Bakterie

Die eerste bakterieë is deur Antonie van Leeuwenhoek in 1683 waargeneem met behulp van 'n enkellens mikroskoop wat hy self ontwerp het. Die naam bakterie (bacterium) is eers baie later in 1828 deur Ehrenberg voorgestel, afgelei van die Griekse woord βακτηριον wat "klein stok" beteken. Louis Pasteur (1822–1895) en Robert Koch (1843–1910) het die rol van bakterieë as draers en oorsake van siektes of patogene beskryf.

Bakterieë plant slegs geslagloos en nie seksueel voort nie. Meer spesifiek plant hulle voort deur binêre deling, of eenvoudige seldeling. In die proses verdeel een sel in twee dogterselle met die ontwikkeling van 'n transversale selwand.

Bakterieë vertoon 'n wye verskeidenheid metabolismes en kan vervolgens geklassifiseer word in primêre voedselgroepe. Heterotrofe bakterieë is afhanklik van 'n organiese koolstofbron terwyl outotrofe bakterië organiese verbindings uit koolstofdioksied en water kan sintetiseer. Outotrofe bakterieë wat energie verkry deur oksidasie van chemiese verbindings word chemotroof genoem, en die wat energie verkry uit lig, deur fotosintese, word fototroof genoem. Daar is baie verskillende variasies op hierdie terminologie soos chemo-outotroof en fotosinteties outotroof en so aan. Verder word bakterieë onderskei gegrond op die bron van reduksie ekwivalente wat hulle gebruik. Die wat anorganiese verbindings (b.v. Water, waterstof, sulfiede of ammoniak) vir die doel gebruik word litotroof genoem en ander wat organiese verbindings (b.v. suikers of organiese sure) gebruik word organotroof genoem. Die metaboliese wyses vir energie metabolisme (fototrofie of chemotrofie), reduksie ekwivalente bronne (lithotrofie of organotrofie) en koolstofbronne (outotrofie of heterotrofie) kan op verskillende maniere gekombineer word in 'n enkele mikro-organisme, en kan in vele spesies selfs tussen verskillende modusse wissel.

Ander voedingsvereistes sluit in stikstof, swael, fosfor, vitamiene en metaalelemente soos natrium, kalium, kalsium, magnesium, mangaan, yster, sink, kobalt, koper en nikkel vir normale groei. Vir sommige spesies word bykomende spoorelemente soos seleen, wolfram, vanadium of boor benodig.

Gegrond op hulle reaksie teenoor suurstof kan meeste bakterieë in een van drie groepe geplaas word: Sommige bakterieë kan slegs in die teenwoordigheid van suurstof groei en word aëroob genoem; ander kan sonder suurstof groei en word anaëroob genoem; en sommige kan met of sonder die teenwoordigheid van suurstof groei en word fakultatief anaëroob genoem.

Motiele bakterieë kan beweeg deur of hulle flagella, bakteriese sweef, of veranderings in dryfvermoë te gebruik. 'n Unieke groep bakterieë, die spirochaete, het strukture soortgelyk aan flagella, genaamd aksiale filamente, tussen twee membrane in die periplasmiese ruimte. Hulle het 'n eiesoortige heliese liggaam wat spin soos dit beweeg.

Bakteriese flagella word op baie verskillende maniere rangskik. Bakterieë kan 'n enkelpolêre flagellum op een punt van 'n sel hê, bondels van baie flagella by een punt of flagella versprei oral oor die sel, soos by Peritrichous. Baie bakterieë (soos E.coli) het twee verskillende bewegingswyses: voorwaartse beweging (swem) en tuimel. Tuimelbeweging laat hulle toe om hulleself te heroriënteer en bring 'n belangrike element van willekeurigheid in hulle voorwaartse beweging mee. (Kyk eksterne skakels hier onder vir skakels na video-opnames).

Motiele bakterieë word aangetrek of afgestoot deur bepaalde stimuli, optredes genaamd taksis – byvoorbeeld, chemotaksis, fototaksis, meganotaksis en magnetotaksis (it:Batteri magnetotattici). In een buitengewone groep, die miksobakterieë, trek individuele bakterieë mekaar aan om swerms te vorm en kan hulle differensieer om vrugliggame te vorm. Die miksobakterieë beweeg slegs as hulle op soliede oppervlaktes is, anders as E. coli wat meer beweeglik is in vloeistof of in soliede media.

Bakterië kom voor in 'n wye verskeidenheid vorme:
A. Staafvormig
B. Rond of sferies.
C. Rond in bondels.
D. Rond in pare.
E. Spiraalvormig.
F. Kommavormig.

