Tema: BAKTERIJE

Jun 2002.

S A D R Ž A J:

Uvod ........................................................ 3 Morfologija .............................................. 4 Veličina Bakterija .................................... 6 Građa bakterijske ćelije ........................... 6 Bakterijske spore ..................................... 11 Flagele ..................................................... 12 Razmnožavanje bakterija.......................... 15 Hemijski sastav bakterijske ćelije............. 18 Ishrana bakterija.............. ......................... 18 Virulencija bakterija.................................. 19 Klasifikacija bakterija............................... 20 Ekologija i rasprostranjenost bakterija .... 21

Uvod:

Bakterije su jednoćelijski organizmi. Jedan od najzaslužnijih ljudi za njihovo otkriće je Anton van Levenhuk. On je još 1676. godine opisao bakterije koje je posmatrao u vodi koju je posmatrao pomoću prototipa mikroskopa, koji je sam konstruisao. Levenhuk je opisao razne oblike bakterija koke, bacile i spirohete. Sa njegovim radom počinje izučavanje bakterija. Međutim, biolozi tog vremena, pa i sam Levenhuk nisu pridavali mnogo značaja ovom otkriću.

Začetnik bakterijologije kao nauke je Luj Paster, koji je dokazao da bakterije učestvuju u procesu vrenja. Paster je dokazao da bakterije koje dospevaju u vodu imaju osobine živih bića, tj. razmnožavaju se i slede biološke zakone. Time je Paster pobio teoriju spontanih generacija.

Bakteriologija nije bila usmeravana samo u traženju uzročnika bolesti i proučavanju mikroorganizama, već se odmah počelo sa pokušajima da se pronađu sredstva za zaštitu od infekcija koju su izazivale bakterije.

MORFOLOGIJA

Bakterije povezuju dva carstva : biljno i životinjsko.S jedne strane bakterije se približavaju najprostijim životinjama, kao što su protozoe, a

s druge strane približavaju se nekim prostim algama i gljivama. Ovakav položaj bakterija otežava davanje definicije. Mnogi su skloni da o bakterijama govore kao o najprostijim biljkama.

Bakterije su sićušni organizmi koji najverovatnije nisu starosedeoci Zemlje, već su nastali u toku procesa adaptacije na okolnu sredinu u kojoj je organska materija bila izuzetno retka zbog aktivnosti heterotrofnih organizama. Bakterije imaju veliku aktivnost, one se ne javljaju samo u različitim formama već mogu da pretrpe duboke izmene pod raznim uslovima života, da steknu nove i izgube stare osobine.

Svaka bakterija ima svojstvo da je određen oblik karakteističan za određenu bakteriju. Razne okolnosti kao što su temperatura, sastav hranilišta na kom se bakterije gaje, doba starosti mogu uticati na oblik i citološku strukturu bakterije. Da bi se znao tačan oblik bakterije ona se mora učiniti vidljivom. To se postiže na četiri načina:

bojenjem; posmatranjem bakterije u tamnom polju; pomoću ultra-violetne svetlosti; pomoču mikroskopa.

Bakterija se javljaju u tri osnovna oblika:1. kao loptice - koke;2. kao štapići - bacili;3. kao spirale – spirile.

Koke imaju loptast oblik. On ne mora predstavljati uvek pravilnu lopticu, već ta pravilnost može biti deformisana. Koke koje imaju pravilan oblik su stafilokoke i streptokoke. Koke koje imaju izgled zrna pasulja su gahokoke, ili čiji oblik podseća na plamen sveće su pneumokoke. Neke koke mogu biti sitnije od drugih koka. Raspored pojedinih koka prema drugima, može biti različit i karakterističan za pojedine vrste bakterija. Kada su koke poređane u parovima nazivaju se diplokoke i takve su na primer pneumokoke. Koke mogu graditi duže ili kraće nizove kao streptokoke. mogu se naći poređane u nepravilnim grupama od po nekoliko stotina kao kod stafilokoka. Četiri koke međusobno spojene daju tetradu, dok gomila podseća na kocku. Koke su jedine bakterije koje su nepokretne.

Drugi oblik bakterija su bacili. Oni imaju izgled štapića. Mogu biti duži ili kraći, deblji ili tanji, krupniji ili sitniji. Tkođe možemo naći bacile koji podsećaju na koke i to su koko-bacili. Izgled bacila ne mora biti pravilan. One mogu imati izgled vretena, palice, piškote, a mogu graditi i nizove. Najpoznatiji predstavnik bacila je antraks koji pripada grupi streptobacila.

Za spirile je karakteristično da je bakterijska ćelija savijena ili uvrnuta i da ima oblik kraće ili duže spirale. Najjednostavniji oblik imaju vibrioni čije telo je savijeno u blagom luku tako da podsećaju na zapetu, kao kod vibriona kolere. Kod oblika spililijum, bakterijska ćelija je više puta uvijena. Kada je spiralni oblik sasvim pravilan i telo uvijeno u nekoliko uvojaka govorimo o treptonemama. Kod borelije uvojci su izduženi i nisu jednaki. Kod neke vrste spirila, na primer leptospire, imaju oblik vlakna sa po jednim uvojkom na svakom kraju.

Posebnu grupu spirila čine spirohete, koje imaju veći broj kompletnih uvojaka. Amplitude između njih variraju.

