ВВЕДЕНИЕ
Впервые бактерии были описаны в 1683 г.Антони ван Левенгуком.
В настоящее время известно около 3000видов бактерий. На земном шаре нет мест, где бы они ни обитали. Так в 1 гпахотной земли содержится от 1 до 20 млрд бактерий, даже в 1 г льда Антарктидыможно найти до 100 бактерий. К концу первых суток в организме новорожденногоребенка живет 12 видов бактерий.
Бактерии – это мельчайшиепрокариотические организмы, имеющие клеточное строение. Величина большинствабактерий колеблется от 0,2 до 1,3 мкм. Форма бактерий достаточно разнообразна.
Глава 1. СТРОЕНИЕ ИЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ БАКТЕРИЙ
Бактерии — относительно простоустроенные микроскопические одноклеточные организмы.
Формабактерий [13]. Взависимости от формы клетки бактерии различают шарообразные кокки, палочковидные бациллы, изогнутые в виде запятой вибрионы, спиралевидные спириллы. Очень часто бактерииобразуют скопления в виде длинных изогнутых цепочек, групп и пленок. Некоторыебактерии имеют один или несколько жгутиков. Среди бактерий есть подвижные инеподвижные формы. Подвижные передвигаются за счет волнообразных сокращений илипри помощи жгутиков.
Большинствобактерий бесцветно. Только немногие окрашены в пурпурный или зеленый цвет.
Строениебактерий. Бактериальные клетки окружены плотной оболочкой, благодаря которойсохраняют постоянную форму. По составу и строению клеточные оболочки бактерийсущественно отличаются от растений и животных. Ядра, отделенного от цитоплазмыоболочкой, в клетке нет. Ядерное вещество у большинства бактерий распределено вцитоплазме [14].
Распространениебактерий. Практически нет места на Земле, где бы не встречались бактерии. Ониживут во льдах Антарктиды при температуре -83 «С и в горячих источниках,температура которых достигает +85—90 „С. Особенно много их в почве. В 1 гпочвы могут содержаться сотни миллионов бактерий./>Форма и размеры бактериальных клеток/>
Строениеклетки бактерии
Числобактерий различно в воздухе проветренных и непроветренных помещений. Так, вклассе после проветривания перед началом урока бактерий в 13 раз меньше, чем втой же комнате после урока.
Условияжизни бактерий разнообразны. Одним из них необходим кислород воздуха, другие внем не нуждаются и способны жить в бескислородной среде.
Питаниебактерий. Большинство бактерий питается готовыми органическими веществами. Лишьнекоторые из них, например сине-зеленые,или цианобактерии, способны создаватьорганические вещества из неорганических. Они сыграли важную роль в накоплениикислорода в атмосфере Земли.
Поспособу питания бактерии, питающиеся готовыми органическими веществами, делятна две группы: сапротрофы (отгреческого «сапрос» — гнилой и «трофе» — питание, пища), получающиеорганические вещества из отмерших организмов или выделений живых организмов, и паразиты (от греческого«паразитос» — нахлебник), питающиеся органическими веществами живых организмов.Паразитизм у бакте рий распространен очень широко. Существуют бактерии,паразитирующие в теле бактерий других видов. Среди бактерий-паразитов многоболезнетворных, вызывающих различные заболевания у растений, животных ичеловека.
Размножение бактерий. Размножаютсябактерии делением одной клетки на две. При благоприятных условиях делениеклеток у многих бактерий может происходить через каждые 20—30 мин. При такомбыстром размножении потомство одной бактерии за 5 суток способно образоватьмассу, которой можно было бы заполнить все моря и океаны. Однако в природеэтого не происходит, так как большинство бактерий быстро погибает под действиемсолнечного света, при высушивании, недостатке пищи, нагревании до 65—100“С, под действием дезинфицирующих веществ, в результате борьбы междувидами и т. д.
Образование спор. В неблагоприятныхусловиях (при недостатке пищи, влаги, резких изменениях температуры) цитоплазмабактериальной клетки, сжимаясь, отходит от материнской оболочки, округляется иобразует внутри нее на своей поверхности новую, более плотную оболочку. Такуюбактериальную клетку называют спорой (отгреческого слова «спора» — семя). Споры некоторых бактерий сохраняются оченьдолго в самых неблагоприятных условиях. Они выдерживают высушивание, жару и мороз,не сразу погибают даже в кипящей воде. Споры легко разносятся ветром, водой ит. д. Их много в воздухе и почве. В благоприятных условиях спора прорастает истановится жизнедеятельной бактерией. Споры бактерий — это приспособление квыживанию в неблагоприятных условиях.
Глава 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИИЗУЧЕНИИ ТЕМЫ «БАКТЕРИИ»
Приизучении бактерий важно, чтобы учащиеся хорошо усвоили, что эта группаорганизмов существенно отличается от растений, животных и грибов. Бактерииочень малого размера, не имеют ядерной оболочки,настоящего ядра, поэтому их относят к ядерным организмам.
Основноевнимание при этом должно быть сосредоточено и уяснение школьниками особенностейстроения и жизнедеятельности бактерий, примитивного уровня их организации, ролив природе, медицине, сельском хозяйстве и промышленности. Особ', необходимовыделить вопрос о выращивании бактерий для производства лекарств, витаминов идругих органических веществ.
Успешномурешению этих задач способствует использование рассказа, беседы на основедемонстрации таблицы «Бактерии, бактерий под микроскопом, диапозитивов«Бактерии», организация самостоятельной работы учащихся с таблицами, подготовкашкольниками сообщений.
Строениеи жизнедеятельность бактерий. Знакомство с бактериями начинаетсяс изучения их характерных признаков, отличий от растений и животных. На этоследует выделить один урок. Главное внимание на нем необходимо сосредоточить нараскрытии особенностей, уровня организации этих организмов: строения, питания,размножения и распространения. В связи с большим объемом материалацелесообразно весь урок посвятить его изучению.
Знакомствус бактериями предшествуетбеседа о систематике и основных систематических категориях, демонстрациясамодельной схемы 18.
Затемучитель знакомит учащихся с бактериями. Он подчеркивает, что этоодноклеточные организмы, у них нет оформленного ядра, отмечает их отличия отрастений, демонстрируя таблицы «Бактерии», «Строение растительной клетки». Впроцессе беседы, демонстрации бактерий под микроскопом школьники узнают остроении н жизнедеятельности бактерий, их многообразии по форме, размерам,передвижению. В то же время учащиеся находят общие черты в строении и процессахжизнедеятельности бактерий.Чтобы учащиеся смоглиубедиться в простой организации бактерий, им предлагается самостоятельнаяработа по заданию: рассмотрите на таблицах растительную клетку и клеткубактерии, найдите черты сходства и отличия. Сделайте вывод об уровнеорганизации бактерий.
Далеев процессе беседы на основе демонстрации диапозитивов или в процессе работы сучебником учащиеся узнают о широком распространении бактерий, заселении имиразных сред обитания. Учитель может сообщить, что бактерии обнаруживаютсявсюду: в каждой капле воды, даже самой чистой, в воздухе, почве, в снегахполярных областей, в почвах пустыни Сахара, в грунте, взятом со дна океана наглубине 4 км, и даже в горячих источниках с температурой около 80° С.
Взаключение урока выясняется приспособленность бактерий к выживанию. Учительспрашивает: почему бактерии — одноклеточные просто организованные организмы —существуют в природе наряду с высокоорганизованными? Обсуждение этого вопроса впроцессе беседы, демонстрации диапозитивов подводит учащихся к выводу о том,что выживанию бактерий в природе способствуют большая скорость размножения вблагоприятных условиях, образование спор как способ переживания неблагоприятныхусловий. Учитель может сообщить, что споры бактерий выдерживают даже кипячение.
Сцелью закрепления знаний о строении и жизнедеятельности бактерий, ихраспространении и приспособленности к выживанию проводится беседа по вопросам:почему бактерии относят к до-ядерным организмам? Чем отличается клетка бактерийот растительной клетки? Какие бактерии называют сапрофитами, а какие—паразитами? В чем выражается приспособленность бактерий к существованию вприроде наряду с высокоорганизованными организмами?
Значениебактерий. На изучение материала о значении бактерий необходимо выделить дваурока. На первом — раскрыть роль бактерий в природе, их значение в разложенииорганических веществ; па втором — подробно остановиться на значении бактерий вмедицине, сельском хозяйстве, промышленности, использовании их для производстваразличных органических веществ.
Первыйурок по изучению значения бактерий в природе целесообразно начать с проверкизнаний о среде обитания, строении и жизнедеятельности бактерий, их уровнеорганизации.
Затемучитель предлагает учащимся выяснить роль бактерий в круговороте веществ вприроде и спрашивает учащихся: что происходит с отмершими растениями иживотными? В результате обсуждения ответов учащихся они подводятся к выводу,что бактерии участвуют в круговороте различных веществ в природе, напримеруглерода, железа, серы, азота, фосфора и многих других. Бактерии гниенияразлагают трупы до перегноя, а почвенные бактерии разрушают органическиевещества до минеральных, которые усваиваются растениями.
Дополняяответы школьников, учитель может сообщить о зависимости плодородия почвы отдеятельности бактерий. Таким образом, бактерии оказывают большое влияние нарост и развитие растений. Бактерии принимают участие в биологическомвыветривании (разрушении) горных пород и минералов. Так, в формированиикрупных отложений железных руд участвовали железобактерии.
Учащиесявспоминают о клубеньковых бактериях, живущих на корнях бобовых и фиксирующихатмосферный азот.
Взаключение урока формулируется вывод: значительная часть бактерий — сапрофиты,они разлагают органические вещества до минеральных, которые усваиваютсярастениями, и этим самым способствуют круговороту веществ; жизнь на Земле былабы невозможна без круговорота веществ, то есть без деятельности бактерий.
Развитиезнаний о значении бактерий продолжается на следующем уроке, на которомрассматривается роль бактерий в народном хозяйстве и в быту человека.
Учительсообщает о том, что бактерии отличаются большим многообразием по использованиюразличных источников питания. Их можно выращивать на дешевом сырье, отходахпроизводства. Эта способность бактерий используется в народном хозяйстве, вновой перспективной отрасли производства — микробиологической промышленности. Вней бактерии используются для производства разнообразных органических веществ:уксуснокислые бактерии применяют для производства столового уксуса, дляполучения кефира, сметаны и других кисломолочных продуктов используютмолочнокислые бактерии. Эти же бактерии применяют для консервирования продуктовпри засолке, мочении, силосовании. С помощью бактерий производятся ферменты,лекарства и другие ценные вещества. Бактерии используются также в текстильной икожевенной промышленности: с их помощью осуществляется вымачивание льна,обработка кожи. Учащиеся подводятся к выводу, что применение бактерий впроизводстве экономически выгодно: создаваемые ими органические веществаобходятся дешевле, чем при выращивании растений и животных.
Наследующем этапе урока рассматриваются способы хранения продуктов питания,предохранения их от гниения: консервирование, соление, пастеризация, квашение идр.
Сцелью закрепления знаний о значении бактерий организуется просмотр кадровдиапозитивов «Бактерии» и проводится беседа по вопросам: какую роль играютбактерии в природе? Почему без бактерий была бы невозможна жизнь на Земле?Почему бактерии широко используются в промышленном производстве различныхвеществ: лекарств, витаминов и др.? Как сохранить продукты питания от гниения?Какие способы хранения пищевых продуктов используются человеком? На чем ониоснованы?
Отдельнымучащимся дома предлагается подготовить сообщения о болезнетворных бактериях, омерах борьбы с заболеваниями, вызываемыми бактериями, о достижениях науки вборьбе с болезнетворными бактериями.
Болезнетворныебактерии и меры борьбы с ними. Специальныйурок необходимо выделить на изучение болезнетворных бактерий — возбудителеймногих заболеваний человека, животных, растений, на ознакомление учащихся смерами предупреждения болезней, вызываемых бактериями.
Содержаниеурока имеет большое мировоззренческое значение, способствует атеистическому игигиеническому воспитанию школьников; позволяет заострить внимание напознаваемости причин заболеваний, вызываемых бактериями; обосноватьнеобходимость поддержания гигиенических условий, которые препятствовали быраспространению и размножению бактерий; показать роль научных знаний вразоблачении суеверий и предрассудков.
Послепроверки знаний о значении бактерий в природе, их использовании в целяхполучения ценных веществ для народного хозяйства и человека учитель спрашивает:все ли бактерии полезны для человека? В ходе беседы выясняется, что многиебактерии приносят большой вред народному хозяйству: портят продукты питания,разрушают деревянные постройки, рыболовные сети, шпалы, книги, рукописи,разлагают нефть, каучук, бетон, вызывают коррозию металлов, являютсявозбудителями заболеваний растений, животных, человека. От таких заболеванийчеловека, вызываемых бактериями, как чума, холера, сибирская язва, туберкулез идругие, в средние века гибло значительно больше людей, чем от войн и голода.
Затемзаслушиваются сообщения учащихся о бактериях, вызывающих заболевания растений,животных, человека. Учащиеся демонстрируют результаты опыта, показывающегозагрязненность воздуха различных помещений, улиц бактериями. Они показываютколонии, выросшие на питательной среде (желатин па мясном бульоне) в чашкахПетри. В процессе беседы выясняются причины различного числа колоний бактерий,собранных в разных условиях, и обосновываются правила гигиены, условияпредупреждения инфекционных заболеваний.
Знакомствоучащихся с болезнетворными бактериями позволяет рассматривать болезнь какследствие их жизнедеятельности в организме человека, животных, растений,убедить школьников в познаваемости причин заболеваний. На основе актуализациизнаний о растениях учащиеся называют меры борьбы с болезнетворными бактериями,применяемые в сельском хозяйстве: предпосевная обработка семян ядохимикатами,облучение, уничтожение болезнетворных бактерий в посевах и др.
Затемв процессе беседы с использованием кадров диапозитивов раскрываются меры борьбыс болезнетворными бактериями, вызывающими заболевания человека, заслушиваютсясообщения учащихся по данному вопросу. В результате школьники подводятся квыводу, что предупреждению инфекционных заболеваний способствует соблюдениеправил гигиены, поддержание чистоты помещений, одежды и тела, посуды, пищи и т.д. Такая профилактика препятствовала бы распространению и размножению бактерий.
Глава 3. МЕТОДИЧЕСКИЕРАЗРАБОТКИ ПО ТЕМЕ «БАКТЕРИИ»
3.1Урок–лекция «Бактерии»
Впервые бактерии были описаны в 1683 г.Антони ван Левенгуком.
В настоящее время известно около 3000видов бактерий. На земном шаре нет мест, где бы они ни обитали. Так в 1 гпахотной земли содержится от 1 до 20 млрд бактерий, даже в 1 г льда Антарктидыможно найти до 100 бактерий. К концу первых суток в организме новорожденногоребенка живет 12 видов бактерий.
