Bakterija

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Skoči na: navigacija, pretraga
EscherichiaColi NIAID.jpg

Bakterije su jednoćelijski organizmi prokariotske građe koji se uočavaju elektronskim mikroskopom. Najstariji su (smatra se da su nastali pre oko 3,4 milijarde godina) i najbrojniji organizmi na našoj planeti. Prisutni su u svim vrstama staništa, uključujući tu i ljudski organizam.

Uprkos njihove velike brojnosti i prisutnosti u svim staništima bakterije, zbog svoje male veličine, su poslednji živi organizmi otkriveni od strane čoveka. Praktično su gotovo bile nepoznate sve do 20. veka kada su Luj Paster i Robert Koh potvrdili ulogu bakterija u varenju hrane i mnogim bolestima ljudi i životinja.

Građa i hemijski sastav[uredi]

Opšti plan građe bakterije predstavlja građu prokariotske ćelije - tj, kod svih bakterijskih ćelija nalazimo:

Najveći broj bakterija ima i ćelijski zid, ali ga ipak ne poseduju sve bakterije (mikoplazme, rikecije). Pored navedenih, pojedine vrste bakterija mogu da sadrže i sledeće delove:

Kapsula je sluzavi, spoljašnji omotač koji stvara sama bakterija. Uloga kapsule je da zaštiti bakteriju od dejstva odbrambenog sistema organizma u koji je dospela. Izgrađena je od polisaharida. Kod mnogih bakterija je zapaženo da obrazuju gust, somotast omotač od kapsulinih polisaharida nazvan glikokaliks (skoro je otkriven). Tako na primer bakterija (streptokoka) koja izaziva karijes, se najbolje pričvršćuje za površinu zuba onda kada stvara glikokaliks. Za proizvodnju glikokaliksa neophodni su šećeri. Bakterije koje imaju kapsulu nazivaju se inkapsulirane bakterije.

Ćelijski zid ne sadrži samo nekoliko vrsta bakterija. Njegovo oštećenje dovodi do smrti bakterije. Antibiotik penicilin sprečava stvaranje ćelijskog zida. Prema sastavu ćelijskog zida i bojenju postupkom po Gramu (metoda koju je predložio naučnik Hans Kristijan Gram 1884. g.) bakterije se dele na:

  • Gram-pozitivne i
  • Gram-negativne.

Gram-negativne bakterije imaju jedan sloj lipopolisaharida koji pokriva njihov ćelijski zid, dok Gram-pozitivne nemaju taj sloj, usled čega se prve boje crveno, a druge ljubičasto. Ovo nije i jedina razlika između ove dve vrste bakterija. Tako je utvrđeno da se Gram-pozitivne lakše uništavaju antibioticima, dok su Gram-negativne mnogo otpornije.

Pili (fimbrije) su na stotine končića raspoređenih oko tela bakterije. Stvara ih sama bakterija i proteinske su prirode. Njihova uloga je u pričvršćivanju bakterije za podlogu i međusobnom pripajanju dve jedinke pri razmnožavanju.

Bičevi (flagelumi) su dugi, tanki izraštaji izgrađeni od proteina flagelina, kojima se bakterije kreću. Prostije su građe i nisu pokriveni ćelijskom membranom kao bičevi eukariota. Gubitkom bičeva bakterije postaju nepokretne.

Vista-xmag.png Za više informacija pogledajte članak Prokariote

Ponašanje bakterije u nepovoljnim uslovima životne sredine[uredi]

Kada su spoljašnji uslovi nepogodni za rast i razmnožavanje, dolazi do različitih promena u bakterijama :obrazovanja spora, gubljenja bičeva i kapsule. Proces stvaranja spora naziva se sporulacija, a bakterije sa tom sposobnošću su sporogene bakterije. Spore se obrazuju kao zaštita genetičkog materijala bakterije, znači-endogeno (lat. endo = unutra). Imaju debele zidove i veoma su otporne na nepovoljne uslove. Pomoću njih bakterije preživljavaju nepovoljne uslove i raznose se na nova, udaljena mesta. Kada u spoljašnjoj sredini postanu povoljni uslovi iz spore isklija nova bakterija.

Metabolizam bakterija[uredi]

Biološka uspešnost bakterija (velika brojnost, sposobnost da žive u svim vrstama staništa) je rezultat njihovog metabolizma, koji je praćen malom veličinom, brzim razmnožavanjem i sposobnošću obrazovanja spora. Ne postoji jednostavno ili jedinstveno pravilo u vezi njihovog metabolizma.

Način ishrane[uredi]

Prema načinu ishrane, odnosno da li same stvaraju hranljive materije ili uzimaju gotove iz prirode, bakterije se dele na:

  • autotrofne i
  • heterotrofne.

Autotrofne bakterije[uredi]

U zavisnosti od toga koji izvor energije koriste, autotrofne bakterije mogu biti:

  • fotosintetičke (fototrofne),
  • hemosintetičke (hemotrofne) i
  • miksotrofne
  • Fotosintetičke koriste Sunčevu energiju kao izvor energije za proizvodnju hranljivih materija. Ta fotosinteza se razlikuje od one kod biljaka po tome što se pri njoj ne oslobađa kiseonik i bakteriohlorofil može da vrši fotosintezu i u mraku.
  • Miksotrofne bakterije mogu da koriste i autotrofni i heterotrofni način ishrane što zavisi od uslova sredine u kojoj se nalaze. Neke suporne i gožđebite bakterije u prisustvu veće količine organske materije hrane heterotrofno.

U zavisnosti od toga koja jedinjenja oksidišu razlikuju se:

Nitrifikacione bakterije oksidišu amonijak u nitrite, a zatim nitrite u nitrate (soli azota koje biljke mogu da koriste).

Heterotrofne bakterije[uredi]

Ove bakterije uzimaju gotove organske materije iz spoljašnje sredine. Mogu biti:

Saprofiti koriste organske materije iz uginulih organizama i raznog organskog otpada. One luče enzime koji krupne organske molekule razlažu na male organske i neorganske molekule. Bakterije te male organske molekule upijaju kroz pore na ćelijskom zidu. Saprofitske bakterije zajedno sa gljivama predstavljaju najznačajnije organizme na našoj planeti iz kategorije razlagača (mineralizatora).

Ovi oblici organizama razlažu uginula bića na manje organske i neorganske (mineralne) molekule. Neke od njih imaju sposobnost da ugljenik iz uginulih organizama pretvaraju u ugljen-dioksid(koriste ga biljke u fotosintezi). Bez ovih bakterija ugljenik i mnogi drugi elementi bili bi nepovratno blokirani u telu uginulih organizama. Život na našoj planeti bi, u ovom sadašnjem obliku, tada prestao.

Saprofitske bakterije se javljaju i u humanim ćelijama kao na primer meningokoke (izazivaju meningitis-zapaljenje moždanih opni) i gonokoke (izazivaju gonoreju - kapavac).

Paraziti organske materije uzimaju iz živih organizama. Oni žive na račun domaćina izazivajući bolest (patogene). Neke od njih izazivaju oboljenja samo u određenim uslovima sredine.

Načini ćelijskog disanja[uredi]

Organske materije (dobijene nekim od već opisanih načina ishrane) se u bakterijama razlažu i oslobađena energija se koristi za životne procese. Proces razlaganja organskih materija do krajnjih proizvoda ugljen-dioksida, vode i oslobođene energije (u vidu ATP-a) naziva se ćelijsko disanje(respiracija).

Razlikuju se dva tipa ćelijskog disanja :

  • anaerobna respiracija i
  • aerobna respiracija.

Aerobna respiracija[uredi]

Aerobnu respiraciju obavljaju aerobne bakterije koje žive u sredini sa kiseonikom. Pri ovom procesu se glukoza (preko nje i ostala organska jedinjenja) u prisustvu kiseonika razlaže na ugljen-dioksid i vodu uz oslobađanje energije (ATP). Proces vrše enzimi respiratornog lanca vezani za mezozome ćelijske membrane.

Anaerobna respiracija[uredi]

Anaerobnu respiraciju (Fermentaciju ili vrenje) vrše anaerobne bakterije koje žive u sredini bez kiseonika. Pri vrenju se glukoza, u sredini bez kiseonika, razlaže do proizvoda koji mogu biti :

U odnosu prema kiseoniku postoji i treća grupa bakterija - fakultativne anaerobne bakterije koje mogu da žive i u prisustvu i u odsustvu kiseonika.

Oblici bakterija[uredi]

Bacillus subtilis

Bakterijske ćelije pokazuju tri osnovna morfološka tipa: bacili, koke i spiralne. Kod nekih bakterija prisutna je pojava da nakon ćelijske deobe ćelije ostanu zajedno, obrazujući tako kolonije u obliku lanca ili grozda.

  • Koke (od grčke reči „kokos“ — zrno) su loptaste bakterije. Pojedinačne koke nazivaju se mikrokoke(monokoke), a udružene su diplokoke (dve spojene koke), streptokoke (u vidu lanca, stafilokoke (u obliku grozda)i carcine (sarcine)(u vidu paketića). Koke su nepokretne bakterije.
  • Bacili su štapićaste pokretne bakterije jer imaju bičeve, izduženog su oblika i imaju zaobljene krajeve. Nalaze se u zemljištu. Udruženi grade diplobacile(2 bacila jedan do drugog)i streptobacile (u vidu niza).
  • Spiralne bakterije mogu imati oblik spirale i onda se nazivaju spirili (ako imaju manji broj blagih zavoja), spirohete (ako imaju veći broj oštrih zavoja) ili, ako su u obliku zareza, vibrioni. Izmešđu ćelijske membrane i bakterijskog zida nalazi se bič, čijom se kontrakcijom bakterija kreće. Spiralne bakterije mogu živeti i u aerobnim i anaepobnim uslovma.

Razmnožavanje bakterija[uredi]

Rast i deoba bakterija
1. centralni rast (npr. kod Escherichia coli, Bacillus subtilis)
2. apikalni rast (npr. kod Corynebacterium diphtheriae)

Bakterije se razmnožavaju na više načina:

  • prostom deobom,
  • pupljenjem,
  • egzosporama (spoljašnje spore),
  • fragmentacijom (podelom na više delova) i
  • posebnim načinima polnog razmnožavanja.
  • Prosta deoba (binarna deoba ili amitoza) je tip razmnožavanja pri kome se jedna ćelija podeli na dve nove ćelije - bakterije. Brzina i intezitet razmnožavanja su ogromni o čemu govori podatak da se u povoljnim uslovima neke bakterije dele na svakih 20 do 30 minuta. Pre deobe DNK se pričvrsti za ćelijsku membranu, a zatim se izvrši njena replikacija. Bakterije sadrže 1 molekul DNK u obliku prstena (prstenasta DNK). Novonastali molekul se pričvrsti za ćelijsku membranu pored starog molekula. Nakon toga se bakterija podeli na dva jednaka ili nejednaka dela sa po jednim molekulom DNK u svakom delu.

Bakterije ponekad vrše neku vrstu polnog procesa jer tada dolazi do razmene genetičkog materijala između bakterija. Pri tome jedna bakterija dobija, na različite načine, deo DNK druge bakterije.

Razmena genetičkog materijala se može obaviti na tri načina:

  • konjugacija,
  • transformacija i
  • transdukcija.
  • Pri konjugaciji se dve bakterije spajaju proteinskim mostom kroz koji deo ili cela DNK jedne bakterije (naziva se davalac) prelazi u drugu bakteriju (primalac). Daljim razmnožavanjem bakterije primaoca potomstvo će sadržati genetički materijal oba „roditelja“ (i primaoca i davaoca).
  • Transformacija je proces kojim se DNK, koja se oslobodi razlaganjem ili raspadanjem jedne bakterije, uzima (guta) od strane druge bakterije.
  • Transdukcija je proces kojim se DNK prenosi iz jedne u drugu bakteriju pomoću određenog bakteriofaga. Prilikom izvlačenja profaga iz hromozoma bakterije greškom on može da ponese i susedni deo DNK bakterije i da ga prenese u drugu bakteriju.

Konjugacija i transformacija se dešavaju u laboratorijskim uslovima i to kod svega desetak vrsta bakterija. Transdukcija se dešava kod svih proučavanih vrsta bakterija i izgleda da je najrasprostranjeniji proces razmene genetičkog materijala u prirodnim uslovima.

