박테리아는 무엇이며 어떤 역할을합니까?
박테리아는 다른 유기체 내부 및 외부의 모든 환경에서 수백만 개에 존재하는 미세한 단세포 유기체입니다.
일부 박테리아는 해롭지 만 대부분 유용한 목적으로 사용됩니다. 식물과 동물 모두 다양한 형태의 생명체를 지원하며 산업 및 의약 과정에 사용됩니다.
박테리아는 약 40 억년 전에 지구상에 나타난 최초의 유기체로 생각됩니다. 알려진 가장 오래된 화석은 박테리아와 유사한 유기체입니다.
박테리아는 대부분의 유기 및 일부 무기 화합물을 식품으로 사용할 수 있으며 일부는 극한 조건에서 생존 할 수 있습니다.
장내 미생물 군집의 기능에 대한 관심이 증가하면서 박테리아가 인체 건강에 미치는 역할에 대한 새로운 빛이 밝혀지고 있습니다.
박테리아는 무엇입니까?
박테리아는 단세포 유기체입니다.
박테리아는 식물도 동물도 아닌 단세포 유기체입니다.
그들은 일반적으로 길이가 몇 마이크로 미터이며 수백만의 커뮤니티에 함께 존재합니다.
토양 1 그램에는 일반적으로 약 4 천만 개의 박테리아 세포가 포함되어 있습니다. 밀리리터의 담수에는 보통 약 백만 개의 박테리아 세포가 들어 있습니다.
지구에는 최소 5 억 개의 박테리아가있는 것으로 추정되며 지구 바이오 매스의 대부분은 박테리아로 구성되어있는 것으로 생각됩니다.
종류
다양한 종류의 박테리아가 있습니다. 그것들을 분류하는 한 가지 방법은 모양에 의한 것입니다. 세 가지 기본 모양이 있습니다.
- 구형 : 공 모양의 박테리아를 구균이라고하고 단일 박테리아는 구균입니다. 예로는 "인두염"을 담당하는 연쇄상 구균 그룹이 있습니다.
- 막대 모양 : 이들은 간균 (단일 간균)으로 알려져 있습니다. 일부 막대 모양의 박테리아는 구부러져 있습니다. 이들은 비브리오로 알려져 있습니다. 막대 모양 박테리아의 예는 다음과 같습니다. Bacillus anthracis (B. 탄저병) 또는 탄저병.
- 나선 : 스피 릴라 (단수 스피 릴 러스)라고합니다. 코일이 매우 단단하면 스피 로체 테라고합니다. 렙토스피라증, 라임 병 및 매독은이 모양의 박테리아에 의해 발생합니다.
각 모양 그룹에는 다양한 변형이 있습니다.
구조
박테리아 세포는 식물 및 동물 세포와 다릅니다. 박테리아는 원핵 생물이므로 핵이 없습니다.
박테리아 세포에는 다음이 포함됩니다.
- 캡슐 : 일부 박테리아의 세포벽 외부에서 발견되는 층.
- 세포벽 : 펩티도 글리 칸이라는 고분자로 만들어진 층. 세포벽은 박테리아에 모양을 부여합니다. 그것은 원형질막 외부에 있습니다. 그람 양성균이라고하는 일부 박테리아에서는 세포벽이 두껍습니다.
- 플라즈마 막 : 세포벽에서 발견되며 에너지를 생성하고 화학 물질을 운반합니다. 막은 투과성이므로 물질이 통과 할 수 있습니다.
- 세포질 : 유전 물질과 리보솜을 포함하는 원형질막 내부의 젤라틴 물질.
- DNA : 이것은 박테리아의 발달과 기능에 사용되는 모든 유전 지침을 포함합니다. 그것은 세포질 내부에 있습니다.
- 리보솜 : 단백질이 만들어 지거나 합성되는 곳입니다. 리보솜은 RNA가 풍부한 과립으로 구성된 복잡한 입자입니다.
- 편모 : 이것은 일부 유형의 박테리아를 추진하기 위해 움직임에 사용됩니다. 하나 이상의 박테리아를 가질 수있는 박테리아가 있습니다.
- 필리 (Pili) : 세포 외부에있는 머리카락과 같은 부속물은 세포가 표면에 달라 붙어 유전 물질을 다른 세포로 옮길 수 있도록합니다. 이것은 인간의 질병 확산에 기여할 수 있습니다.
급송
박테리아는 다른 방식으로 먹습니다.
종속 영양 박테리아 또는 종속 영양 생물은 유기 탄소를 소비하여 에너지를 얻습니다. 대부분은 분해되는 살과 같은 죽은 유기 물질을 흡수합니다. 이 기생 박테리아 중 일부는 숙주를 죽이고 다른 일부는 숙주를 돕습니다.
독립 영양 박테리아 (또는 독립 영양 박테리아)는 다음 중 하나를 통해 자체 식품을 만듭니다.
- 광합성, 햇빛, 물 및 이산화탄소 사용, 또는
- 이산화탄소, 물 및 암모니아, 질소, 황 등과 같은 화학 물질을 사용하는 화학 합성
광합성을 사용하는 박테리아를 광 독립 영양 생물이라고합니다. 예를 들어 시아 노 박테리아와 같은 일부 유형은 산소를 생성합니다. 이들은 아마도 지구의 대기에 산소를 생성하는 데 중요한 역할을했을 것입니다. 헬리오 박테리아와 같은 다른 것들은 산소를 생산하지 않습니다.
화학 합성을 사용하는 사람들을 화학 자립 영양소라고합니다. 이 박테리아는 일반적으로 바다 통풍구와 알팔파, 클로버, 완두콩, 콩, 렌즈 콩 및 땅콩과 같은 콩과 식물의 뿌리에서 발견됩니다.
그들은 어디에 살고 있습니까?
박테리아는 토양, 물, 식물, 동물, 방사성 폐기물, 지각 깊숙한 곳, 북극의 얼음과 빙하, 온천에서 발견 될 수 있습니다. 성층권에는 박테리아가 있으며 대기에서 6 ~ 30 마일 사이, 해저에는 32,800 피트 또는 10,000 미터 깊이까지 있습니다.
호기성 또는 호기성 박테리아는 산소가있는 곳에서만 자랄 수 있습니다. 일부 유형은 부식, 오염, 물 투명성 문제 및 악취와 같은 인간 환경에 문제를 일으킬 수 있습니다.
혐기성 박테리아 또는 혐기성 박테리아는 산소가없는 곳에서만 자랄 수 있습니다. 인간의 경우 이것은 대부분 위장관에 있습니다. 또한 가스, 괴저, 파상풍, 보툴리누스 중독 및 대부분의 치과 감염을 일으킬 수 있습니다.
통성 혐기성 세균 또는 통성 혐기성 박테리아는 산소가 있든 없든 살 수 있지만 산소가있는 환경을 선호합니다. 그들은 대부분 토양, 물, 초목 및 인간과 동물의 정상적인 식물상에서 발견됩니다. 예는 다음과 같습니다. 살모넬라.
Mesophiles 또는 mesophilic 박테리아는 대부분의 인간 감염을 담당하는 박테리아입니다. 그들은 약 37 ° C의 적당한 온도에서 번성합니다. 이것은 인체의 온도입니다.
예는 다음과 같습니다. 리스테리아 모노 사이토 제네스, Pesudomonas maltophilia, 티오 바실러스 노벨러스, 황색 포도상 구균, Streptococcus pyrogenes, 연쇄상 구균에 의한 폐렴, 대장균, 및 클로 스트 리듐 클루이 베리.
인간 장내 식물상 또는 장내 미생물 군집에는식이 요법과 같은 유익한 중온 성 박테리아가 포함되어 있습니다. 유산균 유산균.
극한 성 또는 극한 성 박테리아는 대부분의 생명체에 대해 너무 극단적으로 간주되는 조건을 견딜 수 있습니다.
Thermophil은 최대 75 ~ 80 ° C의 고온에서 살 수 있으며, Hyperthermophil은 최대 113 ° C의 온도에서 생존 할 수 있습니다.
바다 깊숙한 곳에서 박테리아는 온도와 압력이 모두 높은 열 통풍구로 완전히 어둠 속에서 삽니다. 그들은 지구 깊은 곳에서 나오는 유황을 산화시켜 스스로 음식을 만듭니다.
다른 극단 주의자들은 다음과 같습니다.
- 염분이있는 환경에서만 발견되는 호 염성
- 산성화, 일부는 pH 0과 같은 산성 환경에서 서식합니다.
- 알칼리성 물질, pH 10.5까지의 알칼리성 환경에서 생활
- 예를 들어 빙하와 같은 추운 온도에서 발견되는 정신병자
극한 생물은 다른 유기체가 할 수없는 곳에서 생존 할 수 있습니다.
번식과 변형
박테리아는 다음 방법을 사용하여 번식하고 변경할 수 있습니다.
- 이진 분열 : 새로운 세포벽이 중심을 통해 성장하여 두 개의 세포를 형성 할 때까지 세포가 계속 성장하는 무성 생식 형태입니다. 이들은 분리되어 동일한 유전 물질을 가진 두 개의 세포를 만듭니다.
- 유전 물질의 전달 : 세포는 접합, 변형 또는 형질 도입으로 알려진 과정을 통해 새로운 유전 물질을 획득합니다. 이러한 과정은 박테리아를 더 강하게 만들고 항생제 약물과 같은 위협에 더 잘 저항 할 수있게합니다.
- 포자 : 일부 유형의 박테리아는 자원이 부족할 때 포자를 형성 할 수 있습니다. 포자는 유기체의 DNA 물질을 보유하고 발아에 필요한 효소를 포함합니다. 그들은 환경 스트레스에 매우 강합니다. 포자는 적절한 조건이 발생할 때까지 수세기 동안 비활성 상태를 유지할 수 있습니다. 그런 다음 다시 활성화되어 박테리아가 될 수 있습니다.
- 포자는 자외선 (UV) 및 감마선, 건조, 기아, 화학 물질 노출 및 극한의 온도를 포함한 환경 스트레스 기간 동안 생존 할 수 있습니다.
일부 박테리아는 내생 포자 또는 내부 포자를 생성하는 반면 다른 박테리아는 외부에서 방출되는 외생 포자를 생성합니다. 이들은 낭종으로 알려져 있습니다.
클로 스트 리듐 내생 포자 형성 박테리아의 예입니다. 약 100 종의 클로 스트 리듐, 포함 클로 스트 리듐 보 툴리 님 (C. 보 툴리 님) 또는 잠재적으로 치명적인 종류의 식중독을 일으키는 보툴리누스 중독 클로 스트 리듐 디피 실 (C. 디피 실), 이는 대장염 및 기타 장 문제를 유발합니다.
용도
박테리아는 종종 나쁜 것으로 생각되지만 많은 것이 도움이됩니다. 우리는 그들 없이는 존재할 수 없습니다. 우리가 호흡하는 산소는 아마도 박테리아의 활동에 의해 생성되었을 것입니다.
인간 생존
신체의 많은 박테리아는 인간의 생존에 중요한 역할을합니다. 소화계의 박테리아는 복잡한 당과 같은 영양소를 신체에서 사용할 수있는 형태로 분해합니다.
무해한 박테리아는 또한 병원성 또는 질병을 유발하는 박테리아가 부착하고자하는 장소를 차지함으로써 질병을 예방하는 데 도움이됩니다. 일부 박테리아는 병원균을 공격하여 질병으로부터 우리를 보호합니다.
질소 고정
박테리아는 질소를 흡수하여 죽으면 식물 용으로 방출합니다. 식물은 살기 위해 토양에 질소가 필요하지만 스스로 할 수는 없습니다. 이를 보장하기 위해 많은 식물 씨앗에는 식물이 싹을 틔울 때 사용되는 작은 박테리아 용기가 있습니다.
식품 기술
다음과 같은 젖산균 유산균 과 락토 코커스 효모 및 곰팡이 또는 곰팡이와 함께 치즈, 간장, 낫토 (발효 콩), 식초, 요구르트 및 피클과 같은 음식을 준비하는 데 사용됩니다.
발효는 식품 보존에 유용 할뿐만 아니라 이러한 식품 중 일부는 건강에 도움이 될 수 있습니다.
예를 들어, 일부 발효 식품에는 위장 건강과 관련된 박테리아와 유사한 유형의 박테리아가 포함되어 있습니다. 일부 발효 과정은 젖산과 같은 새로운 화합물로 이어져 항 염증 효과가있는 것으로 보입니다.
발효 식품의 건강상의 이점을 확인하려면 더 많은 조사가 필요합니다.
산업 및 연구에서의 박테리아
박테리아는 유기 화합물을 분해 할 수 있습니다. 이는 폐기물 처리, 기름 유출 및 독성 폐기물 청소와 같은 활동에 유용합니다.
제약 및 화학 산업은 특정 화학 물질 생산에 박테리아를 사용합니다.
박테리아는 빠르게 성장할 수 있고 상대적으로 조작하기 쉽기 때문에 분자 생물학, 생화학 및 유전 연구에 사용됩니다. 과학자들은 박테리아를 사용하여 유전자와 효소가 작동하는 방식을 연구합니다.
항생제를 만들기 위해서는 박테리아가 필요합니다.
바실러스 투링 기 엔시스 (Bt)는 농약 대신 농업에서 사용할 수있는 박테리아입니다. 농약 사용과 관련된 바람직하지 않은 환경 적 결과가 없습니다.
위험
콜레라, 디프테리아, 이질, 선 페스트, 폐렴, 결핵 (TB), 장티푸스 등과 같은 일부 유형의 박테리아는 인간에게 질병을 일으킬 수 있습니다.
인체가 도움이된다고 인식하지 못하는 박테리아에 노출되면 면역 체계가이를 공격합니다. 이 반응은 예를 들어 감염된 상처에서 볼 수있는 부기 및 염증 증상으로 이어질 수 있습니다.
저항
1900 년에는 폐렴, 결핵, 설사가 미국에서 가장 큰 사망 원인 3 위였습니다. 살균 기술과 항생제 약물로 인해 세균성 질병으로 인한 사망률이 크게 감소했습니다.
그러나 항생제를 과도하게 사용하면 세균 감염을 치료하기가 더 어려워집니다. 박테리아가 돌연변이를 일으킴에 따라 기존 항생제에 대한 내성이 높아져 감염 치료가 더 어려워집니다. 박테리아는 자연적으로 변형되지만 항생제를 과도하게 사용하면이 과정이 가속화됩니다.
“행동 변화없이 신약이 개발 되더라도 항생제 내성은 여전히 큰 위협이 될 것입니다.”
세계 보건기구 (WHO)
이런 이유로 과학자들과 보건 당국은 의사들에게 필요한 경우가 아니면 항생제를 처방하지 말고, 사람들이 좋은 음식 위생, 손 씻기, 예방 접종, 콘돔 사용과 같은 질병을 예방하는 다른 방법을 실천할 것을 촉구하고 있습니다.
장내 미생물 군유 전체
최근 연구는 인체가 박테리아, 특히 장내 미생물 군유 전체 (gut flora)로 알려진 장에 사는 박테리아 군집과 어떻게 상호 작용하는지에 대한 새로운 인식을 이끌어 냈습니다.
2009 년에 연구자들은 비만 여성이 특정 종류의 박테리아를 가질 가능성이 더 높다는 결과를 발표했습니다. 셀레 노모 나스 녹 시아 (S. 녹 시아), 입에.
2015 년에 노스 캐롤라이나 대학의 과학자들은 거식증이있는 사람들의 장에 질병이없는 사람들과 비교했을 때“매우 다른”박테리아 또는 미생물 군집이 있다는 것을 발견했습니다. 그들은 이것이 심리적 영향을 미칠 수 있다고 제안합니다.
역사
2000 년 전에 로마의 저자 인 마커스 테 렌티 우스 바로는 질병이 공중에 떠 다니는 작은 동물에 의해 유발 될 수 있다고 제안했습니다. 그는 입과 콧 구멍을 통해 몸에 들어가 질병을 일으키는 것을 눈으로보기에는 너무 작은 곤충을 포함 할 수 있기 때문에 건축 작업 중에 사람들에게 습지대를 피하라고 조언했습니다.
17 세기에 네덜란드 과학자 Antonie van Leeuwenhoek은 그가 박테리아로 알려진 동물성이라고 부르는 것을 본 단일 렌즈 현미경을 만들었습니다. 그는 최초의 미생물학 자로 간주됩니다.
19 세기에 화학자 루이 파스퇴르와 로버트 코흐는 질병이 세균에 의해 발생한다고 말했습니다. 이것은 세균 이론으로 알려져 있습니다.
1910 년 과학자 Paul Ehrlich는 최초의 항생제 인 Salvarsan의 개발을 발표했습니다. 그는 매독을 치료하는 데 사용했습니다. 그는 또한 얼룩을 사용하여 박테리아를 검출 한 최초의 과학자이기도합니다.
2001 년에 Joshua Lederburg는 "장내 미생물 군유 전체"라는 용어를 만들었으며 현재 전 세계 과학자들은 인체에있는 "장내 세균총"또는 박테리아의 구조, 유형 및 용도를보다 정확하게 설명하고 이해하기 위해 노력하고 있습니다.
시간이 지나면이 작업은 광범위한 건강 상태를 새롭게 밝혀 줄 것으로 예상됩니다.
