Bakterier, virus, og svampe

I denne artikel finder du ud af, hvad det er der gør dig forskellig fra en bakterie, en svamp eller en virus. Du finder også ud af, hvordan en lille bitte virus kan finde ud af at inficere og kapre en hel celle, og hvorfor det ikke hjælper at tage penicillin, når du har influenza. Derudover får du svar på hvem, der ligner dig mest: Dit æbletræ eller det mug, der vokser på din fersken!

Bakterierne og dig

Du har helt sikkert hørt om bakterier, og om at det er noget, som man helst skal undgå, for ellers bliver man syg. Men det er faktisk kun en lille del af sandheden, for bakterier er på mange måder dine bedste venner. Hvis du ikke synes, at du har venner nok, så tænk lige en ekstra gang over det her: Din krop består af menneskeceller – det kommer nok ikke bag på dig – men faktisk er du også fyldt med bakterier. Hvis man tæller alle de celler, der er i din krop, er det nemlig kun 10% der er menneskeceller, hvorimod 90% er bakterieceller! Bakteriecellerne er bare meget mindre end menneskecellerne, og derfor fylder de ikke så meget. De fleste af dine bakterievenner lever i din tarm, hvor der bor mellem ½ -1 kg bakterier! Derudover findes der bakterier på overfladen af din hud og i slimhinderne i for eksempel næsen.

En bakterie er en éncellet organisme. Den har ingen hjerne eller nervesystem, og den har heller ingen øjne eller mund. Den overlever ved, at energimolekyler som for eksempel sukker, bliver transporteret ind i cellens indre ved hjælp af bestemte transportproteiner (se figur 1). En af de ting der er rigtig vigtigt for en bakterie er at have en robust cellevæg, sådan at den beskyttes mod fx tryk fra omgivelserne. Bakterier har også en cellemembran, som adskiller cellens indre fra omgivelserne. Det svarer lidt til den funktion, som din hud har. Den sørger for at holde dit indre på plads og fungerer som en barriere for, hvad der kan komme ind i din krop.

Menneskeceller er opbygget sådan, at de kun har én cellemembran. Til gengæld sidder menneskeceller tit meget tæt sammen, og nogle har endda huller i membranen, så der er direkte flow igennem til nabocellen. Fx hudceller. Det at man ved, at bakterier har en cellevæg, men at menneskeceller ikke har, kan man faktisk bruge i behandlingen af bakterieinfektioner! Et antibiotikum, som for eksempel penicillin, virker nemlig ved at nedbryde bakteriers cellevægge og uden cellevæggen, dør bakterien. Penicillin er derfor fuldstændigt ufarligt for mennesker, da ingen af vores celler har en cellevæg. Det er derfor antibiotika, som penicillin er så populært. Før man fandt penicillin, havde man meget svært ved at behandle relativt simple sygdomme som for eksempel lungebetændelse, som man kan få af bakterien: Streptococcus pneumonia. Antibiotika som angriber peptidoglycanlaget i bakterien virker mest effektivt mod Gram-positive bakterier, der har et tykkere peptidoglycanlag, og hvor peptidoglycanlaget sidder yderst.

Figur 21. Forskellen på bakterier og menneskeceller: Øverst: Bakterier er encellede organismer og har en cellevæg, der består af blandt andet peptidoglycan (grønt). Der findes to store grupper af bakterier: Gram-positive (+) og Gram-negative (-). De Gram-negative har TO cellemembraner, imens Gram-positive og menneskeceller kun har én. Nederst: Menneskeceller sidder ofte tæt, har ingen cellevæg og har ofte kanaler imellem sig. Menneskeceller har desuden en cellekerne, hvori DNA’et ligger. Bakterier har ingen cellekerne, så deres DNA ligger frit i cellen.

Gram-positive og Gram-negative bakterier

Der findes to store grupper af bakterier, kaldet Gram-positive og Gram-negative bakterier. Forskellen mellem dem er, hvordan deres cellevæg er opbygget. De Gram-positive har kun én enkelt cellemembran, og udenpå har de et meget tykt lag af peptidoglycan, der fungerer som cellevæggen. Peptidoglycan er en protein/sukker-struktur, som gør cellen meget robust. Årsagen til, at den Gram-positive celle kaldes sådan, er, at den bliver farvet, når man laver en speciel test, der hedder en Gram-farvning. Farven sidder nemlig fast i bakteriens peptidoglycan. Den Gram-negative bakterie derimod har hele TO cellemembraner med peptidoglycanlaget siddende imellem de to cellemembraner. Derfor bliver den Gram-negative celle ikke farvet ved Gram-farvningen, da farven ikke kan sidde fast på den ydre cellemembran. Fælles for disse to typer af bakterier er dog, at de begge er afhængige af deres cellevæg.

Både Gram-positive og Gram-negative bakterier kan være sygdomsfremkaldende, men der findes flere arter, der er sygdomsfremkaldende, i gruppen af Gram-negative bakterier end i gruppen af Gram-positive. Nogle sygdomsfremkaldende Gram-negative bakterier, som du måske kender er: E. coli og Salmonella. Et eksempel på en Gram-positiv sygdomsfremkaldende bakterie er Streptococcus pneumonia, som man kan få lungebetændelse af. Gram-positive bakterier bruges ofte, som det man kalder probiotika. Probiotika er bakterier, der har vist at have en positiv indflydelse på helbredet. En Gram-positiv bakterie, som du måske kender, er Lactobacillus acidophilus, som man bruger til at lave A38.

Opsummering

Der findes to overordnede typer af bakterier: Gram-positive og Gram-negative. De Gram-positive har én cellemembran og en tyk cellevæg, bestående af peptidoglycan. De Gram-negative har to cellemembraner og et lidt mindre lag af peptidoglycan (cellevæg) imellem disse membraner. Menneskeceller har INGEN cellevæg, og er cirka 10 gange større end bakterieceller.

Bakterier er encellede organismer, hvilket betyder, at de lever som enkeltceller. Dette er i modsætning til, at leve som en flercellet organisme, som for eksempel et menneske.

Virus

En virus er endnu mindre end en bakterie. Den har modsat mennesker og bakterier ikke nogen cellemembran, men består blot af en ydre proteinskal med noget RNA eller DNA indeni. En virus kan ikke dele sig i det fri, ligesom en menneske- eller en bakteriecelle kan. Den kan kun blive til flere, hvis den får ”hjælp” til det. Det er derfor virussen trænger ind i fx dine lungeceller. Her kaprer den din lungecelles proteiner og får dem til at lave nye viruspartikler, indtil lungecellen sprænger, fordi den bliver fyldt op.

Fordi virus ikke kan formere sig eller dele sig af sig selv, er der nogen, der mener, at virus slet ikke opfylder definitionerne for, hvad liv er. En af de vigtige definitioner er nemlig, at en organisme skal være i stand til at formere sig uafhængigt af andre, og det kan en virus jo ikke.

En menneskecelle er cirka 1.000 gange større end en virus. Det svarer nogenlunde til forskellen mellem en flue og en liter mælk. Så hvordan kan sådan en lille størrelse gøre så meget skade? En virus er specialiseret i at trænge ind i bestemte celler gennem receptorer på cellens overflade. Disse receptorer er forskellige fra celle til celle og også fra art til art. Nogle virus kan altså kun inficere katte, og andre kan kun inficere mennesker. Det er derfor, at du ikke smitter din kat, når du ligger i sengen med en forkølelse. Eksempler på virus er influenzavirus, herpesvirus, og HIV-virus.

 

Figur 22. En virus er ikke en celle, den har ingen cellemembran eller komponenter, der gør at den kan formere sig af sig selv. Den er derfor afhængig af en celle, fx en bakteriecelle, eller en lungecelle, for at kunne formere sig. Den trænger ind i celler ved hjælp af sine receptorer, der fungerer som en nøgle til helt bestemte celler. Virus’ arvemateriale er som oftest i form af RNA, men kan også være DNA.

Når virussen trænger sig på

Forestil dig nu, at du lige har drukket af din syge vens colaflaske. Milliarder af små viruspartikler er nu på vej ind i din krop og hen til dine lungeceller, som er de celler, influenza-virus kan trænge ind i. Når virussen har fundet en celle med den rigtige receptor, den som virussen kan binde til, tillader cellen adgang for virussen. Man kan sammenligne virussen med en flue, der er kommet til at flyve ned i en karton mælk mens den har stået åbent.

Inde i cellen åbner virussen sin skal og frigiver sine gener. Disse bliver nu oversat til proteiner af det samme maskineri (ribosomerne), som oversætter dine egne gener til proteiner. De nylavede virusproteiner har forskellige funktioner, som tilsammen gør, at virussen kan formere sig inde i cellen. Nogle proteiner samler sig til nye viruskapsler, som kan indeholde virussens gener. Andre sørger for at opformere virussens gener og sprøjte det ind i kapslerne. Andre igen sørger for, at den kaprede celles eget DNA, nu ikke bliver oversat til proteiner, sådan at al den energi cellen har, bliver brugt til at lave nye virus.

En celle, der er inficeret med en virus, vil til sidst sprænge, fordi den bliver fyldt op med viruspartikler. Det ville svare til at fluen inde i mælkekartonen formerer sig og bliver til flere og flere. Til sidst vil mælkekartonen sprænge på grund af presset fra fluerne. Forestil dig denne mælkekarton står i dit eget køleskab, og nu at det nu er fyldt med fluer overalt. Fluerne vil nu begynde at flyve ind i nye mælkekartoner, formere sig og få disse til at sprænge. Til sidst er hele køleskabet fyldt op med fluer. Hvis ikke vi havde immunsystemet ville der ske det samme med os som der sker med køleskabet. Vi ville til sidst være fyldt helt op med viruspartikler. Det betyder at vi ville dø af at få en influenzavirus. Heldigvis har vi immunsystemet til at beskytte os mod at dette sker.

Tror du, at det vil hjælpe at komme i penicillinbehandling, hvis du har en virusinfektion? Husk på, at penicillinen rammer bakteriers cellevæg, og sådan én har virusser ikke. Derfor hjælper det altså ikke noget at tage penicillin, hvis du har influenza.

Figur 23. Hvis ikke vi havde et effektivt immunforsvar, ville en normal influenza-virus kunne overtage og ødelægge alle vores lungeceller.

Opsummering

En virus er forskellig fra en bakterie, idet den ikke har nogen cellemembran eller cellevæg. Den har kun en ydre skal, hvori dens arvemateriale er placeret (RNA eller DNA). Den har ofte RNA som arvemateriale, modsat mennesker eller bakterier, der altid har DNA som arvemateriale. På virussens ydre skal sidder receptorer som gør, at den kan trænge ind i celler. Disse receptorer er forskellige fra virus til virus, sådan at nogle virus kun kan trænge ind i lungeceller, hvorimod andre kun rammer bakterieceller. (JA! Bakterier kan også få en virusinfektion!). Nogen mener, at virus ikke er levende, da de ikke kan formere sig selv på egen hånd.

Svampe

Du kender måske mest svampe, som hvide eller brune champignoner, man kan komme i sin kødsovs. Men svampe er faktisk meget mere end det. Under kategorien som man kalder for svampe findes: Gær (som du kender fra brødbagning eller ølbrygning), mug (som du kender fra de madvarer, der ligger bagest i køleskabet), og til sidst findes der champignonerne (som du kommer i kødsovsen, og som vokser i skovbunden og på træer.

Det, du spiser som champignoner, er faktisk kun svampens frugt. Selve svampen lever som et stort netværk under jorden, det forsvinder ikke, bare fordi man plukker champignonen. Det svarer til, at man plukker æblerne fra et æbletræ, og at æbletræet vokser videre og laver nye æbler igen til næste år. Modsat bakterierne så er alle svampe ikke éncellede organismer. Gær lever som enkeltceller, men både mug og champignoner er organismer, der består af mange celler, ligesom mennesker, dyr, og planter.

Figur 24. Man kan inddele svampe i tre kategorier: Gær, som du kender fra ølbrygning eller brødbagning. Mug, som du kender fra den glemte fersken i grøntsagsskuffen. Champignon, som du kender fra supermarkedet eller skovbunden.

 

Forskelle på bakterier, svampe og mennesker

Svampe er meget forskellige fra bakterier. Faktisk har svampe mere til fælles med mennesker, end de har med bakterier. Det virker måske lidt mærkeligt, at svampe er i tættere familie med mennesker, end med bakterier, fordi vi tit tænker på svampe, som nogle små celler uden hjerner, der gør vores madvarer dårlige, ligesom bakterier. Når man snakker om, at to organismer er i familie med hinanden, refererer man nemlig normalt ikke til, hvor ens de opfører sig, eller hvor ens de ser ud, men derimod hvor ens deres gener er. Svampes gener er altså mere ens med menneskegener end med bakteriegener.


Prokaryoter og eukaryoter

Svampe og mennesker har altså meget tilfælles genetisk. Den vigtigste lighed imellem svampe og mennesker er, at der i begge organismers celler findes der en cellekerne, hvor cellens gener er placeret. Bakterier har ikke nogen cellekerne, og deres gener ligger derfor frit i cellen. De celler uden cellekerne (fx bakterierne) kalder man for prokaryote celler, hvorimod celler, der har en cellekerne, som for eksempel svampe og menneskeceller, kaldes for eukaryote.