Značaj i uloge bakterija[uredi]

Značaj i uloge bakterija su mnogostruke i obuhvataju skoro sve sfere života na našoj planeti. Pobrojaćemo neke od njih:

  1. bakterije azotofiksatori imaju sposobnost da azot iz atmosfere prevode u amonijak koji biljke mogu da koriste za sintezu proteina. Najveći deo neorganskog azota nalazi se u atmosferi u obliku gasa i kao takav je za biljke neupotrebljiv; ove bakterije žive u simbiozi sa korenima biljaka mahunarki (pasulj, detelina i dr.); bakterije koriste šećere koje biljke stvaraju fotosintezom, a za uzvrat ih snabdevaju solima azota.
  2. bakterije mineralizatori o čijem značaju je već bilo reči;
  3. mnoge vrste simbiontnih bakterija predstavljaju deo normalne flore u organizmima životinja, odnosno čoveka (pod simbiozom se podrazumeva zajednički život dva ili više organizama;kada svi članovi imaju koristi onda se takav zajednički život naziva mutualizam); takva je na primer bakterija Escherichia coli (ešerihija) koja živi u crevima čoveka i pomaže u varenju hrane; članovi normalne flore sprečavaju širenje patogenih bakterija ;ako se članovi normalne flore uklone delovanjem antibiotika, onda dolazi do bujanja patogenih bakterija. Bakterije normalne flore mogu izazvati oboljenje kod svog domaćina ako se nađu u tkivima i organima u kojima normalno ne žive; tako na primer ešerihija može izazvati upalu mokraćne bešike; primer simbioze su i bakterije u crevima nekih životinja (goveda i neki majmuni) koji mogu da vare celulozu;
  4. bakterije su nezamenljivi organizmi za eksperimente na polju genetičkog inženjeringa. U bakterije se može ubaciti ljudski gen za neki protein i bakterije će sintetisati taj protein; tako se danas bakterije koriste za proizvodnju insulina, hormona rasta i dr.
  5. neke bakterije proizvode antibiotike;
  6. bakterije se koriste, zbog svoje sposobnosti vršenja fermentacije, u proizvodnji hrane (jogurt, sir, turšija, sirće i dr.);
  7. Patogene bakterije izazivaju oboljenja biljaka, životinja i ljudi; izazivači su epidemija (pojava brojnih slučajeva oboljenja ljudi u određenom području).

Patogene bakterije[uredi]

Za organizam kažemo da je patogen ako je sposoban da izaziva određeno oboljenje. Patogeni organizmi su specifični za posebnu vrstu domaćina i posebnu vrstu tkiva. Neke vrste bakterija uništavaju ćelije svog domaćina. Međutim, najveći broj vrsta bakterija proizvodi toksine (otrovi) koji nanose štetu metabolizmu ćelije domaćina.

Bakterijski toksini se dele u dve grupe:

Endotoksini se nalaze u ćelijskom zidu, dok se egzotoksine izlučuju iz bakterije u okolnu sredinu. Egzotoksini prouzrokuju sledeće bolesti:

Najveći broj trovanja hranom uzrokuju toksini bakterija koje žive u hrani. Jedno od najtežih i najsmrtonosnijih trovanja je botulizam, prouzrokovan bakterijom Clostridium botulinum (latinski : botulus – kobasica). Toksin ove bakterije, botulin, uzrokuje paralizu i u krajnjem ishodu, ako se ne leči, smrt. Kako se bakterija razvija samo u anaerobnim uslovima (bez kiseonika), sveža i smrznuta hrana je sigurna od botulina, ali je konzervisana hrana u limenkama pogodna, zbog anaerobnih uslova, za razvoj spora koje proizvode otrov. Ako se hrana nepravilno konzervira, pogotovo pri kućnom konzerviranju, može doći do pojave botulizma. Najsigurnija kućno konzervirana hrana je kisela (turšija) jer ova bakterija ne opstaje u kiseloj sredini.

Hrana zagađena bakterijama roda Salmonella takođe može dovesti do trovanja. Svinjetina, živinsko meso i jaja su česti izvori zaraze. Uzročnici oboljenja su žive bakterije, koje se u crevima prenamnože, a ne njihovi toksini. Glavni simptom oboljenja je dijareja (tečna stolica).

