Bakteria: Struktur, Pembiakan, Penyakit

Gambaran ringkas

  • Bakteria – Definisi: organisma unisel mikroskopik tanpa nukleus sel
  • Adakah bakteria organisma hidup? Ya, kerana mereka memenuhi kriteria yang diperlukan (seperti metabolisme, pertumbuhan, pembiakan).
  • pembiakan bakteria: aseksual dengan pembahagian sel
  • penyakit bakteria: cth tetanus, difteria, batuk kokol, demam merah, jangkitan klamidia, gonorea, tonsillitis bakteria, radang paru-paru bakteria, otitis media bakteria, salmonellosis, listeriosis, batuk kering, kolera, kepialu, wabak
  • Rawatan jangkitan bakteria: Antibiotik
  • Vaksinasi terhadap bakteria: mungkin cth untuk difteria, batuk kokol, tetanus, jangkitan meningokokal dan pneumokokal, taun, demam kepialu

Apa itu bakteria?

Bakteria ialah organisma bersel tunggal mikroskopik dan organisma hidup tertua di bumi. Ia berlaku dalam pelbagai spesies dan ditemui hampir di mana-mana di dunia – di udara, air dan tanah, jauh di dalam kerak bumi dan di puncak gunung tertinggi, di mata air panas, dan di Artik dan Antartika.

Bakteria membentuk bahagian terbesar flora normal manusia (ditambah beberapa yang lain seperti kulat dan parasit). Flora normal merujuk kepada semua mikroorganisma yang secara semula jadi menjajah tubuh. Jika pakar menganggap hanya satu tapak penjajahan tertentu, mereka bercakap, sebagai contoh, tentang flora usus (jumlah semua bakteria semulajadi dalam usus).

Selain itu, terdapat beberapa spesies bakteria yang boleh menyebabkan penyakit pada manusia. Jenis bakteria patogen manusia ini membentuk hanya kira-kira satu peratus daripada semua spesies bakteria yang diketahui.

Struktur bakteria

Saiz bakteria berkisar antara 0.1 hingga 700 mikrometer (satu mikrometer = seperseribu milimeter). Ini menjadikan bakteria jauh lebih besar daripada virus, tetapi dalam kebanyakan kes masih lebih kecil daripada sel manusia.

Dinding sel dan flagela

Dalam kebanyakan kes, dinding sel bakteria adalah tegar, dengan itu memberikan bakteria bentuk tetap (cth, bakteria sfera dan berbentuk rod). Di samping itu, terdapat bakteria heliks dengan dinding sel yang lebih nipis dan agak fleksibel. Ini membolehkan sel bakteria bergerak dengan pergerakan heliks (dan lain-lain). Bakteria dengan dinding sel yang tegar, sebaliknya, biasanya mempunyai flagela yang panjang dan berfilamen yang boleh bergerak (lihat di bawah: Pengelasan mengikut flagela).

Terdapat juga beberapa bakteria tanpa dinding sel. Contohnya ialah mycoplasmas (bakteria parasit yang masih boleh membiak sendiri) dan spesies termoplasma (bakteria yang menyukai haba dengan membran plasma yang stabil yang hidup di tanah gunung berapi, contohnya).

Kapsul

Kebanyakan bakteria juga mengelilingi diri mereka di luar dengan kapsul (lihat di bawah: klasifikasi mengikut enkapsulasi). Ini adalah lapisan pelindung gula atau blok bangunan protein (asid amino) yang ditakrifkan secara agak tajam dan sangat padat.

Membran sel dan sitoplasma

Di dalam dinding sel sel bakteria, membran sel dilekatkan, kerana ia ditemui dengan struktur yang serupa dalam sel haiwan (termasuk manusia). Sesetengah bakteria juga mempunyai membran sel luar. Ia mengelilingi dinding sel.

Di dalam sel, iaitu dalam sitoplasma, bahan genetik sel bakteria, yang dipanggil genom bakteria, ditemui bersama-sama dengan pelbagai struktur sel lain (seperti yang dipanggil ribosom untuk sintesis protein). Kadang-kadang bakteria mengandungi bahan genetik tambahan dalam bentuk plasmid.

Genom bakteria

Genom bakteria mengandungi semua maklumat genetik sel bakteria yang diperlukan untuk kehidupan (maklumat tentang struktur, metabolisme, pembiakan). Ia terdiri daripada DNA beruntai dua (singkatan untuk asid deoksiribonukleik), iaitu rantai beruntai dua gula tertentu dan blok binaan lain. Bahan genetik sel haiwan juga terdiri daripada DNA. Walau bagaimanapun, terdapat perbezaan yang ketara antara sel haiwan dan bakteria:

  • Sel haiwan: Genom DNA terletak secara berasingan daripada seluruh sitoplasma dalam petak tertutup membrannya sendiri - nukleus. Di samping itu, ia disusun secara linear, iaitu ia hadir dalam bentuk kromosom individu (benang DNA kuasi individu).

Plasmid

Sebagai tambahan kepada kromosom bakteria, sitoplasma sesetengah bakteria mengandungi cincin DNA bertali dua yang kecil, sama ada tunggal atau berbilang, yang dikenali sebagai plasmid. Ia mengandungi maklumat genetik yang tidak diperlukan oleh sel bakteria dalam keadaan hidup normal, tetapi yang mungkin memberikan kelebihan kelangsungan hidup dalam keadaan yang sukar.

Ini boleh, sebagai contoh, pelan tindakan untuk toksin yang membunuh bakteria lain. Keupayaan sel bakteria untuk tahan terhadap antibiotik tertentu juga boleh disimpan dalam plasmid.

Antibiotik adalah ubat yang berkesan secara khusus terhadap bakteria. Oleh itu, mereka adalah sebahagian daripada terapi standard jangkitan bakteria.

Plasmid direplikasi secara bebas daripada kromosom bakteria dan diedarkan lebih kurang secara rawak kepada dua sel anak apabila bakteria membiak dengan pembahagian sel.

Konjugasi mengambil masa beberapa minit, tetapi hanya boleh dilakukan antara jenis bakteria tertentu.

Bakteria lwn virus

Perbezaan yang paling penting ialah bakteria mempunyai metabolisme dan boleh membiak secara bebas – ini tidak benar untuk virus. Baca lebih lanjut mengenai perbandingan antara virus dan bakteria dalam artikel Virus.

Bakteria mana yang ada?

Pada masa ini, kira-kira 5,000 spesies bakteria diketahui. Malah, bagaimanapun, mungkin terdapat banyak lagi: pakar mengesyaki terdapat ratusan ribu jenis bakteria yang berbeza di dunia.

Kuman boleh dikelaskan mengikut pelbagai kriteria; yang paling biasa ialah:

Klasifikasi mengikut pewarnaan

Bakteria boleh dikelaskan mengikut warna yang diambil apabila ia bersentuhan dengan agen pewarna tertentu. Kaedah pewarnaan yang paling biasa untuk mengenal pasti bakteria dipanggil pewarnaan Gram. Menurut ini, perbezaan dibuat antara:

  • Bakteria Gram-positif: Mereka bertukar menjadi biru selepas penambahan bahan kimia tertentu. Contohnya termasuk patogen difteria dan antraks, pneumococci (sebagai contoh, penyebab radang paru-paru, meningitis, sinusitis dan otitis media), dan streptokokus (kemungkinan pencetus radang paru-paru dan tonsillitis, antara lain).
  • Bakteria Gram-negatif: Mereka mengambil warna merah apabila diwarnakan Gram. Contohnya ialah patogen batuk kokol, kepialu, taun dan wabak.

Struktur dinding yang berbeza juga mempunyai akibat praktikal untuk perubatan, iaitu apabila ia berkaitan dengan rawatan jangkitan bakteria: sesetengah antibiotik hanya berkesan terhadap bakteria Gram-positif, yang lain hanya terhadap bakteria Gram-negatif.

Klasifikasi mengikut bentuk

Terdapat tiga bentuk bakteria asas:

  • Bakteria sfera: Bakteria bulat hingga bujur ini (juga dipanggil cocci) sering berkumpul bersama dalam cara biasa: dalam kumpulan dua, empat atau lapan, dalam kelompok yang lebih besar (staphylococci), atau sebagai rantai yang lebih kurang panjang (streptococci).
  • Bakteria berbentuk batang: Bakteria berbentuk batang langsing atau gemuk mungkin terdapat secara tunggal (seperti bakteria kepialu) atau dalam galas yang berbeza antara satu sama lain (seperti bakteria difteria). Bakteria berbentuk batang yang memerlukan oksigen untuk hidup (aerobik) dan boleh membentuk spora (lihat di bawah) juga dipanggil bacilli (seperti bakteria anthrax).
  • bakteria heliks: Mengikut rupa sebenar mereka, bakteria ini dibahagikan kepada empat kumpulan – spirilla (cth, agen penyebab demam gigitan tikus), borrelia (cth, agen penyebab penyakit Lyme), treponema (cth, bakteria sifilis), dan leptospira (cth, agen penyebab leptospirosis).

Klasifikasi mengikut patogenik

  • bakteria patogen fakultatif: Bakteria ini menyebabkan penyakit hanya dalam keadaan tertentu, seperti apabila sistem imun lemah.
  • mewajibkan kuman patogen: Dalam kuantiti yang mencukupi, mereka sentiasa menyebabkan penyakit, contohnya salmonella.

Bakteria yang berlaku secara semula jadi dalam badan juga boleh menyebabkan penyakit – contohnya, jika ia merebak secara berlebihan akibat sistem imun yang lemah atau masuk ke tempat yang salah dalam badan (cth bakteria usus yang masuk ke dalam uretra atau faraj akibatnya. kebersihan tandas yang salah). Oleh itu, mereka tergolong dalam bakteria patogen fakultatif.

Pengelasan mengikut flagella

Kebanyakan bakteria membawa flagela pada permukaan luarnya, dengan bantuannya ia mudah alih. Pakar membezakan antara bentuk pembenderaan berikut:

  • flagellation monotrik: hanya satu flagel, cth bakteria kolera
  • flagella lophotrichous: beberapa flagella tersusun dalam satu atau dua jumbai, contohnya spesies Pseudomonas
  • flagella peritrichous: beberapa flagela diedarkan ke seluruh permukaan luar sel bakteria (flagella di sekeliling), cth Salmonella (agen penyebab salmonellosis dan demam kepialu)

Pengelasan mengikut enkapsulasi

Bakteria Haemophilus influenzae, sebagai contoh, terkapsul. Antara lain, ia boleh menyebabkan meningitis, otitis media, bronkitis, radang paru-paru dan – sebagai Haemophilus influenzae jenis B (HiB) – laringitis.

Juga antara bentuk bakteria yang terkapsul ialah pneumococci (Streptococcus pneumoniae). Mereka biasanya menyebabkan radang paru-paru, tetapi kadangkala penyakit berjangkit bakteria lain.

Pengelasan mengikut pembentukan spora

Di bawah keadaan hidup yang tidak menguntungkan, sesetengah bakteria boleh membentuk bentuk kekal dengan metabolisme yang berkurangan secara besar-besaran - yang dipanggil spora. Tidak seperti sel yang aktif secara metabolik (vegetatif), sel ini boleh menahan keadaan persekitaran yang sangat tidak baik seperti haba dan sejuk dan kekal berdaya maju selama bertahun-tahun atau bahkan beberapa dekad. Sebaik sahaja keadaan bertambah baik, spora berubah kembali menjadi sel bakteria vegetatif.

Spora adalah bakteria berkesan dalam keadaan tidak aktif.

Bakteria pembentuk spora terutamanya termasuk wakil genera Bacillus dan Clostridium, contohnya patogen antraks (Bacillus anthracis) dan patogen tetanus (Clostridium tetani) dan botulisme (Clostridium botulinum).

Pengelasan mengikut nisbah kepada oksigen

Bakteria anaerobik obligat (anaerobes) adalah bertentangan dengan aerobik obligat: Mereka tidak boleh tumbuh dan berkembang dengan kehadiran oksigen - walaupun kesan kecil oksigen boleh membunuh bakteria ini dalam masa yang singkat. Tidak seperti aerobes, mereka tidak boleh menghapuskan radikal oksigen toksik (bakteria aerobik mempunyai enzim khas seperti katalase untuk tujuan ini). Bakteria anaerobik obligat memperoleh tenaga yang diperlukan sama ada melalui penapaian atau melalui respirasi anaerobik yang dipanggil.

Bakteria anaerobik fakultatif adalah bertolak ansur sejauh oksigen berkenaan: mereka boleh tumbuh dengan dan tanpa oksigen. Apabila oksigen hadir, mereka memperoleh tenaga yang mereka perlukan melalui pernafasan selular "normal" (aerobik), sama seperti bakteria aerobik dan sel haiwan dan manusia. Dalam persekitaran bebas oksigen, sebaliknya, penghasilan tenaga mereka diteruskan melalui penapaian atau respirasi anaerobik.

Bakteria aerotolerant boleh berkembang tanpa masalah dengan kehadiran oksigen, tetapi tidak boleh menggunakannya untuk penghasilan tenaga.

Pengelasan mengikut keperluan suhu

Bergantung pada julat suhu yang disukai atau diterima oleh bakteria, tiga kumpulan bakteria dibezakan:

  • bakteria psychrophilic: Mereka berkembang dengan baik pada lima hingga sepuluh darjah Celsius. Suhu minimum yang boleh mereka terima ialah -5 hingga -3 darjah, bergantung kepada spesies bakteria, dan suhu maksimum mereka ialah 15 hingga 20 darjah, bergantung kepada spesies.
  • Bakteria mesofilik: Suhu optimum mereka ialah 27 hingga 37 darjah. Suhu mungkin turun kepada maksimum 20 hingga 25 darjah. Sebaliknya, suhu tidak boleh meningkat kepada lebih daripada 42 hingga 45 darjah.
  • Bakteria termofilik: Mereka berasa paling selesa 50 hingga 60 darjah. Bergantung pada jenis bakteria, suhu tidak boleh turun di bawah 40 hingga 49 darjah dan tidak boleh naik lebih daripada 60 hingga 100 darjah.

Pengelasan mengikut taksonomi

Seperti organisma hidup yang lain, bakteria dikelaskan mengikut kriteria saintifik kepada tahap hierarki yang berbeza seperti keluarga, genera dan spesies. Sesetengah spesies bakteria juga boleh dibahagikan lagi kepada jenis yang berbeza (strain bakteria) - bergantung kepada faktor keturunan dan komposisi kimia.

Bagaimanakah bakteria membiak?

Bakteria membiak secara aseksual dengan pembahagian sel:

Seberapa cepat bakteria boleh membiak bergantung pada jenis bakteria dan keadaan persekitaran. Di bawah keadaan optimum, banyak bakteria boleh menggandakan bilangannya dalam masa dua puluh minit sahaja.

Apabila kita bercakap tentang pertumbuhan bakteria, kita maksudkan peningkatan dalam bilangan sel bakteria. Ia ditentukan sebagai bilangan sel setiap mililiter.

Apakah penyakit yang disebabkan oleh bakteria?

Terdapat pelbagai penyakit yang disebabkan oleh bakteria. Berikut adalah pilihan kecil:

  • Demam merah: Penyakit berjangkit bakteria yang sangat berjangkit ini disebabkan oleh streptokokus A sfera gram positif (Streptococcus pyogenes).
  • Jangkitan streptokokus lain: Streptokokus juga boleh menyebabkan otitis media, tonsillitis, erysipelas, radang paru-paru dan demam reumatik, antara lain. B-streptococci (S. agalactiae) adalah kemungkinan pencetus meningitis dan jangkitan luka, contohnya. Streptococci lain boleh berlaku, sebagai contoh, sebagai bakteria karies.
  • Jangkitan pneumokokus: Pneumokokus juga merupakan streptokokus yang biasanya berlaku secara berpasangan (diplococci). Lebih khusus lagi, mereka adalah Streptococcus pneumoniae. Bakteria ini adalah patogen tipikal radang paru-paru, tetapi juga boleh menyebabkan meningitis, telinga tengah atau sinusitis, antara lain.
  • Jangkitan meningokokus: Meningokokus ialah bakteria spesies Neisseria meningitis. Jangkitan dengan kuman ini biasanya menampakkan diri dalam bentuk meningitis atau "keracunan darah" bakteria (sepsis).
  • Gonorrhea (gonorea): STD ini juga disebabkan oleh bakteria Neisseria, kali ini Neisseria gonorrhoeae (juga dipanggil gonococcus). Dirawat dalam masa, gonorea biasanya sembuh tanpa akibat. Jika tidak, terdapat risiko kesan lewat kekal seperti ketidaksuburan.
  • Jangkitan Chlamydia: Terdapat pelbagai jenis klamidia (sesetengahnya mempunyai subkumpulan) yang boleh menyebabkan gambar klinikal yang berbeza, contohnya konjunktivitis, jangkitan pada organ kencing dan kemaluan (seperti uretritis, serviks atau prostatitis) dan radang paru-paru.
  • Batuk kokol: Bakteria Gram-negatif Bordetella pertussis biasanya berada di belakang "penyakit kanak-kanak" ini, yang juga semakin banyak berlaku pada remaja dan dewasa.
  • Difteria: Gejala seperti batuk menyalak, kesukaran menelan, dan nafas busuk yang manis disebabkan oleh toksin bakteria berbentuk batang gram positif Corynebacterium diphtheriae.
  • Tuberkulosis: Mycobacterium tuberculosis adalah punca paling biasa penyakit berjangkit yang serius dan boleh dimaklumkan ini.
  • Jangkitan E. coli: Escherichia coli ialah bakteria gram-negatif yang mempunyai beberapa strain. Sebahagian daripada mereka hidup secara semula jadi di dalam usus orang yang sihat. Strain lain E.coli, walau bagaimanapun, boleh menyebabkan jangkitan, contohnya pada saluran penghadaman atau kencing (seperti cirit-birit dan sistitis).
  • Salmonellosis (keracunan salmonella): Istilah ini merujuk kepada penyakit berjangkit dan keracunan makanan yang disebabkan oleh subkumpulan tertentu bakteria Salmonella. Ia termasuk demam kepialu dan paratifoid, antara lain.
  • Jangkitan Listeria (listeriosis): Keracunan makanan ini disebabkan oleh bakteria gram positif spesies Listeria monocytogenes. Ia disertai dengan loya, muntah dan cirit-birit. Ia boleh dijangkiti dengan memakan makanan yang tercemar seperti produk tenusu, sayur-sayuran mentah, atau daging yang tidak dipanaskan dengan secukupnya.
  • Taun: Bakteria Gram-negatif Vibrio cholerae bertanggungjawab untuk penyakit cirit-birit yang teruk, yang berlaku terutamanya di kawasan yang mempunyai keadaan kebersihan yang buruk.

Bakteremia dan sepsis

Biasanya, bakteria tidak terdapat dalam darah. Jika ada, ia dipanggil bakteremia. Ia boleh berlaku, sebagai contoh, apabila seseorang mendapat gusi berdarah akibat memberus gigi yang kuat atau memotong diri mereka dengan pisau poket. Bakteria juga boleh memasuki aliran darah semasa jangkitan kuman (seperti pneumonia bakteria) atau semasa prosedur pergigian atau perubatan.

Bakteremia tidak selalu menyebabkan gejala jika sistem imun cepat menghapuskan bakteria.

Terutamanya pada orang yang mempunyai sistem imun yang lemah, walau bagaimanapun, bakteria boleh menyebabkan jangkitan (contohnya keradangan pada lapisan dalam jantung = endokarditis) jika mereka kekal dalam darah untuk masa yang cukup lama dan dalam jumlah yang lebih besar. Akibatnya boleh menjadi tindak balas yang sangat ganas pada seluruh badan, yang dipanggil sepsis ("keracunan darah"). Dalam kes yang paling teruk, ia boleh menyebabkan kematian. Walau bagaimanapun, risiko kematian dalam kes individu berbeza dengan ketara. Ia bergantung, antara lain, pada jenis bakteria yang terlibat dan seberapa cepat pesakit dirawat.

Bakteria: Transmisi atau jangkitan

Sebagai contoh, orang boleh dijangkiti salmonella melalui jangkitan smear: Jika orang yang mengalami cirit-birit berkaitan salmonella tidak mencuci tangan dengan bersih selepas ke tandas, mereka boleh memindahkan kuman ke objek (seperti tombol pintu, kutleri). Jika orang yang sihat menyentuh objek ini dan kemudian memegang mulut, hidung atau mata mereka, mereka boleh dijangkiti. Jangkitan terus dari orang ke orang melalui jangkitan smear juga mungkin berlaku apabila orang yang dijangkiti berjabat tangan dengan orang yang sihat dengan tangan yang tercemar.

Walau bagaimanapun, salmonella terutamanya dihantar melalui makanan yang tercemar. Laluan jangkitan ini juga wujud untuk beberapa bakteria lain seperti Listeria (agen penyebab listeriosis) dan wakil genus Campylobacter (agen penyebab penyakit cirit-birit berjangkit).

Yang terakhir, seperti Salmonella dan beberapa bakteria lain, juga boleh disebarkan melalui air yang tercemar.

Dalam sesetengah kes, jangkitan boleh berlaku melalui hubungan seksual, seperti dalam kes klamidia dan agen penyebab gonorea (gonokokus).

Jangkitan bakteria: Rawatan

Sesetengah antibiotik berkesan terhadap pelbagai jenis bakteria (antibiotik spektrum luas atau spektrum luas), sementara yang lain menyasarkan kumpulan bakteria tertentu (antibiotik spektrum sempit atau spektrum sempit).

Kumpulan antibiotik yang terkenal termasuk penisilin, sefalosporin, tetrasiklin dan antibiotik makrolida.

Tidak semua jangkitan bakteria memerlukan rawatan dengan antibiotik. Sebagai alternatif atau sebagai tambahan, langkah lain mungkin berguna yang tidak menyasarkan bakteria secara khusus, tetapi sekurang-kurangnya melegakan simptom (cth, sakit dan ubat anti-radang).

Vaksinasi terhadap bakteria

Sesetengah penyakit berjangkit yang disebabkan oleh bakteria boleh dicegah dengan vaksinasi. Vaksin yang diberikan merangsang sistem imun untuk membangunkan antibodi khusus terhadap patogen bakteria yang dimaksudkan (imunisasi aktif). Ini melengkapkan sistem imun sekiranya jangkitan "sebenar" dengan bakteria ini berlaku kemudian. Oleh itu, jangkitan boleh diserang pada peringkat awal atau sekurang-kurangnya lemah.

Contoh vaksinasi yang tersedia terhadap bakteria:

  • Vaksinasi difteria
  • Vaksinasi batuk kokol
  • Vaksinasi tetanus (juga boleh didapati sebagai imunisasi pasif, di mana antibodi siap sedia disuntik)
  • Vaksinasi Haemophilus influenzae jenis b (vaksinasi HiB)
  • Vaksinasi meningokokus
  • Vaksinasi kolera
  • Vaksinasi kepialu

Beberapa vaksin ini boleh didapati sebagai persediaan gabungan komposisi yang berbeza. Contohnya, vaksin Td melindungi daripada bakteria tetanus dan difteria secara serentak.