Bakterier: Definisjon, typer og eksempler

Bakterier er de mest levende organismer på planeten, så vel som noen av de eldste livsformene som er kjent. Enkelheten og de små dimensjonene til bakterier maskerer på noen måter motstandsdyktigheten, antikken og allestedsnærværende av disse livsformene.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Bakterier er encellede organismer, og de representerer ett av to domener innenfor den taksonomiske kategorien kjent som prokaryoter. Den andre er Archaea, som kan overleve noen av jordens mer ekstreme miljøforhold.

Ordet "prokaryote"kommer fra gresk for" før kjerne ", som fremhever hovedforskjellen mellom prokaryoter og deres nyere kolleger i biosfæren, eukaryoter ("god kjerne").

Kort sagt, prokaryoter er encellede organismer med en anucleate celle, mens eukaryoter er flercellede organismer med kjernefysisk celler; sjeldne unntak eksisterer i begge kategorier.

Bakterier er aktive i praktisk talt alle kjente økosystemer på planeten (et økosystem er en samling av organismer som samhandler i et felles fysisk miljø).

Mens deres primære beryktelse ligger i deres evne til å forårsake et antall smittsomme sykdommer, er det mange av dem potensielt dødelig, spiller mange bakterier faktisk gunstige roller i menneskers og andre menneskers liv eukaryoter.

Når to forskjellige typer organismer lever sammen på måter som er gunstige for begge, kalles dette symbiose. (Dette kan kontrasteres med parasittisme, hvor den ene av de to organismen har fordeler til skade for den andre, f.eks. bendelorm som lever i tarmen til pattedyr og forårsaker menneskers helseproblemer i prosessen.)

Ett eksempel på bakterier-menneskelig symbiose er fremstilling av en spesiell type bakterier av vitamin K, et viktig molekyl i koagulering av blod.

Andre bakterier lever symbiotisk på menneskelig hud og andre steder i kroppen, og de kan bidra til å ødelegge sykdomsfremkallende celler, samt hjelpe til med å Fordøyelsessystemet.

I tillegg ville det kulinariske landskapet være markant annerledes uten bakterier i blandingen. Uten dem ville verden ikke ha ost, yoghurt og andre matvarer som er avhengige av de kontrollerte og overvåket aktivitetene til disse mikroorganismene for deres produksjon.

Mindre enn en prosent av kjente bakterier er i stand til å forårsake sykdom hos mennesker.

Bakterielle infeksjoner er imidlertid fortsatt en av de største årsakene til død og sykdom over hele verden, spesielt i områder med dårlig sanitet, høyt befolkningstetthet og begrenset tilgang til riktig antibiotika for å bekjempe bakterier - folkehelseproblemer som dessverre ofte finnes i kombinasjon.

Noen av de vanligste typene bakterier som er patogene, eller sykdomsfremkallende, hos mennesker er noen av de Streptokokker og Stafylokokker i tillegg til E. coli.

Streptokokker og Staphylococcus er slektsnavn, og hver kategori inneholder en rekke patogene arter. E. coli, kort for Escherichia coli, er en bestemt type bakterier, så slekten og artsnavnet er begge inkludert, akkurat som Homo sapiens å referere til moderne mennesker.

Over taksonomiske verden, er slektsnavnet alltid stort, mens artsnavnet aldri er det.

Bakterier bidrar også positivt til det globale økosystemet ved å delta i resirkulering av næringsstoffer (f.eks. karbonsyklusen, nitrogensyklusen).

Disse prosessene returnerer viktige karbon- og nitrogenholdige molekyler som har passert fra toppen av såkalt næringskjede til bakteriene nederst til systemet, noe som gjør dem tilgjengelige for nye planter og dyr vekst; når disse organismene dør, finner karbon- og nitrogenatomer deres vei tilbake i jord og vann, ofte etter at bakterier har handlet for å bryte ned restene og trekke ut energi for egen vekst.

Bakterier har eksistert på jorden i omtrent 3,5 milliarder år, noe som betyr at de har eksistert i rundt tre fjerdedeler så lenge som jorden selv.

(Tenk at det antas at dinosaurer er utryddet for rundt 65 millioner år siden; dette er mindre enn ett-femtiende så dypt inn i geologisk historie som utseendet til bakterier er.)

Deres prokaryote slektninger, The archaea, har vært til stede enda lenger. Du ser kanskje vilkårene med store bokstaver; Archaea og bakterier er også navnene på de taksonomiske domenene som omfatter disse organismer.

"Arkæerne", om ikke annet, trenger ikke å konkurrere med ressurser med andre organismer, for de bor bare de mest ugunstige tenkelige miljøer: kokende varmt eller ekstremt surt vann, ekstremt salt (salt) bassenger, svoveltunge vulkanske åpninger og dypt inne Antarktis.

Det antas at splittelsen av bakterier og archaea skjedde for rundt 4 milliarder år siden.

Selv om det er lett å se bakterier og archaea som nære fettere, på det biokjemiske og genetiske nivået, er disse to gruppene av organismer like forskjellige fra hverandre som den ene er fra mennesker.

Eukaryoter dukket først opp millioner av år etter de første bakteriene, og deres antagelse antas å være et resultat av en type prokaryot som slukte en annen på en måte som "fungerte" over tid; tenk deg at et AirBnB-opphold blir en permanent romkameratsituasjon.

Spesielt, den organeller inne i eukaryote celler kalt mitokondrier, som er ansvarlige for aerob metabolisme og dermed de relativt store størrelsene eukaryoter kan nå pga deres avhengighet av oksygen (aerobt betyr "med oksygen") antas å ha vært frittstående bakterier en gang i seg selv Ikke sant.

Det er ingen som unikt blir kreditert oppdagelsen av bakterier, men den nederlandske forskeren Antony fra 1600-tallet von Leeuwenhoek er kreditert for å være den første til å bruke et mikroskop for å gjennomføre omfattende studier av disse organismer.

Først på 1800-tallet gjorde forskere, blant dem Robert Koch og Louis Pasteur, lær at bakterier kan forårsake sykdom hos mennesker, og det var ikke før kort tid før andre verdenskrig mot slutten av første halvdel av det 20. århundre at medisinske forskere identifiserte og begynte å bruke antibiotika, som er naturlige eller syntetiske kjemikalier som kan stoppe reproduksjon av bakterier i sporene, med eller uten å drepe organismer direkte.

Akkurat som dyr kan ta på seg et svimlende utvalg av fysiske former fra en art til den neste, spenner forskjellige typer bakterier over en rekke former og størrelser, som beskrevet i neste avsnitt.

Akkurat som alle eukaryote celler har visse funksjoner til felles, er imidlertid mange bakterieattributter universelle.

Kanskje den viktigste uavhengige strukturen til en bakterie er celleveggen. (Merk at "bare" omtrent 90 prosent av bakteriene faktisk har denne funksjonen.)

Bortsett fra deres funksjon og kjemiske sminke, er celleveggen, som er utenfor cellemembranen som alle celler har, brukes til å dele bakterier på grunnlag av veggens respons på en laboratorieprosedyre kalt Gram-flekken.

Såkalte grampositive (G +) bakterier, som beholder det meste av fargestoffet som brukes i fargeprosessen, har vegger som har en purpurfarge farge når den farges, mens gramnegative (G-) bakterier, som frigjør det meste av fargestoffet, ser ut rosa. (Tradisjonelt er ikke "grampositive" og "gramnegative" store bokstaver til tross for at rotordet er et substantiv.)

Både G + og G- bakteriecellevegger inneholder stoffer som kalles peptidoglykaner som ikke finnes noe annet sted i naturen.

Cirka 90 prosent av G + celleveggene er laget av peptidoglykaner, mens resten består av teichoicsyre.

I motsetning til dette består bare omtrent 10 prosent av veggene til G-bakterieceller av peptidoglykaner. G-bakterier inkluderer også en plasmamembran på utsiden av celleveggen for å utfylle den primære cellemembran under den.

Sammen utgjør celleveggen og en eller to cellemembraner til en bakterie det som kollektivt kalles cellekonvolutt.

Den genetiske informasjonen til bakterier er inneholdt i deoksyribonukleinsyre (DNA), akkurat som i eukaryoter. Bakterieceller mangler imidlertid kjerner, det er der DNA finnes i eukaryoter, så bakterielt DNA finnes i cytoplasma (stoffet i cellen i cellemembranen) i et løst arrangement av tråder som kalles nukleoid.

•••Vitenskap

Eksternt til celleveggen og projiserende til det ytre miljøet er forskjellige strukturer som deltar i å bevege bakteriene rundt og utveksle genetisk informasjon med andre bakterier.

EN flagellum er en piskelignende projeksjon som fungerer omtrent som en propell på en båt, og den består av et glødetråd, en krok og en motor, som alle er laget av forskjellige proteiner.

EN pilum (flertall pili) er en mindre, håraktig projeksjon som kan spille en liten rolle i bevegelse, men det brukes oftest til å feste bakteriene til overflatene andre celler. Når denne andre cellen i seg selv er en bakterie, kan resultatet være konjugering, eller å flytte DNA fra en bakteriecelle til den neste.

Ribosomer, som også er tilstede i eukaryoter, er stedene for proteinsyntese i celler.

Funnet spredt i cytoplasmaet, bruker disse strukturene informasjon kodet via DNA i messenger ribonukleinsyre (mRNA) for å bygge spesifikke proteiner fra aminosyreunderenheter som sendes til ribosomene av andre proteiner.

I tillegg til å dele bakterier i kategorier på grunnlag av deres nevnte celleveggfarging, kan bakterier skilles ut på grunn av deres former.

Det er tre grunnleggende former:

1. Cocci (entall: coccus), som er omtrent sfæriske
2. Baciller (bacillus), som er stavformede
3. S_pirilla_ (spirillum), som er vridd til en spiralform.

Cocci finnes ofte i kolonier.

Diplokokker er cocci ordnet i par; streptokokker finnes i lenker. Stafylokokker eksisterer i uregelmessige, grapelike klynger. Baciller er større enn kokker, og når de deler seg, kan resultatet være en kjede (streptobaciller) eller en kulehoper (coccobacilli).

Til slutt kommer spirillaen i tre egne smaker: vibrio, som er en buet stang, formet som et komma; de spirochete, en tynn og fleksibel spiral; og det "typiske" spirillum, som danner en stiv spiral.

Bakterier reproduseres ved en prosess som kalles binær fisjon, som resulterer i dannelsen av to datterbakterier, hver praktisk talt identisk med "foreldre" -bakterien i sammensetning og lik hverandre i størrelse.

Dette er en aseksuell form for reproduksjon, og den ligner på mitosen som ses i eukaryote celler.

Mitose refererer imidlertid strengt til replikasjon av en celles genetiske materiale, eller DNA. Mens dette skjer nesten sammen med delingen av hele eukaryote celler, kalles spaltingen av en eukaryot celle i to cytokinese.

Husk at DNA fra en bakterie ikke er pakket inn i en kjerne, men heller sitter i cytoplasmaet i et sett med løst organiserte tråder.

Som forberedelse for binær fisjon forlenger hele bakteriecellen på en koordinert måte, med både celleveggen og cytoplasmaet som blir mer omfattende. Når dette skjer, begynner cellen å lage en fullstendig ny kopi av DNA sitt (replikasjon).

"Linjen" langs hvilken bakterien vil dele seg, kalles a septum, dannes i midten av cellen; syntesen av septum er avhengig av et protein som kalles FtsZ.

Først ser septum ut som en ring, men deretter skyver den seg mot motsatte sider av cellen, noe som til slutt fører til spaltning og dannelse av to datterbakterier.

Fordi binær fisjon resulterer i dannelsen av to hele, funksjonelle organismer, generasjonstiden for bakterier, som er ofte gitt i timer, er vanligvis mye kortere enn for eukaryote organismer, som vanligvis måles i måneder eller år.

Relatert emne: Antibiotikaresistens