Bacteriën

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
(Doorverwezen vanaf Bacterie)
Ga naar: navigatie, zoeken
Bacteriën
Bacillus subtilis
Bacillus subtilis
Taxonomische indeling
Superrijk: Prokaryota of Monera
Domein
Eubacteriën
Afbeeldingen Bacteriën op Wikimedia Commons Wikimedia Commons
Bacteriën op Wikispecies Wikispecies
Portaal  Portaalicoon   Biologie

De bacteriën of Bacteria (enkelvoud bacterium) vormen een domein van eencellige, soms in kolonies levende micro-organismen. Een bacterie is een prokaryoot en heeft dus geen celkern. Het erfelijke materiaal zweeft rond in het cytoplasma. Het DNA bestaat meestal uit één enkel ringvormig chromosoom, vaak vergezeld van een of meer plasmiden, die eveneens genetische informatie bevatten. Bacteriën kunnen onderling plasmiden uitwisselen (conjugatie), waardoor zij recombineren. Op deze wijze ontstaan voortdurend nieuwe bacterievariëteiten. Bacteriën zijn zo klein dat zij alleen onder een microscoop zichtbaar zijn. Een eigenschap van bacteriën is dat zij zich snel kunnen vermeerderen.

De Bacteria werden vroeger Eubacteria genoemd. In het algemene spraakgebruik wordt meestal geen onderscheid gemaakt tussen Bacteria ("gewone" bacteriën) en Archaea (oerbacteriën), die tezamen de groep prokaryoten vormen. In de taxonomie vormen de Bacteria echter een afzonderlijk domein.

Blauwalgen, blauwwieren of cyanobacteriën horen niet bij de eukaryote algen, maar ze behoren tot de bacteriën. Ze zijn in staat tot fotosynthese.

Algemeen[bewerken]

Bacteriën zijn bijna overal te vinden. De meeste bacteriën zijn niet schadelijk voor de gezondheid. Veel bacteriën doen bijzonder nuttig werk, bijvoorbeeld in onze darmen. Ook worden ze ingezet in de industrie om bijvoorbeeld bepaalde soorten afval af te breken of om medicijnen te maken.

De meeste bacteriën zijn zo'n 1–5 µm (0,001-0,005 mm) lang. De grootte kan per soort echter nogal variëren. De parasitaire bacterie Rickettsia kan 0,1 μm (0,0001 mm) meten, terwijl de "zwavel-etende" reuzebacterie Thiomargarita namibiensis afmetingen tot 750 micrometer (0,75 mm) kan bereiken. Bacteriën zijn de kleinste organismen die nog met een lichtmicroscoop waarneembaar zijn.

Bouw[bewerken]

Structuur van een bacterie

Het inwendige van een bacterie bestaat uit cytoplasma met onder andere het DNA. Het cytoplasma wordt omgeven door een celmembraan. Bij de meeste bacteriesoorten zit hier omheen een celwand op basis van peptidoglycaan. Veel bacteriën kunnen om de celwand nog een kapsel of een slijmlaag of celenvelop hebben. Bacteriën kunnen verder uitsteeksels hebben aan de buitenkant in de vorm van flagellen en/of pili.

Verschillen tussen bacteriën[bewerken]

Bacteriën kunnen op verschillende manieren van elkaar worden onderscheiden.

Onderscheid naar vorm[bewerken]

A. staafvormig, B. bolvormig, C. bolvormig in clusters, D. bolvormig in paren, E. spiraalvormig, F. kommavormig
Bacterievormen

De vorm van de bacteriën wordt gebruikt voor de systematische indeling, zonder dat daardoor tegelijk ook relaties in verwantschap worden aangegeven. Op basis van vorm en ligging kan men al veel bacteriën van elkaar onderscheiden. Zo onderscheidt men coccen, die bolvormig zijn, staven, die een grote variatie in lengte, doorsnede en vorm kunnen hebben en spiraalvormige micro-organismen, die een kurkentrekkerstructuur of kommavorm hebben. De manier waarop de cellen ten opzichte van elkaar liggen kan ook verschillen, doordat na de deling de cellen vaak op karakteristieke wijze bij elkaar blijven liggen.

