Бактерии: определение, видове и примери

Бактериите са най-разпространените живи организми на планетата, както и някои от най-древните известни форми на живот. Простотата и малките размери на бактериите по някакъв начин прикриват устойчивостта, древността и повсеместност от тези форми на живот.

TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)

Бактериите са едноклетъчни организми и представляват един от двата домейна в рамките на таксономичната категория, известна като прокариоти. Другата е Archaea, която може да оцелее в някои от по-екстремните условия на околната среда на Земята.

Думата "прокариот"идва от гръцки за" преди ядрото ", което подчертава основната разлика между прокариотите и по-скоро възникналите им колеги в биосферата, еукариоти ("добро ядро").

Накратко, прокариотите са едноклетъчни организми с ануклеат клетка, докато еукариотите са многоклетъчни организми с зародиш клетки; съществуват редки изключения и в двете категории.

Бактериите са активни на практика във всяка известна екосистема на планетата (екосистемата е съвкупност от организми, взаимодействащи в обща физическа среда).

Докато основната им известност се крие в способността им да причиняват поредица от инфекциозни заболявания, много от тях потенциално фатални, много бактерии всъщност играят полезни роли в живота на хората и други еукариоти.

Когато два различни вида организми живеят заедно по начини, които са от полза и за двамата, това се нарича симбиоза. (Това може да се противопостави на паразитизъм, където единият от двата организма носи ползи в ущърб на другия, напр. тениите, живеещи в червата на бозайниците и причиняващи човешки здравословни проблеми в процеса.)

Един пример за симбиоза между бактерии и хора е производството на определен вид бактерии на витамин К, основна молекула в съсирването на кръвта.

Други бактерии живеят симбиотично върху човешката кожа и другаде в тялото и могат да помогнат за унищожаването на болестотворните клетки, както и за подпомагане на храносмилателната система.

Освен това кулинарният пейзаж би бил значително по-различен без бактерии в сместа. Без тях светът нямаше да има сирене, кисело мляко и други храни, които разчитат на контролираната и наблюдаваната дейност на тези микроорганизми за тяхното производство.

По-малко от един процент от известните бактерии са способни да причинят заболяване при хората.

Бактериалните инфекции обаче остават една от най-големите причини за смърт и болести в световен мащаб, особено в райони с лоши санитарни условия гъстота на населението и ограничен достъп до правилните антибиотици за борба с бактериите - проблеми на общественото здраве, които за съжаление често се срещат в комбинация.

Някои от най-често срещаните видове бактерии, които са патогенни или причиняващи заболявания при хората, са някои от Стрептококи и Стафилококи както и Д. коли.

Стрептококи и Стафилококи са имена на родове и всяка категория включва различни патогенни видове. Д. коли, съкратено от Ешерихия коли, е специфичен вид бактерии, така че името на рода и видовете са включени, точно както Homo sapiens да се позовава на съвременните хора.

През таксономичен свят, името на рода винаги е с главни букви, докато името на вида никога не е.

Бактериите също допринасят положително за глобалната екосистема, като участват в рециклиране на хранителни вещества (напр. въглеродният цикъл, азотният цикъл).

Тези процеси връщат важни молекули, съдържащи въглерод и азот, които са преминали от върха на така наречената хранителна верига за бактериите в дъното на системата, което ги прави достъпни за нови растения и животни растеж; когато тези организми умират, техните въглеродни и азотни атоми намират своя път обратно в почвата и водата, често след като бактериите са действали, за да разлагат останките си и да извличат енергия за собствения си растеж.

Бактериите съществуват на Земята от около 3,5 милиарда години, което означава, че те съществуват около три четвърти, колкото самата Земя.

(Помислете, че се смята, че динозаврите са изчезнали преди около 65 милиона години; това е по-малко от едно-петдесети толкова дълбоко в геоложката история, колкото и появата на бактерии.)

Техните прокариотични роднини, архея, присъстват още по-дълго. Може да видите условията с главни букви; Археи и бактерии също са имената на таксономичните домейни, обхващащи тези организми.

"Археите", ако не друго, не трябва да се конкурират с ресурси с други организми, тъй като обитават само най-неблагоприятните среди, които можем да си представим: вряща гореща или изключително кисела вода, изключително солени (солени) басейни, тежки сяра вулканични отвори и дълбоко вътре Антарктически лед.

Смята се, че разделянето на бактерии и археи се е случило преди около 4 милиарда години.

Въпреки че е лесно да се видят бактериите и археите като близки братовчеди, на биохимично и генетично ниво тези две групи организми са толкова различни помежду си, колкото и хората.

За първи път еукариотите се появяват милиони години след първите бактерии и се предполага, че тяхното появяване е резултат от поглъщането на един тип прокариоти по друг начин, който „се отработва“ с течение на времето; представете си, че престой на AirBnB се превръща в ситуация на постоянен съквартирант.

По-конкретно, органели вътре в еукариотните клетки, наречени митохондрии, които са отговорни за аеробния метаболизъм и по този начин сравнително масивните размери, които еукариотите могат да достигнат благодарение на тяхната зависимост от кислорода (аеробни означава „с кислород“), се смята, че някога са били самостоятелни бактерии сами по себе си нали.

На никой човек не се приписва уникално откритието на бактерии, но холандският учен от 17-ти век Антоний на фон Левенхук се приписва първият, който използва микроскоп, за да проведе обширни изследвания на тях организми.

Едва през 1800 г. учените, сред които Робърт Кох и Луи Пастьор, научават, че бактериите могат да причинят болести при хората и едва малко преди Втората световна война към края на първата половина на 20 век учените медици идентифицирани и започнаха да използват антибиотици, които са естествени или синтетични химикали, които могат да спрат възпроизводството на бактерии в следите си, със или без да убиват организмите направо.

Точно както животните могат да приемат шеметен набор от физически форми от един вид на следващия, различните видове бактерии обхващат различни форми и размери, както е описано в следващия раздел.

Точно както всички еукариотни клетки имат някои общи черти, много атрибути на бактериите са универсални.

Може би най-важната независима структура на бактерията е клетъчна стена. (Обърнете внимание, че „само“ около 90 процента от бактериите всъщност притежават тази функция.)

Освен тяхната функция и химичен състав, клетъчната стена, която е външна за клетъчната мембрана, която всички клетки имат, се използва за разделяне на бактерии въз основа на реакцията на стената на лабораторна процедура, наречена Грам оцветяване.

Така наречените грам-положителни (G +) бактерии, които задържат по-голямата част от багрилото, използвано в процеса на оцветяване, имат стени, които показват лилав цвят при оцветяване, докато се появяват грам-отрицателни (G-) бактерии, които отделят по-голямата част от багрилото розово. (Традиционно „грам-положителни“ и „грам-отрицателни“ не се пишат с главни букви, въпреки че коренната дума е подходящо съществително.)

Както G +, така и G- бактериалните клетъчни стени съдържат вещества, наречени пептидогликани които не се срещат никъде другаде в природата.

Около 90 процента от клетъчните стени на G + са направени от пептидогликани, като останалата част се състои от тейхоенкиселина.

За разлика от това, само около 10 процента от стените на G-бактериалните клетки се състоят от пептидогликани. G-бактериите включват и плазмена мембрана от външната страна на клетъчната стена, която допълва първичната клетъчната мембрана под него.

Заедно клетъчната стена и една или две клетъчни мембрани на бактерията съставляват това, което се нарича общо клетъчен плик.

Генетичната информация на бактериите се съдържа в дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК), точно както при еукариотите. На бактериалните клетки обаче липсват ядра, където ДНК се намира в еукариотите, така че бактериалната ДНК се намира в цитоплазма (веществото на клетката в клетъчната мембрана) в хлабав ред на нишки, наречени нуклеоиден.

•••Наука

Външни за клетъчната стена и проектирани към външната среда са различни структури, които участват в преместването на бактериите и обмена на генетична информация с други бактерии.

A флагелум е подобна на камшик проекция, която действа подобно на витло на лодка и се състои от нажежаема жичка, кука и мотор, всички от които са направени от различни протеини.

A пилум (множествено число pili) е по-малка, подобна на коса проекция, която може да играе малка роля в движението, но най-често се използва за прикрепване на бактериите към повърхностите на други клетки. Когато тази друга клетка сама е бактерия, резултатът може да бъде конюгация или преместване на ДНК от една бактериална клетка в следващата.

Рибозоми, които също присъстват в еукариотите, са местата за синтез на протеини в клетките.

Намерени разпръснати в цитоплазмата, тези структури използват информация, кодирана чрез ДНК в пратеник рибонуклеинова киселина (иРНК) за изграждане на специфични протеини от аминокиселинни субединици, прехвърлени към рибозомите от други протеини.

В допълнение към разделянето на бактериите на категории въз основа на гореспоменатото им поведение на оцветяване на клетъчната стена, бактериите могат да бъдат разграничени въз основа на техните форми.

Има три основни форми:

1. Коки (единствено число: кок), които са приблизително сферични
2. Бацили (bacillus), които са с форма на пръчка
3. S_pirilla_ (спирилум), които са усукани във форма на спирала.

Коките често се срещат в колонии.

Диплококи са коки, подредени по двойки; стрептококи се намират във вериги. Стафилококи съществуват в неправилни гроздови гроздове. Бацилите са по-големи от коките и когато се разделят, резултатът може да бъде верига (стрептобацили) или кълбовидна група (кокобацили).

И накрая, спирилата се предлага в три свои вкуса: вибрио, който представлява извит прът, оформен като запетая; на спирохета, тънка и гъвкава спирала; и "типичното" спирилум, който образува твърда спирала.

Бактериите се размножават чрез процес, наречен бинарно делене, което води до образуването на две дъщерни бактерии, всяка на практика идентична на "родителската" бактерия по състав и равна една на друга по размер.

Това е безполова форма на размножаване и е подобна на митозата, наблюдавана в еукариотните клетки.

Митозата обаче се отнася строго до репликацията на генетичен материал на клетката или ДНК. Докато това се случва почти в съгласие с разделянето на цели еукариотни клетки, разцепването на една еукариотна клетка на две се нарича цитокинеза.

Спомнете си, че ДНК на бактерията не е опакована в ядро, а по-скоро седи в цитоплазмата в набор от свободно организирани нишки.

В подготовка за бинарно делене, цялата бактериална клетка се удължава по координиран начин, като и клетъчната стена, и цитоплазмата стават все по-обширни. Тъй като това се случва, клетката започва да прави напълно ново копие на своята ДНК (репликация).

"Линията", по която бактерията ще се раздели, наречена a преграда, образува се в центъра на клетката; синтезът на преградата разчита на протеин, наречен FtsZ.

Отначало преградата прилича на пръстен, но след това се прокарва към противоположните страни на клетката, което в крайна сметка води до разцепване и образуване на две дъщерни бактерии.

Тъй като бинарното делене води до образуването на два цели, функционални организма, времената на генериране на бактерии, които са често дадени в часове, обикновено са много по-кратки от тези на еукариотните организми, които обикновено се измерват в месеци или години.

Свързана тема: Резистентност към антибиотици