باکتری ظاهر می شود. تست مثبت و عفونت های باکتریایی. چرا نمایندگان پادشاهی باکتری ها به عنوان پروکاریوت ها طبقه بندی می شوند؟

پادشاهی "باکتری ها" از باکتری ها و جلبک های سبز آبی تشکیل شده است. ویژگی های عمومیکه شامل اندازه کوچک و عدم وجود هسته جدا شده توسط یک غشاء از سیتوپلاسم است.

باکتری ها چه کسانی هستند

ترجمه شده از یونانی "bakterion" - یک چوب. در بیشتر موارد، میکروب ها موجودات تک سلولی نامرئی با چشم غیر مسلح هستند که با تقسیم تکثیر می شوند.

چه کسی آنها را باز کرد

برای اولین بار، یک محقق هلندی، که در قرن هفدهم زندگی می کرد، آنتونی ون لیوونهوک، توانست کوچکترین موجودات تک سلولی را در یک میکروسکوپ خانگی ببیند. مطالعه جهانزمانی که در یک مغازه مغازه‌فروشی کار می‌کرد، از طریق یک لوپ ذره‌بین شروع به کار کرد.

آنتونی ون لیوونهوک (1632 - 1723)

متعاقباً، Leeuwenhoek روی ساخت عدسی هایی با قابلیت بزرگنمایی تا 300 برابر تمرکز کرد. در آنها، او کوچکترین میکروارگانیسم ها را در نظر گرفت و اطلاعات دریافتی را توصیف کرد و آنچه را که دید به کاغذ منتقل کرد.

در سال 1676، Leeuwenhoek اطلاعاتی در مورد موجودات میکروسکوپی کشف و ارائه کرد که نام آنها را "جانوران" گذاشت.

چه می خورند

کوچکترین میکروارگانیسم ها مدت ها قبل از ظهور انسان روی زمین وجود داشته اند. آنها همه جا هستند و از مواد غذایی ارگانیک و مواد معدنی تغذیه می کنند.

باکتری ها بر اساس نحوه جذب مواد مغذی به دو دسته اتوتروف و هتروتروف تقسیم می شوند.برای وجود و توسعه هتروتروف ها، آنها از مواد زائد، تجزیه آلی موجودات زنده استفاده می کنند.

نمایندگان باکتری ها

زیست شناسان حدود 2500 گروه از باکتری های مختلف را شناسایی کرده اند.

با توجه به شکل آنها به موارد زیر تقسیم می شوند:

• کوکسی ها دارای خطوط کروی هستند.
• باسیل - به شکل چوب؛
• ارتعاشات دارای خمیدگی؛
• اسپیرلا - شکل مارپیچی؛
• استرپتوکوک، متشکل از زنجیره ای؛
• استافیلوکوک ها، خوشه هایی شبیه انگور را تشکیل می دهند.

با توجه به میزان تأثیر بر بدن انسان، پروکاریوت ها را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:

• مفید؛
• زیان آور.

میکروب های خطرناک برای انسان شامل استافیلوکوک ها و استرپتوکوک ها هستند که باعث بیماری های چرکی می شوند.

باکتری بیفیدو، اسیدوفیلوس، که سیستم ایمنی را تحریک می کند و از دستگاه گوارش محافظت می کند، مفید در نظر گرفته می شود.

چگونه باکتری های واقعی تولید مثل می کنند

تولید مثل همه انواع پروکاریوت ها عمدتاً با تقسیم و به دنبال آن رشد به اندازه اصلی انجام می شود. با رسیدن به اندازه معین، یک میکروارگانیسم بالغ به دو قسمت تقسیم می شود.

به ندرت، تولید مثل موجودات تک سلولی مشابه با جوانه زدن و کونژوگه انجام می شود. هنگام جوانه زدن بر روی میکروارگانیسم والد، تا چهار سلول جدید رشد می کند و به دنبال آن قسمت بالغ می میرد.

صرف ساده ترین فرآیند جنسی در موجودات تک سلولی در نظر گرفته می شود. اغلب باکتری هایی که در موجودات جانوری زندگی می کنند به این ترتیب تکثیر می شوند.

همزیستی باکتری ها

میکروارگانیسم های دخیل در هضم روده انسان نمونه بارز باکتری همزیست هستند. همزیستی اولین بار توسط میکروبیولوژیست هلندی مارتین ویلم بیجرینک کشف شد. در سال 1888، او زندگی مشترک نزدیک و مفید دوجانبه گیاهان تک سلولی و حبوبات را ثابت کرد.

زندگی در سیستم ریشه، همزیست ها، خوردن کربوهیدرات ها، نیتروژن اتمسفر را برای گیاه تامین می کند. بنابراین، حبوبات بدون اینکه خاک را ضعیف کنند، حاصلخیزی را افزایش می دهند.

بسیاری از نمونه های موفق همزیستی از جمله باکتری ها و موارد زیر شناخته شده است:

• شخص؛
• جلبک ها
• بندپایان؛
• حیوانات دریایی

سیستم های کمکی موجودات تک سلولی میکروسکوپی بدن انسان، پاکسازی را ترویج می کند فاضلاب، در چرخه عناصر شرکت کنند و برای رسیدن به اهداف مشترک تلاش کنند.

چرا باکتری ها در یک پادشاهی خاص جدا می شوند؟

این موجودات با کوچکترین اندازه، عدم وجود یک هسته تشکیل شده و ساختار استثنایی مشخص می شوند. بنابراین، علیرغم شباهت خارجی، آنها را نمی توان به یوکاریوت هایی با یک هسته سلولی به خوبی شکل گرفته، محدود از سیتوپلاسم توسط یک غشاء نسبت داد.

به لطف تمام ویژگی های قرن بیستم، دانشمندان آنها را به عنوان یک پادشاهی جداگانه شناسایی کردند.

باستانی ترین باکتری ها

کوچکترین موجودات تک سلولی اولین حیاتی هستند که روی زمین پدید آمده اند. محققان در سال 2016 سیانوباکتری های مدفون شده در گرینلند را کشف کردند که حدود 3.7 میلیارد سال قدمت دارند.

در کانادا آثاری از میکروارگانیسم هایی که حدود 4 میلیارد سال پیش در اقیانوس ها زندگی می کردند پیدا شد.

عملکرد باکتری ها

در زیست شناسی، بین موجودات زنده و زیستگاه، باکتری ها وظایف زیر را انجام می دهند:

• پردازش مواد آلی به مواد معدنی؛
• تثبیت نیتروژن.

در زندگی انسان، میکروارگانیسم های تک سلولی بازی می کنند نقش مهماز اولین لحظه تولدآنها یک میکرو فلور روده متعادل را فراهم می کنند، سیستم ایمنی را تحت تاثیر قرار می دهند، تعادل آب و نمک را حفظ می کنند.

مواد ذخیره سازی باکتری ها

مواد مغذی اضافی در پروکاریوت ها در سیتوپلاسم انباشته می شوند. تجمع آنها در شرایط مساعد اتفاق می افتد و در طول دوره گرسنگی مصرف می شود.

مواد ذخیره شده باکتری ها عبارتند از:

• پلی ساکاریدها؛
• لیپیدها؛
• پلی پپتیدها؛
• پلی فسفات ها؛
• ذخایر گوگرد

ویژگی اصلی باکتری ها

عملکرد هسته در پروکاریوت ها توسط نوکلوئید انجام می شود.

بنابراین ویژگی اصلی باکتری ها غلظت مواد ارثی در یک کروموزوم است.

چرا نمایندگان پادشاهی باکتری ها به عنوان پروکاریوت ها طبقه بندی می شوند؟

عدم وجود یک هسته تشکیل شده دلیل طبقه بندی باکتری ها به عنوان موجودات پروکاریوتی بود.

چگونه باکتری ها شرایط نامطلوب را تحمل می کنند

پروکاریوت های میکروسکوپی قادر به مدت زمان طولانیتحمل شرایط نامطلوب، تبدیل به اختلافات. از دست دادن آب توسط سلول، کاهش قابل توجه حجم و تغییر شکل وجود دارد.

اسپورها به تأثیرات مکانیکی، دما و شیمیایی غیر حساس می شوند.بنابراین، خاصیت زنده بودن حفظ می شود و اسکان مجدد موثر انجام می شود.

نتیجه

باکتری ها قدیمی ترین شکل حیات روی زمین هستند که مدت ها قبل از ظهور انسان شناخته شده اند. آنها در همه جا حضور دارند: در هوای اطراف، آب، در لایه سطحی پوسته زمین. گیاهان، حیوانات و انسان ها به عنوان زیستگاه عمل می کنند.

مطالعه فعال موجودات تک سلولی در قرن نوزدهم آغاز شد و تا به امروز ادامه دارد. این موجودات جزء اصلی هستند زندگی روزمرهمردم و تاثیر مستقیم بر وجود انسان دارند.

باکتری ها کوچکترین موجودات زنده ای هستند که در سیاره ما زندگی می کنند. باکتری های کوچک چه چیزی ندارند؟ اندازه چشمگیر مشاهده آنها بدون میکروسکوپ غیرممکن است، اما میل آنها به زندگی واقعا شگفت انگیز است. صرف این واقعیت که باکتری ها، تحت شرایط مساعد، می توانند صدها سال در "خواب بی حال" باقی بمانند، قابل احترام است. چه ویژگی های ساختاری به این خرده ها کمک می کند تا این همه عمر کنند؟

ویژگی های ساختاری اصلی یک سلول باکتریایی

پروکاریوت ها به دلیل داشتن ساختار سلولی خاص توسط دانشمندان به عنوان یک پادشاهی جداگانه شناسایی شده اند. این شامل:

• باکتری؛
• جلبک سبز آبی رنگ؛
• ریکتزیا;
• مایکوپلاسماها

عدم وجود دیوارهای هسته ای به وضوح مشخص شده ویژگی اصلی نمایندگان پادشاهی پروکاریوتی است. بنابراین مرکز اطلاعات ژنتیکی یک مولکول DNA دایره ای منفرد است که به غشای سلولی متصل است.

چه چیز دیگری در ساختار سلولی باکتری ها کم است؟

1. پوسته هسته ای
2. میتوکندری.
3. پلاستید.
4. DNA ریبوزومی
5. شبکه آندوپلاسمی
6. مجموعه گلژی.

با این حال، فقدان همه این اجزا مانع از قرار گرفتن میکروارگانیسم های موجود در همه جا در مرکز متابولیسم طبیعی نمی شود. آنها نیتروژن را تثبیت می کنند، باعث تخمیر می شوند و مواد معدنی را اکسید می کنند.

حفاظت قابل اعتماد

طبیعت برای محافظت از نوزادان مراقبت کرده است: از بیرون، سلول باکتری توسط یک پوسته متراکم احاطه شده است. دیواره سلولی برای انجام متابولیسم آزاد است. به مواد مغذی اجازه ورود می دهد و مواد زائد را خارج می کند.

پوسته شکل بدن باکتری را تعیین می کند:

• کوکسی کروی؛
• ویبریوهای منحنی؛
• باسیل های میله ای شکل؛
• اسپیرلا

برای محافظت در برابر خشک شدن، یک کپسول در اطراف دیواره سلولی تشکیل می شود که از یک لایه متراکم مخاط تشکیل شده است. ضخامت دیواره های کپسول می تواند چندین برابر از قطر سلول باکتری بیشتر شود. چگالی دیواره ها بسته به شرایط محیطی که باکتری در آن وارد می شود متفاوت است.

صندوق ژنتیک ایمن است

باکتری ها هسته مشخصی ندارند که حاوی DNA باشد. اما این بدان معنا نیست که اطلاعات ژنتیکی در میکروارگانیسم‌های بدون پوشش هسته‌ای دارای آرایش آشفته‌ای است. مارپیچ دوگانه رشته مانند DNA در یک سیم پیچ منظم در مرکز سلول قرار گرفته است.

مولکول های DNA حاوی مواد ارثی هستند که مرکز شروع فرآیندهای تولید مثل میکروارگانیسم ها است. علاوه بر این، باکتری ها مانند یک دیوار مجهز به یک سیستم دفاعی ویژه هستند که به دفع حملات DNA ویروسی کمک می کند. سیستم ضد ویروسی برای شکست DNA خارجی کار می کند، اما خود آن آسیب نمی بیند.

به لطف اطلاعات ارثی که در DNA ثبت شده است، باکتری ها تکثیر می شوند. میکروارگانیسم ها با تقسیم تکثیر می شوند. سرعتی که این خرده ها با آن می توانند تقسیم شوند قابل توجه است: هر 20 دقیقه تعداد آنها دو برابر می شود! در شرایط مساعد، آنها قادر به تشکیل کلنی های کامل هستند، اما کمبود مواد مغذی بر افزایش تعداد باکتری ها تأثیر منفی می گذارد.

سلول از چه چیزی پر شده است؟

سیتوپلاسم باکتری انباری از مواد مغذی است. این ماده غلیظی است که مجهز به ریبوزوم است. در زیر میکروسکوپ در سیتوپلاسم، تجمع مواد آلی و معدنی قابل تشخیص است.

بسته به عملکرد باکتری ها، تعداد ریبوزوم های سلولی می تواند به ده ها هزار نفر برسد. ریبوزوم ها شکل خاصی دارند که دیواره های آن فاقد هر گونه تقارن است و به قطر 30 نانومتر می رسد.

ریبوزوم ها نام خود را از اسیدهای ریبونوکلئیک (RNA) گرفته اند. در طی تولید مثل، این ریبوزوم ها هستند که اطلاعات ژنتیکی ثبت شده در DNA را بازتولید می کنند.

ریبوزوم ها به مرکزی تبدیل شده اند که فرآیند بیوسنتز پروتئین را هدایت می کند. از طریق بیوسنتز، مواد معدنی به مواد فعال بیولوژیکی تبدیل می شوند. فرآیند در 4 مرحله انجام می شود:

1. رونویسی. اسیدهای ریبونوکلئیک از دو رشته DNA تشکیل می شوند.
2. حمل و نقل. RNA های ایجاد شده اسیدهای آمینه را به ریبوزوم ها منتقل می کنند منبع موادبرای سنتز پروتئین
3. پخش. ریبوزوم ها اطلاعات را اسکن می کنند و زنجیره های پلی پپتیدی می سازند.
4. تشکیل پروتئین.

دانشمندان هنوز ساختار و عملکرد ریبوزوم های سلولی در باکتری ها را به طور دقیق مطالعه نکرده اند. ساختار کامل آنها هنوز مشخص نیست. کار بیشتر در زمینه تحقیقات ریبوزوم تصویر کاملی از نحوه عملکرد ماشین مولکولی سنتز پروتئین ارائه می دهد.

آنچه در یک سلول باکتری ارائه نمی شود

بر خلاف سایر موجودات زنده، ساختار سلول های باکتریایی برای بسیاری از آنها فراهم نمی شود ساختارهای سلولی. اما در سیتوپلاسم آنها اندامک هایی وجود دارد که عملکرد میتوکندری یا مجموعه گلژی را با موفقیت انجام می دهند.

تعداد زیادی میتوکندری در یوکاریوت ها یافت می شود. آنها تقریباً 25٪ از کل حجم سلول را تشکیل می دهند. میتوکندری مسئول تولید، ذخیره و توزیع انرژی است. DNA میتوکندری مولکول های حلقوی هستند و در خوشه های خاصی جمع می شوند.

دیواره های میتوکندری از دو غشا تشکیل شده است:

• خارجی، داشتن دیوارهای صاف؛
• داخلی، که از آن کریستاهای متعددی به اعماق آن گسترش می‌یابند.

پروکاریوت ها به نوعی باتری مجهز هستند که مانند میتوکندری انرژی آنها را تامین می کند. به عنوان مثال، چنین "میتوکندری" در سلول های مخمر بسیار جالب عمل می کند. آنها برای زنده ماندن به دی اکسید کربن نیاز دارند. بنابراین، در شرایطی که CO2 کافی نیست، میتوکندری ها از بافت ها ناپدید می شوند.

در زیر میکروسکوپ، می‌توانید دستگاه گلژی را ببینید که منحصر به یوکاریوت‌ها است. اولین بار توسط دانشمند ایتالیایی کامیلو گلگی در سال 1898 در سلول های عصبی کشف شد. این ارگانوئید نقش پاک کننده را ایفا می کند، یعنی تمام محصولات متابولیک را از سلول خارج می کند.

دستگاه گلژی شکلی دیسکی دارد که از مخازن غشایی متراکم تشکیل شده است که توسط وزیکول هایی به هم متصل شده اند.

عملکردهای دستگاه گلژی بسیار متنوع است:

• مشارکت در فرآیندهای ترشحی؛
• تشکیل لیزوزوم؛
• تحویل محصولات متابولیک به دیواره سلولی

باستانی ترین ساکنان زمین به طور قانع کننده ای ثابت کردند که علیرغم غیبت بسیاری اندامک های سلولیآنها کاملا قابل دوام هستند. طبیعت به موجودات هسته ای یک هسته، میتوکندری، دستگاه گلژی داده است، اما این به هیچ وجه به این معنی نیست که باکتری های کوچک جای خود را در زیر خورشید قرار می دهند.

باکتری ها موجودات تک سلولی فاقد کلروفیل هستند. این گروه از میکروارگانیسم ها پرتعدادترین، در طبیعت گسترده و به خوبی مطالعه شده است. در بین باکتری ها تعداد قابل توجهی پاتوژن وجود دارد بیماری های عفونیانسان و حیوانات

شکل و اندازه باکتری ها با توجه به شکل سلول ها، باکتری ها به کروی - کوکسی تقسیم می شوند. میله ای یا استوانه ای - در واقع باکتری. پیچیده - ویبریو و اسپیرلا. فرم های انتقالی بین فرم های اصلی وجود دارد. اشکال مختلف باکتری در شکل نشان داده شده است. یکی

Cocci (از یونانی. coccus - دانه، توت) بسته به محل سلول ها پس از تقسیم آنها در بین خود متفاوت است. کوکسی‌های منفرد میکروکوکی نامیده می‌شوند (شکل 1.1)، کوکسی‌های جفتی را دیپلوکوک می‌گویند. اگر کوکسی ها پس از تقسیم از هم جدا نشوند، اما یک زنجیره تشکیل دهند، آنها استرپتوکوک نامیده می شوند (شکل 1.3). همه این کوکسی ها فقط در یک صفحه تقسیم می شوند. هنگام تقسیم به دو صفحه عمود بر هم، ترکیبی از چهار کوکسی می تواند تشکیل شود - تتراکوکس (شکل 1.6) و هنگام تقسیم در سه صفحه عمود بر هم - سارسین (از لاتین sarcio - برای اتصال؛ شکل 1.7)، متشکل از 8-16 سلول ها. اگر تقسیم بدون نظم خاصی رخ دهد، کوکسی ها با هم باقی می مانند و خوشه هایی شبیه خوشه های انگور - استافیلوکوک ها (شکل 1، 2) را تشکیل می دهند. معمولاً اندازه کوکسی ها به 1-1.5 میکرون می رسد.

در میان کوکسی ها پاتوژن های بیماری های مختلف انسانی وجود دارد: دیپلوکوک-پنوموکوک (شکل 1.5)، مینگوکوک و گنوکوک (شکل 1.4) به ترتیب باعث پنومونی، مننژیت و سوزاک می شوند. استافیلوکوک ها و استرپتوکوک ها از انواع بیماری های چرکی انسان و حیوانات هستند. بسیاری از کوکسی ها ساکنان حفره های مختلف و پوست انسان هستند و به طور گسترده در محیط خارجی پخش می شوند.

باکتری های میله ای شکل (از باکتری یونانی - چوب) دارند شکل استوانه ایو معمولا به صورت منفرد قرار دارند (شکل 1.8-9)، اما گاهی اوقات به صورت جفت (دیپلوباکتری ها) یا به صورت زنجیره ای (استرپتوباکتری ها). میله ها می توانند مستقیم، کمی خمیده و دوکی شکل باشند. ابعاد آنها به 1-5x0.5-1 میکرومتر می رسد. میله هایی که هاگ تشکیل نمی دهند باکتری و میله های تشکیل دهنده هاگ را باسیل (هوازی) و کلستریدیا (بی هوازی) می نامند. تحت تأثیر عوامل مختلف، شکل و اندازه باکتری ها می تواند تغییر کند. توانایی باکتری ها در تغییر شکل و اندازه خود را پلی مورفیسم می گویند.

در میان باکتری ها عوامل بیماری زا بسیاری از بیماری های عفونی وجود دارد: طاعون، سیاه زخم، بروسلوز، کزاز، گانگرن گازی، دیفتری، عفونت های روده.

اشکال پیچ خورده باکتری ها شبیه یک مارپیچ متشکل از چندین حلقه هستند. در میان آنها، ویبریو با یک حلقه (شکل 1، 10)، و اسپیرلا با 2-3 فر (شکل 1، 11) وجود دارد.

ویبریوها سلول های کمی خمیده شبیه کاما به طول 1-3 میکرون هستند که به دلیل تاژک واقع در انتهای سلول بسیار متحرک هستند. در بین ویبریوها، مهمترین عامل ایجاد کننده وبا است.
اسپیرلا میکروارگانیسم‌های بی‌ضرری هستند که در فاضلاب یا آب‌های آلوده زندگی می‌کنند و زباله‌های فاسد می‌شوند. فقط Spirillum minus باعث بیماری سودوکو گزش موش در انسان می شود.

ساختار باکتری ها یک سلول باکتری از دیواره سلولی، غشای سیتوپلاسمی و سیتوپلاسم تشکیل شده است که حاوی یک ماده هسته ای، اندامک های مختلف و اجزاء است. علاوه بر این، بسیاری از باکتری ها دارای یک کپسول و یک لایه مخاطی، تاژک و پیلی هستند (شکل 2).

دیواره سلولی پوسته ای که سلول میکروبی را از محیط جدا می کند، شکل آن را تعیین و حفظ می کند، دیواره سلولی نامیده می شود (شکل 3). با قدرت، کشش و انعطاف پذیری مشخص می شود. دیواره سلولی یک عملکرد حیاتی را انجام می دهد: از سلول در برابر لیز اسمزی محافظت می کند، زیرا فشار داخل سلول در سیتوپلاسم بیشتر از فشار خون است. محیط. دیواره سلولی با داشتن نفوذپذیری انتخابی، عبور مواد مختلف به داخل سلول و حذف محصولات متابولیک به خارج را تضمین می کند. آب، گلوکز، اسیدهای آمینه، اسیدهای چرب با مولکول به راحتی از طریق دیواره سلولی نفوذ می کنند. اندازه های کوچک. مولکول‌های بزرگ‌تر مواد آلی نمی‌توانند به داخل سلول نفوذ کنند، بدون اینکه ابتدا با کمک آنزیم‌های ترشح شده از سلول، آنها را به مولکول‌های کوچک‌تر تقسیم کنند.

دیواره سلولی باکتری ساختار پیچیده ای دارد و از دو نوع جزء ساخته شده است. استحکام و سختی دیواره سلولی توسط شبکه ای از میکروفیبریل ها که در محتویات - ماتریکس غوطه ور شده است، داده می شود. میکروفیبریل ها گلیکوپپتیدها (پپتیدوگلیکان ها یا مورئین ها) هستند. لایه گلیکوپپتیدها شکل سلول باکتری را تعیین و حفظ می کند. ساختار و ترکیب شیمیایی دیواره سلولی باکتری های گرم مثبت و گرم منفی متفاوت است.

دیواره سلولی باکتری های گرم مثبت ساده ترین ساختار را دارد. ساختار آن همگن است، ضخیم تر (10-15 نانومتر) از دیواره سلولی باکتری های گرم منفی است. بخش اعظم دیواره سلولی گلیکوپپتید است (تا 90٪). شبکه میکروفیبریل ها در یک ماتریکس حاوی پلی ساکارید (تا 90٪) و اسیدهای تیکوئیک غوطه ور است. پروتئین ها معمولاً وجود ندارند و لیپیدها فقط 2.5٪ را تشکیل می دهند. با این حال، برخی از باکتری های گرم مثبت مانند کورینه باکتری ها و مایکوباکتریوم ها حاوی مقدار زیادی لیپید در دیواره سلولی هستند.

دیواره سلولی باکتری های گرم منفی ساختار پیچیده ای دارد و ترکیب شیمیاییتفاوت قابل توجهی با دیواره سلولی باکتری های گرم مثبت دارد. لایه داخلی دیواره سلولی کیسه ای نازک از مولکول های گلیکوپپتید است که از یک یا دو لایه مولکولی (2 تا 3 نانومتر) تشکیل شده است. در بالای آن یک لایه بیرونی گسترده (7-8 نانومتر) از مولکول های پروتئینی و فسفولیپیدهای بسته بندی شده قرار دارد که در بالای آن لایه سوم - لیپوپلی ساکاریدها قرار دارد. ساختار دیگری از لایه بیرونی دیواره سلولی نیز امکان پذیر است: پروتئین ها و لیپوپلی ساکاریدها در لایه دوگانه فسفولیپیدها قرار دارند.

دیواره سلولی این باکتری ها حاوی مقدار زیادی لیپید (تا 25 درصد)، پروتئین و پلی ساکارید است.

