Opracowała: Bożena Mierzwa

Szkoła: Liceum ogólnokształcące

Klasa: I (zakres rozszerzony)

Dział programu: Różnorodność wirusów, bakterii, protistów i grzybów

Temat: Bakterie – organizmy bezjądrowe

Zakres treści:
1. Budowa komórki bakteryjnej.
2. Budowa ściany komórkowej bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych.
3. Wielkość i formy bakterii.
4. Sposoby odżywiania się i oddychania bakterii.
5. Wzrost i rozmnażanie, procesy płciowe.
6. Formy przetrwalnikowe bakterii.
7. Ruch u bakterii.

Cele lekcji:
I. Poziom wiadomości
A. Zapamiętanie wiadomości
- Uczeń wymienia czynności życiowe bakterii;
- Uczeń wymienia funkcje poszczególnych elementów komórki;
- Uczeń identyfikuje różne formy komórek bakterii i rodzaje ich skupisk;
- Uczeń wymienia sposoby rozmnażania bezpłciowego bakterii;
- Uczeń definiuje pojęcia: anabioza, taksja, koniugacja;
- Uczeń wymienia przykłady grup bakterii w zależności od sposobu odżywiania i oddychania.

B. Zrozumienie wiadomości
- Uczeń omawia cechy charakterystyczne i środowisko życia bakterii;
- Uczeń omawia budowę komórki bakteryjnej oraz funkcje jej poszczególnych elementów;
- Uczeń wyjaśnia na czym polega różnica w budowie komórki bakterii samożywnej i cudzożywnej;
- Uczeń omawia różnice w budowie ściany komórkowej bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych;
- Uczeń wyjaśnia znaczenie heterocyst;
- Uczeń omawia rodzaje taksji;
- Uczeń wyjaśnia znaczenie procesów płciowych zachodzących u bakterii;
- Uczeń omawia etapy i przebieg koniugacji;
- Uczeń omawia formy bakterii;
- Uczeń omawia czynności życiowe bakterii – odżywianie, oddychanie, ruch, wzrost i rozmnażanie;
- Uczeń wyjaśnia znaczenie form przetrwalnikowych w cyklu życiowym bakterii;
- Uczeń wyjaśnia znaczenie koniugacji u bakterii.

II. Poziom umiejętności
C. Stosowanie wiadomości w sytuacjach typowych
- Uczeń charakteryzuje budowę komórki bakteryjnej;
- Uczeń klasyfikuje bakterie w zależności od sposobu odżywiania i oddychania;
- Uczeń określa wielkość komórek bakteryjnych;
- Uczeń określa znaczenie form przetrwalnikowych w cyklu życiowym bakterii;
- Uczeń charakteryzuje poszczególne grupy bakterii w zależności od sposobu odżywiania i oddychania;
- Uczeń porównuje budowę komórki bakterii samożywnej i cudzożywnej;
- Uczeń porównuje budowę ściany komórkowej bakterii Gram-ujemnych i Gram-dodatnich;
- Uczeń charakteryzuje sposoby rozmnażania bezpłciowego bakterii.

D. Stosowanie wiadomości w sytuacjach problemowych
- Uczeń analizuje schemat budowy komórki bakterii samożywnej i cudzożywnej;
- Uczeń analizuje schemat budowy ściany komórkowej bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych;
- Uczeń analizuje przebieg koniugacji u bakterii.

III. Poziom postawy
- Rozwijanie zainteresowania przyrodą;
- Dążenie do samodzielnego poznawania przyrody;
- Dbałość o powierzone materiały;
- Wdrażanie do pracy w grupie.

Metody:
- pogadanka
- elementy wykładu
- praca z podręcznikiem
- doświadczenie
- tworzenie mapy mentalnej
- gra dydaktyczna – uzupełnianka

Formy pracy:
- praca indywidualna
- praca grupowa
- praca zbiorowa

Typ lekcji:
Lekcja poświęcona omówieniu nowego materiału

Środki dydaktyczne:
Okazy:
- roślina motylkowata lucerna siewna (Medicago sativa) z brodawkami na korzeniach

Środki zastępcze:
- foliogram „Budowa ściany komórkowej bakterii Gram-dodatnich i bakterii Gram-ujemnych”
- foliogram „Schemat podziału komórki bakteryjnej”
- foliogram „Gleotrichia, Nostoc”
- foliogram „Komórka bakterii wyposażona w rzęski”
- foliogram „Fimbrie płciowe. Zwykłe fimbrie bakterii”
- karteczki z uzupełnianką na podsumowanie lekcji

Przyrządy i materiały:
- płytki z agarem odżywczym
- rzutnik pisma
- „Biologia na czasie 1. Podręcznik”
- „Biologia na czasie 1. Maturalne karty pracy 1”

Literatura dla nauczyciela:
- M. Guzik, E. Jastrzębska, R. Kozik, R. Matuszewska, E. Pyłka-Gutowska, W. Zamachowski „Biologia na czasie 1. Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego i technikum. Zakres rozszerzony”. Wydawnictwo Nowa Era. Warszawa 2012.
- A. Nowakowska, E. Komosa, I. Płusa „Biologia na czasie 1. Maturalne karty pracy 1 dla liceum ogólnokształcącego i technikum. Zakres rozszerzony”. Wydawnictwo Nowa Era. Warszawa 2012.
- W. Kunicki-Goldfinger „Życie bakterii”. Wydawnictwo: PWN, Warszawa 2008.
- J. Balerstet, W. Lewiński, J. Prokop, K. Sabath, G. Skirmuntt „Biologia 1. Zakres rozszerzony. Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego”. Wydawnictwo Operon, Gdynia 2004.
- J. Balerstet, L. Betleja, T. Falkowski, B. Jakubik, R. Kościelniak, K. Kulpiński, A. Tyc, M. Zaleska-Szczygieł „Biologia. Vademecum maturalne 2013. Wydawnictwo Operon, Gdynia 2012.
- L. Hoppe, W. Pacholec „Matura. Biologia. Repetytorium z biologii dla maturzystów”. Wydawnictwo Telbit, Warszawa 2008.
- S. Grabowski, A. Kurek „Ciekawi świata 1. Biologia. Zakres rozszerzony. Podręcznik dla szkół ponadgimnazjalnych”. Wydawnictwo Operon, Gdynia 2012.

Literatura dla ucznia:
- M. Guzik, E. Jastrzębska, R. Kozik, R. Matuszewska, E. Pyłka-Gutowska, W. Zamachowski „Biologia na czasie 1. Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego i technikum. Zakres rozszerzony”. Wydawnictwo Nowa Era. Warszawa 2012.
- A. Nowakowska, E. Komosa, I. Płusa „Biologia na czasie 1. Maturalne karty pracy 1 dla liceum ogólnokształcącego i technikum. Zakres rozszerzony”. Wydawnictwo Nowa Era. Warszawa 2012.

Notatka:

Temat lekcji: „Bakterie – organizmy bezjądrowe”.

1. Budowa komórki bakteryjnej.
2. Budowa ściany komórkowej bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych.
3. Wielkość i formy bakterii.
4. Sposoby odżywiania się i oddychania bakterii.
5. Wzrost i rozmnażanie, procesy płciowe.
6. Formy przetrwalnikowe bakterii.
7. Ruch u bakterii.

Ściana komórkowa bakterii Gram-dodatnich:
- grubość – gruba (15-50 nm),
- ilość warstw mureiny – kilka,
- obecność dodatkowej błony zewnętrznej – brak,
- obecność kwasów tejchojowych – obecne.
Ściana komórkowa bakterii Gram-ujemnych:
- grubość – cienka (2-10 nm),
- ilość warstw mureiny – jedna,
- obecność dodatkowej błony zewnętrznej – obecna,
- obecność kwasów tejchojowych – brak.

Barwienie metodą Grama:
- bakterie Gram-dodatnie barwią się na fioletowo,
- bakterie Gram-ujemne barwią się na czerwono, zielono lub żółto.

Poniższą część notatki dotyczącą poszczególnych czynności życiowych bakterii, tj. ich odżywiania, oddychania, rozmnażania, uczniowie tworzą w postaci mapy mentalnej.
Bakterie:
1. Odżywianie:
a) heterotroficzne (cudzożywne):
- saprobiontyczne,
- pasożytnicze,
- symbiotyczne.
b) autotroficzne (samożywne):
- fotosyntetyzujące,
- chemosyntetyzujące.
2. Oddychanie:
a) tlenowe (aeroby),
b) beztlenowe (anaeroby):
- bezwzględne beztlenowce (obligatoryjne),
- względne beztlenowce (fakultatywne).
3. Rozmnażanie:
a) bezpłciowe:
- podział komórki,
- pączkowanie,
- fragmentacja nitek kolonii.
b) proces płciowy:
- koniugacja.

Koniugacja to wymiana materiału genetycznego między dwoma komórkami bakterii. Prowadzi do zwiększenia różnorodności genetycznej.

Uzupełnij tekst:
Ze względu na powszechność występowania bakterie nazywamy organizmami kosmopolitycznymi. Bakterie to organizmy prokariotyczne, czyli pozbawione jadra komórkowego, zamiast którego występuje chromosom bakteryjny, tzw. genofor. W większości komórek prokariotycznych są też małe koliste cząsteczki DNA - plazmidy. W niesprzyjających warunkach środowiska wiele bakterii zmniejsza tempo metabolizmu i przechodzi w stan anabiozy, wytwarzając różne formy przetrwalnikowe, tj. cysty i endospory. Bakterie poruszają się dzięki rzęskom. Posiadają także dwa rodzaje fimbrii: płciowe i zwykłe. Fimbrie zwykłe są zazwyczaj krótsze, liczniejsze i odpowiadają za zdolność przylegania bakterii do powierzchni. Natomiast fimbrie płciowe odgrywają rolę w rozpoznawaniu i łączeniu się komórek podczas procesu koniugacji. Kierunkowe ruchy komórek w odpowiedzi na działanie bodźców środowiska to taksje. Wyróżnia się: chemotaksję (jest to odpowiedź na środowiskowy bodziec chemiczny), fototaksję (jest to zdolność reagowania na światło) oraz termotaksję (jest to zdolność reagowania na temperaturę).

Praca domowa:
Dla wszystkich: Zadanie 10, 11, 13, str. 28-29 „Maturalne karty pracy 1. Biologia na czasie”.
Dla chętnych: Wykonaj model gipsowy budowy komórki bakteryjnej autotroficznej i heterotroficznej.

Scenariusz lekcji:

Sprawy organizacyjno-porządkowe (2 min.)
Czynności nauczyciela: Przywitanie uczniów. Sprawdzenie listy obecności.
Czynności ucznia: Przywitanie nauczyciela. Przygotowanie się do lekcji. Wyczytywani uczniowie zgłaszają swą obecność.

Sprawdzenie pracy domowej (4 min.)
Nauczyciel (N.:): Proszę omówić charakterystyczne cechy wirusów.
Uczeń/Uczniowie (U.:):
- Pojedyncze jednostki (cząstki) wirusów (wiriony) składają się wyłącznie z kwasu nukleinowego (DNA albo RNA) otoczonego białkową osłonką (kapsydem) zbudowaną z kapsomerów.
- Wirusy nie przeprowadzają samodzielnie żadnych procesów metabolicznych i nie wykazują funkcji życiowych. Ich jedyna forma aktywności polega na tworzeniu własnych kopii w żywych komórkach (namnażaniu się).
- Namnażanie wirusów odbywa się w cytoplazmie zainfekowanej komórki z udziałem enzymów komórkowych, ale pod kontrolą wirusowego kwasu nukleinowego (genów wirusa). Często prowadzi to do śmierci komórki.
- Poza organizmem żywym stanowią twory materii nieożywionej.
- Wirusy mogą przechodzić cykle lityczne lub lizogeniczne. Cykl lityczny prowadzi do śmierci komórki po namnożeniu się wirionów wirusa. Jest on charakterystyczny dla wirusów zjadliwych (wirulentnych). W cyklu lizogenicznym materiał genetyczny wirusa łączy się z komórkowym DNA i w takiej zamaskowanej postaci (prowirusa) replikuje się z materiałem genetycznym gospodarza, będąc przekazywanym do komórek potomnych. W procesie tym nie dochodzi do rozpadu komórek gospodarza, ale w każdej chwili prowirus może powrócić do cyklu litycznego, tzn. może nastąpić tworzenie potomnych wirusów i smierć komórki gospodarza.
- Podział systematyczny wirusów jest sztuczny. Najczęściej wyróżniane są trzy grupy: bakteriofagi, wirusy roślinne oraz zwierzęce.
- Wirusy jako bezwzględne pasożyty, wywołują wiele chorób roślin, zwierząt i człowieka.
N.: Ocenia wypowiedź ucznia.

Faza wprowadzająca (2 min.)
N.: Na dzisiejszej lekcji zajmiemy się najmniejszymi znanymi istotami żywymi, a mianowicie bakteriami. Proszę zapisać temat lekcji: „Bakterie – organizmy bezjądrowe” oraz zakres treści: 1. Budowa komórki bakteryjnej, 2. Budowa ściany komórkowej bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych, 3. Wielkość i formy bakterii, 4. Sposoby odżywiania się i oddychania bakterii, 5. Wzrost i rozmnażanie, procesy płciowe, 6. Formy przetrwalnikowe bakterii, 7. Ruch u bakterii. Materiał dotyczący dzisiejszego tematu na podstawie którego będziemy pracować na lekcji znajduje się w podręczniku od str. 110.
U.: zapisują temat lekcji i zakres treści. Otwierają podręczniki na str. 110.

Faza realizacyjna (30 min.)
N.: Jak sądzicie dlaczego bakterie nazywamy organizmami kosmopolitycznymi?
U.: Ze względu na powszechność ich występowania.
N.: Bardzo dobrze. W jakim środowisku żyją bakterie?
U.: Bakterie opanowały praktycznie wszystkie środowiska:
- najwięcej zasiedla gleby, zbiorniki wody słodkiej, morza i oceany,
- żyją także na powierzchni lub wewnątrz ciała innych organizmów,
- w gorących źródłach i pokrywach lodowych obszarów okołobiegunowych,
- w atmosferze występują w formie przetrwalników, które są przenoszone przez prądy powietrza czasem na znaczne odległości.
N.: Sprawdzimy czy w naszej klasie znajdują się bakterie. Mamy 3 płytki z agarem odżywczym, które ustawimy w różnych miejscach sali, tam otworzymy je na 30 minut i po 3 dniach sprawdzimy co na nich wyrośnie.
U.: Otwierają płytki z agarem na 30 minut.
N.: Dzieli uczniów na 5 grup. Prosi poszczególne grupy o zapoznanie się z tekstem w podręczniku str. 110-114. Każda z grup opracuje przydzielone zagadnienia (nauczyciel wyznacza czas pracy - 5 minut):
I grupa - budowa bakterii i różnice w budowie ściany komórkowej (podręcznik str. 110 – 111)
II grupa - wielkość i formy bakterii oraz odżywianie się bakterii (podręcznik str. 111 – 113)
III grupa - oddychanie bakterii i ich zdolność do wiązania azotu atmosferycznego (podręcznik str. 113)
IV grupa - formy przetrwalnikowe oraz ruch u bakterii (podręcznik str. 113 – 114)
V grupa – wzrost, rozmnażanie, procesy płciowe (przebieg koniugacji) i ruch u bakterii (podręcznik str. 113 – 114).
U.: pracują w grupach – zapoznają się z tekstem w podręczniku.
N.: Po upływie wyznaczonego czasu mówi: Bakterie to organizmy prokariotyczne (czyli pozbawione jądra komórkowego), jednokomórkowe lub kolonijne. Rozpocznijmy od omówienia budowy wewnętrznej komórki bakteryjnej. W podręczniku na str. 110 mamy rysunki przedstawiające budowę komórki bakterii cudzożywnej i budowę komórki bakterii samożywnej (sinicy). Nauczyciel zwraca się do uczniów I grupy i pyta: Jakie organella występują wewnątrz komórki?
U.: z I grupy omawia poszczególne organella.
- Zamiast jądra występuje chromosom bakteryjny (genofor) - najczęściej koliście zamknięta podwójna helisa DNA, bezpośrednio zanurzona w cytozolu, który wypełnia wnętrze komórki. Obszar, w którym jest chromosom to nukleoid.
- W większości komórek prokariotycznych są też małe koliste cząsteczki DNA – plazmidy, które decydują o przydatnych cechach, takich jak oporność na antybiotyki.
- Ziarna materiałów zapasowych, głównie lipidów i cukrów.
- W cytozolu znajdują się rybosomy, które zbudowane są z białek i rRNA. Składają się z 2 podjednostek (mniejszej i większej). Ich współczynnik sedymentacji wynosi 70S. Uczestniczą w biosyntezie białka.
N.: Przypomnijcie mi z cytologii jaki współczynnik sedymentacji ma duża i mała podjednostka rybosomu u organizmów prokariotycznych?
U.: Duża podjednostka – 50S, a mała – 30S.
N.: Dobrze. A co oddziela komórkę prokariotyczną od środowiska zewnętrznego?
U.: Jest to błona komórkowa, która zbudowana jest z białek i lipidów. Tworzy ona wewnątrzkomórkowe wpuklenia.
N.: Świetnie. Jaką funkcję pełni ta błona?
U.: Uczestniczy w wymianie substancji między komórką a otoczeniem oraz bierze udział w uzyskiwaniu i magazynowaniu energii.
N.: Z błony komórkowej powstają tylakoidy, w które wbudowane są barwniki aktywne podczas fotosyntezy, np. bakteriochlorofil. A co znajduje się u większości bakterii na zewnątrz błony?
U.: Ściana komórkowa oraz otoczka śluzowa. Otoczka śluzowa zbudowana jest głównie z polisacharydów i zabezpiecza przed reakcjami obronnymi ze strony gospodarza (np. fagocytozą).
N.: Z czego jest zbudowana ściana komórkowa?
U.: Głównie z mureiny (peptydoglikanu).
N.: Tak. Jako ciekawostkę powiem, że w 1884 roku duński bakteriolog Hans Gram zaproponował metodę różnicowania bakterii za pomocą zestawu barwników. W zależności od sposobu barwienia się bakterii metodą Grama dzielimy je na Gram-dodatnie (które barwią się na fioletowo) i Gram-ujemne (które barwią się na czerwono, zielono lub żółto). Każda z tych grup bakterii ma inaczej zbudowaną ścianę komórkową. Spójrzcie na foliogram przedstawiający „Budowę ściany komórkowej bakterii Gram-dodatnich i bakterii Gram-ujemnych”. Porównajmy charakterystyczne cechy budowy ściany komórkowej tych grup bakterii pod kątem jej grubości, ilości warstw mureiny, obecności dodatkowej błony zewnętrznej i obecności kwasów tejchojowych. Zapiszcie porównanie tych charakterystycznych cech w zeszytach. Jak zbudowana jest ściana komórkowa u bakterii Gram-dodatnich, a jak u bakterii Gram-ujemnych?
U.: U bakterii Gram-dodatnich jest ona gruba (15-50 nm), zbudowana z kilku warstw mureiny, nie posiada błony zewnętrznej, zawiera kwasy tejchojowe (które składają się z reszt glicerolu lub innego alkoholu połączonych z grupami fosforowymi). Z kolei u bakterii Gram-ujemnych ściana komórkowa jest cienka (2-10 nm), zbudowana z jednej warstwy mureiny, jest okryta dodatkową błoną zewnętrzną i nie zawiera kwasów tejchojowych. Uczniowie notują w zeszytach.
N.: Przejdźmy teraz do kolejnego zagadnienia, a mianowicie wielkość i formy bakterii. Jaka jest wielkość komórek bakteryjnych?
U.: z II grupy odpowiada. Wielkość bakterii waha się od 0,2 µm do kilku mikrometrów.
N.: W podręczniku na str. 112 mamy przedstawione różne formy morfologiczne bakterii. Jak dzielimy bakterie pod względem morfologicznym?
U.: Bakterie dzielimy na kuliste, cylindryczne, spiralne i nieregularne. Bakterie kuliste są pojedyncze (ziarenkowiec - coccus) lub tworzą skupiska, tj.: dwoinka (pary komórek - diplococcus), paciorkowiec (łańcuszki komórek – streptococcus), gronkowiec (nieregularne skupiska przypominające kiście winogron – staphylococcus), pakietowiec (skupiska przypominające prostopadłościany).
N.: Bardzo dobrze. Jakie formy mają pozostałe bakterie przedstawione na rysunku?
U.: Bakterie cylindryczne mają postać pałeczki (bacterium) i laseczki (bacillus). Bakterie spiralne mają postać: krętka (spirochaeta) – kształt wielokrotnie skręconej spirali, przecinkowca (vibrio) – kształt części skrętu spirali, śrubowca (spirillum) – kształt pełnej spirali. Z kolei formy nieregularne to postać: prątka (mycobacterium), promieniowca (actinomyces) i maczugowca (corynebacterium).
N.: Tak. Pojedyncza komórka bakterii pomimo prostej budowy spełnia wszystkie funkcje życiowe charakterystyczne dla organizmu żywego. Jakie są to czynności?
U.: Odżywianie, oddychanie, rozmnażanie.
N.: Stwórzmy notatkę w postaci mapy mentalnej dotyczącą poszczególnych czynności życiowych bakterii, tj. ich odżywiania, oddychania, rozmnażania. Jak dzielimy bakterie ze względu na sposób odżywiania się?
U.: z II grupy omawia podział. Bakterie ze względu na sposób odżywiania się dzielimy na: heterotroficzne (cudzożywne) – tu należy większość bakterii i autotroficzne (samożywne) – to nieliczna grupa bakterii.
N.: Dobrze. Sposoby odżywiania się bakterii przedstawia schemat na str. 112 podręcznika. Jak dzielimy bakterie heterotroficzne?
U.: Bakterie heterotroficzne dzielimy na:
- bakterie saprobiontyczne – to najliczniejsza grupa bakterii, wykorzystują martwą materię organiczną,
- bakterie pasożytnicze – czerpią pokarm z ciał innych organizmów (roślin, zwierząt), wywołują u nich ciężkie, groźne dla życia choroby,
- bakterie symbiotyczne – korzystają z substancji wytwarzanych przez inne organizmy, w zamian dostarczając substancji wytworzonych przez siebie.
N.: Tak, przykładem bakterii symbiotycznych są bakterie rodzaju Rhizobium, które są zdolne do asymilacji azotu atmosferycznego. Na ten temat powiemy sobie jeszcze w późniejszej części lekcji. Druga grupa bakterii to autotrofy czyli bakterie samożywne. Jaki jest podział tej grupy?
U.: Autotrofy dzielą się na: bakterie fotosyntetyzujące i chemosyntetyzujące. Te pierwsze wytwarzają związki organiczne ze związków nieorganicznych przy udziale energii świetlnej podczas fotosyntezy, natomiast bakterie chemosyntetyzujące przy udziale energii chemicznej podczas chemosyntezy.
N.: Do bakterii fotosyntetyzujących zalicza się:
- sinice (proces fotosyntezy zachodzi tu z wydzieleniem tlenu, a barwnikami asymilacyjnymi są chlorofil a, karotenoidy oraz czerwona fikoerytryna i niebieska fikocyjanina,
- zielone i purpurowe bakterie siarkowe i bezsiarkowe (proces fotosyntezy nie jest związany z wydzieleniem tlenu do atmosfery; a barwnikami asymilacyjnymi są bakteriochlorofile a, b, c, d lub e oraz karotenoidy).
