Bakterie

1. Bakteriologia-to dział mikrobiologii, który zajmuje się budową, życiem i rolą w przyrodzie bakterii.

Bakterie ( oraz sinice)-to organizmy jednokomórkowe, bezjądrowe tworzące odrębne królestwo- Procariota we współczesnej klasyfikacji organizmów; Bakterie to mikroskopijnej wielkości (0,2-80um) organizmy, żyjące pojedynczo lub tworzące nitkowate kolonie. Komórki bakterii nie posiadają jądra, pozbawione zaś są wielu organelli charakterystycznych dla eukariotycznych komórek; mimo tego zubożenia przeprowadzają normalne procesy zachodzące w eukariotycznych komórkach a nawet inne np. wychwytywanie i wiązanie azotu atmosferycznego. Sinice i Bakterie to jedna grupa gdyż:

- posiadają duże podobieństwo w budowie

- występuje między nimi ultrastrukturalne podobieństwo w budowie tylakoidów u sinic i bakterii fotosyntezujących

-zarówno jedne jaki i drugie mają zdolność do wiązania azotu atmosferycznego

- bakterie i sinice są atakowane przez podobne wirusy

2. Pochodzenie Bakterii

Sinice i Bakterie pojawiły się pierwsze na Ziemi; najstarsze odciski mają wiek 3,1-3,5miliarda lat. Dowodem na to, że bakterie były pierwsze są stromatolity (skały biogeniczne, osadowe złożone z warstw prokariotycznych organizmów).

3. Środowisko życia Bakterii i sinic:

Bakterie zasiedlają praktycznie całą biosferę. Jednak większość wybiera płynne czy półpłynne środowiska, które są zasobne w organiczną materię. Mogą także występować przejściowo w powietrzu, kiedy są przenoszone razem z pyłem, gdzie dobrze znoszą suszę, ale tylko krótkotrwałą. To szerokie rozprzestrzenienie się bakterii jest możliwe dzięki drobnym wymiarom, ogromnej rozrodczej sile, wielkiej odporność na bardzo niekorzystne dla ich życia warunki środowiskowe i zróżnicowanych wymagań życiowych.

4. Budowa bakterii i sinic.

U bakterii brak jest jądra właściwego, które jest zastąpione nukleoidem, zbudowanym ze splątanej nukleinowej nici( genofor).Nukleoid nie jest niczym oddzielony od cytoplazmy. W plazmie jest się wiele ziarenkowatych tworów- rybosomów oraz mezosomów, którym przyporządkowuje się funkcje centrów energetycznych, podobnie jak mitochondriom u eucariota. W cytoplazmie jest także dużo substancji zapasowych: tłuszcze, węglowodany, białka, wolutyna. Protoplast otacza błona cytoplazmatyczna. Komórkę otacza różnej grubości śluzowa otoczka, która chroni organizm bakteryjny. Niektóre bakterie posiadają kurczliwe rzęski umożliwiające poruszanie się w środowisku płynnym bakterii. Na komórkowej ścianie niektórych bakterii mieszczą się fimbrie.

5. Metoda Grama.

Metoda ta polega na wystawianiu na działanie komórek bakteryjnych, utrwalonych wcześniej nad płomieniem z palnika, barwnikiem zasadowym- fioletem krystalicznym. Prawidłowo Bakterie barwią się na barwę fioletowa. Następnie działa się płynem Lugola (jest to wodny roztwór jodu w jodku potasu).Tworzy się kompleks między jodem a barwnikiem, który nie rozpuszcza się w wodzie i w alkoholu. Następnie różnicuje się Bakteryjne komórki poddając je działaniu alkoholu. Pod wpływem alkoholu komórki Gram- odbarwiają się, Zaś Gram+ zatrzymują kompleks jodu z fioletem krystalicznym.

6. Postacie bakteryjnych komórek.

- bakterie kuliste to np. ziarenkowiec

- bakterie cylindryczne np. pałeczka, laseczka

- bakterie spiralnie skręcone to np. przecinkowiec, śrubowiec

7. Wiązanie azotu bakterie.

Wiązanie azotu bakterie daje dostęp do ogromnych zawartych w atmosferze, zasobów tego pierwiastka. Prawie wszystkie organizmy nie posiadają zdolności pobierania azotu wolnego. Zdolność ta jest powszechna tylko wśród prokariontów. Dzięki mikroorganizmom proces wiązania azotu z atmosfery zachodzi na dużą skalę i posiada ogromne znaczenie- wzbogaca glebę w organiczne związki. Popularnymi glebowymi sapriopiontami są beztlenowe bakterie z rodzaju Clostridium oraz tlenowe bakterie z rodzaju Azotobakter. W następstwie ich śmierci zatrzymany w nich azot jest dostępny dla organizmów roślinnych.

8. Oddychanie wewnątrzkomórkowe:

Istotą wewnątrzkomórkowego oddychania jest całkowite lub częściowe utlenianie oddechowego substratu, z czym koreluje uwalnianie oraz magazynowanie energii do życia niezbędnej, w ATP. Częściowe utlenianie przebiega podczas beztlenowego oddychania, zaś całkowite podczas tlenowego oddychania. Zaletą tlenowego oddychania jest większa wydajność energetyczna. Liczne bakterie są beztlenowcami, czyli anaerobiontów. Energię do życia niezbędną uzyskują z rozkładu beztlenowego cukrów lub białek. Większa część bakterii to tlenowce, które pojawiły się około. 2 miliarda lat temu na Ziemi. Oddychanie przebiegać może tlenowo jak i beztlenowo. Oddychanie tlenowe przebiega następująca: np. glukozie dostarczany jest tlen, następnie w wyniku szeregu procesów związek organiczny zostaj spalony do wody i dwutlenku węgla.

Oddychanie beztlenowe to proces zwany fermentacją jak i oddychanie wykorzystujące akceptor elektronów , który jest związkiem nieorganicznym innym niż tlen.

W czasie fermentacji powstają takie produkty jak : kwas masłowy (fermentacje masłową) np. u Clostridium, alkohol ( fermentacja alkoholowa)również u Clostridium, kwas mlekowy (fermentacja mlekowa) np. u Leukobacillus , powstawać Także może kwas mrówkowy u Schigella.

Procesy beztlenowe spowodowane rozkładaniem białek przy udziale bakterii powodują gnicie.

W oddychaniu beztlenowym wykorzystującym akceptor elektronowy inny niż tlen wyspecjalizowały się takie bakterie jak : bakterie nitryfikujące oraz bakterie metanogenne redukujące CO₂ do metanu (Methanobacterium), czy redukujące żelazowe związki - Shewanella i redukujące siarczany (np. Desulfavibriol).

9. Odżywianie.

Istota odżywiania to przede wszystkim pobieranie substancji potrzebnych przez organizm, do utrzymania życiowych funkcji, ale również do wzrostu oraz rozwoju. Większość organizmów bakterii to heterotroficzne organizmy (cudzożywne). Odżywianie heterotroficzne opiera się na pobieraniu materii organicznej wytwarzanej przez inne organizmy. Duża grupa bakterii korzysta w ten sposób z organicznej, martwej materii. Tę grupę cudzożywnych bakterii nazywamy saprobiontami. Należą tu również bakterie rozkładające produkty żywnościowe, doprowadzające do psucia oraz gatunki produkujące substancje trujące dla ludzkiego organizmu. Pewne bakterie także mogą być przyczyną zakaźnych chorób roślin zwanych bakteriorazami. Często spotykaną chorobą bakteryjna roślin jest m.in. zgnilizna mokra ziemniaka. Ten gatunek bakterii również atakuje korzenie pietruszki marchwi oraz pomidora owoce.

Występują również bakterie autotroficzne (samożywne). Odżywianie autotroficzne to samodzielne wytwarzanie organicznej materii z nieorganicznej materii. Jeśli konieczna do tego energia powstała z utleniania związków prostych mineralnych to mówimy o chemosyntezie. Gdy do przyswojenia dwutlenku węgla niezbędna jest świetlna energia, to zachodzi fotosynteza. Bakterie żelaziste, azotowe, wodorowe, czy siarkowe, przeprowadzają chemosyntezę, która składa się z dwóch etapów: spalenia substratu mineralnego aby pozyskać chemiczną energię oraz asymilacji dwutlenku węgla skorelowanej z uwolnieniem energii wcześniej zmagazynowanej. Przemiany chemosyntetyczne u innych bakterii toczą się podobnie stąd ten proces odgrywa ważną funkcję w krążeniu pierwiastków w biosferze (azot, siarka, wodór, żelazo). Fotosynteza bakteryjna zachodzi w nietypowy sposób dla fotoautotropów, gdyż dzięki barwnikowi- bakteriochlorofilowi- bakterie dokonują procesów fotosyntezy w czerwonym świetle. Fotosynteza przebiega zawsze w beztlenowej atmosferze, w warstwach głębszych, zanieczyszczonych wodnych zbiorników.

10. Rozmnażanie bakterii.

Bakterie rozmnażają się wegetatywnie przez podział. Procesy płciowe mogą zachodzić lecz ich rola ogranicza się do powstawania form mieszańcowych.

Większość organizmów należących do gromady Bacteria to formy cudzożywne, tylko część jest samożywna (fotoautotrofy i chemoautotrofy). Bakterie mogą być tlenowe i beztlenowe.

Funkcje Bakterii

*uczestniczą w procesach kiszenia kapusty czy ogórków,

*biorą udział w rozkładzie martwych szczątków organizmów,

*uczestniczą w wytwarzaniu próchnicy,

*uczestniczą w obiegu takich pierwiastków jak : S, C, P , N.

*biorą udział w produkcji aminokwasów, witamin i organicznych kwasów,

*uczestniczą w oczyszczaniu biologicznym ścieków,

*wchodząc w symbiozę z roślinami ułatwiają im pobieranie związków azotowych,

*ludzie wykorzystują je przy produkcji alkoholi oraz produktów nabiałowych jak sery , jogurty, kefiry.

*wykorzystuje się je do produkcji antybiotyków, ponieważ mają zdolność do zabijania lub hamowania cyklu rozwojowego innych bakterii.