Derudover har eukaryote celler små organeller, som man kalder det. Organellerne ligger inde i cellen og har forskellige funktioner. Man kan sammenligne organellerne med organerne (det lyder næsten ens) i vores krop. Organerne sidder inde i kroppen og har bestemte funktioner, som gør at kroppen som helhed kan fungere. På samme måde sørger organellerne for, at cellen kan fungere. En meget vigtig organel er mitokondriet. Man kalder nogen gange mitokondrier for cellens kraftværker, fordi de ligesom atomkraftværker eller kulkraftværker, sørger for, at der er energi til cellen i en form, som cellen kan bruge. Bakterierne derimod klarer sig fint uden organeller.

Eukaryote og prokaryote celler har også meget forskellig størrelse. Som vi tidligere har talt om, er bakterieceller meget små. Det er derfor, at du kan være 90 % bakterieceller, men stadig være mest menneske. Eukaryote celler er større end bakteriecellerne (cirka 10 gange så store), blandt andet fordi, de jo skal have plads til cellekernen og alle organellerne. Eukaryote celler har også et cytoskelet, en slags stillads, der gør, at cellen ikke klasker sammen. Prokaryote celler har som før nævnt en cellevæg, der sørger for, at de holder deres form og beskytter dem mod omgivelserne. Derfor behøver prokaryoterne ikke noget cytoskelet.

 

Der findes dog også vigtige ligheder imellem prokaryote og eukaryote celler. Fx har de begge DNA som arvemateriale (gener). De har begge en cellemembran, modsat en virus, som ikke har en cellemembran. Derudover har de begge ribosomer, som er cellens ”oversættere” fra RNA til proteiner (Husk det centrale dogme, DNA-> RNA-> Protein)

Prokaryote organismer består af bakterierne, som vi har talt meget om, og arkæerne, som vi ikke har talt om. Arkæerne minder på mange måder om bakterier, men der er også vigtige forskelle. Vi vil ikke komme yderligere ind på arkæerne her.

 

Figur 25. Forskellen mellem prokaryoter og eukaryoter. Prokaryoter (bakterier og arkæer) er cirka 10 gange mindre end eukaryoter. Derudover har de ingen cellekerne og mangler mange af de organeller der findes i de eukaryote celler. De har dog ribosomer, som er dem, der oversætter arvemateriale til protein i alle celler. Eukaryote celler er større og har cellekerne, cytoskelet og mange flere organeller, som har forskellige funktioner i cellen.

Vi er alle én stor familie

Nu har vi talt om forskelle og ligheder imellem prokaryote og eukaryote celler. Selvom vi synes, at vi er meget forskellige, så deler alle organismer på jorden faktisk den samme stamfader. Livet opstod altså ét sted og udviklede sig derfra til det festfyrværkeri af forskelligt liv, som vi ser i dag. De celler, som kom allerførst på jorden, havde ingen cellekerne, og celler med kerne opstod først senere. Det er derfor, at bakterierne kaldes for pro-karyote, idet pro betyder før, og karyot betyder kerne. Eu fra eu-karyote kommer fra græsk, og betyder noget i retning af god.

Fordi vi alle har den samme stamfader, kan man lave et enkelt stamtræ, hvor alle organismer er repræsenterede. Faktisk har virus også haft den samme stamfader, som alle os andre, men fordi virus er så forskelligt fra alt andet, har man normalt ikke virus med, når man laver et stamtræ over livet på jorden.

Figur 26. Her ses et stamtræ over alt liv på jorden. Vi stammer alle sammen fra en enkelt stamfader – en encellet organisme der opstod for omkring 3.5 milliarder år siden! Siden da har livet udviklet sig i forskellige retninger, og i dag ser vi mange forskellige former for liv. Man skelner mellem to klasser: prokaryote = uden cellekerne, og eukaryote = med cellekerne. Arkæer er en familie af organismer, som minder om bakterierne, men alligevel er der vigtige forskelle

Opsummering

Vi stammer alle sammen fra den samme forfader, der opstod for cirka 3.5 milliarder år siden. Der er sket meget siden da, og i dag findes der flere millioner forskellige arter. Der finde to store klasser af liv: prokaryoter og eukaryoter. De vigtigste forskelle imellem dem er, at eukaryoter har cellekerne og organeller, hvorimod prokaryoter ikke har. Svampe er eukaryoter ligesom mennesker, og er derfor tættere beslægtet til mennesker end til bakterier. Vigtige forskelle mellem virus, bakterier, svampe og dyr er opsummeret i dette skema:

Tabel 1. Forskelle i opbygning mellem vira, bakterier, svampe og dyr.

 VirusBakterierSvampeDyr
ArvematerialeRNA eller DNADNADNADNA
Cellemembran XXX
Cellevæg X  
Prokaryot eller eukaryot ProkaryotEukaryotEukaryot
Encellet eller flercellet organismeIkke en celleEncelletEn- eller fler-celletFlercellet