Bacteriile: Structură, Reproducere, Boli

Prezentare scurta

  • Bacterii – Definiție: organisme unicelulare microscopice fără nucleu celular
  • Bacteriile sunt organisme vii? Da, pentru că îndeplinesc criteriile necesare (cum ar fi metabolismul, creșterea, reproducerea).
  • reproducere bacteriană: asexuată prin diviziune celulară
  • boli bacteriene: de exemplu tetanos, difterie, tuse convulsivă, scarlatina, infecție cu chlamydia, gonoree, amigdalita bacteriană, pneumonie bacteriană, otita medie bacteriană, salmoneloză, listerioză, tuberculoză, holera, tifoidă, ciuma
  • Tratamentul infecțiilor bacteriene: Antibiotice
  • Vaccinarea împotriva bacteriilor: posibilă de exemplu pentru difterie, tuse convulsivă, tetanos, infecții meningococice și pneumococice, holeră, febră tifoidă

Ce sunt bacteriile?

Bacteriile sunt organisme microscopice, unicelulare și cele mai vechi organisme vii de pe pământ. Ele apar la numeroase specii diferite și se găsesc practic peste tot în lume - în aer, apă și sol, adânc în interiorul scoarței terestre și pe vârfurile celor mai înalți munți, în izvoarele termale și în Arctica și Antarctica.

Bacteriile reprezintă de departe cea mai mare proporție din flora umană normală (plus câteva altele, cum ar fi ciupercile și paraziții). Flora normală se referă la toate microorganismele care colonizează în mod natural organismul. Dacă experții iau în considerare un singur loc specific de colonizare, ei vorbesc, de exemplu, despre flora intestinală (totalitatea tuturor bacteriilor naturale din intestin).

În plus, există câteva specii de bacterii care pot provoca boli la oameni. Aceste tipuri de bacterii patogene umane reprezintă doar aproximativ un procent din toate speciile bacteriene cunoscute.

Structura bacteriilor

Dimensiunile bacteriilor variază de la 0.1 la 700 de micrometri (un micrometru = o miime de milimetru). Acest lucru face bacteriile mult mai mari decât virușii, dar în cele mai multe cazuri încă mai mici decât celulele umane.

Peretele celular și flagelul

În multe cazuri, peretele celular bacterian este rigid, dând astfel bacteriei o formă fixă ​​(de exemplu, bacterii sferice și în formă de baston). În plus, există bacterii elicoidale cu un perete celular mai subțire și relativ flexibil. Acest lucru permite celulei bacteriene să se miște cu mișcări elicoidale (și altele). Bacteriile cu perete celular rigid, în schimb, au de obicei flageli lungi, filamentoși, cu care se pot mișca (vezi mai jos: Clasificarea după flageli).

Există, de asemenea, câteva bacterii fără pereți celulari. Exemple sunt micoplasmele (bacteriile parazitare care totuși se pot reproduce singure) și speciile de termoplasmă (bacteriile iubitoare de căldură cu o membrană plasmatică stabilă care trăiesc în soluri vulcanice, de exemplu).

Capsulă

În plus, majoritatea bacteriilor se înconjoară în exterior cu o capsulă (vezi mai jos: clasificarea în funcție de încapsulare). Acesta este un strat protector relativ clar definit, foarte dens, de zaharuri sau blocuri proteice (aminoacizi).

Membrana celulară și citoplasmă

În interiorul peretelui celular al unei celule bacteriene, este atașată o membrană celulară, deoarece se găsește cu o structură similară în celulele animale (inclusiv umane). Unele bacterii au și o membrană celulară exterioară. Înconjoară peretele celular.

În interiorul celulei, adică în citoplasmă, materialul genetic al celulei bacteriene, așa-numitul genom bacterian, se găsește alături de diverse alte structuri celulare (cum ar fi așa-numiții ribozomi pentru sinteza proteinelor). Uneori, bacteriile conțin material genetic suplimentar sub formă de plasmide.

Genomul bacterian

Genomul bacterian conține toate informațiile genetice ale celulei bacteriene necesare vieții (informații despre structură, metabolism, reproducere). Este alcătuit din ADN dublu catenar (abreviere pentru acid dezoxiribonucleic), adică un lanț dublu catenar de anumite zahăr și alte blocuri de construcție. Materialul genetic al celulelor animale este, de asemenea, format din ADN. Cu toate acestea, există diferențe semnificative între celulele animale și cele bacteriene:

  • Celulele animale: genomul ADN este situat separat de restul citoplasmei în propriul compartiment închis de membrană - nucleul. În plus, este organizat liniar, adică este prezent sub formă de cromozomi individuali (fire de ADN aproape individuale).

