Bakterije: opredelitev, vrste in primeri

Bakterije so najbolj razširjeni živi organizmi na planetu, pa tudi nekatere najstarejše znane oblike življenja. Preprostost in majhne dimenzije bakterij na nek način prikrivajo odpornost, antiko in vseprisotnost teh življenjskih oblik.

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

Bakterije so enocelični organizmi in predstavljajo eno od dveh domen v taksonomski kategoriji, znani kot prokarionti. Druga je Archaea, ki lahko preživi nekatere ekstremnejše okoljske razmere na Zemlji.

Beseda "prokariot"izvira iz grščine za" pred jedrom ", ki poudarja glavno razliko med prokarionti in njihovimi novejšimi kolegi v biosferi evkarionti ("dobro jedro").

Skratka, prokarionti so enocelični organizmi z jedrni celice, medtem ko so evkarionti večcelični organizmi z jedra celice; v obeh kategorijah obstajajo redke izjeme.

Bakterije so aktivne v skoraj vseh znanih ekosistemih na planetu (ekosistem je skupek organizmov, ki delujejo v skupnem fizičnem okolju).

Medtem ko je njihova glavna razvitost njihova sposobnost povzročiti nalezljive bolezni, jih veliko potencialno usodno, veliko bakterij dejansko igra koristne vloge v življenju ljudi in drugih evkarionti.

Ko dve različni vrsti organizmov živita skupaj na način, ki je koristen za oba, se to imenuje simbioza. (Temu lahko nasprotujemo parazitizem, pri čemer eden od obeh organizmov koristi v škodo drugega, npr. trakulje, ki živijo v črevesju sesalcev in pri tem povzročajo težave z zdravjem ljudi.)

Primer simbioze med bakterijami in človekom je izdelava vitamina K, ki je bistvena molekula pri strjevanju krvi, pri določenih vrstah bakterij.

Druge bakterije živijo simbiotično na človeški koži in drugod po telesu in lahko pomagajo uničiti celice, ki povzročajo bolezni, pa tudi pomoč pri prebavni sistem.

Poleg tega bi bila kulinarična pokrajina bistveno drugačna brez bakterij v mešanici. Brez njih svet ne bi imel sira, jogurta in drugih živil, ki se pri njihovi proizvodnji zanašajo na nadzorovane in nadzorovane dejavnosti teh mikroorganizmov.

Manj kot en odstotek znanih bakterij je sposoben povzročiti bolezni pri ljudeh.

Bakterijske okužbe pa ostajajo eden največjih vzrokov smrti in bolezni po vsem svetu, zlasti na območjih s slabimi sanitarnimi pogoji gostota prebivalstva in omejen dostop do pravih antibiotikov za boj proti bakterijam - vprašanja javnega zdravja, ki jih na žalost pogosto najdemo v kombinacija.

Nekatere najpogostejše vrste bakterij, ki so pri ljudeh patogene ali povzročajo bolezni, so nekatere Streptokoki in Stafilokoki tako dobro, kot E. coli.

Streptokoki in Stafilokok so imena rodov in vsaka kategorija vključuje različne patogene vrste. E. coli, okrajšava za Escherichia coli, je posebna vrsta bakterij, zato sta ime rodu in vrsti vključena, prav tako Homo sapiens da se sklicuje na sodobne ljudi.

Čez taksonomski svet, ime rodu je vedno napisano z veliko začetnico, ime vrste pa nikoli.

Bakterije s sodelovanjem v programu pozitivno prispevajo tudi k svetovnemu ekosistemu recikliranje hranil (npr. krog ogljika, krog dušika).

Ti procesi vračajo pomembne molekule, ki vsebujejo ogljik in dušik, ki so prešle z vrha tako imenovana prehranjevalna veriga za bakterije na dnu sistema, zaradi česar so na voljo za nove rastline in živali rast; ko ti organizmi umrejo, njihovi atomi ogljika in dušika najdejo pot nazaj v tla in vodo, pogosto potem, ko bakterije razgradijo svoje ostanke in pridobijo energijo za lastno rast.

Bakterije obstajajo na Zemlji približno 3,5 milijarde let, kar pomeni, da obstajajo približno tri četrtine, kolikor je sama Zemlja.

(Upoštevajte, da naj bi dinozavri izumrli pred približno 65 milijoni let; to je manj kot eno-petdeseti tako globoko v geološko zgodovino, kot je videz bakterij.)

Njihovi prokariontski sorodniki, arheje, so prisotni še dlje. Izrazi bodo morda prikazani z veliko začetnico; Arheje in bakterije so tudi ime taksonomskih domen, ki zajemajo te organizme.

"Arhejcem", če nič drugega, ni treba tekmovati z viri z drugimi organizmi, saj naseljujejo le najbolj škodljive okolja, ki si jih je mogoče zamisliti: vrela vroča ali izredno kisla voda, izjemno slani (slani) bazeni, žveplo težke vulkanske odprtine in globoko v notranjosti Antarktični led.

Domneva se, da se je razcep bakterij in arhej zgodil pred približno 4 milijardami let.

Čeprav je bakterije in arheje lahko videti kot bližnji bratranci, sta si na biokemijski in genetski ravni ti dve skupini organizmov tako različni kot ljudje.

Evkarioti so se prvič pojavili milijone let po prvih bakterijah in njihov nastanek naj bi bil rezultat tega, da je ena vrsta prokariotov zajela drugo na način, ki se je sčasoma "izdeloval"; predstavljajte si, da bi se bivanje AirBnB spremenilo v stalno sostanovalko.

Natančneje, organele znotraj evkariontskih celic, imenovanih mitohondrije, ki so odgovorni za aerobni metabolizem in s tem lahko sorazmerno velike velikosti evkarionti zaradi njihova odvisnost od kisika (aerobno pomeni "s kisikom") naj bi bila nekoč samostojna bakterija prav.

Nobena oseba ni edinstveno zaslužna za odkritje bakterij, ampak nizozemski znanstvenik iz 17. stoletja Antony von Leeuwenhoek je zaslužen, da je prvi uporabil mikroskop za izvajanje obsežnih študij le-teh organizmi.

Šele v 19. stoletju so znanstveniki, med njimi Robert Koch in Louis Pasteur, spoznali, da lahko bakterije povzročajo bolezni pri ljudeh, in šele malo pred drugo svetovno vojno proti koncu prve polovice 20. stoletja so znanstveniki medicine identificirali in začeli uporabljati antibiotike, ki so naravne ali sintetične kemikalije, ki lahko ustavijo razmnoževanje bakterij v sledovih, z ali brez ubijanja organizmov naravnost.

Tako kot živali lahko dobijo vrtoglavo paleto fizičnih oblik od ene vrste do druge, imajo različne vrste bakterij različne oblike in velikosti, kot je opisano v naslednjem poglavju.

Tako kot imajo vse evkariontske celice nekatere skupne značilnosti, je tudi veliko lastnosti bakterij univerzalno.

Morda je najpomembnejša neodvisna struktura bakterije celične stene. (Upoštevajte, da ima to lastnost "le" približno 90 odstotkov bakterij.)

Poleg njihove funkcije in kemične sestave, celična stena, ki je zunaj celične membrane, da vse celice have, se uporablja za delitev bakterij na podlagi odziva stene na laboratorijski postopek, imenovan madež po Gramu.

Tako imenovane gram-pozitivne (G +) bakterije, ki zadržijo večino barvila, uporabljenega v postopku obarvanja, imajo stene, ki pri obarvanju kažejo vijolično barvo, medtem ko se pojavijo gramnegativne (G-) bakterije, ki sproščajo večino barvila roza. (Tradicionalno besede "gram-positive" in "gram-negative" niso napisane z veliko začetnico, čeprav je korenska beseda pravi samostalnik.)

Tako celične stene bakterij G + in G- vsebujejo tako imenovane snovi peptidoglikani ki jih v naravi ni nikjer drugje.

Približno 90 odstotkov G + celičnih sten je narejenih iz peptidoglikanov, preostanek pa je sestavljen iz teihoičnakislina.

V nasprotju s tem je le približno 10 odstotkov sten bakterijskih celic G sestavljeno iz peptidoglikanov. G-bakterije vključujejo tudi plazemsko membrano na zunanji strani celične stene, ki dopolnjuje primarno celična membrana pod njim.

Celična stena in ena ali dve celični membrani bakterije tvorijo tisto, kar skupaj imenujemo celična ovojnica.

Genetske informacije o bakterijah vsebujejo deoksiribonukleinska kislina (DNK), tako kot pri evkariontih. Bakterijskim celicam pa primanjkuje jeder, kjer je DNK v evkariontih, zato je bakterijska DNA v citoplazmi (snov celice znotraj celične membrane) v ohlapnem razponu pramenov, imenovanih nukleoid.

•••Učenje

Zunaj celične stene in projiciranje v zunanje okolje so različne strukture, ki sodelujejo pri premikanju bakterij in izmenjavi genetskih informacij z drugimi bakterijami.

A flagellum je bič podobna štrlina, ki deluje podobno kot propeler na čolnu in je sestavljena iz žarilne nitke, kljuke in motorja, ki so vsi narejeni iz različnih beljakovin.

A pilum (množina pili) je manjši, dlakast izboklin, ki ima lahko majhno vlogo pri gibanju, vendar se najpogosteje uporablja za pritrditev bakterij na površine drugih celic. Ko je ta druga celica sama bakterija, je lahko rezultat konjugacija ali premikanje DNA iz ene bakterijske celice v drugo.

Ribosomi, ki so prisotni tudi v evkariontih, so mesta sinteze beljakovin v celicah.

Najdeno razpršeno v citoplazmi, te strukture uporabljajo informacije, kodirane prek DNK, v messenger ribonukleinsko kislino (mRNA) za izgradnjo specifičnih beljakovin iz aminokislinskih podenot, ki jih drugi proteini pripeljejo do ribosomov.

Poleg razdelitve bakterij v kategorije na podlagi zgoraj omenjenega obnašanja obarvanja celične stene lahko bakterije ločimo tudi na podlagi njihovih oblik.

Obstajajo tri osnovne oblike:

1. Cocci (ednina: kokus), ki so približno sferične
2. Bacili (bacil), ki so paličaste oblike
3. S_pirilla_ (spirillum), ki so zavite v spiralno obliko.

Cocci pogosto najdemo v kolonijah.

Diplococci so koki razporejeni v parih; streptokoki najdemo v verigah. Stafilokoki obstajajo v nepravilnih grozdnih grozdih. Bacili so večji od kokijev in ko se delijo, je lahko rezultat veriga (streptobacili) ali kroglasto skupino (kokobacili).

Končno pa ima spirilla tri lastne okuse: vibrio, ki je ukrivljena palica, oblikovana kot vejica; spiroheta, tanka in prožna spirala; in "tipično" spirillum, ki tvori togo spiralo.

Bakterije se razmnožujejo s postopkom, imenovanim binarna fisija, ki ima za posledico nastanek dveh hčerinskih bakterij, ki sta po sestavi skoraj enaki "matični" bakteriji in enaki drugi.

To je nespolna oblika razmnoževanja in je podobna mitozi, ki jo opazimo v evkariontskih celicah.

Mitoza pa se nanaša izključno na razmnoževanje genskega materiala celice ali DNA. Čeprav se to zgodi skoraj v soglasju z delitvijo celih evkariontskih celic, se cepitev ene evkariontske celice imenuje citokineza.

Spomnimo se, da DNK bakterije ni zapakirana v jedro, temveč je v citoplazmi v nizko ohlapnih verigah.

Pri pripravi na binarno cepitev se celotna bakterijska celica usklajeno podaljša, tako da se celična stena in citoplazma povečata. Ko se to dogaja, začne celica ustvarjati popolnoma novo kopijo svoje DNA (replikacija).

"Črta", po kateri se bo bakterija razdelila, se imenuje a septum, tvori se v središču celice; sinteza septuma temelji na beljakovini, imenovani FtsZ.

Sprva je septum videti kot obroč, nato pa potiska proti nasprotnim stranem celice, kar na koncu privede do cepitve in tvorbe dveh hčerinskih bakterij.

Ker binarna cepitev tvori dva cela, funkcionalna organizma, čas generacije bakterij, ki sta pogosto podane v urah, so običajno veliko krajše od tistih pri evkariontskih organizmih, ki se običajno merijo v mesecih oz letih.

Sorodna tema: Odpornost na antibiotike