Bakterier: Definition, typer og eksempler

Bakterier er de mest almindelige levende organismer på planeten såvel som nogle af de ældste livsformer, der er kendt. Enkelhed og små dimensioner af bakterier maskerer på nogle måder modstandsdygtighed, antikvitet og allestedsnærværende af disse livsformer.

TL; DR (for lang; Læste ikke)

Bakterier er encellede organismer, og de repræsenterer et af to domæner inden for den taksonomiske kategori kendt som prokaryoter. Den anden er Archaea, som kan overleve nogle af Jordens mere ekstreme miljøforhold.

Ordet "prokaryote"kommer fra græsk for" før kerne ", som fremhæver den største forskel mellem prokaryoter og deres nyere fremkomne kolleger i biosfæren, eukaryoter ("god kerne").

Kort sagt er prokaryoter encellede organismer med en anucleate celle, mens eukaryoter er flercellede organismer med kerneformet celler; sjældne undtagelser findes i begge kategorier.

Bakterier er aktive i stort set alle kendte økosystemer på planeten (et økosystem er en samling af organismer, der interagerer i et fælles fysisk miljø).

Mens deres primære berømmelse ligger i deres evne til at forårsage et antal infektiøse sygdomme, er det mange af dem potentielt dødelig, mange bakterier spiller faktisk gavnlige roller i menneskers og andre menneskers liv eukaryoter.

Når to forskellige slags organismer lever sammen på måder, der er gavnlige for begge, kaldes dette symbiose. (Dette kan kontrasteres med parasitisme, hvor en af ​​de to organismer har gavn for den anden, fx bændelorm, der lever i tarmene hos pattedyr og forårsager menneskers sundhedsproblemer i processen.)

Et eksempel på bakterie-human symbiose er fremstillingen af ​​en bestemt bakterie-art af vitamin K, et essentielt molekyle i blodets koagulation.

Andre bakterier lever symbiotisk på menneskelig hud og andre steder i kroppen, og de kan hjælpe med at ødelægge sygdomsfremkaldende celler såvel som hjælp til fordøjelsessystemet.

Derudover ville det kulinariske landskab være markant anderledes uden bakterier i blandingen. Uden dem ville verden ikke have ost, yoghurt og andre fødevarer, der er afhængige af de kontrollerede og overvågede aktiviteter af disse mikroorganismer til deres fremstilling.

Mindre end en procent af kendte bakterier er i stand til at forårsage sygdom hos mennesker.

Bakterielle infektioner er dog fortsat en af ​​de største årsager til død og sygdom på verdensplan, især i områder med dårlig sanitet, høj befolkningstæthed og begrænset adgang til de rigtige antibiotika til at bekæmpe bakterier - folkesundhedsspørgsmål, som desværre ofte findes i kombination.

Nogle af de mere almindelige typer bakterier, der er patogene eller sygdomsfremkaldende, hos mennesker er nogle af de Streptokokker og Stafylokokker såvel som E. coli.

Streptococcus og Staphylococcus er slægtenavne, og hver kategori inkluderer en række patogene arter. E. coli, forkortelse for Escherichia coli, er en bestemt slags bakterier, så slægten og artsnavnet er begge inkluderet, ligesom Homo sapiens at henvise til moderne mennesker.

På tværs af taksonomiske verden, er slægtsnavnet altid stort, mens artsnavnet aldrig er det.

Bakterier bidrager også positivt til det globale økosystem ved at deltage i genbrug af næringsstoffer (fx kulstofcyklus, kvælstofcyklus).

Disse processer returnerer vigtige kulstof- og nitrogenholdige molekyler, der er passeret fra toppen af såkaldt fødekæde til bakterierne i bunden til systemet, hvilket gør dem tilgængelige for nye planter og dyr vækst; når disse organismer dør, finder deres kulstof- og nitrogenatomer vej tilbage i jord og vand, ofte efter at bakterier har handlet for at nedbryde deres rester og udvinde energi til deres egen vækst.

Bakterier har eksisteret på Jorden i omkring 3,5 milliarder år, hvilket betyder at de har eksisteret i omkring tre fjerdedele så længe som jorden selv.

(Tænk på, at dinosaurer menes at være uddøde for omkring 65 millioner år siden; dette er mindre end en-halvtredsindstyve så dybt ind i geologisk historie som udseendet af bakterier er.)

Deres prokaryote slægtninge archaea, har været til stede i endnu længere tid. Du ser muligvis vilkårene med store bogstaver; Arkæer og bakterier er også navnene på de taksonomiske domæner, der omfatter disse organismer.

"Arkæerne", om ikke andet, behøver ikke at konkurrere med ressourcer med andre organismer, for de bebor kun de mest ugunstige tænkelige miljøer: kogende varmt eller ekstremt surt vand, ekstremt saltvand (salt) puljer, svovltunge vulkanske åbninger og dybt inde Antarktisk is.

Opdelingen af ​​bakterier og arkæer menes at have fundet sted for omkring 4 milliarder år siden.

Selvom det er let at se bakterier og arkæer som nære fætre, på det biokemiske og genetiske niveau, er disse to grupper af organismer lige så forskellige fra hinanden som den ene er fra mennesker.

Eukaryoter opstod først millioner af år efter de første bakterier, og deres formodning antages at være resultatet af en type prokaryot, der opsluger en anden på en måde, der "arbejdede" over tid; forestil dig, at et AirBnB-ophold bliver til en permanent værelseskammeratsituation.

Specifikt den organeller inde i eukaryote celler kaldet mitokondrier, som er ansvarlige for aerob stofskifte og dermed de relativt store størrelser eukaryoter kan nå på grund af deres afhængighed af ilt (aerob betyder "med ilt") menes at have engang været fritstående bakterier i deres egne ret.

Ingen er unikt krediteret med opdagelsen af ​​bakterier, men den hollandske videnskabsmand Antony fra det 17. århundrede von Leeuwenhoek krediteres for at være den første til at bruge et mikroskop til at udføre omfattende undersøgelser af disse organismer.

Først i 1800'erne gjorde forskere, blandt dem Robert Koch og Louis Pasteur, lær at bakterier kunne forårsage sygdom hos mennesker, og det var først kort før 2. verdenskrig mod slutningen af ​​første halvdel af det 20. århundrede, at medicinske forskere identificerede og begyndte at bruge antibiotika, som er naturlige eller syntetiske kemikalier, der kan stoppe reproduktionen af ​​bakterier i dens spor, med eller uden at dræbe organismerne direkte.

Ligesom dyr kan tage en svimlende række fysiske former fra en art til den næste, spænder forskellige typer bakterier over forskellige former og størrelser som beskrevet i det følgende afsnit.

Ligesom alle eukaryote celler har visse funktioner til fælles, er mange bakterieegenskaber imidlertid universelle.

Måske er den vigtigste uafhængige struktur af en bakterie cellevæg. (Bemærk, at "kun" omkring 90 procent af bakterierne faktisk har denne funktion.)

Bortset fra deres funktion og kemiske sammensætning er cellevæggen, der er ekstern for cellemembranen, som alle celler have, bruges til at opdele bakterier på baggrund af væggenes reaktion på en laboratorieprocedure kaldet Gram-pletten.

Såkaldte grampositive (G +) bakterier, som bevarer det meste af farvestoffet, der anvendes i farvningsprocessen, har vægge, der udvise en purpurfarve, når de farves, mens gramnegative (G-) bakterier, som frigiver det meste af farvestoffet, vises lyserød. (Traditionelt er "grampositive" og "gramnegative" ikke store bogstaver på trods af at rodordet er et selvstændigt navneord.)

Både G + og G- bakteriecellevægge indeholder stoffer kaldet peptidoglycaner der findes ingen andre steder i naturen.

Cirka 90 procent af G + cellevægge er lavet af peptidoglycaner, mens resten består af teichoicsyre.

I modsætning hertil består kun ca. 10 procent af væggene i G-bakterieceller af peptidoglycaner. G-bakterier inkluderer også en plasmamembran på ydersiden af ​​cellevæggen for at supplere den primære celle membran under det.

Sammen udgør cellevæggen og en eller to cellemembraner i en bakterie det, der kollektivt kaldes cellekonvolut.

De genetiske oplysninger om bakterier er indeholdt i deoxyribonukleinsyre (DNA), ligesom i eukaryoter. Bakterieceller mangler imidlertid kerner, hvor DNA findes i eukaryoter, så bakterielt DNA findes i cytoplasma (stoffet i cellen i cellemembranen) i et løst arrangement af tråde kaldet nukleoid.

•••Videnskabelig

Eksternt til cellevæggen og rager ud mod det ydre miljø er forskellige strukturer, der deltager i bevægelsen af ​​bakterierne og udveksling af genetisk information med andre bakterier.

EN flagellum er en piskelignende fremspring, der fungerer meget som en propel på en båd, og den består af en glødetråd, en krog og en motor, som alle er lavet af forskellige proteiner.

EN pilum (plural pili) er en mindre, hårlignende fremspring, der kan spille en lille rolle i bevægelse, men det bruges oftest til at fastgøre bakterierne til overfladerne andre celler. Når denne anden celle i sig selv er en bakterie, kan resultatet være konjugering eller flytning af DNA fra en bakteriecelle til den næste.

Ribosomer, som også er til stede i eukaryoter, er stedet for proteinsyntese i celler.

Disse strukturer findes spredt i cytoplasmaet og bruger information kodet via DNA i messenger ribonukleinsyre (mRNA) til at opbygge specifikke proteiner fra aminosyre-underenheder, der sendes til ribosomerne af andre proteiner.

Ud over at opdele bakterier i kategorier på baggrund af deres førnævnte cellevægsfarvningsadfærd kan bakterier skelnes på basis af deres former.

Der er tre grundlæggende former:

1. Cocci (ental: coccus), som er nogenlunde sfæriske
2. Baciller (bacillus), som er stangformede
3. S_pirilla_ (spirillum), som er snoet i en spiralform.

Cocci findes ofte i kolonier.

Diplokokker er cocci arrangeret parvis; streptokokker findes i kæder. Stafylokokker findes i uregelmæssige, grapelike klynger. Baciller er større end kokker, og når de deler sig, kan resultatet være en kæde (streptobaciller) eller en kuglehob (coccobacilli).

Endelig kommer spirillaen i tre egne varianter: vibrio, som er en buet stang, formet som et komma; det spirochete, en tynd og fleksibel spiral; og det "typiske" spirillum, som danner en stiv spiral.

Bakterier reproducerer ved en proces, der kaldes binær fission, hvilket resulterer i dannelsen af ​​to datterbakterier, der hver især er identiske med "moder" -bakterien i sammensætning og svarer til hinanden i størrelse.

Dette er en aseksuel form for reproduktion, og den ligner den mitose, der ses i eukaryote celler.

Mitose refererer imidlertid strengt til replikering af en celles genetiske materiale eller DNA. Mens dette sker næsten sammen med delingen af ​​hele eukaryote celler, kaldes spaltning af en eukaryot celle i to cytokinese.

Husk på, at DNA fra en bakterie ikke er pakket i en kerne, men snarere sidder i cytoplasmaet i et sæt løst organiserede tråde.

Som forberedelse til binær fission forlænges hele bakteriecellen på en koordineret måde, hvor både cellevæggen og cytoplasmaet bliver mere omfattende. Når dette sker, begynder cellen at lave en komplet ny kopi af dens DNA (replikation).

Den "linje", langs hvilken bakterien deler sig, kaldes en septum, dannes i midten af ​​cellen; syntesen af ​​septum er afhængig af et kaldet protein FtsZ.

Først ser septum ud som en ring, men derefter skubber det sig mod modsatte sider af cellen, hvilket i sidste ende fører til spaltning og dannelsen af ​​to datterbakterier.

Fordi binær fission resulterer i dannelsen af ​​to hele, funktionelle organismer, genereringstiderne for bakterier, som er ofte givet i timer, er normalt meget kortere end for eukaryote organismer, som typisk måles i måneder eller flere år.

Relateret emne: Antibiotikaresistens