Pro Scientia-Tutkimus

Perustietoa bakteereista

Ra­ken­ne
Bak­tee­rien uloin ker­ros on solu­sei­nä, jon­ka tar­koi­tuk­se­na on an­taa bak­tee­ril­le muo­to. Solu­sei­nän alla si­jait­see solu­kal­vo. Joil­la­kin bak­tee­reil­la on solu­sei­nän­sä pääl­lä polysakkarideista muo­dos­tu­va kap­se­li tai lima­ker­ros. Bak­tee­ril­la saat­taa olla myös väre­kar­vo­ja, jot­ka aut­ta­vat sitä kiin­nit­ty­mi­ses­sä toi­seen so­luun tai alus­taan­sa, tai sii­mo­ja, joi­den avul­la se liik­kuu. Bak­tee­reil­la ei ole eril­lis­tä tu­maa eikä mui­ta­kaan solu­e­li­miä, lu­kuun ot­ta­mat­ta ribosomeja. Bak­tee­reil­la on tar­vit­ta­vat ent­syy­mit, ribosomit ja kal­vo­ra­ken­teet omaa mo­nis­tu­mis­taan ja kas­vu­aan var­ten. Bak­tee­rien dna si­jait­see ren­gas­mai­ses­sa kro­mo­so­mis­sa solu­li­man kes­kel­lä. Kro­mo­so­min  li­säk­si solu­li­mas­sa saat­taa olla yk­sit­täi­siä ren­gas­mai­sia dna-mo­le­kyy­le­jä, plasmideja. Ae­ro­bi­sil­la bakteerieilla solu­hen­gi­tys ta­pah­tuu solu­kal­von poi­muis­sa, mesosomeissa.

Lisääntyminen

Bak­tee­rit li­sään­ty­vät su­vut­to­mas­ti ja­kau­tu­mal­la, jol­loin alku­pe­räi­ses­tä so­lus­ta muo­dos­tuu kak­si ty­tär­so­lua, jot­ka ovat alku­pe­räi­sen so­lun kloo­ne­ja. En­nen ja­kaan­tu­mis­ta ren­gas­mai­nen kro­mo­so­mi ja mah­dol­li­set plasmidit kah­den­tu­vat. Sen jäl­keen kun pe­rin­tö­ai­nes on ja­kau­tu­nut kah­tia, kas­vaa syn­ty­vien ty­tär­so­lu­jen vä­liin solu­kal­vo ja solu­sei­nä ja solu ja­kau­tuu kah­dek­si uu­dek­si so­luk­si. Bak­tee­rit voi­vat ja­kau­tua jopa 20 mi­nuu­tin vä­lein,  mut­ta la­jien vä­li­nen vaih­te­lu on suur­ta. Bak­tee­rien li­sään­ty­mis­tä tar­kas­tel­ta­es­sa voi­daan erot­taa nel­jä vai­het­ta:

  1. Lepo­vai­he, jol­loin kas­vu on erit­täin vä­häis­tä tai sitä ei ta­pah­du ol­len­kaan.
  2. Kas­vu­vai­he, jol­loin kas­vua ra­joit­ta­nut te­ki­jä pois­tuu. Kas­vu on hy­vin voi­ma­kas­ta ja ihan­teel­li­sis­sa olo­suh­teis­sa nou­dat­taa eks­po­nen­ti­aa­lis­ta mal­lia.
  3. Täs­sä vai­hees­sa ym­pä­ris­tö­te­ki­jät ra­joit­ta­vat kas­vua ja bak­tee­rien li­sään­ty­mi­nen ja kuo­le­mi­nen saa­vut­taa tasa­pai­non­sa
  4. So­lut kuo­le­vat, kos­ka kan­ta on kas­va­nut lii­an suu­rek­si tai jo­kin ym­pä­ris­tö­te­ki­jä muut­tuu epä­e­dul­li­sek­si.

Kuva 1

Viljely (kasvatus)

Vil­je­ly­me­ne­tel­mät pe­rus­tu­vat mik­ro­bien ra­vin­tei­den käyt­töön. Kun tun­ne­taan tie­tyn bak­tee­rin tai bak­tee­ri­ryh­män ra­vin­to­vaa­ti­muk­set, voi­daan koos­taa alus­ta, jol­la bak­tee­rit kas­va­vat. Tut­ki­muk­ses­sam­me käy­tim­me pin­ta­vil­je­lyä, jol­loin bak­tee­ri näy­te le­vi­te­tään kas­vu­a­lus­tan pin­nal­le.

Tutkimus

Tut­ki­muk­ses­sa sel­vi­tet­tiin elin­ym­pä­ris­tös­sä esiin­ty­vien bak­tee­rien määräää eri­lai­sil­ta ra­ken­nuk­sen sisä­pin­noil­ta. Tut­ki­mus suo­ri­tet­tiin Technopoliksen ti­lois­sa

Hy­po­tee­si
Tut­ki­mus­koh­teis­ta oven­kah­vat ja va­lon­kat­kai­si­jat ovat li­kai­sim­pia ja sei­nä­pin­nat puh­taim­pia. La­bo­ra­to­ri­on pin­nat ovat kai­ken kaik­ki­aan puh­taim­pia ja yleis­ten ti­lo­jen, ku­ten por­ras­käy­tä­vän li­kai­sim­pia.

To­teu­tus­ta­pa
Tut­ki­mus suo­ri­tet­tiin ra­ken­nuk­sen eri­lai­sil­ta pin­noil­ta ote­tuin si­ve­ly­näyt­tein. Näyt­tei­tä kas­va­tet­tiin vii­kon ajan läm­pö­kaa­pis­sa, jon­ka jäl­keen las­ket­tiin bak­tee­ri­pe­säk­kei­den mää­rä.

Näyt­teen­otto:

1. Va­li­taan koh­ta, jos­ta näy­te ha­lu­taan ot­taa. Suu­ril­la pin­noil­ta, ku­ten esi­mer­kik­si sei­näl­tä tai lat­ti­al­ta näy­tet­tä otet­ta­es­sa, tu­lee näyt­teen­otto­koh­dan olla mah­dol­li­sim­man sa­tun­nai­nen.

Kuva 2

2. Mi­kä­li pin­ta on ta­sai­nen, näyt­teen alak­si ra­ja­taan ke­hyk­sen avul­la 10×10 cm. Muus­sa ta­pauk­ses­sa las­ke­taan/ar­vi­oi­daan pin­ta-ala mah­dol­li­sim­man tar­kas­ti. Jo­kai­sen näyttenoton jäl­keen ke­hys puh­dis­te­taan eta­no­lil­la.

3. Ote­taan ste­rii­li pit­kä­var­ti­nen pum­pu­li­puik­ko pak­kauk­ses­taan. Kas­tel­laan se ste­rii­lis­sä laimennosliuoksessa ja ase­te­taan mah­dol­li­nen ke­hys tut­ki­mus­pin­nal­le.

Kuva 3

3. Ote­taan näy­te. Näy­te ote­taan si­vel­len näyt­teen­otto­alue ”kol­meen suun­taan” eli pys­tyyn, vaa­kaan ja vinoittain.

Kuva 4

5. Si­vel­lään näy­te ela­tus­mal­jal­le. (Tut­ki­muk­ses­sa käy­tet­tiin bak­tee­reil­le so­pi­vaa ela­tus­a­lus­taa eli THG- mal­jaa, joka es­tää home­sien­ten kas­vun.)

Kuva 5

5. Kas­va­te­taan näyt­tei­tä läm­pö­kaa­pis­sa vii­kon ajan, jon­ka jäl­keen las­ke­taan bak­tee­ri­pe­säk­kei­den mää­rä.

Tutkimustulokset ja niiden tarkastelu

Tut­ki­mus­koh­teet oli ja­et­tu vii­teen ryh­mään: pöy­tä­pin­nat, oven­kah­vat, sei­nä­pin­nat, valo­kat­kai­si­jat/muu­ta na­pit ja lat­ti­a­pin­nat. Jo­kai­ses­sa ryh­mäs­tä otet­tiin vii­si näy­tet­tä (siis yh­teen­sä kaik­ki­aan 25), jot­ka py­rit­tiin va­lit­se­maan mah­dol­li­sim­man moni­puo­li­ses­ti.

Pöy­tä­pin­to­jen ryh­mäs­tä li­kai­sim­mak­si osoit­tau­tui työ­pöy­tä ja puh­taim­mak­si por­tai­kon kai­de. Myös tis­ki­pöy­tä ja la­bo­ra­to­ri­on pöy­tä oli­vat mel­ko puh­tai­ta, kun taas ruo­ka­pöy­tä jon­kin ver­ran li­kai­sem­pi. Tu­lok­set ei­vät ol­leet täy­sin hy­po­tee­sin mu­kai­sia. La­bo­ra­to­ri­on pöy­tä oli kyl­lä puh­tain, mut­ta por­tai­kon kai­de osoit­tau­tui yl­lät­tä­en luul­tua puh­taam­mak­si. Ver­rat­tu­na kaik­kiin näyt­tei­siin tu­los on kui­ten­kin us­kot­ta­va, sil­lä bak­tee­ri­pe­säk­kei­den mää­rät oli­vat mel­ko vä­häi­siä. Ero hy­po­tee­sin ja tukimustulosten vä­lil­lä saat­taa joh­tua erilaissesta sii­vous­mää­räs­tä. Ylei­sen ti­lan osa­na por­tai­kon kai­de ole­te­taan läh­tö­koh­tai­ses­ti li­kai­sek­si, kun taas työ­pöy­tä aja­tel­laan yh­den tai muu­ta­man ih­mi­sen käy­tös­sä ole­va­na lä­hes au­to­maat­ti­ses­ti puh­taam­mak­si.

Oven­kah­vois­ta li­kai­sin oli ves­san oven kah­va sisä­puo­lel­ta ja puh­tain ulko-oven kah­va ulko­puo­lel­ta. Kai­ken kaik­ki­aan oven kah­vat oli­vat kui­ten­kin mel­ko likasia ver­rat­tu­na esi­mer­kik­si pöy­tä­pin­toi­hin. Hy­po­tee­si piti osit­tain paik­kan­sa, sil­lä oven kah­vat oli­vat li­kai­sia, mut­ta ei­vät li­kai­sim­pien jou­kos­sa. Tämä ero joh­tuu mah­dol­li­ses­ti ih­mis­ten ta­vois­ta vältää kos­ke­tus­ta oven­kah­vo­jen kans­sa.

Sei­nä­pin­nois­ta li­kai­sin oli tau­ko­ti­lan sei­nä, joka oli sa­mal­la nel­jän­nek­si li­kai­sin kai­kis­ta näyt­teis­tä, ja puh­tain käy­tä­vän sei­nä. Hy­po­tee­si ei pi­tä­nyt paik­kaan­sa, sil­lä pöy­tä­pin­nat osoit­tau­tui­vat sei­nä­pin­to­ja puh­taam­mak­si. Tämä joh­tuu to­den­nä­köi­ses­ti sii­tä, ett­ei sei­nä­pin­to­ja puh­dis­te­ta sii­vot­ta­es­sa mil­lään lail­la.

Kuva 7

Valo­kat­kai­si­jois­ta ja muis­ta na­peis­ta li­kai­sim­mak­si osottautuivat ves­san ja la­bo­ra­to­ri­on va­lon­kat­kai­si­jat ja puh­taim­mak­si vesi­hana. Jäl­leen ker­ran tu­los ei ol­lut hy­po­tee­sin mu­kai­nen, sil­lä la­bo­ra­to­ri­on va­lon­kat­kai­si­ja oli kaikaista li­kai­sin. Tämä joh­tuu luul­ta­vas­ti sen ah­ke­ras­ta käy­tös­tä. Vesi­hana saat­toi olla puh­tain, kos­ka sil­le rois­kuu mah­dol­li­ses­ti pesu­ai­nei­ta käy­tön yh­tey­des­sä.

Lat­ti­ois­ta li­kai­sin oli nä­ky­väs­ti li­kai­nen lat­tia pal­jon kä­vel­lys­tä pai­kas­ta, joka oli sa­mal­la kai­kis­ta näyt­teis­tä li­kai­sin, ja puh­tain oli eta­no­lil­la pyy­hi­tyl­tä lat­ti­al­ta otet­tu, joka ei si­säl­tä­nyt lain­kaan bak­tee­re­ja. Hy­po­tee­sin mu­kai­nen ole­tus oli, että ylei­set ti­lat oli­si­vat li­kai­sim­pia. Lat­ti­a­pin­nat osoit­tau­tui­vat kui­ten­kin yl­lät­tä­vän puh­taik­si. Tämä selityy luul­ta­vas­ti lat­ti­oi­den ah­ke­ral­la sii­vo­a­mi­sel­la ja pesu­ai­neel­la pyyh­ki­mi­sel­lä. Nä­ky­väs­ti li­kai­ses­ta koh­das­ta ote­tus­ta näyt­tees­tä sii­vous oli kui­ten­kin ehkä jää­nyt te­ke­mät­tä tai käyt­tö oli niin suur­ta, että bak­tee­ri­mää­rä oli nous­sut.

Lähteet 19.1.2014
  1. http://www.ruo­ka­tie­to.fi/ruo­ka­kas­va­tus/lupa-ko­ka­ta-elin­tar­vi­ke­hy­gie­ni­an-pe­rus­teet/mik­ro­bi­o­lo­gia/bak­tee­rien-lisaantymisnopeus
  2. http://fi.wiki­pe­dia.org/wiki/Bak­tee­rit
  3. http://www.solu­net­ti.fi/fi/solu­bi­o­lo­gia/bak­tee­rien_ul­koi­set_ra­ken­teet/
Science-Klassikka3. jak­so luku­vuo­si 2013-201427.11.2013