Definicja
Określane również jako „prawdziwe bakterie” w niektórych książkach, Eubakterie to domena składająca się z wszystkich wspólnych grup bakterii. Jako taka, składa się z wszystkich gatunków, które mieszczą się w domenie Bacteria.
Podczas gdy wszystkie grupy w tej dziedzinie są prokariotami, wykazują one dużą różnorodność w swoich ogólnych morfologiach, metabolizmie i siedliskach. Umożliwiło to sklasyfikowanie i opisanie różnych typów bakterii występujących w przyrodzie.
Różne grupy istnieją jako pasożyty i są odpowiedzialne za choroby zwierząt i roślin. Niektóre z nich są jednak wolno żyjące, a niektóre są pożyteczne dla człowieka.
Niektóre grupy bakterii należące do dziedziny Eubacteria obejmują:
- Proteobacteria
- Cyanobacteria
- Bakterie Gram-pozytywnych bakterii
- Spirochety
- Chlamydie
Bakterie proteobakteryjne
Bakterie proteobakteryjne stanowią największą i najbardziej zróżnicowaną grupę wśród prokariotów. Jako taki, dział ten obejmuje różne formy pasożytnicze (np. Salmonella, Helicobacter, Escherichia i in.), jak również formy wolno żyjące, takie jak te zaangażowane w wiązanie azotu.
Wszyscy członkowie tej grupy są Gram-ujemni i dlatego nie zachowują podstawowego barwnika podczas barwienia metodą Grama. Na podstawie sekwencji rRNA, podział ten dzieli się na sześć głównych grup, do których należą: Alfa, Beta, Delta, Epsilon, Gamma i Zeta proteobakterie.
W oparciu o metabolizm, podział ten jest również podzielony na trzy główne podgrupy, które obejmują bakterie purpurowe (fotoautotrofy i fotoheterotrofy zawierające chlorofil), chemoautotroficzne proteobakterie (składające się z bakterii wolno żyjących i symbiotycznych) oraz chemoheterotroficzne proteobakterie (znane również jako bakterie jelitowe).
Cyjanobakterie
Znane również jako niebiesko-zielone algi, sinice to klasa Eubakterii składająca się z fotosyntetyzujących mikrobów (powszechnie określanych jako fotosyntetyzujące prokariota). Te prokariota są wszechobecne w przyrodzie i dlatego można je znaleźć między innymi w takich środowiskach jak stawy, rzeki, jeziora, gleby pustynne i gorące źródła.
W tych środowiskach niektóre gatunki są wolno żyjące (biorąc pod uwagę, że są zdolne do fotosyntezy) lub mogą tworzyć związki symbiotyczne z grzybami tworząc porosty.
Kilka innych cech związanych z sinicami obejmuje grubą i galaretowatą ścianę komórkową; poślizg wśród gatunków ruchliwych i różnorodne cechy morfologiczne. Mogą występować jako pojedyncze komórki, kolonie lub jako organizmy wielokomórkowe, w których różne komórki pełnią różne funkcje.
Zobacz także: Schizophyta
Sprirochety
Jak sama nazwa wskazuje, spirochety charakteryzują się spiralną morfologią. Architektura ta jest wynikiem elastycznej, peptydoglikanowej ściany komórkowej pokrytej osiowymi fibrylami.
Pomimo, że spirochety są Gram-ujemne, mają tendencję do słabego wybarwiania się, co sprawia, że trudno je uwidocznić za pomocą rutynowej mikroskopii. W naturze, spirochety można znaleźć w zbiornikach wodnych, rozkładającej się materii organicznej, zwierzętach, roślinach i glebie, itp.
Jak wiele innych grup, grupa ta składa się zarówno z organizmów wolno żyjących jak i patogennych, które jak wykazano wywołują choroby u ludzi i zwierząt (np. Borrelia burgdorferi i Treponema pallidum).
Kilka innych cech związanych ze spirochetami obejmuje:
- Pokryte dwuwarstwową błoną
- Niektóre gatunki tworzą warstwę śluzu z kwasu hialuronowego
- Ruch jest możliwy dzięki obecności wewnętrznego włókien flagellarnych (powodują obracanie się i zginanie wokół długiej osi)
Chlamydie
Chlamydie to grupa organizmów należących do rodziny Chlamydiaceae. Są one obligatoryjnymi wewnątrzkomórkowymi pasożytami zwierząt i są najczęstszą przyczyną niegonokokowego zapalenia cewki moczowej w Stanach Zjednoczonych. Chlamydia trachomatis, z drugiej strony, jest najczęstszą przyczyną ślepoty na całym świecie.
Chociaż gatunki Chlamydias są zaliczane do grupy gram-ujemnych, ich peptydoglikan nie jest łatwo wykrywalny. Niektóre z innych cech charakterystycznych dla Chlamydiów to: są one niemotylne i mają charakter dimorficzny.
Bakterie Gram-dodatnie
Większość Eubakterii jest Gram-dodatnia. Podczas gdy niektóre gatunki w tej grupie są zdolne do fotosyntezy (Eubakterie fotosyntetyzujące), większość jest chemoheterotrofami, a więc pozyskuje składniki odżywcze z otoczenia.
Będąc bakteriami Gram-dodatnimi, gatunki te zachowują podstawowy kolor (barwnik fioletu krystalicznego) podczas barwienia metodą Grama i dlatego pojawiają się w kolorze fioletowym, gdy są oglądane pod mikroskopem. Dzieje się tak dlatego, że zawierają one grubą warstwę peptydoglikanu w porównaniu z gatunkami Gram-ujemnymi.
Różnią się one morfologią od gatunków kokcystycznych, które mają kulisty kształt (np. Staphylococcus) do gatunków przypominających pręciki (bacilli), takich jak Listeria.
Zależnie od gatunku, bakterie Gram-dodatnie można znaleźć w różnych typach środowisk wodnych (morskich i słodkowodnych) i lądowych. W środowisku tym różne gatunki (np. Mycoplasmas i Actinomycetes) tworzą endospory.
Pomimo, że wiele z tych gatunków jest pasożytniczych i zdolnych do wywoływania chorób u zwierząt, niektóre z nich (np. Actinomycetes) są pożyteczne, ponieważ wytwarzają związki istotne z medycznego punktu widzenia, takie jak antybiotyki.
Główne cechy charakterystyczne Eubakterii
Metabolizm
Z powodu różnorodności gatunków zaklasyfikowanych do dziedziny Eubakterii i faktu, że występują one w szerokim zakresie siedlisk, wykazano, że wykazują one większą różnorodność źródeł energii i szlaków metabolicznych w porównaniu z eukariotami.
W przypadku braku materii organicznej, wiele gatunków (określanych jako chemoautotroficzne eubakterie) uzyskuje energię poprzez utlenianie związków mineralnych.
Dobrym tego przykładem są gatunki bakterii, które utleniają azotany lub metan. W procesie tym odgrywają one również ważną rolę w przekształcaniu różnych materiałów w związki użyteczne. Wykorzystując takie związki jak amoniak, bakterie nitryfikacyjne wytwarzają azotany, które są wykorzystywane przez rośliny do produkcji białek i aminokwasów itp.
Kilka głównych sposobów odżywiania się różnych gatunków z dziedziny Eubacteria obejmuje:
– Autotroficzne – Wytwarzają własne pożywienie w procesach fotosyntezy
– Heterotroficzne – Pozyskują składniki odżywcze ze środowiska (ponieważ nie są w stanie syntetyzować własnego pożywienia)
– Ściśle lub fakultatywnie tlenowe – Przeżywają w obecności tlenu. Przeżywają w obecności tlenu (ścisłe aeroby) lub mogą przejść na oddychanie beztlenowe przy braku tlenu (beztlenowce fakultatywne)
– Ściśle lub fakultatywnie beztlenowe – Przeżywają przy braku tlenu (ścisłe anaeroby) lub mogą przeżyć z tlenem lub bez tlenu (beztlenowce fakultatywne)
Dla Eubakterii, różnorodność w sposobach metabolizmu wynika również z szerokiej gamy związków chemicznych, które służą jako substraty, jak również zdolności do wytwarzania energii w różnych warunkach środowiskowych.
Gdy różne formy fotosyntetyzujące wymagają tlenu do fotosyntezy, inne mogą być zależne od procesów fermentacji dla energii i rosną dobrze tylko w nieobecności tlenu.
W łańcuchu pokarmowym, odgrywają ważną rolę w różnych środowiskach nie tylko jako ofiary różnych jednokomórkowych eukariotów, ale także jako producenci, którzy wspierają różne metazoany i rozkładają martwy materiał, który jest następnie ponownie wykorzystywany przez rośliny.
Struktura komórki
Wszystkie gatunki eubakterii mają ścianę komórkową składającą się z peptydoglikanu. Jednak według różnych badań gatunki, które nie posiadają tej struktury, to te, które utraciły ją wtórnie. Peptydoglikan jest zbudowany z glikozaminoglikanu, który z kolei składa się z naprzemiennych reszt D-glukozaminy i kwasu muraminowego.
Podczas syntezy peptydoglikanu grupa karboksylowa kwasu muraminowego jest zwykle zastępowana peptydem składającym się z reszt L- i D-aminokwasowych.
W zależności od organizmu, te jednostki peptydowe mogą być usieciowane przez wiązania peptydowe w celu wytworzenia olbrzymiej makrocząsteczki, która przyczynia się do budowy ściany komórkowej.
W gatunkach Gram-ujemnych makrocząsteczka występuje jako monomolekularna warstwa znajdująca się między błoną wewnętrzną i zewnętrzną. U bakterii Gram-dodatnich występuje jako warstwa wielocząsteczkowa związana kowalencyjnie lub niekowalencyjnie z takimi związkami jak kwas teichojowy lub neutralne polisacharydy.
* Zazwyczaj bakteriom, którym brakuje ściany komórkowej, nadaje się przyrostek „plazmid”. Niektóre przykłady to Ureaplasma i Mycoplasma. Te cechy pozwalają im pozostać opornymi na różne antybiotyki, które działają poprzez atak na strukturę ściany komórkowej.
* U bakterii Gram-ujemnych warstwa peptydoglikanu stanowi około 80 procent ściany komórkowej.
Rozród
Chociaż wykazano, że niektóre gatunki wymieniają materiał genetyczny poprzez kontakt komórkowy, rozmnażanie bezpłciowe jest głównym sposobem rozmnażania u eubakterii.
Kilka głównych metod rozmnażania bezpłciowego u eubakterii obejmuje:
Rozszczepienie binarne
Jest to najczęstszy sposób rozmnażania u eubakterii podczas sprzyjających warunków środowiskowych. Podczas rozszczepienia binarnego materiał genetyczny organizmu (nukleoid) dzieli się bez mitozy. Dzieje się to poprzez replikację DNA, proces, w wyniku którego powstają dwie nici DNA.
Replikacja DNA, która jest dwukierunkowa, rozpoczyna się w określonym punkcie, zwanym punktem wyjścia, wytwarzając dwie koliste cząsteczki DNA.
Komórka dzieli się na dwie części, gdy obwodowy pierścień błony ulega inaginacji i rośnie w kierunku centralnej części komórki, tworząc w ten sposób podwójną błoniastą przegrodę. Materiały ściany komórkowej są następnie odkładane pomiędzy dwiema błonami powodując całkowite oddzielenie się dwóch komórek.
Tworzenie endospor
W większości przypadków tworzenie endospor występuje w niekorzystnych warunkach środowiskowych i jest powszechne wśród bakterii Gram-dodatnich i sinic.
W niekorzystnych warunkach środowiskowych (ekstremalna temperatura, obecność toksyn lub niedobór składników odżywczych itp.
Przed zamknięciem komórki w grubej ścianie komórkowej, chromosomy i części cytoplazmy są również odwodnione. Cytoplazma i ściana komórkowa również ulegają degradacji, ustępując miejsca grubej ścianie, która ostatecznie pokrywa komórkę. Dzięki temu organizm staje się odporny na niekorzystne warunki i może przetrwać przez długi okres czasu (nawet do kilkudziesięciu lat).
Gruba ściana pokrywająca endosporę składa się z czterech głównych części:
- Eksposporium – Luźne pokrycie zewnętrzne
- Kora – Gruba warstwa składająca się z mukopeptydów i węglowodanów
- Ściana rdzeniowa – Zwana również wewnętrzną korą, ściana rdzeniowa składa się w dużej mierze z białek
- Powłoka rdzeniowa – Składa się z białek bogatych w disiarczki i przypomina keratynę
* W sprzyjających warunkach protoplast pęcznieje, gdy wchłania wodę, umożliwiając wyciek kwasu dipikolinowego. To aktywuje protoplast i powoduje przerwanie osłony zarodnika. Ostatecznie z zarodnika wyłania się komórka bakteryjna, która w sprzyjających warunkach kontynuuje rozwój i rozmnażanie.
Kilka innych powszechnych form rozmnażania bezpłciowego u Eubakterii obejmuje:
– Fragmentacja – organizm rozpada się na fragmenty po wzroście do danej długości, jak to widać u sinic
– Pączkowanie – organizm wytwarza pączki, które rosną i odrywają się, aby rozwinąć się w nowe osobniki
– Tworzenie konidiów – jest to forma rozmnażania bezpłciowego. Powszechne u bakterii grzybiczych i obejmuje rozwój nowych osobników z konidiów (okrągłe struktury wycięte z części bakterii)
* Rozmnażanie płciowe u Eubacteria obejmuje wymianę materiału genetycznego poprzez koniugację, transdukcję i transformację.
Eubakterie Vs Archaebakterie
Podobnie jak Eubakterie, archaebakterie są gałęzią ewolucji prokariotów. Jednakże, w przeciwieństwie do Eubakterii, badania wykazały, że są one prostsze i znacznie starsze.
Z tego powodu ich skład komórkowy jest zauważalnie inny niż Eubakterii. Na przykład, członkowie tej grupy (Archaebacteria) nie posiadają peptydoglikanu i zawierają polimerazę RNA oraz białka rybosomalne bardziej podobne do tych u eukariotów niż u eubakterii.
Kilka przykładów Archaebacteria, w tym:
- Ferroplasma
- Halobacterium
- Pyrobaculum
- Lokiarchaeum
- Thermoproteus
* Niektóre gatunki posiadają pseudopeptydoglikan. U tych gatunków, kwas N-acetylomuraminowy jest zastąpiony kwasem N-acetylotalozaminowym uronowym.
W przypadku większości gatunków, ściana komórkowa składa się z warstwy powierzchniowej znanej jako „warstwa S”. Składa się ona z białek/glikoprotein ułożonych w heksagonalny wzór i łączących się w sieci o grubości od 5 do 25nm.
Pomimo różnic w budowie w stosunku do Eubakterii, skład ten służy do zapewnienia komórce mechanicznego wsparcia, oprócz roli w zapobieganiu lizy osmotycznej.
Oprócz różnic w składzie ściany komórkowej, różnice między Eubakteriami i archaebakteriami widoczne są również w ich błonie komórkowej. Wśród gatunków archaebakterii hydrofobowe ogony lipidowe są związane z glicerolem poprzez wiązania eterowe, a nie estrowe, jak u Eubakterii.
Z drugiej strony, ogony kwasów tłuszczowych powszechne u Eubakterii są zastąpione powtarzającymi się jednostkami pięciowęglowymi, które są połączone w sposób pozwalający im tworzyć ogony wyraźnie dłuższe niż ogony kwasów tłuszczowych.
W przypadkach, gdy w ten sposób powstaje monowarstwa lipidowa, stanowi to zaletę dla hipertermofili, ponieważ struktura ta zapobiega rozdzieraniu się błony na dwie części.
Członkowie dziedziny (Archaea) dzielą się na dwie fylle. Należą do nich:
– Euryarchaeota – Grupa ta składa się z ekstremofili zdolnych do przetrwania w bardzo niekorzystnych warunkach. Dobrym przykładem są metanogeny powszechnie występujące w środowisku pozbawionym tlenu oraz ekstremalne halofile, które można znaleźć w środowiskach o wysokim stężeniu soli.
– Crenarchaeota – Organizmy zaliczane do tego azylu są hipertermofilami, zwykle spotykane w gorących środowiskach wodnych (źródła i środowiska morskie)
Niektóre z pozostałych cech Archaebacteria obejmują:
- Różnią się morfologią kształtu (np.g. pręcikowaty, kulisty, spłaszczony)
- Zawierają introny (niekodujące odcinki RNA)
- Reprodukują się bezpłciowo poprzez rozszczepienie binarne, fragmentację i pączkowanie
- Nie wykazują glikolizy
Wirusy a bakterie
Jak bakterie wywołują choroby?
Powrót do strony głównej o bakteriach
Powrót do nauki o wielkości, kształcie itd.
Powrót z Eubakterii do domu MicroscopeMaster
Chia Y. Lee i David Cue. (2013). Wprowadzenie do bakteriologii.
Guillaume Lecointre i Hervé Le Guyader. (2007). The Tree of Life: A Phylogenetic Classification.
Jones and Bartlett Publishers. Struktury i funkcje komórki u bakterii i archeonów.
Larry L. Barton. (2005). Struktura ściany komórkowej. In: Structural and Functional Relationships in Prokaryotes. Springer, New York, NY