Logo bio-infomedia.ro

Bacteriile: structură, clasificare, reproducere

Staphylococcus aureus
Imagine la microscopul electronic cu scanare a bacteriei Staphylococcus aureus, colorată artificial. | Foto: JANICE HANEY CARR/CENTERS FOR DISEASE CONTROL AND PREVENTION

Bacteriile sunt organisme microscopice unicelulare, care se dezvoltă în diferite medii. Aceste microorganisme pot trăi pe sol, în apă, în izvoare termale, în deșeuri sau în intestinele animalelor, chiar și la adâncimi mari în scoarța terestră. Într-un gram de sol se găsesc cca. 40 de milioane de celule bacteriene, iar într-un mililitru de apă dulce se găsesc cca. 1 milion de celule bacteriene.

Relația dintre om și bacterii este una complexă. Uneori bacteriile ne oferă ajutor, cum ar fi laptele de închegare din iaurt sau bacteriile care ajută la digestie. În alte cazuri, bacteriile sunt patogene, producând boli precum pneumonia.

Structura bacteriilor

Bacteriile sunt procariote, adică organisme unicelulare cu o structură internă simplă, care nu prezintă un nucleu celular delimitat de o membrană. Materialul lor genetic este distribuit în citoplasmă sub forma unei structuri citoplasmatice denumite nucleoid sau sub formă de plasmide - mici molecule circulare de ADN care coexistă cu nucleoidul și care conțin gene ce pot fi transferate prin procesul de conjugare bacteriană. În citoplasmă se mai regăsesc și vacuole, organite bogate în substanțe de rezervă, și ribozomi, sediul sintezei proteice.

În general, celula bacteriană este înconjurată de două structuri cu rol de protecție: peretele celular (alcătuit din peptidoglican (mureină)) la exterior și membrana celulară (alcătuită din fosfolipide) la interior. Unele bacterii, cum ar fi micoplasmele, nu prezintă perete celular, iar altele pot avea un o a treia structură de protecție la exterior, denumită capsulă. Spațiul dintre membrana citoplasmatică și peretele celular este denumit spațiu periplasmic. Adesea suprafața celulei bacteriene prezintă pili ori flageli, cu ajutorul cărora aceasta se deplasează în mediu sau se atașează de gazde.

Structura membranei celulei bacteriene
Structura membranei celulei bacteriene este foarte asemănătoare cu cea a celulei vegetale sau animale, cu mențiunea că acesteia îi lipsește colesterolul. | Foto: MARIANA RUIZ/WIKIPEDIA

Clasificarea bacteriilor

Există mai multe criterii pentru clasificarea bacteriilor. Aceste microorganisme pot fi împărțite după natura peretelui celular, după formă sau după diferențele din structura genetică.

Colorația Gram (denumită după Hans Christian Gram, care a dezvoltat tehnica în anul 1884) este un test utilizat pentru a clasificate bacteriile după compoziția peretelui lor celular. Bacteriile Gram-pozitive prezintă un perete celular gros, care este alcătuit din numeroase straturi de peptidoglican și acid teichoic. În schimb, bacteriile Gram-negative au un perete relativ subțire, constituit din mai puține straturi de peptidoglican, dar care este înconjurat de o a doua membrană lipidică, externă, alcătuită din lipopolizaharide și lipoproteine.

Majoritatea bacteriilor sunt Gram-negative. Gram-pozitive sunt bacteriile din încrengăturile Firmicutes și Actinobacteria. De exemplu, Streptococcus pneumoniae, care produce pneumonia, este o bacterie Gram-pozitivă, în timp ce Escherichia coli sau Vibrio cholerae, care produce holera, sunt bacterii Gram-negative.

Din punct de vedere al formei, majoritatea bacteriilor au o formă sferică, fiind denumite coci, sau o formă cilindrică ori alungită, de bastonașe, fiind denumite bacili. La coci se pot deosebi și mai multe varietăți, fiind ovoidali, lanceolați sau reniformi, iar bacilii pot avea capete drepte (Bacillus anthracis), rotunjite (Escherichia coli) sau ascuțite (Fusiobacterium fusiforme). Unele bacterii se aseamănă cu o virgulă, fiind în acest caz vibrioni, iar altele prezintă formă spiralată sau elicoidală, asemănător formei literei S, având spire neregulate sau regulate, fiind în acest caz spirili sau spirocheți. Mai pot avea formă de filament, care ajunge la zeci de microni lungime, fără a prezenta diviziuni transversale.

Clasificarea bacteriilor
Bacteriile prezintă o mare varietate de morfologii celulare și de asocieri. | Foto: MARIANA RUIZ/WIKIPEDIA

Reproducerea bacteriilor

Majoritatea bacteriilor se înmulțesc printr-un proces denumit fisiune binară sau diviziune simplă, care este o formă de reproducere asexuată. Prin acest proces, o singură celulă bacteriană, denumită celulă-mamă, își face o copie a materialului său genetic și crește în dimensiuni, dublându-și conținutul citoplasmatic. Apoi această celulă mare se împarte în două celule-fiice identice, fiecare conținând materialul genetic al celulei-mamă.

Unele bacterii, cum ar fi cianobacteriile, se reproduc prin înmugurire. În acest caz, celula-fiică se dezvoltă ca o ramură a celulei-mamă, crescând de la dimensiunea unei protuberanțe până la o dimensiune egală cu cea a celulei-mamă, după care se separă de aceasta.

Alte forme de reproducere sunt formarea corpilor de fructificație ce produc spori la speciile de Myxobacteria și formarea hifelor la speciile de Streptomyces.

În condiții potrivite, o bacterie Gram-pozitivă se poate divide odată la fiecare 20-30 de minute, iar o bacterie Gram-negativă odată la 15-20 de minute, iar după aproximativ 16 ore numărul de celule al unei colonii care a proliferat dintr-o singură celulă poate atinge 5.000 de milioane.

Materialul genetic din celula-mamă și celulele-fiice după fisiunea binară sau înmugurire este exact același. Drept urmare, variația materialului genetic din celulele bacteriene se realizează prin introducerea în genomul lor a unui materialul genetic din exterior. Acest proces se numește transfer orizontal de gene și permite bacteriilor să se adapteze la schimbările din mediul înconjurător.

Transferul orizontal de gene se face pe trei căi: transformare, transducție și conjugare.

Transformarea bacteriană constă în importarea materialului genetic exogen de la alte celule din mediu. Pentru multe specii preluarea de ADN de la alte celule este un proces natural, însă unele pot face asta doar prin alterări chimice. S-a constat faptul că dezvoltarea unor abilități este, în mod natural, asociată cu condițiile solicitante de mediu și că este o adaptare ce facilitează procesele de reparare ale AND-ului.

Transducția are loc prin integrarea unui ADN străin în cromozomul bacterian prin intermediul bacteriofagilor. Există o mare varietate de bacteriofagi, unii infectând și apoi lizând celula bacteriană gazdă, în timp ce alții inserează ADN-ul direct în cromozomul bacterian.

Conjugarea este un fenomen de parasexualitate bacteriană prin care ADN-ul este transferat în urma contactului direct dintre celule, realizat prin intermediul pililor. Prin conjugare, materialul genetic poate fi transferat de la celula bacteriană la celula eucariotă. Conjugarea ajută la răspândirea genelor implicate în rezistența la antibiotice.

Bacteriile și sănătatea omului

Unele bacterii sunt folositoare pentru sănătatea umană, în timp ce altele pot produce boli. Bacteriile comensale sau bacteriile prietenoase trăiesc în corpul uman și îi sunt benefice. În corpul uman există de aprox. zece ori mai multe celule microbiene decât numărul de celule umane, cea mai mare concentrare fiind în intestine.

Tubul digestiv uman este un loc prielnic pentru bacterii, unde acestea găsesc numeroase nutrimente pentru a supraviețui. Într-un articol publicat în 2014 în revista American Journal of Gastroenterology se arată că bacteriile și alte microorganisme din intestinele umane, cum ar fi Escherichia coli și Strptococcus, ajută la digestie, opresc colonizarea de către agenții patogeni și ajută la dezvoltarea sistemului imunitar. Mai mult, perturbarea florei bacteriene intestinale a fost asociată cu anumite boli. De exemplu, pacienții cu boala Crohn prezintă un răspuns imun crescut față de bacteriile intestinale, conform unui studiu publicat în 2003 în revista The Lancet.

Pe de altă parte, există bacterii care pot cauza infecții. Câteva bacterii, cum ar fi Streptococcus aureus, Clostridium perfringens și Escherichia coli pot cauza o infecție severă, dar rară, a țesuturilor moi, denumită fasceită necrozantă. Această infecție afectează țesuturile din jurul mușchilor, nervilor sau vaselor sanguine și poate fi tratată, mai ales dacă este diagnosticată de timpuriu.

Infecțiile bacteriene
Principalele infecții bacteriene și cele mai importante specii implicate în apariția lor. | Foto: MIKAEL HAGGSTROM/WIKIPEDIA

Rezistența la antibiotice

Antibioticele sunt utilizate în mod obișnuit pentru tratarea infecțiilor bacteriene. Cu toate acestea, în ultimii ani, utilizarea necorespunzătoare a antibioticelor a dus la răspândirea unor tulpini bacteriene rezistente la antibiotice.

În cazul rezistenței la antibiotice, bacteria infecțioasă nu mai răspunde la antibioticul care anterior fusese eficient pentru combaterea ei. Conform Centers for Disease Control and Prevention (CDC) din S.U.A., cel puțin două milioane de persoane din Statele Unite sunt infectate anual cu bacterii rezistente la antibiotice, dintre care mor cel puțin 23.000 de persoane.

Aproape orice infecție de astăzi a fost asociată cu un anumit nivel de rezistență, a declarat dr. Christopher Crnich, medic de boli infecțioase și epidemiolog la Spitalul Universitar din Wisconsin. Există foarte puține infecții în tratarea cărora rezistența bacteriană nu constituie o îngrijorare clinică.

MRSA (Staphylococcus aureus rezistent la meticilină), de exemplu, este una dintre cele mai cunoscute tulpini bacteriene rezistente la antibiotice; rezistă la meticilină și la alte antibiotice utilizate în tratarea infecțiilor cu stafilococi, care sunt dobândite în principal prin contactul pielea. Infecțiile cu MRSA apar în centrele de îngrijire a sănătății și pot duce la pneumonie sau septicemie.

Un aspect important al combaterii rezistenței la antibiotice este utilizarea acestora cu atenție.

Este extrem de importantă utilizarea antibioticelor în mod inteligent, a declarat dr. Crnich. Un antibiotic trebuie utilizat numai atunci când este certă infectarea cu o anumită bacterie.

Source Articol publicat pe: www.livescience.com
Text: Aparna Vidyasagar
Foto: Wikipedia