Βακτήρια: Ορισμός, Τύποι & Παραδείγματα

Τα βακτήρια είναι οι πιο άφθονοι ζωντανοί οργανισμοί στον πλανήτη, καθώς και μερικές από τις πιο γνωστές μορφές ζωής. Η απλότητα και οι μικροσκοπικές διαστάσεις των βακτηρίων καλύπτουν με κάποιο τρόπο την ανθεκτικότητα, την αρχαιότητα και πανταχού παρουσία αυτών των μορφών ζωής.

TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)

Τα βακτήρια είναι μονοκύτταροι οργανισμοί και αντιπροσωπεύουν έναν από τους δύο τομείς της ταξονομικής κατηγορίας που είναι γνωστοί προκαρυώτες. Η άλλη είναι η Αρχαία, η οποία μπορεί να επιβιώσει μερικές από τις πιο ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες της Γης.

Η λέξη "προκαρυώτης«προέρχεται από τα ελληνικά για το« πριν από τον πυρήνα », το οποίο υπογραμμίζει τη βασική διαφορά μεταξύ των προκαρυωτικών και των πιο πρόσφατα αναδυόμενων ομολόγων τους στη βιόσφαιρα, ευκαρυώτες ("καλός πυρήνας").

Με λίγα λόγια, τα προκαρυωτικά είναι μονοκύτταροι οργανισμοί με πυρηνικό κύτταρο, ενώ οι ευκαρυωτικοί είναι πολυκύτταροι οργανισμοί με πυρήνα κύτταρα; Σπάνιες εξαιρέσεις υπάρχουν και στις δύο κατηγορίες.

Τα βακτήρια δραστηριοποιούνται σχεδόν σε κάθε γνωστό οικοσύστημα στον πλανήτη (ένα οικοσύστημα είναι μια συλλογή οργανισμών που αλληλεπιδρούν σε ένα κοινό φυσικό περιβάλλον).

Ενώ η κύρια τους φήμη έγκειται στην ικανότητά τους να προκαλούν μια σειρά μολυσματικών ασθενειών, πολλές από αυτές δυνητικά θανατηφόρα, πολλά βακτήρια στην πραγματικότητα παίζουν ευεργετικούς ρόλους στη ζωή ανθρώπων και άλλων ευκαρυώτες.

Όταν δύο διαφορετικά είδη οργανισμών ζουν μαζί με τρόπους ευεργετικούς και για τους δύο, αυτό ονομάζεται συμβίωση. (Αυτό μπορεί να αντιπαραβληθεί με παρασιτισμός, όπου ο ένας από τους δύο οργανισμούς ωφελεί τον άλλο, π.χ., ταινίες που ζουν στα έντερα των θηλαστικών και προκαλούν προβλήματα υγείας στον άνθρωπο κατά τη διαδικασία.)

Ένα παράδειγμα συμβίωσης βακτηρίων-ανθρώπου είναι η παρασκευή από ένα συγκεκριμένο είδος βακτηρίων βιταμίνης Κ, ένα ουσιαστικό μόριο στην πήξη του αίματος.

Άλλα βακτήρια ζουν συμβιωτικά στο ανθρώπινο δέρμα και αλλού στο σώμα, και μπορούν να βοηθήσουν στην καταστροφή των κυττάρων που προκαλούν ασθένειες καθώς και στην πεπτικό σύστημα.

Επιπλέον, το γαστρονομικό τοπίο θα ήταν πολύ διαφορετικό χωρίς βακτήρια στο μείγμα. Χωρίς αυτούς, ο κόσμος δεν θα είχε τυρί, γιαούρτι και άλλα τρόφιμα που βασίζονται στις ελεγχόμενες και ελεγχόμενες δραστηριότητες αυτών των μικροοργανισμών για την κατασκευή τους.

Λιγότερο από το ένα τοις εκατό των γνωστών βακτηρίων είναι ικανά να προκαλέσουν ασθένεια στους ανθρώπους.

Οι βακτηριακές λοιμώξεις, ωστόσο, παραμένουν μια από τις μεγαλύτερες αιτίες θανάτου και ασθενειών παγκοσμίως, ιδιαίτερα σε περιοχές με χαμηλή υγιεινή πληθυσμιακή πυκνότητα και περιορισμένη πρόσβαση στα σωστά αντιβιοτικά για την καταπολέμηση των βακτηρίων - ζητήματα δημόσιας υγείας που, δυστυχώς, απαντώνται συχνά συνδυασμός.

Μερικοί από τους πιο συνηθισμένους τύπους βακτηρίων που είναι παθογόνοι ή προκαλούν ασθένειες στους ανθρώπους είναι μερικοί από τους Στρεπτόκοκκοι και Σταφυλόκοκκοι καθώς ΜΙ. coli.

Στρεπτόκοκκος και Σταφυλόκοκκος είναι ονόματα γένους και κάθε κατηγορία περιλαμβάνει μια ποικιλία παθογόνων ειδών. ΜΙ. coli, σύντομη για Escherichia coli, είναι ένα συγκεκριμένο είδος βακτηρίων, έτσι το όνομα του γένους και των ειδών περιλαμβάνονται και τα δύο, όπως ακριβώς Homo sapiens για να αναφερθώ στους σύγχρονους ανθρώπους.

Σε όλη την ταξινομικός κόσμος, το όνομα του γένους είναι πάντα κεφαλαίο, ενώ το όνομα του είδους δεν είναι ποτέ.

Τα βακτήρια συμβάλλουν επίσης θετικά στο παγκόσμιο οικοσύστημα συμμετέχοντας στο ανακύκλωση θρεπτικών συστατικών (π.χ., ο κύκλος άνθρακα, ο κύκλος αζώτου).

Αυτές οι διεργασίες επιστρέφουν σημαντικά μόρια που περιέχουν άνθρακα και άζωτο που έχουν περάσει από την κορυφή του η λεγόμενη τροφική αλυσίδα στα βακτήρια στο κάτω μέρος του συστήματος, καθιστώντας τα διαθέσιμα για νέα φυτά και ζώα ανάπτυξη; Όταν αυτοί οι οργανισμοί πεθαίνουν, τα άτομα άνθρακα και αζώτου τους βρίσκουν το δρόμο τους πίσω στο έδαφος και το νερό, συχνά αφού τα βακτήρια έχουν ενεργήσει για την αποσύνθεση των υπολειμμάτων τους και την εξαγωγή ενέργειας για τη δική τους ανάπτυξη.

Τα βακτήρια υπάρχουν στη Γη για περίπου 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια, πράγμα που σημαίνει ότι υπάρχουν περίπου τρία τέταρτα όσο η ίδια η Γη.

(Σκεφτείτε ότι οι δεινόσαυροι πιστεύεται ότι έχουν εξαφανιστεί πριν από 65 εκατομμύρια χρόνια. αυτό είναι λιγότερο από ένα-πεντήκοστος τόσο βαθιά στη γεωλογική ιστορία όσο και η εμφάνιση των βακτηρίων.)

Οι προκαρυωτικοί συγγενείς τους, το αρχαία, ήταν παρόντα για ακόμη περισσότερο. Μπορεί να δείτε τους όρους με κεφαλαία. Το Archaea και τα βακτήρια είναι επίσης τα ονόματα των ταξινομικών τομέων που περιλαμβάνουν αυτούς τους οργανισμούς.

Οι «αρχαιοί», αν όχι τίποτα άλλο, δεν χρειάζεται να ανταγωνίζονται τους πόρους με άλλους οργανισμούς, γιατί κατοικούν μόνο στις πιο δυσμενείς περιβάλλοντα που μπορείτε να φανταστείτε: βραστό ζεστό ή εξαιρετικά όξινο νερό, εξαιρετικά αλατούχα (αλμυρά) πισίνες, ηφαιστειακά ανοίγματα με θείο και βαθιά Ανταρκτικός πάγος.

Η διάσπαση των βακτηρίων και της αρχαίας πιστεύεται ότι έχει συμβεί περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.

Παρόλο που είναι εύκολο να δούμε τα βακτήρια και την αρχαία ως στενά ξαδέλφια, σε βιοχημικό και γενετικό επίπεδο, αυτές οι δύο ομάδες οργανισμών είναι τόσο διαφορετικές μεταξύ τους όσο και οι δύο από τους ανθρώπους.

Οι ευκαρυώτες εμφανίστηκαν για πρώτη φορά εκατομμύρια χρόνια μετά τα πρώτα βακτηρίδια, και η εμφάνισή τους υποτίθεται ότι είναι το αποτέλεσμα ενός τύπου προκαρυώτη που κατακλύζει ένα άλλο με τρόπο που «λειτούργησε» με την πάροδο του χρόνου. Φανταστείτε μια διαμονή AirBnB να μετατρέπεται σε μόνιμη κατάσταση συγκάτοικο.

Συγκεκριμένα, το οργανίδια μέσα σε ευκαρυωτικά κύτταρα που ονομάζονται μιτοχόνδρια, τα οποία είναι υπεύθυνα για τον αερόβιο μεταβολισμό και έτσι τα συγκριτικά τεράστια μεγέθη που μπορούν να φτάσουν οι ευκαρυώτες Η εξάρτησή τους από το οξυγόνο (αερόβια μέσα "με οξυγόνο"), πιστεύεται ότι ήταν κάποτε ελεύθερα βακτήρια από μόνα τους σωστά.

Κανένα άτομο δεν πιστώνεται μοναδικά με την ανακάλυψη βακτηρίων, αλλά ο ολλανδός επιστήμονας του 17ου αιώνα Antony Ο von Leeuwenhoek θεωρείται ότι είναι ο πρώτος που χρησιμοποίησε ένα μικροσκόπιο για τη διεξαγωγή εκτεταμένων μελετών αυτών οργανισμοί.

Μέχρι το 1800 οι επιστήμονες, μεταξύ των οποίων ο Robert Koch και ο Λουί Παστέρ, μάθετε ότι τα βακτήρια θα μπορούσαν να προκαλέσουν ασθένειες στους ανθρώπους, και μόλις πριν από τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο μέχρι το τέλος του πρώτου μισού του 20ού αιώνα οι ιατροί ταυτοποιήθηκε και άρχισε να χρησιμοποιεί αντιβιοτικά, τα οποία είναι φυσικά ή συνθετικά χημικά που μπορούν να σταματήσουν την αναπαραγωγή βακτηρίων στα ίχνη του, με ή χωρίς να σκοτώσουν τους οργανισμούς εντελώς.

Ακριβώς όπως τα ζώα μπορούν να πάρουν μια ζαλιστική σειρά φυσικών μορφών από το ένα είδος στο άλλο, διαφορετικοί τύποι βακτηρίων καλύπτουν μια ποικιλία σχημάτων και μεγεθών, όπως περιγράφεται στην επόμενη ενότητα.

Όπως όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν ορισμένα κοινά χαρακτηριστικά, ωστόσο, πολλές ιδιότητες των βακτηρίων είναι καθολικές.

Ίσως η πιο σημαντική ανεξάρτητη δομή ενός βακτηρίου είναι η κυτταρικό τοίχωμα. (Σημειώστε ότι "μόνο" περίπου το 90 τοις εκατό των βακτηρίων διαθέτουν στην πραγματικότητα αυτό το χαρακτηριστικό.)

Εκτός από τη λειτουργία τους και τη χημική σύνθεση, το κυτταρικό τοίχωμα, το οποίο είναι εξωτερικό της κυτταρικής μεμβράνης που όλα τα κύτταρα έχει, χρησιμοποιείται για να διαιρέσει τα βακτήρια με βάση την απόκριση του τοιχώματος σε μια εργαστηριακή διαδικασία που ονομάζεται Gram stain.

Τα λεγόμενα gram-θετικά (G +) βακτήρια, τα οποία διατηρούν το μεγαλύτερο μέρος της βαφής που χρησιμοποιείται στη διαδικασία χρώσης, έχουν τοίχους που εμφανίζουν ένα μωβ χρώμα όταν χρωματίζονται, ενώ εμφανίζονται αρνητικά κατά gram (G-) βακτήρια, τα οποία απελευθερώνουν το μεγαλύτερο μέρος της βαφής ροζ. (Παραδοσιακά, το "gram-positive" και το "gram-negative" δεν κεφαλαιοποιούνται παρά τη ρίζα λέξη που είναι το κατάλληλο ουσιαστικό.)

Τόσο το G + όσο και το G- βακτηριακό κυτταρικό τοίχωμα περιέχουν ουσίες που ονομάζονται πεπτιδογλυκάνες που δεν βρίσκονται πουθενά αλλού στη φύση.

Περίπου το 90 τοις εκατό των τοιχωμάτων κυττάρων G + είναι κατασκευασμένα από πεπτιδογλυκάνες, με το υπόλοιπο να αποτελείται από teichoicοξύ.

Αντίθετα, μόνο περίπου το 10% των τοιχωμάτων των βακτηριακών κυττάρων G αποτελούνται από πεπτιδογλυκάνες. Τα βακτηρίδια G περιλαμβάνουν επίσης μια μεμβράνη πλάσματος στο εξωτερικό του κυτταρικού τοιχώματος για να συμπληρώσουν την πρωτογενή κυτταρική μεμβράνη κάτω από αυτό.

Μαζί, το κυτταρικό τοίχωμα και η μία ή δύο κυτταρικές μεμβράνες ενός βακτηρίου συνθέτουν αυτό που ονομάζεται συλλογικά φάκελος κελιού.

Οι γενετικές πληροφορίες των βακτηρίων περιέχονται στο δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA), όπως και στα ευκαρυωτικά. Τα βακτηριακά κύτταρα, ωστόσο, στερούνται πυρήνων, όπου βρίσκεται το DNA στα ευκαρυωτικά, έτσι το βακτηριακό DNA βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα (η ουσία του κυττάρου μέσα στην κυτταρική μεμβράνη) σε μια χαλαρή διάταξη κλώνων που ονομάζεται νουκλεοειδές.

•••Επιστήμη

Εξωτερικά στο κυτταρικό τοίχωμα και προβολή στο εξωτερικό περιβάλλον είναι διάφορες δομές που συμμετέχουν στη μετακίνηση των βακτηρίων και στην ανταλλαγή γενετικών πληροφοριών με άλλα βακτήρια.

ΕΝΑ μαστίγιο είναι μια πρόβλεψη σαν μαστίγιο που λειτουργεί σαν μια έλικα σε ένα σκάφος και αποτελείται από ένα νήμα, ένα άγκιστρο και έναν κινητήρα, όλα κατασκευασμένα από διαφορετικές πρωτεΐνες.

ΕΝΑ πιλόμος (πληθυντικός) είναι μια μικρότερη, τριχοειδής προβολή που μπορεί να διαδραματίσει μικρό ρόλο στην κίνηση, αλλά χρησιμοποιείται συχνότερα για την προσάρτηση των βακτηρίων στις επιφάνειες άλλων κυττάρων. Όταν αυτό το άλλο κύτταρο είναι το ίδιο ένα βακτήριο, το αποτέλεσμα μπορεί να είναι σύζευξη ή μετακίνηση DNA από ένα βακτηριακό κύτταρο στο άλλο.

Ριβοσώματα, που υπάρχουν επίσης σε ευκαρυωτικά, είναι οι θέσεις σύνθεσης πρωτεϊνών εντός των κυττάρων.

Βρίσκονται διάσπαρτα στο κυτταρόπλασμα, αυτές οι δομές χρησιμοποιούν πληροφορίες που κωδικοποιούνται μέσω DNA σε ριβονουκλεϊκό οξύ αγγελιοφόρου (mRNA) για την κατασκευή συγκεκριμένων πρωτεϊνών από υπομονάδες αμινοξέων που μεταφέρονται στα ριβοσώματα από άλλες πρωτεΐνες.

Εκτός από το διαχωρισμό των βακτηρίων σε κατηγορίες με βάση την προαναφερθείσα συμπεριφορά τους για βαφή κυτταρικού τοιχώματος, τα βακτήρια μπορούν να διακριθούν με βάση τα σχήματά τους.

