakas na produkto ng pagbuburo ay higit na na-oxidized sa pamamagitan ng anaerobic respiration kung ang mga inorganic na hydrogen acceptors (nitrate, sulfate, o CO 2 ) ay naroroon.

Ikot ng asupre

Ang asupre ay magagamit sa mga buhay na organismo pangunahin sa anyo ng mga natutunaw na sulfate o pinababang mga organikong sulfur compound.

Ikot ng bakal

Ang ilang mga katawan ng tubig-tabang ay naglalaman ng mataas na konsentrasyon ng mga nabawasang iron salts. Sa ganitong mga lugar, ang isang tiyak na bacterial microflora ay bubuo - iron bacteria, na nag-oxidize ng nabawasang bakal. Nakikilahok sila sa pagbuo ng mga bog iron ores at mga pinagmumulan ng tubig na mayaman sa iron salts.

Ang mga bakterya ay ang pinaka sinaunang mga organismo, na lumilitaw mga 3.5 bilyong taon na ang nakalilipas sa Archean. Sa loob ng halos 2.5 bilyong taon, pinamunuan nila ang Earth, na bumubuo ng biosphere, at nakilahok sa pagbuo ng oxygen na kapaligiran.

Ang bacteria ay isa sa pinakasimpleng structured na buhay na organismo (maliban sa mga virus). Sila ay pinaniniwalaan na ang mga unang organismo na lumitaw sa Earth.

Sa kasalukuyan, higit sa 2.5 milyong species ng mga buhay na organismo ang inilarawan sa Earth. Gayunpaman, ang tunay na bilang ng mga species sa Earth ay ilang beses na mas malaki, dahil maraming mga species ng microorganism, insekto, atbp ay hindi isinasaalang-alang. Bilang karagdagan, pinaniniwalaan na ang kasalukuyang komposisyon ng mga species ay halos 5% lamang ng pagkakaiba-iba ng mga species ng buhay sa panahon ng pagkakaroon nito sa Earth.
Ang sistematiko, pag-uuri at taxonomy ay ginagamit upang ayusin ang gayong pagkakaiba-iba ng mga buhay na organismo.

Taxonomy - isang sangay ng biology na tumatalakay sa paglalarawan, pagtatalaga at pag-uuri ng mga umiiral at extinct na organismo sa taxa.
Pag-uuri - pamamahagi ng buong hanay ng mga nabubuhay na organismo ayon sa isang tiyak na sistema ng mga hierarchically subordinate na grupo - taxa.
Taxonomy - isang seksyon ng taxonomy na bumubuo ng mga teoretikal na pundasyon ng pag-uuri. Ang taxon ay isang pangkat ng mga organismo na artipisyal na kinilala ng tao, na nauugnay sa isang antas o iba pang pagkakaugnay, at sa parehong oras ay sapat na nakahiwalay na maaari itong italaga ng isang tiyak na kategorya ng taxonomic ng isang ranggo o iba pa.

Sa modernong pag-uuri mayroong sumusunod na hierarchy ng taxa:

• kaharian;
• departamento (uri sa taxonomy ng hayop);
• Klase;
• order (pagkakasunod-sunod sa taxonomy ng mga hayop);
• pamilya;

Bilang karagdagan, ang intermediate taxa ay nakikilala: super- at subkingdom, super- at subdivision, super- at subclass, atbp.

Ang taxonomy ng mga buhay na organismo ay patuloy na nagbabago at nag-a-update. Sa kasalukuyan ay ganito ang hitsura:

• Mga non-cellular form
• Mga Virus ng Kaharian
• Mga anyo ng cellular
• Kaharian ng Prokaryota:
• kaharian Bakterya ( Bakterya, Bacteriobionta),
• kaharian Archaebacteria ( Archaebacteria, Archaebacteriobionta),
• kaharian Prokaryotic algae
• departamento Blue-green algae, o Cyanea ( Cyanobionta);
• departamento ng Prochlorophyte algae, o Prochlorophytes ( Prochlororhyta).
• Superkingdom Eukaryotes (Eycariota)
• Kaharian ng mga Halaman ( Vegetabilia, Phitobiota o Plantae):
• sub-kaharian ng Bagryanka ( Rhodobionta);
• sub-kingdom Real algae ( Phycobionta);
• subkingdom Mas matataas na halaman ( Embryobionta);
• Kaharian ng mga Mushroom ( Fungi, Mycobionta, Mycetalia o Mycota):
• subkingdom Lower fungi (unicellular) ( Myxobionta);
• subkingdom Mas mataas na fungi (multicellular) ( Mycobionta);
• kaharian Hayop ( Animalia, Zoobionta)
• subkingdom Protozoa, o Unicellular ( Protozoa, Protozoobionta);
• subkingdom Multicellular ( Metazoa, Metazoobionta).

Ang isang bilang ng mga siyentipiko ay nakikilala sa superkingdom ng Prokaryotes ang isang kaharian ng Drobyanka, na kinabibilangan ng tatlong subkingdom: Bacteria, Archaebacteria at Cyanobacteria.

Mga virus, bacteria, fungi, lichens

Kaharian ng mga virus

Ang mga virus ay umiiral sa dalawang anyo: sa pahinga(extracellular), kapag ang kanilang mga ari-arian bilang mga buhay na sistema ay hindi ipinahayag, at intracellular kapag dumami ang mga virus. Ang mga simpleng virus (halimbawa, tobacco mosaic virus) ay binubuo ng isang molekula ng nucleic acid at isang shell ng protina - capsid.

Ang ilang mas kumplikadong mga virus (influenza, herpes, atbp.), bilang karagdagan sa mga capsid protein at nucleic acid, ay maaaring maglaman ng lipoprotein membrane, carbohydrates at isang bilang ng mga enzyme. Pinoprotektahan ng mga protina ang nucleic acid at tinutukoy ang mga enzymatic at antigenic na katangian ng mga virus. Ang hugis ng capsid ay maaaring hugis baras, filamentous, spherical, atbp.

Depende sa nucleic acid na nasa virus, ang mga virus na naglalaman ng RNA at DNA ay nakikilala. Ang nucleic acid ay naglalaman ng genetic na impormasyon, kadalasan tungkol sa istruktura ng mga capsid protein. Maaari itong maging linear o pabilog, sa anyo ng single- o double-stranded DNA, single- o double-stranded RNA.

Ang virus na nagdudulot ng AIDS (acquired immunodeficiency syndrome) ay umaatake sa mga selula ng dugo na nagbibigay ng immunity ng katawan. Bilang resulta, ang isang pasyente ng AIDS ay maaaring mamatay mula sa anumang impeksyon. Ang mga virus ng AIDS ay maaaring pumasok sa katawan ng tao sa panahon ng pakikipagtalik, sa panahon ng mga iniksyon o operasyon kung hindi sinusunod ang mga kondisyon ng isterilisasyon. Ang pag-iwas sa AIDS ay binubuo ng pag-iwas sa kaswal na pakikipagtalik, paggamit ng condom, at paggamit ng mga disposable syringe.

Bakterya

Ang lahat ng prokaryote ay kabilang sa parehong kaharian na Drobyanka. Naglalaman ito ng bacteria at blue-green algae.

Ang istraktura at aktibidad ng bakterya.

Ang mga prokaryotic cell ay walang nucleus, ang lugar kung saan matatagpuan ang DNA sa cytoplasm ay tinatawag na nucleoid, ang tanging molekula ng DNA ay sarado sa isang singsing at hindi nauugnay sa mga protina, ang mga cell ay mas maliit kaysa sa mga eukaryotic, ang cell wall ay naglalaman ng isang glycopeptide - murein, isang mauhog na layer ay matatagpuan sa tuktok ng cell wall, na gumaganap ng isang proteksiyon na function, walang mga organelles ng lamad (chloroplasts, mitochondria, endoplasmic reticulum, Golgi complex), ang kanilang mga function ay ginagampanan ng mga invaginations ng plasma membrane (mesosomes), ang mga ribosome ay maliit, ang mga microtubule ay wala, samakatuwid ang cytoplasm ay hindi gumagalaw, walang mga centrioles at spindles, cilia at flagella ay may espesyal na istraktura. Ang paghahati ng cell ay isinasagawa sa pamamagitan ng constriction (walang mitosis o meiosis). Ito ay nauuna sa pamamagitan ng pagtitiklop ng DNA, pagkatapos ay ang dalawang kopya ay naghihiwalay, na dinadala ng lumalaking lamad ng cell.

May tatlong grupo ng bacteria: archaebacteria, eubacteria at cyanobacteria.

Archaebacteria- sinaunang bakterya (methane-producing, atbp., mga 40 species ang kilala sa kabuuan). Mayroon silang mga karaniwang tampok na istruktura ng mga prokaryote, ngunit makabuluhang naiiba sa isang bilang ng mga katangian ng pisyolohikal at biochemical mula sa eubacteria. Eubacteria- tunay na bakterya, isang mas huling anyo sa mga terminong ebolusyonaryo. Cyanobacteria (cyanobacteria, asul-berdeng algae)- mga phototrophic prokaryotic na organismo na nagsasagawa ng photosynthesis tulad ng mas matataas na halaman at algae na may paglabas ng molecular oxygen.

Batay sa hugis ng mga selula, ang mga sumusunod na grupo ng bakterya ay nakikilala: spherical - cocci, hugis baras - bacilli, arko - vibrios, spiral - spirilla at spirochetes. Maraming bakterya ang may kakayahang mag-independiyenteng paggalaw dahil sa flagella o cell contraction. Ang mga bakterya ay mga single-celled na organismo. Ang ilan ay may kakayahang bumuo ng mga kolonya, ngunit ang mga selula sa kanila ay umiiral nang nakapag-iisa sa bawat isa.

Sa ilalim ng hindi kanais-nais na mga kondisyon, ang ilang bakterya ay may kakayahang bumuo ng mga spores dahil sa pagbuo ng isang siksik na shell sa paligid ng isang molekula ng DNA na may bahagi ng cytoplasm. Ang mga bacterial spores ay hindi nagsisilbi para sa pagpaparami, tulad ng sa mga halaman at fungi, ngunit upang maprotektahan ang katawan mula sa mga epekto ng hindi kanais-nais na mga kondisyon (tagtuyot, init, atbp.).

May kaugnayan sa oxygen, ang bakterya ay nahahati sa aerobes(kinakailangang nangangailangan ng oxygen), anaerobes(namamatay sa pagkakaroon ng oxygen) at opsyonal na mga form.

Batay sa paraan ng kanilang pagpapakain, nahahati ang bakterya sa autotrophic(ginagamit ang carbon dioxide bilang pinagmumulan ng carbon) at heterotrophic(gumamit ng mga organikong sangkap). Ang mga autotroph, naman, ay nahahati sa mga phototroph(gumamit ng enerhiya mula sa sikat ng araw) at chemotrophs(gamitin ang enerhiya ng oksihenasyon ng mga inorganikong sangkap). Kasama sa mga phototroph cyanobacteria(blue-green algae), na nagsasagawa ng photosynthesis, tulad ng mga halaman, naglalabas ng oxygen, at berde at lila na bakterya na nagsasagawa ng photosynthesis nang hindi naglalabas ng oxygen. Ang mga chemotroph ay nag-oxidize ng mga di-organikong sangkap ( nitrifying bacteria, nitrogen-fixing bacteria, iron bacteria, sulfur bacteria, atbp.).

Pagpaparami ng bakterya.

Ang bakterya ay nagpaparami nang asexual - paghahati ng selula(Ang mga prokaryote ay walang mitosis at meiosis) sa tulong ng mga constrictions o septa, mas madalas sa pamamagitan ng pag-usbong. Ang mga prosesong ito ay nauuna sa pagdodoble ng pabilog na molekula ng DNA.

Bilang karagdagan, ang bakterya ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang sekswal na proseso - banghay. Sa panahon ng conjugation sa pamamagitan ng isang espesyal na channel na nabuo sa pagitan ng dalawang mga cell, isang DNA fragment ng isang cell ay inilipat sa isa pang cell, iyon ay, ang namamana na impormasyon na nilalaman sa DNA ng parehong mga cell ay nagbabago. Dahil ang bilang ng mga bakterya ay hindi tumataas, para sa kawastuhan ang konsepto ng "sekswal na proseso" ay ginagamit, ngunit hindi "sekswal na pagpaparami".

Ang papel ng bakterya sa kalikasan at kahalagahan para sa mga tao

Salamat sa kanilang napaka-magkakaibang metabolismo, ang bakterya ay maaaring umiral sa isang malawak na iba't ibang mga kondisyon sa kapaligiran: tubig, hangin, lupa, mga buhay na organismo. Ang papel ng bakterya ay mahusay sa pagbuo ng langis, karbon, pit, natural na gas, sa pagbuo ng lupa, sa mga siklo ng nitrogen, posporus, asupre at iba pang mga elemento sa kalikasan. Saprotrophic bacteria lumahok sa agnas ng mga organikong labi ng mga halaman at hayop at sa kanilang mineralization sa CO 2, H 2 O, H 2 S, NH 3 at iba pang mga inorganikong sangkap. Kasama ng mga kabute, sila ay mga decomposer. Bakterya ng nodule(nitrogen-fixing) ay bumubuo ng isang symbiosis na may leguminous na mga halaman at lumahok sa pag-aayos ng atmospheric nitrogen sa mga mineral compound na magagamit ng mga halaman. Ang mga halaman mismo ay walang ganitong kakayahan.

Gumagamit ang mga tao ng bakterya sa microbiological synthesis, sa mga halaman sa paggamot ng dumi sa alkantarilya, upang makabuo ng isang bilang ng mga gamot (streptomycin), sa pang-araw-araw na buhay at sa industriya ng pagkain (paggawa ng mga produktong fermented na gatas, paggawa ng alak).

mga kabute ng kaharian

Pangkalahatang katangian ng mushroom. Ang mga mushroom ay inuri sa isang espesyal na kaharian, na may bilang na halos 100 libong mga species.

Mga pagkakaiba sa pagitan ng fungi at halaman:

• heterotrophic na paraan ng nutrisyon
• imbakan ng nutrient glycogen
• pagkakaroon ng chitin sa mga dingding ng cell

Mga pagkakaiba sa pagitan ng mushroom at hayop:

• walang limitasyong paglago
• pagsipsip ng pagkain sa pamamagitan ng pagsipsip
• pagpaparami gamit ang mga spores
• pagkakaroon ng isang cell wall
• kakulangan ng kakayahang kumilos nang aktibo
• Ang istraktura ng mga kabute ay iba-iba - mula sa mga single-celled form hanggang sa kumplikadong mga cap form

Mga lichen

Ang istraktura ng lichens. Ang bilang ng mga lichen ay higit sa 20 libong mga species. Ito ay mga symbiotic na organismo na nabuo ng isang fungus at isang algae. Bukod dito, ang mga lichen ay isang morphologically at physiologically integral na organismo. Ang katawan ng lichen ay binubuo ng intertwined fungal hyphae, sa pagitan ng kung saan ay matatagpuan algae (berde o asul-berde). Ang algae ay nag-synthesize ng mga organikong sangkap, at ang mga fungi ay sumisipsip ng tubig at mga mineral na asing-gamot. Depende sa istraktura ng katawan ( thalli ) mayroong tatlong pangkat ng mga lichen: sukat , o cortical(ang thallus ay may hitsura ng mga plake o crust, mahigpit na pinagsama sa substrate); hugis dahon (sa anyo ng mga plato na nakakabit sa substrate ng mga bundle ng hyphae); palumpong (sa anyo ng mga stems o ribbons, karaniwang branched at fused sa substrate lamang sa base). Ang mga lichen ay lumalaki nang napakabagal - ilang milimetro lamang bawat taon.

Pagpaparami ng lichens isinasagawa alinman sa sekswal (dahil sa bahagi ng fungal) o asexual (pagbuo ng mga spores o pagkasira ng mga piraso ng thallus).
Ang kahulugan ng lichens. Dahil sa kanilang "dalawahang" kalikasan, ang mga lichen ay napakatigas. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng posibilidad ng parehong autotrophic at heterotrophic na nutrisyon, pati na rin ang kakayahang mahulog sa isang estado ng nasuspinde na animation, kung saan ang katawan ay malubhang na-dehydrate. Sa ganitong estado, ang mga lichen ay maaaring magparaya sa mga epekto ng iba't ibang hindi kanais-nais na mga kadahilanan sa kapaligiran (malubhang overheating o hypothermia, halos kumpletong kawalan ng kahalumigmigan, atbp.). Ang mga biyolohikal na katangian ay nagpapahintulot sa mga lichen na kolonisahin ang pinaka-hindi kanais-nais na mga tirahan. Kadalasan sila ang mga pioneer ng pag-aayos ng isang partikular na lugar ng lupa, pagsira sa mga bato at pagbuo ng pangunahing layer ng lupa, na pagkatapos ay kolonisado ng ibang mga organismo.
Kasabay nito, ang mga lichen ay napaka-sensitibo sa polusyon sa kapaligiran ng iba't ibang mga kemikal, na nagpapahintulot sa kanila na magamit bilang mga bioindicator kondisyon ng kapaligiran.
Ang mga lichen ay ginagamit upang makakuha ng mga gamot, litmus, tannin at tina. Ang reindeer moss (reindeer moss) ay ang pangunahing pagkain ng reindeer. Ang ilang mga tao ay kumakain ng lichens bilang pagkain. Dahil ang paglaki ng mga lichens ay napakabagal, ang mga hakbang upang maprotektahan ito ay kinakailangan: regulasyon ng pagpapastol ng usa, maayos na paggalaw ng mga sasakyan, atbp.

