Bakterie - zajímavé informace - čím nebo kým vlastně jsou? Jsou pro nás dobré nebo špatné?

Bakterie - čím nebo kým vlastně jsou? Jsou pro nás dobré nebo špatné? Bakterie jsou mikroskopické jednobuněčné organismy, kterým se daří v různých prostředích. Tyto malinké organismy mohou žít v půdě, oceánu, ale i uvnitř lidského střeva.

Vztah lidí s bakteriemi je složitý. Bakterie nám někdy podávají pomocnou ruku, například srážením mléka do jogurtu nebo př pomáhání s naším trávením. V jiných případech jsou bakterie destruktivní a způsobují choroby, jako je pneumonie, otrava krve nebo zlatý stafylokok (MRSA).

Struktura bakterií – jak vlastně reálně vypadají?

Bakterie jsou klasifikovány jako prokaryoty, což je označení pro evolučně velmi staré organismy, které vznikly před 3–3,5 miliardami let. Bakterie jsou jednobuněčné organismy s jednoduchou vnitřní strukturou, která postrádá jádro, a obsahují DNA, která buď volně plave v kroucené, vláknité hmotě zvané nukleoid, nebo plave samostatně plasmidu (malá, většinou kruhová molekula DNA schopná replikace, která se přirozeně vyskytuje v cytoplazmě některých bakterií, archebakterií, méně obvykle i u eukaryot).

Bakteriální buňky jsou obecně obklopeny dvěma ochrannými potahy: vnější buněčnou stěnou a vnitřní buněčnou membránou. Některé bakterie, stejně jako mykoplazmy, nemají buněčnou stěnu vůbec. Některé bakterie mohou mít dokonce třetí, nejvzdálenější ochrannou vrstvu nazývanou kapsle. Bakterie mají často jakési bičíky, které často pokrývají povrch bakterií – mohou být dlouhé (zvané flagella) nebo krátké (zvané pili), které pomáhají bakteriím pohybovat se a připojit se ke svému hostiteli.

Takto nějak může vypadat bakterie

Klasifikace bakterií

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 určí zda je bakterie grampozitivní či gramnegativní

Gramovo barvení je test používaný k identifikaci bakterií podle složení jejich buněčných stěn, pojmenovaný pro Hans Christiana Grama, který tuto techniku vyvinul v roce 1884. Gramovo barvení je jednoduchá metoda barvení o několika krocích, která ve svém výsledku rozliší bakterie na dvě velké skupiny lišící se v uspořádání buněčné stěny:

grampozitivní bakterie
gramnegativní bakterie

Test zbarví grampozitivní bakterie – tj. bakterie, které nemají vnější membránu. Gramnegativní bakterie tento test nezbarví. Například Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), který způsobuje pneumonii, je gram-pozitivní bakterie, ale Escherichia coli (E. coli) a Vibrio cholerae, které způsobují choleru, jsou gram-negativní bakterie.

Klasifikace podle tvaru bakterií

Existují několik základních bakteriálních tvarů:

kulovitý (koky) – pokud vytvářejí kolonie, dělí se dále na diplokoky (kolonie tvořené dvěma buňkami), tetrakoky (čtyři buňky v kolonii), streptokoky (řetízkovité kolonie), stafylokoky (hroznovité kolonie) a sarciny (balíčkovité kolonie)
tyčinkovitý (tyčinky čili bacily) – mohou se sdružovat v koloniích po dvou (diplobacily) či v řetízcích (streptobacily), případně tvoří palisády;
zakřivený – takto tvarované bakterie nevytvářejí kolonie a patří mezi ně vibria (krátké lehce zakřivené tyčinky), spirily (lehce zvlněné tyčinky) či spirochéty (tyčinky šroubovitého tvaru);
vláknitý – vláknité kolonie;
větvený – vytvářejí buďto náznaky větvení nebo větvení úplné. Druhá skupina může vytvářet bakteriální mycelia.

Tvary bakterií se často odráží v jejich jménech.

Reprodukce (množení) bakterií

Většina bakterií se 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 bakterie Firmicutes, se reprodukují pučením. V tomto případě dceřiná buňka roste jako odnož rodiče. Začíná jako malý hrot, roste, dokud není stejná jako jeho nadřazená část, a pak se oddělí.

DNA 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.

Horizontální přenos genetické informace je proces, při němž jeden organismus přijímá genetický materiál jiného jedince, ačkoliv není jeho potomkem. Tím může získávat nové vlastnosti. Vyměňovaná DNA se někdy označuje jako promiskuitní DNA.

Existují tři způsoby horizontálního přenosu genů:

transformace,
transdukce,
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).

Bakterie v lidském zdraví – jak se podílejí na nemoci?

Bakterie mohou být prospěšné i škodlivé pro lidské zdraví. Komenzální bakterie neboli „přátelské“ bakterie sdílejí prostor a zdroje v našem těle a bývají nám nápomocné. V našem těle je asi 10krát více mikrobiálních buněk než lidských buněk (nejvyšší počet mikrobiálních druhů je patrně ve střevě). Komenzální bakterie pomáhají bojovat s viry

Lidské střevo je příjemným prostředím pro bakterie a pro jejich výživu je k dispozici dostatek živin. Ve článku z roku 2014 zveřejněném v magazínu 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 pacienti s Crohnovou chorobou mají zvýšenou imunitní odpověď proti střevním bakteriím.

