БАКТЕРІЇ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, МОРФОЛОГІЯ, ВИДИ, РОЗМНОЖЕННЯ - БІОЛОГІЯ - 2025

Ці бактерії є великою групою прокариотических мікроорганізмів. Вони, як правило, розміром лише кілька мікронів. Вони мають різну форму - від циліндричної до спіральної до очеретоподібної.

Вони є практично всюдисущими організмами і можуть розташовуватися в ґрунті, морських і прісноводних водоймах, населяючи кишкову флору і слину багатьох хребетних, а також як паразити тварин і рослин. Вони також були виявлені в екстремальних умовах, таких як кислі гарячі джерела, гідротермальні отвори та радіоактивні відходи.

Бактерія Bacterium tartarophtorum, B. manitopoeum та Bacillus sporogenes, що росте в ємності з нержавіючої сталі. Знято та відредаговано з commons.wikimedia.org

Ці мікроби є важливою частиною багатьох циклів поживних речовин. Вони є основним компонентом мікробіоти всіх трофічних ланцюгів, і їх біомаса може бути обчислена приблизно на 5 × 10 ³⁰ бактерій на планеті Земля.

Ще одна цікава цифра - кількість бактерій, що мешкають в людському організмі: вважається, що в середньому людини близько 39 трлн бактеріальних клітин, і більшість із них є частиною кишкової флори.

Традиційна класифікація бактерій включала поліфілетичну таксономічну групу. Сьогодні ця група була поділена на два домені бактерій та археї. Бактеріями визнана прокаріотична група з мембранними ліпідами, що складаються з діацилових діефірів гліцерину.

З іншого боку, архея - це група прокаріотів, мембрана яких складається з ізопреноїдних ліпідів (гліцериновий діетер або гліцериновий тетраефір). Вони також представляють відмінності у своїй рибосомальній РНК, яку називають відповідно бактеріальною рРНК та архейською рРНК.

Морфологія

Бактерії мають велику морфологічну різноманітність і розмір. Ці одноклітинні організми можуть вимірювати від 0,3 мкм до 0,5 міліметрів, однак їх вимірювання, як правило, становить від 0,3 до 5,0 мкм.

Форма, яка називається кокком (куляста), є найпоширенішою серед бактерій. Однак інші форми, такі як бацили (за формою як палиця або стрижень), також відносно поширені.

Іншими морфами, які не такі часті серед бактерій, є: коми, які також називаються вібріонами (за формою, як злегка зігнутий стрижень або як пунктуаційний знак ","), і спіриліями або спірохетами (зі спіралеподібними формами). Деякі більш незвичайні досі мають форму зірок.

Інші не морфологічні характеристики

Представники домену бактерій, будучи прокаріотичними одноклітинними організмами, не мають визначеного ядра або складних мембранозних органел. Клітинна стінка їх має пектидоглікан, що містить мурамічну кислоту, а мембранні ліпіди містять жирні кислоти прямої ланцюга з ефірними зв'язками.

Вони представляють газові везикули. Трансферна РНК має тимін (у більшості тРНК) та N-формилметионин (переноситься ініціатором тРНК). Вони представляють полікістронну мРНК, тобто кодують більше одного білка.

Рибосоми мають розмір 70-х років. Вони чутливі до хлорамфеніколу та канаміцину, не виявляють чутливості до антибіотика анізоміцину.

Бактеріальна РНК-полімераза - це велика молекула. Він має п'ять субодиниць приблизно по 410 кілодальтонів кожна. Крім того, у своїй структурі полімераза РНК має канавку довжиною 55 Å і шириною 25 Å. Ви чутливі до рифампіцину. У ньому немає промоторів полімерази типу II.

Бактерії фіксують азот, здійснюють фотосинтез на основі хлорофілу, а також проводять хемолітотрофію (окислення неорганічних сполук). Вони не виробляють метан, а також не містять фермент АТФазу.

Посвідчення особи

Ідентифікація та класифікація бактерій є одним із найскладніших питань біології мікроорганізмів. Існують численні характеристики та методи, які використовуються для ідентифікації та подальшої класифікації цих осіб.

Класичні характеристики включають морфологію, фізіологію та метаболізм, біохімію, екологічні зв’язки та функції та генетику.

Найчастіше використовуються аналізи: продукти бродіння, тип живлення, джерела вуглецю та азоту, включення зберігання, рухливість, осмотична толерантність, оптимальні фізико-хімічні умови, фотосинтетичні пігменти, серед багатьох інших.

Інші некласичні особливості виявляються на молекулярному рівні. В останні десятиліття велике значення набуло використання нуклеїнових кислот і білків у систематиці бактерій.

Порівняння між генами (білками та нуклеїновими кислотами) дає велику інформацію про спорідненість і, звичайно, подібність між організмами.

Типи (класифікація)

Бактерії - це термін, який традиційно використовується для позначення всіх одноклітинних прокаріотів. Однак молекулярна систематика показала, що ця давня група організмів (прокаріот) розходилася на 2 групи або домени.

Ці дві групи отримали назву еубактерій та архебактерій. Пізніше вони були перейменовані як бактерії та археї. Архея - це група, найбільш тісно пов’язана з членами третього домену, який називається Еукарія.

Останню групу складають еукаріотичні організми. Разом 3 домену (бактерії, архея та еукарія) складають сучасну класифікацію життя.

Система трьох доменів, бактерій, археї та еукарії. Знято та відредаговано з commons.wikimedia.org

-Класифікації бактерій

Бактерії можна класифікувати за різними критеріями, такими як:

Організація клітин

Бактерії, як правило, одноклітинні, однак, залежно від клітинної організації, їх можна класифікувати як «одноклітинні та багатоклітинні».

Метаболізм

Залежно від середовища, в якому вони знаходяться, та способу, яким вони здійснюють свої процеси для отримання енергії та поживних речовин, бактерії класифікуються на:

• Анаеробні: ті, що живуть і розвиваються в середовищі без кисню.
• Аеробні: бактерії, які живуть і процвітають у середовищі з киснем.
• Факультативні: ті організми, які живуть і розвиваються невиразно в анаеробних або аеробних середовищах, тобто можуть жити в середовищі з киснем або без нього.

Клітинна стінка

Залежно від складу клітинної стінки бактерій вони реагують на пляму Грама або темно-синього або фіолетового кольору, або з іншого боку, з рожевим або червоним кольором і їх класифікація така:

• Грампозитивні: синє або фіолетове забарвлення та потовщена клітинна стінка.
• Грамнегативні: рожевий або червоний колір і тонка або тонка клітинна стінка.

Температура росту та розвитку

Залежно від температури, де розвиваються ці мікроорганізми, їх можна класифікувати на:

• Психрофіли : ті бактерії, які розвиваються в середовищі з дуже низькими температурами.
• Мезофільні : бактерії, які живуть і розвиваються при температурі від 15 до 35 ° C (помірні температури), проте деякі дослідники вважають організми, які розвиваються в межах мезофільних від 20 до 40 ° C.
• Термофіли : ті бактеріальні клітини, які розвиваються і живуть при високій температурі, тобто вище приблизно 45 ° С.

Форма

Бактерії давно ідентифікуються відповідно до їх форми, і їх класифікація така:

• Какао : циліндричний або кулястий. Ці форми мають різні класифікації на основі кількості осередків, які вони утворюють, та форми, яку вони будують. Наприклад, що стосується чисел, коли кокаки спостерігаються парами, вони називаються "диплококками", а коли вони знаходяться в числах 4, вони називаються "тетракоками". Але коли це стосується форми, якщо ці ланцюги утворюють їх називають "стрептококами", коли вони утворюють скупчення "стафілококи" і коли мають форму кубика, їх називають "сарцинами".
• Бацили : бактерії з подовженою формою, як стрижень або стрижень. Коли ці бацили утворюють ланцюги, їх називають "стрептобацилами".
• Кокобацили : напівциліндричні бактерії, але сплющені на полюсах, демонструючи овальну форму.
• Спірілос : бактерії зі спіралеподібною формою, схожі на штопор.
• Вібріони : організми за формою схожі на короткий, згорблений стрижень, їх ще називають комами, як розділовий знак.