Bakterieë se posisie in die filogenetiese boom van alle lewensvorme

Bakterieë besit 'n verskeidenheid bouvorme. Meeste is spiesvormig, sferies of helies; dié staan onderskeidelik as bacilli, cocci, en spirilla bekend. 'n Verdere groep, vibrios, is komma-vormig. Vorm word nie meer as 'n bepalende faktor in die klassifikasie van bakterieë beskou nie, maar vele genera word na hulle vorm vernoem (b.v. Bacillus, Streptococcus, Staphylococcus) en dit speel 'n belangrike rol in hulle identifikasie.

'n Ander belangrike stuk gereedskap is Gramkleuring, vernoem na Hans Christian Gram wat die tegniek ontwikkel het. Dit verdeel bakterieë in twee groepe gegrond op die samestelling van hulle selwande. Die eerste formele groepering van bakterieë in stamme (filums) was grootliks op die volgende toets gegrond:

• Gracilicutes – bakterieë met 'n tweede selmembraan wat vette bevat, wat aan hulle Gram-negatiewe vlekke verleen
• Firmicutes – bakterieë met 'n enkele membraan en dik peptidoglycan wand, wat aan hulle Gram-positiewe vlekke verleen
• Mollicutes – bakterieë met geen tweede membraan of wand nie, wat aan hulle Gram-negatiewe vlekke verleen.

Die archeabakterieë is oorspronklik onder Mendosicutes ingesluit. Hierdie stam word nie meer as verteenwoordigend van monofiletiese groepe beskou nie. Die Gracilicutes word in vele verskillende stamme onderverdeel. Meeste gram-positiewe bakterieë word in die stamme Firmicutes en Actinobacteria, wat nouverwant is, geplaas. Die Firmicutes is egter hergedefinieer om mikoplasma (Mollicutes) en sekere Gram-negatiewe bakterieë in te sluit.

Let daarop dat bakterieë gaandeweg in verskillende ryke geklassifiseer is soos uit die onderstaande tabel sal blyk. Bakterieë is aanvanklik in plant- en dierryke onderverdeel afhangende van hulle geaardheid. In die vyfryk-klassifikasie van 1959 is hulle as Monere geklassifiseer, in die sesryk-klassifikasie van 1977 as Eubakterieë en Archeae, en tans meestal as 'n afsonderlike ryk (Woese 1990).

Elektronmikroskoop beeld van Vibrio cholerae bakterieë wat die verteringstelsel aanval

Bakterieë is beide skadelik en nuttig vir die omgewing en diere, insluitend die mens. Die rol van bakterieë by siektes en infeksie is belangrik. Sommige bakterieë tree op as patogene en veroorsaak tetanus, ingewandskoors, longontsteking, sifilis, cholera, voedsel-verspreide siektes en tuberkulose. Sepsis, 'n sistemiese aansteeklike sindroom gekenmerk deur skok en massiewe vasodilasie, of gelokaliseerde infeksie kan deur bakterieë soos streptococcus, staphylococcus, of baie gram-negatiewe bakterieë veroorsaak word. Sommige bakteriese infeksies kan deur die gasheer se hele liggaam versprei en sistemies word. In plante, veroorsaak bakterieë roeskolle, vuurroes en verwelking van blare. Die wyse van infeksie sluit in kontak, lug, voedsel, water en insek-oordraaglike mikro-organismes. Die gasheer wat deur die patogeen besmet is kan behandel word met antibiotika, wat as bakteriosidies en bakteriostaties geklassifiseer kan word, wat in die konsentrasies wat in die liggaamsvloeistof bereik word, bakterieë onderskeidelik dood of hulle groei belemmer. Antiseptiese maatstawwe kan geneem word om infeksie deur bakterieë te verhoed, deur byvoorbeeld die vel met alkohol te reinig voor die vel gesny word in 'n operasie, of wanneer die vel deur 'n naald of inspuitnaald deurdring gaan word. Sterilisasie van sjirurgiese en tandheelkundige instrumente word gedoen om dit steriel of patogeenvry te maak en besmetting deur bakterieë te voorkom. Steriliseer- en ontsmettingsmiddels word gebruik om bakterieë of ander patogene te vernietig om kontaminasie of die risiko van infeksie te verhoed.

In die grond help mikro-organismes in die omskepping van stikstof na ammoniak met ensieme wat deur mikrobes, wat in die rhizosfeer leef, afgeskei word. Sommige bakterieë kan molekulêre stikstof gebruik as hulle stikstofbron deur dit na stikstofverbindings te omskep, 'n proses wat bekend staan as stikstof-fiksasie. Baie ander bakterieë word as simbionte in die mens en ander organismes aangetref. Hulle teenwoordigheid in die dikderm kan byvoorbeeld help om die groei van sekere skadelike mikrobes te verhinder.

Bakterieë het 'n merkwaardige vermoë om 'n verskeidenheid van organiese verbindings af te breek. Hoogs gespesialiseerde groepe mikro-organismes vervul belangrike rolle in die mineralisering van spesifieke klasse organiese samestellings. Byvoorbeeld, die afbraak van sellulose, wat een van die mees algemene bestanddele van plantweefsel is, word hoofsaaklik teweeggebring deur aerobiese bakterieë wat tot die genus Cytophaga behoort. Hierdie vermoë word ook deur die mens benut in industrie, afvalprosessering, en bioremediasie. Bakterieë met die vermoë om koolwaterstowwe in petroleum te verteer word gereeld gebruik om oliestortings op te ruim. Sommige strande in Prince Williamsont is bemes in 'n poging om die groei van sulke bakterieë te bewerkstellig na die berugte Exxon Valdez-olieramp van 1989. Hierdie pogings was egter oneffektief op strande wat nie te dik met olie bedek was nie.

Bakterieë, gereeld in kombinasie met gisse en swamme, word gebruik in die bereiding van gefermenteerde voedsel soos kaas, gepekelde voedsel, sojasous, suurkool, asyn, wyn en jogurt. Met behulp van biotegnologiese tegnieke, kan bakterieë gemanipuleer word vir die produksie van terapeutiese middels soos insulien, of vir die bioafbraak van giftige afval.

Twee organelle, mitochondrië en bladgroenkorrels, word algemeen beskou as afstammelinge van endosimbiotiese bakterieë.

Mikro-organismes is wydverspreid en is die volopste waar hulle kos, vogtigheid en die regte temperatuur vir vermenigvuldiging en groei het. Hulle kan deur lugstrome van een plek na 'n ander vervoer word. Die menslike liggaam bied 'n tuiste aan triljoene mikro-organismes wat op die vel, in die verteringskanaal, in die mond, neus en ander liggaamsopeninge gevind word. Hulle is in die lug wat mens inasem, die water wat mens drink en die kos wat mens eet.

Die aansienlike ouderdom van bakterieë het hulle in staat gestel om deur ewolusie tot 'n groot genetiese verskeidenheid te ontwikkel. Hulle is baie meer divers as die ryk soogdiere of insekte. Die genetiese afstand tussen E. coli en Thermus aquaticus is byvoorbeeld groter as die verskil tussen mense en eikebome.

• Mikroörganisme

Nota: In die Engelse wikiartikel waaruit hierdie teks vertaal is, is sommige teks saamgesmelt met die Nupedia artikel genaamd Bacteria, geskryf deur Nagina Parmar; hersien en goedgekeur deur die Biologiegroep (redakteur: Gaytha Langlois, hoofnasiener: Gaytha Langlois, hoofkopieskrywers: Ruth Ifcher en Jan Hogle)

• Alcamo, I. Edward. Fundamentals of Microbiology. 5de uitgawe. Menlo Park, Kalifornië: Benjamin Cumming, 1997.
• Atlas, Ronald M. Principles of Microbiology. St. Louis, Missouri: Mosby, 1995.
• Holt, John. G. Bergey's Manual of Determinative Bacteriology. 9de uitgawe. Baltimore, Maryland: Williams and Wilkins, 1994.
• Stanier, R.Y., J.L. Ingraham, M.L. Wheelis, en P.R. Painter. General Microbiology. 5de uitgawe. Upper Saddle River, Nieu Jersey: Prentice Hall, 1986.
• Hugenholtz P, Goebel BM en Pace NR. Impact of Culture-Independent Studies on the Emerging Phylogenetic View of Bacterial Diversity. J Bacteriol 1998;180:4765-4774. Fulltext / PMID 9733676.
• Witzany G. "Bio-Communication of Bacteria and their Evolutionary Roots in Natural Genome Editing Competences of Viruses." Open Evolution Journal 2: 44-54, 2008.

Wikimedia Commons bevat media in verband met Bacteria.

• Bakteriale nomenklatuur, Up-To-Date from DSMZ Geargiveer 29 September 2007 op Wayback Machine
• Die grootste bakterië Geargiveer 11 Desember 2012 op Wayback Machine
• Boom van Lewe Geargiveer 21 Oktober 2014 op Wayback Machine
• Video's van bakterië wat swem en tuimel, gebruik van optiese tweezers ens.