Involutivne forme bakterija se javljaju usled nepovoljnih uslova. Kad bakterija dospe u uslove nepovoljne za svoj razvoj ona menja svoj oblik. U slučaju koka se javlja džinovski oblik, dok kod bacila se opažaju račvasti i nepravilni oblici.

Slika broj 1

Oblici bakterijaa) diplokoke; h) streptobacili;b) streptokoke; i) vibrioni;c) tetrade; j) spirite;d) stafilikoke; k) treptoneme;e) saracine; l) borelije;f) bacili; m) leptospire.g) diplobacili;

VELIČINA BAKTERIJA

Bez obzira što su malih dimenzija, bakterije se mogu veoma precizno meriti. Jedinica koja se koristi pri merenju bakterija je jedan mikron [m] ili 10-12 m.

Veličina bakterije varira od vrste kojoj ona pripada, čak i pripadnici iste vrste ne moraju biti jednake veličine.

Pri merenju koka meri se njihov prečnik. Kod većine koka on se kreće od 0,5 do 2 mikrona. Bacili imaju veće dimenzije. Kod njih merimo dužinu i širinu ćelije. Dužina se kreće od 0,5 do 8 mikrona, a širina od 1 do 2 mikrona. Postoje bacili i sa dosta manjim dimenzijama, čija širina dostiže jedva između 0,2 do 0,3 mikrona.

Spirile su dosta duže od bacila. Njihova dužina je dosta različita i kreće se od 9 do 15 mikrona. Vrlo često možemo sresti spirile koje mogu dostići i preko dvadeset mikrona, a kod nekih apatogenih spiroheta dužina može iznositi i do 500 mikrona.

GRAĐA BAKTERIJSKE ĆELIJE

Bakterije su veoma malih dimenzija, pa su stoga potrebne različite metode da bi se utvrdili neki od osnovnih elemenata koji izgrađuju ćeliju. Bakterijska ćelija je jako diferencirana. Osnovni elementi građe bakterijske ćelije su: jedro, omotači, kapsula, citoplazma, intercelularna telašca, spore i flagele.

JEDRO – Pri posmatranju bakterijske ćelije u ne obojenom stanju, jedro se nije moglo zapaziti. Uvođenjem nekoliko vrsta bojenja, jedro je i dalje bilo nevidljivo. Usled toga su se javile tri pretpostavke.

Prvo, da bakterije imaju tako jednostavnu strukturu, da nemaju jedro, već da sadrže samo protoplazmu u kojoj se nalaze hranljive materije i vakuole.

Druga pretpostavka se svodi da se cela ćelija sastoji iz jedra, a da se citoplazma nalazi na periferiji ćelije, kao jedan uzak sloj koji obmotava jedro.

Na kraju, treća pretpostavka je tvrdila da se jedro u obliku granula nalazi rasuto po citoplazmi ćelije, odnosno, bakterije bi imale difuzno jedro.

Pojavilo se mišljenje da bakterije imaju jedro samo u određenim ćelijskim ciklusima. Dugim ispitivanjem došlo se do konstatacije da se u jedru bakterije nalazi supstanca koja je karakteristična za jedro viših organizama. Feulgenovim reagensom, dokazano je prisustvo DNK u jedru ćelije. U jedru se osim DNK nalaze i proteini kao i manje količine RNK.

Danas se pouzdano zna da bakterije nemaju organizovano jedro, već one u sebi sadrže hromatinski materijal u vidu izvesnog broja zrna ili granula, odnosno telašaca.

Ova telašca su različitog oblika i veličine. Pri metodi gram bojenja daju pozitivnu reakciju sa Feulgenovim reagensom i nazivaju se hromatinska telašca, nukleoidi ili nuklearna supstanca. Njihov broj varira. U starim ćelijama najčešće se sreće jedna, a u mladim dva. U ćelijama pred neposrednu deobu mogu se uočiti i četiri hromatinska telašca. Tokom rasta i deobe hromatinskih telašaca, nezapažaju se promene u njihovoj strukturi, već u njihovom obliku. Tokom procesa deobe ćelija, hromatinska telašca se uvećavaju i imaju oblik zadebljalih štapića. Dele se putem amitotičke deobe.

Slika broj 2 - Hromatinska telašca

OMOTAČ BAKTERIJSKE ĆELIJE – Unutrašnjost bakterijske ćelije okružuje bakterijska opna. To je složena struktura koja se sastoji iz tri sloja: citoplazmatične opne, ćelijskog zida i kapsule.

Citoplazmatična opna se nalazi neposredno ispod ćelijskog zida. Ta tanka nežna opna naleže lagano na citoplazmu. Kod mladih ćelija, ova opna nije još dobro diferencirana. Znači, starenjem ona postaje gušća i deblja i formira se kao opna. debljina ove opne varira i kod istih vrsta bakterija, ali ipak se smatra da debljina iznosi oko 100 Angstrema [A].

