Baktériumok: szerkezet, szaporodás, betegségek

Rövid áttekintés

• Baktériumok – Meghatározás: mikroszkopikus méretű egysejtű szervezetek sejtmag nélkül
• A baktériumok élő szervezetek? Igen, mert megfelelnek a szükséges kritériumoknak (például anyagcsere, növekedés, szaporodás).
• bakteriális szaporodás: ivartalan sejtosztódással
• bakteriális betegségek: pl. tetanusz, diftéria, szamárköhögés, skarlát, chlamydia fertőzés, gonorrhoea, bakteriális mandulagyulladás, bakteriális tüdőgyulladás, bakteriális középfülgyulladás, szalmonellózis, listeriózis, tuberkulózis, kolera, tífusz, pestis
• Bakteriális fertőzések kezelése: antibiotikumok
• Baktérium elleni védőoltás: lehetséges pl. diftéria, szamárköhögés, tetanusz, meningococcus és pneumococcus fertőzések, kolera, tífusz ellen

Mik azok a baktériumok?

A baktériumok mikroszkopikus, egysejtű szervezetek és a Föld legrégebbi élőlényei. Számos különböző fajban előfordulnak, és gyakorlatilag mindenhol megtalálhatók a világon – a levegőben, a vízben és a talajban, a földkéreg mélyén és a legmagasabb hegyek tetején, forró forrásokban, valamint az Északi-sarkvidéken és az Antarktiszon.

Az emberi normál flóra messze a legnagyobb hányadát a baktériumok teszik ki (plusz néhány más, például gombák és paraziták). A normál flóra minden olyan mikroorganizmusra vonatkozik, amely természetes módon kolonizálja a szervezetet. Ha a szakértők csak egy konkrét kolonizációs helyet vesznek figyelembe, akkor például a bélflóráról (a bélben található összes természetes baktérium összességéről) beszélnek.

Ezen kívül van néhány olyan baktériumfaj, amely betegségeket okozhat az emberben. Az ilyen típusú humán patogén baktériumok az összes ismert baktériumfajnak csak körülbelül egy százalékát teszik ki.

A baktériumok szerkezete

A baktériumok mérete 0.1 és 700 mikrométer között van (egy mikrométer = egy ezred milliméter). Emiatt a baktériumok sokkal nagyobbak, mint a vírusok, de a legtöbb esetben még mindig kisebbek az emberi sejteknél.

Sejtfal és flagella

Sok esetben a baktérium sejtfala merev, így fix formát ad a baktériumnak (pl. gömb- és pálcika alakú baktériumok). Ezenkívül vannak vékonyabb és viszonylag rugalmas sejtfalú spirális baktériumok. Ez lehetővé teszi, hogy a baktériumsejt spirális (és egyéb) mozdulatokkal mozogjon. A merev sejtfalú baktériumoknak viszont általában hosszú, fonalas flagellákkal rendelkeznek, amelyekkel mozogni tudnak (lásd alább: Osztályozás flagella szerint).

Van néhány sejtfal nélküli baktérium is. Ilyenek például a mikoplazmák (parazita baktériumok, amelyek ennek ellenére képesek szaporodni) és a termoplazma fajok (stabil plazmamembránnal rendelkező hőszerető baktériumok, amelyek például vulkáni talajban élnek).

Kapszula

A legtöbb baktérium emellett kívülről kapszulával veszi körül magát (lásd alább: kapszulázás szerinti osztályozás). Ez egy viszonylag élesen meghatározott, nagyon sűrű védőréteg cukrokból vagy fehérje építőelemekből (aminosavakból).

Sejtmembrán és citoplazma

A baktériumsejt sejtfalán belül sejtmembrán csatlakozik, mivel az állati (beleértve az emberi) sejtekben is hasonló szerkezettel található meg. Néhány baktériumnak külső sejtmembránja is van. Körbeveszi a sejtfalat.

A sejt belsejében, azaz a citoplazmában található a baktériumsejt genetikai anyaga, az úgynevezett bakteriális genom, valamint különféle egyéb sejtstruktúrák (például a fehérjeszintézishez szükséges ún. riboszómák). Néha a baktériumok további genetikai anyagot tartalmaznak plazmidok formájában.

Bakteriális genom

A bakteriális genom tartalmazza a baktériumsejt minden élethez szükséges genetikai információját (felépítésre, anyagcserére, szaporodásra vonatkozó információkat). Kétszálú DNS-ből (a dezoxiribonukleinsav rövidítése), azaz bizonyos cukrokból és más építőelemekből álló kettős szálú láncból áll. Az állati sejtek genetikai anyaga is DNS-ből áll. Azonban jelentős különbségek vannak az állati és a bakteriális sejtek között:

• Állati sejtek: A DNS genom a citoplazma többi részétől elkülönítve helyezkedik el, saját membránnal zárt rekeszében – a sejtmagban. Ráadásul lineárisan szerveződött, azaz egyedi kromoszómák (kvázi egyedi DNS-szálak) formájában van jelen.

