Jakas reklama 

 

Bakteria Bordetella bronchiseptica
Bakteria Bordetella bronchiseptica

Bakterie, Bacteriae (od gr. bakterion "pałeczka") – jednokomórkowe lub kolonijne organizmy o budowie prokariotycznej. Cechą charakterystyczną komórek bakteryjnych jest brak jądra komórkowego i mitochondriów, choć zasugerowano, że odpowiednikiem drugiej struktury może być mezosom.

Wielkość bakterii wynosi od 0,2 do kilkudziesięciu nanometrów. Mają wiele kształtów, od kuli do spirali. Niektóre są ze sobą luźno połączone, tworząc np. pakietowce lub trychomy.

Występują jako wolno żyjące heterotrofy lub autotrofy, a także symbionty, komensale i pasożyty. Prawdopodobnie niejednokrotnie stawały się endosymbiontami. Niektóre bakterie są chorobotwórcze dla człowieka i stanowią poważny problem medyczny.

Bakteriami zajmuje się bakteriologia, gałąź mikrobiologii.

Dwa podstawowe typy to bakterie tlenowe (do życia potrzebują tlenu) i beztlenowe.

Spis treści

edytuj Występowanie

Są organizmami kosmopolitycznymi, występują w każdym biotopie. Można je spotkać na Ziemi w glebie, innych organizmach i w wodzie. Występują także na terenach radioaktywnych, co udowodnił eksperyment w czasie którego bakterie poddawano silnemu jonizowaniu[1].

Zwykle występuje nawet 40 milionów komórek bakteryjnych w jednym gramie ziemi i milion w mililitrze wody słodkiej.

Na Ziemi jest w przybliżeniu pięć nonilion (5x1030) bakterii, które stanowią znaczną część biomasy planety[2].

Nie udało się opisać wszystkich bakterii. Przyczyną tego jest problem z ich przetrzymywaniem w laboratoriach - około połowa gromad ma gatunki, które mogą być hodowane[3].

edytuj Znaczenie w przyrodzie i w przemyśle

Odgrywają ważną rolę w obiegu biogennych pierwiastków (są destruentami). Poza tym są przyczyną wielu procesów zachodzących w przyrodzie. Biorą udział w podtrzymywaniu obiegu azotu oraz w procesach fermentacji i gnicia.

W przemyśle i biotechnologii mikroorganizmy są niezwykle cenione między innymi przy biologicznym oczyszczaniu ścieków oraz przy wytwarzaniu produktów spożywczych np. jogurtu i sera.

edytuj Bakterie a organizm ludzki

Wiele komórek bakteryjnych występuje naturalnie jako flora fizjologiczna na ludzkiej skórze oraz we wnętrzu ciała, zwłaszcza w jamie ustnej, jelicie cienkim, grubym (flora bakteryjna jelita) oraz w układzie moczowo-płciowym. U zdrowych ludzi nie stanowią one zagrożenia dla zdrowia, są obojętne dla organizmów żywych lub też przebywają w nich jako symbioty[4]. Jedynie w warunkach poważnego osłabienia ukłądu odpornościowego istnieje ryzyko zakażenia (zakażenia oportunistyczne)

Jedynie część wywołuje poważne choroby zakaźne, np. kiłę, cholerę, wąglik i trąd. Najczęściej bakteryjną przyczyną śmierci jest gruźlica i inne choroby dotyczące dróg oddechowych. Zabijają one rocznie nawet 2 miliony ludzi na świecie[5]. Podczas leczenia infekcji bakteryjnych stosuje się antybiotyki, choć niektóre bakterie wykształciły mechanizmy przeciwstawiające się ich obecności.

edytuj Historia bakteriologii

Antonie van Leeuwenhoek był pierwszym mikrobiologiem, który przy pomocy własnoręcznie wykonanego mikroskopu zaobserwował bakterie
Antonie van Leeuwenhoek był pierwszym mikrobiologiem, który przy pomocy własnoręcznie wykonanego mikroskopu zaobserwował bakterie
Zobacz więcej w osobnym artykule: bakteriologia.

