rozsiahla skupina jednobunkových mikroorganizmov charakterizovaná absenciou bunkového jadra obklopeného membránou. Genetický materiál baktérie (deoxyribonukleová kyselina alebo DNA) zároveň zaujíma v bunke celkom určité miesto - zónu nazývanú nukleoid. Organizmy s takouto bunkovou štruktúrou sa nazývajú prokaryoty („prenuclear“), na rozdiel od všetkých ostatných - eukaryotes („skutočne nukleárne“), ktorých DNA sa nachádza v jadre obklopenom membránou.
Baktérie, ktoré sa predtým považovali za mikroskopické rastliny, sa dnes delia na samostatné kráľovstvo Monera - jedno z piatich v súčasnom klasifikačnom systéme, spolu s rastlinami, zvieratami, hubami a prvkami.
Fosílne dôkazy.
Baktérie sú pravdepodobne najstaršou známou skupinou organizmov. Vrstvené kamenné štruktúry - stromatolity - datované v niektorých prípadoch na začiatok archeozoika (archejan), t.j. sa objavili pred 3,5 miliardami rokov - výsledok vitálnej aktivity baktérií, zvyčajne fotosyntetizujúcich, tzv. modrozelené riasy. Takéto štruktúry (bakteriálne filmy nasýtené uhličitanmi) sa vytvárajú dodnes, hlavne pri pobreží Austrálie, Bahám, v Kalifornii a Perzskom zálive, sú však pomerne zriedkavé a nedosahujú veľké rozmery, pretože sa živia bylinožravými organizmami, napríklad ulitníkmi. V dnešnej dobe stromatolity rastú hlavne tam, kde tieto zvieratá chýbajú kvôli vysokej slanosti vody alebo z iných dôvodov, ale predtým, ako sa v priebehu evolúcie objavia bylinožravé formy, mohli dosiahnuť enormnú veľkosť, čo predstavuje základný prvok oceánskej plytkej vody porovnateľný s modernými koralovými útesmi. V niektorých starodávnych horninách sa našli drobné zuhoľnatené guľôčky, o ktorých sa tiež predpokladá, že sú pozostatkami baktérií. Prvá jadrová, t.j. eukaryotické, bunky sa vyvinuli z baktérií asi pred 1,4 miliardami rokov.
Ekológia.
V pôde, na dne jazier a oceánov - všade, kde sa hromadia, je veľa baktérií organická hmota... Žijú v chladnom počasí, keď je teplomer mierne nad nulou, a v horúcich kyslých prameňoch s teplotami nad 90 ° C. Niektoré baktérie tolerujú veľmi vysokú slanosť; sú to najmä jediné organizmy nájdené v Mŕtvom mori. V atmosfére sú prítomné vo vodných kvapôčkach a ich množstvo tam zvyčajne koreluje s prašnosťou vzduchu. Napríklad v mestách obsahuje dažďová voda oveľa viac baktérií ako vo vidieckych oblastiach. V chladnom vzduchu vysočín a polárnych oblastí je ich málo, napriek tomu sa vyskytujú dokonca aj v spodnej vrstve stratosféry v nadmorskej výške 8 km.
Tráviaci trakt zvierat je husto osídlený baktériami (zvyčajne neškodnými). Pokusy ukázali, že nie sú potrebné pre životne dôležitú činnosť väčšiny druhov, aj keď môžu syntetizovať niektoré vitamíny. U prežúvavcov (kravy, antilopy, ovce) a mnohých termitov sa však podieľajú na trávení rastlinnej potravy. Okrem toho sa imunitný systém zvieraťa chovaného za sterilných podmienok nevyvíja normálne kvôli nedostatku stimulácie baktériami. Normálna bakteriálna „flóra“ čreva je tiež dôležitá pre potlačenie škodlivých mikroorganizmov, ktoré sa do neho dostávajú.
ŠTRUKTÚRA A ŽIVOT BAKTERIÍ
Baktérie sú oveľa menšie ako bunky mnohobunkových rastlín a živočíchov. Ich hrúbka je zvyčajne 0,5 až 2,0 mikrónov a ich dĺžka je 1,0 až 8,0 mikrónov. Niektoré formy ťažko spoznáme podľa rozlíšenia štandardných svetelných mikroskopov (asi 0,3 μm), sú však známe druhy s dĺžkou viac ako 10 μm a šírkou, ktoré tiež presahujú uvedený rozsah, a množstvo veľmi tenkých baktérií môže byť dlhších ako 50 μm. Na povrch zodpovedajúci bodu vytýčenému ceruzkou sa zmestí štvrť milióna priemerne veľkých zástupcov tohto kráľovstva.
Štruktúra.
Podľa morfologických znakov sa rozlišujú tieto skupiny baktérií: koky (viac alebo menej sférické), bacily (tyčinky alebo valce so zaoblenými koncami), spirillae (tuhé špirály) a spirochety (tenké a pružné formy podobné vlasom). Niektorí autori majú tendenciu spájať posledné dve skupiny do jednej - spirilla.
Prokaryoty sa líšia od eukaryotov hlavne absenciou vytvoreného jadra a v typickom prípade iba jedného chromozómu - veľmi dlhej kruhovej molekuly DNA pripojenej v jednom bode k bunkovej membráne. Prokaryotom tiež chýbajú membránou obklopené intracelulárne organely nazývané mitochondrie a chloroplasty. U eukaryotov produkujú mitochondrie energiu počas dýchania a v chloroplastoch dochádza k fotosyntéze. U prokaryotov celá bunka (a predovšetkým bunková membrána) preberá funkciu mitochondrií a vo fotosyntetických formách aj chloroplasty. Rovnako ako eukaryoty, aj vo vnútri baktérií sa nachádzajú malé nukleoproteínové štruktúry - ribozómy, ktoré sú nevyhnutné pre syntézu bielkovín, ale nie sú spojené so žiadnymi membránami. Až na veľmi malé výnimky nie sú baktérie schopné syntetizovať steroly - dôležité zložky eukaryotických bunkových membrán.
Mimo bunkovej membrány je väčšina baktérií pokrytá bunkovou stenou, ktorá sa trochu podobá bunkovej stene rastlinné bunky, ale pozostávajúce z ďalších polymérov (nezahŕňajú iba sacharidy, ale aj aminokyseliny a látky špecifické pre baktérie). Táto membrána zabraňuje prasknutiu bakteriálnej bunky, keď do nej voda vstupuje cez osmózu. Na vrchu bunkovej steny je často ochranná sliznicová kapsula. Mnoho baktérií je vybavených bičíkmi, s ktorými aktívne plávajú. Bakteriálne bičíky sú jednoduchšie a trochu odlišné od podobných štruktúr eukaryotov.
Senzorické funkcie a správanie.
Mnoho baktérií má chemické receptory, ktoré registrujú zmeny v kyslosti prostredia a koncentrácii rôznych látok, ako sú cukry, aminokyseliny, kyslík a oxid uhličitý. Každá látka má svoj vlastný typ takýchto „chuťových“ receptorov a strata ktoréhokoľvek z nich v dôsledku mutácie vedie k čiastočnej „chuťovej slepote“. Mnoho pohyblivých baktérií reaguje aj na kolísanie teploty, zatiaľ čo fotosyntetické druhy reagujú na zmeny svetla. Niektoré baktérie vnímajú smer magnetických siločiar vrátane magnetického poľa Zeme pomocou magnetitových častíc (magnetická železná ruda - Fe 3 O 4) prítomných v ich bunkách. Vo vode používajú baktérie túto schopnosť plávať pozdĺž silovej línie pri hľadaní priaznivého prostredia.
Podmienené reflexy nie sú v baktériách známe, majú však určitý druh primitívnej pamäte. Počas plávania porovnávajú vnímanú intenzitu stimulu s jeho predchádzajúcou hodnotou, t.j. zistiť, či sa to stalo viac alebo menej, a na základe toho zachovať smer pohybu alebo ho zmeniť.
