Potrebne organele su: nuklearni aparat, citoplazma, citoplazmatska membrana.
Izborno(maloljetni) strukturni elementi su: stanična stijenka, kapsula, spore, piće, flagella.
1.U središtu bakterijske stanice je nukleoid- nuklearna tvorba, predstavljena najčešće jednim prstenastim kromosomom. Sastoji se od dvolančane DNK lanca. Nukleoid nije odvojen od citoplazme nuklearnom membranom.
2.Citoplazma- složen koloidni sustav koji sadrži različite inkluzije metaboličkog porijekla (zrna volutina, glikogena, granuloza itd.), ribosome i druge elemente sustava za sintezu proteina, plazmide (ekstra-nukleoidna DNA), mezozomi(nastaju kao rezultat invaginacije citoplazmatske membrane u citoplazmu, sudjeluju u energetskom metabolizmu, sporulaciji, formiranju međustaničnog septuma tijekom diobe).
3.Citoplazmatska membrana ograničava citoplazmu izvana, ima troslojnu strukturu i obavlja niz važnih funkcija - barijeru (stvara i održava osmotski tlak), energiju (sadrži mnoge enzimske sustave - respiratorni, redoks, vrši prijenos elektrona), transport (prijenos raznih tvari u stanicu i iz kaveza).
4.Stanične stijenke- svojstveno većini bakterija (osim mikoplazme, aholeplazme i nekih drugih mikroorganizama koji nemaju pravu staničnu stijenku). Ima niz funkcija, prije svega, osigurava mehaničku zaštitu i stalan oblik stanica, a antigena svojstva bakterija uvelike su povezana s njegovom prisutnošću. U sastavu - dva glavna sloja, od kojih je vanjski plastičniji, unutarnji je krut.
Glavni kemijski spoj stanične stijenke, koji je specifičan samo za bakterije peptidoglikana(mureinske kiseline). Struktura i kemijski sastav bakterijske stanične stijenke određuje bitnu za taksonomiju osobinu bakterija - u odnosu na bojenje po Gramu... U skladu s njim razlikuju se dvije velike skupine - gram-pozitivne ("gram +") i gram-negativne ("gram -") bakterije. Stjenka gram-pozitivnih bakterija nakon bojenja po Gramu zadržava kompleks joda s gentian violet(obojene u plavo-ljubičastu boju), gram-negativne bakterije gube ovaj kompleks i odgovarajuću boju nakon tretmana te su obojene u ružičasto zbog dodatnog bojenja magenta.
Značajke stanične stijenke gram-pozitivnih bakterija.
Snažna, debela, lako organizirana stanična stijenka u kojoj dominiraju peptidoglikani i teihoične kiseline, bez lipopolisaharida (LPS), a često i bez diaminopimelinske kiseline.
Značajke stanične stijenke gram-negativnih bakterija.
Stanična stijenka je mnogo tanja od one kod gram-pozitivnih bakterija, sadrži LPS, lipoproteine, fosfolipide, diaminopimelnu kiselinu. Struktura je složenija - postoji vanjska membrana, pa je stanična stijenka troslojna.
Kada se gram-pozitivne bakterije tretiraju enzimima koji uništavaju peptidoglikan, pojavljuju se strukture potpuno lišene stanične stijenke - protoplasti... Liječenje gram-negativnih bakterija lizozimom uništava samo peptidoglikanski sloj bez potpunog uništavanja vanjske membrane; takve strukture se nazivaju sferoplasti... Protoplasti i sferoplasti imaju sferni oblik (ovo je svojstvo povezano s osmotskim tlakom i karakteristično je za sve bezstanične oblike bakterija).
L- oblici bakterija.
Pod utjecajem niza čimbenika koji štetno utječu na bakterijsku stanicu (antibiotici, enzimi, antitijela itd.), nastaje L- transformacija bakterija, što dovodi do trajnog ili privremenog gubitka stanične stijenke. L-transformacija nije samo oblik varijabilnosti, već i prilagodba bakterija na nepovoljne uvjete postojanja. Kao rezultat promjene antigenskih svojstava (gubitak O- i K-antigena), smanjenja virulencije i drugih čimbenika, L-oblici stječu sposobnost dugotrajnog zadržavanja ( ustrajati) u tijelu domaćina, održavajući spor trenutni zarazni proces. Gubitak stanične stijenke čini L-oblik neosjetljivim na antibiotike, antitijela i razne kemoterapijske lijekove, čija je točka primjene bakterijska stanična stijenka. Nestabilan Mogućnost L-oblika obrnuto u klasične (izvorne) oblike bakterija sa staničnom stijenkom. Postoje i stabilni L-oblici bakterija, odsutnost stanične stijenke i nemogućnost da se preokrenu u klasične oblike bakterija genetski su fiksirani. Na više načina, oni jako podsjećaju na mikoplazme i druge. mollicus- bakterije kod kojih stanična stijenka nema kao taksonomsko obilježje. Mikroorganizmi koji pripadaju mikoplazmama su najmanji prokarioti, nemaju staničnu stijenku i, kao i sve bakterijske strukture bez stijenke, imaju sferni oblik.
Na površinske strukture bakterija(neobavezno, poput stanične stijenke) uključuju kapsula, flagele, mikroresice.
Kapsula ili sluzavi sloj okružuje ljusku niza bakterija. Dodijeliti mikrokapsula detektiran elektronskom mikroskopom u obliku sloja mikrofibrila, i makrokapsula otkriven svjetlosnom mikroskopom. Kapsula je zaštitna struktura (prvenstveno od isušivanja), kod niza mikroba je patogeni čimbenik, sprječava fagocitozu, inhibira prve faze obrambenih reakcija – prepoznavanje i apsorpciju. Imati saprofiti kapsule se formiraju u vanjskom okruženju, u patogenima - češće u tijelu domaćina. Postoji niz metoda za bojanje kapsula, ovisno o njihovom kemijskom sastavu. Kapsula se često sastoji od polisaharida (najčešća boja je prema Ginsu), rjeđe od polipeptida.
Flagella. Pokretne bakterije mogu kliziti (kretati se po tvrdoj površini kao rezultat valovitih kontrakcija) ili plutati, kretati se zahvaljujući filamentoznim spiralno zakrivljenim proteinima ( flagelin po kemijskom sastavu) tvorbe – flagele.
Prema mjestu i broju flagela razlikuje se niz oblika bakterija.
1.Monotrihi imaju jedan polarni bičak.
2. Lophotrichs - imaju polarno smješten snop bičaka.
3.Amfitrihovi - imaju flagele na dijametralno suprotnim polovima.
4. Peritrikse – imaju flagele duž cijelog perimetra bakterijske stanice.
Sposobnost svrhovitog kretanja (kemotaksija, aerotaksija, fototaksija) kod bakterija je genetski određena.
Fimbrije ili cilije- kratki filamenti koji okružuju bakterijsku stanicu u velikom broju, uz pomoć kojih se bakterije fiksiraju na supstrate (na primjer, na površinu sluznice). Dakle, fimbrije su čimbenici adhezije i kolonizacije.
F- pio (faktor plodnosti)- aparat konjugacija bakterija, nalaze se u malim količinama u obliku tankih proteinskih resica.
Endospore i sporulacija.