TEORETIKAL NA MATERYAL
KAHARIAN NG BACTERIA (= c. prokaryotes).

Single cell sila mikroskopiko mga organismo na walang nabuong nucleus. Ang pinaka sinaunang mga organismo ay lumitaw higit sa 3 bilyong taon na ang nakalilipas. Ibinahagi sa lahat ng dako: higit sa lahat - sa lupa, mas kaunti - sa tubig, kahit na mas kaunti - sa hangin. Marami sa kanila sa mga buhay na organismo

1. Istraktura ng cell:

Ang cell ay sakop ng isang plasma membrane na sinusundan ng isang cell wall (ng mureina).

Karamihan ay may mucous capsule na nagpoprotekta sa cell mula sa pagkatuyo at naglalaman ng mga lason;

Walang mga organel ng lamad (ang kanilang mga pag-andar ay ginagampanan ng mga mesosome - mga invaginations ng lamad)

May mga ribosom na mas maliit kaysa sa mga nasa eukaryotic cells;

- genetic apparatus - NUCLEOID- isang pabilog na molekula ng DNA na hindi nauugnay sa mga protina (gumaganap ng function ng isang chromosome;

Sa cytoplasm mayroong mga plasmids - maliliit na molekula ng DNA na tumutukoy sa mga indibidwal na katangian ng bakterya.

Ang mga organel ng paggalaw ay flagella at cilia.

2. Mga hugis ng bacteria

spherical - cocci (streptococci, staphylococci)

hugis baras - bacilli (bacilli ng patatas, bakterya ng lactic acid)

spirally convoluted - spirilla at spirochetes (maputlang spirochete - ang causative agent ng syphilis)

hugis kuwit - vibrios (Vibrio cholerae)

Aktibidad sa buhay

• nutrisyon:

1. mga autotroph (bumubuo ng mga organikong sangkap)		mga heterotroph (pakain sa mga yari na organikong bagay)
   mga phototroph	chemotrophs	saprophytes		symbionts
   (gumagamit ng solar energy) *cyanobacteria (asul-berdeng algae)	(gamitin ang enerhiya ng mga bono ng kemikal) bakterya *bakterya ng bakal	Mga Saprotroph (pakain sa non-living organic matter) * bacteria ng lactic acid	(gumamit ng organic mga sangkap ng katawan ng host) * pathogen bacteria	(mabuhay sa kapinsalaan ng ibang mga organismo, nakikinabang sa kanila) *nodule bacteria (nabubuhay sa symbiosis na may leguminous na halaman), * Escherichia coli (nag-synthesize ng bitamina B, K)

• hininga:

• pagpaparami: hinahati tuwing 20 minuto
• Spopulasyon- pagbuo ng mga hindi pagkakaunawaan. Spore - bahagi ng cell na natatakpan ng isang siksik na lamad. Ibig sabihin: pagtitiis ng hindi kanais-nais na mga kondisyon (lamig, tagtuyot).

Ang spore ay maaaring manatiling tulog sa loob ng mga dekada at maaaring dalhin ng tubig at hangin. Hindi siya natatakot na matuyo, malamig, init. Ang kadahilanan ng pagpatay para sa mga spores ay direktang sikat ng araw o artipisyal na pag-iilaw na may ultraviolet rays (UVR). Kapag nalantad sa isang kanais-nais na kapaligiran, ang isang bacterium ay mabilis na nabubuo mula sa spore.

Kahulugan ng bacteria:

1. benepisyo:

Link sa food chain (pagkain para sa mga unicellular na organismo)

Ang nabubulok na bakterya ay bumubuo ng humus

Ang bakterya ng lupa ay nagko-convert ng humus sa mga mineral na asing-gamot

Ang nodule bacteria (sa mga ugat ng leguminous na halaman) ay nagko-convert ng air nitrogen sa mga asing-gamot, na nasisipsip ng mga ugat sa dissolved form

Ang lactic acid bacteria ay ginagamit sa industriya ng pagawaan ng gatas, feed silage

Ang mga deposito ng sulfur ay nabuo ng sulfur bacteria, ang mga deposito ng iron ore sa pamamagitan ng iron bacteria

Sa biotechnology (sintesis ng insulin)

pinsala:

Sinisira nila ang pagkain, mga libro sa mga deposito ng libro, dayami sa mga stack

Ang mga pathogen ay nagdudulot ng mga sakit: tipus, kolera, dipterya, tetanus, tuberculosis, tonsilitis, anthrax, brucellosis, salot, botulism, whooping cough, venereal disease

6. Mga paraan upang labanan ang bakterya:

a) pagproseso ng UFL;

b) paggamot ng mainit na singaw;

c) isterilisasyon (pagpainit sa + 1200C sa ilalim ng presyon)

d) pagdidisimpekta (paggamot gamit ang mga kemikal - antiseptics)

e) pasteurization - pagdidisimpekta sa 60-70 0 C sa loob ng 20-30 minuto.

f) sa bahay: pag-aatsara sa acetic acid, pag-aasin, paglamig at pagyeyelo ng pagkain;

g) paggamit ng antibiotics

KAHARIAN NG MGA VIRUS

Ang mga virus (mula sa Latin na virus - lason) ay mga particle na isang transisyonal na anyo sa pagitan ng nabubuhay at hindi nabubuhay na bagay at walang cellular na istraktura.

Binuksan noong 1892 Ang siyentipikong Ruso na si D. Ivanovsky. Natuklasan at inilarawan niya ang tobacco mosaic virus. Inaatake ng virus na ito ang tabako, na nagiging sanhi ng pagkasira ng chlorophyll, na nagiging sanhi ng ilang mga lugar na lumilitaw na mas magaan ang kulay.

Mga pagkakaiba sa walang buhay na bagay:

1. ang kakayahang magparami ng mga katulad na anyo sa sarili (para magparami)
2. pagkakaroon ng pagmamana at pagkakaiba-iba.

Istraktura ng mga virus:

isang molekula ng RNA o DNA na nakapaloob sa isang shell ng protina, na tinatawag na capsid (Larawan 16).

kanin. 18 Bacteriophage

Mga tampok ng buhay

1. Ang pagkakaroon ng pagtagos sa cell, binabago ng virus ang metabolismo nito, na nagdidirekta sa lahat ng aktibidad nito sa paggawa ng viral nucleic acid at viral. mga protina .
2. Sa loob ng cell, nangyayari ang self-assembly ng mga viral particle mula sa synthesized nucleic acid molecules at proteins.
3. Minsan sa Ang viral DNA ay isinama sa DNA l etki- host sa pamamagitan ng pagdudulot ng cellular DNA upang makagawa ng viral DNA.
4. Bago ang kamatayan, isang malaking bilang ng mga viral particle ang namamahala na ma-synthesize sa cell. Sa huli, ang cell ay namatay, ang shell nito ay sumabog at ang mga virus ay umalis sa host cell (Larawan 17).

Mga sakit sa viral:

Kahulugan ng virus:

Biological mutagens (nagdudulot ng mutasyon).

Ang mga bacteriaophage ay ginagamit sa gamot laban sa bakterya.

Ginamit sa genetic engineering.

Mga pathogen ng mga sakit.

Ang HIV ay ang human immunodeficiency virus.

Ang sakit na AIDS ay natuklasan noong 1981, at noong 1983. Ang pathogen ay nakita - HIV. Ang HIV ay may kakaibang variability, na 5 beses na mas malaki kaysa sa variability ng influenza virus at 100 beses na mas malaki kaysa sa hepatitis B virus. Ang patuloy na genetic at antigenic variability ng virus sa populasyon ng tao ay humahantong sa paglitaw ng mga bagong HIV virion , na lubhang nagpapalubha sa problema ng pagkuha ng bakuna at nagpapahirap sa pagbibigay ng espesyal na pag-iwas sa AIDS.

Ang AIDS ay may napakahabang panahon ng pagpapapisa ng itlog. Sa mga matatanda ito ay katamtaman 5 taon. Ipinapalagay na ang HIV ay maaaring manatili sa katawan ng tao habang buhay.

Mga ruta ng paghahatid ng impeksyon sa HIV:

1. Sekswal (na may sperm at vaginal secretions) - na may hindi regular na kasosyo sa sekswal at homosexual na relasyon; na may artipisyal na pagpapabinhi.

2. Kapag gumagamit ng kontaminadong mga medikal na instrumento, ang mga adik sa droga ay gumagamit ng isang syringe.

3. Mula sa ina hanggang sa anak: sa utero, sa panahon ng panganganak, sa panahon ng pagpapasuso.

4. Sa pamamagitan ng dugo: sa panahon ng pagsasalin ng dugo, paglipat ng organ at tissue.

Inaatake ng virus ang bahaging iyon ng immune system ng tao na nauugnay sa T - mga lymphocytes dugo, na nagbibigay ng cellular at humoral na kaligtasan sa sakit. Bilang resulta ng sakit, ang katawan ng tao ay nagiging walang pagtatanggol laban sa mga nakakahawang sakit at tumor, na kinakaharap ng normal na immune system.

