Bakterier og vira

Denne underside udgør første del af teorien for Biotech Academys materiale om Bakterier, Vira og Antibiotikaresistens.

 

Generelt om bakterier

Alt levende på Jorden er opbygget af celler, som er den mindste levende enhed hos alle organismer (mennesker, dyr, bakterier m.m.). Din krop er f.eks. opbygget af milliarder af celler, der arbejder sammen med hinanden for at fungere som en enhed. Kroppen er altså en flercellet eller multicellulær organisme. Bakterier er derimod encellede organismer, dvs. de består af én enkelt celle. Bakterier er derfor meget små, og kan ikke ses af det menneskelige øje.

Bakteriecellen er afgrænset fra sine omgivelser af en cellevæg og en cellemembran (se figur 1). Cellevæggen giver bakterien en fast struktur og beskytter sammen med cellemembranen bakterien mod omgivelserne uden for cellen. Cellemembranen sørger desuden for, at cellens indre holdes inde i cellen, samt regulerer transport af stoffer ud og ind i cellen. Fastgjort til cellemembranen findes tynde tråde, som kaldes flageller, der virker som en hale for bakterien og gør det muligt for den at bevæge sig i sine omgivelser.

Figur 1. Opbygningen af en bakteriecelle. Bakterier er omgrænset af en cellemembran og en cellevæg. Inde i cellen findes DNA (kromosomet) og ribosomer, som står for dannelsen af nye proteiner. Desuden findes plasmider, der er små cirkulære stykker af DNA. Bakteriens flageller gør det muligt for cellen at bevæge sig rundt i sine omgivelser, mens sporer gør nogle typer af bakterier i stand til at overleve tørke eller ekstreme temperaturer.

Bakteriens indre

Cellens indre består af cytoplasma, hvori bakteriens DNA (kromosomet) og ribosomer findes. DNA er cellens arvemateriale, dvs. den information der videregives fra forældre til afkom ved formering. Man kan se DNA’et som en slags kogebog, der indeholder opskrifter på, hvordan cellen skal se ud og fungere. De enkelte opskrifter i kogebogen (DNA’et) kaldes for gener og koder hver især for et protein (svarende til en ret). Opskrifterne læses af cellens ribosomer, der omsætter informationerne i opskriften til et protein. Ribosomer er altså kroppens proteinfabrikker og kan afkode informationerne fra DNA’et (aflæse opskriften), således at der dannes de proteiner, som DNA’et koder for. Proteinerne er cellens byggesten, og de er livsvigtige for cellen, for uden dem kan den ikke vokse, udføre arbejde eller dele sig til nye celler (formere sig). Det er f.eks. proteinerne, der transporterer sukker (næring) ind i cellerne, og også proteiner som omdanner sukkeret til vand og kuldioxid under forbrænding inde i cellen.

 

Bakteriers DNA

Mange bakterier indeholder desuden plasmider, som er et lille rundt stykke DNA. Plasmider adskiller sig fra cellens øvrige kromosomale DNA, idet de kun koder for ikke-essentielle proteiner, dvs. proteiner som ikke er livsnødvendige, men som dog ofte er nyttige for bakterien (de kan f.eks. give antibiotikaresistens). Man kan sammenligne det med de ingredienser, som ikke er nødvendige i en opskrift, men som kun gør retten bedre (f.eks. glasuren på kagen). Bakterien kan altså godt overleve uden plasmiderne, men ikke uden sit kromosomale DNA.

Nogle typer af bakterier danner desuden sporer. En spore er et slags hvilestadium for bakterien, der bruges som overlevelse under ekstreme forhold. Sporer kan nemlig overleve ekstremt høje eller lave temperaturer eller total udtørring, hvilket bakterier normalt ikke kan. Under disse forhold vil bakterien derfor dø, mens sporen vil være tilbage. Når der igen er gode forhold for bakteriens vækst (normal temperatur osv.), vil sporen kunne vokse op til en ny bakterie.

 

 

Celledeling

En bakterie lever sjældent alene. Som oftest findes de i store kolonier og deler sig hele tiden til flere bakterier ved en proces, som kaldes celledeling (se figur 2). Formering er ukønnet, dvs. formering sker uden befrugtning, og resultatet bliver, at afkommet er identisk med modercellen. Kønnet formering er derimod en proces, hvori arvemateriale fra to forældre blandes, så afkommet bliver et mix (som hos mennesker) og ikke en tro kopi af nogle af forældrene.