Infekce nám zase mohou způsobit jiné bakterie. Několik bakterií – od tzv. Streptokoků skupiny A, Clostridium perfringens (C. perfringens), E. coli a S. aureus mohou způsobit vzácnou, ale závažnou infekci měkkých tkání zvanou nekrotizující fasciitida. Tato infekce ovlivňuje tkáně obklopující svaly, nervy, tuk a krevní cévy.

Odolnost proti antibiotikům (rezistence)

Antibiotika se obvykle používají k léčbě bakteriálních infekcí. V posledních letech však nesprávné a zbytečné používání antibiotik podpořilo rozšíření několika kmenů bakterií rezistentních na antibiotika.

V případě rezistence na antibiotika již infekční bakterie nejsou citlivé na dříve účinná antibiotika.

Podle výzkumů je každý rok minimálně 2 miliony lidí v USA infikováno bakteriemi rezistentními na antibiotika, což vede nejméně ke 23 000 úmrtí.

Sponzorováno

Téměř jakákoli infekce, na kterou si nyní vzpomeneme, byla identifikována jako spojená s určitou úrovní rezistence. Rezistence na antibiotiky je tak velkým problémem. MRSA je například jedním z notoricky známějších bakteriálních kmenů rezistentních na antibiotika – odolává methicilinu a dalším antibiotikům používaným k léčbě infekcí Staphylococcus. Infekce MRSA se často vyskytují ve zdravotnických zařízeních, jako jsou nemocnice a pečovatelské domy, kde mohou vést k infekcím plic nebo krve. MRSA se také šíří v komunitách, zejména v situacích, kde je spousta 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 závažné kožní infekce.

Důležitým aspektem boje proti rezistenci vůči antibiotikům je tedy opatrnost při jejich užívání. Je tedy extrémně důležité inteligentně používat antibiotika. Naprostým základem je používat antibiotikum pouze pokud máte jasně bakteriální infekci.

Čím se bakterie živí?

Bakterie se živí různými způsoby.

Heterotrofní bakterie získávají svou energii spotřebou organického uhlíku. Většina absorbuje mrtvý organický materiál, jako je rozkládající se maso. Některé z těchto parazitických bakterií zabíjejí svého hostitele, zatímco jiné mu pomáhají.

Autotrofní bakterie uhlík získávají z oxidu uhličitého. Živí se prostřednictvím:

fotosyntézy za použití slunečního světla, vody a oxidu uhličitého
chemosyntézy, použití oxidu uhličitého, vody a chemikálií, jako je amoniak, dusík, síra a další

Bakterie, které používají fotosyntézu, se nazývají fototrofní bakterie (získávají energii ze světla). Některé typy, například sinice, produkují kyslík. Ty pravděpodobně hrály zásadní roli při vytváření kyslíku v zemské atmosféře. Ostatní, například heliobakterie, neprodukují kyslík.

Ty bakterie, které používají chemosyntézu, se nazývají chemoautotrofní bakterie.

Kde bakterie žijí?

Bakterie se vyskytují v půdě, vodě, rostlinách, zvířatech, radioaktivním odpadu, hluboko v zemské kůře, i polárním ledu a v ledovcích a horkých pramenech. Ve stratosféře jsou bakterie, v atmosféře a i v hloubce oceánu 10 000 metrů jsou bakterie.

Aerobní bakterie mohou růst pouze tam, kde je kyslík. Některé typy mohou lidem způsobit problémy, jako je koroze, znečištění, problémy s čistotou vody a zápachy.

Anaerobní bakterie zase mohou růst pouze tam, kde není kyslík. U lidí je to většinou v gastrointestinálním traktu. Mohou také způsobit plynatost, gangrénu, tetanus, botulismus a většinu zubních infekcí.

Fakultativní anaerobní bakterie mohou žít s kyslíkem nebo bez kyslíku, ale upřednostňují prostředí, kde je kyslík. Většinou se vyskytují v půdě, vodě, vegetaci. Je to třeba bakterie Salmonella.

Mezofilní bakterie jsou bakterie odpovědné za většinu lidských infekcí. Daří se jim při mírných teplotách kolem 37 °C. To je teplota lidského těla. Příklady: Listeria monocytogenes, Pesudomonas maltophilia, Thiobacillus novellus, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyrogenes, Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli a Clostridium kluyveri.

Lidská střevní flóra nebo střevní mikrobiom obsahuje prospěšné mesofilní bakterie, jako je například Lactobacillus acidophilus.

Extrémofilní bakterie vydrží podmínky, které jsou pro většinu forem života považovány za příliš extrémní. Termofily mohou žít při vysokých teplotách až do 75 až 80 °C a hypertermofily mohou přežít při teplotách až 113 °C. Hluboko v oceánu bakterie žijí v naprosté tmě pomocí tepelných průduchů, kde jsou jak teplota, tak tlak. Vyrábí si vlastní jídlo oxidací síry.

