БАКТЕРИИ: ХАРАКТЕРИСТИКА, МОРФОЛОГИЯ, ВИДЫ, РАЗМНОЖЕНИЕ. - БИОЛОГИЯ - 2025

Эти бактерии являются большой группой прокариотических микроорганизмов. Обычно они имеют размер всего несколько микрон. Они имеют разную форму, от цилиндрической до спиральной и тростниковой.

Они являются практически повсеместными организмами и могут располагаться в почве, морских и пресноводных водоемах, населяя кишечную флору и слюну многих позвоночных, а также являясь паразитами животных и растений. Они также были обнаружены в экстремальных условиях, таких как кислые горячие источники, гидротермальные источники и радиоактивные отходы.

Бактерии Bacterium tartarophtorum, B. manitopoeum и Bacillus sporogenes растут в контейнере из нержавеющей стали. Взято и отредактировано с сайта commons.wikimedia.org

Эти микробы являются неотъемлемой частью многих круговоротов питательных веществ. Они являются основным компонентом микробиоты всех трофических цепей, и их биомасса может быть рассчитана примерно как 5 × 10 ³⁰ бактерий на планете Земля.

Еще одна интересная цифра - это количество бактерий, населяющих человеческое тело: считается, что в среднем у человека насчитывается около 39 триллионов бактериальных клеток, и большинство из них являются частью кишечной флоры.

Традиционная классификация бактерий составляла полифилетическую таксономическую группу. Сегодня эта группа разделена на две области: бактерии и археи. Бактерии считаются прокариотической группой с мембранными липидами, состоящими из диацилдиэфиров глицерина.

С другой стороны, архея - это группа прокариот, мембрана которых состоит из изопреноидных липидов (диэфир глицерина или тетраэфир глицерина). Они также имеют различия в своей рибосомной РНК, называемой бактериальной рРНК и архейной рРНК соответственно.

Морфология

Бактерии имеют большое морфологическое разнообразие и размер. Эти одноклеточные организмы могут иметь размер от 0,3 микрона до 0,5 миллиметра, однако их размеры обычно составляют от 0,3 до 5,0 микрон.

Форма, называемая кокками (сферическая), является наиболее распространенной среди бактерий. Однако относительно распространены и другие формы, такие как бациллы (в форме палочки или стержня).

Другими не столь частыми морфами среди бактерий являются: запятые, также называемые вибрионами (в форме слегка изогнутого стержня или знака препинания «,») и спирилии или спирохеты (со спиралевидной формой). Некоторые более необычные по-прежнему имеют форму звезд.

Прочие неморфологические характеристики

Представители бактериального домена, будучи прокариотическими одноклеточными организмами, не имеют определенного ядра или сложных мембранных органелл. Их клеточная стенка содержит пектидогликан, содержащий мурамовую кислоту, а липиды мембран содержат жирные кислоты с прямой цепью и сложноэфирными связями.

Они представляют собой пузырьки газа. РНК переноса содержит тимин (в большинстве тРНК) и N-формилметионин (переносится тРНК инициатора). Они представляют полицистронную мРНК, то есть кодируют более одного белка.

Рибосомы имеют размер 70. Они чувствительны к хлорамфениколу и канамицину, не проявляют чувствительности к антибиотику анизомицину.

Бактериальная РНК-полимераза - большая молекула. Он состоит из пяти субъединиц примерно по 410 килодальтон каждая. Кроме того, в своей структуре РНК-полимераза имеет бороздку длиной 55 Å и шириной 25 Å. Вы чувствительны к рифампицину. Он не имеет промоторов полимеразы типа II.

Бактерии фиксируют азот, осуществляют фотосинтез на основе хлорофилла, а также осуществляют хемолитотрофию (окисление неорганических соединений). Они не производят метан и не представляют фермент АТФазу.

МНЕ БЫ

Идентификация и классификация бактерий - один из самых сложных вопросов в биологии микроорганизмов. Существует множество характеристик и методов, которые используются для идентификации и последующей классификации этих лиц.

Классические характеристики включают морфологию, физиологию и метаболизм, биохимию, экологические отношения и функции, а также генетику.

Наиболее часто используемые анализы: продукты ферментации, тип питания, источники углерода и азота, накопительные включения, подвижность, осмотическая устойчивость, оптимальные физико-химические условия, фотосинтетические пигменты и многое другое.

Другие неклассические особенности обнаруживаются на молекулярном уровне. В последние десятилетия использование нуклеиновых кислот и белков в таксономии бактерий стало очень популярным.