Formiranje spora- način očuvanja određenih vrsta bakterija u nepovoljnim uvjetima okoliša. Endospore nastaju u citoplazmi, stanice su niske metaboličke aktivnosti i visoke otpornosti ( otpornost) do sušenja, djelovanja kemijskih čimbenika, visoke temperature i drugih nepoželjnih okolišnih čimbenika. Svjetlosna mikroskopija često koristi metodu detekcije spora. od Ozheshka... Visoka otpornost povezana je s visokim sadržajem kalcijeva sol dipikolinske kiseline u ljusci spora. Položaj i veličina spora kod različitih mikroorganizama je različita, što ima diferencijalno dijagnostički (taksonomski) značaj. Glavne faze "životnog ciklusa" spora sporulacija(uključuje pripremnu fazu, fazu prije spora, formiranje ljuske, sazrijevanje i mirovanje) i klijanje završava stvaranjem vegetativnog oblika. Proces sporulacije je genetski određen.
Nekultivirani oblici bakterija.
Kod mnogih vrsta gram-negativnih bakterija koje ne stvaraju spore postoji posebno adaptivno stanje – nekultivirani oblici. Imaju nisku metaboličku aktivnost i ne razmnožavaju se aktivno, t.j. ne stvaraju kolonije na čvrstim hranjivim podlogama, ne otkrivaju se tijekom sjetve. Vrlo su otporne i mogu ostati održive nekoliko godina. Ne otkrivaju se klasičnim bakteriološkim metodama, otkrivaju se samo genetskim metodama ( lančana reakcija polimeraze - PCR).
Za proučavanje strukture bakterijske stanice, uz svjetlosni mikroskop, koriste se elektronske mikroskopske i mikrokemijske studije za određivanje ultrastrukture bakterijske stanice.
Bakterijska stanica (slika 5) sastoji se od sljedećih dijelova: troslojne membrane, citoplazme s raznim inkluzijama i nuklearne tvari (nukleoida). Dodatne strukturne formacije su kapsule, spore, flagele, pili.
Riža. 5. Shematski prikaz strukture bakterijske stanice. 1 - školjka; 2 - sluzni sloj; 3 - stanična stijenka; 4 - citoplazmatska membrana; 5 - citoplazma; 6 - ribosom; 7 - polisom; 8 - inkluzije; 9 - nukleoid; 10 - flagellum; 11 - popio
Ljuska stanica se sastoji od vanjskog mukoznog sloja, stanične stijenke i citoplazmatske membrane.
Sluzni kapsularni sloj nalazi se izvan stanice i obavlja zaštitnu funkciju.
Stanična stijenka je jedan od glavnih strukturnih elemenata stanice, zadržava svoj oblik i odvaja stanicu od okoliša. Važno svojstvo stanične stijenke je selektivna propusnost koja osigurava prodiranje esencijalnih hranjivih tvari (aminokiselina, ugljikohidrata i dr.) u stanicu i uklanjanje metaboličkih produkata iz stanice. Stanična stijenka održava konstantan osmotski tlak unutar stanice. Čvrstoću stijenke osigurava murein, tvar polisaharidne prirode. Neke tvari uništavaju staničnu stijenku, kao što je lizozim.
Bakterije koje su potpuno lišene stanične stijenke nazivaju se protoplasti. Zadržavaju sposobnost disanja, dijeljenja i sintetiziranja enzima; na djelovanje vanjskih čimbenika: mehanička oštećenja, osmotski tlak, prozračivanje itd. Protoplasti se mogu sačuvati samo u hipertonskim otopinama.
Bakterije s djelomično uništenom staničnom stijenkom nazivaju se sferoplasti. Ako potisnete sintezu stanične stijenke uz pomoć penicilina, tada nastaju L-oblici, koji su kod svih vrsta bakterija sferične velike i male stanice s vakuolama.
Citoplazmatska membrana s unutarnje strane čvrsto prianja uz staničnu stijenku. Vrlo je tanak (8-10 nm) i sastoji se od proteina i fosfolipida. Ovo je polupropusni granični sloj kroz koji se stanica hrani. Membrana sadrži enzime permeaze, koji aktivno transportuju tvari, i respiratorne enzime. Citoplazmatska membrana tvori mezosome koji sudjeluju u diobi stanica. Kada se stanica stavi u hipertoničnu otopinu, membrana se može odvojiti od stanične stijenke.
Citoplazma- unutarnji sadržaj bakterijske stanice. To je koloidni sustav koji se sastoji od vode, proteina, ugljikohidrata, lipida, raznih mineralnih soli. Kemijski sastav i konzistencija citoplazme mijenjaju se ovisno o starosti stanice i uvjetima okoline. Citoplazma sadrži nuklearnu tvar, ribosome i razne inkluzije.
Nukleoid, nuklearna tvar stanice, njezin nasljedni aparat. Nuklearna tvar prokariota, za razliku od eukariota, nema vlastitu membranu. Nukleoid zrele stanice je dvostruki lanac DNK umotan u prsten. Molekula DNK kodira genetske informacije stanice. U genetskoj terminologiji, nuklearna tvar se naziva genofor ili genom.
Ribosomi se nalaze u citoplazmi stanice i obavljaju funkciju sinteze proteina. Ribosom sadrži 60% RNK i 40% proteina. Broj ribosoma u stanici doseže 10 000. Spajajući se, ribosomi tvore polisome.
Inkluzije - granule koje sadrže različite rezervne hranjive tvari: škrob, glikogen, mast, volutin. Nalaze se u citoplazmi.
Bakterijske stanice u procesu vitalne aktivnosti formiraju zaštitne organele - kapsule i spore.
Kapsula- vanjski zadebljani mukozni sloj uz staničnu stijenku. Ovo je zaštitni organ koji se pojavljuje kod nekih bakterija kada uđu u tijelo ljudi i životinja. Kapsula štiti mikroorganizam od zaštitnih čimbenika tijela (uzročnika upale pluća i antraksa). Neki mikroorganizmi imaju trajnu kapsulu (Klebsiella).
Polemika nalazi samo u bakterijama u obliku štapa. Nastaju ulaskom mikroorganizma u nepovoljne okolišne uvjete (visoke temperature, sušenje, promjena pH vrijednosti, smanjenje količine hranjivih tvari u okolišu i sl.). Spore se nalaze unutar bakterijske stanice i predstavljaju zbijeno područje citoplazme s nukleoidom, odjeveno u vlastitu gustu membranu. Što se tiče kemijskog sastava, razlikuju se od vegetativnih stanica po maloj količini vode, povećanom sadržaju lipida i kalcijevih soli, što pridonosi visokoj otpornosti spora. Do stvaranja spora dolazi unutar 18-20 sati; kada mikroorganizam uđe u povoljne uvjete, spora klija u vegetativni oblik unutar 4-5 sati. U bakterijskoj stanici nastaje samo jedna spora, dakle, spore nisu reproduktivni organi, već služe za doživljavanje nepovoljnih uvjeta.
Aerobne bakterije koje stvaraju spore nazivaju se bacili, a anaerobne bakterije klostridije.
Spore se razlikuju po obliku, veličini i položaju u kavezu. Mogu se nalaziti centralno, subterminalno i terminalno (slika 6.). U uzročniku antraksa, spora se nalazi centralno, njena veličina ne prelazi promjer stanice. Spora uzročnika botulizma nalazi se bliže kraju stanice - subterminalnoj i prelazi širinu stanice. Kod uzročnika tetanusa na kraju stanice nalazi se zaobljena spora – terminalno i znatno premašuje širinu stanice.
