Baktérium
A Wikipédiából, a szabad lexikonból.
| Baktérium | ||
|---|---|---|
 Az Escherichia coli baktérium |
||
| Rendszertan | ||
|
||
| Baktériumtörzsek: | ||
|
Actinobacteria |
A baktériumok egysejtű, többnyire pár mikrométeres mikroorganizmusok. Változatos megjelenésűek: sejtjeik gömb, pálca, csavart stb. alakúak lehetnek. A mikrobiológia egyik ága, a bakteriológia foglalkozik a baktériumok tudományos vizsgálatával.
A Föld minden élőhelyén megtalálhatóak a baktériumok: vízben, szárazföldön vagy a levegőben, még mélytengeri hőforrásokban és nukleáris hulladékban is.[1] Egy gramm talaj kb. 40 millió, egy milliliter felszíni víz egymillió baktériumsejtet tartalmaz. A Földön pedig összesen mintegy 5 kvintillió (5 × 1030) baktérium élhet.[2] A baktériumok alapvető szerepet töltenek be a bioszféra anyagforgalmában, mint például a légköri nitrogén megkötésében. Ennek ellenére a baktériumfajok nagy részét nem ismerjük: a baktériumtörzsek fele rendelkezik csak olyan fajokkal, amelyek laboratóriumi körülmények között tenyészthetők.[3]
Tízszer annyi baktérium van az emberi testben, mint emberi sejt. A legtöbb baktérium a bőr felszínén és az emésztőrendszerben található.[4] A baktériumok nagy része ártalmatlan vagy hasznos, de akadnak olyan ún. patogén baktériumok is, amelyek olyan fertőző megbetegedéseket okoznak, mint a kolera vagy a lepra. A leggyakoribb bakteriális megbetegedés a tuberkulózis (TBC), amely évente kétmillió embert öl meg, főleg a Száhel-övezetben, Afrikában. A fejlett országokban antibiotikumokat használnak a fertőzések leküzdésére, ennek eredményeként egyre több az antibiotikumrezisztens baktériumtörzs. Az iparban a szennyvíztisztításban, a tejtermékek gyártásában, az antibiotikumok és más szerves anyagok előállításában használnak baktériumokat.[5]
A baktériumok prokarióta szervezetek, tehát szemben az állatokkal és más eukariótákkal, nincs körülhatárolt sejtmagjuk, sem sejtorganellumuk. Ámbár hagyományosan baktériumnak neveznek minden prokariótát, a tudományos nevezéktan az utóbbi pár évben megváltozott, miután molekuláris biológiai módszerekkel a prokariótákat sikerült két alapvetően eltérő felépítésű és evolúciójú csoportra különíteni.[6]
Tartalomjegyzék |
[szerkesztés] Rendszertani helyük
A legújabb rendszertani osztályozás szerint az élőlények három nagy doménjét vagy birodalmát különítik el: az archeákat, a baktériumokat és az eukariótákat. Az archeákat és a baktériumokat együtt prokariótáknak (valódi sejtmag nélkülieknek) nevezik, velük szemben az eukarióták a valódi sejtmaggal rendelkező élőlények.
A baktériumok törzsei közé tartoznak a cianobaktériumok (Cyanobacteria), amelyeket régebben kékmoszatok néven az eukarióták (azon belül a növények) között tárgyaltak, mivel számos fajuk moszatokra emlékeztető fonalas, ill. lemezes telepeket alkot.
[szerkesztés] Felfedezésük
A 17. század második felében Antoni van Leeuwenhoek holland természettudós készített először fénymikroszkópot, amivel körülbelül kétszázszoros nagyításra volt képes. Ezzel a készülékkel folytatta vizsgálatait 1673-tól kezdve, majd 1683-ban saját szájából származó nyálmintában talált baktériumokat. Robert Hooke 1665-ben rajzos albumot adott ki mikroszkópos vizsgálatairól, amely sokáig a biológiai kutatások alapjául szolgált. Tőle származtatják a sejt elnevezést is.