Сравнение генов (белков и нуклеиновых кислот) дает обширную информацию о родстве и, конечно же, сходстве между организмами.

Типы (классификация)

Бактерии - термин, традиционно используемый для обозначения всех одноклеточных прокариот. Однако молекулярная систематика показала, что эта древняя группа организмов (прокариот) разделилась на 2 группы или домена.

Эти две группы были названы эубактериями и архебактериями. Позже они были переименованы в бактерии и археи. Археи - это группа, наиболее тесно связанная с членами третьего домена, называемого эукариями.

Последняя группа состоит из эукариотических организмов. Вместе эти 3 домена (бактерии, археи и эукарии) составляют современную классификацию жизни.

Система из 3-х доменов: бактерии, археи и эукарии. Взято и отредактировано с сайта commons.wikimedia.org

-Классификация бактерий

Бактерии можно классифицировать по различным критериям, таким как:

Сотовая организация

Бактерии обычно одноклеточные, однако, в зависимости от клеточной организации, их можно классифицировать как «одноклеточные и многоклеточные».

метаболизм

В зависимости от среды, в которой они обитают, и способа, которым они осуществляют свои процессы для получения энергии и питательных веществ, бактерии подразделяются на:

• Анаэробные: те, кто живут и развиваются в среде без кислорода.
• Аэробные: бактерии, которые живут и процветают в среде с кислородом.
• Факультативный: те организмы, которые живут и развиваются нечетко в анаэробной или аэробной среде, то есть они могут жить в среде с кислородом или без него.

Клеточная стенка

В зависимости от состава клеточной стенки бактерий они реагируют на окрашивание по Граму темно-синим или пурпурным цветом, либо, наоборот, розовым или красным цветом, и их классификация выглядит следующим образом:

• Грамположительные: синяя или пурпурная окраска и утолщенная клеточная стенка.
• Грамотрицательные: розовый или красный цвет и тонкая или тонкая клеточная стенка.

Температура роста и развития

В зависимости от температуры, при которой развиваются эти микроорганизмы, их можно разделить на:

• Психрофилы : те бактерии, которые развиваются в среде с очень низкими температурами.
• Мезофильные : бактерии, которые обитают и развиваются при температуре от 15 до 35 ° C (умеренные температуры), однако некоторые исследователи считают организмы, которые развиваются в диапазоне от 20 до 40 ° C, мезофильными.
• Термофилы : те бактериальные клетки, которые развиваются и живут при высоких температурах, то есть примерно выше 45 ° C.

форма

Бактерии издавна идентифицируют по форме, и их классификация выглядит следующим образом:

• Cocaceae : цилиндрические или сферические. Эти формы имеют различные классификации в зависимости от количества формируемых ими ячеек и формы, которую они создают. Например, что касается чисел, то когда кокосовые наблюдаются парами, их называют «диплококками», а когда они встречаются в количестве 4, их называют «тетракокками». Но что касается формы, если они образуют цепочки, их называют «стрептококками», когда они образуют скопления «стафилококками», а когда они имеют форму куба, их называют «сарцинами».
• Бациллы : бактерии удлиненной формы, похожие на палочку или палочку. Когда эти бациллы образуют цепочки, их называют «стрептобациллами».
• Кокобациллы : бактерии полуцилиндрической формы, но со сплющенными полюсами и имеющими овальную форму.
• Спирилос : бактерии спиралевидной формы, похожие на штопор.
• Вибрионы : организмы, имеющие форму короткого и изогнутого стержня, их еще называют запятыми, как и знак препинания.

Морфология бактерий. Взято и отредактировано с сайта commons.wikimedia.org

-Текущая классификация бактериального домена

После революционной классификации Карла Вёзе и его коллег в 1990 году классификация бактерий радикально изменилась. В настоящее время, согласно LPSN или списку прокариотических имен, стоящих в номенклатуре (Список прокариотических имен со статусом в номенклатуре), домен бактерий разделен на 34 типа. К этим типам относятся:

спирохеты

Вытянутые и спиралевидные бактерии. Грамотрицательный. У них есть внешняя клеточная оболочка. Они перемещаются с помощью осевых нитей.

Firmicutes

Группа грамположительных бактерий, в основном с утолщенной клеточной стенкой и низким содержанием или процентным содержанием GC. Фирмикуты в основном имеют форму стержня, а иногда и кокосового ореха. Многие виды производят эндоспоры.

Proteobacteria

Грамотрицательные бактерии с различной морфологией и клеточной стенкой, образованной липополисахаридами. В основном гетеротрофны, хотя некоторые виды могут фотосинтезировать. Их очень много в океанах и других водоемах.

