Blogi, Kurssi 5

Mikromaailman valtiaat – Mikrobit

Mitä mikrobit ovat? Miten ne voidaan luokitella ja mitkä ovat kunkin kategorian erityispiirteitä?

mikrobit

Haluatko nostaa opiskelusi uudelle tasolle ilmaiseksi? Katso lisää täältä.

Mikrobit ovat pieneliöitä, jonka näkemiseen tarvitaan mikroskooppia.

Mikrobeihin kuuluvat

  • bakteerit
  • arkeonit
  • alkueliöistä alkueläimet ja yksisoluiset levät
  • sienistä homeet ja hiivat
  • virukset

Bakteerit

Osa bakteereista on taudinaiheuttajia eli patogeenisia. Niiden patogeeninen vaikutus perustuu monesti niiden tuottamiin myrkkyihin eli toksiineihin.

Rakenne

Bakteereissa on yksi kromosomi sekä plasmideja. Aerobisten bakteerien soluhengitys tapahtuu soluhengityskalvostossa ja omavaraisten bakteerien yhteyttäminen tapahtuu yhteyttämiskalvostossa.

Bakteerin ulkokuori koostuu solukalvosta, mureiinista muodostuneesta soluseinästä sekä kapselista.

Luokittelu

Bakteereja voidaan luokitella niiden muodon mukaan:

  • pöyreät ovat kokkeja (lihavat kokit)
  • sauvamaiset basilleja (pastellit)
  • käyrät vibrioita (käyrät vibraattorit)
  • kierteiset spirokeetat (spiraali)

Bakteerit voidaan luokitella myös soluseinän rakenteen mukaan gramvärjäyksessä:

  • grampositiiviset värjäytyvät tummanvioletiksi, koska niillä ei ole soluseinässä väriaineen sisäänpääsyä estävää kalvoa
  • gramnegatiivisilla on soluseinässä kalvo, ja bakteerit jäävät vaaleanpunaisiksi.

Viljely

Puhdasviljelmä tehdään silloin, kun halutaan selvittää, mikä bakteeri on aiheuttanut potilaan taudin. Puhdasviljelmän tekemisessä on neljä vaihetta:

  1. Otetaan bakteerinäyte tautia sairastavasta yksilöstä
  2. Siirretään bakteerinäyte kasvatusmaljalle
  3. Otetaan näyte yhdestä maljalle kasvaneesta bakteeripesäkkeestä
  4. Siirretään se uudelle kasvatusalustalle

Puhdasviljelmällä voidaan selvittää, mikä antibiootti tehoaa siihen parhaiten.

Geneettinen rekombinaatio

Bakteereilla evoluutio on nopeaa, sillä lisääntyminen on tehokasta. Bakteerit ovat haploidisia, eli kaikki geenimutaatiot näkyvät heti.

Vaikka bakteerit lisääntyvät suvuttomasti, syntyy niissä myös uusia geeniyhdistelmiä kolmella tavalla:

  1. bakteeri voi saada geenejä kuolleilta bakteereilta (transformaatio)
  2. bakteeri voi saada geenejä toiselta elävältä bakteerilta (konjugaatio)
  3. bakteeri voi saada geenejä bakteriofagilta eli bakteerissa lisääntyvän viruksen kuljettamana (transduktio)

Puolustautuminen viruksia vastaan

Bakteerit pystyvät puolustautumaan bakteriofageja vastaan kahdenlaisilla entsyymeillä:

  1. Katkaisuentsyymit pilkkovat bakteriofagin perimän paloiksi. Bakteeri voi liittää yhden palan bakteriofagin perimästä omaan perimäänsä, jonka avulla se voi tunnistaa saman viruksen myöhemmin.
  2. Cas-entsyymit toimivat silloin, kun bakteeri on tunnistanut bakteriofagin. Cas-entsyymi pilkkoo bakteriofagin lisääntymiskyvyttömäksi.

Bakteereilla on siis eräänlainen immunologinen muisti.

Antibiootit

Antibiootit ovat mikrobilääkkeitä, jotka tappavat bakteereja häiritsemällä niiden aineenvaihduntaa.

Antibiootien käytöllä on ongelmansa:

  • Antibiootit tappavat myös ihmisen normaaleja suolistobakteereja, mikä aiheuttaa suolistovaivoja
  • Antibioottien teho heikkenee, kun antibiooteille vastustuskykyisiä eli resistenttejä bakteerikantoja kehittyy jatkuvasti. Sairaalassa syntynyttä moniresistenttiä bakteeria, muten MRSA, kutsutaan sairaalabakteeriksi. Antibioottiresistenssin ehkäisemiseksi antibiootteja ei pidä syödä turhaan ja lääkärin määräämä antibioottikuuri on syötävä aina loppuun.

Arkeonit

Nykykäsityksen mukaan aitotumaiset ja arkeonit olisivat läheistä sukua. Vaikka arkeonit ja bakteerit näyttää varsin samalta, on niillä merkittäviä eroja:

  • arkeoneilla ei soluseinässä ole mureiinia
  • arkeoneilla DNA on pakkautunut histoniproteiinien avulla ja DNA sisältää introneita (näin ollen myös silmukointi tapahtuu)

Nykyään arkeoneja tavataan lähinnä ääriolosuhteissa, esimerkiksi syvänmeren pohjassa. Arkeoneita on sekä toisen- että omavaraisia lajeja. Omavaraiset lajit yhteyttävät kemosynteesin avulla.

Haluatko artikkelin tiivistelmän, sanaselitykset ja tehtävät ratkaisuineen veloituksetta? Katso lisää täältä.

Tumalliset mikrobit

Tumallisia mikrobeja ovat

  • yksisoluiset levät
  • alkueläimet
  • hiiva- ja homesienet

Yksisoluiset levät

Yksisoluiset levät elävät joko yksittäisinä soluina tai soluryhminä lähellä veden pintaa. Osa yksisoluisista levistä on kasviplanktonia.

Jotkin yksisoluiset levät elävät muiden eliölajien kanssa mutualistisissa suhteissa, esim. jäkälien sienirihmasto ja niissä elävät viherlevät.

Alkueläimet

Alkueläimet ovat toisenvaraisia ja ne lisääntyvät kahtia jakautumalla tai monistumalla.

Monet alkueläimistä on tauteja aiheuttavia loisia, esim. malarialoisio. Malarialoisio lisääntyy ihmisen punasoluissa:

  1. Kun malariahyttynen pistää ihmistä, siirtyy malarialoisiot hyttysen syljen mukana ihmisen verenkiertoon
  2. Loisiot kulkevat veren mukana maksaan, jossa ne lisääntyvät monistumalla punasoluissa.
  3. Tartunnan saaneet punasolut hajoavat, ja malarialoisiot pääsevät tartuttamaan uusia punasoluja

Hiiva- ja homesienet

Hiivasienet elävät suurimman osa elämästään yksisoluisina, kun homesienillä solut liittyvät peräkkäin muodostaen rihmoja.

Hiivasoluissa on kitiinistä koostuva soluseinä ja kromosomien lisäksi myös plasmideja. Hiivasienet tuottavat energiansa alkoholikäymisellä ja soluhengityksellä.

Jotkin homeet tuottavat myrkkyjä, joita voidaan käyttää antibiootteina.

Hiiva- ja homesienistä löytyy loisia, taudinaiheuttajia ja hajottajia.

Virukset

Virukset eivät ole eläviä, sillä niillä ei ole solurakennetta eikä aineenvaihduntaa.

Rakenne

Virus koostuu kahdesta rakenteesta:

  • proteiinimolekyylien muodostamasta kuoresta eli kapsidista. Kapsidissa olevien pintaproteiinien avulla virus tunnistaa isäntäsolunsa.
  • kapsidin sisällä olevasta nukleiinihaposta.
  • viruksilla voi olla myös kuoren ulkopuolella isäntäsolulta poimittu lipidimolekyyleistä koostuva vaippa.

Viruksen nukleiinihappo on yksi- tai kaksijuosteista DNA:ta tai RNA:ta.

Luokittelu

Viruksia voidaan luokitella monella eri tavalla:

  • muodon mukaan
  • perintöaineksen mukaan DNA- ja RNA-virukset eli retrovirukset
  • isäntäeliön mukaan, esim. bakteerien virukset ovat bakteriofageja

Lisääntyminen

Kaikkien virusten lisääntymisessä on viisi eri vaihetta:

  1. virus kiinnittyy isäntäsolun solukalvoon ja tunkeutuu soluun
  2. virus vapauttaa perintöaineksensa solun sisällä
  3. isäntäsolu valmistaa uusia viruksen osia
  4. valmistetut osat kootaan uusiksi viruksiksi
  5. uudet virukset vapautuvat isäntäsolusta

Lisääntymistapa eroaa hieman DNA- ja RNA-viruksilla:

  • DNA-viruksilla virus pääsee solun sisään endosytoosin avulla rakkulassa. DNA-virusten perimä kiinnittyy isäntäsolun kromosomiin. Lopulta virukset poistuvat isäntäsolusta eksosytoosin avulla
  • RNA-viruksilla vaippa on samanlainen kuin isäntäsolun solukalvo, joten se pääsee isäntäsolun sisään sulauttamalla vaippansa solukalvoon. Retroviruksen käänteiskopioijaentsyymi kääntää viruksen RNA:n DNA:ksi ja liittää sen osaksi isäntäsolun perimää. Lopulta virusten poistuessa ne keräävät ympärilleen isäntäsolun solukalvosta vaipan.

Lääkkeet viruksia vastaan

Virustautien hoitoon käytetään viruslääkkeitä, jotka estävät

  • viruksen pääsyn soluun
  • virusten lisääntymisen solussa tai
  • syntyneiden virusten ulos vapautumisen solusta

Geneettinen rekombinaatio

Viruksilla perinnöllistä muuntelua tapahtuu kahdella eri tavalla:

  • geenimutaatioilla
  • rekombinaationa: jos samassa isäntäsolussa on geenikoostumukseltaan erilaisia viruksia, voi virusten osien kokoamisessa syntyä uusi virus, joka on sekoitus näitä eri viruksia. Monet virusten aiheuttamat zonoosit, eli eläimistä ihmisiin tarttuvat taudit, syntyvät näin. Esim. lintu- ja sikainfluenssat kehittyvät eläinten virusten ja ihmisen virusten yhdistyttyä.

Merkitys

Virukset vaikuttavat eliöiden evoluutioon, koska ne lisäävät omia perimäänsä eliöihin. Virukset ovat vaikuttaneet muun muassa:

  • transposoniin eli hyppiviin geeneihin
  • amylaasientsyymin erittymiseen sylkirauhasissa
  • istukan kehittymiseen nisäkkäillä

Mikrobien leviämistapoja

Patogeenisilla mikrobeilla on monia tapoja levittää tautia:

  • pisaratartunta, esim. influenssa
  • veren mukana, esim. HIV
  • ulosteiden välityksellä, esim. polio
  • kosketustartuntana, esim. noro
  • hyönteisten levittämänä, esim. malaria

Muita kurssi 5:n artikkeleita

geeninsiirto
Miten geeninsiirto tehdään? Lue lisää täältä!
geenitekniikka
Miten DNA:ta voidaan tutkia ja muokata? Lue lisää täältä!
liity tumaan

Testaa osaatko

0%

1. Mikä seuraavista ei ole mikrobi?

Correct! Wrong!

2. Millä nimellä kutsutaan tapahtumaa, jossa bakteeri saa geenejä kuolleelta bakteerilta?

Correct! Wrong!

3. Minkä nimistä entsyymiä retrovirukset käyttävät?

Correct! Wrong!

Mikrobit
Hmm…
Kannattaa kerrata aihe vielä uudestaan. Tsemppiä 🙂
Hyvä!
Hieno homma! Sait kaikki oikein 🙂

Share your Results:

Lue lisää

  • Muikussa käydään mikrobit läpi huolellisesti lukion oppimäärän mukaan
  • Solunetissä on hyvä tiivistelmä kaikista eri mikrobityypeistä

 

Katso videoita