Bacteriën: definitie, typen en voorbeelden

Bacteriën zijn de meest voorkomende levende organismen op aarde, evenals enkele van de oudste bekende levensvormen. De eenvoud en kleine afmetingen van bacteriën maskeren in sommige opzichten de veerkracht, oudheid en alomtegenwoordigheid van deze levensvormen.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Bacteriën zijn eencellige organismen en vertegenwoordigen een van de twee domeinen binnen de taxonomische categorie die bekend staat als: prokaryoten. De andere is Archaea, die enkele van de extremere omgevingsomstandigheden van de aarde kan overleven.

Het woord "prokaryoot" komt van het Grieks voor "vóór de kern", wat het belangrijkste verschil benadrukt tussen prokaryoten en hun meer recent opkomende tegenhangers in de biosfeer, eukaryoten ("goede kern").

Kortom, prokaryoten zijn eencellige organismen met een anucleaat cel, terwijl eukaryoten meercellige organismen zijn met genucleëerd cellen; zeldzame uitzonderingen bestaan ​​in beide categorieën.

Bacteriën zijn actief in vrijwel elk bekend ecosysteem op de planeet (een ecosysteem is een verzameling organismen die met elkaar in wisselwerking staan ​​in een gemeenschappelijke fysieke omgeving).

Hoewel hun voornaamste bekendheid ligt in hun vermogen om een ​​reeks infectieziekten te veroorzaken, zijn velen van hen potentieel dodelijk, veel bacteriën spelen daadwerkelijk een gunstige rol in het leven van mensen en andere eukaryoten.

Wanneer twee verschillende soorten organismen samenleven op een manier die gunstig is voor beide, wordt dit symbiose. (Dit kan worden gecontrasteerd met parasitisme, waarbij een van de twee organismen profiteert ten nadele van de andere, bijvoorbeeld lintwormen die in de darmen van zoogdieren leven en daarbij gezondheidsproblemen veroorzaken.)

Een voorbeeld van een bacterie-menselijke symbiose is de productie door een bepaalde soort bacteriën van vitamine K, een essentieel molecuul bij de bloedstolling.

Andere bacteriën leven symbiotisch op de menselijke huid en elders in het lichaam, en ze kunnen helpen bij het vernietigen van ziekteverwekkende cellen en ook bij de spijsverteringsstelsel.

Bovendien zou het culinaire landschap er duidelijk anders uitzien zonder bacteriën in de mix. Zonder hen zou de wereld geen kaas, yoghurt en andere voedingsmiddelen hebben die voor hun productie afhankelijk zijn van de gecontroleerde en gecontroleerde activiteiten van deze micro-organismen.

Minder dan één procent van de bekende bacteriën is in staat om mensen ziek te maken.

Bacteriële infecties blijven echter wereldwijd een van de grootste doodsoorzaken en ziektes, vooral in gebieden met slechte sanitaire voorzieningen, hoge bevolkingsdichtheid en beperkte toegang tot de juiste antibiotica om bacteriën te bestrijden - volksgezondheidsproblemen die helaas vaak worden aangetroffen in combinatie.

Enkele van de meest voorkomende soorten bacteriën die pathogeen of ziekteverwekkend zijn bij mensen, zijn enkele van de Streptokokken en Stafylokokken net zoals e. coli.

Streptokokken en Stafylokokken zijn geslachtsnamen en elke categorie omvat een verscheidenheid aan pathogene soorten. e. coli, kort voor Escherichia coli, is een specifiek soort bacterie, dus de geslachts- en soortnaam zijn beide opgenomen, net als Homo sapiens verwijzen naar de moderne mens.

Tegenover de taxonomische wereld, wordt de geslachtsnaam altijd met een hoofdletter geschreven, terwijl de soortnaam dat nooit is.

Bacteriën dragen ook positief bij aan het wereldwijde ecosysteem door deel te nemen aan nutriënten recycling (bijvoorbeeld de koolstofcyclus, de stikstofcyclus).

Deze processen geven belangrijke koolstof- en stikstofbevattende moleculen terug die van de top van de zogenaamde voedselketen naar de bacteriën onderaan naar het systeem, waardoor ze beschikbaar komen voor nieuwe plant en dier groei; wanneer deze organismen sterven, vinden hun koolstof- en stikstofatomen hun weg terug naar de bodem en het water, vaak nadat bacteriën hun overblijfselen hebben afgebroken en energie hebben gewonnen voor hun eigen groei.

Bacteriën bestaan ​​al ongeveer 3,5 miljard jaar op aarde, wat betekent dat ze ongeveer driekwart zo lang bestaan ​​als de aarde zelf.

(Bedenk dat dinosauriërs ongeveer 65 miljoen jaar geleden uitgestorven zijn; dit is minder dan een-vijftigste zo diep in de geologische geschiedenis als het verschijnen van bacteriën is.)

Hun prokaryotische verwanten, de archaea, zijn al langer aanwezig. Mogelijk ziet u de termen met een hoofdletter; Archaea en Bacteria zijn ook de namen van de taxonomische domeinen die deze organismen omvatten.

De 'archeeën' hoeven in ieder geval niet te concurreren met hulpbronnen met andere organismen, want ze leven alleen in de meest ongunstige denkbare omgevingen: kokend heet of extreem zuur water, extreem zoute (zoute) poelen, zwavelzware vulkanische openingen en diep van binnen Antarctisch ijs.

De splitsing van bacteriën en archaea zou ongeveer 4 miljard jaar geleden hebben plaatsgevonden.

Hoewel het gemakkelijk is om bacteriën en archaea als nauwe verwanten te zien, zijn deze twee groepen organismen op biochemisch en genetisch niveau net zo verschillend van elkaar als van de mens.

Eukaryoten ontstonden voor het eerst miljoenen jaren na de eerste bacteriën, en hun opkomst wordt verondersteld het resultaat te zijn van het ene type prokaryoten dat een ander overspoelt op een manier die in de loop van de tijd "werkte"; stel je voor dat een AirBnB-verblijf verandert in een permanente huisgenootsituatie.

In het bijzonder de organellen binnen eukaryote cellen genaamd mitochondriën, die verantwoordelijk zijn voor het aerobe metabolisme en dus de relatief enorme afmetingen die eukaryoten kunnen bereiken als gevolg van hun afhankelijkheid van zuurstof (aëroob betekent "met zuurstof"), worden verondersteld ooit op zichzelf staande bacteriën te zijn geweest Rechtsaf.

Niemand wordt op unieke wijze gecrediteerd voor de ontdekking van bacteriën, maar de 17e-eeuwse Nederlandse wetenschapper Antony von Leeuwenhoek wordt gecrediteerd als de eerste die een microscoop gebruikte om uitgebreide studies hiervan uit te voeren organismen.

Pas in de 19e eeuw deden wetenschappers, waaronder Robert Koch en Louis Pasteur, leren dat bacteriën ziekten bij mensen kunnen veroorzaken, en het was pas kort voor de Tweede Wereldoorlog tegen het einde van de eerste helft van de 20e eeuw dat medische wetenschappers geïdentificeerd en begonnen antibiotica te gebruiken, dit zijn natuurlijke of synthetische chemicaliën die de reproductie van bacteriën kunnen stoppen, met of zonder de organismen te doden ronduit.

Net zoals dieren een duizelingwekkende reeks fysieke vormen van de ene soort naar de andere kunnen aannemen, omvatten verschillende soorten bacteriën verschillende vormen en maten, zoals beschreven in de volgende sectie.

Net zoals alle eukaryote cellen bepaalde kenmerken gemeen hebben, zijn veel eigenschappen van bacteriën universeel.

Misschien wel de belangrijkste onafhankelijke structuur van een bacterie is de celwand. (Merk op dat "slechts" ongeveer 90 procent van de bacteriën deze functie daadwerkelijk hebben.)

Afgezien van hun functie en chemische samenstelling, is de celwand, die zich buiten het celmembraan bevindt dat alle cellen hebben, wordt gebruikt om bacteriën te verdelen op basis van de reactie van de muur op een laboratoriumprocedure die de Gram-kleuring wordt genoemd.

Zogenaamde grampositieve (G+) bacteriën, die het grootste deel van de kleurstof behouden die bij het kleurproces wordt gebruikt, hebben wanden die een paarsachtige kleur vertonen wanneer ze worden gekleurd, terwijl gramnegatieve (G-) bacteriën, die het grootste deel van de kleurstof afgeven, verschijnen roze. (Traditioneel worden "gram-positief" en "gram-negatief" niet met een hoofdletter geschreven, ondanks dat het stamwoord een eigennaam is.)

Zowel G+ als G- bacteriële celwanden bevatten stoffen die peptidoglycanen die nergens anders in de natuur voorkomen.

Ongeveer 90 procent van de G+ celwanden is gemaakt van peptidoglycanen, de rest bestaat uit teichoïschzuur.

Daarentegen bestaat slechts ongeveer 10 procent van de wanden van G-bacteriële cellen uit peptidoglycanen. G-bacteriën hebben ook een plasmamembraan aan de buitenkant van de celwand als aanvulling op de primaire celmembraan eronder.

Samen vormen de celwand en de een of twee celmembranen van een bacterie wat gezamenlijk de wordt genoemd cel envelop.

De genetische informatie van bacteriën zit in deoxyribonucleïnezuur (DNA), net als bij eukaryoten. Bacteriële cellen missen echter kernen, waar DNA wordt gevonden in eukaryoten, dus bacterieel DNA wordt gevonden in de cytoplasma (de substantie van de cel in het celmembraan) in een losse opstelling van strengen genaamd de nucleoïde.

•••Wetenschap

Buiten de celwand en projecteren naar de buitenomgeving zijn verschillende structuren die deelnemen aan het verplaatsen van de bacteriën en het uitwisselen van genetische informatie met andere bacteriën.

EEN flagellum is een zweepachtige projectie die net als een propeller op een boot werkt, en het bestaat uit een gloeidraad, een haak en een motor, die allemaal zijn gemaakt van verschillende eiwitten.

EEN pilum (meervoud pili) is een kleiner, haarachtig uitsteeksel dat een kleine rol kan spelen bij de voortbeweging, maar het wordt meestal gebruikt om de bacteriën aan de oppervlakken van andere cellen te hechten. Wanneer deze andere cel zelf een bacterie is, kan het resultaat conjugatie zijn, of het verplaatsen van DNA van de ene bacteriële cel naar de andere.

ribosomen, die ook aanwezig zijn in eukaryoten, zijn de plaatsen van eiwitsynthese in cellen.

Deze structuren worden verspreid in het cytoplasma gevonden en gebruiken informatie die via DNA is gecodeerd in boodschapper-ribonucleïnezuur (mRNA) om specifieke eiwitten te bouwen van aminozuursubeenheden die door andere eiwitten naar de ribosomen worden gependeld.

Naast het indelen van bacteriën in categorieën op basis van hun eerder genoemde celwandkleuringsgedrag, kunnen bacteriën worden onderscheiden op basis van hun vorm.

Er zijn drie basisvormen:

1. Kokken (enkelvoud: coccus), die ongeveer bolvormig zijn
2. bacillen (bacil), die staafvormig zijn
3. S_pirilla_ (spirillum), die in een spiraalvorm zijn gedraaid.

Kokken worden vaak gevonden in kolonies.

diplokokken zijn cocci in paren gerangschikt; streptokokken zijn te vinden in ketens. Stafylokokken bestaan ​​in onregelmatige, druifachtige clusters. Bacillen zijn groter dan kokken, en wanneer ze zich delen, kan het resultaat een ketting zijn (streptobacillen) of een bolvormige sterrenhoop (coccobacillen).

Ten slotte is de spirilla er in drie eigen smaken: de vibrio, wat een gebogen staaf is, in de vorm van een komma; de spirocheet, een dunne en flexibele spiraal; en de "typische" Spirillum, die een stijve spiraal vormt.

Bacteriën reproduceren door een proces genaamd binaire splijting, wat resulteert in de vorming van twee dochterbacteriën, elk vrijwel identiek aan de "ouder" bacterie in samenstelling en gelijk aan elkaar in grootte.

Dit is een ongeslachtelijke vorm van voortplanting en het is vergelijkbaar met de mitose die wordt gezien in eukaryote cellen.

Mitose verwijst echter strikt naar de replicatie van het genetische materiaal van een cel, of DNA. Hoewel dit bijna samenvalt met de deling van hele eukaryote cellen, wordt de splitsing van één eukaryote cel in twee genoemd. cytokinese.

Bedenk dat het DNA van een bacterie niet in een kern is verpakt, maar eerder in het cytoplasma zit in een reeks losjes georganiseerde strengen.

Ter voorbereiding op binaire splitsing verlengt de gehele bacteriecel zich op een gecoördineerde manier, waarbij zowel de celwand als het cytoplasma groter worden. Terwijl dit gebeurt, begint de cel een compleet nieuwe kopie van zijn DNA te maken (replicatie).

De "lijn" waarlangs de bacterie zich zal delen, genaamd a tussenschot, vormt zich in het midden van de cel; de synthese van het septum is afhankelijk van een eiwit genaamd FtsZ.

In het begin lijkt het septum op een ring, maar dan baant het zich een weg naar tegenoverliggende zijden van de cel, wat uiteindelijk leidt tot splitsing en de vorming van twee dochterbacteriën.

Omdat binaire splitsing resulteert in de vorming van twee hele, functionele organismen, de generatietijden van bacteriën, die: vaak gegeven in uren, zijn gewoonlijk veel korter dan die van eukaryote organismen, die typisch worden gemeten in maanden of jaar.

Verwant onderwerp: Resistentie tegen antibiotica