Bakterije

Prehrana bakterija

Prokariotski organizmi vrlo su raznoliki prema načinu prehrane.
Većinu možemo svrstati u heterotrofne organizme, no postoje i autotrofni prokarioti.

• Prisjetite se kako do hrane dolaze autotrofi, a kako heterotrofi.

Autotrofne bakterije su kao jedni od proizvođača temelj svakog ekosustava.
Stvaranjem organskih spojeva bogatih energijom, prehranjuju sebe i sve ostale heterotrofne organizme s kojima su povezani u hranidbenom lancu.
Većinu autotrofnih bakterija možemo podijeliti prema izvoru energije potrebne za stvaranje organskih spojeva, one su ili fotoautotrofne ili kemoautotrofne.

Fotoautotrofne bakterije su autotrofni mikroorganizmi koji za stvaranje vlastitih organskih tvari koriste svjetlosnu energiju.
Većina autotrofnih bakterija na Zemlji su fotoautotrofne, a hranu proizvode fotosintezom.

• Koji organski spoj proizvode ovi organizmi kao glavni izvor energije za sve svoje metaboličke reakcije?

Većina bakterija na Zemlji je heterotrofna, a možemo ih podijeliti u tri skupine:

1. saprofitske,
2. simbiotske i
3. patogene bakterije.

Saprofitske bakterije imaju važnu ulogu u kruženju tvari u prirodi.
One dolaze do organskih tvari za svoje potrebe razgradnjom uginulih organizama te ih zato nazivamo još i razlagačima.
Ove bakterije djeluju u aerobnim i anaerobnim uvjetima, a posebnu vrijednost za čovjeka imaju bakterije vrenja.

Simbiotske bakterije žive u simbiozi s drugim organizmima.
Escherichia coli je, primjerice, samo jedna simbiotska bakterija od nekoliko stotina vrsta koje žive u debelom crijevu čovjeka, gdje se opskrbljuju organskim tvarima.
E. coli je važna za normalnu probavu hrane i za sintezu vitamina K i B12.
Sve korisne bakterije u organizmu čovjeka zovemo bakterijskom florom ili mikrobiomom i one imaju ulogu u očuvanju zdravlja čovjeka.
Ako E. coli dospije u druge organske sustave, primjerice u mokraćni sustav, smatramo je patogenom bakterijom jer tamo uzrokuje infekciju.

Patogene bakterije uzimaju organske spojeve iz živih stanica domaćina u kojem parazitiraju te mu na taj način štete i uzrokuju bolesti.

• Riješite kviz tako da kliknete na način prehrane navedenih bakterija.

Načini prevencije i liječenje bakterijskih bolesti

•  Prisjetite se koji su načini prevencije virusnih bolesti.
• Možemo li se na iste načine zaštititi i od bakterijskih bolesti?
• Koje biste mjere prevencije poduzeli za zaštitu od bolesti koje se prenose kapljičnim putem, a koje protiv spolno prenosivih bolesti?

Antibiotici su lijekovi koji ubijaju ili usporavaju rast bakterija.
Danas se proizvodi velik broj antibiotika koji na različite načine uništavaju bakterijske, prokariotske stanice.
Prije korištenja antibiotika, vrlo je važno da liječnik identificira:

• bakteriju i
• testira učinkovitost antibiotika antibiogramom.

Antibiotici ciljano djeluju na građu ili metabolizam bakterija i zato nisu djelotvorni protiv virusnih infekcija.

• U kojem će slučaju liječnik ipak propisati terapiju antibioticima tijekom virusne infekcije?

Ako virusna infekcija previše oslabi imunitet pojedinca, terapija antibiotika se uzima kako ne bi došlo do infekcije bakterijama koje u normalnim uvjetima ne bi bile prijetnja.
Takva sekundarna oboljenja zovemo oportunističkim.
Ipak, u današnje je doba prekomjerna upotreba antibiotika vrlo raširena.
Osim što ona nije potrebna, može rezultirati i povećanjem otpornosti različitih bakterija na antibiotike.
Vrlo često za čovjeka bezopasne bakterije postanu superbakterije koje predstavljaju veliku prijetnju za globalno zdravlje.
Primjer superbakterije je otporni soj zlatnog stafilokoka čije su infekcije česte kod bolničkih pacijenata.

• Razmislite zašto su ovi otporni sojevi bakterije, koju inače nalazimo prirodno na ljudskoj koži, prisutni upravo u bolnicama?

Sterilizacija, dezinfekcija i pasterizacija

Ako veća količina bakterija dospije u organizam odjednom, imunološki sustav može biti nedovoljno moćan da se bori s takvim infekcijama, a antibiotici nedovoljno djelotvorni. Ovakve infekcije opasne su po život, a najčešće se javljaju zbog ulaska patogena kroz velike rane ili ako inficirani predmet prodre u organizam.

Sepsa je stanje organizma koje se javlja kod takvih, velikih infekcija, u pravilu bakterijskih. Najčešći su simptomi vrućica, slabost i gubitak funkcije pojedinih organa, a rizik od smrti je visok.

Sterilizacija je proces uništavanja svih mikroorganizama i njihovih spora, a može se provoditi na različite načine, primjerice izlaganjem temperaturama višim od 120°C.

• Zašto je važno sterilizirati kirurške instrumente?

Dezinficiranjem se uništava velik broj neželjenih mikroorganizama.

• Navedite primjer dezinficiranja u kućanstvu.
• Koža se prije operacijskih zahvata dezinficira jodnom tinkturom (otopina joda u alkoholu). Čime se još može dezinficirati koža?

Pasterizacija je postupak kojim se smanjuje broj bakterija u namirnicama te im se na taj način produžava rok trajanja.

• Navedite neke prehrambene namirnice na kojima se provodi postupak pasterizacije.

Bakterije koje omogućuju plodnost tla (ciklus dušika)

Biljkama su za razvoj, uz ugljikov(IV) oksid i vodu za fotosintezu, najvažniji dušikovi spoj koje nalazimo u različitim oblicima u tlu.

• Zašto je biljkama za razvoj nužan dušik?
• Navedite neke biološki važne molekule koje u svojem sastavu sadržavaju atome dušika.

Biljke uzimaju dušik korijenom iz tla u obliku nitratnih iona () i to je jedini oblik dušika kojeg mogu iskoristiti za stvaranje vlastitih molekula s dušikom.
Tlo koje postane osiromašeno nitratnim spojevima, neplodno je i ne može održavati vegetaciju.
A s obzirom na to da su biljke u ulozi proizvođača temelj ekosustava, stanište bez dušika u tlu teško će podržati bilo koji oblik života.
Četiri skupine bakterija sudjeluju u ciklusu dušika u tlu i omogućuju biljkama stalan izvor dušika.

Uloge svake skupine bakterije u ciklusu dušika

Amonificirajuće bakterije razgrađuju organske ostatke svih mrtvih organizama i otpale organske ostatke živih organizama poput otpalog lišća, plodova, dlake, perja i slično.
Ove bakterije zajedno s gljivama uzrokuju truljenje i raspadanje tih organskih ostataka.
Većinu organskih molekula razgrađuju do ugljikova(IV) oksida, vode i amonijevih iona ().

Nitrifikacijske (dušične) bakterije pretvaraju amonijeve ione u nitratne ione () čime oslobađaju energiju za vlastite potrebe.
Ove su bakterije nužna karika ciklusa dušika jer bez njih sav dušik nastao truljenjem u tlu ne bi bio dostupan biljkama.

Nitrofiksacijske (dušikove) bakterije imaju sposobnost fiksirati atmosferski dušik (), odnosno elementarni dušik iz zraka pretvarati u amonijeve ione čime obogaćuju tlo dušikovim spojevima.
Cijanobakterije spadaju u ovu skupinu bakterija, a neke nitrofiksacijske bakterije žive na korijenu biljaka poput mahunarki (grah, mahuna, soja, djetelina) te im pomažu u opskrbi dušikovih spojeva.

Denitrifikacijske bakterije pretvaraju nitrate u tlu u atmosferski dušik, čime smanjuju količinu dušikovih spojeva u tlu.
Ovaj proces događa se u anaerobnim uvjetima i oblik je vrenja.

Bakterije vrenja u prehrambenoj industriji

Bakterije koje uzrokuju vrenje ili fermentaciju imaju značajnu ulogu u prehrambenoj industriji. To su prema načinu prehrane saprofitske bakterije koje razgrađuju organske spojeve.

Bakterije mliječno-kiselinskog vrenja bez prisutnosti kisika razgrađuju glukozu, pri čemu nastaje mliječna kiselina.

Bakterije maslačnog vrenja, također u anaerobnim uvjetima, razgrađuju glukozu do ugljikova (IV) oksida i maslačne kiseline.

Octenim vrenjem iz alkohola etanola nastaje octena kiselina. Bakterije koje uzrokuju octeno vrenje su aerobne bakterije jer je za octeno vrenje potreban kisik.

Za kraj…

• Ponovo razmislite o Pasteurovoj rečenici iz uvodnoga dijela, o značenju bakterija za prirodu i njihovu utjecaju na vaš život.
• Usporedite svoja razmišljanja prije i nakon ove jedinice te u obliku umne mape zapišite što ste novo naučili o bakterijama.