عندما نتحدث عن البكتيريا ، غالبًا ما نفكر في شيء سلبي. ومع ذلك فنحن لا نعرف الكثير عنهم. تعتبر بنية البكتيريا ونشاطها الحيوي بدائيًا إلى حد ما ، ولكن وفقًا لافتراضات بعض العلماء ، هؤلاء هم أقدم سكان الأرض ، ولم يختفوا أو يموتوا لسنوات عديدة. يستخدم البشر أنواعًا كثيرة من هذه الكائنات الحية الدقيقة لمصلحتهم ، بينما يتسبب البعض الآخر في الإصابة بأمراض خطيرة وحتى الأوبئة. لكن ضرر بعض البكتيريا لا يتناسب أحيانًا مع منافع أخرى. دعونا نتحدث عن هذه الكائنات الحية الدقيقة المدهشة والتعرف على هيكلها وعلم وظائف الأعضاء وتصنيفها.
هذه كائنات دقيقة غير نووية ، وغالبًا ما تكون أحادية الخلية. اكتشافهم في عام 1676 هو ميزة العالم الهولندي أ. ليوينهوك ، الذي رأى لأول مرة بكتيريا صغيرة تحت عدسة مكبرة مجهرية. لكن الكيميائي وعالم الأحياء الدقيقة الفرنسي لويس باستير بدأ لأول مرة في دراسة طبيعتها وعلم وظائف الأعضاء ودورها في حياة الإنسان في خمسينيات القرن التاسع عشر. بدأ بحث بنية البكتيريا بنشاط مع ظهور المجاهر الإلكترونية. تتكون خليته من غشاء هيولي وريبوسوم ونيوكليوتيد. يتركز الحمض النووي البكتيري في مكان واحد (نيوكليوبلازم) وهو عبارة عن خيوط متشابكة متشابكة. يتم فصل السيتوبلازم عن جدار الخلية بواسطة الغشاء السيتوبلازمي ؛ يحتوي على نوكليوتيد وأنظمة غشاء مختلفة وشوائب خلوية. يتكون ريبوسوم البكتيريا من 60٪ من الحمض النووي الريبي ، والباقي بروتين. تظهر الصورة أدناه هيكل السالمونيلا.
البكتيريا لها بنية خلوية. يبلغ سمك جدار الخلية حوالي 20 نانومتر ، وعلى عكس النباتات العليا ، لا يحتوي على بنية ليفية. قوتها مضمونة بغطاء خاص يسمى كيس. يتكون أساسًا من مادة بوليمرية - مورين. مكوناته (الوحدات الفرعية) متصلة في تسلسل محدد في خيوط بوليجليكان خاصة. جنبا إلى جنب مع الببتيدات القصيرة ، فإنها تشكل جزيء ضخم يشبه الشبكة. هذه هي حقيبة مورين.
هذه الكائنات الحية الدقيقة قادرة على الحركة النشطة. يتم تنفيذه بسبب سوط البلازما ، الذي له هيكل حلزوني. يمكن للبكتيريا أن تتحرك بسرعات تصل إلى 200 ميكرون في الثانية وتدور حول محورها 13 مرة في الثانية. يتم توفير قدرة السوط على الحركة من خلال بروتين مقلص خاص - فلاجيلين (تماثل للميوسين في خلايا العضلات).
لها الأبعاد التالية: الطول - حتى 20 ميكرون ، القطر - 10-20 نانومتر. ينطلق كل سوط من الجسم القاعدي المغمور في غشاء الخلية البكتيرية. يمكن أن تكون أعضاء الحركة مفردة أو مرتبة في حزم كاملة ، على سبيل المثال ، في spirilla. قد يعتمد عدد الأسواط على الظروف البيئية. على سبيل المثال ، Proteus vulgaris ، مع نظام غذائي سيئ ، يحتوي على سوطين تحت القطبين فقط ، بينما في ظل ظروف النمو العادية ، يمكن أن يكون هناك من 2 إلى 50 منهم في الحزم.
إن بنية البكتيريا (الرسم البياني أدناه) يمكن أن تتحرك بنشاط كبير. تحدث الحركة في معظم الحالات عن طريق الدفع ويتم إجراؤها بشكل أساسي في بيئة سائلة أو رطبة. اعتمادًا على عامل التمثيل ، بمعنى آخر - نوع الحافز الخارجي ، يمكن أن يكون:
إحدى هذه الطرق ، يمكن للبكتيريا ، والسمات الهيكلية للخلايا التي تسمح لها بالتحرك ، أن تخلق مجموعات في أماكن ذات ظروف مثالية لحياتها. بالإضافة إلى الأسواط ، تحتوي بعض الأنواع على العديد من الخيوط الرقيقة - يطلق عليها "fimbria" أو "pili" ، لكن وظيفتها لم يتم فهمها بشكل كافٍ حتى الآن. البكتيريا التي لا تحتوي على سوط خاص قادرة على الانزلاق في الحركة ، ومع ذلك ، فهي تتميز بسرعة منخفضة للغاية: حوالي 250 ميكرون في الدقيقة.
المجموعة الثانية الصغيرة من البكتيريا هي ذاتية التغذية. إنهم قادرون على تخليق المواد العضوية من المواد غير العضوية ، ويمكنهم استيعاب ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي جزئيًا وهم كيميائيون. تحتل هذه البكتيريا مكانًا مهمًا جدًا في دورة العناصر الكيميائية في الطبيعة.
هناك أيضًا مجموعتان من الصور الحقيقية. تتمثل السمات الهيكلية للبكتيريا في هذه الفئة في احتوائها على مادة (صبغة) جرثومية كلوروفيل ، والتي ترتبط بطبيعتها بنبات الكلوروفيل ، ولأنها تفتقر إلى النظام الضوئي الثاني ، يستمر التمثيل الضوئي دون إطلاق الأكسجين.