Opna je izgrađena od lipida i lipoproteina. Citoplazmatična opna iznosi 10% ukupne suve materije bakterija i pored lipida i lipoproteina sadrži oko 25% ugljenih hidrata. U opni se takođe nalaze i ribonukleinske kiseline i one pretstavljaju 15% ukupne nukleinske kiseline bakterijske ćelije. Proteini koji se nalaze u opni su uglavnom fosfoproteini, ali isto tako su nađeni i proteini – encimi. Citoplazmatična opna predstavlja semipermeabilnu membranu kroz koju u ćeliju ulaze hranljive materije, a u spoljašnju sredinu izlaze produkti bakterijske delatnosti. Fizički ili hemijski agensi mogu da oštete citoplazmatičnu opnu i prouzrokuju propadanje bakterije. Oštećenjem opne gubi se kontrola nad prometom materija.

Slika broj 3 (Šematski prikaz građe bakterijske ćelije)Ćelijski zid se nalazi ispod kapsule ili sluzavog omotača. To je jedna čvrsta (kruta)

struktura, koja onemogućava bakteriji da promeni svoj oblik. Postojanje ove opne dokazano je na više načina: bojenjem, plazmolizom, pomoću elektronskog mikroskopa, mikrodisekcijom itd.

Ćelijski zid se može izdvojiti hemijskim i fizičkim metodama. On predstavlja veliki deo suve bakterijske mase i u zavisnosti od vrste bakterija može meriti od 20% do 50% ukupne mase. Debljina ćelijskog zida iznosi od 100 A do 250 A.

Struktura ćelijskog zida, iako izgleda homogeno podseća na saće ili mrežicu. Hemijski sastav ćelijskog tida određuje da li bakterija pripada grupi Gram-pozitivnih ili Gram-negativnih bakterija. Ćelijski zid Gram-pozitivnih bakterija ima veoma mali broj amino-kiselina. Zapaženo je da Ćelijski zid ne sadrži aromatične amino-kiseline kao i one koje u sebi ne sadrže sumpor. Gram-negativne bakterije u svom ćelijskom zidu sadrže veći broj amino-kiselina u proteinskoj frakciji i veću količinu lipida.

Slika broj 4 - Ćelijski zid sa transverzalnim aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaapregradama

Work je 1955. godine sastavio tabelu sastava ćelijskog zida:

Gram-pozitivne Gram-negativne1) Mukopeptidi – glukozamin; morminska kiselina; 3,4,5 karboksilne amino-kiseline

1) Mukopeptidi kao i kod Gram-pozitivnih

2) Mukopolisaharidi – amino-šećeri; monosaharidi

2) Pluteini; lipidi i ugljeni hidrati

3) Tlejnonska kiselina – ribitol; fosfat; glukoza ili glukozamin; alanin; glicerol; fosfat amin

Osim što daje oblik bakteriji, kroz ćelijski zid se vrši i razmena materija. Osim semipermeabilnosti možemo zapaziti selekciju materija.

Kapsula se javlja kao treći omotač. Smatra se da sve bakterije sadrže kapsulu, bez obzira da su one patogene ili su saprofiti. Kod nekih je kapsula jasno izražena, dok kod nekih predstavlja tanak sloj.

Osim kapsule, javlja se i sluzav omotač. Njega razlikujemo od kapsule po tome što kapsula ima svoj oblik, određenu konturu, a sluzavi omotač je raznovrsnog oblika i gustina mu opada kako se udaljuje od bakterijske ćelije. Sluzavi omotač je iztgrađen od ugljenih hidrata. Materija od koje je sastavljen sluzavi omotač, predstavlja produkt metabolizma bakterije i ćelija ga neprekidno proizvodi i izlučuje u svoju okolinu. Kada ove materije čvrsto prijanjaju na površinu bakterije, kao omotač, tada ih nazivamo kapsula.

kapsula može biti sastavljena od ugljenih hidrata, kao na primer kod pneumokoka ili od polipeptida kao kod bakterijske ćelije antraksa. Kapsulu najčešće stvaraju patogene bakterije, gde ona predstavlja zaštitni omotač koji štiti od odbrambenih materija organizma. Zbog toga se kapsule stvaraju u živim organizmima. Sposobnost stvaranja kapsule gubi se na hranjivim podlogama, odnosno na podlogama koje ne sadrže nativne belančevine. Međutim, neke bakterije, kao na primer antraks, zadržavaju sposobnost stvaranja kapsule i na podlogama koje sadrže krv, serum, ascitnu tečnost itd.

Kod apatogenih bakterija primećeno je bolje stvaranje kapsula na veštačkim hranljivim podlogama ukoliko su one bogate supstancama od kojih se formira kapsula.

Slika broj 5 - Kapsule

Slika broj 6a. B-anthracisb. Diklocokus pneumonae

Kapsula ima dvostruki značaj za mikroorganizme i makroorganizme. Kod mikroorganizama ona štiti od fagocita i odbrambenih materija organizma, a kod makroorganizama ima veliki značaj jer inkapsularni organizmi su virulentniji. Kapsula nije ista kod svih bakterija, već se ona razlikuje i fizički i hemijski. Razlikujemo sledeće tipove kapsule:

tip kapsule koja oko ćelijskog zida stvara jedan kontinuirani omotač (A); tip kapsule kod čijeg ćelijskog zida nailazi na fibrile (B); Tip kapsule koja predstavlja kompleksnu kapsulu u kojoj se vide lokalizovane

grudvice polisaharida i polipeptida (C); Diskontinuirani tip kapsule (D).

