Bakterija

Bakterije su prokariotski mikroorganizmi dužine nekoliko mikrometara. Bila je među prvim oblicima života koji su se pojavili na Zemlji i prisutna je u većini njenih staništa. Bakterije naseljavaju tlo, vodu, termalna vrela, radioaktivni otpad i duboku biosferu zemljine kore. Bakterije također žive u simbioznim i parazitskim odnosima s biljkama i životinjama. Većina bakterija nije karakterizirana jer se samo 27 posto bakterijskih vrsta mogu uzgajati u laboratoriji. Proučavanje bakterija poznato je pod nazivom bakteriologija kao grana mikrobiologije.

Gotovo sav životinjski život zavisi od bakterija jer samo bakterije i neke arheje posjeduju gene i enzime potrebne za sintezu vitamina B12 koji vrši opskrbu kroz prehrambeni lanac. Vitamin B12 kao vodotopljivi vitamin je uključen u metabolizam svake ćelije ljudskog tijela kao kofaktor sinteze DNK i metabolizma masnih kiselina i aminokiselina. Naročito je važan u normalnom funkcionisanju nervnog sistema zbog njegove uloge u sintezi mijelina. U jednom gramu zemlje se obično nalazi 40 miliona bakterijskih ćelija, a u mililitru slatke vode milion bakterijskih ćelija. Na Zemlji postoji približno 1030 bakterija koje čine biomasu koja premašuje biomasu svih biljaka i životinja. Bakterije su od vitalnog značaja za mnoge faze hranjivog ciklusa zbog recikliranja hranjivih sastojaka kao što je fiksacija dušika iz atmosfere. Hranjivi ciklus uključuje i razgradnju mrtvih tijela; bakterije su odgovorne za fazu truljenja u ovom procesu. U biološkim zajednicama koje okružuju hidrotermalne otvore i hladne ispuste, ekstremofilne bakterije pružaju hranjive sastojke potrebne za održavanje života pretvarajući otopljene spojeve, poput vodik-sulfida i metana, u energiju.

Kod ljudi i većine životinja najveći broj bakterija se nalazi u crijevima i na koži. Većina bakterija u tijelu je bezopasna zbog zaštitnih učinaka imunološkog sistema. Međutim, nekoliko vrsta bakterija su patogene i uzrokuju zarazne bolesti poput kolere, sifilisa, antraksa, lepre i bubonske kuge. Najčešće fatalne bakterijske bolesti su infekcije respiratornnoh trakta . Samo od tuberkuloze godišnje umre oko 2 miliona ljudi, uglavnom u subsaharskoj Africi, pa se antibiotici koriste za liječenje bakterijskih infekcija. U industriji bakterije imaju važnu ulogu u prečišćavanju kanalizacije i razgradnje prilikom izlivanja nafte, proizvodnje sira i fermentacije jogurta, obnavljanja zlata, paladija, bakra i drugih metala u rudarskom sektoru, u biotehnologiji i proizvodnji antibiotika i drugih hemikalija.

Nekad smatrane biljkama koje su činile klasu fisijskih gljiva, danas su bakterije klasificirane kao prokarioti. Za razliku od ćelija životinja i ostalih eukariota, bakterijske ćelije ne sadrže ćelijsko jedro već organele koje su vezane za ćelijsku membranu. Iako je pojam bakterija tradicionalno obuhvaćao sve prokariote, naučna klasifikacija se promijenila nakon otkrića da se prokarioti sastoje od dvije vrlo različite skupine organizama koji su evoluirali od najbližeg zajedničkog pretka. Te evolucijske domene se nazivaju bakterijama i arhejama.

Kolonija je vidljiva nakupina bakterija koja se pojavi na čvrstoj hranjivoj podlozi (agaru), nastala umnožavanjem jedne bakterijske stanice.

U tečnim (tekućim) podlogama kolonije se ne vide, jer se bakterije slobodno razmnožavaju u cijelom mediju.

Bakterije se razmnožavaju vrlo brzo, pa se u roku od 24 sata mogu formirati kolonije sastavljene od stotina hiljada do miliona stanica.

Različite vrste bakterija stvaraju različite kolonije, koje se razlikuju po mnogim osobinama: veličina- sitne (manje od 1 mm), srednje (1–3 mm) i velike

oblik- tačkaste, okrugle, končaste, nepravilne itd.

površina- glatka, hrapava, radijalno izbrazdana itd.

ivica – ravna, valovita, nazubljena, nepravilna itd.

uzdignutost– ravna, ispupčena, konveksna, bradavičasta itd.

konzistencija – masna, žilava, suha, vlažna, tvrda, poput putera itd.

prozirnost i boja – kolonije mogu biti prozirne, neprozirne, mliječne, obojene itd.

Neke bakterije prilikom rasta na krvnom agaru pokazuju hemolitičku aktivnost (razgradnju eritrocita):

 Beta hemoliza – potpuna razgradnja eritrocita; oko kolonije se vidi prozračna zona.
 Alfa hemoliza – nepotpuna razgradnja; zona oko kolonije je zelenkasta, jer su eritrociti djelimično očuvani.

 Građa i hemijski sastav 

Opšti plan građe bakterije predstavlja građu prokariotske ćelije - tj, kod svih bekterijskih ćelija nalazimo:

 plazmamembranu ili
 citoplazmu, u kojoj su
 ribosomi 
 nukleoid.

Najveći broj bakterija ima i ćelijski zid, ali ga ipak ne posjeduju sve bakterije (mikoplazme, rikecije). Pored navedenih, pojedine vrste bakterija mogu da sadrže i sljedeće dijelove:

 kapsulu,
 bičeve,
 pile,
 tilakoide,
 mezosome i
 plazmide.

Kapsula je sluzavi, vanjski omotač koji stvara sama bakterija. Uloga kapsule je da zaštiti bakteriju od djelovanja odbrambenog sistema organizma u koji je dospjela. Izgrađena je od polisaharida. Kod mnogih bakterija je zapaženo da obrazuju gust, somotast omotač od kapsulinih polisaharida nazvan glikokaliks. Tako npr. bakterija (streptokoka) koja izaziva karijes, se najbolje pričvršćuje za površinu zuba onda kada stvara glikokaliks. Za proizvodnju glikokaliksa neophodni su šećeri. Bakterije koje imaju kapsulu nazivaju se inkapsulirane bakterije.

Ćelijski zid ne sadrži samo nekoliko vrsta bakterija. Njegovo oštećenje dovodi do smrti bakterije. Antibiotik penicilin sprečava stvaranje ćelijskog zida. Prema sastavu ćelijskog zida i bojenju postupkom po Gramu (metoda koju je predložio naučnik Hans Christian Gram 1884. g.) bakterije se dijele na:

 Gram-pozitivne i
 Gram-negativne.

Gram-negativne bakterije imaju jedan sloj lipopolisaharida koji pokriva njihov ćelijski zid, dok Gram-pozitivne nemaju taj sloj, usljed čega se prve boje crveno, a druge ljubičasto. Ovo nije i jedina razlika između ove dvije vrste bakterija. Tako je utvrđeno da se Gram-pozitivne lakše uništavaju antibioticima, dok su Gram-negativne mnogo otpornije.

Pili (fimbrije) su na stotine končića raspoređenih oko tijela bakterije. Stvara ih sama bakterija i proteinske su prirode. Njihova uloga je u pričvršćivanju bakterije za podlogu i međusobnom pripajanju dvije jedinke pri razmnožavanju.

Bičevi (flagelumi) su dugi, tanki izraštaji izgrađeni od proteina flagelina, kojima se bakterije kreću. Prostije su građe i nisu pokriveni ćelijskom membranom kao bičevi eukariota. Gubitkom bičeva bakterije postaju nepokretne.

Pokretanje bakterija pomoću flagela

Bakterije se kreću pomoću flagela (bičeva), koji su spiralne strukture. Za razliku od eukariota, čiji se bičevi savijaju talasasto, bakterijski bič se ne savija, nego se rotira kao propeler i tako gura bakteriju kroz tečnost.

Na dnu flagela nalazi se bazalno tijelo, koje funkcioniše kao motor. Ono ima dijelove slične rotoru i statoru, a energiju za okretanje dobija iz kretanja protona (H⁺ jona) kroz membranu. Ta energija nastaje zbog elektrohemijskog gradijenta protona. Bakterije koje žive u alkalnoj sredini mogu umjesto protona koristiti natrijeve jone (Na⁺).

Za razliku od bakterija, eukariotski bičevi koriste energiju ATP-a.

Za jednu punu rotaciju flagela potrebno je oko 1000 protona. Brzina kretanja bakterija nije stalna, ali može biti vrlo velika – i do 200 rotacija u sekundi (oko 12 000 u minuti). To znači da bakterija može preći oko 60 svojih dužina u jednoj sekundi, što je mnogo brže u poređenju s većim organizmima. Na primjer, E. coli može okrenuti flagelum oko 300 puta u sekundi, pa neke bakterije duge samo 1 μm mogu preći i 200 μm u sekundi.

Smjer rotacije flagela određuje način kretanja:

Kada se flagela okreće suprotno smjeru kazaljke na satu, bakterija se kreće pravo naprijed.

Kada se okretanje promijeni u smjer kazaljke na satu, flagela se razdvaja, bakterija usporava i mijenja pravac (dolazi do zaokreta).

Kod bakterija koje imaju više flagela (peritrihne bakterije), kretanje naprijed nastaje kada se sve flagela udruže u snop i rotiraju suprotno kazaljci na satu. Kada se rotacija promijeni, snop se raspada i bakterija se okreće.

 Ponašanje bakterije u nepovoljnim uslovima životne sredine 

Kada su spoljašnji uslovi nepogodni za rast i razmnožavanje, dolazi do različitih promjena u bakterijama: obrazovanja spora, gubljenja bičeva i kapsule. Proces stvaranja spora naziva se sporulacija, a bakterije sa tom sposobnošću su sporogene bakterije. Spore se obrazuju kao zaštita genetičkog materijala bakterije, znači endogeno (lat. endo = unutra). Imaju debele zidove i otporne su na nepovoljne uslove. Pomoću njih bakterije preživljavaju nepovoljne uslove i raznose se na nova, udaljena mjesta. Kada u vanjskoj sredini postanu povoljni uslovi iz spore isklija nova bakterija.

 Također pogledajte 
 Escherichia coli

 Vanjski linkovi 

 http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/MicrobeWiki 
 https://web.archive.org/web/20130615034141/http://ncppb.com/
 http://www.sciencenews.org/pages/sn_arc99/4_17_99/fob5.htm 
 http://www.rowland.harvard.edu/labs/bacteria/index_movies.html 
 http://www.stephenjaygould.org/library/gould_bacteria.html 

Kategorija:Mikrobiologija
Kategorija:Bakterije
Kategorija:Domene (biologija)
Kategorija:Bakteriologija