Bakterijos yra vienos iš seniausių ir labiausiai paplitusių gyvybės formų Žemėje, turinčios milžinišką įtaką žmogaus sveikatai, aplinkai ir net technologijų vystymuisi. Nors dažnai apie bakterijas galvojama kaip apie ligų sukėlėjas, jų vaidmuo nėra vien neigiamas - daugelis bakterijų rūšių yra būtinos normaliam organizmo funkcionavimui ir ekologinei pusiausvyrai pasaulyje.
Bakterijos yra vienaląsčiai mikroorganizmai, priklausantys prokariotams - tai reiškia, kad jos neturi branduolio ar kitų membrana atskirtų organelių (kaip pvz., mitochondrijų ar chloroplastų). Bakterijos aptinkamos beveik visur: vandenyje, dirvoje, ore, ant paviršių, žmogaus ir gyvūnų kūne.
Baktèrijos (gr. baktērion - lazdelė), prokariotiniai organizmai, priklausantys monerų (Monera) karalystei. Nustatyta apie 5000 rūšių. Bakterijos skirstomos į 12 grupių (pagal aminorūgščių, glicino ir cisteino, porų skaičių 16S rRNR molekulėje), šios į 33 sekcijas (pagal morfologinius ir fiziologinius požymius). Dauguma bakterijų yra vienaląstės, rečiau - daugialąstės, 1-10 µm ilgio, matomos ir optiniu mikroskopu. Forma įvairi.
Bakterijų Morfologija ir Struktūra
Tiesios lazdelės, cilindro pavidalo bakterijų ląstelės vadinamos bacilomis, lenktos lazdelės - vibrionais, rutulio formos - kokais (diplokokais, tetrakokais, streptokokais, stafilokokais), trumpos spiralės pavidalo - spirilomis, ilgos spiralės - spirochetomis. Dalis bakterijų yra kitokių, ne visada taisyklingų, formų (žvaigždės, riestainio, trikampio).
Bakterijos ląstelę dengia sienelė, kurioje yra glikopeptido. Peptidoglikano kiekis ląstelės sienelėje lemia skirtingą bakterijų dažymąsi Gramo metodu. Jeigu peptidoglikano sluoksnis yra didelis, ląstelės sienelė dažosi Gramo metodu ir bakterijos vadinamos gramteigiamomis, jei mažas - sienelė beveik nenusidažo ir bakterijos vadinamos gramneigiamomis.
Kai kurių bakterijų ląstelės sienelę dengia kapsulė ir (arba) gleivių sluoksnis, saugantis nuo pirmuonių, fagocitų, išdžiūvimo ar kitų nepalankių veiksnių. Judrios bakterijos turi plonas išaugas - žiuželius (lotynų kalba flagella), kurie sudaryti iš baltymo flagelino. Sraigtiškai sukdamiesi žiuželiai leidžia bakterijoms lėtai judėti. Bakterijų paviršiuje yra trumpų išaugėlių - fimbrijų, kurios padeda joms tvirtintis prie įvairaus substrato.
Ląstelės viduje yra citoplazma, kuri apsupta plazminės membranos, reguliuojančios medžiagų srautus į ląstelės vidų ir iš jos. Citoplazma sudaryta iš pusiau skystos terpės citozolio, kuriame yra daug ribosomų. Jose vyksta baltymų sintezė. Bakterijos neturi tikro branduolio. Jo funkcijas atlieka nukleoidas - žiedo pavidalo deoksiribonukleorūgšties (DNR) molekulė. Gali būti kelios mažesnės žiedinės DNR molekulės - plazmidės.
Fotosintetinančios bakterijos, pvz., melsvabakterės (Cyanobacter), turi šviesai jautrių pigmentų, išsidėsčiusių uždarų, plokščių diskų formos membranose - tilakoiduose.
Mitybos Tipai ir Metabolizmas
Įvairios bakterijos skiriasi medžiagų apykaita. Vienų rūšių bakterijos kvėpuoja aerobiškai, kitų - anaerobiškai. Kvėpuojančios tik laisvu deguonimi vadinamos obligatiškai aerobinėmis, deguonį imančios tik iš organinių ar neorgananinių medžiagų - obligatiškai anaerobinėmis, arba (jei naudoja ir molekulinį deguonį) fakultatyviai anaerobinėmis.
Kai kurios aerobinės bakterijos, kai terpėje yra polisacharidų ir Fe, Mn, P druskų, gamina įvairiaspalves (raudonas, geltonas, rudas) dažomąsias medžiagas (pigmentus).
Bakterijų Gyvenimo Sąlygos
Bakterijos gyvena visur, kur yra reikiamų maisto medžiagų (organinių ar neorganinių): dirvožemyje, vandenyje, augalų ir gyvūnų organizme. Turėdamos tinkamą energijos šaltinį bakterijos sintetina visas reikalingas medžiagas.
