Bakteerit
Bakteerit (eli eubakteerit tai aitobakteerit) (kreikan sanasta βακτήριον, "baktērion" ”sauva”) on yksi kuudesta eliökunnan kunnasta (ks. systematiikka). Bakteerit ovat yksisoluisia mikroskooppisen pieniä eliöitä eli mikrobeja. Bakteerien koko on yleensä 0,2–2 mikrometriä eli 0,2–2 millimetrin tuhannesosaa. Suurin tunnettu bakteeri (Thiomargarita namibiensis) on 0,75 millimetriä eli 750 mikrometriä pitkä ja erottuu jo paljaalla silmällä. Bakteerit ovat esitumallisia, mikä tarkoittaa, että niiden perintöaineksen ympärillä ei ole tumakoteloa. Ribosomeja lukuun ottamatta bakteereilla ei ole soluelimiä. Ne ovat evolutiivisesti hyvin vanhoja eliöitä. Bakteereja elää kaikkialla, missä on elämää: vedessä, maassa ja muissa eliöissä. Monet bakteerit elävät loisina muissa eliöissä ja voivat olla haitallisia. Jotkut bakteereista ovat kuitenkin hyödyllisiä tai jopa välttämättömiä kantajalleen.
Bakteereja voidaan jaotella usealla eri tavalla. Perinteisesti niitä on luokiteltu morfologian eli ulkomuodon avulla:
Morfologinen luokittelu ei kuitenkaan kerro mitään eri bakteerilajien keskinäisistä sukulaisuussuhteista tai kehityshistoriasta. Nykyään bakteereja luokitellaan molekyylisystemaattisin menetelmin, jotka perustuvat perimän emäsjärjestyksen selvittämiseen.
Bakteereita voidaan jaotella gramvärjäysmenetelmällä: grampositiiviset bakteerit värjääntyvät tummanvioleteiksi ja gramnegatiiviset bakteerit vaaleanpunaisiksi. Grampositiivisten bakteerien soluseinä kestää monivaiheisen käsittelyn paremmin niiden säilyttäessä ensimmäisen, violetin värin. Bakteereja voidaan luokitella myös niiden kasvutavan tai aineenvaihdunnan avulla. Aerobiset bakteerit kasvavat hapellisissa olosuhteissa ja anaerobit hapettomissa olosuhteissa.
Bakteerisolussa on sekä RNA:ta että DNA:ta, ja bakteereilla on tarvittavat entsyymit, ribosomit ja kalvorakenteet omaa monistumistaan ja kasvuaan varten. Bakteeria ympäröi solukalvo ja soluseinä, joita voi puolestaan ympäröidä limainen kapseli. Soluseinän tarkoitus on ylläpitää solun muotoa. Mykoplasmoilla ei ole soluseinää ja niiden uloin kerros on solukalvo. Bakteerin pinnassa voi olla värekarvoja (piluksia), jotka helpottavat solun kiinnittymistä joko toisiin soluihin tai sopivaan alustaan, ja siimoja eli flagelloja, joiden avulla se voi liikkua. Bakteereilla ei ole erillistä tumakalvon rajaamaa tumaa eikä soluelimiä, lukuun ottamatta ribosomeja. Bakteerien perimä sijaitsee rengasmaisessa DNA-molekyylissä, jonka lisäksi solulimassa voi olla pienempiä rengasmaisia DNA-molekyylejä, joita kutsutaan plasmideiksi. Vielä 1960-luvulla bakteerien soluhengityksen ajateltiin tapahtuvan mesosomeiksi kutsutuissa rakenteissa, mutta myöhemmin niiden todettiin olevan näytteen fiksauksessa syntynyttä artefaktaa.
Bakteerit lisääntyvät suvuttomasti jakautumalla, jolloin alkuperäisestä solusta muodostuu kaksi tytärsolua, jotka ovat alkuperäisen solun klooneja. Bakteerit voivat jakautua jopa kahdenkymmenen minuutin välein. Ennen jakautumista solun rengasmainen kromosomi ja mahdolliset plasmidit kahdentuvat. Bakteerien perimä on haploidinen, joten geenimutaatiot tulevat heti näkyviin.
Bakteerien uudet ominaisuudet voivat syntyä mutaatioiden kautta. Useimmiten lajien uudet ominaisuudet syntyvät geenien siirtyessä lajilta toiselle. Tämä johtuu geneettisestä rekombinaatiosta, joka tapahtuu kolmella tavalla: transformaation, konjugaation tai transduktion kautta.
Esimerkiksi bakteerien antibioottiresistenssigeenit yleistyvät leviten lajilta toiselle geneettisissä rekombinaatioissa.
Jotkut bakteerit aiheuttavat ihmiselle haittaa, koska ne kuluttavat lisääntyessään elimistön tärkeitä ravintoaineita ja tuottavat elimistölle haitallisia aineenvaihduntatuotteita. Bakteereista kaikki eivät aiheuta ihmiselle tauteja, vaan itse asiassa ihmisen iholla ja limakalvoilla on jatkuvasti suuri määrä bakteereja, jotka auttavat ihmisen immuunipuolustusta tauteja aiheuttavia bakteereita vastaan. Näitä hyödyllisiä bakteereja kutsutaan normaaliflooraksi. Patogeenisuudella tarkoitetaan bakteerin ominaisuutta aikaansaada elimistössä tauti. Useimmat bakteerit eivät ole patogeenisia. Myös saman sukuisilla bakteereilla on vaihteleva patogeenisuus. Patogeenisen bakteerin kykyä ja voimakkuutta aiheuttaa tautia (tartuttamiskykyä) kutsutaan puolestaan virulenssiksi ja virulenssin aikaansaavaa bakteerin ominaisuutta virulenssitekijäksi. Erittäin virulenttien bakteerien aiheuttamaan tartuntaan voi riittää yksi ainoa mikrobi. Toisaalta erittäin virulentin mikrobin patogeenisuus voi olla alhainen, eli sen tarttumiskyky on suuri mutta aiheuttama tauti on lievä, ja vastaavasti päinvastoin.
Suolistossa, etenkin paksusuolessa on runsaasti bakteereja ja ulosteen massasta onkin noin puolet bakteereja. Bakteerit käyttävät suolessa aineenvaihduntaansa imeytymättömiä ruuansulatusnesteitä sekä pilkkoutumattomia ravintoaineita. Sakkaroosista ja muista kuituaineista bakteerit pilkkovat lyhytketjuisia rasvahappoja, jotka toimivat suolen seinämän epiteelisolujen tärkeimpänä ravintoaineena. Lisäksi lyhytketjuisia rasvahappoja imeytyy jonkin verran paksusuolesta verenkiertoon ja bakteerit valmistavat niistä elimistölle tärkeää K-vitamiinia.
Laktaasin puuttuminen elimistöstä aiheuttaa laktoosin eli maitosokerin pilkkoutumattomuutta, mitä kutsutaan laktoosi-intoleranssiksi. Maitosokeri sitoo suolessa kulkiessaan osmoottisesti aktiivisena molekyylinä vettä. Bakteerit pilkkovat edelleen maitosokeria, jolloin syntyy lisää osmoottisesti aktiivisia molekyylejä. Tämän seurauksena voi olla osmoottinen ripuli ja kudosten kuivuminen.
Bakteerien ureaasi-entsyymi pilkkoo suoleen tulevaa ureaa ammoniakiksi, joka on myrkyllistä etenkin aivoille. Myrkyllisiä aineenvaihduntatuotteita syntyy myös bakteerien muodostaessa aromaattisista aminohapoista fenoleja.
Lisäksi bakteerit muodostavat kaasumaisia aineenvaihduntatuotteita, joista syntyy suolistokaasua. Suolistokaasu sisältää vetyä, hiilivetyjä sekä rikkivetyä, joka antaa suolistokaasulle sen ominaisen hajun. Suurin osa suolistokaasusta imeytyy suolesta verenkiertoon, josta se siirtyy keuhkojen kautta uloshengitysilmaan.
Bakteerilääkkeet ryhmitellään seuraavasti:
Bakteereista esiintyy myös antibiooteille vastustuskykyisiä kantoja. Antibiooteille vastustuskykyisiä kantoja on pidetty viime aikoina kehittyneinä, mutta uusimpien tietojen mukaan näin ei ole. McMaster-yliopistossa tehdyn tutkimuksen mukaan jo 30000 vuotta sitten bakteereilla oli vastustuskyky muun muassa penisilliinille, vankomysiinille ja tetrasykliinille.