БАКТЕРИИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, МОРФОЛОГИЯ, ВИДОВЕ, РЕПРОДУКЦИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

На бактерии са голяма група от прокариотни микроорганизми. Обикновено са с размер само няколко микрона. Те имат различни форми, вариращи от цилиндрични до спираловидни до тръстикови форми.

Те са практически повсеместни организми и могат да бъдат разположени в почвата, морските и сладководни водни тела, обитавайки чревната флора и слюнката на много гръбначни животни и като паразити на животни и растения. Те са открити и в екстремни среди като кисели горещи извори, хидротермални отвори и радиоактивни отпадъци.

Bacterium Bacterium tartarophtorum, B. manitopoeum и Bacillus sporogenes, растящ в контейнер от неръждаема стомана. Взето и редактирано от commons.wikimedia.org

Тези микроби са съществена част от много хранителни цикли. Те са основният компонент на микробиотата на всички трофични вериги и тяхната биомаса може да бъде изчислена при приблизително 5 × 10 ³⁰ бактерии на планетата Земя.

Друга интересна фигура е тази на количеството бактерии, които обитават човешкото тяло: смята се, че при средностатистически човек има около 39 трилиона бактериални клетки и повечето от тях са част от чревната флора.

Традиционната класификация на бактериите включваше полифилетична таксономична група. Днес тази група е разделена на два домейна бактерии и архея. Бактериите са разпознати като прокариотна група с мембранни липиди, съставени от диацилови диестери на глицерол.

От друга страна, археята е групата прокариоти, чиято мембрана е съставена от изопреноидни липиди (глицерол диетичен или глицеролов тетраетер). Те също така представят разлики в тяхната рибозомна РНК, наречена съответно бактериална рРНК и археоидна рРНК.

морфология

Бактериите имат голямо морфологично разнообразие и големина. Тези едноклетъчни организми могат да измерват от 0,3 микрона до 0,5 милиметра, но техните измервания обикновено са между 0,3 и 5,0 микрона.

Формата, наречена коки (сферична), е най-разпространената сред бактериите. Въпреки това, други форми като бацили (пръчка или пръчка) също са сравнително често срещани.

Други морфи, които не са толкова чести сред бактериите, са: запетаи, наричани също вибриони (оформени като леко извита пръчка или като препинателния знак ",") и спирилии или спирохети (със спираловидни форми). Някои по-необичайни все още са оформени като звезди.

Други неморфологични характеристики

Представителите на бактериалния домейн, бидейки прокариотни едноклетъчни организми, не представят определено ядро ​​или сложни мембранозни органели. Клетъчната стена на тях има пектидогликан, който съдържа мурамична киселина, а мембранните липиди съдържат правоверижни мастни киселини с естерни връзки.

Те представят газови везикули. Трансферната РНК има тимин (в повечето tRNAs) и N-формилметионин (носен от тРНК на инициатора). Те представят полицистронна иРНК, тоест кодират повече от един протеин.

Рибозомите са с размер 70-те. Те са чувствителни към хлорамфеникол и канамицин, не проявяват чувствителност към антибиотика анизомицин.

Бактериалната РНК-полимераза е голяма молекула. Той има пет субединици с приблизително 410 килодалтона всяка. Освен това в своята структура РНК полимеразата има канал с дължина 55 Å и ширина 25 Å. Чувствителни сте към рифампицин. Той няма промотори от полимераза тип II.

Бактериите фиксират азота, извършват фотосинтеза на базата на хлорофил и също така извършват хемолитотрофия (окисляване на неорганични съединения). Те не произвеждат метан, нито представят ензима АТФаза.

документ за самоличност

Идентифицирането и класификацията на бактериите е един от най-сложните проблеми в биологията на микроорганизмите. Съществуват множество характеристики и методи, които се използват за идентифициране и последваща класификация на тези индивиди.

Класическите характеристики включват морфология, физиология и метаболизъм, биохимия, екологични връзки и функции и генетика.

Най-често използваните анализи са: ферментационни продукти, вид на храненето, източници на въглерод и азот, включвания за съхранение, подвижност, осмотична поносимост, оптимални физико-химични условия, фотосинтетични пигменти, и много други.

Други некласически характеристики се откриват на молекулярно ниво. През последните десетилетия използването на нуклеинови киселини и протеини в таксономията на бактериите набира голяма скорост.

Сравненията между гените (протеини и нуклеинови киселини) осигуряват обширна информация за родството и, разбира се, сходството между организмите.

Видове (класификация)

Бактериите, е термин, традиционно използван за обозначаване на всички едноклетъчни прокариоти. Молекулярната систематика обаче показва, че тази древна група организми (прокариот) се разминава на 2 групи или домейни.

Тези две групи бяха наречени евбактерии и архебактерии. По-късно са преименувани като бактерии и археи. Археите са група, която е най-тясно свързана с членове на трети домейн, наречен Еукария.

Последната група е съставена от еукариотни организми. Заедно 3-те домена (бактерии, архея и еукария) съставляват настоящата класификация на живота.

Система от 3-те области, Бактерии, Архея и Еукария. Взето и редактирано от commons.wikimedia.org

-Класификации на бактерии

Бактериите могат да бъдат класифицирани по различни критерии като:

Организация на клетките

Бактериите обикновено са едноклетъчни, но в зависимост от клетъчната организация те могат да бъдат класифицирани като „едноклетъчни и многоклетъчни“.

метаболизъм

В зависимост от средата, в която се намират и начина, по който те осъществяват своите процеси за получаване на енергия и хранителни вещества, бактериите се класифицират в:

• Анаеробни: тези, които живеят и се развиват в среда без кислород.
• Аеробни: бактерии, които живеят и процъфтяват в среда с кислород.
• Факултативно: онези организми, които живеят и се развиват неразривно в анаеробна или аеробна среда, тоест могат да живеят в среда с или без кислород.

Клетъчна стена

В зависимост от състава на клетъчната стена на бактериите, те реагират на оцветяването по Грам или с тъмно син или виолетов цвят, или от друга страна с розов или червен цвят и тяхната класификация е следната:

• Грам-положителни: синьо или лилаво оцветяване и удебелена клетъчна стена.
• Грам-отрицателен: розов или червен цвят и тънка или тънка клетъчна стена.

Температура на растеж и развитие

В зависимост от температурите, при които се развиват тези микроорганизми, те могат да бъдат класифицирани в:

• Психрофили: онези бактерии, които се развиват в среда с много ниски температури.
• Мезофилни: бактерии, които обитават и се развиват при температури между 15 и 35 ° C (умерени температури), но някои изследователи смятат организмите, които се развиват в диапазон от 20 до 40 ° C мезофилни.
• Термофили: онези бактериални клетки, които се развиват и живеят при високи температури, тоест над приблизително 45 ° C.

форма

Бактериите отдавна са идентифицирани според формата им и тяхната класификация е следната:

• Какаови: цилиндрични или сферични. Тези форми имат различни класификации въз основа на броя клетки, които образуват, и формата, която изграждат. Например по отношение на числата, когато кокачетата се наблюдават по двойки, те се наричат ​​"диплококи", а когато се намират в числа от 4, се наричат ​​"тетракоки". Но когато става въпрос за форма, ако тези форми образуват вериги, те се наричат ​​"стрептококи", когато образуват струпвания "стафилококи" и когато са с форма на куб, се наричат ​​"сарцини".
• Бацили: бактерии с удължени форми, като пръчка или пръчка. Когато тези бацили образуват вериги, те се наричат ​​"стрептобацили".
• Кокобацили: полуцилиндрични бактерии, но сплескани на полюсите, показващи овална форма.
• Спирилос: бактерии със спираловидни форми, подобни на тирбушон.
• Вибриони: организми с форма на къс и огънат прът, те се наричат ​​също запетаи, като препинателния знак.

Морфология на бактериите. Взето и редактирано от commons.wikimedia.org

-Текуща класификация на бактериалния домен

След революционната класификация на Карл Уиз и колегите му през 1990 г. класификацията на бактериите коренно се промени. Понастоящем според LPSN или списъка с прокариотични имена със стоящи в номенклатурата (Списък на прокариотичните имена с Standing in Nomenclature) домейнът на бактериите е разделен на 34 фила. Сред тези фила са:

спирохети

Удължени и спирални бактерии. Грама отрицателен. Те имат външна клетка обвивка. Те се движат с помощта на аксиални нишки.

Firmicutes

Група грам-положителни бактерии, главно с удебелена клетъчна стена и ниско съдържание или процент на GC. Фирмените части са предимно пръчковидни, а понякога и кокосови. Много видове произвеждат ендоспори.

протеобактерии

Грам-отрицателни бактерии, с разнообразна морфология и клетъчна стена, образувана от липополизахариди. Главно хетеротрофни, въпреки че някои видове могат да фотосинтезират. Те са много обилни в океаните и други водни тела.