Mezi další extremofily patří:

Halofily – nalezený jen ve slaném prostředí. Halofil je extrémofilní organismus, který žije v prostředí s vysokou koncentrací solí.
Acidofily, z nichž některé žijí v kyselém prostředí, jako pH 0
Alkifily, žijící v alkalickém prostředí do pH 10,5
Psychrofily, vyskytující se při nízkých teplotách, například v ledovcích

Extrémofilní bakterie mohou přežít tam, kde žádný jiný organismus dlouhodobě přežít nemůže.

Jak se dají bakterie využít?

Bakterie jsou často považovány za špatné, ale mnohé z nich jsou užitečné. Bez nich bychom neexistovali. Třeba kyslík, který dýcháme, byl pravděpodobně vytvořen činností bakterií.

Bakterie jsou důležité pro naše životy

Mnoho bakterií v těle hraje důležitou roli v přežití člověka. Bakterie v zažívacím systému rozkládají živiny, jako jsou komplexní cukry, na formy, které tělo může použít. Některé bakterie nás chrání před nemocemi napadením patogenů.

Fixace dusíku

Bakterie přijímají dusík a uvolňují ho pro použití v rostlině, když umírají. Rostliny potřebují dusík v půdě, aby žily, ale samy to nemohou udělat.

Bakterie a potravinářské technologie

Bakterie kyseliny mléčné, jako je Lactobacillus a Lactococcus, spolu s kvasinkami a plísněmi nebo houbami, se používají k přípravě potravin, jako je sýr, sójová omáčka, natto (fermentované sójové boby), ocet, jogurt a okurky. Kvašení je nejen užitečné pro uchování potravin, ale některé z těchto potravin mohou mít i velké zdravotní přínosy.

Například některé fermentované potraviny obsahují typy bakterií, které jsou podobné bakteriím spojeným se zdravím gastrointestinálního traktu. Některé fermentační procesy vedou k novým sloučeninám, jako je kyselina mléčná, které, jak se zdá, mají protizánětlivý účinek.

Bakterie v průmyslu a výzkumu

Baktérie mohou rozkládat organické sloučeniny. To je velmi užitečné pro činnosti, jako je zpracování odpadu a pomoc při čištění úniků oleje a toxického odpadu. Farmaceutický a chemický průmysl používá bakterie při výrobě určitých chemických látek.

Bakterie se používají v molekulární biologii, biochemii a genetickém výzkumu, protože mohou rychle růst a lze s nimi snadno manipulovat. Vědci používají bakterie ke studiu toho, jak fungují geny a enzymy.

K výrobě antibiotik jsou také zapotřebí bakterie.

Bacillus thuringiensis (Bt) je bakterie, kterou lze použít v zemědělství místo pesticidů. Nemá nežádoucí důsledky pro životní prostředí spojené s používáním pesticidů.

Jak vidíte, možností pozitivního použití bakterií je mnoho.

Jak bakterie lidem ubližují?

Některé typy bakterií mohou u lidí způsobovat nemoci, jako je cholera, záškrt, úplavice, pneumonie, tuberkulóza (TBC), tyfus a mnoho dalších.

Pokud je lidské tělo vystaveno bakteriím, které tělo nepovažuje za užitečné, imunitní systém na ně zaútočí. Tato reakce může vést k příznakům otoku a zánětu, které vidíme například u infikovaných ran.

Bakterie a dějiny

Někdy před více než 2000 lety římský spisovatel, Marcus Terentius Varro, vyřkl myšlenku, že nemoc může být způsobena malými zvířaty, které se vznášejí ve vzduchu. Doporučil lidem, aby se během stavebních prací vyhýbali bažinatým místům, protože by mohli obsahovat hmyz příliš malý na to, aby ho oko vidělo a mohl by vstoupit do těla ústy a nosními dírkami a způsobit nemoci.

V 17. století vytvořil nizozemský vědec Antonie van Leeuwenhoek mikroskop s jednou čočkou, pomocí kterého viděl něco, co nazval animalcules, později známé právě jako bakterie. Je považován za prvního mikrobiologa.

V 19. století chemici Louis Pasteur a Robert Koch uvedli, že nemoci jsou způsobeny bakteriemi.

V roce 1910 vědec Paul Ehrlich oznámil vývoj prvního antibiotika, Salvarsanu. Použil ho k léčbě nemoci syfilis. Byl také prvním vědcem, který detekoval bakterie pomocí skvrn.

V roce 2001 vytvořil Joshua Lederburg termín „střevní mikrobiom“ a vědci na celém světě se v současné době snaží přesněji popsat a pochopit struktury, typy a použití „střevní flóry“ neboli bakterií v lidském těle.

A co si na toto téma ještě přečíst?

VIDEO: Země bakterií (Dokument CZ)

Sponzorováno

Studie a zdroje článku

Beneficial Microbes: The pharmacy in the gut Autor: Daniel M. Linare