BAKTERID

1. BAKTERID Koostas Kersti Veskimets

2. Bakterid – prokarüoodid ehk eeltuumsed • bakterioloogia • mikrobioloogia

3. Antoni van Leeuwenhoek teatas 1683.a., et hambakatu sees on palju väikesi, elavaid, üsna liikuvaid pisiolendeid - animalculeid Ei käinud ülikoolis ega kirjutanud oma elu jooksul ühtki raamatut. Riidekaupmees. Oma kõige tähtsamat läätsede ettevalmistamise saladust ta ei pannudki kusagile kirja, teatades, et jätab selle vaid enese teada. Sellepärast ei suutnud pärast tema surma keegi analoogilisi mikroskoope valmistada. Alles 1957 selgus, et kui poleerimise asemel klaasikihid kokku sulatada, saadakse samasugune tulemus. 9 on veel säilinud. http://www.partsofmicroscope.net/microscope

4. L.Pasteur(1822-1895) 1857. a tõestas bakterite olemasolu käärimisprotsessi käivitajatena

5. Pastöriseerimise protsess on tema järgi nime saanud. Pasteur töötas veini-, õlle- ja juustutööstuses, avastas, et kääritajad on pärmid, mida võib kuumutamine tappa. 1878. a jõudis ta haiguste juurde. Jõudis tõeni, et haigus – see on elusorganismidest põhjustatud. Varem ei teatud, et haigus levib näiteks reostunud veega... Nüüd oli vaja need ainult ära tunda ning vaktsiinid, ravimid neile välja mõelda... Marutaudi võitmine tegi Pasteurist pühaku. 1888. a loodi Pasteuri instituut.

6. Kas Eesti teadlased ennetasidLouis Pasteuri?Ilo Käbin • 1857 avaldas Tartu arst-loomaarst prof. Friedrich Brauellesimesena maailmas publikatsiooni nii loomal kui ka inimesel haigust tekitavast mikroobist, kes põhjustab antraksit ehk siberi katku. Toda sensatsioonilist sündmust võib pidada  bakterioloogiaalguseks. • Steriliseeritud kummikinnaste kasutuselevõtmine Tartus 1897. aastal oli tegelikult viimane lüli sündmusteahelas, mis sai alguse 40 aastat varem ja samuti Tartus. • Ligikaudu samal ajal alanud töödega tõestas mõned aastad hiljem prantsuse keemikLouis Pasteur, et käärimine ja roiskumine pole keemilised protsessid, nagu varem arvati, vaid neid põhjustavad mikroobid. • Täpsemalt vaata: http://www.horisont.ee/arhiiv_1996_1999/dets_8_97/pasteur.html

7. R. Koch1843 – 1910 Uuris siberi katku, tuberkuloosi, koolerat. Kirurgiahaiglas oli suurem tõenäosus surra kui inglise sõduril Waterloo lahinguväljal. Miks? Eelkõige nakkus. 1867.a nõudis J.Lister antiseptilisi meetodeid. Läks ligi 10 aastat...

8. 1928.a. A. Fleming avastas penitsilliini, kuid ta ei töötanud välja antibiootikumi. Antibiootikumina läks see käiku USA-s sõjast naasnud sõdurite raviks.

9. Tegelikult on nad sellised, neil puuduvad tuum ja teised membraaniga ümbritsetud organellid. Bakterid nõelaotsal http://www.google.ee/imgres?imgurl=http://mrbarlow.files.wordpress.com/2008/10/bacteria-on-a-pin.jpg

10. Kapsel Piilid Kest Membraan Bakteriraku ehitus Ribosoomid Vibur Plasmiid

11. Bakteriraku ehitusVaata viburi ehitust ja tööd (5min): http://www.youtube.com/watch?v=Ey7Emmddf7Y

12. Bakterikromosoom. Bakteritel on kogu geneetiline informatsioon ühes kromosoomis. Bakterikromosoom on rõngasmolekul, mis esineb teatud raku piirkonnas, mida nimetatakse nukleoidiks. Näiteks E. coli kromosoomi pikkuseks on 1100 mm, raku enda diameeter on aga ainult 1-2 mm, mistõttu kromosoom on ligi 1000 korda lühemaks kokku pakitud. DNA rõngasmolekul on kokku volditud, nii et moodustub 50-100 lingu. Genoomi voltimisel osalevad nii RNA kui ka valgud. Ühe DNA lingu moodustavad ligikaudu 40000 aluspaari. Selline DNA linge sisaldav struktuur suurendab kromosoomi kompaktsust aga ainult 10 korda. DNA kompaktsemaks muutmisel on oluline roll DNA superspiralisatsioonil.

13. Bakteri “suur DNA”

14. Bakteri rõngaskromosoom (suur DNA) ja plasmiid ehk väike rõngas DNA Plasmiidis on geenid, mis võimaldavad bakteril ekstreemsetes oludes toime tulla. Ilma plasmiidita bakter on elujõuline. Plasmiide võib olla ka mitu.

15. Escherichia coligeneetiline kaart

16. Bakterite konjugatsioonVaata: http://www.youtube.com/watch?v=EtxkcSGU698

17. Bakterid seksivad Konjugatsioon, aga liiga lihtne Vaata konjugatsiooni (ragiseb)

18. Bakterite konjugatsioon Kloneerimine (restriktsioon, transformatsioon jne

19. TransformatsioonBakteritel on ka võime lihtsalt võtta sisse võõrast DNA-d.See on looduslik protsess näit.Bacillus subtilisLaboris kasutatakse, et geneetiliselt muudetud plasmiid viia bakterisse, selleks muudetakse rakud kompetentseteks (vastuvõtlikeks) keemiliste ainetega mõjutades.Vaata, kuidas seda tehakse:http://www.youtube.com/watch?v=fMqEc2lmQ-Q&feature=related

20. Lactobacillum Limabakterid

21. Kuidas bakterid energiat saavad? Väga erineval viisil: Autotroofid … kemosünteesil või fotosünteesil Heterotroofid … anaeroobsel oksüdatsioonil e. kääritades või aeroobsel oksüdatsioonil

22. Endospoori moodustumine Vaata spoori moodustumist, tekstiga Vaata spoori tekkimist

23. Endospoori moodustumine

24. Bakterid on kõige kauem elavad organismid! Endospoore on leitud: 112 000 a. vanusest mastodoni soolestikust. 200 000 a. vanusest jääkilbist. Ja veel ...

25. 250 000 000 a. vanusest soolakristallist. http://citizenfitz09.blogspot.com/2009/11/250-million-year-old-bacteria.html

26. Teadlased lahendasid surnuist ellu ärkava bakteri saladuse Pariisi ülikooli teadurid tuvastasid senitundmatu geneetilise parandusprotsessi, mis võimaldab bakteril Deinococcus radioduranskorduvalt surra ning ellu ärgata ja omab tohutut potentsiaali muuhulgas ka meditsiinis. D.radiodurans satub regulaarselt kõrge temperatuuri ja UV-kiirguse  mõju alla ning selle genoom killustub seejuures sadadeks DNA-fragmentideks. Ent vaid mõne tunniga suudab D. radiodurans oma genoomi taas üles ehitada ja normaalset elutegevust jätkata. Tegemist on esimese dokumenteeritud juhtumiga, kus elav rakk on kliiniliselt surnud, kuna selle DNA on raiutud tükkideks ja sel puudub igasugune ainevahetus, ent eduka genoomitaaste järel jätkab organism normaalset elutegevust. Uurijad usuvad, et tal on kaks koopiat oma genoomist ning asjaolu, et kiirgus kahjustab DNAd valikuliselt ja kannatada saavad koopiate erinevad genoomipiirkonnad. Kuigi antud protsesside mehhanism on nüüd teadlaste põhjaliku töö tulemusena kindlaks tehtud, on endiselt ka vastuseta küsimusi. Nii näiteks on DNA parandamiseks ja sünteesiks vajalikud valgud, mis samuti saavad päikesekiirguse tõttu kannatada. Radman tunnistas, et see, kuidas bakteril õnnestub "rikkis tööriistu" kasutades end ikkagi taaselustada, on endiselt mõistatus.

27. Fekaalis elavad Salmonella

28. Väga palju Escherichia colit

29. Streptokokk Stafülokokk Tuberkuloositekitaja

30. Escherichia coli vibrioon

31. Botulinus Katkubakter

32. Bakteriraku pooldumine kromosoom Vaata bakterite paljunemist

33. Pooldumiste arv tunnis) võib olla väga suur: • Mitmed bakterid on võimelised poolduma optimaalsetes tingimustes iga 20 min järel (48 h – 4000 korda MAA mass!) Vaata bakterite kasvukõverat: • http://www.youtube.com/watch?v=SuvGpMevLPU • Bakterirakk kaalub ca 10-12 g., 24 tunnine kasv annab 4 800 tonni • Pärmirakkude arv võib kahekordistuda 1 h jooksul • Imetajarakkude arv 24 h jooksul

34. Bakteriraku pooldumine

35. Bakteriraku pooldumine Kromosoom plasmiidid

36. Generatsiooni aeg Generatsiooniaeg iseloomustab bakterite paljunemise kiirust

37. Bakterirakkude tiitrimine (kontsentratsiooni määramine) Baktereid on võimalik kasvatada Petri tassidel, milles on tardunud toitesegu kiht. Kui baktereid on külvatud Petri tassile küllalt hõredalt (ligikaudu 200 – 400 rakku), siis 24 tunni pärast on igast bakterirakust kasvanud üles ligi miljonist rakust koosnev koloonia ehk pesa. Petri tassil = vanglas, seega poolik uuring.

38. Bakterid looduses … garanteerivad ainete ringlemise 1. Lagundajad ehk destruendid mullas – ühes grammis on miljon erinevat liiki - C – ringe,N - ringe P – ringe. Miks nad lagundavad? Mida nad lagundavad? Mis on jääkained? Kellele on jääkained tähtsad? Metagenoomika -sadade tuhandete DNA-ragmentide sekveneerimine mullas vm. Andmete töötlus?

39. 2. Produtsendid ookeanides - tsüanobakterid Plastiidide eellased. Ookeanides peamised orgaanilise aine ja hapniku tootjad, koos vetikatega 75–85% õhuhapnikust. Eelised vetikate ees: reguleerivad sügavust ja pole eriti zooplanktoni toiduks, seovad õhulämmastikku nitraatidesse jt. Mõned tsüanobakterid elavad sümbioosis teatavate seentega, moodustades samblikke . Mõned tsüanobakterid kasutavad elektrondoonoriks vesiniksulfiidi. Enamikul tsüanobakteritel toimub fotosüntees rakumembraani voltides.  Enamik tsüanobaktereid sisaldab klorofülli a ning mitmesuguseid valke, mida nimetatakse fükobiliinideks.

40. Lisalugemine Tsüanobakterid on efektiivsemad fotosünteesijad kui taimed: 1) neil on rakuseinas transpordimolekulid, mis pumpavad süsihappegaasi ja vesinikkarbonaatiooni aktiivselt sisse, taimedel sellised transportvalgud puuduvad. 2) bakterites on ensüüm RuBisCo, mis muundab CO2 süsivesikuteks, on peidetud kinnistesse organellidesse ja seetõttu ei pääse hapnik ensüümiga liituma. Kuid hapnik lõhub orgaanilisi molekule. 3) bakter saab luua vesinikkarbonaatiooni varu, sest anhüdraas, ( ensüüm, mis muudab HCO3 tavaliseks süsihappegaasiks, mis saab seejärel kergesti ära lennata) on peidus organelli – karboksüsoomi sees. Taimedel on anhüdraas vabalt ja seega taimed kaotavad rohkem kogutud süsihappegaasi. Allikas: A. Enevold “Taimed pannakse bakteritelt fotosünteesi õppima”, Imeline Teadus 7/2012

41. 3. Sümbiondid taimede, loomade ja seentega. Inimese nahal on 10¹² (inimese lõhn), suus 10¹º, sooles 10¹³ (500 eri liiki) (flatu), ninas 10³ Soolekepikesed - Escherichia coli Me ei ole kunagi üksi! (Antibakteriaalsed seebid?) Meie soolebakterite toodetud ained ringlevad veres ja mõjutavad meie geenide avaldumist? Meie kehas on 150 korda rohkem bakterite geene kui endi geene! Meie bakterikooslused erinevad väga, kuid abikaasadel tasapisi ühtlustuvad. Mikrobioom - kõikide meis elavate mikroorganismide kogum. (Konservtoidud, emapiim) USA Tervishoiuminist. juures tegutsev terviseamet algatas väga kalli Inimese mikrobioomi projekti. MIKS?

42. USA TervihoiuministeeriumijuurestegutsevterviseametalgatasvägakulukaInimesemikrobioomiprojekti. • 1. Mis on inimesemikrobioom? • 2. Mikssedaprojektirahastati? 1. Mikrobioom on kõikideinimeseselavatemikroorganismidekogum. 2. Loodetaksesaadakasuinimkonnale: a) Haigusteennetamisekspeameteadma, kuidasmeiselavadmikroorganismidsuhtlevadväljastpoolttulnutega. b) Ravimidtoimivaderinevatesinimestesmitteainultseetõttuerinevalt, et me olemegeneetiliselterinevad, vaidkaseetõttu, et me koosnemeerinevatestbakteritest. Loodetakseleidaigaleinimeseleõigeravim. • “Mistoimubmeie peal ja sees?”, C Humphries, Geo 08/2011, lk 100 – 107

43. Mügarbakterid liblikõieliste juurtel – muudavad õhulämmastiku nitraatideks

44. Veise vatsas on tselluloosi lagundajad Veistel kui mäletsejalistel on neljaosaline magu, mille mahukaim osa, vats, on võrreldav bioreaktoriga - seal elab üle 200 erineva bakteri- ja 20 ainurakse loomaliigi.

45. Lisa Soojas ja niiskes, 150–200 liitrit mahutavas vatsas elab üle 200 erineva bakteri- ja 20 ainurakse looma liigi, kes kõik toituvad veise poolt alla neelatud söödast. Piltlikult öeldes, lehma söötes toidame eelkõige tema vatsas elavaid mikroobe ning mida paremini elavad mikroorganismid, seda paremini tunneb ennast ka lehm. Taimede vegetatiivosi söötes tekib rohkesti äädikhapet - piimarasva lähteühend. Taimede generatiivosi (teraviljajahud) söötes tekib propioonhapet, mis on laktoosi lähteühendiks. Seetõttu saame erinevate söötade abil suunata nii vatsas mikroorganismide poolt produtseeritavate laguproduktide teket kui ka nende kasutamist organismi ainevahetuses. Samas peame hoolitsema selle eest, et vatsas tekiks maksimaalne kogus mikroobimassi, mis hiljem soolestikus seedudes varustab looma vajalike aminohapetega, mis on olulised nii keha- kui ka piimavalgu sünteesiks.  Et tänapäeva tarbija soovib valgurikast ja samas väherasvast piima, siis on selle saamist samuti võimalik lehmade söötmise abil suunata. Niiviisi on isegi võimalik muuta piimarasva rasvhappelist koostist tervislikumaks Horisont Nr. 2/2006

46. Lisa Nüüd on Eestiski mitmeid farme, kus piimatoodang lehma kohta onkaheksa ja enam tonni aastas. Eesti Maaülikooli teadlaste tähelepanekud näitavad, et mida rohkem aretatakse veisetõugu andma suuremat toodangut, seda enam nihkub udar tahapoole ja suureneb rasket udarat kandva vaagna osa. Seetõttu on arenenud uued tugevad luulised moodustised, mida lehmal aastakümneid tagasi polnud. Mullikatel tekib 14–15 kuu vanuses istmikukaare nurka luustumistuum, millest areneb iseseisev kindlakujuline paaritu luu, mille Mihkel Jalakas, kes kirjeldas seda veisel esimesena, nimetas vaheistmikuluuks.  • Praeguse lehma vaagnapõhi pöördub sabapoolses osas ülespoole. Muutused vaagnapõhjas ja vaagnaõõne ahenenud ristiläbimõõt teevad aga poegimise raskemaks kui endisaegade lehmadel – nüüd vajab keskmiselt kümnendik poegimistest abistamist. 

47. 4. Patogeenid – "tülitsevad sümbiondid" haigusetekitajad Saphylococcus aureus

48. Lisalugemine Ameerikakodusõjaajalrakendasesimestkordaükslõunaosariikidearsthaavatudsõduriteravisrohelihakärbseid. • 1. Miksjakuidas on rohelihakäbsedolnudkasutuselmeditsiinis? • 2. Mikseelmisesajandi 40-ndatel aastatelloobutinandekasutamisest? • 3. Miks on nadviimaselaastakümneljärjestrohkemkasutustleidnud • 1. Rohelihakärbsevaglad on nekrofiilid, kesmädanevashaavashakkavadtoituma. Nadsöövadärasurnudrakud,tõvastavadbakeridjakõikmuu, misvõivadpõhjustadaraskeidmürgistusi. Lisaksselleleeritvadnadantibiootilisitoimeaineid, missteriliseerivadhaava. Selletulemuselvanastipäästetielusidjaeipidanudjäsemeidamputeerima, sesthaavadparanesid. • 2. Kuna töötativäljatõhusamadbakteritehävitajad – antibiootikumid. • 3. Kuna paljudbakteritüved on muutunudresistentseteksantibiootikumidesuhtes, siisotsitakseuusivõimalusivõitulebpöördudavanademeetoditejuurdetagasi. • “Elagumeditsiin!”, H. Breuer, Geo 06-07/2011, lk 49 - 55

49. Bakterid tungivad haava kaudu organismi.

50. Rakkude võrdlus Prokarüootne rakk Eukarüootne rakk ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… • ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. • Tuum ………………………………………………………………………………………………………………………………………