Bakterid

Allikas: Vikipeedia
(Ümber suunatud leheküljelt Bakter)
Edit-copy orange button.svg See artikkel vajab toimetamist. Lisainfot võib leiduda arutelulehel.
Palun aita artiklit toimetada.
Bakterid
Escherichia coli ehk soolekepike, suurendatud 25 000 korda
Taksonoomia
Domeen Bakterid Bacteria

Bakterid (Bacteria; kreeka sõnast bakteria 'kepp, sau') on kõige väiksemad (mikroskoopilised) üherakulised eeltuumsed organismid, kes suudavad iseseisvalt paljuneda ja kasvada. Baktereid uurivat teadusharu nimetatakse bakterioloogiaks.

Laias mõttes on arvatud bakterite hulka kõik prokarüoodid, see on nii pärisbakterid (Eubacteria) kui ka arhebakterid ehk arhed. Kitsamas mõttes käsitletakse bakteritena vaid pärisbaktereid. 1975–1978 hakati arhesid eraldi rühmana käsitlema. Algul peeti neid vaheastmeks rakutuumata pärisbakterite ja rakutuumaga päristuumsete organismide vahel. Hiljem näidati, et nad on eristunud väga varasel evolutsioonietapil, mistõttu fülogeneetilise süstemaatika seisukohalt lahutati bakterid arhedest.

Bakterid mängivad tähtsat rolli aineringes: lagundajatena, lämmastiku sidujatena (näiteks mügarbakterid) jm.

Sisukord

Bakterite evolutsioon [muuda]

Esimesed bakterid olid ilmselt arhebakterid, kes toitumistüübi järgi olid kemolitotroofsed. Ookeani pindmistes kihtides elavad ürgsed arhebakterid pidid omandama UV-resistentsuse. Sellest harust sai ilmselt alguse pärisbakterite evolutsioon.

UV-resistentseist baktereist arenesid esmased fotoorganotroofid (rohelised mitteväävlibakterid – Chloroflexus): valguse lõhustamise toimel tekkinud energiarikaste aktiivsete radikaalide neutraliseerimismehhanismi tekkis ilmselt energia hajutamise mehhanismist energia ülekande mehhanism ATP sünteesiks.

Süstemaatika [muuda]

Bakterid moodustavad ühe kolmest domeenist (teised kaks on arhed ja eukarüoodid). Bakterid ja arhed moodustavad prokarüootide rühma, kuid vaatamata nende nimele (arhesid nimetatakse ka arhebakteriteks), ei kuulu nad ühte domeeni.

Hõimkonnad [muuda]

Vanim elusolend [muuda]

Siiamaani on peetud vanimaks elusolendiks 25-40 miljoni aasta vanust bakterit, mis leiti merevaigus olnud mesilaselt. 250 miljoni aastane bakter leiti nimelt soolakristallidelt, mis pärinevad 610 meetri sügavuselt New Mexico soolakaevandusest.

Rühmal teadlastel õnnestus kasvatada baktereid spooridest, mis eraldati 250 miljoni aasta vanusest soolakristallist. Senitundmatu liik (praegu kasutatakse selle tähistamiseks numbrikombinatsiooni 2-9-3) kuulub ilmselt perekonda Bacillus ning teda peetakse vanimaks teadaolevaks organismiks.

Osa teadlasi väidab, et see bakter pole tegelikult nii vana.

Kasvukeskkond [muuda]

Bakterid erinevad üksteisest eeskätt elukeskkonna, samuti oma väliskuju poolest.

Baktereid elab mullas, vees ja õhus, kõikides elusates loomades ja taimedes ning surnud organismide jäänustes. 1 gramm mulda sisaldab kuni miljard bakterit, ühes piimatilgas võib neid olla sadu tuhandeid.

Baktereid leidub kõikjal, nad on biokeemiliselt väga aktiivsed ja täidavad looduse aineringes ülitähtsat osa. Loomade seedekulglas võtavad bakterid osa seedimisest, peremeesorganism tarvitab mõningaid bakterite elutegevuses tekkinud vitamiine. Taimede juurtel elavad bakterid aitavad taimedel toituda.

Bakterite elutegevust mõjutavad temperatuur, soolsus, pH, kiirgus jt. Enamik baktereid eelistab mõõdukat temperatuuri ja soolasust ning neutraalset pH-d. Kiirgus mõjub paljunemisele negatiivselt. Ekstremofiilid on bakterid, kes taluvad hästi äärmuslikke keskkonnatingimusi, nad kuuluvad enamasti arhede hulka.

Bakteri mikrokeskkond on organismi lähiümbrus. Bakteritele meeldib kasvada kinnitatuna tahkele pinnale, sest sinna absorbeeruvad toitained ja see soodustab bakterite kasvamist. Seal moodustub biokile: õhuke kiht, mis koosneb bakteritest. Bakterite kleepumisel tahkele pinnale osalevad piilid ning kapsel, näiteks hambakatt.

Bakterid on erakordselt vastupidavad. Nad võivad elutseda praktiliselt igasuguses keskkonnas, alates kuumaveeallikatest kuni arktilise pakaseni.

Paljud bakterid võivad moodustada spoore. Need on tillukesed kapslid, milles bakter võib eluvõime säilitada aastate kestel, taludes hästi nii kuivamist, suurt kuumust kui ka desinfektsioonivahendeid.

Vaid vähesed tõvestavatest bakteritest moodustavad spoore.

Suurus, kuju ja ehitus [muuda]

Bacteria shape.png


A. batsill (bacillus) – pulkjad, ka niitjad
B. kokk (coccus) – kerakujulised
C. kerakujulised - parv
D. kerakujulised - paaris
E. spirill (spirillum) – nõrgalt keerdunud
F. vibrioon (vibrio) – komajad

  • Vibrioonid, spirillid ja spiroheedid kokku on kruvibakterid
  • spiroheet (spirochaetum) – tugevalt keerdunud (keeritsbakterid)

Bakterid on eeltuumsed (prokarüootsed) organismid, sest neil puudub rakutuum.

Bakterid on värvusetud, sinised või punakad, erineva kujuga, üksikud või ahelatena.

Bakterite keskmine pikkus on mõni mikromeeter (erandlikult kuni 100 μm = 0,1 mm). Bakterirakk on ehituselt lihtsam eukarüootsest rakust, ega sisalda viimasele omaseid membraanseid organelle.

Kuigi bakterirakud on keerukama ehitusega kui viirused, on nad siiski väga lihtsad. Nende ehitus on kindlaks tehtud enam kui tuhandekordse suurendusega optiliste mikroskoopide ja saja tuhande kordse suurendusega elektronmikroskoopide abil. Kõiki bakterirakke ümbritseb tihe rakukest, mistõttu toit saab rakku siseneda ainult lahustunud kujul. Rakukesta ehituse järgi jaotatakse bakterid spetsiaalse värvimise alusel grammnegatiivseteks ja grammpositiivseteks. Grammnegatiivsete bakterite ehitus on keerukam kui grammpositiivsetel.

Mõnedel bakteritel ümbritseb rakukesta kaitsev limakest ehk kapsel. Sageli on neil üks või mitu viburit, mida kasutatakse kulgemiseks. Bakterid liiguvad viburite, lima või looklemise abil.

Rakud sisaldavad DNA spiraali (nukleoid) ja teisi keemilisi aineid, kuid taime- ja loomarakkudele iseloomulikku eraldunud tuuma ning teisi keerukaid organoide pole siin leitud.

DNA paikneb bakteritel kromosoomis ja plasmiidides. Bakterite ribosoomid erinevad nii suuruselt kui koostiselt eukarüootide omadest. Mõned bakterid moodustavad ebasoodsate tingimuste üleelamiseks endospoore.

Bakterite liikumine ja viburid [muuda]

Paljudel bakteritel on üks, kaks või rohkem vibureid. Tavaliselt puuduvad viburid patogeensetel bakteritel.

Bakterite viburite läbimõõt on 20–30 nanomeetrit, pikkus keskmiselt 10 mikromeetrit. Viburid koosnevad erilisest valgust – flagelliinist. Bakteri viburite arv ja paiknemine on väga erinev: eristatakse monotrihhe, monopolaarseid polütrihhe, bipolaarseid polütrihhe ja peritrihhe.

Bakterid võivad liikuda nii viburitega vedelas, tahkel pinnal (voogamine ehk swarming), lima abil, liikumine vees üles-alla (gaasivakuloolide abil) või looklemisega. Ehkki üldjuhul on bakterite piilide ülesandeks adhesioon, saavad nad tüüp IV piilide abil liikuda – seda nimetatakse ka twitchingiks.

