Link to lesson

Bacteria habitat

Without a great exaggeration it can be said that bacteriabacteriabacteria are present everywhere: in water, soil and air. Due to their microscopic size they are easily transported by air currents on dust grains or in drops of water. Each bacterial species has its specific requirements concerning a medium type, ambient temperature and access to oxygen. Many bacteria live on a surface or inside of other organisms, because of favorable conditions of temperature and humidity, and sufficient amount of food available to them.

R5jspKZylA46j

Ilustracja przedstawia z lewej strony szary termometr z podziałka od zera do stu stopni Celsjusza. Z boku na czerwono opisano zjawiska, zachodzące w danej temperaturze. Czerwony kolor w termometrze wskazuje temperaturę około trzydziestu sześciu stopni, czyli temperaturę ludzkiej krwi. Po prawej znajdują się trzy prostokąty. Dwa górne obejmują zakres temperatury od 60 do 100 stopni. Niebieski prostokąt z rysunkiem jednej bakterii oznacza, że niektóre bakterie w tej temperaturze wytwarzają przetrwalniki. Obok w szarym prostokącie ukazano trzy jaśniejsze nagrobki. Temperatura powyżej 80 stopni jest zabójcza dla wielu bakterii. Przy temperaturze powyżej 60 stopni (na przykład gorące jedzenie) jest rysunek padającej bakterii, co oznacza, że część bakterii ginie. Duży pomarańczowy prostokąt obejmuje temperaturę od 5 do 60 stopni. Temperatura około 55 stopni (ciepłe jedzenie) sprawia, że bakteriom na rysunku jest za gorąco, ale mimo to żyją i rosną. W temperaturze około 36 stopni bakterie dobrze rosną i rozmnażają się. W niższej temperaturze bakterie nadal mogą żyć i dobrze funkcjonować. W temperaturze pięciu stopni bakterie przechodzą w stan uśpienia; na rysunku bakteria chrapie na kanapie.

Bacteria diversity

Bacteria are the smallest, single‑celled organisms on Earth. Their size is within a range from 0.2 µm to 10 µm. If the bacterial cells were arranged in a row, then 1 mm would contain about 1000 of them. Some bacterial species form coloniescolonycolonies, in which individual cells remain connected to one another with their cell walls or slime layer after a division. When a bacterium separates from the colony, it can function as an individual single‑celled organism and start a new colony.

R3OacGleo614z

Fotografia przedstawia dwie okrągłe, płaskie, szklane naczynia, zwane szalkami Petriego, wykorzystywane w laboratoriach. Lewa ma kolor brązowy, prawa czerwony. Na obu szalkach znajdują się białe smugi i kropki. Są to kolonie bakterii.

The bacterial cells can have different shapes, from which their names often come. They include spherical cocci, elongated bacilli and spiral vibrios, spirilla, and spirochaeta. Cocci can be arranged, so called diplococci. Sarcina form regular packs, staphylococci associate into irregular grapelike clusters, while streptococci are arranged into bead‑like chains. The cellular shapes and the morphology of a colony are features characteristic for a specific bacterial species.

R19IXu6KqvpqV

Ilustracja przedstawia formy bakterii Coli, Baccilli oraz inne. Bakterie Coli mają okrągły kształt, bakterie Baccili owalny. Inne bakterie mogą mieć różne kształty - podłużne, wężowate, zwężające się.

Bacterial nutrition

Despite their small size and a body formed of just one cell, the bacteria performs all life functions. They feed, respire, excrete, reproduce and grow, and are sensitive to the environmental conditions.

The majority of bacteria are heterotrophs and use nutritional substances from their environment. They include saprobionts feeding off dead organic matter. They excrete digestive enzymes into the medium, and absorb with a whole surface of their bodies substances digested outside. This way, the soil bacteria decompose animal feces and their bodies, or plant remains. Dental bacteria, feeding off food residues remaining in the oral cavity after a meal, lactic acid bacteria causing milk fermentation and pickling of vegetables, and those responsible for food spoilage, function in a similar way.

Many bacteria species are parasites exploiting other organisms. They enter their bodies by an oral route together with eaten food or drank water, by a respiratory route with breathed air, or through wounds. In the case of plants, they usually penetrate through damaged tissues, causing infectious diseases.

R72beAv3TmwNu

Fotografia przedstawia liczne podłużne, fioletowe bakterie na czarnym tle. Są to pałeczki okrężnicy, symbionty człowieka .

RwUvJjvmmjcQ7

Fotografia przedstawia na czarnym tle liczne kuliste, fioletowe, połączone po dwie bakterie. Są to dwoinki zapalenia płuc.

RVTOLlltlb2nV

Ilustracja przedstawia kuliste komórki bakterii połączone w sznury jak koraliki.

R180XTn7SL3Tv

Fotografia przedstawia na szarym tle liczne kuliste, fioletowe bakterie, ułożone w gronopodobne skupiska. To kolonia gronkowca złocistego.

R10J4UwI2aqKw

Ilustracja przedstawia na czarnym tle dwie duże, fioletowe, maczugowate bakterie i kilka mniejszych owalnych. Duże bakterie to laseczki tężca, a zgrubienie na końcu to ich przetrwalnik.

Bacterial respiration

Similarly to all other organisms, the bacteria release the energy required for life in the process of cellular respiration. Those leaving in the environment rich in oxygen use aerobic respiration, breaking down organic compounds to carbon dioxide and water. Bacterial species living in environments lacking or poor in oxygen produce energy without this element. A process of anaerobic respiration using sugar as a source of energy is called fermentation. When protein is used as a source of energy, then the process of decaydecaydecay occurs.

Bacterial reproduction

Bacteria reproduce mainly through cellular division and budding. In favorable conditions of a temperature and humidity, and a sufficient access to food, bacteria multiply very fast, and their numbers can double ca. every 20 minutes. Fortunately, this process is not endless. A lack of food and the accumulation of toxic waste products inhibits the colony growth. In consequence, the number of live individuals decreases.

In unfavorable conditions, such as drought, a high or low temperature, pressure oscillations, or a presence of bactericides, bacteria stop treproducing and pass into the dormant stage. They lose water, shrink and remain dormant until the conditions improve. Some species form endosporesendosporesendospores. These are very resistant forms of cells showing no detectable metabolism, which germinate (even after several dozen years) when conditions are favorable.

R1CXQ4CpmeeY9

IIlustracja przedstawia schemat na różowym tle. Lewa strona jest podpisana: liczba komórek bakterii i ma podziałkę logarytmiczną od 1 do 64. Prawa strona jest opisana jako czas, od zera do stu dwudziestu minut. Na schemacie zielone punkty oznaczają bakterie, a niebieskie kreski symbolizują ich podział na dwie komórki potomne. Schemat odczytujemy od góry w dół.

RjclHlgFNRbwP

Ilustracja przedstawia wykres liniowy. Osie wykresu nie mają podziałek. Oś Y oznacza liczbę bakterii, oś X oznacza czas. Przestrzeń pomiędzy osiami jest podzielona na cztery nierówne kolumny, opisane u góry na oliwkowym tle jak fazy: od pierwszej do czwartej. Ciemnozielona linia wznosi się w fazie drugiej, stabilizuje w trzeciej i spada w czwartej. W fazie drugiej linią przerywaną zaznaczono teoretyczny wzrost.

Importance of bacteria

All environments function due to bacteria. If the soil bacteria disappeared suddenly, the whole Earth would be covered with enormous amounts of dead plants and animals, and mineral substances in the soil would be exhausted. Bacteria together with fungi and certain protists decompose the dead organic matter, releasing elements and simple organic compounds from it. This way these substances can be absorbed by plants and built into their bodies. The plant material eaten by consumers becomes a part of their bodies. After their death, the organic compounds once again become food for microorganisms. This way, bacteria and other saprobionts facilitate matter circulation in the environment.

Bacteria forming nodules on roots of FabaceaeFabaceaeFabaceae plants, such as peas, help these plants to absorb mineral substances from their environment. Bacterial cooperation with herbivores enables digestion of cellulose, the main component of plant food. Various bacterial species are present on and in the human body, and the majority of them are symbiotic organisms, having a beneficial function. Only some of them are pathogens. One of the most common species is Escherichia coli, found in the large intestine. It helps to digest food and produces certain vitamins. However, in specific conditions it can cause dangerous diseases: urinary tract infections, neonatal meningitis, or gastroenteritis.

R1D3JfUnfiart

Ilustracja przedstawia na niebieskim tle zieloną roślinę z brązowym kwiatostanem u góry i brązowymi korzeniami u dołu. Dolna część ilustracji przedstawia blado brązową ziemię. Po prawej znajduje się niebieskie koło z brązowym tłem oraz szarymi i zielonymi plamkami. Strzałki prowadzą od rośliny w lewo, do ziemi. Ukazano tu zielony podłużny kształt – opadnięty liść i brązowe robaki. U dołu pod korzeniami narysowane są brązowe kulki i robakowate kształty. Strzałka dalej w prawo prowadzi do niebieskiego kółka, powiększenia obrazu, które znajduje się po prawej. Zielone owale oznaczają bakterie, rozkładające martwą materię, co przyczynia się do użyźniania gleby.

Rjr5ggcqE9EcA

Ilustracja przedstawia po lewej roślinę łubinu z zielonymi liśćmi, żółtymi kwiatami i białymi korzeniami. Po prawej w pionie są trzy koła z opisami. U góry na brązowym tle narysowano biały fragment korzenia ze zgrubieniami. Są to tak zwane brodawki, w których żyją bakterie. Środkowe koło przedstawia wielokątne, pomarańczowe komórki korzenia, w dwóch z nich znajdują się szaro brązowe bakterie brodawkowe. Pobierają one azot z powietrza i budują z niego białka. Dolne kółko przedstawia na brązowym tle biały fragment korzenia, do którego wnika czerwona, podłużna bakteria

RPOP3Eu0lJGIi

Fotografia przedstawia czarno – białą krowę na ogrodzonej łące. Na wizerunku krowy zaznaczono różowym kolorem schemat jej układu pokarmowego. Po lewej znajduje się pomarańczowe kółko z szaro brązowymi pałeczkami, czyli bakteriami. Strzałka prowadzi od niego do żołądka krowy. Oznacza to, że w żołądku krowy żyją bakterie symbiotyczne, które rozkładają celulozę.

RcwSdwwc897I4

Ilustracja przedstawia żółtą sylwetkę człowieka z wrysowanymi jelitami. Obok znajduje się szafirowe kółko z jaśniejszymi, pałeczkowatymi kształtami oznaczającymi bakterie. Strzałka prowadzi od bakterii do jelit. Oznacza to, że niektóre bakterie żyją w przewodzie pokarmowym człowieka i pomagają w trawieniu oraz wytwarzają witaminy B i K.

R13y2xVhXn76b

Fotografia przedstawia dwa ogórki kiszone w naczyniu, okryte częściowo przykryte gałązkami kopru. Jest to ilustracja znaczenia bakterii w przemyśle spożywczym do prowadzenia fermentacji.

R1AL1h57i5wDP

Fotografia przedstawia budowlę techniczną, widzianą z góry. Znajdują się tam cztery okrągłe zbiorniki, dwa silosy i wiele budynków. Jest to biologiczna oczyszczalnia ścieków. Tu bakterie rozkładają organiczne składniki ścieków.

R8Z4fw0IJOCu9

Fotografia przedstawia pojemnik z resztkami roślinnymi. Są tu kwiaty, liście, sucha trawa. Taki pojemnik to kompostownik. W nim bakterie rozkładają resztki, wytwarzając naturalny nawóz, czyli kompost. Można go wykorzystać na działce i na polu.

RRCYLrp36KDSv

Fotografia przedstawia dwie buteleczki medyczne. Pod nimi leży pomarańczowa osłonka igły, plastikowy kapturek i wąska strzykawka z krótką igłą. Bakterie służą do produkcji szczepionek i leków.

RWpyORLtpQxpw

Fotografia przedstawia wnętrze laboratorium. Na białych stolikach stoją różne urządzenia badawcze, większość w kolorze szafirowym i białym. Na półkach nad nimi umieszczono liczne kolorowe pojemniki z substancjami chemicznymi. Bakterie wykorzystuje się w badaniach genetycznych.

In specific circumstances, bacteria can also be harmful. Pathogenic bacteria are parasites weakening an infected organism by destroying its tissues or excreting poisons, so‑called toxins. Saprobiontic bacteria cause rottingrottingrotting and decay of wooden structures, and food spoilage at households. Their excessive multiplication results in contamination of water reservoirs.

RtK79E1ea6hqB

Fotografia przedstawia gnijące jabłko.

RwXHnO1pu55Uz

Fotografia przedstawia ustawione pionowo kawałki chropowatego, butwiejącegio drewna.

R10TpjK9jfVUT

Fotografia przedstawia brzeg zbiornika wodnego. Po prawej stronie skała częściowo zanurzona w wodzie. Skałę w miejscu zetknięcia z wodą pokrywa zielony nalot glonów.

Conclusion

• Bacteria live in all environments on the Earth: in water, soil, or air, and inside other organisms.

• Majority of bacteria are heterotrophs, but there are also some autotrophic bacteria.

• Heterotrophic bacteria include saprobionts, parasites and symbionts.

• Bacteria use processes of aerobic or anaerobic respiration, and reproduce by cell division.

• They play an important role in the natural environment, decomposing dead organic matter, and they are used in many areas of human life.

Keywords

bacteria, heterotrophic nutrition, reproduction

Glossary