Królestwo  Monera

BAKTERIE TO KOMÓRKI PROKARIOTYCZNE

Bakterie są komórkami prokariotycznymi, zawierają zatem wszystkie, typowe dla tej grupy struktury. Elementami wspólnymi dla wszystkich bakterii są: błona komórkowa, cytoplazma, rybosomy 70 S i nukleoid. Prawie wszystkie bakterie zawierają ponadto ścianę komórkową. Niektóre komórki wytwarzają otoczki, rzęski, fimbrie, pile płciowe lub ciała chromatoforowe. Wiele bakterii zawiera plazmidy. Cytoplazma bakterii nie zawiera takich ultrastruktur, jak siateczka wewnątrzplazmatyczna, mikrociałka, plastydy, chloroplasty i struktury Golgiego. Często natomiast na jej obszarze występują materiały zapasowe (glikogen, wolutyna). Błona komórkowa bakterii, choć zbudowana według tego samego modelu płynnej mozaiki co błona komórek eukariotycznych, ma inny skład lipidowy. Przede wszystkim obserwuje się mniejszą różnorodność fosfolipidów oraz - u większości bakterii - brak cholesterolu. Poza tym, z powodu braku mitochondriów, z procesami oddychania tlenowego związane są fragmenty błony cytoplazmatycznej które tworzą mezosomy.

Materiał genetyczny komórki bakteryjnej występuje w części cytoplazmy zwanej obszarem jądrowym, czyli nukleoidem.(cząsteczka DNA  to genofor). DNA nie jest oddzielony od reszty cytoplazmy, dzięki czemu wykorzystywanie informacji zawartej w tym materiale jest bardzo szybkie. DNA ma jedno miejsce origin, jest nagie (bez histonów),ma geny niepodzielone i zgrupowane w operonach. Z reguły nukleoid zawiera jedną kolistą dwuniciową cząsteczkę DNA, poskręcaną i przyczepioną do białkowo-rybonukleinowego rdzenia. Struktura ta nie przypomina chromosomów eukariotycznych.
Poza chromosomem w komórkach wielu bakterii mogą występować plazmidy - niewielkie koliste cząsteczki DNA związane między innymi z 'płcią' niektórych komórek, a także z opornością na antybiotyki. Replikacja, transkrypcja i translacja zachodzą w cytozolu. Przed bakteriofagami chronią enzymy restrykcyjne.

Dodatkowo mogą być rzęski, pile płciowe ( fimbrie)

Ze względu na kształt komórki bakteryjnej bakterie podzielić można na:

·         Bakterie kuliste

·         Bakterie cylindryczne

·         Bakterie spiralne

a)       Bakterie kuliste – mogą występować w środowisku pojedynczo; określa się je jako ziarniaki lub tworzyć połączenia:

·         Po dwie komórki bakteryjne – dwójniaki

·         Po cztery –czwórniaki

·         Tworzyć skupiska łańcuszkowe – paciorkowce

·         W formie gron – gronkowce

b)      

Bakterie cylindryczne – występują w kształtach wydłużonych mogą mieć postać:

·         Laseczek

·         Pałeczek

·         Mogą występować pojedynczo lub w formie łańcuszków.

c)       Bakterie spiralne – ich wspólną cechą jest poskręcany kształt komórki. Bakterie te mogą występować w postaci:

·         Przecinka – przecinkowce

·         Śruby – śrubowce

·         Sprężyny – krętki

a.        ziarniak, b. dwoinka, c. czwórniak, d. paciorkowiec, e. pakietowiec,  f. gronkowiec, g. pałeczka, h. laseczka, i. przecinkowiec,  j. śrubowiec – krętek