Plasmide

Pe lângă cromozomul bacterian, citoplasma unor bacterii conține și alte inele ADN mici, dublu catenare, fie simple, fie multiple, cunoscute sub numele de plasmide. Acestea conțin informații genetice de care o celulă bacteriană nu are nevoie în condiții normale de viață, dar care îi poate oferi un avantaj de supraviețuire în condiții dificile.

Acesta poate fi, de exemplu, planul pentru o toxină care ucide alte bacterii. Capacitatea unei celule bacteriene de a fi rezistentă la un anumit antibiotic poate fi, de asemenea, stocată în plasmide.

Antibioticele sunt medicamente care sunt eficiente în mod specific împotriva bacteriilor. Prin urmare, ele fac parte din terapia standard a unei infecții bacteriene.

Plasmidele sunt replicate independent de cromozomul bacterian și distribuite mai mult sau mai puțin aleatoriu celor două celule fiice atunci când o bacterie se înmulțește prin diviziune celulară.

Conjugarea durează câteva minute, dar este posibilă doar între anumite tipuri de bacterii.

Bacteriile vs. viruși

Cea mai importantă diferență este că bacteriile au un metabolism și se pot reproduce independent - acest lucru nu este valabil pentru viruși. Citiți mai multe despre comparația dintre viruși și bacterii în articolul Viruși.

Ce bacterii există?

În prezent, sunt cunoscute aproximativ 5,000 de specii de bacterii. De fapt, însă, probabil că există multe altele: experții bănuiesc că în lume există sute de mii de tipuri diferite de bacterii.

Germenii pot fi clasificați după diverse criterii; cele mai frecvente sunt:

Clasificare după colorare

Bacteriile pot fi clasificate în funcție de culoarea pe care o capătă atunci când intră în contact cu anumiți agenți de colorare. Cea mai comună metodă de colorare pentru identificarea bacteriilor se numește colorație Gram. În conformitate cu aceasta, se face o distincție între:

  • Bacteriile gram-pozitive: devin albastre după adăugarea unei anumite substanțe chimice. Exemplele includ agenții patogeni difteriei și antraxului, pneumococii (provoacă pneumonie, meningită, sinuzită și otita medie, de exemplu) și streptococi (posibilii declanșatori ai pneumoniei și amigdalitei, printre altele).
  • Bacteriile Gram-negative: Ele capătă o culoare roșie atunci când sunt colorate cu Gram. Exemple sunt agenții patogeni de tuse convulsivă, tifoidă, holeră și ciuma.

Structura diferită a peretelui are și consecințe practice pentru medicină, și anume atunci când vine vorba de tratamentul infecțiilor bacteriene: unele antibiotice sunt eficiente doar împotriva bacteriilor Gram-pozitive, altele doar împotriva bacteriilor Gram-negative.

Clasificare după formă

Există trei forme bacteriene de bază:

  • bacterii sferice: Aceste bacterii rotunjite până la ovale (numite și coci) se adună adesea împreună în moduri tipice: în grupuri de doi, patru sau opt, în grupuri mai mari (stafilococi) sau ca lanțuri mai mult sau mai puțin lungi (streptococi).
  • Bacteriile în formă de tijă: bacteriile subțiri sau plinuțe în formă de tijă pot fi prezente individual (cum ar fi bacteriile tifoide) sau în diferiți lagăre între ele (cum ar fi bacteriile difteriei). Bacteriile în formă de tijă care au nevoie de oxigen pentru a trăi (aerobe) și pot forma spori (vezi mai jos) se mai numesc și bacili (cum ar fi bacteriile antrax).
  • bacterii elicoidale: în funcție de aspectul lor exact, aceste bacterii sunt împărțite în patru grupe - spirilla (de exemplu, agentul cauzator al febrei mușcăturii de șobolan), borrelia (de exemplu, agentul cauzator al bolii Lyme), treponema (de exemplu, bacteriile sifilisului), și leptospira (de exemplu, agentul cauzator al leptospirozei).

Clasificare în funcție de patogenitate

  • bacterii patogene facultative: Aceste bacterii provoacă boli numai în anumite circumstanțe, cum ar fi atunci când sistemul imunitar este slăbit.
  • germeni patogeni obligați: în cantitate suficientă, provoacă întotdeauna o boală, de exemplu salmonella.

Bacteriile care apar în mod natural în organism pot provoca, de asemenea, boli – de exemplu, dacă se răspândesc excesiv ca urmare a unui sistem imunitar slab sau ajung în locuri greșite din organism (de exemplu, bacteriile intestinale care ajung în uretră sau în vagin ca urmare). de igiena incorectă a toaletei). Ele aparțin astfel bacteriilor patogene facultative.

Clasificare în funcție de flageli

Majoritatea bacteriilor poartă flageli pe suprafața lor exterioară, cu ajutorul cărora sunt mobile. Experții disting între următoarele forme de flagelare:

  • flagelatie monotrică: un singur flagel, de exemplu, bacterii holera
  • flageli lophotrichous: mai mulți flageli aranjați în unul sau două smocuri, de exemplu speciile Pseudomonas
  • flageli peritric: mai mulți flageli distribuiti pe întreaga suprafață exterioară a celulei bacteriene (flagelele de jur împrejur), de exemplu Salmonella (agent cauzator al salmonelozei și febrei tifoide)

Clasificare în funcție de încapsulare

Bacteria Haemophilus influenzae, de exemplu, este încapsulată. Printre altele, poate provoca meningită, otită medie, bronșită, pneumonie și – ca Haemophilus influenzae tip B (HiB) – laringită.

Printre formele de bacterii încapsulate se numără și pneumococii (Streptococcus pneumoniae). De obicei provoacă pneumonie, dar uneori alte boli infecțioase bacteriene.

Clasificare în funcție de formarea sporilor

În condiții nefavorabile de viață, unele bacterii pot forma forme permanente cu metabolism redus masiv – așa-numiții spori. Spre deosebire de celula activă metabolic (vegetativ), acestea pot rezista la condiții de mediu extrem de nefavorabile precum căldura și frigul și rămân viabile ani de zile sau chiar decenii. De îndată ce condițiile se îmbunătățesc din nou, sporul se transformă înapoi într-o celulă bacteriană vegetativă.

Sporii sunt efectiv bacterii în stare de latenție.

Bacteriile formatoare de spori includ în principal reprezentanți ai genurilor Bacillus și Clostridium, de exemplu agentul patogen al antraxului (Bacillus anthracis) și agenții patogeni ai tetanosului (Clostridium tetani) și botulismului (Clostridium botulinum).

Clasificare în funcție de raportul oxigenului

Bacteriile anaerobe obligatorii (anaerobii) sunt exact opusul aerobilor obligatorii: nu pot crește și prospera în prezența oxigenului – chiar și mici urme de oxigen pot ucide aceste bacterii într-un timp scurt. Spre deosebire de aerobii, aceștia nu pot elimina radicalii toxici de oxigen (bacteriile aerobe au enzime speciale precum catalaza în acest scop). Bacteriile anaerobe obligatorii își obțin energia necesară fie prin fermentație, fie prin așa-numita respirație anaerobă.

Bacteriile anaerobe facultative sunt tolerante în ceea ce privește oxigenul: pot crește atât cu oxigen, cât și fără. Când oxigenul este prezent, ei obțin energia de care au nevoie prin respirația celulară „normală” (aerobă), la fel ca bacteriile aerobe și celulele animale și umane. Pe de altă parte, într-un mediu lipsit de oxigen, producerea lor de energie are loc prin fermentație sau respirație anaerobă.

Bacteriile aerotolerante pot prospera fără probleme în prezența oxigenului, dar nu îl pot folosi pentru producerea de energie.

Clasificare în funcție de cerințele de temperatură

În funcție de intervalul de temperatură pe care îl preferă sau îl tolerează bacteriile, se disting trei grupuri de bacterii:

  • bacterii psihrofile: se dezvoltă cel mai bine la cinci până la zece grade Celsius. Temperatura minimă pe care o pot tolera este de -5 până la -3 grade, în funcție de specia bacteriană, iar temperatura maximă a acestora este de 15 până la 20 de grade, în funcție de specie.
  • Bacteriile mezofile: temperatura lor optimă este de 27 până la 37 de grade. Temperatura poate scădea până la maxim 20 până la 25 de grade. Pe de altă parte, temperatura nu trebuie să crească la mai mult de 42 până la 45 de grade.
  • Bacteriile termofile: se simt cel mai confortabil la 50 până la 60 de grade. În funcție de tipul de bacterie, temperatura nu trebuie să scadă sub 40 până la 49 de grade și nu trebuie să crească la mai mult de 60 până la 100 de grade.

