Бактерії

Бактерії — це одноклітинні мікроорганізми, які належать до царства прокаріотів. Вони дуже різноманітні за формами, розмірами, метаболічними шляхами і середовищами існування. Бактерії можуть бути корисними, нейтральними або патогенними (тобто здатними викликати хвороби).

Основні характеристики бактерій:

1. Прокаріотична клітина: Бактерії не мають ядра, їхня генетична інформація зберігається в одній молекулі ДНК, яка знаходиться в нуклеоїді.
2. Клітинна стінка: У більшості бактерій є клітинна стінка, яка складається переважно з пептидоглікану (у грам-позитивних бактерій) або інших молекул (у грам-негативних бактерій).
3. Форми:
   • Коки — округлі бактерії (наприклад, Streptococcus).
   • Бакіли — паличкоподібні бактерії (наприклад, Escherichia coli).
   • Спірили — бактерії, які мають спіральну форму (наприклад, Helicobacter pylori).
4. Рибосоми: Бактерії мають 70S рибосоми (менші, ніж у еукаріотів, де рибосоми складаються з 80S).
5. Мобільність: Деякі бактерії можуть рухатися завдяки пілі або війкам — волосоподібним структурами, що служать для руху або прикріплення до поверхонь.
6. Спори: Деякі бактерії (наприклад, Bacillus і Clostridium) можуть утворювати спори — структури, які дозволяють їм виживати в екстремальних умовах.

Класифікація бактерій:

Бактерії класифікуються за різними ознаками, такими як форма, структура клітинної стінки, метаболізм, а також за можливістю викликати захворювання. Одним з найбільш відомих способів класифікації є грама-фарбування, яке дає можливість розділити бактерії на дві великі групи:

1. Грам-позитивні бактерії:
   • Має товсту пептидогліканову стінку, що утримує фарбу в ході фарбування.
   • Приклад: Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae.
2. Грам-негативні бактерії:
   • Має тоншу пептидогліканову стінку, але зовні оточена додатковою ліпідною оболонкою, яка не утримує фарбу.
   • Приклад: Escherichia coli, Salmonella.

Метаболізм бактерій:

Бактерії мають широкий спектр метаболічних можливостей:

1. Аероби — бактерії, які потребують кисню для свого існування (наприклад, Mycobacterium tuberculosis).
2. Анаероби — бактерії, які можуть жити без кисню (наприклад, Clostridium botulinum).
3. Фотосинтезуючі бактерії — використовують світло для виробництва енергії (наприклад, Cyanobacteria).
4. Гетеротрофи — споживають органічні речовини для отримання енергії.
5. Автотрофи — використовують неорганічні джерела для синтезу органічних молекул (наприклад, деякі бактерії використовують вуглекислий газ для синтезу органічних сполук).

Репродукція бактерій:

Бактерії розмножуються бінарним поділом (поділом на дві клітини), що дозволяє їм швидко збільшувати свою чисельність.

1. Бінарний поділ: Один материнський клітинний організм ділиться на дві ідентичні клітини.
2. Кон’югація: Процес горизонтального переносу генетичної інформації, при якому одна бактерія передає частину своєї ДНК інший через пилі.
3. Трансформація: Поглинання вільної ДНК з навколишнього середовища.
4. Трансдукція: Передача генетичного матеріалу через вірус.

Роль бактерій:

1. Екологічна роль:
   • Бактерії є важливими учасниками екосистем, беручи участь у процесах розкладу органічних речовин, фіксації азоту, а також у формуванні ґрунтів.
   • Вони забезпечують цикл важливих елементів, таких як азот, сірка та вуглець.
2. Медичне значення:
   • Корисні бактерії: Використовуються в біотехнології для виробництва ліків, антибіотиків, ферментів, а також у харчовій промисловості (наприклад, для виробництва йогуртів, сиру).
   • Патогенні бактерії: Деякі бактерії є збудниками різних захворювань у людей, тварин і рослин. Наприклад:
     • Туберкульоз — збудник Mycobacterium tuberculosis.
     • Пневмонія — збудники Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae.
     • Холера — збудник Vibrio cholerae.
3. Лікування і профілактика:
   • Бактерії можуть бути чутливими до антибіотиків, які використовуються для лікування інфекцій.
   • Проблеми з резистентністю до антибіотиків, які виникають через надмірне використання цих ліків, є серйозною проблемою в медицині.

Використання бактерій:

1. Біоремедіація: Деякі бактерії здатні очищати навколишнє середовище від забруднювачів, наприклад, від нафти, важких металів.
2. Генна інженерія: Бактерії, такі як Escherichia coli, часто використовуються в лабораторіях для синтезу різних білків і молекул.
3. Мікробіота людини: Бактерії, які знаходяться в організмі людини, наприклад, в кишечнику, мають важливу роль у травленні, імунітеті і загальному здоров’ї.

Бактерії — це неймовірно різноманітні організми, які відіграють важливу роль в екології, медицині та промисловості. Хоча деякі з них можуть бути патогенними, більшість бактерій є корисними і незамінними для підтримання здоров’я людини та навколишнього середовища.

Розміри деяких бактерій

Розмір бактеріальних клітин становить від 0,2 мкм для нанобактерій до 750 мкм у Thiomargarita namibiensis.

Вид	Довжина, мкм	Ширина, мкм
Лептоспирти	7-25	0,12
Мікоплазми	0,3-0,8
Риккетсії	1,0-2,0	0,3-0,7
Спірохети	30-500
Ентеробактерії	2-3	0.5-1,0
Bacillus anthracis	3-10	1-1,5
Bacillus megatherium	5	2
Bordetella pertussis	0.5-1	0,3-0,5
Brucella (різні види)	0,6-1.5	0,5-0,7
Corynebacterium diphtheriae	0,2
Clostridium botulinum	2-10	0,5-1,0
Clostridium tetani	2,4-5,0	0,5-1,1
Francisella tularensis	0,2-0.7
Haemophilus influenze	0,3-0,5
Leptotricha buccalis	5-15	1,0-1,5
Micrococcus	00
Mycobacterium tuberculosis	3,0	0,4
Niesseria gonorrhoeas	0,8
Pseudomonas (різні види)	0,5-1,0	1,5-4,0
Staphylococcus	0,8-1,0
Streptococcus pyogenes	0,8-1,0
Streptococcus pneumoniae	0,8-1,0
Vibrio cholerae	1,5-3,0	0,5

Летальні температури для деяких видів бактерій та грибів

Мікроорганізм	Летальна температура, С	Час життя за даної температури, хв.
Бактерії
Aerobacter aerogones	55	30
Bacillus anthracis (вегетативна форма)	60	30
Bacillus anthracis (спори)	100	5-10
Bacillus subtilis (вегетативна форма)	95	36
Bacillus subtilis (спори)	100	15-20
Clostridium botulinum (спори)	120	5
Clostridium tetani (вегетативна форма)	105	3-25
Clostridium tetani (спори)	105	3-25
Diplococcus pneumoniae	55	20
Escherichia coli	60	15
Lactobacillus thermophilus	71	30
Mycobacterium tuberculosis	60	15
Neisseria gonorrhoeae	55	<5
Neisseria meningilUlis	55	<5
Pseudomonas aeruginosa	55	60
Salmonella typhi	60	4,5
Staphylococcus aureus	60	10
Stretrococcus pyogenes	55	30
Vibrio cholerae	55	15
Гриби
Aspergillus niger (спори)	55	30
Candida albkans	60	10
Fusarium sp.	55	10
Monilia fruticola (спори)	52	2-3
Mucor sp.	57,5	30
Penkillium sp.	50-60	30
Saccharomyces cerevisiae	68	30

Термін існування однієї генерації деяких бактерій

Вид бактерії	Температура, °С	Час генерації, хв.
Bacilius cereus	37	18,8
Bacilius subitilus	36	35
Escherichia coli	37	12,5- 17
Lactobacillus acidophilus	37	60- 87
Proteus vulgaris	37	21,5- 46
Pseudomonas seruginosa	37	31- 34
Rhiwbium leguminosarum	37	79- 87
Salmonella typhimurium	37	24- 35
Salmonella typhosa	37	23,5-33
Serratia marcescens	35	28
Slaphylococous aureus	37	27- 32
Streptococcus lactis	37	26- 37
Vibrio cholerae	37	21,2- 38