Bakteerit: määritelmä, tyypit ja esimerkit

Sisältö

• TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
• Miksi bakteerit ovat tärkeitä?
• Symbioosi: Esimerkkejä
• Patogeeniset bakteerit
• Ravinteiden kierrätys
• Bakteerien historia
• Prokaryootit ennen eukaryootteja
• Bakteerisolun rakenne
• Soluseinämääritykset
• Muut bakteerisoluelementit
• Erityyppiset bakteerit
• Kuinka bakteerit lisääntyvät
• Jako tapahtuu

Bakteerit ovat planeetan yleisimpiä eläviä organismeja, samoin kuin joitakin vanhimmista tunnetuista elämänmuodoista. Bakteerien yksinkertaisuus ja pienet mitat peittävät tietyllä tavalla näiden elämänmuotojen kestävyyden, antiikin ja kaikkialla olevan ulottuvuuden.

TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)

Bakteerit ovat yksisoluisia organismeja, ja ne edustavat yhtä taksonomisessa luokassa tunnetuista domeeneista prokaryooteissa. Toinen on Archaea, joka voi selviytyä joistakin maapallon äärimmäisistä ympäristöolosuhteista.

Sana "prokaryote" tulee kreikankielisestä ilmaisusta "ennen ydintä", joka korostaa tärkeimmän eron prokaryoottien ja niiden äskettäin esiin nousseiden vastineiden välillä biosfäärissä, eukaryootit ("hyvä ydin").

Lyhyesti sanottuna prokaryootit ovat yksisoluisia organismeja, joilla on anucleate solu, kun taas eukaryootit ovat monisoluisia organismeja, joiden kanssa tumallisilla solut; molemmissa kategorioissa on harvinaisia ​​poikkeuksia.

Miksi bakteerit ovat tärkeitä?

Bakteerit ovat aktiivisia käytännössä kaikissa tunnetuissa planeetan ekosysteemeissä (ekosysteemi on kokonaisuus organismeja, jotka ovat vuorovaikutuksessa yhteisessä fyysisessä ympäristössä).

Vaikka heidän ensisijainen tunnettavuutensa on kykynsä aiheuttaa tartuntatauteja, joista monet voivat johtaa kuolemaan, monilla bakteereilla on tosiasiallisesti hyödyllisiä roolia ihmisten ja muiden eukaryoottien elämässä.

Kun kaksi erilaista organismia elää yhdessä molemmille hyödyllisillä tavoilla, tätä kutsutaan symbioosi. (Tämä voidaan verrata parasiittisuuteen, jossa toinen kahdesta organismista hyötyy toisen vahingoksi, esim. Nisäkkäiden suolistossa elävät nauhamatoja aiheuttavat prosessissa ihmisten terveysongelmia.)

Symbioosi: Esimerkkejä

Yksi esimerkki bakteerien ja ihmisen symbioosista on tietyn bakteerilajin valmistama K-vitamiini, joka on välttämätön molekyyli veren hyytymisessä.

Muut bakteerit elävät symbioottisesti ihmisen iholla ja muualla kehossa, ja ne voivat auttaa tuhoamaan sairauksia aiheuttavia soluja sekä tuki ruuansulatuksessa.

Lisäksi kulinaarinen maisema olisi selvästi erilainen ilman bakteereja seoksessa. Ilman niitä maailmassa ei olisi juustoa, jogurttia ja muita elintarvikkeita, joiden valmistus perustuu näiden mikro-organismien hallittuun ja valvottuun toimintaan.

Patogeeniset bakteerit

Alle yksi prosentti tunnetuista bakteereista kykenee aiheuttamaan sairauksia ihmisillä.

Bakteeritartunnat ovat kuitenkin edelleen yksi suurimmista kuoleman ja tautien syistä maailmassa, etenkin alueilla, joilla on huono sanitaatio, väestötiheys ja rajalliset mahdollisuudet käyttää oikeita antibiootteja torjumaan bakteereja - kansanterveydellisiä kysymyksiä, joita valitettavasti esiintyy usein yhdistelmä.

Jotkut yleisimmistä bakteerityypeistä, jotka ovat patogeenisiä tai sairauksia aiheuttavia ihmisissä, ovat joitain streptokokkeja ja stafylokokit yhtä hyvin kuin E. coli.

Streptococcus ja stafylokokki ovat suvunimiä, ja jokainen luokka sisältää erilaisia ​​patogeenisiä lajeja. E. coli, lyhenne jstk Escherichia coli, on erityinen bakteerityyppi, joten sekä suku- että lajinimi ovat mukana, samoin Homo sapiens viitata nykyaikaisiin ihmisiin.

Koko taksonomisessa maailmassa sukunimi kirjataan aina isoin kirjaimin, kun taas lajinimi ei ole koskaan.

Ravinteiden kierrätys

Bakteerit vaikuttavat positiivisesti myös globaaliin ekosysteemiin osallistumalla ravinteiden kierrätys (esimerkiksi hiilisykli, typpisykli).

Nämä prosessit palauttavat tärkeät hiili- ja typpeä sisältävät molekyylit, jotka ovat kulkeneet ns. Ravintoketjun yläosasta pohjassa oleville bakteereille, jolloin ne ovat käytettävissä uusien kasvien ja eläinten kasvuun; Kun nämä organismit kuolevat, niiden hiili- ja typpiatomit löytävät tiensä takaisin maaperään ja veteen, usein sen jälkeen, kun bakteerit ovat toimineet hajottamaan jäännökset ja hankkimaan energiaa omaan kasvuunsa.

Bakteerien historia

Bakteerit ovat olleet maapallolla noin 3,5 miljardia vuotta, mikä tarkoittaa, että niitä on ollut noin kolme neljäsosaa niin kauan kuin maa itse.

(Oletetaan, että dinosaurusten uskotaan kuolleen sukupuuttoon noin 65 miljoonaa vuotta sitten; tämä on vähemmän kuin yksi-viideskymmenes niin syvälle geologiseen historiaan kuin bakteerien ulkonäkö on.)

Heidän prokaryoottiset sukulaiset, arhaea, ovat olleet läsnä vielä kauemmin. Saatat nähdä termit isoilla kirjaimilla; Archaea ja bakteerit ovat myös taksonomisten domeenien nimet, jotka kattavat nämä organismit.

"Arkeanien", ellei mikään muu, ei tarvitse kilpailla luonnonvarojen kanssa muiden organismien kanssa, sillä ne asuvat vain haitallisimmissa ympäristöissä: kuuman tai erittäin happaman veden keittäminen, erittäin suolaiset (suolaiset) uima-altaat, rikkipitoiset vulkaaniset aukot ja syvällä Etelämantereen jäällä.

Bakteerien ja arhaea jakautumisen uskotaan tapahtuneen noin 4 miljardia vuotta sitten.

Vaikka bakteereja ja arhaea on helppo nähdä läheisissä serkkuina, biokemiallisella ja geneettisellä tasolla nämä kaksi organismiryhmää ovat yhtä erilaisia ​​kuin toiset ihmisistä.

Prokaryootit ennen eukaryootteja

Eukaryootit syntyivät ensin miljoonia vuosia ensimmäisten bakteerien jälkeen, ja niiden esiintymisen oletetaan johtuvan siitä, että yksi prokaryootyyppi on vallannut toisen tavalla tavalla, joka "kehittyi" ajan myötä; Kuvittele AirBnB-oleskelusta muuttuva pysyväksi kämppiksentilaan.

Tarkemmin sanottuna eukaryoottisolujen, nimeltään mitokondriojen, sisällä olevien organellien, jotka ovat vastuussa aerobisesta aineenvaihdunnasta ja siten suhteellisen massiivisten kokojen eukaryootit voivat saavuttaa niiden riippuvuuden vuoksi happea (aerobiset välineet "hapen kanssa"), ajatellaan olleen kerran vapaasti seisovia bakteereja. omillaan.