Бактерии – это мельчайшиепрокариотические организмы, имеющие клеточное строение. Величина большинствабактерий колеблется от 0,2 до 1,3 мкм. Форма бактерий достаточно разнообразна.
/>Формы бактерий
Бактериальная клетка покрыта оболочкой,которая состоит из плазматической мембраны, клеточной стенки и капсулы.Полупроницаемая плазматическая мембрана обеспечивает избирательное поступлениевеществ в клетку и выделение в окружающую среду продуктов обмена веществ. Вмембранах располагаются окислительно-восстановительные ферменты, a уфотосинтезирующих бактерий – и соответствующие пигменты, благодаря чемуосуществляется поглощение энергии света при фотосинтезе. Бактериальные мембраныполифункциональны и способны выполнять те функции, которые в клетках эукариотосуществляют митохондрии, хлоропласты, эндоплазматическая сеть и аппарат Гольджи.При клеточном делении иногда образуются впячивания плазматической мембранывнутрь цитоплазмы – мезосомы.
Прочная клеточная стенка придаетбактериальной клетке определенную форму, защищает ее содержимое отнеблагоприятных воздействий окружающей среды и выполняет ряд других функций.Многие виды бактерий образуют вокруг клетки слизистую капсулу.
В центральной части бактериальной клеткинаходится кольцевая цепочка ДНК, которая контролирует нормальный ход всехвнутриклеточных процессов и является носителем генетической информации. Ядрышкиу бактерий не обнаружены. В цитоплазме имеется огромное количество рибосом, накоторых происходит синтез белков. У некоторых водных и почвенных бактерийимеются газовые вакуоли. Регулируя количество газа в них, водные бактерии могутпогружаться в толщу воды или подниматься на ее поверхность, а почвенные –передвигаться в капиллярах почвы. В клетках бактерий откладываются запасныепитательные вещества полиоксибутират, гранулеза, полифосфаты.
Большинство бактерий бесцветны, и толькозеленые и пурпурные бактерии содержат пигменты. Некоторые бактерии имеюторганоиды движения – жгутики, состоящие из особого белка – флагеллина. Числожгутиков может достигать 50. Они могут быть расположены на одном конце клетки,на двух или по всей поверхности клетки. Многие бактерии способны к скользящемудвижению благодаря наличию на поверхности клетки слизистой капсулы.
Бактерии всасывают питательные веществавсей поверхностью клетки, которая у них очень велика по отношению к объему.Поглощение питательных веществ происходит за счет активного транспорта идиффузии.
Большинство бактерий питается готовымиорганическими веществами – бактерии-сапрофиты или органическими веществамиживых организмов – бактерии-паразиты. Некоторые виды бактерий синтезируют органическиевещества из неорганических – автотрофные бактерии, используя для этого энергиюсвета (фотосинтезирующие пурпурные и зеленые бактерии) или химическую энергию(хемосинтезирующие бактерии). Хемосинтез впервые был открыт русскиммикробиологом Виноградским в конце XIX в. Хемосинтезирующие бактерии с помощьюферментов окисляют неорганические вещества (аммиак, сероводород, серу, закисьжелеза и т.д.), – в ходе этих реакций выделяется энергия. Есть бактерии,которые переводят в связанную форму газообразный азот воздуха.
Использование полученных илисинтезированных питательных веществ у бактерий осуществляется в разных формах.У ряда бактерий оно, как и у человека, животных и растений, состоит в окисленииразличных органических веществ кислородом воздуха, а конечным продуктом этогопроцесса (дыхания) является углекислый газ. У некоторых форм реакция окисленияне доходит до конца, и углекислый газ не выделяется. Так, например,уксуснокислые бактерии этиловый спирт окисляют лишь до уксусной кислоты. Другиебактерии получают энергию за счет брожения – расщепления сложных органическихсоединений до более простых без участия свободного кислорода. Бактерии,нуждающиеся в свободном кислороде, называются аэробными, а те, которые могутбез него обойтись, – анаэробными. Факультативные анаэробные бактерии могут житькак в кислородсодержащей среде, так и в бескислородной (например, молочнокислыебактерии), а для облигатных анаэробных бактерий (маслянокислые бактерии,бактерии столбняка) свободный кислород ядовит.
В благоприятных условиях бактерииразмножаются очень быстро – путем прямого деления (амитоза) на две клеткипримерно каждые 40–60 мин. Если бы такому делению ничто не мешало, то однабактерия за 5 суток размножилась бы так, что ее потомство заняло бы все моря иокеаны нашей планеты. Этого не происходит из-за недостатка пищи, накопленияпродуктов обмена веществ, гибели от неблагоприятных условий, поедания бактерийдругими организмами. В последнее время у бактерий обнаружены вещества, которыерегулируют их численность и «не разрешают» размножаться свыше определенногопредела.
Небольшая группа бактерий – бациллы –способна образовывать споры. При этом бактериальная клетка претерпевает рядсущественных биохимических и морфологических изменений. В ней уменьшаетсяколичество свободной воды, снижается ферментативная активность, клеткасжимается и покрывается очень плотной оболочкой. Споры обеспечивают бактериямвозможность переносить неблагоприятные условия. Они выдерживают длительноевысыхание, нагревание свыше 100 °С и охлаждение почти до абсолютного нуля.
Значение бактерий очень велико.Благодаря их жизнедеятельности происходит разложение и минерализацияорганических веществ отмерших растений и животных. Образовавшиеся при этомпростые неорганические соединения (аммиак, сероводород, углекислый газ)вовлекаются в общий круговорот веществ, без которого невозможна жизнь на Земле.Бактерии принимают участие в почвообразовательных процессах. Особую роль вприроде играют бактерии, способные связывать свободный молекулярный азот,совершенно недоступный для высших растений. Населяя почву, такие свободноживущие бактерии обогащают ее азотом. Другая группа азотфиксаторов –клубеньковые бактерии поселяются в корнях бобовых растений. Проникая через ихкорневой волосок в корень, клубеньковые бактерии вызывают сильное разрастаниеткани корня в виде клубеньков. Получая от растения углеводное питание, бактерииначинают фиксировать азот с образованием аммиака, а из него – нитритов инитратов. Образовавшихся азотистых веществ достаточно и для бактерий, и длярастения. Кроме того, часть азотистых соединений выделяется в почву, повышая ееплодородие. Здесь мы встречаемся с явлением симбиоза – взаимовыгоднымсожительством двух организмов: бактерии получают от своего хозяина необходимыедля питания углеводы, образующиеся при фотосинтезе, а сами снабжают растениеаминокислотами и другими продуктами связывания молекулярного азота.
/>
Цикл развития спорообразующих бактерий
Бактерии играют положительную роль вхозяйственной деятельности человека. Молочнокислые бактерии, питаясь молочнымсахаром (лактозой), выделяют молочную кислоту, благодаря которой происходитсквашивание. Эта их особенность используется для получения и приготовленияразнообразных пищевых продуктов из молока (сметаны, простокваши, кефира, масла,йогурта, сыра), а также при квашении и мочении овощей, при силосовании кормов.Уксуснокислые бактерии используются человеком для получения уксуса. Многиеотрасли промышленности не могут обходиться без таких продуктовжизнедеятельности бактерий, как этиловый спирт, уксусная кислота, бутиловыйспирт, ацетон. Без бактерий не обходятся сушка листьев табака, дубление кожи,производство какао, кофе. В процессе жизнедеятельности бактерий образуютсябиологически активные вещества – антибиотики, витамины, аминокислоты.Спороносные анаэробные бактерии, вызывающие разрушение пектиновых веществ впроцессе брожения при мочке льна, конопли, разрушают межклеточное вещество испособствуют освобождению прядильных волокон. Человек использует бактерии и дляобработки сточных вoд: сообщество самых разнообразных бактерий разрушает и окисляетвсе вещества, поступающие с отходами и образовавшаяся после высушивания массаиспользуется как удобрение. С помощью генной инженерии в геном бактерийвнедряют гены, кодирующие нужные человеку вещества, например инсулин или гормонроста.
Велика и отрицательная роль бактерий.Многие бактерии вызывают порчу самых разных материалов и пищевых продуктов.Наряду с выделением углекислого газа, аммиака и энергии, избыток которойвызывает нагревание субстрата (например, навоза, влажного сена, зерна) вплотьдо его самовоспламенения, бактерии образуют целый ряд ядовитых веществ. Великароль паразитических и патогенных бактерий. Они способны проникать в тканирастений, животных и человека и выделять при этом токсичные вещества,отравляющие организм хозяина. Продукты жизнедеятельности многих патогенныхмикроорганизмов (дифтерийная и столбнячная палочки, стафилококк, холерныйвибрион и др.) особо ядовиты. Они вызывают такие опасные для человеказаболевания, как дифтерия, туберкулез, коклюш, гонорея, сифилис, тиф, столбняк,холера. Возбудители этих заболеваний унесли человеческих жизней во много разбольше, чем все войны вместе взятые. Русские летописи донесли до нас боль игоречь людскую. «Только выйдоша из города пять человек, город затвориша» – такповествует летопись об эпидемии чумы в Смоленске в 1387 г. Поражая растения,бактерии вызывают у них так называемые бактериозы: пятнистость, увядание,ожоги, мокрые гнили, опухоли.Архебактерии
Архебактерии выделены в отдельноецарство из-за особенностей строения своих оболочек и субклеточных структур.Мембраны у них однослойные, липидные, образованы из эфиров глицерина иизопреноидных углеводородов, тех самых, из которых производят один из видовискусственного каучука. Архебактерии широко распространены в почвах и водоемах.Они живут в кислых, плохо аэрируемых почвах тундр и северных болот, в илеводоемов, в жeлудкax жвачных. Среди архебактерий важное место занимаютметанобразующие бактерии – метаногены. Усваивая образующийся при броженииводород и углекислый газ, они синтезируют метан (его раньше называли болотнымгазом). Другую группу архебактерий составляют термоацидофилы. Многие из нихживут в горячих (до 100 °С) вулканических источниках. Одни архебактерииокисляют серу и превращают ее в довольно концентрированную серную кислоту,другие, наоборот, восстанавливают серу до сероводорода. Есть среди архебактерийи фотосинтезирующие, так называемые галобактерии. Они обитают в соленых озерах,где на дно выпадает поваренная соль. Такие водоемы выглядят ярко-красными,цвета пурпура, ведь фотосинтезирующий пигмент у этих бактерий не хлорофилл, ародопсин – вещество близкое к тому, которое служит светоприемником в нашихглазах. Древнейшие следы архебактерий – следы деятельности метанобразующихорганизмов – обнаружены в слоях Земли, имеющих возраст 2,8 млрд лет. Метаннаряду с двуокисью углерода влияет на возникновение парникового эффекта,ведущего к глобальному потеплению климата нашей планеты.
