Bakteriler - Bacteria
Bakteriler ( / / ( dinleme ) , ortak isim bakteriler , tekil bakteri ) bir tür biyolojik hücre . Prokaryotik mikroorganizmaların geniş bir alanını oluştururlar . Tipik olarak, birkaç mikrometre uzunluğunda, bakteri sahip şekillerin sayısı arasında değişen küre için çubuklar ve spiraller . Bakteriler, Dünya'da ortaya çıkan ilk yaşam formları arasındaydı ve habitatlarının çoğunda mevcuttu . Bakteriler toprak, su, yaşayan asidik sıcak yaylar , radyoaktif atıkların ve derin biosphere arasında yer kabuğunda . Bakteriler ayrıca bitkiler ve hayvanlarla simbiyotik ve parazitik ilişkiler içinde yaşarlar . Çoğu bakteri karakterize edilmemiştir ve bakteri filumlarının sadece yaklaşık yüzde 27'si laboratuvarda yetiştirilebilen türlere sahiptir . Bakterilerin incelenmesi , mikrobiyolojinin bir dalı olan bakteriyoloji olarak bilinir .
Neredeyse tüm hayvan yaşamı , sadece bakteriler ve bazı arkeler , aynı zamanda kobalamin olarak da bilinen B 12 vitamini sentezlemek ve besin zinciri yoluyla sağlamak için gerekli genlere ve enzimlere sahip olduğundan, hayatta kalmak için bakterilere bağımlıdır . B 12 Vitamini , insan vücudunun her hücresinin metabolizmasında yer alan suda çözünür bir vitamindir . Bu bir kofaktör olarak , DNA sentezi , ve her ikisi de yağ asidi ve amino asit metabolizması . Miyelin sentezindeki rolü nedeniyle sinir sisteminin normal işleyişinde özellikle önemlidir . Bir gram toprakta tipik olarak 40 milyon bakteri hücresi ve bir mililitre tatlı suda bir milyon bakteri hücresi vardır . Yeryüzünde yaklaşık 5 × 10 30 bakteri vardır ve sadece bitkiler tarafından aşılan bir biyokütle oluşturur . Bakteriler , atmosferden nitrojen fiksasyonu gibi besin maddelerini geri dönüştürerek besin döngüsünün birçok aşamasında hayati öneme sahiptir . Besin döngüsü, cesetlerin ayrışmasını içerir ; bakteriler bu süreçte çürüme aşamasından sorumludur . Hidrotermal menfezleri ve soğuk su sızıntılarını çevreleyen biyolojik topluluklarda , ekstremofil bakteriler, hidrojen sülfür ve metan gibi çözünmüş bileşikleri enerjiye dönüştürerek yaşamı sürdürmek için gereken besinleri sağlar.
İnsanlarda ve çoğu hayvanda, en fazla sayıda bakteri bağırsakta ve çok sayıda da ciltte bulunur . Vücuttaki bakterilerin büyük çoğunluğu bağışıklık sisteminin koruyucu etkileriyle zararsız hale getirilir , ancak çoğu özellikle bağırsak florasında faydalıdır . Bununla birlikte, birkaç bakteri türü patojeniktir ve kolera , sifiliz , şarbon , cüzzam ve hıyarcıklı veba gibi bulaşıcı hastalıklara neden olur . En sık görülen ölümcül bakteriyel hastalıklar solunum yolu enfeksiyonlarıdır . Tek başına tüberküloz , çoğu Sahra altı Afrika'da olmak üzere yılda yaklaşık 2 milyon insanı öldürüyor . Antibiyotikler , bakteriyel enfeksiyonları tedavi etmek için kullanılır ve ayrıca çiftçilikte de kullanılır, bu da antibiyotik direncini büyüyen bir sorun haline getirir . Endüstride bakteriler, atık su arıtımında ve petrol sızıntılarının parçalanmasında, fermantasyon yoluyla peynir ve yoğurt üretiminde , madencilik sektöründe altın, paladyum, bakır ve diğer metallerin geri kazanılmasında, biyoteknolojide ve imalatta önemlidir. antibiyotikler ve diğer kimyasallar.
Bir zamanlar Schizomycetes ("fizyon mantarları") sınıfını oluşturan bitkiler olarak kabul edildiğinde , bakteriler artık prokaryotlar olarak sınıflandırılmaktadır . Hayvan hücrelerinin ve diğer ökaryotların aksine , bakteri hücreleri bir çekirdek içermez ve nadiren zara bağlı organelleri barındırır . Terim olmasına rağmen bakteriler geleneksel olarak tüm prokaryotlar, dahil bilimsel sınıflandırma prokaryotlar o organizmaların iki çok farklı gruplar ibaret olduğunu 1990'larda keşfinden sonra değişti gelişti bir gelen eski ortak atanın . Bu evrimsel alanlara Bakteri ve Arkeler adı verilir .
Etimoloji
Kelime bakteriler çoğuludur Yeni Latin bakteri olup, latinisation ait Yunan βακτήριον ( bakterion ), küçücük βακτηρία ( Bakterilerinin ilk kişiler keşfedilmeyi çünkü "personel, baston" anlamına gelen) idi çubuk şeklindeki .
Kökeni ve erken evrim
Modern bakterilerin ataları , yaklaşık 4 milyar yıl önce Dünya'da ortaya çıkan ilk yaşam formları olan tek hücreli mikroorganizmalardı . Yaklaşık 3 milyar yıl boyunca, çoğu organizma mikroskobikti ve bakteri ve arkeler, yaşamın baskın biçimleriydi. Stromatolitler gibi bakteri fosilleri bulunmasına rağmen , ayırt edici morfolojilerinin olmaması, bunların bakteriyel evrim tarihini incelemek veya belirli bir bakteri türünün köken zamanını tarihlemek için kullanılmasını engeller. Bununla birlikte, gen dizileri, bakteriyel filogeniyi yeniden yapılandırmak için kullanılabilir ve bu çalışmalar, bakterilerin ilk olarak arkel / ökaryotik soydan ayrıldığını göstermektedir. En son ortak atası Bakteri ve arkelerin muhtemelen oldu hipertemofil'di milyar 3,2 2,5 hakkında milyar yıl önce yaşamış. En erken yaşam karada bazı 3220000000 yıl önce bakteriler olabilir.
Bakteriler, aynı zamanda, arkea ve ökaryotların ikinci büyük evrimsel ayrışmasında da rol oynadılar. Burada, ökaryotlar, antik bakterilerin , muhtemelen Archaea ile ilişkili olan ökaryotik hücrelerin ataları ile endosimbiyotik ilişkilere girmesinden kaynaklanıyordu . Bu, proto-ökaryotik hücreler tarafından yutulmasını katılan alphaproteobacterial simbiont ya oluşturmak üzere mitokondri ya da hydrogenosomes hala tüm ökaryotlarının (bazen oldukça bulunurlar, indirgenmiş formda , örneğin, eski "amitochondrial" protozoa olarak). Daha sonra, zaten mitokondri içeren bazı ökaryotlar da siyanobakteri benzeri organizmaları yutarak alglerde ve bitkilerde kloroplast oluşumuna yol açtı . Bu birincil endosimbiyoz olarak bilinir .
Morfoloji
Bakteriler, morfoloji adı verilen çok çeşitli şekil ve boyutlara sahiptir . Bakteriyel hücreler, ökaryotik hücrelerin yaklaşık onda biri boyutundadır ve tipik olarak 0.5-5.0 mikrometre uzunluğundadır. Bununla birlikte, birkaç tür çıplak gözle görülebilir - örneğin, Thiomargarita namibiensis yarım milimetre uzunluğa ve Epulopiscium fishelsoni 0,7 mm'ye ulaşır. En küçük bakteriler arasında, en büyük virüsler kadar küçük, yalnızca 0,3 mikrometre ölçen Mycoplasma cinsinin üyeleri vardır . Bazı bakteriler daha da küçük olabilir, ancak bu ultramikrobakteriler iyi incelenmemiştir.
En çok bakteri türleri ya da küre şeklinde adlandırılan koklar ( tekil kok Yunanca, Kokkos , tohum, tohum), ya da çubuk şeklinde, adı verilen basil ( şarkı . Basil, gelen Latince baculus , çubuk). Vibrio adı verilen bazı bakteriler hafif kavisli çubuklar veya virgül şeklindedir; diğerleri spirilla olarak adlandırılan spiral şekilli veya spiroketler olarak adlandırılan sıkıca sarılmış olabilir . Yıldız şeklindeki bakteriler gibi az sayıda başka olağandışı şekil tanımlanmıştır. Bu çok çeşitli şekiller, bakteri hücre duvarı ve hücre iskeleti tarafından belirlenir ve bakterilerin besin alma, yüzeylere bağlanma, sıvılar arasında yüzme ve avcılardan kaçma yeteneklerini etkileyebileceği için önemlidir .
Pek çok bakteri türü basitçe tek hücreler halinde bulunur, diğerleri karakteristik modellerle birleşir : Neisseria diploidler (çiftler) oluşturur, Streptococcus zincirler oluşturur ve Staphylococcus grubu "üzüm salkımı" kümelerinde bir arada bulunur. Bakteriler ayrıca , Actinobacteria'nın uzatılmış filamentleri , Myxobacteria agregaları ve Streptomyces'in kompleks hifleri gibi daha büyük çok hücreli yapılar oluşturmak için gruplanabilir . Bu çok hücreli yapılar genellikle yalnızca belirli koşullarda görülür. Örneğin, amino asitten yoksun kaldığında, Myxobacteria , çekirdek algılama olarak bilinen bir süreçte çevreleyen hücreleri algılar , birbirlerine doğru göç eder ve 500 mikrometre uzunluğa kadar ve yaklaşık 100.000 bakteri hücresi içeren meyve gövdeleri oluşturmak için kümelenir . Bu meyve veren vücutlarda, bakteriler ayrı görevleri yerine getirir; örneğin, yaklaşık on hücreden biri meyve veren bir cismin tepesine göç eder ve kurumaya ve diğer olumsuz çevresel koşullara daha dirençli olan miksospor adı verilen özel bir uyku durumuna geçer.
Bakteriler genellikle yüzeylere yapışır ve biyofilm adı verilen yoğun kümeler ve mikrobiyal matlar olarak bilinen daha büyük oluşumlar oluşturur . Bu biyofilmler ve matlar, kalınlık olarak birkaç mikrometreden yarım metre derinliğe kadar değişebilir ve çok sayıda bakteri, protist ve arkeler türü içerebilir . Biyofilmlerde yaşayan bakteriler, hücrelerin ve hücre dışı bileşenlerin karmaşık bir düzenini sergiler ve mikrokoloniler gibi ikincil yapıları oluşturur ve bunların içinden besinlerin daha iyi difüzyonunu sağlamak için kanal ağları bulunur. Toprak veya bitkilerin yüzeyleri gibi doğal ortamlarda, bakterilerin çoğu biyofilmlerdeki yüzeylere bağlanır. Biyofilmler tıpta da önemlidir, çünkü bu yapılar genellikle kronik bakteriyel enfeksiyonlar sırasında veya implante tıbbi cihazların enfeksiyonlarında bulunur ve biyofilmler içinde korunan bakterilerin öldürülmesi izole edilmiş bakterilere göre çok daha zordur.
Hücresel yapı
Hücre içi yapılar
Bakteri hücresi, esas olarak fosfolipitlerden oluşan bir hücre zarı ile çevrilidir . Bu zar, hücrenin içeriğini çevreler ve hücre içinde besinleri, proteinleri ve sitoplazmanın diğer temel bileşenlerini tutmak için bir bariyer görevi görür . Ökaryotik hücrelerin aksine , bakteriler genellikle sitoplazmalarında çekirdek , mitokondri , kloroplastlar ve ökaryotik hücrelerde bulunan diğer organeller gibi büyük zara bağlı yapılardan yoksundur . Bununla birlikte, bazı bakteriler, karboksizom gibi bakteriyel metabolizmanın yönlerini bölümlere ayıran sitoplazmada proteine bağlı organellere sahiptir . Ek olarak bakteriler, hücre içindeki proteinlerin ve nükleik asitlerin lokalizasyonunu kontrol etmek ve hücre bölünmesi sürecini yönetmek için çok bileşenli bir hücre iskeletine sahiptir .
Enerji üretimi gibi birçok önemli biyokimyasal reaksiyon, bir pile benzer potansiyel bir fark yaratarak, zarlar boyunca konsantrasyon gradyanlarına bağlı olarak meydana gelir . Bakterilerde genel iç zar eksikliği, elektron taşınması gibi bu reaksiyonların sitoplazma ile hücre veya periplazmanın dışı arasındaki hücre zarı boyunca meydana geldiği anlamına gelir . Bununla birlikte, birçok fotosentetik bakteride plazma zarı oldukça katlanır ve hücrenin çoğunu ışık toplayan zar katmanlarıyla doldurur. Bu ışık toplama kompleksleri da adlandırılan lipid kapalı yapılar oluşturabilir chlorosomes olarak yeşil kükürt bakteri .
Bakteriler, bir membran-bağlı çekirdek yoktur, ve bunların genetik malzeme tipik olarak, tek bir olan dairesel bir bakteriyel kromozom bölgesinin DNA olarak adlandırılan, düzensiz şekillendirilmiş bir gövde sitoplazmada yer nükleoid . Nükleoid , ilişkili proteinleri ve RNA ile birlikte kromozomu içerir . Diğer tüm organizmalar gibi , bakteriler de protein üretimi için ribozomlar içerir , ancak bakteriyel ribozomun yapısı ökaryotlar ve Arkelerinkinden farklıdır .
Bazı bakteriler, glikojen , polifosfat , sülfür veya polihidroksialkanoatlar gibi hücre içi besin depolama granülleri üretir . Fotosentetik siyanobakteriler gibi bakteriler , yüzdürme kabiliyetlerini düzenlemek için kullandıkları, farklı ışık yoğunluklarına ve besin seviyelerine sahip su katmanlarına yukarı veya aşağı hareket etmelerine olanak tanıyan dahili gaz boşlukları üretirler .
Hücre dışı yapılar
Hücre zarının dışında hücre duvarı bulunur . Bakteriyel hücre duvarları, D- amino asitler içeren peptidlerle çapraz bağlanmış polisakkarit zincirlerinden yapılan peptidoglikandan (murein olarak da adlandırılır) yapılır . Bakteriyel hücre duvarları , sırasıyla selüloz ve kitinden yapılan bitki ve mantarların hücre duvarlarından farklıdır . Bakterilerin hücre duvarı da peptidoglikan içermeyen Archaea'nınkinden farklıdır. Hücre duvarı birçok bakterinin hayatta kalması için gereklidir ve antibiyotik penisilin ( Penicillium adlı bir mantar tarafından üretilir ), peptidoglikan sentezindeki bir adımı inhibe ederek bakterileri öldürebilir.
Bakterilerde genel olarak bakıldığında, bakterileri Gram-pozitif bakteriler ve Gram-negatif bakteriler olarak sınıflandıran iki farklı hücre duvarı türü vardır . İsimler, hücrelerin , bakteri türlerinin sınıflandırılması için uzun süredir devam eden bir test olan Gram boyasına reaksiyonundan kaynaklanmaktadır .
Gram pozitif bakteriler, birçok peptidoglikan ve teikoik asit tabakası içeren kalın bir hücre duvarına sahiptir . Aksine, Gram-negatif bakteriler, lipopolisakkaritler ve lipoproteinler içeren ikinci bir lipid membran ile çevrelenmiş birkaç peptidoglikan tabakasından oluşan nispeten ince bir hücre duvarına sahiptir . Çoğu bakteri Gram-negatif hücre duvarına sahiptir ve sadece Firmicutes ve Actinobacteria (daha önce sırasıyla düşük G + C ve yüksek G + C Gram-pozitif bakteriler olarak bilinirdi) alternatif Gram-pozitif düzenlemeye sahiptir. Yapıdaki bu farklılıklar antibiyotik duyarlılığında farklılıklar yaratabilir; örneğin, vankomisin yalnızca Gram-pozitif bakterileri öldürebilir ve Haemophilus influenzae veya Pseudomonas aeruginosa gibi Gram-negatif patojenlere karşı etkisizdir . Bazı bakteriler, klasik olarak Gram pozitif veya Gram negatif olmayan hücre duvarı yapılarına sahiptir. Bu, bir Gram-pozitif bakteri gibi kalın bir peptidoglikan hücre duvarına sahip olan Mikobakteriler gibi klinik olarak önemli bakterileri içerir , ancak aynı zamanda ikinci bir dış lipid tabakasıdır.
Pek çok bakteride, hücrenin dışını katı dizilmiş protein moleküllerinden oluşan bir S-tabakası kaplar. Bu katman, hücre yüzeyi için kimyasal ve fiziksel koruma sağlar ve bir makromoleküler difüzyon bariyeri görevi görebilir . S-tabakalar, çeşitli ama çoğunlukla zayıf biçimde anlaşılmış fonksiyonları olan, ama hastalık oluşturma faktörleri olarak işlev gördükleri bilinmektedir Campylobacter ve yüzey içeren enzimler de Bacillus stearothermophilus .
Flagella , hareketlilik için kullanılan, yaklaşık 20 nanometre çapında ve 20 mikrometre uzunluğa kadar sert protein yapılarıdır . Flagella, iyonların hücre zarı boyunca bir elektrokimyasal gradyan aşağı aktarılmasıyla salınan enerjiyle tahrik edilir .
Fimbriae (bazen " bağlantı pili " olarak da adlandırılır ), genellikle 2–10 nanometre çapında ve birkaç mikrometre uzunluğa kadar olan ince protein filamentleridir. Hücrenin yüzeyine dağılmışlardır ve elektron mikroskobu altında görüldüklerinde ince tüylere benzerler . Fimbriae'nin katı yüzeylere veya diğer hücrelere bağlanmada rol oynadığına ve bazı bakteriyel patojenlerin virülansı için gerekli olduğuna inanılmaktadır. Pili ( şarkı . Pilus) aktarabilir saçaktan biraz daha büyük hücre uzantılar, olan genetik malzeme olarak adlandırılan bir süreç bakteriyel hücreler arasındaki konjugasyon da adlandırılır konjugasyon pili ya da cinsel pili (aşağıdaki bakteri genetik bakınız). Ayrıca tip IV pili olarak adlandırıldıkları yerde hareket oluşturabilirler .
Glikokaliks hücrelerini çevreleyen birçok bakteriler tarafından üretilen ve yapısal karmaşıklığı değişir: bir dağınık kadar çamur tabakasının arasında hücre dışı polimerik maddeler oldukça yapılandırılmıştır için kapsül . Bu yapılar, hücreleri makrofajlar (insan bağışıklık sisteminin bir parçası) gibi ökaryotik hücrelerin yutulmasından koruyabilir . Ayrıca antijen olarak hareket edebilirler ve hücre tanımaya dahil olabilirler, ayrıca yüzeylere yapışmaya ve biyofilm oluşumuna yardımcı olabilirler.
Bu hücre dışı yapıların birleşmesi, bakteri salgılama sistemlerine bağlıdır . Bu proteinler sitoplazmadan periplazmaya veya hücre çevresindeki ortama aktarılır. Birçok salgı sistemi türü bilinmektedir ve bu yapılar genellikle patojenlerin virülansı için gereklidir , bu nedenle yoğun bir şekilde incelenmiştir.
Endosporlar
Bazı cins gibi Gram-pozitif bakteri, bir Bacillus , Clostridium , Sporohalobacter , Anaerobacter ve Heliobacterium olarak adlandırılan yüksek dayanıklı, hareketsiz yapılar oluşturabilir endosporlar . Endosporlar, hücrenin sitoplazması içinde gelişir; genellikle her hücrede tek bir endospor gelişir. Her endospor, bir korteks tabakası ile çevrili ve peptidoglikan ve çeşitli proteinlerden oluşan çok tabakalı sert bir kaplama ile korunan bir DNA çekirdeği ve ribozomlar içerir.
Endosporlar saptanabilir bir metabolizma göstermezler ve yüksek seviyelerde UV ışığı , gama radyasyonu , deterjanlar , dezenfektanlar , ısı, donma, basınç ve kuruma gibi aşırı fiziksel ve kimyasal streslere dayanabilirler . Bu hareketsiz durumda, bu organizmalar milyonlarca yıl boyunca canlı kalabilir ve endosporlar, bakterilerin uzaydaki vakum ve radyasyona maruz kaldıklarında hayatta kalmalarına bile izin verir , muhtemelen bakteriler, uzay tozu , meteoroidler , asteroidler , kuyruklu yıldızlar , gezegenler tarafından Evren boyunca dağılabilir veya yönlendirilmiş panspermi yoluyla . Endospor oluşturan bakteriler de hastalığa neden olabilir: örneğin şarbon , Bacillus anthracis endosporlarının solunması ile kasılabilir ve derin delinme yaralarının Clostridium tetani endosporları ile kontaminasyonu tetanoza neden olabilir .
Metabolizma
Bakteriler, çok çeşitli metabolik tipler sergiler . Bir grup bakteri içindeki metabolik özelliklerin dağılımı geleneksel olarak bunların taksonomisini tanımlamak için kullanılmıştır , ancak bu özellikler genellikle modern genetik sınıflandırmalarla uyuşmamaktadır. Bakteri metabolizması ile sınıflandırılır besin grupları üç ana kriterler temelinde: kaynağı , enerji , elektron vericileri olarak kullanılmaktadır ve bir kaynak karbon büyümesi için kullanılır.
Bakteriler, enerjiyi fotosentez ( fototrofi olarak adlandırılır ) kullanarak ışıktan veya oksidasyon ( kemotrofi olarak adlandırılır ) kullanarak kimyasal bileşikleri parçalayarak elde ederler . Kemotroflar , bir redoks reaksiyonunda elektronları belirli bir elektron donöründen bir terminal elektron alıcısına aktararak bir enerji kaynağı olarak kimyasal bileşikleri kullanır . Bu reaksiyon, metabolizmayı yürütmek için kullanılabilecek enerjiyi açığa çıkarır. Kemotroflar ayrıca elektron transfer etmek için kullandıkları bileşik türlerine göre bölünür. Örneğin, hidrojen, inorganik bileşiklerin kullanılması bakteriler karbon monoksit ya da amonyak olarak elektron kaynağı olarak adlandırılır litotrof organik bileşiklerin kullanılması olanlar olarak adlandırılırken, organotrof . Elektron almak için kullanılan bileşikler ayrıca bakterileri sınıflandırmak için de kullanılır: aerobik organizmalar , terminal elektron alıcısı olarak oksijeni kullanırken , anaerobik organizmalar nitrat , sülfat veya karbon dioksit gibi diğer bileşikleri kullanır .
Pek çok bakteri karbonunu heterotrofi adı verilen diğer organik karbondan alır . Gibi diğerleri siyanobakteriler ve bazı mor bakteri olan ototrofik bunlar hücresel karbon elde yani sabitleme karbon dioksit . Sıradışı durumlarda, gaz metan tarafından kullanılabilir methanotrophic bir kaynak olarak hem bakteri elektron ve karbon için bir alt-tabaka anabolizma .
|Beslenme tipi||Enerji kaynağı||Karbon kaynağı||Örnekler|
|Fototroflar||Güneş ışığı||Organik bileşikler (fotoheterotroflar) veya karbon fiksasyonu (fotoototroflar)||Siyanobakteriler , Yeşil sülfür bakterileri , Chloroflexi veya Mor bakteriler|
|Litotroflar||İnorganik bileşikler||Organik bileşikler (lithoheterotrophs) veya karbon fiksasyonu (lithoautotrophs)||Thermodesulfobacteria , Hydrogenophilaceae veya Nitrospirae|
|Organotroflar||Organik bileşikler||Organik bileşikler (kemoheterotroflar) veya karbon fiksasyonu (kemoautotroflar)||Bacillus , Clostridium veya Enterobacteriaceae|
Bakteriyel metabolizma birçok yönden ekolojik istikrar ve insan toplumu için yararlı olan özellikler sağlar. Bir örnek, bazı bakteriler yeteneğine sahip olmasıdır , azot tamir enzimi kullanılarak gaz nitrojenaz . Bu çevresel açıdan önemli özellik, yukarıda listelenen çoğu metabolik türdeki bakterilerde bulunabilir. Bu , sırasıyla denitrifikasyon , sülfat indirgeme ve asetogenez gibi ekolojik açıdan önemli süreçlere yol açar . Bakteriyel metabolik süreçler, kirliliğe biyolojik tepkilerde de önemlidir ; örneğin, sülfat azaltıcı bakteriler , çevredeki yüksek derecede toksik cıva ( metil ve dimetil- cıva) formlarının üretiminden büyük ölçüde sorumludur . Solunum sistemi olmayan anaeroblar , enerji üretmek ve gücü azaltmak için fermantasyonu kullanır, metabolik yan ürünleri ( mayalanma sırasında etanol gibi ) atık olarak salgılar. İstemci anaeroblar , kendilerini buldukları çevre koşullarına bağlı olarak fermantasyon ve farklı terminal elektron alıcıları arasında geçiş yapabilirler .
Büyüme ve üreme
Çok hücreli organizmalardan farklı olarak, tek hücreli organizmalarda hücre boyutundaki artışlar ( hücre büyümesi ) ve hücre bölünmesiyle üreme sıkı sıkıya bağlıdır. Bakteriler sabit bir boyuta büyür ve sonra eşeysiz üremenin bir biçimi olan ikili bölünme yoluyla çoğalır . Optimal koşullar altında, bakteriler son derece hızlı büyüyebilir ve bölünebilir ve bakteri popülasyonları her 9,8 dakikada bir ikiye katlanabilir. Hücre bölünmesinde, iki özdeş klon yavru hücre üretilir. Bazı bakteriler, eşeysiz olarak üremeye devam ederken, yeni oluşan yavru hücrelerin dağılmasına yardımcı olan daha karmaşık üreme yapıları oluşturur. Örnekler ile vücut formasyonu, meyve veren içerir Myxsobacteria ^ ve hava hif ile oluşumu Streptomyces , ya da tomurcuklanma. Tomurcuklanma, parçalanan ve bir kız hücre üreten bir çıkıntı oluşturan bir hücreyi içerir.
Laboratuvarda bakteriler genellikle katı veya sıvı ortam kullanılarak büyütülür. Bir bakteri suşunun saf kültürlerini izole etmek için agar plakaları gibi katı büyüme ortamı kullanılır . Bununla birlikte, sıvı büyüme ortamı, büyümenin ölçülmesi veya büyük hücre hacimleri gerektiğinde kullanılır. Karıştırılmış sıvı ortamda büyüme, tek bir bakterinin sıvı ortamdan izole edilmesi zor olmasına rağmen, kültürlerin bölünmesini ve aktarılmasını kolaylaştıran, eşit bir hücre süspansiyonu olarak meydana gelir. Seçici besiyerinin kullanımı (belirli besinlerin eklenmiş veya eksik olduğu veya antibiyotiklerin eklendiği ortam) belirli organizmaların tanımlanmasına yardımcı olabilir.
Bakterileri büyütmeye yönelik çoğu laboratuvar tekniği, büyük miktarlarda hücreyi ucuz ve hızlı bir şekilde üretmek için yüksek düzeyde besin kullanır. Bununla birlikte, doğal ortamlarda besinler sınırlıdır, yani bakteriler sonsuza kadar çoğalmaya devam edemez. Bu besin sınırlaması, farklı büyüme stratejilerinin evrimine yol açmıştır (bkz. R / K seçim teorisi ). Bazı organizmalar, genellikle yaz aylarında göllerde meydana gelen algal (ve siyanobakteriyel) çiçeklenmelerinin oluşumu gibi besinler mevcut olduğunda son derece hızlı büyüyebilir . Diğer organizmalar , rakip mikroorganizmaların büyümesini engelleyen Streptomyces tarafından çoklu antibiyotik üretimi gibi zorlu ortamlara adaptasyonlara sahiptir . Doğada birçok organizma , besin maddelerinin daha fazla tedarikine ve çevresel streslerden korunmaya izin verebilecek topluluklarda (örn. Biyofilmler ) yaşar . Bu ilişkiler, belirli bir organizmanın veya organizma grubunun büyümesi ( sintrofi ) için gerekli olabilir.
Bakteriyel büyüme dört aşamayı takip eder. Bir bakteri popülasyonu ilk önce büyümeye izin veren yüksek besleyici bir ortama girdiğinde, hücrelerin yeni ortamlarına uyum sağlaması gerekir. Büyümenin ilk aşaması , hücrelerin yüksek besinli ortama adapte olduğu ve hızlı büyümeye hazırlandığı bir yavaş büyüme dönemi olan gecikme aşamasıdır . Hızlı büyüme için gerekli proteinler üretildiğinden gecikme fazı yüksek biyosentez oranlarına sahiptir. Büyümenin ikinci aşaması , üstel aşama olarak da bilinen logaritmik aşamadır. Günlük aşaması, hızlı üstel büyüme ile işaretlenir . Bu aşamada hücrelerin büyüme hızı , büyüme hızı ( k ) olarak bilinir ve hücrelerin ikiye katlanması için geçen süre , üretim süresi ( g ) olarak bilinir . Günlük fazı sırasında, besinler, besinlerden biri tükenene ve büyümeyi sınırlamaya başlayana kadar maksimum hızda metabolize edilir. Büyümenin üçüncü aşaması, durağan aşamadır ve tükenmiş besinlerden kaynaklanır. Hücreler metabolik aktivitelerini azaltır ve gerekli olmayan hücresel proteinleri tüketir. Durağan faz, hızlı büyümeden stres tepkisi durumuna bir geçiştir ve DNA onarımı , antioksidan metabolizması ve besin taşınmasında rol oynayan genlerin ekspresyonunda artış vardır . Son aşama, bakterilerin besin maddelerinin bittiği ve öldüğü ölüm aşamasıdır .
Genetik
Çoğu bakteriler tek dairesel olan kromozom sadece 160.000 aralığında bir boyutta olabilir baz çifti içinde endosimbiyotik bakteriler Carsonella ruddii toprak içinde yaşayan bakterilerin içinde 12.200.000 baz çifti (12.2 MBP), Sorangium cellulosum . Bunun birçok istisnası vardır, örneğin bazı Streptomyces ve Borrelia türleri tek bir doğrusal kromozom içerirken, bazı Vibrio türleri birden fazla kromozom içerir. Bakteriler ayrıca antibiyotik direnci , metabolik yetenekler veya çeşitli virülans faktörleri gibi çeşitli yararlı işlevler için genler içerebilen plazmitler , küçük ekstra kromozomal DNA molekülleri içerebilir .
Bakteri genomları genellikle birkaç yüz ila birkaç bin geni kodlar. Bakteriyel genomlardaki genler genellikle tek bir sürekli DNA uzantısıdır ve bakterilerde birkaç farklı intron türü bulunmasına rağmen , bunlar ökaryotlardan çok daha nadirdir.
Aseksüel organizmalar olarak bakteriler, ebeveynin genomlarının özdeş bir kopyasını miras alır ve klonaldır . Bununla birlikte, tüm bakteriler, genetik rekombinasyon veya mutasyonların neden olduğu genetik materyal DNA'sındaki değişiklikler üzerine seçilerek evrimleşebilir . Mutasyonlar, DNA replikasyonu sırasında yapılan hatalardan veya mutajenlere maruz kalmadan kaynaklanır . Mutasyon oranları, farklı bakteri türleri arasında ve hatta tek bir bakteri türünün farklı klonları arasında büyük ölçüde değişir. Bakteriyel genomlardaki genetik değişiklikler, replikasyon sırasında rastgele mutasyondan veya belirli bir büyümeyi sınırlama sürecine dahil olan genlerin artan bir mutasyon oranına sahip olduğu "strese yönelik mutasyon" dan gelir.
Bazı bakteriler de genetik materyali hücreler arasında aktarır. Bu üç ana yolla gerçekleşebilir. Birincisi, bakteriler dönüşüm adı verilen bir süreçle çevrelerinden eksojen DNA alabilir . Pek çok bakteri doğal olarak çevreden DNA alabilirken, diğerleri DNA'yı almaya teşvik etmek için kimyasal olarak değiştirilmelidir. Doğada yeterliliğin gelişimi genellikle stresli çevresel koşullarla ilişkilidir ve alıcı hücrelerde DNA hasarının onarımını kolaylaştırmak için bir adaptasyon gibi görünmektedir. Bakterilerin genetik materyali transfer etmelerinin ikinci yolu , bir bakteriyofajın entegrasyonu yabancı DNA'yı kromozoma sokduğunda transdüksiyondur . Bakteriyofaj varoldukları için çoğu türleri, bazı basitçe enfekte ve lize onların konak , bakteri iken bakteriyel kromozomun içine insert diğerleri. Bakteriler , yabancı DNA'yı bozan kısıtlama modifikasyon sistemleri ve bakterilerin geçmişte temas kurduğu faj genomlarının parçalarını tutmak için CRISPR dizilerini kullanan bir sistem aracılığıyla faj enfeksiyonuna direnir , bu da onların bir form aracılığıyla virüs çoğalmasını engellemelerine olanak tanır. bir RNA girişimi . Üçüncü gen transfer yöntemi, DNA'nın doğrudan hücre teması yoluyla aktarıldığı konjugasyondur . Sıradan durumlarda, transdüksiyon, konjugasyon ve transformasyon, aynı türden ayrı ayrı bakteriler arasında DNA transferini içerir, ancak bazen farklı bakteri türlerine sahip bireyler arasında transfer meydana gelebilir ve bunun antibiyotik direncinin transferi gibi önemli sonuçları olabilir. Bu gibi durumlarda, diğer bakterilerden veya çevreden gen edinimi, yatay gen transferi olarak adlandırılır ve doğal koşullar altında yaygın olabilir.
Davranış
Hareket
Çoğu bakteri hareketlidir (kendi kendine hareket edebilir) ve bunu çeşitli mekanizmalar kullanarak yapar. Bunlar arasında en iyi çalışılanlar, pervane benzeri hareket oluşturmak için tabandaki bir motor tarafından döndürülen flagella , uzun filamentlerdir. Bakteriyel kamçı, düzenlenmesi ve birleştirilmesi için gerekli olan yaklaşık 30 protein ile birlikte yaklaşık 20 proteinden oluşur. Flagellum, güç için membran boyunca elektrokimyasal gradyanı kullanan tabandaki ters çevrilebilir bir motor tarafından tahrik edilen dönen bir yapıdır .
Bakteriler, flagella'yı farklı hareket türleri oluşturmak için farklı şekillerde kullanabilir. Çoğu bakteri ( E. coli gibi ) iki farklı hareket moduna sahiptir: ileri hareket (yüzme) ve yuvarlanma. Yuvarlanma onların yönünü değiştirmelerine izin verir ve hareketlerini üç boyutlu rastgele bir yürüyüş haline getirir . Bakteriyel türler, yüzeylerindeki flagella sayısı ve düzeni açısından farklılık gösterir; bazıları tek kamçılı (sahiptir monotrichous (her bir ucunda), bir kamçılı amphitrichous ), (hücre kutuplarında flagella kümeleri lophotrichous ), diğerleri kamçı hücre (bütün yüzeyi üzerinde dağıtılmış varken peritrichous ). Periplazmik boşlukta iki zar arasında benzersiz bir bakteri grubu olan spiroketlerin kamçıları bulunur. Hareket ederken kıvrılan kendine özgü bir sarmal gövdeye sahipler .
Diğer iki bakteri hareketi türü , tip IV pilus adı verilen bir yapıya dayanan seğirme hareketliliği ve diğer mekanizmaları kullanan kayma hareketi olarak adlandırılır . Seğirme hareketliliğinde, çubuk benzeri pilus hücreden dışarı doğru uzanır, bazı alt tabakayı bağlar ve sonra geri çekilerek hücreyi ileri doğru çeker.
Motil bakteriler, vergiler adı verilen davranışlarda belirli uyaranlar tarafından çekilir veya itilir : bunlar arasında kemotaksis , fototaxis , enerji taksileri ve manyetotaxis bulunur . Tuhaf bir grupta, miksobakteriler , tek tek bakteriler, daha sonra sporlar içeren meyve veren cisimler oluşturmak üzere farklılaşan hücre dalgaları oluşturmak için birlikte hareket eder. Myxobacteria farklı olarak, katı yüzeyler üzerindeki sadece hareket E.coli sıvı ya da katı ortam içinde hareketlidir.
Birkaç Listeria ve Shigella türü , normalde organelleri hücre içinde hareket ettirmek için kullanılan hücre iskeletini ele geçirerek konakçı hücrelerin içinde hareket eder. Hücrelerinin bir kutbunda aktin polimerizasyonunu teşvik ederek , onları konak hücrenin sitoplazması boyunca iten bir tür kuyruk oluşturabilirler.
İletişim
Birkaç bakteri ışık üreten kimyasal sistemlere sahiptir. Bu biyolüminesans genellikle balıklarla birlikte yaşayan bakterilerde meydana gelir ve ışık muhtemelen balıkları veya diğer büyük hayvanları çekmeye hizmet eder.
Bakteriler genellikle biyofilmler olarak bilinen çok hücreli kümeler olarak işlev görür , hücreler arası iletişim için çeşitli moleküler sinyalleri değiştirir ve koordineli çok hücreli davranışta bulunur.
Çok hücreli işbirliğinin toplumsal faydaları arasında hücresel bir iş bölümü, tek hücreler tarafından etkili bir şekilde kullanılamayan kaynaklara erişim, antagonistlere karşı topluca savunma ve farklı hücre türlerine farklılaşarak popülasyonun hayatta kalmasını optimize etme yer alır. Örneğin, biyofilmlerdeki bakteriler, antibakteriyel maddelere karşı aynı türe ait bireysel "planktonik" bakterilere göre 500 kat daha fazla direnç gösterebilir .
Moleküler bir sinyalle hücresel iletişimin bir türü , yalnızca çok sayıda benzer olduğunda başarılı olan süreçlere yatırım yapmanın üretken olduğu yeterince yüksek bir yerel nüfus yoğunluğu olup olmadığını belirleme amacına hizmet eden çekirdek algılama olarak adlandırılır . organizmalar, sindirim enzimlerini salgılama veya ışık yaymada olduğu gibi benzer şekilde davranırlar.
Çekirdek algılama, bakterilerin gen ekspresyonunu koordine etmesine izin verir ve hücre popülasyonundaki büyümeyle biriken otoindüktörleri veya feromonları üretmelerini, salgılamalarını ve tespit etmelerini sağlar .
Sınıflandırma ve tanımlama
Sınıflandırma , bakteriyel türlerin çeşitliliğini, organizmaları benzerliklere göre adlandırarak ve gruplandırarak tanımlamayı amaçlamaktadır. Bakteriler, hücre yapısı, hücresel metabolizma veya DNA , yağ asitleri , pigmentler, antijenler ve kinonlar gibi hücre bileşenlerindeki farklılıklar temelinde sınıflandırılabilir . Bu şemalar bakteri suşlarının tanımlanmasına ve sınıflandırılmasına izin verirken, bu farklılıkların farklı türler arasında mı yoksa aynı türlerin suşları arasındaki varyasyonu temsil edip etmediği açık değildi. Bu belirsizlik, çoğu bakterideki ayırt edici yapıların eksikliğinden ve ilgisiz türler arasındaki yanal gen transferinden kaynaklanıyordu . Yanal gen aktarımı nedeniyle, yakından ilişkili bazı bakteriler çok farklı morfolojilere ve metabolizmalara sahip olabilir. Bu belirsizliğin üstesinden gelmek için, modern bakteri sınıflandırması , guanin sitozin oranı belirleme, genom-genom hibridizasyonu gibi genetik tekniklerin yanı sıra rRNA geni gibi kapsamlı yanal gen transferine uğramamış genlerin sekanslanması gibi moleküler sistematiği vurgulamaktadır . Bakterilerin sınıflandırılması, International Journal of Systematic Bacteriology ve Bergey Manual of Systematic Bacteriology'de yayınlanarak belirlenir. Sistematik Bakteriyoloji Uluslararası Komitesi (ICSB) bakteri ve taksonomik kategoriler adlandırma için ve bunların sıralaması için uluslararası kuralları korur Bakterilerin Sınıflaması Uluslararası Kanunu .
"Bakteri" terimi geleneksel olarak tüm mikroskobik, tek hücreli prokaryotlara uygulandı. Bununla birlikte, moleküler sistematik prokaryotik yaşamın , başlangıçta Eubacteria ve Archaebacteria olarak adlandırılan, ancak şimdi eski bir ortak atadan bağımsız olarak gelişen Bakteriler ve Arkeler olarak adlandırılan iki ayrı alandan oluştuğunu gösterdi . Arkeler ve ökaryotlar, bakterilerden çok birbirleriyle daha yakından ilişkilidir. Bu iki alan, Eukarya ile birlikte şu anda mikrobiyolojide en yaygın kullanılan sınıflandırma sistemi olan üç alanlı sistemin temelini oluşturmaktadır . Bununla birlikte, moleküler sistematiğin nispeten yakın zamanda ortaya çıkması ve mevcut genom dizilerinin sayısındaki hızlı artış nedeniyle, bakteriyel sınıflandırma değişen ve genişleyen bir alan olmaya devam etmektedir. Örneğin Cavalier-Smith , Archaea ve Ökaryotların Gram-pozitif bakterilerden evrimleştiğini savundu.
Laboratuvarda bakterilerin tanımlanması, özellikle , doğru tedavinin enfeksiyona neden olan bakteri türleri tarafından belirlendiği tıpta önemlidir. Sonuç olarak, insan patojenlerini tanımlama ihtiyacı, bakterileri tanımlama tekniklerinin geliştirilmesi için büyük bir itici güçtü.
Gram boyama ile 1884 geliştirilen, Hans Christian Gram olarak, hücre çeperlerinin yapısal özelliklerine göre bakteri karakterize etmektedir. "Gram-pozitif" hücre duvarındaki kalın peptidoglikan katmanları mor boyanırken, ince "Gram-negatif" hücre duvarı pembe görünür. Morfoloji ve Gram boyama birleştirilerek, çoğu bakteri dört gruptan birine (Gram-pozitif kok, Gram-pozitif basil, Gram-negatif kok ve Gram-negatif basil) ait olarak sınıflandırılabilir. Bazı organizmaların en mikobakteriler, özellikle Gram soy başka lekeler yolu ile veya edilir Nocardia göstermektedir asit haslığı ile Ziehl-Neelsen veya benzeri lekeler. Diğer organizmaların özel ortamlarda üremeleriyle veya seroloji gibi diğer tekniklerle tanımlanması gerekebilir .
Kültür teknikleri, örnekteki diğer bakterilerin büyümesini sınırlarken, büyümeyi desteklemek ve belirli bakterileri tanımlamak için tasarlanmıştır. Çoğu zaman bu teknikler belirli örnekler için tasarlanmıştır; örneğin, bir balgam numunesi pnömoniye neden olan organizmaları tanımlamak için işlenirken, dışkı örnekleri, patojenik olmayan bakterilerin büyümesini önlerken ishale neden olan organizmaları tanımlamak için seçici besiyerinde kültürlenir . Kan , idrar veya omurilik sıvısı gibi normalde steril olan örnekler, tüm olası organizmaları büyütmek için tasarlanmış koşullar altında kültürlenir. Patojenik bir organizma izole edildikten sonra, morfolojisi, büyüme paternleri ( aerobik veya anaerobik büyüme gibi), hemoliz paternleri ve boyama ile daha da karakterize edilebilir .
Bakteriyel sınıflandırmada olduğu gibi, bakterilerin tanımlanmasında da moleküler yöntemler giderek artmaktadır. Polimeraz zincir reaksiyonu gibi DNA temelli araçları kullanan teşhisler , kültür temelli yöntemlere kıyasla özgüllükleri ve hızları nedeniyle giderek daha popüler hale geliyor. Bu yöntemler ayrıca metabolik olarak aktif olan ancak bölünmeyen " yaşayabilir ancak kültürlenemeyen " hücrelerin saptanmasına ve tanımlanmasına da izin verir . Bununla birlikte, bu geliştirilmiş yöntemler kullanılsa bile, toplam bakteri türlerinin sayısı bilinmemektedir ve kesin olarak tahmin bile edilemez. Mevcut sınıflandırmayı takiben, bakteri ve arkeler içeren 9,300 bilinen prokaryot türü biraz daha azdır; ancak girişimleri bakteriyel çeşitliliğin gerçek sayısı 10 arasında değişmektedir tahmin etmek için 7 ile 10 9 birçok düzene göre kapalı olabilir toplam türler-ve hatta bu farklı tahminler.
Diğer organizmalarla etkileşimler
Görünür basitliklerine rağmen, bakteriler diğer organizmalarla karmaşık ilişkiler kurabilir. Bu simbiyotik çağrışımlar parazitlik , karşılıklılık ve komensalizm olarak ikiye ayrılabilir . Küçük boyutları nedeniyle, kommensal bakteriler her yerde bulunur ve tam olarak başka herhangi bir yüzeyde büyüyecekleri gibi hayvanlar ve bitkiler üzerinde büyür. Bununla birlikte, büyümeleri sıcaklık ve terle artırılabilir ve bu organizmaların insanlarda büyük popülasyonları vücut kokusunun sebebidir .
Yırtıcılar
Bazı bakteri türleri diğer mikroorganizmaları öldürür ve tüketir, bu türlere yırtıcı bakteri denir . Bunlar, karşılaştıkları tüm bakterileri öldüren ve sindiren hücre yığınları oluşturan Myxococcus xanthus gibi organizmaları içerir . Diğer bakteriyel avcılar, onları sindirmek ve Vampirovibrio chlorellavorus gibi besinleri emmek için avlarına bağlanır veya başka bir hücreyi istila edip Daptobacter gibi sitozol içinde çoğalır . Bu yırtıcı bakterilerin, diğer organizmaları tuzağa düşürmelerine ve öldürmelerine izin veren adaptasyonlar yoluyla, ölü mikroorganizmaları tüketen saprofajlardan evrimleştiği düşünülüyor .
Mutualistler
Bazı bakteriler, hayatta kalmaları için gerekli olan yakın uzaysal ilişkiler oluşturur. Bu tür bir Mutualistik ilişki denilen türler arası hidrojen transfer, kümeleri arasında oluşan anaerobik bakterilerin tüketen organik asitler gibi, bütirik asit veya propiyonik asit ve üretmek hidrojen ve metan , hidrojen tüketen Archaea. Bu ilişkideki bakteriler, bu reaksiyon çevrelerinde biriken hidrojen ürettiği için organik asitleri tüketemezler. Sadece hidrojen tüketen Archaea ile yakın ilişki, hidrojen konsantrasyonunu bakterilerin büyümesine izin verecek kadar düşük tutuyor.
Toprakta, rizosferde ( hafifçe sallandıktan sonra köke yapışan kök yüzeyini ve toprağı içeren bir bölge) bulunan mikroorganizmalar, nitrojen fiksasyonu gerçekleştirerek nitrojen gazını azotlu bileşiklere dönüştürür. Bu, nitrojeni kendileri sabitleyemeyen birçok bitki için kolayca emilebilir bir nitrojen formu sağlamaya hizmet eder. Diğer birçok bakteri, insanlarda ve diğer organizmalarda simbiyont olarak bulunur . Örneğin, normal insan 1000 den fazla bakteri türlerinin varlığı bağırsak florasının ve bağırsak bağışıklık sentezlemeye gut katkıda bulunabilir vitaminler gibi folik asit , K vitamini ve biyotin , dönüştürmek şekerler için laktik asit (bakınız Lactobacillus , hem de) fermente edici kompleks sindirilemez karbonhidratlar olarak . Bu bağırsak florasının varlığı, potansiyel olarak patojenik bakterilerin büyümesini de engeller (genellikle rekabetçi dışlama yoluyla ) ve bu faydalı bakteriler sonuç olarak probiyotik diyet takviyeleri olarak satılır .
Patojenler
Bakteriler diğer organizmalarla parazitik bir ilişki kurarlarsa, patojen olarak sınıflandırılırlar. Patojenik bakteriler insan ölümlerinin ve hastalıklarının önemli bir nedenidir ve tetanoz ( Clostridium tetani'nin neden olduğu ), tifo ateşi , difteri , sifiliz , kolera , gıda kaynaklı hastalık , cüzzam ( Micobacterium leprae'nin neden olduğu ) ve tüberküloz ( Mikobakteri tüberkülozunun neden olduğu ) gibi enfeksiyonlara neden olur. ). Helicobacter pylori ve peptik ülser hastalığında olduğu gibi, bilinen bir tıbbi hastalığın patojenik nedeni ancak yıllar sonra keşfedilebilir . Bakteriyel hastalıklar da önemlidir tarım neden olan bakteriler ile, yaprak lekesi , yangın yanıklığı ve wilts bitkilerde yanı sıra Johne hastalığı , mastit , salmonella ve şarbon çiftlik hayvanlarında.
Her patojen türü, insan konakçılarıyla karakteristik bir etkileşim yelpazesine sahiptir . Staphylococcus veya Streptococcus gibi bazı organizmalar cilt enfeksiyonlarına, pnömoniye , menenjite ve hatta şok , büyük vazodilatasyon ve ölüm üreten sistemik bir inflamatuar yanıt olan ezici sepsise neden olabilir . Yine de bu organizmalar aynı zamanda normal insan florasının bir parçasıdır ve genellikle herhangi bir hastalığa neden olmadan ciltte veya burunda bulunur . Rickettsia gibi diğer organizmalar, yalnızca diğer organizmaların hücreleri içinde büyüyüp çoğalabilen zorunlu hücre içi parazitler olan insanlarda her zaman hastalığa neden olur . Rickettsia'nın bir türü tifüse neden olurken, diğeri Rocky Mountain benekli ateşine neden olur . Zorunlu hücre içi parazitlerin başka bir filumu olan Chlamydia , pnömoniye veya idrar yolu enfeksiyonuna neden olabilecek türler içerir ve koroner kalp hastalığına dahil olabilir . Son olarak, gibi bazı türler, Pseudomonas aeruginosa , burkholderia cenocepacia ve Mycobacterium avium vardır fırsatçı patojenler ve çoğunlukla muzdarip kişilerde nedeni hastalık immunsupresyona veya kistik fibroz .
Bakteriyel enfeksiyonlar ile tedavi edilebilir antibiyotikler olarak sınıflandırılır, bakteri öldürücü onlar bakterileri öldürmek ya eğer bakteriyostatik onlar sadece bakteri gelişimini engellemek eğer. Pek çok antibiyotik türü vardır ve her sınıf , patojende konakta bulunandan farklı bir süreci engeller . Antibiyotiklerin nasıl seçici toksisite oluşturduğuna bir örnek , yapısal olarak farklı ökaryotik ribozomu değil, bakteriyel ribozomu inhibe eden kloramfenikol ve puromisindir . Antibiyotikler, hem insan hastalıklarının tedavisinde hem de yoğun çiftçilikte hayvan büyümesini teşvik etmek için kullanılır; burada bakteriyel popülasyonlarda antibiyotik direncinin hızlı gelişimine katkıda bulunabilirler . Enfeksiyonlar , deriyi bir şırınganın iğnesi ile delmeden önce sterilize etmek gibi antiseptik önlemlerle ve kalıcı kateterlerin uygun şekilde bakımıyla önlenebilir . Bakteriler tarafından kontaminasyonu önlemek için cerrahi ve dişçilik aletleri de sterilize edilir. Çamaşır suyu gibi dezenfektanlar , bulaşmayı önlemek ve enfeksiyon riskini daha da azaltmak için yüzeylerdeki bakterileri veya diğer patojenleri öldürmek için kullanılır.
Teknoloji ve endüstride önemi
Bakteriler, genellikle laktik asit bakterileri, örneğin, Lactobacillus ve Lactococcus , kombinasyon halinde mayalar ve küfler , hazırlanmasında binlerce yıldır kullanılmaktadır fermente gibi gıdaların, peynir , turşu , soya sosu , lahana turşusu , sirke , şarap ve yoğurt .
Bakterilerin çeşitli organik bileşikleri parçalama yeteneği dikkat çekicidir ve atık işleme ve biyoremediasyonda kullanılmıştır . Sindirilmesi kapasitesine sahip bakteriler hidrokarbonlar içinde petrol genellikle temizlemek için kullanılan petrol sızıntılarını . 1989 Exxon Valdez petrol sızıntısından sonra bu doğal olarak oluşan bakterilerin büyümesini teşvik etmek amacıyla Prince William Sound'daki bazı plajlara gübre eklendi . Bu çabalar, çok kalın petrolle kaplı olmayan sahillerde etkili oldu. Bakteriler ayrıca endüstriyel toksik atıkların biyoremediasyonu için de kullanılır . Gelen kimya sanayi , bakteri üretiminde en önemli olan enantiyomerik olarak kullanım için saf maddeler farmasötik ya da zirai kimyasalların .
Bakteriler de yerine kullanılabilecek pestisitler de biyolojik haşere kontrolü . Bu genellikle Gram pozitif, toprakta yaşayan bir bakteri olan Bacillus thuringiensis'i (BT de denir) içerir . Bu bakterinin alt türleri, Dipel ve Thuricide gibi ticari isimler altında Lepidopterana özgü böcek öldürücüler olarak kullanılmaktadır . Özgüllükleri nedeniyle, bu pestisitler çevre dostu olarak kabul edilir ve insanlar, yaban hayatı , tozlayıcılar ve diğer birçok yararlı böcekler üzerinde çok az etkisi vardır veya hiç yoktur .
Hızlı büyüme kabiliyetleri ve manipüle edilebilmelerinin göreceli kolaylığı nedeniyle, bakteriler, moleküler biyoloji , genetik ve biyokimya alanlarının iş gücüdür . Bilim adamları, bakteriyel DNA'da mutasyonlar yaparak ve ortaya çıkan fenotipleri inceleyerek bakterilerdeki genlerin, enzimlerin ve metabolik yolların işlevini belirleyebilir ve ardından bu bilgiyi daha karmaşık organizmalara uygulayabilir. Bir hücrenin biyokimyasını anlamanın bu amacı, en karmaşık ifadesine, büyük miktarda enzim kinetiği ve gen ekspresyon verilerinin tüm organizmaların matematiksel modellerine sentezlenmesiyle ulaşır . Bu, bazı iyi çalışılmış bakterilerde elde edilebilir, Escherichia coli metabolizması modelleri şu anda üretilmekte ve test edilmektedir. Bakteriyel metabolizma ve genetiğin bu şekilde anlaşılması, biyoteknolojinin insülin , büyüme faktörleri veya antikorlar gibi terapötik proteinlerin üretimi için biyomühendis bakterilere kullanılmasına izin verir .
Genel olarak araştırma için önemlerinden dolayı, bakteri suşlarının örnekleri Biyolojik Kaynak Merkezlerinde izole edilir ve saklanır . Bu, suşun dünya çapındaki bilim insanlarına ulaşabilmesini sağlar.
Bakteriyoloji tarihi
Bakteriler ilk kez 1676'da Hollandalı mikroskopist Antonie van Leeuwenhoek tarafından kendi tasarımı olan tek lensli bir mikroskop kullanılarak gözlemlendi . Daha sonra gözlemlerini Royal Society of London'a bir dizi mektupta yayınladı . Bakteriler Leeuwenhoek'un en dikkat çekici mikroskobik keşfiydi. Basit lenslerinin ortaya çıkarabileceği sınırdaydılar ve bilim tarihinin en çarpıcı ara dönemlerinden birinde, bir yüzyıldan fazla kimse onları bir daha görmeyecekti. Gözlemleri, hayvancılık adını verdiği protozoanları da içeriyordu ve bulguları, hücre teorisinin daha yeni bulguları ışığında yeniden incelendi .
Christian Gottfried Ehrenberg , 1828'de "bakteri" kelimesini tanıttı. Aslında, Ehrenberg tarafından tanımlanan spor oluşturan çubuk şekilli bir bakteri türü olan Bacillus'un aksine , onun Bakterisi spor oluşturmayan çubuk şeklinde bakteri içeren bir cinstir. 1835'te.
Louis Pasteur , 1859'da mikroorganizmaların büyümesinin fermantasyon sürecine neden olduğunu ve bu büyümenin kendiliğinden oluşmaya bağlı olmadığını gösterdi ( genellikle fermantasyonla ilişkilendirilen maya ve küfler bakteri değil, mantardır ). Çağdaş Robert Koch ile birlikte Pasteur, hastalıkların mikrop teorisinin erken bir savunucusuydu .
Tıbbi mikrobiyolojide öncü olan Robert Koch, kolera , şarbon ve tüberküloz üzerinde çalıştı . Tüberküloz üzerine yaptığı araştırmada Koch , 1905'te Nobel Ödülü aldığı mikrop teorisini nihayet kanıtladı . Koch'un varsayımlarında , bir organizmanın bir hastalığa neden olup olmadığını test etmek için kriterler belirledi ve bu önermeler bugün hala kullanılmaktadır.
Ferdinand Cohn'un bakteriyolojinin kurucusu olduğu ve 1870'den itibaren bakterileri incelediği söyleniyor. Bakterileri morfolojilerine göre sınıflandıran ilk kişi Cohn'du.
On dokuzuncu yüzyılda bakterilerin birçok hastalığın nedeni olduğu bilinmesine rağmen, etkili antibakteriyel tedaviler mevcut değildi. 1910 yılında, Paul Ehrlich, seçici bir şekilde lekelenmektedir boyaları değiştirerek, ilk antibiyotik gelişmiş Treponema pallidum -the spiroket olduğunu neden sifilis patojeni seçici olarak öldüren -into bileşikler. Ehrlich, immünoloji üzerine yaptığı çalışmalardan dolayı 1908 Nobel Ödülü'ne layık görüldü ve Gram boyama ve Ziehl-Neelsen boyasının temelini oluşturan bakterileri tespit etmek ve tanımlamak için lekelerin kullanımına öncülük etti .
Bakteri araştırmalarında ileriye doğru büyük bir adım, 1977'de Carl Woese'nin arkelerin bakterilerden ayrı bir evrimsel kökene sahip olduğunu fark etmesiyle geldi . Bu yeni filogenetik taksonomi , 16S ribozomal RNA'nın dizilenmesine bağlıydı ve prokaryotları üç alanlı sistemin bir parçası olarak iki evrimsel alana böldü .
Ayrıca bakınız
- Bakteriyoterapi
- Genetiği değiştirilmiş bakteriler
- Bakteriyel siparişlerin listesi
- Panspermi
- Polisakkarit kapsüllenmiş bakteri
- Psikrotrof bakteri
- Segrozom
Referanslar
Kaynakça
- Pommerville JC (2014). Mikrobiyolojinin temelleri (10. baskı). Boston: Jones ve Bartlett. ISBN 978-1-284-03968-9.