A B C D

Slika broj 7 - Tipovi kapsula

Citoplazma bakterijske ćelije slična je po sastavu citoplazmi drugih ćelija. Citoplazma bakterije je bogata ribonukleinskom kiselinom. U citoplazmi se mogu uočiti citoplazmatične granule.

Lipidne granule nisu integralni deo bakterijske građe, već ih nalazimo u citoplazmi kao krupne granule ili u grupama od po nekoliko manjih granula. lipidi su sastavni deo citoplazmazične membrane i mogu biti vezani za proteine i polisaharide. O njihovom mestu formiranja postoje različita gledišta. Neki smatraju da one nastaju u citoplazmi kao sporedni produkt aktivnosti bakterije, dok drugi smatraju da one nastaju u citoplazmatičnoj opni pa kasnije prelaze u citoplazmu.

Volutinske granule nisu još uvek dobro ispitane. Primećeno je da u mladim ćelijama one postoje kao sitnije, što se dovodi u vezu sa aktivnom fazom razmnožavanja, dok u starijim ćelijama one postaju krupnije. U njihov sastav ulaze metafosfati, masti i male količine proteina. One predstavljaju deponiju fosfata, jedinjenja bogata energijom, ali one se uključuju u sintezu nukleinskih kiselina.

Granule ugljenih hidrata nalazimo u citoplazmi u obliku inkluzija. Na osnovu hemijskih reakcija razlikujemo dva tipa ovih granula. Jedan tip pri reakciji sa jodom daje svetlo smeđu boju, pa se smatra da reaguje na isti način kao i glikogen. Drugi tip pri reakciji sa jodom boji se plavo i jedinjenja od kojih su formirane ove granule su vrlo srodna skrobu.

Sumporne granule su polutečne koizistencije i nalaze se uglavnom kod sumpornih bakterija. Nastaju iz H2S. Mogu se naći kao čiste granule, a takođe se mogu mešati i sa drugim inkluzijama. One se ne rastvaraju u vodi, ali u alkoholu i toplim rastvaračima baza su rastvorljivi.

Ćelijske vakuole su u citoplazmi uokvirene jednom membranom koja se naziva Tehnoplast, a sastavljenaje od lipida i proteina. Kod bakterija su takođe nađene vakuole koje predstavljaju šupljinu u protoplazmi i ta šupljina je ispunjena ćelijskim sokom. Taj sok je sastavljen od vodenih rastvora pojedinih hranjvih materija koje proizvodi sama ćelija, a nerastvorljive supstance se talože van vakuole u vidu zrnaca. Vakuole slabije prelamaju svetlost od ostalih delova ćelije. Razvijenije su u mladim ćelijama, a po svojoj veličini su različite. Vakuole predstavljaju integralni deo citoplazme. One imaju ulogu u respiratornoj aktivnosti ćelije i utiču na regulaciju osmockog pritiska.

Kod bakterija se javljaju granule slične mitohondrijama koje se nazivaju mezozomi. Mezozomi obavljaju ulogu mitohondrija kod bakterija. One su u vezi sa citoplazmatičnom opnom i sadrže fremente koji imaju značajnu ulogu u sintezi i biološkim oksidacijama.

Ribozomi u bakterijskoj ćeliji nisu jasno definisani kao ni mitohondrije. Postoje tvorevine koje imaju ulogu u sintezi proteina i odgovaraju ribozomima viših organizama.

BAKTERIJSKE SPORE – Bakterijske spore stvaraju areobni i anareobni bacili. Koke i spirile ne stvaraju spore, mada ima izuzetaka kao što su: Planosarcina vrecie, Spirillium amyliferum i Vibrio desulfuricans.

Spora nastaje tako što se na jednom delu tela bacila počinje nagomilavati hromatin ili slična supstanca koja prima nuklearne boje. Kasnije se ova supstanca okružuje zidom koji se ne boji. Na taj način se dobija spora. Spore nastaju kada se ćelija bakterije nađe u nepovoljnim uslovima.

Kada se spora nađe u povoljnim uslovima ( pogodna temperatura, vlažnost, dosta hranjive materije ) ona uzima vodu, bubri i njen omotač prska. Tada se iz spora razvijaju vegetativni oblici bakterija – bacili. Spora se stvara u jednom dobu rasta bakterijske ćelije i ćelija može stvoriti samo jednu sporu. Spora u telu bakterije može zauzimati različite pozicije. Spora može biti postavljena centralno, kao kod antraksa, subterminalno tj. bliže jednom kraju, kao kod nekih izazivača gasne gangrene ili trminalno na samom kraju bacila, kao kod tetanusa. Ostatak tela bakterije – sporangijum može dugo da obmotava sporu, ali se ona kasnije oslobađa tog ostatka.

Slika broj 8

Spore bakterija. Ugornjem redu su razni položaji spora: a i b centralno položena spora; c i d subterminalne spore; e terminalno položena spora

Donja dva reda prikazuju isklijavanje vegetativnih oblika bakterija iz spora.

Spore se ne moraju uvek stvarati samo u nepovoljnim uslovima. Suviše mnogo kiseonika može sprečiti stvaranje spora ako je bakterija mlada. Isti efekat izazivaju subletalne iradijacije, smanjena vlažnost, ali samo ako je bakterija mlada. Neke bakterije, kao antraks, ne stvaraju spore u organizmu životinje, ali čim izađe iz nje one prelaze u sporogeni oblik. Spora je značajna za održavanje vrste bakterijske ćelije. Ona je otpornija od vegetativnog oblika bakterije. Spore mogu i više godina da očuvaju svoju vitalnost, pa čak i kad se nalaze u nepovoljnim uslovima. Svaka aktivnost bakterije biva očuvana u spori, mada u jednom latentnom vidu. Spore sadrže više vezane vode, kalcijuma i magnezijuma nego vegetativni oblici. Kalcijum vezuje više vode, a velika količina vode omogućuje spori da izdrži veliki uticaj toplote.

Slika broj 9 - Gragđa spore

FLAGELE – Mnoge bakterije imaju mogućnost kretanja. Ovo kretanje treba razlikovati od Braunovog molekularnog kretanja koje se opaža pri suspenziji molekula.

Organele za kretanje koje koristi bakterija su flagele ili bičevi. One su nekoliko puta duže od bakterijske ćelije i boje se običnim bojama. Ove tvorevine omogućuju ćeliji veoma brzo kretanje.

Flagele su izgrađene većim delom od proteina, ali ugljeni hidrati i lipidi su zastupljeni u manjim količinama. Bakterijske flagele vode poreklo iz citoplazme gde počinju jednim zadebljanjem u obliku granule. One zatim probadaju ćelijski zid i izlaze napolje. Prema tome, ukoliko se ćelijski zid odstrani, flagele ostaju na svojim mestima.

Broj flagela se razlikuje kod različitih bakterijskih vrsta, ali je on stalan za određenu vrstu bakterija. Pod određenim uslovima bakterija može da izgubi bičeve.

Slika broj 10 - Elektronski snimak bičeva

Na osnovu broja i rasporeda flagela, bakterije možemo podeliti:1. Atriha su one bakterije koje nemaju flagele i ne pokazuju aktivno kretanje;2. Monotriha su bakterije koje imaju jednu flagelu i ona se nalazi na nekom od

polova;

Slika broj 11 - Monotriha

3. Lofotriha imaju dve ili više flagela, a kod nekih i snop bičeva na jednom ili oba pola;

Slika broj 12 - Lofotriha

4. Amfitriha su bakterije koje imaju flagelu na svakom od polova;

Slika broj 13 - Amfitriha

5. Peritriha imaju bičeve oko celog tela.

Slika broj 14 – Peritriha

Flagele ne predstavljaju organ bitan za vitalnost bakterije, jer njegovim gubitkom ne smanjuje se virulencija bakterija, niti dolazi do nekih izrazitih poremećaja u metabolizmu. Posmatrano sa imunološke strane, one su veoma bitne, jer sadrže važne antigene koji izazivaju stvaranje specifičnih antitela.

Slika broj 15 - Šemacki prikaz flagela

Fimbrije su slične flagelama. To su končaste tvorevine i njihov broj je različit. Njihova fucija nije još dobro proučena, ali se smatra da imaju moć aglutinacije eritrocita, pa im se zbog toga pripisuje uloga prihvatanja bakterije za podlogu.

Slika broj 16 - Fimbrije

RAZMNOŽAVANJE BAKTERIJA

Razmnožavanje bakterija uslovljeno je nizom složenih priprema za ovaj događaj, i ako je on u suštini jednostavan. Da bi razmnožavanje počelo moraju da postoje povoljni uslovi, kao na primer hranjiva podloga, optimalna temperatura, dovoljna vlažnost, koncentracija jona vodonika itd.

Najveći broj bakterija se deli prostom deobom. Od jedne majke ćelije nastaju dve ćerke ćelije potpuno identične, pa od njih još dve itd. Međutim, dve ćerke ćelije mogu ostati slobodne ili međusobno spojene uskom prevlakom. Tada nastaju parovi diplo-koke ili diplobacili. Ako se deoba dalje nastavi istim tokom u jednom pravcu dijametra, mogu se dobiti duži ili kraći nizovi koka, streptokoke ili bacila, streptobacili. Kada je prva deoba bakterijske ćelije obavljena u pravcu jednog dijametra koji stoji pod pravim uglom sa prvim, dobijamo grupe od po četiri koke zajedno – tetrade. Ako se deoba vrši u pravcu tri dijametra koji stoji pod pravim uglom, dolazi do stvaranja saracina. One su karakteristične samo za koke. I na kraju deoba se može odvijati u raznim pravcima i tada su koke nabacane jedne na druge i tada se stvaraju stafilokoke.

Bacili se posle deobe mogu poređati i dati izgled polisade.

Slika broj 17 - Deoba bakterija i stvaranje aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaakarakterističnih oblika

Kolonija je populacija, skup bakterija nastala razmnožavanjem jedne bakterijske ćelije. Svaka bakterijska vrsta ima karakterističan izgled kolonije na čvrstom hranilištu. Kolonije mogu biti krupne ili sitne, prozračne ili zamućene, sluzave ili suve, rapave ili glatke, okrugle itd. Jedna bakterijska vrsta daje dva različita tipa kolonija: R i S. Kolonije S su glatke, ispupčene, pravilnih ivica i okrugle, dok su R veće, nepravilnih ivica, zrnaste strukture i rapave površine.

Slika broj 18 - S i R kolonije

Skup kolonija jedne bakterijske vrste naziva se kultura. Kultura nastaje razmnožavanjem bakterija i zavisi od raznih uslova od kojih je najvažnije da bakterija može da crpi energiju i materijal koji koristi za izgradnju svoje strukture iz podloge gde se gaji.

Za R i S tip kolonija vezuje se morfološka osobenost bakterijske ćelije, njena virulencija, biohemijska aktivnost i antigenski sastav.

Slika broj 19 - Izgled raznih kolonija u aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaapreseku i struktura kolonija

Kulture se razvijaju u fazama koje razlikujemo međusobno po broju bakterija. Postoje četiri faze:

Faza inkubacije; Logaritamska faza; Stacionarna faza; Faza izumiranja kulture.

Faza inkubacije tj. podmlađivanja bakterijske ćelije obuhvata vreme od momenta zasejavanja bakterije do početka ubrzanog razmnožavanja. U ovoj fazi bakterija se uvećava što predhodi njenoj deobi. Dolazi do povećanja respiratorne aktivnosti ćelije što ukazuje na vrlo živ metabolizam. U toku ove faze citoplazme starih ćelija stiču osobine mladih ćelija. U produženoj fazi inkubacije u blizini kolonija ili na njenoj površini, stvaraju se nove kolonije koje se nazivaju kolonije – ćerke. Ove novonastale kolonije se po sastavu razlikuju od kolonija majki.

Logaritamska faza je faza maksimalnog razmnožavanja bakterija koja se obavlja prema geometrijskoj progresiji. Ova faza zavisi od više faktora kao na primer optimalne temperature, prirode i količine hranjive podloge. Dužina logaritamske faze zavisi od same vrste bakterije. Bakterijska ćelija se u ovoj fazi nalazi u fiziološkoj mladosti.

Krivulja predstavlja razne faze u razvoju bakterije: A-B –faza inkubacije; B-C logaritamska faza; C-D- stacionarna faza; D-E-faza izumiranja.

Stacionarna faza je faza usporenog razmnožavanja bakterije. Tempo usporavanja je sve veći kako se bakterija bliži smrti. Smatra se da je uzrok tog usporavanja smanjenje hranjive materije u podlozi, promena temperature. Ukoliko podlozi dodamo neke hranjive materije i izvrši se areacija podloge, bakterija se vraća u logaritamsku fazu. U ovoj fazi bakterije odbacuju produkte svog metabolizma.

Faza izumiranja traje u zavisnosti od same bakterije. Za nju je karakteristično da se sve više smanjuje broj bakterijskih ćelija. Sve vitalne funkcije se postepeno gube. Dolazi do izmene u građi ćelijske membrane, virulencija se smanjuje i ćelije polako odumiru.

Slika broj 20 - Izgledi kolonija

HEMIJSKI SASTAV BAKTERIJSKE ĆELIJE

Bakterijska ćelija je sastavljena od organskih i neorganskih materija. U sastav bakterijske ćelije ulaze voda, mineralne soli, proteini, ugljeni hidrati, lipidi.

Voda je najvažniji sastojak bakterijske ćelije. Ona omogućuje biohemijsku aktivnost bakterije. Količina vode u bakteriji zavisi od starosti bakterije. Ona se u ćeliji nalazi u vezanom i ne vezanom stanju.

Mineralni sastojci su takođe deo bakterijske ćelije. Ona sadrži ugljenik, vodonik, azot, kiseonik, fosfor, sumpor, gvožđe, kalcijum, natrijum i druge elemente koji su predstavljeni organskim i neorganskim jedinjenjima.

Proteini bakterijske ćelije se javljaju kao prosti proteini ili kao jedinjenja proteina sa ugljenim hidratima, lipidima ili nukleinskim kiselinama. Dva osnovna tipa bakterijskih proteina su globulini i alubomini. Globulin se može izdvojiti ako se bakterija ubaci u rastvor amonijum-sulfata. Tada se globulin taloži, a albumin i dalje ostaje u rastvoru.

Proteini vezani za lipide se nalaze kod nekih bakterijskih vrsta i daju kvalitet bakterijskoj ćeliji. Proteini vezani za ugljene hidrate predstavljaju osnovu kod većine bakterija za antigensku, toksičnu i patogenu moć bakterije.

Nukleo proteini su bitni za fiziologiju bakterijske ćelije.Ugljeni hidrati predstavljaju važan sastojak građe nekih elemenata bakterijske ćelije.

Specifični polisaharidi koji predstavljaju ugljene hidrate vezane za neka azotova jedinjenja su od velike važnosti u antigenskoj građi bakterije.

Lipidi se iz bakterija mogu izdvojiti pomoću rastvarača masti ( alkohola, etara, acetona, hloroforma, benzoala ). Kada se lipidi kombinuju sa proteinima, onda se stvaraju lipoproteinski kompleksi koji imaju antigenska svojstva.

ISHRANA BAKTERIJA

Kod bakterija kao i kod svih živih bića stalno se odvijaju procesi anabolizma i katabolizma, tj. metabolizam.

