Bakterijos

Bakterijos
– tai ląstelės. Monerų karalystei priklauso bakterijos, tarp jų ir melsvabakterės. Bakterijos ląstelėje nėra branduolio ir kitu membraninių organoidų, randamų eukariotinėje ląstelėje. Ląstelės sienelėje yra glikopeptido. Bakterijos dauginasi nelytiškai – skildamos pusiau; genetinės medžiagos rekombinacija gali vykti dėl konjugacijos, transformacijos ar transdukcijos. Tačiau pagrindinė genetinės įvairovės atsiradimo priežastis yra mutacijos. Kai kurios bakterijos sudaro endosporas, kurios ypač atsparios ardymui, ir todėl genetinė medžiaga gali išlikti nepalankiausiomis sąlygomis.
Bakterijų poreikis (ir pakantumas) deguoniui yra nevienodas. Egzistuoja obligatiniai (visiški) anaerobai, fakultatyviniai (daliniai) anaerobai ir aeerobinės bakterijos.
Dalis bakterijų yra autotrofinės ir vykdo fotosintezę arba chemosintezę. Vienos fotosintetinančios bakterijos (melsvabakterės) deguonį išskiria, kitos (purpurinės ir žaliosios sierabakterės) – ne. Chemosintetinančios bakterijos oksiduoja neorganinius junginius, pavyzdžiui, vandenilio sulfidą, kad gautų reikalingas energijos maisto medžiagoms gaminti. Šių bakterijų daugiausia aptinkama karštosiose versmėse.
Paveiktos nepalankių aplinkos sąlygų, kai kurios bakterijos sudaro endosporas (gr. endon – viduįe + spora – sėkla). Citoplazmos dalis ir chromosomos kopija netenka vandens (išdžiūva), ją apgaubia trys stori apsauginiai sporos dangalai. Likusi bakterijos ląstelės dalis suyra, ir spora patenka į aplinka. Spporos išgyvena pačiomis atšiauriausiomis aplinkos sąlygomis – dykumos karštyje ir sausroje, virimo temperatūroje, ašigaliu ledynuose ir veikiant ultravioletine spinduliuote. Jos išlieka gyvos labai ilgai. Kai 1300 metu senumo juodligės spora sudygsta, ji dar gali sukelti stiprią infekciją (dažniausiai tarp galvijų ir avių). Dy

ygdama spora sugeria vandenį ir išauga iš sporos dangalų. Per keletą valandų ji tampa bakterijos ląstele, kuri toliau gali daugintis skildama pusiau. Žmonėms ypač pavojingas apsinuodijimas maistu, kuriame yra botulino, išsiskiriančio dygstant endosporoms maisto konservuose. Ši liga, vadinama botulizmu, yra mirtina, nors pasitaiko retai. Sporų susidarymas nėra dauginimosi būdas, bet jis leidžia išgyventi ir išplisti naujose vietose. Kai kurios bakterijos plinta judėdamos žiuželiais.
Dauguma bakterijų yra aerobiniai heterotrofai ir saprofitiniai skaidytojai, todėl jos būtinos maisto medžiagų apykaitai ekosistemose. Jų medžiagų apykaita yra tokia intensyvi, kad žmonės jas naudoja įvairioms nereikalingoms medžiagoms skaidyti ir naujoms gaminti. Daug heterotrofiniu bakterijų yra simbiontai. Mutualinės azotą fiksuojančios bakterijos gyvena ankštinių augalų šaknų gumbeliuose. Tačiau kai kurie simbiontai parazituoja ir gali sukelti augalų ir gyvūnų ligas.

Kaip kllasifikuojamos bakterijos

Bakterijų klasifikacija vis dar tobulinama. Šiuo metu pagrindinė reikšmė teikiama ląstelės formai ir ląstelės sienelės sandarai, kurią veikia dažymas Gramo metodu. Pagrindinės ląstelės formos yra trys: lazdelė (bacila), apvali (kokas) ir spiralė (spirilos). Išskirtinis dėmesys kreipiamas į melsvabakteres, kurios Žemėje pirmosios fotosintetino taip,kaip dabartiniai augalai. Būdamos simbiozėje su grybais, melsvabakterės sudaro kerpes.