غشای سیتوپلاسمی مستقیماً زیر دیواره سلولی غشای سیتوپلاسمی قرار دارد که بسیار محکم در مجاورت آن قرار دارد (شکل 4). غشای سیتوپلاسمی در حیات سلول از اهمیت بالایی برخوردار است. به عنوان یک مانع اسمزی عمل می کند، مواد مغذی را در داخل سلول متمرکز می کند و حذف محصولات متابولیک را تسهیل می کند. ذراتی که دارای مولکول های کوچک هستند (قطعاتی از DNA، پروتئین هایی با وزن مولکولی کم - آنزیم های خارج سلولی) از آن عبور می کنند. پروتئین های غشای سیتوپلاسمی - پرمازها عملکرد حمل و نقل - انتقال مواد آلی و معدنی به داخل سلول را انجام می دهند. غشای دیتوپلاسمی محل بیوسنتز برخی از اجزای تشکیل دهنده سلول است که در فرآیندهای تقسیم باکتریایی شرکت می کند. در سطح داخلی آن نواحی خاصی وجود دارد که DNA در فرآیند دو برابر شدن (تکثیر) آن به آنها متصل می شود. رشد غشاء، تقسیم ژنوم سلولی را پس از تکمیل فرآیند تکثیر تضمین می کند. در باکتری های هوازی در غشای سیتوپلاسمی زنجیره ای از انتقال الکترون وجود دارد که تبادل انرژی سلول را فراهم می کند.

غشای سیتوپلاسمی بسیار نازک است (بیش از 8-10 نانومتر). در میکروگراف های الکترونی، به صورت یک خط دوتایی که با یک شکاف نوری (سه لایه) از هم جدا شده است، قابل مشاهده است. بیش از نیمی از جرم غشای سیتوپلاسمی پروتئین و 20-30٪ - فسفولیپیدها است. غشای سیتوپلاسمی باکتری ها دارای ساختار یک غشای بیولوژیکی ابتدایی است - یک لایه دوگانه از فسفولیپیدها که روی سطح آن پروتئین ها قرار دارد.
تحت تأثیرات خاصی بر روی یک سلول باکتری، به عنوان مثال، هنگامی که در محلول کلرید سدیم هیپرتونیک قرار می گیرد، غشاء می تواند از دیواره سلولی جدا شده و به وضوح قابل مشاهده باشد (شکل 3 را ببینید).

سیتوپلاسم. محتوای یک سلول باکتری یک ماده شفاف و کمی چسبناک با قوام مایع محدود شده توسط غشای سیتوپلاسمی است. سیتوپلاسم سلول های باکتریایی یک سیستم کلوئیدی متشکل از آب، پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها، مواد معدنی مختلف و سایر مواد است که نسبت آنها بسته به نوع باکتری و سن سلول متفاوت است.
در سیتوپلاسم باکتری ها هسته سلولی وجود دارد - نوکلوئید، ریبوزوم ها، مزوزوم ها، و همچنین دانه های مختلف مواد مغذی ذخیره، رنگدانه ها، چربی ها.

نوکلوئید. حاوی DNA است که با مقدار کمی از پروتئین پایه خاص - هیستون (نوکلئوپروتئین) مرتبط است و نگهبان اطلاعات ارثی در سلول است. بر خلاف هسته سایر میکروارگانیسم‌ها، مانند تک یاخته‌ها، نوکلوئید باکتری غشای مشخصی ندارد که آن را از بقیه سیتوپلاسم محدود کند (شکل 4 را ببینید). مولکول DNA، طبق طرحی که در سال 1953 توسط واتسون و کریک ارائه شد، از دو زنجیره پلی نوکلئوتیدی تشکیل شده است که یکی به دور دیگری پیچ خورده است. راه پله مارپیچ(شکل 5). سطح بیرونی چنین مارپیچ دوتایی توسط قند - دئوکسی ریبوز (C) تشکیل شده است که با باقی مانده ها متناوب می شود. اسید فسفریک(F). در داخل مارپیچ، عمود بر محور آن، مانند پله های یک نردبان، مولکول های مسطح از پایه های نیتروژنی وجود دارد: پورین ها - آدنین (A)، گوانین (G) و پیریمیدین ها - تیمین (T)، سیتوزین (C). هر پورین، به دلیل ساختار شیمیایی خود، لزوماً به یک پیریمیدین متصل است، بنابراین رشته DNA دارای ضخامت یکنواخت، حدود 0.2 نانومتر، در سراسر آن است. مولکول DNA می تواند صدها میلیون بار طولانی تر باشد. به عنوان مثال طول کل کروموزوم E. coli 1-1.4 میلی متر است پورین ها و پیریمیدین ها توسط پیوندهای هیدروژنی به هم متصل می شوند که به راحتی شکسته می شوند. هر پایه نیتروژنی فقط به قند زنجیره بیرونی، دئوکسی ریبوز متصل می شود. دئوکسی ریبوز، یک فسفات و یک باز نیتروژن دار یک مونومر DNA به نام نوکلئوتید (H) را تشکیل می دهند. DNA بسیاری از باکتری ها با ساختار دایره ای به شکل یک حلقه بسته مشخص می شود. بیشتر پروکاریوت ها فقط یک کروموزوم باکتریایی دارند.

ریبوزوم ها علاوه بر DNA، سلول دارای یک اسید نوکلئیک دوم است - اسید ریبونوکلئیک (RNA)، که بر خلاف DNA، از یک زنجیره تشکیل شده است، به جای دئوکسی ریبوز، قند ریبوز و به جای تیمین اوراسیل دارد. بخش عمده ای از RNA به شکل ذرات کوچک یا ریبوزوم ها به پروتئین متصل می شود که مراکز سنتز پروتئین هستند. ریبوزوم ها توده های بزرگی به نام پلی ریبوزوم یا پلی زوم تشکیل می دهند که از 7-8 یا بیشتر ریبوزوم تشکیل شده است. ترکیب شیمیایی ریبوزوم ها: 40-60٪ RNA و 60-40٪ پروتئین. در باکتری ها، ریبوزوم ها آزادانه در سیتوپلاسم قرار دارند. تعداد آنها در هر سلول می تواند بیش از 100 باشد. علاوه بر RNA ریبوزومی (rRNA)، RNA اطلاعاتی (mRNA یا mRNA) نیز در سیتوپلاسم باکتری ها یافت می شود. وظیفه انتقال اطلاعات ژنتیکی از DNA به پلی زوم ها را بر عهده دارد. در اشریشیا کلی، 2-4٪ از کل RNA را تشکیل می دهد. سومین اسید ریبونوکلئیک - انتقال (tRNA) - وظیفه انتقال آمینو اسیدهای لازم برای سنتز پروتئین را به ریبوزوم ها انجام می دهد.

مزوزوم ها در برخی از باسیل ها، ساختارهای کروی شکل، به اصطلاح مزوزوم ها، از غشای سیتوپلاسمی به وجود می آیند. عملکرد آنها هنوز کاملاً مشخص نیست. شاید آنها در فرآیند تقسیم سلولی یا در فرآیندهای ردوکس نقش دارند و به عنوان میتوکندری عمل می کنند.

گرانول. سیتوپلاسم باکتری ها حاوی گرانول های مختلفی است که بسیاری از آنها حاوی مواد مغذی ذخیره ای هستند. منبع کربن یا انرژی گرانول های مواد آلی بدون نیتروژن - پلی ساکاریدها، متشکل از مولکول های گلوکز است. برخی از گرانول ها از نشاسته تشکیل شده و رنگ آبی را با ید (یون یا گرانولوزا) رنگ می کنند، برخی دیگر حاوی گلیکوژن هستند و رنگ قهوه ای مایل به قرمز با ید ایجاد می کنند. باکتری های گوگردی قطرات گوگرد را در سیتوپلاسم جمع می کنند، برخی از باکتری ها ادخال های لیپیدی را سنتز و جمع می کنند که به دلیل درجه انکسار زیاد به صورت قطرات کوچک قابل مشاهده است.

برخی از میکروب ها دارای دانه های ولوتین در سیتوپلاسم هستند که اولین بار در اسپیرلا (Spirillum volutans) کشف شد. آنها مواد مغذی ذخیره ای هستند که از پلی فسفات های معدنی و ترکیبات نزدیک به اسیدهای نوکلئیک تشکیل شده اند. ولوتین به شکل گرانول های بزرگ در سیتوپلاسم باکتری ها وقتی روی محیط های حاوی کربوهیدرات رشد می کند تجمع می یابد. دانه‌های ولوتین وقتی با متیلن بلو رنگ می‌شوند، متاکرومازی را نشان می‌دهند: رنگ آبی رنگ قرمز روشنی به آن‌ها می‌دهد. در برخی از باکتری ها مانند کورینه باکتری ها، وجود دانه های ولوتین یک ویژگی تشخیصی ارزشمند است.

کپسول و لایه مخاطی. بسیاری از باکتری ها دارای یک لایه مخاطی همگن منتشر با ضخامت های مختلف در قسمت بیرونی دیواره سلولی هستند (شکل 2.1 را ببینید). این لایه را می توان با روش های رنگ آمیزی خاص یا نورپردازی مناسب آشکار کرد.

کپسول لایه ای است که ارتباط نزدیکی با دیواره سلولی حفظ می کند و به عنوان پوشش بیرونی سلول عمل می کند. ضخامت آن محدود است و کپسول به وضوح با رنگ آمیزی منفی طبق روش Gins تشخیص داده می شود: در پس زمینه تاریک آماده سازی، یک سلول باکتریایی قرمز رنگ دیده می شود که توسط یک کپسول بی رنگ احاطه شده است. ضخامت کپسول ها در باکتری ها متفاوت است: از کسری از میکرومتر تا 10 میکرون. کپسول کوچکتر از 0.2 میکرومتر اغلب به عنوان میکروکپسول شناخته می شود. ساختارهای سطحی مانند کپسول ها در پنوموکوک، سیاه زخم، سیاه سرفه، سوزاک و گروهی از باکتری های کپسولی - کلبسیلا توصیف شده است. در بسیاری از گونه های باکتری، کپسول فقط تحت شرایط خاصی ظاهر می شود که اغلب نامطلوب است. عوامل ایجاد کننده سیاه زخم، سیاه سرفه، سوزاک، پنوموکوک زمانی که وارد بدن انسان یا حیوان می شوند یک کپسول تشکیل می دهند. در این مورد، کپسول نقش محافظتی را ایفا می کند و میکروب را از اثر آنتی بادی ها، فاگوسیت ها و سایر عوامل محافظتی بدن محافظت می کند. گروهی از باکتری‌های کپسولی کپسول را دائماً نگه می‌دارند: هم در بدن انسان و غیره و هم کشت روی محیط‌های غذایی. ترکیب شیمیایی کپسول ها به نوع باکتری بستگی دارد. اجزای اصلی کپسول آب (تا 98 درصد) و پلی ساکاریدها هستند. پلی پپتیدها در کپسول باسیل سیاه زخم و پروتئین M در کپسول استرپتوکوک یافت شد.

لایه‌های مخاطی که در اطراف سطح برخی از باکتری‌ها تشکیل می‌شوند از نظر ساختار شل‌تر، ضخامت و توانایی جدا شدن جزئی از سلولی که آنها را تشکیل می‌دهند با کپسول‌ها متفاوت هستند. مواد تشکیل دهنده لایه مخاطی اغلب در یک محیط غذایی یافت می شود که در آن میکروارگانیسم ها کشت می شوند.

عملکردهای حفاظتی کپسول متنوع است. کپسول علاوه بر محافظت از میکروب در برابر عملکرد عوامل حفاظتی ماکرو ارگانیسم، میکروب را از هجوم مقدار زیادی مایع به داخل سلول (سد اسمزی) و همچنین از خشک شدن در شرایط نامساعد محیطی محافظت می کند.

تاژک. برخی از باکتری ها دارای تحرک هستند که با کمک تاژک انجام می شود. تعداد و محل تاژک‌ها یکی از ویژگی‌های گونه‌ای باکتریایی است که برای تمایز میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود. با توجه به محل و تعداد تاژک ها، باکتری ها متمایز می شوند: تک تک، دارای یک تاژک در یکی از قطب های سلول. آمفیتریک، که در آن یک تاژک در هر قطب قرار دارد. lophotrichous - با دسته‌ای از تاژک‌ها در یک قطب (این شامل باکتری‌هایی است که دارای دسته‌هایی از تاژک‌ها در هر دو قطب هستند)، و peritrichous و که تاژک‌های آن در تمام سطح بدن قرار دارند (شکل 6).

تاژک ها فیبریل های نازک، مارپیچی و رشته ای به ضخامت 12 تا 18 نانومتر هستند. طول تاژک می تواند 10 برابر طول خود باکتری باشد. تاژک از یک تشکیل خاص خارج می شود - بدن پایه که در سیتوپلاسم در سطح داخلی غشای سیتوپلاسمی قرار دارد (شکل 7). بدن پایه ساختار پیچیده ای دارد، دارای مکانیزمی به شکل دو صفحه حلقوی است که چرخش آنها نسبت به یکدیگر حرکت را به تاژک منتقل می کند.

تاژک‌های باکتریایی رشته‌های پروتئینی متشکل از پروتئین فلاژلین هستند که مونومرهای پروتئینی آن به صورت زنجیره‌های مارپیچ در اطراف یک هسته توخالی پیچیده شده‌اند. هنگام حرکت، تاژک حول محور طولانی خود در جهت عقربه های ساعت یا خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخد. حرکت باکتری ها را می توان در هنگام بررسی آنها در حالت زنده به روش قطره آویزان یا خرد شده و با استفاده از روش های خاص رنگ آمیزی در میکروسکوپ نوری مشاهده کرد. سرعت حرکت فعال با کمک تاژک در برخی از باکتری ها بسیار زیاد است: آنها می توانند در عرض 1 ثانیه از مسافتی 20 برابر طول خود عبور کنند. حذف مکانیکی منجر به از بین رفتن تحرک باکتری ها می شود، اما از رشد و تولید مثل آنها جلوگیری نمی کند.

نوشید (پرز). تشکیلات رشته ای مستقیم که در سالمونلا، اشرشیا، پروتئوس یافت می شوند پرزها، و همچنین لبه ها، فیمبریا، مژک ها، پیلی نامیده می شوند (شکل 8). آنها نازک‌تر از تاژک‌های باکتریایی و کوتاه‌تر از آنها می‌نوشیدند. از یک پروتئین پیلین ویژه تشکیل شده است که مونومرهای آن مانند تاژک ها به صورت مارپیچی قرار گرفته اند. قطر و طول پیلی متفاوت است. ضخامت تیغه اره می تواند از 4 تا 10 تا 35 نانومتر باشد. تعداد اره ها در هر سلول باکتری می تواند به چند صد نفر برسد. پیلی توانایی چسبیدن (چسبندگی) به یکدیگر یا به یک بستر، به عنوان مثال، به سلول های اپیتلیال مخاط روده را فراهم می کند.

برخی از پیل ها مانند F-villi عملکردهای جنسی را در باکتری ها انجام می دهند. آنها انتقال مواد ارثی (DNA) از یک سلول باکتری به سلول دیگر را تضمین می کنند و پلی بین دو سلول تشکیل می دهند. این پرزها پهن تر و درازتر از بقیه هستند و در انتها ضخیم شدن کروی دارند.

اختلافات برخی از باکتری ها با قرار گرفتن در شرایط نامطلوب وجود، یک هاگ (اندوسپور) در داخل بدن تشکیل می دهند. اندوسپور یک تشکل درون سلولی با انکسار بالا است که در برابر انواع مختلف مقاوم (مقاوم) است. عوامل مضر محیط خارجی: خشک کردن، عمل دمای بالا، مواد شیمیایی و ضد عفونی کننده ها (شکل 9).

اسپورزایی عمدتاً برای اشکال میله ای شکل باکتری ها است: باسیل ها و کلستریدیاها. در سایر انواع باکتری ها بسیار نادر است. هاگ ها کروی، بیضی یا بیضی شکل هستند. قطر اسپور معمولاً برابر با قطر سلولی است که در آن تشکیل می شود یا کمی بیشتر از آن است و طول هاگ 1/4-1/3 طول سلول باکتری است. اندازه و موقعیت درون سلول باکتری به گونه، سن و شرایط رشد باکتری بستگی دارد. اسپورها را می توان در مرکز سلول قرار داد - در مرکز (شکل 9.1)، به عنوان مثال، در پاتوژن سیاه زخم. نزدیکتر به انتها - زیر ترمینال، در عامل ایجاد کننده گانگرن گازی (شکل 9.3). در نهایت - در نهایت، در عامل ایجاد کننده کزاز و بوتولیسم (شکل 9.2). شکل و محل اسپور در سلول باکتری می تواند مشخصه برخی عوامل بیماری زا باشد: به عنوان مثال، باسیل کزاز دارای هاگ گرد است که در انتهای باکتری قرار دارد و شبیه چوب طبل است و باسیل بوتولینوم نیز دارای هاگ بیضی شکل است. انتهای سلول باکتری و شبیه راکت تنیس است. هاگ بالغ ساختار پیچیده ای دارد.

