Definição e significado de bakterid

1.–31. märtsil toimub informaatika-alaste artiklite kirjutamise võistlus!

Allikas: Wikipedia

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

Laias mõttes on arvatud bakterite hulka kõik prokarüoodid, see on nii pärisbakterid (Eubacteria) kui arhebakterid ehk arhed. Kitsamas mõttes käsitletakse bakteritena vaid pärisbaktereid. 1975.–1978. aastatel eraldi rühmana eristama hakatud arhesid peeti alul 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.

Bakterite evolutsioon

Esimesed bakterid tekkisid ligi 3,5 miljardit aastat tagasi^[viide?] ning nad olid kõige esimesed eluvormid Maal^[viide?].

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

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

Hõimkonnad

• Actinobacteria
• Aquificae
• Chlamydiae
• Bacteroidetes/Chlorobi
• Chloroflexi
• Chrysiogenetes
• Tsüanobakterid (Cyanobacteria)
• Deferribacteraceae
• Deinococcus-Thermus
• Dictyoglomi
• Fibrobacteres/Acidobacteria
• Firmicutes
• Fusobacteria
• Gemmatimonadetes
• Verrucomicrobia
• Nitrospirae
• Planctomycetes
• Proteobacteria
• Spirochaeta
• Thermodesulfobacteria
• Thermomicrobia
• Thermotogae
• Verrucomicrobia

Vanim elusolend

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 uhkelt vanimaks teadaolevaks organismiks.

Mitmed teadlased väitlevad, et tegemist pole sugugi nii vana bakteriga, ja osad arvavad, et kogu see asi on üks suur eksitus.

Kasvukeskkond

Bakterid erinevad üksteisest eeskätt elukeskkonna, samuti oma väliskuju poolest.

Baktereid elab mullas, vees ja õhus, kõikides elusates loomades ja taimedes ning surnud organismide jäänustes. Üks 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.Mikrokeskkond on organismi lähiümbrus. Bakteritele meeldib väga kasvada kinnitatuna tahkele pinnale, sest sinna absorbeeruvad toitained ja see soodustab bakterite kasvamist. 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 moodustavad teatud tingimustes spoore. Spoorid kujutavad endast tillukesi kapsleid, milles bakter võib eluvõime säilitada aastate kestel, taludes hästi nii kuivamist kui ka suurt kuumust ja desinfektsioonivahendeid.

Vaid vähesed tõvestavatest bakteritest moodustavad spoore.

Suurus, kuju ja ehitus

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 sajatuhandekordse suurendusega elektronmikroskoopide abil. Kõiki bakterirakke ümbritseb tihe rakukest, mistõttu toit saab rakku siseneda ainult lahustunud kujul. Rakukesta ehituse järgi jaotatakse bakterid spetsiaalse värvimise alusel gramnegatiivseteks ja grampositiivseteks. Gramnegatiivsete bakterite rakuehitus on võrreldes grampositiivsetega komplekssem.

Mõnedel bakteritel ümbritseb rakukesta kaitsev limakest ehk kapsel, sageli on nad varustatud ühe või mitme viburiga, 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

Paljudel bakteritel esineb 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 twitching'uks.

Paljunemine

Bakterid paljunevad põhiliselt pooldumisega, esineb aga ka teisi mooduseid.

Sobiva temperatuuri juures, milleks enamiku bakterite jaoks on 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 teatud 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, mõnedel tsüanobakteritel on täheldatud ka paljunemisrakkude ehk goniidide abil paljunemist (kusjuures alati on neil säilinud ka paljunemine hormogoonide abil).

Mõnedel bakterirühmadel (nt Hyphomicrobium) esineb ka pungumist. Kuni aastani 1999 (mil leiti Thiomargarita namibiensis) maailma suurimaks bakteriks peetud Epulopiscium fishelsoni'l arenevad tütarrakud emasorganismi sees ning hiljem väljuvad emabakteri piludest, põhimõtteliselt on tegu "sünnitajabakteriga".

Toitumine ja ainevahetustüübid

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 puhul oluline energiat edasikandva elektroni päritolu – see saadakse kas anorgaanilisest ainest (nt veest) või orgaanilisest ainest.

Süsinikuallikas

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

Heterotroofide süsiniku allikaks on orgaanilised ühendid. Sealjuures heterotroofsetest bakterest 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

Välise energiaallika järgi jaotatakse bakterid fototroofideks ja kemotroofideks.

Fototroofid kasutavad valgusenergiat (päikeseenergiat).

Kemotroofid saavad energiat keemiliste substraatide oksüdeerimisel.

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

Väävlibakterid elutsevad 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

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

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

On baktereid, mis elavad parasiitidena taimedes ja loomades, põhjustades mitmesuguseid haigusi. Neid nimetatakse patogeenseteks (tõvestavateks) bakteriteks, samuti ka tõvestavateks pisikuteks.

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

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 residentmikrofloora ehk indigeenne ehk sümbiontne floora – siia kuuluvad kõik mikroobid, mis on antud keskkonnas juurdunud.
• transiit- ehk passaažmikrofloora – siia kuuluvad mikroobid, mis jäävad siia keskkonda püsima 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

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

Et mitte haigestuda, peab teadma, kuidas haigusetekitajad bakterid levivad.

Haigused ja vaktsiinid

Bakteriaalsed haigused on enamasti ka nakkushaigused, mille tekitajateks on taimse ja loomse päritoluga tõvestavad mikroorganismid. Mikroobide põhimassi moodustavad saprofüüdid ehk oisklased, mis etendavad meie elus väga tähtsat osa (käärimisprotsessid, lämmastiku ringkäik looduses, roiskumisprotsessid jne.). Nakkushaiguse väljakujunemiseks peab haigustekitaja sattuma vastuvõtlikku organismi. Selle teed on erinevad. Näiteks soolenakkuste korral suu kaudu ja neid teid on veelgi.

Mitte alati ei põhjusta haigustekitaja sattumine organismi haigestumist. Haigestumiseks on vaja kindlat hulka tõvestavaid haigustekitajaid. Organismis tekib võitlus haigustekitajaga. Kui võidab organism, siis haigestumist ei järgne, 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-, naha- katkud jt.) või biorelvahaigustest tuntud ja siberi katk.

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

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

Bakteriaalsete nakkuste vastu on põhimõtteliselt võimalik kasutada antibiootikume. Neid on suur hulk ja 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 antibiootikume, mida saab kasutada vaktsiinidena bakterhaiguste puhul.

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

Toit, vajalikkus inimesele, ka kasutamine

Inimene kasutas baktereid või ja juustu valmistamisel juba ammu enne seda, kui ta üldse midagi teadis selliste organismide olemasolust.

Bakterite abil toodetakse enamus piimasaadusi, näiteks hapupiim, keefir ja jogurt aga ka 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.

Bakterite kasutamine.

1. Antibiootikumide tootmisel (aktinomütseedid, tetratsükliin)
2. Vitamiinide tootmisel (propioonbakterite abil toodetakse vitamiini B12).
3. Aminohapete tootmisel (lõhna- ja maitsetugevdaja?toidulisand)
4. Toidupaksendajate tootmisel (kreemid, majonees, sulatatud juust)
5. Ensüümide tootmisel (pesupulber)
6. Orgaaniliste hapete ja etanooli tootmisel (äädikahape, piiritus)
7. Mügarbaktereid kasutatakse bakterväetisena
8. Heitvete puhastamisel

Pärisbakterid

Litotroofsed bakterid

• Väävlibalterid
• Rauabakterid
• Manganibakterid, antimonibakterid
• Vesinikubakterid
• Nitrifitseerivad bakterid

Fotosünteesivad bakterid

• Fotosünteesivad väävlibakterid
• Sinivetikad

Vaata ka

• Bakterite loend

Viited

Välislingid

• Bakterid
• Putukad ja bakterid
• Bakterid
• Bakterid
• Päevaleht, Inglismaal levib surmav bakter
• Bekterite geneetika
• Prokarüoodid
• Vanim bakter

ace:Bakteri.