Bacteriën zijn microscopisch kleine eencellige organismen die gedijen in diverse omgevingen. Deze organismen kunnen in de bodem, de oceaan en in de menselijke darm leven.
De relatie van mensen met bacteriën is complex. Soms helpen bacteriën ons een handje, bijvoorbeeld door melk in yoghurt te stremmen of te helpen bij onze spijsvertering. In andere gevallen zijn bacteriën destructief en veroorzaken ziekten zoals longontsteking en methicilline-resistent Staphylococcus aureus (MRSA).
Structuur
Bacteriën (enkelvoudig: bacterie) worden geclassificeerd als prokaryoten, dit zijn eencellige organismen met een eenvoudige interne structuur zonder kern en bevat DNA dat ofwel vrij zweeft in een gedraaide, draadachtige massa die de nucleoïde wordt genoemd, of afzonderlijk, ronde stukjes genaamd plasmiden. Ribosomen zijn de sferische eenheden in de bacteriële cel waar eiwitten worden samengesteld uit individuele aminozuren met behulp van de informatie die is gecodeerd in ribosomaal RNA.
Bacteriële cellen worden doorgaans omgeven door twee beschermende bedekkingen: een buitenste celwand en een binnenste celmembraan. Bepaalde bacteriën, zoals de mycoplasma's, hebben helemaal geen celwand. Sommige bacteriën hebben mogelijk zelfs een derde, buitenste beschermende laag, de capsule. Zweepachtige extensies bedekken vaak de oppervlakken van bacteriën - lange die flagella worden genoemd of korte die pili worden genoemd - die bacteriën helpen zich te verplaatsen en zich aan een gastheer te hechten.
Classificatie
Er worden een paar verschillende criteria gebruikt om bacteriën te classificeren. De organismen kunnen worden onderscheiden door de aard van hun celwanden, door hun vorm of door verschillen in hun genetische samenstelling.
De Gram-vlek is een test die wordt gebruikt om bacteriën te identificeren aan de hand van de samenstelling van hun celwanden, genoemd naar Hans Christian Gram, die de techniek in 1884 ontwikkelde. De test kleurt Gram-positieve bacteriën, of bacteriën die geen buitenmembraan hebben. Gramnegatieve bacteriën nemen de vlek niet op. Bijvoorbeeld, Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), die longontsteking veroorzaakt, is een Gram-positieve bacterie, maar Escherichia coli (E coli) en Vibrio cholerae, die cholera veroorzaakt, zijn gramnegatieve bacteriën.
Er zijn drie bacteriële basisvormen: ronde bacteriën die kokken worden genoemd (enkelvoud: coccus), cilindrische, capsulevormige die bekend staan als bacillen (enkelvoud: bacillus); en spiraalbacteriën, toepasselijk spirilla genoemd (enkelvoud: spirillum). De vormen en configuraties van bacteriën worden vaak weerspiegeld in hun namen. Bijvoorbeeld het stremmen van melk Lactobacillus acidophilus zijn bacillen en veroorzaken longontsteking S. pneumoniae zijn een ketting van kokken. Sommige bacteriën hebben andere vormen, zoals gesteeld, vierkant of ster.
Reproductie
De meeste bacteriën vermenigvuldigen zich volgens een proces dat binaire splitsing wordt genoemd, volgens het Cornell University College of Agriculture and Life Sciences. In dit proces maakt een enkele bacteriële cel, de 'ouder' genoemd, een kopie van zijn DNA en wordt groter door de cellulaire inhoud te verdubbelen. De cel splitst zich vervolgens uit elkaar, duwt het gedupliceerde materiaal naar buiten en creëert twee identieke "dochtercellen".
Sommige bacteriesoorten, zoals cyanobacteriën en firmicutes, planten zich voort via knopvorming. In dit geval groeit de dochtercel als uitloper van de ouder. Het begint als een klein knobbeltje, groeit tot het even groot is als zijn ouder en splitst zich af.
Het DNA dat wordt gevonden bij ouders en nakomelingen na binaire splitsing of ontluiking is precies hetzelfde. Daarom introduceren bacteriële cellen variatie in hun genetisch materiaal door extra DNA, vaak uit hun omgeving, in hun genoom te integreren. Dit staat bekend als horizontale genoverdracht; de resulterende genetische variatie zorgt ervoor dat bacteriën zich kunnen aanpassen en overleven als hun omgeving verandert.
Er zijn drie manieren waarop horizontale genoverdracht plaatsvindt: transformatie, transductie en conjugatie.
Transformatie is het meest voorkomende proces van horizontale genoverdracht en vindt plaats wanneer korte DNA-fragmenten worden uitgewisseld tussen donoren en ontvangers. Transductie, die meestal alleen plaatsvindt tussen nauw verwante bacteriën, vereist dat de donor en ontvanger DNA overdragen door celoppervlakreceptoren te delen. Vervoeging vereist fysiek contact tussen de celwanden van bacteriën; het DNA wordt overgedragen van de donorcel naar de ontvanger. Door conjugatie kan een bacteriële cel DNA overdragen naar eukaryote cellen (meercellige organismen). Vervoeging helpt bij de verspreiding van antibioticaresistente genen.
Bacteriën bij de menselijke gezondheid en ziekte
Bacteriën kunnen zowel gunstig als schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid. Commensale of "vriendelijke" bacteriën delen ruimte en middelen in ons lichaam en zijn doorgaans behulpzaam. Er zijn ongeveer 10 keer meer microbiële cellen dan menselijke cellen in ons lichaam; de hoogste aantallen microbiële soorten worden in de darmen gevonden, volgens het artikel uit 2012 van microbioloog David A. Relman in Nature.
De menselijke darm is een comfortabele omgeving voor bacteriën, met veel voedingsstoffen die beschikbaar zijn voor hun levensonderhoud. In een reviewartikel uit 2014, gepubliceerd in het American Journal of Gastroenterology, vermelden de auteurs dat darmbacteriën en andere micro-organismen, zoals nuttige stammen van E coli en Streptococcus, helpen bij de spijsvertering, voorkomen kolonisatie door schadelijke pathogenen en helpen het immuunsysteem te ontwikkelen. Bovendien is de verstoring van darmbacteriën in verband gebracht met bepaalde ziektetoestanden. Patiënten met de ziekte van Crohn hebben bijvoorbeeld een verhoogde immuunrespons tegen darmbacteriën, volgens een recensie uit 2003, gepubliceerd in het tijdschrift The Lancet.
Andere bacteriën kunnen infecties veroorzaken. Verschillende bacteriën - variërend van de zogenaamde groep A Streptococcus, Clostridium perfringens (C. perfringens), E coli en S. aureus kan een zeldzame maar ernstige infectie van zacht weefsel veroorzaken, genaamd necrotiserende fasciitis (ook wel vleesetende bacteriën genoemd). Volgens de Centers for Disease Control and Prevention (CDC) beïnvloedt deze infectie de weefsels rond spieren, zenuwen, vet en bloedvaten; het kan worden behandeld, vooral als het vroeg wordt gevangen.
Resistentie tegen antibiotica
Antibiotica worden meestal gebruikt om bacteriële infecties te behandelen. Onjuist en onnodig gebruik van antibiotica heeft de afgelopen jaren echter de verspreiding van verschillende stammen van antibioticaresistente bacteriën bevorderd.
Bij antibioticaresistentie zijn de besmettelijke bacteriën niet meer vatbaar voor voorheen effectieve antibiotica. Volgens de CDC worden jaarlijks minstens 2 miljoen mensen in de Verenigde Staten besmet met antibioticaresistente bacteriën, wat leidt tot de dood van minstens 23.000 mensen.
"Vrijwel elke infectie die u nu kunt bedenken, wordt in verband gebracht met een bepaald niveau van resistentie", zegt dr. Christopher Crnich, arts voor infectieziekten en epidemioloog in het ziekenhuis van de University of Wisconsin Hospitals en het Madison Veterans Affairs Hospital. "Er zijn maar heel weinig infecties die we nu behandelen waar infecties veroorzaakt door resistente bacteriën geen klinische zorg is."
MRSA is bijvoorbeeld een van de beruchtere antibioticaresistente bacteriestammen; het is bestand tegen methicilline en andere antibiotica die worden gebruikt om te behandelen Staphylococcus infecties, die voornamelijk worden verkregen door huidcontact. MRSA-infecties komen voor in zorginstellingen zoals ziekenhuizen en verpleeghuizen, waar het kan leiden tot longontsteking of bloedbaaninfecties. MRSA verspreidt zich ook in de gemeenschap, vooral in situaties waar er veel blootgestelde huid, ander fysiek contact en het gebruik van gedeelde apparatuur is - bijvoorbeeld bij atleten, in tattoo-salons, en in kinderdagverblijven en scholen. Door de gemeenschap verworven MRSA veroorzaakt meestal ernstige huidinfecties.
Een belangrijk aspect van de bestrijding van antibioticaresistentie is voorzichtig te zijn met het gebruik ervan. "Het is zo belangrijk voor ons om intelligent antibiotica te gebruiken," vertelde Crnich WordsSideKick.com. 'Je wilt alleen een antibioticum gebruiken als je een duidelijke bacteriële infectie hebt.'
Dit artikel is op 25 april 2019 bijgewerkt door WordsSideKick-bijdrager Rachel Ross.
