Bakterijos: struktūra, dauginimasis, ligos

Trumpa apžvalga

Bakterijos – apibrėžimas: mikroskopiniai vienaląsčiai organizmai be ląstelės branduolio
Ar bakterijos yra gyvi organizmai? Taip, nes jie atitinka būtinus kriterijus (tokius kaip medžiagų apykaita, augimas, dauginimasis).
bakterijų dauginimasis: nelytinis ląstelių dalijimosi būdu
bakterinės ligos: pvz., stabligė, difterija, kokliušas, skarlatina, chlamidinė infekcija, gonorėja, bakterinis tonzilitas, bakterinė pneumonija, bakterinis vidurinės ausies uždegimas, salmoneliozė, listeriozė, tuberkuliozė, cholera, vidurių šiltinė, maras
Bakterinių infekcijų gydymas: antibiotikai
Vakcinacija nuo bakterijų: galima, pvz., nuo difterijos, kokliušo, stabligės, meningokokinės ir pneumokokinės infekcijos, choleros, vidurių šiltinės

Kas yra bakterijos?

Bakterijos yra mikroskopiniai vienaląsčiai organizmai ir seniausi gyvi organizmai žemėje. Jų yra daugybė skirtingų rūšių ir aptinkami beveik visur pasaulyje – ore, vandenyje ir dirvožemyje, giliai žemės plutos viduje ir aukščiausių kalnų viršūnėse, karštuosiuose šaltiniuose, Arktyje ir Antarktidoje.

Bakterijos sudaro bene didžiausią normalios žmogaus floros dalį (taip pat keletas kitų, pavyzdžiui, grybų ir parazitų). Normali flora reiškia visus mikroorganizmus, kurie natūraliai kolonizuoja kūną. Jei ekspertai atsižvelgia tik į vieną konkrečią kolonizacijos vietą, jie kalba, pavyzdžiui, apie žarnyno florą (visų natūralių bakterijų žarnyne).

Be to, yra keletas bakterijų rūšių, kurios gali sukelti žmonių ligas. Tokio tipo žmogaus patogeninės bakterijos sudaro tik apie vieną procentą visų žinomų bakterijų rūšių.

Bakterijų struktūra

Bakterijų dydis svyruoja nuo 0.1 iki 700 mikrometrų (vienas mikrometras = viena tūkstantoji milimetro dalis). Dėl to bakterijos yra daug didesnės už virusus, bet daugeliu atvejų vis tiek mažesnės nei žmogaus ląstelės.

Ląstelės sienelė ir žvyneliai

Daugeliu atvejų bakterijos ląstelės sienelė yra standi, todėl bakterijai suteikia fiksuotą formą (pvz., sferinės ir lazdelės formos bakterijos). Be to, yra spiralinių bakterijų su plonesne ir palyginti lanksčia ląstelės sienele. Tai leidžia bakterijų ląstelei judėti spiraliniais (ir kitais) judesiais. Kita vertus, bakterijos, turinčios standžią ląstelių sienelę, paprastai turi ilgas siūlines žiuželes, su kuriomis jos gali judėti (žr. toliau: Klasifikacija pagal žiuželius).

Taip pat yra keletas bakterijų be ląstelių sienelių. Pavyzdžiai yra mikoplazmos (parazitinės bakterijos, kurios vis dėlto gali daugintis) ir termoplazmų rūšys (šilumą mėgstančios bakterijos su stabilia plazmine membrana, gyvenančios, pavyzdžiui, vulkaniniuose dirvožemiuose).

Kapsulė

Dauguma bakterijų papildomai apsupa save iš išorės kapsule (žr. toliau: klasifikacija pagal kapsuliavimą). Tai gana aiškiai apibrėžtas, labai tankus apsauginis cukrų arba baltymų statybinių blokų (aminorūgščių) sluoksnis.

Ląstelių membrana ir citoplazma

Bakterijos ląstelės sienelės viduje yra pritvirtinta ląstelės membrana, nes jos panašios struktūros yra gyvūnų (taip pat ir žmogaus) ląstelėse. Kai kurios bakterijos taip pat turi išorinę ląstelės membraną. Jis supa ląstelės sienelę.

Ląstelės viduje, ty citoplazmoje, kartu su įvairiomis kitomis ląstelių struktūromis (pavyzdžiui, vadinamosiomis baltymų sintezei skirtomis ribosomomis) randama bakterinės ląstelės genetinė medžiaga, vadinamasis bakterijų genomas. Kartais bakterijos turi papildomos genetinės medžiagos plazmidžių pavidalu.

Bakterijų genomas

Bakterijos genome yra visa gyvybei reikalinga bakterijos ląstelės genetinė informacija (informacija apie struktūrą, medžiagų apykaitą, dauginimąsi). Jį sudaro dvigrandė DNR (dezoksiribonukleino rūgšties santrumpa), ty dvigrandė tam tikro cukraus ir kitų statybinių blokų grandinė. Gyvūnų ląstelių genetinę medžiagą taip pat sudaro DNR. Tačiau yra didelių skirtumų tarp gyvūnų ir bakterijų ląstelių:

Gyvūnų ląstelės: DNR genomas yra atskirai nuo likusios citoplazmos savo membrana uždarame skyriuje - branduolyje. Be to, jis yra linijiškai organizuotas, ty yra atskirų chromosomų (kvazi atskirų DNR gijų) pavidalu.

Plazmidės

Be bakterijų chromosomos, kai kurių bakterijų citoplazmoje yra ir kitų mažų dvigrandžių DNR žiedų, viengubų arba daugybinių, žinomų kaip plazmidės. Juose yra genetinės informacijos, kurios normaliomis gyvenimo sąlygomis bakterijų ląstelei nereikia, tačiau kuri gali suteikti jai pranašumą išgyventi sunkiomis sąlygomis.

Tai gali būti, pavyzdžiui, toksino, naikinančio kitas bakterijas, planas. Bakterinės ląstelės gebėjimas būti atspariam tam tikram antibiotikui taip pat gali būti saugomas plazmidėse.

Antibiotikai yra vaistai, kurie yra ypač veiksmingi prieš bakterijas. Todėl jie yra standartinio bakterinės infekcijos gydymo dalis.

Plazmidės dauginasi nepriklausomai nuo bakterijų chromosomos ir daugiau ar mažiau atsitiktinai pasiskirsto dviejose dukterinėse ląstelėse, kai bakterija dauginasi ląstelių dalijimosi būdu.

Konjugacija trunka keletą minučių, bet įmanoma tik tarp tam tikrų bakterijų tipų.

Bakterijos prieš virusus

Svarbiausias skirtumas yra tas, kad bakterijos turi metabolizmą ir gali daugintis savarankiškai – virusams tai netinka. Plačiau apie virusų ir bakterijų palyginimą skaitykite straipsnyje Virusai.

Kokios ten bakterijos?

Šiuo metu žinoma apie 5,000 bakterijų rūšių. Tačiau iš tikrųjų jų tikriausiai yra kur kas daugiau: ekspertai įtaria, kad pasaulyje yra šimtai tūkstančių įvairių rūšių bakterijų.

Mikrobai gali būti klasifikuojami pagal įvairius kriterijus; labiausiai paplitę yra:

Klasifikavimas pagal spalvą

Bakterijas galima klasifikuoti pagal spalvą, kurią jos įgauna, kai liečiasi su tam tikromis dažymo medžiagomis. Dažniausias dažymo būdas bakterijoms identifikuoti vadinamas Gramo dažymu. Pagal tai išskiriamas:

Gram-teigiamos bakterijos: jos pamėlynuoja po tam tikros cheminės medžiagos pridėjimo. Pavyzdžiui, difterijos ir juodligės sukėlėjai, pneumokokai (pavyzdžiui, sukelia pneumoniją, meningitą, sinusitą ir vidurinės ausies uždegimą) ir streptokokai (be kita ko, galimi pneumonijos ir tonzilito sukėlėjai).
Gramneigiamos bakterijos: dažytos gramo spalvos įgauna raudoną spalvą. Pavyzdžiai yra kokliušo, vidurių šiltinės, choleros ir maro sukėlėjai.

