Bakterie(2).pdf

Bakterie

Pałeczka okrężnicy ( Escherichia coli )

Systematyka

Królestwo :

bakterie

Nazwa systematyczna

Bacteria

Cechy

Systematyka w Wikispecies

Zdjęcia i grafiki w Commons

Bakterie ( łac. Bacteriae , od gr. bakterion – "pałeczka") – grupa

mikroorganizmó w, stanowiących osobne królestwo . Są to

jednokomórkowce l ub zespoły komórek o budowie prokariotyc znej.

Badaniem bakterii zajmuje się bakteriologia, gałąź mikrobiologii.

Cechą charakterystyczną budowy komórek bakteryjnych jest brak

otoczonych błoną organelli, takich jak jądro komórkowe c zy

mitochondrium, które występują u wszystkich innych organizmów

żywych – grzybów , roślin, protistów i zwierząt . Wielkość bakterii

wynosi od 0,2 do kilkudziesięciu mikrometr ów (μm). Mogą mieć różne

kształty, np. kulisty, pałeczkowaty lub spiralny. Niektóre bakterie

potrafią łączyć się ze sobą, tworząc luźne, charakterystyczne układy

przestrzenne (np. pakietowce, paciorkowce, trychom y).

Salmonella typhimurium – preparat

mikroskopowy barwiony metodą Grama

Bakterie występują we wszystkich biotopa ch. Można je spotkać w glebie, w innych organizmach i w wodzie, na

lodowcach Antarktydy i wokół oceanicznych kominów hydrotermalnych. Występują także na terenach

radioaktywnych , co udowodnił eksperyment , w czasie którego bakterie poddawano działaniu promieniowania

jonizującego [ 1]

jednym

gramie

Bakterie

gleby można znaleźć nawet 40 milionów komórek tych

organizmów, a około milion w mililitrze wody słodkiej .

Na Ziemi jest w przybliżeniu pięć kwintylionów

(5x10 30 ) bakterii, które stanowią znaczną część

biomasy planety [2] .

Dotąd nie udało się opisać wszystkich bakterii.

Przyczyną jest ogromna różnorodność tej grupy

organizmów, ich małe rozmiary oraz problem z

przetrzymywaniem w laboratoriach – gatunki z około

połowy gromad nie mogą być hodowane [3] .

Pod względem sposobu odżywiania się, można je

podzielić na heterotrofy i autotrofy, a także symbionty ,

komensale i pasożyty. Niejednokrotnie stawały się

endosymbiontami.

Wyhodowane z próbek wody mikroorganizmy na pożywce agarowej

Bakterie odgrywają ważną rolę w obiegu biogennych pierwiastków (są destruentami) . Biorą udział w

podtrzymywaniu wszystkich cykli biogeochemicznych (np. obiegu azotu) oraz w procesach fermentacji i gnicia .

Jako symbionty żyjące w organizmach zwierząt, w tym ludzi, odpowiadają m.in. za trawienie pokarmów,

umożliwiając lub przynajmniej ułatwiając w ten sposób ich odżywianie. Są producentami różnych ważnych dla

funkcjonowania ekosystemu substancji, np. niektórych witamin d la konsumentów. Niektóre bakterie mogą zakłócać

funkcjonowanie organizmów, powodując u nich choroby . W przemyśle i biotechnologii bakterie są niezwykle

cenione, w tym przy biologicznym oczyszczaniu ścieków ( jako główny element osadu czynnego ) oraz przy

wytwarzaniu produktów spożywczych, np. jogurt u i sera . Stosunkowo łatwo poddają się manipulacjom

genetycznym, dzięki czemu mogą być wykorzystywane w przemyśle farmaceutycznym do produkcji peptydów i

białek , które trudno uzyskać z innych źródeł. Modyfikowane genetycznie bakterie są producentami np. insuliny

stosowanej jako lek w terapii cukrzycy.

Historia bakteriologii

Bakterie zostały po raz pierwszy zauważone w 1686 roku przez

przyrodnika i przedsiębiorcę Antoniego van Leeuwenhoeka, który

obserwował je używając własnoręcznie wykonanego,

jednoobiektywowego mikroskopu [4] . Nazwał je " animalcules " i

opublikował w serii listów do Royal Society [5] .

Nazwa "bakterie" została wprowadzona znacznie później, bo w 1838

r., od greckiego słowa baktērion ( βακτηριον – "pałeczka") przez

Christiana Gottfrieda Ehrenberga [ 6] .

Ludwik Pasteur w 1859 wykazał, że proces fermentacji jest

spowodowany przez wzrost mikroorganizmów, między innymi bakterii

(oprócz nich za proces są odpowiedzialne drożdże i pleśń, które nie są

bakteriami, a grzybami). Wraz z Robertem Kochem P asteur od samego

początku był zwolennikiem teorii wywoływania chorób przez

bakterie [7] . Robert Koch był pionierem w zakresie mikrobiologii

medycznej. Pracował nad cholerą, gruźlicą i wąglikiem. W badaniach

nad prątkami gruźlicy, Koch ostatecznie potwierdził swoją teorię

Antonie van Leeuwenhoek był pierwszym

mikrobiologiem, który przy pomocy

własnoręcznie wykonanego mikroskop u

zaobserwował bakterie

Bakterie

dotyczącą rozwoju chorób bakteryjnych, za które przyznano mu Nagrodę Nobla w 1905 [8] . Stworzył też szereg

zasad zwanych Postulatami Kocha , za pomocą których można stwierdzić, czy dana bakteria jest patogenem [9] .

Chociaż istnienie bakterii chorobotwórczych było już pewne w XIX wieku , nie było skutecznych lek arstw do walki z

nimi [10] . Paul Ehrlich opracował pierwszy lek, który nadawał się do zwalczania krętków bladych ( Treponema

pallidum ) wywołujących kiłę, wprowadzony do obrotu w roku 1910 jako salwarsan [11] [12] . Ehrlich był pionierem

immunologii w wykorzystywaniu barwników do walki z bakteriami. Jego prace były podstawą do rozszerzania

wiedzy o bakteriach i doprowadziły do stworzenia metody barwienia Grama, zostały też nagrodzone Nagrodą Nobla

w roku 1908 [13] .

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

filogenetycznych [ 14] . Nowa taksonomia o parta była na sekwencji 16S rRNA , co skutkowało podziałem

prokariontów na dwie ewolucyjne domeny, w ramach "systemu trzech domen" [15] .

Morfologia

Bakterie charakteryzuje duża

różnorodność kształtów i wielkości.

Komórki bakteryjne są średnio ok. 10

razy mniejsze od komórek

organizmów eukariotycznych .

Osiągają od 0,5 do 5 mikrometrów

wielkości. Kilka gatunków, na

przykład Thiomargarita namibiensis i

Epulopiscium fishelsoni , może

dorastać nawet do połowy milimetra i

są widoczne gołym okiem [16] . Do

najmniejszych bakterii należą

wszystkie z rodzaju Mycoplasma . Mają

wielkość taką jak największe wirusy ,

osiągają maksymalnie 0,3

mikrometra [17] . Niektóre bakterie

mogą być jeszcze mniejsze, ale

ultramikrobakterie n ie zostały na razie

dokładnie zbadane [18] .

Schemat przedstawia porównanie wielkości bakterii na tle innych organizmów a także

cząsteczek oraz atom ów

Bakterie o kształcie kulistym – ziarenkowce ( łac. coccus , z gr. kókkos – ziarno, nasiono) stanowią większość. Częsty

jest też kształt pałeczki ( łac. baculus – drążek). Niektóre bakterie o podłużnym kształcie są lekko wygięte w

kształcie przecinka, dlatego nazywane są przecinkowcami (łac. vibrio ). Inne mogą być w kształcie spirali –

śrubowce ( łac. spirilla ), lub ściśle zwiniętych sprężynek – krętki (łac. spirochetae ). Niewiele gatunków ma inne,

specyficzne kształty [19] . Różnorodność kształtów zależna jest od występowania i rodzaju ściany komórkowej

bakterii oraz jej cytoszkieletu . Może ona wpłynąć na zdolność bakterii do zdobywania składników odżywczych,

przemieszczania się w ciecza ch i ucieczki przed drapieżnikami oraz na możliwości czepne powierzchni komórki [20] .

Wiele bakterii występuje jako pojedyncze komórki . Inne grupują się, tworząc bardziej skomplikowane formy.

Bakterie z rodzaju Neisseria t worzą pary, Streptococcus przyjmują postać łańcuszków a Staphylococcus g rupuje się

w formy przypominające kiście winogron . Niektóre komórki są znacznie wydłużone i tworzą włókna, na przykład

Actinobacteria . Bakterie Nocardia t worzą specyficzne układy, podobne do strzępków grzybni [ 21] . Również sinice

przyjmują różne typy kolonii nitkowatych lub groniastych.

Bakterie

Możliwości rozwoju i kształty, jakie przybierają bakterie, najlepiej da się zauważyć przy ich hodowli na pożywkach.

Skupiska bakterii, będących potomstwem jednej komórki macierzystej, nazywane są koloniami b akteryjnymi.

Pojęcie to jednak nie jest tożsame z pojęciem kolonii u żywanym w innych dziedzinach biologii, gdzie zwykle

oznacza ono skupisko osobników związanych ekologicznie i fizjologicznie, nierzadko o skomplikowanej strukturze

powiązań i podziale funkcji. Kolonia bakteryjna jest po prostu wynikiem namnażania bakterii na dogodnym podłożu .

