Biologia 5: luku 2 Mikroskooppisen pienet eliöt ovat mikrobeja
Mikrobeihin
kuuluvat kaikki bakteerit ja arkit, alkueliöiden kunnasta alkueläimet ja
yksisoluiset levät sekä sienten kunnasta hiiva- ja homesienet. Lisäksi
mikrobeihin luokitellaan virukset, vaikka niitä ei pidetäkään itsenäisinä
eliöinä, koska niillä ei ole solurakennetta eikä aineenvaihduntaa. Ne eivät
myöskään pysty lisääntymään itsenäisesti.
Esitumallisilta
eliöiltä puuttuvat tumakotelo ja monet soluelimet. Bakteerit ja arkit
luokitellaan esitumallisiin eliöihin. Tumallisiin eliöihin luokitellaan kasvit,
sienet, eläimet ja alkueliöt eli protoktistit.
Esitumallisten ja tumallisten solujen erot
-
esitumalliset solut ovat erittäin
pieniä, pienempiä kuin tumalliset solut
-
-
bakteerien soluseinä on mureiinia.
Soluseinä on kasvisoluilla selluloosaa ja sienisoluilla kitiiniä, eläinsoluilta
se puuttuu
-
-
esitumallisilla soluilla ei ole
tumaa, vaan niillä on rengasmainen kromosomi sytoplasmassa sekä lisäksi DNA:ta
plasmideissa. Tumallisilla soluilla on tumakotelon ympäröimä tuma, jonka
sisällä ovat kromosomit. Lisäksi DNA:ta on mitokondrioissa ja viherhiukkasissa
-
esitumallisilla soluilla on vain
vähän soluelimiä ja tumallisilla paljon
-
-
bakteerit ja arkit ovat
esitumallisia. Tumallisia ovat alkueliöt, sienet, kasvit ja eläimet
Arkit menestyvät myös äärioloissa
Arkit
jaetaan halofiileihin, metanogeeneihin ja termofiileihin. Arkkeja löytyy esim
syvänmeren pohjasta, + 300-asteisesta vedestä sekä suolajärvistä. Arkeissa on
sekä oma- että toisenvaraisia lajeja. Omavaraiset lajit yhteyttävät
kemosynteesin avulla eli ne hapettavat epäorgaanisia aineita. Kemosynteettisiin
bakteereihin kuuluvat rikki-, typpi- ja rautabakteerit. Fotosynteesin avulla
sokeria valmistavia bakteereja ovat syanobakteerit.
Halofiilit
voivat elää niin suolaisessa vedessä, jossa muut eliöt kuivuisivat.
Metanogeenit ovat metaania muodostavia arkkeja. Niitä esiintyy mm. nautojen
ruuansulatuselimistössä, kaatopaikoilla ja soilla. Ne pystyvät elämään
ainoastaan anaerobisissa oloissa. Termofiilit sietävät hyvin korkeita
lämpötiloja.
Bakteerit ovat rakenteeltaan yksinkertaisempia kuin tumalliset eliöt
Bakteereilla
on vain yksi kromosomi. Lisäksi bakteereilla voi olla erillisiä pieniä
DNA-renkaita eli plasmideja. Bakteereilta puuttuvat solulimakalvosto ja
kalvolliset soluelimet kuten mitokondriot ja viherhiukkaset. Bakteerien
soluhengitysreaktiot tapahtuvat solukalvosta poimuttuneessa
soluhengityskalvostossa ja fotosynteesireaktiot solukalvosta poimuttuneessa
yhteyttämiskalvostossa. Bakteereilla on solukalvon ulkopuolella mureiinista
koostuva soluseinä. Joiltakin bakteereilta, kuten mykoplasmoilta, soluseinä
kuitenkin puuttuu. Lisäksi joillakin bakteereilla voi olla soluseinän
ulkopuolella limamainen kapseli, joka suojaa bakteeria ja jonka avulla se
pystyy kiinnittymään kohteeseensa.
Pyöreät
bakteerit ovat kokkeja, sauvamaiset basilleja, käyrät sauvamaiset bakteerit
vibrioita ja kiereiset spirokeettoja. Diplokokit ovat pareittain kasvavia
kokkeja ja ketjuina kasvavat streptokokkeja. Rykelminä esiintyvät kokit ovat
stafylokokkeja.
