Biologian pääsykoevastauksista poimittua 2003

Kysymys 7. Bakteerit ovat levittäytyneet maapallon kaikkiin mahdollisiin elinympäristöihin. Anna esimerkkejä bakteereiden sopeutumisesta ääriolosuhteisiin. Mitkä bakteerien rakenteelliset ja aineenvaihdunnalliset ominaisuudet mahdollistavat sopeutumisen näihin olosuhteisiin?

• Bakteerien menestyminen perustuu lähinnä rakenteellisiin ja aineenvaihdunnallisiin ominaisuuksiin.
Jotkut bakteerit voivat myös yhteyttää itse, koska heillä on viherhiukkasia.
• Bakteerit sopeutuvat kylmään, kuumaan, kuivaan ja kosteaan, koska ne eivät tunne mitään.
• Kahtia jakautuneet bakteerit ovat toisilleen klooneja. Näin evoluutio on nopeaa.
• Bakteereilta puuttuu solukalvo ja soluelimet ja se saa lähes kaiken tarvitsemansa energian lähes suoraan ravintoaineista.
• Bakteerit ovat todellakin sopeutuneet äärioloihin niitä löytyy niin tropiikistakin sekä myös jäätiköiltä.
• Solussa on useita organismeja: mitokondrio, riposomit, DNA, RNA, Tuma ym.
• Ja koska bakteerien lepokannat säilyvät todella extreme-oloissa odottavat ne vain ihanteellista muutosta ja pam => toimivat ja lisääntyvät.
• Jos ihmisen ruumiin lämpö nousee paljon yli 40 solutkalvot tuhoutuvat. Tätä sanotaan denaturoitumiseksi. Näin käy myös kananmunalle kun se keitetään!
• Bakteerit jakautuvatkin varsin nopeasti jakautumalla.
• Bakteeri ei voi sisältää sellaisia entsyymejä, jotka eivät pysty toimimaan kuumissa oloissa.

"Myös ihmisen iholla, nenän karvoissa, elää monta tuhatta bakteeria. Erilaisia bakteereita tavataan myös sairaaloissa. Tunnetuin on sairaalabakteeri."

• Pimeässä elävät eivät siis tarvitse valoa, se voi olla niille jopa myrkkyä.
• Bakteerit pystyvät ääriolosuhteissa käyttämään myös aineenvaihduntaansa pitämään yllä elintoimintoja.
• Bakteereilla ei ole tumaa, vaan kierteinen DNA on mesosomilla (vastaa vähän mitokondriota) kiinni solukalvossa.
• Bakteerien yksisoluisuus on valttikortti perinnöllisessä muuntelussa.
• Täysin ilman happea ei mikään solu tule toimeen, näennäisesti hapettomissa oloissa olevat bakteerit ottavatkin sen muista eliöistä tai vedestä.
• Bakteerit selviävät myös mitä kammottavimmissa olosuhteissa. Esimerkiksi Etelä-Mantereen Dry Valleyssa, jossa ainoat elolliset - hulluja tutkijoita lukuunottamatta - ovat bakteerit.
• Toisaalta bakteerit voivat myös vuotaa ja näin välttää paineen haitallisia elinmahdollisuuksia estäviä vaikutuksia.
• Bakteerien limainen mureiini pinta toimii ns. kotilona eli hyvänä suojana geeneille ja aineille.
• Jotku bakteerit pystyvät kuitenkin tietyissä lepoasteissa kestämään kuumuutta, joka lähenee absoluuttista nollapistettä.
• Bakteerit voivat käyttää ravinnokseen melkein mitä vain, kunhan ne saavat aikaa totutella uuteen ravintoon.
• Solulimassa on sulueliöitä.
• Bakteerit voivat ottaa ympäristöstään kuolleiden plasmidien soluja ja liittää niitä omaan perimäänsä.
• Solun johtoyksikkö koostuu soluseinään yhteydessä olevasta soluelimestä ja pienestä tumasta.
• Bakteerit eivät kehity älyllisesti vaan niiden ainoa tehtävä on pysyä hengissä ja lisääntyä.
• Osa bakteereista kykenee kemosynteesiin, eli valmistamaan happea kemiallisista aineista.
• Bakteereissa ei ole vettä, joka voisi jäätyä alhaisissa lämpötiloissa. Lisääntyminen ei tapahdu siis yhteyttämällä vaan jakautumalla kahtia. On olemassa bakteereja, jotka kestävät pakastamisasteetkin.
• Bakteereita elää olosuhteissa joihin niitä ei vielä muutama vuosikymmen sitten edes osattu haaveilla.

"Bakteerit selviävät anaerobisissa oloissa. Esimerkiksi maitohapon tuotto maitohappobakteerin avulla lihastoiminnassa lihasten kuluttaessa hapen loppuun."

• Bakteerien lukuisat erilaiset rakenteet (sauva, lieriö, pallomainen, ym.) ovat mahdollistaneet vuosituhansia jatkuneen perinteen.
• Bakteerit ovat sopeutuneet hyvin äärimmäisiin olosuhteisiin sekä ilman että aineen suhteen.
• Bakteereilla ei ole soluhengitystä, joten ne eivät tarvitse happea. Se selittäisi selviämisen hapettomissa olosuhteissa. Kuumuudesta selviämisen selitinkin jo.
• Bakteerit ovat microskooppisia. Ne vaihtavat geenejä ruiskuttamalla erityisen microputken avulla. Bakteerit ovat miljoonia vuosia vanhoja microbeja.
• Bakteerit ovat pienikokoisia, solujakin pienempiä.
• Bakteerien dna sisältyy niiden plasmidirenkaaseen, joka suojelee perimää vaikeilta olosuhteilta.
• Lisääntyminen jakautumalla on nopeaa, joten evoluutiolla on paljon materiaalia, heikot kuolee vahvat jää.

