Bakterier: definition, typer och exempel

Bakterier är de vanligaste levande organismerna på planeten såväl som några av de äldsta livsformer som är kända. Bakteriens enkelhet och små dimensioner maskerar på vissa sätt motståndskraften, antiken och allestädes av dessa livsformer.

TL; DR (för lång; Läste inte)

Bakterier är encelliga organismer, och de representerar en av två domäner inom den taxonomiska kategorin som kallas prokaryoter. Den andra är Archaea, som kan överleva några av jordens mer extrema miljöförhållanden.

Ordet "prokaryot"kommer från grekiska för" före kärnan ", som lyfter fram den huvudsakliga skillnaden mellan prokaryoter och deras nyligen framväxande motsvarigheter i biosfären, eukaryoter ("bra kärna").

Kort sagt, prokaryoter är encelliga organismer med en kärnlösa cell, medan eukaryoter är flercelliga organismer med nukleärt celler; sällsynta undantag finns i båda kategorierna.

Bakterier är aktiva i praktiskt taget alla kända ekosystem på planeten (ett ekosystem är en samling organismer som interagerar i en gemensam fysisk miljö).

Medan deras främsta anmärkningar ligger i deras förmåga att orsaka ett antal smittsamma sjukdomar, många av dem potentiellt dödlig, många bakterier spelar faktiskt fördelaktiga roller i människors och andra människors liv eukaryoter.

När två olika typer av organismer lever tillsammans på ett sätt som är fördelaktigt för båda kallas detta symbios. (Detta kan jämföras med parasitism, där en av de två organismerna gynnar den andra, t.ex. bandmaskar som lever i däggdjurens tarmar och orsakar människors hälsoproblem i processen.)

Ett exempel på bakterie-human symbios är tillverkningen av en speciell bakterieslag av vitamin K, en väsentlig molekyl i koagulering av blod.

Andra bakterier lever symbiotiskt på människors hud och någon annanstans i kroppen, och de kan hjälpa till att förstöra sjukdomsframkallande celler såväl som hjälp i matsmältningssystemet.

Dessutom skulle det kulinariska landskapet vara markant annorlunda utan bakterier i blandningen. Utan dem skulle världen inte ha ost, yoghurt och andra livsmedel som är beroende av de kontrollerade och övervakade aktiviteterna hos dessa mikroorganismer för deras tillverkning.

Mindre än en procent av kända bakterier kan orsaka sjukdom hos människor.

Bakteriella infektioner är dock fortfarande en av de största orsakerna till dödsfall och sjukdomar världen över, särskilt i områden med dålig sanitet, hög befolkningstäthet och begränsad tillgång till rätt antibiotika för att bekämpa bakterier - folkhälsoproblem som tyvärr ofta finns i kombination.

Några av de vanligaste typerna av bakterier som är patogena eller sjukdomsframkallande hos människor är några av de Streptokocker och Staphylococci såväl som E. coli.

Streptokock och Stafylokock är genusnamn, och varje kategori innehåller en mängd olika patogena arter. E. coli, Förkortning av Escherichia coli, är en specifik typ av bakterier, så släktet och artnamnet ingår båda, precis som Homo sapiens att hänvisa till moderna människor.

Över taxonomiska världenär släktnamnet alltid stort, medan artsnamnet aldrig är det.

Bakterier bidrar också positivt till det globala ekosystemet genom att delta i återvinning av näringsämnen (t.ex. kolcykeln, kvävecykeln).

Dessa processer returnerar viktiga kol- och kväveinnehållande molekyler som har passerat från toppen av så kallad livsmedelskedja till bakterierna längst ner till systemet, vilket gör dem tillgängliga för nya växter och djur tillväxt; när dessa organismer dör, hittar deras kol- och kväveatomer tillbaka i jord och vatten, ofta efter att bakterier har agerat för att bryta ner sina rester och extrahera energi för sin egen tillväxt.

Bakterier har funnits på jorden i cirka 3,5 miljarder år, vilket betyder att de har funnits i cirka tre fjärdedelar så länge som jorden själv.

(Tänk på att dinosaurier antas ha utrotats för ungefär 65 miljoner år sedan; det här är mindre än en-femtionde så djupt in i geologisk historia som utseendet på bakterier är.)

Deras prokaryota släktingar archaea, har varit närvarande ännu längre. Du kan se villkoren med stora bokstäver. Archaea och bakterier är också namnen på de taxonomiska domänerna som omfattar dessa organismer.

"Arkeerna", om inget annat, behöver inte konkurrera med resurser med andra organismer, för de bor bara de mest negativa tänkbara miljöer: kokande hett eller extremt surt vatten, extremt salt (salt) pooler, svaveltunga vulkaniska öppningar och djupt inne Antarktis.

Uppdelningen av bakterier och arkefaktor antas ha inträffat för cirka 4 miljarder år sedan.

Även om det är lätt att se bakterier och archaea som nära kusiner, på den biokemiska och genetiska nivån, skiljer sig dessa två grupper av organismer från varandra som antingen från människor.

Eukaryoter uppstod först miljoner år efter de första bakterierna, och deras uppkomst antas vara resultatet av en typ av prokaryot som sväljer en annan på ett sätt som "fungerade" över tiden; föreställ dig att en AirBnB-vistelse förvandlas till en permanent rumskompis.

Specifikt, organeller inuti eukaryota celler som kallas mitokondrier, som är ansvariga för aerob metabolism och därmed de relativt stora storlekar eukaryoter kan nå på grund av deras beroende av syre (aerobt betyder "med syre"), tros ha en gång varit fristående bakterier i sina egna rätt.

Ingen person är unikt krediterad upptäckten av bakterier, utan den holländska forskaren Antony från 1600-talet von Leeuwenhoek anses vara den första som använde ett mikroskop för att genomföra omfattande studier av dessa organismer.

Först på 1800-talet gjorde forskare, bland dem Robert Koch och Louis Pasteur, lär sig att bakterier kan orsaka sjukdom hos människor, och det var inte förrän strax före andra världskriget mot slutet av första hälften av 1900-talet som medicinska forskare identifierade och började använda antibiotika, som är naturliga eller syntetiska kemikalier som kan stoppa reproduktionen av bakterier i dess spår, med eller utan att döda organismerna rent ut.

Precis som djur kan ta ett svindlande utbud av fysiska former från en art till en annan, spänner olika typer av bakterier över olika former och storlekar, som beskrivs i följande avsnitt.

Precis som alla eukaryota celler har vissa funktioner gemensamt är många attribut hos bakterier universella.

Kanske är den viktigaste oberoende strukturen hos en bakterie cellvägg. (Observera att "bara" cirka 90 procent av bakterierna faktiskt har denna funktion.)

Bortsett från deras funktion och kemiska smink, är cellväggen, som ligger utanför cellmembranet som alla celler har, används för att dela bakterier på grundval av väggens svar på ett laboratorieförfarande som kallas Gram-fläcken.

Så kallade grampositiva (G +) bakterier, som behåller det mesta av färgämnet som används vid färgningsprocessen, har väggar som uppvisar en purpurfärgad färg vid färgning, medan gramnegativa (G-) bakterier, som frigör större delen av färgämnet, förekommer rosa. (Traditionellt används inte "gram-positivt" och "gram-negativt" trots att rotordet är ett substantiv.)

Både G + och G-bakteriecellväggar innehåller ämnen som kallas peptidoglykaner som inte finns någon annanstans i naturen.

Cirka 90 procent av G + -cellväggarna är gjorda av peptidoglykaner, medan resten består av teichoicsyra.

Däremot består endast cirka 10 procent av väggarna i G-bakterieceller av peptidoglykaner. G-bakterier inkluderar också ett plasmamembran på utsidan av cellväggen för att komplettera det primära cellmembranet under det.

Tillsammans utgör cellväggen och en eller två cellmembran hos en bakterie det som kollektivt kallas cellkuvert.

Bakteriens genetiska information finns i deoxiribonukleinsyra (DNA), precis som i eukaryoter. Bakterieceller saknar dock kärnor, det är där DNA finns i eukaryoter, så bakteriellt DNA finns i cytoplasma (substansen i cellen i cellmembranet) i ett löst arrangemang av strängar som kallas nukleoid.

•••Sciencing

Externt mot cellväggen och utskjutande till omgivningen finns olika strukturer som deltar i att förflytta bakterierna och utbyta genetisk information med andra bakterier.

A flagellum är en piskliknande projektion som fungerar ungefär som en propeller på en båt, och den består av ett glödtråd, en krok och en motor, som alla är gjorda av olika proteiner.

A pilum (plural pili) är en mindre, hårliknande projektion som kan spela en liten roll i rörelse, men den används oftast för att fästa bakterierna på ytorna andra celler. När denna andra cell i sig är en bakterie kan resultatet vara konjugering eller att flytta DNA från en bakteriecell till nästa.

Ribosomer, som också finns i eukaryoter, är platserna för proteinsyntes i celler.

Hittade spridda i cytoplasman, använder dessa strukturer information kodad via DNA i messenger ribonukleinsyra (mRNA) för att bygga specifika proteiner från aminosyraunderenheter som skickas till ribosomerna av andra proteiner.

Förutom att dela upp bakterier i kategorier på grundval av deras tidigare nämnda cellväggsfärgningsbeteende, kan bakterier urskiljas utifrån deras former.

Det finns tre grundläggande former:

1. Cocci (singular: coccus), som är ungefär sfäriska
2. Baciller (bacillus), som är stavformade
3. S_pirilla_ (spirillum), som vrids till en spiralform.

Cocci finns ofta i kolonier.

Diplokocker är kockar ordnade i par; streptokocker finns i kedjor. Staphylococci finns i oregelbundna, grapelike kluster. Baciller är större än kockar, och när de delar sig kan resultatet bli en kedja (streptobaciller) eller ett klotformigt kluster (coccobacilli).

Slutligen kommer spirilla i tre egna smaker: vibrio, som är en böjd stång, formad som ett komma; de spirochete, en tunn och flexibel spiral; och det "typiska" spirillum, som bildar en stel spiral.

Bakterier reproduceras med en process som kallas binär fission, vilket resulterar i bildandet av två dotterbakterier, var och en praktiskt taget identisk med "moder" -bakterien i sammansättning och lika med varandra i storlek.

Detta är en asexuell form av reproduktion, och den liknar den mitos som ses i eukaryota celler.

Mitos hänvisar dock strikt till replikering av cellens genetiska material, eller DNA. Medan detta inträffar nästan tillsammans med uppdelningen av hela eukaryota celler kallas klyvning av en eukaryot cell i två cytokinese.

Kom ihåg att DNA från en bakterie inte är förpackad i en kärna utan snarare sitter i cytoplasman i en uppsättning löst organiserade strängar.

Som förberedelse för binär fission förlängs hela bakteriecellen på ett samordnat sätt, med både cellväggen och cytoplasman blir mer omfattande. När detta händer börjar cellen göra en helt ny kopia av sitt DNA (replikering).

"Linjen" längs vilken bakterien kommer att dela sig, kallas a septum, bildas i mitten av cellen; syntesen av septum är beroende av ett protein som kallas FtsZ.

Först ser septum ut som en ring, men sedan skjuter det sig mot motsatta sidor av cellen, vilket slutligen leder till klyvning och bildandet av två dotterbakterier.

Eftersom binär klyvning resulterar i bildandet av två hela, funktionella organismer, genereringstiderna för bakterier, som är ofta ges i timmar, är vanligtvis mycket kortare än för eukaryota organismer, som vanligtvis mäts i månader eller år.

Relaterat ämne: Antibiotikaresistens