Kenellekään henkilölle ei anneta yksiselitteisesti bakteerien löytämistä, mutta 1700-luvun hollantilaiselle tutkijalle Antony von Leeuwenhoekille myönnettiin, että hän on ensimmäinen, joka käytti mikroskooppia laajojen tutkimusten tekemiseksi näistä organismeista.

Vasta 1800-luvulla tutkijat, heidän joukossaan Robert Koch ja Louis Pasteur, oppivat, että bakteerit voivat aiheuttaa tauteja ihmisissä, ja vasta vähän ennen toista maailmansotaa, 1900-luvun alkupuolella, lääketieteelliset tutkijat tunnistivat ja alkoi käyttää antibiootteja, jotka ovat luonnollisia tai synteettisiä kemikaaleja, jotka voivat estää bakteerien lisääntymistä sen teloissa, tappaen tai ilman organismeja suoraan.

Bakteerisolun rakenne

Aivan kuten eläimet voivat ottaa huimaavan joukon fyysisiä muotoja lajista toiseen, erityyppiset bakteerit kattavat erilaisia ​​muotoja ja kokoja, kuten seuraavassa osassa kuvataan.

Aivan kuten kaikilla eukaryoottisoluilla on tiettyjä yhteisiä piirteitä, monet bakteerien ominaisuudet ovat kuitenkin yleisiä.

Ehkä bakteerin tärkein itsenäinen rakenne on soluseinän. (Huomaa, että "vain" noin 90 prosentilla bakteereista on tämä ominaisuus.)

Niiden toiminnan ja kemiallisen koostumuksen lisäksi soluseinämää, joka on ulkopuolella solukalvolla, jolla kaikilla soluilla on, käytetään jakamaan bakteerit seinien vasteen perusteella laboratoriomenetelmään, jota kutsutaan Gram-värjäykseksi.

Ns. Gram-positiivisilla (G +) -bakteereilla, jotka säilyttävät suurimman osan värjäysprosessissa käytetystä väriaineesta, on seinät, joilla värjättäessä on violetti väri, kun taas gram-negatiiviset (G-) bakteerit, jotka vapauttavat suurimman osan väriaineesta, ilmestyvät pinkki. (Perinteisesti "gram-positiivista" ja "gram-negatiivista" ei käytetä isoilla kirjaimilla, vaikka juursana on oikea substantiivi.)

Sekä G + että G-bakteerisolujen seinät sisältävät aineita, joita kutsutaan peptidogly- joita ei löydy missään muualla luonnossa.

Soluseinämääritykset

Noin 90 prosenttia G + -solujen seinämistä on tehty peptidoglykaanista, loput koostuvat teikkohapoksi happo.

Sitä vastoin vain noin 10 prosenttia G-bakteerisolujen seinämistä koostuu peptidoglykaanista. G-bakteereihin sisältyy myös plasmamembraani soluseinämän ulkopuolella täydentämään sen alla olevaa primaarista solukalvoa.

Yhdessä bakteerin soluseinä ja yksi tai kaksi solumembraania muodostavat sen, mitä yhdessä kutsutaan solu kirjekuori.

Bakteerien geneettinen tieto sisältyy deoksiribonukleiinihappoon (DNA), samoin kuin eukaryooteihin. Bakteerisoluista puuttuu kuitenkin ytimiä, joista DNA: ta löytyy eukaryooteista, joten bakteerien DNA: ta löytyy sytoplasmasta (solun aine solukalvon sisällä) löysästi säikeitä, joita kutsutaan nukleoidiksi.

••• Tieteellinen

Muut bakteerisoluelementit

Soluseinämän ulkopuolella ja ulkonevaan ympäristöön ulottuvat rakenteet ovat erilaisia, jotka osallistuvat bakteerien siirtämiseen ja geneettisen tiedon vaihtamiseen muiden bakteerien kanssa.

flagellum on piiskamainen ulkonema, joka toimii paljon kuin veneen potkuri, ja se koostuu hehkulangasta, koukusta ja moottorista, jotka kaikki on valmistettu eri proteiineista.

pilum (monikkopalmi) on pienempi, karvamainen projektio, jolla voi olla pieni rooli liikkeessä, mutta sitä käytetään useimmiten bakteerien kiinnittämiseen muiden solujen pintoihin. Kun tämä toinen solu on itse bakteeri, seurauksena voi olla konjugaatio tai DNA: n siirtäminen bakteerisolusta toiseen.

Ribosomit, joita on läsnä myös eukaryooteissa, ovat proteiinisynteesin kohdat soluissa.

Nämä rakenteet, jotka on löydetty hajallaan sytoplasmasta, käyttävät DNA: n kautta koodattua tietoa messenger-ribonukleiinihappoon (mRNA) rakentamaan spesifisiä proteiineja aminohappo-alayksiköistä, jotka ovat siirretty ribosomeihin muiden proteiinien avulla.

Erityyppiset bakteerit

Sen lisäksi, että bakteerit voidaan jakaa luokkiin edellä mainitun soluseinän värjäytymiskäyttäytymisen perusteella, bakteerit voidaan erottaa niiden muodon perusteella.

Perusmuotoja on kolme:

Cocci löytyy usein pesäkkeistä.

diplokokkeja ovat kokit, jotka on järjestetty pareittain; streptokokki löytyy ketjuista. stafylokokit esiintyvät epäsäännöllisissä, rypälemäisissä klustereissa. Bacillit ovat kokkejä suurempia ja jakautuessaan seurauksena voi olla ketju (streptobacilli) tai pallomainen klusteri (kokkobasilleja).

Lopuksi, spirillalla on kolme omaa makuaan: vibrio, joka on kaarevan muotoinen sauva; spirokccttakantaan, ohut ja joustava kierre; ja "tyypillinen" spirillum, joka muodostaa jäykän spiraalin.

Kuinka bakteerit lisääntyvät

Bakteerit lisääntyvät kutsutulla prosessilla binaarifissio, joka johtaa kahden tytärbakteerin muodostumiseen, jokainen on koostumukseltaan käytännöllisesti identtinen "vanhemman" bakteerin kanssa ja kooltaan yhtä suuri kuin toiset.

Tämä on epäseksuaalinen lisääntymismuoto, ja se on samanlainen kuin eukaryoottisoluissa havaittu mitoosi.

Mitoosi viittaa kuitenkin tiukasti solujen geneettisen materiaalin tai DNA: n replikaatioon. Vaikka tämä tapahtuu melkein yhdenmukaisesti kokonaisten eukaryoottisolujen jakautumisen kanssa, yhden eukaryoottisolun pilkkomista kutsutaan sytokineesiin.

Muista, että bakteerin DNA: ta ei pakattu ytimeen, vaan se istuu sytoplasmassa joukkoon löysästi organisoituja juosteita.

Binaarifissiota valmisteltaessa koko bakteerisolu venynee koordinoidulla tavalla, sekä soluseinämän että sytoplasman ollessa laajempi. Kun tämä tapahtuu, solu alkaa tehdä kokonaan uusi kopio DNA: sta (replikaatio).

Jako tapahtuu

"Linja", jota pitkin bakteeri jakautuu, kutsutaan a: ksi väliseinän, muodostaa solun keskelle; väliseinän synteesi perustuu proteiiniin, jota kutsutaan FtsZ.

Aluksi väliseinä näyttää renkaalta, mutta sitten se työntää tietä kohti solun vastakkaisia ​​puolia, mikä johtaa lopulta pilkkoutumiseen ja kahden tytärbakteerin muodostumiseen.

Koska binaarifissio johtaa kahden kokonaisen, funktionaalisen organismin muodostumiseen, bakteerien muodostumisajat, jotka usein annetaan tunneina, ovat yleensä paljon lyhyempiä kuin eukaryoottisten organismien, jotka mitataan tyypillisesti kuukausina tai vuosina.

Aiheeseen liittyvä aihe: Antibioottinen vastustuskyky