Морфологія бактерій. Знято та відредаговано з commons.wikimedia.org

- Поточна класифікація домену бактерій

Після революційної класифікації Карла Уїза та його колег у 1990 році класифікація бактерій докорінно змінилася. В даний час, згідно з LPSN або списком прокаріотичних імен зі стоячими в номенклатурі (Перелік імен прокаріотиків зі стоячими в номенклатурі) домен бактерій поділяється на 34 філа. Серед цих філ є:

Спірохети

Подовжені та гвинтові бактерії. Грам негативний. У них зовнішня клітинна оболонка. Вони рухаються за допомогою осьових ниток.

Фірма

Група грампозитивних бактерій, переважно з потовщеною клітинною стінкою та низьким вмістом або відсотком GC. Основи мають насамперед стрижневу, а іноді кокосову форму. Багато видів виробляють ендоспори.

Протеобактерії

Грамнегативні бактерії з різноманітною морфологією та клітинною стінкою, утворені ліпополісахаридами. В основному гетеротрофні, хоча деякі види можуть фотосинтезувати. Їх дуже багато в океанах та інших водоймах.

Ціанобактерії

Бактеріальні організми, які мають хлорофіл та фікоціанін. Їх називають синьо-зеленими водоростями. Вони грамонегативні і здатні до кисневого фотосинтезу.

Бактероідети

Бактерії пристосувалися до великого різноманіття місць існування. Анаеробний обмін. Грам негативний. Деякі види є умовно-патогенними збудниками.

Хлоробі

Група бактерій, які здійснюють аноксигенний фотосинтез. Анаеробний обмін. Грам негативний. Їх називають зеленими сірчаними бактеріями.

Хлорофлекси

Монодермальні бактерії, тобто вони мають єдину клітинну мембрану. У них дуже тонка зовнішня клітинна стінка пептидоглікана. Група має теплофільних та мезофільних представників. Деякі фотосинтезують. В основному аеробні. Грам позитивний.

Термотоги

Це бактерії, пристосовані до життя в екстремальних умовах. Їх вважають гіпертермофільними організмами. Анаеробний метаболізм і може переробляти вуглеводи. Вони є грамнегативними.

Відтворення

Поділом

Основним механізмом розмноження бактерій є бінарне ділення або поділ. Це тип безстатевого розмноження, коли бактеріальній клітині потрібно подвоїтись у розмірі, а потім поділитися, даючи дві дочірні клітини.

Цей тип безстатевого розмноження дозволяє бактеріям мати експоненціальну швидкість зростання популяції. Таким чином, зростаюча популяція може краще та швидше використовувати наявні ресурси, а також розширити можливість генерації організмів або штамів, стійких до різних середовищ, у яких вони розвиваються.

Множинне поділ

Це тип поділу клітин, при якому ядро ​​ділиться на кілька рівних частин, і тоді відбувається поділ цитоплазми, породжуючи і одночасно кілька дочірніх клітин.

Бутонізація або брунькування

Цей тип безстатевого розмноження бактерій відбувається в неспецифічному місці материнської бактерії. Він починається з опуклості в цитоплазмі, що називається бутоном, який потім подвоюється до розміру батьківського і відокремлюється як нова особина (дочірня клітина). Цей тип розмноження спостерігався у філа-планктоміцетів, твердолистних тканин та ціанобактерій.