Flagella- organi kretanja, karakteristični za bakterije u obliku šipke. To su tanka filamentozna vlakna sastavljena od proteina zvanog flagelin. Njihova duljina znatno premašuje duljinu bakterijske stanice. Flagele se protežu od bazalnog tijela smještenog u citoplazmi i izlaze na površinu stanice. Njihova prisutnost može se otkriti određivanjem pokretljivosti stanica pod mikroskopom, u polutekućem hranjivom mediju ili bojenjem posebnim metodama. Ultrastruktura flagele proučavana je pomoću elektronskog mikroskopa. Prema položaju flagele, bakterije se dijele u skupine (vidi sliku 6): monotrihi - s jednim flagelom (uzročnik kolere); amfitrihovi - sa snopovima ili pojedinačnim flagelama na oba kraja stanice (spirila); lofotrichi - sa snopom flagela na jednom kraju stanice (sredstvo za stvaranje fekalija); peritrihozni - flagele se nalaze po cijeloj površini stanice (crijevne bakterije). Brzina kretanja bakterija ovisi o broju i položaju flagela (najaktivniji su monotrihi), o starosti bakterija i utjecaju okolišnih čimbenika.
Riža. 6. Varijante rasporeda spora i flagela u bakterijama. I - sporovi: 1 - središnji; 2 - subterminal; 3 - terminal; II - flagella: 1 - monotrihi; 2 - amfitriks; 3 - lopotrichs; 4 - peritrihi
Pio ili fimbrija- resice koje se nalaze na površini bakterijskih stanica. Oni su kraći i tanji od flagela, a također imaju spiralnu strukturu. Pilo se sastoji od proteina - pilina. Neki napitci (ima ih nekoliko stotina) služe za pričvršćivanje bakterija na stanice životinja i ljudi, dok su drugi (pojedinačni) povezani s prijenosom genetskog materijala sa stanice na stanicu.
mikoplazma
Mikoplazme su stanice koje nemaju staničnu stijenku, ali su okružene troslojnom lipoproteinskom citoplazmatskom membranom. Mikoplazme mogu biti sferne, ovalne, u obliku filamenata i zvjezdica. Mikoplazme se, prema Berginoj klasifikaciji, izdvajaju u zasebnu skupinu. Danas se sve više pažnje posvećuje ovim mikroorganizmima kao uzročnicima upalnih bolesti. Njihove veličine su različite: od nekoliko mikrometara do 125-150 nm. Male mikoplazme prolaze kroz bakterijske filtere i nazivaju se oblicima koji se mogu filtrirati.
Spirohete
Spirohete (vidi sliku 52) (od lat. Speira - savijanje, chaite - kosa) su tanki, zavijeni, pokretni jednostanični organizmi veličine od 5 do 500 mikrona u dužinu i 0,3-0,75 mikrona u širinu. S najjednostavnijim, oni su povezani metodom kretanja smanjenjem unutarnjeg aksijalnog filamenta, koji se sastoji od snopa vlakana. Priroda kretanja spiroheta je različita: translacijska, rotirajuća, fleksija, valovita. Ostatak stanične strukture tipičan je za bakterije. Neke spirohete su slabo obojene anilinskim bojama. Spirohete se dijele na rodove prema broju i obliku uvojaka niti i njegovom kraju. Osim saprofitnih oblika uobičajenih u prirodi i ljudskom tijelu, među spirohetama postoje i uzročnici sifilisa i drugih bolesti.
Rikecije
Virusi
Traži na web mjestu.
Prema znanstvenicima, bakterije su stare više od 3,5 milijardi godina. Postojali su na Zemlji mnogo prije pojave visoko organiziranih organizama. Budući da su u podrijetlu života, bakterijski organizmi dobili su elementarnu strukturu prema prokariotskom tipu, koju karakterizira odsutnost formirane jezgre i nuklearne ovojnice. Jedan od čimbenika koji je utjecao na formiranje njihovih bioloških svojstava je bakterijska membrana (stanična stijenka).
Bakterijski zid ima nekoliko temeljnih funkcija:
Određene vrste bakterija imaju vanjsku kapsulu koja je izdržljiva i služi za dugotrajno očuvanje integriteta mikroorganizma. U ovom slučaju, membrana u bakterijama je međuoblik između citoplazme i kapsule. Neke bakterije (na primjer, leukonostok) imaju tendenciju zatvoriti nekoliko stanica u jednu kapsulu. To se zove zoogel.
Kemijski sastav kapsule karakterizira prisutnost polisaharida i velika količina vode. Kapsula također može omogućiti bakterijama da se pričvrste za određeni predmet.
Stupanj njegove asimilacije od strane bakterija ovisi o tome koliko lako tvar prodire kroz membranu. Vjerojatnije je da će prodrijeti molekule s dugim lančanim dijelovima koji su otporni na biorazgradnju.
Bakterijska membrana se sastoji od lipopolisaharida, proteina, lipoproteina, teihoinskih kiselina. Osnovna komponenta je murein (peptidoglikan).
Debljina stanične stijenke može varirati i doseći 80 nm. Površina nije čvrsta, ima pore različitih promjera kroz koje mikrob prima hranjive tvari i oslobađa svoje otpadne tvari.
O važnosti vanjskog zida svjedoči njegova značajna težina – može varirati od 10 do 50% suhe mase cijele bakterije. Citoplazma se može izbočiti, mijenjajući vanjski reljef bakterija.
Odozgo ljuska može biti prekrivena cilijama ili se na njoj mogu nalaziti flagele koje se sastoje od flagelina, specifične proteinske tvari. Za pričvršćivanje na bakterijsku membranu, flagele imaju posebne strukture - ravne diskove. Bakterije s jednim flagelom nazivaju se monotrihi, s dva - amfitrihi, s hrpom - lofotrihi, s mnogo grozdova - peritrihi. Mikroorganizmi bez flagela nazivaju se atrichia.
Stanična membrana ima unutarnji dio, koji se počinje formirati nakon završetka rasta stanice. Za razliku od vani, sastoji se od puno manje vode i ima veću elastičnost i čvrstoću.
Proces sinteze stijenki mikroorganizama počinje unutar bakterija. Za to ima mrežu polisaharidnih kompleksa koji se izmjenjuju u određenom slijedu (acetilglukozamin i acetilmuramska kiselina) i povezani su jakim peptidnim vezama. Montaža stijenke se vrši vani, na plazma membrani, gdje se nalazi školjka.
Budući da bakterija nema jezgru, nema ni nuklearnu ovojnicu.
Omotnica je neobojena tanka struktura, koja se ne može ni vidjeti bez posebnog bojenja stanica. Za to se koristi plazmoliza i zamračeno vidno polje.
Kako bi proučio detaljnu strukturu ćelije 1884. Christian Gram je predložio poseban način njezinog bojanja, koji je kasnije dobio ime po njemu. Bojenje po Gramu dijeli sve mikroorganizme na gram-pozitivne i gram-negativne. Svaka vrsta ima svoja biokemijska i biološka svojstva. Različita obojenost također je posljedica strukture stanične stijenke:
Specifična težina gram-pozitivnih mikroba koji su bezopasni za ljude mnogo je veća od gram-negativnih. Do danas su klasificirane tri skupine gram-negativnih mikroorganizama koji uzrokuju bolesti kod ljudi:
Između bakterijske stijenke i citoplazmatske membrane nalazi se periplazmatski prostor koji se sastoji od enzima. Ova komponenta je obavezna struktura, čini 10-12% suhe mase bakterija. Ako se membrana iz nekog razloga sruši, stanica umire. Genetska informacija nalazi se izravno u citoplazmi, nije odvojena od nje nuklearnom ovojnicom.
