Bakterie - organizmy bezjądrowe

Bakterie są najmniejszymi znanymi istotami żywymi. Ze względu na powszechność występowanie zyskały miano organzimów kosmpolitycznych. Najwięcej bakterii zasiedla gleby, zbiorniki wody słodkiej, morza i oceany. Organizmy te mogą żyć także na powierzchni lub wewnątrz ciała innych organizmów, a nawet w tak nieprzyjemnych środowiskach, jak gorące źródła i pokrywy lodowe obszarów okołobiegunowych.

Bakterie dzielimy na diwe grupy: archebakteie (starobakterie) oraz eubakterie (bakterie właściwe).

Budowa bakterii

Bakterie to organizmy prokariotyczne, jednokomórkowe lub kolonijne Funkcję jądra pełni w nich chromosom bakteryjny (genofor), czyli najczęściej koliście zamknięta podwójna helisa DNA, bezpośrednio zanurzona w wypełniającym wnętrze komórki cytozolu. Obszar, w którym znajduje się chromosom bakteryjny, nosi nazwę nukleoidu. W większości komórek prokariotycznych znajdują się także małe koliste cząsteczki DNA - plazmidy. Decydują one o przydatnych cechach, takich jak odporność na antybiotyki.
DNA znajdują się:

rybosomy - struktury zbudowane z bialładające się z dwóch podjednostek (mniejszej i większej). Biorą udział w biosyntezie białka;
ziarna materiałów zapasowych - m.in. lipidów i cukrów (np. glikogenu).

Od środowiska zewnętrznego komórkę prokariotyczną oddzielają białkowo-lipidowa błona komórkowa. Tworzy ona wewnątrzkomórkowe wpuklenia, które zwiększają jej powierzchnię funkcjonalną. Błona komórkowa uczestniczy w wymianie różnorodnych substancji między komórką a otoczeniem. Bierze także udział w uzyskiwaniu i magazynowaniu energii. Z błony komórkowej powstają też (występujące u bakterii fotosyntezujących) tylakoidy, w które wbudowane są barwniki aktywne podczas fotosyntezy, m.in. bakteriochlorofil. U większości bakterii na zewnątrz błony komórkowej występuje sciana komórkowa zbudowana głównie z mureiny (peptydoglikanu). Wiele bakterii ma również otoczkę śluzową, zbudowaną przedewszystkim z polisacharydów, która pełni funkcję ochronną.

Na powierzchni niektórych komórek bakterii występują organelle ruchu - rzęski - oraz organelle uczestniczoące m.in. w rozpoznaniu i łączeniu się komórek podczas koniugacji, czyli fimbrie.

Różnice w budowie ściany komórkowej

Ściana komórkowa bakteii może mieć różną grubość, co decyduje o właściwościach fizjologicznych tych organizmów oraz ich różnej wrażliwości na działanie leków. Ściana komórkowa bakterii Gram - dodatnich jest gruba (15-50 nm), zbudowana z kilku warstw mureiny oraz kwasów tejchojowych (związków polimerowych składających się z reszt glicerolu lub innego alkoholu połączonych z grupami fosforowymi). Ściana komórkowa bakterii Gram - ujemnych jest cienka (2-10 nm) i zbudowana z jednej warstwy mureiny. NIe zawiera kwasów tejchojowych, natomiast jest oktyta dodatkową błoną zewnętrzną.

Przynależność bakterii do określonej grupy można ustaloć, badając je metodą opracowaną przez Hansa Christiana Grama.

Wielkość i formy baterii

Bakterie kuliste występują pojedynczo (ziarenowce) lub tworzą skupiska, takie jak: dwoinki (pary komórkowe), paciorkowce (łańcuszki komórek), gronkowce (nieregilarne skupiska przypominające kiście winogron), pakietowce (skupiska przypominające prostopadłościany). Bakterie cylindryczne występują pojedynczo, w parach lub układają się w proste nici.