Z kolei do bakterii chemosyntetyzujących zaliczane są m.in.:
- bakterie nitryfikacyjne, np. Nitrosomonas - utleniający amoniak NH3 do soli kwasu azotowego (II) i Nitrobacter – utleniający sole kwasu azotowego (III) do soli kwasu azotowego (V),
- bakterie siarkowe,
- bakterie wodorowe,
- bakterie żelazowe.
N.: Jak dzielimy bakterie pod względem oddychania? Uzupełnijmy mapę mentalną.
U.: z III grupy odpowiada. Bakterie pod względem sposobu oddychania dzielimy na: bakterie tlenowe (aeroby) i beztlenowe (anaeroby).
N.: W jaki sposób poszczególne bakterie uzyskują energię?
U.: Bakterie tlenowe uzyskują energię wyłącznie na skutek oddychania tlenowego, które zachodzi we wpukleniach błony komórkowej. Z kolei bakterie beztlenowe uzyskują energię z beztlenowego rozkładu cukrów, który zachodzi w cytozolu, m.in. w procesie fermentacji.
N.: Trzeba dodać, że w czasie oddychania tlenowego następuje całkowite utlenianie cukrów do dwutlenku węgla i wody. Jakie są rodzaje fermentacji?
U.: Wyróżnia się fermentację mlekową, masłową, propionową (nazwy te wywodzą się od charakterystycznego produktu końcowego).
N.: Bardzo dobrze. Produktem końcowym w fermentacji mlekowej jest kwas mlekowy, w fermentacji masłowej– kwas masłowy, a w propionowej – kwas propionowy. Wyróżnia się także fermentację alkoholową, gdzie produktem końcowym jest etanol, czy też fermentację mrówkową, w której produktem końcowym jest kwas mrówkowy. Jak dzielimy bakterie beztlenowe?
U.: Bakterie beztlenowe dzielimy na: bezwzględne beztlenowce (obligatoryjne), które giną w warunkach tlenowych i względne beztlenowce (fakultatywne), które w zależności od warunków środowiska mogą zmieniać sposób oddychania.
N.: Jednym z najważniejszych procesów występujących w przyrodzie jest biologiczne wiązanie azotu cząsteczkowego, polegające na przebudowie wolnego azotu atmosferycznego (N2) w jony amonowe (NH4+) dostępne dla wielu organizmów. Proces ten umożliwia niektórym bakteriom życie w środowiskach ubogich w związki azotowe. Podajcie przykład bakterii, u których zachodzi ten proces?
U.: Proces ten zachodzi np. u sinic z rodzaju Gleocapsa, Gleotrichia i Nostoc (w grubościennych komórkach – tzw. heterocystach).
N.: Dobrze. Na foliogramie mamy zobrazowaną budowę heterocyst u sinic rodzaju Gleotrichia i Nostoc. Heterocysty zawierają enzym nitrogenazę. Enzym ten przeprowadza wiązanie wolnego azotu, działa tylko w warunkach beztlenowych. U jakich jeszcze bakterii zachodzi ten proces?
U.: W komórkach bakterii glebowych, takich jak Azotobacter czy Clostridium, a także u wspomnianych wcześniej bakterii brodawkowych żyjących w symbiozie z roślinami motylkowatymi, np. bakterii rodzaju Rhizobium.
N.: Tak. Bakterie rodzaju Rhizobium korzystają z wytworzonych przez rośliny motylkowate związków organicznych, a w zamian dostarczają im przyswajalne związki azotowe. Spójrzcie na wykopaną z gleby roślinę motylkowatą – lucernę siewną (Medicago sativa) z nie naruszonym systemem korzeniowym, odszukajcie brodawki na korzeniach rośliny, które są wytwarzane przez bakterie rodzaju Rhizobium.
U.: Oglądają roślinę z brodawkami na korzeniach.
N.: Bakterie te współżyjąc z rośliną motylkowatą (w naszym przypadku lucerną siewną) zdolne są do tworzenia na nich brodawek korzeniowych i wiązania w nich azotu atmosferycznego, który przekształcają do formy przyswajalnej dla gospodarza roślinnego. W niesprzyjających warunkach środowiska wiele bakterii zmniejsza tempo metabolizmu i przechodzi w tzw. stan anabiozy, wytwarzając różne formy przetrwalnikowe. Jakie to formy i jak powstają?
U.: z IV grupy odpowiada: formy przetrwalnikowe to cysty (które powstają przez odwodnienie i otoczenie grubą ścianą całej komórki bakteryjnej, która w tym stanie może oczekiwać na bardziej sprzyjające warunki) oraz endospory (przy powstawaniu których zawartość komórki dzieli się na dwie nierówne części, z których mniejsza zostaje otoczona nową, grubą ścianą i staje się zaczątkiem endospory. Gdy endospora dojrzeje, pozostała część komórki degeneruje).
N.: Tak. Endospory są odporne m.in. na wysoką i niską temperaturę, na wiele czynników chemicznych, wysychanie, promienie UV, niekorzystne pH. W stanie życia utajonego, czyli anabiozy, mogą przebywać wiele lat, a z chwilą poprawy warunków mogą odtworzyć całą komórkę spełniającą wszystkie funkcje życiowe. Niektóre bakterie mają zdolność ruchu. Dzięki czemu mogą się one poruszać?
U.: Dzięki rzęskom.
N.: Na foliogramie mamy przedstawioną komórkę bakterii wyposażoną w rzęski. Rzęska zbudowana jest ze spiralnie skręconego białka flagelliny. Jest zazwyczaj wielokrotnie dłuższa niż komórka bakterii. Jakie ruchy wykonują rzęski?
U.: Rzęski wykonują ruchy obrotowe, a kierunek tych ruchów decyduje o kierunku ruchu całej komórki. W zależności od charakteru związku chemicznego występującego w środowisku, na który bakterie silnie reagują, przemieszczają się one w jego stronę lub w kierunku przeciwnym.
N.: Bakterie posiadają także fimbrie, które są sztywnymi tworami zbudowanymi z piliny. Znane są dwa rodzaje fimbrii: płciowe i zwykłe. Dla porównania spójrzcie na foliogram przedstawiający fimbrie płciowe i zwykłe fimbrie bakterii. Fimbrie zwykłe są zazwyczaj krótsze, liczniejsze i odpowiadają za zdolność przylegania bakterii do powierzchni. Natomiast fimbrie płciowe odgrywają rolę w rozpoznawaniu i łączeniu się komórek podczas procesu koniugacji (który omówimy za chwilę). A co to są taksje?
U.: Taksje to kierunkowe ruchy komórek w odpowiedzi na działanie bodźców środowiska.
N.: Jakie są ich rodzaje?
U.: Wyróżnia się np.:
- chemotaksję (jest to odpowiedź na środowiskowy bodziec chemiczny). Chemotaksja może być dodatnia (gdy ruch odbywa się w kierunku związku chemicznego), lub chemotaksja ujemna (gdy ruch odbywa się w kierunku przeciwnym),
- fototaksję (jest to zdolność reagowania na światło),
- termotaksję (jest to zdolność reagowania na temperaturę).
N.: Świetnie. Bakterie są organizmami haploidalnymi (1n). Co to oznacza?
U.: z V grupy odpowiada: tzn. że mają jedną dwuniciową cząsteczkę DNA, zawierającą pojedynczy zestaw genów.
N.: W jaki sposób rozmnażają się bakterie? Dokończmy uzupełnienie mapy mentalnej.
U.: Bakterie rozmnażają się tylko bezpłciowo przez:
- podział komórki (występuje u większości bakterii),
- pączkowanie (zachodzi u nielicznych bakterii),
- fragmentację nitek kolonii (występuje u sinic).
N.: Bardzo dobrze. Spójrzcie na foliogram przedstawiający „Schemat podziału komórki bakteryjnej”. Na schemacie widać, że podział bakterii polega na podwojeniu (replikacji) cząsteczki DNA, rozdzieleniu obu nitek i przedzieleniu cytoplazmy mniej więcej na połowę. Co ile minut odbywa się taki podział?
U.: W optymalnych warunkach środowiska podział komórki bakteryjnej odbywa się co 20-30 min.
N.: W następnym sposobie rozmnażania bezpłciowego bakterii, tj. pączkowaniu – komórka macierzysta tworzy uwypuklenia ściany komórkowej odrywające się i dorastające do wielkości dojrzałego organizmu. Z kolei proces fragmentacji nitek kolonii polega na rozerwaniu kolonii na mniejsze fragmenty (zachodzi on także u promieniowców). Czy procesy płciowe (paraseksualne) zachodzące u bakterii zwiększają liczbę komórek?
U.: Procesy płciowe bakterii nie zwiększają liczby komórek, lecz zapewniają rekombinację materiału genetycznego, co prowadzi do zwiększenia różnorodności genetycznej. Jednym z takich procesów jest koniugacja.
N.: Tak. Proszę o zapisanie w zeszytach definicji procesu. Przeanalizujmy teraz przebieg koniugacji na podstawie schematu na str. 114 podręcznika. Na czym polega proces koniugacji?
U.: W czasie koniugacji w komórce dawcy następuje rozplatanie podwójnej helisy DNA plazmidu lub chromosomu bakteryjnego i transport jednej z nici do komórki biorcy. Następnie w obu komórkach dochodzi do syntezy brakującej nici DNA. Po zakończeniu koniugacji każda komórka zawiera plazmid. W ten sposób komórka dawcy nie traci swoich właściwości, a komórka biorcy zyskuje nowe.
N.: Dobrze. Koniugację umożliwiają fimbrie zlokalizowane na zewnętrznych osłonach komórek bakteryjnych. Dzięki nim następuje rozpoznanie dwóch osobników i wymiana części materiału genetycznego w postaci plazmidów lub fragmentów genoforu. Chodzi tu przede wszystkim o przekazywanie genów warunkujących oporność na antybiotyki. W ten sposób tworzą się liczne szczepy, które są oporne na leczenie.

Faza podsumowująca (5 min.)
N.: Zamknijcie płytki z agarem odżywczym. Po 3 dniach sprawdzimy co na nich wyrośnie. Teraz podsumujmy zagadnienia omawiane na lekcji – rozdaję karteczki z uzupełnianką. Proszę o jej wykonanie i wklejenie do zeszytu.

Uzupełnij tekst:
Ze względu na powszechność występowania bakterie nazywamy …………………………………. Bakterie to organizmy prokariotyczne, czyli pozbawione ……………………….., zamiast którego występuje ……………………….., tzw. ………. W większości komórek prokariotycznych są też małe koliste cząsteczki DNA - ……………. W niesprzyjających warunkach środowiska wiele bakterii zmniejsza tempo metabolizmu i przechodzi w stan …………….., wytwarzając różne formy przetrwalnikowe, tj. ………. i …………. Bakterie poruszają się dzięki …………. Posiadają także dwa rodzaje fimbrii: ………... i …….... Fimbrie ……… są zazwyczaj krótsze, liczniejsze i odpowiadają za zdolność przylegania bakterii do powierzchni. Natomiast fimbrie ……… odgrywają rolę w rozpoznawaniu i łączeniu się komórek podczas procesu koniugacji. Kierunkowe ruchy komórek w odpowiedzi na działanie bodźców środowiska to ……... Wyróżnia się: ………… (jest to odpowiedź na środowiskowy bodziec chemiczny), …………… (jest to zdolność reagowania na światło) oraz …………… (jest to zdolność reagowania na temperaturę).

U.: Odczytuje poprawnie wykonaną uzupełniankę, pozostali uczniowie sprawdzają i poprawiają ewentualne błędy.
N.: Nagradza aktywnych na lekcji uczniów plusami.

Praca domowa (2 min.)
Dla wszystkich: Zadanie 10, 11, 13, str. 28-29 „Maturalne karty pracy 1. Biologia na czasie”
Dla chętnych: Wykonaj model gipsowy budowy komórki bakteryjnej autotroficznej i heterotroficznej.

N.: Dziękuję za uwagę i do widzenia
U.: Dziękujemy. Do widzenia.

Wyświetleń: 4042