BAKTERIJE: ZNAČILNOSTI, MORFOLOGIJA, VRSTE, RAZMNOŽEVANJE - BIOLOGIJA - 2025

Za bakterije so velika skupina prokariontskih mikroorganizmov. Na splošno imajo velikost le nekaj mikronov. Imajo različne oblike, od valjaste do spiralne do trsne oblike.

So praktično vseprisotni organizmi in se lahko nahajajo v tleh, morskih in sladkovodnih vodnih telesih, naseljujejo v črevesni flori in slini številnih vretenčarjev ter kot paraziti živali in rastlin. Najdeni so bili tudi v ekstremnih okoljih, kot so kisli vrelci, hidrotermalni odzračevalci in radioaktivni odpadki.

Bakterija Bacterium tartarophtorum, B. manitopoeum in Bacillus sporogenes, ki rastejo v posodi iz nerjavečega jekla. Vzeto in urejeno z commons.wikimedia.org

Ti mikrobi so bistveni del številnih hranilnih ciklov. So osnovna sestavina mikrobiote vseh trofičnih verig, njihova biomasa pa se lahko izračuna na približno 5 × 10 ³⁰ bakterij na planetu Zemlja.

Zanimiva je tudi številka bakterij, ki naseljujejo človeško telo: v povprečnem človeku živi približno 39 bilijonov bakterijskih celic in večina teh je del črevesne flore.

Tradicionalna razvrstitev bakterij je obsegala polifilitsko taksonomsko skupino. Danes je bila ta skupina razdeljena na dve domeni bakterije in arheje. Bakterije so prepoznane kot prokariotska skupina z membranskimi lipidi, sestavljenimi iz diacilnih diester glicerola.

Po drugi strani je arheja skupina prokariotov, katerih membrana je sestavljena iz izoprenoidnih lipidov (dieter glicerola ali glicerol tetraetra). Razlike so tudi v njihovi ribosomalni RNA, ki se imenuje bakterijska rRNA in arhejska rRNA.

Morfologija

Bakterije imajo veliko morfološko raznolikost in velikost. Ti enocelični organizmi lahko merijo od 0,3 mikrona do 0,5 milimetrov, vendar so njihove meritve običajno med 0,3 in 5,0 mikronov.

Oblika, imenovana kaki (sferična), je najpogostejša med bakterijami. So pa tudi druge oblike, kot so bacili (palica ali v obliki palice), tudi razmeroma pogoste.

Drugi ne tako pogosti morfiji med bakterijami so: vejice, ki jih imenujemo tudi vibrioni (v obliki rahlo ukrivljene palice ali kot ločilni znak ",") in spirila ali spirohete (s spiralnimi oblikami). Nekateri bolj nenavadni so še vedno oblikovani kot zvezde.

Druge ne morfološke značilnosti

Predstavniki bakterijske domene, ki so prokariontski enocelični organizmi, ne predstavljajo definiranega jedra ali zapletenih membranskih organelov. V celični steni le-teh je pectidoglikan, ki vsebuje muramno kislino, membranski lipidi pa vsebujejo ravnoverižne maščobne kisline z estrskimi vezmi.

Predstavljajo plinske vezikle. Prenosna RNA ima timin (v večini tRNA) in N-formilmetionin (ki ga izvaja pobudnica tRNA). Predstavljajo polikistronsko mRNA, torej kodirajo več kot en protein.

Ribosomi so velikosti 70. let. Občutljivi so na kloramfenikol in kanamicin, ne kažejo občutljivosti na antibiotik anisomicin.

Bakterijska RNA polimeraza je velika molekula. Vsebuje pet podenot po približno 410 kilodaltonov. Poleg tega ima polimeraza RNA v svoji strukturi utor dolžine 55 Å in širine 25 Å. Občutljivi ste na rifampicin. Nima promotorjev polimeraze tipa II.

Bakterije fiksirajo dušik, izvajajo fotosintezo na osnovi klorofila in izvajajo tudi hemolitotrofijo (oksidacija anorganskih spojin). Ne proizvajajo metana niti ne predstavljajo encima ATPaze.

