Jakie rodzaje bakterii istnieją. Przykłady bakterii i ich cechy. Kto mieszka w jelitach
Nauka i życie // Ilustracje
Staphylococcus aureus.
Spirilla.
Trypanosoma.
Rotawirusy.
Rickettsia.
Yersinia.
Leiszmania.
Salmonella.
Legionella.
Już 3000 lat temu wielcy greccy Hipokrates domyślili się, że choroby zakaźne są powodowane i przenoszone przez żywe istoty. Nazwał je miazmatami. Ale ludzkie oko nie było w stanie ich rozróżnić. Pod koniec XVII wieku Holender A. Leeuwenhoek stworzył wystarczająco potężny mikroskop i dopiero wtedy można było opisać i narysować różnorodne formy bakterii - organizmy jednokomórkowe, z których wiele jest czynnikami sprawczymi różnych choroby zakaźne człowieka. Bakterie to jeden z rodzajów drobnoustrojów („mikrob” - z greckiego „mikros” - mały i „bios” - życie), jednak najliczniejszy.
Po odkryciu drobnoustrojów i zbadaniu ich roli w życiu człowieka okazało się, że świat tych najmniejszych organizmów jest bardzo różnorodny i wymaga pewnego usystematyzowania i sklasyfikowania. A dzisiaj eksperci stosują system, zgodnie z którym pierwsze słowo w nazwie mikroorganizmu oznacza rodzaj, a drugie - nazwę gatunku drobnoustroju. Nazwy te (zwykle łacińskie lub greckie) są „mówiące”. Tak więc nazwa niektórych mikroorganizmów odzwierciedla niektóre z najbardziej uderzających cech ich struktury, w szczególności formę. Do tej grupy należą przede wszystkim bakteria. W formie wszystkie bakterie dzielą się na kuliste - ziarniaki, pręcikowate - faktycznie bakterie i zawiłe - spirilla i vibrios.
bakterie kuliste- patogenne ziarniaki (z greckiego „coccus” - ziarno, jagoda), mikroorganizmy różniące się między sobą lokalizacją komórek po ich podziale.
Najczęstsze z nich to:
- gronkowce(z greckiego „stafile” – kiść winogron i „kokkus” – ziarno, jagoda), które otrzymało taką nazwę ze względu na charakterystyczny kształt – kiść przypominająca kiść winogron. Rodzaj tych bakterii ma najbardziej patogenne działanie. Staphylococcus aureus(„Staphylococcus aureus”, ponieważ tworzy skupiska złocistego koloru), powodując różne choroby ropne i zatrucia pokarmowe;
- paciorkowce(z greckiego „streptos” - łańcuch), którego komórki po podziale nie rozchodzą się, ale tworzą łańcuch. Bakterie te są czynnikami sprawczymi różnych chorób zapalnych (zapalenie migdałków, zapalenie oskrzeli i płuc, zapalenie ucha środkowego, zapalenie wsierdzia i inne).
bakterie w kształcie pałeczek lub pręcików,- są to mikroorganizmy o cylindrycznym kształcie (z greckiej „bakteria” - patyk). Od ich nazwy pochodzi nazwa wszystkich takich mikroorganizmów. Ale te bakterie, które tworzą zarodniki (warstwę ochronną, która chroni przed niekorzystnym wpływem środowiska), nazywane są pałeczki(od łacińskiego „bacillum” - patyk). Wśród pałeczek tworzących przetrwalniki znajduje się bakteria wąglika, straszna choroba znana od starożytności.
Skręcone kształty bakterii to spirale. Na przykład, spirilla(z łac. „spira” – zgięcie) to bakterie, które mają postać spiralnie zakrzywionych pałeczek z dwoma lub trzema lokami. Są to nieszkodliwe drobnoustroje, z wyjątkiem czynnika wywołującego „chorobę ugryzienia szczura” (Sudoku) u ludzi.
Osobliwa forma znajduje również odzwierciedlenie w nazwie mikroorganizmów należących do rodziny krętek(z łaciny „spira” - zginanie i „nienawiść” - grzywa). Na przykład członkowie rodziny leptospira wyróżniają się nietypowym kształtem w postaci cienkiej nitki z małymi, blisko rozmieszczonymi lokami, co sprawia, że wyglądają jak cienka skręcona spirala. A sama nazwa „leptospira” jest tłumaczona jako taka - „wąska spirala” lub „wąski lok” (z greckiego „leptos” - wąski i „spera” - zakręt, zwijanie).
maczugowce(czynniki sprawcze błonicy i listeriozy) mają na końcach charakterystyczne zgrubienia w kształcie maczugi, na co wskazuje nazwa tych mikroorganizmów: od łac. „korine” - maczuga.
Dziś wszystko znane wirusy również pogrupowane w rodzaje i rodziny, w tym na podstawie ich struktury. Wirusy są tak małe, że aby zobaczyć je pod mikroskopem, musi być on znacznie silniejszy niż konwencjonalny optyczny. Mikroskop elektronowy powiększa setki tysięcy razy. Rotawirusy ma swoją nazwę od łacińskiego słowa „rota” - koło, ponieważ cząsteczki wirusa pod mikroskopem elektronowym wyglądają jak małe koła z grubą tuleją, krótkimi szprychami i cienką obręczą.
I nazwisko rodziny koronawirusy ze względu na obecność kosmków, które są przyczepione do wirionu przez wąską łodygę i rozszerzają się w kierunku odległego końca, przypominając koronę słoneczną podczas zaćmienia.
Nazwa niektórych mikroorganizmów jest związana z nazwą narządu, który zarażają lub chorobą, którą wywołują. Na przykład tytuł „meningokoki” Powstaje z dwóch greckich słów: „meningos” - opona mózgowa, ponieważ te drobnoustroje wpływają głównie na nią, oraz „coccus” - ziarno, co wskazuje, że należą do kulistych bakterii - ziarniaków. Nazwa pochodzi od greckiego słowa „pneumon” (płuco). „pneumokoki” Te bakterie powodują choroby płuc. rinowirusy- czynniki sprawcze zakaźnego nieżytu nosa, stąd nazwa (od greckiego „nosorożca” - nos).
Pochodzenie nazwy wielu mikroorganizmów wynika również z ich innych najbardziej charakterystycznych cech. Tak więc charakterystyczną cechą vibrios - bakterii w postaci krótkiego zakrzywionego pręta - jest zdolność do szybkich ruchów oscylacyjnych. Ich nazwa pochodzi od francuskiego słowa wibrator- wibrować, wibrować, wibrować. Wśród vibrios najbardziej znany jest czynnik wywołujący cholerę, zwany „cholera vibrio”.
Bakterie z rodzaju odmieniec(Proteus) odnoszą się do tak zwanych drobnoustrojów, które są niebezpieczne dla niektórych, ale nie dla innych. W związku z tym zostały nazwane na cześć bóstwa morskiego z mitologii starożytnej Grecji - Proteusa, któremu przypisywano możliwość dowolnej zmiany jego wyglądu.
Wielkim naukowcom wznosi się pomniki. Ale czasami pomnikami stają się również nazwy odkrytych przez nich mikroorganizmów. Na przykład nazwano mikroorganizmy, które zajmują pozycję pośrednią między wirusami a bakteriami „riketsja” na cześć amerykańskiego odkrywcy Howarda Taylora Rickettsa (1871-1910), który zmarł na tyfus podczas badania czynnika sprawczego tej choroby.
Czynniki wywołujące czerwonkę zostały dokładnie zbadane przez japońskiego naukowca K. Shigę w 1898 r., Na jego cześć otrzymały następnie nazwę rodzajową - „szigella”.
Brucella(czynniki sprawcze brucelozy) zostały nazwane na cześć angielskiego lekarza wojskowego D. Bruce'a, któremu w 1886 roku po raz pierwszy udało się wyizolować te bakterie.
Bakterie zgrupowane w rodzaju "jersinia", nazwany na cześć słynnego szwajcarskiego naukowca A. Yersina, który odkrył w szczególności czynnik sprawczy zarazy - Yersinia pestis.
Nazwisko angielskiego lekarza V. Leishmana nazywa się najprostszymi organizmami jednokomórkowymi (czynnikami sprawczymi leiszmaniozy) leiszmania, szczegółowo opisany w 1903 r.
Nazwa rodzajowa jest związana z nazwiskiem amerykańskiego patologa D. Salmona „salmonella”, bakteria jelitowa w kształcie pałeczki, która powoduje choroby, takie jak salmonelloza i dur brzuszny.
A niemiecki naukowiec T. Escherich zawdzięcza swoją nazwę Escherichia- Escherichia coli, po raz pierwszy wyizolowana i opisana przez niego w 1886 roku.
W powstawaniu nazw niektórych mikroorganizmów pewną rolę odegrały okoliczności, w jakich zostały odkryte. Na przykład nazwa ogólna „legionella” pojawił się po wybuchu w 1976 roku w Filadelfii wśród delegatów zjazdu Legionu Amerykańskiego (organizacji zrzeszającej obywateli USA - uczestników wojen międzynarodowych) ciężkiej choroby układu oddechowego wywołanej przez te bakterie - przenoszone były przez klimatyzator. A wirusy Coxsackie zostały po raz pierwszy wyizolowane od dzieci chorych na polio w 1948 roku we wsi Coxsackie (USA), stąd nazwa.
są typowymi organizmami prokariotycznymi. Bakterie są najstarszymi mieszkańcami ziemi, żyją od dwóch miliardów lat. Naukowcy znają około 2500 gatunków. Bakterie mają, ale nie mają, jądro oddzielone błoną od cytoplazmy.
Materiał genetyczny w bakteria reprezentowane przez cząsteczki DNA palca o długości około 1 mm. Każda taka cząsteczka składa się z około 5 000 000 par zasad. Błona plazmatyczna komórki bakteryjnej nie różni się budową i funkcją od komórki eukariotycznej. U niektórych bakterii błona plazmatyczna wybrzusza się do wewnątrz i tworzą się lizosomy - ich główną funkcją jest oddychanie. Rybosomy w komórce bakteryjnej są rozproszone w cytoplazmie. Na ścianie komórkowej niektórych bakterii znajdują się wypustki białkowe w kształcie pręcików - są one niezbędne do łączenia komórek ze sobą. Ściana komórkowa nadaje komórce bakteryjnej sztywność i kształt. Niektóre bakterie mają warstwy śluzowe - kapsułki. Służą jako dodatkowa ochrona komórek.
Większość bakteria nie zawiera chlorofilu i żywi się gotowymi substancjami organicznymi - heterotroficznie. Bakterie opanowały wszystkie siedliska. Żyją niemal wszędzie: w glebie, w kurzu, w powietrzu, w wodzie, na ciałach zwierząt, wewnątrz żywych organizmów. Zachowują żywotność w gorących źródłach o temperaturze 90 stopni C, w szybach naftowych na głębokości 1700 metrów, na dnie oceanu - głębszym niż 10 kilometrów. Niektóre bakterie przeżywają pięć dni gotowania pod próżnią. Wiele bakterii może żyć bez tlenu. Liczba bakterii jest ogromna: w jednym gramie gleby może znajdować się nawet 2 miliardy bakterii.
Mają zróżnicowany kształt: kulisty (cocci), w kształcie pręta (), zakrzywiony (vibrios), spiralny (spirilla), w postaci łańcucha (paciorkowce), w postaci skupisk (gronkowce). Niektóre bakterie mają wici.
Mnożą się bardzo szybko, co 20-30 minut. Teoretycznie ich liczba rośnie wykładniczo. Rozmnażanie jest ograniczone warunkami klimatycznymi, działaniem światła słonecznego, między gatunkami, akumulacją produktów przemiany materii. W optymalnych warunkach komórka bakteryjna rośnie w ogromnym tempie. Po osiągnięciu określonej wielkości komórka bakteryjna przechodzi w stan bezpłciowy, przed podziałem następuje podwojenie materiału. Najszybciej rosnące bakterie dzielą się co 20 minut.
Saprofity żywią się martwą materią organiczną, wraz z grzybami rozkładają szczątki organiczne, rozkładając każdy ekosystem. Wśród nich są bakterie gnilne, bakterie fermentacyjne.
Bakterie symbiotyczneżyją na korzeniach roślin i dostarczają im azotu, który mogą wchłaniać tylko bakterie.
Bakterie jelitowe zapewniają normalne funkcjonowanie.
Są bardzo ważne dla człowieka. Wynika to z roli mikroorganizmów w.
Żyzność gleby. Podczas żywotnej aktywności bakterii glebowych dochodzi do powstawania próchnicy, czyli materii organicznej rozkładanej przy pomocy bakterii, zawierającej wszystkie substancje niezbędne do życia roślin. Ponadto bakterie glebowe biorą udział w obiegu różnych substancji. Na przykład azot.
Czyszczenie kanalizacji. Do oczyszczania ścieków wykorzystywane są mikroorganizmy, które w krótkim czasie potrafią przekształcić większość związków organicznych w nieorganiczne.
Bakterie to symbionty. W jelitach wielu zwierząt i ludzi żyje tzw. mikroflora, która jest w stanie trawić spożywany przez organizm pokarm i syntetyzować witaminy.
Fermentacja przemysłowa. Poprzez fermentację człowiek może otrzymywać różne substancje, na przykład kwas octowy, kiszonki, alkohol, sfermentowane produkty mleczne.
Produkcja antybiotyków. Substancje te są wydzielane przez niektóre bakterie i grzyby. Substancje te hamują aktywność innych bakterii.
Produkcja białka paszowego.
Produkcja enzymów i inżynieria genetyczna. Zdolność do przemysłowego wytwarzania insuliny, uzyskiwania alkoholi, ketonów, kwasów organicznych, substancji polimerowych.
Biologiczne metody zwalczania szkodników, różne bakterie mogą zarazić i spowodować śmierć szkodników rolniczych.
Bakterie to najstarszy organizm na ziemi, a także najprostszy w swojej budowie. Składa się tylko z jednej komórki, którą można zobaczyć i zbadać tylko pod mikroskopem. Cechą charakterystyczną bakterii jest brak jądra komórkowego, dlatego bakterie zalicza się do prokariotów.
Niektóre gatunki tworzą małe grupy komórek; takie skupiska mogą być otoczone kapsułą (osłoną). Wielkość, kształt i kolor bakterii w dużym stopniu zależą od środowiska.
Ze względu na kształt bakterie dzielą się na: pręcikowate (bacilli), kuliste (ziarniaki) i kręte (spirilla). Istnieją również zmodyfikowane - sześcienne, w kształcie litery C, w kształcie gwiazdy. Ich rozmiary wahają się od 1 do 10 mikronów. Niektóre rodzaje bakterii mogą aktywnie poruszać się za pomocą wici. Te ostatnie czasami dwukrotnie przekraczają wielkość samej bakterii.
Rodzaje form bakterii
Do ruchu bakterie używają wici, których liczba jest inna - jedna, para, wiązka wici. Lokalizacja wici jest również inna - po jednej stronie komórki, po bokach lub równomiernie rozłożona na całej płaszczyźnie. Również jeden ze sposobów poruszania się jest uważany za ślizganie się ze względu na śluz, którym pokryty jest prokariota. Większość z nich ma wakuole wewnątrz cytoplazmy. Regulacja pojemności gazu w wakuolach pomaga im poruszać się w górę lub w dół w cieczy, a także poruszać się przez kanały powietrzne w glebie.
Naukowcy odkryli ponad 10 tysięcy odmian bakterii, ale według założeń badaczy na świecie żyje ich ponad milion gatunków. Ogólna charakterystyka bakterii umożliwia określenie ich roli w biosferze, a także badanie budowy, typów i klasyfikacji królestwa bakterii.
siedliska
Prostota budowy i szybkość przystosowania się do warunków środowiskowych pozwoliły bakteriom rozprzestrzenić się na szeroki obszar naszej planety. Istnieją wszędzie: woda, gleba, powietrze, żywe organizmy - wszystko to jest najbardziej akceptowalnym środowiskiem dla prokariotów.
Bakterie znaleziono zarówno na biegunie południowym, jak iw gejzerach. Znajdują się na dnie oceanu, a także w górnych warstwach skorupy powietrznej Ziemi. Bakterie żyją wszędzie, ale ich liczba zależy od sprzyjających warunków. Na przykład duża liczba gatunków bakterii żyje w otwartych zbiornikach wodnych, a także w glebie.
Cechy konstrukcyjne
Komórka bakteryjna wyróżnia się nie tylko tym, że nie ma jądra, ale także brakiem mitochondriów i plastydów. DNA tego prokariota znajduje się w specjalnej strefie jądrowej i ma postać nukleoidu zamkniętego w pierścieniu. W bakteriach struktura komórkowa składa się ze ściany komórkowej, kapsułki, błony przypominającej kapsułkę, wici, pilusów i błony cytoplazmatycznej. Strukturę wewnętrzną tworzą cytoplazma, ziarnistości, mezosomy, rybosomy, plazmidy, inkluzje i nukleoid.
Ściana komórkowa bakterii pełni funkcję obronną i podporową. Substancje mogą przez nią swobodnie przepływać dzięki przepuszczalności. Ta otoczka zawiera pektynę i hemicelulozę. Niektóre bakterie wydzielają specjalny śluz, który może pomóc chronić przed wysychaniem. Śluz tworzy kapsułkę - polisacharyd o składzie chemicznym. W tej postaci bakteria jest w stanie tolerować nawet bardzo wysokie temperatury. Pełni również inne funkcje, na przykład przykleja się do dowolnych powierzchni.
Na powierzchni komórki bakteryjnej znajdują się cienkie kosmki białkowe - pilusy. Może być ich duża liczba. Pili pomagają komórce przenosić materiał genetyczny, a także zapewniają adhezję do innych komórek.
Pod płaszczyzną ściany znajduje się trójwarstwowa błona cytoplazmatyczna. Gwarantuje transport substancji, a także odgrywa znaczącą rolę w powstawaniu zarodników.
Cytoplazma bakterii składa się w 75 procentach z wody. Skład cytoplazmy:
- ryby;
- mezosomy;
- aminokwasy;
- enzymy;
- pigmenty;
- cukier;
- granulki i inkluzje;
- nukleoid.
Metabolizm u prokariontów jest możliwy, zarówno z udziałem tlenu, jak i bez niego. Większość z nich żywi się gotowymi odżywkami pochodzenia organicznego. Bardzo niewiele gatunków jest w stanie samodzielnie syntetyzować substancje organiczne z substancji nieorganicznych. Są to niebieskozielone bakterie i sinice, które odegrały znaczącą rolę w kształtowaniu atmosfery i nasyceniu jej tlenem.
reprodukcja
W warunkach sprzyjających rozmnażaniu odbywa się przez pączkowanie lub wegetatywnie. Rozmnażanie bezpłciowe zachodzi w następującej kolejności:
- Komórka bakteryjna osiąga swoją maksymalną objętość i zawiera niezbędne zapasy składników odżywczych.
- Komórka wydłuża się, pośrodku pojawia się przegroda.
- W komórce następuje podział nukleotydu.
- Główne i oddzielone DNA różnią się.
- Komórka jest podzielona na pół.
- Resztkowa formacja komórek potomnych.
Dzięki tej metodzie rozmnażania nie ma wymiany informacji genetycznej, więc wszystkie komórki potomne będą dokładną kopią matki.
Bardziej interesujący jest proces rozmnażania się bakterii w niesprzyjających warunkach. Naukowcy dowiedzieli się o zdolności bakterii do rozmnażania płciowego stosunkowo niedawno - w 1946 roku. Bakterie nie mają podziału na komórki żeńskie i rozrodcze. Ale mają różne DNA. Dwie takie komórki, zbliżając się do siebie, tworzą kanał do przenoszenia DNA, następuje wymiana miejsc - rekombinacja. Proces jest dość długi, którego efektem są dwie zupełnie nowe osoby.
Większość bakterii bardzo trudno zobaczyć pod mikroskopem, ponieważ nie mają własnego koloru. Kilka odmian jest fioletowych lub zielonych ze względu na zawartość bakteriochlorofilu i bakteriopurpuryny. Chociaż jeśli weźmiemy pod uwagę niektóre kolonie bakterii, staje się jasne, że uwalniają one kolorowe substancje do środowiska i nabierają jasnego koloru. Aby dokładniej zbadać prokarionty, są one barwione.
Klasyfikacja
Klasyfikacja bakterii może opierać się na takich wskaźnikach jak:
- Formularz
- droga do podróży;
- sposób na uzyskanie energii;
- odpady;
- stopień zagrożenia.
