من وجهة نظر العلم الحديث ، بدائيات النوى لها بنية بدائية. لكن هذه "البساطة" بالتحديد هي التي تساعدهم على البقاء في أكثر الظروف غير المتوقعة. على سبيل المثال ، في مصادر كبريتيد الهيدروجين أو في مواقع التجارب النووية. لقد قدر العلماء أن الكتلة الإجمالية لجميع الكائنات الحية الدقيقة الأرضية هي 550 مليار طن.
البكتيريا أحادية الخلية... لكن هذا لا يعني أن الخلايا البكتيرية تقع خلف خلايا الحيوانات أو النباتات. علم الأحياء الدقيقة لديه بالفعل معرفة بمئات الآلاف من الأنواع الميكروبية. ومع ذلك ، يكتشف ممثلو العلم أنواعًا وميزات جديدة لهم كل يوم.
لا عجب أنه من أجل التطور الكامل لسطح الأرض ، يجب أن تتخذ الكائنات الحية الدقيقة أشكالًا مختلفة:
يقاس حجم البكتيريا بالنانومتر والميكرومتر. متوسط قيمتها 0.8 ميكرون. ولكن من بينها بدائيات النوى العملاقة ، تصل إلى 125 ميكرون وأكثر. العمالقة الحقيقيون بين الأقزام هم اللولبيات بطول 250 ميكرون. قارن الآن معهم حجم أصغر خلية بدائية النواة: الميكوبلازما "تنمو" قليلاً ويصل قطرها إلى 0.1-0.15 ميكرون.
تجدر الإشارة إلى أن البكتيريا العملاقة لا تعيش بسهولة في البيئة. يجدون صعوبة في العثور على العناصر الغذائية الكافية لأنفسهم لأداء وظائفهم بنجاح. ولكن من ناحية أخرى ، فهي ليست فريسة سهلة للبكتيريا المفترسة ، التي تتغذى على نظيراتها - الكائنات الحية الدقيقة وحيدة الخلية ، التي "تتدفق" وتتغذى عليها.
في ظل الظروف البيئية غير المواتية ، تشكل البكتيريا كبسولة. تتلاءم الكبسولة الدقيقة بشكل مريح مع الحائط. لا يمكن رؤيته إلا بالمجهر الإلكتروني. غالبًا ما تتشكل الكبسولة الكبيرة بواسطة الميكروبات المسببة للأمراض (المكورات الرئوية). في الالتهاب الرئوي Klebsiella ، توجد دائمًا كبسولة كبيرة.
الغشاء الذي يشبه الكبسولة هو تكوين مرتبط بشكل فضفاض بجدار الخلية. بفضل الإنزيمات البكتيرية ، فإن الغلاف الذي يشبه الكبسولة مغطى بالكربوهيدرات (عديدات السكاريد الخارجية) من البيئة الخارجية ، مما يضمن التصاق البكتيريا بأسطح مختلفة ، حتى الأسطح الملساء تمامًا. على سبيل المثال ، المكورات العقدية ، التي تدخل جسم الإنسان ، قادرة على الالتصاق بالأسنان وصمامات القلب.
وظائف الكبسولة متنوعة:
أنها توفر الانغماس والصعود. في التربة ، تتحرك الخلية البكتيرية على طول قنوات التربة.
تسمى المحتويات الكاملة للخلية ، باستثناء النواة وجدار الخلية ، السيتوبلازم. تحتوي المرحلة السائلة غير الهيكلية من السيتوبلازم (المصفوفة) على الريبوسومات وأنظمة الأغشية والميتوكوندريا والبلاستيدات والتركيبات الأخرى ، بالإضافة إلى العناصر الغذائية الاحتياطية. يحتوي السيتوبلازم على بنية دقيقة ومعقدة للغاية (ذات طبقات وحبيبية). تم الكشف عن العديد من التفاصيل المثيرة للاهتمام عن بنية الخلية بمساعدة المجهر الإلكتروني.
