Ulike typer bakterier dyrkes på ulike vekstmedier i petriskål. av /Shutterstock. Begrenset gjenbruk

bakterier

Skjematisk fremstilling av bakterier som forårsaker sykdom hos mennesker. Staphylococcus aureus og Streptococcus pyogenes forårsaker hudinfeksjoner. Streptococcus pneumoniae, eller pneumokokken, og Klebsiella pneumoniae forårsaker lungebetennelse. Bordetella pertussis og Corynebacterium diphtheriae forårsaker henholdsvis kikhoste og difteri. Helicobacter pylori gir magesår, Clostridium botulinum gir botulisme, Clostridium tetani gir stivkrampe, Neisseria gonorrheae gir gonorré og Treponema pallidum gir syfilis.

Ulike bakterier som forårsaker sykdom hos mennesker.
Av /Shutterstock.

Bakterier er en type mikroorganisme og utgjør et eget rike ved siden av blant annet dyreriket og planteriket. Noen bakterier kan forårsake alvorlig sykdom hos både mennesker og dyr. Allikevel ville vårt liv på Jorden være utenkelig uten de utallige typer harmløse og til og med nyttige bakteriene som finnes. Mye tyder på at bakterier har spilt en essensiell rolle i å gjøre Jorden levelig også for andre vesener, helt fra den gang det oppstod liv på kloden.

Faktaboks

Uttale
baktˈerier
Etymologi
gresk bakterion, ‘liten stav’

Bakteriene var antagelig de første levende organismer på Jorden. Det er funnet fossile bakterier som er 3,5 milliarder år gamle. De eldste dyrefossilene som er funnet, er til sammenligning 700 millioner år gamle. Bakterier finnes overalt i naturen, i jord og vann, på dyrs og menneskers hud og slimhinner og i deres fordøyelseskanal, og i store mengder. Det er beskrevet over 10 000 arter, mange er fremdeles ukjente. Som andre organismer kan bakterier deles inn i arter, slekter, familier og ordener.

Struktur og egenskaper

Form og anordning av forskjellige bakterier.

.
Lisens: Begrenset gjenbruk

Bakterier klassifiseres verken som planter eller dyr, men regnes som et eget rike (Eubacteria). De mangler avgrenset cellekjerne og kalles derfor prokaryote, til forskjell fra eukaryote organismer, som har cellekjerne. En bakterie består av én enkelt celle og har en størrelse på fra 0,5 til 10 mikron (1 mikron = 0,001 millimeter).

Bakteriene har cellevegg, og innenfor denne er cellevæsken (cytoplasma). I cellevæsken finnes ribosomer, strukturer hvor proteinene, cellens byggestener, dannes. Arvestoffet, DNA, ligger fritt i cytoplasma og er ikke organisert i noen egentlig kjerne. Cellevæsken, cytoplasma, er også omringet av en membran, som er semipermeabel (delvis gjennomtrengelig), det vil si at den tillater noen stoffer å trenge gjennom, men ikke andre. Det opptas vann og nødvendige næringsstoffer. Dessuten utskilles avfallsstoffer og også enzymer som skal påvirke omgivelsene i nyttig retning for bakteriene.

Bakterier kan være runde (kokker), avlange (staver), krumme, kommaformede (vibrioner), og skrueformede (spiriller, spiroketer og andre). Hos mange arter henger bakteriene sammen to og to etter deling, eller i tetrader. Andre ganger dannes kjeder, såkalte streptokokker (av gresk streptos, 'kjede'). Stafylokokkene ligger sammen i hauger (av gresk stafylos, 'drueklase').

Arvestoff og formering

Bakterie. Skisse over mekanismer for kromosomal genoverføring hos bakterier.

Av /Store medisinske leksikon ※.

Hos de fleste bakterier hvor dette har vært undersøkt, består arvematerialet bare av et eneste kromosom, en lang, ringformet dobbelspiral av deoksyribonukleinsyre (DNA) som er rundt en millimeter lang. Her sitter genene etter hverandre i fast rekkefølge som perler på en snor. Før bakterien deler seg, skjer det en fordobling av DNA (replikasjon) slik at hver ny bakterie får samme gener og egenskaper. Bakterier formerer seg ved to-deling.

Selv om det ikke skjer noen kjønnet formering hos bakterier, overføres arvemateriale ofte mellom bakterier ved hjelp av tre viktige prosesser:

Sporedannelse

Noen bakterier kan under bestemte forhold gå over i et hvilestadium som kalles sporer (endosporer) og som har en meget fast sporevegg og et lavt innhold av vann. De er motstandsdyktige mot varme, lys, inntørking, desinfeksjonsmidler, har en ytterst lav stoffskifteaktivitet og kan leve i årevis.

Noen sporer kan tåle koking i lang tid og må oppvarmes til 110–120 °C i mettet vanndamp for å bli avlivet. Deres funksjon synes å være å holde arten i live under ugunstige ytre forhold. Når sporen kommer over i et gunstig miljø, spirer den og vokser ut til en bakterie.

Begevelighet

Skisse over strukturene i en bakterie under deling.

Bakterier
Av .
Lisens: Begrenset gjenbruk

Noen bakterier kan bevege seg ved hjelp av ulike typer bevegelsesorganer. Noen har spiralformede tråder av protein, såkalte flageller, andre har fimbrier, tynne utløpere som stråler ut fra overflaten. Slike utløpere er viktige for bakteriers gruppeatferd og -bevegelse, og også for deres evne til å gjennomgå transformasjon og til å feste seg til slimhinner og gi infeksjon.

Sykdomsfremkallende egenskaper

I forhold til den store mengden forskjellige bakteriearter som finnes, er det bare en meget liten del som kan forårsake sykdom hos mennesker. Disse bakteriene kalles patogene. Den sykdomsfremkallende virkningen skyldes i stor grad giftige stoffer (toksiner) som bakteriene danner og frigjør under vekst (eksotoksiner) eller som frigjøres når bakteriene dør (endotoksiner, lipopolysakkarider (LPS)).

Det finnes også en rekke andre faktorer som gjør bakterier sykdomsfremkallende. Fimbrier, hårlignende strukturer på bakterieoverflaten, gjør at de kan feste seg på celler, som forutsetning for infeksjon. En karbohydratholdig kapsel kan beskytte bakterien mot kroppens forsvarsmekanismer. Mange bakterier har en slimkapsel som beskytter dem mot organismens forsvar, særlig hvite blodceller, og som derved gjør det mulig for bakteriene å vokse i vertsorganismen. Ett eksempel er pneumokokkene. Mister de kapselen, blir de uskadelige.

Bakteriene kan overleve inne i mange menneskeceller, godt beskyttet fra immunsystemet. Bakteriene kan også variere sine overflatestrukturer hyppig, slik at de forandrer seg raskt og «lurer» kroppens immunforsvar og ikke blir gjenkjent.

Balansen mellom bakterier og vert

Bakterier formerer seg vanligvis ved todeling, som her hos tarmbakterien Escherichia coli. 16 500 ganger forstørret. Bildet er hentet fra papirleksikonet Store norske leksikon, utgitt 2005-2007.

Motstandskraften (resistensen) mot bakterieinfeksjoner veksler fra menneske til menneske, og det enkelte individs resistens varierer også avhengig av ytre og indre faktorer. De enkelte bakteriers evne til å fremkalle sykdom (virulens) veksler også fra tid til annen, blant annet avhengig av miljøet de lever i. Avgjørende for utfallet av en infeksjon er forholdet mellom verten (mennesket) og inntrengeren (bakterien). Av og til blir det fredelig sameksistens og andre ganger krig med forskjellig utfall.