"Bakteereilla on taipumusta ottaa ympäristöstään aineita."

• Aineenvaihdunnallisesti bakteerit ovat ihanteellisia.
• Arkkien menestyksen salaisuutena pidetään muinoin tapahtunutta pullonkaulailmiötä.
• Bakteerien sopeutumiseen vaikuttaa se, ettei niillä ole varsinaista DNA:ta. Valkuaisaineet tuhoutuisivat ääriolosuhteissa.
• Bakteereja löytyy kaikista mahdollisista elinympäristöistä maapallo.
• Bakteerien lisääntymis kyky on eläimiä huomattavasti nopeampi.
• Viruksien sisällä lisääntyminen on myös hyvin tehokasta.

"Arkkibakteerit saavat happensa anaerobisesti."

• Jotkut kasvit pystyvät yhteyttämään valottomissa olosuhteissa hapettamalla epäorgaanista yhdisteitä orgaanisiksi yhdisteiksi.
• Kuvittele nyt, miten itse selviäisit rikkisessä, suolaisessa ja pilkkopimeässä merivedessä. Kyllä, rikkisessä, sillä merenpohjan savuttajat pulppuaisivat päällesi kuumia rikkikylpyjä. Ei kovin houkutteleva ajatus, kun vielä lisätään veden alla vallitseva paine ja pelottavat kalat mukaan. Mutta arkkibakteeripa se sielläkin porskuttaa.
• Vedynsitojabakteerit elävät usein symbioosissa hernekasvien juurinystyröissä.
• Eräs tärkeimpiä syitä tähän on varmasti bakteerin yksisoluinen olemus, jonka ainut solu hoitaa kaiken tarvittavan.
• Bakteereilla on tumakotelo, soluseinä ja osalla solukalvo.
• Niillä on myös erinäisiä RNA-ketjun paloja irrallaan "varsinaisesta" perimästä ja näitä kutsutaan plasmideiksi. Näitä plastidijejä bakteeri voi vaihtaa toisen bakteerin kanssa.
• Suurimmalla osalla bakteereita perimä on RNA-muodossa ja sillä ei ole erinäistä tumaa, vaan RNA on solulimassa renkaan muodossa. RNA ei siis tarvitse tässä muodossa kahdentumisen alkukohtaa, eikä näin myöskään lyhene.
• Aitobakteereja ovat varsinaiset bakteerit ja sinilevät. Arkkibakteereja ovat muut.
• Bakteerit kehittävät itselleen helposti resistenssejä.
• Plasmidirenkaat sisältävät yleensä resistentin jollekin antibiootille.
• Ne siis sopeutuvat hyvin nopeasti uusiin asioihin ja muodostavat resistenssin kannan.
• Halobakteerit pystyvät elämään voimakkaassa suolaliuoksessa, jossa tavalliset bakteerit menevät rusinaksi.
• Sopeutumisen tällaisiin olosuhteisiin mahdollistaa bakteerien kyky selviytyä anaerobisella soluhengityksellä. Yleensähän ääriolosuhteet ovat vähähappisia tai täysin hapettomia ympäristöjä.
• Bakteerien yhteyttämiskalvostot ovat erilaisia ja viherhiukkasen asemasta on jokin muu.
• Rakenteellisesti bakteerit ovat pieniä.

"Arkkibakteereja elää erilaisissa liejuissa."

• Eri lajeilla on oloihinsa sopivia ominaisuuksia: toiset eivät kiehu, eräät pidättävät veden sisällään.
• Bakteerit majoittuvat isäntäsoluun muuttaen solun bakteereita tuottavaksi tehtaaksi.
• Energiaa ei kulu turhien sukusolujen valmistukseen, jotka menisivät hukkaan.
• Bakteerit lisääntyvät nopeasti, eivätkä välttämättä tarvitse ilmaa soluhengitykseen.
• Bakteereja elää mm. syvänmeren haudoissa, joissa ei ole lainkaan happea. Energiansa ne saavat kemosynteesin avulla, tämä toiminta ei vaadi happea. Koska bakteereilla ei ole hengityselimistöä, ne eivät tarvitse happea.
• Koska bakteerien solujen lukumäärä on pieni, voivat mutaatiot tulla niissä näkyviin.
• Bakteerien rakenne ja koko edesauttavat nopeaa lisääntymistä ja sopeutumista, sillä ne ovat todella pieniä ja yksinkertaisia, eivätkä ne tarvitse aineenvaihduntaa.
• Syntyneet bakteerit ovat heti sukukypsiä.
• Bakteeri kerää elämänsä aikana informaatiota elinoloistaan itselleen ja sopeutuu mahdollisuuksiensa mukaan niihin.
• Monet bakteerit voivat lisäksi muuttua lepoeliöiksi odottamaan parempia aikoja.

"Bakteereja on ihmisen peräsuolesta valtamerten pohjiin."

• Bakteeripopulaatio kasvaa logaritmisesti.
• Bakteeri soluista löytyy ravintorakkuloita, joista solu saa ravintonsa.
• Aikanaan sairaaloissa uskottiin bakteerien voitetun äärimmäisellä puhtaudella, mutta juuri samaan aikaan löytyi sairaalabakteerit. Bakteereja siellä, bakteereja täällä hiiala hiiala hei!
• Bakteerien leviäminen on merkki elämän läpilyönnistä, ja on varmasti osana matkaa kohti elämän mysteerin ratkaisua.
• Kun olemme huomanneet bakteerien kyvyn elää ääriolosuhteissa, niin miksi joku sanoo ettei avaruudessa voi olla elämää.

(Vastausten kirjoitusvirheet OVAT alkuperäisiä)