Da bi preživele, bakterije moraju da se hrane, odnosno da unose sve potrebne molekule i elemente koji su im neophodni za rast i razmnožavanje. Prema načinu ishrane razlikuju se dve vrste bakterija:

Autotrofne; Heterotrofne.

Autotrofne bakterije same stvaraju svoju hranu.Heterotrofne bakterije koriste već gotovu organsku hranu i takve bakterije delimo na

parazite i saprofite. Paraziti su bakterije koje organsku materiju koriste iz živih organizama i žive na

ljudima, životinjama i biljkama. One izazivaju teška oboljenja, jer luče toksine. Bakterija Clostridium batulinum, koja se može naći u mesnim prerađevinama, ribi, mesu izlučuje toksin. 0,1 gram tog toksina može usmrtiti 60 milijardi miševa. Bakterije kod čoveka mogu izazvati: anginu, trbušni tifus, koleru, tuberkolozu, mengitis, kugu, antraks itd. Kod životinja: konjski čir, tuberkolozu, aktinomitozu.

Saprofitske bakterije razlažu organske materije do mineralnih soli i vraćaju ove elemente u zemljište, omogućavajući kruženje materije u prirodi. U suštini te bakterije vrše

truljenje organske materije. Humani saprofiti su menongokoke koje izazivaju gnojenje ili kupavac.

Autotrofni oblici obuhvataju bakterije koje imaju tilakoide sa hlorofilom i mogu da vrše fotosintezu. Te bakterije se nazivaju fotosintetičke bakterije, jer svetlosnu energiju koriste za sintezu organske materije iz ugljen-dioksida, vode, mineralnih soli i hlorofila.

Hemotrofne bakterije koriste hemijsku energiju za svoje životne procese. Ta energija se dobija u procesu oksidacije nekih jedinjenja.

Prema prirodi supstance koju oksiduju razlikujemo: nitrifikacione, sumporne, gvožđevite, metanske i vodonične.

U procesu nitrifikacije, jedna vrsta bakterija oksiduje amonijak do nitrita pri čemu se oslobađa energija: 2NH4OH+3O2 7HNO2+2H2O+E

Druge vrste bakterija oksiduju nitrite do nitrata, pri čemu se oslobađa energija i to je jedini oblik azota koji biljke mogu da koriste u zemljištu: 2HNO2+O22HNO3+E

Nitrifikacione bakterije žive u rastresitom, obrađenom i dobro provetrenom zemljištu, jer su to areobne bakterije. U ove bakterije spadaju Nitrosomonos i Nitrobakter. Kada se zemljište ne obrađuje i ne provetrava, tada u njemu preovladavaju fakultativni areobi koji vrše denitrifikaciju, odnosno redukciju nitrita i nitrata do amonijaka i tako osiromašuju zemljište azotom. Takva bakterija je Bacterium denitrificans. U stajaćim vodama i toplim izvorima sa znatnom količinom vodonik sulfida žive sumporne bakterije. One oksiduju vodonik sulfid do sumpora pri čemu se oslobađa mala količina energije.

2H2S+O22H2O+2S+E2S+3O22H2SO4+EU procesu hemosinteze sumpornih bakterija talože se sumporna jedinjenja u basenima

i njihovim cevima.

VIRULENCIJA BAKTERIJA

Pod virulencijom podrazumevamo sposobnost bakterije ili bakterijske vrste da u izvesnom dobu života i pod izvesnim uslovima dovede do jednog određenog patološkog stanja. Virulencija je jedan kompleksan fenomen kojim se bakterijska ćelija suprostavlja snagama ljudskog i životinjskog organizma. Možemo reći i obrnuto, borba organizma od invazije bakterija.

Glavni momenti pri virulenciji su: Sposobnost jedne bakterije da prouzrokuje oboljenja zavisi od bakterijske

vrste, ali i često bakterije iste vrste mogu imati različitu virulenciju; Jedna bakterija uneta u organizam životinje može biti vrlo štetna za nju, dok

ista bakterija uneta u organizam drugih životinja ne nanosi tom organizmu nikakve štete;

Broj bakterija koji prodiru u organizam čoveka ili životinje su od velike važnosti za pojavu bolesti. Potrebno je da broj bakterija dostigne određenu vrednost da bi došlo do oboljenja;

Bakterije treba da uđu pravim putem u organizam da bi došlo do ispoljavanja njene virulencije;

Bakterije teže da izazovu opštu infekciju organizma i da dovedu do sepse. Obično se razmnožavaju u svim tkivima i trude se da preplave organizam;

Postoje bakterije koje pomoću svojih produkata, toksina, sa jednog mesta mogu delovati na najudaljenije delove u organizmu. Takođe postoji niz momenata gde bakterija pokazuje svoju sposobnost preživljavjnja i odbrane.

KLASIFIKACIJA BAKTERIJA

Bakterije su pored gljiva najbrojniji mikroorganizmiu prirodi. Većina bakterija je dobila ime pre nego što je ustanovljena njihiva nomenklatura.

Klasifikacija bakterija je uglavnom veštačka, a izvršena je na osnovu: morfologije, sposobnosti stvaranja spora, odnosa prema kiseoniku, razmnožavanja, bojenja po Gramu.