В последнее время метанобразующиеархебактерии используют для получения биогаза: они превращают отходыживотноводства в безопасное удобрение и бытовой газ метан.Синезеленые бактерии(цианобактерии)
/>Современные цианобактерии исозданные ими строматолиты
Цианобактерии представляют собойдревнейшую группу прокариотических фотосинтезирующих организмов, возникшихсвыше 3 млрд лет назад. Они представлены одноклеточными, многоклеточными(нитчатыми) и колониальными формами. Цианобактерии распространены в пресных исоленых водоемах, на поверхности почвы и скал, в горячих источниках, входят всостав лишайников. Клетки цианобактерий характеризуются толстыми двухслойнымиоболочками. Клеточная оболочка содержит некоторое количество целлюлозы, ноглавными ее компонентами являются полисахариды и пектиновые вещества. В клеткахцианобактерий часто встречаются особые, наполненные газом, вакуоли, которые,как предполагают, служат для облегчения парения в толще воды. Цианобактерииспособны фиксировать азот воздуха и превращать его в органические формы азота.В отличие от других фотосинтезирующих бактерий синезеленые водоросли прифотосинтезе выделяют молекулярный кислород, а в качестве единственногоисточника углерода – углекислый газ. Предполагается, что именно благодаряцианобактериям в архейскую эру возникла современная атмосфера. В периферическойчасти клеток этих организмов диффузно распределены синие и бурые пигменты,определяющие вместе с хлорофиллом их сине-зеленый цвет. Некоторые синезеленыебактерии имеют дополнительные пигменты, изменяющие их характерный цвет дочерного, коричневого и красного. Цианобактерии, будучи автотрофнымиорганизмами, способны синтезировать все вещества клетки за счет энергии света.Однако они способны и к смешанному типу питания. Размножаются цианобактерии,как и другие прокариоты, только бесполым путем.
/>Клетки ископаемыхпрокариотных организмов, близких к цианобактериям
Вместе с другими микроорганизмамицианобактерии обогащают почву органикой и органическим азотом, являются кормомдля зоопланктона. После массового размножения цианей в водоемах (так называемоецветение воды) происходит процесс их отмирания и разложения, вода приобретаетнеприятный запах и становится непригодной для питья; наблюдается массоваягибель рыбы. При цветении воды на поверхности часто образуется маслянистаягрязно-зеленая пленка, состоящая из отмерших цианобактерий. Среди относительнонемногих случаев полезного использования человеком цианобактерий необходимоупомянуть искусственное разведение видов рода анабена на рисовых полях втропиках с целью обогащения почвы соединениями азота. Отдельные виды цианей,например спирулина, могут употребляться в пищу человеком.
3.2Урок-Знакомство с Царством бактерий
Цель урока:познакомить учащихся с представителями Царства бактерий, их строением,жизнедеятельностью и распространением на земле.
Задачи урока:сформировать понятия – бактерии, бациллы, спириллы, вибрионы, кокки; показатьособенности строения и жизнедеятельности бактерий, которые позволяют выделитьих в отдельное царство; продолжить формировать умение делать выводы наосновании полученной информации.
ХОД УРОКА
1.Организационный момент (2 мин)
2. Постановкапознавательной задачи (3 мин)
Учитель.Представьте, что мы – путешественники во времени. Я перевожу часы на машиневремени на 3,5 млрд лет назад. Но перед началом путешествия давайтеподумаем, что мы можем увидеть в это время на Земле?
Учащиеся.Вода занимает большее пространство. Суша – каменистая равнина. В воздухе неткислорода, зато есть аммиак, сероводород, метан и пары воды.
Учитель.Правильно. Значит, нам необходимо надеть скафандры. Целью нашего перемещенияявляются поиски жизни. Господа исследователи, где нам искать жизнь?
Учащиеся.Наверное, жизнь можно обнаружить в воде.
Учитель.Совершенно верно. Зачерпнем немного океанической воды и вернемся в наше время.Та форма жизни, которая находится в этом стакане, – объект нашего сегодняшнегоизучения. Догадались, о чем идет речь?
Учащиеся. Этобактерии.
3. Объяснениенового материала (10–15 мин)
Учитель. Да.Тема сегодняшнего урока – Царство бактерий. Она записана на раздаточныхлистках. Это первые живые организмы на нашей планете. Возникли они около3,5 млрд лет назад.