فرآیند اسپورزایی زمانی اتفاق می افتد که یک باکتری وارد شرایط نامساعدی شود (کمبود مواد مغذی، آب، اکسیژن زیاد، قرار گرفتن در معرض دماهای بالا و پایین و غیره). اسپورزایی با ظهور یک "منطقه اسپوروژن" آغاز می شود: یک منطقه فشرده در سلول باکتری تشکیل می شود، جایی که جداسازی مواد هسته ای و بخشی از سیتوپلاسم با استفاده از یک سپتوم نازک مشاهده می شود. همانطور که هاگ رشد می کند و بالغ می شود، دیواره های آن گذاشته می شود که تعداد و ضخامت آنها متفاوت است انواع مختلفباکتری (مرحله پروسپور). سپس پروسپور ضخیم می شود ، حجم آن کاهش می یابد ، به هاگ بالغ تبدیل می شود که توسط یک پوسته چند لایه متراکم احاطه شده است که عمدتاً از پروتئین ها ، لیپیدها و گلیکوپپتیدها تشکیل شده است. کل فرآیند هاگ زایی 18 تا 24 ساعت طول می کشد. آب موجود در هاگ در حالتی است که با سایر ترکیبات مرتبط است. این ویژگی هاگ ها مقاومت بالای آنها را در برابر عوامل مختلف تعیین می کند: جوش، دمای بالا و پایین، خشک شدن، تابش اشعه ماوراء بنفش و غیره. هنگامی که آنها در شرایط مطلوب زندگی قرار می گیرند (وجود مواد مغذی، رطوبت کافی و دمای بهینه) هاگ به شکل رویشی جوانه می زند: متورم می شود، سوراخی در پوسته ظاهر می شود که از طریق آن جوانه ای بیرون می کشد که سپس به چوب تبدیل می شود. کل فرآیند 4-5 ساعت طول می کشد.

فقط یک هاگ مربوط به یک سلول است، بنابراین اسپورزایی در باکتری ها مانند قارچ ها با فرآیند تولید مثل همراه نیست، بلکه تنها راهی برای تجربه در شرایط نامطلوب محیطی است.

میکروب های تشکیل دهنده هاگ در خاک و هوا گسترده هستند و برای چندین دهه در آنجا باقی می مانند. در میان آنها گونه های بیماری زا وجود دارد - باسیل سیاه زخم، پاتوژن های گانگرن گازی، کزاز و بوتولیسم.

کروپلاست ها و پروتوپلاست ها. یک سلول باکتری تحت شرایط خاصی می تواند از دیواره سلولی محروم شود. این دیواره می تواند با عمل لیزوزیم یا پنی سیلین که سنتز گلیکوپپتیدها را مختل می کند از بین برود. باکتری‌هایی که کاملاً فاقد دیواره سلولی هستند، پروتوپلاست نامیده می‌شوند و اگر بخش‌های کوچکی از آن حفظ شود، کروپلاست می‌گویند. این سازندها با یک غشای سیتوپلاسمی نازک و ظریف پوشیده شده و شکل کروی دارند. غشای سیتوپلاسمی قادر به مقاومت در برابر فشار اسمزی بالای سیتوپلاسم نیست، بنابراین، برای حفظ زنده ماندن، اسفروپلاست ها و پروتوپلاست ها در محیط های مخصوص اسمزی متعادل حاوی 20-5 درصد ساکارز و سرم اسب قرار می گیرند. در این محیط ها نگه می دارند شکل گردو حتی برخی از تاژک ها. با این حال، چنین پروتوپلاست هایی به دلیل اختلال در مکانیسم هایی که حرکت تاژک ها را کنترل می کنند، بی حرکت هستند. مدتی پس از ذخیره سازی اسفروپلاست ها و پروتوپلاست ها در محلول های ساکارز، آنها شروع به شکستن (لیز) می کنند و دانه های کوچک و وزیکول های خالی در محیط - "سایه های" پروتوپلاست ها ظاهر می شوند. تحت شرایط خاص، اسفروپلاست ها که تا حدی دیواره سلولی را حفظ می کنند، می توانند در محیط های مغذی متراکم تکثیر شوند و به شکل اولیه خود برگردند، که آنها را به اشکال L ناپایدار باکتری های نوع B نزدیک می کند.

باکتری L شکل با تخریب جزئی یا کامل دیواره‌های سلولی، بسیاری از انواع باکتری‌ها می‌توانند فرم L را تشکیل دهند. آنها اولین بار توسط کلینبرگر-نوبل در سال 1935 کشف شدند. نام آنها از حرف اول موسسه لیستر (L) می آید که در آن کشف شدند.

ویژگی اشکال L باکتری ها شباهت آنها با میکروارگانیسم های گروه پلوروپنومونی گاوی (PPLO) است که در حال حاضر به عنوان مایکوپلاسما طبقه بندی می شوند. با این حال، اشکال L با مایکوپلاسماها تفاوت دارند زیرا نیازهای تغذیه ای مورد نیاز مایکوپلاسما را ندارند. از نظر ژنتیکی، اشکال L با اشکال اصلی که از آن مشتق شده اند، یکسان هستند. برخی از آنها دیواره سلولی تا حدی حفظ شده دارند (شکل L از نوع B)، بنابراین می توانند به اشکال اصلی باکتری تبدیل شوند. تشکیل اشکال L تحت "عمل پنی سیلین، که سنتز موکوپپتیدهای دیواره سلولی را مختل می کند، اتفاق می افتد. گاهی اوقات این اشکال خود به خود ایجاد می شوند.

با توجه به مورفولوژی، اشکال L انواع مختلف باکتری ها و سایر میکروارگانیسم ها (ترپونما، مخمرها) مشابه یکدیگر هستند. آنها سازندهای کروی و واکوئله ای هستند که اندازه آنها از 1 تا 8 میکرومتر تا کوچکترین - 250 نانومتر متغیر است و مانند ویروسها قادر به عبور از منافذ فیلترهای چینی هستند. با این حال، بر خلاف ویروس ها، فرم های L را می توان با افزودن پنی سیلین، قند و سرم اسب به آنها روی محیط های مغذی مصنوعی رشد داد. هنگامی که پنی سیلین از چنین محیطی خارج می شود، فرم های L (نوع B) دوباره به آن تبدیل می شوند. اشکال اصلی باکتری ها این فرآیند بازگشت نامیده می شود. با این حال، اشکال L پایدار باکتری (نوع A) وجود دارد که بازگشت آنها به شکل اولیه دشوار یا غیرممکن است. در حال حاضر اشکال L پروتئوس، اشرشیاکلی، ویبریو کلرا، بروسلا، پاتوژن های گانگرن گازی، کزاز و سایر میکروارگانیسم ها به دست آمده است.

باکتری ها میکروارگانیسم هایی بسیار کوچک، فوق العاده قدیمی و تا حدی بسیار ساده هستند. مطابق با طبقه بندی مدرنآنها در دامنه جداگانه ای از ارگانیسم ها جدا شدند که نشان دهنده تفاوت معنی داری بین باکتری ها و سایر اشکال حیات است.

باکتری ها رایج ترین و بر این اساس، پرتعدادترین موجودات زنده هستند، آنها بدون اغراق در همه جا حضور دارند و در هر محیطی احساس خوبی دارند: آب، هوا، زمین و همچنین در داخل موجودات دیگر. بنابراین در یک قطره آب تعداد آنها می تواند به چندین میلیون برسد و در بدن انسان حدود ده عدد بیشتر از تمام سلول های ما وجود دارد.

باکتری ها چه کسانی هستند؟

اینها موجودات میکروسکوپی و عمدتاً تک سلولی هستند که تفاوت اصلی آنها عدم وجود هسته سلولی است. اساس سلول، سیتوپلاسم، حاوی ریبوزوم ها و یک نوکلوئید است که ماده ژنتیکی باکتری ها است. همه اینها توسط یک غشای سیتوپلاسمی یا پلاسمالما از دنیای خارج جدا می شود که به نوبه خود با دیواره سلولی و یک کپسول متراکم تر پوشیده شده است. برخی از انواع باکتری ها تاژک خارجی دارند، تعداد و اندازه آنها می تواند بسیار متفاوت باشد، اما هدف همیشه یکسان است - با کمک آنها، باکتری ها حرکت می کنند.

ساختار و محتویات یک سلول باکتریایی

باکتری ها چیست؟

اشکال و اندازه ها

شکل انواع مختلف باکتری ها بسیار متغیر است: آنها می توانند گرد، میله ای شکل، پیچ خورده، ستاره ای، چهار وجهی، مکعبی، C یا O شکل و همچنین نامنظم باشند.