Bolesti kao što su difterija, šarlah, veliki kašalj i tuberkuloza su izazvane bakterijama koje se šire kroz vazduh i prenose se kapljicama koje se izbacuju kašljanjem i kijanjem. Bakterije se u vazduhu ne mogu da hrane i razmnožavaju, ali vazduh ipak sadrži ogroman broj bakterija.

Bakterijska oboljenja se mogu sprečiti:

Antibioza i antibiotici[uredi]

Antibioza (latinski anti = protiv; bios = život) je pojava da neki mikroorganizmi stvaraju jedinjenja – antibiotike, koji sprečavaju razmnožavanje ili uništavaju druge mikroorganizme. Prvi otkriveni antibiotik je penicilin, koga proizvodi plesan penicilijum. Otkrio ga je Aleksandar Fleming 1928. godine. Jedna grupa bakterija, aktinomicete, proizvode mnoge antibiotike koji su danas u širokoj upotrebi: streptomicin, tetraciklin i dr. Antibiotici se proizvode gajenjem bakterija ili hemijskim putem.

Bakterije su sposobne da mutiraju (menjaju se) i postaju otporne (rezistentne) na dejstvo antibiotika. Kada se jedna grupa bakterija izloži dejstvu antibiotika najveći broj njih ugine, ali jedan mali broj otpornih preživljava. Od tog momenta njihov broj se naglo povećava (razmnožavaju se na svakih 20 – 30 minuta) tako da uskoro bakterije otporne na neki antibiotik postaju veoma raširene. Bakterije mogu da postanu otporne na neki antibiotik i putem razmene gena koji se nalaze na plazmidima. Plazmidi se dupliraju nezavisno od bakterijskog hromozoma, čime se vrlo brzo stvori ogroman broj kopija gena kojima bakterija postaje rezistentna. Plazmidi se mogu prenositi ne samo između bakterija iste vrste već i između različitih vrsta. Nepravilna i nekontrolisana upotreba antibiotika od strane čoveka doprinosi povećanoj rezistentnosti bakterija na te lekove.

Klasifikacija bakterija[uredi]

Jako je teško izvršiti njihovu klasifikaciju jer su različite vrste bakterija veoma slične po izgledu, načinu razmnožavanja, a istovremeno slične vrste imaju veoma različite metabolizme. Na osnovu građe ćelije mogu se podeliti u dve osnovne grupe:

  1. tipične prokariote (imaju sve one osobine i delove prokariota, o kojima je već rečeno); pripada im najveći broj vrsta bakterija;
  2. atipične prokariote u koje se ubrajaju: rikecije, hlamidije, mikoplazme i aktinomicete.

Savremena klasifikacija[uredi]

Prema najnovijim podacima, klasifikaciji Higher-Level-a, koji se baziraju na genetskoj srodnosti (16S rRNK) domen Bacteria (prave bakterije ili Eubacteria) obuhvata sledeća carstva:

1. Proteobacteria

2. Spirochaetae

3. Oxyphotobacteriae

4. Saprospirae

5. Chloroflexae

6. Chlorosulfatae

7. Pirellae

8. Firmicutae

9. Thermotogae

Pored navedenih carstava ovom domenu pripadaju i tipovi kojima još nije određeno tačno mesto u klasifikaciji.

Literatura[uredi]

  • Grozdanović-Radovanović, Jelena: Citologija, ZUNS, Beograd, 2000
  • Diklić, Vukosava, Kosanović, Marija, Dukić, Smiljka, Nikoliš, Jovanka: Biologija sa humanom genetikom, Grafopan, Beograd, 2001
  • Pantić, R, V: Biologija ćelije, Univerzitet u Beogradu, beograd, 1997
  • Petrović, N, Đorđe: Osnovi enzimologije, ZUNS, Beograd, 1998
  • Šerban, M, Nada: Ćelija - strukture i oblici, ZUNS, Beograd, 2001
  • Holt, Jack R, Carlos A. Iudica (2009): Taxa of Life
  • Govedarica Mitar, Mirjana Jarak: Opšta mikrobiologija, Univerzitet u Novom Sadu, Poljoprivredni fakulet, Odsek za ratarstvo i povrtarstvo, Novi Sad, 1995.

Spoljašnje veze[uredi]

Vikiostava
Vikimedijina ostava ima još multimedijalnih datoteka vezanih za: Bakterija