Baktērijas: kas tās ir, īpašības un nozīme cilvēkam un dabā

Baktērijas (sing. bacterium) ir ļoti mazi organismi, kas pieder pie prokariotiskajiem mikroorganismiem. Baktēriju šūnām nav atsevišķa kodola, un lielākajai daļai no tām nav kompleksu orgāneļu ar membrānām. Parasti tām ir izteikta šūnas sieniņa, tās satur DNS un to bioķīmija būtībā ir līdzīga citām dzīvības formām. Baktērijas ir starp vienkāršākajiem un senākajiem dzīvajiem organismiem, un daudzas no tām spēj pastāvēt pilnīgi patstāvīgi.

Izmēri, uzbūve un formas

Gandrīz visas baktērijas ir tik sīkas, ka tās var redzēt tikai ar mikroskopu. Lielākā daļa sastāv no vienas šūnas, tāpēc tās klasificē kā vienšūnas organismi. Baktēriju formas parasti iedala trīs galvenajās grupās: sfēriskās (koki), stieņveidīgās (bacili) un spirālveida (spirillas vai spirohetes). Dažas veido ķēdes vai kopā saaugusies kolonnas, citi izveido biofilmas — biezas šūnu kopienas pie virsmām.

Šūnas iekšējā uzbūvē, papildus DNS, var ietilpt ribosomas, plazmīdi (mazas cirkulāras DNS vienības), baktēriju flagellas kustībai un pili (saišu uzbūvei un ģenētiskai apmaiņai). Dažas baktērijas spēj veidot izturīgus atlieku veidojumus — endosporas —, kas ļauj izdzīvot ilgstošos nelabvēlīgos apstākļos.

Šūnas siena un Gram-krāsošana

Daudzu baktēriju šūnas sieniņa ir galvenais struktūrelements un ietekmē to jūtību pret antibiotikām un citiem ķīmiskiem līdzekļiem. Bakterioloģijā bieži izmanto Gram-krāsošanu, lai sadalītu baktērijas Gram-pozitīvās (bieža peptidoglikāna kārta) un Gram-negatīvās (plānāka peptidoglikāna kārta, bet ārējā membrāna), kas palīdz noteikt ārstēšanas stratēģijas.

Reprodukcija un ģenētiskā daudzveidība

Baktērijas parasti vairojas ātrā, vienkāršā procesā — binārajā dalīšanā, kad viena šūna sadalās divās. Tomēr ģenētiskā dažādība rodas ne tikai dalīšanās laikā: baktērijas var apmainīties ar ģenētisko materiālu, izmantojot transformāciju, transdukciju (ar vīrusu starpniecību) vai konjugāciju (tieša DNS pāreja caur pili). Šī horizontālā gēnu pārnese būtiski veicina jaunu īpašību, tostarp pretestības pret antibiotikām, izplatīšanos.

Dzīves vietas un ekoloģiskā nozīme

Iespējams, uz planētas ir vairāk atsevišķu baktēriju nekā jebkura cita veida organismu. Lielākā daļa baktēriju dzīvo zemē vai ūdenī, bet daudzas dzīvo arī citu organismu — tostarp cilvēku — ādā vai uz tās. Baktērijas ir būtiskas ekosistēmu darbībā: tās atbild par organisko vielu sadalīšanu, barības vielu cikliem (piem., slāpekļa fiksācija, oglekļa aprite) un augsnes auglības uzturēšanu. Daži no tām ir ekstrēmofili, kas spēj dzīvot ļoti augstās vai zemās temperatūrās, lielā sāļuma vai skābuma apstākļos (biotopos), kur citi organismi nespēj pastāvēt.

Baktērijas un cilvēks

Dažas baktērijas var izraisīt slimības, tomēr daudzas ir noderīgas vai pat nepieciešamas cilvēka veselībai. Pieauguša cilvēka ķermenī baktēriju šūnu skaits tiek lēsts aptuveni 1:1 attiecībā pret cilvēka šūnām — šī attiecība var nedaudz svārstīties atkarībā no aprēķinu metodēm. Jo īpaši zarnu mikrobioms (bieži dēvēts kā zarnu flora) palīdz sagremot pārtiku, sintezēt vitamīnus, aizsargāt pret patogēniem un ietekmēt imūnsistēmu. Citas baktērijas tiek izmantotas pārtikas ražošanā — piemēram, fermentācijā siera un jogurta ražošanai — un rūpnieciskās biotehnoloģijās (fermenti, enzīmi, bioremediācija).