الطريقة الرئيسية للتكاثر هي تقسيم الخلية الأم الأصلية إلى قسمين (amitosis). بالنسبة للنماذج التي لها شكل ممدود ، يحدث هذا دائمًا بشكل عمودي على المحور الطولي. في هذه الحالة ، يخضع هيكل البكتيريا لتغييرات قصيرة المدى: من حافة الخلية إلى الوسط ، يتم تشكيل قسم عرضي ، يتم على طوله تقسيم كائن الأم. هذا ما يفسر الاسم القديم للمملكة - دروبيانكا. بعد الانقسام ، يمكن أن تظل الخلايا متصلة في سلاسل غير مستقرة وفضفاضة.
هذه هي السمات المميزة لهيكل البكتيريا لبعض الأنواع ، على سبيل المثال ، العقديات.
الطريقة الثانية للتكاثر هي التبويض. يرتبط ارتباطًا مباشرًا بالرغبة في التكيف مع الظروف المعاكسة ويهدف إلى تجربتها. في بعض البكتيريا على شكل قضيب ، تتشكل الأبواغ داخليًا ، أي داخل الخلية. إنها شديدة المقاومة للحرارة ويمكن تخزينها حتى مع الغليان لفترات طويلة. يبدأ تكوين الأبواغ بتفاعلات كيميائية مختلفة في الخلية الأم ، ويتحلل حوالي 75٪ من جميع بروتيناتها. ثم يحدث الانقسام. في هذه الحالة ، يتم تشكيل خليتين ابنتيتين. واحد منهم (الأصغر) مغطى بقشرة سميكة ، والتي من حيث الحجم يمكن أن تشغل ما يصل إلى 50 ٪ - وهذا نزاع. يظل قابلاً للحياة وجاهزًا للإنبات لمدة 200-300 عام.
بعض الأنواع قادرة على التكاثر الجنسي. تم اكتشاف هذه العملية لأول مرة في عام 1946 ، عندما تمت دراسة التركيب الخلوي لبكتيريا Escherichia coli. اتضح أن النقل الجزئي للمادة الوراثية ممكن. أي أن شظايا الحمض النووي تنتقل من خلية (متبرع) إلى خلية أخرى (متلقي) أثناء الاقتران. يتم ذلك بمساعدة العاثيات أو عن طريق التحول.
إن بنية البكتيريا وخصائصها الفسيولوجية بحيث ، في ظل الظروف المثالية ، تحدث عملية الانقسام باستمرار وبسرعة كبيرة (كل 20-30 دقيقة). ولكن في البيئة الطبيعية ، فهي محدودة بعوامل مختلفة (ضوء الشمس ، وسيط المغذيات ، ودرجة الحرارة ، وما إلى ذلك).
يعتمد تصنيف هذه الكائنات الحية الدقيقة على البنية المختلفة لجدار الخلية البكتيرية ، والتي تحدد الحفاظ على صبغة الأنيلين في الخلية أو ترشيحها. تم الكشف عن هذا من قبل H.K. Gram ، وبعد ذلك ، وفقًا لاسمه ، تم تمييز قسمين كبيرين من الكائنات الحية الدقيقة ، والتي سنناقشها أدناه.
تحتوي هذه الكائنات الحية الدقيقة على غطاء مورين متعدد الطبقات (30-70 ٪ من إجمالي الكتلة الجافة لجدار الخلية) ، بسبب عدم غسل صبغة الأنيلين من الخلايا (الصورة أعلاه توضح بشكل تخطيطي بنية بكتيريا موجبة الجرام على اليسار ، وسالب الجرام على اليمين). ميزتها هي أن حمض ديامينوبيمليك غالبًا ما يتم استبداله بالليسين. محتوى البروتين أقل بكثير ، والسكريات غائبة أو مرتبطة بالروابط التساهمية. تنقسم البكتيريا في هذا القسم إلى عدة مجموعات:
في مثل هذه الكائنات الحية الدقيقة ، تكون شبكة مورين رفيعة جدًا ، ونصيبها من الكتلة الجافة لجدار الخلية بأكمله هو 10٪ فقط ، والباقي عبارة عن بروتينات دهنية ، وعديدات السكاريد الدهنية ، وما إلى ذلك. يتم غسل المواد التي يتم تلقيها أثناء تلطيخ الجرام بسهولة. حسب نوع التغذية ، البكتيريا سالبة الجرام هي فوتوتروفس أو كيميائية التغذية ، بعض الأنواع قادرة على التمثيل الضوئي. التصنيف داخل القسم في طور التكوين ، يتم دمج العائلات المختلفة في 12 مجموعة ، بناءً على خصائص التشكل والتمثيل الغذائي وعوامل أخرى.
على الرغم من أنها تبدو غير مرئية ، فإن البكتيريا لها أهمية كبيرة للإنسان ، إيجابية وسلبية. من المستحيل إنتاج العديد من الأطعمة دون مشاركة الممثلين الفرديين لهذه المملكة. تسمح لنا بنية البكتيريا ووظائفها الحيوية بتلقي العديد من منتجات الألبان (الجبن والزبادي والكفير وأكثر من ذلك بكثير). تشارك هذه الكائنات الدقيقة في عمليات التخمير والتخمير.
أنواع عديدة من البكتيريا هي عوامل مسببة للأمراض في الحيوانات والبشر ، مثل الجمرة الخبيثة ، والتيتانوس ، والدفتيريا ، والسل ، والطاعون ، وما إلى ذلك. ولكن في الوقت نفسه ، تشارك الكائنات الحية الدقيقة في العديد من الصناعات الصناعية: الهندسة الوراثية ، والحصول على المضادات الحيوية ، والإنزيمات و البروتينات الأخرى ، التحلل الاصطناعي للنفايات (على سبيل المثال ، هضم الميثان لمياه الصرف الصحي) ، تخصيب المعادن. تنمو بعض البكتيريا على ركائز غنية بالمنتجات البترولية ، وهذا يعمل كمؤشر في البحث عن رواسب جديدة وتطويرها.
الاختلافات الرئيسية بين خلية بدائية النواة (بكتيرية) وخلية حقيقية النواة هي: عدم وجود نواة مشكلة (أي غشاء نووي) ، وغياب الأغشية داخل الخلايا ، والنواة ، ومجمع جولجي ، والجسيمات الحالة ، والميتوكوندريا.
الهياكل الرئيسية للخلية البكتيرية هي:
نيوكليويد - مادة وراثية (جينية) لخلية بكتيرية ، ممثلة بجزيء DNA واحد ، مغلق في حلقة وملفوف للغاية (ملتوي إلى كرة فضفاضة). طول الحمض النووي حوالي 1 مم. كمية المعلومات حوالي 1000 جين (سمات). لا يفصل الغشاء النواة عن السيتوبلازم.
السيتوبلازم غرواني ، أي محلول مائي من البروتينات والكربوهيدرات. الدهون والمعادن ، وهي ريبوسومات ، شوائب ، بلازميدات.
يحدث التخليق الحيوي للبروتين على الريبوسومات. تختلف ريبوسومات بدائيات النوى عن حقيقيات النوى بأحجام أصغر (70 ثانية).
الادراج هي العناصر الغذائية الاحتياطية للخلية البكتيرية ، وكذلك تراكمات الأصباغ. تشمل المغذيات الاحتياطية: حبيبات فولوتين (متعدد الفوسفات غير العضوي) ، الجليكوجين ، الحبيبات ، النشا ، قطرات الدهون ، تراكمات الصباغ ، الكبريت ، الكالسيوم. تتشكل الشوائب ، كقاعدة عامة ، عندما تنمو البكتيريا على وسط غني بالمغذيات وتختفي أثناء الصيام.
غشاء الخلية - يحد من السيتوبلازم. وتتكون من طبقة مزدوجة من الدهون الفوسفورية وبروتينات غشائية مدمجة. بالإضافة إلى وظائف الحاجز والنقل ، تلعب CMs دور مركز النشاط الأيضي (على عكس الخلية حقيقية النواة). بروتينات الغشاء المسؤولة عن نقل المواد الأساسية إلى الخلية تسمى بيرميز. توجد على السطح الداخلي للـ CM تجمعات إنزيمية ، أي مجموعات مرتبة من جزيئات الإنزيم المسؤولة عن تخليق ناقلات الطاقة - جزيئات ATP. يمكن أن يشكل التخمير غزوات في السيتوبلازم ، والتي تسمى الميزوسومات ، وهناك نوعان من الميزوزومات:
الحاجز - شكل الحاجز المستعرض أثناء انقسام الخلية.
الجانبي - يعمل على زيادة سطح BM وزيادة معدل عمليات التمثيل الغذائي.
النوكليويد ، CP و CM تشكل بروتوبلاست.
من الخصائص المميزة للبكتيريا ارتفاع الضغط الأسموزي داخل الخلايا (من 5 إلى 20 ضغط جوي) ، والذي ينتج عن التمثيل الغذائي المكثف. لذلك ، للحماية من الصدمات التناضحية ، فإن الخلية البكتيرية محاطة بجدار خلوي قوي.
وفقًا لهيكل جدار الخلية ، يتم تقسيم جميع البكتيريا إلى مجموعتين: وجود جدار خلوي أحادي الطبقة - موجب الجرام. وجود جدار خلوي من طبقتين - سالب الجرام. أسماء Gram + و Gram- لها عصور ما قبل التاريخ الخاصة بها. في عام 1884 ، طور عالم الأحياء الدقيقة الدنماركي هانز كريستيان جرام طريقة أصلية لتلوين الميكروبات ، ونتيجة لذلك تلطخت بعض البكتيريا باللون الأزرق (جرام +) ، والبعض الآخر أحمر (جرام-). تم اكتشاف الأساس الكيميائي للتلوين المختلف للبكتيريا بطريقة الجرام مؤخرًا نسبيًا - منذ حوالي 35 عامًا. اتضح أن بكتيريا G- و G + لها بنية مختلفة لجدار الخلية. هيكل جدار الخلية للبكتيريا G +. أساس جدار الخلية للبكتيريا G + عبارة عن بوليمرين: ببتيدوغليكان وأحماض تيشويك. الببتيدوغليكان عبارة عن بوليمر خطي تتناوب فيه بقايا حمض الموراميك وأسيتيل جلوكوزامين. يرتبط رباعي الببتيد (بروتين) تساهميًا بحمض الموراميك. خيوط الببتيدوغليكان مترابطة من خلال الببتيدات وتشكل إطارًا قويًا - أساس جدار الخلية. بين خيوط الببتيدوغليكان يوجد بوليمر آخر - أحماض تيكويك (الجلسرين TC و ribitol TC) - بوليمر من البولي فوسفات. تظهر أحماض Teichoic على سطح جدار الخلية وهي AGs الرئيسية لبكتيريا G +. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تكوين جدار الخلية للبكتيريا G + يشمل Mg ribonucleate. يتكون جدار البكتيريا جي من طبقتين: الطبقة الداخلية ممثلة بطبقة أحادية أو ثنائية من الببتيدوغليكان (طبقة رقيقة). تتكون الطبقة الخارجية من عديدات السكاريد الدهنية والبروتينات الدهنية والبروتينات والفوسفوليبيدات. تتمتع LPSs لجميع بكتيريا G بخصائص سامة وعتبة وتسمى السموم الداخلية.
عند التعرض لمواد معينة ، مثل البنسلين ، يتم تعطيل تخليق طبقة الببتيدوغليكان. في هذه الحالة ، يتكون البروتوبلاست من بكتيريا G + ، و spheroplast من G + (حيث يتم الحفاظ على الطبقة الخارجية لجدار الخلية).
في ظل ظروف زراعة معينة ، تحتفظ الخلايا الخالية من جدار الخلية بالقدرة على النمو والانقسام ، وتسمى هذه الأشكال أشكال L (على اسم معهد ليستر ، حيث تم اكتشاف هذه الظاهرة). في بعض الحالات ، بعد القضاء على العامل الذي يثبط تخليق جدار الخلية ، يمكن تحويل الأشكال L إلى أشكالها الأصلية.
تصنع العديد من البكتيريا مادة مخاطية تتكون من عديدات السكاريد المخاطية ، والتي تترسب على السطح الخارجي لجدار الخلية ، وتحيط بالخلية البكتيرية بغشاء مخاطي. هذه كبسولة. وظيفة الكبسولة هي حماية البكتيريا من المرحلة الخلوية.
الهياكل السطحية للخلية البكتيرية.
أجهزة التعلق بالركيزة (الالتصاق) - المنشار (فيمبريا) أو الأهداب. تبدأ من غشاء الخلية. يتكون من بروتين بيلين. يمكن أن يصل عدد المناشير إلى 400 لكل مربع.
أجهزة نقل المعلومات الوراثية - شربت أو شربت الجنس. تتشكل F-pili فقط إذا كانت الخلية غريبة مع البلازميد ، لأن تقوم بروتينات F-pili بترميز DNA البلازميد. وهي عبارة عن أنبوب رفيع طويل متصل بخلية بكتيرية أخرى. من خلال القناة المشكلة ، يمر البلازميد إلى الخلية البكتيرية المجاورة.
أعضاء الحركة - السوط - خيوط لولبية. يمكن أن يتجاوز طولها قطرها بمقدار 10 مرات أو أكثر. تتكون فلاجيلا من بروتين فلاجيلين. ترتبط قاعدة السوط بغشاء الخلية من خلال الجسيم القاعدية. يتكون الجسم القاعدي من نظام من الحلقات ، والذي أثناء الدوران ينقل الحركة الدورانية للجلد. وفقًا لموقع السوط ، تنقسم البكتيريا إلى أحادي ، و lopho ، و amphi ، و peritrichous.
تمثل البكتيريا ("العصا" من اليونانية القديمة) مملكة (مجموعة) الكائنات الحية الدقيقة غير النووية (بدائية النواة) ، أحادية الخلية ، كقاعدة. اليوم ، حوالي عشرة آلاف من أنواعهم معروفة وموصوفة. يقدر العلماء أن هناك أكثر من مليون منهم.
يمكن أن تكون مستديرة ، ملتوية ، على شكل قضيب. في حالات نادرة ، توجد أشكال مكعبة أو رباعية السطوح أو على شكل نجمة أو على شكل O أو C. يحدد القدرات التي تمتلكها الخلية البكتيرية. على سبيل المثال ، اعتمادًا على الشكل ، تمتلك الكائنات الحية الدقيقة درجة أو أخرى من التنقل ، والقدرة على الالتصاق بالسطح ، بطريقة أو بأخرى لامتصاص مركبات المغذيات.
تشتمل الخلية البكتيرية على ثلاثة هياكل إلزامية: الغشاء السيتوبلازمي والريبوزومات والنووية.
هناك عدة طبقات من خارج الغشاء. على وجه الخصوص ، هناك غشاء مخاطي ، كبسولة ، جدار خلوي. بالإضافة إلى ذلك ، تتطور الهياكل السطحية المختلفة من الخارج: الزغب ، الأسواط. يتم دمج السيتوبلازم والغشاء في مفهوم "البروتوبلاست".
تكون الخلية البكتيرية بكافة محتوياتها محدودة من البيئة الخارجية بواسطة غشاء. في الداخل ، في جزء متجانس من السيتوبلازم ، هناك بروتينات ، RNA قابل للذوبان ، ركائز من التفاعلات الأيضية ، ومركبات مختلفة. يحتوي الباقي على عناصر هيكلية مختلفة.
لا يحتوي على أغشية نووية وأي أغشية أخرى داخل الهيولى غير مشتقة من الغشاء السيتوبلازمي. في الوقت نفسه ، تتميز بعض بدائيات النوى بـ "نتوءات" محلية للقشرة الرئيسية. تؤدي هذه "النتوءات" - الميزوزومات - وظائف مختلفة وتقسم الخلية البكتيرية إلى أجزاء مختلفة وظيفيًا.
كل البيانات الضرورية للحياة موجودة في حمض نووي واحد. عادة ما يكون للكروموسوم ، الذي تحتويه الخلية البكتيرية ، شكل حلقة ، مغلقة تساهميًا. في مرحلة ما ، يتم ربط الحمض النووي بالغشاء ووضعه في هيكل منفصل ، ولكن لا يتم فصله عن السيتوبلازم. هذا الهيكل يسمى "نوكليويد". عندما تتكشف ، يكون طول الكروموسوم البكتيري أكثر من ملليمتر. كقاعدة عامة ، يتم تقديمه في نسخة واحدة. بعبارة أخرى ، جميع بدائيات النوى تقريبًا أحادية العدد. ومع ذلك ، في ظل ظروف معينة ، يمكن أن تحتوي الخلية البكتيرية على نسخ من كروموسومها.
في نفس الوقت ، هذا العنصر الهيكلي غير مطلوب. في ظروف المختبر ، تم الحصول على بعض أشكال بدائيات النوى التي كان الجدار فيها غائبًا كليًا أو جزئيًا. يمكن أن توجد هذه البكتيريا في الظروف العادية ، لكنها في بعض الحالات تفقد القدرة على الانقسام. في الطبيعة ، هناك مجموعة من بدائيات النوى التي لا تحتوي على جدران في هيكلها.
يمكن وضع طبقة غير متبلورة - كبسولة - على السطح الخارجي للجدار. يتم فصل الطبقات المخاطية عن الكائنات الحية الدقيقة بسهولة تامة ، وليس لها صلة بالخلية. الأغطية لها أيضًا بنية رقيقة ، فهي ليست غير متبلورة.
يتم تكاثر البكتيريا من بعض الأشكال عن طريق التقسيم الثنائي المتكافئ أو التبرعم. المجموعات المختلفة لها أشكال مختلفة من الانقسام. لذلك ، على سبيل المثال ، في البكتيريا الزرقاء ، يحدث التكاثر بطرق متعددة - عدة انقسامات ثنائية متتالية. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل من أربعة إلى ألف كائن حي دقيق جديد. لديهم آليات خاصة يتم من خلالها توفير مرونة النمط الجيني ، وهو أمر ضروري للتكيف مع البيئة الخارجية المتغيرة والتطور.