Kai kurios rūšys gali gyventi karšto vandens telkiniuose, kaistančio mėšlo ir pūdymų krūvose (termofilinės), druskožemiuose ir sūriame vandenyje (halofilinės), žemės poliarinių sričių ir šaltuose dirvožemiuose bei vandens telkiniuose, net ant ledo ar sniego (psichrofilinės), rūgščiose (acidofilinės) ir šarminėse (alkalofilinės), didelio atmosferos slėgio (barofilinės) terpėse.
Nemažai bakterijų rūšių prisitaikiusios gyventi minėtomis nepalankiomis sąlygomis, todėl vadinamos tolerantiškomis. Dauguma bakterijų yra saprofitinės, bet yra ir patogeninių, sukeliančių infekcines ligas. Kai kurios saprofitinės bakterijos, labai dideliais kiekiais patekusios į virškinamąjį traktą, sukelia apsinuodijimus, vadinamus toksinėmis infekcijomis, arba intoksikacijomis.
Judrumas ir Dauginimasis
Išskyrus kelias rūšis, rutulinės bakterijos yra nejudrios, o lazdelinės gali būti nejudrios ir judrios. Kai kurios juda išskirtose gleivėse, dauguma - virpindamos žiuželius, prisitvirtinusius po 1 viename gale (monotrichai), pluoštais (lofotrichai), po 1 abiejuose galuose (amfitrichai) ir aplink visą ląstelę (peritrichai).
Dažniausiai bakterijos dauginasi persismaugdamos pusiau ir kas 20-30 min skildamos į 2 antrines ląsteles. Kai kurios bakterijos dauginasi pumpuravimo, lytinės konjugacijos būdu.
Bakterijų Svarba Gamtoje ir Ūkyje
Bakterijos svarbios medžiagų apytakai gamtoje. Skaidydamos baltymus, riebalus, angliavandenius bei jų darinius sukelia puvimą bei rūgimą, gyvūnų, augalų ir mikroorganizmų susintetintus organinius junginius suskaido į neorganinius: C, N2, O2, P, K, Na, Cl, S ir kitus, kuriuos pasisavina aukštesnieji ir žemesnieji augalai, valo nutekamuosius vandenis ir dirvožemį.
Kai kurios bakterijos iš atitinkamų organinių junginių gamina aminorūgštis, alkoholius, pieno, propiono ir kitas rūgštis, vitaminus, antibiotikus. Užaugintomis grynomis jų kultūromis rauginama grietinė, pienas, varškė, sūriai, gaminami vaistai.
Atrinkus bakterijų biotipus, kuriuose vyksta fermentų supersintezė, gaminami fermentiniai preparatai (proteazė, amilazė, β galaktozidazė, lipazė, pektinazė). Pektinazę sintetinančios bakterijos naudojamos pluoštui greičiau atskirti nuo linų, kanapių, džiuto medienos (spalių).
Autolitotrofinės bakterijos padeda iš uolienų išgauti kitos fragmentacijos (skildamos į atskiras daleles) metalus (Fe, Au, Cu, Mn, Mo), o asimiliuojančios angliavandenilius iš giluminių žemės telkinių - naftą ir dujas.
Bakterijų Įtaka Žmogaus Organizmui
Bakterijos yra neatsiejama mūsų gyvenimo dalis - jos žmogų lydi visur ir kiekviename žingsnyje. Tinkamai suprantant jų vaidmenį, galime pasinaudoti jų teikiama nauda, kartu atsargiai vengdami potencialių rizikų. Svarbiausia - suprasti, jog ne visos bakterijos yra pavojingos. Dėmesys asmens higienai, atsakingas vaistų vartojimas ir tinkama mityba padeda palaikyti sveiką mikrobiotą bei išvengti rimtų infekcijų.
Kai kurios bakterijų rūšys ir jų poveikis:
- Gram-teigiamos bakterijos: Jų ląstelių sienelė turi storą peptidoglikano sluoksnį.
- Gram-neigiamos bakterijos: Plonesnė ląstelių sienelė, tačiau dengta papildoma membrana, todėl jos dažnai yra atsparesnės antibiotikams.
- Sporas sudarančios bakterijos: Kai kurios bakterijos sudaro sporas - labai atsparias struktūras, galinčias išgyventi ekstremaliomis sąlygomis.
- Sąlyginai patogeniškos bakterijos: Daugelis bakterijų gali būti nekenksmingos sveikiems žmonėms, bet sukelti ligas nusilpus imunitetui.
- Bifidobakterijos ir laktobacilos: Gyvena jūsų žarnyne ir padeda virškindinti angliavandenius, apsaugo nuo patogenų patekimo.
- Escherichia coli: Gali būti visiškai nekenksminga - natūraliai gyvenanti žarnyne. Tačiau tam tikri padermės (pvz., E.
- Staphylococcus aureus: Paplitusi ant odos ir gleivinių.
Viena didžiausių šiuolaikinės medicinos problemų - atsparumas antibiotikams. Tai reiškinys, kai bakterijos tampa nebejautrios vaistams, kurie iki tol jas naikindavo.