Bakterien: Definition, Typen und Beispiele

Bakterien sind die am häufigsten vorkommenden lebenden Organismen auf dem Planeten sowie einige der ältesten bekannten Lebensformen. Die Einfachheit und winzigen Abmessungen von Bakterien maskieren in gewisser Weise die Widerstandsfähigkeit, die Antike und Allgegenwart dieser Lebensformen.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Bakterien sind einzellige Organismen und sie repräsentieren eine von zwei Domänen innerhalb der taxonomischen Kategorie, die als bekannt ist Prokaryonten. Das andere ist Archaea, das einige der extremeren Umweltbedingungen der Erde überleben kann.

Das Wort "prokaryot" kommt aus dem Griechischen für "vor dem Kern", was den Hauptunterschied zwischen Prokaryonten und ihren neueren Entsprechungen in der Biosphäre hervorhebt. Eukaryoten ("guter Kern").

Kurz gesagt, Prokaryoten sind einzellige Organismen mit einer anukleat Zelle, während Eukaryoten vielzellige Organismen mit nukleiert Zellen; seltene Ausnahmen gibt es in beiden Kategorien.

Bakterien sind in praktisch jedem bekannten Ökosystem auf dem Planeten aktiv (ein Ökosystem ist eine Ansammlung von Organismen, die in einer gemeinsamen physischen Umgebung interagieren).

Während ihre primäre Bekanntheit in ihrer Fähigkeit liegt, eine Reihe von Infektionskrankheiten zu verursachen, sind viele von ihnen potenziell tödlich, viele Bakterien spielen tatsächlich eine nützliche Rolle im Leben von Menschen und anderen Eukaryoten.

Wenn zwei verschiedene Arten von Organismen auf eine Weise zusammenleben, die für beide von Vorteil ist, wird dies als bezeichnet Symbiose. (Dies kann im Gegensatz zu Schmarotzertum, wobei einer der beiden Organismen zu Lasten des anderen profitiert, z. B. Bandwürmer, die im Darm von Säugetieren leben und dabei menschliche Gesundheitsprobleme verursachen.)

Ein Beispiel für eine Bakterien-Mensch-Symbiose ist die Herstellung von Vitamin K, einem essentiellen Molekül für die Blutgerinnung, durch eine bestimmte Bakterienart.

Andere Bakterien leben symbiotisch auf der menschlichen Haut und an anderen Stellen im Körper und können helfen, krankheitserregende Zellen zu zerstören und bei der Verdauungssystem.

Außerdem wäre die kulinarische Landschaft ohne Bakterien im Mix deutlich anders. Ohne sie gäbe es auf der Welt keinen Käse, Joghurt und andere Lebensmittel, deren Herstellung auf die kontrollierten und überwachten Aktivitäten dieser Mikroorganismen angewiesen ist.

Weniger als ein Prozent der bekannten Bakterien sind in der Lage, beim Menschen Krankheiten zu verursachen.

Bakterielle Infektionen bleiben jedoch weltweit eine der häufigsten Todes- und Krankheitsursachen, insbesondere in Gebieten mit schlechter sanitärer Bevölkerungsdichte und begrenzter Zugang zu den richtigen Antibiotika zur Bekämpfung von Bakterien – Probleme im Bereich der öffentlichen Gesundheit, die leider häufig in Kombination.

Einige der häufigsten Arten von Bakterien, die beim Menschen pathogen oder krankheitserregend sind, sind einige der Streptokokken und Staphylokokken ebenso gut wie E. coli.

Streptokokken und Staphylokokken sind Gattungsnamen, und jede Kategorie umfasst eine Vielzahl von pathogenen Arten. E. coli, kurz für Escherichia coli, ist eine spezielle Art von Bakterien, daher sind sowohl die Gattung als auch der Artname enthalten, genau wie Homo sapiens auf den modernen Menschen beziehen.

Über die taxonomische Welt, wird der Gattungsname immer groß geschrieben, während der Artname niemals groß geschrieben wird.

Bakterien tragen auch positiv zum globalen Ökosystem bei, indem sie an Nährstoffrecycling (z. B. der Kohlenstoffkreislauf, der Stickstoffkreislauf).

Diese Prozesse geben wichtige kohlenstoff- und stickstoffhaltige Moleküle zurück, die von der Oberseite des sogenannte Nahrungskette zu den Bakterien am unteren Ende des Systems, um sie für neue Pflanzen und Tiere verfügbar zu machen Wachstum; Wenn diese Organismen sterben, finden ihre Kohlenstoff- und Stickstoffatome ihren Weg zurück in Boden und Wasser, oft nachdem Bakterien ihre Überreste zersetzt und Energie für ihr eigenes Wachstum gewonnen haben.

Bakterien existieren seit etwa 3,5 Milliarden Jahren auf der Erde, das heißt, sie sind etwa drei Viertel so lang wie die Erde selbst.