البكتيريا هي كائنات مجهرية وحيدة الخلية. يحتوي هيكل الخلية البكتيرية على ميزات هي سبب فصل البكتيريا في مملكة منفصلة للعالم الحي.
تحتوي معظم البكتيريا على ثلاث قذائف:
مباشرة مع محتويات الخلية - السيتوبلازم ، يتلامس غشاء الخلية. هي رقيقة وناعمة.
جدار الخلية عبارة عن غشاء كثيف وسميك. وتتمثل مهمتها في حماية ودعم القفص. يحتوي جدار الخلية والغشاء على مسام تدخل من خلالها المواد التي تحتاجها إلى الخلية.
تحتوي العديد من البكتيريا على كبسولات مخاطية لها وظيفة وقائية وتلتصق بأسطح مختلفة.
TOP-4 مقالاتالذين قرأوا مع هذا
بفضل الغشاء المخاطي ، تلتصق العقديات (أحد أنواع البكتيريا) بالأسنان وتسبب التسوس.
السيتوبلازم هو المحتوى الداخلي للخلية. تتكون من 75٪ ماء. توجد شوائب في السيتوبلازم - قطرات من الدهون والجليكوجين. هم مغذيات تخزين الخلية.
أرز. 1. رسم تخطيطي لبنية الخلية البكتيرية.
Nucleoid تعني "مثل النواة". ليس للبكتيريا نواة حقيقية ، أو كما يقولون ، نواة مشكلة. هذا يعني أنه ليس لديهم غلاف نووي وفضاء نووي ، مثل خلايا الفطريات والنباتات والحيوانات. تم العثور على الحمض النووي مباشرة في السيتوبلازم.
وظائف الحمض النووي:
إن عدم وجود نواة حقيقية هو أهم ما يميز الخلية البكتيرية.
على عكس الخلايا النباتية والحيوانية ، لا تحتوي البكتيريا على عضيات غشائية.
لكن غشاء الخلية للبكتيريا في بعض الأماكن يخترق السيتوبلازم ، ويشكل ثنيات تسمى الميزوزوم. يشارك الميزوسوم في تكاثر الخلايا وتبادل الطاقة ، وكما كان الحال ، فإنه يحل محل العضيات الغشائية.
العضوي الوحيد الموجود في البكتيريا هو الريبوسوم. هذه أجسام صغيرة توجد في السيتوبلازم وتوليف البروتينات.
تمتلك العديد من البكتيريا سوطًا يساعدها على التحرك في بيئة سائلة.
يختلف شكل خلية البكتيريا. تسمى البكتيريا على شكل كرة cocci. على شكل فاصلة - اهتزازات. البكتيريا على شكل قضيب هي عصيات. Spirillae لها مظهر خط متموج.
أرز. 2. أشكال الخلايا البكتيرية.
لا يمكن رؤية البكتيريا إلا تحت المجهر. متوسط حجم الخلية هو 1-10 ميكرون. هناك بكتيريا يصل طولها إلى 100 ميكرون. (1 ميكرومتر = 0.001 مم).
عندما تحدث ظروف غير مواتية ، تدخل الخلية البكتيرية في حالة نائمة تسمى بوغ. يمكن أن تكون أسباب التبويض:
يحدث الانتقال بسرعة ، في غضون 18-20 ساعة ، ويمكن أن تكون الخلية في حالة بوغ لمئات السنين. عندما يتم استعادة الظروف الطبيعية ، تنمو البكتيريا من البوغ في 4-5 ساعات وتذهب إلى الحياة الطبيعية.
أرز. 3. مخطط تشكيل الجدل.
تتكاثر البكتيريا بالانشطار. الفترة من ولادة الخلية إلى انقسامها هي 20-30 دقيقة. لذلك ، تنتشر البكتيريا على الأرض.
علمنا أن الخلايا البكتيرية ، بشكل عام ، تشبه تلك الموجودة في النباتات والحيوانات ، ولديها غشاء ، وسيتوبلازم ، و DNA. الفرق الرئيسي بين الخلايا البكتيرية هو عدم وجود نواة مشكلة. لذلك ، تسمى البكتيريا كائنات ما قبل النواة (بدائيات النوى).
متوسط تقييم: 4.1 مجموع التصنيفات المستلمة: 295.
المكونات الهيكلية الإلزامية والاختيارية للخلية البكتيرية ووظائفها. الاختلاف في بنية جدار الخلية للبكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام. أشكال L والأشكال غير المزروعة من البكتيريا
البكتيريا هي بدائيات النوى وتختلف بشكل كبير عن الخلايا النباتية والحيوانية (حقيقيات النوى). وهي تنتمي إلى كائنات وحيدة الخلية وتتكون من جدار خلوي وغشاء سيتوبلازم وسيتوبلازم ونيوكليويد (مكونات أساسية للخلية البكتيرية). يمكن أن تحتوي بعض البكتيريا على أسواط وكبسولات وجراثيم (مكونات اختيارية لخلية بكتيرية).
في الخلية بدائية النواة ، تسمى الهياكل الموجودة خارج الغشاء السيتوبلازمي السطحي (جدار الخلية ، الكبسولة ، السوط ، الزغب).
جدار الخلية هو عنصر هيكلي مهم للخلية البكتيرية ، يقع بين الغشاء السيتوبلازمي والكبسولة ؛ في البكتيريا الخالية من الكبسولات ، هو الغشاء الخارجي للخلية. يؤدي عددًا من الوظائف: يحمي البكتيريا من الصدمات التناضحية والعوامل الضارة الأخرى ، ويحدد شكلها ، ويشارك في عملية التمثيل الغذائي ؛ في العديد من أنواع البكتيريا المسببة للأمراض ، فهو سام ، ويحتوي على مستضدات سطحية ، ويحمل أيضًا مستقبلات معينة للعاثيات على السطح. توجد في جدار الخلية للبكتيريا مسام تشارك في نقل السموم الخارجية والبروتينات الخارجية الأخرى للبكتيريا.
المكون الرئيسي لجدار الخلية البكتيرية هو الببتيدوغليكان ، أو مورين (الفأر اللاتيني - الجدار) ، وهو بوليمر داعم له بنية شبكية ويشكل هيكلًا خارجيًا صلبًا (صلبًا) لخلية بكتيرية. يحتوي الببتيدوغليكان على عمود فقري (عمود فقري) يتألف من بقايا حمض N-acetyl-M-glucosamine و N-acetylmuramic المرتبطة بواسطة روابط 1.4-glycosidic ، وسلاسل جانبية متطابقة من رباعي الببتيد متصلة بجزيئات حمض N-acetylmuramic ، وجسور ببتيدية عرضية قصيرة تربط سلاسل السكريات.
وفقًا لخصائص التنشيط ، تنقسم جميع البكتيريا إلى مجموعتين: موجبة الجرام وسالبة الجرام. تقوم البكتيريا موجبة الجرام بإصلاح مركب الجنتيانا البنفسجي واليود بحزم ، ولا تتعرض لتغير لون الإيثانول ، وبالتالي لا ترى صبغة الفوكسين الإضافية ، التي تبقى أرجوانية اللون. في البكتيريا سالبة الجرام ، يتم غسل هذا المركب بسهولة من الخلية باستخدام الإيثانول ، ومع تطبيق إضافي للفوكسين يتحول لونه إلى اللون الأحمر. في بعض البكتيريا ، لوحظ وجود صبغة جرام إيجابية فقط في مرحلة النمو النشط. يتم تحديد قدرة بدائيات النوى على تلطيخها وفقًا لطريقة غرام أو التبييض بالإيثانول من خلال خصائص التركيب الكيميائي والبنية التحتية لجدرانها الخلوية. الكلاميديا التراخوما البكتيرية
أشكال البكتيريا L هي تعديلات نمطية ، أو طفرات ، للبكتيريا التي فقدت جزئيًا أو كليًا القدرة على تخليق الببتيدوغليكان لجدار الخلية. وبالتالي ، فإن أشكال L هي بكتيريا معيبة على طول جدار الخلية. تتشكل عند التعرض لعوامل تحويل L - المضادات الحيوية (البنسلين ، البوليميكسين ، الباسيتراسين ، الفينكومايسين ، الستربتومايسين) ، الأحماض الأمينية (الجلايسين ، الميثيونين ، الليوسين ، إلخ) ، إنزيم الليزوزيم ، الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية. على عكس البروتوبلاست والبلاستيدات الكروية ، فإن الأشكال L لها قابلية عالية نسبيًا وقدرة واضحة على التكاثر. من حيث الخصائص المورفولوجية والثقافية ، فإنها تختلف بشكل حاد عن البكتيريا الأصلية ، والتي تعود إلى فقدان جدار الخلية والتغيرات في نشاط التمثيل الغذائي. تحتوي الخلايا على شكل L على نظام متطور من الأغشية داخل الهيولى وهياكل تشبه المايلين. بسبب وجود خلل في جدار الخلية ، فهي غير مستقرة تناضحيًا ولا يمكن زراعتها إلا على وسائط خاصة ذات ضغط تناضحي مرتفع ؛ يمرون عبر مرشحات البكتيريا. هناك أشكال L مستقرة وغير مستقرة من البكتيريا. الأولى خالية تمامًا من جدار خلوي صلب ؛ نادرًا ما يتم عكسها إلى أشكالها البكتيرية الأصلية. قد تحتوي الأخيرة على عناصر من جدار الخلية ، تظهر فيها أوجه تشابه مع البلاستيدات الكروية ؛ في حالة عدم وجود العامل الذي تسبب في تكوينها ، يتم عكسها في الخلايا الأصلية.
تسمى عملية تكوين الأشكال L التحويلة L أو الحث L. تقريبا جميع أنواع البكتيريا ، بما في ذلك مسببات الأمراض (العوامل المسببة لداء البروسيلا ، والسل ، والليستيريا ، وما إلى ذلك) ، لديها القدرة على التحول L.
تعتبر L-Forms ذات أهمية كبيرة في تطوير الالتهابات المتكررة المزمنة ، ونقل مسببات الأمراض ، واستمرارها على المدى الطويل في الجسم. تتميز العملية المعدية التي تسببها أشكال البكتيريا غير النمطية ، ومدة الدورة ، وشدة المرض ، ومن الصعب العلاج الكيميائي.
الكبسولة عبارة عن طبقة مخاطية تقع فوق جدار الخلية البكتيرية. مادة الكبسولة محددة بوضوح من البيئة. الكبسولة ليست تركيبًا إلزاميًا للخلية البكتيرية: ففقدانها لا يؤدي إلى موت البكتيريا.
تتكون مادة الكبسولات من مذيلات شديدة المحبة للماء ، لكن تركيبها الكيميائي شديد التنوع. المكونات الرئيسية لمعظم كبسولات بدائية النواة هي عديدات السكاريد المتجانسة أو متجانسة (إنتروبولتريا ، إلخ). في بعض أنواع العصيات ، تتكون الكبسولة من عديد ببتيد.
تضمن الكبسولات بقاء البكتيريا ، وحمايتها من التلف الميكانيكي ، والتجفيف ، والعدوى بالعاقمات ، والمواد السامة ، والأشكال المسببة للأمراض - من تأثير القوى الواقية للكائن الكلي: الخلايا المغلفة ضعيفة البلعمة. في بعض أنواع البكتيريا ، بما في ذلك البكتيريا المسببة للأمراض ، فإنه يعزز ارتباط الخلايا بالركيزة.
الأسواط هي عضيات حركة البكتيريا ، ممثلة ببنى خيطية رفيعة وطويلة ذات طبيعة بروتينية.
يتكون السوط من ثلاثة أجزاء: الخيوط الحلزونية والخطاف والجسم القاعدي. الخطاف عبارة عن أسطوانة بروتينية منحنية تعمل كحلقة وصل مرنة بين الجسيم القاعدي والخيوط الصلبة للجلد. الجسم القاعدي هيكل معقد يتكون من قضيب مركزي (محور) وحلقات.
الأسواط ليست هياكل حيوية للخلية البكتيرية: هناك اختلافات طورية في البكتيريا ، عندما تكون موجودة في مرحلة واحدة من تطور الخلية ، فهي غائبة في المرحلة الأخرى.
عدد الأسواط ومكان توطينها في بكتيريا الأنواع المختلفة غير متماثل ، لكنها مستقرة بالنسبة لنوع واحد. بناءً على ذلك ، يتم تمييز المجموعات التالية من البكتيريا السوطية: myotriches - بكتيريا ذات سوط واحد مستقطب ؛ أمفيتريش - بكتيريا ذات سوطين مستقطبين أو بها حزمة من الأسواط في كلا الطرفين ؛ lofotrichi - البكتيريا التي تحتوي على حزمة من الأسواط في أحد طرفي الخلية ؛ peritrichous - بكتيريا بها العديد من الأسواط الموجودة على جوانب الخلية أو على سطحها بالكامل. تسمى البكتيريا التي لا تحتوي على أسواط أتريشيا.
كأعضاء للحركة ، تعتبر الأسواط نموذجية للأشكال العائمة على شكل قضيب والمعقد من البكتيريا وتوجد فقط في حالات معزولة في الكوتشي. إنها توفر حركة فعالة في الوسائط السائلة وحركة أبطأ على سطح الركائز الصلبة.
شرب (fimbriae ، الزغابات) - اسطوانات بروتينية مستقيمة رفيعة مجوفة تمتد من سطح الخلية البكتيرية. يتكون من بروتين معين - بيلين ، ينشأ من الغشاء السيتوبلازمي ، ويوجد في أشكال متحركة وغير متحركة من البكتيريا ولا يمكن رؤيتها إلا في المجهر الإلكتروني. على سطح الخلية يمكن أن يكون هناك من 1-2 ، 50-400 وأكثر بيلي تصل إلى عدة آلاف.
هناك فئتان من الشعرة: الجنس (sexpili) ونوع عام من الشعرة ، والتي غالبًا ما تسمى fimbria. يمكن للبكتيريا نفسها أن تشرب مشروبًا ذا طبيعة مختلفة. ينشأ الجنس الشعري على سطح البكتيريا أثناء الاقتران ويعمل كعضيات يتم من خلالها نقل المادة الوراثية (DNA) من المتبرع إلى المتلقي.
يشارك Pili في التصاق البكتيريا في التكتلات ، وربط الميكروبات بركائز مختلفة ، بما في ذلك الخلايا (وظيفة لاصقة) ، في نقل المستقلبات ، ويساهم أيضًا في تكوين الأفلام على سطح الوسائط السائلة ؛ تسبب تراص خلايا الدم الحمراء.
الغشاء السيتوبلازمي (البلازما) عبارة عن هيكل بروتيني شحمي شبه نافذ من الخلايا البكتيرية التي تفصل السيتوبلازم عن جدار الخلية. إنه مكون متعدد الوظائف إلزامي للخلية. يؤدي تدمير الغشاء السيتوبلازمي إلى موت الخلية البكتيرية.
الغشاء السيتوبلازمي عبارة عن مركب بروتيني دهني كيميائيًا يتكون من بروتينات ودهون. معظم دهون الغشاء عبارة عن شحميات فوسفورية. يتكون من طبقتين بروتين أحادي الجزيء ، يوجد بينهما طبقة دهنية ، تتكون من صفين من جزيئات الدهون الموجهة بشكل صحيح.
يعمل الغشاء السيتوبلازمي كحاجز تناضحي للخلية ، ويتحكم في دخول العناصر الغذائية إلى الخلية وإطلاق المنتجات الأيضية في الخارج ، ويحتوي على إنزيمات نفاذية خاصة بالركيزة تنقل بشكل انتقائي الجزيئات العضوية وغير العضوية.
في عملية نمو الخلايا ، يشكل الغشاء السيتوبلازمي العديد من الانغماس ، والتي تشكل هياكل الغشاء داخل الهيولى. تسمى الانغماسات المحلية للغشاء بالميزوزومات. تظهر هذه الهياكل بشكل جيد في البكتيريا موجبة الجرام ، وأسوأ في البكتيريا سالبة الجرام ، وضعيفة في الريكتسيا والميكوبلازما.
الميزوسومات ، مثل الغشاء السيتوبلازمي ، هي مراكز النشاط التنفسي للبكتيريا ، لذلك يطلق عليها أحيانًا نظائر الميتوكوندريا. ومع ذلك ، لم يتم بعد توضيح أهمية الميزوسومات بشكل نهائي. إنها تزيد من سطح العمل للأغشية ، وربما تؤدي وظيفة هيكلية فقط ، وتفصل الخلية البكتيرية إلى مقصورات معزولة نسبيًا ، مما يخلق ظروفًا أكثر ملاءمة للعمليات الأنزيمية. في البكتيريا المسببة للأمراض ، فإنها توفر نقل جزيئات البروتين من السموم الخارجية.
السيتوبلازم - محتويات الخلية البكتيرية ، التي يحددها الغشاء السيتوبلازمي. يتكون من العصارة الخلوية - جزء متجانس ، بما في ذلك مكونات الحمض النووي الريبي القابلة للذوبان ، والمواد الركيزة ، والإنزيمات ، والمنتجات الأيضية ، والعناصر الهيكلية - الريبوسومات ، والأغشية داخل الهيولى ، والشوائب والنووية.
الريبوسومات هي عضيات تقوم بالتخليق الحيوي للبروتين. وهي تتكون من البروتين والحمض النووي الريبي ، وترتبط في مجمع بواسطة روابط هيدروجينية ومقاومة للماء.
تم الكشف عن أنواع مختلفة من الادراج في سيتوبلازم البكتيريا. يمكن أن تكون صلبة وسائلة وغازية ، مع أو بدون غشاء بروتيني ، ولا تكون موجودة بشكل دائم. جزء كبير منها عبارة عن مواد مغذية احتياطية ومنتجات الأيض الخلوي. تشمل العناصر الغذائية الاحتياطية: السكريات المتعددة ، والدهون ، والفوسفات المتعددة ، ورواسب الكبريت ، وما إلى ذلك من شوائب طبيعة عديد السكاريد ، وغالبًا ما توجد الجليكوجين ومادة تشبه النشا من الحبيبات ، والتي تعمل كمصدر للكربون ومادة للطاقة. تتراكم الدهون في الخلايا على شكل حبيبات وقطرات دهنية. تتراكم الفطريات الفطرية الشمع كمواد احتياطية. تحتوي خلايا بعض spirilla والبعض الآخر على حبيبات volutin التي تكونت بواسطة polyphosphates. وهي تتميز بتبدل التنسج: اللون الأزرق التولويدين والأزرق الميثيلين واللون الأرجواني والأحمر. تعمل حبيبات Volutin كمستودعات للفوسفات. تشتمل الادراج المحاطة بغشاء أيضًا على فجوات غازية ، أو الهباء الجوي ، فهي تقلل الثقل النوعي للخلايا ، وتوجد في بدائيات النوى المائية.
نوكليويد هو نواة بدائيات النوى. وهو يتألف من خيط DNA مزدوج الشريطة مغلق في حلقة ، والذي يعتبر كروموسوم بكتيري واحد ، أو جينات.
لا يتم تحديد النواة الموجودة في بدائيات النوى عن باقي الخلية بواسطة غشاء - وليس لها غلاف نووي.
تشتمل بنية النواة النووية على بوليميراز الحمض النووي الريبي والبروتينات الأساسية وعدم وجود هيستونات ؛ يتم تثبيت الكروموسوم على الغشاء السيتوبلازمي ، وفي البكتيريا موجبة الجرام - على الميزوزوم. لا يحتوي النواة على جهاز انقسام ، ويتم توفير تباعد نوى الابنة من خلال نمو الغشاء السيتوبلازمي.
النواة البكتيرية هي بنية متباينة. اعتمادًا على مرحلة تطور الخلية ، يمكن أن يكون النوكليويد منفصلاً (غير متصل) ويتكون من شظايا منفصلة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن انقسام الخلية البكتيرية في الوقت المناسب يحدث بعد الانتهاء من دورة النسخ المتماثل لجزيء الحمض النووي وتكوين الكروموسومات الوليدة.
يحتوي النواة على الجزء الأكبر من المعلومات الجينية للخلية البكتيرية.
بالإضافة إلى النيوكليويد ، تم العثور على عناصر وراثية خارج الصبغية في خلايا العديد من البكتيريا - البلازميدات ، ممثلة بجزيئات DNA دائرية صغيرة قادرة على التكاثر الذاتي
يمكن أن تشكل بعض البكتيريا جراثيم في نهاية فترة نموها النشط. يسبق ذلك استنفاد العناصر الغذائية في الوسط ، وتغير في درجة الحموضة ، وتراكم منتجات التمثيل الغذائي السامة.
من حيث التركيب الكيميائي ، يكون الفرق بين الجراثيم والخلايا النباتية فقط في المحتوى الكمي للمركبات الكيميائية. تحتوي الأبواغ على كمية أقل من الماء ودهون أكثر.
في حالة البوغ ، تكون الكائنات الحية الدقيقة غير نشطة من الناحية الأيضية ، وتتحمل درجات حرارة عالية (140-150 درجة مئوية) ، وتتعرض للمطهرات الكيميائية ، وتستمر في البيئة لفترة طويلة. ترجع مقاومة درجات الحرارة العالية إلى محتوى الماء المنخفض جدًا ومحتوى حمض الديبيكولينك العالي. بمجرد دخولها إلى جسم الإنسان والحيوان ، تنبت الأبواغ لتصبح خلايا نباتية. يتم تلوين الجراثيم بطريقة خاصة ، والتي تشمل التسخين الأولي للجراثيم ، وكذلك التعرض لمحاليل الطلاء المركزة في درجات حرارة عالية.
العديد من أنواع البكتيريا سالبة الجرام ، بما في ذلك مسببات الأمراض (الشيغيلة ، السالمونيلا ، الضمة الكوليرية ، إلخ) ، لها حالة تكيفية خاصة منظمة وراثيًا ، مكافئة من الناحية الفسيولوجية للأكياس ، والتي يمكن أن تنتقل إليها تحت تأثير الظروف غير المواتية والبقاء قابلة للحياة لمدة تصل إلى عدة سنوات. السمة الرئيسية لهذه الحالة هي أن هذه البكتيريا لا تتكاثر وبالتالي لا تشكل مستعمرات على وسط غذائي كثيف. تسمى هذه الخلايا غير القابلة للتكاثر ولكنها قابلة للحياة الأشكال غير المزروعة من البكتيريا (NPB). تحتوي خلايا NPB في حالة غير مزروعة على أنظمة أيضية نشطة ، بما في ذلك أنظمة نقل الإلكترون ، والتخليق الحيوي للبروتين والحمض النووي ، والاحتفاظ بالفوعة. يكون غشاء الخلية أكثر لزوجة ، وعادة ما تأخذ الخلايا شكل cocci ويتم تقليل حجمها بشكل كبير. تعد NPBs أكثر استقرارًا في البيئة الخارجية وبالتالي يمكنها البقاء على قيد الحياة لفترة طويلة (على سبيل المثال ، ضمة الكوليرا في جسم مائي متسخ) ، مما يحافظ على الحالة المتوطنة لهذه المنطقة (الجسم المائي).
تستخدم الطرق الوراثية الجزيئية (تهجين DNA - DNA ، CPR) ، بالإضافة إلى طريقة أبسط للعد المباشر للخلايا القابلة للحياة ، للكشف عن NPP.
لهذه الأغراض ، يمكنك أيضًا استخدام طرق الكيمياء الخلوية (تكوين فورمازان) أو التصوير الشعاعي الدقيق. الآليات الجينية المسؤولة عن انتقال البكتيريا إلى NS وانعكاسها عنها غير واضحة.