Bakterie zostały po raz pierwszy zauważone w 1676 przez przyrodnika i przedsiębiorce Antonie van Leeuwenhoek, który używając własnoręcznie wykonanego mikroskopu zauważył także różne inne rzeczy[6]. Nazwał je "animalcules" i opisał w serii listów do Royal Society[7].

Nazwa "bakterie" została wprowadzona znacznie później, w 1838, od greckiego słowa baktērion (βακτηριον – "pałeczka") przez Christiana Gottfrieda Ehrenberga[8].

Louis Pasteur w 1859 wykazał, że proces fermentacji jest spowodowany przez wzrost mikroorganizmów, między innymi bakterii (opróćz nich za proces są odpowiedzialne drożdże i pleśń, które nie są bakteriami a gzrybami. Wraz z Robertem Kochem Pasteur od samego początku był zwolennikiem teorii wywoływania chorób przez bakterie[9]. Robert Koch był pionierem w zakresie mikrobiologii medycznej. Pracował nad cholerą, gruźlicą i wąglikiem. W badaniach nad prątkami gruźlicy, Koch ostatecznie podtwierdził swoją teorie dotyczącą rozwoju chorób bakteryjnych, za które przyznano mu Nagrodę Nobla w 1905[10]. Ustalił on także pewne reguły, pozwalające sprawdzić czy dana bakteria jest chorobotwórcza, lub czy dana choroba jest wywoływana przez bakterie[11].

Chociaż istnienie bakterii chorobotwórczych było już pewne w XIX wieku nie było skutecznych lekarstw do walki z nimi[12]. W 1910 roku Paul Ehrlich opracował pierwszy antybiotyk, który doskonale nadawał się do zwalczania krętków bladych (Treponema pallidum) wywołujących kiłe. Bakteria, która znajdzie się w zasięgu leku stopniowo rozpada się i ginie[13]. Za swoją pracę otrzymał w 1910 Nagrodę Nobla. Ehrlich był pionierem immunologii w wykorzystywaniu barwników do walki z bakteriami. Jego prace były podstawą do rozszerzanaia wiedzy o bakteriach i doprowadziły do stworzenia metody barwienia Grama[14].

Istotnym krokiem na przód w badaniu bakterii było uznanie w 1977 roku przez Carla Woese, że archeowce pochodzą ewolucyjnie od innych organizmów niż bakterie, z którymi nie mają większych powiązań fitogenetycznych[15]. Nowa taksonomia oparta była na sekwencji 16S rRNA, co skutkowało podziałem prokariontów na dwie ewolucyjne domeny, w ramach "systemu trzech domen"[16].

edytuj Morfologia

Bakterie charakteryzuje duża różnorodność kształtów i wielkości. Komórki bakteryjne są 1/10 wielkości komórek organizmów eukariotycznych. Osiągają od 0,5 do 5 mikrometrów wielkości. Kilka gatunków, na przykład [Thiomargarita namibiensis]] i Epulopiscium fishelsoni mogą dorastać nawet do płowy milimetra i są widoczne gołym okiem[17]. Do najmniejszych bakterii należą wszystkie z rodzaju Mycoplasma. Są one wielkosci największych wirusów, osiągają maksymalnie 0,3 mikrometra[18]. Niektóre bakterie mogą być jeszcze mniejsze, ale ultramikrobakterie nie zostały jeszcze dokładnie zbadane[19].