ID

Identifikacija in razvrščanje bakterij je eno najbolj zapletenih vprašanj v biologiji mikroorganizmov. Obstajajo številne značilnosti in metode, ki se uporabljajo za identifikacijo in naknadno klasifikacijo teh posameznikov.

Klasične značilnosti vključujejo morfologijo, fiziologijo in presnovo, biokemijo, ekološka razmerja in funkcije ter genetiko.

Najpogosteje uporabljene analize so: fermentacijski proizvodi, vrsta prehrane, viri ogljika in dušika, vključitve skladiščenja, gibljivost, osmotska toleranca, optimalni fizikalno-kemični pogoji, fotosintetski pigmenti, med drugimi.

Druge neklasične lastnosti najdemo na molekularni ravni. V zadnjih desetletjih je uporaba nukleinskih kislin in beljakovin v taksonomiji bakterij dobila velik zagon.

Primerjave med geni (beljakovine in nukleinske kisline) zagotavljajo ogromno informacij o sorodstvu in seveda podobnosti med organizmi.

Vrste (razvrstitev)

Bakterije, je bil izraz, ki se tradicionalno uporablja za označevanje vseh enoceličnih prokariotov. Vendar je molekularna sistematika pokazala, da se je ta starodavna skupina organizmov (prokariot) razšla v dve skupini ali domeni.

Ti dve skupini sta se imenovali evbakterije in arhebakterije. Pozneje so jih preimenovali v bakterije in arheje. Archee so skupina, ki je najbolj povezana s člani tretje domene, imenovane Eukarya.

Zadnjo skupino sestavljajo evkariontski organizmi. 3 domene (bakterije, arheja in evkarija) skupaj sestavljajo trenutno klasifikacijo življenja.

Sistem treh področij, bakterije, Archea in Eukarya. Vzeto in urejeno z commons.wikimedia.org

-Razvrstitev bakterij

Bakterije lahko razvrstimo po različnih merilih, kot so:

Organizacija celic

Bakterije so na splošno enocelične, vendar jih lahko glede na celično organizacijo uvrstimo med "enocelične in večcelične".

Presnova

Bakterije se glede na okolje, v katerem se nahajajo, in način izvajanja svojih procesov za pridobivanje energije in hranil, razvrstijo v:

• Anaerobni: tisti, ki živijo in se razvijajo v okoljih brez kisika.
• Aerobno: bakterije, ki živijo in uspevajo v okolju s kisikom.
• Fakultativno: tisti organizmi, ki živijo in se razvijajo nerazumno v anaerobnem ali aerobnem okolju, torej lahko živijo v okoljih z ali brez kisika.

Celična stena

Odvisno od sestave celične stene bakterije reagirajo na Gramov madež bodisi s temno modro ali vijolično barvo ali na drugi strani z roza ali rdečo barvo in njihova razvrstitev je naslednja:

• Gram-pozitivna: modra ali vijolična obarvanost in odebeljena celična stena.
• Gram negativno: roza ali rdeča barva in tanka ali tanka celična stena.

Temperatura rasti in razvoja

Glede na temperature, pri katerih se ti mikroorganizmi razvijejo, jih lahko razvrstimo v:

• Psihrofili : tiste bakterije, ki se razvijejo v okolju z zelo nizkimi temperaturami.
• Mezofilne : bakterije, ki naseljujejo in se razvijajo pri temperaturah med 15 in 35 ° C (zmerne temperature), vendar nekateri raziskovalci menijo, da organizmi, ki se razvijajo v mezofilnem območju od 20 do 40 ° C.
• Termofili : tiste bakterijske celice, ki se razvijejo in živijo pri visokih temperaturah, torej nad približno 45 ° C.

Oblika

Bakterije so že dolgo opredeljene glede na obliko in razvrščanje je naslednje:

• Kakavice : valjaste ali sferične oblike . Te oblike imajo različne razvrstitve glede na število celic, ki jih tvorijo, in obliko, ki jo gradijo. Na primer, glede števila, kokaje opazujemo v parih, jih imenujemo "diplokoki", in ko jih najdemo v številkah 4, jih imenujemo "tetrakoki". Če pa gre za obliko, če te tvorijo verige, jih imenujemo "streptokoki", ko tvorijo grozde "stafilokoki" in kockaste oblike, jih imenujemo "sarcini".
• Bacili : bakterije z podolgovatimi oblikami, kot palica ali palica. Ko ti bacili tvorijo verige, jih imenujemo "streptobacili."
• Kokobacili : polcilindrične bakterije, vendar na polih sploščeno in kažejo ovalno obliko.
• Spirilos : bakterije s spiralnimi oblikami, podobnimi obrezkom .
• Vibrios : organizmi z obliko kratke in upognjene palice, imenujejo jih tudi vejice, kot ločila.

Morfologija bakterij. Vzeto in urejeno z commons.wikimedia.org

-Trenutna klasifikacija bakterijske domene

Po revolucionarni klasifikaciji Carla Woeseja in njegovih kolegov leta 1990 se je razvrstitev bakterij korenito spremenila. Trenutno je v skladu z LPSN ali seznamom prokariotskih imen s stojanjem v nomenklaturi (Seznam prokariotskih imen s Standing in Nomenclature) domena bakterije razdeljena na 34 phyla. Med temi phyla so:

Spirohete

Podolgovate in spiralne bakterije. Gram negativno. Imajo zunanjo celično ovojnico. Premikajo se s pomočjo osnih nitk.

Končniki

Skupina gram-pozitivnih bakterij, predvsem s odebeljeno celično steno in nizko vsebnostjo ali odstotkom GC. Podstavki so predvsem v obliki palice in včasih v obliki kokosa. Mnoge vrste proizvajajo endospore.

Proteobakterije

Gram-negativne bakterije z raznoliko morfologijo in celično steno, ki jo tvorijo lipopolisaharidi. V glavnem heterotrofni, čeprav nekatere vrste lahko fotosintezirajo. Zelo jih je v oceanih in drugih vodnih telesih.

Cianobakterije

Bakterijski organizmi, ki vsebujejo klorofil in fikocijanin. Imenujejo jih modro-zelene alge. So gram-negativni in sposobni kisikove fotosinteze.

Bacteroidetes

Bakterije so se prilagodile veliki raznolikosti habitatov. Anaerobna presnova. Gram negativno. Nekatere vrste so oportunistični povzročitelji bolezni.

Klorobi

Skupina bakterij, ki izvajajo anoksigensko fotosintezo. Anaerobna presnova. Gram negativno. Imenujejo jih zelene bakterije žvepla.

Klorofleksi

Monodermalne bakterije, torej imajo enocelično membrano. Imajo zelo tanko zunanjo celično steno peptidoglikana. Skupina ima termofilne in mezofilne predstavnike. Nekaj ​​fotosinteze. V glavnem aerobno. Gram pozitiven.

Termotoge

So bakterije, prilagojene življenju v ekstremnih okoljih. Veljajo za hipertermofilne organizme. Anaerobni metabolizem in lahko predela ogljikove hidrate. So gram-negativni.

Razmnoževanje

Binarna cepitev

Glavni mehanizem razmnoževanja bakterij je binarna cepitev ali delitev. Gre za vrsto aseksualne reprodukcije, pri kateri je treba bakterijsko celico podvojiti po velikosti in nato deliti, tako da nastaneta dve hčerinski celici.

Ta vrsta aseksualne reprodukcije omogoča bakterijam eksponentno hitrost rasti populacije. Na ta način lahko rastoča populacija bolje in hitreje izkoristi razpoložljive vire in tudi poveča možnost nastanka organizmov ali sevov, odpornih na različna okolja, v katerih se razvijajo.

Večkratna cepitev

Gre za vrsto celične delitve, pri kateri se jedro razdeli na več enakih delov in nato pride do delitve citoplazme, kar vzpostavi in ​​hkrati več hčerinskih celic.

Brstenje ali brstenje

Ta vrsta aseksualne razmnoževanja bakterij se pojavi na nespecifičnem mestu matične bakterije. Začne se z izboklinjo v citoplazmi, imenovani popka, ki nato podvoji velikost matičnega in se loči kot nov posameznik (hčerinska celica). Tovrstno razmnoževanje so opazili pri phyla Planctomycetes, Firmicutes in Cyanobacteria.

Proizvodnja baocitov

Ta vrsta razmnoževanja, imenovana tudi netipična binarna cepitev, je sestavljena iz majhne krožne celice (baeocita), ki se pozneje poveča v masi ali velikosti in tvori vegetativno celico.

Med povečanjem velikosti ta vegetativna celica večkrat reproducira svoj DNK, kasneje preide v reproduktivno fazo, kjer se podvrže citoplazemski cepitvi, ki bo kasneje postala na deset ali celo na stotine baoocitov. To vrsto razmnoževanja so preučevali pri cianobakterijah.

Prehrana

Bakterije imajo več vrst prehrane:

Litotrofi

Bakterije, ki uporabljajo anorganske substrate, kot so nitriti, nitrati, železo ali sulfati, za biosintezo ali ohranjanje energije z anaerobiozo ali aerobiozo.

Organotrofi

Bakterijski organizmi, ki pridobivajo vodik ali elektrone iz organskih virov, kot so ogljikovi hidrati, ogljikovodiki ali lipidi. Ti organizmi so lahko aerobni ali anaerobni, celo heterotrofni ali avtotrofni.

Avtotrofne bakterije

Organizmi, ki se razvijejo s sintezo anorganskih snovi, ki bi lahko bile ogljik, vendar anorganskih, kot je ogljikov dioksid.

Heterotrofne bakterije

Tisti organizmi, ki sintetizirajo kemične snovi, katerih izvor ogljika je organski, kot so polisaharidi.

Mixotrophs

Bakterije, ki potrebujejo sintezo anorganskih snovi za ohranjanje in pridobivanje energije, hkrati pa potrebujejo organske spojine, da izpolnijo svoje biosintetske presnovne potrebe.

Bolezni, ki jih povzročajo

Od velike raznolikosti bakterij, ki jih človek pozna, le nekaj (sorazmerno) povzroča bolezen. Patologije, ki jih ti mikroorganizmi povzročajo pri ljudeh, lahko razvrstimo glede na njihov izvor, torej po mehanizmu prenosa ali pridobitve le-tega:

- V zraku

Bakterije, ki povzročajo bolezni v zraku, običajno prizadenejo dihala ali dihala, v drugih primerih pa lahko povzročijo kožna stanja. Tu je nekaj bolezni, ki se prenašajo z zrakom:

Difterija

V večini primerov to bolezen prenaša Corynebacterium diphtheriae, čeprav lahko C. ulcerans povzroči podobne klinične manifestacije.

Bolezen se prenaša z bolne na zdravo osebo skozi delce, ki se prenašajo med dihanjem. Pojavi se lahko tudi s stikom z izločanjem kožnih lezij. Difterija lahko prizadene skoraj vsako sluznico, najpogostejše klinične oblike pa so:

• Faringealni : je najpogostejša manifestacija. Simptomi vključujejo splošno slabo počutje, blago vročino, vneto grlo in celo anoreksijo.
• Nosnica spredaj : je najmanj pogosta klinična manifestacija. Predstavlja se kot krvavitev iz nosu. Lahko je prisoten tudi gnojni sluznični izcedek ali pa se lahko v nosnem septumu razvije pseudomembrana.
• Laringealno : Ta klinična manifestacija davice povzroči vročino, hripavost, pomanjkanje sape, lajež kašelj in močan hrup pri dihanju. Če je ne nadzorujemo pravočasno, lahko pride do smrti zaradi oviranja dihalnih poti.
• Kožni : predstavlja luskast izpuščaj na koži ali kot dobro opredeljene razjede. Odvisno od lokacije prizadetega območja (membrane) in njegovega obsega se lahko pojavijo zapleti, kot so pljučnica, miokarditis, nevritis, obstrukcija dihalnih poti, septični artritis, osteomielitis in celo smrt.

Legioneloza ali Legionarska bolezen

Bolezen povzroča aerobna gram-negativna bakterija, ki izvira iz tal in vodnih ekosistemov, imenovana Legionella pneumophila. Ta bakterija je bila izolirana tudi v klimatskih sistemih in tuš kabinah.

Bolezen je posledica širjenja bakterij po zraku iz rezervoarja v človeški dihalni sistem. Moški, starejši od 50 let, ki so ogroženi s kajenjem, alkoholizmom ali imunsko pomanjkljivostjo, imajo večjo verjetnost, da bodo zboleli za boleznijo.

Bakterija se vloži v fagosome alveolarnih makrofagov, od koder se razmnožuje in povzroči poškodbe tkiva. Simptomi te bolezni so: kašelj brez izgona dihalnih izločkov, vročina, huda bronhopnevmonija in nevrološke težave.

Meningitis

Ta bolezen je sestavljena iz vnetja možganov in hrbtenjače. Ima lahko aseptični ali bakterijski izvor. Patologija bakterijskega izvora izvira iz dihalnih izločkov nosilcev bolezni ali iz aktivnih primerov.

Bakterije, ki povzročajo meningitis, sprva kolonizirajo nazofarinks, od koder prečkajo sluznico in vstopijo v krvni obtok, od tam pa v cerebrospinalno tekočino, od koder vnamejo mening.

Simptomi te okužbe so: bolezen dihal ali vneto grlo, ki ji sledi zmedenost, bruhanje, glavobol (v nekaterih primerih hud), otrdeli vrat in hrbet.

Pljučnica

Številne vrste bakterij so povezane s pljučnico, vendar so glavni vzroki za to bolezen Mycobacterium avium in M. intracellulare. Te bakterije so po vsem svetu razširjene in okužijo ne le človeka, ampak tudi druge vretenčarje in žuželke.

Dihalni in prebavni sistem naj bi bil vhodna točka teh bacilov za kolonizacijo bolnikov. Bolezen se pri ljudeh manifestira kot pljučna okužba, podobno kot pri tuberkulozi.

Druge bolezni

Mnogo drugih bolezni prenašajo bakterije dihalnih poti, med katerimi lahko omenimo: tuberkulozo, ki jo proizvaja bakter Koch (Mycobacterium tuberculosi); hroščev kašelj, ki ga povzroča bakterija Bordetella oslovski kašelj, in bolezni, ki jih povzročajo streptokoki.

-Prenos členonožcev

Bakterijske bolezni, ki jih povzročajo ti nevretenčarji, veljajo za redke, vendar jih zanima veliko zanimanja. Nekatere od teh bolezni so:

Erlihioza

Patologija, ki jo povzroča bakterija Ehrlichia chaffeensis, ki jo prenašajo akumulacije živali, kot je klopi. Ko bakterije vstopijo v krvni obtok, povzroči nespecifično vročinsko bolezen, imenovano humana monocitna ehrlioza (HEM). Za bolezen so značilni simptomi, kot so: vročina, mrzlica, glavobol in mialgija.

Epidemični tifus

Bakterijska bolezen, ki jo na človeka prenašajo uši. Bacil, ki povzroča to bolezen, je Rickettsia prowasekii. Ko se uši prehranjujejo z okuženo osebo, bakterije okužijo črevesno črevo in se širijo.

Pred kratkim se v blatu uši pojavijo velike količine rikettie, ko uspava sesa kri drugega zdravega posameznika, ki jo izloči.

Ko draženje zaradi peclja povzroči, da se posameznik opraska, onesnaži poškodovano mesto in pusti, da riketije vstopijo v njihov krvni obtok, kjer pozneje povzročijo vnetje krvnih žil z okužbo njihovih endotelnih celic. Simptomi te bolezni so vročina, močan glavobol in mialgija.

Lymova bolezen

Lajmska bolezen je bakterijska okužba, ki jo človek prenaša z ugrizom klopa, katerega naravni gostitelji so voluharji in jeleni. Vzročne bakterije so spiroheti iz rodu Borrelia.

Klinično ima bolezen tri stopnje: najprej se običajno začne s kožnimi lezijami, ki se širijo kot obroči. To stopnjo pogosto spremljajo vročina, mrzlica, utrujenost, slabo počutje in glavoboli.

Za drugo stopnjo so značilni napadi artritisa, srčna vnetja in nevrološke težave. Tretjo in zadnjo stopnjo lahko opazimo leta pozneje, značilna pa je po tem, da posamezniki razvijejo demieelinacijo nevronov in imajo simptome, podobne Alzheimerjevi ali multipli sklerozi.

Druge bolezni

Čeprav se bakterijske okužbe, ki jih prenašajo členonožci, štejejo za redke, so nekatere povzročile ogromno smrt v človeštvu, na primer črno smrt ali bubonsko kugo, ki jo je povzročil Yersinia pestis.

Druga bolezen, ki ni tako smrtonosna kot črna kuga, je vročina Q, ki jo povzroča bakterija Coxiella burnetii in okuži živino, domače živali in človeka.

Bakterije, ki povzročajo črno kugo. Yersinia pestis. Vzeto in urejeno s https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Yersinia_pestis_fluorescent.jpeg

- Neposredne kontaktne bolezni

Te bakterijske bolezni so povezane predvsem z okužbami kože in osnovnim tkivom. Nekatere od teh patologij so:

Carbuncle

Bolezen, ki se prenaša z neposrednim stikom z okuženimi domačimi živalmi ali njihovimi proizvodi. Bakterija, ki povzroča bolezen, je Bacillus antrasis, njegovi endospore pa lahko ostanejo sposobni več let v tleh ali živalih.

Okužba pri ljudeh se pojavi predvsem zaradi poškodb ali ureznin na koži (kožna nagnjenost), prizadene pa lahko tudi dihalni sistem (pljučni antraks) in prebavila (prebavni antraks).

Na koži se tvori izpuščaj (ulcerirana kožna papula) in spremljajoči simptomi vključujejo vročino, glavobol in slabost.

Bakterijska vaginoza

Gre za polimikrobno spolno prenosljivo spolno bolezen (spolno prenosljivo bolezen), torej proizvaja več bakterij. Takšne bakterije so Gardnerella vaginalis, vrsta rodu Mobiluncus in Mycoplasma hominis.

To je bolezen, ki velja za blago, vendar zelo nalezljivo, njeni simptomi pa so: penast, bogat izcedek iz nožnice z vonjavami, podobnimi ribam, bolečine ni, pekoč ali srbeč.

Gonoreja

Še ena bakterijska spolno prenosljiva bolezen. Povzroča ga Neisseria gonorrhoeae. Ta diplokok, ko vstopi v telo, se skozi pili in beljakovine II pritrdi na sluznične celice. Ta oprijem preprečuje, da bi ga izločili iz nožnice z običajnimi izločki ali urinom.

Simptomi pri moških so: rumen do zelen gnoj, ki izteka iz sečnice, s pogostim uriniranjem, ki ga spremljata bolečina in pekoč ali pekoč občutek. Le 10–20% tistih, ki so izpostavljene bakterijam, se razvije pri ženskah, in če razvijejo bolezen, lahko povzroči zunajmaternično nosečnost in celo sterilnost.

Druge bolezni

Bakterijske bolezni z neposrednim stikom so po izvoru in razvoju zelo raznolike, najbolj omenjene so spolno prenosljive bolezni in med njimi lahko omenimo: genitourinarne bolezni, ki jih proizvajajo mikoplazmi Ureaplasma urealyticum in Mycoplasma hominis; in rak, proizveden s strani Haemophilus lucreyi.

Druge bolezni, ki niso spolne narave in jih povzročajo bakterije, so: inkluzijski konjunktivitis, gobavost, bolezen mačjih prask, plinska gangrena in številne druge.

Reference

1. Bakterija. Na Wikipediji. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org.
2. Binarna cepitev. Na Wikipediji. Pridobljeno z es.wikipedia.org.
3. LM Prescott, JP Harley in GA Klein (2009). Mikrobiologija, 7. izdaja, Madrid, Mehika, Mc GrawHill-Interamericana. 1220 pp.
4. GJ Olsen & CR Woese (1993). Ribosomalna RNA: ključ do filogenije. Časopis FASEB.
5. WB Whitman, DC Coleman, WJ Wiebe (1998). "Prokarioti: nevidna večina". Zbornik Nacionalne akademije znanosti Združenih držav Amerike.
6. DC Yang, KM Blair, NR Salama (2016). "Bivanje v obliki: Vpliv oblike celic na preživetje bakterij v različnih okoljih". Pregled mikrobiologije in molekularne biologije.
7. Del AC (2018). LPSN - Seznam prokariotskih imen s stalnim stanjem v nomenklaturi (bakterio.net), 20 let dalje. Mednarodni časopis za sistematsko in evolucijsko mikrobiologijo.