Бактерії

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Бактерії

E.coli
Біологічна класифікація
Домен: Бактерії (Bacteria)
Типи

Бактерії (однина: бактерія) (від грец. βακτήριον — паличка) це одна з основних груп живих организмів. Термін "бактерія" застосовувається як до усіх прокаріотів (prokaryota), так і до найбільшої їх групи, також званої еубактерії (eubacteria), залежно від ідеї їх стосунків. Тут термін "Бактерія" застосовувається до еубактерій. Друга велика група прокаріотів зветься археї (Archaea). Наука, що вивчає бактерій зветься бактеріологія, підрозділ мікробіології.

Бактерії — мікроскопічні, переважно одноклітинні, організми, для яких характерна наявність клітинної стінки, цитоплазми, різних включень, відсутність ядра, мітохондрій, хлоропластів та інших органел.

Бактерії – це найпоширеніша група організмів. Вони присутні у ґрунті, воді, та як симбіонти у інших організмах. Багато з них патогени, організми викликаючи хворобу. Більшість з них дуже мали, звичайно тільки 0.5-5.0 μm у їхньому найбільш довгому розмірі, хоча гігантські бактерії, такі як Thiomargarita namibiensis та Epulopiscium fishelsoni, можуть виростати до 0.5 mm у розмірі. Деякі бактерії (напр., мікоплазми) настільки дрібні, що можуть проходити крізь бактеріальні фільтри. Вони звичайно мають клітинні стінки, як рослинні та грибні клітини, але бактеріальні кліткові стінки звичайно зіткані з пептидогліканів.

Зміст

[ред.] Історія

Вперше бактерії біли знайдені Антоном Левенгуком в 1676 використовуючи однолінзовий мікроскоп сконструйований їм самим. Ім’я «бактерія» з’явилося пізніше, воно було запропоноване Ернбергом в 1828, виведене з грецького слова βακτηριον означавшего "маленька паличка". Звичайно історія бактерій описується як історія мікробіології.

[ред.] Класифікація

Бактерії бувають багатьох форм
Збільшити
Бактерії бувають багатьох форм

Історично бактерії розрізняли за формою на кулясті бактерії (коки, диплококи, сарцини, стрептококи), нитчасті, звивисті (спірили — форми зі спіральними завитками; вібріони, спірохети) та паличковидні. Останні об'єднювали Б., що не утворюють спор (власне бактерії), та спороутворюючі бактерії (бацили). Але, тому що бактерії дуже дрібні та мають відносно схожі форми, класифікація заснована на формі не булла успішною. Перша формальна класифікація з'явилася після розробки Гансом Крістіаном Грамом методики фарбування бактерій за Грамом, що розділяє бактерії за структурними характеристиками клітинної стінки. Ця схема включає:

  • Gracilicutes – Грам-негативні бактерії з другою клітинною стінкою
  • Firmicutes - Грам-позитивні бактерії з товстою стінкою збудованою з пептидогліканів
  • Mollicutes - Грам-негативні бактерії без клітинної стінки чи другої мембрани
  • Mendosicutes – Нетипово фарбовані бактерії, тепер відомо, що вони надежать до археї (Archaea).

Наступний розвиток, більшістю заснований на цій схемі, включав порівняння бактерій засновуючись на різницях їх метаболізму поміряних за допомогою багатьох специфічних тестів. Але якщо ці схеми допомогали відрізняти різни лінії бактерії, було неясно, чи вони відображують різниці поміж різних видів чи різних ліній того є самого виду. Більш того, само поняття виду не може бути чітко виражено для бактерій. Ця проблема була вирішена з появою генетичних методик, таких як вимірювання відношень гуанін/цитозин, гібридизація геномів та зчитування генів (особливо ген рРНК). Після цього таксономія розвилася до акуратної класифікаційної системи. Слідує замітити, що через численні історичні схеми класифікації та сучасне погане знання біології бактерій, їх класифікація постійно змінюється.

[ред.] Структура бактеріальної клітини

Структура клітини прокаріот
Збільшити
Структура клітини прокаріот

Як прокаріоти, всі бактерії мають відносно просту внутрішню структуру, що виражається у відсутності ядра та органел, таких як мітохондрії чи хлоропласти. Більшість бактерій відносно мали і мають характерну форму клітин та колоній. Історично перша виміряна бактеріальна структурна характеристика була структура клітинної стінки. За цією ознакою бактерії можуть бути розбиті на дві групи: грам-позитивні та грам-негативні, як визначається фарбуванням за Грамом. Грам-позитивні бактерії мають лише одну клітинну мембрану, товстий шар пептидогліканів і шар техоєвої кислоти, тоді як грам-негативні бактерії мають також зовнішню мембрану, яка містить ліпополісахариди і тонкий шар пептидогликанів, розташований в періплазмі (область між зовнішній і внутрішній мембранами).

Структура клітинної стінки двох типів бактерій
Збільшити
Структура клітинної стінки двох типів бактерій

Багато бактерій містять інші позаклітинні структури, як наприклад джгутики та ворсинки, які використовуються ними для пересування, прикріплення і обміну ДНК. Деякі бактерії також містять капсули або слизисті шари, які також полегшують прикріплення до поверхні та формування біофільмів. Бактерії містять відносно мало внутріклітинних структур, порівняно з еукаріотами, але містять хромосому, рибосоми і декілька інших, характерних для різновидів, структур, як, наприклад, внутріклітинні мембрани, газові визікули і магнетозоми. Деякі бактерії здібні до формування ендоспор, що дозволяють їм витримати екстремальні екологічні і хімічні умови (наприклад, грам-позитивні Bacillus та Clostridium).

[ред.] Рух

 A- монотрихи; B- лофотрихи;  C- амфитрихи;  D- перитрихи;
Збільшити
A- монотрихи; B- лофотрихи; C- амфитрихи; D- перитрихи;

Багато бактерій здатні пересуватися використовуючи багато механізмів, такі як джгутики (flagella), бактеріальне ковзання (bacterial gliding), ворсинки (pili), зміни поверхневого натягу та полімеризацію оточуючого їх актину. Деякі (спірохети) мають подовжні філаменти, тобто джгутики розташовані між двох мембран, та пересуваються за рахунок руху всього тіла.

[ред.] Джгутики

Бактеріальні джгутики (flagella) це інші структури, ніж у еукаріот. Залежно від місця їх розташування на клітині, бактерії поділяють на монотрихи (з одним джгутиком на кінці), лофотрихи (із жмутком джгутиків на кінці) та перитрихи (з багатьма джгутиками по всій поверхні). Багато бактерій (наприклад E.coli) мають два різних режими роботи джгутиків, рух вперед та «танець» (tumbling). «Танець» позволяє їм додати необхідної випадковості до їх руху (дивитесь фільм у «Ресурсах Інтернет»).

[ред.] Ворсинки

Ворсинки IV типу міксобактерії Myxococcus xanthus
Збільшити
Ворсинки IV типу міксобактерії Myxococcus xanthus

Деякі бактерії, наприклад Myxococcus, Pseudomonas та Neisseria , рухаються за допомогою ворсинок IV типу (type four pili або TFP). При цьому методі руху ворсинки протягаються з одного полюса бактерії, зв’язуються з підкладкою та втягуються назад.

[ред.] Регуляція руху

Рухомі бактерії могуть приваблюватися або відштовхуватися певними стимулами, така поведінка називається таксис - наприклад, хемотаксис, фототаксис, механотаксис, магнетотаксис та еластикотаксис. Бактерії одної групи, міксобактерії (Myxobacteria), формують так звані фруктові тіла, де вони перетворюються на спори.


[ред.] Репродукція

Розмножуються бактерії поперечним поділом, іноді брунькуванням, деяким Б. властивий примітивний статевий процес. Б., як і ін. організмам, властиві явища мінливості й спадковості. Досліджує ці явища у Б. генетика мікроорганізмів, а вивченням Б. в цілому займається бактеріологія. У бактеріальній клітині багато (від 10 до 22%) дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК). Виділяючи ДНК з клітини одного штаму й додаючи її до культури іншого, можна викликати утворення мутантів (див. Мутація) з новими спадково закріпленими властивостями (див. Трансформація в генетиці).

[ред.] Метаболізм

За фізіологією живлення серед Б. розрізняють гетеротрофів та автотрофів, за здатністю синтезувати необхідні для їхньої нормальної життєдіяльності ростові речовини — ауксоавтотрофів і ауксогетеротрофів (див. Ауксотрофи), за типом дихання — аеробів та анаеробів.

[ред.] Різне

Бактерії дуже поширені в природі: вони завжди є в грунті, водоймах, повітрі; з ін. компонентами біоценозів, до складу яких вони входять, Б. вступають у різноманітні взаємовідношення (симбіотичні, метабіотичні, антагоністичні). Значна роль бактерій у кругообігу речовин, у різних геохім. процесах, в очищенні навколишнього середовища; Б. підвищують родючість грунтів, впливають на врожайність с.-г. культур, застосовуються при силосуванні; у мікробіологічній пром-сті бактерії використовуються для одержання вітамінів, амінокислот, антибіотиків, ферментних препаратів, певних харчових і бродильних продуктів тощо. Багато видів бактерій спричинюють захворювання людини, тварин і рослин (див. також Бактеріози).

[ред.] Використані джерела

Англійска Вікіпедія

  • Madigan; Martinko, Parker (2000). Brock bilology of Microorganisms, 9, Prentice hall. ISBN 0-13-081922-0.

Wenyuan Shi and Hong Sun, “Type IV Pilus-Dependent Motility and Its Possible Role in Bacterial Pathogenesis”, Infect Immunology 2002 January; 70(1): 1–4.