Medicīna, antibiotikas un pretestība

Atklājums, ka baktērijas var izraisīt slimības, noveda pie antibiotiku izmantošanas, kas glābušas miljonus dzīvību. Tomēr pārmērīga un nepareiza antibiotiku lietošana veicina antibiotiku rezistences attīstību — globālu veselības problēmu, kas prasa piesardzīgu antibiotiku lietošanu, infekciju profilaksi un jaunu terapiju izstrādi. Svarīgas jomas ir arī vakcīnu izstrāde, mikrobioma modulācija un alternatīvas terapijas (piem., fagterapija).

Bakterioloģijas vēsture un pētījumi

Bakterioloģijas pamatlicējs tradicionāli tiek minēts vācu biologs Ferdinands Kohns (1828–1898), kurš veica nozīmīgus darbus baktēriju klasifikācijā, balstoties uz to izskatu un uzbūvi. Vēlāk Roberts Kohs un Luī Pastera izpēte nostiprināja saikni starp mikroorganismiem un slimībām un attīstīja sterilizācijas, inkubācijas un kultivēšanas metodes. Mūsdienās baktēriju pētījumi ietver genomiku, mikrobioma analīzes, biotehnoloģiju un inženierzinātņu pieejas, kas ļauj izmantot baktērijas medicīnā, lauksaimniecībā un rūpniecībā.

Nobeigums

Baktērijas ir ārkārtīgi daudzveidīgas un nozīmīgas gan dabiskiem procesiem, gan cilvēku dzīvē. Tās var būt gan draudzīgas, gan bīstamas; izpratne par to bioloģiju, ekoloģiju un ietekmi uz veselību ir būtiska, lai izmantotu to potenciālu un ierobežotu riskus, piemēram, antibiotiku rezistenci.

Reprodukcija un gēnu pārnese

Baktērija vairojas (rada vairāk baktēriju), daloties uz pusēm un izveidojot divas "meitas" šūnas. Katras meitas šūnas forma ir identiska vecākajai, bet tā ir mazāka.

Baktērijām nav dzimumu, taču tās pārnēsā DNS, izmantojot vairākus horizontālās gēnu pārneses veidus. Šādā veidā tās dalās ar rezistenci pret antibiotikām no viena celma uz otru. Daudzu baktēriju celmu pilnīga DNS secība ir zināma.

Baktērijām ir viena baktēriju hromosoma.

Forma

Baktērijas ir ļoti dažāda lieluma un formas, bet parasti tās ir vismaz desmit reizes lielākas par vīrusiem. Tipiskas baktērijas diametrs ir aptuveni 1 µm (viens mikrometrs), tātad tūkstoš baktēriju, kas sakārtotas rindā, būtu viena milimetra garas. Uz Zemes ir aptuveni pieci noniljoni (5×1030) baktēriju.

Baktērijas tiek identificētas un sagrupētas pēc to formas. Baciles ir stiebrveida, kokas ir lodītes formas, spirillas ir spirāles formas, bet vibrio ir komata vai bumeranga formas.

Dažādas baktēriju formasZoom
Dažādas baktēriju formas

Patogēni

Patogēnās, kaitīgās baktērijas cilvēka organismā nonāk no gaisa, ūdens vai pārtikas. Iekļuvušas iekšā, šīs baktērijas pieķeras konkrētām elpošanas sistēmas, gremošanas trakta vai jebkuras atvērtas brūces šūnām vai iebrūk tajās. Tur tās sāk vairoties un izplatīties, vienlaikus izmantojot organisma pārtiku un barības vielas, lai iegūtu enerģiju savai vairošanās procesam.

Ekstrēmofili

Dažas baktērijas ir ekstrēmofili. Daži mikrobi plaukst iežos līdz pat 580 metru dziļumā zem jūras dibena 2,6 kilometru dziļumā okeāna ūdeņos pie Klusā okeāna ziemeļrietumiem Amerikas Savienoto Valstu Klusā okeāna ūdeņos. Viens no pētniekiem apgalvo: "Mikrobus var atrast visur - tie ir ārkārtīgi pielāgojušies apstākļiem un izdzīvo visur, kur vien tie atrodas."

To klasifikācijas vēsture

Visas mūsdienu idejas sākas ar DNS un RNS sekvences analīzi. 1987. gadā Kārlis Vūss (Carl Woese), molekulārās filoģenēzes revolūcijas aizsācējs, iedalīja baktērijas 11 iedalījumos, pamatojoties uz 16S ribosomālās RNS (SSU) sekvencēm:

  • Proteobaktērijas: Violetāsbaktērijas un to radinieki
  • alfa apakšnodaļa (violetās nesēru baktērijas, rizobaktērijas, Agrobacterium, Bartonella, Rickettsiae, Nitrobacter).
  • beta apakšnodaļa (Rhodocyclus, (daži) Thiobacillus, Alcaligenes, Spirillum, Nitrosovibrio)
  • gamma sadalījums (enteriskās baktērijas, fluorescējošās pseidomonādes, purpursarkanās sēra baktērijas, Legionella, (dažas) Beggiatoa).
  • delta apakšnodaļa (Sēra un sulfātu reduktori (Desulfovibrio), Myxobacteria, Bdellovibrio)
  • Grampozitīvās eubaktērijas
  • Augsts G+C - aktinobaktērijas (Actinomyces, Streptomyces, Arthrobacter, Micrococcus, Bifidobacterium).
  • Low-G+C sugas - Firmicutes (Clostridium, Peptococcus, Bacillus, Mycoplasma).
  • Fotosintētiskas sugas (Heliobacterium)
  • Sugas ar gramnegatīvām sieniņām (Megasphaera, Sporomusa)
  • Cianobaktērijas un hloroplasti (Aphanocapsa, Oscillatoria, Nostoc, Synechocococcus, Gleoebacter, Prochloron)
  • Spirochaetes un radinieki
  • Spirohetas (Spirochaeta, Treponema, Borrelia)
  • Leptospiras (Leptospira, Leptonema)
  • Zaļās sēra baktērijas (Chlorobium, Chloroherpeton)
  • Bacteroides, Flavobacteria un radinieki
  • Bacteroides (Bacteroides, Fusobacterium)
  • Flavobacterium grupa (Flavobacterium, Cytophaga, Saprospira, Flexibacter)
  • Planctomyces un radinieki
  • Planctomyces grupa (Planctomyces, Pasteuria)
  • Termofili (Isocystis pallida)
  • Hlamīdijas (Chlamydia psittaci, Chlamydia trachomatis)
  • Radiorezistentie mikrokoki un radniecīgie mikroorganismi
  • Deinokoku grupa (Deinocococcus radiodurans)
  • Termofili (Thermus aquaticus)
  • Zaļās nesēru baktērijas un radinieki
  • Chloroflexus grupa (Chloroflexus, Herpetosiphon)
  • Thermomicrobium grupa (Thermomicrobium roseum)
  • Thermotogae

Saistītās lapas

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir baktērijas?


A: Baktērijas ir ļoti mazi organismi, kas ir prokariotiski mikroorganismi. Tām nav kodola, un lielākajai daļai no tām nav organellu ar membrānām ap tām, bet tām ir šūnas siena un DNS.

J: Cik lielas ir baktērijas?


A: Lielākā daļa baktēriju ir tik sīkas, ka tās var redzēt tikai ar mikroskopu.

J: Vai baktērijas ir vienšūnas organismi?


A: Jā, baktērijas sastāv no vienas šūnas, tāpēc tās ir sava veida vienšūnas organismi.

J: Kad radās bakterioloģija?


A: Bakterioloģijas pamatlicējs bija vācu biologs Ferdinands Kohns (1828-1898). Viņš publicēja pirmo bioloģisko baktēriju klasifikāciju, pamatojoties uz to izskatu.

J: Kur dzīvo lielākā daļa baktēriju?


A: Lielākā daļa baktēriju dzīvo zemē vai ūdenī, bet daudzas dzīvo arī citu organismu, tostarp cilvēku, ādā vai uz tās.

J: Cik daudz baktēriju šūnu ir salīdzinājumā ar cilvēka šūnām?


A: Katra cilvēka ķermenī ir apmēram tikpat daudz baktēriju šūnu, cik cilvēka šūnu.

J: Kāda nozīme dažiem baktēriju veidiem ir ikdienas dzīvē? A: Daži baktēriju veidi palīdz mums sagremot pārtiku (zarnu flora), bet citus mēs izmantojam rūpnīcās, lai ražotu sieru un jogurtu.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2025 - License CC3