Υπάρχουν τρεις βασικές μορφές:

1. Κόκσι (μοναδικό: coccus), τα οποία είναι περίπου σφαιρικά
2. Βακίλλι (βάκιλος), που έχουν σχήμα ράβδου
3. S_pirilla_ (spirillum), τα οποία είναι στριμμένα σε σπειροειδές σχήμα.

Οι κόκκοι απαντώνται συχνά σε αποικίες.

Διπλόκοκκοι είναι οι κόκκοι διατεταγμένοι σε ζεύγη · στρεπτόκοκκοι βρίσκονται σε αλυσίδες. Σταφυλόκοκκοι υπάρχουν σε ακανόνιστα, αμπέλια συστάδες. Τα βακίλια είναι μεγαλύτερα από τους κόκκους, και όταν διαιρούνται, το αποτέλεσμα μπορεί να είναι μια αλυσίδα (στρεπτοβακίλλοι) ή ένα σφαιρικό σύμπλεγμα (κοκοβακίλλων).

Τέλος, η σπιρίλα διατίθεται σε τρεις γεύσεις: τη Vibrio, η οποία είναι μια καμπύλη ράβδος, που έχει σχήμα κόμμα. ο σπιροχέτη, μια λεπτή και εύκαμπτη σπείρα. και το "τυπικό" σπιρίλιο, που σχηματίζει μια άκαμπτη σπείρα.

Τα βακτήρια αναπαράγονται με μια διαδικασία που ονομάζεται δυαδική σχάση, το οποίο έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό δύο θυγατρικών βακτηρίων, το καθένα σχεδόν πανομοιότυπο με το "γονικό" βακτήριο σε σύνθεση και ίσο μεταξύ τους σε μέγεθος.

Αυτή είναι μια ασεξουαλική μορφή αναπαραγωγής και είναι παρόμοια με τη μίτωση που παρατηρείται στα ευκαρυωτικά κύτταρα.

Η μιτώση, ωστόσο, αναφέρεται αυστηρά στην αναπαραγωγή ενός γενετικού υλικού ενός κυττάρου ή του DNA. Ενώ αυτό συμβαίνει σχεδόν σε συνεννόηση με τη διαίρεση ολόκληρων ευκαρυωτικών κυττάρων, η διάσπαση ενός ευκαρυωτικού κυττάρου σε δύο ονομάζεται κυτοκίνηση.

Θυμηθείτε ότι το DNA ενός βακτηρίου δεν είναι συσκευασμένο σε έναν πυρήνα, αλλά μάλλον κάθεται στο κυτταρόπλασμα σε ένα σύνολο χαλαρά οργανωμένων κλώνων.

Κατά την προετοιμασία της δυαδικής σχάσης, ολόκληρο το βακτηριακό κύτταρο επιμηκύνεται με συντονισμένο τρόπο, με το κυτταρικό τοίχωμα και το κυτταρόπλασμα να γίνονται πιο εκτεταμένα. Καθώς αυτό συμβαίνει, το κελί αρχίζει να δημιουργεί ένα εντελώς νέο αντίγραφο του DNA του (αντιγραφή).

Η «γραμμή» κατά μήκος της οποίας θα διαιρεθεί το βακτήριο, που ονομάζεται α διάφραγμα, σχηματίζει στο κέντρο του κελιού. Η σύνθεση του διαφράγματος βασίζεται σε μια πρωτεΐνη που ονομάζεται FtsZ.

Στην αρχή, το διάφραγμα μοιάζει με δακτύλιο, αλλά στη συνέχεια σπρώχνει το δρόμο του προς τις αντίθετες πλευρές του κυττάρου, οδηγώντας τελικά σε διάσπαση και στο σχηματισμό δύο θυγατρικών βακτηρίων.

Επειδή η δυαδική σχάση οδηγεί στο σχηματισμό δύο ολόκληρων, λειτουργικών οργανισμών, των χρόνων παραγωγής βακτηρίων, που είναι συχνά χορηγούνται σε ώρες, είναι συνήθως πολύ μικρότερες από εκείνες των ευκαρυωτικών οργανισμών, οι οποίοι συνήθως μετρώνται σε μήνες ή χρόνια.

Σχετικό θέμα: Αντιβιοτική αντίσταση