Paljunemine [muuda]

Pooldumine

Bakterid paljunevad põhiliselt pooldumisega, esineb aga teisigi mooduseid.

Sobiva temperatuuri juures, milleks on enamasti umbes 37° C, võib pooldumine toimuda iga 20 minuti järel. Teoreetiliselt võib ühest bakterist 24 tunni jooksul tekkida ligikaudu 140 000 000 000 000 bakterit (140 triljonit). Tegelikkuses seda juhtuda ei saa, sest õige pea lõpeksid toiduvarud ja koguneksid mürgised jääkained, nii et aja möödudes bakterite paljunemine pidurdub.

Kuigi enamik baktereid paljuneb pooldumise teel, on mõnedel täheldatud ka omapärast sugulist paljunemist, kusjuures ühe bakteriraku sisu voolab teise rakku. Mitmed tsüanobakterid paljunevad hormogoonide abil, mõnel tsüanobakteril on täheldatud ka paljunemisrakkude ehk goniidide abil paljunemist, kusjuures alati on neil säilinud ka paljunemine hormogoonide abil.

Mõnel bakterirühmal (nt Hyphomicrobium) esineb pungumine. Kuni 1999, mil leiti Thiomargarita namibiensis, maailma suurimaks bakteriks peetud Epulopiscium fishelsonil arenevad tütarrakud emasorganismi sees ja hiljem väljuvad emabakteri piludest. Põhimõtteliselt on tegu sünnitajabakteriga.

Toitumine ja ainevahetustüübid [muuda]

Bakterid koosnevad 75–85% ulatuses veest ning samadest süsivesikutest, lipiididest, amino- ja nukleiinhapetest nagu kõik eukarüoodidki. Kõigis elusolendites toimuvad põhimõtteliselt sarnased biokeemilised ainevahetusereaktsioonid (metabolism).

Toitumine on bakteritel mitmekesisem kui eukarüootidel. Energiaallikatena kasutavad bakterid valgusenergiat ja keemilist energiat.

Bakterid omastavad väliskeskkonnast vees lahustunud toitaineid kogu raku pinnaga (osmoosselt) ja eritavad rakust välja ainevahetuse jääkprodukte. Bakterid vajavad toitaineid ka selleks, et hankida biosünteesireaktsioonideks vajaminevat energiat. Täiendavalt kulutab bakter energiat ka liikumiseks ja ainete rakku transportimiseks. Energia salvestatakse rakus ATP-na.

Bakterite toitumistüüpe iseloomustatakse põhiliselt selle järgi, mida nad kasutavad energia- ja süsinikuallikana. Energiaallikaks ATP-sünteesil võib olla päikeseenergia ehk valgusenergia või keemiline energia. Süsinikuallikaks võivad olla kas mitmesugused orgaanilised ained või CO2. Samuti on toitumistüüpide jaoks oluline energiat edasikandva elektroni päritolu: see saadakse kas anorgaanilisest ainest (nt veest) või orgaanilisest ainest.

Süsinikuallikas [muuda]

Vastavalt süsinikuallikale (metaboolsete protsesside järgi) jagatakse bakterid heterotroofideks ja autotroofideks.

Heterotroofide süsiniku allikaks on orgaanilised ühendid. Sealjuures heterotroofsetest bakteritest enamik saab energiat orgaaniliste ühendite (oksüdatsioonist) (neid nimetatakse siis kemoheterotroofideks). Kemoheterotroofid kasvavad hästi näiteks aminohappeid ja suhkruid sisaldavatel söötmetel. Samuti suudavad nad lagundada naftat, taimekaitsevahendeid ja tselluloosi. Enamik baktereid on heterotroofid.

Autotroofide süsiniku allikas on süsihappegaas (CO2). Autotroofideks on bakterite hulgas näiteks tsüanobakterid.

2007. aastal avastasid Uus-Meremaa teadlased uue bakterite liigi, kelle toiduks on metaan. Nad elutsevad maapinnas 30 cm sügavusel, kus temperatuur on üle 60 °C, koht asub geotermaalse piirkonna Hells Gates'i lähedal Rotorua asulas. Bakterite ladinakeelne nimi on Methylokorus infernorum. [1]

Kasutatav energiaallikas [muuda]

Välise energiaallika järgi jaotatakse bakterid fototroofideks ja kemotroofideks.

Fototroofid kasutavad valgusenergiat (päikeseenergiat).

Kemotroofid saavad energiat keemilise substraadi oksüdeerimisel.

Huvitav rühm bakterimaailmas on autotroofsed kemosünteesijad bakterid ehk kemolitotroofid. Nad saavad energiat anorgaaniliste ühendite oksüdatsioonist ja kasutavad süsinikuallikana süsihappegaasi (väävlibakterid, vesinikubakterid, rauabakterid).

Väävlibakterid elavad kuumaveeallikates, mudas ja seisvates veekogudes ning toituvad vees leiduvast väävlist. Väävlibakteritele iseloomulik mädamunalõhn tuleneb nende poolt toodetavast väävelvesinikust.

Põllumajanduses on suur tähtsus lämmastikku siduvatel bakteritel, eriti neil, kes muudavad õhulämmastiku nitraatideks. Mõned sellistest bakteritest, näiteks Rhizobium elutseb herne ja ristiku juurtes.

Kasutatav elektronidoonor [muuda]

Elektroni päritolu järgi, mida rakk energeetilises metabolismis kasutab, jaotatakse bakterid litotroofideks ja organotroofideks.

Litotroofid kasutavad elektroni andjana anorgaanilisi ühendeid.

Organotroofid kasutavad elektroni andjana orgaanilisi ühendeid.

Orgaanilisest ainest toitumine [muuda]

Prokarüoodid jaotatakse aeroobideks ning anaeroobideks. Obligatoorsed aeroobid kasutavad hapnikku rakuhingamisel ning ei saa hapnikuta elada. Fakultatiivsed anaeroobid kasutavad hapniku olemasolul seda rakuhingamisel.

Kui keskkonnas puudub hapnik, toimub käärimine. Obligatoorsetele anaeroobidele on hapnik mürk. Mõned obligatoorsed anaeroobid on kääritajad, teised liigid saavad energiat anaeroobse hingamisega, mille korral on elektronide lõppaktseptoriks hingamisel hapniku asemel mõni muu anorgaaniline molekul.

Aeroobid valmistavad ise orgaanilist ainet ehk bakterid sünteesivad vajalikke toitaineid ise, kasutades selleks klorofülli, nagu seda teevad ka rohelised taimed.

Anaeroobid toituvad valmis orgaanilisest ainest.

Elukeskkond [muuda]

Osa baktereid elab parasiitidena taimedes ja loomades, põhjustades mitmesuguseid haigusi. Neid nimetatakse patogeenseteks ehk tõvestavateks bakteriteks.

Paljud bakterid elavad saprobiontidena, mis tähendab seda, et nad toituvad surnud orgaanilisest ainest.

Bakterid täidavad kõigi elusolendite seisukohalt elulise tähtsusega ülesannet: nad teevad võimalikuks hapniku, süsinikdioksiidi ja lämmastikuühendite varude korduva kasutamise. Kui bakterid ei põhjustaks surnud organismide kõdunemist, ei jätkuks mullas taimedele enam õige varsti toitu, ilma taimedeta aga ei saaks elada loomad.

Normaalne mikrofloora [muuda]

Nii taimede, loomade kui ka inimestega elab alati koos palju erinevaid baktereid, mis moodustavad nimetatud organismide normaalse mikrofloora ehk mikrobiotsönoosi.

Et organismid on avatud süsteemid, satub neisse pidevalt uusi mikroobe, kuid nad kõik ei jää püsima. Vastavalt juurdumisele eristatakse

  • organismi residentmikrofloorat ehk indigeenset ehk sümbiontset floorat (siia kuuluvad kõik mikroobid, mis on keskkonnas juurdunud) ja
  • transiit- ehk passaažmikrofloora (siia kuuluvad mikroobid, mis jäävad keskkonda lühikeseks ajaks, seejärel kas hukkuvad või tõrjutakse organismist välja).

Inimestega koos elavaid baktereid on kõige enam jämesooles, kuid neid leidub ka mujal. Normaalne mikrofloora on enamasti kahjutu ja selle koostis sõltub paljudest faktoritest. Normaalne mikrofloora kaitseb organismi haigusetekitajate eest, takistades organismile kahjulike bakterite kinnitumist kudedele, stimuleerides antikehade teket.

Patogeensed bakterid ja toksiinid [muuda]

Bakterid, mis inimese organismi tungides põhjustavad haigusi, nimetatakse patogeenseteks. Enamik neist moodustavad mürkaineid ehk toksiine, mis kutsuvad esile koekahjustusi. Toksiinid on reeglina valgulised.

Selleks, et oleks lihtsam haigestumist vältida, peab teadma, kuidas haigusetekitajad bakterid levivad.

Haigused ja vaktsiinid [muuda]

Bakteriaalsed haigused on enamasti nakkushaigused. Mikroobide põhimassi moodustavad saprofüüdid ehk roisklased, mis etendavad meie elus väga tähtsat osa (käärimisprotsessid, lämmastiku ringkäik looduses, roiskumisprotsessid jne.). Nakkushaiguse väljakujunemiseks peab haigusetekitaja sattuma vastuvõtlikku organismi. Selle teed on erinevad, näiteks soolenakkuste korral suu kaudu.

Alati ei põhjusta haigusetekitaja sattumine organismi haigestumist. Haigestumiseks on vaja hulka haigustekitajaid. Organismis puhkeb võitlus haigustekitajaga. Kui võidab organism, siis haigestumist ei järgne, kui võidab aga haigustekitaja, on tagajärjeks kindla kliinilise kuluga haigestumine, ent võitlus tekitajaga käib ka haiguse vältel.

Bakteriaalsed haigused on näiteks iseeneslik abort, klamüüdia, klamüdidoos, gonorröa, toksoplasmoos, teetanus, salmonelloos, botulism, kõhutüüfus, tüüfus, difteeria, düsenteeria, koolera, kopsutuberkuloos, tuberkuloos, leepra ehk pidalitõbi, bakteriaalne toidumürgitus, läkaköha, leginelloos, listerioos, meningiit, katk (muhk-, kopsu-, nahakatk jt.) või biorelvahaigustest tuntud siberi katk.

Leegionäride haigus - tapjabakter (A grupi streptokokk ehk GAS) - Lihasööja bakter

Erinevalt viirushaigustest saab bakterihaigusi ravida antibiootikumidega, abi on ka vaktsineerimisest.

Antibiootikume on suur hulk. Erinevad antibiootikumid on suunatud põhiliselt bakteri rakus toimuvate valgusünteesi komponentide pärssimisele, aga on ka teistsuguse toimemehhanismiga antibiootikume, mõned neist blokeerivad bakterite genoomi replikatsiooni jm.

Bakterid eritavad ka ise antibiootikume, mida saab kasutada vaktsiinidena bakterhaiguste puhul.

Bakterite poolt toodetud mürgised jääkained, mida sisaldavad riknenud toiduained, võivad põhjustada seedehäireid.

Toit, vajalikkus inimesele [muuda]

Inimene kasutas baktereid või ja juustu valmistamisel juba ammu enne kui ta midagi teadis selliste organismide olemasolust. Bakterite abil toodetakse enamus piimasaadusi, näiteks hapupiim, keefir ja jogurt, samuti alkoholi, antibiootikume, veiniäädikat jm. orgaanilisi ühendeid.

Ka roiskumine, sealhulgas toiduainete riknemine, on bakterite tegevuse tagajärg.

Inimene kasutab baktereid veel naha parkimisel, linaleotamisel ja reovete puhastamisel. Bakterid aitavad jõgedel ja järvedel puhtaina säilida.

Piima pastöriseerimisel kuumutatakse seda temperatuurini, mis on piisav kõikide bakterirakkude hävitamiseks, ellu jäävad ainult spoorid. Et piimas leiduvad tõvestavad pisikud spoore ei moodusta, on pastöriseeritud piima joomine ohutu. Küll aga võivad ellujäänud spooridest kasvavad kahjutud bakterid piima hapendada.

Baktereid kasutatakse

Pärisbakterid [muuda]

Litotroofsed bakterid [muuda]

Fotosünteesivad bakterid [muuda]

Vaata ka [muuda]

Viited [muuda]

  1. ↑ Methane-eating bacteria could halt warming. (inglise keel)

Välislingid [muuda]

v • a • r
Prokarüootide hõimkonnad
Bakterid
Arhed

Pärit leheküljelt "http://et.wikipedia.org/w/index.php?title=Bakterid&oldid=3583278"