Robert Koch 19. századi német orvosbiológus nevéhez fűződik számos baktériumfaj azonosítása. Különböző laboratóriumi technikái (például a lemeztenyészet) segítségével elkülönítette és azonosította a tuberkulózis- és kolerabaktériumot. 1878-ban Louis Pasteur bizonyította a mikrobák szerepét az erjedéssel, rothadással és fertőzésekkel kapcsolatban. Pasteur elmélete alapján Joseph Lister (1827-1912) angol sebész felismerte, hogy a sebfertőzés okozói is baktériumok és orvosi műszereit karbolsavval sterilizálta.
1931-től, az elektronmikroszkóp megalkotásától a baktériumok vizsgálata még apróbb részletekre terjedhetett ki.
Az utóbbi évek makroszkopikus és mikroszkopikus mérettartomány határára koncentráló tengerbiológiai kutatásainak köszönhető számos óriási méretű baktériumfaj felfedezése is. Ilyen fajok az átlagosan 200-700 × 80 μm-es Epulopiscium fishelsoni (1985, baktériumként azonosítva 1993-ban) és az akár 750 μm (0,75 mm) sejtátmérőjű Thiomargarita namibiensis (1999).
[szerkesztés] Felépítés
A baktériumsejtek alkotórészeit esszenciális, a fennmaradáshoz elengedhetetlen; és járulékos részekre lehet bontani. Esszenciális alkotórészek közé soroljuk a maganyagot, a citoplazmát és a sejtmembránt. Az örökítőanyag, a DNS a sejtplazmában (citoplazma) található, nem veszi körül maghártya, így nukleoidnak nevezzük. A prokarióta DNS, mely mindig haploid genom, hisztonokat nem, de hisztonszerű fehérjéket tartalmaz. A 80%-os víztartalommal rendelkező sejtplazmában találhatók a fehérjeszintézist végző riboszómák, jóval nagyobb számban, mint az eukariótákban.
Az örökítőanyagot és az azt körülvevő sejtplazmát sejtmembrán burkolja, amely szoros kapcsolatban áll a sejtet kívülről határoló sejtfallal. Foszfolipidekből és fehérjékből álló kettős hártya, melynek szerepe sokrétű: a DNS a mezoszómához tapad a membránon; a légzési enzimek is a membrán lemezes betüremkedéseiben helyezkednek el, illetve a bioszintetikus, metabolikus reakciók egy része is a hártya mentén folyik.
A baktériumok sejtfala homogén védőréteget alkot: véd a környezeti hatásoktól és betegséget okozó baktériumoknál a gazdatest immunrendszere ellen. Anyaga elsősorban peptidoglikán (egy fehérje és szénhidráttartalmú polimer), ami a Gram-pozitív baktériumoknál Gram-festéssel mutatható ki. A sejtfal fontos szerepet játszik a sejt magas ozmózisnyomásának fenntartásában, ami a légköri nyomás tizenötszöröse is lehet. Sok antibiotikum, például a penicillin, a sejtfalat szintetizáló folyamatokba tud beavatkozni.
Járulékos alkotórészek közé tartozik még a sejtfalon kívül a tok vagy nyálkás burok, és egyes fajok aktív helyváltoztató mozgásra is képesek ostoruk, csillójuk segítségével.
A fimbriák, pilusok, spórák a szaporodásban, az egyed fennmaradásában játszanak szerepet.
Önállóan és csoportokba, telepekbe rendeződve élhetnek. A gömb (coccus) alakú baktériumok egyesével (coccus), kettesével (diplococcus), négyesével (tetracoccus), fonálszerűen (streptococcus) vagy fürt formában (staphylococcus) rendeződhetnek el. A pálcika alakú baktériumokat bacillusoknak nevezzük. Ezek lehetnek egyenes (pálca), görbült (vibrio), csavarodott (spirillum) vagy csavarodott-hajlékony (spirochaeta) alakúak. A képen ábrázolt Escherichia coli pálca alakú bacilus.
[szerkesztés] Szaporodás
Szaporodásuk egyszerű osztódás, azaz bináris hasadás. Ez kedvező körülmények között akár 20-30 percenként is megtörténhet, így rendkívül gyorsan el tudnak szaporodni. Egyes baktériumok spóraképzésre is képesek.
A gyors reprodukció miatt a genetikai állomány megkettőződése folyamatosan zajlik. Még mielőtt az első kettőződés végbemenne, megkezdődik a következő. Ezért egy időben több replikációs villát is láthatunk a DNS-en.
[szerkesztés] Életmód
Nagy részük heterotróf módon táplálkozik, vagyis szerves anyagot vesz fel a környezetéből. Egyik csoportjuk szaprofita, a talajban a szerves anyagok lebontását végzik, cellulózbontók és rothasztók, a tejsavas és az ecetsavas erjedést okozók. Másik csoportjuk parazita, élő szervezetekbe jut, és ott súlyos betegségeket okozhat. Ilyenek a tüdőgyulladás, a vérhas, a kolera, a szifilisz, a tífusz kórokozói.
Kisebb csoportjuk autotróf anyagcseréjű, vagyis szervetlen anyagokkal táplálkozik. Kemoszintetizáló baktériumok például a talajban élő nitrifikáló baktériumok. Fotoszintetizálók a bíborszínű kénbaktériumok.
[szerkesztés] Baktériumok haszna és veszélyeik
A. orsó alakú;
B. coccus (gömb);
C. staphylococcus (szőlőfürt);
D. diplococcus (kettős gömb);
E. spirális;
F. üstökös alakú.
A baktériumok elengedhetetlenül fontosak a környezet számára, de ugyanakkor veszélyesek lehetnek bizonyos élőlényekre.
A talajban élő nitrifikáló baktériumok például a légköri nitrogént kötik meg, így könnyen felvehető nitrogént biztosítanak olyan növényeknek, amelyek maguktól nem képesek a molekuláris nitrogén megkötésére. A legtöbb állat emésztőrendszerében is baktériumok élnek, melyek az olyan tápanyag lebontását végzik, amelyet a gazdaszervezet magától nem képes felhasználni.
Figyelemreméltó a baktériumok ilyenfajta lebontóképessége. Emiatt az iparban is hasznosítják: hulladékfeldolgozásban, szennyvíztisztításban, speciális szerves alapanyagú üveget kristályosíttatnak baktériumokkal. Erősen ellenálló anyagokat, például szénhidrogéneket is képesek bontani, melyek a kőolaj összetevői. Ezért használhatják olajfoltok megszüntetésére (sikeresen alkalmazták ezt a módszert az 1989-es Exxon Valdez-i olajszennyezésnél). Az élelmiszeriparban (akárcsak a gombákat) gyakran használnak baktériumokat különböző erjesztett termékek gyártására (sajt, joghurt, savanyúságok, ecet, bor stb.).
A vírusok mellett nagy szerepük van a betegségek, fertőzések kialakításában. A fertőzés létrejöhet érintkezéssel, táplálékkal, levegőben vagy víz útján. A növényi kórokozókra példa az almafélék tűzelhalásos megbetegedéséért felelős Erwinia amylovora baktérium. A baktériumok állnak számos emberi megbetegedés mögött: különféle gyulladások, mint a mandulagyulladás, középfülgyulladás, szőrtüszőgyulladás, pattanás; gyomorrontást, hasmenést okozó fertőzések, mint a szalmonella, campylobacteriosis, vérhas, kolera; olyan ismert betegségek, mint a pestis, lepra, TBC (tuberkulózis), skarlát, tetanusz (vérmérgezés) és számos nemi betegség, mint a gonorrhea (tripper, kankó) vagy a vérbaj (szifilisz).
[szerkesztés] Védekezés
A baktériumfertőzés elleni védekezés módjai:
- Higiénia – Járvány idején kerülni kell a tömegeket, gyakran kell tisztálkodni, kezet mosni. Csak ivóvízből szabad inni, az élelmiszereket pedig lehetőleg frissen kell fogyasztani. Az orvosi műszereket használat előtt sterilizálni kell. Védőoltás, injekció beadása, sebészeti beavatkozás előtt a bőrt alkohollal kell fertőtleníteni.
- Jó kondíció – Kevésbé betegszünk meg, ha közérzetünk, testi, lelki állapotunk jó, ha eleget mozgunk, egészségesen táplálkozunk.
- Védőoltás – A baktériumos megbetegedések megelőzésének is eszköze lehet a védőoltás.
- Antibiotikum – A már kialakult baktériumos megbetegedések ellenszere, baktériumölő, vagy szaporodását gátló anyag. Ügyelni kell az orvos által előírt adagolás betartására, különben az antibiotikummal szemben ellenálló, rezisztens baktériumok kifejlődését segíthetjük elő.
[szerkesztés] Festési eljárások
A baktériumokat különböző festési eljárásokkal szembeni viselkedés alapján is szokták csoportosítani. Az egyik ilyen eljárás a Gram-festés, melynek során kristályibolya (vagy genciánaibolya)-festékkel megfestik a baktériumkészítményt, majd etanollal mosási próbát végeznek. Gram-pozitív baktériumok esetén a festék a sejtfalból nem mosható ki, míg a Gram-negatív baktériumoknál igen. Ezért a Gram-negatív baktériumok láthatóvá tétele érdekében további fukszinos festést alkalmaznak. A Gram-pozitív baktériumok pl. a tüdőgyulladást okozó Streptococcus-fajok, Gram-negatív az emberi bélcsatornában élő Escherichia coli.
A Ziehl-Nielsen festést alkalmazzák a Mycobacterium tuberculosis egyedeinek kimutatására. Forró fenolos fukszinnal festenek, ami ebből a fajból nem oldódik ki. Így a hátteréhez mérten sötétebb színt vesz fel.
A Corynebacterium dyphteriaea foszfáttartalmú volutinszemcséit , az ún. Babes-Ernst-szemcséit is láthatóvá lehet tenni Neisser-festéssel.
[szerkesztés] Endoszimbionta-elmélet
Lynn Margulis (1938-) amerikai kutató 1967-ben publikált tanulmányában szerepelt először az endoszimbionta-elmélet. Az elmélet szerint két sejtszervecske: a mitokondrium és a kloroplasztisz (színtest) ősi prokarióta baktériumokból fejlődhetett ki az evolúció során. Margulis szerint egy ősi eukarióta sejt feltehetően bekebelezett egy kisebb prokarióta sejtet, ami tovább élt a sejten belül, és az együttélés sikeres sejtkapcsolatnak bizonyult. Az elmélet bizonyítéka lehet az, hogy a mitokondrium és a színtest
- saját örökítőanyaggal rendelkezik, ami a prokariótákhoz hasonlóan kör alakú DNS;
- osztódása a sejt osztódásától független;
- bakteriális méretű;
- saját enzimatikus apparátussal rendelkezik.
[szerkesztés] Források
- Általános mikrobiológia, szerk.: Pesti Miklós, Dialóg Campus Kiadó, Budapest-Pécs, 2001, ISBN 9639123714
- Orvosi mikrobiológia, szerk. Gergely Lajos, Semmelweis Kiadó, Budapest, 1999, ISBN 9638154394
[szerkesztés] Referenciák
- ↑ Fredrickson J, Zachara J, Balkwill D, et al (2004). "Geomicrobiology of high-level nuclear waste-contaminated vadose sediments at the hanford site, washington state". Appl Environ Microbiol 70 (7): 4230 – 41. PMID 15240306.
- ↑ Whitman W, Coleman D, Wiebe W (1998). "Prokaryotes: the unseen majority". Proc Natl Acad Sci U S A 95 (12): 6578 – 83. PMID 9618454.
- ↑ Rappé M, Giovannoni S. "The uncultured microbial majority". Annu Rev Microbiol 57: 369 – 94. PMID 14527284.
- ↑ Sears C (2005). "A dynamic partnership: Celebrating our gut flora". Anaerobe 11 (5): 247 – 51. PMID 16701579.
- ↑ Ishige T, Honda K, Shimizu S (2005). "Whole organism biocatalysis". Curr Opin Chem Biol 9 (2): 174 – 80. PMID 15811802.
- ↑ Woese C, Kandler O, Wheelis M (1990). "Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya". Proc Natl Acad Sci U S A 87 (12): 4576 – 9. PMID 2112744.
[szerkesztés] Külső hivatkozások
 |
Biológia portál |
Based on work by