Где жераспространенны бактерии? Увидеть их невооруженным взглядом невозможно, но,представьте себе, что в 1 мл воды содержится 6 тыс. бактерий(демонстрация пробирки с аквариумной водой), в 1 г почвы – до 3 млн(демонстрация пробирки с почвой), а 1 м3 воздуха может содержать до280 тыс. бактерий. Даже в воздухе кабинета биологии содержатся бактерии.Не верите? Тогда давайте проверим.
Как известнов биологии для доказательства принято проводить опыты. Такой опыт и мы с вамизаложили на прошлой неделе. А теперь посмотрим на его результат.
Методикадемонстрационного опыта
1. Созданиепитательной среды для бактерий: агар-агар залить водой (до концентрации 0,5–1%)и прокипятить в течение 15 мин.
Полученнуюпитательную среду вылить ровным слоем в чашку Петри.
2. Осаждениебактериальных клеток: открытую чашку Петри на 20 мин поставить в центреобследуемого помещения (например, в кабинете) для оседания клеток бактерий извоздуха.
3.Выращивание колоний бактерий: чашку Петри закрыть крышкой и поставить в темноетеплое место на 7–10 дней.
Результат: вчашках Петри выросли колонии (в отличие от одной клетки колонии хорошоразличимы невооруженным глазом).
Учитель. Этотметод называют бактериологический посев. Он очень часто используется напрактике. Например, в медицине и в пищевой промышленности его используют длявыявления наличия бактерий в организме человека и продуктах питания.Ученые-микробиологи научились определять виды бактерий по формам их колоний.
Данные ораспространении бактерий записаны у вас на рабочих листках. А теперь, используяэти данные, перечислите среды обитания бактерий.
Учащиеся.Водная, почвенная, наземно-воздушная.
Учитель.Хорошо. Запишите их в свои рабочие листки. Но, постойте, мы перечислили только3 среды обитания, но в схеме их указано 4, а какая же четвертая? Я подскажу.Еще бактерии могут обитать в организме человека, например когда он болеет. Кактогда назвать такую среду обитания?
Учащиеся.Живой организм.
Учитель.Итак, в результате вы должны записать у себя в рабочих листках 4 средыобитания: водная, почвенная, наземно-воздушная и живой организм. (Записываем.)
Бактерии –это очень древние организмы, занявшие все среды обитания. Но открыты они былисравнительно недавно, в XVII в.
Первымчеловеком, увидевшим микроорганизмы, был голландец Антони ван Левенгук.Заинтересовавшись строением льняного волокна, он отшлифовал для себя несколькогрубых линз. Поместил их в оправы из серебра. Как теперь мы называем подобныеувеличительные приборы?
Учащиеся.Лупы.
Учитель.Верно. И вот с помощью такой лупы Левенгук впервые увидел бактерий. Вотвыдержка из его письма в Лондонское Королевское общество: «24 апреля1676 г. я посмотрел на воду… и с большим удивлением увидел в ней огромноеколичество мельчайших живых существ…»
А теперь врабочие листки запишите год и фамилию первооткрывателя бактерий. ИменноЛевенгук в одном из своих писем описал известные сейчас формы бактерий. Давайтеи мы с ними познакомимся.
/>
Формыбактерий в виде шара называют кокками.
Бактерии спалочковидной формой клетки называют бациллами.
Бактерии,имеющие форму в виде запятой, носят название вибрионов.
И последняяформа – извилистая. Такие бактерии называют спириллами.
А теперь втаблице в колонке «Формы клетки» запишите эти названия.
Мы рассмотрелис вами рисунки бактерий – пока ничего сложного. А попробуйте определить формубактерии на фото под цифровым микроскопом.
/>
/>
Теперьдавайте разберем с вами строение бактериальной клетки. Вы уже знакомы состроением растительной клетки, поэтому будете мне помогать. (Учитель по очередипоказывает различные части бактериальной клетки и просит учащихся дать имназвание и пояснить функции.)
Учащиеся.Оболочка придает форму, защищает и проводит питательные вещества. Цитоплазма –внутренняя среда клетки.
Учитель.Хорошо. А скажите, чего нет в бактериальной клетке по сравнению с клеткойрастений?
Учащиеся.Хлоропластов, вакуоли, ядра
Учитель.Действительно, в клетках бактерий нет этих органоидов. Скажите, а какую функциювыполняет ядро в растительной клетке?
Учащиеся.Ядро – главный жизненный центр клетки, который отвечает за размножение.
Учитель.Правильно. В клетках бактерий тоже есть такой центр, но он не имеет ядернойоболочки, мы будем называть его неоформленным ядром. Нам осталось рассмотретьеще один органоид (учитель указывает на жгутик).
Учащиеся. Этожгутик. Он обеспечивает передвижение.
/>
Строениебактериальной клетки
4. Работа вгруппах (15–20 мин)
Учащиесяделятся на 6 групп по 4 человека (2 парты) и получают задания. По ходу ответовучащиеся заполняют таблицу в рабочих листках.
Задания длягрупп
1-я группа.Сходство и различие в строении растительной и бактериальной клетки. Строениерастительной клетки см. в учебнике на стр. 27*.
2-я группа.По рисункам определите способы передвижения бактерий.
/>
3-я группа.Определите по рисунку тип размножения у бактерий.
/>
Посчитайте,сколько бактериальных клеток образуется из одной за сутки, если известно, чтобактерии делятся каждые 20 мин.
/>
4-я группа.Спорообразование – это…. Сравните значение спор у папоротников и убактерий, используя знания из пройденной темы по папоротникообразным, а такжесм. в учебнике (стр. 195–196).
/>
/>
Спорообразованеу бактерий
5-я группа.Определите значение бактерий, используя следующие тексты.
1. Роберт Кохобнаружил бактерию, вызывающую у человека заболевание туберкулез.
2. Количествомолочнокислых бактерий брожения в йогурте и кефире должно составлять не менее107 КОЕ/г. Их также используют для квашения капусты и огурцов.
3. Ученыеустановили, что процесс разложения растительных остатков (гниение) ускоряетсябактериями.
6-я группа
1. Вспомнитесемейство двудольных растений, у которых наблюдается симбиоз с бактериями. Какназываются эти бактерии и каково их значение для растений?
2. Ученымизвестно, что в желудках жвачных животных (коровы, овцы, козы) обитаютбактерии, помогающие переваривать траву. Можем ли мы считать ихсимбиотическими? Ответ обоснуйте.
5.Закрепление (5 мин)
· Всели вам понятно? Давайте повторим, в чем же состоят особенности бактерий.
· Средыобитания.
· Формыклетки.
· Каковыособенности строения бактериальной клетки?
· Способныли бактерии передвигаться?
· Типразмножения.
· Зачемнужна бактериям спора?
· Значениебактерий.
3.2Рабочий листок
Тема: Царствобактерий
Распространение:
в 1 мл воды –6000 бактерий,
в 1 г почвы –до 3 000 000,
в 1 м2воздуха непроветренного помещения – 280 000.
Средыобитания: ___________________, __________________,
____________________,____________________.
Открытиебактерий: год _____ ученый ___________________ .
Таблица.Признаки Царства бактериийФормы клетки Строение клетки Способы передвижения Способ размножения Рисунок Название
/>
По количеству клеток
/> 3.4 Кроссворд. «Бактерии. Грибы.Лишайники» (7-й класс)
/>
По горизонтали. 4. Организмы, вклетках которых есть ядро. 5. Организмы, в клетках которых нет ядра. 10.Гриб-паразит. 11. Бактерии в форме изогнутых палочек. 12. Тело лишайника. 13.Палочковидные бактерии.
По вертикали. 1. Ядовитый гриб. 2.Белая плесень. 3. Бактерии и грибы, питающиеся за счет других живыхорганизмов. 6. Круглые бактерии. 7. Бактерии в форме спирали. 8. Основа, ккоторой прикрепляются организмы животных, растений, грибов и т.д. 9. Нитигриба.
Ответы:
По горизонтали. 4. Эукариоты. 5.Прокариоты. 10. Трутовик. 11. Вибрионы. 12. Слоевище. 13. Бациллы.
По вертикали. 1. Мухомор. 2. Мукор. 3.Паразиты. 6. Кокки. 7. Спириллы. 8. Субстрат. 9. Грифы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Биологические экскурсии/И.В. Измайлов, В.Е. Михлин, Э.В. Шашков и др.—М.: Просвещение, 1983.
2. Бобров Р.Н. Зеленый патруль: Пособие для учителей.— М.: Просвещение,1984.
3. Всесвятский Б.В. Системный подход к школьному биологическомуобразованию: Книга для учителя.— М.: Просвещение, 1985.
4. Генке ль П.А. Физиология растений.— М.: Просвещение, 1984.
5. Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и ее охрана: Пособие дляучителей.— М.: Просвещение, 1985.
6. Емцев В.Т. Рубежи биотехнологии.—М.: Агропромиздат, 1986.
7. Жизнь растений: В 6 т.— М.: Просвещение, 1976—1982.
8. За хлебный А.Н., Зверев И.Д., Суравегина И.Т. Охрана природы в школьномкурсе биологии.— М.: Просвещение, 1977.
9. Зверев И.Д., Мягкова А.Н. Общая методика преподавания биологии всредней школе.— М.: Просвещение, 1985.
10. Зверев И.Д., Мягкова А.Н., Брунов Е.П. Воспитание в процессе обучениябиологии/Под ред. И.Д. Зверева.—М.: Просвещение, 1984.
11. Клинковская Н.П., Пасечник В.В. Комнатные растения в школе.— М.:Просвещение, 1986.
12. Кузнецова В.И. Уроки ботаники.— М.: Просвещение, 1985.
13. Культиасов И.М. Экология растений.— М.: Изд-во МГУ, 1982.
14. Максимова В.П., Ковалева Г.Е., Гольнева Д.П. и др. Современный урокбиологии.— М.: Просвещение, 1985.
15. Методика обучения ботанике/Под ред. Н.В. Падалко.— М.: Просвещение,1982.
16. Пугал Н.А., Розенштейн А.М. Кабинет биологии.— М.: Просвещение, 1983.