Bakterije so: značilnosti, struktura, življenjski prostor, razmnoževanje, bolezen
Opredelitev bakterij
Bakterije so skupina organizmov, ki nimajo celične jedrne membrane. Ti organizmi spadajo v prokarionte in zelo majhne (mikroskopske) domene in imajo veliko vlogo v življenju na zemlji. Nekatere skupine bakterij so znane kot povzročitelji okužb in bolezni, druge pa lahko prinesejo koristi v hrani, zdravilih in industriji.
Zgradba bakterijske celice je razmeroma preprosta: brez jedra, celičnega okostja in drugih organelov, kot so mitohondriji in kloroplasti. To je osnovna razlika med prokariontskimi celicami in bolj zapletenimi evkariontskimi celicami.
Bakterije najdemo skoraj povsod: v tleh, vodi, zraku, v simbiozi s parazitskimi organizmi in povzročitelji (patogeni), tudi v človeškem telesu. Na splošno je velikost bakterij 0,5-5 m, vendar obstaja določena bakterija, ki ima lahko premer do 700 m, Thiomargarita. Običajno imajo celično steno, kot so rastlinske in glivične celice, vendar z zelo drugačnim predhodnikom (peptidoglikan). Nekatere vrste bakterij so gibljive (lahko se premikajo), gibljivost pa je posledica flageluma.
Glede na svojo obliko so bakterije razdeljene v tri glavne skupine, in sicer:
Cocci (Coccus) so bakterije sferične oblike kot krogla, ki imajo naslednje različice:
- Mikrokoki, če so majhni in samski
- Diplococcus, če je nekaj 2-2
- Tetracoccus, če ima štiri in kvadratno obliko
- Sarcina, če je združena v kocko
- Stafilokok, če je združen
- Streptokoki, ko so združeni, tvorijo verige
Bazilika (Bacillus) je skupinska ali valjasta bakterija v obliki paličice in ima naslednje različice:
- Diplobacil, če je seznanjen skupaj
- Streptobacillus, če ga združimo v verigo
Spirale (Spirilum) so ukrivljene bakterije in imajo naslednje različice:
- Vibrio, (oblika vejice), če je ukrivljenost manjša od polovice kroga (oblika vejice)
- Spirala, če je ukrivljenost več kot pol kroga
- Spirochete, če lok tvori prožno strukturo.
Značilnosti bakterij
Bakterije imajo značilnosti, ki jih ločujejo od drugih živih bitij, in sicer:
- Večcelični organizmi
- Prokarionti (nima celičnega jedra)
- Na splošno nimajo klorofila
- Velikost telesa, ki se giblje med 0,12 in stotine mikronov, ima na splošno povprečno velikost od 1 do 5 mikronov.
- Imajo različne oblike telesa
- Prosto življenje ali parazit
- Tisti, ki živijo v ekstremnih okoljih, kot so vroči izviri, kraterji ali šote na celičnih stenah, ne vsebujejo peptidoglikana
- Ki živi svetovljansko v različnih okoljih, njene celične stene vsebujejo peptidoglikan.
Struktura bakterij
Struktura bakterij je razdeljena na dva, in sicer:
- Osnovna zgradba (delijo jo skoraj vse vrste bakterij)
Vključuje: celično steno, plazemsko membrano, citoplazmo, ribosome, DNA in zrnca za shranjevanje
- Dodatna struktura (ki jo imajo nekatere vrste bakterij)
Vključuje kapsulo, bič, pilus, fimbrije, klorosome, plinske vakuole in endospore.
Osnovna zgradba bakterijske celice
Osnovna zgradba bakterij:
- Celična stena je sestavljena iz peptidoglikana, ki je kombinacija beljakovin in polisaharidov (debelina peptidoglikana se deli na Bakterije so gram-pozitivne, če imajo debel peptidoglikan in gram-negativne bakterije, če imajo peptidoglikan tanka).
- Plazemska membrana je membrana, ki obdaja citoplazmo, sestavljeno iz plasti fosfolipidov in beljakovin.