Wśród form spiralnych wyróżnia się występujące zwykle pojedynczo przecinkowce ( o kształcie części skrętu spirali), śróbowce ( o kształcie pełnej spirali)i krętki (o kształcie skróconej spirali). Niektóre bakterie mają formę nieregularną: są nieregularne cylindryczne (np. maczugowiec) lub mają postać rozgałęzionych nitek (np. promieniowiec).

różne formy bakterii

Odżywianie

Większość bakterii to organizmy heteritroficzne (cudzożywne). Wyróżnia się wśród nich:

bakterie saprobiotyczne, które wykorzystują miarę ograniczoną. Jest to najliczniejsza grupa bakterii;
bakterie symbiotyczne, które korzystają z substancji wytwarzanych przez inne organizmy, w zamian dostarczając substancji wytworzonych przez siebie. Na przykład zdolne do asymilacji azotu atmosferycznego bakterie z rodzaju Rhizobium korzystając z wytworzonychprzez rośliny motylkowate związków organicznych, a w zamian dostarczają im przyswajalne związki azotowe

Nieliczne bakterie są autotrofami - wytwarzają związki organiczne ze związków nieorganicznych przy udziale : energoo świetlnej podczas fotosyntezy (bakterie fotosyntezującej) lub energii chemicznej podczas chemosyntezy (bakterie cheosyntezujące).

Do bakterii fotosyntezujących należą :

sinice u których proces fotosyntezy zachodzi z wydzieleniem tlenu
zielone i purpurowe bakterie siarkowe i bezsiarkowe, u których proces fotosyntezy nie jest związany z wydzieleniem tlenu do atmosfery.

Oddychanie

oddychanie komórkowe może u bakterii przebiegać w warunkach tlenowych i beztlenowych. Bakterie tlenowe (aeroby) pozyskują energie wyłącznie na skutek oddychania tlenowego.
bakterie beztlenowe (anaeroby) uzyskują energię z beztlenowego rozkładu cukrów m.in. procesie fermentacji, których zachordzi w cytozolu.
Wyróżnia się m.in. fermentację mlekową, masłową, propionową.
Bakterie oddychające beztlenowo mogą być:

beztlenowacmi bezwzględnymi (obligatoryjnymi), które giną w warunkach tlnowych
beztlenowcami względnymi (fakultatywnymi), które mogą zmieniać sposób oddychania w zależności od warunków środowiska.

Zdolność wiązania azotu atmosferycznego

Niektóre gatunki bakterii mogą żyć w środowiskach ubogich w związki azotowe, ponieważ wykazują zdolność asymilacji azotu atmosferycznego. Proces ten zachodzi np. w grubościennych komórkach - heterocystach - sinic z rodzaju Gleocapsa, Gleotrichia i Nostoc, a także w komórkach bakterii gleboych, takich jak Azotobacter czy Clostridium.

Wzrost i roznażanie

Bakterie są organizmami haploidalnymi, mają jedną dwuścienną cząteczkę DNA, zawierającą pojedyńczy zestaw genów. Rozmnażają się tylko bezpłciowo przez:

podział komórki (występuje u większości bakterii)
pączkowanie (zachodzi u niektórych bkterii)
fragmentację nitek kolonii (występuje u sinic)

W optymalnych warunkach środowiska podział komórki bakteryjnej odbywa się co 20 - 30 min.

Formy przetrwalnikowe bakterii

W niesprzyjających warunkach środowiska wiele bakterii zmniejsza tempo metabolizmu i przechodzi w stan anabiozy, wytwarzając różne formy przetrwalnikowe. Należą do nich m.in. cycty i endospory. Cysty powstają przez odwodnienie i otoczenie grubą ścianą całej komórki bakteryjnej, która w tym stanie może oczekiwać na bardziej sprzyjające warunki. Przy powstawaniu endospor zawartość komórki dzieli się na dwie nierówne części, z których mniejsza zostaje otoczona nową, grubą ścianą i staje się zaczątkiem endospory. Gdy endospora dojrzeje, pozostała częsć komórki degeneruje.

Procesy płciowe

Procesy płciowe bakterii (paraseksualne) nie zwiększają liczby komórek, lecz zapewniają rekombinację materiału genetycznego, co prowadzi do zwiększenia różnorodności genetycznej. Jednym z procesów płciowych zachodzących u bakterii jest koniugacja. W jej trakcie następuje okresowe połączenie dwóch komórek bakterii, a następnie przekazanie części DNA z komórki dawcy do komórki biorcy.

przebieg koniugacji

Ruch

Wiele bakterii wykazuje zdolność aktywnego ruchu za pomocą rzęsek. Rzęski wykonują ruchy obrotowe, a kierunek tych ruchów decyduje o kierunki ruchu całej komórki.

Bakterie silnie reagują na związki chemiczne występujące w środowisku. W zależności od charakteru związku przemieszczają się w jego stronę lub kierunku przeciwnym. Kierunkowe ruchy komórek w odpowiedzi na działenie bodźców środowiska noszą nazwę taksji. Odpowiedź na środowiskowy bodziec chemiczny to chemotaksja. Jest ona dodatnia gdy ruch odbywa się w kierunku związku chemicznego lub ujemna gdy ruch odbywa się w kierunku przeciwnym.

Wiele bakterii wykazuje zdolność reagowania na inne czynniki środowiska, m.in. na światło (fototaksja) i temperaturę (termotaksja)

Przegląd bakterii

ARCHEBAKTERIE

Jest to grupa bakterii odkryta w latach 70. XX w. Różnią się one od eubakterii (m.in. brakiem mureiny w ścianie komórkowej i składem błony komórkowej). Mają też cechy podone do organizmów eukariotycznych (m.in. ich geny zawierają odcinki niekodujące - introny). Archebakterie żyją w środowiskach ekstremalnych, które przypominają warunki pierwotnie panujące na Ziemi. Największą grupę stanowią wśród nich bakterie metanogenne bytujące m.in. w przewodzie pokarmowym ludzi i zwierząt. Pozostałe dwie grupy archebakterii to bakterie termoacidifilne, które występują w wodach gorących (ok. 100^oC) i wkaśnych (pH 1,0 - 2,0), oraz bakterie halofilne zasiedlające wody solankowe.

EUBAKTERIE

Do eubakterii zalicz się wiele różnych grup, w tym sinice, bakterie śluzowe, bakterie nitkowe oraz krętki
eubakterie

Znaczenie bakterii

odgrywają kluczową rolę w obiegach pierwiastków w przyrodzie, zwłaszcza węgla, azotu i fosforu
uczestniczą w przemianach związków nieorganicznych (np. bakterie nitryfikcyjne utleniające związki azotu)
bakterie saprobiontyczne odgrywają ważną rolę w procesach glebotwórczych
bakterie które mają zdolność wiązaia azotu atmosferycznego, wchodzą w związki symbiotycze z roślinami, przez co wpływają korzystnie na ich wzrost i zwiększają żyzność gleby, wzbogacając ją w związki azotu
bakkterie symbiotyczne zasiedlające m.in. przewody pokarmowe zwierząt roślinożernych (zwłaszcza ssaków przeżuwających), umożliwiają trawienie celulozy.
bakterie symbiotycze bytujące w przewodzie pokarmowym człowieka (pałeczka okrężicy - Wscherichia coli) wytwarzają witamiy i wspomagają ich wchłaiaie (min. witaminy B i K)
staowią pokarm dla inych organizmów, m.in. protistów zwierzęcopodobnych lub parzydełkowców
w przemysle spożywczym, głównie mleczarskim, wykorzystuje się do wyrobu serów, jogurtów, kefiru itp. a także do produkcji alkoholu etylowego, wina i piwa
w przemyśle farmaceutyczym bakterie stosuje się do produkcji atybiotyków, amiokwasów i witamin
zmodyfikowane geetycznie bakterie służą m.im. do produkcji białek ludzkich skutecznych w leczeniu cukrzycy lub chorów układu krążeia
w rolictwie akterie wykorzystuje się m.in do produkcji kiszoek paszowych dla zwierząt, a rosliny wchodzące w symbiozę z bakteria,i saymilującymo azot stosuje się jako tzw. zielony nawóz
bakterie są składnikami tzw osadu czynego, co zapewia rozkład zawartych w ściekach związków orgaiczych
iektóre bakterie saprobiotyczne powodują rozkład żywności oraz wielu surowców i artykułó przemysłowych (m.in. drewa i papieru)
bakterie pasożytnicze wywołują groźne choroby roślin i zwierząt. Walka z chorobami bakteryjnymi polega na leczeniu antybiotykami, a profilaktyka - na stosowaniu szczepień ochronych i działaiach redkujących liczbę bakterii w środowisku (m.in. na stosowaniu środków dezyfekujących i zwalczaniu przenosicieli)
niektóre gatunki bakterii lub ich toksyny są używane jako broń biologiczna. Celem ataku biologicznego mogą być ludzie, jednorodne uprawy roślin lub hodowle zwierząt gospodarczych. Stosowane jako broń biologiczna mikroorganizmy są zwykle poddawane genetycznej modyfikacji, której celem jest skrócenie okresu wylęgania choroby, zwiększenie zjadliwości bakterii, ich lekoodporność oraz zdolność do przetrwania w środowisku.

Wybrane choroby bakteryjne człowieka
Nazwa choroby; czynnik zakaźny	Droga zakażenia	Objawy	Profilaktyka
Gruźlica; prątek gruźlicy	droga kropelkowa, rzadziej pokarmowa (przez picie mleka od zakażonych zwierząt lub spożycie surowego mięsa chorego zwierzęcia)	kaszel, gorączka, ból w klatce piersiowej, spadek masy ciała, gruzełki (guzki gruźlicze) w obrębie zainfekowanych tkanek; może dotyczyć układu oddechowego lub innych narządów	okresowe prześwietlrnia płuc, szczepienia ochronne, izolacja chorych, badania weterynaryjne zwierząt
Czerwonka bakteryjna; pałeczka czerwonki	droga pokarmowa, najczęściej chorują małe dzieci w okresie przedszkolnym	wysoka gorączka, bóle brzucha, biegunka niekiedy zawierająca krew, drgawki, utrata przytomności, wymioty	przestrzeganie zasad higieny, właściwe przechowywanie żywności, izolacja chorego
Dur brzuszny; (dawniej tyfus) pałeczka duru drzusznego	droga pokarmowa, przez zakażona wodę lub pokarm, bezpośredni kontakt z chorym przy nierzestrzeganiu zasad higieny, może być przenosziny przez owady zwłaszcza muchy	gorączka, ból brzucha, powiększenie wątroby i śledziony, wysypka na klatce piersiowej, język pokryty brunatnym nalotem	szczepienia ochronne, przestrzeganie zasad higieny, gotowanie wody pitnej
Cholere; paciorkowiec cholery	droga pokarmowa przez wodę lub pokarm skażony bakteriami, kontakt z chorym	występuje zwykle w postaci epidemii, najczęściej w krajach o niskim poziomie higieny, nękanych wojnami i klęskami żywoiłowymi; biegunka, wymioty prowadzące do odwodnienia	szczepienia ochronne, przestrzeganie zasad higieny, ochrona ująć wody, izolacja chorych
Borelioza; kretek	ugryzienie przez kleszcza, który jest nosicielem krętka	po 1-3 tyg. od ukąszenia może pojwaić się rumień wędrujący (zmiana skórna), objawy grypopodobne, osłabienia, objawy ze strony układu nerwowego, kostno-stawowe i układu krążenia	unikanie ekspozycji na zakażenie, odpowiednia odzież, stosowanie preparatów odstraszającyh kleszcze
Tężec; laseczki teżca	rany zabrudzone ziemią	zaburzenia czucia, bóle głowy, szczękościski, wzmożone napięcie mięśni i drgawki; często kończy się śmiercią	szczepienia ochronne, osobom nieszczepionym podaje się surowicę przeciwtężcową

Darmowy hosting zapewnia PRV.PL