Bakterier: Definition, typer og eksempler

Indhold

• TL; DR (for lang; læste ikke)
• Hvorfor er bakterier vigtige?
• Symbiose: Eksempler
• Patogene bakterier
• Genbrug af næringsstoffer
• Bakteriens historie
• Prokaryoter Før eukaryoter
• Struktur af en bakteriecelle
• Specifikationer for cellevæg
• Andre bakteriecelleelementer
• De forskellige typer bakterier
• Sådan reproducerer bakterier
• Afdeling finder sted

Bakterier er de mest rigelige levende organismer på planeten samt nogle af de mest kendte livsformer. Bakteriens enkelhed og små dimensioner maskerer på nogle måder disse livsformers modstandsdygtighed, antikhed og allestedsnærværende.

TL; DR (for lang; læste ikke)

Bakterier er encellede organismer, og de repræsenterer et af to domæner inden for den taksonomiske kategori, der er kendt som prokaryoter. Den anden er Archaea, der kan overleve nogle af jordens mere ekstreme miljøforhold.

Ordet "prokaryote" kommer fra det græske for "før kerne", som fremhæver den største forskel mellem prokaryoter og deres nyere opståede kolleger i biosfæren, eukaryoter ("god kerne").

Kort sagt, prokaryoter er encellede organismer med en anucleate celle, mens eukaryoter er flercellede organismer med kerneho celler; sjældne undtagelser findes i begge kategorier.

Hvorfor er bakterier vigtige?

Bakterier er aktive i stort set alle kendte økosystemer på planeten (et økosystem er en samling af organismer, der interagerer i et fælles fysisk miljø).

Mens deres primære berygtethed ligger i deres evne til at forårsage et skud af infektionssygdomme, mange af dem potentielt dødelige, spiller mange bakterier faktisk fordelagtige roller i menneskers liv og andre eukaryoter.

Når to forskellige slags organismer lever sammen på måder, der er gavnlige for begge, kaldes dette symbiose. (Dette kan kontrasteres med parasitisme, hvor den ene af de to organismer drager fordel af den anden, fx bendelorme, der lever i tarmene hos pattedyr og forårsager menneskelige sundhedsmæssige problemer under processen.)

Symbiose: Eksempler

Et eksempel på bakterie-menneskelig symbiose er fremstillingen af ​​en bestemt art af bakterier af vitamin K, et essentielt molekyle i koagulation af blod.

Andre bakterier lever symbiotisk på menneskers hud og andre steder i kroppen, og de kan hjælpe med at ødelægge sygdomsfremkaldende celler samt hjælpe i fordøjelsessystemet.

Derudover ville det kulinariske landskab være markant anderledes uden bakterier i blandingen. Uden dem ville verden ikke have ost, yoghurt og andre fødevarer, der er afhængige af de kontrollerede og overvågede aktiviteter af disse mikroorganismer til deres fremstilling.

Patogene bakterier

Mindre end en procent af de kendte bakterier er i stand til at forårsage sygdom hos mennesker.

Bakterielle infektioner er dog stadig en af ​​de største årsager til død og sygdom på verdensplan, især i områder med dårlig sanitet, høj befolkningstæthed og begrænset adgang til de rigtige antibiotika til bekæmpelse af bakterier - spørgsmål om folkesundhed, som desværre ofte findes i kombination.

Nogle af de mere almindelige typer bakterier, der er patogene eller sygdomsfremkaldende hos mennesker, er nogle af streptokokker og stafylokokker såvel som E coli.

Streptococcus og Staphylococcus er slægtsnavne, og hver kategori inkluderer en række patogene arter. E coli, forkortelse for Escherichia coli, er en bestemt type bakterier, så slægten og artsnavnet er begge inkluderet, ligesom Homo sapiens at henvise til moderne mennesker.

På tværs af den taksonomiske verden aktiveres slægtsnavnet altid, mens artsnavnet aldrig er.

Genbrug af næringsstoffer

Bakterier bidrager også positivt til det globale økosystem ved at deltage i genbrug af næringsstoffer (fx carboncyklus, nitrogencyklus).

Disse processer returnerer vigtige kulstof- og nitrogenholdige molekyler, der er passeret fra toppen af ​​den såkaldte fødekæde til bakterierne i bunden til systemet, hvilket gør dem tilgængelige for vækst af nye planter og dyr; når disse organismer dør, finder deres kulstof- og nitrogenatomer vej tilbage i jord og vand, ofte efter at bakterier har handlet for at nedbryde deres rester og udvinde energi til deres egen vækst.

Bakteriens historie

Bakterier har eksisteret på Jorden i omkring 3,5 milliarder år, hvilket betyder, at de har eksisteret i omkring tre fjerdedele så længe Jorden selv.

(Overvej, at dinosaurier antages at have udryddet for omkring 65 millioner år siden; dette er mindre end en-halvtredsindstyvende lige så dybt ind i den geologiske historie, som bakteriens udseende.)

Deres prokaryote slægtninge, archaea, har været til stede endnu længere. Du kan se vilkårene aktiveret; Archaea og bakterier er også navnene på de taksonomiske domæner, der omfatter disse organismer.

"Arkæerne", hvis ikke andet, behøver ikke at konkurrere med ressourcer med andre organismer, for de beboer kun de mest uheldige miljøer, der kan tænkes: kogende varmt eller ekstremt surt vand, ekstremt saltvand (salte) bassiner, svovltunge vulkanåbninger og dybt inde i Antarktis is.

Opdelingen af ​​bakterier og archaea menes at have fundet sted for omkring 4 milliarder år siden.

Selvom det er let at se bakterier og archaea som nære fætre, på det biokemiske og genetiske niveau, er disse to grupper af organismer lige så forskellige fra hinanden som begge mennesker.

Prokaryoter Før eukaryoter

Eukaryoter opstod først millioner af år efter de første bakterier, og deres opkomst antages at være et resultat af, at en type prokaryot opslynger en anden på en måde, der "arbejdede" over tid; forestil dig, at et AirBnB-ophold bliver til en permanent værelseskammeratsituation.

Specifikt antages organellerne i eukaryote celler, der kaldes mitokondrier, og som er ansvarlige for aerob metabolisme, og de relativt massive størrelser af eukaryoter kan nås på grund af deres afhængighed af ilt (aerobe midler "med ilt"), antages at have været fritstående bakterier i deres egen ret.

Ingen personer er unikt krediteret med opdagelsen af ​​bakterier, men den hollandske videnskabsmand Antony von Leeuwenhoek fra det 17. århundrede krediteres for at være den første til at bruge et mikroskop til at gennemføre omfattende undersøgelser af disse organismer.

Først på 1800-tallet lærte forskere, blandt dem Robert Koch og Louis Pasteur, at bakterier kunne forårsage sygdom hos mennesker, og det var først kort før 2. verdenskrig mod slutningen af ​​første halvdel af det 20. århundrede, at medicinske forskere identificerede og begyndte at gøre brug af antibiotika, som er naturlige eller syntetiske kemikalier, der kan stoppe reproduktionen af ​​bakterier i dens spor, med eller uden at dræbe organismerne direkte.

Struktur af en bakteriecelle

Ligesom dyr kan antage en svimlende vifte af fysiske former fra en art til den næste, spænder forskellige typer bakterier over en række forskellige former og størrelser, som beskrevet i det følgende afsnit.

Ligesom alle eukaryote celler har visse funktioner fælles, er mange bakterieregenskaber imidlertid universelle.

Måske er den vigtigste uafhængige struktur af en bakterie cellevæg. (Bemærk, at "kun" ca. 90 procent af bakterier faktisk har denne funktion.)

Bortset fra deres funktion og kemiske sammensætning bruges cellevæggen, der er ekstern til cellemembranen, som alle celler har, til at opdele bakterier på grundlag af væggenes reaktion på en laboratorieprocedure kaldet Gram-pletten.

Såkaldte gram-positive (G +) -bakterier, som bevarer det meste af farvestoffet, der bruges i farvningsprocessen, har vægge, der viser en purpurfarvet farve, når de farves, hvorimod gram-negative (G-) bakterier, der frigiver det meste af farvestoffet, vises lyserød. (Traditionelt er "gram-positive" og "gram-negative" ikke aktiveret på trods af, at rodordet er et ordentligt substantiv.)

Både G + og G-bakteriecellevægge indeholder stoffer, der kaldes peptidoglycaner der findes intet andet sted i naturen.

Specifikationer for cellevæg

Cirka 90 procent af G + -cellevæggene er lavet af peptidoglycaner, hvor resten består af teichoic syre.

I modsætning hertil består kun ca. 10 procent af væggene i G-bakterieceller af peptidoglycaner. G-bakterier inkluderer også en plasmamembran på ydersiden af ​​cellevæggen for at komplementere den primære cellemembran under den.

Sammen udgør cellevæggen og en eller to cellemembraner af en bakterie det, der kollektivt betegnes som celle kuvert.

Den genetiske information om bakterier er indeholdt i deoxyribonucleic acid (DNA), ligesom i eukaryoter. Bakterieceller mangler imidlertid kerner, som er, hvor DNA findes i eukaryoter, så bakterie-DNA findes i cytoplasma (substansen af ​​cellen inden i cellemembranen) i et løst arrangement af strenge kaldet nucleoid.

••• Sciencing

Andre bakteriecelleelementer

Eksternt til cellevæggen og projicerer til det ydre miljø er forskellige strukturer, der deltager i at bevæge bakterierne omkring og udveksle genetisk information med andre bakterier.

EN flagel er en piskelignende fremspring, der fungerer meget som en propell på en båd, og den består af et glødetråd, en krog og en motor, som alle er lavet af forskellige proteiner.

EN pilum (plural pili) er en mindre, hårlignende fremspring, der kan spille en lille rolle i bevægelse, men den bruges ofte til at fastgøre bakterierne på de andre cellers overflader. Når denne anden celle i sig selv er en bakterie, kan resultatet være konjugering eller flytte DNA fra en bakteriecelle til den næste.

Ribosomer, der også er til stede i eukaryoter, er stederne for proteinsyntese i celler.

Disse strukturer findes spredt i cytoplasmaet og bruger information kodet via DNA i messenger ribonukleinsyre (mRNA) til at opbygge specifikke proteiner fra aminosyresubenheder sendt til ribosomerne af andre proteiner.

De forskellige typer bakterier

Ud over at opdele bakterier i kategorier på grundlag af deres førnævnte cellevæg-farvningsadfærd, kan bakterier skelnes på grundlag af deres former.

Der er tre grundlæggende former:

Cocci findes ofte i kolonier.

diplokokker er cocci arrangeret i par; streptokokker findes i kæder. stafylokokker findes i uregelmæssige, graplignende klynger. Baciller er større end cocci, og når de deler sig, kan resultatet være en kæde (streptobacilli) eller en kugleformet klynge (coccobacilli).

Endelig kommer spirillaen i tre egne varianter: Vibrio, som er en buet stang, formet som et komma; det spirochete, en tynd og fleksibel spiral; og den "typiske" Spirillum, der danner en stiv spiral.

Sådan reproducerer bakterier

Bakterier gengiver ved en kaldet proces binær fission, hvilket resulterer i dannelsen af ​​to datterbakterier, der hver er praktisk talt identiske med den "forældre" -bakterie i sammensætning og lig med hinanden i størrelse.

Dette er en aseksuel form for reproduktion, og den ligner mitosen, der ses i eukaryote celler.

Mitose henviser imidlertid strengt til replikation af et cellernes genetiske materiale eller DNA. Mens dette forekommer næsten i overensstemmelse med opdelingen af ​​hele eukaryote celler, kaldes spaltning af en eukaryot celle i to cytokinese.

Husk, at en bakteries DNA ikke er pakket ind i en kerne, men snarere sidder i cytoplasmaen i et sæt løst organiserede strenge.

Som forberedelse til binær fission forlænges hele bakteriecellen på en koordineret måde, hvor både cellevæggen og cytoplasmaet bliver mere omfattende. Når dette sker, begynder cellen at fremstille en komplet ny kopi af dens DNA (replikation).

Afdeling finder sted

Den "linje", langs hvilken bakterien vil dele sig, kaldet a skillevæg, former i midten af ​​cellen; syntese af septum er afhængig af et kaldet protein FtsZ.

Først ser septum ud som en ring, men derefter skubber den vej mod modsatte sider af cellen, hvilket i sidste ende fører til spaltning og dannelse af to datterbakterier.

Fordi binær fission resulterer i dannelsen af ​​to hele, funktionelle organismer, er genereringstiderne af bakterier, der ofte gives i timer, normalt meget kortere end eukaryote organismer, som typisk måles i måneder eller år.

Relateret emne: Antibiotikaresistens