اندازه باکتری ها بسیار متفاوت است. بنابراین، مایکوپلاسما مایکوئیدها - کوچکترین دیددر سراسر پادشاهی طول آن 0.1 - 0.25 میکرومتر است و بزرگترین باکتری Thiomargarita namibiensis به 0.75 میلی متر می رسد - حتی با چشم غیر مسلح نیز قابل مشاهده است. به طور متوسط، اندازه ها از 0.5 تا 5 میکرون متغیر است.

متابولیسم یا متابولیسم

در زمینه به دست آوردن انرژی و مواد مغذی، باکتری ها تنوع زیادی از خود نشان می دهند. اما در عین حال، تعمیم آنها بسیار آسان است و آنها را به چند گروه تقسیم می کنیم.

با توجه به روش به دست آوردن مواد مغذی (کربن) باکتری ها به موارد زیر تقسیم می شوند:

• اتوتروف ها- موجوداتی که قادر به سنتز مستقل تمام مواد آلی مورد نیاز برای زندگی هستند.
• هتروتروف ها- موجوداتی که فقط قادر به تبدیل ترکیبات آلی آماده هستند و در نتیجه به کمک سایر موجودات نیاز دارند که این مواد را برای آنها تولید کنند.

از طریق به دست آوردن انرژی:

• فوتوتروف هاموجوداتی که از طریق فتوسنتز انرژی تولید می کنند
• شیمی تروف هاموجوداتی که با رسانایی مختلف انرژی تولید می کنند واکنش های شیمیایی.

باکتری ها چگونه تولید مثل می کنند؟

رشد و تولید مثل در باکتری ها ارتباط نزدیکی با هم دارند. با رسیدن به اندازه مشخصی، آنها شروع به تکثیر می کنند. در اکثر انواع باکتری ها، این فرآیند می تواند بسیار سریع انجام شود. به عنوان مثال، تقسیم سلولی می تواند کمتر از 10 دقیقه طول بکشد، در حالی که تعداد باکتری های جدید رشد خواهند کرد پیشرفت هندسی، زیرا هر موجود جدید بر دو بخش پذیر خواهد بود.

هایلایت 3 انواع مختلفپرورش:

• تقسیم- یک باکتری به دو کاملاً یکسان از نظر ژنتیکی تقسیم می شود.
• جوانه زدن- یک یا چند جوانه (تا 4) در قطب های باکتری والد تشکیل می شود، در حالی که سلول مادر پیر می شود و می میرد.
• اولیه فرآیند جنسی- بخشی از DNA سلول های مادر به دختر منتقل می شود و یک باکتری با مجموعه ای اساسی از ژن ها ظاهر می شود.

نوع اول رایج‌ترین و سریع‌ترین نوع است، نوع آخر بسیار مهم است، نه تنها برای باکتری‌ها، بلکه برای تمام زندگی به طور کلی.

صحبت از باکتری ها، اغلب ما چیزی منفی را نشان می دهیم. با این حال، ما اطلاعات کمی در مورد آنها داریم. ساختار و فعالیت حیاتی باکتری ها کاملاً ابتدایی است، اما، به گفته برخی از دانشمندان، اینها قدیمی ترین ساکنان زمین هستند و برای چندین سال ناپدید نشده اند یا از بین نرفته اند. یک فرد از بسیاری از انواع این میکروارگانیسم ها به نفع خود استفاده می کند، در حالی که سایرین عامل بیماری های جدی و حتی اپیدمی هستند. اما مضرات برخی از باکتری ها گاهی با فواید برخی دیگر تناسبی ندارد. بیایید در مورد این میکروارگانیسم های شگفت انگیز صحبت کنیم و با ساختار، فیزیولوژی و طبقه بندی آنها آشنا شویم.

پادشاهی باکتری ها

اینها میکروارگانیسم های غیر هسته ای و اغلب تک سلولی هستند. کشف آنها در سال 1676 شایستگی دانشمند هلندی A. Leeuwenhoek است که برای اولین بار باکتری های ریز را زیر میکروسکوپ دید. اما مطالعه ماهیت، فیزیولوژی و نقش آنها در زندگی انسان برای اولین بار توسط لوئی پاستور شیمیدان و میکروبیولوژیست فرانسوی در دهه 1850 آغاز شد. ساختار باکتری ها با ظهور میکروسکوپ های الکترونی به طور فعال مورد مطالعه قرار گرفت. سلول آن از یک غشای سیتوپلاسمی، یک ریبوزوم و یک نوکلئوتید تشکیل شده است. DNA یک باکتری در یک مکان (نوکلئوپلاسم) متمرکز شده و سیم پیچی از رشته های نازک است. سیتوپلاسم توسط یک غشای سیتوپلاسمی از دیواره سلولی جدا می شود؛ این سیتوپلاسم حاوی یک نوکلئوتید، سیستم های غشایی مختلف و اجزای سلولی است. ریبوزوم یک باکتری از 60٪ RNA تشکیل شده است و بقیه پروتئین است. عکس زیر ساختار سالمونلا را نشان می دهد.

دیواره سلولی و اجزای آن

باکتری ها ساختار سلولی دارند. دیواره سلولی ضخامتی در حدود 20 نانومتر دارد و برخلاف گیاهان عالی ساختار فیبریلار ندارد. استحکام آن توسط پوشش مخصوصی به نام کیسه تامین می شود. این عمدتا از یک ماده پلیمری - مورئین تشکیل شده است. اجزای آن (زیر واحدها) در یک توالی خاص به رشته های پلی گلیکان خاصی متصل می شوند. آنها همراه با پپتیدهای کوتاه، یک ماکرومولکول شبیه یک شبکه را تشکیل می دهند. این کیف مورین است.

اندام های حرکتی

این میکروارگانیسم ها قادر به حرکت فعال هستند. این به دلیل تاژک های پلاسما، که ساختار مارپیچی دارند، انجام می شود. باکتری ها می توانند با سرعت 200 میکرون در ثانیه حرکت کنند و 13 بار در ثانیه به دور محور خود بچرخند. توانایی حرکت تاژک ها توسط یک پروتئین انقباضی خاص - فلاژلین (مشابه میوزین در سلول های عضلانی) فراهم می شود.

آنها دارای ابعاد زیر هستند: طول - تا 20 میکرون، قطر - 10-20 نانومتر. هر تاژک از یک جسم پایه که در دیواره سلولی باکتری جاسازی شده است، ایجاد می شود. اندام‌های حرکتی می‌توانند منفرد یا در دسته‌های کامل قرار گیرند، مثلاً در اسپیرلا. تعداد تاژک ها ممکن است به شرایط محیطی بستگی داشته باشد. به عنوان مثال، پروتئوس ولگاریس، با تغذیه نامناسب، تنها دو تاژک زیرقطبی دارد، در حالی که در شرایط رشد نرمال، می تواند از 2 تا 50 تاژک در بسته ها وجود داشته باشد.

حرکت میکروارگانیسم ها

ساختار باکتری (نمودار زیر) به گونه ای است که می تواند کاملاً فعال حرکت کند. حرکت در بیشتر موارد به دلیل فشار اتفاق می افتد و عمدتاً در یک محیط مایع یا مرطوب انجام می شود. بسته به عامل عامل، به عبارت دیگر، نوع محرک خارجی، می تواند:

• کموتاکسی حرکت هدایت شده یک باکتری به سمت مواد مغذی یا برعکس، دور شدن از هرگونه سموم است.
• aerotaxis - حرکت به سمت اکسیژن (در هوازی) یا دور از آن (در بی هوازی).
• فوتوتاکسی - واکنش به نور، که در حرکت آشکار می شود، در درجه اول مشخصه فوتوتروف ها است.
• magnetotaxis - واکنشی به تغییرات میدان مغناطیسی، به دلیل وجود ذرات خاص (مگنتوزوم) در برخی از میکروارگانیسم ها.

به یکی از روش های فوق، باکتری ها که ویژگی های ساختاری سلول ها به آنها اجازه حرکت می دهد، می توانند در مکان هایی با شرایط بهینهبرای امرار معاش خود علاوه بر تاژک، برخی از گونه‌ها دارای رشته‌های نازک‌تر متعددی هستند - آنها "فیمبریا" یا "پیلی" نامیده می‌شوند، اما عملکرد آنها هنوز به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته است. باکتری هایی که تاژک خاصی ندارند می توانند حرکت کنند، اما با سرعت بسیار پایین مشخص می شود: تقریباً 250 میکرون در دقیقه.

