Bacteriën

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.

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

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

Bacteriën kunnen op verschillende manieren van elkaar worden onderscheiden.
Onderscheid naar vorm

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
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
De celwand van bacteriën is gemaakt van 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

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:
aeroob- kan gedijen onder aanwezigheid van zuurstof
facultatief anaeroob- kan leven zowel mét als zonder zuurstof
micro-aerofiel- hebben wel zuurstof nodig, maar wel in kleine hoeveelheden
anaeroob- kunnen leven zonder zuurstof
Voortplanting

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

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.
Ziekteverwekkers

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 afgeeft 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:
blauwalg
botulisme
Legionella
Plantenziekten

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:
bacterievuur
watermerkziekte
vetvlekkenziekte (boon)
bacteriekanker (Pseudomonas syringae) van pruim, perzik en kers
geelziek (hyacint)
Andere bacteriën leven in symbiose met planten, zoals de Rhizobium bacterie die stikstofbindende wortelknolletjes vormt op vlinderbloemigen.
Taxonomie

De bacteriën worden onderscheiden naar vorm (morfologie), voedingswijze (metabolisme) en in de moderne taxonomie vooral naar de samenstelling van het DNA [1]. 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 Phylum, Klasse (Engels: Class), Subklasse, Orde (Order), Suborde, Familie (Family), Tribus (Tribe), Geslacht (Genus) en Soort (Specie). In de Bacteriological Code (zie hieronder) komen ook nog de rangen Subfamily en Subtribe voor, maar deze worden niet gebruikt. De rang Phylum komt daarin helemaal niet voor, net als de (oudere) rang Division, die hiermee gelijkwaardig is.
Soorten worden nog verder onderverdeeld in Ondergeslachten (subgenus, subgen.) en Ondersoorten (subspecies, subsp.). 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.