Gdy mikroorganizmy trafią na odpowiednie warunki, mogą stworzyć kolonie o wielkości od kilku mikrometrów do

pół metra wielkości. Duże kolonie składają się z różnorodnych grup bakterii, protistów i archeowców [21] [22] .Typ

wzrostu na pożywkach stałych i płynnych, oraz wygląd i zapach kolonii często jest charakterystyczny dla danego

gatunku. Niejednokrotnie kolonie bakteryjne wiążą się z podłożem, tworząc warstwy o grubości od kilku

mikrometrów do ponad pół metra. Są one zwane matami bakteryjnymi lub biofilm ami. Biofilmy mają, między

innymi, istotne znaczenie w medycynie. Pojawiają się bowiem często w trakcie przewlekłych infekcji bakteryjnych

albo na wszczepianych implantach medycznych. Bakterie występujące w formie biofilmu są przez niego chronione i

z tego powodu znacznie trudniej je zabić [23] .

Możliwe jest również tworzenie przez bakterie bardziej złożonych form morfologicznych. Na przykład,

Myxobacterie r ozwijające się w środowisku ubogim w aminokwasy, zlokalizują w pobliżu inne komórki zbliżają się

do nich, dzięki mechanizmowi quorum sensing . Organizują się następnie w twór o długości 5000 mikrometrów (5

milimetr ów), składający się w przybliżeniu z 100 tysięcy komórek bakteryjnych [24] . Poszczególne grupy komórek

wykonują w nich różne złożone czynności. Na przykład około jednej dziesiątej komórek, migruje w górę tej kolonii,

gdzie przechodzą w stan hibernacji , przekształcając się w formy przetrwalniko we, bardziej odporne na działanie

środowiska [24] .Organizacja ta przypomina normalny organizm wielokomórkowy.

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 .

Bakterie

Formy morfologiczne

• ziarniaki, Coccus

• dwoinki, Diplococcus

• paciorkowce, Streptococcus

• gronkowce , Staphylococcus

• pakietowce, Sarcina

• pałeczki , Bacterium

• laseczki, Bacillus

• maczugowce, Corynebacterium

• przecinkowce, Vibrio

• śrubowce , Spirillum

• krętki , Spirochaeta

• promieniowce, Actinomyces

• prątki , Mycobacterium

Budowa komórki

Wszystkie bakterie mają stosunkowo

prostą budowę komórkową. Nie mają

jądra komórkowego, chloroplast ów,

mitochondriów, aparatu Golgiego [25] ,

które są charakterystyczne dla komórek eukariotycznych . Zamiast jądra komórkowego mają jedną dużą, kolistą i

nieupakowaną cząsteczkę DNA, czyli genofor, oraz niewielkie koliste cząsteczki DNA – plazmid y.

Kształty kolonii bakteryjnych

Głównymi składnikami komórek bakteryjnych są:

• cytoplazma – substancja koloidalna, wypełniająca

wnętrze komórki;

• nukleoid – obszar cytoplazmy, w którym znajduje się

nić DNA;

• otoczka – ściana o funkcji szkieletowej, na niej są

zawieszone rzęski;

• ściana komórkowa, która pełni funkcję ochronną, w jej

skład wchodzi mureina.

• błona komórkowa – struktura oddzielająca wnętrze

komórki od świata zewnętrznego;

• rybosomy – organelle s łużące do produkcji białek;

• rzęski i wici, które są wypustkami pełniącymi funkcję

ruchową, nie we wszystkich typach bakterii są obecne;

Budowa bakterii – 1. Pile , 2. Plazmid , 3. Rybosomy , 4.

Cytoplazma, 5. Błona zewnętrzna, 6. Ściana komórkowa , 7.

Otoczka, 8. Nukleoid, 9. Wić

Struktury śródkomórkowe

Komórki bakteryjne są otoczone przez błonę komórkową, która pełni rolę bariery, a także pozwala na utrzymywanie

wewnątrz komórki różnych substancji, cytoplazmy i organelli. Dotyczy to np. białek , tłuszczów (są one materiałami

zapasowymi większości bakterii) i innych składników odżywczych. Bakterie zaliczają się do prokariotów. Nie

posiadają błony dzielącej poszczególne organelle (lub łączącej je) i w związku z tym wykształciły wiele dużych

struktur śródkomórkowych. Przy pierwszej obserwacji mikroskopowej przypominały one "worki" wypełnione

cytoplazmą. Później zauważono, że znajdują się tam pewne struktury, a sama cytoplazma stanowi hydroszkielet

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: