Co jsou bakterie a co delají?

Obsah

1. Co jsou bakterie?
2. Typy
3. Struktura
4. Krmení
5. Kde zijí?
6. Reprodukce a transformace
7. Pouzití
8. Nebezpecí
9. Odpor
10. Dejiny

Bakterie jsou mikroskopické jednobunecné organismy, které existují v jejich milionech, v kazdém prostredí, uvnitr i vne jiných organismu.

Nekteré bakterie jsou skodlivé, ale vetsinou slouzí uzitecnému úcelu. Podporují mnoho forem zivota, rostlinné i zivocisné, a pouzívají se v prumyslových a lécebných procesech.

Predpokládá se, ze bakterie byly první organismy, které se objevily na Zemi asi pred 4 miliardami let. Nejstarsími známými fosiliemi jsou organismy podobné bakteriím.

Bakterie mohou pouzívat vetsinu organických a nekterých anorganických sloucenin jako potraviny a nekteré mohou prezít extrémní podmínky.

Rostoucí zájem o funkci intestinálního mikrobiomu prinásí nové svetlo o rolích, které hrají bakterie v lidském zdraví.

Co jsou bakterie?

Bakterie jsou jednobunecné organismy.

Bakterie jsou jednobunecné organismy, které nejsou ani rostlinami ani zivocichy.

Obvykle merí nekolik mikrometru a spolecne existují v komunitách milionu.

Gram pudy typicky obsahuje asi 40 milionu bakteriálních bunek. Miliony cerstvé vody obvykle obsahují asi jeden milión bakteriálních bunek.

Zeme se odhaduje, ze drzí nejméne 5 nonion bakterií, a hodne z biomasy zeme je myslenka být tvoren bakteriemi.

Typy

Existuje mnoho ruzných typu bakterií. Jeden zpusob jejich klasifikace je podle tvaru. Existují tri základní tvary.

• Sférické: Bakterie tvarované jako míc se nazývají koky a jediná bakterie je kokus. Mezi príklady patrí skupina streptokoku, zodpovedná za "strep hrdlo".
• Tyc: Ty jsou známé jako bacily (singulární bacil). Nekteré tycinkovité bakterie jsou zakrivené. Tito jsou známí jako vibrio. Príklady tycinkových bakterií zahrnují Bacillus anthracis (B. anthracis) nebo antrax.
• Spirála: Tyto jsou známé jako spirilla (singular spirillus). Pokud je jejich cívka velmi tesná, jsou známé jako spirochety. Leptospiróza, Lyme nemoc a syfilis jsou zpusobeny bakteriemi tohoto tvaru.

V kazdé skupine tvaru existuje mnoho variací.

Struktura

Bakteriální bunky se lisí od rostlinných a zivocisných bunek. Bakterie jsou prokaryoty, coz znamená, ze nemají zádné jádro.

Bakteriální bunka zahrnuje:

• Kapsle: Vrstva nacházející se na vnejsí strane bunecné steny u nekterých bakterií.
• Bunecná stena: vrstva, která je vyrobena z polymeru zvaného peptidoglykan. Bunecná stena dává bakterie svuj tvar. Je umísten mimo plazmatickou membránu. Bunecná stena je v nekterých bakteriích tzv. Gram pozitivních bakterií silnejsí.
• Plazmová membrána: nachází se uvnitr bunecné steny, vytvárí energii a dopravuje chemikálie. Membrána je propustná, coz znamená, ze za ní mohou procházet látky.
• Cytoplasma: Zelatinová látka uvnitr plazmové membrány, která obsahuje genetický materiál a ribozomy.
• DNA: Obsahuje vsechny genetické instrukce pouzívané pri vývoji a funkci bakterie. Je umísten uvnitr cytoplazmy.
• Ribosomy: Zde jsou proteiny vyrobené nebo syntetizovány. Ribosomy jsou komplexní cástice tvorené granulemi bohatými na RNA.
• Flagellum: Pouzívá se k pohybu, pohání nekteré druhy bakterií. Existují nekteré bakterie, které mohou mít více nez jednu.
• Pili: Tyto vlasy podobné prílozky na vnejsí strane bunky umoznují, aby se drzely na povrchu a prenásely genetický materiál do jiných bunek. To muze prispet k sírení nemoci u lidí.

