Bakterie

Tento článek je o jediném celled prokaryotes. Pro tyč rodina hmyzu Bacteriidae, vidět hmyz tyče.

? Baktérie
Escherichia coli
Vědecká klasifikace
Doména: Bakterie
Podskupiny
Actinobacteria Aquificae Bacteroidetes/Chlorobi Chlamydiae/Verrucomicrobia Chloroflexi Chrysiogenetes Sinice Deferribacteres Deinococcus-Thermus Dictyoglomi Fibrobacteres/Acidobacteria Firmicutes Fusobacteria Gemmatimonadetes Nitrospirae Planctomycetes Proteobacteria Spirochaetes Thermodesulfobacteria Thermomicrobia Thermotogae

Bakterie (singulární: baktérie) být hlavní skupina živých organismů. Termín “baktérie” různě platily o celém prokaryotes nebo k hlavní skupině jich, jinak nazvaný eubacteria, se spoléhat na myšlenky na jejich vztahy. Tady, baktérie jsou používány specificky se odkazovat na eubacteria. Další hlavní skupina baktérií (použitý v nejširší, non-smysl taxonomic) být Archaea. Studie baktérií je znána jak bakteriologie, subfield mikrobiologie.

Baktérie být nejhojnější všech organismů. Oni jsou všudypřítomní v půdě, vlhnout, a jako symbionts jiných organismů. Mnoho pathogens je baktérie. Nejvíce být minuta, obvykle jediný 0.5-5.0 μm v jejich nejdelší dimenzi, ačkoli baktérie obra jako Thiomargarita namibiensis a Epulopiscium fishelsoni smět pěstovat minulost 0.5 mm ve velikosti. Oni obecně mají buněčné stěny, jako rostlina a houbové buňky ale bakteriální buněčné stěny jsou normálně rozlišeni peptidoglycan místo celulózy (jak v rostlinách) nebo chitin (jak v houbách), a být ne homologní s eukaryotic buněčnými stěnami. Mnoho pohybu kolem flagella používání, který být různý ve struktuře od flagella jiných skupin.

história

První baktérie byly pozorovány Anton dodávkou Leeuwenhoek v 1674 používání jeden-mikroskop čočky jeho vlastního návrhu. Jméno baktérie byl představen hodně pozdnější, Ehrenberg v 1828, odvozený z řeckého slova βακτηριον znamenat “malou tyč”. Protože obtíže v popisovat baktérie jednotlivce a důležitost jejich objevu k polím takový jako medicína, biochemie a geochemistry, historie baktérií je obecně popisována jako historie mikrobiologie.

Buněčná struktura

prokaryota buněčná struktura

Jak prokaryotes všechny baktérie mít relativně jednoduchou buněčnou strukturu postrádat jádro buňky a organelles takový jako mitochondria a chloroplasts. Většina baktérií je relativně malé a vlastní výraznou buňku a kolonie morphologies (tvary) jak popsala dole. Nejvíce důležitá bakteriální strukturální charakteristika je buněčná stěna. Baktérie mohou být rozděleny do dvou skupin (Gram pozitivní a Gram zápor) založený na rozdílech ve struktuře buněčné stěny jak odhalený Gram barvením. Gram pozitivní bakterie má buněčnou stěnu obsahující tlustou peptidoglykanovou vrstvu a teichoické kyseliny, zatímco gram negativní bakterie mají vnější membránu liposacharidu a tenkou peptidoglykanovou vrstvu umístěnou v periplazmu (oblst mezi vnější a plazmatickou membránou). Mnoho bakterií obsahuje jiné extracelulární struktury jako je flagella a fimbrie, které jsou používány pro motilitu, respektive připojení a konjugaci. Některé bakterie také obsahují kapsle nebo slizové vrstvy, které tké slouží k bakteriálnímu připojení k povrchovým nebo bioilmovým formacím. Bakterie obsahují relativně málo intracelulárních struktur v porovnání s eukaryoty, ale obsahují superstočený chromozom, ribozomi a několik dalších specifických struktur jsko intracelulární membrány, struktury pro uchování živin, plynové váčky a magnetosomy. Nějaké baktérie být schopný endospores tváření, který dovolí jim přežít extrém environmentální a chemikálie zdůrazní. Tato vlastnost je omezená na přesné Gram pozitivní organismy takový jak Bacillus a Clostridium.

Metabolismus

Na rozdíl od vyšších organismů, baktérie vystavit extrémně širokou paletu metabolických typů. Ve skutečnosti, to je široce připustil, že eukaryotic metabolismus je velmi derivát bakteriálního metabolismu se mitochondria mít pocházející z počtu řádků uvnitř?-Proteobacteria a chloroplasts od Cyanobacteria starověkými endosymbiotic událostmi. Bakteriální metabolismus může být rozdělen široce na východisku pro elektronové donory a elektronové donory a zdrojem uhlíku použitý. Většina baktérií je heterotrophic; používat organické sloučeniny uhlíku jako jak uhlík tak energetické zdroje. V aerobních organismech, kyslík je používán jako terminálový elektronový donor. V anaerobních organismech jiné anorganické sloučeniny, takový jako dusičnan, sulfát nebo oxid uhličitý jako terminálové elektronové donory vést k environmentálně důležitým procesům denitrification, redukce sulfátu a acetogenesis, příslušně. Non-dýchací anaerobes používají fermentaci, aby tvořil energii a barvivost, vylučovat metabolické vedlejší produkty (takový jako ethylalkohol ve vaření) jako odpad. Fakultativní anaerobes může přepnout mezi fermentací a různými terminálovými elektronovými donory spoléhat se na environmentální podmínky ve kterém oni shledají sám. Jako alternativa k heterotrophy mnoho baktérií je phototrophic nebo chemolithotrophic, použití světla nebo anorganické elektronové donory pro dýchání. Obyčejné anorganické elektronové donory jsou vodík, čpavek (vést k nitrification), žehlit a několik redukovaných sloučenin síry. V jak aerobních phototrophy tak chemolithotrophy kyslík je používán jako terminálový elektronový donor, chvíle v anaerobních podmínkách anorganické sloučeniny (vidět nahoře) být používán místo toho. Nejvíce phototrophic a chemolithotrophic organismy jsou autotrophic, znamenat, že oni dostanou buněčný uhlík fixací oxidu uhličitého. Kromě uhlíku, některé organismy také připraví dusík pro plyn (fixace dusíku). Tato environmentálně důležitá zvláštnost může být nalezená v baktériích téměř všechny metabolické typy naklonily se nahoře ale je ne univerzálie. Distribuce metabolických zvláštností uvnitř skupiny organismů tradičně byla použitá definovat jejich taxonomii, ačkoli tyto zvláštnosti často nedopisují si s genetickými technikami (vidět skupiny a identifikaci dole).

Růst a reprodukce

Všechny baktérie množit přes asexuální reprodukci (dvojné štěpení) který vyústí v buněčné dělení. Dva totožný klon dceřinné buňky být produkován. Nějaké baktérie, zatímco ještě množí asexuálně, tvořit více komplexních reprodukčních struktur, které usnadní rozptýlení nově-tvořil dceřinné buňky. Příklady zahrnují rodící tělesnou formaci Myxococcus a arial formaci hyphae Streptomyces.

Pevný agar talíř s bakteriálními koloniemi

V laboratoři, baktérie být obvykle pěstován používat dvě metody, pevnou látku a kapalinu. Pevná rostoucí média takové jak agar talíře jsou používány izolovat čisté kultury bakteriálního napětí. Když kvantitace růstu nebo velké objemy buňek jsou požadovaní kapalné rostoucí středy jsou obecně používány. Vzrůst kapalných prostředí, s mícháním, nejvíce často nastane jak vyrovnat zastavení buňky usnadňovat kultury k předěl a převod se vyrovnali médiím pevné látky, ačkoli izolace buňek jednotlivce od kapalných prostředí je extrémně obtížná. V jak kapalině tak pevné látce média tam existují konečné množství živin, který počítá se studiem bakteriálního buněčného cyklu. Tyto limitace mohou být odmítány použitím chemostat, který udržuje bakteriální kulturu dolů se ustálit-říci podmínky nepřetržitým přidáním živin a odstranění odpadů a buňky. Velké chemostats jsou často používány pro průmyslový-se vyšplhat na mikrobiální procesy.

Nejvíce techniky obyčejně pěstovaly baktérie být navržený optimalizovat množství buňek produkovalo, množství času potřebovalo produkovat je, a cena produkovat je. V předurčeném člověku baktérie živiny prostředí jsou limitovány, znamenat, že baktérie nemohou pokračovat množit neurčitě. Tato konstantní limitace živin vedla evoluci mnoho různých rostoucích strategií v různých druhách organismů (vidět R/K teorie výběru). Někteří vlastní schopnost růst extrémně rychle, když živiny stanou se dostupné, takový jako formace algal (a cyanobacterial) květy, které často se vyskytují v jezerech přes léto. Jiné organismy navrhly více specializované strategie dělat je více úspěšný v krutém prostředí, takový jako výroba antibiotik Streptomyces; často u vydání pomalejšího tempa růstu. V přirozeném prostředí, mnoho organismů bydlí ve společenstvích (např. biofilms) který může počítat se zvýšenou zásobou živin a ochrany environmentálních stresů. Často tyto vztahy jsou základní pro růst zvláštního organismu nebo skupina organismů (syntrophy). Tyto evoluční taktiky k překonané živinové limitaci musí být vyřízeny v průmyslový/laboratorní bakteriální růst experiment. Například baktérie to inklinovat aglutinovat smět potřebovat více energické míchání ke zlomu oddělený nějaké velké bakteriální masy. Hlavní rostoucí atribut, který musí být rozuměl pro řízený růst je to baktérie mít definované rostoucí fáze.