Bakterie, określane jako Gram(+) i Gram(-) mają dwa podstawowe rodzaje ścian komórkowych. Nazwa pochodzi od różnicy w barwieniu się komórek bakterii z tych dwóch grup, uzyskanej przy zastosowaniu metody wprowadzonej pod koniec XIX wieku przez lekarza Duńczyka Grama. Późniejsze badania wykazały, że obserwowane różnice w wynikach barwienia są wynikiem fundamentalnych różnic w strukturze między dwoma typami ścian. . Rysunek ilustruje budowę ścian typu Gram(+) i Gram(-). Ściany Gram(+) są stosunkowo grube (15-50 nm), składają się z kilku warstw mureiny - substancji o charakterze białkowo-cukrowym - i stanowią typową zewnętrzną osłonę komórki. Ściany Gram(-), choć cieńsze (2 - 10 nm), mają o wiele bardziej złożoną budowę. Występuje w nich tylko jedna warstwa mureiny, pokryta od zewnątrz błoną białkowo-cukrowo-lipidową podobną do błony cytoplazmatycznej. Ściana Gram(-) nie jest wskutek tego tylko mechaniczną osłoną komórki, lecz w całości żywą, dynamiczną strukturą biologiczną. Rozróżnianie bakterii Gram - dodatnich i Gram - ujemnych   bo to wiąże się z zastosowaniem leczenia                                                                             
        Przebieg doświadczenia dla przejrzystości w punktach:
1. Przygotować hodowlę bakterii spodek z odrobiną kompotu pozostawić przez tydzień w ciepłym miejscu (temp. pokojowa). Po upływie tego czasu na powierzchni płynu powinna pojawić się mętna błona (w niej będą różne bakterie).
2. Przygotowanie preparatu mikroskopowego- na wysterylizowane (opalone nad płomieniem palnika i ostudzone) szkiełko podstawowe nanieść kroplę wody i odrobinę mikroorganizmów. Całą zawartość rozmazać na powierzchni szkiełka. Następnie po wysuszeniu preparatu w temp. pokojowej utrwalić go przez trzykrotne przesunięcie spodem szkiełka nad palnikiem.
3. Przeprowadzanie barwienia bakterii metodą Grama
utrwalony preparat należy umieścić nad naczyniem, do którego mogą spływać stosowane barwniki(np. preparat ułożyć na linijce położonej na szerokiej zlewce). Następnie należy polać preparat:
- fioletem goryczkowym i po 2 minutach opłukać wodą,
- płynem Lugola (jodyna) i po 2 minutach opłukać wodą,
- 95% etanolem, a potem fuksyną fenylową na ok. 2 minuty
- opłukać preparat wodą, przykryć szkiełkiem i oglądać pod mikroskopem świetlnym.

Co powinieneś zaobserwować?
Ściany komórkowe bakterii Gram - dodatnich barwią się trwale fioletem w obecności jodu, natomiast barwnik ten jest wypłukiwany etanolem ze ścian bakterii Gram - ujemnych .

Dlatego też w preparacie  zaobserwować można ciemno fioletowe bakterie gram - dodatnie i różowe bakterie gram - ujemne. Dlaczego tak się dzieje?
Te różne wyniki doświadczenia są wynikiem różnej budowy ściany komórkowej u bakterii. Bakterie gram - dodatnie mają grubszą ścianę zbudowaną z wielu warstw peptydoglikanu, która łatwo pochłania fiolet goryczkowy, natomiast bakterie gram - ujemne mają bardzo cienką ścianę kom. , na zewnątrz, której znajduje się druga błona kom. , podobna do wewnętrznej i nie barwi się ona fioletem.

FAKT TEN MA DUŻE ZNACZENIE W  ANTYBIOTYKOWYM LECZENIU CHORÓB BAKTERYJNYCH

Porównaj swój wynik z fotografia przedstawiająca te  bakterie:

U wielu bakterii na zewnątrz od ściany komórkowej występuje gruba, śluzowata otoczka, której średnica często przekracza średnicę znajdującej się wewnątrz komórki. Niekiedy wspólna otoczka obejmuje kilka komórek. Podstawowymi składnikami otoczek są polisacharydy. Otoczki bakterii wolno żyjących chłoną wodę z otoczenia, zabezpieczając komórki przed wyschnięciem. Otoczki bakterii chorobotwórczych są doskonałą ochroną przed reakcją obronną organizmu żywiciela. Reakcja ta, skierowana przeciwko otoczce, nie czyni większych szkód schowanej wewnątrz bakterii. Otoczkowe szczepy bakterii są więc o wiele groźniejsze niż ich pozbawieni otoczek kuzyni.

Wiele bakterii wykształca rzęski - organelle ruchu. Liczba rzęsek i ich rozmieszczenie zależą od gatunku bakterii. Rzęski bakterii zbudowane są inaczej niż rzęski komórek eukariotycznych; składają się z cząsteczek białka o nazwie flagelina, ułożonych w ten sposób, że puste wnętrze rzęski tworzy kanał na całej długości. Rzęski zakotwiczone są w błonie komórkowej. Oprócz rzęsek u większości bakterii występują licznie białkowe wyrostki krótsze i cieńsze niż rzęski - fimbrie. Biorą one udział w przyczepianiu się komórek do różnych powierzchni, a tzw. fimbrie płciowe - w rozpoznawaniu osobników przeciwnej 'płci'. Ciała chromatoforowe są odpowiednikami chloroplastów komórek roślinnych i występują u samożywnych bakterii fotosyntetyzujących. Ciała te mają strukturę o wiele prostszą niż chloroplasty. Najczęściej są to kuliste, owalne lub bardzo wydłużone pęcherzyki, zawierające barwniki fotosyntetyczne i odpowiednie zestawy enzymów. Warto w tym miejscu wspomnieć, że bakterie mogą wykazywać zabarwienie nie związane z fotosyntezą. Niektóre bakterie są intensywnie żółte, inne brązowe, jeszcze inne czerwone, jak pałeczka cudowna, której kolonie przypominające krople krwi pojawiają się niekiedy na obrazach.

Niektóre bakterie, głównie z grupy laseczek wytwarzają przetrwalniki, które mogą przez bardzo długi czas przeczekiwać niekorzystne warunki środowiskowe. Szczególnie przetrwalniki bakterii charakteryzują się ogromną wytrzymałością na wysuszenie, wysoką temperaturę oraz działanie promieni UV. Aby stać się przetrwalnikiem bakteria odwadnia się i otacza grubą ścianą (aby zahamować procesy metaboliczne i nie uszkodzić komórki przy niskiej temp.).

BAKTERIE ODŻYWIAJĄ SIĘ WSZYSTKIMI MOŻLIWYMI SPOSOBAMI

Wśród bakterii możemy zaobserwować występowanie różnych sposobów odżywiania się i oddychania. Choć będziemy te dwie czynności omawiać oddzielnie, trzeba pamiętać, że często sposób zachodzenia jednej z nich wpływa na przebieg drugiej. I tak np. bakterie fotosyntezujące siarkowe oddychają beztlenowe, a chemosyntezujące bakterie azotowe oddychają tylko tlenowo, ponieważ i tak muszą żyć w środowiskach zawierających tlen ze względu na konieczność pobierania tego gazu do chemosyntezy. Uwagę zwraca ogromna plastyczność biochemiczna wielu bakterii, które - w zależności od dostępności substratów w środowisku - mogą odżywiać się samożywnie lub cudzożywnie albo oddychać tlenowo lub beztlenowo. Celem odżywiania się jest dostarczenie organizmowi złożonych związków organicznych (węglowodanów, lipidów, białek), stanowiących punkt wyjścia do syntezy wszystkich niezbędnych substancji, a także źródło energii dla organizmu. Organizmy heterotroficzne (cudzożywne) muszą pobierać z otoczenia gotowe związki organiczne. Większość bakterii jest cudzożywna. Organizmy autotroficzne (samożywne) umieją wytworzyć związki organiczne z nieorganicznych. Źródłem węgla do budowy łańcuchów są cząsteczki dwutlenku węgla (CO2).

Do wytworzenia złożonych związków organicznych z nieorganicznych niezbędny jest nakład energii. W przypadku autotroficznych bakterii fotosyntezujących energia ta pochodzi z fotonów światła słonecznego, natomiast w przypadku autotroficznych bakterii chemosyntezujących - z reakcji utleniania określonych związków nieorganicznych.

Bakterie fotosyntezujące zawierają chlorofil a (sinice) lub bakteriochlorofil (pozostałe), karotenoidy oraz fikobiliny(fikoerytryna i fikocyjanina). Duża liczba tych ostatnich, o zabarwieniu czerwonym i brązowym, może prowadzić do zamaskowania zielonego bakteriochlorofilu (860nm), jak dzieje się to u bakterii purpurowych. Sinice przeprowadzają fotosyntezę w sposób podobny do roślin, tzn. z udziałem wody jako źródła atomów wodoru, a co za tym idzie - z wydzielaniem tlenu.

U bakterii zielonych i bakterii purpurowych źródłem atomów wodoru mogą być różne związki nieorganiczne lub organiczne. Często związkiem takim jest siarkowodór (nieorganiczny, H2S), a produktem powstającym po odebraniu wodoru - czysta siarka. Są one bezwzględnymi beztlenowcami, a w tej reakcji nie wydziela się tlen tylko woda. Tlen jest dla nich toksyczny.

Bakterie chemosyntezujące wykorzystują jako źródło energii do syntezy związków organicznych ( glukozy) reakcje utleniania związków nieorganicznych, np. amoniaku, azotynów czy siarczynów.

Bakterie chemosyntetyzujące

Chemosynteza (gr. chemía + sýnthesis), to przykład procesu anabolicznego. Przeprowadzają go organizmy nazywane chemoautotrofami, głównie bakterie, których źródł...