Porównanie organizmów prokariotycznych

Bakterie i archeowce, choć pozornie podobne, mają istotne różnice w swojej budowie komórkowej. Bakterie mają DNA nawinięte na białka niehistonowe i geny bez odcinków niekodujących, natomiast archeowce posiadają białka histonowe i często odcinki niekodujące w genach.

Ściana komórkowa bakterii zbudowana jest głównie z peptydoglikanu (mureiny), podczas gdy archeowce nie zawierają peptydoglikanów, ale mogą mieć ochronną warstwę S zbudowaną z białek. Różnią się również strukturą lipidów błonowych – bakterie mają proste kwasy tłuszczowe połączone wiązaniami estrowymi, archeowce – rozgałęzione.

Komórka bakteryjna ma charakterystyczną budowę, na którą składają się: ściana komórkowa, błona komórkowa, fimbrie i pilusy (umożliwiające przyczepianie się do podłoża i koniugację), rzęski (odpowiadające za ruch), cytozol, materiał genetyczny (chromosom bakteryjny i plazmidy) oraz rybosomy. U bakterii fotosyntezujących występują również tylakoidy.

Warto zapamiętać! Barwienie metodą Grama to kluczowa technika identyfikacji bakterii. Bakterie gram-dodatnie zabarwiają się na fioletowo (zatrzymują barwnik w grubej warstwie mureiny), a gram-ujemne na czerwono (fiolet jest wypłukiwany z cienkiej warstwy mureiny).

Porównanie bakterii i ich odżywianie

Bakterie gram-dodatnie mają grubą ścianę komórkową zbudowaną z kilku warstw mureiny i zawierają kwasy tejchowe, ale nie posiadają błony zewnętrznej. Z kolei bakterie gram-ujemne mają cienką ścianę z jednej warstwy mureiny, nie zawierają kwasów tejchowych, ale posiadają błonę zewnętrzną.

Bakterie heterotroficzne odżywiają się osmotroficznie – wydzielają enzymy trawiące złożone związki organiczne, a następnie wchłaniają produkty trawienia. Wyróżniamy wśród nich:

• Pasożyty (np. Streptococcus) – czerpią korzyści kosztem żywiciela
• Symbionty (np. bakterie w żołądkach przeżuwaczy rozkładające celulozę) – obie strony czerpią korzyści
• Saprobionty (np. bakterie glebowe Bacillus) – rozkładają martwą materię organiczną

Bakterie autotroficzne potrafią wytwarzać związki organiczne ze związków nieorganicznych. Fotoautotrofy wykorzystują do tego energię słoneczną (jak sinice przeprowadzające fotosyntezę oksygeniczną czy bakterie zielone przeprowadzające fotosyntezę anoksygeniczną). Chemoautotrofy natomiast wykorzystują energię chemiczną (np. bakterie Nitrobacter utleniające azotan(III) do azotanu(V)).

Ciekawostka! Sinice, które należą do fotoautotrofów, mają oprócz chlorofilu a także inne barwniki, jak fikoerytryna i fikocyjanina, co nadaje im charakterystyczne zabarwienie.

Oddychanie i rozmnażanie bakterii

Bakterie wykorzystują różne sposoby oddychania w zależności od środowiska. Oddychanie tlenowe zachodzi w cytozolu i błonie komórkowej, gdzie akceptorem elektronów jest tlen (np. u sinic). Przy oddychaniu beztlenowym akceptorem elektronów może być azotan(V) (bakterie denitryfikacyjne). Bakterie mogą też przeprowadzać fermentację mleczanową (Lactobacillus) lub alkoholową (Sarcina) w cytozolu.

Rozmnażanie bakterii zachodzi wyłącznie przez podział komórki, co prowadzi do zwiększenia ich liczby. Natomiast procesy płciowe zapewniają rekombinację materiału genetycznego, ale nie zwiększają liczby komórek. Do procesów płciowych należą:

• Koniugacja – przekazywanie plazmidów między dwiema komórkami
• Transformacja – pobieranie wolnego DNA z podłoża
• Transdukcja – przekazywanie DNA za pośrednictwem bakteriofagów

W niekorzystnych warunkach bakterie tworzą formy przetrwalnikowe. Mogą to być cysty (powstające przez odwodnienie i otoczenie grubą ścianą całej komórki) lub endospory (tworzące się w wyniku nierównego podziału komórki, gdzie mniejsza część otacza się grubą ścianą).

Zapamiętaj! Zdolność tworzenia endospor to ważny mechanizm przetrwania bakterii, który pozwala im przetrwać nawet w ekstremalnie niekorzystnych warunkach przez długi czas.