← Усі статті

Корисні матеріали

Основні теми НМТ з біології. Тема 17: прокаріотичні організми

Корисні матеріали
Будова, живлення, дихання, розмноження та роль бактерій і ціанобактерій: самостійний конспект до НМТ.

Самостійний конспект до НМТ за поняттями з 53 тренувальних завдань: ознаки прокаріотичної клітини, живлення й дихання бактерій, ціанобактерії, роль у природі, хвороби та профілактика.

Тема 17. Прокаріотичні організми

1. Головні ознаки прокаріотів

Прокаріоти — одноклітинні організми, клітини яких не мають оформленого ядра й мембранних органел. Їхня ДНК міститься в нуклеоїді, а синтез білка здійснюють рибосоми. Плазматична мембрана, цитоплазма, ДНК і рибосоми є і в прокаріотів, і в еукаріотів.

Порівняння бактеріальної, рослинної та тваринної клітин
Прокаріотична клітина не має ядра й мембранних органел.

2. Будова бактеріальної клітини

Обов’язкові частини: плазматична мембрана, цитоплазма, нуклеоїд і рибосоми. Більшість бактерій має клітинну стінку з муреїну (пептидоглікану). Додатково можуть бути капсула, плазміди, пілі та джгутики. Мітохондрій, пластид, ЕПС і комплексу Гольджі немає; енергетичні процеси відбуваються на мембрані та в цитоплазмі.

Бактеріальна клітина з оболонками, нуклеоїдом, рибосомами, плазмідами та джгутиком
Кільцева ДНК міститься в нуклеоїді, а білок синтезують рибосоми.

3. Форми, колонії та рух бактерій

Коки мають кулясту форму, бацили — паличкоподібну, вібріони нагадують кому, спірили та спірохети — звивисті форми. Коки утворюють пари, ланцюжки або гроноподібні скупчення. Багато бактерій рухається за допомогою джгутиків, а пілі переважно забезпечують прикріплення або обмін ДНК.

Коки, палички, вібріони, спірили та бактерія з джгутиком
Форма й розташування клітин допомагають розпізнавати групи бактерій.

4. Поділ, спороутворення, інцистування та кон’югація

Бактерії розмножуються поперечним бінарним поділом. Ендоспора в бактерій — стійкий стан для переживання несприятливих умов, а не спосіб збільшити кількість особин. Інцистування також захищає клітину. Під час кон’югації клітини тимчасово сполучаються й передають ДНК, часто плазміду; це підвищує спадкову мінливість, але не є розмноженням.

Поділ бактерії, утворення ендоспори, інцистування та кон’югація
Поділ збільшує кількість клітин, а ендоспора допомагає вижити.

5. Типи живлення прокаріотів

Автотрофи синтезують органічні речовини з неорганічних. Фототрофи використовують світло: до них належать ціанобактерії та пурпурові бактерії. Хемотрофи отримують енергію під час окиснення неорганічних речовин: це нітрифікувальні, залізо- й сіркобактерії. Гетеротрофи охоплюють сапротрофів, паразитів, мутуалістів і коменсалів.

Фототрофні, хемотрофні, сапротрофні, паразитичні та симбіотичні бактерії
Прокаріоти використовують різні джерела Карбону й енергії.

6. Аероби й анаероби

Аероби отримують енергію під час дихання за участю кисню. Облігатні анаероби живуть без кисню; для деяких він токсичний. Факультативні анаероби, наприклад кишкова паличка, за наявності кисню дихають, а без нього переходять до бродіння або анаеробного обміну. В анаеробних умовах основна порція АТФ може утворюватися лише на етапі гліколізу.

Аеробні, анаеробні та факультативно-анаеробні бактерії в різних умовах
Відношення до кисню визначає спосіб отримання енергії.

7. Ціанобактерії

Ціанобактерії — фотосинтезувальні прокаріоти, які виділяють кисень. У нитчастих форм гетероцисти забезпечують фіксацію атмосферного азоту, а акінети переживають несприятливі умови. Масове розмноження деяких видів спричиняє «цвітіння» води; їхні токсини погіршують якість води та шкодять екосистемам.

Нитки ціанобактерій, гетероциста, акінети та цвітіння водойми
Ціанобактерії фотосинтезують, а деякі фіксують азот.

8. Роль бактерій у колообігах речовин

Сапротрофні бактерії розкладають рештки й повертають елементи до колообігу. Бульбочкові бактерії фіксують атмосферний азот у симбіозі з бобовими. Нітрифікувальні бактерії окиснюють амоній до нітритів і нітратів, денітрифікувальні повертають азот в атмосферу. Залізобактерії окиснюють сполуки Феруму й можуть брати участь в утворенні покладів залізної руди.

Бульбочкові, нітрифікувальні, розкладальні бактерії та залізобактерії в природі
Бактерії поєднують азотний цикл, розкладання й утворення мінералів.

9. Симбіоз і корисні бактерії

Мутуалізм корисний обом партнерам: бульбочкові бактерії отримують органічні речовини від рослини й постачають їй сполуки Нітрогену. Нормальна мікробіота кишківника бере участь у захисті, травленні та синтезі деяких вітамінів, але її склад і внесок залежать від умов. Кишкова паличка може бути звичайним мешканцем кишківника, хоча окремі штами спричиняють хвороби.

Бактерії в бульбочках рослин, кишківнику людини та на поверхні організмів
Симбіотичні бактерії допомагають рослинам і тваринам.

10. Бактерії в господарстві та біотехнології

Молочнокислі бактерії використовують для йогурту, кефіру та сирів; оцтовокислі — для одержання оцту. Мікроорганізми виробляють вітаміни, амінокислоти, ферменти й лікувальні білки, очищують стічні води та забруднені середовища. Важливо розрізняти: хліб і пеніцилін отримують за допомогою грибів, а не бактерій.

Кисломолочні продукти, оцет, біореактор, очищення води та виробництво лікувального білка
Бактерії працюють у харчових виробництвах, біореакторах і очищенні середовища.

11. Хвороботворні бактерії та шляхи передавання

Бактеріальні хвороби охоплюють холеру, дифтерію, туберкульоз, кашлюк, правець і стафілококові інфекції. Зараження можливе через воду та їжу, повітряно-крапельним шляхом, через пошкоджені покриви або контакт. Збудник холери потрапляє до травного каналу із забрудненою водою чи їжею; правцева паличка — через рану.

Передавання хвороботворних бактерій через воду, їжу, повітря, пошкоджену шкіру та контакт
Шлях передавання пов’язаний із середовищем і вхідними воротами збудника.

12. Ботулізм і безпечність їжі

Ботулізм спричиняє не сама їжа, а ботулотоксин, який утворює Clostridium botulinum в анаеробних умовах. Ризик пов’язаний із неправильно приготованими домашніми консервами, в’яленою або слабосоленою рибою, ковбасами. Здуті банки й підозрілі продукти не можна куштувати; домашні заготівлі потребують перевірених режимів стерилізації та зберігання.

Домашні консерви, риба й ковбаса поруч із безпечною стерилізацією та зберіганням
Без кисню в неправильно приготованих продуктах може накопичуватися ботулотоксин.

13. Профілактика, вакцини й антибіотики

Вакцини заздалегідь формують імунну пам’ять і запобігають окремим бактеріальним хворобам, наприклад дифтерії, кашлюку та правцю. Антибіотики діють на бактеріальні структури чи процеси, але не лікують вірусні інфекції. Їх приймають лише за призначенням, щоб зменшити ризик стійкості. Чиста вода, гігієна, безпечна їжа й оброблення ран розривають шляхи передавання.

Вакцинація, антибіотики, миття рук і відмінність бактерій від вірусів
Профілактика запобігає зараженню, а антибіотики застосовують проти чутливих бактерій.

14. Як розпізнавати прокаріотів у завданнях

Головна ознака — відсутність оформленого ядра й мембранних органел за наявності рибосом і плазматичної мембрани. Спіруліна — ціанобактерія і прокаріот; хлорела та діатомові водорості — еукаріоти. Бактеріальну клітину можна водночас розглядати на клітинному й організмовому рівнях, тому що одна клітина є цілим організмом.

Спіруліна й бактерія без ядра поруч із хлорелою, діатомовою водорістю та амебою
Наявність ядра відрізняє еукаріотичні одноклітинні організми від бактерій.

15. Алгоритм розв’язання завдань НМТ

Спочатку знайдіть діагностичну ознаку: нуклеоїд і кільцева ДНК, рибосоми, муреїнова стінка, відсутність ядра. Потім визначте тип живлення, відношення до кисню або роль організму. Лізоцим розщеплює муреїн, тому пошкоджує бактерії; рослинна стінка складається переважно з целюлози, грибна — з хітину. Не плутайте бактерії з вірусами, грибами та одноклітинними еукаріотами.

Ознаки бактеріальної клітини, дія лізоциму та порівняння бактерії, вірусу, гриба й протиста
Діагностичні ознаки дають змогу швидко відкинути неправильні варіанти.

Практичні завдання за темою на ЗНО.Освіта.UA