Bakteriler - genel özellik. Bakterilerin doğadaki sınıflandırılması, yapısı, beslenmesi ve rolü. Hangi bakterilerde yoktur: Organ eksikliği kritik midir?

Ultra ince kesitlerin elektron mikroskobunda sitoplazmik membran üç katmanlı bir membrandır (2,5 nm kalınlığında 2 koyu katman, hafif bir ara katmanla ayrılır). Yapı olarak, hayvan hücrelerinin plazmalemmasına benzer ve sanki zarın yapısından geçiyormuş gibi gömülü yüzeye ve integral proteinlere sahip çift kat fosfolipidlerden oluşur. Aşırı büyüme ile (hücre duvarının büyümesiyle karşılaştırıldığında), sitoplazmik membran, mezozom adı verilen karmaşık bükülmüş membran yapıları formundaki invaginasyonları oluşturur. Daha az karmaşık bir şekilde bükülmüş yapılara intrasitoplazmik membranlar denir.

sitoplazma

Sitoplazma çözünebilir proteinler, ribonükleik asitler, inklüzyonlar ve çok sayıda maddeden oluşur. küçük granüller- proteinlerin sentezinden (translasyonundan) sorumlu ribozomlar. Bakteriyel ribozomlar, ökaryotik hücrelerin karakteristik özelliği olan 80S ribozomların aksine, yaklaşık 20 nm'lik bir boyuta ve 70S'lik bir sedimantasyon katsayısına sahiptir. Ribozomal RNA'lar (rRNA'lar), bakterilerin korunmuş elemanlarıdır (evrimin "moleküler saati"). 16S rRNA, küçük ribozomal alt birimin bir parçasıdır ve 23S rRNA, büyük ribozomal alt birimin bir parçasıdır. 16S rRNA'nın incelenmesi gen sistematiğinin temelidir ve organizmaların akrabalık derecesinin değerlendirilmesine olanak tanır.
Sitoplazma, glikojen granülleri, polisakkaritler, beta-hidroksibütirik asit ve polifosfatlar (volutin) formunda çeşitli kapanımlar içerir. Bakterilerin beslenme ve enerji ihtiyaçları için yedek maddelerdir. Volutin, bazik boyalara karşı bir afiniteye sahiptir ve metakromatik granüller formundaki özel boyama yöntemleri (örneğin Neisser) kullanılarak kolayca tespit edilir. Volütin granüllerinin karakteristik düzeni, difteri basilinde yoğun şekilde boyanmış hücre kutupları şeklinde ortaya çıkar.

Nükleoid

Nükleoid, bakterilerdeki çekirdeğin eşdeğeridir. Bakterilerin merkezi bölgesinde çift sarmallı DNA şeklinde, halka şeklinde kapalı ve top gibi sıkı bir şekilde paketlenmiş olarak bulunur. Bakterilerin çekirdeği, ökaryotlardan farklı olarak nükleer bir zarfa, nükleolusa ve temel proteinlere (histonlara) sahip değildir. Tipik olarak bir bakteri hücresi, bir halka içinde kapalı bir DNA molekülü ile temsil edilen bir kromozom içerir.
Bir kromozomla temsil edilen nükleoide ek olarak, bakteri hücresi, kovalent olarak kapalı DNA halkaları olan kromozom dışı kalıtım faktörleri - plazmidler içerir.

Kapsül, mikrokapsül, mukus

Kapsül, 0,2 mikrondan daha kalın, bakteri hücre duvarı ile sıkı bir şekilde bağlantılı olan ve açıkça tanımlanmış dış sınırlara sahip bir mukoza yapısıdır. Kapsül, patolojik materyalden alınan baskı smearlarında görülebilir. Saf bakteri kültürlerinde kapsül daha az sıklıkla oluşur. Ne zaman tespit edilir özel yöntemler smearın renklendirilmesi (örneğin, Burri-Gins'e göre), kapsüldeki maddeler arasında negatif bir kontrast oluşturarak: mürekkep, kapsülün etrafında koyu bir arka plan oluşturur. Kapsül polisakkaritlerden (ekzopolisakkaritler), bazen polipeptitlerden oluşur, örneğin şarbon basilinde D-glutamik asit polimerlerinden oluşur. Kapsül hidrofiliktir ve bakterilerin fagositozunu önler. Kapsül antijeniktir: kapsüle karşı oluşan antikorlar kapsülün genişlemesine neden olur (kapsül şişme reaksiyonu).
Birçok bakteri, yalnızca elektron mikroskobu ile tespit edilebilen, kalınlığı 0,2 mikrondan daha az olan bir mukoza oluşumu olan bir mikrokapsül oluşturur. Net sınırları olmayan kapsül mukoid ekzopolisakkaritlerden ayırt edilmelidir. Mukus suda çözünür.
Bakteriyel ekzopolisakkaritler yapışmada rol oynar (substratlara yapışma); bunlara glikokaliks de denir. Sentezin yanı sıra
Ekzopolisakkaritlerin bakteriler tarafından oluşturulması için başka bir mekanizma daha vardır: bakterilerin hücre dışı enzimlerinin disakkaritler üzerindeki etkisi yoluyla. Sonuç olarak dekstranlar ve levanlar oluşur.

Kamçılı

Bakteriyel flagella, bakteri hücresinin hareketliliğini belirler. Flagellalar ince iplikler Sitoplazmik membrandan köken alan hücreler hücrenin kendisinden daha uzundur. Flagellanın kalınlığı 12-20 nm, uzunluğu 3-15 µm'dir. 3 parçadan oluşurlar: bir spiral filaman, bir kanca ve özel disklere sahip bir çubuk içeren bir bazal gövde (gram pozitif bakterilerde 1 çift disk ve gram negatif bakterilerde 2 çift disk). Flagella, sitoplazmik membrana ve hücre duvarına disklerle bağlanır. Bu, kamçıyı döndüren bir motor çubuğuna sahip bir elektrik motorunun etkisini yaratır. Flagella bir protein - flagellinden (flagellum - flagellum'dan) oluşur; bir H antijenidir. Flagellin alt birimleri sarmal şeklinde bükülmüştür.
Bakterilerdeki flagella sayısı çeşitli türler Vibrio cholerae'deki bir (monotrich) ile Escherichia coli, Proteus vb.'deki bakterinin (peritrich) çevresi boyunca uzanan onlarca ve yüzlerce flagellaya kadar değişir. Lophotrich'lerde hücrenin bir ucunda bir flagella demeti bulunur. Amphitrichy'de hücrenin karşıt uçlarında bir flagellum veya bir flagella demeti bulunur.

içtim

Pili (fimbria, villi), flagelladan daha ince ve daha kısa (3-10 nm x 0,3-10 µm) iplik benzeri oluşumlardır. Pili hücre yüzeyinden uzanır ve antijenik aktiviteye sahip olan pilin proteininden oluşur. Adhezyondan yani bakterilerin etkilenen hücreye tutunmasından sorumlu pililerin yanı sıra beslenmeden, su-tuz metabolizmasından ve cinsel (F-pili) veya konjugasyon pililerinden sorumlu piller de vardır. Pili çok sayıdadır; hücre başına birkaç yüz. Bununla birlikte, genellikle hücre başına 1-3 cinsiyet pili vardır: bunlar, aktarılabilir plazmidler (F-, R-, Col-plazmitler) içeren sözde "erkek" donör hücreleri tarafından oluşturulur. Ayırt edici özellik Genital pili, genital pili üzerinde yoğun olarak adsorbe edilen özel "erkek" küresel bakteriyofajlarla etkileşimdir.

Tartışma

Sporlar, dinlenme halindeki firma bakterilerin kendine özgü bir şeklidir; bakteri
gram pozitif tipte hücre duvarı yapısına sahiptir. Anlaşmazlıklar şu durumlarda oluşur: uygun koşullar bakterilerin varlığı (kurutma, besin eksikliği vb.). Bakteri hücresi içinde bir spor (endospor) oluşur. Sporların oluşumu türün korunmasına katkıda bulunur ve mantarlar gibi bir üreme yöntemi değildir. Spor oluşturan bakteriler Bacillus cinsinin sporları hücrenin çapını aşmaz Sporların boyutunun hücrenin çapını aştığı bakterilere clostridium denir, örneğin Clostridium cinsinin bakterileri (lat. Clostridium - iğ). ) Sporlar aside dayanıklıdır, bu nedenle Aujeszky yöntemi veya Ziehl-Neelsen yöntemiyle kırmızıya boyanırlar ve bitkisel hücre maviye boyanır.

Sporların şekli oval, küresel olabilir; hücredeki konum terminaldir, yani. çubuğun sonunda (tetanozun etken maddesinde), subterminal - çubuğun ucuna daha yakın (botulinumun etken maddeleri, gazlı kangrende) ve merkezi (şarbon basilinde). Spor, çok katmanlı bir kabuğun, kalsiyum dipikolinatın, düşük su içeriğinin ve yavaş metabolik süreçlerin varlığı nedeniyle uzun süre varlığını sürdürür. Uygun koşullar altında sporlar birbirini takip eden üç aşamadan geçerek çimlenir: aktivasyon, başlatma, çimlenme.

Bakteriler çok küçük, inanılmaz derecede eski ve bir dereceye kadar oldukça basit mikroorganizmalardır. Modern sınıflandırmaya göre, bakteriler ve diğer yaşam formları arasında önemli bir farklılığa işaret eden ayrı bir organizma alanı olarak sınıflandırılırlar.

Bakteriler en yaygın ve buna bağlı olarak en çok sayıda yaşayan organizmadır; abartısız, her yerde bulunurlar ve her ortamda gelişirler: su, hava, toprak ve diğer organizmaların içinde. Yani bir damla suda sayıları birkaç milyona ulaşabilir ve insan vücudunda tüm hücrelerimizdeki sayının yaklaşık on fazlası vardır.

Bakteriler nelerdir?

Bunlar mikroskobik, ağırlıklı olarak tek hücreli organizmalardır ve temel farkı hücre çekirdeğinin olmamasıdır. Hücrenin temeli olan sitoplazma, ribozomları ve bakterilerin genetik materyali görevi gören bir nükleoidi içerir. Bütün bunlar dış dünyadan sitoplazmik bir zar veya plazmalemma ile ayrılır ve bu da bir hücre duvarı ve daha yoğun bir kapsül ile kaplanır. Bazı bakteri türlerinin dış kamçıları vardır; sayıları ve boyutları büyük ölçüde değişebilir, ancak amaçları her zaman aynıdır; bakterilerin hareket etmesine yardımcı olurlar.

Bakteri hücresinin yapısı ve içeriği

Bakteriler nelerdir?

Şekiller ve boyutlar

Farklı bakteri türlerinin şekilleri büyük farklılıklar gösterir: yuvarlak, çubuk şeklinde, kıvrımlı, yıldız şeklinde, tetrahedral, kübik, C veya O şeklinde veya düzensiz olabilirler.

Bakterilerin boyutları daha da değişir. Böylece, tüm krallıktaki en küçük tür olan Mycoplasma mycoides'in uzunluğu 0,1 - 0,25 mikrometredir ve en büyük bakteri Thiomargarita namibiensis 0,75 mm'ye ulaşır - çıplak gözle bile görülebilir. Ortalama olarak boyutları 0,5 ile 5 mikron arasında değişmektedir.

Metabolizma veya metabolizma

Enerji ve besin elde etme söz konusu olduğunda bakteriler aşırı çeşitlilik sergiler. Ancak aynı zamanda onları birkaç gruba ayırarak genelleştirmek de oldukça kolaydır.

Besinleri (karbonları) elde etme yöntemine göre bakteriler ikiye ayrılır:

• ototroflar- yaşam için ihtiyaç duydukları tüm organik maddeleri bağımsız olarak sentezleyebilen organizmalar;
• heterotroflar- yalnızca hazır organik bileşikleri dönüştürebilen ve bu nedenle bu maddeleri kendileri için üretmek için diğer organizmaların yardımına ihtiyaç duyan organizmalar.

Enerji elde etme yöntemiyle:

• fototroflar- fotosentez sonucunda gerekli enerjiyi üreten organizmalar
• kemotroflar- Çeşitli kimyasal reaksiyonları gerçekleştirerek enerji üreten organizmalar.

Bakteriler nasıl çoğalır?

Bakterilerde büyüme ve üreme yakından ilişkilidir. Belli bir boyuta ulaştıktan sonra çoğalmaya başlarlar. Çoğu bakteri türünde bu süreç son derece hızlı bir şekilde gerçekleşebilir. Örneğin hücre bölünmesi 10 dakikadan daha kısa bir sürede gerçekleşebilir ve her yeni organizma ikiye bölündükçe yeni bakteri sayısı katlanarak artacaktır.

3 farklı üreme türü vardır:

• bölüm- bir bakteri genetik olarak tamamen aynı iki bakteriye bölünür.
• tomurcuklanan- Ana hücre yaşlanıp ölürken, ana bakterinin kutuplarında bir veya daha fazla tomurcuk (4'e kadar) oluşur.
• ilkel cinsel süreç- Ana hücrelerin DNA'sının bir kısmı kıza aktarılır ve temelde yeni bir gen dizisine sahip bir bakteri ortaya çıkar.

İlk tür en yaygın ve en hızlı olanıdır; ikincisi ise sadece bakteriler için değil, genel olarak tüm yaşam için inanılmaz derecede önemlidir.

İnsanlar kendilerini zararlı etkilerinden korumanın yeni yollarını bulmaya çalışıyorlar. Ancak faydalı mikroorganizmalar da vardır: kremanın olgunlaşmasına, bitkiler için nitrat oluşumuna, ölü dokuların ayrışmasına vb. katkıda bulunurlar. Mikroorganizmalar suda, toprakta, havada, canlı organizmaların vücudunda ve içlerinde yaşar.

Bakteri şekilleri

Bakterilerin 4 ana türü vardır:

1. Mikrokoklar – ayrı ayrı veya düzensiz kümeler halinde bulunur. Genellikle hareketsizdirler.
2. Diplococci çiftler halinde düzenlenir ve vücutta bir kapsül ile çevrelenebilir.
3. Streptokoklar zincirler halinde bulunur.
4. Sarsinler paket şeklinde hücre kümeleri oluşturur.
5. Stafilokoklar. Bölünme işlemi sonucunda birbirlerinden ayrılmazlar, kümeler (kümeler) oluştururlar.

Çubuk şeklindeki türler (basiller) boyutlarına göre ayırt edilir, göreceli konum ve formu:

Bakteri karmaşık bir yapıya sahiptir:

• Duvar hücreler, tek hücreli bir organizmayı dış etkenlerden korur, ona belli bir şekil verir, beslenme sağlar ve iç içeriğini korur.
• Sitoplazmik membran enzimler içerir, bileşenlerin üreme ve biyosentezi sürecine katılır.
• sitoplazma hayati önemi yerine getirmeye hizmet ediyor önemli işlevler. Pek çok türün sitoplazması DNA, ribozomlar, çeşitli granüller ve kolloidal faz içerir.
• Nükleoid DNA'nın bulunduğu düzensiz şekilli nükleer bölgedir.
• Kapsül kabuğu daha dayanıklı hale getiren, hasara ve kurumaya karşı koruyan bir yüzey yapısıdır. Bu mukoza yapısının kalınlığı 0,2 mikrondan fazladır. Daha küçük bir kalınlığa denir mikrokapsül. Bazen kabuğun çevresinde balçık, net sınırları yoktur ve suda çözünür.
• kamçılı Hücrelerin sıvı ortamda veya katı bir yüzey üzerinde hareket etmesini sağlayan yüzey yapılarına denir.
• içtim- iplik benzeri oluşumlar, çok daha ince ve daha az flagella. Çeşitli tiplerde gelirler, amaç ve yapı bakımından farklılık gösterirler. Organizmayı etkilenen hücreye bağlamak için Pili'ye ihtiyaç vardır.
• Tartışma. Sporülasyon, olumsuz koşullar ortaya çıktığında meydana gelir ve türün adaptasyonuna veya korunmasına hizmet eder.

Bakteri türleri

Ana bakteri türlerini dikkate almanızı öneririz:

Yaşam etkinliği

Besinler hücrenin tüm yüzeyinden girer. Farklı beslenme türlerinin varlığı nedeniyle mikroorganizmalar yaygınlaşmıştır. Yaşamak için çeşitli elementlere ihtiyaçları vardır: karbon, fosfor, nitrojen vb. Besinlerin temini bir zar kullanılarak düzenlenir.

Beslenme türü, karbon ve nitrojenin nasıl emildiğine ve enerji kaynağının türüne göre belirlenir. Bazıları bu elementleri havadan elde edebilir, Güneş enerjisi bazıları ise organik kökenli maddelerin var olmasını gerektirir. Hepsinin vücutlarında meydana gelen reaksiyonlar için katalizör görevi görebilecek vitaminlere ve amino asitlere ihtiyaçları vardır. Maddelerin hücreden uzaklaştırılması difüzyon süreci yoluyla gerçekleşir.