Vedecký smer nazvaný mikrobiológia sa zaoberá štúdiom štruktúry, reprodukcie, klasifikácie a systematiky mikroorganizmov. Na Zemi je veľa baktérií. Mikrobiológovia identifikovali až desaťtisíc druhov prokaryotov. Sú úplne odlišné, líšia sa vlastnosťami, výživovými vlastnosťami, štruktúrou. Niektoré sa používajú v priemysle, iné sú potrebné na udržanie dýchania rastlín, zatiaľ čo iné žijú vo vnútri človeka a zabezpečujú správne fungovanie systémov a orgánov. Existujú mikroorganizmy, ktoré vydržia veľmi silné žiarenie, a sú také, ktoré zomierajú pri nízkych teplotách.
Väčšina baktérií, ich štruktúra a reprodukcia je študovaná mikrobiológmi a patria k jednobunkovým prokaryotom. Iba niekoľko druhov má dve alebo viac buniek. Mikroorganizmy môžu mať tvar:
- okrúhly;
- vo forme tyčiniek;
- skrútený;
- v tvare hviezdy;
- kubický.
Hlavné zložky prokaryotov:
- sa nelíši od membrány v eukaryotických bunkách.
- Mezozóm. S jeho pomocou je pripojený dedičný materiál.
- Nukleotid je neúplne vytvorené jadro prokaryot, ktoré obsahuje chromozómy.
- Ribozómy sú membránové organely, ktoré zaberajú až 40% bunky.
Namiesto jadra majú bunky baktérií nukleotid. Toto je molekula, ktorá je zodpovedná za prenos genetickej informácie a zahŕňa aj plazmidy. Medzi jednobunkové mikroorganizmy nepatria také membránové organely ako Golgiho aparát, mitochondrie.
Bakteriálny metabolizmus
V bunkách baktérií, podobne ako v iných organizmoch, musí prebiehať syntéza bielkovín, lipidov a uhlíkov. Metabolizmus jednobunkových organizmov, ako aj ich štruktúra, sa líšia od procesov prebiehajúcich v bunkách eukaryotov. Rozlišujú sa autotrofy a heterotrofy. Prvý z nich je schopný syntetizovať látky potrebné pre normálny život z anorganických zlúčenín. Heterotrofy transformujú iba organickú hmotu.
- Fermentácia je reakcia vedúca k tvorbe špeciálnych molekúl. Ich význam je v tom, že prenášajú zvyšky kyseliny fosforečnej do ADP.
- Dýchanie je proces, ktorým sa syntetizuje ATP. Ak eukaryotické bunky používajú na dýchanie kyslík, môžu prokaryotické bunky dýchať na úkor minerálnych alebo organických zlúčenín.
- Fotosyntézu mikroorganizmov je možné uskutočňovať s kyslíkom alebo bez kyslíka. Namiesto kyslíka používajú niektoré baktérie na fotosyntézu bakteriochlorofyl, čo je dané ich štruktúrou.
Baktériám, ktoré môžu vykonávať fotosyntézu iba bez kyslíka, chýba fotosystém. Vedci nedávno identifikovali skupinu mikroorganizmov, ktoré dostávajú energiu potrebnú pre normálny život z reakcií, pri ktorých sa používa vodík.
Ako mikroorganizmy prenášajú dedičný materiál
Existujú tri hlavné spôsoby, ako baktérie prenášajú dedičný materiál. Závisia od štruktúry prokaryotov.
- Transformácia. To je prípad, keď darcovia baktérií prenášajú svoje dedičné informácie priamo na príjemcov.
- Transdukcia je proces prenosu dedičného materiálu z darcovskej baktérie na príjemcovskú baktériu prostredníctvom fágov.
- Konjugácia. To je prípad, keď sa genetická informácia prenáša z jednej baktérie na druhú priamym kontaktom.
Väčšina mikroorganizmov je medzi, ale pučaním alebo delením. Rozdiel je v tom, ako sa množia grampozitívne a gramnegatívne mikroorganizmy, čo je dané štrukturálnymi vlastnosťami. Pre najjednoduchšie organizmy je charakteristické aj pohlavné rozmnožovanie, ale iba v najprimitívnejšej podobe. Ich bunky sa ani nespájajú. Výmena dedičného materiálu nastáva v procese genetickej rekombinácie.
V dôsledku fúzie dvoch darcovských buniek sa vytvorí jedna bunka, ktorá obsahuje genetickú informáciu oboch z nich. V dôsledku vytesňovania génov sa formuje kvalitatívne nový jednobunkový organizmus, ktorý je nevyhnutný pre normálny priebeh ich vývoja.
Genetický prístroj
Gény sú zodpovedné za taxonómiu mikroorganizmov, ich druhovú špecifickosť a funkcie. V prokaryotických bunkách sú gény umiestnené na chromozóme, jedinej uzavretej molekule DNA. Kvôli špecifickej štruktúre baktérií sú procesy translácie a transkripcie spojené v ich bunkách. Práve syntetizovaná mRNA sa okamžite viaže na ribozómy, pretože oblasť, kde sa nachádza chromozóm, nie je obklopená membránou.
Plazmidy sú tiež nosičmi genetickej informácie. Jedná sa o DNA s uzavretou slučkou, ktorá obsahuje gény, ktoré sa prejavujú iba za špecifických podmienok.
V baktériách sa gény prenášajú horizontálne. Keď dôjde k procesu konjugácie, dôjde k prenosu genetickej informácie priamo od darcu k príjemcovi. V procese horizontálneho prenosu nedochádza k tvorbe nových génov, je to charakteristické pre mutáciu, ale dochádza k tvorbe kombinácií génov.
Baktérie sa líšia od iných organizmov znakmi svojej štruktúry, reprodukcie a vitálnej aktivity. Závisí to od toho, ku ktorému druhu a sérii budú patria. Znalosti z mikrobiológie sú tiež potrebné na to, aby bolo možné identifikovať chorobu, pretože existuje množstvo baktérií, ktoré spôsobujú ich vývoj. Štúdium jednobunkových mikroorganizmov je nevyhnutné, pretože nemožno preceňovať ich význam v prírode a ľudskom živote. Existuje veľmi veľké množstvo rôznych mikroorganizmov, ale všetky majú svoje vlastné rozdiely a charakteristické črty.
Reprodukcia baktérií delením je najbežnejšou metódou zvyšovania veľkosti mikrobiálnej populácie. Po rozdelení baktérie dorastú do pôvodnej veľkosti, ktorá si vyžaduje určité látky (rastové faktory).
Metódy rozmnožovania baktérií sú rôzne, ale pre väčšinu ich druhov je vlastná forma nepohlavného rozmnožovania metódou delenia. Baktérie sa zriedka množia pučaním. Pohlavné rozmnožovanie baktérií je prítomné v primitívnej forme.
Obrázok: 1. Fotografia zobrazuje bakteriálnu bunku v štádiu delenia.
Genetický aparát baktérií
Genetický aparát baktérií predstavuje jedna DNA - chromozóm. DNA je uzavretá v kruhu. Chromozóm je lokalizovaný v nukleotide, ktorý nemá membránu. V bakteriálnej bunke sú plazmidy.
Nukleoid
Nukleoid je analogický s jadrom. Nachádza sa v strede bunky. Obsahuje DNA - nosič dedičnej informácie v zloženej podobe. Odvinutá DNA dosahuje dĺžku 1 mm. Jadrová látka bakteriálnej bunky nemá membránu, jadierko a súbor chromozómov; nedelí sa mitózou. Nukleotid sa pred delením zdvojnásobí. Počas delenia sa počet nukleotidov zvyšuje na 4.
Obrázok: 2. Fotografia zobrazuje bakteriálnu bunku na reze. V centrálnej časti je viditeľný nukleotid.
Plazmidy
Plazmidy sú autonómne molekuly stočené do kruhu dvojvláknovej DNA. Ich hmotnosť je oveľa menšia ako hmotnosť nukleotidu. Napriek tomu, že dedičná informácia je zakódovaná v DNA plazmidov, nie sú pre bakteriálnu bunku životne dôležité a potrebné.
Obrázok: 3. Fotografia zobrazuje bakteriálny plazmid.
Fázy delenia
Po dosiahnutí určitej veľkosti obsiahnutej v dospelej bunke sa spustia mechanizmy delenia.
Replikácia DNA
Replikácia DNA predchádza bunkovému deleniu. Mezozómy (záhyby cytoplazmatickej membrány) zadržiavajú DNA, kým nie je dokončený proces delenia (replikácie).
Replikácia DNA sa uskutočňuje pomocou enzýmov DNA polymerázami. Počas replikácie sa vodíkové väzby v dvojvláknovej DNA prerušujú, v dôsledku čoho sa z jednej DNA vytvoria dve dcérske jednovláknové. Následne, keď dcérske DNA zaujali svoje miesto v oddelených dcérskych bunkách, sú obnovené.
Len čo je replikácia DNA dokončená, v dôsledku syntézy sa objaví zúženie, ktoré rozdelí bunku na polovicu. Najskôr dôjde k deleniu nukleotidu, potom k cytoplazme. Syntéza bunkovej steny dokončí delenie.
Obrázok: 4. Schéma rozdelenia bakteriálnej bunky.
Výmena DNA
U senného bacila proces replikácie DNA končí výmenou 2 úsekov DNA.
Po rozdelení buniek sa vytvorí most, pozdĺž ktorého prechádza DNA jednej bunky do druhej. Potom sú obe DNA prepletené. Niektoré kúsky obidvoch DNA sa držia spolu. Na miestach adhézie dochádza k výmene fragmentov DNA. Jedna z DNA je premostená späť do prvej bunky.
Obrázok: 5. Varianta výmeny DNA v bacile sena.
Typy bakteriálneho bunkového delenia
Ak je delenie buniek pred procesom separácie, potom sa vytvárajú mnohobunkové tyčinky a koky.
Pri synchrónnom delení buniek sa vytvárajú dve plnohodnotné dcérske bunky.
Ak sa nukleotid delí rýchlejšie ako samotná bunka, potom sa vytvárajú viacjadrové baktérie.
Metódy separácie baktérií
Rozdelenie zlomením
Delenie lámaním je typické pre bacily antraxu. V dôsledku tohto rozdelenia sa bunky zlomia v spojovacích bodoch a rozbijú cytoplazmatické mosty. Potom sa navzájom odpudzujú a vytvárajú reťaze.
Posuvné oddelenie
Pri kĺzavom delení sa bunka po rozdelení oddelí a akoby sa posúva po povrchu inej bunky. Táto metóda oddelenia je typická pre niektoré formy Escherichie.
Split split
Pri rozdelenom delení jedna z rozdelených buniek svojim voľným koncom opisuje oblúk kruhu, ktorého stredom je bod dotyku s inou bunkou a vytvára rímsku päťku alebo klinové písmo (corynebacterium diphtheria, listeria).
Obrázok: 6. Na fotografii majú baktérie tyčový tvar, ktorý vytvára reťazce (tyčinky antraxu).
Obrázok: 7. Na fotografii je posuvný spôsob oddeľovania Escherichia coli.
Obrázok: 8. Rozdelená metóda na oddeľovanie korynebaktérií.
Pohľad na bakteriálne zhluky po rozdelení
Klastre deliacich sa buniek majú rôzny tvar, ktorý závisí od smeru deliacej roviny.
Globulárne baktérie sú usporiadané jeden po druhom, dva po druhom (diplokoky), v baleniach, v reťazcoch alebo ako strapce hrozna. Tyčinkovité baktérie - v reťazcoch.
Špirálové baktérie - chaotický.
Obrázok: 9. Na fotografii sú mikrokoky. Sú okrúhle, hladké, bielej, žltej a červenej farby. V prírode sú mikrokoky všadeprítomné. Žijú v rôznych dutinách ľudského tela.
Obrázok: 10. Na fotografii sú baktérie diplokoky - Streptococcus pneumoniae.
Obrázok: 11. Na fotografii baktéria sarcina. Kokcidné baktérie sa spájajú do vrecúšok.
Obrázok: 12. Na fotografii sú streptokokové baktérie (z gréckeho „strepto“ - reťazec). Usporiadané v reťaziach. Sú pôvodcami mnohých chorôb.
Obrázok: 13. Na fotografii sú baktérie „zlaté“ stafylokoky. Sú usporiadané ako „strapce hrozna“. Klastre majú zlatú farbu. Sú pôvodcami mnohých chorôb.
Obrázok: 14. Na fotografii sú vinuté baktérie Leptospira pôvodcami mnohých chorôb.
Obrázok: 15. Fotografia zobrazuje tyčinkovité baktérie rodu Vibrio.
Miera delenia baktérií
Miera delenia baktérií je extrémne vysoká. V priemere sa jedna bakteriálna bunka rozdelí každých 20 minút. Len za jeden deň vytvorí jedna bunka 72 generácií potomkov. Mycobacterium tuberculosis sa delí pomaly. Celý proces štiepenia im trvá asi 14 hodín.
Obrázok: 16. Fotografia zobrazuje proces bunkového delenia streptokoka.
Sexuálne rozmnožovanie baktérií
V roku 1946 vedci objavili pohlavné rozmnožovanie v primitívnej podobe. V tomto prípade sa gaméty (samčie a samičie zárodočné bunky) netvoria, niektoré bunky si však vymieňajú genetický materiál ( genetická rekombinácia).
Výsledkom je prenos génov konjugácia - jednosmerný prenos časti genetickej informácie vo forme plazmidy pri kontakte bakteriálnych buniek.
Plazmidy sú malé molekuly DNA. Nie sú spojené s genómom chromozómov a sú schopné autonómne sa zdvojnásobiť. Plazmidy obsahujú gény, ktoré zvyšujú odolnosť bakteriálnych buniek voči nepriaznivým podmienkam prostredia. Baktérie si tieto gény často navzájom prenášajú. Zaznamenáva sa tiež prenos genetickej informácie do baktérií iného druhu.
Pri absencii skutočného sexuálneho procesu hrá pri výmene užitočných znakov obrovskú úlohu konjugácia. To prenáša schopnosť baktérií vykazovať rezistenciu na liečivá. Pre ľudstvo je prenos antibiotickej rezistencie medzi populáciami, ktoré spôsobujú choroby, obzvlášť nebezpečný.
Obrázok: 17. Fotografia zobrazuje okamih konjugácie dvoch Escherichia coli.
Fázy vývoja bakteriálnej populácie
Pri sejbe na živné médium prechádza vývoj bakteriálnej populácie niekoľkými fázami.
Počiatočná fáza
Počiatočnou fázou je obdobie od okamihu sejby do ich rastu. Počiatočná fáza trvá priemerne 1 až 2 hodiny.
Fáza oneskorenia reprodukcie
Toto je fáza intenzívneho rastu baktérií. Jeho trvanie je asi 2 hodiny. Závisí to od veku kultúry, obdobia adaptácie, kvality živného média atď.
Logaritmická fáza
Táto fáza je poznačená vrcholom rýchlosti reprodukcie a nárastu bakteriálnej populácie. Jeho trvanie je 5 - 6 hodín.
Fáza záporného zrýchlenia
V tejto fáze je zaznamenaný pokles rýchlosti reprodukcie, počet deliacich sa baktérií klesá a počet mŕtvych baktérií stúpa. Dôvodom negatívneho zrýchlenia je vyčerpanie živného média. Jeho trvanie je asi 2 hodiny.
Stacionárna maximálna fáza
V stacionárnej fáze je zaznamenaný rovnaký počet mŕtvych a novo vytvorených jedincov. Jeho trvanie je asi 2 hodiny.
Fáza zrýchlenia skazy
Počas tejto fázy sa počet mŕtvych buniek postupne zvyšuje. Jeho trvanie je asi 3 hodiny.
Logaritmická fáza smrti
Počas tejto fázy bakteriálne bunky odumierajú konštantnou rýchlosťou. Jeho trvanie je asi 5 hodín.
Fáza znižovania rýchlosti chradnutia
Počas tejto fázy sa zvyšné živé bakteriálne bunky dostanú do pokojného stavu.
Obrázok: 18. Obrázok ukazuje rastovú krivku bakteriálnej populácie.
Obrázok: 19. Fotografia zobrazuje modrozelenú kolóniu Pseudomonas aeruginosa, žltú mikrokokálnu kolóniu, krvavo červenú kolóniu Bacterium prodigiosum a čiernu kolóniu Bacteroides niger.
Obrázok: 20. Fotografia zobrazuje kolóniu baktérií. Každá kolónia je potomkom jednej bunky. V kolónii sú milióny buniek. kolónia rastie za 1 - 3 dni.
Delenie magneticky citlivých baktérií
V 70. rokoch boli objavené morské baktérie, ktoré mali zmysel pre magnetizmus. Magnetizmus umožňuje týmto úžasným tvorom orientovať sa v súlade s magnetickým poľom Zeme a nájsť síru, kyslík a ďalšie látky, ktoré tak veľmi potrebujú. Ich „kompas“ predstavuje magnetozómy, ktoré sú zložené z magnetu. Pri delení magneticky citlivé baktérie delia svoj kompas. V takom prípade sa zúženie počas delenia stáva zjavne nedostatočným, preto sa bakteriálna bunka ohýba a vytvára ostrú zlomeninu.
Obrázok: 21. Fotografia zobrazuje okamih rozdelenia magneticky citlivých baktérií.
Rast baktérií
Na začiatku rozdelenia bakteriálnej bunky sa dve molekuly DNA rozchádzajú na rôzne konce bunky. Potom je bunka rozdelená na dve rovnaké časti, ktoré sú od seba oddelené a zväčšujú sa na pôvodnú veľkosť. Miera delenia mnohých baktérií je v priemere 20 až 30 minút. Len za jeden deň vytvorí jedna bunka 72 generácií potomkov.
Hmota buniek v procese rastu a vývoja rýchlo absorbuje živiny z prostredia. Uľahčujú to priaznivé faktory prostredia - teplotné podmienky, dostatočné množstvo výživných látok, požadované pH prostredia. Aeróbne bunky vyžadujú kyslík. Pre anaeróby je to nebezpečné. K neobmedzenému množeniu baktérií v prírode však nedochádza. Slnko, suchý vzduch, nedostatok jedla, teplo prostredie a ďalšie faktory majú nepriaznivý vplyv na bakteriálnu bunku.
Obrázok: 22. Fotografia zobrazuje okamih bunkového delenia.
Faktory rastu
Pre rast baktérií sú potrebné určité látky (rastové faktory), z ktorých niektoré si syntetizuje bunka sama, niektoré pochádzajú z prostredia. Potreba rastových faktorov je u všetkých baktérií iná.
Potreba rastových faktorov je stálou vlastnosťou, ktorá umožňuje ich použitie na identifikáciu baktérií, prípravu kultivačného média a použitie v biotechnológiách.
Bakteriálne rastové faktory (bakteriálne vitamíny) sú chemické prvky, z ktorých väčšina sú vo vode rozpustné vitamíny skupiny B. Do tejto skupiny patria tiež hemínové, cholínové, purínové a pyrimidínové zásady a ďalšie aminokyseliny. Pri absencii rastových faktorov nastáva bakteriostáza.
Baktérie používajú rastové faktory v minimálnom množstve a nezmenené. Riadok chemických látok táto skupina je súčasťou bunkových enzýmov.
Obrázok: 23. Fotografia zobrazuje okamih rozdelenia tyčinkovitých baktérií.
Najdôležitejšie bakteriálne rastové faktory
- Vitamín B1 (tiamín)... Podieľa sa na metabolizme sacharidov.
- Vitamín B2 "(riboflavín)... Podieľa sa na redoxných reakciách.
- Kyselina pantoténová je neoddeliteľnou súčasťou koenzýmu A.
- Vitamín B6 (pyridoxín)... Podieľa sa na výmene aminokyselín.
- Vitamíny B12 (kobalamíny sú látky obsahujúce kobalt). Aktívne sa podieľajú na syntéze nukleotidov.
- Kyselina listová... Niektoré z jeho derivátov sú súčasťou enzýmov, ktoré katalyzujú syntézu purínových a pyrimidínových báz, ako aj niektorých aminokyselín.
- Biotín... Podieľa sa na metabolizme dusíka a tiež katalyzuje syntézu nenasýtených mastných kyselín.
- Vitamín PP (kyselina nikotínová). Podieľa sa na redoxných reakciách, tvorbe enzýmov a metabolizme lipidov a sacharidov.
- Vitamín H (kyselina para-aminobenzoová). Je rastovým faktorom mnohých baktérií vrátane tých, ktoré obývajú ľudské črevo. Kyselina listová sa syntetizuje z kyseliny para-aminobenzoovej.
- Gemin... Je neoddeliteľnou súčasťou niektorých enzýmov, ktoré sa podieľajú na oxidačných reakciách.
- Cholín... Podieľa sa na reakciách lipidovej syntézy bunkovej steny. Je dodávateľom metylovej skupiny pri syntéze aminokyselín.
- Purínové a pyrimidínové bázy (adenín, guanín, xantín, hypoxantín, cytozín, tymín a uracil). Látky sú potrebné hlavne ako zložky nukleových kyselín.
- Aminokyseliny... Tieto látky sú zložkami bunkových proteínov.
Potreba rastových faktorov určitých baktérií
Auxotrofy aby si zabezpečili život, potrebujú prísun chemikálií zvonka. Napríklad Clostridia nie sú schopné syntetizovať lecitín a tyrozín. Stafylokoky potrebujú lecitín a arginín. Streptokoky potrebujú príjem mastných kyselín - zložiek fosfolipidov. Corinebacteria a Shigella potrebujú niacín. Staphylococcus aureus, pneumokoky a brucella vyžadujú vitamín B1. Streptokoky a bacily tetanu - v kyseline pantoténovej.
Prototrofy nezávisle syntetizovať potrebné látky.
Obrázok: 24. Rôzne podmienky prostredia ovplyvňujú rast bakteriálnych kolónií rôznymi spôsobmi. Vľavo - stabilný rast v podobe pomaly sa rozširujúceho kruhu. Vpravo - rýchly rast vo forme "výhonkov".
Štúdium potreby baktérií pre rastové faktory umožňuje vedcom získať veľkú mikrobiálnu hmotu, ktorá je nevyhnutná na výrobu antimikrobiálnych liekov, sér a vakcín.
Prečítajte si viac o baktériách v článkoch:
Reprodukcia baktérií je mechanizmom na zvýšenie počtu mikrobiálnych populácií. Rozdelenie baktérií je hlavným spôsobom reprodukcie. Po rozdelení by baktérie mali dosiahnuť veľkosť dospelých. Baktérie rastú rýchlym vstrebávaním živín z okolitého prostredia. Pre rast sú potrebné určité látky (rastové faktory), z ktorých niektoré sú syntetizované samotnou bakteriálnou bunkou, niektoré pochádzajú z prostredia.
Štúdiom rastu a rozmnožovania baktérií vedci neustále objavujú prospešné vlastnosti mikroorganizmy, ktorých použitie v každodennom živote a pri výrobe je obmedzené iba ich vlastnosťami.