Symbionty bakteriiżyją w partnerstwie z innymi organizmami.
Bakterie saprofityczneżywią się już martwymi organizmami, produktami i odpadami organicznymi. Przyczyniają się do procesów rozkładu i fermentacji.
Rozkład oczyszcza przyrodę ze zwłok i innych odpadów pochodzenia organicznego. Bez procesu rozkładu nie byłoby cyklu substancji w przyrodzie. Jaka jest więc rola bakterii w obiegu materii?
Bakterie gnilne są pomocnikiem w procesie rozkładu związków białkowych, a także tłuszczów i innych związków zawierających azot. Po przeprowadzeniu złożonej reakcji chemicznej rozrywają wiązania między cząsteczkami organizmów organicznych i wychwytują cząsteczki białka, aminokwasy. Rozszczepiając się, cząsteczki uwalniają amoniak, siarkowodór i inne szkodliwe substancje. Są trujące i mogą powodować zatrucia u ludzi i zwierząt.
Bakterie gnilne rozmnażają się szybko w sprzyjających im warunkach. Ponieważ są to nie tylko pożyteczne bakterie, ale także szkodliwe, aby zapobiec przedwczesnemu rozkładowi produktów, ludzie nauczyli się je przetwarzać: suche, marynowane, sól, dym. Wszystkie te zabiegi zabijają bakterie i zapobiegają ich namnażaniu.
Bakterie fermentacyjne za pomocą enzymów są w stanie rozkładać węglowodany. Ludzie dostrzegli tę zdolność już w czasach starożytnych i do dziś używają takich bakterii do wytwarzania produktów kwasu mlekowego, octów i innych produktów spożywczych.
Bakterie, współpracując z innymi organizmami, wykonują bardzo ważną pracę chemiczną. Bardzo ważne jest, aby wiedzieć, jakie są rodzaje bakterii i jakie korzyści lub szkody przynoszą naturze.
Znaczenie w przyrodzie i dla człowieka
O dużym znaczeniu wielu rodzajów bakterii (w procesach gnicia i różnego typu fermentacji) pisaliśmy już powyżej; pełnienia roli sanitarnej na Ziemi.
Bakterie odgrywają również ogromną rolę w obiegu węgla, tlenu, wodoru, azotu, fosforu, siarki, wapnia i innych pierwiastków. Wiele rodzajów bakterii bierze udział w aktywnym wiązaniu azotu atmosferycznego i przekształcaniu go w formę organiczną, przyczyniając się do wzrostu żyzności gleby. Szczególne znaczenie mają bakterie rozkładające celulozę, które są głównym źródłem węgla dla żywotnej aktywności mikroorganizmów glebowych.
Bakterie redukujące siarczany biorą udział w tworzeniu oleju i siarkowodoru w błocie leczniczym, glebie i morzach. Tak więc warstwa wody nasyconej siarkowodorem w Morzu Czarnym jest wynikiem żywotnej aktywności bakterii redukujących siarczany. Aktywność tych bakterii w glebach prowadzi do powstawania sody i sodowego zasolenia gleby. Bakterie redukujące siarczany przekształcają składniki odżywcze w glebie plantacji ryżu w formę, która staje się dostępna dla korzeni upraw. Bakterie te mogą powodować korozję metalowych konstrukcji podziemnych i podwodnych.
Dzięki żywotnej aktywności bakterii gleba zostaje uwolniona od wielu produktów i organizmów szkodliwych oraz nasycona cennymi składnikami odżywczymi. Preparaty bakteriobójcze z powodzeniem stosowane są do zwalczania wielu rodzajów szkodników owadzich (m. prosowianka itp.).
Wiele rodzajów bakterii wykorzystuje się w różnych gałęziach przemysłu do produkcji acetonu, alkoholi etylowych i butylowych, kwasu octowego, enzymów, hormonów, witamin, antybiotyków, preparatów białkowych i witaminowych itp.
Bez bakterii niemożliwe są procesy w garbowaniu skór, suszeniu liści tytoniu, wytwarzaniu jedwabiu, gumy, przetwarzaniu kakao, kawy, wydawaniu moczu z konopi, lnu i innych roślin włóknistych, kiszonej kapusty, oczyszczaniu ścieków, wypłukiwaniu metali itp.
Człowieku, w tej chwili, kiedy czytasz te słowa, czerpiesz korzyści z działania bakterii. Od tlenu, który wdychamy, po składniki odżywcze, które nasz żołądek wydobywa z pożywienia, mamy bakterie, którym zawdzięczamy rozwój na tej planecie. W naszym ciele jest około dziesięć razy więcej mikroorganizmów, w tym bakterii, niż w naszych własnych komórkach. W rzeczywistości jesteśmy bardziej mikrobami niż ludźmi.
Dopiero niedawno zaczęliśmy powoli rozumieć mikroskopijne organizmy i ich wpływ na naszą planetę i zdrowie, ale historia pokazuje, że przed wiekami nasi przodkowie wykorzystywali moc bakterii do fermentacji żywności i napojów (czy ktoś słyszał o chlebie i piwie?).
W XVII wieku zaczęliśmy badać bakterie już bezpośrednio w naszych ciałach w ścisłym związku z nami - w jamie ustnej. Ciekawość Anthony'ego van Leeuwenhoeka doprowadziła do odkrycia bakterii, kiedy badał płytkę nazębną między własnymi zębami. Van Leeuwenhoek poetycko opisał bakterie, opisując kolonię bakterii na zębach jako „małą białą substancję, jak stwardniałe ciasto”. Umieszczając próbkę pod mikroskopem, van Leeuwenhoek zauważył, że mikroorganizmy się poruszają. A więc żyją!
Powinieneś wiedzieć, że bakterie odegrały kluczową rolę dla Ziemi, będąc kluczem do tworzenia powietrza nadającego się do oddychania i bogactwa biologicznego planety, którą nazywamy domem.
W tym artykule przedstawimy szeroki obraz tych maleńkich, ale bardzo wpływowych mikroorganizmów. Przyglądamy się dobrym, złym i wręcz dziwacznym sposobom, w jakie bakterie kształtują historię człowieka i środowiska. Najpierw przyjrzyjmy się, czym bakterie różnią się od innych rodzajów życia.
Podstawy bakterii
Cóż, jeśli bakterie są niewidoczne gołym okiem, skąd możemy tyle o nich wiedzieć?
Naukowcy opracowali potężne mikroskopy, aby przyjrzeć się bakteriom – których rozmiary wahają się od jednego do kilku mikronów (jedna milionowa metra) – i dowiedzieć się, w jaki sposób odnoszą się one do innych form życia, roślin, zwierząt, wirusów i grzybów.
Jak być może wiesz, komórki są budulcem życia, budują zarówno tkanki naszego ciała, jak i drzewo, które rośnie za oknem. Ludzie, zwierzęta i rośliny mają komórki z informacją genetyczną zawartą w błonie zwanej jądrem. Te typy komórek, zwane komórkami eukariotycznymi, mają specjalne organelle, z których każda wykonuje wyjątkową pracę, pomagając komórce funkcjonować.
Bakterie jednak nie mają jąder, a ich materiał genetyczny (DNA) swobodnie pływa w komórce. Te mikroskopijne komórki nie mają organelli i mają inne metody reprodukcji i przenoszenia materiału genetycznego. Bakterie są uważane za komórki prokariotyczne.
Czy bakterie przeżywają w środowisku z tlenem czy bez?
Ich kształt: pałeczki (bacillus), koła (cocci) lub spirale (spirillum)
Czy bakterie Gram-ujemne czy Gram-dodatnie, to znaczy czy posiadają zewnętrzną błonę ochronną, która zapobiega barwieniu wnętrza komórki
Jak bakterie poruszają się i eksplorują swoje środowisko (wiele bakterii ma wici, maleńkie struktury przypominające bicze, które pozwalają im poruszać się w środowisku)
Mikrobiologia — nauka o wszystkich typach drobnoustrojów, w tym bakteriach, archeonach, grzybach, wirusach i pierwotniakach — odróżnia bakterie od ich mikrobiologicznych braci.
Bakteryjne prokarionty, obecnie klasyfikowane jako archeony, kiedyś współistniały z bakteriami, ale gdy naukowcy dowiedzieli się o nich więcej, nadali bakteriom i archeonom własne kategorie.
Odżywianie mikrobiologiczne (i miazma)
Podobnie jak ludzie, zwierzęta i rośliny, bakterie potrzebują pożywienia, aby przetrwać.
Niektóre bakterie – autotrofy – wykorzystują podstawowe zasoby, takie jak światło słoneczne, woda i chemikalia ze środowiska, aby stworzyć żywność (pomyśl o sinicach, które przez 2,5 miliona lat zamieniały światło słoneczne w tlen). Inne bakterie nazywane są przez naukowców heterotrofami, ponieważ czerpią energię z istniejącej materii organicznej jako pożywienia (na przykład martwych liści na glebie leśnej).
Prawda jest taka, że to, co może być smaczne dla bakterii, dla nas będzie obrzydliwe. Ewoluowały, aby pochłaniać wszystkie rodzaje produktów, od wycieków ropy i produktów ubocznych rozszczepienia jądrowego po odpady ludzkie i produkty rozkładu.
Ale powinowactwo bakterii do określonego źródła pożywienia może przynieść korzyści społeczeństwu. Na przykład eksperci sztuki we Włoszech zwrócili się ku bakteriom, które mogą zjadać nadmiar warstw soli i kleju, które zmniejszają trwałość bezcennych dzieł sztuki. Zdolność bakterii do przetwarzania materii organicznej jest również bardzo przydatna dla Ziemi, zarówno w glebie, jak iw wodzie.
Z codziennego doświadczenia doskonale znasz zapach powodowany przez bakterie połykające zawartość kosza na śmieci, trawiące resztki jedzenia i uwalniające własne gazowe produkty uboczne. Jednak wszystko nie ogranicza się do tego. Możesz także winić bakterie za powodowanie tych niezręcznych chwil, kiedy sam przepuszczasz gazy.
Jedna wielka rodzina
Bakterie rosną i tworzą kolonie, gdy mają na to szansę. Jeśli warunki pokarmowe i środowiskowe są sprzyjające, rozmnażają się i tworzą lepkie grudki, zwane biofilmami, aby przetrwać na różnych powierzchniach, od skał po zęby w jamie ustnej.
Biofilmy mają swoje zalety i wady. Z jednej strony są one wzajemnie korzystne dla obiektów przyrodniczych (mutualizm). Z drugiej strony mogą stanowić poważne zagrożenie. Na przykład lekarze, którzy leczą pacjentów za pomocą implantów i urządzeń medycznych, są poważnie zaniepokojeni biofilmami, ponieważ są one siedliskiem bakterii. Po skolonizowaniu biofilmy mogą wytwarzać produkty uboczne, które są toksyczne – a czasem śmiertelne – dla ludzi.
Podobnie jak ludzie w miastach, komórki w biofilmie komunikują się ze sobą, wymieniając informacje o jedzeniu i potencjalnym niebezpieczeństwie. Ale zamiast dzwonić do sąsiadów przez telefon, bakterie wysyłają notatki za pomocą chemikaliów.
Ponadto bakterie nie boją się żyć samodzielnie. Niektóre gatunki opracowały ciekawe sposoby przetrwania w trudnych warunkach. Kiedy nie ma już pożywienia, a warunki stają się nie do zniesienia, bakterie chronią się, tworząc twardą skorupę - endosporę, która wprowadza komórkę w stan uśpienia i zachowuje materiał genetyczny bakterii.
Naukowcy znajdują bakterie w takich kapsułach czasu, które były przechowywane przez 100, a nawet 250 milionów lat. Sugeruje to, że bakterie mogą przechowywać się samodzielnie przez długi czas.
Teraz, gdy wiemy, jakie możliwości stwarzają kolonie bakteriom, dowiedzmy się, w jaki sposób się tam dostają - dzieląc się i mnożąc.
Rozmnażanie bakterii
Jak bakterie tworzą kolonie? Podobnie jak inne formy życia na Ziemi, bakterie muszą się kopiować, aby przetrwać. Inne organizmy robią to poprzez rozmnażanie płciowe, ale nie bakterie. Ale najpierw omówmy, dlaczego różnorodność jest dobra.
Życie podlega doborowi naturalnemu lub selektywnym siłom określonego środowiska, które pozwalają jednemu typowi rozkwitać i rozmnażać się częściej niż inne. Być może pamiętasz, że geny są mechanizmem, który instruuje komórkę, co ma robić i określa kolor twoich włosów i oczu. Otrzymujesz geny od swoich rodziców. Rozmnażanie płciowe skutkuje mutacjami lub przypadkowymi zmianami w DNA, co tworzy różnorodność. Im większa różnorodność genetyczna, tym większa szansa, że organizm będzie w stanie przystosować się do ograniczeń środowiskowych.
W przypadku bakterii reprodukcja nie zależy od spotkania odpowiedniego drobnoustroju; po prostu kopiują własne DNA i dzielą się na dwie identyczne komórki. Ten proces, zwany rozszczepieniem binarnym, zachodzi, gdy jedna bakteria dzieli się na dwie, kopiując swoje DNA i przekazując je do obu części podzielonej komórki.
Ponieważ wynikowa komórka ostatecznie będzie identyczna z tą, z której się narodziła, ta metoda rozmnażania nie jest najlepsza do tworzenia zróżnicowanej puli genów. W jaki sposób bakterie nabywają nowe geny?
Okazuje się, że bakterie stosują sprytną sztuczkę: horyzontalny transfer genów, czyli wymianę materiału genetycznego bez reprodukcji. Bakterie wykorzystują do tego kilka sposobów. Jedna metoda polega na zbieraniu materiału genetycznego ze środowiska poza komórką - z innych drobnoustrojów i bakterii (poprzez molekuły zwane plazmidami). Innym sposobem są wirusy, które wykorzystują bakterie jako swój dom. Zarażając nową bakterię, wirusy pozostawiają materiał genetyczny poprzedniej bakterii w nowej.
Wymiana materiału genetycznego daje bakteriom elastyczność przystosowania się i przystosowują się, jeśli odczuwają stresujące zmiany w środowisku, takie jak niedobory żywności lub zmiany chemiczne.
Zrozumienie, w jaki sposób bakterie się dostosowują, jest niezbędne do ich zwalczania i opracowywania antybiotyków w medycynie. Bakterie mogą wymieniać materiał genetyczny tak często, że czasami leczenie, które wcześniej działało, przestaje działać.
Żadnych wysokich gór, żadnej głębokiej głębi
Jeśli zadasz pytanie „gdzie są bakterie?”, Łatwiej będzie zapytać „gdzie nie ma bakterii?”.
Bakterie występują niemal na całej Ziemi. Nie można sobie wyobrazić liczby bakterii na planecie w tym samym czasie, ale według niektórych szacunków ich liczba wynosi (bakterie i archeony razem) 5 oktylionów - jest to liczba z 27 zerami.
Klasyfikacja gatunków bakterii jest niezwykle złożona z oczywistych powodów. Obecnie istnieje około 30 000 oficjalnie zidentyfikowanych gatunków, ale baza wiedzy stale rośnie i pojawiają się opinie, że mamy tylko wierzchołek góry lodowej dla wszystkich rodzajów bakterii.
Prawda jest taka, że bakterie istnieją od bardzo dawna. Dały one początek niektórym najstarszym skamielinom, które mają 3,5 miliarda lat. Wyniki badań naukowych sugerują, że sinice zaczęły wytwarzać tlen około 2,3-2,5 miliarda lat temu w oceanach świata, nasycając ziemską atmosferę tlenem, którym oddychamy do dziś.
Bakterie mogą przetrwać w powietrzu, wodzie, glebie, lodzie, cieple, roślinach, jelitach, skórze - wszędzie.
Niektóre bakterie są ekstremofilami, co oznacza, że mogą wytrzymać ekstremalne warunki, w których są albo bardzo gorące, albo bardzo zimne, albo brakuje im składników odżywczych i substancji chemicznych, które normalnie kojarzą się z życiem. Naukowcy odkryli takie bakterie w Rowie Mariańskim, najgłębszym miejscu na Ziemi na dnie Oceanu Spokojnego, w pobliżu kominów hydrotermalnych w wodzie i lodzie. Istnieją również bakterie kochające ciepło, takie jak te, które barwią opalizujący basen w Parku Narodowym Yellowstone.
Źle (dla nas)
Chociaż bakterie wnoszą ważny wkład w zdrowie ludzi i planety, mają też ciemną stronę. Niektóre bakterie mogą być chorobotwórcze, co oznacza, że mogą powodować choroby i choroby.
W całej historii ludzkości niektóre bakterie (co zrozumiałe) zyskały złą reputację za wywoływanie paniki i histerii. Weźmy na przykład zarazę. Wywołująca zarazę bakteria Yersinia pestis nie tylko zabiła ponad 100 milionów ludzi, ale mogła przyczynić się do upadku Cesarstwa Rzymskiego. Przed pojawieniem się antybiotyków, leków pomagających zwalczać infekcje bakteryjne, bardzo trudno było je zatrzymać.
Nawet dzisiaj te chorobotwórcze bakterie poważnie nas przerażają. Dzięki rozwojowi antybiotykooporności bakterie wywołujące wąglika, zapalenie płuc, zapalenie opon mózgowych, cholerę, salmonellozę, zapalenie migdałków i inne choroby, które wciąż nam towarzyszą, zawsze stanowią dla nas zagrożenie.
Dotyczy to zwłaszcza Staphylococcus aureus, bakterii odpowiedzialnej za zakażenia gronkowcem. Ta „superbakteria” powoduje wiele problemów w klinikach, ponieważ pacjenci dość często zarażają się tą infekcją podczas wkładania implantów medycznych i cewników.
Mówiliśmy już o doborze naturalnym io tym, jak niektóre bakterie wytwarzają różne geny, które pomagają im radzić sobie z warunkami środowiskowymi. Jeśli masz infekcję i niektóre bakterie w twoim ciele różnią się od innych, antybiotyki mogą zabić większość populacji bakterii. Ale te bakterie, które przeżyją, rozwiną odporność na lek i pozostaną, czekając na następną szansę. Dlatego lekarze zalecają dokończenie kuracji antybiotykami do końca i generalnie kontakt z nimi jak najrzadziej, tylko w ostateczności.
Broń biologiczna to kolejny mrożący krew w żyłach aspekt tej rozmowy. W niektórych przypadkach bakterie mogą być używane jako broń, w szczególności kiedyś używano wąglika. Ponadto nie tylko ludzie cierpią z powodu bakterii. Odrębny gatunek - Halomonas titanicae - wykazywał apetyt na zatopiony liniowiec Titanic, powodując korozję metalu zabytkowego statku.
Oczywiście bakterie mogą przynieść więcej niż tylko szkody.
bohaterskie bakterie
Przyjrzyjmy się dobrej stronie bakterii. W końcu te drobnoustroje dały nam pyszne jedzenie, takie jak ser, piwo, zakwas i inne sfermentowane produkty. Poprawiają również zdrowie człowieka i są wykorzystywane w medycynie.
Poszczególnym bakteriom można podziękować za kształtowanie ewolucji człowieka. Nauka zbiera coraz więcej danych na temat mikroflory - mikroorganizmów bytujących w naszym organizmie, zwłaszcza w układzie pokarmowym i jelitach. Badania pokazują, że bakterie, nowe materiały genetyczne i różnorodność, jaką wnoszą do naszego organizmu, pozwalają ludziom przystosować się do nowych źródeł pożywienia, które nie były wcześniej używane.
Innymi słowy, wyściełając powierzchnię żołądka i jelit, bakterie pracują dla ciebie. Kiedy jesz, bakterie i inne drobnoustroje pomagają rozkładać i wydobywać składniki odżywcze z pożywienia, zwłaszcza węglowodanów. Im bardziej różnorodne bakterie spożywamy, tym bardziej zróżnicowane stają się nasze ciała.
Chociaż nasza wiedza na temat naszych własnych drobnoustrojów jest bardzo ograniczona, istnieją powody, by sądzić, że brak niektórych drobnoustrojów i bakterii w organizmie może być związany ze zdrowiem, metabolizmem i podatnością na ludzkie alergeny. Wstępne badania na myszach wykazały, że choroby metaboliczne, takie jak otyłość, są związane z różnorodnością i zdrową mikroflorą, a nie z naszym dominującym nastawieniem „kalorie wchodzą, kalorie tracą”.
Obecnie aktywnie bada się możliwość wprowadzenia do organizmu człowieka pewnych drobnoustrojów i bakterii, które mogą przynieść określone korzyści, jednak w chwili pisania tego tekstu nie ustalono jeszcze ogólnych zaleceń dotyczących ich stosowania.
Ponadto bakterie odegrały ważną rolę w rozwoju myśli naukowej i medycyny człowieka. Bakterie odegrały wiodącą rolę w rozwoju postulatów Kocha z 1884 r., co doprowadziło do powszechnego zrozumienia, że choroby są wywoływane przez określony typ drobnoustroju.
Naukowcy badający bakterie przypadkowo odkryli penicylinę, antybiotyk, który uratował niezliczone życia. Również ostatnio w tym zakresie odkryto łatwy sposób edycji genomu organizmów, który może zrewolucjonizować medycynę.
W rzeczywistości dopiero zaczynamy rozumieć, jak korzystać z naszego współżycia z tymi małymi przyjaciółmi. Ponadto nie jest jasne, kto jest prawdziwym właścicielem Ziemi: ludzie czy mikroby.
Mówiąc o bakteriach, najczęściej reprezentujemy coś negatywnego. Jednak wiemy o nich bardzo niewiele. Struktura i aktywność życiowa bakterii są dość prymitywne, ale według niektórych naukowców są to najstarsi mieszkańcy Ziemi i przez tyle lat nie zniknęli ani nie wymarli. Człowiek wykorzystuje wiele rodzajów takich mikroorganizmów dla własnej korzyści, podczas gdy inne są przyczyną poważnych chorób, a nawet epidemii. Ale szkoda niektórych bakterii jest czasami niewspółmierna do korzyści innych. Porozmawiajmy o tych niesamowitych mikroorganizmach i zapoznajmy się z ich budową, fizjologią i klasyfikacją.
Królestwo bakterii
Są to mikroorganizmy niejądrowe, najczęściej jednokomórkowe. Ich odkrycie w 1676 r. jest zasługą holenderskiego naukowca A. Leeuwenhoeka, który jako pierwszy zobaczył maleńkie bakterie pod mikroskopem. Ale badania nad ich naturą, fizjologią i rolą w życiu człowieka po raz pierwszy rozpoczął francuski chemik i mikrobiolog Louis Pasteur w latach pięćdziesiątych XIX wieku. Strukturę bakterii zaczęto aktywnie badać wraz z pojawieniem się mikroskopów elektronowych. Jego komórka składa się z błony cytoplazmatycznej, rybosomu i nukleotydu. DNA bakterii jest skoncentrowane w jednym miejscu (nukleoplazmie) i jest zwojem cienkich nici. Cytoplazma jest oddzielona od ściany komórkowej błoną cytoplazmatyczną; zawiera nukleotyd, różne układy błon i inkluzje komórkowe. Rybosom bakterii składa się w 60% z RNA, reszta to białko. Zdjęcie poniżej pokazuje strukturę salmonelli.
Ściana komórkowa i jej składniki
Bakterie mają strukturę komórkową. Ściana komórkowa ma grubość około 20 nm iw przeciwieństwie do roślin wyższych nie ma struktury włóknistej. Jej wytrzymałość zapewnia specjalna osłona zwana torbą. Składa się głównie z substancji polimerowej - mureiny. Jego składniki (podjednostki) są połączone w określonej kolejności w specjalne nici poliglikanowe. Wraz z krótkimi peptydami tworzą makrocząsteczkę przypominającą sieć. To jest torba z mureinami.
Narządy ruchu
Te mikroorganizmy są zdolne do aktywnego ruchu. Odbywa się to dzięki wici plazmowej, która ma strukturę spiralną. Bakterie mogą poruszać się z prędkością do 200 mikronów na sekundę i obracać się wokół własnej osi 13 razy na sekundę. Zdolność wici do poruszania się zapewnia specjalne białko kurczliwe - flagelina (analogicznie do miozyny w komórkach mięśniowych).
Mają następujące wymiary: długość - do 20 mikronów, średnica - 10-20 nm. Każda wić powstaje z ciała podstawowego, które jest osadzone w ścianie komórkowej bakterii. Narządy ruchu mogą być pojedyncze lub ułożone w całe pęczki, jak na przykład u spiryli. Liczba wici może zależeć od warunków środowiskowych. Na przykład słabo odżywiany Proteus vulgaris ma tylko dwie subpolarne wici, podczas gdy w normalnych warunkach rozwojowych w pęczkach może ich być od 2 do 50.
Ruch mikroorganizmów
Struktura bakterii (schemat poniżej) jest taka, że może ona poruszać się dość aktywnie. Ruch w większości przypadków następuje w wyniku pchnięcia i odbywa się głównie w środowisku płynnym lub wilgotnym. W zależności od działającego czynnika, czyli rodzaju bodźca zewnętrznego, może to być:
- chemotaksja to ukierunkowane przemieszczanie się bakterii w kierunku składników odżywczych lub odwrotnie, z dala od wszelkich toksyn;
- aerotaksja - ruch w kierunku tlenu (u tlenowców) lub od niego (u beztlenowców);
- fototaksja - reakcja na światło, przejawiająca się w ruchu, jest charakterystyczna przede wszystkim dla fototrofów;
- magnetotaksja - reakcja na zmiany pola magnetycznego, spowodowana obecnością specjalnych cząstek (magnetosomów) w niektórych mikroorganizmach.
W jeden z powyższych sposobów bakterie, których cechy strukturalne komórek pozwalają im się poruszać, mogą tworzyć skupiska w miejscach o optymalnych warunkach dla ich życiowej aktywności. Oprócz wici niektóre gatunki mają liczne cieńsze włókna - nazywane są „fimbriae” lub „pili”, ale ich funkcja nie została jeszcze wystarczająco zbadana. Bakterie nieposiadające specjalnej wici są zdolne do ruchu ślizgowego, jednak charakteryzuje się on bardzo małą prędkością: około 250 mikronów na minutę.
Drugą małą grupą bakterii są autotrofy. Są w stanie syntetyzować substancje organiczne z substancji nieorganicznych, mogą częściowo asymilować atmosferyczny dwutlenek węgla i są chemotrofami. Bakterie te zajmują bardzo ważne miejsce w obiegu pierwiastków chemicznych w przyrodzie.
Istnieją również dwie grupy prawdziwych fototrofów. Cechy strukturalne bakterii tej kategorii polegają na tym, że zawierają substancję (pigment) bakteriochlorofil, który jest spokrewniony w naturze z chlorofilem roślinnym, a ponieważ brakuje im fotosystemu II, fotosynteza przebiega bez wydzielania tlenu.