Цианобактерии

Бактериальные организмы, содержащие хлорофилл и фикоцианин. Их называют сине-зелеными водорослями. Они грамотрицательны и способны к кислородному фотосинтезу.

Bacteroidetes

Бактерии адаптировались к большому разнообразию сред обитания. Анаэробный метаболизм. Грамотрицательный. Некоторые виды являются условно-патогенными микроорганизмами.

Chlorobi

Группа бактерий, осуществляющих аноксигенный фотосинтез. Анаэробный метаболизм. Грамотрицательный. Их называют зелеными серными бактериями.

Chloroflexi

Монодермальные бактерии, то есть они имеют одноклеточную мембрану. У них очень тонкая внешняя клеточная стенка из пептидогликана. В группе есть теплолюбивые и мезофильные представители. Некоторые фотосинтезируют. В основном аэробный. Грамположительный.

Thermotogae

Это бактерии, приспособленные к жизни в экстремальных условиях. Их считают гипертермофильными организмами. Анаэробный метаболизм и может перерабатывать углеводы. Они грамотрицательные.

репродукция

Двойное деление

Основной механизм размножения бактерий - бинарное деление или двудольное деление. Это тип бесполого размножения, при котором бактериальная клетка должна увеличиваться вдвое, а затем делиться, давая начало двум дочерним клеткам.

Этот тип бесполого размножения позволяет бактериям иметь экспоненциальный рост популяции. Таким образом, растущее население может лучше и быстрее использовать доступные ресурсы, а также расширить возможность создания организмов или штаммов, устойчивых к различным средам, в которых они развиваются.

Множественное деление

Это тип деления клеток, при котором ядро ​​делится на несколько равных частей, а затем происходит деление цитоплазмы, в результате чего одновременно возникают несколько дочерних клеток.

Почкование или бутонизация

Этот тип бесполого размножения бактерий происходит в неспецифическом месте родительской бактерии. Он начинается с выпуклости в цитоплазме, называемой почкой, которая затем удваивается до размера родительской и отделяется как новая особь (дочерняя клетка). Этот тип размножения наблюдался у типов Planctomycetes, Firmicutes и Cyanobacteria.

Производство баеоцитов

Этот тип размножения, также называемый атипичным бинарным делением, состоит из небольшой круглой клетки (баеоцита), которая впоследствии увеличивается в массе или размере, образуя вегетативную клетку.

Во время увеличения размера эта вегетативная клетка многократно реплицирует свою ДНК, позже она переходит в репродуктивную фазу, где подвергается цитоплазматическому делению, которое позже превратится в десятки или даже сотни баоцитов. Этот тип размножения изучен у цианобактерий.

питание

Бактерии питаются разными способами:

литотрофы

Бактерии, использующие неорганические субстраты, такие как нитриты, нитраты, железо или сульфаты, для биосинтеза или сохранения энергии посредством анаэробиоза или аэробиоза.

органотрофы

Бактериальные организмы, которые получают водород или электроны из органических источников, таких как углеводы, углеводороды или липиды. Эти организмы могут быть аэробными или анаэробными, даже гетеротрофными или автотрофными.

Автотрофные бактерии

Организмы, которые развиваются путем синтеза неорганических веществ, которые могут быть углеродом, но неорганическими, такими как диоксид углерода.

Гетеротрофные бактерии

Те организмы, которые синтезируют химические вещества, источник углерода которых является органическим, например полисахариды.

миксотрофы

Бактерии, которым требуется синтез неорганических веществ для сохранения и получения энергии, а также органические соединения для удовлетворения своих биосинтетических метаболических потребностей.

Заболевания, вызванные

Из огромного разнообразия бактерий, известных человеку, лишь несколько (пропорционально) вызывают болезни. Патологии, вызываемые этими микроорганизмами у человека, можно классифицировать по их происхождению, то есть по механизму их передачи или приобретения:

- В воздухе

Бактерии, вызывающие воздушно-капельные заболевания, обычно поражают дыхательные пути или дыхательную систему, а в других случаях могут вызывать кожные заболевания. Вот некоторые болезни, передающиеся воздушно-капельным путем:

дифтерия

В большинстве случаев это заболевание передается Corynebacterium diphtheriae, хотя C. ulcerans может вызывать аналогичные клинические проявления.