Kształty bakterii
Kształty bakterii

Niektóre bakterie są w stanie wytwarzać endospory, nazywane czasami przetrwalnikami, które charakteryzują się znacznym stopniem odwodnienia zawartej w nich cytoplazmy, a także grubymi i wielowarstwowymi osłonami. Spory umożliwiają bakteriom przetrwanie w niekorzystnych warunkach, a następnie powrót do normalnych funkcji życiowych, kiedy warunki zmienią się na sprzyjające. Bakterie wytwarzające przetrwalniki należą do rodzajów Bacillus i Clostridium.

edytuj Początki i wczesna ewolucja

Przodkami współczesnych bakterii były jednokomórkowe mikroorganizmów, które pojawiły się na Ziemi jako pierwsze formy życia około 4 miliardy lat temu. Przez około 3 miliardy lat wszystkie organizmy były mikroskopijne, a bakterie i archeowce były dominującymi formami życia[20][21] (do pojawienia się pierwszych bezkręgowców i roślin). Co prawda istnieją skamieniałości bakterii, takie jak stromatolity, to brak znaczących różnic morfologicznych pomiędzy nimi a współczesnymi bakteriami uniemożliwia ocenianie na ich podstawie wieku różnych gatunków, a także traktowania ich jako skamieniałości przewodnich. Mimo to sekwencje genowe pozwalają na stwierdzenie niektórych funkcji dawnych komórek bakteryjnych i wykazują, że odbiegały one od pierwszych linii organizmów eukariotycznych i archeowców[22]. Ostatnim wspólnym przodkiem organizmów bakteryjnych i Archea był organizm hipertermofilny, który występował najprawdopodobniej około 2,5 miliardów do 3,2 miliardów lat temu[23][24]. Istnieją rozbieżności między domenami Eubacteria, Eukaryota i Archaea. Organizmy o budowie eukariotycznej wykształciły się dzięki sieci powiązań (np. symbioza)[25][26]. Pomiędzy prokariotycznymi komórkami bakterii istnieją liczne różnice w porównaniu z budową komórek eukariotycznych. Mimo to życie zaczęło rozwijać się dzięki bakteriom. O ile organella komórkowe takie jak mitochondria lub hydrogenosomy występują u wszystkich komórek eukariotycznych, u bakterii zastępują je mezosomy. W przypadku niektórych eukariotów mitochondria nie odbiegają zbytnio w budowie od bakterii. Są bardzo ograniczone np. u tych pierwotniaków, które zachowały dawne cechy. Daje to podstawy do stwierdzenia, że bakterie (zapewne pierwotne proteobakterie) na drodze endosymbiozy zostały wchłonięte przez eukarionty i przekształciły się w mitochondria. Niektóre bakterie endosymbiotyczne (sinice) zredukowały się wewnątrz komórek eukariotycznych tworząc chloroplasty i prowadząc do powstania glonów i roślin. Istnieje wiele wiele grup glonów, w przypadku których udało się udowodnić wielkie podobieństwa w porównaniu z bakteriami, oraz stwierdzić że ich ewolucja zaczęła się od komórek bakterii[27][28].

edytuj Systematyka

Ze względów historycznych pojęcie to jest dosyć nieprecyzyjne. Tradycyjnie (mniej więcej do połowy XX w.) obejmowało wszystkie prokarionty z wyjątkiem sinic, zaliczanych do glonów.

Według "systematyki pięciu królestw" wszystkie prokarionty zgrupowano w jedno królestwo Monera z dwoma podkrólestwami: Eubacteria (czyli "bakterie właściwe") i Archaea (archeany), a sinice zaliczono do tych pierwszych jako niższy takson.

Dokładniejsze badania na poziomie molekularnym zasugerowały, że z ewolucyjnego punktu widzenia archeany są równie odległe od reszty prokariontów, jak od eukariontów, a pod pewnymi względami nawet bliższe tym ostatnim (patrz intron). Spowodowało to zaproponowanie "systematyki trzech domen", według której "bakterie właściwe" stanowią jedną z domen, obok archeanów i eukariontów. W takim ujęciu słowo "bakteria" powinno odnosić się do podkrólestwa Eubacteria, równoważnego z domeną Bacteria. Należy jednak zaznaczyć, że nie wszyscy naukowcy zgadzają się z taką interpretacją, wskazują na błędy w interpretacji danych molekularnych i uważają, że termin "bakterie" winien być używany także wobec "archeanów".

edytuj Typy [29]

Niezależnie od przyjętego systemu klasyfikacji domen i królestw wśród bakterii wyróżnia się następujące typy [30] :

edytuj Formy morfologiczne

Zobacz więcej w osobnym artykule: Kształt bakterii.

edytuj Budowa komórki

Budowa bakterii – 1. Otoczka , 2. Błona zewnętrzna, 3. Ściana komórkowa , 4. Błona cytoplazmatyczna, 5. Cytoplazma, 6. Rybosomy, 7. Wtręty, 8. Nukleoid, 9. Mezosom
Budowa bakterii – 1. Otoczka , 2. Błona zewnętrzna, 3. Ściana komórkowa , 4. Błona cytoplazmatyczna, 5. Cytoplazma, 6. Rybosomy, 7. Wtręty, 8. Nukleoid, 9. Mezosom

Wszystkie bakterie mają stosunkowo prostą budowę komórkową. Nie posiadają takich organelli jak jądro komórkowe, mitochondria czy chloroplasty. Ważnym składnikiem komórki bakteryjnej jest ściana komórkowa. Opierając się na różnicach w strukturze ścian bakterie można podzielić na dwie grupy: Gram-dodatnie i Gram-ujemne. Gram-dodatnie mają ścianę komórkową składającą się z grubej warstwy mureiny. Gram-ujemne ścianę mają cieńszą, ale występuje u nich podwójna błona komórkowa. Dodatkowymi elementami, w które mogą być zaopatrzone powłoki komórek bakteryjnych, są rzęski i fimbrie, które umożliwiają ruch, przyleganie do innych komórek bakteryjnych i koniugację. Bakterie posiadają stosunkowo mało organelli komórkowych w porównaniu do eukariotów. Mają nagą, kolistą i nieupakowaną cząsteczkę DNA, czyli genofor, rybosomy, a także plazmidy. Niektóre bakterie potrafią tworzyć struktury przetrwalnikowe zwane endosporami, które pozwalają przetrwać niekorzystne warunki. Komórki są zbudowane z:

edytuj Rozmnażanie

Bakterie rozmnażają się bezpłciowo przez podział komórki. Powstają wtedy dwie identyczne komórki potomne. Faza wzrostu populacji bakterii jest czasem określana w przybliżeniu jako faza wzrostu wykładniczego.

Zobacz więcej w osobnym artykule: wzrost drobnoustrojów.

U niektórych typów bakterii mogą występować procesy płciowe bez rozmnażania – proces ten jest zwany koniugacją. Podczas koniugacji jedna komórka („dawca”) ma rurkowate cytoplazmatyczne wyrostki, tzw. pilusy, umożliwiające kontakt między komórkami bakterii. Po wymianie cytoplazmy wraz z materiałem genetycznym (plazmidami) komórki się rozdzielają. Proces ten ma różne odmiany. Koniugacja zwiększa różnorodność populacji bakteryjnych i ich odporność na antybiotyki, przez co może doprowadzić do uodpornienia całej populacji. Z tego powodu jest niezwykle groźna, zwłaszcza gdy zachodzi wśród bakterii chorobotwórczych.


edytuj Przykładowe rodzaje bakterii

Podkolorowany obraz mikroskopowy bakterii Salmonella Typhimurium (czerwone) na ludzkich komórkach
Podkolorowany obraz mikroskopowy bakterii Salmonella Typhimurium (czerwone) na ludzkich komórkach
bakterie brodawkowe
bakterie nitryfikacyjne
Bakterie denitryfikacyjne
sinice

Przypisy

  1. ↑ Geomicrobiology of High-Level Nuclear Waste-Contaminated Vadose Sediments at the Hanford Site, Washington State (en). [dostęp 30 sierpnia 2008].
  2. ↑ Prokaryotes: The unseen majority (en). [dostęp 30 sierpnia 2008].
  3. ↑ THE UNCULTURED MICROBIAL MAJORITY (en). [dostęp 31 sierpnia 2008].
  4. ↑ ScienceDirect - A dynamic partnership: Celebrating our gut flora (en). [dostęp 31 sierpnia 2008].
  5. ↑ WHO (en). [dostęp 31 sierpnia 2008].
  6. ↑ J R Porter: Antony van Leeuwenhoek: tercentenary of his discovery of bacteria (en). [dostęp 2 września 2008].
  7. ↑ Royal Society Publishing- Phil. Trans. R. Soc. Lond. (1683-1775)- Journal (en). [dostęp 2 września].
  8. ↑ Online Etymology Dictionary (en). [dostęp 3 września 2008].
  9. ↑ THE GERM THEORY AND ITS APPLICATIONS TO MEDICINE AND SURGERY (en). [dostęp 3 września 2008].
  10. ↑ The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1905 (en). [dostęp 3 września 2008].
  11. ↑ ScienceDirect - Current opinion in immunology: HIV causes AIDS: Koch's postulates fulfilled (en). [dostęp 3 września 2008].
  12. ↑ Wiely InterScience ::JOURNALS:: Of Blood, Inflammation and Gunshot Wounds: The History of the Control of Sepsis (en). [dostęp 3 września 2008].
  13. ↑ Robert S. Schwartz, M.D.: NEJM -- Paul Ehrlich's Magic Bullets (en). [dostęp 3 września 2008].
  14. ↑ http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1908/ehrlich-bio.html Paul Ehrlich The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1908] (en). [dostęp 5 września 2008].
  15. ↑ Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: the primary kingdoms (en). [dostęp 5 września 2008].
  16. ↑ Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archea, Bacteria and Eucarya (en). [dostęp 5 września 2008].
  17. ↑ BIG BACTERIA - Annual Review of Microbiology (en). [dostęp październik 2001].
  18. ↑ Mycoplasma hominis: growth, reproduction, and isolation of small viable cells (en). [dostęp listopad 1975].
  19. ↑ Branko Velimorv: Nanobacteria, Ultramicrobacteria and Starvation Forms: A Search for the Smallest Metabolizing Bacterium (en). [dostęp 16 listopada 2001].
  20. ↑ Schopf J (1994): Disparate rates, differing fates: tempo and mode of evolution changed from the Precambrian to the Phanerozoic (en). [dostęp 5 września 2008].
  21. ↑ IngentaConnect Environmental Diversity of Bacteria and Archaea (en). [dostęp 1 sierpnia 2001].
  22. ↑ Archaea and the prokaryote-to-eukaryote transition. [dostęp grudzień 1997].
  23. ↑ SpringerLink The Universal Ancestor and the Ancestor of Bacteria Were Hyperthermophiles (en). [dostęp 29 maja 2003].
  24. ↑ A genomic timescale of prokaryote evolution: insights into the origin of methanogenesis, phototrophy, and the colonization of land (en). [dostęp 5 września 2008].
  25. ↑ Ancient Invasions: From Endosymbionts to Organelles (en). [dostęp 6 września 2008].
  26. ↑ Problems and paradigms Evaluating hypotheses for the origin of eukaryotes (en). [dostęp 6 września 2008].
  27. ↑ MITOCHONDRIAL GENOME EVOLUTION AND THE ORIGIN OF EUKARYOTES (en). [dostęp grudzień 1999].
  28. ↑ BIG BACTERIA (en). [dostęp październik 2001].
  29. ↑ W przypadku bakterii występuje dwojakie nazewnictwo, wyróżnia się typy bądź gromady.
  30. ↑ Systematyka z www.bacterio.cict.fr zgodna z Bergey's Manual Trust

edytuj Zobacz też

Commons
Zobacz galerię na Wikimedia Commons:
Bakterie

. - . - . - . - . białystok mapa księgowość warszawa Harfa w nocy - Lechoń Jan branze Kotły CO Kino w domu Kołobrzeg telewizja Body Kits przeprowadzki krakówWypożyczalnia samochodów balice | Pościel | wakacje | Gry dla Dziewczyn | limuzyny