- Citoplazma je tekočina celice.
- Ribosomi so organele, razpršene v citoplazmi, sestavljene iz beljakovin in RNA.
- Zrnca za shranjevanje, ker bakterije shranjujejo potrebne zaloge hrane.
Struktura bakterijskih celic
Na splošno so bakterije velike od 0,5 do 5 m, vendar obstajajo nekatere bakterije, ki imajo lahko premer do 700 m, in sicer Tiomagarita. Običajno imajo celično steno, kot so rastlinske in glivične celice, vendar z zelo različnimi gradbenimi materiali (peptidoglikan). Nekatere vrste bakterij so gibljive (sposobne so se premikati) in njihovo gibljivost povzroča bič (flagellum).
Bakterije imajo različne celične oblike, okrogle (koke), paličaste (bacil) in ukrivljene (vibrio, koma ali spirala). Na splošno so bakterijske celice sferičnega premera približno 0,7 - 1,3 mikrona. Medtem ko so bakterijske celice v obliki paličice široke približno 0,2 do 2,0 mikrona in dolge 0,7 do 3,7 mikrona.
Bakterijske dele telesa na splošno lahko razdelimo na 3 dele, in sicer na celično steno, protoplazmo (v kateri obstajajo). celične membrane, mezozomi, lizosomi, DNA, endospore) in deli zunaj celične stene, kot so kapsule, pilus. Med temi deli se vedno nahajajo bakterijske celice, in sicer celična membrana, ribosomi in DNA. Ti deli se imenujejo nespremenljive. Medtem ko so deli, ki niso vedno prisotni v vsaki bakterijski celici, na primer celična stena, bič, pilus in kapsula. Ti odseki se imenujejo različice.
Razporeditev glavnih delov bakterijske celice je opisana na naslednji način:
- celična membrana
Celična membrana je membrana, ki zajema citoplazmo in njeno vsebino, ki se nahaja na notranji strani celične stene, vendar ni tesno vezana na celično steno. Ker je celična membrana zelo pomembna, je ta del meja med notranjostjo celice in njenim okoljem. Če se celična membrana zlomi ali poškoduje, bo bakterijska celica odmrla. Celična membrana je sestavljena iz dveh plasti molekul fosfolipidov. V tej fosfo-lipidni plasti so v različnih bakterijskih celicah beljakovinske in ogljikohidratne spojine z različnimi nivoji.
- Ribosomi
Ribosomi so del celice, ki deluje kot mesto za sintezo beljakovin. Oblika je v obliki majhnih zrn in ni prekrita z membrano. Ribosomi so sestavljeni iz beljakovin in RNA.
- DNA (deoksiribonukleinska kislina)
DNA je genetski material, ki ga najdemo v citoplazmi. Bakterijska DNA v obliki krožnih niti (krožne). Bakterijska DNA deluje kot krmilnik sinteze bakterijskih beljakovin in nosilna lastnost. DNA bakterij najdemo v jedru podobni regiji, imenovani nukleoid. Ta del nima membrane, kot je jedro evkariontskih celic.
- Celične stene
Bakterijske celične stene so sestavljene iz makromolekul peptidoglikana, sestavljenih iz monomerov tetrapeptidaglikana (polisaharidi in aminokisline). Glede na kemijsko sestavo celične stene bakterije delimo na gram pozitivne in gram negativne bakterije. Kemična sestava celičnih sten gram-negativnih bakterij je bolj zapletena kot pri gram-pozitivnih bakterijah.
Celična stena gram-pozitivnih bakterij je sestavljena le iz ene razmeroma debele plasti peptidoglikana, medtem ko je celična stena gram-negativnih bakterij sestavljena iz dveh plasti. Zunanja plast je sestavljena iz beljakovin in polisaharidov, notranja plast je sestavljena iz peptidoglikana, ki je tanjši od sloja peptidoglikana pri gram pozitivnih bakterijah. Bakterijske celične stene delujejo tako, da dajo obliko celicam, dajo moč, zaščitijo celice in organizirajo izmenjavo snovi med celicami in njihovim okoljem.
- Bičevje
Flagellum je sredstvo za gibanje bakterij, čeprav flagele ne povzročajo vsega gibanja bakterij. Bičevje izvira iz protoplasta, sestavljenega iz beljakovinske spojine, imenovane flagellin, malo ogljikovih hidratov in v nekaterih bakterijah vsebuje lipide. Število in lokacija bičkov pri različnih vrstah bakterij se razlikuje. Število je lahko eno, dve ali več in se nahajajo na koncih, straneh ali na celotni površini celice. Število in lokacija bičkov se uporabljata kot osnova za razvrščanje bakterij.
- Pilus
Na celični površini gramnegativnih bakterij je pogosto veliko kratkih nitastih odsekov, imenovanih pilus ali fimbriae (množina pilus). Pilus je nastavek za bakterijske celice z drugimi bakterijskimi celicami ali z drugimi trdnimi materiali, kot je hrana za bakterijske celice.
- Kapsula
Kapsula je plast sluzi, ki prekriva bakterijsko celično steno. Kapsule so na splošno sestavljene iz polisaharidov, polipeptidov ali beljakovinskih polisaharidov (glikoproteini). Kapsule delujejo za samozaščito pred protitelesi, ki jih tvorijo gostiteljske celice. Zato kapsule najdemo samo v patogenih bakterijah.
- Endospore
Med bakterijami so tiste, ki tvorijo endospore. Tvorba endospor je način, da bakterije premagajo neugodne okoljske razmere. Med neugodne okoljske razmere spadajo: vroče, hladno, suho, osmotski tlak in nekatere kemikalije. Če se bodo okoljske razmere izboljšale, bodo endospore prerasle v bakterijske celice. Bakterijski endospori ne delujejo kot sredstvo za razmnoževanje, temveč kot sredstvo za samozaščito.
Bakterijske celice, ki tvorijo spore, so videti kot prostor, napolnjen z okroglimi predmeti, ki se lahko nahajajo na enem koncu prostora ali na sredini.
Če se življenjsko okolje bakterij poslabša, bodo mnogi umrli, obstajajo pa tudi bakterije, ki jih lahko tvorijo spore, ki so odporne na slaba okolja, kot so suša, pomanjkanje hrane in drugo itd. Če se bodo stvari spet dobro spremenile, bodo spore prerasle v običajne bakterije, imenovane vegetativna oblika. Spore v teh bakterijah nastanejo na notranji strani bakterijske celične stene, tako da se imenujejo endospore. Proces tvorbe endospor v materni celici je znan kot sporulacija ali sporogeneza.
V prvi fazi postopka sporulacije je razvidno, da pride do replikacije bakterijskih kromosomov in ker je majhen del citoplazme ločen s sporenim septumom. Pregrada spore je dvoslojna membrana, ki obdaja kromosome oziroma citoplazmo. Ta struktura je v celoti zavita v prvotno celico, imenovano sprednja spora. Med obema membranskima slojema najdemo debele plasti peptidoglikana. Nato na zunanji strani membrane nastane debel plast spore, sestavljen iz beljakovin. Ta plašč služi za zaščito endospor pred ostrimi kemikalijami. Potem lahko endospore pridejo ven ali pa so proste iz celice. Lokacija endospore v bakterijski celici je odvisna od vrste bakterije.
Ko endospore dozorijo, se vegetativne celične stene zlijejo in endospore se sprostijo. Zelo dehidrirano jedro endospore vsebuje le majhno količino DNA, RNA, ribosomov, encimov in nekaterih pomembnih molekul. Endospore lahko štejemo za latentno obliko bakterij, ki lahko traja zelo dolgo. Endospore, ki se vrnejo v vegetativno stanje, so podvržene procesu kalitve. Proces kalitve ali kalitve sprožijo fizikalne in kemijske poškodbe endosporne ovojnice. Encimi, ki jih vsebuje endospora, bodo poškodovali druge plasti okoli endospore, nato bo lahko vstopila voda, da bo lahko prišlo do presnove.