A plazmidok

A bakteriális kromoszómán kívül egyes baktériumok citoplazmája más kis, kétszálú DNS-gyűrűket is tartalmaz, akár egy-, akár többszörös, plazmidként ismert. Olyan genetikai információkat tartalmaznak, amelyekre normál életkörülmények között egy baktériumsejtnek nincs szüksége, de nehéz körülmények között túlélési előnyt jelenthet.

Ez lehet például egy olyan toxin tervrajza, amely elpusztítja a többi baktériumot. A baktériumsejt azon képessége, hogy rezisztens legyen egy adott antibiotikummal szemben, plazmidokban is tárolható.

Az antibiotikumok olyan gyógyszerek, amelyek kifejezetten hatékonyak a baktériumok ellen. Ezért a bakteriális fertőzések szokásos terápiájának részét képezik.

A plazmidok a bakteriális kromoszómától függetlenül replikálódnak, és többé-kevésbé véletlenszerűen oszlanak el a két leánysejt között, amikor egy baktérium sejtosztódással szaporodik.

A konjugáció néhány percig tart, de csak bizonyos típusú baktériumok között lehetséges.

Baktériumok vs. vírusok

A legfontosabb különbség az, hogy a baktériumok anyagcserével rendelkeznek, és önállóan képesek szaporodni – ez nem igaz a vírusokra. A vírusok és baktériumok összehasonlításáról a Vírusok című cikkben olvashat bővebben.

Milyen baktériumok vannak?

Jelenleg mintegy 5,000 baktériumfaj ismert. Valójában azonban valószínűleg sokkal több van: a szakértők azt gyanítják, hogy a világon több százezer különböző típusú baktérium él.

A csírák különféle kritériumok szerint osztályozhatók; a leggyakoribbak a következők:

Osztályozás színezés szerint

A baktériumok osztályozhatók aszerint, hogy milyen színt vesznek fel bizonyos festőanyagokkal való érintkezéskor. A baktériumok azonosításának leggyakoribb festési módszere a Gram-festés. Eszerint különbséget tesznek a következők között:

• Gram-pozitív baktériumok: Egy bizonyos vegyi anyag hozzáadása után kék színűvé válnak. Ilyenek például a diftéria és lépfene kórokozói, a pneumococcusok (például tüdőgyulladást, agyhártyagyulladást, arcüreggyulladást és középfülgyulladást okoznak) és a streptococcusokat (többek között tüdőgyulladás és mandulagyulladás lehetséges kiváltói).
• Gram-negatív baktériumok: Gram-festéssel vörös színt vesznek fel. Ilyenek például a szamárköhögés, a tífusz, a kolera és a pestis kórokozói.

Az eltérő falszerkezet gyakorlati következményekkel is jár az orvostudományban, mégpedig a bakteriális fertőzések kezelésében: egyes antibiotikumok csak Gram-pozitív baktériumok ellen, mások csak Gram-negatív baktériumok ellen hatásosak.

Forma szerinti osztályozás

Három alapvető baktériumforma létezik:

• gömb alakú baktériumok: Ezek a gömbölyűtől oválisig terjedő baktériumok (más néven coccusok) gyakran tipikus módon csoportosulnak össze: két-, négy- vagy nyolcfős csoportokban, nagyobb csoportokban (staphylococcusok), vagy többé-kevésbé hosszú láncokban (streptococcusok).
• Rúd alakú baktériumok: A karcsú vagy kövérkés pálcika alakú baktériumok külön-külön (például tífuszbaktériumok) vagy egymáshoz képest eltérő módon (például diftéria baktériumok) lehetnek jelen. Azokat a rúd alakú baktériumokat, amelyek életéhez oxigénre van szükségük (aerob), és spórákat képezhetnek (lásd alább), bacilusoknak (például lépfene baktériumoknak) is nevezik.
• helikális baktériumok: Pontos megjelenésük szerint négy csoportba sorolhatók ezek a baktériumok – spirilla (pl. patkányharapás kórokozója), borrelia (pl. Lyme-kór kórokozója), treponema (pl. szifilisz baktérium), és leptospira (pl. a leptospirózis kórokozója).

Osztályozás patogenitás szerint

• fakultatív patogén baktériumok: Ezek a baktériumok csak bizonyos körülmények között okoznak betegséget, például ha az immunrendszer legyengül.
• kötelező kórokozó baktériumok: elegendő mennyiségben mindig betegséget okoznak, például szalmonellát.

A szervezetben természetesen előforduló baktériumok is okozhatnak megbetegedést – például ha az immunrendszer gyengesége következtében túlzottan terjednek, vagy rossz helyre kerülnek a szervezetben (pl. a húgycsőbe vagy a hüvelybe ennek következtében bekerülő bélbaktériumok). helytelen WC-higiénia). Így a fakultatív patogén baktériumok közé tartoznak.

Osztályozás flagella szerint

A legtöbb baktérium a külső felületén hordozza a flagellákat, amelyek segítségével mozgékony. A szakértők megkülönböztetik a zászlózás következő formáit:

• monotrichus flagelláció: csak egy flagellum, pl. kolerabaktérium
• lophotrichous flagella: több flagella egy vagy két csomóba rendeződött, pl. Pseudomonas fajok
• peritrichous flagella: több flagella a baktériumsejt teljes külső felületén eloszlik (a körös-körül flagella), pl. Salmonella (szalmonellózis és tífusz kórokozója)

Osztályozás tokozás szerint

Például a Haemophilus influenzae baktérium kapszulázott. Többek között agyhártyagyulladást, középfülgyulladást, hörghurutot, tüdőgyulladást és – mint Haemophilus influenzae B típusú (HiB) – gégegyulladást is okozhat.

A baktériumok kapszulázott formái közé tartozik a pneumococcusok (Streptococcus pneumoniae) is. Jellemzően tüdőgyulladást, de néha más bakteriális fertőző betegségeket is okoznak.

Osztályozás spóraképződés szerint

Kedvezőtlen életkörülmények között egyes baktériumok masszívan lecsökkent anyagcserével állandó formákat – úgynevezett spórákat – alkothatnak. Ellentétben a metabolikusan aktív (vegetatív) sejttel, ezek ellenállnak a rendkívül kedvezőtlen környezeti feltételeknek, mint például a melegnek és a hidegnek, és évekig vagy akár évtizedekig életképesek maradnak. Amint a körülmények ismét javulnak, a spóra újra átalakul vegetatív baktériumsejtté.

A spórák gyakorlatilag alvó állapotban lévő baktériumok.

A spóraképző baktériumok főként a Bacillus és Clostridium nemzetségek képviselői, például a lépfene kórokozója (Bacillus anthracis), valamint a tetanusz (Clostridium tetani) és a botulizmus (Clostridium botulinum) kórokozói.

Osztályozás az oxigénhez viszonyított arány szerint

Az obligát anaerob baktériumok (anaerobok) pontosan az obligát aerobok ellentétei: oxigén jelenlétében nem tudnak növekedni és szaporodni – még az oxigén kis nyomai is rövid időn belül elpusztíthatják ezeket a baktériumokat. Ellentétben az aerobokkal, nem tudják eltávolítani a mérgező oxigéngyököket (az aerob baktériumok speciális enzimekkel, például katalázzal rendelkeznek erre a célra). A kötelező anaerob baktériumok vagy fermentációval, vagy úgynevezett anaerob légzéssel nyerik a szükséges energiát.

A fakultatív anaerob baktériumok toleránsak az oxigén tekintetében: oxigénnel és anélkül is növekedhetnek. Ha oxigén van jelen, akkor a „normál” (aerob) sejtlégzés révén nyerik el a szükséges energiát, akárcsak az aerob baktériumok, állati és emberi sejtek. Oxigénmentes környezetben viszont az energiatermelésük fermentációval vagy anaerob légzéssel megy végbe.

Az aerotoleráns baktériumok probléma nélkül szaporodnak oxigén jelenlétében, de nem tudják felhasználni energiatermelésre.

Osztályozás a hőmérsékleti követelmények szerint

Attól függően, hogy a baktériumok milyen hőmérsékleti tartományt preferálnak vagy tolerálnak, a baktériumok három csoportját különböztetjük meg:

• pszichrofil baktériumok: Öt-tíz Celsius-fokon fejlődnek a legjobban. Az általuk elviselhető legalacsonyabb hőmérséklet baktériumfajtól függően -5 és -3 fok, maximum hőmérsékletük fajtól függően 15-20 fok.
• Mezofil baktériumok: Hőmérsékletük optimuma 27-37 fok. A hőmérséklet maximum 20-25 fokig csökkenhet. Másrészt a hőmérséklet nem emelkedhet 42-45 fok fölé.
• Termofil baktériumok: 50-60 fok között érzik magukat a legkényelmesebben. A baktérium típusától függően a hőmérséklet nem csökkenhet 40-49 fok alá, és nem emelkedhet 60-100 fok fölé.