Clasificare după taxonomie

Ca și alte organisme vii, bacteriile sunt clasificate în funcție de criterii științifice în diferite niveluri ierarhice, cum ar fi familii, genuri și specii. Unele specii de bacterii pot fi, de asemenea, împărțite în diferite tipuri (tulpini bacteriene) – în funcție de factorii ereditari și de compoziția chimică.

Cum se reproduc bacteriile?

Bacteriile se reproduc asexuat prin diviziune celulară:

Cât de repede se pot multiplica bacteriile depinde de tipul de bacterii și de condițiile de mediu. În condiții optime, multe bacterii își pot dubla numărul în doar douăzeci de minute.

Când vorbim despre creșterea bacteriană, ne referim la creșterea numărului de celule bacteriene. Se determină ca număr de celule pe mililitru.

Ce boli sunt cauzate de bacterii?

Există o varietate de boli cauzate de bacterii. Iată o mică selecție:

  • Scarlatina: Această boală infecțioasă bacteriană foarte contagioasă este cauzată de streptococii A gram-pozitivi, sferici (Streptococcus pyogenes).
  • Alte infecții streptococice: Un streptococ poate provoca, de asemenea, otită medie, amigdalita, erizipel, pneumonie și febră reumatică, printre altele. B-streptococii (S. agalactiae) sunt posibili declanșatori ai meningitei și infecțiilor rănilor, de exemplu. Alți streptococi pot apărea, de exemplu, ca bacterii carii.
  • Infecții cu pneumococi: Pneumococii sunt, de asemenea, streptococi care apar de obicei ca perechi (diplococi). Mai precis, sunt Streptococcus pneumoniae. Această bacterie este un agent patogen tipic al pneumoniei, dar poate provoca și meningită, urechea medie sau sinuzită, printre altele.
  • Infecții meningococice: Meningococii sunt bacterii din specia Neisseria meningita. Infecțiile cu acești germeni se manifestă de obicei sub formă de meningită sau „otrăvire a sângelui” bacteriană (sepsis).
  • Gonoree (gonoree): Această BTS este cauzată și de bacteriile Neisseria, de data aceasta Neisseria gonorrhoeae (numită și gonococ). Tratată la timp, gonoreea se vindecă de obicei fără consecințe. În caz contrar, există riscul unor efecte tardive permanente, cum ar fi infertilitatea.
  • Infecții cu chlamydia: Există diferite tipuri de chlamydia (unele cu subgrupe) care pot provoca diferite tablouri clinice, de exemplu conjunctivită, infecții ale organelor urinare și genitale (cum ar fi uretrita, cervicita sau prostatita) și pneumonia.
  • Tusea convulsivă: bacteria Gram-negativă Bordetella pertussis se află de obicei în spatele acestei „boali a copiilor”, care apare tot mai mult la adolescenți și adulți.
  • Difterie: Simptomele precum tusea care lătră, dificultăți de înghițire și respirație urât dulce sunt cauzate de toxina bacteriei gram-pozitive în formă de bastonaș Corynebacterium diphtheriae.
  • Tuberculoză: Mycobacterium tuberculosis este cea mai frecventă cauză a acestei boli infecțioase grave, cu notificare obligatorie.
  • Infecții cu E. coli: Escherichia coli este o bacterie gram-negativă din care există mai multe tulpini. Unii dintre ei trăiesc în mod natural în intestinele oamenilor sănătoși. Alte tulpini de E.coli, însă, pot provoca infecții, de exemplu la nivelul tractului digestiv sau urinar (cum ar fi diareea și cistita).
  • Salmoneloza (intoxicație cu salmonella): Acest termen se referă la boli infecțioase și toxiinfecții alimentare cauzate de un subgrup specific de bacterii Salmonella. Include, printre altele, febra tifoidă și paratifoidă.
  • Infecția cu Listeria (listerioză): această toxiinfecție alimentară este cauzată de bacterii gram-pozitive din specia Listeria monocytogenes. Este însoțită de greață, vărsături și diaree. Se poate contracta prin consumul de alimente contaminate, cum ar fi produsele lactate, legumele crude sau carnea incalzita inadecvat.
  • Holera: bacteria Gram-negativă Vibrio cholerae este responsabilă de boala diareică severă, care apare în principal în zonele cu condiții de igienă precare.

Bacteremia și sepsis

În mod normal, bacteriile nu se găsesc în sânge. Dacă există, se numește bacteriemie. Poate să apară, de exemplu, atunci când cineva are gingii care sângerează din cauza periajului puternic al dinților sau se taie cu un cuțit de buzunar. Bacteriile pot intra în sânge și în timpul infecțiilor bacteriene (cum ar fi pneumonia bacteriană) sau în timpul unei proceduri dentare sau medicale.

Bacteremia nu provoacă întotdeauna simptome dacă sistemul imunitar elimină rapid bacteriile.

În special la persoanele cu un sistem imunitar slăbit însă, bacteriile pot provoca o infecție (de exemplu, inflamația mucoasei interioare a inimii = endocardită) dacă rămân în sânge suficient de mult timp și în număr mai mare. Consecința poate fi o reacție foarte violentă a întregului corp, care se numește sepsis („otrăvirea sângelui”). În cel mai rău caz, poate duce la moarte. Cu toate acestea, riscul de deces în cazuri individuale variază considerabil. Depinde, printre altele, de tipul de bacterii implicate și de cât de repede este tratat pacientul.

Bacterii: transmitere sau infecție

De exemplu, oamenii se pot infecta cu salmonela prin infecție cu frotiu: dacă persoanele cu diaree legată de salmonella nu se spală bine pe mâini după ce au mers la toaletă, pot transfera germenii pe obiecte (cum ar fi clanțe, tacâmuri). Dacă o persoană sănătoasă atinge aceste obiecte și apoi le apucă de gură, nas sau ochi, se pot infecta. Infecția directă de la persoană la persoană prin infecția cu frotiu este posibilă și atunci când persoanele infectate dau mâna cu o persoană sănătoasă cu mâinile contaminate.

Cu toate acestea, salmonella se transmite în principal prin alimente contaminate. Această cale de infecție există și pentru alte bacterii precum Listeria (agent cauzator al listeriozei) și reprezentanți ai genului Campylobacter (agent cauzator al bolilor diareice contagioase).

Acestea din urmă, precum Salmonella și alte bacterii, pot fi transmise și prin apă contaminată.

În unele cazuri, infecția este posibilă prin actul sexual, ca în cazul chlamydia și agentul cauzal al gonoreei (gonococi).

Infecție bacteriană: tratament

Unele antibiotice sunt eficiente împotriva multor tipuri diferite de bacterii (antibiotice cu spectru larg sau cu spectru larg), în timp ce altele vizează grupuri specifice de bacterii (antibiotice cu spectru îngust sau cu spectru îngust).

Grupele binecunoscute de antibiotice includ penicilinele, cefalosporinele, tetraciclinele și antibioticele macrolide.

Nu orice infecție bacteriană necesită tratament cu antibiotice. Alternativ sau în plus, pot fi utile alte măsuri care nu vizează în mod specific bacteriile, dar cel puțin ameliorează simptomele (de exemplu, dureri și medicamente antiinflamatoare).

Vaccinarea împotriva bacteriilor

Unele boli infecțioase cauzate de bacterii pot fi prevenite prin vaccinare. Vaccinul administrat stimulează sistemul imunitar să dezvolte anticorpi specifici împotriva agentului patogen bacterian în cauză (imunizare activă). Acest lucru înarmează sistemul imunitar în cazul în care o infecție „adevărată” cu aceste bacterii apare mai târziu. Infecția poate fi astfel tăiată din boboc într-un stadiu incipient sau cel puțin slăbită.

Exemple de vaccinuri disponibile împotriva bacteriilor:

  • Vaccinarea împotriva difteriei
  • Vaccinarea împotriva tusei convulsive
  • Vaccinarea antitetanica (disponibila si ca imunizare pasiva, in care se injecteaza anticorpi gata preparati)
  • Vaccinarea Haemophilus influenzae tip b (vaccinarea HiB)
  • Vaccinarea meningococică
  • Vaccinarea împotriva holerei
  • Vaccinarea tifoidă

Unele dintre aceste vaccinuri sunt disponibile ca preparate combinate de diferite compoziții. De exemplu, vaccinul Td protejează simultan împotriva bacteriilor tetanosului și difteriei.