цианобактерии

Бактериални организми, които имат хлорофил и фикоцианин. Наричат ​​се синьо-зелени водорасли. Те са грамотрицателни и способни на кислородна фотосинтеза.

Bacteroidetes

Бактериите се адаптират към голямо разнообразие от местообитания. Анаеробен метаболизъм. Грама отрицателен. Някои видове са опортюнистични патогени.

Chlorobi

Група бактерии, които извършват аноксигенна фотосинтеза. Анаеробен метаболизъм. Грама отрицателен. Те се наричат ​​зелени серни бактерии.

Chloroflexi

Монодермални бактерии, тоест те имат единична клетъчна мембрана. Те имат много тънка външна клетъчна стена на пептидогликан. Групата има термофилни и мезофилни представители. Някои фотосинтезират. Основно аеробни. Грам положителен.

Thermotogae

Те са бактерии, пригодени да живеят в екстремни среди. Те се считат за хипертермофилни организми. Анаеробният метаболизъм и може да обработва въглехидрати. Те са грамотрицателни.

репродукция

Бинарно делене

Основният механизъм за възпроизвеждане на бактерии е бинарно делене или разделяне. Това е вид асексуално възпроизвеждане, при което бактериалната клетка трябва да се удвои по размер и след това да се раздели, като се пораждат две дъщерни клетки.

Този тип асексуално възпроизвеждане позволява на бактериите да имат експоненциален темп на растеж на популацията. По този начин нарастващото население може да използва по-добре и по-бързо използването на наличните ресурси и също така да разшири възможността за генериране на организми или щамове, устойчиви на различните среди, в които се развиват.

Множество делене

Това е вид клетъчно деление, при което ядрото се разделя на няколко равни части и след това става разделянето на цитоплазмата, което поражда и едновременно до няколко дъщерни клетки.

Пъпката или пъпката

Този тип асексуално размножаване на бактерии се случва на неспецифично място на родителската бактерия. Започва с издутина в цитоплазмата, наречена пъпка, която след това се удвоява до размера на родителя и се отделя като нов индивид (дъщерна клетка). Този вид репродукция е наблюдаван при фила Planctomycetes, Firmicutes и Cyanobacteria.

Производство на беоцити

Този тип възпроизвеждане, наричан още атипичен бинарен делене, се състои от малка кръгла клетка (баеоцит), която впоследствие се увеличава по маса или размер, образувайки вегетативна клетка.

По време на увеличаването на размера тази вегетативна клетка възпроизвежда своята ДНК многократно, по-късно преминава към репродуктивната фаза, където претърпява цитоплазмени деления, които по-късно ще станат десетки или дори стотици беоцити. Този вид репродукция е проучен при цианобактерии.

хранене

Бактериите имат множество видове хранене:

Lithotrophs

Бактерии, които използват неорганични субстрати като нитрити, нитрати, желязо или сулфати за биосинтеза или запазване на енергия чрез анаеробиоза или аеробиоза.

Organotrophs

Бактериални организми, които получават водород или електрони от органични източници като въглехидрати, въглеводороди или липиди. Тези организми могат да бъдат аеробни или анаеробни, дори хетеротрофни или автотрофни.

Автотрофни бактерии

Организми, които се развиват чрез синтезиране на неорганични вещества, които биха могли да бъдат въглерод, но неорганични като въглероден диоксид.

Хетеротрофни бактерии

Тези организми, които синтезират химически вещества, чийто въглероден източник е органичен, като полизахариди.

Mixotrophs

Бактерии, които се нуждаят от синтезиране на неорганични вещества за запазване и получаване на енергия, но също така изискват органични съединения, за да изпълнят своите биосинтетични метаболитни нужди.

Болести, причинени

От голямото разнообразие от бактерии, познати на човека, само няколко (пропорционално) причиняват заболяване. Патологиите, причинени от тези микроорганизми при хората, могат да бъдат класифицирани според техния произход, тоест според механизма на предаване или придобиване на това:

- във въздуха

Бактериите, които причиняват заболявания във въздуха, обикновено засягат дихателните пътища или дихателната система, а в други случаи могат да причинят кожни състояния. Ето някои болести, пренасяни по въздух:

дифтерит

В повечето случаи това заболяване се предава от Corynebacterium diphtheriae, въпреки че C. ulcerans може да доведе до подобни клинични прояви.

Заболяването се предава от болен човек на здрав човек чрез частици, предавани по време на дишането. Може да възникне и чрез контакт с секрецията на кожни лезии. Дифтерията може да засегне почти всяка лигавица и най-честите клинични форми са:

• Фарингеал: това е най-честата проява. Симптомите включват общо неразположение, лека температура, болки в гърлото и дори анорексия.
• Носна предна част: това е най-рядката клинична проява. Представя се като кръвотечение от носа. Може да присъства и гноен лигавичен секрет или да се развие псевдомембрана в носната преграда.
• Ларингеал: Тази клинична проява на дифтерия предизвиква треска, дрезгавост, задух, лаеща кашлица и силни звуци при дишане. Ако не се контролира навреме, може да настъпи смърт поради запушване на дихателните пътища.
• Кожен: представя се като люспест обрив по кожата или като добре очертани язви. В зависимост от местоположението на засегнатата област (мембрана) и нейната степен могат да възникнат усложнения като пневмония, миокардит, неврит, запушване на дихателните пътища, септичен артрит, остеомиелит и дори смърт.

Легионелоза или болест на легионерите

Заболяването се причинява от аеробна грамотрицателна бактерия, родна в почвата и водните екосистеми, наречена Legionella pneumophila. Тази бактерия е била изолирана и в климатични системи и душ кабини.

Заболяването е резултат от разпространението на бактериите по въздуха от резервоар към дихателната система на човека. Мъжете над 50 години, които са компрометирани с тютюнопушене, алкохолизъм или имунодефицити, са по-склонни да заразят заболяването.

Бактерията се помещава във фагозомите на алвеоларните макрофаги, откъдето се размножава и причинява увреждане на тъканите. Симптомите на това заболяване са: кашлица без изхвърляне на дихателни секрети, повишена температура, тежка бронхопневмония и неврологични проблеми.

менингит

Това заболяване се състои от възпаление на менингите на главния и гръбначния мозък. Той може да има асептичен или бактериален произход. Патологията с бактериален произход идва от дихателните секрети на носители на болестта или от активни случаи.

Бактериите, които причиняват менингит, първоначално колонизират назофаринкса, откъдето преминават през лигавицата и навлизат в кръвообращението, а оттам - в цереброспиналната течност, откъдето възпалят менингите.

Симптомите на тази инфекция са: респираторно заболяване или болки в гърлото, последвано от объркване, повръщане, главоболие (в някои случаи тежко), схванат врат и гръб.

Пневмония

Няколко вида бактерии са свързани с пневмония, но Mycobacterium avium и M. intracellulare видове са основните причини за това заболяване. Тези бактерии имат световно разпространение и заразяват не само човек, но и други гръбначни и насекоми.

Счита се, че дихателната и храносмилателната система са входна точка за тези бацили за колонизиране на пациенти. Заболяването се проявява при хората като белодробна инфекция, много подобна на тази, причинена от туберкулоза.

Други заболявания

Много други заболявания се предават от бактерии на дихателните пътища, сред които можем да споменем: туберкулоза, продуцирана от бацила на Кох (Mycobacterium tuberculosi); магарешка кашлица, причинена от бактерията Bordetella коклюш и заболявания, причинени от стрептококи.

-Предаване от членестоноги

Бактериалните заболявания, причинени от тези безгръбначни, се считат за редки, но те са обект на голям интерес. Някои от тези заболявания са:

ерлихиоза

Патология, причинена от бактерията Ehrlichia chaffeensis, която се предава от животински резервоари като кърлежите. След като бактерията навлезе в кръвообращението, това причинява неспецифично фебрилно заболяване, наречено човешка моноцитна ерлихиоза (HEM). Заболяването се характеризира със симптоми като: висока температура, втрисане, главоболие и миалгия.

Епидемичен тиф

Бактериална болест, предавана на човека от въшки. Бацилът, причиняващ това заболяване, е Rickettsia prowasekii. Когато въшката се храни с заразен човек, бактериите заразяват червата на членестоногите и се разпространяват.

Преди дълго големи количества рикетсии се появяват в изпражненията на въшките, а когато въшката засмуква кръвта на друг здрав индивид, те се дефектират.

Когато дразненето от ужилването кара индивида да се надраска, той замърсява увреденото място и позволява на рикетсиите да влязат в кръвния си поток, където впоследствие причиняват възпаление на кръвоносните съдове чрез инфекция на техните ендотелни клетки. Симптомите на това заболяване са висока температура, силно главоболие и миалгия.

Лаймска болест

Лаймската болест е бактериална инфекция, предавана на човека от ухапване от кърлеж, чиито естествени гостоприемници са полени и елени. Причинителните бактерии са спирохети от рода Borrelia.

Клинично заболяването има три стадия: първо започва обикновено с кожни лезии, които се разширяват като пръстени. Този етап често е придружен от треска, втрисане, умора, неразположение и главоболие.

Вторият етап се характеризира с пристъпи на артрит, сърдечни възпаления и неврологични проблеми. Третият и последният етап могат да бъдат наблюдавани години по-късно и се характеризират с това, че индивидите развиват демиелинизация на неврони и представят симптоми, подобни на Алцхаймер или множествена склероза.

Други заболявания

Въпреки че бактериалните инфекции, предавани от членестоноги, се считат за редки, някои от тях са причинили огромна смърт в човечеството, като Черната смърт или бубонната чума, причинена от Yersinia pestis.

Друго заболяване, което не е толкова смъртоносно като черната чума, е Q треска, причинена от бактерията Coxiella burnetii и заразяваща добитък, домашни животни и човек.

Бактерии, които причиняват Черната чума. Yersinia pestis. Взето и редактирано от

-Прекиндиращи контактни заболявания

Тези бактериални заболявания са свързани основно с кожни инфекции и подлежаща тъкан. Някои от тези патологии са:

гранат

Болест, предавана чрез пряк контакт със заразени селскостопански животни или техните продукти. Бактерията, причиняваща заболяването, е Bacillus anthrasis и неговите ендоспори могат да останат жизнеспособни в продължение на много години в почвата или при животните.

Инфекцията при хората се появява главно поради увреждане или порязване на кожата (кожна болест), може да засегне и дихателната (белодробен антракс) и стомашно-чревната (стомашно-чревния антракс) система.

На кожата се образува есхар (язва на кожата на папулата) и съпътстващите симптоми включват треска, главоболие и гадене.

Бактериална вагиноза

Това е полимикробна ЗППП (болест, предавана по полов път), тоест се произвежда от няколко бактерии. Такива бактерии са Gardnerella vaginalis, видове от род Mobiluncus и Mycoplasma hominis.

Това е заболяване, считано за леко, но много заразно и неговите симптоми са: пенест, обилно вагинално течение с миризми, подобни на риба, няма болка, парене или сърбеж.

гонорея

Друга бактериална болест, предавана по полов път. Причинява се от Neisseria gonorrhoeae. Този диплокок, след като влезе в тялото, се прикрепя към лигавичните клетки чрез пили и протеин II. Тази адхезия предотвратява изхвърлянето му от влагалището чрез нормални секрети или урина.

Симптомите при мъжете са: жълт до зелен гной, изтичащ от уретрата, с често уриниране, придружен от болка и усещане за парене или парене. Само 10-20% от изложените на бактерията се развиват при жени и ако те развият заболяването, това може да причини извънматочна бременност и дори стерилитет.

Други заболявания

Бактериалните заболявания чрез директен контакт са много разнообразни както по произход, така и по отношение на развитието си, като най-споменатите са ППБ и от тях можем да споменем: генитурологични заболявания, причинени от микоплазмите Ureaplasma urealyticum и Mycoplasma hominis; и кутия, произведена от Haemophilus lucreyi.

Други заболявания на несексуален контакт и причинени от бактерии са: включване на конюнктивит, проказа, болест на котешки драскотини, газова гангрена и много други.

Препратки

1. Бактерия. В Уикипедия. Възстановено от en.wikipedia.org.
2. Бинарно делене. В Уикипедия. Възстановено от es.wikipedia.org.
3. LM Prescott, JP Harley и GA Klein (2009). Микробиология, 7-мо издание, Мадрид, Мексико, Mc GrawHill-Interamericana. 1220 стр.
4. GJ Olsen & CR Woese (1993). Рибосомална РНК: ключ към филогенезата. Списание FASEB.
5. WB Whitman, DC Coleman, WJ Wiebe (1998). „Прокариоти: невижданото мнозинство“. Сборник на Националната академия на науките на Съединените американски щати.
6. DC Ян, KM Blair, NR Salama (2016). „Да останеш във форма: влиянието на клетъчната форма върху бактериалното оцеляване в различни среди“. Прегледи за микробиология и молекулярна биология.
7. AC част (2018). LPSN - Списък на прокариотичните имена със Стоене в номенклатурата (bacterio.net), 20 години по-късно. Международен журнал за системна и еволюционна микробиология.