Taxonómia szerinti osztályozás

Más élő szervezetekhez hasonlóan a baktériumokat is tudományos kritériumok szerint különböző hierarchikus szintekbe sorolják, például családokba, nemzetségekbe és fajokba. Egyes baktériumfajok tovább oszthatók különböző típusokra (baktériumtörzsek) – örökletes tényezőktől és kémiai összetételtől függően.

Hogyan szaporodnak a baktériumok?

A baktériumok ivartalanul szaporodnak sejtosztódással:

Az, hogy a baktériumok milyen gyorsan tudnak szaporodni, a baktérium típusától és a környezeti feltételektől függ. Optimális körülmények között sok baktérium mindössze húsz percen belül megduplázhatja a számát.

Amikor bakteriális növekedésről beszélünk, akkor a baktériumsejtek számának növekedését értjük alatta. Meghatározása a sejtek száma milliliterenként.

Milyen betegségeket okoznak a baktériumok?

A baktériumok által okozott különféle betegségek vannak. Íme egy kis válogatás:

• Skarlát: Ezt a nagyon fertőző bakteriális fertőző betegséget a Gram-pozitív, gömb alakú A streptococcusok (Streptococcus pyogenes) okozzák.
• Egyéb streptococcus fertőzések: A streptococcusok többek között középfülgyulladást, mandulagyulladást, erysipelát, tüdőgyulladást és reumás lázat is okozhatnak. A B-streptococcusok (S. agalactiae) például agyhártyagyulladás és sebfertőzések lehetséges kiváltói. Más streptococcusok is előfordulhatnak, például fogszuvasodás baktériumként.
• Pneumococcus fertőzések: A pneumococcusok is streptococcusok, amelyek általában párban fordulnak elő (diplococcusok). Pontosabban, ezek a Streptococcus pneumoniae. Ez a baktérium a tüdőgyulladás tipikus kórokozója, de okozhat többek között agyhártyagyulladást, középfül- vagy arcüreggyulladást is.
• Meningococcus fertőzések: A meningococcusok a Neisseria meningitis fajba tartozó baktériumok. Az ezekkel a baktériumokkal való fertőzések általában agyhártyagyulladás vagy bakteriális „vérmérgezés” (szepszis) formájában jelentkeznek.
• Gonorrhoea (gonorrhoea): Ezt az STD-t a Neisseria baktériumok is okozzák, ezúttal a Neisseria gonorrhoeae (gonococcusnak is nevezik). Az időben kezelt gonorrhoea általában következmények nélkül gyógyul. Ellenkező esetben fennáll a tartós késői hatások, például a meddőség kockázata.
• Chlamydia fertőzések: A chlamydia különböző típusai (néhány alcsoportjaik vannak), amelyek különböző klinikai képeket okozhatnak, például kötőhártya-gyulladás, húgyúti és nemi szervek fertőzései (például urethritis, cervicitis vagy prosztatagyulladás) és tüdőgyulladás.
• Szamárköhögés: A „gyermekbetegség” hátterében általában a Bordetella pertussis Gram-negatív baktérium áll, amely serdülőknél és felnőtteknél is egyre gyakrabban fordul elő.
• Diftéria: Az olyan tüneteket, mint az ugató köhögés, a nyelési nehézség és az édesen bűzös lehelet, a gram-pozitív rúd alakú Corynebacterium diphtheriae baktérium toxinja okozza.
• Tuberkulózis: A Mycobacterium tuberculosis a leggyakoribb oka ennek a súlyos, bejelentendő fertőző betegségnek.
• E. coli fertőzések: Az Escherichia coli egy Gram-negatív baktérium, amelynek számos törzse létezik. Egy részük természetesen egészséges emberek bélrendszerében él. Más E. coli törzsek azonban fertőzéseket okozhatnak, például az emésztőrendszerben vagy a húgyúti rendszerben (például hasmenést és hólyaggyulladást).
• Szalmonellózis (szalmonellamérgezés): Ez a kifejezés a Salmonella baktériumok egy meghatározott alcsoportja által okozott fertőző betegségekre és ételmérgezésekre vonatkozik. Ide tartozik többek között a tífusz és a paratífusz.
• Listeria fertőzés (listeriózis): Ezt az ételmérgezést a Listeria monocytogenes fajhoz tartozó gram-pozitív baktériumok okozzák. Hányinger, hányás és hasmenés kíséri. Megfertőződhet szennyezett élelmiszerek, például tejtermékek, nyers zöldségek vagy nem megfelelően melegített hús fogyasztásával.
• Kolera: A Gram-negatív Vibrio cholerae baktérium felelős a súlyos hasmenéses betegségért, amely főként a rossz higiénés feltételekkel rendelkező területeken fordul elő.

Bakteremia és szepszis

Normális esetben a baktériumok nem találhatók a vérben. Ha vannak, azt bakterémiának hívják. Előfordulhat például, ha valakinek bevérzik az íny az erőteljes fogmosástól, vagy megvágja magát egy zsebkéssel. A baktériumok bakteriális fertőzések (például bakteriális tüdőgyulladás) vagy fogászati ​​vagy orvosi beavatkozások során is bejuthatnak a véráramba.

A bakteriémia nem mindig okoz tüneteket, ha az immunrendszer gyorsan eltávolítja a baktériumokat.

Főleg legyengült immunrendszerűeknél azonban a baktériumok fertőzést (pl. szív belső nyálkahártyájának gyulladása = endocarditis) okozhatnak, ha kellően hosszú ideig és nagyobb számban maradnak a vérben. A következmény az egész szervezet nagyon heves reakciója lehet, amelyet szepszisnek („vérmérgezésnek”) neveznek. A legrosszabb esetben akár halálhoz is vezethet. A halálozás kockázata azonban az egyes esetekben jelentősen eltér. Ez többek között az érintett baktérium típusától és a beteg kezelésének gyorsaságától függ.

Baktériumok: átvitel vagy fertőzés

Például az emberek kenetfertőzéssel fertőződhetnek meg szalmonellával: Ha a szalmonellával összefüggő hasmenésben szenvedők nem mosnak kezet alaposan a WC-be járás után, a kórokozókat tárgyakra (például kilincsekre, evőeszközökre) juttathatják át. Ha egy egészséges személy megérinti ezeket a tárgyakat, majd megfogja a száját, az orrát vagy a szemét, megfertőződhet. Közvetlen, emberközi fertőzés kenetfertőzés útján is lehetséges, ha a fertőzött egy egészséges, szennyezett kezű emberrel kezet fog.

A szalmonella azonban főként szennyezett élelmiszereken keresztül terjed. Ez a fertőzési út néhány más baktérium esetében is létezik, mint például a Listeria (a listeriózis kórokozója) és a Campylobacter nemzetség képviselői (a fertőző hasmenéses betegségek kórokozója).

Ez utóbbiak a Salmonellához és néhány más baktériumhoz hasonlóan szennyezett vízen keresztül is terjedhetnek.

Egyes esetekben a fertőzés szexuális érintkezés útján lehetséges, például a chlamydia és a gonorrhoea kórokozója (gonococcusok) esetében.

Bakteriális fertőzés: Kezelés

Egyes antibiotikumok számos különböző típusú baktérium ellen hatásosak (széles spektrumú vagy széles spektrumú antibiotikumok), míg mások meghatározott baktériumcsoportokat céloznak meg (szűk spektrumú vagy szűk spektrumú antibiotikumok).

Az antibiotikumok jól ismert csoportjai közé tartoznak a penicillinek, a cefalosporinok, a tetraciklinek és a makrolid antibiotikumok.

Nem minden bakteriális fertőzés igényel antibiotikumos kezelést. Alternatív megoldásként vagy kiegészítésként más intézkedések is hasznosak lehetnek, amelyek nem kifejezetten a baktériumok ellen irányulnak, de legalább enyhítik a tüneteket (pl. fájdalom- és gyulladáscsökkentő gyógyszerek).

Baktériumok elleni védőoltás

A baktériumok által okozott fertőző betegségek egy része megelőzhető védőoltással. A beadott vakcina arra ösztönzi az immunrendszert, hogy specifikus antitesteket termeljen a kérdéses bakteriális kórokozó ellen (aktív immunizálás). Ez élesíti az immunrendszert arra az esetre, ha később „valódi” fertőzés lépne fel ezekkel a baktériumokkal. A fertőzés így már korai stádiumban elcsíphető, vagy legalábbis legyengíthető.

Példák a baktériumok elleni védőoltásokra:

• Difteria elleni oltás
• Szamárköhögés elleni védőoltás
• Tetanusz elleni védőoltás (passzív immunizálásként is elérhető, amelyben kész antitesteket fecskendeznek be)
• Haemophilus influenzae b típusú oltás (HiB oltás)
• Meningococcus elleni oltás
• Kolera oltás
• Tífusz oltás

Ezen vakcinák némelyike ​​különböző összetételű kombinált készítményként kapható. Például a Td vakcina egyszerre véd a tetanusz és a diftéria baktériumok ellen.