Bakterie

Analiza czynności życiowych bakterii
i określanie roli tych procesów
w środowisku przyrodniczym
Clostridium
Salmonella
Escherischia coli
Pseudomonas
Bakterie (łac. bacteria, od gr.
bakterion – pałeczka) – grupa
mikroorganizmów, stanowiących
osobne królestwo. Są to
jednokomórkowce lub zespoły
komórek o budowie
prokariotycznej. Badaniem bakterii
zajmuje się bakteriologia, gałąź
mikrobiologii
Budowa bakterii
SPOSOBY ODŻYWIANIA SIĘ
BAKTERII
AUTOTROFY
FOTOAUTOTROFY
CHEMOAUTOTROFY
HETOROTROFY
PASOŻYTY
SAPROFITY
SYMBIOTYCZNE
FOTOAUTOTROFY
• Bakterie purpurowe i zielone można uznawać za relikty
najwcześniejszego okresu ewolucji fotosyntezy. Nie są one
zdolne do wykorzystania wody jako donora wodoru, tak
jak robią to rośliny zielone, lecz muszą korzystać z
bardziej zredukowanych donorów tego pierwiastka (H2S,
H2 ).
• W rezultacie fotosynteza przebiega bez uwzględniania
tlenu. Jest to fotosynteza anosksygenowa.
Reakcja fotosyntezy anoksygenicznej, przeprowadzonej przez
bakterie purpurowe:
6CO2 +12H2S
C6H 12O6 +12S+ 6H 2O
Katedra Mikrobiologii Środowiskowej podjęła wyzwanie hodowania
mikroorganizmów w Kolumnie Winogradskiego, a pierwsze efekty można
obserwować poniżej na fotografiach (Fot. R. Kwiatkowski)
Fot. 1. Kolumna Winogradskiego. Efekty wzrostu
bakterii purpurowych po okresie sześciu miesięcy
Fot. 2. Kolumna Winogradskiego.
Obraz w powiększeniu
Chemosynteza – starszy ewolucyjnie od fotosyntezy
i mniej od niej skomplikowany sposób samożywności.
Przeprowadzają go organizmy nazywane chemoautotrofami,
wyłącznie bakterie, których źródłem energii do asymilacji
dwutlenku węgla (CO2) są reakcje utlenienia prostszych
związków nieorganicznych - chemolitotrofy, lub związków
organicznych (jak na przykład metan) - chemoorganotrofy.
Pełni ona bardzo ważną rolę w obiegach pierwiastków ważnych
biologicznie (azotu, węgla, fosforu).
Tak jak u fotosyntetyzujących autotrofów, chemosynteza jest
źródłem związków organicznych, czyli sześciowęglowych
cukrów (jak na przykład glukoza) i ewentualnie związków
trzywęglowych.
Chemosyntezę można podzielić na dwa etapy:
Etap I - utlenianie związku chemicznego (odpowiednik
fazy jasnej fotosyntezy, w którym dany organizm
przetwarza energię na użyteczną biologicznie (ATP),
Etap II – związanie CO2 i produkcja glukozy (na tej
samej zasadzie co faza ciemna fotosyntezy).
Bakterie nitryfikacyjne
Etap I – 2NH3 + 3O2
2HNO2 + O2
2HNO2 + H2O + energia Nitrosomonas
2HNO3 + energia Nitrobacter
Etap II – CO2+H2O+energia
C6H12O6+O2
Znaczenie nitryfikacji
 Proces ten zachodzi wszędzie tam, gdzie powstaje wolny amoniak
(głównie z rozkładu materii organicznej) lub jest on sztucznie
wprowadzany do środowiska (np. nawożenie pól uprawnych). Obejmuje
środowiska takie jak: gleba, ścieki, osady oraz wody powierzchniowe, w
tym morza i oceany. Jest to bardzo ważny proces w obiegu azotu w
środowisku naturalnym. Zaburzenia w procesie nitryfikacji zakłócają
prawidłowy cykl biochemiczny azotu. Gospodarka człowieka często
powoduje, że proces nitryfikacji przeważa nad procesem denitryfikacji, co
prowadzi do nagromadzenia się azotanów. Przyczynia się to do
zanieczyszczenia wód gruntowych oraz eutrofizacji jezior.
Jest to również niebezpieczne dla zwierząt oraz człowieka,
szczególnie dla kobiet w ciąży. Wysoki poziom azotanów może być
niezwykle niebezpieczny dla noworodków, ponieważ może
spowodować niedotlenienie, a nawet uduszenie. Najczęstszym
objawem zatrucia azotanami u dzieci jest niebieskawy odcień skóry,
szczególnie wokół oczu i ust. Powszechnie te objawy zatrucia są
nazywane jako tzw. zespół blue-baby. Należy pamiętać, że gotowanie
nie zmniejsza ilości azotanów. Poszukuje się alternatywnych źródeł
wody, jeżeli przekraczany jest dopuszczalny poziom azotanów.
Równie niebezpieczne jest nagromadzenie się azotanów w
zbiornikach wodnych, ponieważ prowadzi m. in. do zatrucia ryb. Do
charakterystycznych objawów należą: rozległe uszkodzenia tkanek, w
tym skrzeli i nerek, zaburzenia wzrostu oraz odporności. Jednakże
szybki proces nitryfikacji jest niezbędny w rekultywacji ścieków, gdzie
usuwanie amoniaku jest pożądane.
Większość bakterii to organizmy
heterotroficzne, które czerpią związki
organiczne z innych organizmów. Wśród
heterotroficznych bakterii występują głownie
wolno żyjące saprobionty, odżywiające się
martwą materią organiczną. Inne z kolei
uzyskują związki organiczne w wyniku
symbiozy z innymi organizmami. Istnieją
wreszcie bakterie pasożytnicze, powodujące
choroby roślin, lub zwierząt.
BAKTERIE CUDZOŻYWNE
Bakterie brodawkowe, bakterie korzeniowe – bakterie
glebowe z rodzaju Rhizobium i Bradyrhizobium żyjące
w symbiozie z roślinami motylkowatymi, które tworzą na
swych korzeniach narośla, tzw. brodawki korzeniowe.
Bakterie te mają zdolność wiązania wolnego azotu (N2),
dzięki czemu zaopatrują rośliny w związki azotu (40-550 kg
N/ha/rok) w zamian bakterie otrzymują asymilaty.W wyniku
tej symbiozy rośliny dają plony o dużej zawartości azotu.
Rośliny motylkowe
- łubin
- soja
- groch, bób i soczewica
- fasola
- koniczyna
BAKTERIE CUDZOŻYWNE
Bakterie saprobiontyczne ( wydzielając enzymy
trawienne) rozkładają martwe szczątki organiczne
na związki proste uwalniając pierwiastki takie jak
węgiel, azot, siarka, fosfor umożliwiając tym
samym ich ponowne wykorzystanie przez
producentów
Bakterie należące do destruentów (reducentów)
przyczyniają się tym samym do obiegu
pierwiastków azotu, węgla, tlenu, siarki,
fosforu w biosferze.
BAKTERIE CUDZOŻYWNE
Wiele bakterii, to organizmy pasożytnicze,
zdobywające związki organiczne kosztem
swojego żywiciela. Powodują one choroby
roślin, ludzi i zwierząt.
Choroby wywoływane przez
bakterie Gram-dodatnie
a) Wywołane przez paciorkowce
- Angina bakteryjna gardła - choroba, która w erze przedantybiotykowej powodowała ciężkie wady
serca i niewydolność nerek.
- Szkarlatyna - typowa choroba zakaźna wieku dziecięcego. Znana pod nazwą płonica, z uwagi na
wysypkę rumieniową (zaczerwienienie skóry)
b) Gronkowce
- Gronkowcowe zapalenie płuc - bardzo ciężkie zapalenie płuc, z uwagi na masywne niszczenie
tkanki płucnej spowodowane powstawaniem ogromnych jam z ropą.
- Gronkowcowe zapalenie jelit - ciężka choroba, najczęściej będąca skutkiem zabiegu operacyjnego
jamy brzusznej, czasami po stosowaniu uprzednio antybiotyków.
c) Pneumokoki (dwoinki)
- Zapalenie ucha środkowego, zatok obocznych nosa
- Zapalenie płuc
d) Pałeczki
- Wąglik - choroba odzwierzęca, używana również jako broń biologiczna.Występuje w trzech
postaciach - skórnej ,jelitowej i płucnej. Z reguły po 2-3 dniach od pojawienia się objawów następuje
zgon.
Choroby wywołane przez bakterie
gram-ujemne
a) Pałeczki
- Salmonelloza - wywołująca zapalenia jelita cienkiego i grubego choroba zakaźna układu
pokarmowego. Typowymi objawami są: kurczowe bóle brzucha, biegunka, gorączka i wymioty.
Nazwa pochodzi od nazwiska odkrywcy, amerykańskiego uczonego Daniela Salmona.
- Dżuma - ostra bakteryjna choroba zakaźna gryzoni i (rzadziej) innych drobnych ssaków, a także
człowieka (zoonoza).W przeszłości nazywana czarną śmiercią.
- Czerwonka - Objawem jej są uporczywe, krwawo-śluzowe biegunki i obecność krwi w stolcu oraz
gorączka. Bakterie przenoszone są z wydalin chorego za pośrednictwem wody, pożywienia i much.
b) Przecinkowce
- Cholera - to ostra i zaraźliwa choroba zakaźna przewodu pokarmowego, której przyczyną jest
spożycie pokarmu lub wody skażonej przecinkowcem cholery .Początkowym okresie zakażenia
dominuje biegunka, wymioty, zwykle bez gorączki i bólu brzucha. Stolec ma charakterystyczny
wygląd - przypomina wodę po płukaniu ryżu i posiada swoisty, słodkawy zapach