Birçok mikroorganizma türünde oksijen, metabolizma ve solunumda önemli bir rol oynar. Nefes almanın bir sonucu olarak, enerji oluşturmak için kullanılan enerji açığa çıkar. organik bileşikler. Ancak oksijenin öldürücü olduğu bakteriler de var.

Üreme hücrenin iki parçaya bölünmesiyle gerçekleşir. Belli bir büyüklüğe ulaştıktan sonra ayırma işlemine geçilir. Hücre uzar ve içinde enine bir septum oluşur. Ortaya çıkan parçalar dağılır, ancak bazı türler bağlı kalır ve kümeler oluşturur. Yeni oluşan parçaların her biri bağımsız bir organizma olarak beslenir ve büyür. Uygun bir ortama yerleştirildiğinde üreme süreci yüksek hızda gerçekleşir.

Mikroorganizmalar karmaşık maddeleri basit maddelere ayrıştırabilir ve bunlar daha sonra bitkiler tarafından tekrar kullanılabilir. Bu nedenle bakteriler madde döngüsünün vazgeçilmezidir; onlar olmasaydı pek çok şey mümkün olmazdı. önemli süreçler yerde.

Biliyor musunuz?

Sonuç: Dışarı çıktıktan sonra eve her geldiğinizde ellerinizi yıkamayı unutmayın. Tuvalete gittiğinizde ellerinizi de sabunla yıkayın. Basit bir kural ama çok önemli! Temiz tutun, bakteriler sizi rahatsız etmeyecektir!

Materyali güçlendirmek için sizi heyecan verici görevlerimizi tamamlamaya davet ediyoruz. İyi şanlar!

Görev No.1

Resme dikkatlice bakın ve bana bu hücrelerden hangisinin bakteriyel olduğunu söyleyin? İpuçlarına bakmadan kalan hücreleri adlandırmaya çalışın:

“Bakteriler” krallığı, genel özelliği küçük boyutları ve sitoplazmadan bir zarla ayrılmış bir çekirdeğin bulunmaması olan bakterilerden ve mavi-yeşil alglerden oluşur.

Bakteriler kimlerdir?

Yunancadan tercüme edilen “bakterion” sopa anlamına gelir. Çoğunlukla mikroplar, bölünerek çoğalan, çıplak gözle görülemeyen tek hücreli organizmalardır.

Onları kim keşfetti

İlk kez 17. yüzyılda yaşayan Hollandalı araştırmacı Anthony Van Leeuwenhoek, ev yapımı bir mikroskopta en küçük tek hücreli organizmaları görebilmeyi başardı. Bir tuhafiye dükkanında çalışırken etrafındaki dünyayı büyüteçle incelemeye başladı.

Anthony Van Leeuwenhoek (1632 - 1723)

Leeuwenhoek daha sonra 300 kata kadar büyütme yapabilen lensler üretmeye odaklandı. İçlerinde en küçük mikroorganizmaları inceledi, aldığı bilgileri anlattı ve gördüklerini kağıda aktardı.

1676 yılında Leeuwenhoek mikroskobik canlılar hakkında bilgiler keşfedip sundu ve bunlara "hayvancıklar" adını verdi.

Ne yiyorlar?

En küçük mikroorganizmalar, insanların ortaya çıkmasından çok önce Dünya'da mevcuttu. Organik gıdalar ve inorganik maddelerle beslenen, her yerde yaygın bir dağılıma sahiptirler.

Besinlerin asimilasyon yöntemlerine dayanarak, bakteriler genellikle ototrofik ve heterotrofik olarak ayrılır. Heterotroflar, varoluş ve gelişme için canlı organizmaların organik ayrışmasından kaynaklanan atık ürünleri kullanır.

Bakteri temsilcileri

Biyologlar yaklaşık 2.500 farklı bakteri grubu tanımladılar.

Formlarına göre ikiye ayrılırlar:

• küresel hatlara sahip koklar;
• basil - çubuk şeklinde;
• eğrileri olan vibriolar;
• spirilla - spiral şekil;
• zincirlerden oluşan streptokoklar;
• Üzüm benzeri kümeler oluşturan stafilokoklar.

İnsan vücudu üzerindeki etki derecesine göre prokaryotlar ikiye ayrılabilir:

• kullanışlı;
• zararlı.

İnsanlar için tehlikeli olan mikroplar arasında cerahatli hastalıklara neden olan stafilokoklar ve streptokoklar bulunur.

Bifido ve acidophilus bakterilerinin bağışıklık sistemini uyararak ve gastrointestinal sistemi koruyarak faydalı olduğu düşünülmektedir.

Gerçek bakteriler nasıl çoğalır?

Tüm prokaryot türlerinin çoğalması esas olarak bölünme ve ardından orijinal boyuta büyüme yoluyla gerçekleşir. Belli bir büyüklüğe ulaşan yetişkin mikroorganizma iki kısma ayrılır.

Daha az yaygın olarak, benzer tek hücreli organizmaların üremesi tomurcuklanma ve konjugasyon yoluyla gerçekleştirilir. Ana mikroorganizmanın tomurcuklanması sırasında dört kadar yeni hücre büyür ve bunu yetişkin kısmın ölümü takip eder.

Konjugasyon, tek hücreli organizmalarda en basit cinsel süreç olarak kabul edilir. Çoğu zaman hayvan organizmalarında yaşayan bakteriler bu şekilde çoğalır.

Bakteri ortakyaşarları

İnsan bağırsağında sindirime katılan mikroorganizmalar, simbiyotik bakterilerin başlıca örneğidir. Simbiyoz ilk olarak Hollandalı mikrobiyolog Martin Willem Beijerinck tarafından keşfedildi. 1888'de tek hücreli ve baklagil bitkilerinin karşılıklı yarar sağlayan yakın bir arada varlığını kanıtladı.

Kök sisteminde yaşayan, karbonhidratlarla beslenen simbiyotikler, bitkiye atmosferik nitrojen sağlar. Böylece baklagiller toprağı tüketmeden verimliliği artırır.

Bakterileri içeren birçok başarılı simbiyotik örnek vardır ve:

• kişi;
• algler;
• eklembacaklılar;
• deniz hayvanları.

Mikroskobik tek hücreli organizmalar sistemlere yardımcı olur insan vücudu Atık suyun arıtılmasına katkıda bulunmak, elementlerin döngüsüne katılmak ve ortak hedeflere ulaşmak için çalışmak.

Bakteriler neden özel bir krallığa sınıflandırılıyor?

Bu organizmalar küçük boyutları, oluşturulmuş bir çekirdeğin bulunmaması ve olağanüstü yapıları ile karakterize edilir. Bu nedenle, dışsal benzerliklerine rağmen, sitoplazmadan bir zarla sınırlanan, oluşturulmuş bir hücre çekirdeğine sahip olan ökaryotlar olarak sınıflandırılamazlar.

Tüm özellikleri nedeniyle 20. yüzyılda bilim adamları onları ayrı bir krallık olarak tanımladılar.

En eski bakteriler

En küçük tek hücreli organizmalar, Dünya'da ortaya çıkan ilk yaşam olarak kabul edilir. 2016 yılında araştırmacılar Grönland'da yaklaşık 3,7 milyar yıllık gömülü siyanobakteriler keşfettiler.

Kanada'da yaklaşık 4 milyar yıl önce okyanuslarda yaşayan mikroorganizmaların izleri bulundu.

Bakterilerin fonksiyonları

Biyolojide, canlı organizmalar ve çevreleri arasında bakteriler aşağıdaki işlevleri yerine getirir:

• organik maddelerin minerallere işlenmesi;
• nitrojen fiksasyonu.

İnsan yaşamında tek hücreli mikroorganizmalar doğumun ilk dakikalarından itibaren önemli rol oynar. Dengeli bir bağırsak mikroflorası sağlarlar, bağışıklık sistemini etkilerler ve su-tuz dengesini korurlar.

Bakteriyel rezerv maddesi

Yedek parçalar besinler prokaryotlarda sitoplazmada birikir. Uygun şartlarda birikir ve oruç dönemlerinde tüketilir.

Bakteriyel rezerv maddeleri şunları içerir:

• polisakaritler;
• lipitler;
• polipeptitler;
• polifosfatlar;
• kükürt yatakları.

Bakterilerin ana belirtisi

Prokaryotlarda çekirdeğin işlevi nükleoid tarafından gerçekleştirilir.

Bu nedenle bakterilerin temel özelliği kalıtsal materyalin bir kromozomda yoğunlaşmasıdır.

Bakteri krallığının temsilcileri neden prokaryot olarak sınıflandırılıyor?

Oluşmuş bir çekirdeğin yokluğu, bakterilerin prokaryotik organizmalar olarak sınıflandırılmasının nedeniydi.

Bakteriler olumsuz koşullarda nasıl hayatta kalır?

Mikroskobik prokaryotlar, olumsuz koşullara uzun süre dayanarak sporlara dönüşebilirler. Hücreden su kaybı olur, hacimde belirgin bir azalma ve şekil değişikliği olur.

Sporlar mekanik, sıcaklık ve kimyasal etkilere karşı duyarsız hale gelir. Bu sayede yaşanabilirlik özelliği korunmakta ve etkin bir yeniden yerleşim gerçekleştirilmektedir.

Çözüm

Bakteriler, insanların ortaya çıkışından çok önce bilinen, dünyadaki en eski yaşam biçimidir. Her yerde bulunurlar: çevredeki havada, suda ve yer kabuğunun yüzey katmanında. Habitatlar bitkileri, hayvanları ve insanları içerir.

Tek hücreli organizmaların aktif olarak incelenmesi 19. yüzyılda başladı ve günümüze kadar devam ediyor. Bu organizmalar ana kısımdır. Gündelik Yaşamİnsanlar ve insan varoluşu üzerinde doğrudan etkisi vardır.

Makalenin içeriği

bir zarla çevrili bir hücre çekirdeğinin bulunmaması ile karakterize edilen büyük bir tek hücreli mikroorganizma grubu. Aynı zamanda, bakterinin genetik materyali (deoksiribonükleik asit veya DNA) hücrede çok özel bir yer kaplar - nükleoid adı verilen bir bölge. Böyle bir hücre yapısına sahip organizmalara, DNA'sı bir kabukla çevrelenmiş bir çekirdekte yer alan diğerlerinin aksine - ökaryotlar ("gerçek nükleer") prokaryotlar ("nükleer öncesi") denir.

Daha önce mikroskobik bitkiler olarak kabul edilen bakteriler, artık bitkiler, hayvanlar, mantarlar ve protistlerle birlikte bağımsız krallık Monera'da (mevcut sınıflandırma sisteminde beş kişiden biri) sınıflandırılıyor.

Fosil kanıtı.

Bakteriler muhtemelen bilinen en eski organizma grubudur. Katmanlı taş yapılar - stromatolitler - bazı durumlarda Arkeozoyik'in (Arkean) başlangıcına, yani M.Ö. 3,5 milyar yıl önce ortaya çıkan bu bakteri, genellikle sözde fotosentez yapan bakterilerin hayati aktivitesinin bir sonucudur. mavi-yeşil algler. Benzer yapılar (karbonatlarla emprenye edilmiş bakteri filmleri) bugün, çoğunlukla Avustralya kıyılarında, Bahamalar'da, Kaliforniya'da ve Kaliforniya'da hala oluşuyor. Basra Körfezi ancak nispeten nadirdirler ve büyük boyutlara ulaşamazlar çünkü gastropodlar gibi otçul organizmalar bunlarla beslenir. Günümüzde, stromatolitler esas olarak suyun yüksek tuzluluğu nedeniyle veya başka nedenlerden dolayı bu hayvanların bulunmadığı yerlerde yetişmektedir, ancak evrim sırasında otçul formların ortaya çıkmasından önce, modern okyanus sığ sularının önemli bir unsurunu oluşturan çok büyük boyutlara ulaşabiliyorlardı. Mercan resifleri. Bazı antik çağlarda kayalar Bakteri kalıntıları olduğuna inanılan minik kömürleşmiş küreler bulundu. İlk nükleer olanlar, yani. Ökaryotik hücreler yaklaşık 1,4 milyar yıl önce bakterilerden evrimleşti.

Ekoloji.

Bakteriler toprakta, göllerin ve okyanusların dibinde, organik maddenin biriktiği her yerde bol miktarda bulunur. Termometrenin sıfırın hemen üzerinde olduğu soğukta ve sıcaklığın 90 ° C'nin üzerinde olduğu sıcak asitli su kaynaklarında yaşarlar. Bazı bakteriler çok yüksek tuzluluğu tolere eder; özellikle Ölü Deniz'de bulunan tek organizmalardır. Atmosferde su damlacıkları halinde bulunurlar ve buradaki bollukları genellikle havanın tozluluğuyla ilişkilidir. Dolayısıyla şehirlerde yağmur suyu kırsal bölgelere göre çok daha fazla bakteri içeriyor. Yüksek dağların ve kutup bölgelerinin soğuk havasında bunlardan çok az bulunur, ancak stratosferin 8 km yükseklikte alt katmanında bile bulunurlar.

Hayvanların sindirim sistemi yoğun olarak bakterilerle doludur (genellikle zararsızdır). Deneyler, bazı vitaminleri sentezleyebilmelerine rağmen çoğu türün yaşamı için gerekli olmadıklarını göstermiştir. Ancak geviş getiren hayvanlarda (inekler, antiloplar, koyunlar) ve birçok termitte bitkisel besinlerin sindiriminde rol alırlar. Ayrıca steril koşullar altında yetiştirilen bir hayvanın bağışıklık sistemi, bakteriyel uyarının olmaması nedeniyle normal şekilde gelişmez. Bağırsakların normal bakteriyel “florası” da oraya giren zararlı mikroorganizmaların baskılanması açısından önemlidir.

BAKTERİLERİN YAPISI VE YAŞAM AKTİVİTESİ

Bakteriler çok hücreli bitki ve hayvanların hücrelerinden çok daha küçüktür. Kalınlıkları genellikle 0,5–2,0 µm, uzunlukları ise 1,0–8,0 µm'dir. Bazı formlar, standart ışık mikroskoplarının çözünürlüğünde zar zor görülebilmektedir (yaklaşık 0,3 mikron), ancak 10 mikrondan fazla uzunluğa ve belirtilen sınırların ötesine geçen genişliğe sahip türler de bilinmektedir ve çok sayıda çok ince bakteri, uzunluğu 50 mikronu aşar. Kurşun kalemle işaretlenen noktaya karşılık gelen yüzeyde, bu krallığın çeyrek milyon orta boy temsilcisi sığacak.

Yapı.

Morfolojik özelliklerine göre ayırt edilirler. aşağıdaki gruplar bakteriler: koklar (az çok küresel), basiller (yuvarlak uçlu çubuklar veya silindirler), spirilla (sert spiraller) ve spiroketler (ince ve esnek saç benzeri formlar). Bazı yazarlar son iki grubu tek bir spirillada birleştirme eğilimindedir.

Prokaryotlar ökaryotlardan temel olarak oluşturulmuş bir çekirdeğin yokluğunda ve yalnızca bir kromozomun (hücre zarına bir noktada bağlı çok uzun dairesel bir DNA molekülü) tipik varlığıyla farklılık gösterir. Prokaryotlarda ayrıca mitokondri ve kloroplast adı verilen zarla çevrili hücre içi organeller yoktur. Ökaryotlarda mitokondri solunum sırasında enerji üretir ve kloroplastlarda fotosentez meydana gelir. Prokaryotlarda hücrenin tamamı (ve öncelikle hücre zarı) mitokondri işlevini üstlenir ve fotosentetik formlarda aynı zamanda kloroplast işlevini de üstlenir. Ökaryotlar gibi, bakterilerin içinde de protein sentezi için gerekli olan küçük nükleoprotein yapıları (ribozomlar) vardır, ancak bunlar herhangi bir zarla ilişkili değildir. Çok az istisna dışında bakteriler, ökaryotik hücre zarlarının önemli bileşenleri olan sterolleri sentezleyemezler.

Dışarıdan hücre zarıÇoğu bakteri, bir şekilde selüloz duvarını anımsatan bir hücre duvarına sahiptir. bitki hücreleri, ancak diğer polimerlerden oluşur (yalnızca karbonhidratları değil aynı zamanda amino asitleri ve bakterilere özgü maddeleri de içerirler). Bu zar, ozmoz yoluyla su girdiğinde bakteri hücresinin patlamasını önler. Hücre duvarının üstünde genellikle koruyucu bir mukoza kapsülü bulunur. Pek çok bakteri, aktif olarak yüzdükleri flagella ile donatılmıştır. Bakteriyel flagella, ökaryotların benzer yapılarından daha basit ve biraz farklı bir yapıya sahiptir.

Duyusal işlevler ve davranışlar.

Pek çok bakteri, ortamın asitliğindeki değişiklikleri ve şekerler, amino asitler, oksijen ve karbondioksit gibi çeşitli maddelerin konsantrasyonundaki değişiklikleri tespit eden kimyasal reseptörlere sahiptir. Her maddenin kendine özgü “tat” reseptörleri vardır ve bunlardan birinin mutasyon sonucu kaybı, kısmi “tat körlüğüne” yol açar. Birçok hareketli bakteri aynı zamanda sıcaklık dalgalanmalarına da tepki verir ve fotosentetik türler ışık yoğunluğundaki değişikliklere tepki verir. Bazı bakteriler yönü algılar Güç hatları manyetik alan hücrelerinde bulunan manyetit parçacıklarının yardımıyla Dünya'nın manyetik alanı da dahil olmak üzere ( manyetik demir cevheri– Fe304). Suda bakteriler, uygun bir ortam bulmak için kuvvet çizgileri boyunca yüzmek için bu yeteneği kullanırlar.

METABOLİZMA

Kısmen bakterilerin küçük olmasından dolayı metabolizma hızları ökaryotlarınkinden çok daha yüksektir. En uygun koşullar altında bazı bakteriler toplam kütlelerini ve sayılarını yaklaşık her 20 dakikada bir ikiye katlayabilirler. Bu, en önemli enzim sistemlerinin bir kısmının çok yüksek hızda çalışmasıyla açıklanmaktadır. Bu nedenle, bir tavşanın bir protein molekülünü sentezlemesi birkaç dakikaya ihtiyaç duyarken, bakterilerin sentezlemesi birkaç saniye alır. Ancak doğal bir ortamda, örneğin toprakta, çoğu bakteri "açlık diyetindedir", dolayısıyla hücreleri bölünürse, bu her 20 dakikada bir değil, birkaç günde bir olur.

Beslenme.

Bakteriler ototrof ve heterotroftur. Ototroflar (“kendi kendini besleyen”) diğer organizmalar tarafından üretilen maddelere ihtiyaç duymazlar. Karbonun ana veya tek kaynağı olarak karbondioksiti (CO2) kullanırlar. CO2 ve diğer inorganik maddeleri, özellikle amonyak (NH3), nitratları (NO – 3) ve çeşitli kükürt bileşiklerini karmaşık kimyasal reaksiyonlara dahil ederek ihtiyaç duydukları tüm biyokimyasal ürünleri sentezlerler.

Heterotroflar (“başkalarıyla beslenen”), ana karbon kaynağı olarak diğer organizmalar tarafından sentezlenen organik (karbon içeren) maddeleri, özellikle şekerleri kullanır (bazı türlerin ayrıca CO2'ye ihtiyacı vardır). Oksitlendiğinde bu bileşikler hücre büyümesi ve işleyişi için gerekli olan enerjiyi ve molekülleri sağlar. Bu anlamda prokaryotların büyük çoğunluğunu içeren heterotrofik bakteriler insanlara benzer.

Ana enerji kaynakları.

Hücresel bileşenlerin oluşumu (sentezi) için esas olarak ışık enerjisi (fotonlar) kullanılıyorsa, bu sürece fotosentez denir ve bunu yapabilen türlere fototroflar denir. Fototrofik bakteriler, ana karbon kaynağı olarak hangi bileşiklerin (organik veya inorganik) görev yaptığına bağlı olarak fotoheterotroflara ve fotoototroflara ayrılır.

Fotoototrofik siyanobakteriler (mavi-yeşil algler), yeşil bitkiler gibi, ışık enerjisini kullanarak su moleküllerini (H 2 O) parçalar. Bu, serbest oksijeni (1/2 O2) açığa çıkarır ve karbondioksiti (CO2) karbonhidratlara dönüştürdüğü söylenebilecek hidrojeni (2H+) üretir. Yeşil ve mor kükürt bakterileri, su yerine hidrojen sülfür (H2S) gibi diğer inorganik molekülleri parçalamak için ışık enerjisini kullanır. Sonuçta karbondioksiti azaltan hidrojen de üretilir ancak oksijen açığa çıkmaz. Bu tür fotosenteze anoksijenik denir.

Mor kükürt içermeyen bakteriler gibi fotoheterotrofik bakteriler, başta izopropanol olmak üzere organik maddelerden hidrojen üretmek için ışık enerjisini kullanır, ancak bunların kaynağı H2 gazı da olabilir.

Hücredeki ana enerji kaynağı oksidasyon ise kimyasal maddeler Moleküllerin ana karbon kaynağı (organik veya inorganik) olarak hizmet etmesine bağlı olarak bakterilere kemoheterotroflar veya kemoototroflar denir. Birincisi için organik madde hem enerji hem de karbon sağlar. Kemoototroflar, hidrojen (suya: 2H 4 + O 2 ® 2H 2 O), demir (Fe 2+ ® Fe 3+) veya kükürt (2S + 3O 2 + 2H 2 O ®) gibi inorganik maddelerin oksidasyonundan enerji elde ederler. 2SO 4 2 – + 4H +) ve karbon CO 2'dendir. Bu organizmalara aynı zamanda kemolitotroflar da denir, dolayısıyla kayalarla "beslendikleri" vurgulanır.

Nefes.

Hücresel solunum, hayati reaksiyonlarda daha fazla kullanılmak üzere “gıda” moleküllerinde depolanan kimyasal enerjinin serbest bırakılması sürecidir. Solunum aerobik ve anaerobik olabilir. İlk durumda oksijen gerektirir. Sözdenin çalışması için gereklidir. elektron taşıma sistemi: elektronlar bir molekülden diğerine hareket eder (enerji açığa çıkar) ve sonunda hidrojen iyonlarıyla birlikte oksijene katılır - su oluşur.

Anaerobik organizmaların oksijene ihtiyacı yoktur ve bu grubun bazı türleri için zehirli bile olabilir. Solunum sırasında salınan elektronlar nitrat, sülfat veya karbonat gibi diğer inorganik alıcılara veya (bu tür solunumun bir biçiminde fermantasyon) belirli bir organik moleküle, özellikle glikoza bağlanır.

SINIFLANDIRMA

Çoğu organizmada bir tür, üreme açısından izole edilmiş bir grup birey olarak kabul edilir. Geniş anlamda bu, belirli bir türün temsilcilerinin yalnızca kendi türleriyle çiftleşerek verimli yavrular üretebileceği, ancak diğer türün bireyleri ile çiftleşemeyeceği anlamına gelir. Bu nedenle, belirli bir türün genleri, kural olarak, sınırlarının ötesine geçmez. Ancak bakterilerde gen alışverişi sadece bireyler arasında gerçekleşebilir. farklı şekiller, ama aynı zamanda farklı cinslerden, dolayısıyla evrimsel köken ve akrabalık gibi olağan kavramları burada uygulamanın meşru olup olmadığı tam olarak açık değil. Bu ve diğer zorluklardan dolayı bakterilerin genel kabul görmüş bir sınıflandırması henüz mevcut değildir. Aşağıda yaygın olarak kullanılan varyantlardan biri yer almaktadır.

MONERA KRALLIĞI

İ harfini yaz. Gracilicutes (ince duvarlı gram negatif bakteriler)

Sınıf 1. Scotobakteriler (fotosentetik olmayan formlar, örneğin miksobakteriler)

Sınıf 2. Anoksifotobakteriler (oksijen üretmeyen fotosentetik formlar, örneğin mor kükürt bakterileri)

Sınıf 3. Oksifotobakteriler (siyanobakteriler gibi oksijen üreten fotosentetik formlar)

Tip II. Firmicutes (kalın duvarlı gram pozitif bakteriler)

Sınıf 1. Firmibakteriler (clostridia gibi sert hücreli formlar)

Sınıf 2. Tallobakteriler (dallı formlar, örneğin aktinomisetler)

Tip III. Tenericutes (Hücre duvarı olmayan Gram negatif bakteriler)

Sınıf 1. Mollicutes (mikoplazmalar gibi yumuşak hücre formları)

Tip IV. Mendosicutes (kusurlu hücre duvarı olan bakteriler)

Sınıf 1. Arkebakteriler (eski formlar, örneğin metan oluşturan)

Etki alanları.

Son biyokimyasal çalışmalar, tüm prokaryotların açıkça iki kategoriye ayrıldığını göstermiştir: küçük bir arkebakteri grubu (Archaebacteria - "eski bakteriler") ve geri kalanlar, eubacteria (Eubacteria - "gerçek bakteri") olarak adlandırılır. Arkebakterilerin öbakterilere göre daha ilkel ve prokaryotlarla ökaryotların ortak atasına daha yakın olduğuna inanılıyor. Protein sentezinde rol oynayan ribozomal RNA (rRNA) moleküllerinin bileşimi, lipitlerin (yağ benzeri maddeler) kimyasal yapısı ve hücre duvarında protein sentezi yerine başka bazı maddelerin bulunması gibi birçok önemli özellik bakımından diğer bakterilerden farklılık gösterirler. protein-karbonhidrat polimeri murein.

Yukarıdaki sınıflandırma sisteminde, arkebakteriler, tüm öbakterileri birleştiren aynı krallığın türlerinden yalnızca biri olarak kabul edilir. Ancak bazı biyologlara göre arkebakteriler ile öbakteriler arasındaki farklar o kadar derin ki, Monera içindeki arkebakterileri özel bir alt krallık olarak düşünmek daha doğru. Son zamanlarda daha da radikal bir öneri ortaya çıktı. Moleküler analiz, bu iki prokaryot grubu arasındaki gen yapısındaki o kadar önemli farklılıkları ortaya çıkardı ki, bazıları bunların aynı organizmalar krallığındaki varlığının mantıksız olduğunu düşünüyor. Bu bağlamda, daha da yüksek rütbeli bir taksonomik kategori (takson) oluşturulması, buna bir alan adı verilmesi ve tüm canlıların üç alana bölünmesi önerilmektedir - Eucarya (ökaryotlar), Archaea (arkebakteriler) ve Bakteriler (mevcut öubbakteriler) .

EKOLOJİ

En önemli iki çevresel işlevler bakteriler – azot fiksasyonu ve organik kalıntıların mineralizasyonu.

Azot fiksasyonu.

Moleküler nitrojenin (N2) amonyak (NH3) oluşumu ile bağlanmasına nitrojen fiksasyonu denir ve ikincisinin nitrite (NO - 2) ve nitrata (NO - 3) oksidasyonuna nitrifikasyon denir. Bitkiler nitrojene ihtiyaç duyduğundan, bunlar biyosfer için hayati süreçlerdir, ancak yalnızca bağlı formları emebilirler. Şu anda bu “sabit” nitrojenin yıllık miktarının yaklaşık %90'ı (yaklaşık 90 milyon ton) bakteriler tarafından sağlanmaktadır. Geri kalanı kimya tesisleri tarafından üretiliyor veya yıldırım çarpması sırasında oluşuyor. Havadaki nitrojen yakl. Atmosferin %80'i esas olarak gram-negatif Rhizobium cinsine bağlıdır ( Rizobium) ve siyanobakteriler. Rhizobium türleri, örneğin yonca, yonca, soya fasulyesi ve bezelye gibi baklagil bitkilerinin (Leguminosae familyası) yaklaşık 14.000 türüyle simbiyoz oluşturur. Bu bakteriler sözde yaşıyor. nodüller - varlığında köklerde oluşan şişlikler. Bakteriler bitkiden organik maddeler (beslenme) alırlar ve bunun karşılığında konakçıya sabit nitrojen sağlarlar. Bir yıl boyunca hektar başına 225 kg'a kadar nitrojen bu şekilde sabitlenir. Kızılağaç gibi baklagil olmayan bitkiler de diğer nitrojen sabitleyici bakterilerle simbiyoza girer.

Siyanobakteriler yeşil bitkiler gibi fotosentez yaparak oksijen açığa çıkarırlar. Bunların birçoğu, daha sonra bitkiler ve nihayetinde hayvanlar tarafından tüketilen atmosferik nitrojeni de sabitleyebilmektedir. Bu prokaryotlar, genel olarak toprakta ve özel olarak Doğu'daki pirinç tarlalarında önemli bir sabit nitrojen kaynağı ve aynı zamanda okyanus ekosistemlerinin ana tedarikçisi olarak hizmet eder.

Mineralizasyon.

Organik kalıntıların karbondioksit (CO 2), su (H 2 O) ve mineral tuzlara ayrışmasına verilen addır. Kimyasal açıdan bu süreç yanmaya eşdeğer olduğundan büyük miktarda oksijen gerektirir. Toprağın üst tabakası 1 g başına 100.000 ila 1 milyar bakteri içerir; hektar başına yaklaşık 2 ton. Tipik olarak, toprağa karışan tüm organik kalıntılar bakteri ve mantarlar tarafından hızla oksitlenir. Ayrışmaya karşı daha dayanıklı olan, esas olarak odunun içerdiği ligninden oluşan, hümik asit adı verilen kahverengimsi bir organik maddedir. Toprakta birikerek özelliklerini geliştirir.

BAKTERİLER VE ENDÜSTRİYEL

Bakterilerin katalize ettiği kimyasal reaksiyonların çeşitliliği göz önüne alındığında, bunların bazı durumlarda eski çağlardan beri imalatta yaygın olarak kullanılması şaşırtıcı değildir. Prokaryotlar, bu tür mikroskobik insan yardımcılarının görkemini, örneğin şarap ve bira üretiminde alkolik fermantasyon işlemlerinin çoğunu sağlayan mantarlar, özellikle de maya ile paylaşırlar. Artık yararlı genlerin bakterilere aktarılması ve onların insülin gibi değerli maddeleri sentezlemelerine olanak sağlanması mümkün hale geldiğinden, bu canlı laboratuvarların endüstriyel uygulaması yeni ve güçlü bir teşvik kazanmıştır.

Gıda endüstrisi.

Şu anda bakteriler bu endüstri tarafından esas olarak peynir, diğer fermente süt ürünleri ve sirke üretiminde kullanılmaktadır. Buradaki ana kimyasal reaksiyonlar asit oluşumudur. Yani sirke hazırlarken cinsin bakterileri Asetobakter Elma şarabı veya diğer sıvılarda bulunan etil alkolü asetik asite oksitler. Lahana turşusu lahana turşusu olduğunda da benzer süreçler meydana gelir: anaerobik bakteri Bu bitkinin yapraklarında bulunan şekerleri laktik asit, asetik asit ve çeşitli alkollere fermente eder.

Cevher liçi.

Bakteriler düşük tenörlü cevherlerin liçinde kullanılır; bunları başta bakır (Cu) ve uranyum (U) olmak üzere değerli metallerin tuzlarından oluşan bir çözeltiye dönüştürmek. Bunun bir örneği kalkopirit veya bakır piritin (CuFeS 2) işlenmesidir. Bu cevherin yığınları periyodik olarak su ile sulanır; bu cinsin kemolitotrofik bakterileri Tiyobasil. Yaşam aktiviteleri sırasında kükürdü (S) oksitleyerek çözünür bakır ve demir sülfatlar oluştururlar: CuFeS 2 + 4O 2 ® CuSO 4 + FeSO 4. Bu tür teknolojiler, değerli metallerin cevherlerden çıkarılmasını büyük ölçüde basitleştirir; prensip olarak doğada kayaların aşınması sırasında meydana gelen süreçlere eşdeğerdirler.

Geri dönüşüm.

Bakteriler aynı zamanda kanalizasyon gibi atıkları daha az tehlikeli ve hatta atıklara dönüştürmeye de yarar. sağlıklı yiyecekler. Atıksu- en acil sorunlardan biri modern insanlık. Tam mineralizasyonları büyük miktarda oksijen gerektirir ve bu atığı boşaltmanın geleneksel olduğu sıradan rezervuarlarda artık onu "nötrleştirmek" için yeterli oksijen yoktur. Çözüm, atık suyun özel havuzlarda (havalandırma tankları) ilave olarak havalandırılmasında yatmaktadır: sonuç olarak, mineralleştirici bakteriler, organik maddeyi tamamen ayrıştırmak için yeterli oksijene sahip olur ve en uygun durumlarda, prosesin son ürünlerinden biri haline gelir. içme suyu. Yol boyunca kalan çözünmeyen çökelti anaerobik fermantasyona tabi tutulabilir. Bu tür su arıtma tesislerinin mümkün olduğunca az yer ve para kaplamasını sağlamak için iyi bir bakteriyoloji bilgisine sahip olmak gerekir.

Diğer kullanımlar.

Diğer önemli alanlara endüstriyel uygulamalar bakteriler örneğin keten lobunu içerir; eğirme liflerinin bitkinin diğer kısımlarından ayrılması ve ayrıca antibiyotiklerin, özellikle streptomisin (cins bakteri) üretimi Streptomiçesler).

SANAYİDE BAKTERİLERLE MÜCADELE

Bakteriler yalnızca faydalı değildir; Örneğin gıda ürünlerinde veya kağıt hamuru ve kağıt fabrikalarının su sistemlerinde kitlesel üremeye karşı mücadele bütün bir faaliyet alanı haline geldi.

Yiyecekler, ısı veya başka yollarla etkisiz hale getirilmediği sürece bakteri, mantar ve kendi otolitik (“kendi kendini sindiren”) enzimlerin etkisi nedeniyle bozulur. Çünkü Asıl sebep bozulma hala bakteri, sistem gelişimi verimli depolama Gıda bu mikroorganizmaların dayanıklılık sınırlarının bilinmesini gerektirir.

En yaygın teknolojilerden biri, örneğin tüberküloz ve bruselloza neden olan bakterileri öldüren sütün pastörizasyonudur. Süt 61–63°C'de 30 dakika veya 72–73°C'de yalnızca 15 saniye tutulur. Bu, ürünün tadını bozmaz ancak patojen bakterileri etkisiz hale getirir. Şarap, bira ve meyve suları da pastörize edilebilir.

Depolamanın faydaları uzun zamandır biliniyor Gıda Ürünleri soğukta. Düşük sıcaklıklar bakterileri öldürmez ancak büyümelerini ve çoğalmalarını engeller. Doğru, örneğin –25° C'ye dondurulduğunda, birkaç ay sonra bakteri sayısı azalır, ancak bu mikroorganizmaların büyük bir kısmı hala hayatta kalır. Sıfırın hemen altındaki sıcaklıklarda bakteriler çoğalmaya devam eder, ancak çok yavaş. Canlı kültürleri, kan serumu gibi protein içeren bir ortamda liyofilizasyondan (dondurarak kurutma) sonra neredeyse süresiz olarak saklanabilir.

Bilinen diğer gıda depolama yöntemleri arasında kurutma (kurutma ve tütsüleme), katkı maddesi yer alır. Büyük miktarlar fizyolojik olarak dehidrasyona ve asitle temizlemeye eşdeğer olan tuz veya şeker; konsantre bir asit çözeltisine yerleştirmek. Ortamın asitliği pH 4 ve altına karşılık geldiğinde bakterilerin yaşamsal faaliyetleri genellikle büyük ölçüde engellenir veya durdurulur.

BAKTERİLER VE HASTALIKLAR

Bakteriler 17. yüzyılın sonlarında A. Leeuwenhoek tarafından keşfedildi ve uzun süre çürüyen kalıntılarda kendiliğinden üreme yeteneğine sahip olduklarına inanıldı. Bu, prokaryotlar ile hastalıkların ortaya çıkması ve yayılması arasındaki bağlantının anlaşılmasını engelledi ve aynı zamanda yeterli tedavi edici ve önleyici tedbirlerin geliştirilmesini de engelledi. L. Pasteur, bakterilerin yalnızca diğer canlı bakterilerden geldiğini ve belirli hastalıklara neden olabileceğini ilk tespit eden kişiydi. 19. yüzyılın sonunda. R. Koch ve diğer bilim adamları, bu patojenleri tanımlamaya yönelik yöntemleri önemli ölçüde geliştirdiler ve türlerinin çoğunu tanımladılar. Gözlemlenen hastalığa çok spesifik bir bakterinin neden olduğunu tespit etmek için hala (küçük değişikliklerle) "Koch varsayımlarını" kullanıyorlar: 1) bu patojen tüm hastalarda mevcut olmalıdır; 2) saf kültürünü elde etmek mümkündür; 3) Aşılandığında sağlıklı insanda aynı hastalığa neden olması; 4) Yeni hastalanan bir kişide tespit edilebilir. Bu alandaki daha fazla ilerleme, temelleri Pasteur tarafından atılan immünolojinin gelişmesiyle (ilk başta Fransız bilim adamları burada çok şey yaptı) ve 1928'de A. Fleming'in penisilini keşfetmesiyle ilişkilidir.

Gram boyama.

Patojenik bakterilerin tanımlanması için, 1884 yılında Danimarkalı bakteriyolog H. Gram tarafından geliştirilen preparatları boyama yönteminin son derece yararlı olduğu ortaya çıktı. Bakteri hücre duvarının özel boyalarla işlemden geçirildikten sonra renk bozulmasına karşı gösterdiği direnç esasına dayanır. Rengi bozulmamışsa gram pozitif, değilse gram negatif olarak adlandırılır. Bu farklılık hücre duvarının yapısal özellikleri ve mikroorganizmaların bazı metabolik özellikleri ile ilişkilidir. Patojenik bir bakterinin bu iki gruptan birine atanması, doktorların doğru antibiyotiği veya başka bir ilacı reçete etmesine yardımcı olur. Bu nedenle, çıbanlara neden olan bakteriler her zaman gram pozitiftir ve bakteriyel dizanteriye neden olan ajanlar gram negatiftir.

Patojen türleri.

Bakteriler sağlam derinin oluşturduğu bariyeri aşamaz; ağız boşluğunun, sindirim sisteminin, solunum ve genitoüriner yolların vb. içini kaplayan yaralar ve ince mukoza zarları yoluyla vücuda nüfuz ederler. Bu nedenle insandan insana kontamine gıda veya içme suyu(tifo, bruselloz, kolera, dizanteri), hasta hapşırdığında, öksürdüğünde veya sadece konuştuğunda havaya yayılan nem damlacıklarının solunması (difteri, pnömonik veba, tüberküloz, streptokok enfeksiyonları, zatürre) veya mukoza zarlarına doğrudan temas yoluyla iki kişiden (belsoğukluğu, frengi, bruselloz). Patojenler mukoza zarına girdikten sonra yalnızca onu etkileyebilir (örneğin, solunum sistemindeki difteri patojenleri) veya örneğin sifilizdeki treponema gibi daha derinlere nüfuz edebilir.

Bakteriyel enfeksiyonun belirtileri sıklıkla bu mikroorganizmaların ürettiği toksik maddelere atfedilir. Genellikle iki gruba ayrılırlar. Ekzotoksinler, örneğin difteri, tetanos, kızıl (kırmızı döküntü nedeni) gibi durumlarda bakteri hücresinden salınır. İlginçtir ki çoğu durumda ekzotoksinler yalnızca kendileri de karşılık gelen genleri içeren virüslerle enfekte olan bakteriler tarafından üretilir. Endotoksinler bakteri hücre duvarının bir parçasıdır ve yalnızca patojenin ölümü ve yok edilmesinden sonra salınır.

Gıda zehirlenmesi.

Anaerobik bakteri Clostridium botulinum Genellikle toprak ve çamurda yaşayanlar botulizmin nedenidir. Gıdaların pastörizasyonu ve tütsülenmesinden sonra çimlenebilen, ısıya oldukça dayanıklı sporlar üretir. Bakteri, yaşamı boyunca yapı olarak benzer olan ve bilinen en güçlü zehirler arasında yer alan birçok toksin üretir. Böyle bir maddenin 1/10.000 mg'dan azı insanı öldürebilir. Bu bakteri ara sıra fabrika konserve gıdalarını ve biraz daha sık olarak da ev yapımı konserve gıdaları enfekte eder. Sebze ve et ürünlerinde varlığını gözle tespit etmek genellikle mümkün değildir. Amerika Birleşik Devletleri'nde her yıl birkaç düzine botulizm vakası rapor edilmekte olup ölüm oranı %30-40'tır. Neyse ki botulinum toksini bir proteindir, dolayısıyla kısa süre kaynatılarak etkisiz hale getirilebilir.

Çok daha yaygın olanı, Staphylococcus aureus'un belirli suşlarının ürettiği bir toksinin neden olduğu gıda zehirlenmesidir ( Stafilokok aureus). Belirtileri: ishal ve güç kaybı; ölümler nadirdir. Bu toksin de bir proteindir ancak ne yazık ki ısıya çok dayanıklıdır, bu nedenle yiyecekleri kaynatarak etkisiz hale getirmek zordur. Ürünler ciddi şekilde zehirlenmemişse, stafilokokların çoğalmasını önlemek için, tüketilinceye kadar 4 ° C'nin altında veya 60 ° C'nin üzerinde bir sıcaklıkta saklanması tavsiye edilir.

Bakteri cinsi Salmonella Ayrıca gıdalara bulaşarak sağlığa zarar verebilirler. Kesin olarak konuşursak, bu gıda zehirlenmesi değil, semptomları genellikle patojenin vücuda girmesinden 12-24 saat sonra ortaya çıkan bir bağırsak enfeksiyonudur (salmonelloz). Bundan ölüm oranı oldukça yüksektir.

Stafilokok zehirlenmesi ve salmonelloz esas olarak oda sıcaklığında bırakılan gıdaların tüketimiyle ilişkilidir. et ürünleri ve salatalar, özellikle pikniklerde ve bayram ziyafetlerinde.

Vücudun doğal savunması.

Hayvan vücudunda patojenik mikroorganizmalara karşı çeşitli “savunma hatları” vardır. Bunlardan biri fagositoz yapan beyaz kan hücrelerinden oluşur; bakterileri ve genellikle yabancı parçacıkları emer, diğeri ise bağışıklık sistemidir. Her ikisi de birbiriyle bağlantılı hareket ediyor.

Bağışıklık sistemi çok karmaşıktır ve yalnızca omurgalılarda bulunur. Yabancı bir protein veya yüksek moleküler karbonhidrat bir hayvanın kanına girerse burada antijen haline gelir, yani. Vücudun “antagonize edici” bir maddenin (antikor) üretimini uyaran bir madde. Bir antikor bağlanan bir proteindir, yani. kendisine özgü bir antijeni etkisiz hale getirir, sıklıkla çökelmesine (çökelmesine) ve kan dolaşımından uzaklaştırılmasına neden olur. Her antijen kesin olarak tanımlanmış bir antikora karşılık gelir.

Bakteriler, kural olarak, lizizi uyaran antikorların oluşumuna da neden olur; hücrelerini yok eder ve onları fagositoza daha kolay erişilir hale getirir. Genellikle bir kişiyi önceden aşılayarak bakteriyel enfeksiyona karşı doğal direncini arttırmak mümkündür.

Kanda dolaşan antikorlar tarafından sağlanan "hümoral bağışıklık"ın yanı sıra, özelleşmiş beyaz kan hücreleriyle ilişkili "hücresel" bağışıklık da vardır. Bakterileri doğrudan temas yoluyla ve toksik maddelerin yardımıyla öldüren T hücreleri. Bakterileri yok eden başka bir beyaz kan hücresi türü olan makrofajları aktive etmek için de T hücrelerine ihtiyaç vardır.

Kemoterapi ve antibiyotikler.

Başlangıçta bakterilerle mücadelede çok az ilaç (kemoterapötik ilaçlar) kullanılıyordu. Buradaki zorluk, bu ilaçların mikropları kolayca öldürmesine rağmen, bu tür tedavinin genellikle hastanın kendisine zarar vermesiydi. Neyse ki insanlarla mikroplar arasındaki biyokimyasal benzerlik, günümüzde bilindiği gibi, hâlâ tam değildir. Örneğin, bazı mantarlar tarafından sentezlenen ve rakip bakterilerle savaşmak için kullanılan penisilin grubu antibiyotikler, bakteri hücre duvarının oluşumunu bozar. İnsan hücrelerinde böyle bir duvar bulunmadığından bu maddeler bazen bize zarar verse de sadece bakterilere zarar verir. alerjik reaksiyon. Ek olarak, bizimkilerden (ökaryotik olanlar) biraz farklı olan prokaryotik ribozomlar, streptomisin ve kloromisetin gibi antibiyotikler tarafından spesifik olarak etkisiz hale getirilir. Ayrıca, bazı bakterilerin kendilerine vitaminlerden biri olan folik asidi sağlaması gerekir ve hücrelerindeki sentezi sentetik sülfa ilaçları tarafından baskılanır. Bu vitamini kendimiz yiyeceklerden alıyoruz, bu yüzden bu tedaviden acı çekmiyoruz. Artık hemen hemen tüm bakteriyel patojenlere karşı doğal veya sentetik ilaçlar mevcuttur.

Sağlık hizmeti.

Patojenlerle bireysel hasta düzeyinde mücadele etmek, tıbbi bakteriyoloji uygulamasının yalnızca bir yönünü oluşturur. Hastanın vücudu dışındaki bakteri popülasyonlarının gelişiminin, bunların ekolojisinin, biyolojisinin ve epidemiyolojisinin incelenmesi de daha az önemli değildir; Dağıtım ve nüfus dinamikleri. Örneğin vebanın etken maddesinin olduğu bilinmektedir. Yersinia pestis Bu enfeksiyonun “doğal rezervuarı” olarak hizmet veren kemirgenlerin vücudunda yaşar ve pireler onun hayvanlar arasındaki taşıyıcılarıdır. Eğer kanalizasyon su birikintisine akarsa, bazı bağırsak enfeksiyonlarının etken maddeleri orada bir süre canlı kalır. çeşitli koşullara bağlı olarak belirli bir süre. Bu nedenle, ortamın pH'ının yılın zamanına bağlı olarak değiştiği Hindistan'ın alkali rezervuarları, Vibrio cholerae'nin hayatta kalması için çok uygun bir ortamdır ( Vibrio kolera) ().

Bu tür bilgiler, hastalık salgınlarının belirlenmesi, hastalık bulaşmasının durdurulması, aşılama programlarının uygulanması ve diğer önleyici tedbirlerin uygulanmasında görev alan sağlık çalışanları için son derece önemlidir.

BAKTERİLERİN İNCELENMESİ

Birçok bakterinin sözde büyümesi kolaydır. içerebilecek kültürel ortam et suyu, kısmen sindirilmiş protein, tuzlar, dekstroz, tam kan, serumu ve diğer bileşenleri. Bu tür koşullarda bakteri konsantrasyonu genellikle santimetre küp başına yaklaşık bir milyara ulaşır ve ortamın bulanıklaşmasına neden olur.

Bakterileri incelemek için onların saf kültürlerini yani tek bir hücrenin yavruları olan klonlarını elde edebilmek gerekir. Bu, örneğin hastaya hangi bakteri türünün bulaştığını ve bu türün hangi antibiyotiğe duyarlı olduğunu belirlemek için gereklidir. Boğaz veya yara sürüntüleri, kan örnekleri, su örnekleri veya diğer materyaller gibi mikrobiyolojik örnekler yüksek oranda seyreltilir ve yarı katı bir ortamın yüzeyine uygulanır: üzerinde tek tek hücrelerden yuvarlak koloniler gelişir. Kültür ortamı için sertleştirme maddesi genellikle belirli bitkilerden elde edilen bir polisakarit olan agardır. Deniz yosunu ve hemen hemen hiçbir bakteri türü tarafından sindirilemez. Agar ortamı “sürüler” şeklinde kullanılır, yani. erimiş kültür ortamı katılaştığında geniş bir açıda duran test tüplerinde veya cam Petri kaplarında ince tabakalar şeklinde oluşturulan eğimli yüzeyler - aynı şekilde bir kapakla kapatılmış, ancak çapı biraz daha büyük olan düz yuvarlak kaplar. Genellikle bir gün içinde bakteri hücresi o kadar çoğalmayı başarır ki çıplak gözle kolayca görülebilen bir koloni oluşturur. Daha ileri çalışmalar için başka bir ortama aktarılabilir. Bakteri üremeden önce tüm kültür ortamları steril olmalı ve gelecekte istenmeyen mikroorganizmaların üzerlerine yerleşmesini önleyecek önlemler alınmalıdır.

Bu şekilde büyüyen bakterileri incelemek için ince bir tel halkayı ateşte ısıtın, önce koloniye veya lekeye, ardından cam slayta uygulanan bir damla suya dokundurun. Alınan malzeme bu suya eşit şekilde dağıtıldıktan sonra cam kurutulur ve hızlı bir şekilde brülör alevinin üzerinden iki veya üç kez geçirilir (bakterilerin olduğu taraf yukarı bakmalıdır): bunun sonucunda mikroorganizmalar zarar görmeden sıkıca tutunur. substrata bağlanır. Preparatın yüzeyine boya damlatılır, ardından cam su ile yıkanır ve tekrar kurutulur. Artık numuneyi mikroskop altında inceleyebilirsiniz.

Saf bakteri kültürleri esas olarak biyokimyasal özelliklerine göre tanımlanır; belirli şekerlerden gaz veya asit oluşturup oluşturmadıklarını, proteini sindirip sindiremeyeceklerini (jelatini sıvılaştırıp), büyümek için oksijene ihtiyaç duyup duymadıklarını vb. belirler. Ayrıca belirli boyalarla lekelenip lekelenmediklerini de kontrol ederler. Antibiyotikler gibi bazı ilaçlara karşı duyarlılık, bu maddelere batırılmış küçük filtre kağıdı disklerinin bakterilerle dolu bir yüzeye yerleştirilmesiyle belirlenebilir. Varsa kimyasal bileşik bakterileri öldürür, ilgili diskin etrafında onlardan arındırılmış bir bölge oluşur.