Skirtinga sienelių struktūra turi ir praktinių pasekmių medicinai, būtent kalbant apie bakterinių infekcijų gydymą: vieni antibiotikai veiksmingi tik prieš gramteigiamas bakterijas, kiti – tik prieš gramneigiamas bakterijas.

Klasifikacija pagal formą

Yra trys pagrindinės bakterijų formos:

sferinės bakterijos: šios apvalios iki ovalios bakterijos (taip pat vadinamos kokos) dažnai susitelkia tipiškais būdais: į dvi, keturias ar aštuonias grupes, į didesnes grupes (stafilokokai) arba kaip daugiau ar mažiau ilgos grandinės (streptokokai).
Lazdelės formos bakterijos: lieknos arba apkūnios lazdelės formos bakterijos gali būti pavienės (pvz., vidurių šiltinės bakterijos) arba skirtingomis viena nuo kitos (pvz., difterijos bakterijos). Lazdelės formos bakterijos, kurioms gyventi reikalingas deguonis (aerobinės) ir kurios gali formuoti sporas (žr. toliau), dar vadinamos bacilomis (pvz., juodligės bakterijos).
spiralinės bakterijos: pagal savo tikslią išvaizdą šios bakterijos skirstomos į keturias grupes – spirilę (pvz., žiurkių įkandimo karštligės sukėlėjas), borelijas (pvz., Laimo ligos sukėlėją), treponemą (pvz., sifilio bakterijas), ir leptospira (pvz., leptospirozės sukėlėjas).

Klasifikacija pagal patogeniškumą

fakultatyvinės patogeninės bakterijos: šios bakterijos sukelia ligas tik tam tikromis aplinkybėmis, pavyzdžiui, kai susilpnėja imuninė sistema.
privalomi patogeniniai mikrobai: pakankamu kiekiu jie visada sukelia ligą, pavyzdžiui, salmonelę.

Bakterijos, kurios natūraliai atsiranda organizme, taip pat gali sukelti ligą – pavyzdžiui, jei jos labai išplinta dėl silpnos imuninės sistemos arba patenka į netinkamas kūno vietas (pvz., žarnyno bakterijos, kurios dėl to patenka į šlaplę ar makštį). dėl netinkamos tualeto higienos). Taigi jie priklauso fakultatyvinėms patogeninėms bakterijoms.

Klasifikacija pagal žvynelius

Dauguma bakterijų savo išoriniame paviršiuje nešioja žvynelius, kurių pagalba jos yra judrios. Ekspertai išskiria šias žvynelių formas:

monotrichinis žiuželis: tik vienas žvynelis, pvz., choleros bakterijos
lophotrichous flagella: kelios žvyneliai, išsidėstę viename ar dviejuose kuokšteliuose, pvz., Pseudomonas rūšys
peritrichozinės žvyneliai: kelios žvyneliai, išsidėstę visame išoriniame bakterinės ląstelės paviršiuje (visur aplinkui), pvz., Salmonella (salmoneliozės ir vidurių šiltinės sukėlėjas)

Klasifikacija pagal inkapsuliavimą

Pavyzdžiui, bakterija Haemophilus influenzae yra kapsuliuota. Be kita ko, jis gali sukelti meningitą, vidurinės ausies uždegimą, bronchitą, pneumoniją ir – kaip B tipo Haemophilus influenzae (HiB) – laringitą.

Taip pat tarp kapsuliuotų bakterijų formų yra pneumokokai (Streptococcus pneumoniae). Paprastai jie sukelia pneumoniją, bet kartais ir kitas bakterines infekcines ligas.

Klasifikacija pagal sporų susidarymą

Esant nepalankioms gyvenimo sąlygoms, kai kurios bakterijos gali suformuoti nuolatines formas su masiškai susilpnėjusia medžiagų apykaita – vadinamąsias sporas. Skirtingai nei metaboliškai aktyvi (vegetatyvinė) ląstelė, jos gali atlaikyti itin nepalankias aplinkos sąlygas, tokias kaip karštis ir šaltis, ir išlikti gyvybingos metus ar net dešimtmečius. Kai tik sąlygos vėl pagerėja, sporos vėl virsta vegetatyvine bakterine ląstele.

Sporos iš tikrųjų yra ramybės būsenos bakterijos.

Sporas formuojančioms bakterijoms daugiausia priklauso Bacillus ir Clostridium genčių atstovai, pavyzdžiui, juodligės sukėlėjas (Bacillus anthracis) ir stabligės (Clostridium tetani) ir botulizmo (Clostridium botulinum) sukėlėjai.

Klasifikacija pagal santykį su deguonimi

Privalomos anaerobinės bakterijos (anaerobai) yra visiškai priešingos privalomiesiems aerobams: jos negali augti ir klestėti esant deguoniui – net nedideli deguonies pėdsakai gali šias bakterijas per trumpą laiką nužudyti. Skirtingai nei aerobai, jie negali pašalinti toksiškų deguonies radikalų (aerobinės bakterijos tam turi specialių fermentų, tokių kaip katalazė). Privalomos anaerobinės bakterijos reikiamą energiją gauna fermentacijos būdu arba vadinamuoju anaerobiniu kvėpavimu.

Fakultatyvinės anaerobinės bakterijos yra tolerantiškos deguoniui: gali augti tiek su deguonimi, tiek be jo. Kai yra deguonies, jie gauna reikiamą energiją per „normalų“ (aerobinį) ląstelių kvėpavimą, kaip tai daro aerobinės bakterijos ir gyvūnų bei žmonių ląstelės. Kita vertus, aplinkoje, kurioje nėra deguonies, jų energijos gamyba vyksta fermentacijos arba anaerobinio kvėpavimo būdu.

Aerotolerantiškos bakterijos gali be problemų klestėti esant deguoniui, tačiau negali jo panaudoti energijos gamybai.

Klasifikavimas pagal temperatūros reikalavimus

Priklausomai nuo temperatūros diapazono, kurį bakterijos mėgsta arba toleruoja, išskiriamos trys bakterijų grupės:

psichofilinės bakterijos: jos geriausiai klesti nuo penkių iki dešimties laipsnių Celsijaus. Minimali temperatūra, kurią jie gali toleruoti, yra nuo –5 iki –3 laipsnių, priklausomai nuo bakterijų rūšies, o maksimali – nuo 15 iki 20 laipsnių, priklausomai nuo rūšies.
Mezofilinės bakterijos: Optimali jų temperatūra yra 27–37 laipsniai. Temperatūra gali nukristi iki 20–25 laipsnių šilumos. Kita vertus, temperatūra neturi pakilti daugiau nei 42–45 laipsnių.
Termofilinės bakterijos: Patogiausiai jos jaučiasi 50–60 laipsnių temperatūroje. Priklausomai nuo bakterijų rūšies, temperatūra neturi nukristi žemiau 40–49 laipsnių ir negali pakilti daugiau nei iki 60–100 laipsnių.

Klasifikacija pagal taksonomiją

Kaip ir kiti gyvi organizmai, bakterijos klasifikuojamos pagal mokslinius kriterijus į skirtingus hierarchinius lygius, tokius kaip šeimos, gentys ir rūšys. Kai kurios bakterijų rūšys taip pat gali būti skirstomos į skirtingus tipus (bakterijų padermes) – priklausomai nuo paveldimumo faktorių ir cheminės sudėties.

Kaip bakterijos dauginasi?

Bakterijos dauginasi nelytiškai dalijantis ląstelėms:

Kaip greitai bakterijos gali daugintis, priklauso nuo bakterijų rūšies ir aplinkos sąlygų. Optimaliomis sąlygomis daugelis bakterijų gali padvigubinti savo skaičių vos per dvidešimt minučių.

Kai kalbame apie bakterijų augimą, turime omenyje bakterijų ląstelių skaičiaus padidėjimą. Jis nustatomas kaip ląstelių skaičius mililitre.

Kokias ligas sukelia bakterijos?

Yra įvairių ligų, kurias sukelia bakterijos. Štai nedidelis pasirinkimas:

Skarlatina: šią labai užkrečiamą bakterinę infekcinę ligą sukelia gramteigiami sferiniai A streptokokai (Streptococcus pyogenes).
Kitos streptokokinės infekcijos: streptokokai taip pat gali sukelti vidurinės ausies uždegimą, tonzilitą, erysipelą, pneumoniją ir reumatinį karščiavimą. Pavyzdžiui, B-streptokokai (S. agalactiae) gali sukelti meningitą ir žaizdų infekcijas. Kiti streptokokai gali atsirasti, pavyzdžiui, kaip ėduonies bakterijos.
Pneumokokinės infekcijos: Pneumokokai taip pat yra streptokokai, kurie dažniausiai atsiranda poromis (diplokokai). Tiksliau, tai yra Streptococcus pneumoniae. Ši bakterija yra tipiškas pneumonijos sukėlėjas, tačiau, be kita ko, gali sukelti meningitą, vidurinės ausies uždegimą ar sinusitą.
Meningokokinės infekcijos: Meningokokai yra Neisseria meningitis rūšies bakterijos. Šių mikrobų infekcijos dažniausiai pasireiškia meningitu arba bakteriniu „kraujo apsinuodijimu“ (sepsiu).
Gonorėja (gonorėja): šią STD taip pat sukelia Neisseria bakterijos, šį kartą Neisseria gonorrhoeae (taip pat vadinamos gonokoku). Laiku gydoma gonorėja dažniausiai užgyja be pasekmių. Priešingu atveju kyla nuolatinių vėlyvų padarinių, tokių kaip nevaisingumas, rizika.
Chlamidijų infekcijos: yra įvairių chlamidijų tipų (kai kurie turi pogrupius), kurie gali sukelti skirtingus klinikinius vaizdus, pavyzdžiui, konjunktyvitą, šlapimo ir lytinių organų infekcijas (pvz., uretritą, cervicitą ar prostatitą) ir pneumoniją.
Kokliušas: Gram-neigiama bakterija Bordetella pertussis dažniausiai yra už šios „vaikų ligos“, kuria vis dažniau serga paaugliai ir suaugusieji.
Difterija: tokius simptomus kaip lojantis kosulys, rijimo pasunkėjimas ir saldus nemalonus kvapas sukelia gramteigiamos lazdelės formos bakterijos Corynebacterium diphtheriae toksinas.
Tuberkuliozė: Mycobacterium tuberculosis yra dažniausia šios rimtos infekcinės ligos, apie kurią reikia pranešti, priežastis.
E. coli infekcijos: Escherichia coli yra gramneigiama bakterija, kurios yra keletas padermių. Dalis jų natūraliai gyvena sveikų žmonių žarnyne. Tačiau kitos E.coli padermės gali sukelti infekcijas, pavyzdžiui, virškinamajame arba šlapimo takuose (pvz., viduriavimą ir cistitą).
Salmoneliozė (apsinuodijimas salmonelėmis): Šis terminas reiškia infekcines ligas ir apsinuodijimą maistu, kurį sukelia tam tikras salmonelių bakterijų pogrupis. Tai apima vidurių šiltinę ir paratifinę karštligę, be kita ko.
Listeria infekcija (listeriozė): šį apsinuodijimą maistu sukelia Listeria monocytogenes rūšies gramteigiamos bakterijos. Jį lydi pykinimas, vėmimas ir viduriavimas. Juo galima užsikrėsti valgant užterštą maistą, pavyzdžiui, pieno produktus, žalias daržoves ar netinkamai pašildytą mėsą.
Cholera: Gram-neigiama bakterija Vibrio cholerae yra atsakinga už sunkią viduriavimo ligą, kuri dažniausiai pasireiškia vietovėse, kuriose yra prastos higienos sąlygos.

Bakteremija ir sepsis

Paprastai bakterijų kraujyje nerandama. Jei yra, tai vadinama bakteriemija. Tai gali atsirasti, pavyzdžiui, kai kam nors kraujuoja dantenos nuo intensyvaus dantų valymo arba įsipjauna kišeniniu peiliu. Bakterijos taip pat gali patekti į kraują bakterinių infekcijų (pvz., bakterinės pneumonijos) metu arba dantų ar medicininės procedūros metu.

Bakteremija ne visada sukelia simptomus, jei imuninė sistema greitai pašalina bakterijas.

Tačiau ypač žmonėms, kurių imuninė sistema nusilpusi, bakterijos gali sukelti infekciją (pvz., vidinės širdies gleivinės uždegimą = endokarditą), jei jų kraujyje išlieka pakankamai ilgai ir didesniais kiekiais. To pasekmė gali būti labai audringa viso kūno reakcija, vadinama sepsiu („kraujo apsinuodijimu“). Blogiausiu atveju tai gali baigtis mirtimi. Tačiau mirties rizika atskirais atvejais labai skiriasi. Tai, be kita ko, priklauso nuo bakterijų rūšies ir nuo to, kaip greitai pacientas gydomas.

Bakterijos: perdavimas arba infekcija

Pavyzdžiui, žmonės gali užsikrėsti salmonelėmis per tepinėlių infekciją: jei žmonės, sergantys su salmonelėmis susijusiu viduriavimu, kruopščiai nenusiplauna rankų nuėję į tualetą, jie gali pernešti mikrobus ant daiktų (pvz., durų rankenų, stalo įrankių). Jei sveikas žmogus paliečia šiuos daiktus ir sugriebia už burnos, nosies ar akių, jis gali užsikrėsti. Taip pat galima užsikrėsti tiesioginiu asmeniu per tepinėlį, kai užsikrėtę asmenys paspaudžia ranką sveikam žmogui su užterštomis rankomis.

Tačiau salmonelėmis daugiausia užsikrečiama per užkrėstą maistą. Taip užsikrečiama ir kai kurioms kitoms bakterijoms, tokioms kaip Listeria (listeriozės sukėlėjas) ir Campylobacter genties atstovai (užkrečiamųjų viduriavimo ligų sukėlėjai).

Pastarosiomis, kaip ir salmonelėmis bei kai kuriomis kitomis bakterijomis, galima užsikrėsti ir per užterštą vandenį.

Kai kuriais atvejais užsikrėsti galima per lytinius santykius, pavyzdžiui, chlamidijų ir gonorėjos sukėlėjo (gonokokų) atveju.

Bakterinė infekcija: gydymas

Kai kurie antibiotikai yra veiksmingi prieš daugelį skirtingų bakterijų tipų (plataus spektro arba plataus spektro antibiotikai), o kiti yra nukreipti į specifines bakterijų grupes (siauro arba siauro spektro antibiotikai).

Gerai žinomos antibiotikų grupės yra penicilinai, cefalosporinai, tetraciklinai ir makrolidų grupės antibiotikai.

Ne kiekviena bakterinė infekcija reikalauja gydymo antibiotikais. Alternatyviai arba papildomai gali būti naudingos kitos priemonės, kurios nėra specialiai nukreiptos prieš bakterijas, bet bent jau palengvina simptomus (pvz., skausmą ir vaistus nuo uždegimo).

Vakcinacija nuo bakterijų

Kai kurių infekcinių ligų, kurias sukelia bakterijos, galima išvengti skiepijant. Sušvirkšta vakcina skatina imuninę sistemą sukurti specifinius antikūnus prieš atitinkamą bakterinį patogeną (aktyvi imunizacija). Tai suaktyvina imuninę sistemą, jei vėliau įvyktų „tikra“ infekcija su šiomis bakterijomis. Taigi infekciją galima užčiuopti ankstyvoje stadijoje arba bent jau susilpninti.

Galimų skiepų nuo bakterijų pavyzdžiai:

Skiepijimas nuo difterijos
Skiepai nuo kokliušo
Vakcinacija nuo stabligės (taip pat galima kaip pasyvioji imunizacija, kurios metu suleidžiami paruošti antikūnai)
Skiepijimas nuo b tipo Haemophilus influenzae (HiB vakcinacija)
Vakcinacija nuo meningokoko
Choleros vakcinacija
Vakcinacija nuo vidurių šiltinės

Kai kurios iš šių vakcinų yra skirtingos sudėties kombinuotųjų preparatų pavidalu. Pavyzdžiui, Td vakcina vienu metu apsaugo nuo stabligės ir difterijos bakterijų.