Rozmnażanie przez podział
Główną metodą rozmnażania jest podział pierwotnej komórki macierzystej na dwie części (amitoza). W przypadku kształtów wydłużonych odbywa się to zawsze prostopadle do osi podłużnej. W tym przypadku struktura bakterii ulega krótkotrwałym zmianom: od krawędzi komórki do środka tworzy się przegroda poprzeczna, wzdłuż której następnie dzieli się organizm rodzicielski. To wyjaśnia starą nazwę królestwa - Drobyanki. Komórki po podziale mogą pozostać połączone w niestabilne, luźne łańcuchy.
Są to charakterystyczne cechy struktury bakterii niektórych gatunków, na przykład paciorkowców.
Zarodnikowanie i rozmnażanie płciowe
Drugą metodą rozmnażania jest sporulacja. Jest to bezpośrednio związane z chęcią przystosowania się do niesprzyjających warunków i ma na celu ich przetrwanie. W niektórych bakteriach w kształcie pałeczek zarodniki powstają endogennie, to znaczy wewnątrz komórki. Są bardzo odporne na ciepło i mogą być konserwowane nawet po długim gotowaniu. Tworzenie zarodników rozpoczyna się od różnych reakcji chemicznych w komórce macierzystej, które degradują około 75% wszystkich jej białek. Wtedy następuje podział. W tym przypadku powstają dwie komórki potomne. Jeden z nich (mniejszy) pokryty jest grubą skorupą, która może zajmować do 50% objętości - to zarodnik. Pozostaje żywotna i gotowa do kiełkowania przez 200-300 lat.
Niektóre gatunki są zdolne do rozmnażania płciowego. Proces ten został po raz pierwszy odkryty w 1946 r., kiedy badano strukturę komórkową bakterii Escherichia coli. Okazało się, że możliwy jest częściowy transfer materiału genetycznego. Oznacza to, że fragmenty DNA są przenoszone z jednej komórki (dawcy) do drugiej (biorcy) w procesie koniugacji. Odbywa się to za pomocą bakteriofagów lub przez transformację.
Struktura bakterii i osobliwości jej fizjologii są takie, że w idealnych warunkach proces podziału zachodzi stale i bardzo szybko (co 20-30 minut). Ale w środowisku naturalnym jest to ograniczone różnymi czynnikami (światło słoneczne, pożywka, temperatura itp.).
Klasyfikacja tych mikroorganizmów opiera się na odmiennej budowie ściany komórkowej bakterii, od której zależy zachowanie barwnika anilinowego w komórce lub jego wypłukiwanie. Zostało to zidentyfikowane przez H. K. Grama, a następnie, zgodnie z jego nazwiskiem, zidentyfikowano dwie duże grupy mikroorganizmów, które omówimy poniżej.
Bakterie Gram-dodatnie: cechy budowy i aktywność życiowa
Drobnoustroje te posiadają wielowarstwową osłonę mureinową (30-70% całkowitej suchej masy ściany komórkowej), dzięki czemu barwnik anilinowy nie jest wypłukiwany z komórek (budowę bakterii Gram-dodatnich przedstawiono schematycznie na zdjęcie powyżej po lewej i bakterie Gram-ujemne po prawej). Ich cechą jest to, że kwas diaminopimelinowy jest często zastępowany lizyną. Zawartość białka jest znacznie mniejsza, a polisacharydy są nieobecne lub połączone wiązaniami kowalencyjnymi. Wszystkie bakterie tego działu są podzielone na kilka grup:
- Ziarniaki Gram-dodatnie. Są to pojedyncze komórki lub grupy dwóch, czterech lub więcej komórek (do 64), utrzymywane razem przez celulozę. Według rodzaju odżywiania są to z reguły bezwzględne lub fakultatywne beztlenowce, na przykład bakterie kwasu mlekowego z rodziny Streptococcal, ale mogą to być również tlenowce.
- Pałeczki niezarodnikujące. Pod nazwą można już zrozumieć strukturę komórki bakteryjnej. Do tej grupy należą beztlenowe lub fakultatywnie tlenowe gatunki kwasu mlekowego z rodziny Lactobacillus.
- Pałeczki tworzące zarodniki. Reprezentuje je tylko jedna rodzina - Clostridia. Są bezwzględnymi beztlenowcami zdolnymi do wytwarzania zarodników. Wiele z nich tworzy charakterystyczne łańcuszki lub nitki z poszczególnych komórek.
- Mikroorganizmy Corynemorphic. Zewnętrzna struktura komórki bakteryjnej tej grupy może się znacznie różnić. Tak więc patyki mogą przybrać kształt maczugi, krótkie, ziarniste lub lekko rozgałęzione. Nie tworzą endospor. Należą do nich kwas propionowy, bakterie Streptomycete itp.
- Mykoplazmy. Jeśli zwrócisz uwagę na budowę bakterii (schemat na poniższym rysunku - strzałka wskazuje na łańcuch DNA), to można zauważyć, że nie posiada ona ściany komórkowej (zamiast niej znajduje się błona cytoplazmatyczna) i dlatego nie barwi się barwnikiem anilinowym, więc nie można go przypisać do tej sekcji na podstawie barwienia metodą Grama. Ale według ostatnich badań mykoplazmy pochodzą od mikroorganizmów Gram-dodatnich.
Bakterie Gram-ujemne: funkcje, budowa
W takich mikroorganizmach sieć murein jest bardzo cienka, jej udział w suchej masie całej ściany komórkowej wynosi tylko 10%, reszta to lipoproteiny, lipopolisacharydy itp. Substancje, które pochodzą z barwienia metodą Grama, łatwo się wypłukują. Według rodzaju odżywiania bakterie Gram-ujemne są fototrofami lub chemotrofami, niektóre gatunki są zdolne do fotosyntezy. Klasyfikacja w ramach działu jest w trakcie tworzenia, różne rodziny są łączone w 12 grup, w oparciu o cechy morfologiczne, metabolizm i inne czynniki.
Znaczenie bakterii dla człowieka
Pomimo swojej pozornie niewidocznej obecności, bakterie mają ogromne znaczenie dla człowieka, zarówno pozytywne, jak i negatywne. Produkcja wielu artykułów spożywczych jest niemożliwa bez udziału poszczególnych przedstawicieli tego królestwa. Budowa i aktywność życiowa bakterii pozwalają nam na otrzymywanie wielu produktów mlecznych (sery, jogurty, kefiry i wiele innych). Te mikroorganizmy biorą udział w procesach fermentacji, fermentacji.
Liczne rodzaje bakterii są czynnikami sprawczymi chorób zwierząt i ludzi, takich jak wąglik, tężec, błonica, gruźlica, dżuma itp. Ale jednocześnie mikroorganizmy biorą udział w różnych produkcjach przemysłowych: jest to inżynieria genetyczna, produkcja antybiotyków, enzymów i innych białek, sztuczny rozkład odpadów (np. fermentacja metanowa ścieków), wzbogacenie w metale. Niektóre bakterie rosną na podłożach bogatych w produkty ropopochodne, co służy jako wskaźnik w poszukiwaniu i zagospodarowaniu nowych złóż.