Baktérie: definícia, typy a príklady

Baktérie sú najhojnejšie žijúce organizmy na planéte, ako aj niektoré z najstarších známych foriem života. Jednoduchosť a malé rozmery baktérií v niektorých ohľadoch maskujú odolnosť, staroveku a všadeprítomnosť týchto foriem života.

TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)

Baktérie sú jednobunkové organizmy a predstavujú jednu z dvoch domén v rámci taxonomickej kategórie známej ako prokaryoty. Druhou je Archaea, ktorá dokáže prežiť niektoré z extrémnejších environmentálnych podmienok Zeme.

Slovo "prokaryot„pochádza z gréčtiny pre„ before nucleus “, čo zdôrazňuje hlavný rozdiel medzi prokaryotmi a ich novo objavujúcimi sa náprotivkami v biosfére, eukaryoty („dobré jadro“).

Stručne povedané, prokaryoty sú jednobunkové organizmy s anucleate bunka, zatiaľ čo eukaryoty sú mnohobunkové organizmy s jadrový bunky; v obidvoch kategóriách existujú zriedkavé výnimky.

Baktérie sú aktívne prakticky vo všetkých známych ekosystémoch na planéte (ekosystém je súborom organizmov interagujúcich v bežnom fyzickom prostredí).

Aj keď ich hlavná povesť spočíva v ich schopnosti spôsobiť množstvo infekčných chorôb, mnoho z nich potenciálne smrteľné, mnoho baktérií skutočne hrá prospešné úlohy v živote ľudí a iných eukaryoty.

Keď dva rôzne druhy organizmov žijú spolu spôsobmi, ktoré sú prospešné pre oba, toto sa nazýva symbióza. (Môže to byť v kontraste s parazitizmus, kde jeden z dvoch organizmov prospieva na úkor druhého, napr. pásomnice žijúce v črevách cicavcov a spôsobujúce pri tom zdravotné ťažkosti.)

Jedným príkladom symbiózy baktérie a človeka je výroba vitamínu K, podstatnej molekuly pri zrážaní krvi, konkrétnym druhom baktérií.

Ostatné baktérie žijú symbioticky na ľudskej pokožke a inde v tele a môžu pomôcť zničiť bunky spôsobujúce choroby, ako aj pomôcť pri zažívacie ústrojenstvo.

Okrem toho by sa kulinárska krajina bez mixu baktérií výrazne líšila. Bez nich by svet nemal syr, jogurt a ďalšie potraviny, ktoré by sa pri ich výrobe spoliehali na kontrolované a monitorované činnosti týchto mikroorganizmov.

Menej ako jedno percento známych baktérií je schopných spôsobiť ochorenie ľudí.

Bakteriálne infekcie však zostávajú jednou z najväčších príčin úmrtí a chorôb na celom svete, najmä v oblastiach so zlou hygienou, vysokou hustota obyvateľstva a obmedzený prístup k správnym antibiotikám na boj proti baktériám - problémom verejného zdravia, ktoré sa, bohužiaľ, často vyskytujú kombinácia.

Niektoré z najbežnejších druhov baktérií, ktoré sú u ľudí patogénne alebo spôsobujú choroby, sú Streptokoky a Stafylokoky ako aj E. coli.

Streptokok a Staphylococcus sú názvy rodov a každá kategória obsahuje rôzne patogénne druhy. E. coli, skratka pre Escherichia coli, je špecifický druh baktérie, takže je rovnako zahrnutý aj rodový a druhový názov Homo sapiens označovať moderných ľudí.

Cez taxonomický svet, rodové meno je vždy veľké, zatiaľ čo druhové nikdy.

Baktérie tiež pozitívne prispievajú k globálnemu ekosystému účasťou na recyklácia živín (napr. uhlíkový cyklus, dusíkový cyklus).

Tieto procesy vracajú dôležité molekuly obsahujúce uhlík a dusík, ktoré prešli zhora takzvaný potravinový reťazec až po baktérie v spodnej časti systému, ktoré ich sprístupňujú novým rastlinám a zvieratám rast; keď tieto organizmy zomrú, ich atómy uhlíka a dusíka si nájdu cestu späť do pôdy a vody, často potom, čo baktérie pôsobia tak, že rozložia svoje zvyšky a získajú energiu pre svoj vlastný rast.

Baktérie existujú na Zemi asi 3,5 miliardy rokov, čo znamená, že sú tu asi tri štvrtiny tak dlho ako samotná Zem.

(Zvážte, že sa predpokladá, že dinosaury vyhynuli asi pred 65 miliónmi rokov; to je menej ako jedenpäťdesiaty tak hlboko do geologickej histórie, ako je výskyt baktérií.)

Ich prokaryotickí príbuzní, archaea, sú prítomné ešte dlhšie. Podmienky sa môžu zobrazovať s veľkým začiatočným písmenom; Archaea a Baktérie sú tiež názvy taxonomických domén zahŕňajúcich tieto organizmy.

„Archaejci“, ak už nič iné, nemusia konkurovať zdrojom s inými organizmami, pretože obývajú iba tie najnepriaznivejšie možné prostredie: vriaca horúca alebo extrémne kyslá voda, extrémne slané (slané) bazény, sírne ťažké sopečné otvory a hlboko vo vnútri Antarktický ľad.

Predpokladá sa, že k štiepeniu baktérií a archeí došlo asi pred 4 miliardami rokov.

Aj keď je ľahké vidieť baktérie a archea ako blízkych bratrancov, na biochemickej a genetickej úrovni sa tieto dve skupiny organizmov navzájom líšia rovnako ako od ľudí.

Eukaryoty sa prvýkrát objavili milióny rokov po objavení prvých baktérií a predpokladá sa, že ich výskyt je výsledkom jedného typu prokaryotu, ktorý pohltí druhý spôsobom, ktorý sa časom „vypracoval“; predstavte si, že by sa pobyt AirBnB zmenil na trvalú situáciu spolubývajúcich.

Konkrétne organely vo vnútri eukaryotických buniek tzv mitochondrie, ktoré sú zodpovedné za aeróbny metabolizmus, a vďaka tomu môžu dosahovať pomerne veľké veľkosti, ktoré môžu eukaryoty dosahovať ich spoliehanie sa na kyslík (aeróbne znamená „s kyslíkom“), sa predpokladá, že boli kedysi samy osebe samostatnými baktériami správny.

Objav baktérií nie je jednoznačne pripísaný nikomu, iba holandský vedec Antony zo 17. storočia von Leeuwenhoek sa pripisuje prvému použitiu mikroskopu na ich rozsiahle štúdie organizmov.

Až v 19. storočí vedci, medzi nimi Robert Koch a Louis Pasteur„Dozviete sa, že baktérie môžu spôsobiť ochorenie ľudí. Až krátko pred druhou svetovou vojnou na konci prvej polovice 20. storočia však vedci v medicíne identifikoval a začal používať antibiotiká, ktoré sú prírodnými alebo syntetickými chemikáliami, ktoré môžu zastaviť množenie baktérií v ich stopách, so zabitím alebo bez usmrtenia organizmov priamo.

Rovnako ako zvieratá môžu nadobúdať závratnú škálu fyzických foriem od jedného druhu k druhému, rôzne druhy baktérií zahŕňajú rôzne tvary a veľkosti, ako je opísané v nasledujúcej časti.

Tak ako všetky eukaryotické bunky majú určité spoločné znaky, aj tu je veľa atribútov baktérií univerzálnych.

Snáď najdôležitejšou nezávislou štruktúrou baktérie je bunková stena. (Upozorňujeme, že túto vlastnosť skutočne vlastní „iba“ asi 90 percent baktérií.)

Okrem ich funkcie a chemického zloženia je to bunková stena, ktorá je vonkajšia k bunkovej membráne ako všetky bunky have, sa používa na delenie baktérií na základe reakcie steny na laboratórny postup nazývaný Gramovo farbenie.

Takzvané grampozitívne (G +) baktérie, ktoré si zachovávajú väčšinu farbiva použitého pri procese farbenia, majú steny po zafarbení vykazujú purpurovú farbu, zatiaľ čo sa objavujú gramnegatívne (G-) baktérie, ktoré uvoľňujú väčšinu farbiva Ružová. („Grampozitívne“ a „gramnegatívne“ sa tradične nepíšu veľkými písmenami napriek tomu, že koreňové slovo je vlastné podstatné meno.)

G + aj G- bakteriálne bunkové steny obsahujú látky nazývané peptidoglykány ktoré sa v prírode nenachádzajú nikde inde.

Asi 90 percent bunkových stien G + je vyrobených z peptidoglykánov, zvyšok pozostáva z teichoickákyselina.

Naproti tomu iba asi 10 percent stien G-bakteriálnych buniek pozostáva z peptidoglykánov. G-baktérie tiež zahŕňajú plazmatickú membránu na vonkajšej strane bunkovej steny, ktorá dopĺňa primárnu bunková membrána pod ním.

Spoločne bunková stena a jedna alebo dve bunkové membrány baktérie tvoria to, čo sa spolu nazýva obálka bunky.

Genetická informácia baktérií je obsiahnutá v deoxyribonukleovej kyseline (DNA), rovnako ako v eukaryotoch. Bakteriálnym bunkám však chýbajú jadrá, čo je miesto, kde sa DNA nachádza v eukaryotoch, takže bakteriálna DNA sa nachádza v cytoplazma (látka bunky v bunkovej membráne) vo voľnom usporiadaní prameňov nazývaných nukleoid.

•••Vedenie

Vonkajšie k bunkovej stene a vyčnievajúce do vonkajšieho prostredia sú rôzne štruktúry, ktoré sa podieľajú na pohybe baktérií a výmene genetických informácií s inými baktériami.

A bičík je bičovitý výbežok, ktorý funguje podobne ako vrtuľa na lodi, a pozostáva z vlákna, háku a motora, ktoré sú vyrobené z rôznych proteínov.

A pilum (množné číslo pili) je menšia, chlpatá projekcia, ktorá môže hrať malú úlohu v lokomócii, ale najčastejšie sa používa na pripojenie baktérií k povrchom iných buniek. Keď je táto iná bunka sama o sebe baktériou, výsledkom môže byť konjugácia alebo presun DNA z jednej bakteriálnej bunky do druhej.

Ribozómy, ktoré sú tiež prítomné v eukaryotoch, sú miestami syntézy proteínov v bunkách.

Tieto štruktúry, ktoré sú rozptýlené v cytoplazme, využívajú informácie kódované prostredníctvom DNA do messengerovej ribonukleovej kyseliny (mRNA) na vytvorenie špecifických proteínov z aminokyselinových podjednotiek transferovaných do ribozómov inými proteínmi.

Okrem rozdelenia baktérií do kategórií na základe ich vyššie uvedeného správania pri farbení bunkových stien je možné baktérie rozlišovať na základe ich tvarov.

Existujú tri základné formy:

1. Cocci (singulár: coccus), ktoré sú zhruba guľovité
2. Bacily (bacil), ktoré sú v tvare tyče
3. S_pirilla_ (spirillum), ktoré sú skrútené do špirálového tvaru.

Koky sa často vyskytujú v kolóniách.

Diplococci sú koky usporiadané do párov; streptokoky sa nachádzajú v reťazcoch. Stafylokoky existujú v nepravidelných zhlukoch podobných hroznu. Bacily sú väčšie ako koky a keď sa rozdelia, výsledkom môže byť reťazec (streptobacily) alebo guľová hviezdokopa (kokcobacily).

Nakoniec špirála prichádza v troch vlastných príchutiach: vibrio, čo je zakrivená tyč, tvarovaná ako čiarka; the spirochéta, tenká a pružná špirála; a „typický“ spirillum, ktorá tvorí tuhú špirálu.

Baktérie sa množia procesom tzv binárne delenie, ktorá vedie k tvorbe dvoch dcérskych baktérií, z ktorých každá je zložením takmer totožná s „pôvodnou“ baktériou a veľkosťou sa navzájom rovnajú.

Toto je nepohlavná forma reprodukcie a je podobná mitóze pozorovanej v eukaryotických bunkách.

Mitóza sa však vzťahuje výlučne na replikáciu genetického materiálu bunky alebo DNA. Zatiaľ čo k tomu dochádza takmer v zhode s rozdelením celých eukaryotických buniek, štiepenie jednej eukaryotickej bunky na dve sa nazýva cytokinéza.

Pripomeňme, že DNA baktérie nie je zabalená do jadra, ale skôr sedí v cytoplazme v súbore voľne usporiadaných vlákien.

Pri príprave na binárne štiepenie sa celá bakteriálna bunka koordinovane predlžuje, pričom sa zväčšuje tak bunková stena, ako aj cytoplazma. Keď sa to deje, bunka začína vytvárať úplne novú kópiu svojej DNA (replikácia).

„Čiara“, pozdĺž ktorej sa bude baktéria deliť, nazývaná a septum, sa formuje v strede bunky; syntéza septa závisí od proteínu tzv FtsZ.

Najskôr septum vyzerá ako prstenec, potom sa však tlačí na opačné strany bunky, čo nakoniec vedie k štiepeniu a tvorbe dvoch dcérskych baktérií.

Pretože binárne štiepenie vedie k tvorbe dvoch celých, funkčných organizmov, generačným časom baktérií, ktoré sú často udávané v hodinách, sú zvyčajne oveľa kratšie ako u eukaryotických organizmov, ktoré sa zvyčajne merajú v mesiacoch alebo rokov.

Súvisiaca téma: Antibiotická rezistencia