Бактерии: определение, типы и примеры

Бактерии - это самые многочисленные живые организмы на планете, а также одни из самых древних известных форм жизни. Простота и крошечные размеры бактерий в некотором роде маскируют жизнестойкость, древность и повсеместность этих форм жизни.

TL; DR (слишком длинный; Не читал)

Бактерии - одноклеточные организмы, и они представляют собой один из двух доменов в таксономической категории, известной как прокариоты. Другой - архей, способный выжить в некоторых из наиболее экстремальных экологических условий Земли.

Слово "прокариот«происходит от греческого слова« до ядра », что подчеркивает основное различие между прокариотами и их недавно появившимися аналогами в биосфере, эукариоты («хорошее ядро»).

Короче говоря, прокариоты - это одноклеточные организмы с безъядерный клетки, а эукариоты - многоклеточные организмы с зародился клетки; в обеих категориях существуют редкие исключения.

Бактерии активны практически во всех известных экосистемах на планете (экосистема - это совокупность организмов, взаимодействующих в общей физической среде).

Хотя их основная известность заключается в их способности вызывать ряд инфекционных заболеваний, многие из них потенциально смертельные, многие бактерии на самом деле играют полезную роль в жизни людей и других эукариоты.

Когда два разных вида организмов живут вместе так, чтобы приносить пользу обоим, это называется симбиоз. (Это можно противопоставить паразитизм, где один из двух организмов приносит пользу в ущерб другому, например, ленточные черви, живущие в кишечнике млекопитающих и вызывающие при этом проблемы со здоровьем человека.)

Одним из примеров симбиоза бактерий и человека является производство конкретным видом бактерий витамина К, важной молекулы для свертывания крови.

Другие бактерии симбиотически живут на коже человека и в других частях тела, и они могут помочь уничтожить болезнетворные клетки, а также помочь в пищеварительная система.

Кроме того, без бактерий кулинарный ландшафт был бы совершенно другим. Без них в мире не было бы сыра, йогурта и других пищевых продуктов, производство которых зависит от контролируемой и контролируемой активности этих микроорганизмов.

Менее одного процента известных бактерий способны вызывать болезни у людей.

Однако бактериальные инфекции остаются одной из основных причин смерти и болезней во всем мире, особенно в районах с плохой санитарией, высоким уровнем санитарии. плотность населения и ограниченный доступ к нужным антибиотикам для борьбы с бактериями - проблемы общественного здравоохранения, которые, к сожалению, часто встречаются в комбинация.

Некоторые из наиболее распространенных типов бактерий, которые являются патогенными или вызывают болезни у людей, являются одними из Стрептококки а также Стафилококки также как и Э. coli.

Стрептококк а также Стафилококк являются названиями родов, и каждая категория включает множество патогенных видов. Э. кишечная палочка, Короче для кишечная палочка, представляет собой особый вид бактерий, поэтому включены и род, и название вида, как и Homo sapiens для обозначения современных людей.

Через таксономический мир, название рода всегда пишется с большой буквы, а название вида - никогда.

Бактерии также вносят положительный вклад в глобальную экосистему, участвуя в переработка питательных веществ (например, углеродный цикл, азотный цикл).

Эти процессы возвращают важные углеродные и азотсодержащие молекулы, которые прошли сверху так называемая пищевая цепочка к бактериям внизу системы, делая их доступными для новых растений и животных рост; когда эти организмы умирают, их атомы углерода и азота возвращаются в почву и воду, часто после того, как бактерии разложили их останки и извлекли энергию для собственного роста.

Бактерии существуют на Земле около 3,5 миллиардов лет, а это означает, что они существуют примерно на три четверти длины самой Земли.

(Учтите, что динозавры, как полагают, вымерли около 65 миллионов лет назад; это меньше одного-пятидесятый так же глубоко в геологической истории, как появление бактерий.)

Их прокариотические родственники, археи, присутствовали даже дольше. Вы можете увидеть термины, написанные с заглавной буквы; Археи и бактерии - это также названия таксономических доменов, охватывающих эти организмы.

«Археи», как минимум, не должны конкурировать за ресурсы с другими организмами, поскольку они населяют только самые неблагоприятные среда, которую можно вообразить: кипящая горячая или чрезвычайно кислая вода, чрезвычайно соленые (соленые) бассейны, вулканические отверстия с высоким содержанием серы и глубоко внутри Антарктический лед.

Считается, что разделение бактерий и архей произошло около 4 миллиардов лет назад.

Хотя легко рассматривать бактерии и архей как близких родственников, на биохимическом и генетическом уровне эти две группы организмов так же отличаются друг от друга, как и каждая из них от людей.

Эукариоты впервые появились через миллионы лет после появления первых бактерий, и предполагается, что их появление является результатом поглощения одним типом прокариот другого, что «сработало» с течением времени; Представьте, что пребывание на AirBnB превращается в постоянного соседа по комнате.

В частности, органеллы внутри эукариотических клеток, называемых митохондрии, которые отвечают за аэробный метаболизм и, таким образом, эукариоты могут достигать сравнительно больших размеров благодаря их зависимость от кислорода (аэробное означает «с кислородом»), как полагают, когда-то были самостоятельными бактериями. верно.

Ни одному человеку не приписывают открытие бактерий, но голландский ученый 17-го века Антоний Фон Левенгук считается первым, кто использовал микроскоп для проведения обширных исследований этих организмы.

Только в 1800-х годах ученые, в том числе Роберт Кох и Луи Пастер, узнают, что бактерии могут вызывать болезни у людей, и только незадолго до Второй мировой войны, ближе к концу первой половины 20 века, ученые-медики идентифицировали и начали использовать антибиотики, которые являются натуральными или синтетическими химическими веществами, которые могут остановить размножение бактерий на своем пути, с уничтожением или без уничтожения организмов. прямо.

Подобно тому, как животные могут принимать головокружительное множество физических форм от одного вида к другому, разные типы бактерий охватывают множество форм и размеров, как описано в следующем разделе.

Однако так же, как все эукариотические клетки имеют определенные общие черты, многие свойства бактерий универсальны.

Пожалуй, самая важная независимая структура бактерии - это клеточная стенка. (Обратите внимание, что «только» около 90 процентов бактерий действительно обладают этой функцией.)

Помимо своей функции и химического состава, клеточная стенка, которая находится вне клеточной мембраны, все клетки have, используется для разделения бактерий на основе реакции стенки на лабораторную процедуру, называемую окрашиванием по Граму.

Так называемые грамположительные (G +) бактерии, которые удерживают большую часть красителя, используемого в процессе окрашивания, имеют стенки, которые при окрашивании имеют пурпурный цвет, в то время как грамотрицательные (G-) бактерии, выделяющие большую часть красителя, появляются розовый. (Традиционно «грамположительные» и «грамотрицательные» не пишутся с заглавной буквы, несмотря на то, что корневое слово является существительным собственным.)

И G +, и G- стенки бактериальных клеток содержат вещества, называемые пептидогликаны которые больше нигде в природе не встречаются.

Около 90 процентов клеточных стенок G + состоят из пептидогликанов, а оставшаяся часть состоит из тейхойккислота.

Напротив, только около 10 процентов стенок G-бактериальных клеток состоят из пептидогликанов. G-бактерии также включают плазматическую мембрану на внешней стороне клеточной стенки, чтобы дополнить первичный клеточная мембрана под этим.

Вместе клеточная стенка и одна или две клеточные мембраны бактерии составляют то, что в совокупности называется клеточная оболочка.

Генетическая информация бактерий содержится в дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК), как и у эукариот. Однако в бактериальных клетках отсутствуют ядра, в которых ДНК обнаруживается у эукариот, поэтому бактериальная ДНК обнаруживается в клетках. цитоплазма (вещество клетки внутри клеточной мембраны) в рыхлом расположении нитей, называемых нуклеоид.

•••Наука

За пределами клеточной стенки и во внешнюю среду находятся различные структуры, которые участвуют в перемещении бактерий и обмене генетической информацией с другими бактериями.

А жгутик представляет собой выступ, похожий на кнут, который работает так же, как гребной винт на лодке, и состоит из нити, крюка и двигателя, которые состоят из разных белков.

А пилум (множественные пили) - это более мелкий волосовидный выступ, который может играть небольшую роль в передвижении, но чаще всего он используется для прикрепления бактерий к поверхностям других клеток. Когда эта другая клетка сама является бактерией, результатом может быть конъюгация или перемещение ДНК от одной бактериальной клетки к другой.

Рибосомы, которые также присутствуют у эукариот, являются местами синтеза белка в клетках.

Обнаруженные разбросанными в цитоплазме, эти структуры используют информацию, закодированную через ДНК в рибонуклеиновую кислоту-мессенджер (мРНК) для создания специфических белков из аминокислотных субъединиц, перемещаемых к рибосомам другими белками.

Помимо разделения бактерий на категории на основе их вышеупомянутого поведения окрашивания клеточной стенки, бактерии можно различать по их форме.

Есть три основные формы:

1. Кокки (единственное число: кокки), которые имеют примерно сферическую форму
2. Бациллы (бациллы), которые имеют палочковидную форму
3. S_pirilla_ (спириллы), которые закручены в спиралевидную форму.

Кокки часто встречаются колониями.

Диплококки расположены попарно кокки; стрептококки находятся в цепях. Стафилококки существуют в неправильных, похожих на виноград гроздьях. Бациллы крупнее кокков, и при их делении в результате может получиться цепочка (стрептобациллы) или шаровое скопление (коккобациллы).

Наконец, спирилла бывает трех видов: вибрион, который представляет собой изогнутый стержень в форме запятой; в спирохета, тонкая и гибкая спираль; и "типичный" спирилл, образующий жесткую спираль.

Бактерии размножаются с помощью процесса, называемого двойное деление, в результате чего образуются две дочерние бактерии, каждая из которых практически идентична «родительской» бактерии по составу и равна друг другу по размеру.

Это бесполая форма размножения, похожая на митоз, наблюдаемый в эукариотических клетках.

Митоз, однако, относится строго к репликации генетического материала клетки или ДНК. Хотя это происходит почти одновременно с делением целых эукариотических клеток, расщепление одной эукариотической клетки на две называется цитокинез.

Напомним, что ДНК бактерии не упакована в ядро, а скорее находится в цитоплазме в виде набора слабо организованных цепей.

При подготовке к бинарному делению вся бактериальная клетка скоординированно удлиняется, при этом как клеточная стенка, так и цитоплазма становятся более обширными. По мере того, как это происходит, клетка начинает создавать полную новую копию своей ДНК (репликация).

«Линия», по которой бактерия будет делиться, называется перегородка, образуется в центре ячейки; синтез перегородки зависит от белка, называемого FtsZ.

Сначала перегородка выглядит как кольцо, но затем она продвигается к противоположным сторонам клетки, что в конечном итоге приводит к расщеплению и образованию двух дочерних бактерий.

Поскольку бинарное деление приводит к образованию двух целых функциональных организмов, время генерации бактерий часто дается часами, обычно намного короче, чем у эукариотических организмов, которые обычно измеряются месяцами или годы.

Связанная тема: Устойчивость к антибиотикам