(Beachten Sie, dass Dinosaurier vor etwa 65 Millionen Jahren ausgestorben sind; das ist weniger als ein-fünfzigste so tief in die Erdgeschichte verwurzelt ist wie das Auftreten von Bakterien.)

Ihre prokaryotischen Verwandten, die Archaeen, sind schon länger dabei. Möglicherweise werden die Begriffe großgeschrieben; Archaea und Bacteria sind auch die Namen der taxonomischen Domänen, die diese Organismen umfassen.

Die "Archaeaner" müssen nicht zuletzt nicht mit anderen Organismen um Ressourcen konkurrieren, denn sie bewohnen nur die widrigsten vorstellbare Umgebungen: kochend heißes oder extrem saures Wasser, extrem salzhaltige (salzhaltige) Pools, schwefelhaltige Vulkanöffnungen und tief im Inneren Eis der Antarktis.

Die Spaltung von Bakterien und Archaeen soll vor etwa 4 Milliarden Jahren stattgefunden haben.

Obwohl es leicht ist, Bakterien und Archaeen als nahe Verwandte zu betrachten, unterscheiden sich diese beiden Gruppen von Organismen auf biochemischer und genetischer Ebene genauso voneinander wie beide vom Menschen.

Eukaryoten tauchten erstmals Millionen von Jahren nach den ersten Bakterien auf, und ihr Auftreten ist vermutlich das Ergebnis einer Art von Prokaryoten, die eine andere auf eine Weise verschlingen, die im Laufe der Zeit "funktioniert" wurde; Stellen Sie sich vor, aus einem AirBnB-Aufenthalt wird eine dauerhafte Mitbewohnersituation.

Insbesondere die Organellen innerhalb eukaryotischer Zellen genannt Mitochondrien, die für den aeroben Stoffwechsel verantwortlich sind und damit die vergleichsweise massiven Größen erreichen können, die Eukaryoten aufgrund von ihre Abhängigkeit von Sauerstoff (aerob bedeutet "mit Sauerstoff"), sollen einst eigenständige Bakterien gewesen sein Recht.

Die Entdeckung von Bakterien wird niemandem zugeschrieben, aber dem niederländischen Wissenschaftler Antony. aus dem 17. von Leeuwenhoek gilt als der erste, der ein Mikroskop verwendet hat, um umfangreiche Studien über diese durchzuführen Organismen.

Erst im 19. Jahrhundert haben Wissenschaftler, darunter Robert Koch und Louis Pasteur, erfahren, dass Bakterien beim Menschen Krankheiten verursachen können, und erst kurz vor dem Zweiten Weltkrieg gegen Ende der ersten Hälfte des 20 identifiziert und begannen, Antibiotika zu verwenden, die natürliche oder synthetische Chemikalien sind, die die Vermehrung von Bakterien in ihren Bahnen stoppen können, mit oder ohne die Organismen abzutöten geradezu.

So wie Tiere von einer Spezies zur nächsten eine schwindelerregende Vielfalt physischer Formen annehmen können, umfassen verschiedene Arten von Bakterien eine Vielzahl von Formen und Größen, wie im folgenden Abschnitt beschrieben.

So wie alle eukaryotischen Zellen bestimmte Merkmale gemeinsam haben, sind viele Eigenschaften von Bakterien universell.

Die vielleicht wichtigste unabhängige Struktur eines Bakteriums ist die Zellenwand. (Beachten Sie, dass "nur" etwa 90 Prozent der Bakterien diese Eigenschaft tatsächlich besitzen.)

Abgesehen von ihrer Funktion und ihrem chemischen Aufbau ist die Zellwand, die sich außerhalb der Zellmembran befindet, die alle Zellen haben, wird verwendet, um Bakterien auf der Grundlage der Reaktion der Wand auf ein Laborverfahren namens Gram-Färbung zu teilen.

So genannte grampositive (G+) Bakterien, die den größten Teil des beim Färben verwendeten Farbstoffs zurückhalten, haben Wände, die zeigen beim Anfärben eine violette Farbe, während gramnegative (G-) Bakterien erscheinen, die den größten Teil des Farbstoffs freisetzen Rosa. (Traditionell werden "gram-positiv" und "gram-negativ" nicht großgeschrieben, obwohl das Wurzelwort ein Eigenname ist.)

Sowohl G+ als auch G- Bakterienzellwände enthalten Substanzen namens Peptidoglycane die man sonst nirgendwo in der Natur findet.

Etwa 90 Prozent der G+-Zellwände bestehen aus Peptidoglykanen, der Rest besteht aus teichoicAcid.

Im Gegensatz dazu bestehen nur etwa 10 Prozent der Wände von G-Bakterienzellen aus Peptidoglykanen. G-Bakterien enthalten auch eine Plasmamembran an der Außenseite der Zellwand, um die primären Zellmembran darunter.

Zusammen bilden die Zellwand und die eine oder zwei Zellmembranen eines Bakteriums das sogenannte collective Zellhülle.

Die genetische Information von Bakterien ist in Desoxyribonukleinsäure (DNA), genau wie bei Eukaryoten. Bakterienzellen fehlen jedoch Kerne, in denen DNA in Eukaryoten gefunden wird, so dass bakterielle DNA in den Zellen gefunden wird Zytoplasma (die Substanz der Zelle innerhalb der Zellmembran) in einer losen Anordnung von Strängen, die als bezeichnet werden Nukleoid.

•••Wissenschaft

Außerhalb der Zellwand und nach außen vorspringend befinden sich verschiedene Strukturen, die an der Bewegung der Bakterien und dem Austausch genetischer Informationen mit anderen Bakterien beteiligt sind.

EIN Geißel ist ein peitschenartiger Vorsprung, der ähnlich wie ein Propeller auf einem Boot funktioniert und aus einem Filament, einem Haken und einem Motor besteht, die alle aus verschiedenen Proteinen bestehen.

EIN pilum (Plural Pili) ist ein kleinerer, haarähnlicher Vorsprung, der eine kleine Rolle bei der Fortbewegung spielen kann, aber am häufigsten verwendet wird, um die Bakterien an die Oberflächen anderer Zellen zu binden. Wenn diese andere Zelle selbst ein Bakterium ist, kann das Ergebnis eine Konjugation oder das Verschieben von DNA von einer Bakterienzelle zur nächsten sein.

Ribosomen, die auch in Eukaryoten vorkommen, sind die Orte der Proteinsynthese innerhalb von Zellen.

Diese Strukturen, die im Zytoplasma verstreut gefunden werden, verwenden Informationen, die über die DNA in Boten-Ribonukleinsäure (mRNA), um spezifische Proteine ​​aus Aminosäureuntereinheiten aufzubauen, die von anderen Proteinen zu den Ribosomen transportiert werden.

Neben der Einteilung von Bakterien in Kategorien aufgrund ihres oben erwähnten Zellwand-Färbeverhaltens können Bakterien aufgrund ihrer Form unterschieden werden.

Es gibt drei Grundformen:

1. Kokken (Singular: coccus), die ungefähr kugelförmig sind
2. Bazillen (Bazillus), die stäbchenförmig sind
3. S_pirilla_ (Spirillum), die in eine Spiralform gedreht sind.

Kokken kommen oft in Kolonien vor.

Diplokokken sind paarweise angeordnete Kokken; Streptokokken finden sich in Ketten. Staphylokokken existieren in unregelmäßigen, traubenähnlichen Büscheln. Bazillen sind größer als Kokken, und wenn sie sich teilen, kann das Ergebnis eine Kette sein (Streptobazillen) oder ein Kugelsternhaufen (Kokkobakterien).

Schließlich gibt es die Spirilla in drei eigenen Geschmacksrichtungen: die vibrio, das ist ein gebogener Stab, der wie ein Komma geformt ist; das Spirochäte, eine dünne und flexible Spirale; und das "typische" Spirillum, die eine starre Spirale bildet.

Bakterien vermehren sich durch einen Prozess namens Zellteilung, was zur Bildung von zwei Tochterbakterien führt, die in ihrer Zusammensetzung jeweils praktisch identisch mit dem "Mutter"-Bakterium und in der Größe einander gleich sind.

Dies ist eine asexuelle Form der Fortpflanzung und ähnelt der Mitose, die in eukaryotischen Zellen beobachtet wird.

Mitose bezieht sich jedoch ausschließlich auf die Replikation des genetischen Materials einer Zelle oder DNA. Während dies fast im Einklang mit der Teilung ganzer eukaryontischer Zellen erfolgt, wird die Spaltung einer eukaryontischen Zelle in zwei als bezeichnet Zytokinese.

Denken Sie daran, dass die DNA eines Bakteriums nicht in einen Kern verpackt ist, sondern im Zytoplasma in einer Reihe von locker organisierten Strängen sitzt.

Zur Vorbereitung der Doppelspaltung verlängert sich die gesamte Bakterienzelle koordiniert, wobei sowohl die Zellwand als auch das Zytoplasma größer werden. Dabei beginnt die Zelle, eine komplett neue Kopie ihrer DNA zu erstellen (Replikation).

Die "Linie", entlang der sich das Bakterium teilt, genannt a Septum, bildet sich in der Mitte der Zelle; Die Synthese des Septums beruht auf einem Protein namens FtsZ.

Das Septum sieht zunächst wie ein Ring aus, schiebt sich dann aber zu gegenüberliegenden Seiten der Zelle, was schließlich zur Spaltung und zur Bildung von zwei Tochterbakterien führt.

Da die binäre Spaltung zur Bildung von zwei ganzen, funktionellen Organismen führt, sind die Generationszeiten von Bakterien, die oft in Stunden angegeben, sind in der Regel viel kürzer als die von eukaryontischen Organismen, die typischerweise in Monaten oder gemessen werden Jahre.

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