Krmení

Bakterie se ziví ruznými zpusoby.

Heterotrofní bakterie nebo heterotrofy dostávají svou energii prostrednictvím konzumace organického uhlíku. Nejvíce absorbují mrtvý organický materiál, napríklad rozkládající se maso. Nekteré z techto parazitních bakterií zabíjejí hostitele, zatímco jiné jim pomáhají.

Autotrofní bakterie (nebo jen autotrofy) vyrábejí vlastní jídlo bud budto:

• fotosyntéza, pouzívající slunecní svetlo, vodu a oxid uhlicitý nebo
• chemosyntéza, za pouzití oxidu uhlicitého, vody a chemikálií, jako je amoniak, dusík, síra a dalsí

Bakterie, které pouzívají fotosyntézu, se nazývají fotoautotrofy. Nekteré typy, napríklad cyanobaktérie, produkují kyslík. Pravdepodobne hrály zásadní roli pri vytvárení kyslíku v atmosfére Zeme. Jiné, jako jsou heliobakterie, nevytvárejí kyslík.

Ti, kterí pouzívají chemosyntézu, jsou známí jako chemoautotrofy. Tyto bakterie se bezne vyskytují v oceánech a v korenech lustenin, jako je lucerna, jetel, hrach, fazole, cocka a arasídy.

Kde zijí?

Bakterie mohou prospívat i v extrémních prostredích, jako jsou ledovce.

Bakterie se nacházejí v pude, vode, rostline, zvíratech, radioaktivním odpadu, hluboko v zemské kure, arktickém lede a ledovcích a horkých pramenech. V této stratosfére se vyskytují bakterie, které se pohybují v rozmezí 6 az 30 mil v atmosfére a v hlubinách oceánu az do 32 800 stop nebo 10 000 metru hluboko.

Aerobní nebo aerobní bakterie mohou rust jen tam, kde je kyslík. Nekteré typy mohou zpusobit problémy lidského prostredí, jako je korozi, znecistení, problémy s cistotou vody a spatné vune.

Anaerobní nebo anaerobní bakterie mohou rust jen tam, kde není kyslík. U lidí je to vetsinou v gastrointestinálním traktu. Mohou také zpusobit plynnou gangrénu, tetanus, botulismus a vetsinu zubních infekcí.

Fakultní anaerobní látky nebo fakultativní anaerobní bakterie mohou zít bud s kyslíkem nebo bez nej, ale uprednostnují prostredí, kde je kyslík. Nejcasteji se vyskytují v pude, vode, vegetaci a nekteré normální flóre lidí a zvírat. Príklady zahrnují Salmonella.

Mezofilní nebo mezofilní bakterie jsou bakteriemi, které jsou odpovedné za vetsinu lidských infekcí.Vycházejí v mírných teplotách kolem 37 stupnu Celsia. To je teplota lidského tela.

Mezi príklady patrí Listeria monocytogenes, Pesudomonas maltophilia, Thiobacillus novellus, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyrogenes, Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli a Clostridium kluyveri.

Lidská strevní flóra nebo strevní mikrobiom obsahuje prospesné mezofilní bakterie, jako je napríklad Lactobacillus acidophilus.

Extremofilní nebo extremofilní bakterie mohou odolat podmínkám povazovaným za prílis extrémní pro vetsinu forem zivota.

Termofily mohou zít ve vysokých teplotách az 75 az 80 stupnu Celsia (C) a hypertermofily se mohou temperovat az do teploty 113 stupnu Celsia.

Hluboko v oceánu zijí bakterie v naprosté tme tepelnými vetracími otvory, kde je teplota i tlak vysoká. Vytvárejí vlastní jídlo tím, ze oxidují síru, která pochází z hlubiny uvnitr zeme.

Mezi dalsí extremofily patrí:

• Halofilky, nalezené pouze v slaném prostredí
• Acidofily, z nichz nekteré zijí v prostredí, které jsou kyselé jako pH0
• Alkalifily, zijící v prostredí alkilinu az do pH 10,5
• Psychrophiles, nacházející se napríklad v chladných teplotách, napríklad v ledovcích

Extremophiles mohou prezít, kde zádný jiný organismus nemuze.

Reprodukce a transformace

Bakterie se mohou reprodukovat a menit pomocí následujících metod:

• Binární stepení: asexuální forma reprodukce, ve které bunka pokracuje v rustu, dokud se do stredu nerozsvítí nová bunecná stena a tvorí dve bunky. Tyto oddelené, delat dve bunky se stejným genetickým materiálem.
• Prenos genetického materiálu: Bunky získávají nový genetický materiál procesy známými jako konjugace, transformace nebo transdukce. Tyto procesy mohou cinit bakterie silnejsí a schopnejsí odolávat hrozbám, jako jsou antibiotická léciva.
• Spory: Kdyz nekteré druhy bakterií mají nedostatecné zdroje, mohou vytváret spory. Spóry obsahují organismus DNA a obsahují enzymy potrebné pro klícení. Jsou velmi odolné proti vlivum prostredí. Spory mohou zustat neaktivní po celá staletí, dokud nenastanou správné podmínky. Pak se mohou znovu aktivovat a stát se bakterií.
• Spóry mohou prezít behem období stresu v zivotním prostredí, vcetne ultrafialového (UV) a gama zárení, vysousení, hladovení, vystavení chemikáliím a extrémním teplotám.

Nekteré bakterie produkují endospory nebo vnitrní spory, zatímco jiné produkují exospory, které se uvolnují venku. Tito jsou známí jako cysty.

Clostridium je príklad bakterie tvorící endospor. Tam je asi 100 druhu Clostridium, vcetne Clostridium botulinim (C. botulinim) nebo botulism, zodpovedný za potenciálne fatální druh otravy jídlem, a Clostridium difficile (C. Difficile), který zpusobuje kolitidu a jiné strevní problémy.

Pouzití

Bakterie jsou casto povazovány za spatné, ale mnohé jsou uzitecné. Bez nich bychom neexistovali. Kyslík, který dýcháme, byl pravdepodobne zpusoben aktivitou bakterií.

Prezití cloveka

Mnoho bakterií v tele hraje dulezitou roli v prezití cloveka. Bakterie v trávicím systému rozkládají ziviny, jako jsou slozité cukry, do forem, které telo muze pouzívat.

Nebezpecné bakterie také pomáhají predcházet nemocem tím, ze zabírají místa, která se k patogenum nebo choroboplodným bakteriím chtejí pripojit. Nekteré bakterie nás chrání pred onemocnením napadením patogenu.

Stanovení dusíku

Bakterie berou dusík a uvolnují ho pro pouzití v rostlinách, kdyz zemrou. Rostliny potrebují, aby v pude zil dusík, ale nemohou to udelat sami. Aby to bylo zajisteno, mnoho rostlinných semen má malou nádobu bakterií, která se pouzívá, kdyz rostlina klící.

Potravinárské technologie

Výroba sýra zahrnuje bakterie.

Bakterie mlécného kvasení, jako jsou Lactobacillus a Lactococcus spolecne s kvasnicemi a plísnemi, nebo houby, se pouzívají k príprave potravin, jako jsou sýry, sójové omácky, natto (sójové kvasení), ocot, jogurt a nakládaná zelenina.

Nejen, ze fermentace je uzitecná pro konzervaci potravin, ale nekteré z techto potravin mohou nabízet prínos pro zdraví.

Napríklad nekteré fermentované potraviny obsahují typy bakterií, které jsou podobné tem, které jsou spojeny s gastrointestinálním zdravím. Nekteré fermentacní procesy vedou k novým slouceninám, jako je kyselina mlécná, které mají protizánetlivý úcinek.

Je zapotrebí více vysetrení k potvrzení prínosu fermentovaných potravin pro zdraví.

Bakterie v prumyslu a výzkumu

Bakterie mohou rozpadat organické slouceniny. To je uzitecné pro cinnosti, jako je zpracování odpadu a cistení ropných skvrn a toxického odpadu.

Farmaceutický a chemický prumysl pouzívá bakterie pri výrobe urcitých chemikálií.

Bakterie se pouzívají v molekulární biologii, biochemii a genetickém výzkumu, protoze mohou rychle rust a relativne snadno manipulovat. Vedci pouzívají bakterie ke studiu toho, jak fungují geny a enzymy.

Bakterie jsou potrebné k výrobe antibiotik.

Bacillus thuringiensis (BT) je bakterie, která muze být pouzita v zemedelství místo pesticidu. Neexistuje nezádoucí environmentální dusledky spojené s pouzíváním pesticidu.

Nebezpecí

Nekteré druhy bakterií mohou zpusobit onemocnení u lidí, jako je cholera, diptérie, úplavice, bubonová epidemie, pneumonie, tuberkulóza (tuberkulóza), tyfus a mnoho dalsích.

Pokud je lidské telo vystaveno bakteriím, které telo nepozná jako uzitecné, imunitní systém je napadne. Tato reakce muze vést k príznakum otoku a zánetu, které vidíme napríklad v infikované ráne.

Odpor

V roce 1900 byly pneumonie, tuberkulóza a prujem tremi nejvetsími vrahy ve Spojených státech (USA).Sterilizacní techniky a antibiotické léky vedly k významnému poklesu úmrtí na bakteriální onemocnení.

Nicméne, naduzívání antibiotik zpusobuje, ze bakteriální infekce je tezsí na lécbu. Jak se bakterie mutují, stávají se odolnejsími proti stávajícím antibiotikum, címz se lécí infekce. Bakterie se prirozene mení, ale nadmerné uzívání antibiotik urychluje tento proces.

"Dokonce i kdyz se vyvinou nové léky bez zmeny chování, rezistence vuci antibiotikum zustane hlavní hrozbou." Svetová zdravotnická organizace (WHO)

Z tohoto duvodu vedci a zdravotnické úrady vyzývají lékare, aby nepredepisovaly antibiotika, pokud to není nutné, a aby lidé mohli praktikovat jiné zpusoby prevence chorob, jako je napríklad hygiena dobré výzivy, mytí rukou, ockování a bezpecný sex.

Strevní mikrobiom

Nedávný výzkum vedl k nové a rostoucí povedomí o tom, jak lidské telo interaguje s bakteriemi a obzvláste s komunitami bakterií zijících v strevním traktu, známými jako strevní mikrobiom nebo strevní flórou.

V roce 2009 výzkumníci publikovali zjistení, které naznacují, ze zeny s obezitou mají vetsí pravdepodobnost, ze budou mít urcitý druh bakterií Selenomonas noxia (S. noxia) v ústech.

V roce 2015 vedci na univerzite v Severní Karolíne zjistili, ze strevy lidí s anorexií obsahují "velmi odlisné" bakterie nebo mikrobiální komunity ve srovnání s lidmi, kterí nemají tento stav. Navrhují, ze to muze mít psychologický dopad.

Dejiny

Pred více nez 2000 lety rímský autor Marcus Terentius Varro naznacil, ze nemoc muze být zpusobena malými zvíraty, které se vznásely ve vzduchu. Radil lidem, aby se pri stavebních pracích vyhýbali mokrým místum, protoze mohou obsahovat hmyz prílis malý pro oko, aby zjistili, ze vstoupily do tela ústy a nosními nosici a zpusobily onemocnení.

V 17. století vytvoril holandský vedec Antonie van Leeuwenhoek mikroskop s jedním objektivem, pomocí nehoz videl to, co nazval zvírecí zvírata, pozdeji známá jako bakterie. Je povazován za první mikrobiologa.

V 19. století chemisté Louis Pasteur a Robert Koch uvedli, ze choroby byly zpusobeny bakteriemi. Toto bylo známé jako Germová teorie.

V roce 1910 vedec Paul Ehrlich oznámil vývoj prvního antibiotika Salvarsan. Vyuzil to k lécení syfilisu. Byl také prvním vedcem, který detekoval bakterie pomocí skvrn.

V roce 2001 Joshua Lederburg vytvoril termín "strevní mikrobiom" a vedci po celém svete se v soucasné dobe snazí lépe popsat a presne porozumet strukturám, typum a pouzití "strevní flóry" nebo bakterií v lidském tele.

Casem se ocekává, ze tato práce prinese nové svetlo sirokému spektru zdravotních podmínek.