Ker ena vegetativna celica tvori samo en endospor, sporogeneza v bakterijah ni sredstvo za razmnoževanje, ker število celic ne narašča. S kliničnega vidika je ta endospora zelo pomembna, ker je odporna na ogrevanje, hlajenje, uporabo kemikalij in sevanja. Večina vegetativnih celic bo umrla pri 70 letih0C, medtem ko lahko endospore v vreli vodi preživijo do pol ure ali več.
Habitat bakterij
Habitat je zelo raznolik; morsko okolje, tla, zrak, listna površina in jih lahko najdemo celo v živih organizmih. Ocenjuje se, da je število celic mikroorganizmov, ki naseljujejo to zemljo, 5 × 1030. Bakterije lahko najdemo v človeškem telesu, zlasti v prebavnem traktu, kjer je število celic 10-krat večje od števila celic v človeškem telesu. Zato bakterijska kolonizacija vpliva na človeško telo.
Obstajajo različne vrste bakterij, ki so sposobne navajati področja človeškega prebavnega trakta, zlasti črevesja, na primer mlečnokislinske bakterije in skupina Enterobacter. Primeri bakterij, ki jih pogosto najdemo, so Lactobacillus acidophilus. Poleg tega obstaja tudi druga skupina bakterij, in sicer probiotiki, koristni, ker podpirajo zdravje in lahko celo preprečijo nastanek raka debelega črevesa.
Poleg prebavnega trakta lahko bakterije najdemo tudi na površini kože, oči, ust in stopal ljudi. Človeška stopala so v ustih in obstaja skupina bakterij, znanih kot metilotrofi, skupina bakterij, ki lahko uporabljajo enoogljične spojine za podporo rasti. V ustni votlini te bakterije uporabljajo dimetil sulfid, spojino, ki pri ljudeh povzroča slab zadah.
Vpliv okolja na bakterije
- Temperatura
Temperatura igra pomembno vlogo pri uravnavanju poteka presnovnih reakcij za vsa živa bitja. Zlasti pri bakterijah bo temperatura okolice, višja od sprejemljive, povzročila denaturacijo beljakovine in drugih pomembnih komponent bakterijska celica torej bo celica umrla. Glede na temperaturno območje aktivnosti bakterije delimo v 4 skupine:
- Psihrofilne bakterije, in sicer bakterije, ki živijo v regionalnih temperaturah med 0 ° - 30 ° C, z optimalno temperaturo 15 ° C.
- Mezofilne bakterije, bakterije, ki živijo v temperaturnem območju med 15 ° - 55 ° C, z optimalno temperaturo 25 ° - 40 ° C.
- Bakterijski termofili, bakterije, ki lahko živijo v območjih z visoko temperaturo med 40 ° - 75 ° C, optimalna temperatura 50-65 ° C
- Hipertermofilne bakterije, in sicer bakterije, ki živijo v temperaturnem območju 65-114 ° C, z optimalno temperaturo 88 ° C.
- Relativna vlažnost
Na splošno bakterije zahtevajo relativno visoko relativno vlažnost (RH), približno 85%. Relativno vlažnost lahko definiramo kot vsebnost vode v zraku. Zmanjšanje vsebnosti vode v presnovni aktivnosti protoplazme povzroči zaustavitev, na primer pri zamrzovanju in sušenju. Na primer, bakterije Escherichia coli bodo zmanjšale obstojnost in elastičnost svojih celičnih sten, ko bo vlažnost okolja manjša od 84%.
- Svetloba
Svetloba je eden od dejavnikov, ki vplivajo na rast bakterij. Na splošno lahko bakterije in drugi mikroorganizmi uspevajo ob običajni izpostavljenosti svetlobi. Izpostavljenost svetlobi z visoko ultravijolično (UV) jakostjo je lahko usodna za rast bakterij. Tehnika uporabe UV svetlobe, rentgenskih žarkov in gama žarkov za sterilizacijo okoljskih bakterij in drugih mikroorganizmov je znana tehnika obsevanja, ki se razvija od začetka 20. stoletja.
- Sevanje
Sevanje pri določeni jakosti lahko povzroči nepravilnosti in je lahko celo smrtonosno za žive organizme, zlasti bakterije. Na primer, pri ljudeh lahko sevanje povzroči akutno bolezen jeter, sive mrene, hipertenzijo in celo raka. Vendar pa obstaja določena skupina bakterij, ki lahko preživijo zelo visoko izpostavljenost sevanju, celo stotine krat večjo od odpornosti ljudi na sevanje, in sicer Deinococcaceae.
RAZMNOŽEVANJE BAKTERIJ
Bakterije se vegetativno razmnožujejo z binarno delitvijo. V dobrem okolju se lahko bakterije razdelijo vsakih 20 minut. Spolno oploditev ne najdemo pri bakterijah, temveč prenos genskega materiala iz ene bakterije v drugo, ne da bi pri tem nastala zigota. Ta dogodek se imenuje paraseksualni proces. Poznani so trije paraseksualni procesi, in sicer transformacija, konjugacija in transdukcija.
Vendar se postopek spolnega razmnoževanja razlikuje od procesa drugih evkariontov. To je zato, ker v procesu razmnoževanja ne pride do poenotenja celičnega jedra, kot je to običajno pri evkarionih, pride le do izmenjave genskega materiala (genska rekombinacija). Tu je nekaj načinov za razmnoževanje bakterij z gensko rekombinacijo in delitvijo:
- Genetska rekombinacija
Ali je neposreden prenos genskega materiala (DNA) med dvema bakterijskima celicama skozi naslednje procese:
- Preobrazba
Transformacija je prenos genskega materiala v obliki DNA iz ene bakterijske celice v drugo. V procesu transformacije bo prosta DNA bakterijskih celic darovalcev nadomestila nekatere bakterijske celice prejemnice, vendar ne pride do neposrednega stika. Ta način preobrazbe se pojavi le pri nekaterih vrstah. Primer: Streptococcus pneumoniae, Haemophilus, Bacillus, Neisseria in Pseudomonas. Sumimo, da je ta preobrazba način, da bakterije svoje lastnosti prenesejo na druge bakterije. Na primer, bakterije Pneumococci, ki povzročajo pljučnico, in patogene bakterije, ki sprva niso bile odporne na antibiotike, lahko zaradi preobrazbe postanejo odporne na antibiotike. Ta postopek je prvič odkril Frederick Griffith leta 1982.
- Transdukcija
Transdukcija je prenos genskega materiala z bakterij na druge bakterije z virusi. Med transdukcijo se dvoverižna DNA z bakteriofagom (bakterijskim virusom) loči od bakterijske celice darovalke do bakterijske celice prejemnice. Ko nastanejo novi virusi in sčasoma povzročijo lizo bakterij, nevirulentni bakteriofagi (povzročijo odziv) lizogen) prenaša DNK in se združi s svojo gostiteljsko DNA, virusi lahko svoj genski material pritrdijo na DNA bakterij in tvorijo profage. Ko nastane nov virus, virusno DNA pogosto odnese košček DNA bakterije, ki jo okuži. Nastali virusi imajo dve vrsti DNK, znani kot transducirajoči delci. Ta postopek se imenuje transdukcija. To metodo sta leta 1952 predlagala Norton Zinder in Jashua Lederberg.
- Konjugacija
Konjugacija je združitev dveh bakterij (+ in -) z oblikovanjem mostu za prenos genskega materiala. To pomeni, da pride do prenosa DNA iz bakterijske celice darovalke v bakterijsko celico prejemnico skozi konico pilusa. Konica pilusa se pritrdi na sprejemno celico in DNA se transportira skozi pilus. Sposobnost darovalnih celic za prenos DNK nadzirajo transferni faktorji (faktor prenosa = faktor F)
- Binarna fisija
Pri tej delitvi so lastnosti nastalih hčerinskih celic enake lastnostim nadrejene celice. Binarna fisija je podobna mitozi v evkariontskih celicah. Telo, binarna cepitev v bakterijskih celicah ne vključuje vretenastih vlaken in kromosomov. Binarno cepitev lahko razdelimo na tri faze, in sicer:
- V prvi fazi je citoplazma razdeljena s septumom, ki raste pravokotno.
- V drugi fazi bo rast pregrade sledila prečni steni.
- Tretja faza, ločitev dveh enakih hčerinskih celic. Obstajajo bakterije, ki se takoj ločijo in se popolnoma sprostijo. Po drugi strani pa obstajajo tudi bakterije, ki po delitvi ostanejo vezane ena na drugo, take bakterije so v obliki kolonij.
V normalnih okoliščinah se lahko bakterije delijo vsakih 20 minut. Če delitev traja eno uro, bo ustvarila osem hčerinskih celic. Vendar ima bakterijska delitev omejujoče dejavnike, kot so pomanjkanje hrane, neustrezne temperature, izločki, ki zastrupljajo bakterije, in prisotnost organizmov, ki se prehranjujejo z bakterijami. Če se to ne bi zgodilo, bi bila zemlja polna bakterij.
Vrste bakterij
- večcelični organizmi
- Prokarionti (brez jedra iz celične membrane)
- Na splošno nimajo klorofila
- Velikost telesa, ki se giblje med 0,12 in stotine mikronov, ima na splošno povprečno velikost od 1 do 5 mikronov.
- Imajo različne oblike telesa
- Prosto življenje ali paraziti
- Življenje v ekstremnih okoljih, kot so vroči izviri, kraterji ali šota, ne vsebuje celične stene peptidoglikana
- Kozmopolitsko življenje v različnih okoljih, ki vsebujejo peptidoglikanske celične stene sel
Bakterije, ki povzročajo bolezni
- Bakterije Pseudomonas aeruginosa
Ta vrsta bakterij lahko vstopi v telesna tkiva, kar lahko povzroči okužbe, kot so pljučne okužbe, roženice in okužbe sečil.
- Bakterije Vibrio Cholera
Ta vrsta bakterij lahko povzroči kolero asiatica, oseba, okužena s to bakterijo, pa lahko povzroči simptome, kot je driska.
- Vibrio El Tor bakterije
Ta vrsta bakterij se lahko prenaša z ugrizi podgan in lahko povzroči simptome, kot je nenadna zvišana telesna temperatura.
- Bakterija Escherichia coli
Medtem ko lahko ta vrsta bakterij povzroči, da človek zboli za prebavili.
- Escherichia coli
Vrste bakterij, ki običajno napadajo dojenčke, zlasti pri novorojenčkih.
- Bakterija Salmonella Typhi
Ta bakterija lahko povzroči, da se človek okuži z želodčnim tifusom, ta bolezen pa lahko povzroči simptome, kot je visoka temperatura, ki doseže temperature do 40 ° C.
- Shigella Dysenteriae bakterije
Te bakterije lahko povzročijo, da se človek okuži z boleznimi, kot je bacilarna dizenterija, za katero so značilni nenadni simptomi visoke temperature.
To je razlaga Bakterije so: značilnosti, struktura, življenjski prostor, razmnoževanje, vrste in bolezni Upam, da bo koristno za vse bralce učiteljev. Com
Preberite tudi:
- Razumevanje Monera - zgodovina, značilnosti, skupine, bakterije, vrste, vloge, modre alge, primeri
- Značilnosti bakterij
- Razmnoževanje virusov - opredelitev, metode, strategije, bakteriofagi, živalski virusi, primeri
- Struktura bakterijskih celic
- Thiobacillus Ferrooxidans Bakteri bakterije
- Razmnoževanje bakterijskih celic
- Značilnosti bakterij mikoplazme v biologiji