Normalflora

Daglig tilføres kroppen vår millioner av nye bakterier, hvorav noen er harmløse og noen er skadelige. I luftveiene, fordøyelseskanalen, på huden og på slimhinnene lever det også utallige bakterier. Disse utgjør vår normalflora og kan gi en viss beskyttelse mot sykdomsfremkallende bakterier. Mange av de lever til og med i symbiose med oss, det vil si at både vi og bakteriene har nytte av at bakteriene lever i og på organismen vår.

Økologi

Bakterien Legionella pneumophila er årsak til alvorlig infeksjonssykdom, med blant annet lungebetennelse. Den kan for eksempel finnes i luftfuktings- og luftforbedringsanlegg som ikke renses godt nok. 90 000 ganger forstørret. Bildet er hentet fra papirleksikonet Store norske leksikon, utgitt 2005-2007.

Bakterier har et livlig stoffskifte, men bruker bare en liten del av den frigjorte energien til egne formål. Derfor fremkaller bakterier uforholdsmessig store kjemiske forandringer i miljøet i forhold til størrelsen. En del av stoffskiftet foregår inne i bakteriene, men det meste foregår i det omgivende miljø ved enzymer som de skiller ut og som virker på egen hånd uten hensyn til bakterienes egentlige behov.

Bakterier har et rikt utstyr av enzymer og kan utføre et bredt register av biokjemiske reaksjoner. Noen bakterier produserer pigmenter, gule, røde, grønne, blå og så videre, andre kan produsere lysfenomener, luminescens. Hver bakterieart har et karakteristisk stoffskifte, slik at undersøkelse av dette kan brukes i identifikasjonen.

Bakterier kan dyrkes i forskjellige kunstige medier, flytende eller faste (ofte med polysakkaridet agar som stivnemiddel). Næringsbehovet er meget variert. Man skjelner mellom autotrofe bakterier, som klarer seg med enkle uorganiske næringsmidler og til dels kan bli hemmet i veksten av organisk stoff, og heterotrofe bakterier, som trenger mer eller mindre sammensatte organiske stoffer. Blant de siste er det mange variasjoner. Noen greier seg med enkle stoffer som glukose eller sitrat, andre trenger bestemte aminosyrer, vitaminer eller andre vekstfaktorer, og noen er så kresne at de ikke vil vokse uten blod eller andre animalske væsker i mediet. Også fastleggelse av næringsbehovene brukes i identifikasjonen.

Noen bakterier vokser bare i nærvær av fritt oksygen, obligat aerobe bakterier, andre bare hvis alt oksygen er fjernet fra miljøet, obligat anaerobe bakterier, men de fleste kan vokse både med og uten oksygen, fakultativt anaerobe bakterier. Under vekst uten oksygen tar bakteriene sin energi ved overføring av oksygen fra en organisk forbindelse til en annen.

Bakterier kan videre deles inn i saprofytter, som lever av dødt organisk materiale, og parasitter, som kan snylte på andre levende organismer og ofte fremkaller sykdom hos verten. Saprofyttene spiller en viktig rolle i naturen ved å nedbryte organiske stoffer i dødt organisk materiale og derved gjøre dem tilgjengelige for plantene.

En meget viktig rolle spiller jordbakterier, som er spesialisert for nitrogenomsetning: nitrifikasjon, denitrifikasjon, fiksering av atmosfærisk nitrogen. Mange av disse bakterier er nødvendige forutsetninger for plantevekst og dermed for utviklingen av høyere organisk liv.

Blant parasittene kan noen veksle mellom liv som parasitt og som saprofytt. Andre er helt avhengige av vertsorganismen og kan bare leve som snyltere. Noen parasitter er uskadelige for verten og lever bare av avfallsstoffer og av små mengder av vertens næring, kommensalisme. Andre kan leilighetsvis fremkalle sykdom hos verten, og noen gjør det alltid. Dette kan skje ved at parasitten vokser inne i vertsorganismen og skader denne ved sitt stoffskifte.

Bruk

Escherichia coli er en stavformet, gramnegativ bakterie som er vanlig i tarmkanalen hos mennesker og dyr. Det er den bakterien som er mest brukt ved genetiske forsøk. Bildet er hentet fra papirleksikonet Store norske leksikon, utgitt 2005-2007.

Bakterienes stoffskifte kan utnyttes i næringsmiddelproduksjon, forskjellige gjæringsprosesser eller fermentering, for eksempel i produksjon av meieriprodukter og spekemat, der det tilsettes spesielle startkulturer av kjente bakterier, og industri. Bakterier brukes også i bioteknologi, i produksjon av legemidler og i miljøteknologi, for eksempel biologisk rensing av kloakk.

Gjennom rekombinante DNA-teknikker har bakterier fått et nytt og uhyre viktig anvendelsesområde. Bakteriene tilføres bæremolekyler med DNA-sekvenser som koder for visse gener som er ønskelige. Dette genetiske materialet kan lett forandres og oppformeres i bakterien, slik at det kan studeres videre og brukes i produksjon av proteiner. Ved hjelp av slik teknikk produseres for eksempel insulin. Bakterier lager menneskeinsulin fra arveanlegget for insulin som er tatt fra mennesket og klonet inn i bakterien.

Historikk

Størrelsesforholdet mellom en rød blodcelle og noen mikroorganismer (fem bakterietyper og to virustyper). 1 μm = 1/1000 mm. A) Koldbrannbakterier. B) Miltbrannbakterier. C) Tyfoidbakterier. D) Haemophilus influenzae. E) Kokker. F) Koppevirus. G) Munn- og klovsykevirus.

Av /Store norske leksikon ※.

Så tidlig som på 1500-tallet antok man at det eksisterte et «smittsomt stoff» som lett kunne spre sykdom. Hollenderen Anton van Leeuwenhoek (1632–1723) var den første som tegnet bakterier som han observerte gjennom sitt primitive mikroskop. Det var imidlertid Louis Pasteur og Robert Koch som skapte en virkelig bakteriologisk vitenskap. De store fremskrittene som er gjort i genetikk og biokjemi, skyldes i stor utstrekning studiet av bakterier.

Louis Pasteur (1822–1895) utarbeidet metoder for å kunne sterilisere eller pasteurisere instrumenter, glass, næringsmidler og lignende som ble brukt i hans laboratorium. Blant hans viktigste resultater var bruken av «svekkede» sykdomsbakterier. Han innførte også uttrykket «vaksinasjon» for innsprøyting av serum fra kukopper, noe som første gang ble utført av Edward Jenner (1749–1823) i 1796. Ignaz Semmelweis (1818–1865) utforsket spredningen av barselfeber. Joseph Lister (1827–1912) etablerte begrepet «desinfeksjon».

I 1905 oppdaget Paul Ehrlich (1854–1915) at bakterier kan være meget følsomme for arsenforbindelser som ikke er skadelige for den menneskelige organisme. Salvarsan viste seg å være dødelig for spiroketen Treponema pallidum, som forårsaker syfilis. Ehrlich ble tildelt Nobelprisen i medisin i 1908. Louis Pasteur oppdaget at ulike mikroorganismer var i stand til å ødelegge hverandre. Dette kalles antibiose. Men denne oppdagelsen ble først tatt i bruk i praktisk medisin da sir Alexander Fleming (1881–1955) oppdaget at muggsoppen Penicillium notatum ødela bakteriekulturen hans. Dette førte i 1929 til isolering av det nå velkjente antibiotikumet penicillin. Mye arbeid var nødvendig for å få det til å bli praktisk anvendelig, og penicillin ble først brukt i stor utstrekning under andre verdenskrig. I 1945 ble Fleming tildelt Nobelprisen i medisin.

I 1935 oppdaget Gerhard Domagk (1895–1964) prontosil med dets hemmende virkning på bakteriekulturer, og sulfapreparatenes æra var begynt. Sulfapreparater kan hemme dannelsen av folsyre i bakterier, og folsyre er uunnværlig for mange bakterier. Mangel på denne livsviktige syren hindrer veksten av disse bakteriene også i menneskekroppen, og sulfapreparatene kan derfor brukes til å behandle infeksjoner.

Etter hvert har nye antibiotika blitt utviklet. Målet er å finne eller utvikle stoffer som virker hemmende eller drepende på bakteriene selektivt, uten å skade vertscellene. Enkelte antibiotika virker ved å blokkere ribosomfunksjonen. Andre virker på celleveggdannelsen, stoffskiftet eller nukleinsyredannelsen.

Dyrking og undersøkelse av bakterier

Streptokokker er grampositive, kuleformede eller ovale bakterier som opptrer i kjeder. Mange arter er sykdomsfremkallende. Bildet er hentet fra papirleksikonet Store norske leksikon, utgitt 2005-2007.

Fordi bakterier er så små er det nødvendig å ha mange nok for å kunne undersøke dem. De fleste bakterier lar seg dyrke, og dette er den vanligste måten å påvise bakterier. Bakterier har forskjellige vekstkrav og næringsmediet må tilpasses de bakteriene man skal ha tak i.

Når man har dyrket frem bakteriene man ønsker å undersøke kan man bruke mikroskop for å studere dem. Dette kan gi et inntrykk av utseendet og bevegelighet, men for å få mer informasjon er det ofte nødvendig å farge bakteriene. Det fins en rekke metoder for å farge bakterier, men den mest brukte metoden er Gram-farging.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer (3)

skrev Tor Stian Holte

Jeg finner ikke oppslagsordet mikrobiom i Store norske leksikon. Det står lite om samspillet mellom vert og bakterier og bakteriene i mellom. I tillegg til å kunne være farlige eller ufarlige, kan være bakterier være nyttige eller nødvendige. Dette er en del av bakterienes økologi og vertenes helse. Opplysningene om at mye av stoffskifte til deres foregår utenfor bakteriene, er viktig for å forstå samspillet mellom bakterier og vert. Det er for enkelt å tro at mekanismen bare består i at de snille bakteriene går løs på de slemme og kverker dem. De snille bakteriene endrer miljøet i verten, og dette endrer balansen mellom bakterieartene.

svarte Kjell-Olav Hovde

Hei Tor Stian. Takk for relevant og godt innspill. I høst har vi hatt et ryddeprosjekt i mikrobiologien for å skaffe oss oversikt over hva som finnes i Store medisinske og Store norske. Det er en god del overlappende artikler, og vi har begynt med å slå sammen dubletter slik at vi står igjen med én artikkel. I vårsemesteret skal vi i gang med revisjon og nyskriving, og da er mikrobiom et begrep vi setter på lista. Du er hjertelig velkommen til å foreslå en artikkel om mikrobiom, men den vil først blir evaluert når vi kommer i gang med revisjonen. Hilsen Kjell-Olav i redaksjonen

skrev Lars Nygaard

"De eldste dyrefossilene som er funnet, er til sammenligning 700 millioner år gamle." Det skal vel være 600 millioner, så vidt jeg kan skjønne. "Andre mikroorganismer er eukaryote og tilhører soppene, algene eller protozoene." Jeg skønnner at man må forenkle, men det blir litt voldsomt å utelate arkene, som er et helt domene. Noen velger jo å ta med arkene som en type bakterier, men da må det i så fall presiseres ett eller annet sted i artikkelen om opplysningene også gjelder for dem. "De er imidlertid prokaryote og har en cellevegg som minner om bakterienes." Det er jo strengt tatt riktig, men kan virke litt forvirrende. Det bør vel stå "en cellevegg av samme type som andre bakterier" eller noe lignende. Mvh, Lars Nygaard

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg