Bakterie jsou mikroskopické jednobuněčné organismy, které se daří v různých prostředích. Tyto organismy mohou žít v půdě, oceánu a uvnitř lidského střeva.
Vztah lidí s bakteriemi je složitý. Bakterie nám někdy poskytují pomocnou ruku, například srážením mléka do jogurtu nebo pomocí našeho trávení. V jiných případech jsou bakterie destruktivní a způsobují choroby, jako je pneumonie a rezistentní na meticilin Staphylococcus aureus (MRSA).
Struktura
Bakterie (singulární: bakterie) jsou klasifikovány jako prokaryoty, což jsou jednobuněčné organismy s jednoduchou vnitřní strukturou, která postrádá jádro, a obsahují DNA, která buď volně plave v kroucené, vláknité hmotě zvané nukleoid, nebo samostatně, kruhové kusy zvané plasmidy. Ribozomy jsou kulové jednotky v bakteriální buňce, kde jsou proteiny sestavovány z jednotlivých aminokyselin pomocí informací kódovaných v ribozomální RNA.
Bakteriální buňky jsou obecně obklopeny dvěma ochrannými potahy: vnější buněčnou stěnou a vnitřní buněčnou membránou. Některé bakterie, stejně jako mykoplazmy, nemají buněčnou zeď vůbec. Některé bakterie mohou mít dokonce třetí, nejvzdálenější ochrannou vrstvu nazývanou kapsle. Bičkovitá rozšíření často pokrývají povrch bakterií - dlouhých zvaných flagella nebo krátkých zvaných pili), které pomáhají bakteriím pohybovat se kolem a připojit se k hostiteli.
Klasifikace
Pro klasifikaci bakterií se používá několik různých kritérií. Organismy lze rozlišovat podle povahy jejich buněčných stěn, jejich tvaru nebo rozdílů v jejich genetickém složení.
Gramovo barvení je test používaný k identifikaci bakterií podle složení jejich buněčných stěn, pojmenovaný pro Hansa Christiana Grama, který tuto techniku vyvinul v roce 1884. Test vybarví grampozitivní bakterie nebo bakterie, které nemají vnější membránu. Gramnegativní bakterie nesbírají skvrnu. Například, Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), která způsobuje pneumonii, je gram-pozitivní bakterie, ale Escherichia coli (E-coli) a Vibrio cholerae, které způsobují choleru, jsou gramnegativní bakterie.
Existují tři základní bakteriální tvary: Kulaté bakterie zvané koky (singulární: koky), válcové, tobolky ve tvaru známé jako bacily (singulární: bacily); a spirální bakterie, vhodně nazývané spirilla (singulární: spirillum). Tvary a konfigurace bakterií se často odráží v jejich jménech. Například srážení mléka Lactobacillus acidophilus jsou bacily a způsobují pneumonii S. pneumoniae jsou řetězy koků. Některé bakterie mají jiné tvary, jako jsou stonky, čtverce nebo hvězdy.
Reprodukce
Podle bakterie Cornell University College of Agriculture and Life Sciences se většina bakterií množí procesem nazývaným binární štěpení. V tomto procesu vytvoří jediná bakteriální buňka zvaná „rodič“ kopii své DNA a zvětšuje se zdvojnásobením svého buněčného obsahu. Buňka se poté rozdělí, vytlačí duplikovaný materiál a vytvoří dvě identické „dceřiné“ buňky.
Některé bakteriální druhy, jako jsou cyanobakterie a firmicuty, se reprodukují pučením. V tomto případě dceřinná buňka roste jako odnož rodiče. Začíná to jako malý hrot, roste, dokud není stejná jako jeho nadřazená část, a rozdělí se.
DNA nalezená u rodičů a potomků po binárním štěpení nebo pučení je úplně stejná. Proto bakteriální buňky zavádějí do svého genetického materiálu variaci integrací další DNA, často ze svého okolí, do svého genomu. Toto je známé jako horizontální přenos genů; výsledná genetická variace zajišťuje, že se bakterie mohou přizpůsobit a přežít podle změn prostředí.
Existují tři způsoby horizontálního přenosu genů: transformace, transdukce a konjugace.
Transformace je nejběžnějším procesem horizontálního přenosu genů a dochází k výměně krátkých fragmentů DNA mezi dárci a příjemci. Transdukce, která se obvykle vyskytuje pouze mezi blízce příbuznými bakteriemi, vyžaduje, aby dárce a příjemce přenesli DNA sdílením receptorů buněčného povrchu. Konjugace vyžaduje fyzický kontakt mezi buněčnými stěnami bakterií; DNA se přenáší z dárcovské buňky na příjemce. Prostřednictvím konjugace může bakteriální buňka přenášet DNA na eukaryotické buňky (organismy s více buňkami). Konjugační pomůcky při šíření genů rezistentních na antibiotika.
Bakterie v lidském zdraví a nemoci
Bakterie mohou být prospěšné i škodlivé pro lidské zdraví. Commensální nebo „přátelské“ bakterie sdílejí prostor a zdroje v našem těle a bývají nápomocné. V našem těle je asi 10krát více mikrobiálních buněk než lidských buněk; Podle mikrobiologa Davida A. Relmana z roku 2012 v časopisu Nature je nejvyšší počet mikrobiálních druhů ve střevě.
Lidské střevo je příjemným prostředím pro bakterie a pro jejich výživu je k dispozici dostatek živin. V recenzním článku z roku 2014 zveřejněném v American Journal of Gastroenterology autoři uvádějí, že střevní bakterie a další mikroorganismy, jako jsou užitečné kmeny E-coli a Streptococcus, pomáhají při trávení, potlačují kolonizaci škodlivými patogeny a pomáhají rozvíjet imunitní systém. Kromě toho je narušení střevních bakterií spojeno s určitými chorobnými stavy. Například podle zprávy z roku 2003 zveřejněné v časopise The Lancet mají pacienti s Crohnovou chorobou zvýšenou imunitní odpověď proti střevním bakteriím.
Infekce mohou způsobit jiné bakterie. Několik bakterií - od tzv. Skupiny A Streptococcus, Clostridium perfringens (C. perfringens), E-coli a S. aureus může způsobit vzácnou, ale závažnou infekci měkkých tkání zvanou nekrotizující fasciitida (někdy nazývaná bakterie konzumující maso). Podle Centra pro kontrolu a prevenci nemocí (CDC) tato infekce ovlivňuje tkáně obklopující svaly, nervy, tuk a krevní cévy; to může být ošetřeno, zvláště když brzy chycen.
Odolnost vůči antibiotikům
Antibiotika se obvykle používají k léčbě bakteriálních infekcí. V posledních letech však nesprávné a zbytečné používání antibiotik podporovalo šíření několika kmenů bakterií rezistentních na antibiotika.
V případě rezistence na antibiotika již infekční bakterie nejsou citlivé na dříve účinná antibiotika. Podle CDC je minimálně 2 miliony lidí v USA infikováno bakteriemi rezistentními na antibiotika každý rok, což vede k úmrtí nejméně 23 000 lidí.
"Téměř jakákoli infekce, o které si nyní můžete myslet, byla identifikována jako spojená s určitou úrovní rezistence," řekl Dr. Christopher Crnich, lékař infekčních chorob a epidemiolog nemocnice na University of Wisconsin Hospital a Madison Veterans Affairs Hospital. "Existuje jen velmi málo infekcí, které nyní léčíme tam, kde infekce způsobené rezistentními bakteriemi nejsou klinickým problémem."
MRSA je například jedním z notoricky známějších bakteriálních kmenů rezistentních na antibiotika; odolává methicilinu a dalším antibiotikům používaným k léčbě Stafylokok infekce, které se získávají primárně kontaktem s kůží. Infekce MRSA se vyskytují ve zdravotnických zařízeních, jako jsou nemocnice a pečovatelské domy, kde mohou vést k infekcím plic nebo krve. MRSA se také šíří v komunitě, zejména v situacích, kde je spousta exponované kůže, jiného fyzického kontaktu a používání sdíleného vybavení - například mezi sportovci, v tetovacích salónech a v zařízeních denní péče a ve školách. MRSA získaná v komunitě nejčastěji způsobuje vážné kožní infekce.
Důležitým aspektem boje proti rezistenci vůči antibiotikům je opatrnost při jejich používání. „Je pro nás tak důležité inteligentně používat antibiotika,“ řekl Crnich LiveScience. "Chcete použít antibiotikum, pouze pokud máte jasně bakteriální infekci."
Tento článek byl aktualizován 25. dubna 2019 autorem Live Science Contributor Rachel Ross.