Kontrolovaný bakteriální růst bude následovat tři zřetelné fáze. Téměř všechny kultury vyjedou z brát relativně starý sklad baktérií a ředit je v k čerstvým médiím; tyto buňky potřebují přizpůsobit se živinového bohatého prostředí. První fáze růstu je fáze intervalu. Fáze intervalu je období pomalého růstu. Pomalý růst je nejvíce často přisuzoval potřebu buňek přizpůsobit se rychlému růstu. Fáze intervalu má vysoká biosyntéza míry; enzymy potřebovaly metabolizovat paletu substrátů být produkován. Druhá fáze růstu je logaritmická fáze (fáze žurnálu), (a.k.a. exponenciální fáze). Fáze žurnálu je poznamenána rychlým exponenciálním růstem. Míra u kterého buňky rostou během je znán jak poměr růstu (k). Čas to vyžaduje buňky se zdvojnásobit během žurnálu fáze je znána jak životnost (g). Během fáze žurnálu, živiny jsou metabolizovány u maximální rychlosti, než oni jsou všichni uplynulí. Konečná fáze růstu je pevná fáze. Tato fáze růstu je způsobena vyčerpanými živinami. Buňky začnou zavřít jejich metabolickou aktivitu, stejně jako zhroucení jejich vlastnit žádného-základní bílkoviny. Pevná fáze je přechod od rychlého růstu k období klidu. Buňky sejít ze všech žádný nezbytné funkce, takový jako bakteriální konjugace.

Genetická variace

Baktérie, jako asexuální organismy, zdědit identickou kopii genů jejich rodiče (tj. být klonální). Všechny baktérie, nicméně, mají schopnost se vyvinout a změna jejich genetický materiál, jeden přes mutaci nebo genetickou rekombinaci. Mutace nastane v důsledku chyb dělaných během replikace genu a nejvíce často postupný. To nastane přirozeně a v důsledku přítomnosti mutagenů. Nějaké baktérie mohou zvýšit cenu mutace během DNA replikace jako odezva na stres.

Asexuální reprodukce neposkytne organismu mnoho příležitostí vypracovat jeho genom. Jisté druhy baktérií jsou také schopné vyměnění genetické informace přes bakteriální konjugaci. V konjugaci, jedna baktérie přenese genetický materiál k jinému přes most párování. Genetický materiál přenášel smět být jeden chromozomální nebo od plasmid. Konjugace zvětší genetickou proměnlivost bakteriálních populací a usnadní emergences odporu antibiotika. Toto je často myšlenka jako primitivní forma sexuální reprodukce; nicméně, od gametes (n) se nespojí k formě zygote (2n), toto nemůže být považováno za sexuální reprodukci. Schopnost přenést DNA není všudypřítomná v bakteriálním království tak všech baktériích také se spoléhat na žádného metody převodu diverzifikovat jejich DNA. Nejhojnější genetické změny v bakteriálních genomech přijdou z náhodné mutace. Jeden z nejvíce obyčejných cest ty baktérie podstoupit genetickou rekombinaci je transdukce. V procesu transdukce, vir mění DNA baktérie tím, že vstřikuje jeho vlastní do buňky. Chromozóm baktérií může pak být měněn virový DNA, a jestliže to je schopné přežít reprodukci viru. Jestliže genetický materiál viru byl kazen, ne dovolit buňce ztvárnit virové role, baktérie odkázaný pak nejvíce pravděpodobný přežít množit a procházet kolem měněného chromozómu k dceřinné buňce. Mnoho baktérií může také take-up exogenní environmentální DNA; tato metoda možná primární metoda na odpor antibiotika být přešel mezi různými druhy dokonce i různými královstvími.

Protože jejich schopnosti k rychle růst a poměrný klid se kterým oni mohou být falšováni, baktérie historicky se tvořili been workhorses pro pole molekulární biologie, genetiky a biochemie. Mutacemi výroby v baktériích a zkoumání vyplývání phenotypes, vědci byli schopní určovat funkci mnoha různých genů a enzymy. Lekce se poučily z baktérií moci pak být aplikován na více organismů komplexu, které jsou často více obtížné studovat.

Pohyb

-monotrichózní; B-Lophotrichous; C-Amphitrichous; D-peritrichální;

Motile baktérie mohou pohybovat se, používat flagella, bakteriální plachtění nebo změny buoyancy. Jedinečná skupina baktérií, spirochaetes, mít struktury podobné flagella, volal axiální vlákna, mezi dvěma blánama v prostoru periplasmic. Oni mají výrazné šroubovicové tělo, které se svíjí, zatímco to se pohybuje.

Bakteriální flagella jsou uspořádány v mnoha různých způsobech. Baktérie mohou mít jediný polární flagellum u jednoho konce buňky, chumáče mnoha flagella na jednom konci nebo flagella rozhazovali všechny přes buňku, jak s peritrichální. Mnoho baktérií (takový jak E.coli) mají dva zřetelné způsoby hnutí: předat hnutí (plavat) a padat. Padání dovolí jim reorient a představí důležitý prvek náhodnosti v jejich předním hnutí. (Vidět vnější spojení dole pro spojení na videa.)

Motile baktérie být přitahován nebo odpuzoval jistými podněty, chování volala daně - pro příklad, chemotaxis, phototaxis, mechanotaxis a magnetotaxis. V jedné zvláštní skupině, myxobacteria, individuální baktérie zaujmout tvořit roje a smět rozlišovat tvořit rodící korporace. Myxobacteria se pohybují jen když na pevných povrchách, unlike E. coli který je motile v kapalině nebo pevná média.

eště k hittorii

Baktérie vejít do široké palety tvarů

Historicky, baktérie jak původně studoval botanici byli klasifikovaní stejně jako rostliny, to je, hlavně tvarem. Baktérie přijít paleta různé buňky morphologies (tvary), včetně bacillus (prut-tvar), coccus (kulatý), spirillum (šroubovicový), a vibrio (zakřivený bacillus). Nicméně, protože jejich baktérií malé velikosti být relativně uniforma ve formě a proto klasifikace založená na morfologii byla neúspěšná. První formální klasifikační schéma bylo vyvinuto po vývoji Gram skvrny gramem Hanse Christiana, který oddělí baktérie založené na strukturálních charakteristikách jejich buněčných stěn. Toto schéma obsahovalo:

• Gracilicutes - Gram zápor špinit baktérie s druhou buněčnou membránou
• Firmicutes - Gram pozitivní špinící se baktérie s tlustou peptidoglycan zdí
• Mollicutes - Gram zápor špinit baktérie s žádnou buněčnou stěnou nebo druhou blánou
• Mendosicutes - atypically napětí barvení nyní známý patřit k Archaea

Další události (nezbytně) založený na tomto schéma vložilo srovnání baktérií založených na rozdílech v buněčném metabolismu jak stanovilo širokou paletou specifických testů. Baktérie byly také klasifikované založený na rozdílech v buněčných chemických sloučeninách takový jako mastné kyseliny, barviva a quinones například. Zatímco tato schémata počítala s rozdílností mezi bakteriálními napětími, to bylo nejasné zda tyto rozdíly reprezentovaly variaci mezi zřetelným druhem nebo mezi druhy stejného druhu. To nebylo až do využití genomu-založené techniky takový jak % guanin + cytosin rozhodnutí poměru, genom-hybridizace genomu a sekvenční zpracování genu (zvláště gen rRNA) ta mikrobiální taxonomie se vyvíjela (nebo přinejmenším se vyvíjí) do stabilního, přesného klasifikačního systému. To by mělo být známé, nicméně, že kvůli existenci četná historická klasifikace plánuje a naše aktuální chudé chápání mikrobiální různorodosti, bakteriální taxonomie zůstane měnícím se a rozšiřujícím se polem.

Výhody a nebezpečí

Baktérie jsou oba škodliví a užiteční k životnímu prostředí a zvířatům, včetně lidí. Role baktérií v nemoci a nákazy je důležitá. Nějaký akt baktérií jako pathogens a příčina tetanus, břišní tyfus, pneumonia, syphilis, cholera, jídlo-rozená nemoc, malomocenství, a tuberkulóza (TB). Sepsis, systémový infekční syndrom charakterizovaný šokem a masivním vasodilation, nebo lokalizovaná nákaza, moci být způsoben baktériemi takový jak Streptococcus, Staphylococcus, nebo mnoho gramu-baktérie záporu. Některé bakteriální infekce mohou šířit se skrz tělo hostitele a se stát systémový. V rostlinách, baktérie způsobit bod listu, fireblight, a vadne. Způsob nákazy zahrnuje kontakt, vzduch, jídlo, vodu a hmyz-nesené mikroorganismy. Hostitelé infikovaní s pathogens mohou být léčeni antibiotiky, který může být klasifikovaný jako bacteriocidal a bakteriostatický, který u koncentrací to může být podáváno v tělesných tekutinách jeden zabíjet baktérie nebo brzdit jejich růst, příslušně. Dezinfekční míry mohou být vzaty zabránit infekci baktériemi, například, kůží natírání s alkoholem předtím než prorazí kůží s jehlou stříkačky. Sterilizace chirurgických a zubních nástrojů je dělána dělat je sterilní nebo pathogen-volný předejít znečištění a nákaze baktériemi. Sanitizers a dezinfekční prostředky jsou používány zabít baktérie nebo jiné pathogens předejít znečištění a nebezpečí nákazy.

V půdě, mikroorganismy, které sídlí v rhizosphere (zóna, která zahrnuje kořenový povrch a půda, která se drží kořenu po jemném protřepávání) pomáhají v transformaci molekulárního dinitrogen plynu jako jejich zdroj dusíku, přeměňovat to na nitrogenní směsi v procesu známém jako fixace dusíku. Toto poslouží, že poskytuje snadno absorbable formu dusíku pro mnoho rostlin, který nemůže připravit dusík pro sebe. Mnoho ostatní bakterie se nalézá jako symbionts u lidí a jiné organismy. Například, přítomnost květeny střeva v tlustém střevě může pomoci zabránit růstu potenciálně škodlivých mikrobů.

Schopnost baktérií degradovat paletu organických sloučenin je významná. Vysoce specializované skupiny mikroorganismů hrají důležité role v mineralization specifických tříd organických sloučenin. Například, rozložení celulózy, který je jeden z nejhojnějších složek tkání rostliny, je hlavně způsoben aerobními baktériemi to patřit k rodu Cytophaga. Tato schopnost také byla využitá lidmi v průmyslu, zpracování odpadu a bioremediation. Baktérie schopné trávení uhlovodíky v ropě jsou často zvyklé na vyčištění nahoru olejové skvrny. Některé pláže ve zvuku Princea Williama byly oplodněny v pokusu usnadnit nárust takových bakterií po neslavný 1989 Exxon Valdez olejové skvrny. Tato úsilí byla efektivní na plážích, které nebyly příliš tlusto zakryté v oleji.

Baktérie, často v kombinaci s kvasnicemi a formami, být použit v přípravě kvasil jídla takový jako sýr, protlaky, soy omáčku, zelí, ocet, víno a jogurt. Používat techniky biotechnologie, baktérie mohou být bioengineered pro výrobu léčebných drog, takový jako inzulín, nebo pro bioremediation jedovatých pustin.

Rozmanitý

V o čtvercovém centimetru vaší ruky asi 100,000 baktérií může být najito. V lžičce půdy, asi 1 miliarda baktérií může být najito.^{[pochvalná zmínka   potřebovaný]}

Mikroorganismy jsou široce distribuované a jsou nejvíce hojné kde oni mají jídlo, vlhkost a pravou teplotu pro jejich násobení a růst. Oni mohou být neseni proudy vzduchu od jednoho místa k jinému. Lidské tělo je doma k miliardám mikroorganismů; oni mohou nalézat se na povrchách kůže, ve vnitřním ústrojí, v ústech, nosu a jiných otevřeních těla. Oni jsou ve vzduchu jeden dýchá, zalévat jedny nápoje a jídlo jeden jí.

Velký starověk baktérií umožnil jim vyvinout velké množství genetické rozdílnosti. Oni jsou daleko různorodější než pro příklad, savce nebo hmyzy. Například genetická vzdálenost mezi E. coli a Thermus aquaticus je větší než vzdálenost mezi lidmi a stromy dubu.

Zdroje

• Nějaký text u tohoto hesla byl sloučen s Nupedia článek opravňoval Bakterie, napsaný Nagina Parmar; zhodnotil a schválil skupinou biologie (editor: Gaytha Langlois, recenzent vedení: Gaytha Langlois, copyeditors vedení: Ruth Ifcher a Jan Hogle)
• Tento článek obsahuje materiál od Základ vědy publikoval NCBI, který, jako americká vládní publikace, je ve veřejné doméně u http://www.ncbi.nlm.nih.gov/About/disclaimer. html.