تسمى طبقة البروتين الدهني الخارجية للبروتوبلاست للبكتيريا ، والتي لها خصائص فيزيائية وكيميائية خاصة ، بالغشاء السيتوبلازمي. توجد جميع الهياكل والعضيات الحيوية داخل السيتوبلازم. يلعب الغشاء السيتوبلازمي دورًا مهمًا للغاية - فهو ينظم دخول المواد إلى الخلية وإطلاق منتجات التمثيل الغذائي في الخارج. من خلال الغشاء ، يمكن أن تدخل العناصر الغذائية الخلية نتيجة لعملية كيميائية حيوية نشطة تتضمن الإنزيمات.
بالإضافة إلى ذلك ، يحدث تخليق بعض الأجزاء المكونة للخلية في الغشاء ، وخاصة مكونات جدار الخلية والكبسولة. أخيرًا ، يحتوي الغشاء السيتوبلازمي على أهم الإنزيمات (المحفزات البيولوجية). يسمح لك الترتيب المنظم للإنزيمات على الأغشية بتنظيم نشاطها ومنع تدمير بعض الإنزيمات بواسطة الآخرين. ترتبط الريبوسومات بالغشاء - وهي جزيئات هيكلية يتم تصنيع البروتين عليها. يتكون الغشاء من البروتينات الدهنية. إنه قوي بما فيه الكفاية ويمكن أن يوفر الوجود المؤقت لخلية بدون غلاف. يمثل الغشاء السيتوبلازمى ما يصل إلى 20٪ من الكتلة الجافة للخلية.
في الصور الإلكترونية للمقاطع الرقيقة من البكتيريا ، يظهر الغشاء السيتوبلازمي على شكل خيط مستمر يبلغ سمكه حوالي 75 ألفًا ، ويتكون من طبقة خفيفة (دهون) محاطة بين قسمين أغمق (بروتينات). كل طبقة بعرض 20-30A. يسمى هذا الغشاء الأولي.
غالبًا ما يحتوي سيتوبلازم الخلايا البكتيرية على حبيبات بأشكال وأحجام مختلفة. ومع ذلك ، لا يمكن اعتبار وجودهم كنوع من العلامات الدائمة لكائن دقيق ، وعادة ما يرتبط إلى حد كبير بالظروف الفيزيائية والكيميائية للبيئة.
تتكون العديد من شوائب السيتوبلازم من مركبات تعمل كمصدر للطاقة والكربون. تتشكل مواد التخزين هذه عندما يتم إمداد الجسم بالعناصر الغذائية الكافية ، وعلى العكس من ذلك ، يتم استخدامها عندما يتم وضع الجسم في ظروف أقل ملاءمة من حيث التغذية.
في العديد من البكتيريا ، تتكون الحبيبات من النشا أو السكريات الأخرى - الجليكوجين والحبيبات. في بعض البكتيريا ، عندما تنمو في وسط غني بالسكريات ، توجد قطرات من الدهون داخل الخلية. نوع آخر واسع الانتشار من الادراج الحبيبية هو فولوتين (حبيبات ميتاكروماتين). تتكون هذه الحبيبات من بولي ميتافوسفات (مادة تخزين تحتوي على بقايا حمض الفوسفوريك). يعمل Polymetaphosphate كمصدر لمجموعات الفوسفات والطاقة للجسم. من المرجح أن تتراكم البكتيريا الفولوتين في ظروف التغذية غير العادية ، كما هو الحال في بيئة خالية من الكبريت. تم العثور على قطرات الكبريت في السيتوبلازم لبعض بكتيريا الكبريت.
هناك اتصال بين غشاء البلازما وجدار الخلية على شكل جسور - جسور. غالبًا ما يعطي الغشاء السيتوبلازمي الانغماس - الانغماس في الخلية. تشكل هذه الانغالات هياكل غشائية خاصة في السيتوبلازم ، تسمى الميزوزومات.
بعض أنواع الميزوسومات هي أجسام مفصولة عن السيتوبلازم بواسطة غشاء خاص بها. يتم تعبئة العديد من الحويصلات والأنابيب داخل هذه الأكياس الغشائية. تؤدي هذه الهياكل مجموعة متنوعة من الوظائف في البكتيريا. بعض هذه الهياكل هي نظائر الميتوكوندريا.
يؤدي البعض الآخر وظائف الشبكة الإندوبلازمية أو جهاز جولجي. يتشكل جهاز التمثيل الضوئي للبكتيريا أيضًا عن طريق غزو الغشاء السيتوبلازمي. بعد غزو السيتوبلازم ، يستمر الغشاء في النمو ويشكل مداخن ، والتي ، بالقياس مع حبيبات البلاستيدات الخضراء ، تسمى مكدسات الثايلاكويد. في هذه الأغشية ، والتي غالبًا ما تملأ معظم السيتوبلازم في الخلية البكتيرية ، يتم توطين الأصباغ (الكلوروفيل الجرثومي والكاروتينات) والإنزيمات (السيتوكرومات) التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي.
لا تحتوي البكتيريا على مثل هذه النواة كما في الكائنات الحية الأعلى (حقيقيات النوى) ، ولكن لها نظيرها - "المكافئ النووي" - النواة ، وهو شكل تطوري أكثر بدائية من تنظيم المادة النووية. وهو يتألف من خيط DNA مغلق في حلقة مزدوجة الشريطة بطول 1.1-1.6 نانومتر ، والذي يعتبر كروموسومًا بكتيريًا واحدًا ، أو جينوفور. لا يتم فصل النواة الموجودة في بدائيات النوى عن باقي الخلية بواسطة غشاء - ولا تحتوي على غلاف نووي.
تشتمل بنية النواة النووية على بوليميراز الحمض النووي الريبي والبروتينات الأساسية ولا توجد هيستونات ؛ يتم تثبيت الكروموسوم على الغشاء السيتوبلازمي ، وفي البكتيريا موجبة الجرام - على الميزوزومات. يتكاثر الكروموسوم البكتيري بطريقة متعددة المحافظات: يتم فك اللولب المزدوج للحمض النووي الأبوي ويتم تجميع خيط تكميلي جديد على قالب كل سلسلة متعددة النوكليوتيد. 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 تكرار جزيء الحمض النووي وتشكيل الكروموسومات الوليدة.
يحتوي النواة على الجزء الأكبر من المعلومات الجينية للخلية البكتيرية. بالإضافة إلى العناصر النووية ، تم العثور على عناصر وراثية خارج الصبغيات - البلازميدات ، ممثلة بجزيئات DNA دائرية صغيرة قادرة على التكاثر الذاتي ، في خلايا العديد من البكتيريا.
البلازميدات عبارة عن جزيئات DNA قائمة بذاتها وملفوفة ومزدوجة تقطعت بهم السبل. كتلتها أقل بكثير من كتلة النوكليوتيدات. على الرغم من حقيقة أن المعلومات الوراثية مشفرة في الحمض النووي للبلازميدات ، إلا أنها ليست حيوية وضرورية للخلية البكتيرية.
يحتوي سيتوبلازم البكتيريا على الريبوسومات - جزيئات تخليق البروتين بقطر 200 ألف. يوجد أكثر من ألف منهم في الزنزانة. تتكون الريبوسومات من الحمض النووي الريبي والبروتين. في البكتيريا ، توجد العديد من الريبوسومات بحرية في السيتوبلازم ، وقد يرتبط بعضها بالأغشية.
الريبوسومات هي مراكز تخليق البروتين في الخلية. علاوة على ذلك ، غالبًا ما ينضمون معًا ، ويشكلون مجاميع تسمى polyribosomes أو polysomes.
الادراج هي منتجات التمثيل الغذائي للخلايا النووية وغير النووية. وهي تمثل مصدرًا للعناصر الغذائية: الجليكوجين ، والنشا ، والكبريت ، وعديد الفوسفات (فالوتين) ، وما إلى ذلك. غالبًا ما تكتسب الشوائب ، عند تلوينها ، مظهرًا مختلفًا عن لون الصبغة. يمكن استخدام القيم لتشخيص عصيات الدفتيريا.
نظرًا لأن البكتيريا هي كائن حي دقيق بدائي النواة ، فإن العديد من العضيات تكون دائمًا غائبة في خلايا البكتيريا ، التي هي متأصلة في الكائنات حقيقية النواة:
من الجدير بالذكر أيضًا أن البكتيريا ليس لها جدار خلوي ، وبالتالي لا يمكن أن تستمر عمليات مثل كثرة الخلايا البلعمة والبلعمة.
باعتبارها كائنًا دقيقًا خاصًا ، تتكيف البكتيريا لتعيش في ظروف قد يكون فيها الأكسجين غائبًا. ويحدث نفس التنفس فيها بسبب الميزوزومات. ومن المثير للاهتمام أيضًا أن الكائنات الحية الخضراء قادرة على التمثيل الضوئي بنفس الطريقة تمامًا مثل النباتات. ولكن من المهم أن نأخذ في الاعتبار أن عملية التمثيل الضوئي في النباتات تحدث في البلاستيدات الخضراء والبكتيريا والأغشية.
يحدث التكاثر في الخلية البكتيرية بالطريقة الأكثر بدائية. تنقسم الخلية الناضجة إلى قسمين ، تصل إلى مرحلة النضج بعد فترة ، وتتكرر هذه العملية. في الظروف المواتية ، يمكن أن يحدث تغيير من 70 إلى 80 جيلًا يوميًا. من المهم أن نتذكر أن البكتيريا ، بسبب بنيتها ، لا تستطيع الوصول إلى طرق التكاثر مثل الانقسام والانقسام الاختزالي. هم متأصلون فقط في الخلايا حقيقية النواة.
من المعروف أن تكون الجراثيم هي إحدى طرق تكاثر الفطريات والنباتات. لكن البكتيريا تعرف أيضًا كيفية تكوين الأبواغ المتأصلة في عدد قليل من أنواعها. لديهم هذه القدرة من أجل البقاء على قيد الحياة في ظروف معاكسة بشكل خاص يمكن أن تكون خطرة على حياتهم.
هذه الأنواع معروفة بأنها قادرة على البقاء حتى في الفضاء. هذا لا يمكن أن يتكرر من قبل أي كائنات حية. أصبحت البكتيريا أسلاف الحياة على الأرض بسبب بساطة بنيتها. لكن حقيقة وجودها حتى يومنا هذا تُظهر مدى أهميتها للعالم من حولنا. بمساعدتهم ، يمكن للناس الاقتراب قدر الإمكان من الإجابة على سؤال أصل الحياة على الأرض ، ودراسة البكتيريا باستمرار وتعلم شيء جديد.
المكورات العنقودية الذهبية (Staphylococcus aureus) هي بكتيريا شائعة تصيب حوالي 30 في المائة من جميع الناس. في بعض الناس ، يكون جزءًا من الميكروبيوم (الميكروفلورا) ويوجد داخل الجسم وعلى الجلد أو الفم. في حين أن هناك سلالات غير ضارة من المكورات العنقودية الذهبية ، فإن سلالات أخرى ، مثل المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين ، تسبب مشاكل صحية خطيرة ، بما في ذلك الالتهابات الجلدية وأمراض القلب والأوعية الدموية والتهاب السحايا وأمراض الجهاز الهضمي.
وجد الباحثون في جامعة فاندربيلت أن بكتيريا المكورات العنقودية تفضل دم الإنسان على دم الحيوان. هذه البكتيريا جزئية من الحديد الموجود في الهيموجلوبين الموجود في خلايا الدم الحمراء. تمزق المكورات العنقودية الذهبية خلايا الدم لتصل إلى الحديد الموجود بداخلها. يُعتقد أن الاختلافات الجينية في الهيموجلوبين قد تجعل بعض الأشخاص أكثر رغبة في التعامل مع بكتيريا المكورات العنقودية أكثر من غيرهم.
ووجد الباحثون أن البكتيريا الموجودة في الغلاف الجوي قد تلعب دورًا في إنتاج الأمطار وأشكال أخرى من هطول الأمطار. تبدأ هذه العملية عندما يتم نفخ البكتيريا من النباتات في الغلاف الجوي. على ارتفاعات عالية ، يتشكل الجليد حولهم ويبدأون في النمو. بمجرد أن تصل البكتيريا المجمدة إلى عتبة نمو معينة ، يبدأ الجليد في الذوبان ويعود إلى الأرض على شكل مطر. تم العثور على بكتيريا نوع Psuedomonas syringae في وسط جزيئات البَرَد الكبيرة. إنها تنتج بروتينًا خاصًا في أغشية الخلايا يسمح لها بربط الماء بطريقة فريدة ، مما يعزز تكوين الجليد.
وجد الباحثون أن سلالات معينة من البكتيريا المسببة لحب الشباب يمكن أن تساعد بالفعل في منع حب الشباب. البكتيريا المسببة لحب الشباب ، Propionibacterium acnes ، تعيش في مسام بشرتنا. عندما تثير هذه البكتيريا استجابة مناعية ، تتورم منطقة الجلد وتتشكل البثور.
ومع ذلك ، تم العثور على سلالات معينة من البكتيريا لتكون أقل عرضة للتسبب في حب الشباب. قد تكون هذه السلالات هي السبب في أن الأشخاص ذوي البشرة السليمة نادرًا ما يصابون بحب الشباب. من خلال دراسة جينات سلالات Propionibacterium acnes التي تم جمعها من الأشخاص الذين يعانون من حب الشباب وبشرة صحية ، حدد الباحثون سلالة شائعة على الجلد الصافي ونادرًا ما توجد على الجلد المصاب بحب الشباب. ستتضمن الأبحاث المستقبلية محاولات لتطوير دواء يقتل فقط سلالات البكتيريا المسببة لحب الشباب Propionibacterium acnes.
من كان يظن أن تنظيف أسنانك بانتظام يمكن أن يساعد في الوقاية من أمراض القلب؟ وجدت دراسات سابقة وجود صلة بين أمراض اللثة وأمراض القلب والأوعية الدموية. الآن وجد العلماء صلة محددة بين هذه الأمراض.
يُعتقد أن كل من البكتيريا والبشر ينتجان أنواعًا معينة من البروتينات تسمى بروتينات الإجهاد. تتشكل هذه البروتينات عندما تتعرض الخلايا لأنواع مختلفة من الظروف المجهدة. عندما يصاب الشخص بعدوى اللثة ، تبدأ خلايا الجهاز المناعي في مهاجمة البكتيريا. تنتج البكتيريا بروتينات الإجهاد عند مهاجمتها ، كما تهاجم خلايا الدم البيضاء بروتينات الإجهاد.
المشكلة هي أن خلايا الدم البيضاء لا تستطيع التفريق بين بروتينات الإجهاد التي تنتجها البكتيريا وتلك التي ينتجها الجسم. ونتيجة لذلك ، تهاجم خلايا الجهاز المناعي أيضًا بروتينات الإجهاد التي ينتجها الجسم ، مما يتسبب في تراكم خلايا الدم البيضاء في الشرايين ويؤدي إلى تصلب الشرايين. القلب المتكلس هو السبب الرئيسي لأمراض القلب والأوعية الدموية.
هل تعلم أن قضاء الوقت في الحديقة أو البستنة يمكن أن يساعدك على التعلم بشكل أفضل؟ وفقًا للباحثين ، فإن لقاح بكتيريا التربة المتفطرة يمكن أن يحسن التعلم في الثدييات.
على الأرجح ، تدخل هذه البكتيريا أجسامنا عن طريق البلع أو التنفس. وفقًا للعلماء ، تعمل بكتيريا Mycobacterium Vacae على تحسين التعلم عن طريق تحفيز نمو الخلايا العصبية في الدماغ ، مما يؤدي إلى زيادة مستويات السيروتونين وتقليل القلق.
أجريت الدراسة على فئران تم تغذيتها ببكتيريا حية Mycobacterium Vacae. وأظهرت النتائج أن الفئران التي أكلت البكتيريا حركت المتاهة بشكل أسرع بكثير وبقلق أقل من الفئران التي لم تأكل البكتيريا. يقترح العلماء أن لقاحات المتفطرة تلعب دورًا في تحسين التحديات الجديدة وتقليل مستويات التوتر.
وجد الباحثون في مختبر أرجون الوطني أن بكتيريا Bacillus subtilis لديها القدرة على تدوير التروس الصغيرة جدًا. هذه البكتيريا هوائية ، مما يعني أنها تحتاج إلى الأكسجين لتنمو وتتطور. عندما يتم وضعها في محلول به فقاعات هواء دقيقة ، تطفو البكتيريا في أسنان الترس وتتسبب في دورانه في اتجاه معين.
يتطلب الأمر عدة مئات من البكتيريا التي تعمل في انسجام تام لبدء الترس. وجد أيضًا أن البكتيريا يمكنها تحويل عدة تروس متصلة ببعضها البعض. تمكن الباحثون من التحكم في السرعة التي تدير بها البكتيريا التروس من خلال ضبط كمية الأكسجين في المحلول. أدى انخفاض كمية الأكسجين إلى تباطؤ البكتيريا. تؤدي إزالة الأكسجين إلى توقفهم عن الحركة تمامًا.
على الرغم من البساطة الظاهرة ، فإن البكتيريا كائنات حية معقدة. تتكون الخلايا البكتيرية من بروتوبلاست وغشاء.
العناصر الهيكلية الرئيسية للخلية البكتيرية هي: جدار الخلية ، الغشاء السيتوبلازمي ، السيتوبلازم مع شوائب ، والنواة تسمى النواة. يمكن أن تحتوي البكتيريا أيضًا على هياكل إضافية: كبسولة ، كبسولة دقيقة ، مخاط ، سوط. يمكن للعديد من البكتيريا تكوين الجراثيم.
جدار الخلية عبارة عن هيكل قوي ومرن يمنح البكتيريا شكلاً معينًا ويحافظ على الضغط الأسموزي العالي في الجدار. يشارك في عملية انقسام الخلايا ونقل المستقلبات. يحتوي جدار الخلية البكتيرية على كمية صغيرة من السكريات والدهون والبروتينات. يؤدي جدار الخلية البكتيرية عددًا من الوظائف: إنه الحاجز الخارجي للخلية ، الذي يحدد اتصال الكائنات الحية الدقيقة بالبيئة ؛ تمتلك درجة عالية من القوة ، يمكنها تحمل الضغط الداخلي للبروتوبلاست في محلول ناقص التوتر.
الغشاء السيتوبلازمي عبارة عن هيكل من ثلاث طبقات ويحيط بالجزء الخارجي من السيتوبلازم البكتيري. إنه عنصر هيكلي متعدد الوظائف إلزامي للخلية. يشكل الغشاء السيتوبلازمي 8-15٪ من الكتلة الجافة للخلية. يشارك في تنظيم الضغط الأسموزي ، ونقل المواد واستقلاب الطاقة في الخلية (بسبب إنزيمات سلسلة نقل الإلكترون ، ATP-ase ، إلخ). يتم توطين الإنزيمات المؤكسدة وإنزيمات نقل الإلكترون على الغشاء. يتم تمثيل التركيب الكيميائي للغشاء السيتوبلازمي بمركب البروتين الدهني ، حيث تمثل البروتينات 50-70٪ ، الدهون - 15-50٪. تم العثور على كمية صغيرة من الكربوهيدرات في الغشاء السيتوبلازمي لبعض البكتيريا. المكون الرئيسي للدهون في الغشاء هو الفوسفوليبيد. يتم تمثيل جزء البروتين في الغشاء السيتوبلازمي ببروتينات هيكلية ذات نشاط إنزيمي.
يتضمن هيكل الغشاء السيتوبلازمي للبكتيريا نموذجًا من الفسيفساء السائلة للأغشية. وفقًا لهذا النموذج ، يتكون الغشاء من طبقة حيوية سائلة من الدهون ، والتي تشتمل على جزيئات بروتينية غير متماثلة.
يحتل سيتوبلازم البكتيريا الجزء الأكبر من الخلية ويتكون من بروتينات قابلة للذوبان. يتم تمثيل السيتوبلازم بالعناصر الهيكلية: الريبوسومات ، والشوائب ، والنيوكليويد. ريبوسومات بدائيات النوى لها ثابت ترسيب 70S. قطر الريبوسوم هو 15-20 نانومتر. يمكن أن يختلف عدد الريبوسومات في الخلية البكتيرية. وهكذا ، في خلية الإشريكية القولونية سريعة النمو ، يوجد حوالي 15000 ريبوسوم. يتم تنفيذ عملية التخليق الحيوي للبروتين في الخلية بواسطة polysomes. في بعض الأحيان يحتوي polysome على عدة عشرات من الريبوسومات.
النيوكليويد (تكوين يشبه النواة) هو ما يعادل النواة في البكتيريا. يقع النوكليويد في المنطقة المركزية للبكتيريا على شكل DNA مزدوج الشريطة ، مغلقًا في حلقة ومعبأ بإحكام مثل الكرة. على عكس حقيقيات النوى ، لا تحتوي نواة البكتيريا على غلاف نووي ونواة وبروتينات أساسية. غالبًا ما تحتوي الخلية البكتيرية على كروموسوم واحد ، يتم تمثيله بجزيء DNA مغلق في حلقة. يتم الكشف عن النيوكليويد في مجهر ضوئي بعد تلطيخ الحمض النووي بطريقة Feelgen أو Giemsa.
تشكل بعض البكتيريا (المكورات الرئوية ، إلخ) كبسولة - تكوين مخاطي متصل بقوة بجدار الخلية ، والذي حدد بوضوح الحدود الخارجية. في مزارع البكتيريا النقية ، تتشكل الكبسولة بشكل أقل تكرارًا. يتم اكتشافه بطرق تلطيخ خاصة تخلق تباينًا سلبيًا لمادة الكبسولة. تتكون الكبسولة من عديد السكاريد ، وأحيانًا عديد ببتيدات. الكبسولة محبة للماء ، تمنع البلعمة الجرثومية. تشكل العديد من البكتيريا كبسولة دقيقة ، وهي تكوين مخاطي يتم اكتشافه بواسطة المجهر الإلكتروني.
الوظيفة الرئيسية للكبسولة هي الحماية. إنه يحمي الخلية من عمل أنواع مختلفة من العوامل البيئية غير المواتية. في كثير من البكتيريا ، يكون الجزء الخارجي من الكبسولة مغطى بالمخاط. في الكائنات الحية الدقيقة في التربة في المناخات القاحلة الحارة ، تحمي الطبقة المخاطية الخلية من الجفاف.
في البروتوبلازم ، يتم تمييز السيتوبلازم والتكوينات الشبيهة بالنواة ومختلف الادراج.
يحتوي السيتوبلازم (البروتوبلازم) على تركيبة كيميائية معقدة للغاية ومتغيرة. المركبات الكيميائية الرئيسية في السيتوبلازم هي البروتينات والأحماض النووية والدهون. يحتوي على كمية كبيرة من الماء. خلية جرثومية بدائية النواة ميكروبيولوجية
تسمى الطبقة السطحية الرقيقة من السيتوبلازم المجاورة للغشاء ، والتي تكون أكثر كثافة من باقي كتلتها ، بالغشاء السيتوبلازمي (الشكل 2). إنه شبه منفذ ويلعب دورًا مهمًا في عملية التمثيل الغذائي بين الخلية والبيئة. يتكون الغشاء السيتوبلازمي من ثلاث طبقات: طبقة دهنية واحدة وطبقتين متجاورتين من كلا الجانبين بروتين. يحتوي على 60-65٪ بروتين و 35-40٪ دهون. يتم ترجمة العديد من الإنزيمات فيه.
أظهرت طرق البحث الحديثة باستخدام المجهر الإلكتروني أن السيتوبلازم غير متجانس. بالإضافة إلى الكتلة اللزجة غير الهيكلية وشبه السائلة في حالة الغروانية ، فهي في أماكن تتخللها الأغشية ؛ يحتوي على جزيئات مجهرية مكونة هيكليًا من مختلف الأشكال والأحجام. هذه ريبوسومات غنية بالحمض النووي الريبي (RNA) المنتشرة في السيتوبلازم على شكل حبيبات صغيرة. تتكون من حوالي 60٪ من الحمض النووي الريبي و 40٪ بروتين. تحتوي خلية بكتيرية واحدة على آلاف وعشرات الآلاف من الريبوسومات. يقومون بتوليف بروتينات الخلية.