Bez obzira na to je li mikrob gram-pozitivan ili gram-negativan, on je osmotska barijera mikroorganizma, prijenosnik organskih i anorganskih molekula duboko u stanicu. Također je dokazana definitivna uloga periplazme u rastu mikroorganizma.
Bakterije, unatoč svojoj prividnoj jednostavnosti, imaju dobro razvijenu staničnu strukturu koja je odgovorna za mnoga njihova jedinstvena biološka svojstva. Mnogi strukturni detalji su jedinstveni za bakterije i ne nalaze se među arhejama ili eukariotima. Međutim, unatoč relativnoj jednostavnosti bakterija i lakoći uzgoja pojedinačnih sojeva, mnoge bakterije ne mogu se uzgajati u laboratorijskim uvjetima, a njihove strukture su često premale za proučavanje. Stoga, iako su neka načela strukture bakterijske stanice dobro proučena i čak se primjenjuju na druge organizme, većina jedinstvenih značajki i struktura bakterija je još uvijek nepoznata.
Većina bakterija je ili sfernog oblika, takozvana koka (od grčke riječi kókkos- zrno ili bobica), ili štapićasti, tzv. bacili (od lat. bacil- štap). Neke bakterije u obliku štapa (vibrio) su blago savijene, dok druge tvore spiralne kovrče (spirohete). Sva ta raznolikost oblika bakterija određena je strukturom njihove stanične stijenke i citoskeleta. Ti su oblici važni za funkcioniranje bakterija jer mogu ometati sposobnost bakterija da primaju hranjive tvari, pričvršćuju se na površine, kreću se i bježe od grabežljivaca.
Bakterije mogu biti različitih oblika i veličina (ili morfologija). Bakterijske stanice su obično 10 puta manje veličine od eukariotskih stanica, naravno samo 0,5-5,0 mikrona u svojoj najvećoj veličini, iako su divovske bakterije kao npr. Thiomargarita namibiensis i Epulopiscium fishelsoni, može narasti do 0,5 mm i biti vidljiva golim okom. Najmanje slobodnoživuće bakterije su mikoplazme, pripadnici roda mikoplazma, samo 0,3 µm duljine, otprilike veličine najvećih virusa.
Mala veličina je važna za bakterije jer rezultira velikim omjerom površine i volumena, pomaže u brzom transportu hranjivih tvari i oslobađanju otpada. S druge strane, niski omjeri površine i volumena ograničavaju brzinu metabolizma mikroba. Razlog postojanja velikih stanica je nepoznat, iako se čini da se veliki volumen prvenstveno koristi za pohranu dodatnih hranjivih tvari. Međutim, postoji i najmanja veličina slobodnoživućih bakterija. Prema teorijskim proračunima, sferna stanica promjera manjeg od 0,15-0,20 mikrona postaje nesposobna za samostalnu reprodukciju, jer fizički ne uklapa sve potrebne biopolimere i strukture u dovoljnim količinama. Nanobakterije (i sl nanobe i ultramikrobakterije), manji od "dopuštene" veličine, iako je postojanje takvih bakterija još uvijek upitno. Oni su, za razliku od virusa, sposobni za samostalan rast i razmnožavanje, ali zahtijevaju brojne hranjive tvari koje ne mogu sintetizirati iz stanice domaćina.
Kao iu drugim organizmima, bakterijska stanična stijenka osigurava strukturni integritet stanice. Kod prokariota, primarna funkcija stanične stijenke je zaštita stanice od unutarnjeg turgora uzrokovanog mnogo većim koncentracijama proteina i drugih molekula unutar stanice u usporedbi s onima oko nje. Stanična stijenka bakterije razlikuje se od stijenke svih drugih organizama po prisutnosti peptidoglikana (uloga N-acetilglukozamina i N-acetilglukozamina), koji se nalazi neposredno izvan citoplazmatske membrane. Peptidoglikan je odgovoran za krutost stanične stijenke bakterije i, dijelom, za određivanje oblika stanice. Relativno je porozan i ne odolijeva prodiranju malih molekula. Većina bakterija ima stanične stijenke (s nekoliko izuzetaka, kao što su mikoplazma i srodne bakterije), ali nemaju sve stanične stijenke istu strukturu. Postoje dvije glavne vrste bakterijskih staničnih stijenki, kod gram-pozitivnih i gram-negativnih bakterija, koje se razlikuju po Gramu.
Stanični zid Gram-pozitivnih bakterija karakterizira prisutnost vrlo debelog sloja peptidoglikana, koji je odgovoran za gubitak gentian violet boje tijekom postupka bojenja po Gramu. Takav zid nalazimo isključivo u organizmima koji pripadaju tipovima Actinobacteria (ili gram-pozitivne bakterije s visokim postotkom G+C) i Firmicutes (ili gram-pozitivne bakterije s niskim postotkom G+C). Bakterije iz skupine Deinococcus-Thermus također se mogu pozitivno bojati prema Gramu, ali sadrže neke od struktura stanične stijenke tipične za gram-negativne organizme. U staničnu stijenku gram-pozitivnih bakterija ugrađeni su polialkoholi zvani tehoična kiselina, od kojih su neki vezani za lipide i tvore lipotehoevičnu kiselinu. Budući da se lipotehoevičke kiseline kovalentno vežu na lipide unutar citoplazmatske membrane, one su odgovorne za vezanje peptidoglikana na membranu. Tehoična kiselina daje Gram-pozitivnim bakterijama pozitivan električni učinak zbog fosfodiesterskih veza između monomera tehoične kiseline.
Za razliku od gram-pozitivnih bakterija, gram-negativne bakterije sadrže vrlo tanak sloj peptidoglikana, koji je odgovoran za nemogućnost staničnih stijenki da sadrže kristalno ljubičastu boju tijekom postupka bojenja po Gramu. Osim peptidoglikanskog sloja, gram-negativne bakterije imaju i drugu, takozvanu vanjsku membranu, smještenu izvan stanične stijenke i spajaju fosfolipide i lipopolisaharide na svojoj vanjskoj strani. Negativno nabijeni lipopolisaharid također daje stanici negativni električni naboj. Kemijska struktura Lipopolisaharid vanjske membrane često je jedinstven za pojedine bakterijske sojeve i često je odgovoran za reakciju antigena s predstavnicima tih sojeva.
Kao i svaki dvostruki sloj fosfolipida, vanjska membrana je dovoljno nepropusna za sve nabijene molekule. Međutim, proteinski kanali (poniranje) prisutni u vanjskoj membrani omogućuju pasivni transport mnogih iona, šećera i aminokiselina kroz vanjsku membranu. Stoga su te molekule prisutne u periplazmatskom sloju između vanjske i citoplazmatske membrane. Periplazmatski sloj sadrži sloj peptidoglikana i mnoge proteine, koji su odgovorni za hidrolizu i prijem izvanstaničnih signala. Piše da je perivlasma gelasta, a ne tekuća, zbog visokog sadržaja proteina i peptidoglikana. Signali i tvari koje daju život iz periplazme ulaze u citoplazmu stanice pomoću transportnih proteina u citoplazmatskoj membrani.