We onderscheiden:

  • kokken (bolvormige bacteriën), rond van vorm, al of niet losliggend. Voorbeelden Streptococcus, Sarcina.
  • streptokokken, liggen in ketens
  • stafylokokken, liggen in groepjes (druiventrosvorm, van Gr. stafylos)
  • bacillen (staafvormig), bijvoorbeeld nitraatbacterie, pestbacterie.
  • vibrionen (kommabacillen), gebogen staafjes in de vorm van een deel van een spiraal. Voorbeeld Vibrio cholerae.
  • spirillen (spiraalbacteriën), spiraalvormige gewonden staafjes.
  • Straalzwammen, (Actinomyceten), schimmelachtige vormen bestaande uit staafvormige onbeweeglijke cellen. Meestal met straalvormige vertakkingen van zeer dunne lange draden.

Onderscheid naar voedsel[bewerken]

Tussen de bacteriën zijn heterotrofe en autotrofe bacteriën te vinden:

  • Heterotrofe bacteriën moeten organische voedingsstoffen opnemen om te kunnen overleven. Binnen de groep heterotrofe bacteriën kan onderscheid gemaakt worden tussen parasieten en saprofyten.
    • Als een heterotrofe bacterie zijn voedingsstoffen uit een levend wezen haalt en dit organisme er nadeel van heeft, noemt men de bacterie een pathogeen, ziekteverwekker of parasiet.
    • Als de bacterie zijn voedsel uit dood materiaal haalt, wordt het een saprofyt genoemd (sapros = verrot). Deze bacteriën zijn de oorzaak van het rotten van voedsel.
  • Autotrofe bacteriën zijn zelf in staat om organische stoffen te produceren. Ze zijn in te delen naar de energiebron:
    • Fotoautotrofe bacteriën halen door middel van fotosynthese hun energie uit zonlicht. Cyanobacteriën (blauwalgen of blauwwieren) zijn in het bezit van kleurstof fycocyanine, waarmee zij door fotosynthese hun energie kunnen verkrijgen. Zij kunnen bestaan uit losse cellen of zijn verbonden tot draadvormige celgroepen (kolonies), waarin de afzonderlijke bacteriën door een schede worden samengehouden, bijvoorbeeld ijzerbacteriën.
    • Chemoautotrofe bacteriën halen hun energie uit bepaalde stoffen uit hun omgeving.

Onderscheid naar celwand[bewerken]

De celwand van bacteriën bestaat uit peptidoglycaan. Door middel van een Gram-kleuring kan zichtbaar worden gemaakt of deze laag dik of dun is. De celwand ligt naast het binnenin gelegen celmembraan.

  • Bacteriën met een dikke wand van peptidoglycaan. Dit zijn de Gram-positieve bacteriën. Gram-positieve bacteriën hebben meestal geen extra membraan aan de buitenkant van het omhulsel, maar een aantal soorten heeft wel een extra omhullend laagje. Mycobacteria zijn wel Gram-positief, maar hebben aan de buitenkant een hydrofoob wasachtig laagje. Daarom zijn zij alleen goed kleurbaar met een speciale kleurtechniek, zoals de Ziehl-Neelsen-kleuring.
    Bacteriën van het phylum Deinococcus-Thermus zijn Gram-positief, maar hebben wél een extra membraan aan de buitenkant.
  • Bacteriën met een dunne wand van peptidoglycaan. Dit zijn de Gram-negatieve bacteriën, die gewoonlijk een extra membraan aan de buitenkant van het omhulsel hebben. Het buitenmembraan maakt deze bacteriën vaak ziekteverwekkend.
  • Bacteriën zonder celwand. Er zijn bacteriën die van nature geen celwand bezitten, zoals de leden van de klasse Mollicutes, waartoe ook de Mycoplasma’s behoren. Dit zijn parasitair levende bacteriën die binnen in de cellen van hun gastheer leven. Daarnaast zijn er celwandloze bacteriën die zich ontwikkeld hebben uit bacteriën mét een celwand, onder invloed van antibiotica of een andere chemische stof. Deze worden L-vormen genoemd.

Onderscheid naar leefomgeving[bewerken]

Citrobacter freundii

Bacteriën kunnen verschillende eisen stellen aan de omgeving om er te kunnen groeien. Voldoet de omgeving hier niet aan dan zullen bepaalde bacteriën zich niet vestigen of niet groeien. Omgekeerd kunnen gunstige omgevingsfactoren de groei en vermenigvuldiging weer stimuleren.

Temperatuur
Naar gevoeligheid voor temperatuur zijn er drie groepen bacteriën te onderscheiden:
  • psychrofiele bacteriën met een temperatuurbereik van 5° tot 30° Celsius. Deze bacteriën geven problemen bij opslag van voedsel in de koelkast omdat ze bij relatief lage temperaturen nog groeien.
  • mesofiele bacteriën groeien optimaal tussen 15° en 50° Celsius. De meeste bacteriën behoren tot deze groep en zo ook de meeste voor de mens pathogene bacteriën die een optimumtemperatuur van 35° tot 40° Celsius hebben.
  • thermofiele bacteriën waarvan de optimale temperatuur tussen de 50 en 60° Celsius ligt. In hete bronnen worden bacteriën gevonden die kunnen groeien bij temperaturen tot 90 °C.
pH
Wat de gevoeligheid voor de zuurgraad van de omgeving betreft kunnen bacteriën ingedeeld worden als
  • acidogeen is een micro-organisme dat uit voedselbronnen zuur kan vormen, wat de pH dan doet dalen.
  • acidofiel is een micro-organisme dat nog goed kan groeien bij een lage pH.
  • alkalifiel is een micro-organisme dat goed kan groeien bij een hoge pH (9-11).
De meeste bacteriën groeien bij een neutrale pH van 7 en kunnen over het algemeen een pH bereik van 5 tot 8 tolereren.
Osmotische waarde
De osmotische waarde wordt bepaald door de concentratie opgeloste stof in de omgeving.
Zuurstofspanning
Naar hun gevoeligheid voor zuurstofspanning worden bacteriën in vier groepen onderverdeeld:

Voorkomen[bewerken]

Bacteriën komen op zeer veel plaatsen voor, maar 90% huist diep onder de grond, voornamelijk onder zee.[1] Ook bekend is dat sommige bacteriën die normaal op planten leven, tijdelijk kunnen overleven in een extreme omgeving als donderwolken.[2]

Voortplanting[bewerken]

Bacteriën planten zich voort door binaire deling. De bacterie deelt zich in twee cellen zodanig dat de celinhoud van elke nieuwe cel of dochtercel dezelfde is als de moedercel. Er zijn bacteriesoorten die zich onder gunstige omstandigheden elke 20 minuten kunnen delen.

Overleven[bewerken]

De omstandigheden zijn niet altijd ideaal, maar bacteriën hebben veel verschillende strategieën om te overleven. Bij ongunstige omstandigheden kunnen sommige bacteriën endosporen vormen: een inwendig kapsel rond een deel van de celinhoud waarmee ze zelfs na tientallen jaren invriezen of een uur koken toch weten stand te houden. Onder gunstige omstandigheden kiemt uit de endospore een nieuwe bacterie. Veel ziekteverwekkende bacteriën kunnen dit niet. Een andere overlevingsstrategie bestaat eruit dat de hele bacterie zich inkapselt, we noemen dit een cyste. Zo kan de bacterie een kritieke periode overbruggen doordat hij zich tijdelijk in een rusttoestand bevindt.

Bacteriën die diep in de aardkorst leven hebben te kampen met weinig voedselaanbod. In de voedselarme tropische Grote Oceaan, tussen Hawaï en Midden-Amerika, leven op 30 meter diepte sommige aerobe soorten zo traag dat ze in 1.000 jaar slechts een micromol zuurstof per liter water verbruiken. Op 20 meter diepte leven er zo'n 1.000 bacteriën per cm², wat erg weinig is, op nog grotere diepte wordt het onmogelijk om ze te tellen. Er zijn bacteriën bekend die in een sediment leven dat al 66 miljoen jaar begraven is. De hoeveelheid beschikbaar voedsel was er zo gering en de stofwisseling van de bacteriën zo traag, dat de bacteriën zich slechts eens in de duizend jaar delen. Het zijn hiermee de traagste organismen op aarde. Er zijn dus bacteriën in de tropische Grote Oceaan die zuurstof consumeren, maar verwacht wordt dat meeste van deze bacteriën van sulfaat of ijzer leven.[1]

Ziekteverwekkers bij de mens[bewerken]

Vele soorten bacteriën zijn overal aanwezig. Sommigen zijn nooit problematisch, sommigen zijn zelfs nuttig, andere kunnen bij ernstige verzwakking of onder speciale omstandigheden wel eens tot ziekteverschijnselen aanleiding geven (pathogeen), weer andere doen dat geregeld. Bij de celstofwisseling van bacteriën kunnen gifstoffen of toxines ontstaan die soms schadelijk kunnen zijn voor de mens. Er treden dan ziektes op zoals cholera, pest, tetanus. Er zijn veel bacteriën die normaal niet in of op de mens voorkomen en bij contact vaak of altijd tot ziekteverschijnselen leiden. Een groot probleem hierbij is dat bacteriën zich vaak ongemerkt kunnen verspreiden via bacillendragers die zelf geen last van de bacteriën hebben maar wel de bacterie afgeven via ontlasting, urine, bloed en speeksel.

Tegen ziekten die door bacteriën worden veroorzaakt kunnen meestal antibiotica worden gebruikt. De wetenschap die zich bezighoudt met het bestuderen van deze ziekteverwekkers is de medische microbiologie.

Voorbeelden van deze bacteriën of ziekten zijn:

Tabel met medisch van belang zijnde bacteriën[bewerken]

Prokaryoten (volgens Bergey, 1984). (Beperkt tot bacteriën die medisch van belang zijn)
NB: Tabel nog niet compleet!
groep familie geslacht soort beschrijving
Spirocheten Spirochaetaceae Spirochaeta
Treponema T. pallidum Spiraalvormig met fijne windingen, anaeroob
Borrelia B. burgdorferi Spiraalvormig met grove windingen, aeroob
Leptospira L. interrogans Spiraalvormig, fijne windingen, aeroob, sterk beweeglijk
Spirillen en gebogen bacteriën Spirillaceae Spirillum S. minor Spiraalvormig, polytrische, polaire flagellen
Campylobacter C. foetus Eén flagel aan elke pool, micro-aerofiel
Gram-negatieve aerobe kokken
en staafvormige bacteriën
Pseudomonadaceae Pseudomonas Ps. aeruginosa Monotrich, oxidase +
Niet bij een familie
ingedeelde geslachten
Alcaligenes A. faecalis Peritrich, bio-chemische activiteit
Brucella B. abortus Klein, onbeweeglijk; stellen hoge eisen aan medium
Bordetella B. pertussis
Francisella F. tularensis
Neisseriaceae Neisseria N. meningitidis Boonvormige diplokok, oxidase +
Moraxella M. lacunata Diplostaaf, oxidase +
Acinetobacter A calcoacetius Kokkoïd-staafvormig, oxidase -
Gram-negatieve facultatief
anaerobe staafvormige bacteriën
Enterobacteriaceae Escherichia E. coli Peritrich of onbeweeglijk; soms gekapseld, biochemisch actief
Salmonella S. typhi
Shigella Sh. dysenteriae
Klebsiella K. pneumoniae
Enterobacter E. enterogenes
Serratia S. marcescens
Proteus P. mirabilis
Yersinia Y. pestis
Y. enterocolitica
Vibrionaceae Vibrio V. cholerae Gekromd met polaire flagellen, meestal monotrich, polair
Aeromonas A. hydrophila
Niet bij een familie
ingedeelde geslachten
Flavobacterium F. meningoscepticum Peritrich, gelige pigmenten
Haemophilus H. influenzae Klein, kokkoïd, X- en V-factorbehoefte
Pasteurella P. multocida Onbeweeglijk, vaak bipolaire kleuring
Streptobacillus S. moniliformis Klein; ketens en filamenten met verdikkingen
Gram-negatieve anaerobe bacteriën Bacteroidaceae Bacteroides B. fragilis Pleiomorf; uit glucose productie van vetzuurmengsels
Gram-negatieve anaerobe kokken Veillonellaceae Veillonella V. parvula Soms boonvormig
Rickettsia's en chlamydia's
Mycoplasma's Mycoplasmataceae Mycoplasma M. fermentans
M. genitalium
M. hominis
M. pneumoniae
Gram-positieve kokken
Straalzwammen of Actinobacteria
en verwante organismen
Coryneforme groep Corynebacterium C. diphtheriae Onregelmatige kleuring en vorm, katalase -
Propionibacteriaceae Propionibacterium P. acnes Onbeweeglijk, anaeroob of aerotolerant
Eubacterium E. multiforme Meestal onbeweeglijk, anaeroob
Actinomycetaceae Actinomyces A. israeli Anaeroob, vertakkingen
Bifidobacterium B. bifidum Soms vertakt, bifurcaties
Mycobacteriën Mycobacteriaceae Mycobacterium M. tuberculosis Zuurvast
Streptomycetaceae Streptomyces S. albus Sterke myceliumvorming
Nocardioformen Nocardiaceae Nocardia N. tenuis Variabele myceliumvorming

Plantenziekten[bewerken]

Bacteriën kunnen ook plantenziekten veroorzaken. Bestrijding is eigenlijk niet mogelijk omdat antibiotica niet voorhanden zijn. De ziekten zijn vrij besmettelijk. Hygiënisch werken is de manier om verspreiding te voorkomen. Voorbeelden zijn:

Andere bacteriën leven in symbiose met planten, zoals de Rhizobium bacterie die stikstofbindende wortelknolletjes vormt op vlinderbloemigen. Sommige Cyanobacteria (blauwalgen) leven in symbiose met schimmels is verschillende groepen korstmossen.

Taxonomie[bewerken]

De bacteriën worden onderscheiden naar vorm (morfologie), voedingswijze (metabolisme) en in de moderne taxonomie vooral naar de samenstelling van het DNA.[3] In de loop der tijd zijn de bacteriën op verschillende wijzen ingedeeld. In grote lijnen komen de indelingen in het algemeen echter wel met elkaar overeen.

De bacteriën worden thans wetenschappelijk ingedeeld naar fylum, klasse (Engels: class), subklasse, orde (Engels: order), suborde, familie (Engels: family), tribus (Engels: tribe), geslacht (Engels: genus) en soort (Engels: species). In de Bacteriological Code (zie hieronder) komen ook nog de rangen subfamilie en subtribus voor, maar deze worden niet gebruikt. De rang fylum komt daarin helemaal niet voor, net als de oudere rang Afdeling (Engels: division), die hiermee gelijkwaardig is.

Soorten worden nog verder onderverdeeld in ondergeslachten (subgenus) en ondersoorten (subspecies). Ondersoorten worden aangeduid met een toevoeging aan de tweedelige soortnaam, bijvoorbeeld Campylobacter pylori subsp. mustelae. Zo ontstaat een ternaire naam.

We kennen bij de bacteriën ook nog de term stam (in het Engels strain) voor een zuivere cultuur van genetisch identieke bacteriën die afkomstig is van een bepaalde bacterie-soort. Zo'n cultuur van identieke bacteriën wordt gewoonlijk verkregen door middel van een reincultuur.
Bij een stam wordt aan de soortnaam van de oorspronkelijke soort een naam of letter-cijfercombinatie toegevoegd, bijvoorbeeld Lactobacillus casei Shirota of Bifidobacterium longum BB536.
De Nederlandse term stam moet echter niet verward worden met de Engelse aanduiding Tribe. Tribe is een rang die ligt tussen Familie en Genus en omvat dus een groter aantal verschillende (maar wel sterk aan elkaar verwante) soorten.

Nomenclatuur[bewerken]

De naamgeving is internationaal geregeld in de International Code of Nomenclature of Bacteria (Bacteriological Code).[4] Alle erkende soorten die voldoen aan deze nomenclatuur worden na goedkeuring gepubliceerd in de International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (IJSEM) en opgenomen in de Approved Lists of Bacterial Names (Skerman et al., 1980).[5]

De namen van rangen komen tot stand door aan de naam van het geslacht een suffix toe te voegen [6]:

Rang Engels Wetensch. Suffix Voorbeeld
Stam, fylum phylum phylum    -
Klasse class Classis    -
Subklasse subclass subclassis    -
Orde order ordo -ales Pseudomonadales
Suborde Suborder Subordo -ineae Pseudomonadineae
Familie family familia -aceae Pseudomonadaceae
Onderfamilie subfamily subfamilia -oideae Pseudomonadoideae
Tribus Tribe -eae Pseudomonadeae
Subtribus Subtribe -inae Pseudomonadinae
Geslacht Genus Genus    - Pseudomonas
Ondergeslacht subgenus subgenus (subgen.) Pseudomonas (subgen. novum)
Soort species species    - Pseudomonas aeruginosa
Ondersoort subspecies subspecies (subsp.) Pseudomonas aeruginosa subsp. novum

Noten

  1. a b (nl) Leven in slow motion (23 mei 2012) Geraadpleegd op 10 februari 2013
  2. (nl) Bacteriën overleven prima in een donderwolk. De Standaard (29 januari 2013) Geraadpleegd op 1 augustus 2013
  3. taxonomicoutline.org - Taxonomic Outline of the Bacteria and Archaea Release 7.7 March 6, 2007 by George M. Garrity et al.
  4. ncbi.gov - Notification of changes in taxonomic opinion previously published outside the IJSEM. Int J Syst Evol Microbiol.; 2008 Jan
  5. dsmz.de - Bacterial Nomenclature Up-to-Date Download
  6. ijs.org - Overview of taxonomic ranks

Externe links