Bakteerin rakenne Kuva
Googlen kuvahaku.
Bakteerit
jaetaan soluseinän rakenteen perusteella gram-positiivisiin ja
gram-negatiivisiin bakteereihin. Gram-positiivisten bakteerien solulima
värjäytyy gram-värjäysmenetelmällä tummanvioletiksi, koska niillä ei ole
soluseinässä väriaineen sisällepääsyn estävää ulkokalvoa. Gram-negatiivisilla
bakteereilla on soluseinässä ulkokalvo, joka estää väriaineen pääsyn bakteerien
sisälle. Bakteerit jäävät vaaleanpunaisiksi.
Bakteerit lisääntyvät suvuttomasti jakautumalla
Suvuttomalle
lisääntymiselle on ominaista perinnöllisen muuntelun vähäisyys. Siinä vain
geenimutaatiot tuottavat uutta materiaalia luonnonvalinnalle. Ennen
jakautumista bakteerin perintöaines eli sekä kromosomin että mahdollisten
plasmidien DNA kahdentuu. Bakteereissa syntyy uusia ominaisuusyhdistelmiä eli
tapahtuu rekombinaatiota, mikä lisää bakteerien perinnöllistä muuntelua ja
siten sopeutumista muuttuviin ympäristöolosuhteisiin. Bakteerien perinnöllinen muuntelu ilmenee
esim siten, että niillä on suuri joukko antibiooteille vastustuskyvyn antavia
geenejä, jotka sijaitsevat useimmiten plasmideissa.
Geenimutaatiot
ovat bakteereilla tärkein perinnöllistä muuntelua aiheuttava tekijä. Koska
bakteereilla on vain yksi kromosomi, niillä on jokaista geeniä vain yksi
kappale. Alleeleilta puuttuvat siis vastinalleelit, minkä vuoksi kaikki
geenimutaatiot ilmenevät heti. Geenimutaatio voi tapahtua myös plasmidin
geenissä.
Bakteereissa
tapahtuu rekombinaatiota kolmella eri tavalla: ne voivat saada geenejä transformaatiolla,
konjugaatiolla ja transduktiolla. Transformaatiossa elävät bakteerit voivat
ottaa sisäänsä kuolleista bakteereista vapautuneita kokonaisia plasmideja tai
kromosomin osia, jotka ne liittävät osaksi omaa perimäänsä. Tätä hyödynnetään
bioteknologiassa.
Konjugaatiossa
kaksi bakteeria voi kiinnittyä toisiinsa hetkeksi ja siirtää perintöainesta
niiden välillä olevan ulokkeen, piluksen, kautta. Toinen bakteeri toimii
perintöaineksen luovuttajana ja toinen vastaanottajana. Transduktiossa
bakteriofagi eli bakteerissa lisääntyvä virus lisääntyy bakteerissa ja
joidenkin bakteriofagien sisään voi joutua hajoavan bakteerin perintöainesta.
Kun tällainen bakteriofagi infektoi seuraavan bakteerin, edellisestä bakteerista
tullut kromosomin osa liittyy osaksi seuraavan bakteerin kromosomia.
Anaerobisille
bakteereille happi on myrkkyä, ja ne kuolevat joutuessaan tekemisiin hapen
kanssa. Jos olot ovat epäedulliset, voivat eräät bakteerit muuttua
lepoitiöiksi, jolloin niiden aineenvaihdunta on erittäin vähäistä. Lepoitiöt
voivat elää jopa 200 miljoonaa vuotta.
Bakteriofagit
ovat bakteereissa lisääntyviä viruksia. Bioteknologiassa bakteereista on paljon
hyötyä. Esim ihmisen insuliinia valmistetaan bakteereissa.
Bakteereista on muille eliöille hyötyä ja haittaa
Toisenvaraiset
bakteerit voivat toimia hajottajina ekosyteemeissä, elää mutualistisissa eli
molempia osapuolia hyödyttävissä suhteissa muiden eliöiden kanssa tai olla
patogeenisiä eli taudinaiheuttajia. Esimerkkinä mutualistisesta suhteesta ovat
ihmisen paksusuolessa elävät bakteerit, jotka tuottavat ihmisen käyttöön K- ja
B12-vitamiineja. B12-vitamiinia tarvitaan uusien punasolujen muodostumisessaja
K-vitamiinia veren hyytymisessä. Lisäksi ihmisen suolistobakteerit estävät
haitallisten bakteerien kiinnittymisen suoliston seinämään ja edistävät
ravintoaineiden imeytymistä.
Suuri osa alkueläimistä on tauteja aiheuttavia loisia
Alkueläimet
ovat yksisoluisia tumallisia, liikkumiskykyisiä eliöitä, joiden soluissa ei ole
soluseinää eikä viherhiukkasia, ja ne ovat toisenvaraisia. Ne elävät kosteissa
ympäristöissä. Alkueläimet lisääntyvät suvuttomasti jakautumalla kahtia tai
monistumalla isäntäeläimessään. Epäedullisissa olosuhteissa ne voivat muuttua
lepovaiheiksi ja säilyä siten hengissä.
Malaria
on yksi eniten kuolonuhreja vaativista eläintaudeista. Malarian aiheuttaa
alkueläimiin kuuluva malarialoisio, joka lisääntyy ihmisen erytrosyyteissä.
Hyttyset toimivat malarialoision väli-isäntänä ja taudin levittäjänä.
Kun
naarashyttynen ihmee ihmisen verta, se siirtää samalla elimistössään olevia
malarialoisioita ihmisen verenkiertoon. Loisiot asettuvat maksaan, josta ne
siirtyvät erytrosyytteihin. Malarialoisiot lisääntyvät erytrosyyteissä
monistumalla. Tartunnan saaneet erytrosyytit hajoavat ja malarialoisiot
siirtyvät vereen tartuttamaan uusia erytrosyyttejä. Tässä vaiheessa
malarialoisioiden myrkylliset aineenvaihduntatuotteet aiheuttavat korkean
kuumeen.
Yksisoluiset levät ovat tärkeitä tuottajia
Yhteyttäessään
levät sitovat samalla ilmakehän hiilidioksidia ja toimivat siten hiilinieluina.
Levien hyödyntämistä bioenergian tuotannossa tutkitaan innokkaasti, koska levät
tuottavat enemmän biomassaa pinta-alayksikköä kohti kuin mitkään muut
omavaraiset eliöt.
Hiiva- ja homesienet ovat toisenvaraisia
Hiiva-
ja homesoluissa on solukalvon ulkopuolella kitiinistä koostuva soluseinä, eikä
niillä ole viherhiukkasia. Hiivasoluissa on kromosomien lisäksi DNA:sta
rakentuvia plasmidirenkaita. Suurin osa home- ja hiivasienistä on loisia tai
hajottajia. Jotkin niistä ovat taudinaiheuttajia. Bioteknologiassa hyödynnetään
sekä hiiva- että homesieniä. Niitä voidaan käyttää biologisina
tuotantolaitoksina: homeiden avulla
tuotetaan antibiootteja ja hiivojen avulla valmistetaan esim alkoholia.
Mikrobien ja muiden eliöiden evoluutio on kiinteässä yhteydessä toisiinsa
Ilman
mikrobeja ei maapallolla voisi olla nykyisenkaltaista elämää. Arkit vaikuttivat
maapallon ilmakehän syntyyn, koska osa niistä tuotti muinaiseen kaasukehään
metaania. Syanobakteerit olivat ensimmäisiä fotosynteesiin kykeneviä eliöitä.
Niiden toiminnan tuloksena kaasukehään vapautunut happi reagoi metaanin kanssa,
jolloin syntyi hiilidioksidia ja vettä. Hapen määrän lisääntyminen hävitti
muutkin elämälle myrkylliset kaasut kaasukehästä. Yläilmakehään syntyi
otsonikerros, joka muodosti suojan haitallista UV-säteilyä vastaan.
Ihmisen
eläminen läheisessä yhteydessä kotieläinten kanssa lisäsi mikrobien siirtymistä
eläimistä ihmisiin. Eläimistä ihmiseen siirtyviä tauteja kutsutaan
zoonooseiksi. Esim punkkien levittämä borrelioosi ja erään alkueläimen
levittämä unitauti. Ihmiskuntaa muokanneita mikrobien aiheuttamia tauteja ovat
olleet mm. rutto, lepra ja malaria.
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti