Bakteriler: Yapısı, Üreme, Hastalıklar

Kısa bir bakış

  • Bakteriler – Tanım: Hücre çekirdeği olmayan mikroskobik tek hücreli organizmalar
  • Bakteriler yaşayan organizmalar mıdır? Evet çünkü gerekli kriterleri (metabolizma, büyüme, üreme gibi) karşılıyorlar.
  • bakteriyel üreme: hücre bölünmesiyle eşeysiz
  • bakteriyel hastalıklar: örneğin tetanoz, difteri, boğmaca, kızıl, klamidyal enfeksiyon, bel soğukluğu, bakteriyel bademcik iltihabı, bakteriyel pnömoni, bakteriyel orta kulak iltihabı, salmonelloz, listeriyoz, tüberküloz, kolera, tifo, veba
  • Bakteriyel enfeksiyonların tedavisi: Antibiyotikler
  • Bakterilere karşı aşı: örneğin difteri, boğmaca, tetanoz, meningokok ve pnömokok enfeksiyonları, kolera, tifo için mümkündür

Bakteri nedir?

Bakteriler mikroskobik, tek hücreli organizmalardır ve yeryüzünde yaşayan en eski organizmalardır. Çok sayıda farklı türde bulunurlar ve dünyanın hemen hemen her yerinde bulunurlar: havada, suda ve toprakta, yer kabuğunun derinliklerinde ve en yüksek dağların tepelerinde, kaplıcalarda, Arktik ve Antarktika'da.

Bakteriler, insan normal florasının açık ara en büyük bölümünü oluşturur (artı mantarlar ve parazitler gibi birkaç kişi daha). Normal flora, vücutta doğal olarak kolonize olan tüm mikroorganizmaları ifade eder. Uzmanlar yalnızca belirli bir kolonizasyon bölgesini değerlendirirse, örneğin bağırsak florasından (bağırsaktaki tüm doğal bakterilerin toplamı) söz ederler.

Ayrıca insanlarda hastalıklara neden olabilecek birkaç bakteri türü de vardır. Bu tür insan patojenik bakterileri, bilinen tüm bakteri türlerinin yalnızca yüzde birini oluşturur.

Bakterilerin yapısı

Bakterilerin boyutları 0.1 ila 700 mikrometre (bir mikrometre = milimetrenin binde biri) arasında değişir. Bu, bakterileri virüslerden çok daha büyük yapar, ancak çoğu durumda yine de insan hücrelerinden daha küçüktür.

Hücre duvarı ve flagella

Çoğu durumda bakteri hücre duvarı serttir, dolayısıyla bakteriye sabit bir şekil verir (örneğin, küresel ve çubuk şekilli bakteriler). Ayrıca daha ince ve nispeten esnek hücre duvarına sahip sarmal bakteriler de vardır. Bu, bakteri hücresinin sarmal (ve diğer) hareketlerle hareket etmesine olanak tanır. Öte yandan sert bir hücre duvarına sahip bakteriler genellikle hareket edebildikleri uzun, filamentli flagellalara sahiptir (aşağıya bakınız: Flagella'ya göre sınıflandırma).

Hücre duvarı olmayan birkaç bakteri de vardır. Örnekler arasında mikoplazmalar (kendilerini yeniden üretebilen parazit bakteriler) ve termoplazma türleri (örneğin volkanik topraklarda yaşayan, stabil bir plazma zarına sahip, ısıyı seven bakteriler) yer alır.

Kapsül

Çoğu bakteri ayrıca kendilerini dışarıdan bir kapsülle çevreler (aşağıya bakın: kapsüllemeye göre sınıflandırma). Bu, nispeten keskin bir şekilde tanımlanmış, çok yoğun bir koruyucu şeker veya protein yapı taşları (amino asitler) tabakasıdır.

Hücre zarı ve sitoplazma

Bakteri hücresinin hücre duvarının içine, hayvan (insan dahil) hücrelerinde de benzer bir yapıya sahip olduğu gibi bir hücre zarı bağlanır. Bazı bakterilerin ayrıca bir dış hücre zarı da vardır. Hücre duvarını çevreler.

Hücrenin içinde, yani sitoplazmada, bakteriyel genom adı verilen bakteri hücresinin genetik materyali, diğer çeşitli hücre yapılarıyla (protein sentezi için kullanılan ribozomlar gibi) birlikte bulunur. Bazen bakteriler plazmid formunda ek genetik materyal içerir.

Bakteri genomu

Bakteriyel genom, bakteri hücresinin yaşam için gerekli olan tüm genetik bilgilerini (yapı, metabolizma, üreme ile ilgili bilgiler) içerir. Çift sarmallı DNA'dan (deoksiribonükleik asitin kısaltması), yani belirli şeker ve diğer yapı taşlarından oluşan çift sarmallı bir zincirden oluşur. Hayvan hücrelerinin genetik materyali de DNA'dan oluşur. Ancak hayvan ve bakteri hücreleri arasında önemli farklılıklar vardır:

  • Hayvan hücreleri: DNA genomu sitoplazmanın geri kalanından ayrı olarak kendi zarla kaplı bölmesinde (çekirdek) bulunur. Ek olarak doğrusal olarak organize edilmiştir, yani bireysel kromozomlar (yarı bireysel DNA iplikleri) formunda mevcuttur.

Plazmidler

Bakteriyel kromozoma ek olarak, bazı bakterilerin sitoplazması, plazmit olarak bilinen tekli veya çoklu diğer küçük, çift sarmallı DNA halkalarını içerir. Bir bakteri hücresinin normal yaşam koşullarında ihtiyaç duymadığı, ancak zor koşullar altında ona hayatta kalma avantajı sağlayabilecek genetik bilgileri içerirler.

Bu, örneğin diğer bakterileri öldüren bir toksinin planı olabilir. Bir bakteri hücresinin belirli bir antibiyotiğe dirençli olma yeteneği plazmitlerde de saklanabilir.

Antibiyotikler özellikle bakterilere karşı etkili olan ilaçlardır. Bu nedenle bakteriyel bir enfeksiyonun standart tedavisinin bir parçasıdırlar.

Plazmitler bakteri kromozomundan bağımsız olarak kopyalanır ve bir bakteri hücre bölünmesiyle çoğaldığında iki yavru hücreye az çok rastgele dağıtılır.

Konjugasyon birkaç dakika sürer ancak yalnızca belirli bakteri türleri arasında mümkündür.

Bakteriler ve virüsler

En önemli fark, bakterilerin bir metabolizmaya sahip olması ve bağımsız olarak çoğalabilmesidir; bu durum virüsler için geçerli değildir. Virüsler ve bakteriler arasındaki karşılaştırma hakkında daha fazla bilgiyi Virüsler makalesinde bulabilirsiniz.

Hangi bakteriler var?

Şu anda yaklaşık 5,000 bakteri türü bilinmektedir. Ancak aslında muhtemelen çok daha fazlası var: Uzmanlar dünyada yüzbinlerce farklı bakteri türünün bulunduğundan şüpheleniyorlar.

Mikroplar çeşitli kriterlere göre sınıflandırılabilir; en yaygın olanları:

Renklendirmeye göre sınıflandırma

Bakteriler belirli renklendirici maddelerle temasa geçtiklerinde aldıkları renge göre sınıflandırılabilir. Bakterileri tanımlamak için en yaygın boyama yöntemine Gram boyama denir. Buna göre aşağıdakiler arasında bir ayrım yapılır:

  • Gram pozitif bakteriler: Belirli bir kimyasal maddenin eklenmesinden sonra maviye dönerler. Örnekler arasında difteri ve şarbon patojenleri, pnömokoklar (örneğin zatürre, menenjit, sinüzit ve orta kulak iltihabına neden olur) ve streptokoklar (diğerlerinin yanı sıra zatürre ve bademcik iltihabının olası tetikleyicileri) yer alır.
  • Gram-negatif bakteriler: Gram boyandıklarında kırmızı renk alırlar. Örnekler boğmaca, tifo, kolera ve vebanın patojenleridir.

Farklı duvar yapısının tıp açısından da pratik sonuçları vardır, yani bakteriyel enfeksiyonların tedavisi söz konusu olduğunda: bazı antibiyotikler yalnızca Gram pozitif bakterilere karşı, diğerleri ise yalnızca Gram negatif bakterilere karşı etkilidir.

Forma göre sınıflandırma

Üç temel bakteri formu vardır:

  • küresel bakteriler: Bu yuvarlak ila oval bakteriler (aynı zamanda kok olarak da adlandırılır) genellikle tipik şekillerde bir araya toplanır: iki, dört veya sekizli gruplar halinde, daha büyük kümeler halinde (stafilokoklar) veya az çok uzun zincirler halinde (streptokoklar).
  • Çubuk şeklindeki bakteriler: İnce veya dolgun çubuk şeklindeki bakteriler tek başına (tifo bakterileri gibi) veya birbirlerine farklı konumlarda (difteri bakterileri gibi) mevcut olabilir. Yaşamak için oksijene ihtiyaç duyan (aerobik) ve sporlar oluşturabilen (aşağıya bakınız) çubuk şeklindeki bakterilere basil (şarbon bakterileri gibi) da denir.
  • sarmal bakteriler: Tam görünümlerine göre bu bakteriler dört gruba ayrılır: spirilla (örneğin, fare ısırığı ateşinin etken maddesi), borrelia (örneğin, Lyme hastalığının etken maddesi), treponema (örneğin, frengi bakterileri), ve leptospira (örn. leptospirozun etken maddesi).

Patojeniteye göre sınıflandırma

  • Fakültatif patojenik bakteriler: Bu bakteriler yalnızca bağışıklık sisteminin zayıflaması gibi belirli koşullar altında hastalığa neden olur.
  • Zorunlu patojen mikroplar: Yeterli miktarda her zaman salmonella gibi hastalıklara neden olurlar.

Vücutta doğal olarak oluşan bakteriler de hastalığa neden olabilir; örneğin zayıf bir bağışıklık sistemi nedeniyle aşırı yayılırlarsa veya vücutta yanlış yerlere girerlerse (örneğin bağırsak bakterilerinin idrar yoluna veya vajinaya girmesi). yanlış tuvalet hijyeni). Bu nedenle fakültatif patojenik bakterilere aittirler.

Flagella'ya göre sınıflandırma

Bakterilerin çoğu, hareketli oldukları dış yüzeylerinde flagella taşırlar. Uzmanlar aşağıdaki kırbaçlama biçimlerini birbirinden ayırıyor:

  • monotrik flagellum: yalnızca bir flagellum, örneğin kolera bakterileri
  • lofotrik flagella: bir veya iki tutam halinde düzenlenmiş birkaç flagella, örneğin Pseudomonas türleri
  • peritrik flagella: bakteri hücresinin tüm dış yüzeyine dağılmış birkaç flagella (her tarafta flagella), örneğin Salmonella (salmonelloz ve tifo ateşinin etken maddesi)

Kapsüllemeye göre sınıflandırma

Örneğin Haemophilus influenzae bakterisi kapsüllenmiştir. Diğer şeylerin yanı sıra menenjit, orta kulak iltihabı, bronşit, zatürre ve Haemophilus influenzae tip B (HiB) gibi larenjite neden olabilir.

Ayrıca kapsüllenmiş bakteri formları arasında pnömokoklar (Streptococcus pneumoniae) da bulunur. Tipik olarak zatürreye neden olurlar, ancak bazen başka bakteriyel bulaşıcı hastalıklara da neden olurlar.

Spor oluşumuna göre sınıflandırma

Olumsuz yaşam koşulları altında, bazı bakteriler, metabolizmaları büyük ölçüde azalmış, spor adı verilen kalıcı formlar oluşturabilir. Metabolik olarak aktif (bitkisel) hücrelerin aksine, bunlar sıcak ve soğuk gibi son derece elverişsiz çevre koşullarına dayanabilir ve yıllarca hatta on yıllar boyunca canlı kalabilir. Koşullar tekrar düzeldiğinde spor tekrar bitkisel bakteri hücresine dönüşür.

Sporlar etkin bir şekilde uyku halindeki bakterilerdir.

Spor oluşturan bakteriler esas olarak Bacillus ve Clostridium cinslerinin temsilcilerini içerir; örneğin şarbon patojeni (Bacillus anthracis) ve tetanoz patojenleri (Clostridium tetani) ve botulizm (Clostridium botulinum).

Oksijen oranına göre sınıflandırma

Zorunlu anaerobik bakteriler (anaeroblar), zorunlu aerobların tam tersidir: Oksijenin varlığında büyüyüp gelişemezler; çok küçük oksijen izleri bile bu bakterileri kısa sürede öldürebilir. Aeroblardan farklı olarak toksik oksijen radikallerini ortadan kaldıramazlar (aerobik bakterilerin bu amaç için katalaz gibi özel enzimleri vardır). Zorunlu anaerobik bakteriler gerekli enerjilerini ya fermantasyon yoluyla ya da anaerobik solunum adı verilen yolla elde ederler.

Fakültatif anaerobik bakteriler oksijen söz konusu olduğunda toleranslıdır: hem oksijenle hem de oksijensiz büyüyebilirler. Oksijen mevcut olduğunda ihtiyaç duydukları enerjiyi tıpkı aerobik bakterilerin, hayvan ve insan hücrelerinin yaptığı gibi “normal” (aerobik) hücresel solunum yoluyla elde ederler. Oksijensiz ortamda ise enerji üretimi fermantasyon veya anaerobik solunum yoluyla gerçekleşir.

Aerotolerant bakteriler oksijen varlığında sorunsuz bir şekilde gelişebilir, ancak onu enerji üretimi için kullanamazlar.

Sıcaklık gereksinimlerine göre sınıflandırma

Bakterilerin tercih ettiği veya tolere ettiği sıcaklık aralığına bağlı olarak üç bakteri grubu ayırt edilir:

  • Psikrofilik bakteriler: Beş ila on santigrat derecede en iyi şekilde gelişirler. Tolere edebilecekleri minimum sıcaklık, bakteri türüne bağlı olarak -5 ila -3 derece, maksimum sıcaklık ise türe bağlı olarak 15 ila 20 derecedir.
  • Mezofilik bakteriler: Optimum sıcaklıkları 27 ila 37 derecedir. Sıcaklık en fazla 20 ila 25 dereceye kadar düşebilir. Öte yandan sıcaklığın 42 ila 45 derecenin üzerine çıkmaması gerekiyor.
  • Termofilik bakteriler: En rahat 50 ila 60 derece arasında hissederler. Bakteri türüne bağlı olarak sıcaklık 40 ila 49 derecenin altına düşmemeli, 60 ila 100 derecenin üzerine çıkmamalıdır.

Taksonomiye göre sınıflandırma

Diğer canlı organizmalar gibi bakteriler de bilimsel kriterlere göre aile, cins ve tür gibi farklı hiyerarşik düzeylerde sınıflandırılır. Bazı bakteri türleri, kalıtsal faktörlere ve kimyasal bileşime bağlı olarak farklı türlere (bakteri türleri) de ayrılabilir.

Bakteriler nasıl çoğalır?

Bakteriler hücre bölünmesiyle eşeysiz olarak çoğalırlar:

Bakterilerin ne kadar hızlı çoğalabileceği bakteri türüne ve çevre koşullarına bağlıdır. Optimal koşullar altında birçok bakteri sadece yirmi dakika içinde sayılarını ikiye katlayabilir.

Bakteriyel büyümeden bahsettiğimizde bakteri hücre sayısındaki artışı kastediyoruz. Mililitredeki hücre sayısı olarak belirlenir.

Bakteriler hangi hastalıklara neden olur?

Bakterilerin neden olduğu çeşitli hastalıklar vardır. İşte küçük bir seçim:

  • Kızıl hastalığı: Bu çok bulaşıcı bakteriyel bulaşıcı hastalığa gram pozitif, küresel A streptokoklar (Streptococcus pyogenes) neden olur.
  • Diğer streptokok enfeksiyonları: Bir streptokok ayrıca diğerlerinin yanı sıra otitis media, bademcik iltihabı, erizipel, zatürre ve romatizmal ateşe de neden olabilir. B-streptokoklar (S. agalactiae), örneğin menenjit ve yara enfeksiyonlarının olası tetikleyicileridir. Diğer streptokoklar örneğin çürük bakterileri olarak ortaya çıkabilir.
  • Pnömokok enfeksiyonları: Pnömokoklar da genellikle çiftler (diplokoklar) halinde ortaya çıkan streptokoklardır. Daha spesifik olarak bunlar Streptococcus pneumoniae'dir. Bu bakteri tipik bir pnömoni patojenidir ancak diğer şeylerin yanı sıra menenjit, orta kulak veya sinüzite de neden olabilir.
  • Meningokokal enfeksiyonlar: Meningokoklar Neisseria menenjit türüne ait bakterilerdir. Bu mikroplardan kaynaklanan enfeksiyonlar genellikle menenjit veya bakteriyel “kan zehirlenmesi” (sepsis) şeklinde kendini gösterir.
  • Belsoğukluğu (belsoğukluğu): Bu STD'ye aynı zamanda Neisseria bakterileri neden olur, bu sefer Neisseria gonorrhoeae (gonokok olarak da bilinir). Zamanında tedavi edilirse belsoğukluğu genellikle sonuçsuz iyileşir. Aksi halde kısırlık gibi kalıcı geç etkilerin ortaya çıkma riski vardır.
  • Klamidya enfeksiyonları: Konjonktivit, idrar ve genital organ enfeksiyonları (üretrit, servisit veya prostatit gibi) ve zatürre gibi farklı klinik tablolara neden olabilen çeşitli klamidya türleri (bazıları alt gruplara sahiptir) vardır.
  • Boğmaca: Ergenlerde ve yetişkinlerde giderek daha fazla görülen bu "çocuk hastalığının" arkasında genellikle Gram negatif bakteri Bordetella pertussis bulunur.
  • Difteri: Havlayan öksürük, yutma güçlüğü ve tatlımsı kötü ağız kokusu gibi semptomlara gram pozitif çubuk şeklindeki bakteri Corynebacterium diphtheriae'nin toksini neden olur.
  • Tüberküloz: Mycobacterium tuberculosis bu ciddi, ihbarı zorunlu bulaşıcı hastalığın en yaygın nedenidir.
  • E. coli enfeksiyonları: Escherichia coli, birçok suşu bulunan gram negatif bir bakteridir. Bazıları sağlıklı insanların bağırsaklarında doğal olarak yaşar. Ancak E.coli'nin diğer türleri sindirim veya idrar yollarında (ishal ve sistit gibi) enfeksiyonlara neden olabilir.
  • Salmonelloz (salmonella zehirlenmesi): Bu terim, Salmonella bakterisinin belirli bir alt grubunun neden olduğu bulaşıcı hastalıkları ve gıda zehirlenmesini ifade eder. Diğerlerinin yanı sıra tifo ve paratifo ateşini içerir.
  • Listeria enfeksiyonu (listeriosis): Bu gıda zehirlenmesine Listeria monocytogenes türünün gram pozitif bakterileri neden olur. Bulantı, kusma ve ishal eşlik eder. Süt ürünleri, çiğ sebzeler veya yeterince ısıtılmamış et gibi kontamine olmuş gıdaların tüketilmesiyle bulaşabilir.
  • Kolera: Gram-negatif bakteri Vibrio cholerae, çoğunlukla hijyen koşullarının kötü olduğu bölgelerde ortaya çıkan şiddetli ishal hastalığından sorumludur.

Bakteriyemi ve sepsis

Normalde kanda bakteri bulunmaz. Varsa buna bakteriyemi denir. Örneğin, birisinin sert diş fırçalaması nedeniyle diş eti kanaması meydana geldiğinde veya bir çakı ile kendini kestiğinde bu durum ortaya çıkabilir. Bakteriler ayrıca bakteriyel enfeksiyonlar (bakteriyel pnömoni gibi) veya diş veya tıbbi prosedürler sırasında kan dolaşımına da girebilir.

Bağışıklık sistemi bakterileri hızlı bir şekilde ortadan kaldırırsa bakteriyemi her zaman semptomlara neden olmaz.

Ancak özellikle bağışıklık sistemi zayıf olan kişilerde bakteriler, yeterince uzun süre ve daha fazla sayıda kanda kalmaları halinde enfeksiyona (örn. kalbin iç zarının iltihaplanması = endokardit) neden olabilir. Sonuç, sepsis (“kan zehirlenmesi”) adı verilen, tüm vücudun çok şiddetli bir reaksiyonu olabilir. En kötü durumda ölüme yol açabilir. Ancak bireysel vakalarda ölüm riski önemli ölçüde değişmektedir. Bu, diğer şeylerin yanı sıra, ilgili bakteri türüne ve hastanın ne kadar hızlı tedavi edildiğine bağlıdır.

Bakteriler: Bulaşma veya enfeksiyon

Örneğin insanlara smear enfeksiyonu yoluyla salmonella bulaşabilir: Salmonellaya bağlı ishal olan kişiler tuvalete gittikten sonra ellerini iyice yıkamazlarsa mikropları nesnelere (kapı kolu, çatal bıçak takımı gibi) bulaştırabilirler. Sağlıklı bir kişi bu nesnelere dokunup ardından ağzını, burnunu veya gözlerini tutarsa ​​enfeksiyon kapabilir. Enfekte kişilerin, elleri kontamine olan sağlıklı bir kişiyle el sıkışması durumunda, smear enfeksiyonu yoluyla doğrudan kişiden kişiye enfeksiyon da mümkündür.

Ancak salmonella esas olarak kontamine gıda yoluyla bulaşır. Bu enfeksiyon yolu aynı zamanda Listeria (listeriyozun etken maddesi) ve Campylobacter cinsinin temsilcileri (bulaşıcı ishal hastalıklarının etken maddesi) gibi diğer bazı bakteriler için de mevcuttur.

İkincisi, Salmonella ve diğer bazı bakteriler gibi kirli su yoluyla da bulaşabilir.

Bazı durumlarda, klamidya ve bel soğukluğunun etken maddesi (gonokok) durumunda olduğu gibi, cinsel ilişki yoluyla enfeksiyon mümkündür.

Bakteriyel enfeksiyon: Tedavi

Bazı antibiyotikler birçok farklı bakteri türüne (geniş spektrumlu veya geniş spektrumlu antibiyotikler) karşı etkiliyken, diğerleri belirli bakteri gruplarını (dar spektrumlu veya dar spektrumlu antibiyotikler) hedef alır.

İyi bilinen antibiyotik grupları arasında penisilinler, sefalosporinler, tetrasiklinler ve makrolid antibiyotikler bulunur.

Her bakteriyel enfeksiyon antibiyotik tedavisi gerektirmez. Alternatif olarak veya ek olarak, spesifik olarak bakterileri hedef almayan ancak en azından semptomları hafifleten (örneğin ağrı ve antiinflamatuar ilaçlar) başka önlemler de yararlı olabilir.

Bakterilere karşı aşılama

Bakterilerin neden olduğu bazı bulaşıcı hastalıklar aşı ile önlenebilir. Uygulanan aşı, bağışıklık sistemini söz konusu bakteriyel patojene karşı spesifik antikorlar geliştirmesi için uyarır (aktif immünizasyon). Bu, daha sonra bu bakterilerle "gerçek" bir enfeksiyonun meydana gelmesi durumunda bağışıklık sistemini harekete geçirir. Böylece enfeksiyon erken bir aşamada durdurulabilir veya en azından zayıflatılabilir.

Bakterilere karşı mevcut aşı örnekleri:

  • Difteri aşısı
  • Boğmaca aşısı
  • Tetanoz aşısı (hazır antikorların enjekte edildiği pasif aşılama olarak da mevcuttur)
  • Haemophilus influenzae tip b aşısı (HiB aşısı)
  • Meningokok aşısı
  • Kolera aşısı
  • Tifo aşısı

Bu aşılardan bazıları farklı bileşimlerin kombinasyon preparatları halinde mevcuttur. Örneğin Td aşısı tetanos ve difteri bakterilerine karşı aynı anda koruma sağlıyor.