Бактерии – группа организмов, не имеющих оформленного ядра (прокариоты), выделяемая в самостоятельное царство – Дробянки. Одноклеточные организмы, некоторые (сине-зеленые водоросли, железобактерии) могут образовывать колонии.

Размер клеток от 0,1 до 10 мкм. Форма тела разнообразна.

Рис. 1. Различные формы бактерий

Цитоплазма отграничена плазматической мембраной. Снаружи от плазматической мембраны есть клеточная стенка – плотная оболочка из полисахарида муреина. Над ней располагается дополнительная капсула (иногда общая для нескольких клеток, как у диплококков) или слизистой капсулой; у грамотрицательных бактерий клеточная стенка покрыта еще одним липидным бислоем. Могут иметь жгутики, устроенные иначе, чем у эукариот и не покрытые цитоплазматической мембраной. Также над мембраной располагаются пили, или фимбрии, используемые для опознавания клеток и обмена наследственной информацией.

Генетический аппарат представлен одной кольцевой молекулой ДНК (бактериальной хромосомой), находящейся в особом участке цитоплазмы – нуклеоиде. Кроме того, бактерии могут содержать небольшие кольцевые молекулы ДНК – плазмиды, несущие важные для клеток гены, например, устойчивости к антибиотикам; возможнее обмен плазмидами между бактериями, не обязательно даже одного вида. Двумембранные органоиды (митохондрии и пластиды) отсутствуют. Плазматическая мембрана может образовывать впячивания в цитоплазму и формировать более сложные мембранные комплексы – мезосомы, выполняющие функции, аналогичные функциям мембранных органоидов эукариот (фотосинтез, аэробный этап ассимиляции). Рибосомы бактерий меньше по размеру, чем у эукариот, и обычно не связаны с мембранами.

Рис. 2. Строение бактериальной клетки

В неблагоприятных условиях бактерии могут образовывать споры путём формирования внутри клетки плотной оболочки вокруг участка цитоплазмы, содержащего ДНК.

Особую группу образуют архебактерии, отличающиеся от описанных выше настоящих бактерий, т. н. эубактерий, по составу и строению мембран, организации наследственного аппарата, обмену веществ. Их часто выделяют в самостоятельное царство.

Размножаются бактерии путём деления, которое происходит после удвоения бактериальной хромосомы (бесполое размножение). У бактерий имеется специфический «половой» процесс. Они могут обмениваться плазмидами и участками бактериальной хромосомы через пили, что приводит к быстрому возникновению штаммов, приспособленных к различным условиям существования (в частности, устойчивых к антибиотикам); этот процесс называется конъюгацией. Кроме того, бактерии могут поглощать и использовать ДНК мертвых клеток (трансформация бактерий, описанная в 1928 г.), могут переносить гены и бактериофаги (трансдукция).

Бактерии могут питаться готовыми органическими веществами (гетеротрофно), окисляя их кислородом (аэробные) или сбраживая (анаэробные). В зависимости от источника органики различают сапротрофные бактерии (питаются мёртвым органическим веществом или выделениями, например, бактерии гниения, молочнокислые), бактерии-паразиты (развиваются в живых организмах, например, менингококки, гонококки, холерный вибрион) и миксотрофные бактерии (способные и к паразитизму, и к сапротрофному питанию, например, бациллы сыпного тифа, сибирской язвы). Автотрофные бактерии синтезируют органические вещества, используя неорганические соединения углерода. В качестве источника энергии некоторые из них используют свет (фотоавтотрофы), при этом фотосинтез может протекать без выделения кислорода (аноксигенный фотосинтез), как у пурпурных и зелёных бактерий, так и с выделением кислорода (оксигенный фотосинтез), как у цианобактерий (устаревшее название – сине-зелёные водоросли). Другие автотрофные бактерии используют энергию окисления неорганических веществ (хемоавтотрофы). К этой группе относятся нитрифицирующие бактерии, окисляющие аммиак, серобактерии, окисляющие сероводород, железобактерии, окисляющие двухвалентное железо до трёхвалентного, и др. Хемоавтотрофы играют большую роль в круговоротах элементов и поддержании постоянства окислительно-восстановительных характеристик биогеоценозов.

Некоторые бактерии могут вступать в симбиотические отношения с другими организмами, например, азотфиксирующие клубеньковые бактерии, поселяющиеся в клубеньках на корнях бобовых растений. Симбиотические азотфиксаторы обнаружены в некоторых лишайниках. Симбионтами являются бактерии, расщепляющие целлюлозу, живущие в желудке жвачных животных и в кишечнике термитов, и кишечная палочка, обитающая в толстом кишечнике человека.

Наибольшее количество бактерий содержится в почве. Большинство из них разлагает органические остатки, выполняя функцию редуцентов в экосистемах. В почве могут находиться и болезнетворные бактерии и их споры (столбняк, сибирская язва). В местах массового скопления людей большое количество возбудителей различных заболеваний может содержаться в воздухе (туберкулёз, ангина). В воде могут содержаться бактерии холеры, туляремии.

У человека бактерии могут вызывать такие заболевания, как тиф, холера, чума, сибирская язва, туберкулёз, ангина, столбняк и др. Заражение может происходить как при контакте с больными людьми, так и через воду, воздух, продукты питания, различные предметы. Для борьбы с различными инфекционными заболеваниями используются прививки, контроль над источниками воды и продуктами питания, термическая обработка продуктов (пастеризация и стерилизация), соблюдение правил гигиены, дезинфекция помещений, стерилизация медицинских инструментов и материалов.

Человек активно использует различные группы бактерий. В пищевой промышленности с помощью бактерий осуществляются процессы квашения овощей, приготовления кисломолочных продуктов, сыра, для получения уксусной кислоты. С помощью методов генной инженерии путём переноса генов, кодирующих синтез инсулина у человека, были получены бактерии, производящие инсулин. Трансгенные бактерии используются в медицинской промышленности для производства гормонов, некоторых ферментов. Способность бактерий разлагать органические вещества используется для очистки сточных вод.