Bakteri nedir ve ne yapar?

Bakteriler, milyonlarca, her ortamda, diğer organizmaların hem içinde hem de dışında bulunan mikroskobik, tek hücreli organizmalardır.

Bazı bakteriler zararlıdır, ancak çoğu yararlı bir amaca hizmet eder. Hem bitki hem de hayvan olmak üzere birçok yaşam biçimini desteklerler ve endüstriyel ve tıbbi işlemlerde kullanılırlar.

Bakterilerin yaklaşık 4 milyar yıl önce dünyada ortaya çıkan ilk organizmalar olduğu düşünülüyor. Bilinen en eski fosiller, bakteri benzeri organizmalardır.

Bakteriler çoğu organik ve bazı inorganik bileşikleri yiyecek olarak kullanabilir ve bazıları aşırı koşullarda hayatta kalabilir.

Bağırsak mikrobiyomunun işlevine artan ilgi, bakterilerin insan sağlığında oynadığı rollere yeni bir ışık tutmaktadır.

Bakteri nedir?

Bakteriler tek hücreli organizmalardır.

Bakteriler, ne bitki ne de hayvan olmayan tek hücreli organizmalardır.

Genellikle birkaç mikrometre uzunluğunu ölçer ve milyonlarca toplulukta birlikte bulunurlar.

Bir gram toprak tipik olarak yaklaşık 40 milyon bakteri hücresi içerir. Bir mililitre temiz su genellikle yaklaşık bir milyon bakteri hücresini barındırır.

Dünyanın en az 5 nonilyon bakteri barındırdığı tahmin ediliyor ve dünyanın biyokütlesinin çoğunun bakterilerden oluştuğu düşünülüyor.

Türler

Pek çok farklı bakteri türü vardır. Bunları sınıflandırmanın bir yolu şekle görmektir. Üç temel şekil vardır.

• Küresel: Top şeklindeki bakterilere cocci adı verilir ve tek bir bakteri kokudur. Örnekler, "boğaz ağrısı" ndan sorumlu streptococcus grubunu içerir.
• Çubuk şekilli: Bunlar basil (tekil basil) olarak bilinir. Bazı çubuk şeklindeki bakteriler kıvrıktır. Bunlar vibrio olarak bilinir. Çubuk şeklindeki bakteri örnekleri şunları içerir: Bacillus anthracis (B. anthracis) veya şarbon.
• Spiral: Bunlar spirilla (tekil spirillus) olarak bilinir. Bobinleri çok sıkı ise spiroket olarak bilinirler. Leptospirosis, Lyme hastalığı ve sifiliz bu şekildeki bakterilerden kaynaklanır.

Her şekil grubu içinde birçok varyasyon vardır.

Yapısı

Bakteri hücreleri bitki ve hayvan hücrelerinden farklıdır. Bakteriler prokaryotlardır, yani çekirdeği yoktur.

Bir bakteri hücresi şunları içerir:

• Kapsül: Bazı bakterilerde hücre duvarının dışında bulunan bir tabaka.
• Hücre duvarı: Peptidoglikan adı verilen bir polimerden yapılmış bir tabaka. Hücre duvarı bakteriye şeklini verir. Plazma zarının dışında bulunur. Hücre duvarı, Gram pozitif bakteriler adı verilen bazı bakterilerde daha kalındır.
• Plazma zarı: Hücre duvarında bulunur, bu enerji üretir ve kimyasalları taşır. Membran geçirgendir, yani maddeler içinden geçebilir.
• Sitoplazma: Plazma zarının içinde genetik materyal ve ribozomlar içeren jelatinimsi bir madde.
• DNA: Bu, bakterinin gelişiminde ve işlevinde kullanılan tüm genetik talimatları içerir. Sitoplazmanın içinde bulunur.
• Ribozomlar: Burası proteinlerin yapıldığı veya sentezlendiği yerdir. Ribozomlar, RNA açısından zengin granüllerden oluşan karmaşık parçacıklardır.
• Flagellum: Bu, bazı bakteri türlerini itmek için hareket için kullanılır. Birden fazlasına sahip olabilen bazı bakteriler vardır.
• Pili: Hücrenin dışındaki bu saç benzeri uzantılar, hücrenin yüzeylere yapışmasına ve genetik materyali diğer hücrelere aktarmasına izin verir. Bu, insanlarda hastalığın yayılmasına katkıda bulunabilir.

Besleme

Bakteriler farklı şekillerde beslenir.

Heterotrofik bakteriler veya heterotroflar enerjilerini organik karbon tüketerek alırlar. Çoğu, çürüyen et gibi ölü organik maddeleri emer. Bu parazit bakterilerin bazıları konakçılarını öldürürken, diğerleri onlara yardım eder.

Ototrofik bakteriler (veya sadece ototroflar) kendi yiyeceklerini ya aşağıdakilerden biri yoluyla yapar:

• güneş ışığı, su ve karbondioksit kullanarak fotosentez veya
• karbondioksit, su ve amonyak, nitrojen, kükürt ve diğerleri gibi kimyasallar kullanılarak kemosentez

Fotosentez kullanan bakterilere fotoototrof denir. Bazı türler, örneğin siyanobakteriler oksijen üretir. Bunlar muhtemelen dünya atmosferinde oksijen yaratmada hayati bir rol oynadılar. Heliobacteria gibi diğerleri oksijen üretmez.

Kemosentez kullananlar kemoototroflar olarak bilinir. Bu bakteriler genellikle okyanus deliklerinde ve yonca, yonca, bezelye, fasulye, mercimek ve yer fıstığı gibi baklagillerin köklerinde bulunur.

Onlar nerede yaşıyor?

Bakteriler, buzullar gibi aşırı ortamlarda bile gelişebilir.

Bakteriler toprakta, suda, bitkilerde, hayvanlarda, radyoaktif atıklarda, yer kabuğunun derinliklerinde, kutup buzullarında ve buzullarda ve kaplıcalarda bulunabilir. Stratosferde, atmosferin 6 ila 30 mil yukarısında ve okyanusun derinliklerinde 32.800 fit veya 10.000 metre derinliğe kadar bakteriler var.

Aeroblar veya aerobik bakteriler yalnızca oksijenin olduğu yerde büyüyebilir. Korozyon, kirlenme, su berraklığıyla ilgili sorunlar ve kötü kokular gibi bazı türler insan ortamında sorunlara neden olabilir.

Anaeroblar veya anaerobik bakteriler yalnızca oksijenin olmadığı yerde büyüyebilirler. İnsanlarda bu çoğunlukla gastrointestinal sistemdedir. Ayrıca gaz, kangren, tetanoz, botulizm ve çoğu diş enfeksiyonuna neden olabilirler.

Fakultatif anaeroblar veya fakültatif anaerobik bakteriler, oksijenle veya oksijen olmadan yaşayabilir, ancak oksijenin olduğu ortamları tercih ederler. Çoğunlukla toprakta, suda, bitki örtüsünde ve bazı normal insan ve hayvan florasında bulunurlar. Örnekler şunları içerir: Salmonella.

Mezofiller veya mezofilik bakteriler, çoğu insan enfeksiyonundan sorumlu bakterilerdir. Yaklaşık 37 ° C gibi ılımlı sıcaklıklarda gelişirler. Bu, insan vücudunun sıcaklığıdır.

Örnekler şunları içerir: Listeria monocytogenes, Pesudomonas maltophilia, Thiobacillus novellus, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyrogenes, Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli, ve Clostridium kluyveri.

İnsan bağırsak florası veya bağırsak mikrobiyomu, diyet gibi faydalı mezofilik bakteriler içerir. yoğurt mayası.

Ekstremofiller veya ekstremofilik bakteriler, çoğu yaşam formu için çok aşırı olduğu düşünülen koşullara dayanabilir.

Termofiller 75 ila 80 ° C'ye kadar yüksek sıcaklıklarda yaşayabilir ve hipertermofiller 113 ° C'ye kadar olan sıcaklıklarda yaşayabilir.

Okyanusun derinliklerinde, bakteriler hem sıcaklığın hem de basıncın yüksek olduğu termal menfezlerle zifiri karanlıkta yaşarlar. Yeryüzünün derinliklerinden gelen kükürtü oksitleyerek kendi yiyeceklerini yaparlar.

Diğer ekstremofiller şunları içerir:

• sadece tuzlu ortamda bulunan halofiller
• bazıları pH 0 kadar asidik ortamlarda yaşayan asidofiller
• alkalifiller, pH 10,5'e kadar alkiline ortamlarda yaşayanlar
• soğuk havalarda, örneğin buzullarda bulunan psikrofiller

Extremophiles, başka hiçbir organizmanın yapamayacağı yerde hayatta kalabilirler.

Üreme ve dönüşüm

Bakteriler, aşağıdaki yöntemler kullanılarak çoğalabilir ve değişebilir:

• İkili bölünme: Bir hücrenin, merkezden yeni bir hücre duvarı büyüyerek iki hücre oluşturana kadar büyümeye devam ettiği eşeysiz bir üreme biçimi. Bunlar ayrılır ve aynı genetik materyalle iki hücre oluşturur.
• Genetik materyalin transferi: Hücreler, konjugasyon, transformasyon veya transdüksiyon olarak bilinen süreçlerle yeni genetik materyal alır. Bu süreçler, bakterileri daha güçlü hale getirebilir ve antibiyotik ilaçları gibi tehditlere karşı daha dirençli hale getirebilir.
• Sporlar: Bazı bakteri türleri kaynakları yetersiz olduğunda, sporlar oluşturabilirler. Sporlar organizmanın DNA materyalini tutar ve çimlenme için gerekli enzimleri içerir. Çevresel streslere karşı çok dayanıklıdırlar. Doğru koşullar oluşana kadar sporlar yüzyıllarca hareketsiz kalabilir. Daha sonra yeniden aktive olup bakteri haline gelebilirler.
• Sporlar, ultraviyole (UV) ve gama radyasyonu, kuruma, açlık, kimyasal maruziyet ve aşırı sıcaklıklar dahil olmak üzere çevresel stres dönemlerinde hayatta kalabilir.

Bazı bakteriler endosporlar veya iç sporlar üretirken, diğerleri dışarıda salınan eksosporlar üretir. Bunlar kist olarak bilinir.

Clostridium endospor oluşturan bir bakteri örneğidir. Yaklaşık 100 tür var Clostridium, dahil olmak üzere Clostridium botulinim (C. botulinim) veya potansiyel olarak ölümcül bir gıda zehirlenmesinden sorumlu olan botulizm ve Clostridium difficile (C. Difficile), kolit ve diğer bağırsak sorunlarına neden olur.

Kullanımlar

Bakterilerin genellikle kötü olduğu düşünülse de çoğu faydalıdır. Onlar olmadan var olamazdık. Soluduğumuz oksijen muhtemelen bakterilerin aktivitesinden kaynaklanmıştır.

İnsan sağkalımı

Vücuttaki bakterilerin çoğu insanın hayatta kalmasında önemli bir rol oynar. Sindirim sistemindeki bakteriler, karmaşık şekerler gibi besinleri vücudun kullanabileceği formlara ayırır.

Tehlikeli olmayan bakteriler ayrıca patojenik veya hastalığa neden olan bakterilerin bağlanmak istediği yerleri işgal ederek hastalıkları önlemeye yardımcı olur. Bazı bakteriler, patojenlere saldırarak bizi hastalıklardan korur.

Azot fiksasyonu

Bakteriler nitrojeni alır ve öldüklerinde bitki kullanımı için serbest bırakır. Bitkiler yaşamak için toprakta nitrojene ihtiyaç duyar, ancak bunu kendileri yapamazlar. Bunu sağlamak için birçok bitki tohumunda, bitki filizlendiğinde kullanılan küçük bir bakteri kabı bulunur.

Gıda Teknolojisi

Peynir yapımı bakteri içerir.

Laktik asit bakterileri, örneğin Lactobacillus ve Laktokok maya ve küfler veya mantarlar ile birlikte peynir, soya sosu, natto (fermente soya fasulyesi), sirke, yoğurt ve turşu gibi yiyecekleri hazırlamak için kullanılır.

Fermantasyon, yiyecekleri korumak için yararlı olmakla kalmaz, aynı zamanda bu gıdalardan bazıları sağlık açısından faydalar sağlayabilir.

Örneğin, bazı fermente gıdalar, gastrointestinal sağlıkla bağlantılı olanlara benzer bakteri türleri içerir. Bazı fermantasyon süreçleri, anti-enflamatuar etkiye sahip görünen laktik asit gibi yeni bileşiklere yol açar.

Fermente gıdaların sağlık yararlarını doğrulamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.

Endüstride ve araştırmada bakteriler

Bakteriler organik bileşikleri parçalayabilir. Bu, atık işleme ve petrol sızıntılarını ve zehirli atıkları temizleme gibi faaliyetler için kullanışlıdır.

İlaç ve kimya endüstrileri, belirli kimyasalların üretiminde bakteri kullanır.

Bakteriler moleküler biyoloji, biyokimya ve genetik araştırmada kullanılır çünkü hızlı büyüyebilirler ve manipüle edilmeleri nispeten kolaydır. Bilim adamları, genlerin ve enzimlerin nasıl çalıştığını incelemek için bakterileri kullanırlar.

Antibiyotik yapmak için bakterilere ihtiyaç vardır.

Bacillus thuringiensis (Bt) pestisit yerine tarımda kullanılabilen bir bakteridir. Pestisit kullanımıyla ilişkili istenmeyen çevresel sonuçlara sahip değildir.

Tehlikeler

Kolera, difteri, dizanteri, hıyarcıklı veba, zatürree, tüberküloz (TB), tifo gibi bazı bakteri türleri insanlarda hastalıklara neden olabilir.

İnsan vücudu, vücudun yardımcı olarak tanımadığı bakterilere maruz kalırsa, bağışıklık sistemi onlara saldırır. Bu reaksiyon, örneğin enfekte bir yarada gördüğümüz şişlik ve iltihap belirtilerine yol açabilir.

Direnç

1900'de pnömoni, verem ve ishal Amerika Birleşik Devletleri'ndeki en büyük üç katildi. Sterilizasyon teknikleri ve antibiyotik ilaçlar, bakteriyel hastalıklardan kaynaklanan ölümlerde önemli bir düşüşe neden olmuştur.

Bununla birlikte, antibiyotiklerin aşırı kullanımı bakteriyel enfeksiyonun tedavi edilmesini zorlaştırıyor. Bakteriler mutasyona uğradıkça, mevcut antibiyotiklere daha dirençli hale gelirler ve bu da enfeksiyonların tedavi edilmesini zorlaştırır. Bakteriler doğal olarak dönüşürler, ancak antibiyotiklerin aşırı kullanımı bu süreci hızlandırmaktadır.

"Yeni ilaçlar geliştirilse bile, davranış değişikliği olmadan antibiyotik direnci büyük bir tehdit olmaya devam edecek."

Dünya Sağlık Örgütü (WHO)

Bu nedenle bilim adamları ve sağlık otoriteleri doktorları, gerekmedikçe antibiyotik yazmamaya ve insanları iyi yemek hijyeni, el yıkama, aşılama, prezervatif kullanma gibi hastalıkları önlemenin diğer yollarını uygulamaya çağırıyor.

Bağırsak mikrobiyomu

Son araştırmalar, insan vücudunun bakterilerle ve özellikle bağırsak mikrobiyomu veya bağırsak florası olarak bilinen bağırsak yolunda yaşayan bakteri topluluklarıyla nasıl etkileşime girdiğine dair yeni ve büyüyen bir farkındalığa yol açtı.

2009'da araştırmacılar, obezitesi olan kadınların belirli bir bakteri türüne sahip olma olasılığının daha yüksek olduğunu gösteren bulgular yayınladılar. Selenomonas noxia (S. noxia), ağızlarında.

2015 yılında, Kuzey Carolina Üniversitesi'ndeki bilim adamları, anoreksiyalı kişilerin bağırsaklarının, durumu olmayanlara kıyasla "çok farklı" bakteri veya mikrobiyal topluluklar içerdiğini keşfettiler. Bunun psikolojik bir etkisi olabileceğini öne sürüyorlar.

Tarih

2000 yılı aşkın bir süre önce, Romalı bir yazar olan Marcus Terentius Varro, hastalığın havada yüzen minik hayvanlardan kaynaklanabileceğini öne sürdü. İnsanlara inşaat çalışmaları sırasında bataklık yerlerden kaçınmalarını tavsiye etti, çünkü bunlar vücuda ağızdan ve burun deliklerinden girenleri göremeyecek kadar küçük böcekler içerebilir ve hastalıklara neden olabilir.

17. yüzyılda Hollandalı bir bilim adamı olan Antonie van Leeuwenhoek, daha sonra bakteri olarak bilinen hayvansal dediği şeyi gördüğü tek lensli bir mikroskop yarattı. İlk mikrobiyolog olarak kabul edilir.

19. yüzyılda kimyagerler Louis Pasteur ve Robert Koch, hastalıkların mikroplardan kaynaklandığını söylediler. Bu, Germ Teorisi olarak biliniyordu.

1910'da bilim adamı Paul Ehrlich, ilk antibiyotik Salvarsan'ın geliştirildiğini açıkladı. Frengi tedavisi için kullandı. Ayrıca lekeleri kullanarak bakterileri tespit eden ilk bilim adamıydı.

2001 yılında, Joshua Lederburg "bağırsak mikrobiyomu" terimini icat etti ve dünya çapındaki bilim adamları şu anda insan vücudundaki "bağırsak florası" nın veya bakterilerin yapılarını, türlerini ve kullanımlarını daha kesin bir şekilde tanımlamaya ve anlamaya çalışıyorlar.

Zamanla bu çalışmanın çok çeşitli sağlık koşullarına yeni bir ışık tutması bekleniyor.