bakterie
 
Encyklopedia PWN
bakterie
[gr. baktḗrion ‘laseczka’],
organizmy jednokomórkowe o prostej budowie, wielkości od 0,2 do kilkudziesięciu µm;
wraz z sinicami tworzą królestwo — Prokaryota (według innych systematyków zaliczane do Monera) — o genomie nieoddzielonym od cytoplazmy błoną jądrową. Bakterie stanowią grupę mikroorganizmów bardzo zróżnicowanych i nie są ujęte w jednolity system klasyfikacji. Systemy klasyfikowania bakterii uwzględniają różne kryteria: morfologiczne, biochemiczne, fizjologiczne, filogenetyczne oraz genetyczne; najpowszechniej akceptowanym systemem klasyfikującym jest podział opracowany 1923 przez D.H. Bergeya, który następnie był wielokrotnie modyfikowany. Komórki bakterii nie zawierają innych wydzielonych struktur wewnątrzkomórkowych, organelii, takich jak mitochondria, lizosomy lub chloroplasty u Eucaryota; ważnym elementem strukturalnym jest sztywna ściana komórkowa (jedynie rodzaj Mycoplasma jest jej pozbawiony); liczne gatunki wytwarzają polisacharydową otoczkę, często warunkującą ich chorobotwórczość, ułatwiającą przyleganie do podłoża lub komórek gospodarza, także chroniącą bakterie przed fagocytozą. Mnożą się przez podział poprzeczny komórki, w sprzyjających warunkach bardzo szybko (co 30–40 min); dzielące się bakterie często tworzą rodzajowo specyficzny układ przestrzenny, np. dwoinek, paciorkowców lub gronkowców. Ewolucyjnie bakterie różnicuje się na pierwotne, o najprymitywniejszym typie budowy komórkowej (Archaebacteria), obecnie spotykane np. w gorących źródłach, w środowiskach o wysokim stężeniu soli lub siarki, oraz stanowiące większość bakterie właściwe (Eubacteria). Morfologicznie wyróżnia się bakterie kuliste (ziarenkowce, gronkowce), cylindryczne (pałeczki, laseczki), spiralne (przecinkowce, krętki) oraz nitkowate. Pod względem sposobów zdobywania energii większość gatunków to heterotrofy (bakterie cudzożywne) czerpiące energię z rozkładu związków organicznych, rzadziej występują autotrofy (bakterie samożywne), czerpiące energię ze światła (fotoautotrofy) lub utleniania związków nieorganicznych (chemoautotrofy); uwzględniając inne wymagania środowiskowe bakterie dzieli się na tlenowe, względnie beztlenowe oraz rosnące w warunkach beztlenowych; niektóre gatunki w warunkach niekorzystnych wytwarzają przetrwalniki (endospory), które mogą trwać w stanie utajenia przez setki lat; także wyróżnia się bakterie nieruchliwe oraz posiadające zdolność ruchu, poruszające się ruchem ślizgowym lub za pomocą rzęsek; w diagnostyce bakterii bardzo istotne jest barwienie metodą Grama, różnicujące je na Gram-dodatnie i Gram-ujemne. Uwzględniając oddziaływanie na organizmy roślinne i zwierzęce, również człowieka, bakterie dzieli się na niechorobotwórcze i chorobotwórcze; niektóre rodzaje (riketsje, chlamydie) żyją tylko w komórkach zakażonego organizmu i nie są zdolne do wzrostu na podłożach sztucznych, pozbawionych komórek. Bakterie nie rozmnażają się płciowo, tym niemniej istnieją mechanizmy wymiany materiału genetycznego między komórkami: niektóre szczepy wytwarzają wypustki (tzw. fimbrie lub pile), którymi przekazują między sobą materiał genetyczny, tj. DNA; możliwe jest też pobranie i wbudowanie w chromosom obcego DNA, uwolnionego ze zniszczonej komórki, DNA może być przenoszone do innej komórki przez bakteriofaga. W komórkach wielu rodzajów bakterii występują niezależne od chromosomu elementy genetyczne zbudowane z DNA, zwane plazmidami; replikacja plazmidów jest niezależna od podziałów komórki bakteryjnej, niektóre plazmidy mogą wymieniać część DNA między sobą lub chromosomem gospodarza. Plazmidy warunkują niektóre istotne właściwości bakterii, np. oporność na leki przeciwbakteryjne, sole metali ciężkich lub promieniowanie nadfioletowe (tzw. plazmidy R), zdolność do rozkładu niektórych związków (plazmidy degradacyjne kodujące enzymy rozkładające np. toluen, fenol, a nawet nylon) lub zjadliwość bakterii, gdyż są odpowiedzialne za wytwarzanie toksyn lub inwazyjność komórek; niektóre plazmidy kodują bakteriocyny, substancje hamujące wzrost innych bakterii; wiele plazmidów jest zdolnych do przenoszenia się między bakteriami, szybko nadając całej grupie nowe cechy. Bakterie występują powszechnie w otoczeniu człowieka, w wodzie, glebie, pożywieniu, są zawieszone w powietrzu; w przyrodzie odgrywają podstawową rolę w obiegu pierwiastków: rozkładając związki organiczne uwalniają do środowiska węgiel, azot i siarkę, a nieobecność bakterii w cyklu przemian tych pierwiastków uniemożliwiłaby życie na Ziemi. Bakterie są też powszechnie obecne w organizmie ludzkim; wiele gatunków stanowi naturalną florę fizjologiczną: występując na skórze, w jamie ustnej i górnych drogach oddechowych, w cewce moczowej, pochwie, przewodzie pokarmowym lub w oku utrudniają wtargnięcie i namnażanie się bakterii chorobotwórczych, syntetyzują witaminy i in. związki wykorzystywane przez organizm człowieka oraz regulują gospodarkę wodną w jelicie grubym; niektóre z nich (bakterie oportunistyczne) mogą, m.in. w przypadkach obniżonej odporności, wywołać zmiany chorobowe. Istnieją też gatunki bezwzględnie chorobotwórcze, odpowiedzialne za występowanie wielu chorób, m.in. płonicy, gruźlicy, zatruć pokarmowych, zapalenia układu oddechowego czy nerwowego; wiele z tych gatunków wytwarza bardzo silne toksyny, np. jad kiełbasiany, toksynę tężcową lub błoniczą; w zapobieganiu wielu chorobom wywołanym przez bakterie powszechnie stosuje się szczepionki. Mała złożoność komórki bakterii i bardzo szybkie tempo wzrostu zostały wykorzystane w badaniach podstawowych; prostota budowy chromosomu bakteryjnego ułatwiła poznanie struktury i regulacji działania genów organizmów wyższych; przenosząc pewne cechy bakterii do innych wykazano, że DNA jest chemicznym nośnikiem informacji genetycznych. Badania genetyki bakterii umożliwiły poznanie wielu mechanizmów regulujących aktywność genów. Bakterie wykorzystuje się w procesach klonowania DNA jako komórki gospodarzy, służące namnażaniu wektorów informacji genetycznych lub uzyskiwaniu produktów klonowanych genów. Bakterie są od wielu lat wykorzystywane w przemyśle spożywczym, głównie fermentacyjnym, farmaceutycznym (bakterie z rodzaju Streptomyces, wytwarzające wiele antybiotyków) lub do syntezy innych substancji stosowanych w lecznictwie, np. streptodornazy i streptokinazy. Niektóre gatunki bakterii gromadzą w cytoplazmie materiały zapasowe lub inne, pobierane z otoczenia w postaci ziarnistości; były podejmowane próby wykorzystania tej cechy np. do otrzymywania siarki, miedzi lub złota; bakterie degradujące związki o charakterze zanieczyszczeń są wykorzystywane w biologicznych oczyszczalniach ścieków.
Bibliografia
K. KOTEŁKO, L. SEDLACZEK, T.M. LACHOWICZ biologia bakterii, wyd. 3, Warszawa 1984;
W. KUNICKI-GOLDFINGER życie bakterii, wyd. 5, Warszawa 1986;
H.G. SCHLEGEL mikrobiologia ogólna, Warszawa 1996.
Ilustracje
Bakterie. Kolonie pałeczki ropy błękitnej (Pseudomonas aeruginosa) na szalce z agaremfot. Z. Wyleżyński/Archiwum Ilustracji WN PWN SA © Wydawnictwo Naukowe PWN
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia