Bakterid on mikroskoopilised üherakulised organismid, mis õitsevad erinevates keskkondades. Need organismid võivad elada pinnases, ookeanis ja inimese soolestikus.
Inimeste suhted bakteritega on keerulised. Mõnikord annavad bakterid meile abikäe, näiteks kalgendades piima jogurtiks või aidates meie seedimist. Muudel juhtudel on bakterid hävitavad, põhjustades selliseid haigusi nagu kopsupõletik ja metitsilliiniresistentsed Staphylococcus aureus (MRSA).
Struktuur
Bakterid (ainsus: bakter) klassifitseeritakse prokarüootideks, mis on lihtsa sisestruktuuriga üherakulised organismid, millel puudub tuum ja mis sisaldavad DNA-d, mis hõljub vabalt keerutatud, niiditaolises massis, mida nimetatakse nukleoidiks, või eraldi, ümmargused tükid, mida nimetatakse plasmiidideks. Ribosoomid on bakteriraku sfäärilised üksused, kus valgud koondatakse üksikutest aminohapetest ribosomaalses RNA-s kodeeritud teabe abil.
Bakterirakud on üldiselt ümbritsetud kahe kaitsekattega: raku välimine sein ja sisemine rakumembraan. Teatud bakteritel, nagu mükoplasmadel, puudub rakusein üldse. Mõnel bakteril võib olla isegi kolmas välimine kaitsekiht, mida nimetatakse kapsliks. Piitsasarnased pikendused katavad sageli bakterite pinnad - pikad, mida nimetatakse flagellaks, või lühikesed, mida nimetatakse pili-deks, mis aitavad bakteritel liikuda ja peremehe külge kinnituda.
Klassifikatsioon
Bakterite klassifitseerimiseks kasutatakse mõnda erinevat kriteeriumi. Organisme saab eristada rakuseinte iseloomu, kuju või nende geneetilise ülesehituse erinevuste järgi.
Gram-plekk on test, mida kasutatakse bakterite tuvastamiseks nende rakuseinte koostise järgi, nimeks Hans Christian Gram, kes töötas selle tehnika välja 1884. Test värvib grampositiivseid baktereid ehk baktereid, millel puudub välimine membraan. Gramnegatiivsed bakterid ei korja plekki. Näiteks, Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), mis põhjustab kopsupõletikku, on grampositiivne bakter, kuid Escherichia coli (E. coli) ja Vibrio koolerad, mis põhjustab koolerat, on gramnegatiivsed bakterid.
Bakteriaalseid põhikujusid on kolm: ümmargused bakterid, mida nimetatakse cocci (ainsus: coccus), silindrilised, kapslikujulised, mida tuntakse kui bacilli (ainsuses: bacillus); ja spiraalbakterid, mida nimetatakse spirillaks (ainsuses: spirillum). Bakterite kuju ja konfiguratsioon kajastuvad sageli nende nimedes. Näiteks piima-kalgend Lactobacillus acidophilus on batsillid ja kopsupõletikku põhjustavad S. pneumoniae on cocci ahel. Mõni bakter on teistsuguse kujuga, näiteks varrekujuline, ruudukujuline või tähtkujuline.
Paljundamine
Cornelli ülikooli põllumajanduse ja bioteaduste kolledži andmetel korrutab enamik baktereid binaarseks lõhustumiseks kutsutud protsessiga. Selle protsessi käigus teeb üks bakterirakk, mida nimetatakse "vanemiks", oma DNA koopia ja kasvab suuremaks, kahekordistades selle rakusisaldust. Seejärel rakk lõheneb, surudes dubleeritud materjali välja ja luues kaks identset "tütar" rakku.
Mõned bakteriliigid, näiteks sinivetikad ja firmicutid, paljunevad pungil. Tütarrakk kasvab sel juhul vanema järglasena. See algab väikese tükina, kasvab seni, kuni see on sama suur kui tema vanem, ja lõheneb.
Vanematelt ja järglastelt leitud DNA pärast binaarset lõhustumist või lootustandmist on täpselt sama. Seetõttu viivad bakterirakud oma geneetilisse materjali variatsiooni, integreerides genoomi täiendavat, sageli nende ümbrusest pärinevat DNA-d. Seda nimetatakse horisontaalseks geeniülekandeks; sellest tulenev geneetiline variatsioon tagab, et bakterid saavad oma keskkonna muutumisega kohaneda ja ellu jääda.
Geeni horisontaalset ülekandmist toimub kolmel viisil: transformatsioon, transduktsioon ja konjugatsioon.
Transformatsioon on geeni horisontaalse ülekandmise kõige tavalisem protsess ja see toimub siis, kui doonorite ja retsipientide vahel vahetatakse lühikesi DNA fragmente. Transduktsioon, mis toimub tavaliselt ainult tihedalt seotud bakterite vahel, nõuab doonorilt ja retsipiendilt DNA ülekandmist, jagades rakupinna retseptoreid. Konjugeerimine nõuab füüsilist kontakti bakterite rakuseinte vahel; DNA siirdub doonorrakust retsipiendile. Konjugeerimise kaudu saab bakterirakk kanda DNA-d eukarüootsetesse rakkudesse (mitmerakulised organismid). Konjugatsioon aitab antibiootikumiresistentsuse geenide levimisel.
Bakterid inimeste tervises ja haigustes
Bakterid võivad olla kasulikud ja kahjulikud ka inimeste tervisele. Commensal ehk "sõbralikud" bakterid jagavad ruumi ja ressursse meie kehas ning on enamasti abiks. Meie kehas on umbes 10 korda rohkem mikroobseid rakke kui inimese rakke; mikrobioloog David A. Relmani 2012. aasta ajakirjas Nature avaldatud artikli kohaselt leidub soolestikus kõige rohkem mikroobseid liike.
Inimese soolestik on bakteritele mugav keskkond, kus nende toitumiseks on saadaval palju toitaineid. Ajakirjas American Journal of Gastroenterology avaldatud 2014. aasta ülevaateartiklis mainivad autorid, et soolestiku bakterid ja muud mikroorganismid, näiteks E.coli ja Streptokokk, aitab seedimisel, hoiab ära kahjulike patogeenide koloniseerimise ja aitab arendada immuunsussüsteemi. Lisaks on soolebakterite häirimine seotud teatud haigusseisunditega. Näiteks ajakirjas The Lancet avaldatud 2003. aasta ülevaate kohaselt on Crohni tõvega patsientidel suurenenud immuunvastus soolebakterite vastu.
Teised bakterid võivad põhjustada nakkusi. Mitu bakterit - alates niinimetatud A-grupist Streptokokk, Clostridium perfringens (C. perfringens), E. coli ja S. aureus võib põhjustada harvaesinevat, kuid rasket pehmete kudede infektsiooni, mida nimetatakse nekrotiseerivaks fastsiidiks (mõnikord nimetatakse seda liha söövateks bakteriteks). Haiguste kontrolli ja ennetamise keskuste (CDC) andmetel mõjutab see nakkus lihaseid, närve, rasva ja veresooni ümbritsevaid kudesid; seda saab ravida, eriti kui see on varakult kinni püütud.
Antibiootikumiresistentsus
Tavaliselt kasutatakse bakteriaalsete infektsioonide raviks antibiootikume. Viimastel aastatel on antibiootikumide ebaõige ja tarbetu kasutamine soodustanud mitmete antibiootikumiresistentsete bakteritüvede levikut.
Antibiootikumiresistentsuse korral ei ole nakkuslikud bakterid enam tundlikud varem efektiivsete antibiootikumide suhtes. CDC andmetel nakatub antibiootikumiresistentsete bakteritega igal aastal vähemalt 2 miljonit USA-s inimest, mis põhjustab vähemalt 23 000 inimese surma.
"Peaaegu iga nakkus, mille kohta võite praegu mõelda, on tuvastatud kui seostatud teatava resistentsuse tasemega," ütles Wisconsini ülikooli haiglate ja Madisoni veteranide asjade haigla nakkushaiguste arst ja haigla epidemioloog dr Christopher Crnich. "Seal on väga vähe nakkusi, mida me nüüd ravime, kus resistentsete bakterite põhjustatud infektsioonid ei ole kliiniline probleem."
Näiteks MRSA on üks kurikuulsamaid antibiootikumiresistentseid bakteritüvesid; see on vastu metitsilliinile ja teistele raviks kasutatavatele antibiootikumidele Stafülokokk nakkused, mis omandatakse peamiselt nahaga kokkupuutel. MRSA-nakkused esinevad tervishoiuasutustes, näiteks haiglates ja hooldekodudes, kus see võib põhjustada kopsupõletikku või vereringenakkusi. MRSA levib ka kogukonnas, eriti olukordades, kus on palju paljastatud nahka, muud füüsilist kontakti ja ühiskasutatava varustuse kasutamist - näiteks sportlaste seas, tätoveerimise salongides ning päevahoiuasutustes ja koolides. Kogukonnas omandatud MRSA põhjustab kõige sagedamini tõsiseid nahainfektsioone.
Antibiootikumiresistentsuse vastu võitlemise oluline tahk on olla ettevaatlik nende kasutamisel. "Meie jaoks on nii oluline, et kasutame antibiootikume arukalt," rääkis Crnich LiveScience'ile. "Soovite antibiootikumi kasutada ainult siis, kui teil on selge bakteriaalne infektsioon."
Seda artiklit värskendas 25. aprillil 2019 Live Sciencei kaastöötaja Rachel Ross.