Заболевание передается от больного к здоровому человеку через частицы, передающиеся при дыхании. Это также может произойти при контакте с секретом поражения кожи. Дифтерия может поражать практически любую слизистую оболочку, и наиболее частыми клиническими формами являются:

• Глотка : это наиболее частое проявление. Симптомы включают общее недомогание, умеренную температуру, боль в горле и даже анорексию.
• Передняя часть носа : это наименее частое клиническое проявление. Это проявляется как кровотечение из носа. Также могут присутствовать гнойные слизистые выделения или может развиться псевдомембрана в носовой перегородке.
• Гортань : это клиническое проявление дифтерии вызывает жар, охриплость голоса, одышку, лающий кашель и высокие звуки при дыхании. Если вовремя не контролировать, смерть может наступить из-за обструкции дыхательных путей.
• Кожный : представляет собой чешуйчатую сыпь на коже или четко выраженные язвы. В зависимости от расположения пораженного участка (мембраны) и его протяженности могут возникнуть такие осложнения, как пневмония, миокардит, неврит, обструкция дыхательных путей, септический артрит, остеомиелит и даже смерть.

Легионеллез или болезнь легионеров

Заболевание вызывается аэробной грамотрицательной бактерией, обитающей в почве и водных экосистемах, под названием Legionella pneumophila. Эта бактерия также была изолирована в системах кондиционирования воздуха и душевых кабинах.

Заболевание является результатом распространения бактерий через воздух из резервуара в дыхательную систему человека. Мужчины старше 50 лет, страдающие от курения, алкоголизма или иммунодефицитов, с большей вероятностью заразятся этим заболеванием.

Бактерия поселяется в фагосомах альвеолярных макрофагов, откуда она размножается и вызывает повреждение тканей. Симптомы этого заболевания: кашель без изгнания дыхательных выделений, лихорадка, могут проявляться тяжелые бронхопневмонии и неврологические проблемы.

Менингит

Это заболевание состоит из воспаления мозговых оболочек головного и спинного мозга. Он может иметь асептическое или бактериальное происхождение. Патология бактериального происхождения возникает из-за респираторных выделений носителей заболевания или активных больных.

Бактерии, вызывающие менингит, первоначально колонизируют носоглотку, откуда они проникают через слизистые оболочки и попадают в кровоток, а оттуда в спинномозговую жидкость, откуда они воспаляют мозговые оболочки.

Симптомы этой инфекции: респираторное заболевание или боль в горле, за которыми следует спутанность сознания, рвота, головная боль (в некоторых случаях сильная), ригидность шеи и спины.

Пневмония

Некоторые виды бактерий связаны с пневмонией, однако виды Mycobacterium avium и M. intracellulare являются основными причинами этого заболевания. Эти бактерии распространены по всему миру и заражают не только человека, но и других позвоночных и насекомых.

Считается, что респираторная и пищеварительная системы являются отправной точкой для колонизации этих бацилл пациентов. Заболевание проявляется у людей как легочная инфекция, очень похожая на туберкулез.

Прочие болезни

Многие другие заболевания передаются бактериями дыхательных путей, среди которых можно упомянуть: туберкулез, продуцируемый палочкой Коха (Mycobacterium tuberculosi); коклюш, вызываемый бактериями Bordetella pertussis, и заболевания, вызываемые стрептококками.

-Передача членистоногими

Бактериальные заболевания, вызываемые этими беспозвоночными, считаются редкими, но вызывают большой интерес. Некоторые из этих болезней:

эрлихиоз

Патология вызвана бактерией Ehrlichia chaffeensis, которая передается через резервуары животных, например, клеща. Как только бактерии попадают в кровоток, они вызывают неспецифическое лихорадочное заболевание, называемое моноцитарным эрлихиозом человека (HEM). Для заболевания характерны такие симптомы, как: лихорадка, озноб, головная боль и миалгия.

Эпидемический тиф

Бактериальное заболевание, передающееся человеку от вшей. Бацилла, вызывающая это заболевание, - это Rickettsia prowasekii. Когда вошь питается инфицированным человеком, бактерии заражают кишечник членистоногого и распространяются.

Вскоре в кале вшей появляется большое количество риккетсий, и когда вошь сосет кровь другого здорового человека, она испражняется.

Когда раздражение от укуса вызывает у человека царапины, это загрязняет поврежденный участок и позволяет риккетсиям проникать в их кровоток, где они впоследствии вызывают воспаление кровеносных сосудов за счет инфицирования их эндотелиальных клеток. Симптомы этого заболевания - лихорадка, сильная головная боль и миалгия.

Болезнь Лайма

Болезнь Лайма - это бактериальная инфекция, передающаяся человеку при укусе клеща, естественными хозяевами которого являются полевки и олени. Возбудители бактерий - спирохеты рода Borrelia.

Клинически болезнь делится на три стадии: первая обычно начинается с поражения кожи, которое разрастается кольцами. Эта стадия часто сопровождается лихорадкой, ознобом, утомляемостью, недомоганием и головными болями.

Вторая стадия характеризуется приступами артрита, воспаления сердца и неврологических проблем. Третью и последнюю стадию можно наблюдать годами позже, и она характеризуется тем, что у людей развивается демиелинизация нейронов и проявляются симптомы, похожие на болезнь Альцгеймера или рассеянный склероз.

Прочие болезни

Хотя бактериальные инфекции, передаваемые членистоногими, считаются редкими, некоторые из них вызвали массовую смерть человечества, например, Черная смерть или бубонная чума, вызванная Yersinia pestis.

Еще одно заболевание, не такое смертоносное, как черная чума, - лихорадка Ку, вызываемая бактерией Coxiella burnetii и поражающая домашний скот, домашних животных и человека.

Бактерии, вызывающие черную чуму. Yersinia pestis. Взято и отредактировано с https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Yersinia_pestis_fluorescent.jpeg

-Прямые контактные заболевания

Эти бактериальные заболевания в основном связаны с инфекциями кожи и подлежащих тканей. Некоторые из этих патологий:

Карбункул

Заболевание передается при непосредственном контакте с инфицированными сельскохозяйственными животными или их продуктами. Бактерия, вызывающая заболевание, - это Bacillus anthrasis, и ее эндоспоры могут оставаться жизнеспособными в течение многих лет в почве или у животных.

Инфекция у людей возникает в основном из-за повреждения или порезов кожи (кожное поражение), она также может поражать дыхательную (легочная сибирская язва) и желудочно-кишечная (желудочно-кишечная сибирская язва) системы.

На коже образуется струп (изъязвленная папула на коже), сопровождающиеся симптомами, включая жар, головную боль и тошноту.

Бактериальный вагиноз

Это полимикробный ЗППП (заболевание, передающееся половым путем), то есть вырабатывается несколькими бактериями. К таким бактериям относятся Gardnerella vaginalis, виды рода Mobiluncus и Mycoplasma hominis.

Это заболевание считается легким, но очень заразным, и его симптомы: пенистые, обильные выделения из влагалища с запахом, похожим на запах рыбы, без боли, жжения или зуда.

гонорея

Еще одно бактериальное заболевание, передающееся половым путем. Это вызвано Neisseria gonorrhoeae. Этот диплококк, попав в организм, прикрепляется к слизистым клеткам через пили и белок II. Эта адгезия предотвращает его изгнание из влагалища с нормальными выделениями или мочой.

Симптомы у мужчин: желто-зеленый гной, вытекающий из уретры, частое мочеиспускание, сопровождающееся болью и ощущением жжения или жжения. Только 10-20% людей, подвергшихся воздействию бактерий, развиваются у женщин, и если у них разовьется болезнь, это может вызвать внематочную беременность и даже бесплодие.

Прочие болезни

Бактериальные заболевания, возникающие при прямом контакте, очень разнообразны как по своему происхождению, так и по своему развитию, наиболее упоминаемыми являются ЗППП, и из них можно упомянуть: мочеполовые заболевания, вызываемые микоплазмами Ureaplasma urealyticum и Mycoplasma hominis; и язвы, вызванные Haemophilus lucreyi.

К другим заболеваниям несексуального контакта, вызываемым бактериями, относятся: конъюнктивит, проказа, болезнь кошачьих царапин, газовая гангрена и многие другие.

Ссылки

1. Бактерия. В Википедии. Восстановлено с en.wikipedia.org.
2. Бинарное деление. В Википедии. Восстановлено с es.wikipedia.org.
3. Л. М. Прескотт, Дж. П. Харли и Г. А. Кляйн (2009). Microbiology, 7-е издание, Мадрид, Мексика, Mc GrawHill-Interamericana. 1220 с.
4. GJ Olsen и CR Woese (1993). Рибосомная РНК: ключ к филогении. Журнал FASEB.
5. У. Б. Уитмен, Д. К. Коулман, У. Дж. Вибе (1998). «Прокариоты: невидимое большинство». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки.
6. Д.С. Ян, К.М. Блэр, Н.Р. Салама (2016). «Сохранение формы: влияние формы клеток на выживаемость бактерий в различных средах». Обзоры микробиологии и молекулярной биологии.
7. Часть AC (2018). LPSN - Список названий прокариот, стоящих в номенклатуре (bacterio.net), 20 лет спустя. Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии.