Baktērijas: definīcija, veidi un piemēri

Baktērijas ir visizplatītākie dzīvie organismi uz planētas, kā arī dažas senākās zināmās dzīvības formas. Baktēriju vienkāršība un niecīgie izmēri dažos veidos maskē izturību, senatnīgumu un visuresamība no šīm dzīvības formām.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Baktērijas ir vienšūnas organismi, un tās pārstāv vienu no divām taksonomiskās kategorijas jomām, kas pazīstamas kā prokarioti. Otra ir Arheja, kas var izdzīvot dažos Zemes ekstrēmākajos vides apstākļos.

Vārds "prokariots"nāk no grieķu valodas" pirms kodola ", kas izceļ galveno atšķirību starp prokariotiem un to nesen radušajiem kolēģiem biosfērā, eikarioti ("labs kodols").

Īsāk sakot, prokarioti ir vienšūnas organismi ar anukleāts šūna, savukārt eikarioti ir daudzšūnu organismi ar kodols šūnas; reti izņēmumi pastāv abās kategorijās.

Baktērijas ir aktīvas praktiski visās zināmajās planētas ekosistēmās (ekosistēma ir organismu kopums, kas mijiedarbojas kopējā fiziskajā vidē).

Kaut arī viņu galvenā slava ir viņu spējā izraisīt infekcijas slimību izplatību, daudzi no viņiem potenciāli letāls, daudzām baktērijām faktiski ir izdevīga loma cilvēku un citu cilvēku dzīvē eikarioti.

Kad divi dažādi organismu veidi dzīvo kopā abiem izdevīgā veidā, to sauc simbioze. (To var pretstatīt parazītisms, kur viens no diviem organismiem nāk par labu otram, piemēram, lenteņi, kas dzīvo zīdītāju zarnās un šajā procesā rada cilvēku veselības problēmas.)

Viens baktēriju un cilvēku simbiozes piemērs ir K vitamīna, kas ir būtiska molekula asins recēšanā, ražošana, izmantojot noteiktas baktēriju sugas.

Citas baktērijas simbiotiski dzīvo uz cilvēka ādas un citur organismā, un tās var palīdzēt iznīcināt slimības izraisošās šūnas, kā arī palīdzēt gremošanas sistēma.

Turklāt kulinārijas ainava būtu ievērojami atšķirīga, ja maisījumā nebūtu baktēriju. Bez tiem pasaulē nebūtu siera, jogurta un citu pārtikas produktu, kuru ražošanā paļaujas uz kontrolētām un kontrolētām šo mikroorganismu darbībām.

Mazāk nekā viens procents zināmo baktēriju spēj izraisīt cilvēku saslimšanu.

Tomēr baktēriju infekcijas joprojām ir viens no lielākajiem nāves un slimību cēloņiem visā pasaulē, īpaši apgabalos, kur sanitārija ir slikta un augsta iedzīvotāju blīvums un ierobežota pieeja pareizajām antibiotikām, lai apkarotu baktērijas - sabiedrības veselības problēmas, kuras diemžēl bieži sastopamas kombinācija.

Daži no biežāk sastopamajiem baktēriju veidiem, kas cilvēkiem ir patogēni vai izraisa slimības, ir daži no tiem Streptokoki un Stafilokoki kā arī E. koli.

Streptokoks un Stafilokoks ir ģints nosaukumi, un katrā kategorijā ietilpst dažādas patogēnās sugas. E. koli, saīsinājums no Escherichia coli, ir noteikta veida baktērijas, tāpēc gan ģints, gan sugas nosaukums ir iekļauti, tāpat kā Homo sapiens atsaukties uz mūsdienu cilvēkiem.

Pāri taksonomiskā pasaule, ģints nosaukums vienmēr ir ar lielo burtu, bet sugas nosaukums nekad nav.

Baktērijas pozitīvi ietekmē arī pasaules ekosistēmu, piedaloties barības vielu pārstrāde (piemēram, oglekļa cikls, slāpekļa cikls).

Šie procesi atgriež svarīgas oglekli un slāpekli saturošas molekulas, kas ir pagājušas no tā sauktā barības ķēde pie baktērijām sistēmas apakšā, padarot tās pieejamas jauniem augiem un dzīvniekiem izaugsme; kad šie organismi mirst, to oglekļa un slāpekļa atomi atgriežas augsnē un ūdenī, bieži vien pēc tam, kad baktērijas ir rīkojušās, lai sadalītu viņu atliekas un iegūtu enerģiju pašu augšanai.

Baktērijas uz Zemes pastāv aptuveni 3,5 miljardus gadu, tas nozīmē, ka tās ir bijušas apmēram trīs ceturtdaļas tikpat ilgi kā pati Zeme.

(Apsveriet, ka tiek uzskatīts, ka dinozauri ir izmiruši apmēram pirms 65 miljoniem gadu; tas ir mazāk nekā vienspiecdesmitais tikpat dziļi ģeoloģiskajā vēsturē kā baktēriju izskats.)

Viņu prokariotu radinieki arheja, ir bijuši klāt vēl ilgāk. Jūs varat redzēt, ka vārdi ir rakstīti ar lielo burtu; Arhejas un baktērijas ir arī taksonomisko domēnu nosaukumi, kas aptver šos organismus.

"Arheiešiem", ja nekas cits, nav jākonkurē ar resursiem ar citiem organismiem, jo ​​tie dzīvo tikai visnelabvēlīgākajos apstākļos iedomājamas vides: vārošs karsts vai ārkārtīgi skābs ūdens, īpaši sāļi (sāļi) baseini, sēra smagas vulkāniskās atveres un dziļi iekšpusē Antarktīdas ledus.

Tiek uzskatīts, ka baktēriju un arheju sadalīšanās ir notikusi apmēram pirms 4 miljardiem gadu.

Lai gan baktērijas un arhejas ir viegli saskatīt kā tuvus brālēnus, bioķīmiskajā un ģenētiskajā līmenī šīs divas organismu grupas tikpat atšķiras viena no otras kā viena, tā otra no citām.

Eikarioti pirmo reizi parādījās miljoniem gadu pēc pirmajām baktērijām, un tiek uzskatīts, ka to parādīšanās ir viena prokariota veida rezultāts, kas pārņem citu tā, lai laika gaitā "izdotos"; iedomājieties, kā AirBnB uzturēšanās pārvēršas par pastāvīgu istabas biedru.

Konkrēti organellas iekšpusē eikariotu šūnas mitohondrijos, kas ir atbildīgi par aerobo metabolismu un līdz ar to var sasniegt salīdzinoši masīvos izmērus tiek uzskatīts, ka viņu paļaušanās uz skābekli (aerobā nozīmē "ar skābekli") savulaik ir bijušas brīvi stāvošas baktērijas pa labi.

Nevienam cilvēkam baktēriju atklāšana nav unikāla, bet gan 17. gadsimta holandiešu zinātnieks Antonijs von Leeuwenhoek tiek uzskatīts par pirmo, kurš mikroskopu izmantoja, lai veiktu plašus šo pētījumu pētījumus organismiem.

Tikai 1800. gados zinātnieki, tostarp Roberts Kohs un Luiss Pastērs, uzziniet, ka baktērijas var izraisīt cilvēku slimības, un medicīnas zinātnieki tikai neilgi pirms Otrā pasaules kara 20. gadsimta pirmās puses beigās identificēja un sāka lietot antibiotikas, kas ir dabiskas vai sintētiskas ķīmiskas vielas, kas var apturēt baktēriju reprodukciju savās pēdās, nogalinot organismus vai bez tiem tieši.

Tāpat kā dzīvnieki var iegūt no vienas sugas uz otru reibinošu fizisko formu klāstu, dažāda veida baktērijas aptver dažādas formas un izmērus, kā aprakstīts nākamajā sadaļā.

Tāpat kā visām eikariotu šūnām ir noteiktas kopīgas iezīmes, tomēr daudzi baktēriju atribūti ir universāli.

Varbūt vissvarīgākā baktērijas neatkarīgā struktūra ir šūnapvalki. (Ņemiet vērā, ka šī īpašība faktiski pieder tikai aptuveni 90 procentiem baktēriju.)

Neatkarīgi no to funkcijas un ķīmiskās uzbūves, šūnu siena, kas ir ārpus šūnas membrānas, ir tā, ka visas šūnas ir, izmanto baktēriju sadalīšanai, pamatojoties uz sienas reakciju uz laboratorijas procedūru, ko sauc par Grama traipu.

Tā sauktajām grampozitīvajām (G +) baktērijām, kas saglabā lielāko daļu krāsošanas procesā izmantotās krāsas, ir sienas, iekrāso purpursarkanu krāsu, turpretī gramnegatīvās (G-) baktērijas, kas izdala lielāko daļu krāsas, parādās rozā. (Tradicionāli "gram-pozitīvs" un "gram-negatīvs" netiek lietots ar lielo burtu, neskatoties uz to, ka saknes vārds ir īpašvārds.)

Gan G +, gan G- baktēriju šūnu sieniņās ir vielas, ko sauc peptidoglikāni kas dabā nav atrodami nekur citur.

Aptuveni 90 procenti no G + šūnu sienām ir izgatavoti no peptidoglikāniem, pārējie sastāv no teichoicskābe.

Turpretī tikai aptuveni 10 procenti G-baktēriju šūnu sienu sastāv no peptidoglikāniem. G-baktērijās ir arī plazmas membrāna šūnas sienas ārpusē, lai papildinātu primāro šūnu membrānu zem tā.

Šūnu siena un viena vai divas baktērijas šūnu membrānas kopā veido to, ko kopā sauc par šūnu aploksne.

Baktēriju ģenētiskā informācija ir dezoksiribonukleīnskābē (DNS), tāpat kā eikariotos. Baktēriju šūnās tomēr trūkst kodolu, kur DNS atrodas eikariotos, tāpēc baktēriju DNS ir atrodama citoplazma (šūnas viela šūnas membrānā) brīvā virkņu izvietojumā, ko sauc par nukleoīds.

•••Zinātniskā

Ārpus šūnas sienas un projicēšanās uz ārējo vidi ir dažādas struktūras, kas piedalās baktēriju pārvietošanā un ģenētiskās informācijas apmaiņā ar citām baktērijām.

A flagellum ir pātagai līdzīga projekcija, kas darbojas līdzīgi kā laivas dzenskrūve, un tā sastāv no kvēldiega, āķa un motora, kas visi ir izgatavoti no dažādiem proteīniem.

A pilum (daudzskaitlis pili) ir mazāka, matiem līdzīga projekcija, kurai var būt maza nozīme kustībā, taču to visbiežāk izmanto baktēriju piestiprināšanai citu šūnu virsmām. Kad šī cita šūna pati par sevi ir baktērija, rezultāts var būt konjugācija vai DNS pārvietošana no vienas baktēriju šūnas uz nākamo.

Ribosomas, kas atrodas arī eikariotos, ir olbaltumvielu sintēzes vietas šūnās.

Šīs struktūras, kas atrastas izkaisītas citoplazmā, izmanto struktūru, kas caur DNS kodēta kurjera ribonukleīnskābē (mRNS), lai izveidotu specifiskas olbaltumvielas no aminoskābju apakšvienībām, kuras citi proteīni piegādā ribosomām.

Papildus baktēriju sadalīšanai kategorijās, pamatojoties uz iepriekš minēto šūnu sienu krāsošanas uzvedību, baktērijas var atšķirt pēc to formas.

Tur ir trīs pamatformas:

1. Koki (vienskaitlī: coccus), kas ir aptuveni sfēriski
2. Baciļi (bacillus), kas ir stieņa formas
3. S_pirilla_ (spirillum), kas savīti spirāles formā.

Koki bieži sastopami kolonijās.

Diplokoki ir koki, kas sakārtoti pa pāriem; streptokoki ir atrodami ķēdēs. Stafilokoki pastāv neregulāros, vīnogu veidotos kopās. Baciļi ir lielāki par kokiem, un, sadaloties, rezultāts var būt ķēde (streptobacilli) vai lodveida kopa (kokcobacilli).

Visbeidzot, spirillai ir trīs atsevišķi aromāti: vibrio, kas ir izliekts stienis, kas veidots kā komats; spirohete, plāna un elastīga spirāle; un "tipisks" spirillum, kas veido stingru spirāli.

Baktērijas vairojas ar procesu, ko sauc binārā skaldīšana, kā rezultātā veidojas divas meitas baktērijas, kas katra pēc sastāva praktiski ir identiskas "vecākajai" baktērijai un pēc izmēra ir vienādas ar otru.

Šī ir aseksuāla reprodukcijas forma, un tā ir līdzīga mitozei, kas novērojama eikariotu šūnās.

Tomēr mitoze attiecas tikai uz šūnas ģenētiskā materiāla jeb DNS replikāciju. Kaut arī tas notiek gandrīz saskaņoti ar visu eikariotu šūnu dalīšanos, tiek saukta vienas eikariotu šūnu šķelšanās divās daļās. citokinēze.

Atgādināsim, ka baktērijas DNS nav iesaiņots kodolā, bet gan sēž citoplazmā brīvi organizētu virkņu komplektā.

Gatavojoties binārai skaldīšanai, visa baktēriju šūna koordinēti pagarinās, paplašinoties gan šūnu sienām, gan citoplazmai. Kad tas notiek, šūna sāk izgatavot pilnīgi jaunu savas DNS kopiju (replikāciju).

"Līnija", pa kuru baktērija sadalīsies, ko sauc par a starpsiena, veidojas šūnas centrā; starpsienas sintēze balstās uz proteīnu, ko sauc FtsZ.

Sākumā starpsiena izskatās kā gredzens, bet pēc tam tā virzās uz pretējām šūnas pusēm, galu galā novedot pie šķelšanās un divu meitas baktēriju veidošanās.

Tā kā binārā šķelšanās rezultātā veidojas divi veseli, funkcionāli organismi, baktēriju paaudzes laiki, kas ir bieži tiek ievadītas stundās, parasti ir daudz īsākas nekā eikariotu organismiem, kuras parasti mēra mēnešos vai gadiem.

Saistītā tēma: Antibiotiku rezistence