Bakteerit: Määritelmä, tyypit ja esimerkit

Bakteerit ovat planeetan eniten eläviä organismeja, samoin kuin jotkut vanhimmista tunnetuista elämänmuodoista. Bakteerien yksinkertaisuus ja pienet mitat peittävät joustavuuden, antiikin ja läsnäolo näistä elämänmuodoista.

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Bakteerit ovat yksisoluisia organismeja, ja ne edustavat yhtä taksonomisen luokan kahdesta domeenista prokaryootit. Toinen on Archaea, joka voi selviytyä joistakin maapallon ääriolosuhteista.

Sana "prokaryootti"tulee kreikan kielestä" ennen ydintä ", mikä korostaa tärkeintä eroa prokaryoottien ja niiden äskettäin syntyneiden biosfäärissä olevien vastaavien välillä, eukaryootit ("hyvä ydin").

Lyhyesti sanottuna prokaryootit ovat yksisoluisia organismeja, joissa on anukleaatti solut, kun taas eukaryootit ovat monisoluisia organismeja ydintetty solut; molemmissa luokissa on harvinaisia ​​poikkeuksia.

Bakteerit ovat aktiivisia käytännössä kaikissa tunnetuissa ekosysteemeissä planeetalla (ekosysteemi on kokoelma organismeja, jotka ovat vuorovaikutuksessa yhteisessä fyysisessä ympäristössä).

Vaikka heidän ensisijainen tunnettuutensa onkin kyvyssä aiheuttaa tartuntatauteja, monet heistä mahdollisesti kuolemaan johtavilla, monilla bakteereilla on tosiasiallisesti hyödyllisiä rooleja ihmisten ja muiden elämässä eukaryootit.

Kun kaksi erilaista organismia elää yhdessä molemmille hyödyllisillä tavoilla, tätä kutsutaan symbioosi. (Tätä voidaan verrata loisuudesta, jossa toinen näistä kahdesta organismista hyötyy toisen vahingosta, esimerkiksi heisimatot, jotka elävät nisäkkäiden suolistossa ja aiheuttavat prosessissa ihmisten terveysongelmia.)

Yksi esimerkki bakteerien ja ihmisten symbioosista on tietyn bakteerilajin valmistus K-vitamiinista, joka on välttämätön molekyyli veren hyytymisessä.

Muut bakteerit elävät symbioottisesti ihmisen iholla ja muualla kehossa, ja ne voivat auttaa tuhoamaan sairauksia aiheuttavia soluja sekä auttamaan Ruoansulatuselimistö.

Lisäksi kulinaarinen maisema olisi selvästi erilainen ilman bakteereja seoksessa. Ilman niitä maailmassa ei olisi juustoa, jogurttia ja muita elintarvikkeita, joiden valmistuksessa luotetaan näiden mikro-organismien hallittuun ja valvottuun toimintaan.

Alle prosentti tunnetuista bakteereista kykenee aiheuttamaan sairauksia ihmisillä.

Bakteeri-infektiot ovat kuitenkin edelleen yksi suurimmista kuoleman ja sairauksien aiheuttajista maailmanlaajuisesti, erityisesti alueilla, joilla on huono sanitaatio väestötiheys ja rajoitettu pääsy oikeisiin antibiooteihin bakteerien torjumiseksi - kansanterveyskysymykset, joita valitettavasti esiintyy usein yhdistelmä.

Jotkut yleisimmistä bakteerityypeistä, jotka ovat patogeenisiä tai tauteja aiheuttavia ihmisillä, ovat joitain Streptokokit ja Stafylokokit yhtä hyvin kuin E. coli.

Streptococcus ja Staphylococcus ovat sukunimiä, ja jokainen luokka sisältää erilaisia ​​patogeenisiä lajeja. E. coli, lyhenne jstk Escherichia coli, on tietyntyyppinen bakteeri, joten suku ja lajin nimi sisältyvät molemmat, aivan kuten Homo sapiens viitata nykyaikaisiin ihmisiin.

Ympäri taksonominen maailma, suvun nimi on aina kirjoitettu isoilla kirjaimilla, kun taas lajin nimi ei ole koskaan.

Bakteerit myötävaikuttavat positiivisesti myös maailmanlaajuiseen ekosysteemiin osallistumalla siihen ravinteiden kierrätys (esim. hiilisykli, typpisykli).

Nämä prosessit palauttavat tärkeitä hiiltä ja typpeä sisältäviä molekyylejä, jotka ovat kulkeutuneet ns. ruokaketju järjestelmän pohjassa oleviin bakteereihin, jolloin ne ovat saatavilla uusille kasveille ja eläimille kasvu; kun nämä organismit kuolevat, niiden hiili- ja typpiatomit löytävät tiensä takaisin maaperään ja veteen, usein sen jälkeen kun bakteerit ovat toimineet hajottaakseen jäänteensä ja ottamalla energiaa omaan kasvuunsa.

Bakteereja on ollut maapallolla noin 3,5 miljardia vuotta, mikä tarkoittaa, että ne ovat olleet noin kolme neljäsosaa yhtä kauan kuin maapallo itse.

(Katsotaan, että dinosaurusten uskotaan hävinneen noin 65 miljoonaa vuotta sitten; tämä on alle yhdenviideskymmenes yhtä syvälle geologiseen historiaan kuin bakteerien ulkonäkö on.)

Heidän prokaryoottiset sukulaisensa arkkia, ovat olleet läsnä vielä kauemmin. Saatat nähdä termit isolla; Archaea ja bakteerit ovat myös taksonomisten domeenien nimiä, jotka kattavat nämä organismit.

"Arkkien", ellei mitään muuta, ei tarvitse kilpailla resurssien kanssa muiden organismien kanssa, sillä he asuvat vain kaikkein haitallisimmissa kuviteltavissa olevat ympäristöt: kiehuva kuuma tai erittäin hapan vesi, erittäin suolaliuokset (suolaiset), rikkipitoiset tulivuoren aukot ja syvällä sisällä Etelämantereen jää.

Bakteerien ja arkkien halkeamisen uskotaan tapahtuneen noin 4 miljardia vuotta sitten.

Vaikka bakteerien ja arkkien on helppo nähdä läheisinä serkkuina, nämä kaksi organismiryhmää eroavat biokemiallisella ja geneettisellä tasolla yhtä paljon toisistaan ​​kuin kumpikin ihmisistä.

Eukaryootit syntyivät ensimmäisen kerran miljoonia vuosia ensimmäisten bakteerien jälkeen, ja niiden esiintymisen oletetaan olevan seurausta siitä, että yksi prokaryoottityyppi on syönyt toisen tavalla, joka "toimi" ajan myötä; Kuvittele, että AirBnB-oleskelu muuttuu pysyväksi kämppikseksi.

Erityisesti organellit eukaryoottisolujen sisällä mitokondrioita, jotka ovat vastuussa aerobisesta aineenvaihdunnasta ja siten suhteellisen massiiviset koot eukaryootit voivat saavuttaa heidän riippuvuutensa hapesta (aerobinen tarkoittaa "hapen kanssa") uskotaan olleen kerran itsenäisesti seisovia bakteereja oikein.

Kenellekään ei ole ainutlaatuista hyvitystä bakteerien löytämisestä, mutta 1600-luvun hollantilainen tiedemies Antony von Leeuwenhoek on hyvitetty siitä, että hän on ensimmäinen, joka käyttää mikroskooppia näiden laajojen tutkimusten suorittamiseen eliöt.

Vasta 1800-luvulla tutkijat, mukaan lukien Robert Koch ja Louis Pasteur, oppivat, että bakteerit voivat aiheuttaa ihmisissä sairauksia, ja vasta vähän ennen toista maailmansotaa 1900-luvun alkupuoliskon loppupuolella lääketieteen tutkijat tunnistettiin ja alettiin käyttää antibiootteja, jotka ovat luonnollisia tai synteettisiä kemikaaleja, jotka voivat pysäyttää jälkiensä bakteerien lisääntymisen organismien tappamisen kanssa tai ilman suoraan.

Aivan kuten eläimet voivat ottaa huimaavan joukon fyysisiä muotoja lajeista toiseen, erityyppiset bakteerit ulottuvat monenlaisiin muotoihin ja kokoihin, kuten seuraavassa osassa kuvataan.

Aivan kuten kaikilla eukaryoottisoluilla on tiettyjä yhteisiä piirteitä, monet bakteerien ominaisuudet ovat kuitenkin universaaleja.

Ehkä tärkein itsenäinen bakteerirakenne on soluseinän. (Huomaa, että "vain" noin 90 prosentilla bakteereista on tämä ominaisuus.)

Niiden toiminnan ja kemiallisen meikin lisäksi soluseinä, joka on solujen kalvon ulkopuolella, kaikki solut on, käytetään jakamaan bakteereja muurin reaktion perusteella Gram-tahraksi kutsuttuun laboratoriomenettelyyn.

Ns. Gram-positiivisilla (G +) bakteereilla, jotka säilyttävät suurimman osan värjäyksessä käytetystä väriaineesta, on seinät, jotka värjätään purppuranvärisenä, kun taas gram-negatiiviset (G-) bakteerit, jotka vapauttavat suurimman osan väriaineesta, näkyvät vaaleanpunainen. (Perinteisesti "gram-positiivisia" ja "gram-negatiivisia" ei isoilla kirjaimilla huolimatta siitä, että juurisana on oikea substantiivi.)

Sekä G +- että G- bakteerisoluseinät sisältävät aineita, joita kutsutaan peptidoglykaanit joita ei löydy missään muualla luonnossa.

Noin 90 prosenttia G + -soluseinistä on valmistettu peptidoglykaaneista, loput koostuen teichoichappo.

Sitä vastoin vain noin 10 prosenttia G-bakteerisolujen seinistä koostuu peptidoglykaaneista. G-bakteereihin kuuluu myös plasmamembraani soluseinän ulkopuolella primäärin täydentämiseksi solukalvo sen alapuolella.

Soluseinä ja bakteerin yksi tai kaksi solukalvoa muodostavat yhdessä sen, mitä kutsutaan yhdessä solun kirjekuori.

Bakteerien geneettiset tiedot sisältyvät deoksiribonukleiinihappoon (DNA), aivan kuten eukaryooteissa. Bakteerisoluista puuttuu kuitenkin ytimiä, missä DNA löytyy eukaryooteista, joten bakteerien DNA: ta löytyy sytoplasma (solun aine solukalvossa) löysällä säikeiden järjestelyllä, jota kutsutaan nukleoidi.

•••Tutkiminen

Soluseinän ulkopuolella ja ulkomaille ulkonevat ovat erilaisia ​​rakenteita, jotka osallistuvat bakteerien liikkumiseen ja geenitietojen vaihtoon muiden bakteerien kanssa.

A lippu on piiskaa muistuttava projektio, joka toimii aivan kuten veneen potkuri, ja se koostuu hehkulangasta, koukusta ja moottorista, jotka kaikki on valmistettu erilaisista proteiineista.

A pilum (monikko pili) on pienempi, karvainen projektio, jolla voi olla pieni rooli liikkumisessa, mutta sitä käytetään useimmiten bakteerien kiinnittämiseen muiden solujen pintoihin. Kun tämä toinen solu on itse bakteeri, tulos voi olla konjugointi tai DNA: n siirtäminen yhdestä bakteerisolusta toiseen.

Ribosomit, joita esiintyy myös eukaryooteissa, ovat proteiinisynteesikohteet soluissa.

Sytoplasmassa hajallaan olevat nämä rakenteet käyttävät DNA: n kautta koodattua tietoa messenger-ribonukleiinihappoon (mRNA) rakentaa spesifisiä proteiineja aminohappo-alayksiköistä, jotka muut proteiinit ovat siirtäneet ribosomeihin.

Bakteerien jakamisen lisäksi luokkiin niiden edellä mainitun soluseinämävärjäyskäyttäytymisen perusteella bakteerit voidaan erottaa niiden muodon perusteella.

On kolme perusmuotoa:

1. Cocci (yksikkö: kokki), jotka ovat karkeasti pallomaisia
2. Bacilli (bacillus), jotka ovat sauvan muotoisia
3. S_pirilla_ (spirillum), jotka on kierretty spiraalimuotoon.

Kokkeja esiintyy usein pesäkkeissä.

Diplokokit ovat pareittain järjestettyjä kokkeja; streptokokit löytyy ketjuista. Stafylokokit esiintyy epäsäännöllisissä rypälemäisissä klustereissa. Basillit ovat suurempia kuin kokit, ja kun ne jakautuvat, tulos voi olla ketju (streptobasillit) tai pallomainen klusteri (kokkobasillit).

Lopuksi spirillaa on kolme omaa makua: vibrio, joka on kaareva sauva, muotoinen pilkulla; spirochete, ohut ja joustava spiraali; ja "tyypillinen" spirillum, joka muodostaa jäykän spiraalin.

Bakteerit lisääntyvät kutsutulla prosessilla binaarinen fissio, joka johtaa kahden tytärbakteerin muodostumiseen, joista kukin koostumukseltaan on käytännöllisesti katsoen identtinen "emo" bakteerin kanssa ja kooltaan yhtä suuri.

Tämä on aseksuaalinen lisääntymismuoto, ja se on samanlainen kuin eukaryoottisoluissa havaittu mitoosi.

Mitoosi viittaa kuitenkin tiukasti solun geneettisen materiaalin tai DNA: n replikaatioon. Vaikka tämä tapahtuu melkein yhdessä eukaryoottisten kokonaisten solujen jakautumisen kanssa, yhden eukaryoottisen solun pilkkomista kutsutaan sytokineesi.

Palautetaan mieleen, että bakteerin DNA: ta ei ole pakattu ytimeen, vaan se istuu sytoplasmassa löyhästi järjestettyjen säikeiden joukossa.

Binaarifissiota valmisteltaessa koko bakteerisolu pidennetään koordinoidusti, jolloin sekä soluseinä että sytoplasma laajenevat. Kun näin tapahtuu, solu alkaa tehdä kokonaan uuden kopion DNA: sta (replikaatio).

"Linja", jota pitkin bakteeri jakautuu, nimeltään a väliseinä, muodostuu solun keskelle; väliseinän synteesi perustuu nimeltään proteiiniin FtsZ.

Aluksi väliseinä näyttää renkaalta, mutta sitten se työntää tiensä kohti solun vastakkaisia ​​puolia, mikä johtaa lopulta pilkkomiseen ja kahden tytärbakteerin muodostumiseen.

Koska binaarinen fissio johtaa kahden kokonaisen, toiminnallisen organismin muodostumiseen, bakteerien syntymisajat, jotka ovat usein annetaan tunteina, ovat yleensä paljon lyhyempiä kuin eukaryoottisten organismien, jotka mitataan tyypillisesti kuukausina tai vuotta.

Liittyvä aihe: Antibioottinen vastustuskyky