Bakterid: määratlus, tüübid ja näited

Bakterid on planeedi kõige arvukamad elusorganismid, samuti mõned iidsemad teadaolevad eluvormid. Bakterite lihtsus ja pisikesed mõõtmed varjavad mõnes mõttes vastupidavust, antiikaega ja kõikjal nendest eluvormidest.

TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)

Bakterid on üherakulised organismid ja nad esindavad ühte taksonoomilises kategoorias tuntud kahest domeenist prokarüootid. Teine on Archaea, mis suudab üle elada mõned Maa ekstreemsemad keskkonnatingimused.

Sõna "prokarüoot"pärineb kreeka keelest" enne tuuma ", mis toob esile peamise erinevuse prokarüootide ja nende hiljuti esilekerkivate kolleegide vahel biosfääris, eukarüootid ("hea tuum").

Lühidalt öeldes on prokarüootid üherakulised organismid, millel on anukleaat rakk, eukarüootid on aga mitmerakulised organismid tuumas rakud; mõlemas kategoorias on haruldasi erandeid.

Bakterid on aktiivsed praktiliselt igas planeedi teadaolevas ökosüsteemis (ökosüsteem on organismide kogum, mis suhtleb ühises füüsilises keskkonnas).

Kuigi nende peamine tuntus seisneb võimes põhjustada nakkushaigusi, on paljud neist potentsiaalselt surmaga, mängivad paljud bakterid inimeste ja teiste elus tegelikult kasulikku rolli eukarüootid.

Kui kaks erinevat tüüpi organismi elavad koos viisil, mis on kasulik mõlemale, nimetatakse seda sümbioos. (Seda võib vastandada parasiitlus, kus üks kahest organismist on kasulik teise kahjuks, nt paelussid, kes elavad imetajate soolestikus ja põhjustavad selle käigus inimeste terviseprobleeme.)

Üks bakterite ja inimeste sümbioosi näide on K-vitamiini, mis on vere hüübimisel oluline molekul, tootmine teatud bakteriliigi poolt.

Teised bakterid elavad sümbiootiliselt inimese nahal ja mujal kehas ning need võivad aidata hävitada haigusi põhjustavaid rakke ja aidata seedeelundkond.

Lisaks oleks kulinaarne maastik ilma bakteriteta segus märgatavalt erinev. Ilma nendeta ei oleks maailmas juustu, jogurtit ja muid toite, mille valmistamisel kasutatakse nende mikroorganismide kontrollitud ja jälgitavat tegevust.

Vähem kui üks protsent teadaolevatest bakteritest on võimelised inimestel haigusi põhjustama.

Bakteriaalsed infektsioonid on aga endiselt üks suurimaid surma ja haiguste põhjuseid kogu maailmas, eriti halva sanitaartingimusega piirkondades rahvastikutihedus ja piiratud juurdepääs õigetele antibiootikumidele bakteritega võitlemiseks - rahvatervise probleemid, mida kahjuks sageli leidub kombinatsioon.

Mõned levinumad bakteritüübid, mis on inimestel patogeensed või põhjustavad haigusi, on mõned neist Streptokokid ja Stafülokokid sama hästi kui E. coli.

Streptokokk ja Stafülokokk on perekonnanimed ja iga kategooria hõlmab mitmesuguseid patogeenseid liike. E. coli, lühike Escherichia coli, on spetsiifiline bakteritüüp, nii et nii perekond kui ka liiginimi on lisatud Homo sapiens viidata tänapäeva inimestele.

Üle taksonoomiline maailm, on perekonna nimi alati suurtähtedega, samas kui liiginimi pole kunagi.

Bakterid annavad oma panuse ka globaalsesse ökosüsteemi positiivselt, osaledes selles toitainete ringlussevõtt (nt süsinikuringe, lämmastikuringe).

Need protsessid tagastavad olulised süsinikku ja lämmastikku sisaldavad molekulid, mis on möödunud ülemisest osast nn toiduahel bakterite külge süsteemi põhjas, muutes need kättesaadavaks uutele taimedele ja loomadele kasv; kui need organismid surevad, leiavad nende süsiniku- ja lämmastikuaatomid tee tagasi pinnasesse ja vette, sageli pärast seda, kui bakterid on tegutsenud nende jäänuste lagundamiseks ja energia saamiseks enda kasvuks.

Bakterid on Maal eksisteerinud umbes 3,5 miljardit aastat, see tähendab, et nad on olnud umbes kolm neljandikku sama kaua kui Maa ise.

(Mõelge, et dinosaurused arvatakse olevat välja surnud umbes 65 miljonit aastat tagasi; see on vähem kui ühe-viiekümnes sama sügavale geoloogilisse ajalukku kui bakterite välimus.)

Nende prokarüootsed sugulased arheed, on kohal olnud veelgi kauem. Võite näha termineid suurtähega; Arheed ja bakterid on ka neid organisme hõlmavate taksonoomiliste domeenide nimed.

Arkalased, kui mitte midagi muud, ei pea teiste organismidega ressurssidega konkureerima, sest nad elavad ainult kõige ebasoodsamas olukorras kujuteldavad keskkonnad: kuuma või äärmiselt happelise vee keetmine, eriti soolased (soolased) basseinid, väävlirikkad vulkaaniavad ja sügaval sees Antarktika jää.

Arvatakse, et bakterite ja arheede lõhenemine toimus umbes 4 miljardit aastat tagasi.

Kuigi baktereid ja arheesid on lihtne näha lähedaste nõbudena, on biokeemilisel ja geneetilisel tasandil need kaks organismirühma üksteisest sama erinevad kui kumbki inimesest.

Eukarüoodid tekkisid esmakordselt miljoneid aastaid pärast esimeste bakterite tekkimist ja nende tekkimist eeldatakse ühe prokarüootitüübi tagajärjel, mis neelab teise aja jooksul "välja töötatud" viisil; kujutage ette, kuidas AirBnB viibimine muutub püsivaks toanaabriolukorraks.

Täpsemalt organellid eukarüootsete rakkude sees nn mitokondrid, mis vastutavad aeroobse ainevahetuse eest ja seega võivad eukarüootid olla suhteliselt suured nende sõltuvus hapnikust (aeroobne tähendab "koos hapnikuga") arvatakse olevat kunagi olnud omaette bakterid eks.

Bakterite avastamine ei ole ainulaadne ükski inimene, vaid 17. sajandi Hollandi teadlane Antony von Leeuwenhoekile omistatakse esimesena mikroskoobi kasutamist nende ulatuslike uuringute läbiviimiseks organismid.

Alles 1800. aastatel tegid teadlased, nende seas Robert Koch ja Louis Pasteur, õppige, et bakterid võivad inimestel haigusi põhjustada, ja alles veidi enne II maailmasõda, 20. sajandi esimese poole lõpus, arstiteadlased tuvastas ja hakkas kasutama antibiootikume, mis on looduslikud või sünteetilised kemikaalid, mis võivad peatada bakterite paljunemise jälgedes, hävitades organisme või mitte otse.

Nii nagu loomad võivad omandada peadpööritava hulga füüsilisi vorme ühelt liigilt teisele, hõlmavad erinevat tüüpi bakterid mitmesuguse kuju ja suurusega, nagu on kirjeldatud järgmises osas.

Nii nagu kõigil eukarüootsetel rakkudel on teatud ühised jooned, on paljud bakterite atribuudid universaalsed.

Võib-olla on kõige olulisem bakteri iseseisev struktuur raku sein. (Pange tähele, et seda funktsiooni omab "ainult" umbes 90 protsenti bakteritest.)

Lisaks nende funktsioonile ja keemilisele koosseisule on rakusein, mis on rakumembraanist väljaspool, et kõik rakud on, kasutatakse bakterite jagamiseks seina reaktsiooni põhjal laboriprotseduurile, mida nimetatakse Grami plekiks.

Nn grampositiivsetel (G +) bakteritel, mis säilitavad suurema osa värvimisprotsessis kasutatud värvainest, on seinad, mis värvimisel on lillakas värvus, samas kui gramnegatiivsed (G-) bakterid, mis vabastavad suurema osa värvainest, ilmuvad roosa. (Traditsiooniliselt ei ole "gram-positiivne" ja "gramnegatiivne" suurtähtedega kirjutatud, hoolimata sellest, et tüvisõna on pärisnimi.)

Nii G + kui ka G- bakterirakkude seinad sisaldavad aineid, mida nimetatakse peptidoglükaanid mida pole looduses kusagil mujal.

Ligikaudu 90 protsenti G + rakuseintest on valmistatud peptidoglükaanidest, ülejäänud osa koosneb teichoichape.

Seevastu ainult umbes 10 protsenti G-bakterirakkude seintest koosneb peptidoglükaanidest. G-bakterite hulka kuulub ka rakuseina välisküljel olev plasmamembraan, mis täiendab primaarset rakumembraan selle all.

Koos moodustavad rakusein ja bakteri üks või kaks rakumembraani seda, mida ühiselt nimetatakse raku ümbris.

Bakterite geneetiline teave sisaldub desoksüribonukleiinhappes (DNA), täpselt nagu eukarüootides. Bakterirakkudel puuduvad aga tuumad, kus leidub eukarüootides DNA-d, seega leidub bakterite DNA-d tsütoplasma (raku aine rakumembraanis) ahelate lahtises paigutuses, mida nimetatakse nukleoidne.

•••Teadmine

Rakuseina väliselt ja väliskeskkonda väljaulatuvad on erinevad struktuurid, mis osalevad bakterite liikumises ja geneetilise teabe vahetamises teiste bakteritega.

A flagellum on piitsalaadne projektsioon, mis töötab umbes nagu propeller paadil ja koosneb hõõgniidist, konksust ja mootorist, mis kõik on valmistatud erinevatest valkudest.

A pilum (mitmuse pili) on väiksem, karvane projektsioon, millel võib olla liikumises väike roll, kuid seda kasutatakse kõige sagedamini bakterite kinnitamiseks teiste rakkude pindadele. Kui see teine ​​rakk on ise bakter, võib tulemuseks olla konjugatsioon või DNA viimine ühest bakterirakust teise.

Ribosoomid, mis esinevad ka eukarüootides, on rakkude valgusünteesi kohad.

Tsütoplasmas hajutatult kasutavad need struktuurid DNA kaudu kodeeritud teavet messenger ribonukleiinhappesse (mRNA), et ehitada spetsiifilisi valke aminohapete subühikutest, mida ribosoomidesse viivad teised valgud.

Lisaks bakterite jagamisele kategooriatesse nende eelmainitud rakuseina värvimisega seotud käitumise põhjal saab baktereid eristada ka nende kuju järgi.

Seal on kolm põhivormi:

1. Kookid (ainsus: kokk), mis on umbes sfäärilised
2. Batsillid (bacillus), mis on vardakujulised
3. S_pirilla_ (spirillum), mis on keerdunud spiraalse kujuga.

Kokte leidub sageli kolooniates.

Diplokokid on paaridena paigutatud kokid; streptokokid on ahelates. Stafülokokid eksisteerivad ebaregulaarsetes viinamarjataolistes klastrites. Batsillid on suuremad kui kokid ja nende jagunemisel võib tulemuseks olla kett (streptobatsillid) või kerakobar (kokkobatsillid).

Lõpuks on spirillal kolm oma maitset: vibrio, mis on kumer varras, vormitud komaga; spiroheet, õhuke ja paindlik spiraal; ja "tüüpiline" spirillum, mis moodustab jäiga spiraali.

Bakterid paljunevad nn protsessi abil binaarne lõhustumise, mille tulemuseks on kahe tütarbakteri moodustumine, mis mõlemad on koostiselt praktiliselt identsete bakteritega identsed ja suuruselt üksteisega võrdsed.

See on mittesuguline paljunemisvorm ja see sarnaneb eukarüootsetes rakkudes täheldatud mitoosiga.

Mitoos viitab aga rangelt raku geneetilise materjali ehk DNA replikatsioonile. Kui see toimub peaaegu koos tervete eukarüootsete rakkude jagunemisega, nimetatakse ühe eukarüootse raku lõhustamist kaheks tsütokinees.

Tuletame meelde, et bakteri DNA ei ole pakitud tuuma, vaid istub tsütoplasmas vabalt korraldatud ahelate komplektis.

Binaarse lõhustumise ettevalmistamisel pikeneb kogu bakterirakk koordineeritult, nii rakusein kui ka tsütoplasma muutuvad ulatuslikumaks. Kui see juhtub, hakkab rakk tegema oma DNA-st täiesti uue koopia (replikatsioon).

"Liin", mida mööda bakter jaguneb, mida nimetatakse a vahesein, moodustub raku keskel; vaheseina süntees tugineb valgule, mida nimetatakse FtsZ.

Alguses näeb vahesein välja nagu rõngas, kuid siis lükkab see end raku vastaskülgede poole, mis viib lõpuks lõhustumiseni ja kahe tütarbakteri moodustumiseni.

Kuna binaarse lõhustumise tagajärjel moodustub kaks tervet, funktsionaalset organismi, bakterite genereerimise ajad, mis on sageli manustatakse tundides, on tavaliselt palju lühemad kui eukarüootsete organismide omad, mida mõõdetakse tavaliselt kuudes või aastat.

Seotud teema: Antibiootikumiresistentsus