Når en bakterie kopierer sig selv, starter den med at danne en kopi af dens DNA. Denne proces kaldes DNA-replikation. DNA’et deler sig i to dele, og hver del fungerer som skabelon for nyt DNA til den nye celle. DNA-skabelonerne kopieres, således at der opstår to identiske kopier af det oprindelige DNA. Herefter vokser cellen i størrelse og deler sig til sidst i to celler med hver sin kopi af DNA’et. Den nye celle bliver en kopi af den oprindelige og resultatet bliver derfor to identiske celler. Under de rette betingelser kan dette ske hvert 20. minut for nogle bakterier, hvilket betyder, at der efter 20 min vil være 2 bakterier, efter 40 min 4 osv. Antallet af bakterier vil hele tiden fordobles, og efter 8 timer kan der være dannet over 16 millioner af bakterier! Det giver et billede af, hvor hurtigt en skadelig bakterie kan skabe en infektion (sygdom) og sprede sig i kroppen, hvis ikke den bliver slået ihjel i tide.

 

 

 

Hvorfor gør nogle bakterier os syge?

Som nævnt er nogle bakterier sygdomsfremkaldende i mennesker, mens andre bakterier er helt harmløse. Det skyldes, at nogle bakterier har evnen til at producere giftstoffer (kaldet toksiner), som ødelægger menneskets celler og væv. Nogle giftstoffer er meget effektive, og hvis ikke disse bekæmpes af immunforsvaret eller med medicin, kan de være dødellige. Andre giftstoffer er mindre farlige, men kan give ubehag i form af feber og betændelse indtil de bekæmpes. Selvom de fleste af de bakterier som lever på og i vores krop er harmløse, sker det faktisk også, at disse bakterier gør os syge. Det skyldes, at nogle bakterier kun producerer toksiner under visse betingelser. Det betyder, at en ellers harmløs bakterie kan gå hen og blive sygdomsfremkaldende, hvis den ender det forkerte sted i kroppen. Det kan f.eks. være en harmløs tarmbakterie, der ender i urinvejene og skaber urinvejsinfektion (også kaldet blærebetændelse) eller en almindelig hudbakterie, som via sår i huden finder vej ind i kroppen.

 

Kroppen gør modstand

I langt de fleste tilfælde forhindres de sygdomsfremkaldende bakterier i at skabe infektion af kroppens immunforsvar. Huden er kroppens første forsvar, der forhindrer de sygdomsfremkaldende bakterier i at trænge ind i kroppen. Skulle de skadelige bakterier alligevel finde vej ind i kroppen og ud i blodet, findes her det indre immunforsvar, som altid er på vagt. Her findes specielle immunceller, som kan slå fremmede bakterier ihjel ved at ”spise” og nedbryde dem. I nogle tilfælde er det menneskelige immunsystem ikke stærkt nok til at slå de skadelige bakterier ihjel, hvorfor vi bliver syge. I sådanne tilfælde vil det være nødvendigt at anvende medicin, der kan slå bakterierne ihjel.

Nogle af de mest almindelige bakteriesygdomme er halsbetændelse, maveinfektioner, blærebetændelse og mellemørebetændelse, mens mere alvorlige bakterieinfektioner kan være lungebetændelse, salmonella og blodforgiftning. I dag kan vi heldigvis undgå, at de fleste af disse sygdomme breder sig ved at behandle med medicin, vaccinationer eller helt enkelt ved god hygiejne.

 

 

Figur 3. Opbygningen af en bakteriofag. Bakteriofager er en type virus, der kun inficerer bakterier. 

 

Vira er parasitter

Da vira ikke er cellulære organismer, kan de hverken vokse eller formere sig på samme måde, som bakterier kan. De kan heller ikke producere giftstoffer, som gør os syge. For at kunne formere sig er vira nødt til at trænge ind i og udnytte andre levende celler (bakterier, svampe, dyre- eller planteceller). Dog er det vidt forskellige typer af vira, der kan inficere henholdsvis bakterie- og dyreceller. De celler som virussen inficerer kaldes for værtsceller. En virus angriber værtscellen og kopierer sig inde i den ved at overtage cellens funktioner, så de kan hjælpe til med at danne nye viruspartikler. Ofte vil værtscellen opløses og en masse nye vira frigives. På denne måde ødelægger vira vores menneskeceller til deres egen fordel og skaber på den måde sygdom. Uden for værtscellen er virussen en livløs partikel, der ikke kan formere sig selv, og af denne grund betragtes vira ikke som levende organismer.

Virus er ligesom bakterier skyld i en lang række sygdomme, og de spredes i det store hele på samme måde, f.eks. ved fysisk kontakt eller gennem luft. Som eksempler på virusrelaterede sygdomme kan nævnes forkølelse, influenza eller den mere alvorlige sygdom AIDS forårsaget af virussen HIV (humant immundefekt-virus). Sygdomme forårsaget af virus er ofte svære at bekæmpe, da vira typisk lever inde i vores egne celler modsat mange bakterier.