Bakterijska cioplazmatska membrana sastoji se od dvostrukog sloja fosfolipida, te stoga ima sve zajedničke funkcije citoplazmatske membrane, djelujući kao barijera propusnosti za većinu molekula i zatvarajući transportne proteine koji reguliraju transport molekula u stanice. Osim ovih funkcija, na citoplazmatskim membranama bakterija odvijaju se i reakcije energetskog ciklusa. Za razliku od eukariota, bakterijske membrane (s nekim iznimkama, kao što su mikoplazme i metanotrofi) općenito ne sadrže sterole. Međutim, mnoge bakterije sadrže strukturno srodne spojeve zvane hopanoidi, koji vjerojatno imaju istu funkciju. Za razliku od eukariota, bakterije mogu imati široku paletu masnih kiselina u svojim membranama. Zajedno s tipičnim zasićenim i nezasićenim masnim kiselinama, bakterije mogu sadržavati masne kiseline s dodatnim metilnim, hidroksilnim ili čak cikličkim skupinama. Bakterije mogu prilagoditi relativne udjele ovih masnih kiselina kako bi održale optimalnu fluidnost membrane (npr. s promjenama temperature).
Resice i fimbrije (pili, fimbrije)- površinske strukture bakterija orijentalne strukture. Isprva su se ti pojmovi uvodili zasebno, ali sada su takve strukture klasificirane kao tipovi I, IV i genitalne resice, ali mnoge druge vrste ostaju neklasificirane.
Spolne resice su vrlo dugačke (5-20 mikrona) i prisutne su na bakterijskoj stanici u malom broju. Koriste se za razmjenu DNK u bakterijskoj konjugaciji.
Resice ili fimbrije tipa I su kratke (1-5 mikrona), protežu se od vanjske membrane u mnogim smjerovima, cjevastog su oblika, prisutne u udovima tipa Proteobacteria. Ove resice se obično koriste za površinsko pričvršćivanje.
Resice ili fimbrije tipa IV srednje su duljine (oko 5 mikrona), smještene na polovima bakterija. Resice tipa IV pomažu pričvrstiti se na površine (npr. tijekom stvaranja biofilma) ili na druge stanice (npr. životinjske stanice tijekom patogeneze)). Neke bakterije (npr. Myxococcus) koriste resice tipa IV kao mehanizam kretanja.
Na površini, izvan sloja peptidiglikana ili vanjske membrane, često se nalazi proteinski S-sloj. Iako funkcija ovog sloja nije u potpunosti shvaćena, vjeruje se da ovaj sloj pruža kemijsku i fizičku zaštitu staničnoj površini i može služiti kao makromolekularna barijera. Također se vjeruje da S-slojevi mogu imati i druge funkcije, na primjer, mogu poslužiti kao čimbenici patogenosti u Campylobacter i sadrže vanjske enzime u Bacillus stearothermophilus.
Mnoge bakterije izlučuju izvanstanične polimere izvan svojih staničnih stijenki. Ti se polimeri obično sastoje od polisaharida, a ponekad i od proteina. Kapsule su relativno nepropusne strukture koje se ne mogu bojati mnogim bojama. Obično se koriste za prianjanje bakterija na druge stanice ili nežive površine u stvaranju biofilma. Imaju drugačiju strukturu od neorganiziranog mukoznog sloja staničnih polimera do visoko strukturiranih membranskih kapsula. Ponekad su ove strukture uključene u zaštitu stanica od apsorpcije eukariotskih stanica kao što su makrofagi. Također, izlučivanje sluzi ima signalnu funkciju za sporo pokretne bakterije i, moguće, izravno se koristi za kretanje bakterija.
Možda najlakše prepoznatljive izvanstanične strukture bakterijske stanice su flagele. Bakterijske flagele su nitaste strukture koje se aktivno rotiraju oko svoje osi pomoću flagelarnog motora i odgovorne su za kretanje mnogih bakterija u tekućem mediju. Položaj flagela ovisi o vrsti bakterije i ima nekoliko vrsta. Stanične flagele su složene strukture sastavljene od mnogih proteina. Sam filament se sastoji od flagelina (FlaA), koji tvori cjevastu nit. Bazalni motor je veliki proteinski kompleks koji zatvara staničnu stijenku i obje membrane (ako ih ima) kako bi tvorio rotacijski motor. Ovaj motor pokreće električni potencijal kroz citoplazmatsku membranu.
Osim toga, u citoplazmatskoj membrani i staničnoj membrani smješteni su specijalizirani sustavi izlučivanja čija struktura ovisi o vrsti bakterije.
U usporedbi s eukariotima, unutarstanična struktura bakterijske stanice je nešto jednostavnija. Bakterije ne sadrže gotovo nikakve membranske organele, poput eukariota.Naravno, kromosom i ribosomi su jedine lako vidljive unutarstanične strukture koje se nalaze u svim bakterijama. Iako neke skupine bakterija sadrže složene specijalizirane unutarstanične strukture, neke od njih su razmotrene u nastavku.
Cijela unutrašnjost bakterijske stanice unutar unutarnje membrane naziva se citoplazma. Homogena frakcija citoplazme koja sadrži skup topive RNA, proteina, produkata i supstrata metaboličkih reakcija naziva se citosol. Drugi dio citoplazme predstavljaju različiti strukturni elementi, uključujući kromosom, ribosome, bakterijski citoskelet i druge. Donedavno se vjerovalo da bakterije nemaju citoskelet, ali sada su bakterije pronašle ortologe ili čak homologe svih vrsta eukariotskih filamenata: mikrotubule (FtsZ), aktin (MreB i ParM) i međufilamente (Crescentin). Citoskelet ima mnoge funkcije, često je odgovoran za oblik stanice i unutarstanični transport.
Za razliku od eukariota, bakterijski kromosom nije smješten u unutarnjem dijelu membranom ograničene jezgre, već se nalazi u citoplazmi. To znači da se prijenos staničnih informacija kroz procese translacije, transkripcije i replikacije događa unutar istog odjeljka, a njegove komponente mogu komunicirati s drugim strukturama citoplazme, posebice ribosomima. Neupakirani bakterijski kromosom koristi histone poput eukariota, ali umjesto toga postoji u kompaktnoj superzavojnoj strukturi zvanoj nukleoid. Sami bakterijski kromosomi su kružni, iako postoje primjeri linearnih kromosoma (npr. Borrelia burgdorferi). Uz kromosomsku DNK, većina bakterija također sadrži male, neovisne dijelove DNK zvane plazmidi, koji često kodiraju pojedinačne proteine koji su korisni, ali nisu bitni za bakteriju domaćina. Bakterije mogu lako dobiti ili izgubiti plazmide i mogu se prenositi između bakterija kao oblik horizontalnog prijenosa gena.
U većini bakterija, brojne unutarstanične strukture ribosoma mjesto su sinteze proteina u svim živim organizmima. Ribosomi bakterija također se donekle razlikuju od ribosoma eukariota i arheja i imaju konstantu sedimentacije od 70S (za razliku od 80S kod eukariota). Iako su ribosomi najčešći unutarstanični proteinski kompleks u bakterijama, ponekad se elektronskim mikroskopom uočavaju drugi veliki kompleksi, iako je u većini slučajeva njihova svrha nepoznata.
Jedna od glavnih razlika između bakterijske stanice i eukariotske stanice je odsutnost nuklearne membrane i, često, uopće odsutnost membrana unutar citoplazme. Mnoge važne biokemijske reakcije, kao što su reakcije energetskog ciklusa, odvijaju se kroz ionske gradijente kroz membrane, stvarajući potencijalnu razliku poput baterije. Odsutnost unutarnjih membrana u bakterijama znači da se te reakcije, kao što je prijenos elektrona u reakcijama lanca prijenosa elektrona, odvijaju preko citoplazmatske membrane, između citoplazme i periplazme. Međutim, u nekim fotosintetskim bakterijama postoji razvijena mreža fotosintetskih membrana dobivenih iz citoplazme. U ljubičastim bakterijama (npr. Rhodobacter) zadržale su vezu s citoplazmatskom membranom, lako se otkriva na presjecima pod elektronskim mikroskopom, ali kod cijanobakterija je tu vezu ili teško pronaći ili se gubi u procesu evolucije.
Neke bakterije formiraju unutarstanične granule za pohranu hranjivih tvari kao što su glikogen, polifosfat, sumpor ili polihidroksialkanoati, omogućujući bakterijama da pohrane te hranjive tvari za kasniju upotrebu.
Plinski mjehurići su strukture u obliku vretena koje se nalaze u nekim planktonskim bakterijama koje pružaju uzgonu stanicama tih bakterija, smanjujući njihovu ukupnu gustoću. Sastoje se od proteinske ljuske, koja je vrlo nepropusna za vodu, ali prodire u većinu plinova. Prilagodbom količine plina prisutnog u svojim plinskim mjehurićima, bakterije mogu povećati ili smanjiti svoju ukupnu gustoću i tako se kretati gore ili dolje unutar vodenog stupca, održavajući se u okruženju optimalnom za rast.
Karboksisomi su unutarstanične strukture koje se nalaze u mnogim autotrofnim bakterijama kao što su cijanobakterije, dušične bakterije i nitrobakterije. Riječ je o proteinskim strukturama koje morfološki podsjećaju na glave virusnih čestica, a sadrže enzime za fiksiranje ugljičnog dioksida u tim organizmima (osobito ribuloza-bisfosfat-karboksilaza/oksigenaza, RuBisCO i karboanhidraza). Vjeruje se da visoka lokalna koncentracija enzima zajedno s brzom konverzijom bikarbonata u karboanhidrazu karbonske kiseline omogućuje bržu i učinkovitiju fiksaciju ugljičnog dioksida nego što je to moguće unutar citoplazme.
Poznato je da takve strukture sadrže glicerol dehidratazu koja sadrži koenzim B12, ključni enzim u fermentaciji glicerola u 1,3-propandiol u nekim članovima obitelji Enterobacteriaceae (npr. salmonela).
Poznata klasa membranskih organela bakterija, koje više podsjećaju na eukariotske organele, ali su moguće i povezane s citoplazmatskom membranom, su magnetosomi, koji su prisutni u magnetotaktičkim bakterijama.
Uz sudjelovanje bakterija dobivaju se fermentirani mliječni proizvodi (kefir sirevi) otsotska kiselina. Određene skupine bakterija koriste se za proizvodnju antibiotika i vitamina. Koristi se za kiseljenje kupusa i štavljenje kože. A u poljoprivredi, Bacterii se koristi za proizvodnju i skladištenje zelene stočne hrane.
Bakterije mogu pokvariti hranu. Taloženjem u proizvodima proizvode otrovne tvari i za ljude i za životinje.Ako se serum NE aplicira pravodobno i lijekovi se otruju, čovjek može umrijeti! Stoga povrće i voće obavezno operite prije upotrebe!
Neke bakterije kao što je Firmicutes sposobne su formirati endospore, što im omogućuje da izdrže ekstremne okolišne i kemijske uvjete (na primjer, gram-pozitivne Bacil, Anaerobacter, Heliobacterium i Clostridium). U gotovo svim slučajevima nastaje jedna endospora, pa se ipak ne radi o procesu razmnožavanja Anaerobacter može formirati do sedam endospora po stanici. Endospore imaju središnju jezgru sastavljenu od citoplazme koja sadrži DNA i ribosome, okružena plutenim slojem i zaštićena neprobojnom i krutom membranom. Endospore ne pokazuju metabolizam i mogu izdržati ekstremne fizičke i kemijske pritiske kao što su visoke razine ultraljubičastog zračenja, gama zraka, deterdženata, dezinficijensa, topline, pritiska i sušenja. U takvom neaktivnom stanju, ti organizmi, u nekim slučajevima, mogu ostati održivi milijunima godina i preživjeti čak iu svemiru. Endospore mogu uzrokovati bolest, na primjer antraks može biti uzrokovan udisanjem endospora Bacillus anthracis.
Bakterije koje oksidiraju metan u rodu Metilozinus također stvaraju spore otporne na sušenje, tzv egzospore, jer nastaju pupanjem na kraju stanice. Egzospore ne sadrže diaminopikolinsku kiselinu, karakterističnu komponentu endospora. Ciste su druge neaktivne strukture debelih zidova koje formiraju članovi roda Azotobacter, Bdellovibrio (bdelociste), i Myxococcus (miksospore). Otporne su na sušenje i druge opasnosti, ali u manjoj mjeri od endopora. Kada ciste formiraju predstavnici Azotobacter, dioba stanice završava stvaranjem debele višeslojne stijenke i ljuske koja okružuje stanicu. Filamentozne aktinobakterije formiraju reproduktivne spore dvije kategorije: klima uređaji, koji su lanci spora formiranih od filamentnog micelija, i sporangiespore, koji se formiraju u specijaliziranim vrećicama, sporangije.
Sa stajališta moderne znanosti, prokarioti imaju primitivnu strukturu. No, upravo ta “jednostavnost” pomaže im preživjeti u najneočekivanijim uvjetima. Na primjer, u izvorima sumporovodika ili na nuklearnim poligonima. Znanstvenici su izračunali da je ukupna masa svih kopnenih mikroorganizama 550 milijardi tona.
Bakterije su jednostanične... Ali to ne znači da bakterijske stanice prolaze prije stanica životinja ili biljaka. Mikrobiologija već ima znanje o stotinama tisuća mikrobnih vrsta. Ipak, predstavnici znanosti svaki dan otkrivaju nove vrste i značajke.
Nije iznenađujuće da za potpuni razvoj Zemljine površine mikroorganizmi moraju imati različite oblike:
Veličina bakterija se mjeri u nanometrima i mikrometrima. Njihova prosječna vrijednost je 0,8 mikrona. Ali među njima postoje divovski prokarioti, koji dosežu 125 mikrona i više. Pravi divovi među patuljcima su spirohete duge 250 mikrona. Sada usporedite s njima veličinu najmanje prokariotske stanice: mikoplazme prilično "narastu" i dosežu promjer od 0,1-0,15 mikrona.
Vrijedi reći da divovske bakterije ne prežive tako lako u okolišu. Teško im je pronaći dovoljno hranjivih tvari za uspješno obavljanje svoje funkcije. No, s druge strane, oni nisu lak plijen za bakterije-predatore, koji se hrane svojim kolegama - jednostaničnim mikroorganizmima, "teče okolo" i jedu ih.
U nepovoljnim uvjetima okoline bakterije stvaraju kapsulu. Mikrokapsula dobro prianja uz zid. Može se vidjeti samo elektronskim mikroskopom. Makrokapsulu često tvore patogeni mikrobi (pneumokoki). Kod Klebsiella pneumonije uvijek se nađe makrokapsula.
Membrana nalik kapsuli je tvorba labavo pričvršćena na staničnu stijenku. Zahvaljujući bakterijskim enzimima, ljuska nalik kapsuli prekrivena je ugljikohidratima (egzopolisaharidima) vanjskog okruženja, što osigurava prianjanje bakterija s različitim površinama, čak i potpuno glatkim. Na primjer, streptokoki, koji ulaze u ljudsko tijelo, mogu se zalijepiti za zube i srčane zaliske.
Funkcije kapsule su različite:
Omogućuju uranjanje i uspon. U tlu se bakterijska stanica kreće duž kanala tla.
Cijeli sadržaj stanice, s izuzetkom jezgre i stanične stijenke, naziva se citoplazma. Tekuća, bezstrukturna faza citoplazme (matriksa) sadrži ribosome, membranske sustave, mitohondrije, plastide i druge strukture, kao i rezervne hranjive tvari. Citoplazma ima izuzetno složenu, finu strukturu (slojevita, zrnasta). Uz pomoć elektronskog mikroskopa otkriveni su mnogi zanimljivi detalji strukture stanice.
Vanjski lipoproteinski sloj protoplasta bakterija, koji ima posebna fizikalna i kemijska svojstva, naziva se citoplazmatska membrana. Sve vitalne strukture i organele nalaze se unutar citoplazme. Citoplazmatska membrana ima vrlo važnu ulogu – regulira ulazak tvari u stanicu i izlučivanje metaboličkih produkata. Kroz membranu, hranjive tvari mogu ući u stanicu kao rezultat aktivnog biokemijskog procesa koji uključuje enzime.
Osim toga, u membrani se odvija sinteza nekih sastavnih dijelova stanice, uglavnom komponenti stanične stijenke i kapsule. Konačno, citoplazmatska membrana sadrži najvažnije enzime (biološke katalizatore). Naređeni raspored enzima na membranama omogućuje vam da regulirate njihovu aktivnost i spriječite uništavanje nekih enzima od strane drugih. Ribosomi su povezani s membranom – strukturnim česticama na kojima se sintetizira protein. Membrana se sastoji od lipoproteina. Dovoljno je jak i može osigurati privremeno postojanje stanice bez ljuske. Citoplazmatska membrana čini do 20% suhe mase stanice.
Na elektroničkim fotografijama tankih dijelova bakterija, citoplazmatska membrana se pojavljuje kao kontinuirani lanac debljine oko 75A, koji se sastoji od svijetlog sloja (lipida) zatvorenog između dva tamnija (proteina). Svaki sloj je širok 20-30A. Takva membrana naziva se elementarna.
Citoplazma bakterijskih stanica često sadrži granule različitih oblika i veličina. Međutim, njihova prisutnost ne može se smatrati nekom vrstom trajnog znaka mikroorganizma, obično je u velikoj mjeri povezana s fizičkim i kemijskim uvjetima okoliša.
Mnoge citoplazmatske inkluzije sastavljene su od spojeva koji služe kao izvor energije i ugljika. Ove skladišne tvari nastaju kada se tijelo opskrbi dovoljnom količinom hranjivih tvari, i, naprotiv, koriste se kada se tijelo stavi u uvjete koji su nepovoljniji u smislu prehrane.
U mnogim bakterijama granule se sastoje od škroba ili drugih polisaharida – glikogena i granuloze. Kod nekih bakterija, kada se uzgajaju u mediju bogatom šećerima, kapljice masti nalaze se unutar stanice. Druga rasprostranjena vrsta zrnatih inkluzija je volutin (granule metakromatina). Ove granule se sastoje od polimetafosfata (tvar za skladištenje koja sadrži ostatke fosforne kiseline). Polimetafosfat služi kao izvor fosfatnih skupina i energije za tijelo. Vjerojatnije je da će bakterije nakupljati volutin u neuobičajenim uvjetima hranjenja, kao što je okruženje bez sumpora. Kapljice sumpora nalaze se u citoplazmi nekih sumpornih bakterija.
Postoji veza između plazma membrane i stanične stijenke u obliku dezmoza – mostova. Citoplazmatska membrana često daje invaginaciju – invaginaciju u stanicu. Ove invaginacije u citoplazmi tvore posebne membranske strukture koje se nazivaju mezozomi.
Neke vrste mezosoma su tijela odvojena od citoplazme vlastitom membranom. Brojne vezikule i tubule su pakirane unutar takvih membranskih vrećica. Ove strukture obavljaju široku paletu funkcija u bakterijama. Neke od ovih struktura su analozi mitohondrija.
Drugi obavljaju funkcije endoplazmatskog retikuluma ili Golgijevog aparata. Fotosintetski aparat bakterija također nastaje invaginacijom citoplazmatske membrane. Nakon invaginacije citoplazme, membrana nastavlja rasti i tvori hrpe, koje se, po analogiji s biljnim granulama kloroplasta, nazivaju tilakoidni stekovi. U tim membranama, koje često ispunjavaju veći dio citoplazme bakterijske stanice, lokalizirani su pigmenti (bakterioklorofil, karotenoidi) i enzimi (citokromi) koji provode proces fotosinteze.
Bakterije nemaju takvu jezgru kao u viših organizama (eukariota), ali imaju svoj analog – „nuklearni ekvivalent“ – nukleoid, koji je evolucijski primitivniji oblik organizacije nuklearne materije. Sastoji se od jednog zatvorenog u prsten dvolančane DNA lanca duljine 1,1-1,6 nm, koji se smatra jednim bakterijskim kromosomom, odnosno genoforom. Nukleoid u prokariota nije omeđen od ostatka stanice membranom – nema nuklearnu ovojnicu.
Struktura nukleoida uključuje RNA polimerazu, bazične proteine i nema histona; kromosom je fiksiran na citoplazmatskoj membrani, a kod gram-pozitivnih bakterija - na mezozomima. Bakterijski se kromosom replicira na polikonzervativni način: dvostruka spirala roditeljske DNA se odmotava i nova komplementarna lanca se sklapa na šablonu svakog polinukleotidnog lanca. Nukleoid nema mitotički aparat, a divergenciju kćeri jezgri osigurava rast citoplazmatske membrane.
Bakterijska jezgra je diferencirana struktura. Ovisno o stupnju razvoja stanice, nukleoid može biti diskretan (diskontinuiran) i sastojati se od zasebnih fragmenata. To je zbog činjenice da se podjela bakterijske stanice u vremenu događa nakon završetka ciklusa replikacije molekule DNA i formiranja kromosoma kćeri.
Nukleoid sadrži većinu genetskih informacija bakterijske stanice. Osim nukleoida, u stanicama mnogih bakterija pronađeni su i ekstrakromosomski genetski elementi – plazmidi, predstavljeni malim kružnim molekulama DNA sposobne za autonomnu replikaciju.
Plazmidi su samostalne, smotane, dvolančane DNA molekule. Njihova je masa mnogo manja od mase nukleotida. Unatoč činjenici da su nasljedne informacije kodirane u DNK plazmida, oni nisu vitalni i neophodni za bakterijsku stanicu.
Citoplazma bakterija sadrži ribosome - čestice koje sintetiziraju proteine promjera 200A. U ćeliji ih je više od tisuću. Ribosomi se sastoje od RNA i proteina. U bakterijama se mnogi ribosomi nalaze slobodno u citoplazmi, neki od njih mogu biti povezani s membranama.
Ribosomi su središta sinteze proteina u stanici. Štoviše, često se spajaju, tvoreći agregate koji se nazivaju poliribosomi ili polisomi.
Inkluzije su metabolički produkti nuklearnih i nenuklearnih stanica. Predstavljaju zalihe hranjivih tvari: glikogena, škroba, sumpora, polifosfata (valutina) itd. Inkluzije često, kada su obojene, poprime drugačiji izgled od boje boje. Vrijednosti se mogu koristiti za dijagnosticiranje bacila difterije.
Budući da je bakterija prokariotski mikroorganizam, mnoge organele uvijek su odsutne u bakterijskim stanicama, koji su svojstveni eukariotskim organizmima:
Također je vrijedno zapamtiti da bakterije nemaju staničnu stijenku, stoga se procesi kao što su pinocitoza i fagocitoza ne mogu nastaviti.
Kao poseban mikroorganizam, bakterije su prilagođene postojanju u uvjetima u kojima kisik može biti odsutan. I isto disanje kod njih se događa zbog mezozoma. Također je vrlo zanimljivo da zeleni organizmi mogu fotosintetizirati na potpuno isti način kao i biljke. No, važno je uzeti u obzir činjenicu da se u biljkama proces fotosinteze odvija u kloroplastima, a kod bakterija na membranama.
Reprodukcija u bakterijskoj stanici odvija se na najprimitivniji način. Zrela stanica se dijeli na dva dijela, nakon nekog vremena sazrijevaju i taj se proces ponavlja. U povoljnim uvjetima može doći do promjene od 70-80 generacija dnevno. Važno je zapamtiti da bakterije, zbog svoje strukture, nemaju pristup takvim metodama reprodukcije kao što su mitoza i mejoza. Oni su svojstveni samo eukariotskim stanicama.
Poznato je da je stvaranje spora jedan od nekoliko načina razmnožavanja gljiva i biljaka. Ali bakterije također znaju kako stvarati spore, što je svojstveno nekolicini njihovih vrsta. Oni imaju tu sposobnost kako bi preživjeli posebno nepovoljne uvjete koji mogu biti opasni za njihov život.
Poznate su takve vrste koje su sposobne preživjeti čak iu svemiru. To ne mogu ponoviti nijedan živi organizam. Bakterije su postale rodonačelnici života na Zemlji zbog svoje jednostavnosti strukture. Ali činjenica da postoje do danas pokazuje koliko su važni za svijet oko nas. Uz njihovu pomoć ljudi se mogu što više približiti odgovoru na pitanje o podrijetlu života na Zemlji, neprestano proučavajući bakterije i učeći nešto novo.
Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus) uobičajena je bakterija koja pogađa oko 30 posto svih ljudi. Kod nekih je ljudi dio mikrobioma (mikroflore) i nalazi se i unutar tijela i na koži ili ustima. Iako postoje bezopasni sojevi Staphylococcus aureus, drugi, kao što je Staphylococcus aureus otporan na meticilin, predstavljaju ozbiljne zdravstvene probleme, uključujući infekcije kože, kardiovaskularne bolesti, meningitis i probavne bolesti.
Istraživači sa Sveučilišta Vanderbilt otkrili su da bakterije stafilokoka preferiraju ljudsku krv nego životinjsku. Ove bakterije su djelomične za željezo, koje se nalazi u hemoglobinu koji se nalazi u crvenim krvnim stanicama. Staphylococcus aureus razdire krvne stanice kako bi došli do željeza u njima. Vjeruje se da genetske varijacije u hemoglobinu neke ljude mogu učiniti poželjnijima za bakterije Staphylococcus od drugih.
Istraživači su otkrili da bakterije u atmosferi mogu igrati ulogu u stvaranju kiše i drugih oblika oborina. Ovaj proces počinje kada se bakterije iz biljaka upuhaju u atmosferu. Na visini se oko njih stvara led i oni počinju rasti. Nakon što smrznute bakterije dosegnu određeni prag rasta, led se počinje topiti i vraća se na tlo u obliku kiše. Bakterije vrste Psuedomonas syringae čak su pronađene u središtu velikih čestica tuče. Oni proizvode poseban protein u staničnim membranama koji im omogućuje da vežu vodu na jedinstven način, potičući stvaranje leda.
Istraživači su otkrili da određeni sojevi bakterija koje uzrokuju akne zapravo mogu pomoći u sprječavanju akni. Bakterija koja uzrokuje akne, Propionibacterium acnes, živi u porama naše kože. Kada te bakterije izazovu imunološki odgovor, područje na koži nabubri i nastaju prištići.
Međutim, utvrđeno je da je za određene vrste bakterija manja vjerojatnost da uzrokuju akne. Ovi sojevi mogu biti razlog zašto ljudi sa zdravom kožom rijetko dobiju akne. Proučavajući gene sojeva Propionibacterium acnes prikupljenih od ljudi s aknama i zdravom kožom, znanstvenici su identificirali soj koji je bio uobičajen na čistoj koži i rijetko pronađen na koži s aknama. Buduća istraživanja uključivat će pokušaje razvoja lijeka koji ubija samo sojeve bakterije Propionibacterium acnes koji uzrokuju akne.
Tko bi rekao da redovito pranje zubi može pomoći u prevenciji srčanih bolesti? Prethodne studije su pronašle vezu između bolesti desni i kardiovaskularnih bolesti. Sada su znanstvenici pronašli specifičnu vezu između ovih bolesti.
Smatra se da i bakterije i ljudi proizvode određene vrste proteina koji se nazivaju proteini stresa. Ovi proteini nastaju kada stanice doživljavaju različite vrste stresnih stanja. Kada osoba ima infekciju desni, stanice imunološkog sustava počinju napadati bakterije. Bakterije proizvode proteine stresa kada su napadnute, a bijela krvna zrnca također napadaju proteine stresa.
Problem je u tome što bijele krvne stanice ne mogu razlikovati proteine stresa koje proizvode bakterije i one koje proizvodi tijelo. Kao rezultat toga, stanice imunološkog sustava također napadaju proteine stresa koje proizvodi tijelo, što uzrokuje nakupljanje bijelih krvnih stanica u arterijama i dovodi do ateroskleroze. Kalcificirano srce je vodeći uzrok kardiovaskularnih bolesti.
Jeste li znali da vam provođenje vremena u vrtu ili vrtu može pomoći da bolje naučite? Prema istraživačima, zemljana bakterija Mycobacterium vaccae može poboljšati učenje kod sisavaca.
Vjerojatno te bakterije ulaze u naše tijelo gutanjem ili disanjem. Prema znanstvenicima, bakterija Mycobacterium vaccae poboljšava učenje stimulirajući rast neurona u mozgu, što dovodi do povećanja razine serotonina i smanjenja tjeskobe.
Istraživanje je provedeno na miševima hranjenim živim bakterijama, Mycobacterium vaccae. Rezultati su pokazali da su miševi koji su jeli bakterije kretali labirint mnogo brže i s manje tjeskobe od miševa koji nisu jeli bakterije. Znanstvenici sugeriraju da Mycobacterium vaccae igra ulogu u poboljšanju novih izazova i smanjenju razine stresa.
Istraživači iz Nacionalnog laboratorija Argonne otkrili su da bakterija Bacillus subtilis ima sposobnost rotacije vrlo malih zupčanika. Ove bakterije su aerobne, što znači da im je potreban kisik za rast i razvoj. Kada se stave u otopinu s mikromjehurićima zraka, bakterije plutaju u zupcima zupčanika i uzrokuju njegovo okretanje u određenom smjeru.
Potrebno je nekoliko stotina bakterija koje rade unisono da bi se zupčanik pokrenuo. Također je utvrđeno da bakterije mogu okretati nekoliko zupčanika povezanih jedan s drugim. Istraživači su uspjeli kontrolirati brzinu kojom su bakterije okretale zupčanike podešavanjem količine kisika u otopini. Smanjenje količine kisika dovelo je do usporavanja bakterija. Uklanjanje kisika uzrokuje da se potpuno prestanu kretati.
