Bakterije so najstarejši organizem na zemlji, pa tudi najpreprostejši v svoji strukturi. Sestavljen je iz samo ene celice, ki jo lahko vidimo in preučujemo le pod mikroskopom. Značilna lastnost bakterij je odsotnost jedra, zato bakterije uvrščamo med prokarionte.
Nekatere vrste tvorijo majhne skupine celic; takšni skupki so lahko obdani s kapsulo (ovojem). Velikost, oblika in barva bakterij so zelo odvisne od okolja.
Glede na obliko delimo bakterije na: paličaste (bacile), kroglaste (koke) in zavite (spirile). Obstajajo tudi modificirani - kubični, v obliki črke C, v obliki zvezde. Njihova velikost se giblje od 1 do 10 mikronov. Nekatere vrste bakterij se lahko aktivno premikajo s pomočjo bičkov. Slednje včasih dvakrat presegajo velikost same bakterije.
Vrste bakterijskih oblik
Za gibanje bakterije uporabljajo flagele, katerih število je različno - ena, par, snop bičkov. Tudi lokacija bičkov je drugačna - na eni strani celice, ob straneh ali enakomerno porazdeljena po celotni ravnini. Tudi eden od načinov gibanja se šteje za drsenje zaradi sluzi, s katero je prekrit prokariont. Večina ima vakuole v citoplazmi. Prilagajanje kapacitete plina v vakuolah jim pomaga pri premikanju navzgor ali navzdol v tekočini, pa tudi pri premikanju skozi zračne kanale prsti.
Znanstveniki so odkrili več kot 10 tisoč vrst bakterij, vendar jih je po predpostavkah znanstvenih raziskovalcev na svetu več kot milijon vrst. Splošne značilnosti bakterij omogočajo določitev njihove vloge v biosferi, pa tudi preučevanje strukture, vrst in klasifikacije bakterijskega kraljestva.
habitati
Enostavnost zgradbe in hitrost prilagajanja okoljskim razmeram je pripomogla k širjenju bakterij po širokem območju našega planeta. Obstajajo povsod: voda, zemlja, zrak, živi organizmi - vse to je najbolj sprejemljiv habitat za prokarionte.
Bakterije so bile najdene tako na južnem polu kot v gejzirjih. So na oceanskem dnu, pa tudi v zgornjih plasteh Zemljine zračne lupine. Bakterije živijo povsod, vendar je njihovo število odvisno od ugodnih razmer. Na primer, veliko število bakterijskih vrst živi v odprtih vodnih telesih, pa tudi v tleh.
Strukturne značilnosti
Bakterijska celica se ne razlikuje le po tem, da nima jedra, ampak tudi po odsotnosti mitohondrijev in plastid. DNK tega prokarionta se nahaja v posebni jedrski coni in ima obliko nukleoida, zaprtega v obroč. Pri bakterijah celično strukturo sestavljajo celična stena, kapsula, kapsuli podobna membrana, bički, pili in citoplazemska membrana. Notranjo strukturo tvorijo citoplazma, granule, mezosomi, ribosomi, plazmidi, vključki in nukleoidi.
Celična stena bakterij opravlja funkcijo obrambe in podpore. Skozenj zaradi prepustnosti lahko prosto tečejo snovi. Ta lupina vsebuje pektin in hemicelulozo. Nekatere bakterije izločajo posebno sluz, ki lahko pomaga zaščititi pred izsušitvijo. Sluz tvori kapsulo - polisaharid po kemični sestavi. V tej obliki je bakterija sposobna prenesti tudi zelo visoke temperature. Opravlja tudi druge funkcije, na primer lepljenje na katero koli površino.
Na površini bakterijske celice so tanke beljakovinske resice – pili. Lahko jih je veliko. Pili pomagajo celici pri prenosu genetskega materiala in zagotavljajo tudi oprijem na druge celice.
Pod ravnino stene je troslojna citoplazemska membrana. Zagotavlja transport snovi in ima tudi pomembno vlogo pri nastajanju spor.
Citoplazma bakterij je v 75 odstotkih sestavljena iz vode. Sestava citoplazme:
- ribice;
- mezosomi;
- amino kisline;
- encimi;
- pigmenti;
- sladkor;
- granule in vključki;
- nukleoid.
Presnova v prokariontih je možna tako s sodelovanjem kisika kot brez njega. Večina se jih prehranjuje z že pripravljenimi hranili organskega izvora. Zelo malo vrst je sposobnih samih sintetizirati organske snovi iz anorganskih. To so modrozelene bakterije in cianobakterije, ki so imele pomembno vlogo pri oblikovanju ozračja in njegovem nasičenju s kisikom.
razmnoževanje
V pogojih, ugodnih za razmnoževanje, se izvaja z brstenjem ali vegetativno. Nespolno razmnoževanje poteka v naslednjem zaporedju:
- Bakterijska celica doseže največjo prostornino in vsebuje potrebno zalogo hranil.
- Celica se podaljša, na sredini se pojavi pregrada.
- Znotraj celice pride do delitve nukleotida.
- Glavna in ločena DNK se razhajata.
- Celica je razdeljena na pol.
- Preostala tvorba hčerinskih celic.
Pri tej metodi razmnoževanja ni izmenjave genetskih informacij, zato bodo vse hčerinske celice natančna kopija matere.
Bolj zanimiv je proces razmnoževanja bakterij v neugodnih razmerah. O sposobnosti bakterij za spolno razmnoževanje so znanstveniki izvedeli relativno nedavno - leta 1946. Bakterije nimajo delitve na ženske in zarodne celice. Imajo pa drugačen DNK. Dve takšni celici, ko se približujeta druga drugi, tvorita kanal za prenos DNK, pride do izmenjave mest - rekombinacije. Proces je precej dolg, rezultat tega sta dva popolnoma nova posameznika.
Večino bakterij je zelo težko videti pod mikroskopom, saj nimajo svoje barve. Nekaj sort je vijoličnih ali zelenih zaradi vsebnosti bakterioklorofila in bakteriopurpurina. Čeprav, če upoštevamo nekatere kolonije bakterij, postane jasno, da sproščajo barvne snovi v okolje in pridobijo svetlo barvo. Da bi podrobneje preučili prokarionte, jih obarvamo.
Razvrstitev
Razvrstitev bakterij lahko temelji na indikatorjih, kot so:
- Oblika
- način potovanja;
- način pridobivanja energije;
- odpadki;
- stopnjo nevarnosti.
Bakterije simbiontiživijo v partnerstvu z drugimi organizmi.
Bakterije saprofitiživijo na že odmrlih organizmih, proizvodih in organskih odpadkih. Prispevajo k procesom gnitja in fermentacije.
Razpad čisti naravo trupel in drugih odpadkov organskega izvora. Brez procesa razpadanja ne bi bilo kroženja snovi v naravi. Kakšna je torej vloga bakterij pri kroženju snovi?
Bakterije razpadanja so pomočniki pri procesu razgradnje beljakovinskih spojin, pa tudi maščob in drugih spojin, ki vsebujejo dušik. Ko izvedejo zapleteno kemično reakcijo, prekinejo vezi med molekulami organskih organizmov in zajamejo beljakovinske molekule, aminokisline. Pri cepljenju molekule sproščajo amoniak, vodikov sulfid in druge škodljive snovi. So strupeni in lahko povzročijo zastrupitve pri ljudeh in živalih.
Bakterije gnilobe se v ugodnih razmerah zanje hitro razmnožujejo. Ker to niso samo koristne bakterije, ampak tudi škodljive, so se ljudje naučili predelati, da bi preprečili prezgodnje gnitje izdelkov: sušiti, kisati, soliti, kaditi. Vsa ta zdravljenja ubijajo bakterije in preprečujejo njihovo razmnoževanje.
Fermentacijske bakterije s pomočjo encimov lahko razgradijo ogljikove hidrate. Ljudje so to sposobnost opazili že v davnih časih in jih uporabljajo za izdelavo mlečnokislinskih izdelkov, kisov in drugih živilskih izdelkov še danes.
Bakterije, ki delujejo v povezavi z drugimi organizmi, opravljajo zelo pomembno kemično delo. Zelo pomembno je vedeti, katere vrste bakterij so in kakšne koristi ali škodo prinašajo naravi.
Pomen v naravi in za človeka
Velik pomen številnih vrst bakterij (v procesih gnitja in različnih vrst fermentacije) je bil že omenjen zgoraj; izpolnjevanje sanitarne vloge na Zemlji.
Bakterije imajo tudi veliko vlogo v kroženju ogljika, kisika, vodika, dušika, fosforja, žvepla, kalcija in drugih elementov. Številne vrste bakterij prispevajo k aktivni fiksaciji atmosferskega dušika in ga pretvorijo v organsko obliko, kar prispeva k povečanju rodovitnosti tal. Posebej pomembne so tiste bakterije, ki razgrajujejo celulozo, ki so glavni vir ogljika za vitalno aktivnost talnih mikroorganizmov.
Bakterije, ki reducirajo sulfate, sodelujejo pri tvorbi olja in vodikovega sulfida v zdravilnem blatu, tleh in morjih. Tako je plast vode, nasičena z vodikovim sulfidom v Črnem morju, posledica vitalne aktivnosti bakterij, ki reducirajo sulfat. Dejavnost teh bakterij v tleh povzroči nastanek sode in zasoljevanje tal s sodo. Bakterije, ki reducirajo sulfat, spremenijo hranila v tleh riževih nasadov v obliko, ki postane dostopna koreninam pridelka. Te bakterije lahko povzročijo korozijo kovinskih podzemnih in podvodnih struktur.
Zahvaljujoč vitalni aktivnosti bakterij se tla osvobodijo številnih produktov in škodljivih organizmov ter nasičijo z dragocenimi hranili. Baktericidni pripravki se uspešno uporabljajo za boj proti številnim vrstam škodljivcev žuželk (koruzna vešča itd.).
Številne vrste bakterij se uporabljajo v različnih industrijah za proizvodnjo acetona, etilnega in butilnega alkohola, ocetne kisline, encimov, hormonov, vitaminov, antibiotikov, beljakovinskih in vitaminskih pripravkov itd.
Brez bakterij so nemogoči procesi pri strojenju usnja, sušenju tobačnih listov, izdelavi svile, kavčuka, predelavi kakava, kave, sečenju konoplje, lanu in drugih vlaknatih rastlin, kislem zelju, čiščenju odplak, izpiranju kovin itd.