Archėjų ir bakterijų palyginimas

Pagal molekulinius duomenis skiriami trys evoliuciniai domenai:
bakterijos (Bacteria), archėjos (Archaea) ir eukarijai (Eukarya). Be to atrodo, kad archėjos labiau giminingos eukarijams nei bakterijoms. Visos, ir ba

akterijos, ir archėjos yra prokariotai (neturi branduolio). Archėjų ląstelių sienelėse nerandama glikopeptido, o bakterijų ląstelių sienelėse jo randama, be to, jos turi vienodų genų su eukarijais.
Trijų tipų archėjos gyvena atšiauriomis aplinkos sąlygomis: bedeguonėse pelkėse (metaną išskiriančios archėjos), sūriuose ežeruose (halofilai) bei karštose siera turtingose versmėse (termoacidofilai).

Bakterijos – vienalsčiai prokariotai. Jie neturi pilnai suformuoto branduolio, o ląstelės viduje yra DNR grandinė _ nukleoidas. Ląstelės viduje yra tik po vieną chromosomą, todėl bakterijos mutacija visada pasireikšia fenotipiškai ( fenos _ išvaizda).
Paprastos ląstelės mutacija: A_ aukštas; a_ žemas: iki mutacijos AABBCC, po mutacijos AaBBCC _ augalas bus aukštas, nes A dominantinis.
Bakterijos mutacija: ABC gama abc. Bakterija mutavo fenotipiškai, nes turėjo tik vieną chromosomą.
Bakterijos neturi mitochondrijų, plastidžių ir pilnai suformuoto branduolio: centre yra DNR grandinė ir citoplazmos sutankėjimai apie ją, tačiau nėra branduolio apvalkalo.
Bakterijos turi daug ribosomų, kadangi jos intensyviai vykdo baltymų sintezę. Bakterijos viduje yra membranos, kurios atlieka mitochondrijų ir Goldžio aparato funkcijas.
Bakterijų apvalkalas sudarytas iš: plazminės membranos, ląstelės sienelės ir gleivingos kapsulės. Kai kurios bakterijos turi žiuželius arba trumpas ataugas _ fimbrijas.
Pagal formą bakterijos skirstomos:
1. Rutuliai _ kokai. Jai rutuliai išsidėstę po du _ diplokokai ( gonorėja ). Jai rutuliai išsidėsto vynuogių kekės forma _ stafilokokai. Jai grandinėle _ streptokokai.
2. Lazdelės _ bacilos ( tuberkuliozës, þarnyno ).

.
3. Spirilos formos ( sifilio ).
4. Išlenktos formos.
Bakterijų dauginimasis:
1. Dalijimasis pusiau. Pirmiausia dalijasi nukleoidas, o po to citoplazma. Dauginimosi greitis priklauso nuo išorinių sąlygų. Palankiausiomis sąlygomis dalijasi kas 20 _ 30 min.
2. Lytinis. Taip dažniausiai dauginasi žarnyno lazdelės. Lytinio dauginimosi metu DNR fragmentai gali mutuoti:
a) TRANSMUTACIJA _ tai toks procesas, kai į ląstelę patenka svetima DNR;
b) TRANSDUKCIJA (transductus _ perkėlimas.lot) _ tai toks procesas, kai į ląstelę patenka tik dalis svetimos DNR grandinės;
c) KONJUNGACIJA_ tai toks procesas, kai DNR grandinės susijungia ( sulimpa ) ir neatsiskiria.
Bakterijų mityba:
1. Autotrofinis _ kai iš mineralinių medžiagų gamina organines medžiagas. Toks mitybos būdas dar gali būti:
a) fototrofinis ( kai organines medžiagas sintetina gaudamos šviesą, pvz.: melsvabakterės, purpurinės bakterijos );
b) chemotrofinis ( kai energiją gauna iš cheminių reakcijų, pvz.: azotobakterės, nitrifikuojančios bakterijos, sierosbakterės, gelžbakterės ).
2. Heterotrofinis _ kai naudoja organines medžiagas. Toks mitybos būdas dar gali būti:
a) saprofitinis _ kai minta negyvomis organinėmis medžiagomis. Tai _ puvimo bakterijos, rūgimo bakterijos, acto rūgšties bakterijos;
b) parazitai _ kai minta gyva organine medžiaga. Tai augalų ir gyvūnų ligų sukėlėjai.
Bakterijų gyvenamoji aplinka:
1. Ore. Bakterijos gali patekti net į biosferą. Ore randama skarlatinos, tuberkuliozės, anginos ir k.t. bakterijų;
2. Dirvožemyje. Azotobakterės, nitrifikuojančios bakterijos, puvimo bakterijos, stabligės bakterijos. Stabligės bakterijos gyvena simbiozėje su kai kuriais gyvūnais. Jos gyvena karvės, arklio, avies, slieko žarnyne. Užsikrėtus stablige stabligės lazdelės dauginasi kraujyje ir
r smegenyse. Stabligės lazdelės išskiria labai stiprius toksinus ( vienus iš pačių stipriausių pasaulyje ). Stabligė yra nepagydoma, nuo jos kasmet Lietuvoje miršta apie penkis žmones. Tačiau yra sukurtos vakcinos nuo stabligės;
3. Vandenyje. Jame randama choleros vibrionų, dizenterijos, vidurių šiltinės lazdelės, bruceliozės sukėlėjai;
4. Gyvūnų organizme. Žarnyno lazdelės, kurios skaido celiulioze ir gamina B grupės vitaminus, ypač vitaminą B12 . Ir dar gali gyventi žmogaus ligas sukeliančios bakterijos. Kokai _ pūlingi susirgimai, angina.
Gumbelinės bakterijos. Jų mitybos būdas heterotrofai _ simbiotai. Gyvena šaknų gumbeliuose ir pasisavina iš atmosferos azotą ir sintezuoja azoto druskas, kurias vėliau pasisavina augalai.
Kova su bakterijomis:
Kai kurios bakterijos žūsta nuo tiesioginių saulės spindulių. Kovai su bakterijomis naudojamos ir specialios priemonės:
1. Antibiotikai _ stabdo bakterijų augimą ir dauginimąsi;
2. Naudojami bakteriofagai;
3. Skiepai;
4. Dezinfekcinės priemonės. Cheminės medžiagos: formalinas, lizolis, spiritas;
5. Fizinės priemonės. Virimas, kai pakaitinama 65oC temperatūroje 10 _ 20 min., vadinamas pasterilizacija. Kai kaitinama vandens garuose, sausame ore ar vandenyje padidinus slėgį 120oC temperatūroje, vadiname sterilizacija;
6. Profilaktika. Reikia laikytis higienos ir sanitarijos reikalavimų.

Juodligės bakterija (Bacillus anthracis)

Kaip ir kitos bakterijos bei melsvadumbliai priklauso monerų karalystei. Bakterijos yra prokariotinės ląstelės apie 1 – 10 mikronų dydžio. Turi ląstelės sienelę, kurią dengia kapsulė ir (arba) gleivinis sluoksnis, plazminę membraną, kuri reguliuoja medžiagų srautus į ląstelę ir iš jos, citoplazmą, sudarytą iš pusiau skystos terpės – citozolio, ribosomas, jose vyksta baltymų sintezė. Dauguma genų yra vienintelėje chromosomoje, kuri yra ląstelės nukleido zonoje. Judriosios bakterijos dar turi žiuželius arba blakstienėles, su kurių pagalba geba judėti.

Bakterijų esama visur, jos gali gyventi tokiomis sąlygomis, kurios sudėtingesniems organizmams nepakeliamos. Jų randama vandenyje 9 km. gylyje, viršutiniuose atmosferos sluoksniuose ir kitokiuose atšiauriuose regionuose. Pablogėjus gyvenimo sąlygoms bakterijos virsta atspariomis endosporomis; tai pati atspariausia iš žinomų gyvųjų organizmų būsenų. Kai kurios endosporos nežūva net virinamos

Daugelis bakterijų yra labai naudingos, pavyzdžiui gyvūnų skrandyje ir žarnyne gyvenančios bakterijos padeda įsisavinti maistą, gamina tam tikras reikalingas medžiagas. Bakterijos taip pat ardo negyvus kūnus ir grąžina dirvožemiui jų sukauptas medžiagas. Žmonės naudojasi bakterijų veikla valydami nutekamuosius vandenis, gamindami kompostus, sūrius, actą.

Tačiau kai kurios bakterijos tarp jų ir juodligės yra kenksmingos. Patekusios į organizmą jos sukelia ligas. Juodligės bakterijų sukeliama liga vadinama juodlige.

Juodligė – ūminė gyvulių liga, kuria serga ir žmonės. Juodligės sporos net 100 C temperatūroje išgyvena 30 minučių. Žūva 120 C temperatūroje arba nuo stiprių dezinfekuojančių medžiagų. Užkrato šaltinis – sergantys žolėdžiai gyvūnai. Inkubacinis periodas 2 – 3 dienos, kartais iki 8 dienų. Dažniausiai pasitaiko juodligės odos forma. Susirgus labai apnuodijamas organizmas. Labai sunkiai sergama plaučių, žarnų arba sepsine forma. Gydoma antibiotikais.

Pakliuvusios į kitą organizmą bakterijos visaip stengiasi nugalėti savo aukos apsaugos mechanizmą, ypač fagocitus (ląsteles, kurios gali jas suvirškinti) ir antikūnus, kurie gali padaryti jas neveiklias. Vienos bakterijos turi apsauginį gleivių sluoksnį, kitos gamina maskuojančias medžiagas ir panašiai. Bakterijos gali kenkti trimis būdais: daugindamos užkimšti gyvybiškai svarbius kanalus, išskirti toksiškų medžiagų ir sukelti savo aukai alergines reakcijas.

Bakterijos sparčiai dauginasi, palankiomis sąlygomis dalinasi kas 10 minučių, todėl yra didelė tikimybė, jog gali atsirasti mutantai, atsparūs įvairiems antibiotikams.

Bakterijos ir kiti gyvi organizmai gyvuoja greta vieni kitų ir palaiko tarpusavio pusiausvyrą. Ligas ir mirtį sukeliančios invazijos greičiau yra išimtis, o ne taisyklė.

Genetiškai pakeistos bakterijos padės išsaugoti sveikus dantis
Išmesk dantų šepetuką. Pakanka vaikystėje kartą nueiti pas dantistą ir visą gyvenimą nebeturėsi jokių rūpesčių dėl dantų gedimo. Tik čia yra vienas kabliukas. Turite ryžtis įsileisti į savo burną genetiškai pakeistas bakterijas.
Anot šios schemos, natūralios burnoje gyvenančios ir dantų ėduonį sukeliančios bakterijos pakeis bakterijos, kurios yra genetiškai sukonstruotos kovai su ėduonimi. Jeffrey Hillmanas iš Floridos universiteto sako: “Aš siekiu sukurti gerą blogų bakterijų versiją”.
Naujosios bakterijos pakeis mikrobus, vadinamus Streptococus mutans, gyvenančius daugumos žmonių burnose ir atsakingus už maždaug 85 proc. dantyse atsirandančių kiaurymių. Mikrobai verčia cukrų pieno rūgštimi, kuri lėtai ėda danties emalį.

Hillmanas užsibrėžė sukurti bakteriją, kuri negalėtų gaminti pieno rūgšties ir sugebėtų nužudyti ir visiškai išstumti kenksmingąsias S.mutans. dar devintojo dešimtmečio pradžioje, surinkęs bandinius iš šimtų pacientų burnų, jis aptiko mikrobus, galinčius užmušti S.mutans savo išskiriamu toksinu. Toksinas yra nuodingas ir kitų rūšių bakterijoms, bet Hillmano aptiktasis variantas nenaikino kitų, naudingų bakterijų, esančių burnoje ar viduriuose, nes jis nenukeliaudavo toli nuo tos vietos, kur buvo pagamintas.
Tačiau bakterija nebuvo ideali – ji išskirdavo pieno rūgštį, sukeliančią kiaurymes dantyse. Todėl Hillmas ir jo kolegos turėjo pašalinti geną, kuriame užkoduota laktato dehidrogenazės – cukrų pieno rūgštimi verčiančio fermento – gamybą. Naująją rūšį jie pavadino BCS3-L1.
BCS3-L1 galima užtepti ar užšvirkšti ant dantų; Hillmano žodžiais tariant, ta košelė skoniu primena vištienos buljoną. Išbandžius ant žiurkių dantų, BCS3-L1 drastiškai sumažino kiaurymių skaičių.
Iki šiol Hillmanas dar negavo leidimo pradėti bandymus su žmonėmis. Tačiau trys savanoriai, kurie devintojo dešimtmečio pradžioje sutiko “įsileisti” bakterijas – mutantes į savo burnas, iki šiol neturi S.mutans. Savanorių vaikai ir partneriai genetiškai pakeistų bakterijų neturi – tai liudija, kad jos nepersiduoda bučiuojantis.
Idealiu atveju, BCS3-L1 reikės užnešti ant dantų, kai vaikui bus apie du metus ir jis dar negali užsikrėsti S.mutans, pavyzdžiui, gerdamas su kitais iš to paties indo. Hillmanas vertina, kad procedūra užtruktų apie 5 minutes ir kainuotų apie 100 dolerių.

Bakterijos ir metalų technologija
Švedų mokslininkai aptiko bakterijas, sugebančias gaminti mažyčius sidabro kristaliukus. Gali būti, kad šiuos jų sugebėjimus panaudos inžinieriai, siekiantys sukurti labai mažus optikos ir elektronikos prietaisus. Pseudomonas stutzeri vadinami mikroorganizmai rasti tarp sidabro kasyklose išnaudotų uolienų.
Paprastai sidabras ir jo junginiai mikrobams yra labai toksiški, bet P.stutzeri sugebėjo išgyventi, nes išmoko visą metalą kaupti mažose granulėse, laikomose ląstelių išorėje.
Upsalos universiteto Medžiagotyros skyriaus specialistai, vadovaujami Dr. Tanios Klaus, augino bakterijų kultūrą laboratorijoje ir pastebėjo, jog jos sintezuoja taisyklingos trikampio ar šešiakampio formos sidabro kristalus. Jų dydis siekė iki 200 nanometrų (milijardinių metro dalių).
Nanometrų dydžio medžiagos gabalėliai turi daug savybių, nebūdingų normaliems, dideliems kristalams, bet jų gamyba yra ir labai sudėtinga, ir brangi. Todėl bakterijos, sugebančios tokias daleles užsiauginti pačios gali būti labai naudingos ir inžinieriams. Upsalos grupė tikisi, kad bus įmanoma sukurti naujoviškas metalo plėveles, kurių savybės priklausys nuo to, kokiose sąlygose buvo auginamos metalo daleles sintezavusios bakterijos.

Pati didžiausia bakterija
Heidė Schultz, jauna doktorantė iš Bremeno (Vokietija) atrado didžiausią pasaulyje vienaląstį gyvūną. Tai anaerobinė (“kvėpuojanti” ne deguonimi, o kitu oksidantu) sieros bakterija, aptikta jūros dugno nuosėdose rusų mokslinio laivo “Piotras Kolcovas” ekpedicijos prie Namibijos krantų metu. Balandžio 16 d. žurnalo “Science” numeryje ši žinia yra išskirta kaip pati svarbiausia.
Tai, kad iki tol neregėti sutvėrimai yra sieros bakterijos, Heidė Schultz įtarė iškart, pamačiusi jų viduje nedidelius sieros rutuliukus. Bet, lyginant su kitomis bakterijomis, jos buvo milžiniškos – iki trečdalio milimetro skersmens (maždaug tokios pat, kaip taškas šio sakinio pabaigoje).
Maistas į bakteriją patenka difuzijos būdu. Jeigu vienaląstis gyvis pasidaro perdaug didelis, maisto medžiagos gali paprasčiausiai nebepasiekti jo vidaus. Todėl Heidei ir jos vadovui prireikė nemažai laiko, kol kolegos mokslininkai patikėjo, jog naujasis radinys tikrai yra bakterijos, o ne kiaušinėliai ar dumbliai.
Lyginant su įprastinėmis bakterijomis Thiomargarita namibiensis – “Namibijos sieros perlas”, atrodo kaip banginis greta peliukų. Mokslininkus sudomino ne tik jų dydis, bet ir jų medžiagų apykaitos ypatybės. Šiems gyviams yra būtinos dvi medžiagos, kurios gamtoje yra atskirtos viena nuo kitos. Thiomargarita maitinasi nuodinguoju sieros vandeniliu, kurį suvirškina pasitelkusi nitratus. Sieros vandenilis susidaro yrant dugne nusėdusiems žuvusiems dumbliams ir žuvims, o nitratai yra ištirpę jūros vandenyje. Nuosėdose gyvenančios bakterijos mėnesių mėnesiais nepasiekia vandens, o tuo pačiu ir nitratų. Todėl jos turi sukaupti savyje dideles nitratų atsargas didžiulėje ertmėje, kuri daugiausiai ir sąlygojo milžinišką gyvūnų dydį. Tas atsargas Thiomargarita papildo tuomet, kai audra sujudina jūros dugną ir ji patenka į vandenį.
Sieros bakterijos aptinkamos įvairiose ekologinėse sistemose, jų yra ir Baltijos jūroje. Mokslininkai jas laiko savotiškais filtrais, išvalančiais jūros vandenį nuo nuodingo sieros vandenilio.

Bakterija, kuriai patinka vėžio navikų skonis
Ar ne beprotiška idėja: įšvirkšti mėsėdes bakterijas į vėžinius navikus. Bet pirmieji eksperimentai, atlikti tikrinant šią idėją, rodo, jog vienintelis pavojus tėra tame, kad mikrobai naikina naviko ląsteles taip greitai, kad mūsų organizmas gali to nepernešti.
Triuko esmė yra tam tikrų anaerobinių, galinčių gyvuoti tik deguonimi skurdžiame greitai augančių navikų viduje bakterijų radimas, kurios žūtų tik pasiekę sveikus, deguonimi įsotintus audinius. Navikai apsirūpina maistu ir deguonimi užsiaugindami savus kraujotakos organus. Tačiau kai kurie jų auga taip sparčiai, kad viduje ima trūkti ir kraujo, ir deguonies, o ištisos sritys virsta “nekrotinėmis” – pilnomis negyvų ar mirštančių ląstelių.
Keista, bet dėl to tas ląsteles yra sunkiau sunaikinti. Vaistai šių audinių nepasiekia, nes nėra kraujo jiem,s pernešti, o radiacinėms procedūroms reikia deguonies turinčių ląstelių. Po to, kai gydymo kursas baigiamas, išlikusios nekrotiniame regione ląstelės vėl pradeda daugintis.
Vėžį tiriantys mokslininkai seniai suprato, kad, nepažeidžiant sveikųjų audinių, būtų galima pašalinti nekrotines sritis, jeigu tam pavyktų pasitelkti anaerobines bakterijas. Bet visi iki šiol išbandytieji mikrobai palikdavo nepaliestas daug naviko vietų. Todėl Berto Vogelsteino vadovaujama John Hopkins universiteto iš Baltimorės (JAV) grupė nutarė išplėsti paieškos ratą ir išbandė 26 skirtingas anaerobines bakterijas.
Įšvirkštus vėžiu sergančioms pelėms dirvožemyje gyvenančias bakterijas Clostridium novyi, jos pasklisdavo po nekrotines sritis ir sunaikindavo ir gyvas naviko ląsteles, ir mirusius audinius. Bet mikrobai žūdavo netoli naviko kraštų, nepabaigdami savojo darbo iki galo. Todėl mokslininkams teko derinti mikrobus su chemoterapija. Navikai išnykdavo labai greitai; iš aštuonių bandomųjų pelių septynioms jie visai išnyko, o pakartotinai išaugo tiktai vienai.
Bėda tiktai tame, kad trys iš tų aštuonių pelių pastipo. Bet mokslininkai mano, kad taip atsitiko dėl to, jog navikai buvo naikinami per greitai ir į gyvūnėlių kraujotaką pateko perdaug jų skilimo metu atsiradusių medžiagų. Teorijos patikrinimui numatyta atlikti bandymus su didesniais gyvūnais. Mažų gyvūnų organizmuose šie toksinai sklinda labai greitai ir jiems sunku kovoti su apnuodijimu, bet žmonių organizmams jie neturėtų būti mirtini.
Vogelsteinas sako, kad iki tol, kol šis gydymo būdas bus pradėtas taikyti ligoninėse, gali praeiti daug metų. Bet, tam laikui atėjus, nebus sunku gauti bakterijų. “Per vieną dieną savo laboratorijoje galime priauginti visam pasauliui pakaksiančias bakterijų atsargas,” sako jis.

Leave a Comment