Klasifikacija bakterija predstavlja težak problem, jer postoje različita gledišta po pitanju razvrstavanja bakterija u pojedine sistematske kategorije. U svetu su postavljene sistematike bakterija koje nisu zasnovane na evoluciji. Najpoznatiji sistemi koji su danas u upotrebi jesu Krasiljnikov, a poznat je i Bredžijev sistem za klasifikaciju i indetifikaciju bakterija.

Bakterije se kao grupa mikroorganizama mogu uslovno podeliti u veći broj podgrupa: Sluzaste bakterije – Myxobacteria; Spirohete – Spirochetes; Zrakaste bakterije – Actinomicetes; Mikroplazme – Mycoplasmas; Rikecije – Rickettsias; Prave bakterije – Eubacteria.

Prave bakterije ili Eubacteria, obuhvataju najveći broj podgrupa. Značajne su za poljoprivredu i prehrambenu industriju. Ove bakterije su pokretne i nepokretne, sporogene i asporogene, Gram-pozitivne i Gram-negativne, areobne i anareobne kao i fakultativno areobne, patogene i saprofitske.

Važnije porodice su Microccaceae, Pseudomonaceae, Ehterobacteriac, Bacillaceae.Ostale podgrupe znatno odstupaju od karakteristika pravih bakterija i postoje predlozi

da se neke od njih, kao što su aktinomicete, rikecije i mikroplazmoze svrstaju u posebne klase.

Sluzaste bakterije ili Myxobacteria, stvaraju sluzaste materije i zato su dobile takav naziv. Imaju ameboidan oblik i klize po čvrstoj podlozi.

Spirohete ili Spirochetes, su jedno ćelijski organizmi spiralno uvijenog oblika. Ove vrste ne stvaraju spore, kapsule i organele za kretanje. Ovi oblici bakterija mogu biti patogeni i saprofiti.

Aktinomicete su po izgledu slične gljivama, a po građi ćelije i fiziološkim osobinama pripadaju bakterijama. Imaju hife koje najčešće nemaju poprečne pregrade. Najveći broj ovih bakterija su saprofitske i od velikog su značaja za farmaceutsku industriju za dobijanje antibiotika. Postoje i patogeni oblici, ali njih je manji broj.

Mikroplazmoze ili Mycoplasmas su veoma sitne pa prolaze kroz bakteriološke filtere. Nemaju ćelijski zid pa su promenjivog oblika. Mogu biti saprofiti, ali i patogeni za čoveka, životinje i biljke.

Rikecije ili Rickettsias se po veličini nalaze između bakterija i virusa. Mogu biti štapićastog oblika ili okruglog, nepokretne su, ne stvaraju spore i dele se mitozom. One su patogene bakterije i izazivaju pegavi tifus.

EKOLOGIJA I RASPROSTRANJENOST BAKTERIJA

Ekologija bakterija proučava odnose bakterija i drugih živih bića, kao i odnose bakterija i neživog sveta.

Bakterije se nalaze svuda gde postoje uslovi za život. Žive u vodi, vazduhu, hrani, biljkama, životinjma i čoveku.

Bakterije su stalna mikroflora za čoveka, jer žive na njegovoj koži, sluzokoži organa za varenje, disanje, urogenitalnom traktu celog života. One predstavljaju stalnu mikrofloru zdravog čoveka.

U zemljištu žive ne patogene bakterije koje izazivaju truljenje organske materije do neorganske. Pored njih su zastupljene i patogene bakterije koje mogu izazvati tetanus, gasnu gangrenu i druga oboljenja.

U vodi nema hranjivih materija, tako da je bakterije nenastanjuju, sve dok se ona ne napuni organskim materijama. Tada se nastanjuju one bakterije koje kod čoveka mogu izazvati tifus i dizeteriju. Mnoge druge bakterije pročišćavaju otpadne vode.

U vazduhu, takođe ima dosta bakterija, naročito u prašnjavim i slabo provetrenim prostorijama.

Mnoge namernice predstavljaju povoljnu sredinu za život i razmnožavanjebakterija, kao što su mleko, mlečni proizvodi, meso, riba itd. Preko namernica čovek se često razboli od trbušnog tifusa, šarlaha, tuberkoloza itd. Insekti mogu biti prenosioci patogenih bakterija na čoveka, kao na primer krpelji ili muve.

Bakterije se zajedno sa drugim mikroorganizmima mogu zloupotrebiti u ratne svrhe kao biološko oružje. Njihova upotreba je zabranjena Ženevskom konvencijom iz 1925. godine i rezolucijom Generalne Skupštine Ujedinjenih Nacija iz 1969. godine. Neke zemlje ne poštuju ove dogovore i trude se da proizvedu što savršenije biološko oružje. Mikroorganizmima kao biološkim oružjem se može izvršiti napad na ljude, biljke i životinje. Protiv ljudi se mogu koristiti bakterije za izazivanje kolere, kuge, antraksa, a protiv biljaka određene fitopatogene bakterije.

LITERATURA: Biologija za I.razred srednje škole: Budislav Tatić; zavod za

udžbenike i nastavna sredstva 1995. godine

Mikrobiologija I – deo; Dr. Branislav D. Janković; Narodna knjiga 1973. godina;

Mikrobiologija II – deo; Dr. Branislav D. Janković; Narodna knjiga 1973.godina;

Mikrobiologija; Marko Radojčević, Božidar Mihajlović, Branko Trbić.