Bakterie

1. Bakteriologia- dział mikrobiologii zajmujący się budową, sposobem życia i znaczeniem bakterii.
Bakterie (i sinice)- jednokomórkowe organizmy bezjądrowe tworzące w nowoczesnej klasyfikacji organizmów odrębne królestwo prokaryota; organizmy mikroskopijnej wielkości (0,2-80um) żyjące pojedynczo lub w nitkowatych koloniach; ich komórki nie mają jądra, pozbawione są szeregu organelli typowych dla komórek eukaryotycznych; mimo tego przeprowadzają wszystkie procesy występujące w komórkach eukaryotycznych a nawet jeszcze inne np. wiązanie wolnego azotu. Bakterie i sinice należą do jednej grupy ponieważ:
- duże podobieństwo budowy
- ultrastrukturalne podobieństwo budowy tylakoidów występujących u sinic i szeregu fotosyntezujących bakterii
- zdolność wiązania wolnego azotu
- „uleganie” atakom specyficznych wirusów
2. Pochodzenie
Bakterie i sinice pojawiły się jako pierwsze organizmy na Ziemi; najstarsze ich odciski mają 3,1-3,5mld lat. Dowodem na pierwszeństwo bakterii są stromatolity, czyli biogeniczne skały osadowe zbudowane z cienkich warstw organizmów prokaryotycznych.
3. Środowisko życia:
Bakterie występują praktycznie w całej biosferze. Jednak większość preferuje płynne lub półpłynne środowiska zasobne w materię organiczną. W powietrzu mogą występować przejściowo, przenoszone w grudkach pyłu, gdzie dość dobrze znoszą krótkotrwałą suszę. To niezwykle szerokie rozprzestrzenienie bakterii możliwe jest dzięki bardzo drobnym wymiarom tych organizmów, ich ogromnej sile rozrodczej, odporność na niekorzystne dla życia warunki otoczenia i wielkiej różnorodności wymagań życiowych.
4. Budowa bakterii.
Brak u bakterii jest właściwego jądra, które zastępuje nukleoid, złożony ze splątanej nici nukleinowej, zwanej genoforem. W cytoplazmie znajduje się dużo ziarenkowatych rybosomów oraz mezosomy- drobne twory którym przypisuje się rolę centrów energetycznych. W cytoplazmie znajduje się też dużo środków zapasowych: węglowodany tłuszcze białka wolutyna. Protoplast otoczony jest błoną cytoplazmatyczną. Całą komórkę otacza ponadto różnej grubości otoczka śluzowa, która ma dla organizmu znaczenie ochronne. Niektóre bakterie mają kurczliwe rzęski dzięki którym organizm porusza się w środowisku płynnym. Na ścianie komórkowej wielu bakterii znajdują się fimbrie.
5. Metoda Grama.
Polega na traktowaniu komórek bakterii, utrwalonych nad płomieniem palnika, zasadowym barwnikiem- fioletem krystalicznym. Bakterie wybarwiają się na fioletowo. Potem działa się na preparat płynem Lugola (wodny roztwór jodu w jodku potasu). Jod tworzy z fioletem krystalicznym kompleks, który jest nierozpuszczalny w wodzie i słabo rozpuszczalny w alkoholu. Potem różnicuje się komórki działając na nie alkoholem. Pod jego wpływem komórki Gram-ujemne odbarwiają się, natomiast Gram-dodatnie zatrzymują kompleks barwnika z jodem.
6. Postacie komórki bakterii.
- kuliste- ziarenkowiec
- cylindryczne- pałeczka, laseczka
- spiralnie skręcone- przecinkowiec, śrubowiec
7. Wiązanie wolnego azotu.
Wiązanie wolnego azotu stwarza dostęp do ogromnych zasobów tego pierwiastka. Większość organizmów nie może pobierać azotu. Czynność ta powszechna jest tylko dla prokariontów. Dzięki tym mikroorganizmom proces ten w przyrodzie zachodzi na wielką skalę i ma ogromne znaczenie dla wzbogacania gleby w związki organiczne. Popularnymi sapriopiontami glebowymi są bakterie beztlenowe z rodzaju Clostridium i bakterie tlenowe z rodzaju Azotobacter. Po ich śmierci azot wbudowany w białka komórkowe staje się dostępny dla roślin.
8. Oddychanie wewnątrzkomórkowe:
Istotą oddychania wewnątrzkomórkowego jest częściowe lub całkowite utlenianie substratu oddechowego, czemu towarzyszy uwalnianie i magazynowanie w ATP energii niezbędnej do życia. Częściowe utlenianie zachodzi podczas oddychania beztlenowego, natomiast całkowite podczas oddychania tlenowego. Zaletą oddychania tlenowego jest znacznie większa wydajność energetyczna. Wiele bakterii należy do beztlenowców czyli anaerobiontow. Niezbędną do życia energię uzyskują z beztlenowego rozkładu cukrów albo białek. Większość bakterii to organizmy tlenowe, które pojawiły się na ziemi ok. 2mld lat temu.
C6H12O6+02=ATP+H2O+CO2
9. Metabolizm bakterii- odżywianie.
Istotą odżywiania jest pobieranie przez organizm substancji potrzebnych, do utrzymania funkcji życiowych, a także wzrostu i rozwoju. Większość bakterii to organizmy cudzożywne (heterotroficzne). Odżywianie heterotroficzne polega na pobieraniu gotowej materii organicznej wytwarzanej przez inne organizmy. Większość bakterii wykorzystuje w tym celu martwą materię organiczną. Tę grupę bakterii cudzożywnych nazywamy saprobiontami. Do saprobiontów należą również bakterie, które rozkładają produkty żywnościowe, powodując ich psucie oraz gatunki wytwarzające substancje trujące, niebezpieczne dla organizmu ludzkiego. Pewne bakterie są również przyczyną chorób zakaźnych roślin zwanych bakteriorazami. Do często spotykanych bakterioz należy m.in. mokra zgnilizna ziemniaka. Ten sam gatunek bakterii atakuje również korzenie marchwi i pietruszki oraz owoce pomidora.
Znamy też bakterie samożywne (autotroficzne). Odżywianie autotroficzne polega na samodzielnym wytwarzaniu materii organicznej z materii nie organicznej. Jeśli niezbędna do tego energia pochodzi z utleniania prostych związków mineralnych mamy do czynienia z chemosyntezą. W przypadku gdy do asymilacji dwutlenku węgla wykorzystywana jest energia świetlna, to znaczy że zachodzi fotosynteza. Chemosynteza przeprowadzana jest przez bakterie azotowe, siarkowe, żelaziste czy wodorowe i składa się zawsze z dwóch etapów: utleniania substratu mineralnego w celu pozyskania energii chemicznej, asymilacji dwutlenku węgla z wykorzystaniem uwolnionej wcześniej energii. Przemiany chemosyntetyczne w innych bakteriach przebiegają podobnie i dlatego proces ten odgrywa ważną role w krążeniu w biosferze takich pierwiastków jak azot, a także siarka żelazo wodór. Fotosynteza przeprowadzana jest przez niektóre bakterie. Fotosynteza bakteryjna przebiega w sposób nietypowy dla współczesnych fotoautotropów. Po pierwsze dzięki specjalnemu barwnikowi- bakteriochlorofilowi- bakterie przeprowadzają fotosyntezę w świetle czerwonym. Fotosynteza odbywa się zawsze w atmosferze beztlenowej, w głębszych warstwach zanieczyszczonych zbiorników wodnych.
10. Rozmnażanie bakterii.
Biologicznym celem rozmnażania jest zapewnienie istnienia ciągłości gatunku w czasie i przestrzeni. Bakterie rozmnażają się w sposób bezpłciowy. Jego istotą jest tworzenie potomstwa przez jednego osobnika macierzystego. Formy jednokomórkowe rozmnażają się prze podział, który rozpoczyna podwojenie genoforu, a kończy rozdzielenie komórek potomnych poprzeczną ścianą komórkową. W korzystnych warunkach rozmnażanie przez odział jest bardzo szybkie i bardzo skuteczne bo w ciągu doby mogą powstać miliardy komórek potomnych. Ten błyskawiczny sposób rozmnażania ma jednak wadę, ponieważ jego efektem jest powstanie osobników identycznych pod każdym względem, także genetycznym. Bakterie jednak znalazły sposób na wymianę informacji genetycznej pomiędzy komórkami. Najczęściej ma to miejsce podczas koniugacji, czyli wtedy gdy dwie komórki łączą się ze sobą za pomocą specjalnych wypustek, fimbryli, i przekazują fragmenty genoforu.
11. Przegląd i znaczenie bakterii.
Bakterie w królestwie Prokaryota tworzą dwa podkrólestwa Archaebacteria i Eubacteria. Archabacteria różnią się od pozostałych budową ściany komórkowej, a także rybosomalnym RNA i specyficznymi enzymami. Archebakteirie zajmują najczęściej ekstremalne, beztlenowe nisze ekologiczne. Występują w przewodach pokarmowych ludzi i zwierząt. Eubacterie- są młodsze ewolucyjnie i mają bardziej rozwinięte możliwości adaptacyjne. Eubakterie przyjmują 3 podstawowe kształty: kulisty, pałeczkowaty lub spiralny.
Do bakterii właściwych zaliczamy m.in.:
a) spośród gram-ujemnych
- bakterie jelitowe- heterotroficzne beztlenowe pałeczki, najbardziej znana bakteria to Escherichia coli, która zwykle jest komensalem człowieka, żyjącym w jego przewodzie pokarmowym. Korzysta z resztek pokarmów organicznych nie zużytych w procesie trawienia, nie dając ni w zamian, ale i nie wyrządzając szkód, czasami wywołuje zapalenie jelit.
- Riteksje (pałeczki)- bezwzględne pasożyty wewnątrzkomórkowe, są one czynnikami chorobotwórczymi człowieka i innych ssaków, przenoszone są przez stawonogi, niektóre wywołują dur plamisty
- Krętki- bakterie o spiralnie skręconych, bardzo giętkoch komórkach, wyposażonych w różną liczbę rzęsek. Są wśród nich formy wolnożyjące i symbiotycznie zamieszkujące przewody pokarmowe ssaków roślinożernych oraz jelita termitów żywiących się drewnem, krętek blady wywołuje kiłę.
- Dwoinki- kuliste bakterie występujące w postaci dwukomórkowej, mogą być przyczyną zapalenia opon mózgowych.
b) spośród gram-dodatnich
- ziarniaki i większość dwoinek np. dwoinka zapalenia płuc
- bakterie mlekowe- w procesie fermentacji wytwarzają kwas mlekowy, występują w mleku jogurcie serach
- paciorkowce- występują w jamie ustnej i przewodzie pokarmowym