BAKTERIE: CHARAKTERISTIKA, MORFOLOGIE, TYPY, REPRODUKCE - BIOLOGIE - 2025

Tyto bakterie jsou velká skupina prokaryontních mikroorganismů. Obvykle mají velikost jen několik mikronů. Mají různé tvary, od válcových po spirálové až třtinové.

Jsou to prakticky všudypřítomné organismy a mohou být umístěny v půdě, mořských a sladkovodních vodních útvarech, obývají střevní flóru a sliny mnoha obratlovců a jako paraziti zvířat a rostlin. Byly také nalezeny v extrémních prostředích, jako jsou kyselé horké prameny, hydrotermální průduchy a radioaktivní odpad.

Bakterium Bacterium tartarophtorum, B. manitopoeum a Bacillus sporogenes rostoucí v nádobě z nerezové oceli. Převzato a upraveno z webu commons.wikimedia.org

Tyto mikroby jsou nezbytnou součástí mnoha výživných cyklů. Jsou základní složkou mikrobioty všech trofických řetězců a jejich biomasa může být vypočtena při přibližně 5 × 10 ³⁰ bakterií na planetě Zemi.

Dalším zajímavým číslem je množství bakterií, které obývají lidské tělo: předpokládá se, že u průměrného člověka je kolem 39 bilionů bakteriálních buněk a většina z nich je součástí střevní flóry.

Tradiční klasifikace bakterií zahrnovala polyetyletickou taxonomickou skupinu. Dnes byla tato skupina rozdělena do dvou domén bakterií a archea. Bakterie jsou rozpoznávány jako prokaryotické skupiny s lipidy membrán složenými z diacylesterů glycerolu.

Na druhé straně je archea skupinou prokaryot, jejichž membrána je složena z isoprenoidních lipidů (glycerol diether nebo glycerol tetraether). Oni také představují rozdíly v jejich ribozomální RNA, být nazýván bakteriální rRNA a archaean rRNA, příslušně.

Morfologie

Bakterie mají velkou morfologickou rozmanitost a velikost. Tyto jednobuněčné organismy mohou měřit od 0,3 mikrometrů do 0,5 milimetrů, avšak jejich měření jsou obecně mezi 0,3 a 5,0 mikrony.

Tvar zvaný cocci (sférický) je mezi bakteriemi nejběžnější. Nicméně, jiné formy takový jak bacilli (tvarovaný jako tyč nebo tyč) být také relativně obyčejný.

Jiné morfy, které nejsou mezi bakteriemi tak časté, jsou: čárky, také nazývané vibrace (tvarované jako lehce zakřivená tyč nebo jako interpunkční znaménko ","), a spirály nebo spirochety (se spirálovými tvary). Některé neobvyklé jsou stále ve tvaru hvězd.

Jiné nemorfologické charakteristiky

Zástupci bakteriální domény, jako prokaryotické jednobuněčné organismy, nepředstavují definované jádro ani komplexní membránové organely. Jejich buněčná stěna má pektidoglykan, který obsahuje muramovou kyselinu a membránové lipidy obsahují mastné kyseliny s přímým řetězcem s esterovými vazbami.

Představují plynné váčky. Přenosová RNA obsahuje thymin (ve většině tRNA) a N-formylmethionin (nesený iniciační tRNA). Představují polycistronickou mRNA, to znamená, že kódují více než jeden protein.

Ribosomy mají velikost 70. let. Jsou citlivé na chloramfenikol a kanamycin, nevykazují citlivost na antibiotikum anisomycin.

Bakteriální RNA polymeráza je velká molekula. Má pět podjednotek po přibližně 410 kilodaltonech. Kromě toho má RNA polymeráza ve své struktuře drážku 55 Á na šířku a 25 Á na šířku. Jste citliví na rifampicin. Nemá promotory polymerázy typu II.

Bakterie fixují dusík, provádějí fotosyntézu na bázi chlorofylu a také provádějí chemolithotropii (oxidaci anorganických sloučenin). Nevyrábějí metan ani nepředstavují enzym ATPázu.

ID

Identifikace a klasifikace bakterií je jedním z nejsložitějších problémů v biologii mikroorganismů. Existuje celá řada charakteristik a metod, které se používají k identifikaci a následné klasifikaci těchto jedinců.

Klasické charakteristiky zahrnují morfologii, fyziologii a metabolismus, biochemii, ekologické vztahy a funkce a genetiku.

Nejčastěji používanými analýzami jsou: fermentační produkty, druh výživy, zdroje uhlíku a dusíku, skladovací inkluze, motilita, osmotická tolerance, optimální fyzikálně-chemické podmínky, fotosyntetické pigmenty a další.

Další neklasické rysy se nacházejí na molekulární úrovni. V posledních desetiletích získalo použití nukleových kyselin a proteinů v taxonomii bakterií velký impuls.

Porovnání mezi geny (proteiny a nukleové kyseliny) poskytuje obrovské informace o příbuznosti a samozřejmě podobnosti mezi organismy.

Typy (klasifikace)

Bakterie je termín, který se tradičně používá pro označení všech jednobuněčných prokaryot. Molekulární systematika však ukázala, že tato prastará skupina organismů (prokaryota) se rozdělila na 2 skupiny nebo domény.

Tyto dvě skupiny se nazývaly eubakterie a archebakterie. Později byly přejmenovány na bakterie a archea. Archea jsou skupina, která je nejužší příbuzností členů třetí domény, zvané Eukarya.

Tuto poslední skupinu tvoří eukaryotické organismy. Společně tvoří 3 domény (bakterie, archea a eukarya) současnou klasifikaci života.

Systém 3 domén, bakterií, Archea a Eukarya. Převzato a upraveno z webu commons.wikimedia.org

- Klasifikace bakterií

Bakterie lze klasifikovat podle různých kritérií, jako například:

Organizace buněk

Bakterie jsou obecně jednobuněčné, avšak v závislosti na buněčné organizaci mohou být klasifikovány jako „jednobuněčné a mnohobuněčné“.

Metabolismus

V závislosti na prostředí, ve kterém se nacházejí, a na způsobu, jakým provádějí své procesy k získání energie a živin, se bakterie dělí na:

• Anaerobní: ti, kteří žijí a vyvíjejí se v prostředích bez kyslíku.
• Aerobní: bakterie, které žijí a prosperují v prostředích s kyslíkem.
• Fakultativní: tyto organismy, které žijí a vyvíjejí se bez rozdílu v anaerobním nebo aerobním prostředí, to znamená, že mohou žít v prostředích s kyslíkem nebo bez kyslíku.

Buněčná zeď

V závislosti na složení buněčné stěny bakterií reagují na Gramovo barvení buď tmavě modrou nebo fialovou barvou, nebo naopak růžovou nebo červenou barvou a jejich klasifikace je následující:

• Grampozitivní: modré nebo fialové zbarvení a zesílená buněčná stěna.
• Gramnegativní: růžová nebo červená barva a tenká nebo tenká buněčná stěna.

Teplota růstu a vývoje

V závislosti na teplotách, kde se tyto mikroorganismy vyvíjejí, lze je rozdělit na:

• Psychrofily: bakterie, které se vyvíjejí v prostředích s velmi nízkými teplotami.
• Mezofilní: bakterie, které obývají a vyvíjejí se při teplotách mezi 15 a 35 ° C (mírné teploty), nicméně někteří vědci považují organismy, které se vyvíjejí v rozmezí 20 až 40 ° C, mezofilní.
• Termofily: ty bakteriální buňky, které se vyvíjejí a žijí při vysokých teplotách, tj. Nad přibližně 45 ° C.

Tvar

Bakterie byly dlouho identifikovány podle jejich tvaru a jejich klasifikace je následující:

• Cocaceae: válcovitý nebo kulový. Tyto tvary mají různé klasifikace na základě počtu buněk, které vytvářejí a tvaru, který vytvářejí. Například pokud jde o čísla, jsou-li cocaceae pozorovány v párech, nazývají se „diplococci“ a když se nacházejí v číslech po 4, nazývají se „tetracocci“. Ale pokud jde o tvar, jsou-li tyto tvarové řetězce nazývány „streptokoky“, když tvoří shluky „stafylokoky“ a když jsou ve tvaru krychle, nazývají se „sarciny“.
• Bacily: bakterie s podlouhlými tvary, jako tyč nebo tyč. Když tyto bacily vytvoří řetězce, nazývají se „streptobacily“.
• Cocobacilli: poloválcové bakterie, ale na pólech se zploštěly a vykazovaly oválný tvar.
• Spirilos: bakterie se spirálovými tvary, podobné vývrtce.
• Vibrios: organismy ve tvaru krátké a ohnuté tyče, nazývají se také čárkami, jako interpunkční znaménko.

Morfologie bakterií. Převzato a upraveno z webu commons.wikimedia.org

- Současná klasifikace bakteriální domény

Po revoluční klasifikaci Carl Woese a jeho kolegů v roce 1990 se klasifikace bakterií radikálně změnila. V současné době je bakteriální doména podle LPSN nebo seznamu prokaryotických jmen se stojící v nomenklatuře (Seznam prokaryotických jmen se stojící v nomenklatuře) rozdělena na 34 fyla. Mezi tyto phyla patří:

Spirochaetes

Protáhlé a spirálové bakterie. Gram negativní. Mají vnější buněčnou obálku. Pohybují se pomocí axiálních vláken.

Firmicutes

Skupina grampozitivních bakterií, hlavně se zesílenou buněčnou stěnou a nízkým obsahem nebo procentem GC. Firmicutes jsou primárně ve tvaru tyče a někdy ve tvaru kokosu. Mnoho druhů produkuje endospory.

Proteobakterie

Gramnegativní bakterie s různou morfologií a buněčnou stěnou tvořenou lipopolysacharidy. Hlavně heterotrofní, i když některé druhy mohou fotosyntetizovat. Jsou velmi hojní v oceánech a jiných vodních útvarech.

Cyanobacteria

Bakteriální organismy, které mají chlorofyl a fykocyanin. Říká se jim modrozelené řasy. Jsou gramnegativní a schopné kyslíkové fotosyntézy.

Bacteroidetes

Bakterie přizpůsobené velké rozmanitosti stanovišť. Anaerobní metabolismus. Gram negativní. Některé druhy jsou oportunní patogeny.

Chlorobi

Skupina bakterií, které provádějí anoxygenní fotosyntézu. Anaerobní metabolismus. Gram negativní. Nazývají se zelené bakterie síry.

Chloroflexi

Monodermální bakterie, to znamená, že mají jednu buněčnou membránu. Mají velmi tenkou vnější buněčnou stěnu peptidoglykanu. Skupina má termofilní a mezofilní zástupce. Nějaká fotosyntéza. Hlavně aerobní. Gram pozitivní.

Thermotogae

Jsou to bakterie přizpůsobené pro život v extrémních prostředích. Jsou považovány za hypertermofilní organismy. Anaerobní metabolismus a může zpracovat uhlohydráty. Jsou gram-negativní.

Reprodukce

Binární dělení

Hlavním mechanismem reprodukce bakterií je binární štěpení nebo bipartice. Je to druh asexuální reprodukce, kde bakteriální buňka potřebuje zdvojnásobit velikost a poté se rozdělit, což vede ke vzniku dvou dceřiných buněk.

Tento typ asexuální reprodukce umožňuje bakteriím exponenciální růst populace. Tímto způsobem může rostoucí populace lépe a rychleji využívat dostupné zdroje a také rozšířit možnost vytváření organismů nebo kmenů odolných vůči různým prostředím, ve kterých se vyvíjejí.

Vícenásobné štěpení

Je to druh buněčného dělení, ve kterém je jádro rozděleno na několik stejných částí a poté dochází k dělení cytoplazmy, což vede ke vzniku a současně k několika dceřiným buňkám.

Pučící nebo pučící

Tento typ asexuální bakteriální reprodukce se vyskytuje v nespecifickém umístění rodičovské bakterie. Začíná boulí v cytoplazmě zvané pupen, která pak zdvojnásobí velikost rodiče a oddělí se jako nový jedinec (dceřinná buňka). Tento typ reprodukce byl pozorován u fyla Planctomycetes, Firmicutes a Cyanobacteria.

Produkce baeocytů

Tento typ reprodukce, také nazývaný atypické binární štěpení, sestává z malé kruhové buňky (baeocytu), která se následně zvětšuje v hmotě nebo velikosti a tvoří vegetativní buňku.

Během zvětšení se tato vegetativní buňka mnohokrát replikuje svou DNA, později přejde do reprodukční fáze, kde podléhá cytoplazmatickým štěpením, které se později stanou desítkami nebo dokonce stovkami baeocytů. Tento typ reprodukce byl studován na sinicích.

Výživa

Bakterie mají více druhů výživy:

Lithotrofy

Bakterie, které používají anorganické substráty, jako jsou dusitany, dusičnany, železo nebo sírany, pro biosyntézu nebo zachování energie pomocí anaerobiózy nebo aerobiózy.

Organotrofy

Bakteriální organismy, které získávají vodík nebo elektrony z organických zdrojů, jako jsou uhlohydráty, uhlovodíky nebo lipidy. Tyto organismy mohou být aerobní nebo anaerobní, dokonce i heterotrofní nebo autotrofní.

Autotrofní bakterie

Organismy, které se vyvíjejí syntézou anorganických látek, které by mohly být uhlík, ale anorganické, jako je oxid uhličitý.

Heterotropní bakterie

Organismy, které syntetizují chemické látky, jejichž zdroj uhlíku je organický, jako jsou polysacharidy.

Mixotrofy

Bakterie, které vyžadují syntézu anorganických látek pro zachování a získání energie, ale také vyžadují organické sloučeniny, aby splnily své biosyntetické metabolické potřeby.

Způsobené nemoci

Z velké rozmanitosti bakterií známých člověku způsobuje nemoc jen několik (v poměru). Patologie způsobené těmito mikroorganismy u lidí mohou být klasifikovány podle jejich původu, tj. Podle mechanismu přenosu nebo získání tohoto:

- Ve vzduchu

Bakterie, které způsobují nemoci přenášené vzduchem, obvykle ovlivňují dýchací cesty nebo dýchací systém a v jiných případech mohou způsobit kožní onemocnění. Zde jsou některé nemoci přenášené vzduchem:

Záškrt

Ve většině případů je toto onemocnění přenášeno Corynebacterium diphtheriae, ačkoli C. ulcerans může vyvolat podobné klinické projevy.

Nemoc se přenáší z nemocného na zdravého člověka prostřednictvím částic přenášených během dýchání. Může také nastat při kontaktu se sekrecí kožních lézí. Záškrt může postihnout téměř jakoukoli sliznici a nejčastější klinické formy jsou:

• Pharyngeal: je to nejčastější projev. Mezi příznaky patří všeobecná malátnost, mírná horečka, bolest v krku a dokonce i anorexie.
• Nosní přední: jedná se o nejméně častý klinický projev. Představuje se jako nosebleed. Může být také přítomen hnisavý výtok sliznice nebo se v nosním septu může vyvinout pseudomembrán.
• Hrtan: Tento klinický projev záškrtu způsobuje horečku, chraplavost, dušnost, štěkání a kašel při dechu. Není-li včas kontrolována, může dojít k úmrtí v důsledku zablokování dýchacích cest.
• Kožní: představuje šupinatou vyrážku na kůži nebo dobře definované vředy. V závislosti na umístění postižené oblasti (membrány) a jejím rozsahu se mohou vyskytnout komplikace, jako je pneumonie, myokarditida, neuritida, obstrukce dýchacích cest, septická artritida, osteomyelitida a dokonce i smrt.

Legionelóza nebo legionářská nemoc

Toto onemocnění je způsobeno aerobní gramnegativní bakterií původem z půdy a vodních ekosystémů zvanou Legionella pneumophila. Tato bakterie byla také izolována v klimatizačních systémech a sprchových koutech.

Toto onemocnění je výsledkem šíření bakterií vzduchem ze zásobníku do lidského respiračního systému. U mužů starších 50 let, kteří jsou ohroženi kouřením, alkoholismem nebo imunodeficiencí, je větší pravděpodobnost nákazy.

Bakterie se usazuje ve fagosomech alveolárních makrofágů, odkud se množí a způsobuje poškození tkáně. Příznaky tohoto onemocnění jsou: kašel bez vylučování respiračních sekrecí, může se projevit horečka, těžká bronchopneumonie a neurologické problémy.

Meningitida

Toto onemocnění spočívá v zánětu mozkových a míšních meningů. Může mít aseptický nebo bakteriální původ. Patologie bakteriálního původu pochází z respiračních sekrecí nosičů nemoci nebo z aktivních případů.

Bakterie způsobující meningitidu zpočátku kolonizují nosohltanu, odkud procházejí mukózou a vstupují do krevního řečiště a odtud do mozkomíšního moku, odkud vylévají meningy.

Příznaky této infekce jsou: respirační onemocnění nebo bolest v krku, následované zmatením, zvracením, bolestmi hlavy (v některých případech těžkými), ztuhlým krkem a zády.

Zápal plic

S pneumonií je spojeno několik druhů bakterií, nicméně hlavními příčinami tohoto onemocnění jsou druhy Mycobacterium avium a M. intracellulare. Tyto bakterie mají celosvětovou distribuci a infikují nejen člověka, ale i další obratlovce a hmyz.

Dýchací a trávicí systém je považován za vstupní bod pro tyto kolonie pro kolonizaci pacientů. Toto onemocnění se u lidí projevuje jako plicní infekce, podobně jako u tuberkulózy.

Jiné nemoci

Mnoho dalších nemocí je přenášeno bakteriemi dýchacích cest, mezi nimiž lze zmínit: tuberkulózu, produkovanou bakterií Koch bacillus (Mycobacterium tuberculosi); černý kašel způsobený bakteriemi Bordetella pertussis a nemoci způsobené streptokoky.

- Přenos členovci

Bakteriální choroby způsobené těmito bezobratlými jsou považovány za vzácné, jsou však předmětem velkého zájmu. Některé z těchto nemocí jsou:

Ehrlichióza

Patologie způsobená bakterií Ehrlichia chaffeensis, která je přenášena zvířecími nádržemi, jako je klíště. Jakmile bakterie vstoupí do krevního řečiště, způsobí nespecifické horečnaté onemocnění zvané lidská monocytární ehrlichióza (HEM). Toto onemocnění je charakterizováno příznaky, jako jsou: horečka, zimnice, bolesti hlavy a myalgie.

Epidemický tyfus

Bakteriální onemocnění přenášené na člověka vši. Bacil způsobující tuto nemoc je Rickettsia prowasekii. Když se louse živí infikovanou osobou, bakterie infikují střevo členovců a šíří se.

Netrvalo dlouho a ve výkalech vši se objevilo velké množství rickettsií, a když louse saje krev jiného zdravého jedince, vyprázdní se.

Pokud podráždění z bodnutí způsobí škrábnutí jedince, kontaminuje poškozené místo a umožňuje rickettsiae vstoupit do jejich krevního řečiště, kde následně způsobí zánět krevních cév infikováním jejich endoteliálních buněk. Příznaky tohoto onemocnění jsou horečka, silné bolesti hlavy a myalgie.

Lymeova nemoc

Lyme nemoc je bakteriální infekce přenášená na člověka kousnutím klíštěte, jehož přirozenými hostiteli jsou hraboši a jeleni. Příčinou bakterií jsou spirochety rodu Borrelia.

Klinicky má nemoc tři stadia: nejprve to obvykle začíná kožními lézemi, které se rozšiřují jako prsteny. Tato fáze je často doprovázena horečkou, zimnicí, únavou, malátností a bolestmi hlavy.

Druhé stadium je charakterizováno záchvaty artritidy, zánětem srdce a neurologickými problémy. Třetí a poslední stádium může být pozorováno o roky později a je charakterizováno tím, že u jedinců se vyvine demyelinizace neuronů a projeví se příznaky podobné Alzheimerově chorobě nebo roztroušené skleróze.

Jiné nemoci

Ačkoli bakteriální infekce přenášené členovci jsou považovány za vzácné, některé způsobily v lidstvu masivní úmrtí, jako je Černá smrt nebo bubonický mor, způsobené Yersinia pestis.

Další chorobou, která není tak smrtelná jako černý mor, je Q horečka způsobená bakterií Coxiella burnetii a infikováním hospodářských zvířat, domácích zvířat a člověka.

Bakterie, které způsobují černý mor. Yersinia pestis. Pořízeno a upraveno z

-Přímé kontaktní nemoci

Tato bakteriální onemocnění jsou spojována hlavně s kožními infekcemi a základní tkání. Některé z těchto patologií jsou:

Karbunkl

Nemoc přenášená přímým kontaktem s infikovanými hospodářskými zvířaty nebo jejich produkty. Bakterie způsobující tuto chorobu je Bacillus anthrasis a její endospory mohou zůstat životaschopné po mnoho let v půdě nebo u zvířat.

K infekci u lidí dochází hlavně v důsledku poškození nebo poranění kůže (kožní postižení), může také ovlivnit dýchací (antrax plicní) a gastrointestinální (antrax gastrointestinálního traktu).

Na kůži se tvoří eschar (ulcerovaná kožní papula) a doprovodné příznaky zahrnují horečku, bolesti hlavy a nevolnost.

Bakteriální vaginóza

Jedná se o polymikrobiální STD (pohlavně přenosné onemocnění), to znamená, že je produkováno několika bakteriemi. Takovými bakteriemi jsou Gardnerella vaginalis, druh rodu Mobiluncus a Mycoplasma hominis.

Je to onemocnění považované za mírné, ale velmi nakažlivé a jeho příznaky jsou: pěnivý, hojný vaginální výtok se zápachem podobným rybám, není bolest, pálení nebo svědění.

Kapavka

Další bakteriální pohlavně přenosná nemoc. Je to způsobeno Neisseria gonorrhoeae. Tento diplococcus, jakmile vstoupí do těla, se váže na sliznice přes pili a protein II. Tato adheze brání tomu, aby byla vyloučena z pochvy běžnými sekrecemi nebo močí.

Příznaky u mužů jsou: žlutý až zelený hnis odtok z močové trubice, s častým močením, doprovázený bolestí a pocitem pálení nebo pálení. U žen se vyvíjí pouze 10–20% osob vystavených bakteriím, a pokud se u nich onemocnění rozvine, může způsobit mimoděložní těhotenství a dokonce i sterilitu.

Jiné nemoci

Bakteriální onemocnění přímým kontaktem jsou velmi různorodá jak v původu, tak v jejich vývoji, nejvýznamnější jsou STD, z nichž lze zmínit: genitourinární choroby způsobené mykoplazmy Ureaplasma urealyticum a Mycoplasma hominis; a canker, produkovaný Haemophilus lucreyi.

Dalšími chorobami jiného než sexuálního styku a způsobenými bakteriemi jsou: zánět spojivek, lepra, kočičí škrábance, plynová gangréna a mnoho dalších.

Reference

1. Bakterie. Na Wikipedii. Obnoveno z en.wikipedia.org.
2. Binární dělení. Na Wikipedii. Obnoveno z es.wikipedia.org.
3. LM Prescott, JP Harley a GA Klein (2009). Mikrobiologie, 7. vydání, Madrid, Mexiko, Mc GrawHill-Interamericana. 1220 pp.
4. GJ Olsen & CR Woese (1993). Ribozomální RNA: klíč k fylogenii. FASEB Journal.
5. WB Whitman, DC Coleman, WJ Wiebe (1998). "Prokaryoty: neviditelná většina". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických.
6. DC Yang, KM Blair, NR Salama (2016). “Zůstat ve tvaru: Dopad tvaru buňky na bakteriální přežití v rozmanitých prostředích”. Recenze mikrobiologie a molekulární biologie.
7. AC část (2018). LPSN - seznam prokaryotických jmen se stavem v nomenklatuře (bakterio.net), 20 let. Mezinárodní žurnál systematické a evoluční mikrobiologie.