دومین گروه کوچک باکتری ها اتوتروف ها هستند. آنها قادر به سنتز مواد آلی از مواد معدنی هستند، می توانند تا حدی دی اکسید کربن اتمسفر را جذب کنند و شیمی تروف هستند. این باکتری ها جایگاه بسیار مهمی در چرخه دارند عناصر شیمیاییدر طبیعت.

همچنین دو گروه از فوتوتروف های واقعی وجود دارد. ویژگی‌های ساختاری باکتری‌های این دسته این است که حاوی ماده (رنگدانه) باکتری‌کلروفیل هستند که در طبیعت با کلروفیل گیاه مرتبط است و از آنجایی که فاقد فتوسیستم II هستند، فتوسنتز بدون تکامل اکسیژن انجام می‌شود.

تولید مثل بر اساس تقسیم

روش اصلی تولید مثل تقسیم سلول مادر اصلی به دو قسمت (آمیتوز) است. برای اشکال دراز، این همیشه عمود بر محور طولی رخ می دهد. در این حالت، ساختار باکتری دستخوش تغییرات کوتاه مدت می شود: یک پارتیشن عرضی از لبه سلول تا وسط تشکیل می شود که سپس ارگانیسم والد در امتداد آن تقسیم می شود. این نام قدیمی پادشاهی - Drobyanki را توضیح می دهد. سلول ها پس از تقسیم می توانند در زنجیره های ناپایدار و شل به هم متصل بمانند.

اینها ویژگی های متمایز ساختار باکتری های برخی از گونه ها، به عنوان مثال، استرپتوکوک ها هستند.

هاگ زایی و تولید مثل جنسی

روش دوم تولید مثل اسپورزایی است. این به طور مستقیم با تمایل به سازگاری با شرایط نامطلوب مرتبط است و هدف آن زنده ماندن از آنها است. در برخی از باکتری های میله ای شکل، هاگ ها به صورت درون زا، یعنی در داخل سلول تشکیل می شوند. در برابر حرارت بسیار مقاوم هستند و حتی در صورت جوشاندن طولانی مدت قابل نگهداری هستند. تشکیل هاگ با واکنش های شیمیایی مختلف در سلول مادر آغاز می شود و حدود 75 درصد از تمام پروتئین های آن تجزیه می شود. سپس تقسیم اتفاق می افتد. در این حالت دو سلول دختر تشکیل می شود. یکی از آنها (کوچکتر) با یک پوسته ضخیم پوشیده شده است که می تواند تا 50٪ حجم را اشغال کند - این هاگ است. برای 200-300 سال زنده و آماده جوانه زدن باقی می ماند.

برخی از گونه ها قادر به تولید مثل جنسی هستند. این فرآیند اولین بار در سال 1946، زمانی که ساختار سلولی باکتری اشریشیا کلی مورد مطالعه قرار گرفت، کشف شد. مشخص شد که انتقال جزئی مواد ژنتیکی امکان پذیر است. یعنی قطعات DNA در فرآیند کونژوگاسیون از یک سلول (اهداکننده) به سلول دیگر (گیرنده) منتقل می شوند. این کار با کمک باکتریوفاژها یا با تبدیل انجام می شود.

ساختار یک باکتری و ویژگی های فیزیولوژی آن به گونه ای است که در شرایط ایده آلفرآیند تقسیم به طور مداوم و بسیار سریع (هر 20-30 دقیقه) اتفاق می افتد. اما در محیط طبیعی با عوامل مختلفی محدود می شود ( نور خورشید، محیط غذایی، دما و غیره).

طبقه بندی این میکروارگانیسم ها بر اساس ساختار متفاوت دیواره سلولی باکتری است که تعیین کننده حفظ رنگ آنیلین در سلول یا شستشوی آن است. این مورد توسط H. K. Gram شناسایی شد و متعاقباً مطابق با نام وی دو بخش بزرگ از میکروارگانیسم ها شناسایی شد که در ادامه به آنها خواهیم پرداخت.

باکتری های گرم مثبت: ویژگی های ساختار و فعالیت حیاتی

این میکروارگانیسم ها دارای یک پوشش چند لایه مورئین (30-70٪ از کل جرم خشک دیواره سلولی) هستند که به همین دلیل رنگ آنیلین از سلول ها شسته نمی شود (ساختار یک باکتری گرم مثبت به طور شماتیک در نشان داده شده است. عکس بالا در سمت چپ و گرم منفی در سمت راست). ویژگی آنها این است که اسید دی آمینوپیملیک اغلب با لیزین جایگزین می شود. محتوای پروتئین بسیار کمتر است و پلی ساکاریدها وجود ندارند یا با پیوندهای کووالانسی به هم متصل می شوند. تمام باکتری های این بخش به چند گروه تقسیم می شوند:

1. کوکسی های گرم مثبتآنها سلول های منفرد یا گروه های دو، چهار یا بیشتر (تا 64 سلول) هستند که توسط سلولز در کنار هم نگه داشته می شوند. از نظر نوع تغذیه، اینها معمولاً بی هوازی های اجباری یا اختیاری هستند، به عنوان مثال، باکتری های اسید لاکتیک از خانواده استرپتوکوک ها، اما ممکن است هوازی نیز وجود داشته باشد.
2. چوب های غیر اسپور.با نام، می توانید ساختار یک سلول باکتری را درک کنید. این گروه شامل گونه های اسید لاکتیک بی هوازی یا هوازی اختیاری از خانواده لاکتوباسیلوس ها می باشد.
3. میله های تشکیل دهنده هاگ.آنها تنها توسط یک خانواده - کلستریدیا - نمایندگی می شوند. آنها بی هوازی اجباری هستند که قادر به تولید هاگ هستند. بسیاری از آنها زنجیره های مشخصه یا رشته هایی را از سلول های منفرد تشکیل می دهند.
4. میکروارگانیسم های کورینه مورفیکساختار خارجی سلول باکتریایی این گروه می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. بنابراین، چوب ها می توانند به شکل چماق، کوتاه، کوکسی یا کمی منشعب شوند. آنها اندوسپور تشکیل نمی دهند. اینها شامل اسید پروپیونیک، باکتری استرپتومیست و غیره است.
5. مایکوپلاسماهااگر به ساختار باکتری توجه کنید (نمودار شکل زیر - فلش به زنجیره DNA اشاره می کند)، می توان متوجه شد که دیواره سلولی ندارد (به جای آن یک غشای سیتوپلاسمی وجود دارد) و بنابراین با رنگ آنیلین رنگ نمی شود، بنابراین نمی توان آن را بر اساس رنگ آمیزی گرم به این بخش نسبت داد. اما طبق مطالعات اخیر، مایکوپلاسماها از میکروارگانیسم های گرم مثبت منشاء می گیرند.

باکتری های گرم منفی: عملکردها، ساختار

در چنین میکروارگانیسم هایی، شبکه مورئین بسیار نازک است، سهم آن از جرم خشک کل دیواره سلولی تنها 10٪ است، بقیه لیپوپروتئین ها، لیپوپلی ساکاریدها و غیره هستند. موادی که با رنگ آمیزی گرم همراه هستند به راحتی شسته می شوند. با توجه به نوع تغذیه، باکتری های گرم منفی فتوتروف یا شیمی تروف هستند، برخی از گونه ها قادر به فتوسنتز هستند. طبقه بندی در داخل بخش در مرحله تشکیل است، خانواده های مختلف بر اساس ویژگی های مورفولوژی، متابولیسم و ​​سایر عوامل در 12 گروه ترکیب می شوند.

اهمیت باکتری برای انسان

علیرغم نامرئی بودن ظاهراً، باکتری ها چه مثبت و چه منفی برای انسان اهمیت زیادی دارند. تولید بسیاری از محصولات غذاییبدون مشارکت نمایندگان منفرد این پادشاهی غیرممکن است. ساختار و فعالیت حیاتی باکتری ها به ما این امکان را می دهد که بسیاری از محصولات لبنی (پنیر، ماست، کفیر و موارد دیگر) را به دست آوریم. این میکروارگانیسم ها در فرآیندهای تخمیر، تخمیر نقش دارند.

انواع متعددی از باکتری ها عامل بیماری های موجود در حیوانات و انسان هستند مانند سیاه زخم، کزاز، دیفتری، سل، طاعون و غیره. تولیدات صنعتی: این مهندسی ژنتیک، به دست آوردن آنتی بیوتیک ها، آنزیم ها و سایر پروتئین ها، تجزیه مصنوعی زباله ها (به عنوان مثال، هضم متان فاضلاب)، غنی سازی فلزات است. برخی از باکتری ها روی بسترهای غنی از فرآورده های نفتی رشد می کنند و این به عنوان یک شاخص در جستجو و توسعه ذخایر جدید عمل می کند.