Виробництво беоцитів

Цей тип розмноження, який ще називають атиповим бінарним поділом, складається з невеликої кругової клітини (беоцита), яка згодом збільшується в масі або розмірах, утворюючи вегетативну клітину.

Під час збільшення розмірів ця вегетативна клітина повторює свою ДНК кілька разів, пізніше переходить у репродуктивну фазу, де піддається цитоплазматичним поділам, які згодом перетворяться на десятки чи навіть сотні беоцитів. Цей тип розмноження вивчений у ціанобактерій.

Харчування

Бактерії мають декілька видів живлення:

Літотрофи

Бактерії, які використовують неорганічні субстрати, такі як нітрити, нітрати, залізо або сульфати для біосинтезу або збереження енергії за допомогою анаеробіозу або аеробіозу.

Органотрофи

Бактеріальні організми, які отримують водень або електрони з органічних джерел, таких як вуглеводи, вуглеводні або ліпіди. Ці організми можуть бути аеробними або анаеробними, навіть гетеротрофними або автотрофними.

Автотрофні бактерії

Організми, які розвиваються шляхом синтезу неорганічних речовин, які можуть бути вуглецем, але неорганічних, таких як вуглекислий газ.

Гетеротрофні бактерії

Ті організми, які синтезують хімічні речовини, джерелом вуглецю яких є органічні, наприклад, полісахариди.

Міксотрофи

Бактерії, які потребують синтезу неорганічних речовин для збереження та отримання енергії, але також потребують органічних сполук для задоволення своїх біосинтетичних метаболічних потреб.

Захворювання, викликані

З великого різноманіття бактерій, відомих людині, лише деякі (пропорційно) викликають захворювання. Патології, викликані цими мікроорганізмами у людини, можна класифікувати за їх походженням, тобто за механізмом передачі чи придбання цього:

- В повітрі

Бактерії, що викликають повітряні захворювання, зазвичай вражають дихальні шляхи або дихальну систему, а в інших випадках можуть спричинити шкірні захворювання. Ось деякі захворювання, які переносяться повітрям:

Дифтерія

У більшості випадків це захворювання передається Corynebacterium diphtheriae, хоча C. ulcerans може спричинити подібні клінічні прояви.

Хвороба передається від хворої людини до здорової людини через частинки, що передаються під час дихання. Це може статися і при контакті з ураженням шкіри ураження. Дифтерія може вражати практично будь-яку слизову оболонку, і найбільш поширеними клінічними формами є:

• Глоточний : це найпоширеніший прояв. Симптоми включають загальне нездужання, легку температуру, біль у горлі і навіть анорексію.
• Передня носа : це найменш часті клінічні прояви. Він представлений у вигляді носового кровотечі. Також можуть бути присутні гнійні слизові виділення або утворитися псевдомембрана в носовій перегородці.
• Гортань : Цей клінічний прояв дифтерії викликає лихоманку, хрипоту, задишку, гавкаючий кашель та високі звуки при диханні. Якщо вчасно не контролюватись, смерть може настати через обструкцію дихальних шляхів.
• Шкірний : представлений у вигляді лускатої висипки на шкірі або як чітко вираженої виразки. Залежно від розташування ураженої ділянки (мембрани) та її ступеня можуть виникати такі ускладнення, як пневмонія, міокардит, неврит, обструкція дихальних шляхів, септичний артрит, остеомієліт і навіть смерть.

Легіонельоз або хвороба легіонерів

Хвороба викликається аеробною грамотрицательной бактерією, яка є рідною з ґрунтових та водних екосистем під назвою Legionella pneumophila. Ця бактерія була виділена також у системах кондиціонування повітря та душових кабінах.

Хвороба є результатом поширення бактерій по повітрю з водойми в дихальну систему людини. Чоловіки старше 50 років, які схильні до куріння, алкоголізму або імунодефіциту, частіше хворіють на захворювання.

Бактерія поселяється у фагосомах альвеолярних макрофагів, звідки розмножується і спричинює пошкодження тканин. Симптомами цього захворювання є: кашель без вигнання дихальних виділень, підвищення температури, сильна бронхопневмонія та неврологічні проблеми.

Менінгіт

Це захворювання складається із запалення мозкових оболонок головного та спинного мозку. Він може мати асептичне або бактеріальне походження. Патологія бактеріального походження походить від дихальних виділень носіїв захворювання або від активних випадків.

Бактерії, що викликають менінгіт, спочатку колонізують носоглотку, звідки вони перетинають слизову оболонку і потрапляють у кров, а звідти до спинномозкової рідини, звідки запалюють менінгіти.

Симптомами цієї інфекції є: респіраторні захворювання або біль у горлі з подальшим сплутаністю свідомості, блювотою, головним болем (у деяких випадках сильним), жорсткістю шиї та спини.

Пневмонія

Кілька видів бактерій пов'язані з пневмонією, однак види Mycobacterium avium та M. intracellulare є основними причинами цього захворювання. Ці бактерії мають поширення у всьому світі та заражають не тільки людину, але й інших хребетних та комах.

Дихальна та травна системи вважаються вхідною для цих бацил для колонізації пацієнтів. Хвороба проявляється у людей як легенева інфекція, подібно до тієї, що викликана туберкульозом.

Інші захворювання

Багато інших захворювань передаються бактеріями дихальних шляхів, серед яких можна відзначити: туберкульоз, що виробляється бацилом Коха (Mycobacterium tuberculosi); коклюш, спричинений бактеріями коклюшу Bordetella, і захворювання, спричинені стрептококами.

-Передача членистоногих

Бактеріальні захворювання, спричинені цими безхребетними, вважаються рідкісними, проте вони викликають великий інтерес. Деякі з цих захворювань:

Ерліхіоз

Патологія, викликана бактерією Ehrlichia chaffeensis, яка передається водоймами тварин, наприклад кліщем. Після потрапляння бактерій у кров це спричиняє неспецифічну гарячкову хворобу під назвою Моноцитарний ерліхіоз людини (HEM). Хвороба характеризується такими симптомами, як: лихоманка, озноб, головний біль і міалгія.

Епідемічний тиф

Бактеріальна хвороба, що передається людині вошами. Бацила, що викликає це захворювання, - це Rickettsia prowasekii. Коли воша харчується зараженою людиною, бактерії заражають кишку членистоногих і поширюються.

Невдовзі велика кількість рикетсії з’являється у фекаліях вошей, і коли воша висмоктує кров іншої здорової особини, вони дефекують.

Коли подразнення від укусу змушує людину дряпатися, воно забруднює пошкоджену ділянку і дозволяє рикетсіям потрапляти в їх кров, де згодом вони викликають запалення кровоносних судин шляхом зараження їх ендотеліальних клітин. Симптомами цього захворювання є лихоманка, сильний головний біль та міалгія.

Хвороба Лайма

Хвороба Лайма - це бактеріальна інфекція, яка передається людині укусом кліща, природними господарями якого є волоті та олені. Збудником є ​​спірохети роду Borrelia.

Клінічно захворювання має три стадії: спочатку воно зазвичай починається з ураження шкіри, яке розширюється як кільця. Ця стадія часто супроводжується лихоманкою, ознобом, втомою, нездужанням і головними болями.

Для другої стадії характерні напади артриту, запалення серця та неврологічні проблеми. Третя і остання стадія може спостерігатися через роки і характеризується тим, що у людей розвивається демієлінізація нейронів і проявляються симптоми, подібні до хвороби Альцгеймера або розсіяного склерозу.

Інші захворювання

Хоча бактеріальні інфекції, що передаються членистоногими, вважаються рідкісними, деякі з них спричинили масштабну смерть людства, наприклад Чорну смерть або бубонну чуму, спричинену Yersinia pestis.

Ще одне захворювання, не таке смертельне, як чорна чума, - лихоманка Q, спричинена бактерією Coxiella burnetii та зараженням худоби, домашніх тварин та людини.

Бактерії, що викликають Чорну чуму. Yersinia pestis. Знято та відредаговано з https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Yersinia_pestis_fluorescent.jpeg

-Прямі контактні захворювання

Ці бактеріальні захворювання в основному пов'язані з шкірними інфекціями та підлеглою тканиною. Деякі з цих патологій:

Карбункул

Захворювання, що передаються при безпосередньому контакті із зараженими сільськогосподарськими тваринами або їх продуктами. Бактерія, що спричиняє захворювання, - це антраз Bacillus, і його ендоспори можуть залишатися життєздатними протягом багатьох років у ґрунті чи тваринах.

Інфекція у людини відбувається в основному через пошкодження або порізи шкіри (шкірний ураження), також може вражати дихальну (легенева сибірська виразка) та шлунково-кишкову (шлунково-кишковий сибірський вираз).

На шкірі утворюється есхар (виразкова шкірна папула), а супутні симптоми включають підвищення температури, головний біль та нудоту.

Бактеріальний вагіноз

Це полімікробна ЗПСШ (венеричне захворювання), тобто продукується декількома бактеріями. Такими бактеріями є Gardnerella vaginalis, види роду Mobiluncus, Mycoplasma hominis.

Це захворювання вважається легким, але дуже заразним і його симптомами є: пінисті, рясні виділення з піхви з запахами, схожими на рибні, немає болю, печіння або свербіння.

Гонорея

Ще одне бактеріальне захворювання, що передається статевим шляхом. Викликається Neisseria gonorrhoeae. Цей диплокок, потрапляючи в організм, приєднується до клітин слизової через пілі та білок II. Ця адгезія перешкоджає вигнанню її з піхви звичайними виділеннями або сечею.

Симптомами у чоловіків є: жовтий до зеленого кольору гній, що стікає з уретри, з частим сечовипусканням, що супроводжується болем і відчуттям печіння або печіння. Лише 10-20% тих, хто піддається впливу бактерій, розвиваються у жінок, і якщо у них розвинеться захворювання, це може викликати позаматкову вагітність і навіть стерильність.

Інші захворювання

Бактеріальні захворювання при прямому контакті дуже різноманітні як за своїм походженням, так і за своїм розвитком, найбільш згадуються ЗПСШ, і з них можна згадати: сечостатеві захворювання, що продукуються мікоплазмами Ureaplasma urealyticum та Mycoplasma hominis; і канкери, вироблені Haemophilus lucreyi.

Іншими захворюваннями несексуального контакту і спричиненими бактеріями є: кон'юнктивіт включення, проказа, хвороба котячих подряпин, газова гангрена та багато інших.

Список літератури

1. Бактерія. У Вікіпедії. Відновлено з сайту en.wikipedia.org
2. Поділом. У Вікіпедії. Відновлено з es.wikipedia.org.
3. Л. М. Прескотт, Дж. П. Харлі та Г. А. Кляйн (2009). Мікробіологія, 7-е видання, Мадрид, Мексика, Mc GrawHill-Interamericana. 1220 pp.
4. GJ Olsen & CR Woese (1993). Рибосомальна РНК - ключ до філогенезу. Журнал FASEB.
5. WB Whitman, DC Coleman, WJ Wiebe (1998). "Прокаріоти: небачена більшість". Праці Національної академії наук Сполучених Штатів Америки.
6. DC Ян, К. М. Блер, NR Salama (2016). "Перебування у формі: вплив клітинної форми на виживання бактерій у різних середовищах". Огляди мікробіології та молекулярної біології.
7. Частина змінного струму (2018). LPSN - Перелік імен прокаріотів, що стоять у номенклатурі (bacterio.net), 20 років далі. Міжнародний журнал системної та еволюційної мікробіології.