Mga yugto ng sakit na AIDS.

ako. Impeksyon sa HIV: lingguhang lagnat, namamaga na mga lymph node, pantal. Pagkatapos ng isang buwan, ang mga antibodies sa HIV virus ay makikita sa dugo.

II. Nakatagong panahon(mula sa ilang linggo hanggang ilang taon): ulcerations ng mauhog lamad, fungal impeksiyon ng balat, pagbaba ng timbang, pagtatae, mataas na temperatura ng katawan.

III. AIDS: pulmonya, mga bukol (Kaposi's sarcoma), sepsis at iba pang mga nakakahawang sakit.

Ang pathogen ng AIDS ay pinapatay ng:

50 - 70o alkohol → ilang segundo.

Kumukulo → kaagad.

Pagkatapos = 56oC → 30 minuto.

Mga disinfectant (chloramine, bleach) → kaagad.

Pagpasok sa gastrointestinal tract → nawasak ng digestive enzymes at hydrochloric acid.

Subukan ang mga gawain sa OGE na format

Gawain 3. Kaharian ng Bakterya. Kaharian ng mga Virus.

3.1 Ang bakterya ay walang nabuong nucleus, kaya sila ay inuri bilang

1) eukaryotes 2) prokaryotes 3) autotrophs 4) heterotrophs

3.2. Ang mga selula ng bakterya ay naiiba sa mga selula ng halaman at hayop sa kawalan ng:

1) cell membrane 2) cytoplasm 3) nucleus 4) ribosomes

3.3. Aling mga bakterya ang itinuturing na "mga nars ng planeta"?

1) nabubulok 2) acetic acid 3) lactic acid 4) nodule

3.4. Karamihan sa mga bakterya sa cycle ay gumaganap ng isang papel

1) mga gumagawa ng mga organikong sangkap 2) mga mamimili ng mga organikong sangkap

3) mga sumisira ng mga organikong sangkap 4) mga concentrator ng mga organikong sangkap

3.5. SA Ang bakterya ng luben ay pumapasok sa symbiosis sa mga halamang legumin, na nagpapabuti sa kanilang nutrisyon

1) potassium 2) phosphorus 3) nitrogen 4) calcium

3.6. Dumarami ang bacteria

1) spores 2) sa tulong ng mga cell ng mikrobyo 3) vegetatively 4) sa pamamagitan ng cell division

3.7. Karamihan sa mga bakterya sa pamamagitan ng paraan ng pagpapakain

1) mga gumagawa ng mga organikong sangkap 2) mga symbiotic na organismo

3) mga mamimili ng mga di-organikong sangkap 4) mga sumisira ng mga organikong sangkap

3.8. Ang mga nodule bacteria na nabubuhay sa mga ugat ng leguminous na halaman ay

3.9. Ang genetic material ng bacterium ay nakapaloob sa

nabuo nucleus 3) ilang chromosome

sa isang pabilog na molekula ng DNA 4) sa isang pabilog na molekula ng RNA

3.10. Ang mga bakterya na gumagamit ng oxygen sa paghinga ay tinatawag na

3.11. Ang mga bakterya na nabubuhay kasama ng iba pang mga organismo ay

3.12. Ang mga photosynthetic blue-green cyanobacteria ay

3.13. Nagbibigay ang mga bacterial spores

1) pagtitiis ng hindi kanais-nais na mga kondisyon 2) sekswal na pagpaparami

3) vegetative reproduction 4) asexual reproduction

3.14. Anong biyolohikal na bagay ang ipinapakita sa larawan?

1) bacterial cell 2) fungal spore 3) HIV virus 4) buto ng halaman

3.15. Aling paraan ng paglaban sa pathogenic bacteria ang pinaka-epektibo sa operating room?

1) pasteurisasyon 2) regular na bentilasyon

3) pag-iilaw sa ultraviolet rays 4) paghuhugas ng mga sahig gamit ang mainit na tubig

3.16. Saang pangkat ng mga nabubuhay na bagay nabibilang ang bagay na ipinapakita sa pigura:

1) eukaryotes 2) nanorobots 3) prokaryotes 4) mga virus

Gawain 23. Pumili ng tatlong tamang sagot sa anim at isulat ang mga numero kung saan nakasaad ang mga ito.

1. 23.1. Pumili ng mga kondisyon na nagpapahintulot sa saprophytic bacteria na umunlad sa kalikasan

1) pagiging kumplikado ng panloob na istraktura 4) kakayahang mag-photosynthesize

2) pagiging kumplikado ng metabolismo 5) pagiging simple ng panloob na istraktura

3) ang kakayahang magparami nang mabilis 6) nutrisyon na may mga organikong sangkap

1. 23.2. Piliin ang mga tamang pahayag

1) ang nodule bacteria ay nagpapayaman sa lupa ng nitrogen

2) ang bacteria ay nagpapahirap sa mga halaman na sumipsip ng mga mineral

4) ang mga nabubulok na bacteria ay kumakain sa mga labi ng mga halaman at hayop

5) Ang pag-aatsara ng repolyo at silage ng feed ay sanhi ng lactic acid bacteria

6) upang maiwasan ang pagkasira ng pagkain, kailangan nila ng access sa oxygen

Gawain 25. Tugma: para sa bawat elemento ng unang hanay, piliin ang kaukulang elemento mula sa ikalawang hanay.

25.1. tugma

Mga Palatandaan ng Kaharian ng mga Organismo

1) mga eukaryote

2) ginagamit para sa pagluluto ng tinapay A) mushroom

3) unicellular at multicellular B) bacteria

4) mayroong isang chromosome sa cell

5) ang ilan ay may kakayahang chemosynthesis at photosynthesis

6) marami ang mga pathogens

25.2. tugma

Mga Katangian Uri ng cell

1) walang nabuong nucleus A) procarytic

2) ang mga chromosome ay matatagpuan sa nucleus B) eukaryotic

3) mayroong isang Golgi apparatus

4) mayroong isang ring chromosome sa cell

5) Ang ATP ay nabuo sa mitochondria

Gawain 27. Pumili mula sa iminungkahing listahan at ipasok ang mga nawawalang salita sa teksto, gamit ang kanilang mga de-numerong pagtatalaga. Isulat ang mga numero ng mga napiling salita bilang kapalit ng mga puwang sa teksto.

27.1. MGA VIRUS

Mga Virus - ---------- (A) mga anyo ng buhay na nagpapakita ng ilan sa mga katangian ng mga buhay na organismo sa loob lamang ng ibang mga selula. Ang isang virus ay binubuo ng genetic material at -------(B). Ang genetic na materyal ay nabuo sa pamamagitan ng ------(B): DNA o RNA. Ang mga virus ng DNA, pagkatapos na makapasok sa isang cell, ay isinasama ang kanilang DNA sa sariling genetic material ng cell. Ang mga virus na naglalaman ng RNA, pagkatapos makapasok sa cell, unang i-convert ang impormasyon mula sa kanilang RNA sa DNA, sa pamamagitan ng -------(D), at pagkatapos ay isinama ito sa genetic material ng cell.

Listahan ng mga termino:

2) nucleic acid

3) lamad ng cell

4) protina capsid

5) reverse transcription

6) broadcast

7) unicellular

8) hindi cellular

Isulat ang mga napiling numero sa talahanayan sa ilalim ng kaukulang mga titik. Sagot:

27.2. BACTERIA

Ang bakterya ay karaniwang _______(A) na mga organismo. Sa ilalim ng hindi kanais-nais na mga kondisyon, maaari silang bumuo ng ______(B). Maraming bacteria ang may ______(B) kung saan sila gumagalaw. Ang namamana na impormasyon sa mga microorganism na ito ay nakaimbak sa anyo na ______(G).

Listahan ng mga termino:

2) bagay na nuklear

3) pseudopod

7) unicellular

8) multicellular

Isulat ang mga napiling numero sa talahanayan sa ilalim ng kaukulang mga titik.

27.3. BIOTECHNOLOGY

Ang biotechnology ay isang disiplina na nag-aaral ng mga posibilidad ng paggamit ng mga biological na bagay upang lumikha ng mga buhay na organismo na may mga kinakailangang katangian. Ang pinakadakilang tagumpay ay nakamit sa larangan ng pagbabago ng genetic apparatus ng bakterya. Natutunan ng bakterya na ipasok ang mga bagong gene sa genome gamit ang maliliit na pabilog na molekula ng DNA - _______(A), na nasa bacterial cells. Ang kinakailangang _______(B) ay "idinikit" sa mga ito, at pagkatapos ay idinagdag ang mga ito sa kultura ng bakterya, halimbawa _______(B). Pagkatapos nito, ang hybrid na pabilog na DNA ay _______(G) sa cell, na nagpaparami ng dose-dosenang mga kopya nito, na nagsisiguro ng synthesis ng mga bagong protina. 3.7

AAABBBB

ABBAB

Panitikan

Zayats R.G., Butilovsky V.E., Davydov V.V. Biology. Ang buong kurikulum ng paaralan ay nasa mga talahanayan. Minsk: Buksan ang Aklat, 2016.-448 p.

Zayats R.G., Rachkovskaya I.V., Butilovsky V.E., Davydov V.V. Biology para sa mga aplikante: mga tanong, sagot, pagsusulit, gawain - Minsk: Unipress, 2011. - 768 p.

"Aking lutasin ang OGE": biology. Sistema ng pagsasanay ni Dmitry Gushchin [Electronic na mapagkukunan] - URL: http:// oge.sdamgia.ru

Teorya para sa paghahanda para sa block No. 4 ng Unified State Exam sa biology: kasama sistema at pagkakaiba-iba ng organikong mundo.

Bakterya

Bakterya nabibilang sa mga prokaryotic na organismo na walang nuclear membrane, plastids, mitochondria at iba pang mga membrane organelles. Ang mga ito ay nailalarawan sa pagkakaroon ng isang pabilog na DNA. Ang laki ng bacteria ay medyo maliit, 0.15-10 microns. Batay sa hugis ng mga cell, maaari silang nahahati sa tatlong pangunahing grupo: spherical , o cocci , hugis baras At kulubot . Ang mga bakterya, bagaman kabilang sila sa mga prokaryote, ay may medyo kumplikadong istraktura.

Istraktura ng bakterya

Ang bacterial cell ay natatakpan ng ilang panlabas na layer. Ang cell wall ay mahalaga para sa lahat ng bakterya at ang pangunahing bahagi ng bacterial cell. Ang bacterial cell wall ay nagbibigay ng hugis at katigasan at, bilang karagdagan, ay gumaganap ng ilang mahahalagang function:

• pinoprotektahan ang cell mula sa pinsala
• nakikilahok sa metabolismo
• nakakalason sa maraming pathogenic bacteria
• nakikilahok sa transportasyon ng mga exotoxin

Ang pangunahing bahagi ng bacterial cell wall ay polysaccharide murein . Depende sa istraktura ng cell wall, ang bakterya ay nahahati sa dalawang grupo: gramo-positibo (nabahiran ng Gram kapag naghahanda ng mga paghahanda para sa microscopy) at gram-negative (hindi nabahiran ng ganitong paraan) bacteria.

Mga anyo ng bakterya: 1 - micrococci; 2 - diplococci at tetracocci; 3 - sarcins; 4 - streptococci; 5 - staphylococci; 6, 7 - mga tungkod, o bacilli; 8 - vibrios; 9 - espiritu; 10 - spirochetes

Istraktura ng isang bacterial cell: I - kapsula; 2 - pader ng cell; 3 - cytoplasmic lamad;4 - nucleoid; 5 - cytoplasm; 6 - chromatophores; 7 - thylakoids; 8 - mesosoma; 9 - ribosomes; 10 - flagella; II - basal na katawan; 12 - uminom; 13 - patak ng taba

Mga cell wall ng gram-positive (a) at gram-negative (b) bacteria: 1 - lamad; 2 - mucopeptides (murein); 3 - lipoprotein at protina

Scheme ng istraktura ng bacterial cell membrane: 1 - cytoplasmic membrane; 2 - pader ng cell; 3 - microcapsule; 4 - kapsula; 5 - mauhog na layer

Mayroong tatlong obligadong cellular na istruktura ng bakterya:

1. nucleoid
2. ribosom
3. cytoplasmic membrane (CPM)

Ang mga organo ng paggalaw ng bakterya ay flagella, kung saan maaaring mayroong mula 1 hanggang 50 o higit pa. Ang Cocci ay nailalarawan sa kawalan ng flagella. Ang mga bakterya ay may kakayahang magdirekta ng mga paraan ng paggalaw - mga taxi.

Mga taxi ay positibo kung ang paggalaw ay nakadirekta sa pinagmulan ng stimulus, at negatibo kapag ang paggalaw ay nakadirekta palayo dito. Ang mga sumusunod na uri ng mga taxi ay maaaring makilala.

Chemotaxis- paggalaw batay sa mga pagkakaiba sa konsentrasyon ng mga kemikal sa kapaligiran.

Aerotaxis- sa pagkakaiba sa mga konsentrasyon ng oxygen.

Kapag tumutugon sa liwanag at isang magnetic field, bumangon sila ayon sa pagkakabanggit phototaxis At magnetotaxis.

Ang isang mahalagang bahagi sa istraktura ng bakterya ay mga derivatives ng lamad ng plasma - pili (villi). Ang Pili ay nakikibahagi sa pagsasanib ng bakterya sa malalaking complex, pagkakabit ng bakterya sa substrate, at transportasyon ng mga sangkap.

Nutrisyon ng bacteria

Batay sa uri ng nutrisyon, ang bakterya ay nahahati sa dalawang grupo: autotrophic at heterotrophic. Ang mga autotrophic na bakterya ay synthesize ang mga organikong sangkap mula sa mga di-organikong sangkap. Depende sa kung anong enerhiya ang ginagamit ng mga autotroph upang mag-synthesize ng mga organikong sangkap, nakikilala nila ang pagitan ng photo- (berde at lila na sulfur bacteria) at chemosynthetic bacteria (nitrifying bacteria, iron bacteria, walang kulay na sulfur bacteria, atbp.). Ang mga heterotrophic bacteria ay kumakain ng mga nakahanda nang organikong sangkap ng mga patay na labi (saprotrophs) o mga buhay na halaman, hayop at tao (symbionts).

Kasama sa mga saprotroph ang nabubulok at fermentation bacteria. Ang dating ay nagbabagsak ng mga compound na naglalaman ng nitrogen, ang huli - mga compound na naglalaman ng carbon. Sa parehong mga kaso, ang enerhiya na kinakailangan para sa kanilang buhay ay inilabas.

Dapat pansinin ang napakalaking kahalagahan ng bakterya sa siklo ng nitrogen. Tanging ang bacteria at cyanobacteria ang may kakayahang mag-asimilate ng atmospheric nitrogen. Kasunod nito, ang mga bakterya ay nagsasagawa ng mga reaksyon ng ammonification (pagbubulok ng mga protina mula sa patay na organikong bagay sa mga amino acid, na pagkatapos ay na-deaminate sa ammonia at iba pang mga simpleng compound na naglalaman ng nitrogen), nitrification (ang ammonia ay na-oxidized sa nitrite, at nitrite sa nitrates), denitrification (nitrates ay nabawasan sa nitrogen gas).

Paghinga ng bakterya

Batay sa uri ng paghinga, ang bakterya ay maaaring nahahati sa maraming grupo:

• obligado aerobes: lumaki nang may libreng access sa oxygen
• facultative anaerobes: bumuo ng parehong may access sa atmospheric oxygen at sa kawalan nito
• obligadong anaerobes: bumuo sa kumpletong kawalan ng oxygen sa kapaligiran

Pagpaparami ng bakterya

Ang mga bakterya ay nagpaparami sa pamamagitan ng simpleng binary cell division. Ito ay nauuna sa self-duplication (replication) ng DNA. Ang budding ay nangyayari bilang isang pagbubukod.

Sa ilang bakterya, natagpuan ang mga pinasimpleng anyo ng prosesong sekswal. Halimbawa, sa E. coli, ang sekswal na proseso ay kahawig ng conjugation, kung saan ang bahagi ng genetic na materyal ay inililipat mula sa isang cell patungo sa isa pa sa kanilang direktang pakikipag-ugnay. Pagkatapos nito, ang mga cell ay pinaghiwalay. Ang bilang ng mga indibidwal bilang resulta ng sekswal na proseso ay nananatiling pareho, ngunit ang isang palitan ng namamana na materyal ay nangyayari, ibig sabihin, ang genetic recombination ay nangyayari.

Ang sporulation ay katangian lamang ng isang maliit na grupo ng mga bakterya kung saan ang dalawang uri ng spores ay kilala: endogenous, nabuo sa loob ng cell, at microcysts, na nabuo mula sa buong cell. Kapag ang mga spores (microcysts) ay nabuo sa bacterial cell, ang dami ng libreng tubig ay bumababa, ang aktibidad ng enzymatic ay bumababa, ang protoplast ay nagkontrata at natatakpan ng isang napakasiksik na shell. Ang mga spores ay nagbibigay ng kakayahang makatiis sa mga hindi kanais-nais na kondisyon. Maaari silang makatiis ng matagal na pagpapatuyo, pag-init sa itaas ng 100°C at paglamig sa halos ganap na zero. Sa kanilang normal na estado, ang mga bakterya ay hindi matatag kapag natuyo, nakalantad sa direktang sikat ng araw, nakataas sa temperatura sa 65-80°C, atbp. Sa ilalim ng paborableng mga kondisyon, ang mga spores ay namamaga at tumubo, na bumubuo ng isang bagong vegetative bacterial cell.

Sa kabila ng patuloy na pagkamatay ng mga bakterya (pagkain ng mga ito sa pamamagitan ng protozoa, pagkakalantad sa mataas at mababang temperatura at iba pang hindi kanais-nais na mga kadahilanan), ang mga primitive na organismo na ito ay nakaligtas mula noong sinaunang panahon dahil sa kanilang kakayahang magparami nang mabilis (maaaring hatiin ang mga selula bawat 20-30 minuto), bumubuo ng mga spores, lubhang matatag sa mga salik sa kapaligiran at ang kanilang malawakang pamamahagi.

Pagbabakuna

Ang paggunita sa mainit na mga debate sa mga tanong ng ebolusyon at vitalism, hindi natin dapat kalimutan na ang interes ng mga tao sa teoretikal na biology ay lumitaw bilang resulta ng masinsinang pag-aaral sa medisina at patuloy na pag-aaral ng mga functional disorder sa katawan. Gaano man kabilis ang biyolohikal na agham na umunlad ayon sa teorya, gaano man ito kalayo sa pang-araw-araw na pangangailangan ng pagsasanay, sa malao't madali kailangan nitong bumalik sa mga pangangailangan ng medisina.
Ang pag-aaral ng teorya ay hindi nangangahulugang isang bagay na abstract at hindi makatwiran, dahil ang pagpapakilala ng mga nakamit ng teoretikal na agham ay nagpapahintulot sa pagsasanay na mabilis na sumulong. At kahit na ang inilapat na agham ay maaaring umunlad nang puro empirically, nang walang teorya ang pag-unlad na ito ay mas mabagal at mas hindi tiyak.
Bilang halimbawa, isaalang-alang ang kasaysayan ng pag-aaral ng mga nakakahawang sakit. Hanggang sa simula ng ika-19 na siglo. ang mga doktor, sa katunayan, ay ganap na walang magawa sa panahon ng mga epidemya ng salot o iba pang mga nakakahawang sakit na sumiklab paminsan-minsan sa ating planeta. Ang bulutong ay isa sa mga sakit na dinanas ng sangkatauhan. Ang kalunos-lunos na bagay ay ang pagkalat nito na parang isang tunay na natural na sakuna, bawat ikatlong bahagi ng mga nagkasakit ay namatay, at ang mga nakaligtas ay nanatiling pumangit sa natitirang bahagi ng kanilang buhay: ang kanilang mga mukha na natatakpan ng rowan ay inihiwalay maging ang kanilang mga mahal sa buhay.
Gayunpaman, napagmasdan na ang pagligtas sa sakit ay nagbigay ng kaligtasan sa susunod na pagsiklab. Samakatuwid, itinuturing ng marami na mas angkop na huwag iwasan ang sakit, ngunit tiisin ito, ngunit sa isang napakahinang anyo, na hindi magiging banta sa buhay at hindi masisira ang pasyente. Sa kasong ito, ang tao ay magagarantiya laban sa mga paulit-ulit na sakit. Matagal nang sinubukan ng mga bansang tulad ng Turkey at China na mahawahan ang mga tao ng mga nilalaman ng pustules mula sa mga pasyente na may banayad na anyo ng bulutong. Malaki ang panganib, dahil kung minsan ang sakit ay napakalubha. Sa simula ng ika-18 siglo. ang mga katulad na pagbabakuna ay isinagawa sa England, ngunit mahirap sabihin kung nagdala sila ng higit na benepisyo o pinsala. Habang nagsasanay ng medisina, pinag-aralan ng Englishman na si Edward Jenner (1749–1823) ang mga proteksiyon na katangian ng cowpox na kilala sa katutubong gamot: ang mga taong nagkaroon nito ay naging immune sa parehong cowpox at bulutong ng tao. Pagkatapos ng mahaba at maingat na mga obserbasyon, noong Mayo 14, 1796, unang binakusan ni Jenner ang isang walong taong gulang na batang lalaki na may bulutong, gamit ang materyal na kinuha mula sa isang babaeng may bulutong. Ang pagbabakuna ay sinamahan ng sakit. At pagkaraan ng dalawang buwan, ang batang lalaki ay nahawahan ng nana mula sa isang pustule ng isang pasyente ng bulutong - at nanatiling malusog. Noong 1798, pagkatapos ulitin ang eksperimentong ito ng maraming beses, inilathala ni Jenner ang mga resulta ng kanyang trabaho. Iminungkahi niyang tawagan ang bagong paraan ng pagbabakuna (mula sa Latin na vaccinia - cowpox).
Ang takot sa bulutong ay napakatindi na ang pamamaraan ni Jenner ay tinanggap nang may sigasig, at ang paglaban ng pinakakonserbatibo ay mabilis na nasira. Ang pagbabakuna ay kumalat sa buong Europa, at ang sakit ay humupa. Sa mga bansang may mataas na maunlad na gamot, ang mga doktor ay hindi na nakadama ng kawalan ng kakayahan sa paglaban sa bulutong. Sa kasaysayan ng sangkatauhan, ito ang unang kaso ng mabilis at radikal na tagumpay laban sa isang mapanganib na sakit.
Ngunit ang karagdagang tagumpay ay maaari lamang dalhin sa pamamagitan ng pag-unlad ng teorya. Sa oras na iyon, walang nakakaalam ng mga sanhi ng mga nakakahawang sakit; ang mga banayad na anyo ay hindi mabibilang para sa paggamit para sa mga layunin ng pagbabakuna. Ang mga biologist ay nahaharap sa gawain ng pag-aaral kung paano "gumawa" ng kanilang sariling "mga variant" ng mga banayad na anyo ng sakit, ngunit ito ay nangangailangan ng pag-alam ng higit pa kaysa sa kilala noong panahon ni Jenner.

Teorya ng mikrobyo ng sakit

Bacteriology

Imposibleng umasa na magiging posible na ganap na ihiwalay ang mga tao mula sa mga pathogenic microbes. Maaga o huli ang isang tao ay nasa panganib ng impeksyon. Paano gamutin ang isang pasyente? Siyempre, ang katawan ay may ilang sariling paraan ng pakikipaglaban sa mga mikrobyo: pagkatapos ng lahat, tulad ng alam mo, kung minsan ang isang pasyente ay bumabawi kahit na walang tulong. Ang pambihirang biologist ng Russia na si Ilya Ilyich Mechnikov (1845–1916) ay pinamamahalaang magpakita ng isang halimbawa ng naturang "labanan na antibacterial" ng katawan. Ipinakita niya na ang mga leukocyte ay gumaganap ng pag-andar ng proteksyon laban sa mga pathogenic na ahente na pumasok sa katawan ng mga hayop at tao: iniiwan nila ang mga daluyan ng dugo at nagmamadali sa lugar ng impeksyon, kung saan ang tunay na labanan ng mga puting selula ng dugo na may bakterya ay nagbubukas. Ang Mechnikov ay tinatawag na mga cell na gumaganap ng isang proteksiyon na papel sa mga phagocytes ng katawan.
Bilang karagdagan, ang pagbawi mula sa maraming mga sakit ay sinamahan ng pag-unlad ng kaligtasan sa sakit (immunity), bagaman walang nakikitang mga pagbabago ang nakita. Ito ay maaaring lubos na lohikal na ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang katawan ng isang tao na nakabawi mula sa sakit ay gumagawa ng mga antibodies na may kakayahang pumatay o neutralisahin ang mga sumasalakay na mikrobyo. Ipinapaliwanag din ng ideyang ito ang epekto ng pagbabakuna; Sa katawan ng taong nabakunahan, nabuo ang mga antibodies na aktibo laban sa microbe ng cowpox at sa halos kaparehong microbe ng bulutong. Ngayon ang tagumpay ay sigurado, ngunit hindi sa sakit mismo, ngunit sa mikrobyo na sanhi nito.
Binalangkas ni Pasteur ang mga paraan upang labanan ang anthrax, isang nakamamatay na sakit na sumira sa mga kawan ng alagang hayop. Natagpuan niya ang causative agent ng sakit at pinatunayan na ito ay kabilang sa isang espesyal na uri ng bakterya. Pinainit ni Pasteur ang isang paghahanda ng bakterya upang sirain ang kanilang kakayahang magdulot ng sakit (pathogenicity). Ang pagpapakilala ng humina (napahina) na bakterya sa katawan ng hayop ay humantong sa pagbuo ng mga antibodies na may kakayahang labanan ang orihinal na pathogenic bacteria.
Noong 1881, nagsagawa si Pasteur ng isang napaka-nagsisiwalat na eksperimento. Para sa eksperimento, isang kawan ng tupa ang kinuha, ang isang bahagi nito ay na-injected ng mahinang anthrax bacteria, at ang isa ay nanatiling hindi nabakunahan. Pagkaraan ng ilang oras, ang lahat ng mga tupa ay nahawahan ng mga pathogenic strain. Ang nabakunahang tupa ay hindi nagpakita ng anumang palatandaan ng sakit; Ang mga tupa na hindi nabakunahan ay nagkasakit ng anthrax at namatay.
Gumamit si Pasteur ng mga katulad na pamamaraan upang labanan ang kolera ng manok at, kung ano ang partikular na makabuluhan, isa sa mga pinaka-kahila-hilakbot na sakit - rabies (o hydrophobia), na ipinadala sa mga tao mula sa mga nahawaang ligaw o alagang hayop.
Ang tagumpay ng teorya ng mikrobyo ni Pasteur ay nabuhay muli ng interes sa bakterya. Ang German botanist na si Ferdinand Julius Kohn (1828–1898) ay nag-aral ng mga selula ng halaman sa ilalim ng mikroskopyo. Ipinakita niya, halimbawa, na ang mga protoplasm ng mga selula ng halaman at hayop ay mahalagang magkapareho. Noong 60s ng ika-19 na siglo, bumaling siya sa pag-aaral ng bakterya. Ang pinakamalaking tagumpay ni Cohn ay ang pagtatatag ng likas na katangian ng halaman ng bakterya. Siya ang unang malinaw na naghiwalay ng bakterya mula sa protozoa at sinubukang i-systematize ang bakterya ayon sa genus at species. Ito ay nagpapahintulot sa amin na isaalang-alang si Cohn ang tagapagtatag ng modernong bacteriology.
Si Cohn ang unang nakapansin sa talento ng batang Aleman na doktor na si Robert Koch (1843–1910). Noong 1876, ibinukod ni Koch ang bacterium na nagdudulot ng anthrax at natutong palaguin ito. Ang suporta ni Kohn, na naging pamilyar sa gawain ni Koch, ay may mahalagang papel sa buhay ng mahusay na microbiologist. Nilinang ni Koch ang bakterya sa isang solidong daluyan - gelatin (na kalaunan ay pinalitan ng agar, na nakuha mula sa damong-dagat), sa halip na sa isang likido na ibinuhos sa mga test tube. Ang teknikal na pagpapabuti na ito ay nagdala ng maraming benepisyo. Sa isang likidong kapaligiran, ang bakterya ng iba't ibang uri ay madaling maghalo, at mahirap matukoy kung alin ang nagiging sanhi ng isang partikular na sakit. Kung ang kultura ay inilapat bilang isang pahid sa isang solidong daluyan, ang mga indibidwal na bakterya, na naghahati nang paulit-ulit, ay bumubuo ng mga kolonya ng mga bagong selula, na mahigpit na naayos sa kanilang posisyon. Kahit na ang orihinal na kultura ay binubuo ng isang halo ng iba't ibang uri ng bakterya, ang bawat kolonya ay isang purong cell culture, na ginagawang posible upang tumpak na matukoy ang uri ng mga pathogenic microbes. Sa una, ibinuhos ni Koch ang medium sa isang patag na piraso ng salamin, ngunit pinalitan ng kanyang assistant na si Julius Richard Petri (1852–1921) ang baso ng dalawang flat, mababaw na pinggan na salamin, na ang isa ay nagsisilbing takip. Ang mga pagkaing petri ay malawakang ginagamit sa bacteriology. Gamit ang binuo na paraan para sa paghihiwalay ng mga purong microbial culture, ibinukod ni Koch at ng kanyang mga kasamahan ang mga sanhi ng maraming sakit, kabilang ang tuberculosis (1882).

Mga insekto

Mga salik sa nutrisyon

Sa huling ikatlong bahagi ng huling siglo, ang teorya ng mikrobyo ay nangingibabaw sa isipan ng karamihan sa mga doktor, ngunit mayroon ding mga may ibang opinyon. Ang German pathologist na si Virchow, ang pinakatanyag na kalaban ng teorya ni Pasteur, ay naniniwala na ang mga sakit ay sanhi ng isang karamdaman sa mismong katawan kaysa sa mga panlabas na ahente. Ang merito ni Virchow ay, sa loob ng ilang dekada ng trabaho sa munisipalidad ng Berlin at mga pambansang lehislatibong katawan, nakamit niya ang mga makabuluhang pagpapabuti sa larangan ng kalinisan gaya ng paglilinis ng inuming tubig at ang paglikha ng isang epektibong sistema para sa pagdidisimpekta ng wastewater. Marami ring ginawa ang isa pang siyentipiko, si Pettenkofer, sa lugar na ito. Siya at si Virchow ay maaaring ituring na mga tagapagtatag ng modernong panlipunang kalinisan (ang pag-aaral ng pag-iwas sa sakit sa lipunan ng tao).
Ang ganitong mga hakbang upang maiwasan ang pagkalat ng mga epidemya ay, siyempre, hindi mas mahalaga kaysa sa direktang epekto sa mga mikrobyo mismo.
Naturally, ang pagmamalasakit sa kalinisan, na ipinangaral ni Hippocrates, ay nagpapanatili ng kahalagahan nito kahit na ang papel ng mga mikrobyo ay naging malinaw sa lahat. Ang payo ni Hippocrates tungkol sa pangangailangan para sa isang masustansya at iba't ibang diyeta ay nanatili rin sa puwersa, at ang kanilang kahalagahan ay naging malinaw hindi lamang para sa pagpapanatili ng kalusugan sa pangkalahatan, kundi pati na rin bilang isang tiyak na paraan ng pag-iwas sa ilang mga sakit. Ang ideya na ang mahinang nutrisyon ay maaaring magdulot ng sakit ay itinuturing na "luma" - ang mga siyentipiko ay nabighani sa mga mikrobyo - ngunit mayroong magandang ebidensya upang suportahan ito.
Sa panahon ng mahusay na pagtuklas sa heograpiya, ang mga tao ay gumugol ng mahabang buwan sa mga barko, kumakain lamang ng mga pagkaing maaaring mapangalagaan nang mabuti, dahil hindi pa alam ang paggamit ng artipisyal na sipon. Ang kakila-kilabot na salot ng mga mandaragat ay scurvy. Ang Scottish na manggagamot na si James Lind (1716–1794) ay nagbigay-pansin sa katotohanan na ang mga sakit ay nangyayari hindi lamang sa mga barko, kundi pati na rin sa mga kinubkob na lungsod at mga bilangguan - kahit saan kung saan ang pagkain ay monotonous. Marahil ang sakit ay sanhi ng kawalan ng ilang produkto sa pagkain? Sinubukan ni Lind na pag-iba-ibahin ang diyeta ng mga mandaragat na nagdurusa sa scurvy, at sa lalong madaling panahon natuklasan ang nakapagpapagaling na epekto ng mga bunga ng sitrus. Ipinakilala ng mahusay na English navigator na si James Cook (1728–1779) ang mga citrus fruit sa pagkain ng mga tripulante ng kanyang mga ekspedisyon sa Pasipiko noong 70s ng ika-18 siglo. Bilang resulta, isang tao lamang ang namatay dahil sa scurvy. Noong 1795, sa panahon ng digmaan sa France, ang lemon juice ay ibinigay sa mga mandaragat sa British Navy, at walang isang kaso ng scurvy ang naiulat.
Gayunpaman, ang gayong mga puro empirikal na tagumpay, sa kawalan ng mga kinakailangang teoretikal na katwiran, ay ipinakilala nang napakabagal. Noong ika-19 na siglo Mga pangunahing pagtuklas sa larangan ng nutrisyon na may kaugnayan sa pagtukoy sa papel ng protina. Napag-alaman na ang ilang mga "kumpleto" na protina, na naroroon sa diyeta, ay maaaring suportahan ang buhay, habang ang iba, ang mga "mababa", tulad ng gulaman, ay hindi magagawa ito. Ang isang paliwanag ay dumating lamang kapag ang likas na katangian ng molekula ng protina ay mas kilala. Noong 1820, pagkatapos ng paggamot sa isang kumplikadong molekula ng gelatin na may acid, isang simpleng molekula ang nahiwalay dito, na tinatawag na glycine. Ang Glycine ay kabilang sa klase ng mga amino acid. Sa una ay ipinapalagay na ito ay nagsilbi bilang isang bloke ng gusali para sa mga protina, tulad ng simpleng asukal, glucose, ay ang bloke ng gusali kung saan itinayo ang almirol. Gayunpaman, sa pagtatapos ng ika-19 na siglo. Ang hindi pagkakapare-pareho ng teoryang ito ay naging malinaw. Mula sa iba't ibang uri ng mga protina, nakuha ang iba pang mga simpleng molekula - lahat ng mga ito, naiiba lamang sa mga detalye, ay kabilang sa klase ng mga amino acid. Ang molekula ng protina ay hindi nabuo mula sa isa, ngunit mula sa isang bilang ng mga amino acid. Noong 1900, dose-dosenang iba't ibang amino acid na "mga bloke ng gusali" ang nakilala. Ngayon ay tila hindi na kapani-paniwala na ang mga protina ay naiiba sa ratio ng mga amino acid na nilalaman nito. Ang unang siyentipiko na nagpakita na ang isang partikular na protina ay maaaring kulang sa isa o higit pang mga amino acid na may mahalagang papel sa buhay ng katawan ay ang English biochemist na si Frederick Gowland Hopkins (1861–1947). Noong 1903, natuklasan niya ang isang bagong amino acid - tryptophan - at bumuo ng mga pamamaraan para sa pagkilala nito. Ang Zein, isang protina na nakahiwalay sa mais, ay nagbigay ng negatibong reaksyon at samakatuwid ay hindi naglalaman ng tryptophan. Ito ay naging isang hindi kumpletong protina, dahil, bilang ang tanging protina sa diyeta, hindi ito nagbibigay ng mahahalagang pag-andar ng katawan. Ngunit kahit isang maliit na karagdagan ng tryptophan ay naging posible upang pahabain ang buhay ng mga eksperimentong hayop.
Ang mga kasunod na eksperimento na isinagawa sa unang dekada ng ika-20 siglo ay malinaw na nagpakita na ang ilang mga amino acid ay na-synthesize sa katawan ng mammalian mula sa mga sangkap na karaniwang matatagpuan sa mga tisyu. Gayunpaman, ang ilang mga amino acid ay dapat magmula sa pagkain. Ang kawalan ng isa o higit pa sa mga "mahahalagang" amino acid na ito ay ginagawang hindi kumpleto ang protina, na humahantong sa sakit at kung minsan ay kamatayan. Ito ay kung paano ipinakilala ang konsepto ng karagdagang nutritional factor - mga compound na hindi ma-synthesize sa katawan ng mga hayop at tao at dapat isama sa pagkain upang matiyak ang normal na paggana ng buhay.
Sa mahigpit na pagsasalita, ang mga amino acid ay hindi isang seryosong problemang medikal para sa mga nutrisyunista. Ang kakulangan ng mga amino acid ay kadalasang nangyayari lamang sa isang artipisyal at monotonous na diyeta. Ang mga natural na pagkain, kahit na hindi masyadong mayaman, ay nagbibigay sa katawan ng sapat na iba't ibang mga amino acid.
Dahil ang isang sakit tulad ng scurvy ay maaaring gamutin sa pamamagitan ng lemon juice, makatwirang isipin na ang lemon juice ay nagbibigay sa katawan ng ilang nawawalang nutritional factor. Ito ay hindi malamang na ito ay isang amino acid. Sa katunayan, lahat ay kilala ng mga biologist noong ika-19 na siglo. Ang mga bahagi ng lemon juice, na pinagsama o hiwalay, ay hindi nakapagpapagaling ng scurvy. Ang nutritional factor na ito ay kailangang isang sangkap na kailangan lamang sa napakaliit na dami at kemikal na naiiba sa mga ordinaryong sangkap ng pagkain.
Ang pagtuklas sa mahiwagang sangkap ay naging hindi napakahirap. Matapos ang pag-unlad ng doktrina ng mga amino acid na mahalaga para sa buhay, mas banayad na mga nutritional factor ang natukoy na kailangan lamang ng katawan sa mga minutong dami, ngunit hindi ito nangyari sa proseso ng pag-aaral ng scurvy.

Mga bitamina

Noong 1886, ang Dutch na manggagamot na si Christian Eijkman (1858–1930) ay ipinadala sa Java upang labanan ang sakit na beriberi. May dahilan upang isipin na ang sakit na ito ay nangyayari bilang resulta ng mahinang nutrisyon. Ang mga mandaragat ng Hapon ay labis na nagdusa mula sa beriberi at huminto sa pagkakasakit lamang kapag ang gatas at karne ay ipinakilala sa kanilang diyeta, na halos binubuo lamang ng bigas at isda, noong 80s ng ika-19 na siglo. Si Eickman, gayunpaman, na nabihag ng teorya ng mikrobyo ni Pasteur, ay kumbinsido na ang beriberi ay isang bacterial disease. Nagdala siya ng mga manok, umaasang mahawaan sila ng mga mikrobyo. Ngunit lahat ng kanyang mga pagtatangka ay hindi nagtagumpay. Gayunpaman, noong 1896, ang mga manok ay biglang nagkasakit ng isang sakit na katulad ng beriberi. Nang malaman ang mga kalagayan ng sakit, natuklasan ng siyentipiko na bago ang pagsiklab ng sakit, ang mga manok ay pinakain ng pinakintab na bigas mula sa bodega ng pagkain sa ospital. Nang lumipat sila sa parehong pagkain, nagsimula ang pagbawi. Unti-unti, naging kumbinsido si Eijkman na ang sakit na ito ay maaaring sanhi at pagalingin ng mga simpleng pagbabago sa diyeta.
Sa una, hindi pinahahalagahan ng siyentipiko ang tunay na kahalagahan ng data na nakuha. Iminungkahi niya na ang mga butil ng bigas ay naglalaman ng ilang uri ng lason na na-neutralize ng isang bagay na nakapaloob sa katawan ng butil, at dahil ang katawan ay tinanggal kapag ang bigas ay binalatan, ang mga unneutralized na lason ay nananatili sa pinakintab na bigas. Ngunit bakit lumikha ng isang hypothesis tungkol sa pagkakaroon ng dalawang hindi kilalang mga sangkap, isang lason at isang antitoxin, kung ito ay mas simple na ipagpalagay na mayroong ilang uri ng nutritional factor na kailangan sa maliliit na dami? Ang opinyon na ito ay ibinahagi ni Hopkins at ng American biochemist na si Casimir Funk (ipinanganak noong 1884). Iminungkahi nila na hindi lamang ang beriberi, kundi pati na rin ang mga sakit tulad ng scurvy, pellagra at rickets, ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng kawalan ng maliit na dami ng ilang mga sangkap sa pagkain.
Sa ilalim pa rin ng impresyon na ang mga sangkap na ito ay kabilang sa klase ng mga amin, iminungkahi ni Funk noong 1912 na tawagan silang mga bitamina (amines ng buhay). Ang pangalan ay nananatili at napanatili hanggang sa araw na ito, kahit na mula noon ay naging malinaw na ang mga ito ay walang kinalaman sa mga amine.
Ang Hopkins-Funk na bitamina hypothesis ay ganap na nabuo, at ang unang ikatlong bahagi ng ika-20 siglo. nagpakita na ang iba't ibang sakit ay maaaring gamutin sa pamamagitan ng pagreseta ng isang makatwirang diyeta at nutritional regimen. Halimbawa, natuklasan ng Amerikanong manggagamot na si Joseph Goldberger (1874–1929) (1915) na ang sakit na pellagra, karaniwan sa mga estado sa timog ng Estados Unidos, ay hindi nagmula sa mikrobyo. Sa katunayan, ito ay sanhi ng kawalan ng ilang bitamina at nawala sa sandaling idinagdag ang gatas sa diyeta ng mga pasyente. Sa una, ang lahat ng nalalaman tungkol sa mga bitamina ay maaari nilang maiwasan at gamutin ang ilang mga sakit. Noong 1913, iminungkahi ng Amerikanong biochemist na si Elmer Vernon McCollum (b. 1879) ang pagbibigay ng pangalan sa mga bitamina sa pamamagitan ng mga titik ng alpabeto; Ito ay kung paano lumitaw ang mga bitamina A, B, C at D, at pagkatapos ay idinagdag ang mga bitamina E at K. Lumalabas na ang pagkain na naglalaman ng bitamina B ay talagang naglalaman ng higit sa isang kadahilanan na maaaring makaapekto sa higit sa isang kumplikadong sintomas. Nagsimulang magsalita ang mga biologist tungkol sa bitamina B1, B2, atbp.
Ito ay lumabas na ang kakulangan ng bitamina B1 ang nagdulot ng beriberi, at ang kakulangan ng bitamina B2 ay nagdulot ng pellagra. Ang kakulangan ng bitamina C ay humantong sa scurvy (ang pagkakaroon ng maliit na halaga ng bitamina C sa citrus juice ay nagpapaliwanag ng kanilang nakapagpapagaling na epekto, na nagpapahintulot kay Lind na pagalingin ang scurvy), ang kakulangan ng bitamina D ay humantong sa rickets. Ang kakulangan ng bitamina A ay nakakaapekto sa paningin at naging sanhi ng pagkabulag sa gabi. Ang kakulangan ng bitamina B12 ay nagdulot ng malignant anemia. Ito ang mga pangunahing sakit na dulot ng kakulangan sa bitamina. Habang naipon ang kaalaman tungkol sa mga bitamina, ang lahat ng mga sakit na ito ay tumigil na maging isang malubhang problemang medikal. Nasa 30s ng ika-20 siglo, sinimulan nilang ihiwalay ang mga bitamina sa kanilang dalisay na anyo at isagawa ang kanilang synthesis.