بالإضافة إلى الريبوسومات ، تم العثور على هياكل غشاء خاص (رقائقي) بأشكال مختلفة تسمى الميزوزومات. تتشكل عن طريق التفرع وغزو الغشاء السيتوبلازمي في تجويف الخلية. في الميزوزومات ، تحدث عمليات أكسدة المواد العضوية ، والتي هي مصدر للطاقة ؛ هنا يتم تصنيع المواد التي تحتوي على كمية كبيرة من الطاقة ، على سبيل المثال ، حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك (ATP). وهكذا ، فإن الميزوزومات البكتيرية هي نظائر للميتوكوندريا للكائنات الأخرى (الخميرة ، النباتات ، الحيوانات).
بالإضافة إلى هذه التكوينات ، حيث تحدث أهم عمليات التمثيل الغذائي للخلية ، يحتوي السيتوبلازم أيضًا على مجموعة متنوعة من العناصر الغذائية الاحتياطية: حبيبات الجليكوجين (مادة تشبه النشا) ، قطرات من الدهون ، حبيبات فولوتين (ميتاكروماتين) ) ، تتكون أساسًا من متعدد الفوسفات ، إلخ. البكتيريا عبارة عن صبغات - أصباغ.
النواة ، ذات الشكل المورفولوجي والنموذجي لخلايا الكائنات الحية الأخرى (حقيقيات النوى) ، غائبة في البكتيريا.
جعلت طرق البحث الحديثة من الممكن التعرف في الخلايا على تكوينات البكتيريا الحقيقية المشابهة للنواة ، والتي تسمى nucleoids. ومع ذلك ، فإن المادة النووية المركزة في أماكن معينة من الخلية (غالبًا في الوسط) لا يتم تحديدها من السيتوبلازم بواسطة الغشاء ويكون شكل هذه الهياكل الشبيهة بالنواة غير مستقر.
تسمى البكتيريا والكائنات ذات الصلة (اللولبيات ، الميكوبلازما ، الفطريات الشعاعية) ، لأنها لا تحتوي على نواة حقيقية ، بدائيات النوى (كائنات ما قبل النواة).
غشاء الخلية البكتيرية ، والذي يُطلق عليه غالبًا جدار الخلية ، كثيف ، وله مرونة ومرونة معينة. يحدد الثبات النسبي لشكل الخلية ، ويعمل كحماية ضد التأثيرات الخارجية الضارة ويشارك في عملية التمثيل الغذائي للخلية. القشرة منفذة للماء والمواد ذات الوزن الجزيئي المنخفض. في المجهر الإلكتروني ، يمكن تمييزه بسهولة عن السيتوبلازم ، وله هيكل متعدد الطبقات.
التركيب الكيميائي للقشرة معقد نوعًا ما وغير متجانس في البكتيريا المختلفة ؛ إطارها الداعم عبارة عن ببتيد عديد السكاريد معقد يسمى مورين (مشتق من الفأر اللاتيني - الجدار). بالإضافة إلى murein ، هناك مكونات أخرى: الدهون ، polypeptides ، polysaccharides ، أحماض teichoic ، الأحماض الأمينية ، على وجه الخصوص diaminopimelic ، وهو غائب في الكائنات الحية الأخرى. تختلف نسبة هذه المواد في أغشية الخلايا للبكتيريا المختلفة بشكل كبير.
يؤثر الاختلاف في التركيب الكيميائي للجدران الخلوية للبكتيريا على قدرتها على التلطخ وفقًا لطريقة الجرام. على هذا الأساس ، تتميز البكتيريا موجبة الجرام (تلطيخ) وسالبة الجرام (لا تلطيخ). تحتوي قشور البكتيريا موجبة الجرام على المزيد من السكريات وأحماض المورين والتيشويك. تحتوي قشور البكتيريا سالبة الجرام على بنية متعددة الطبقات ، وتحتوي على نسبة عالية من الدهون في شكل بروتينات دهنية وعديدات السكاريد الدهنية.
يمكن أن تصبح قشرة بعض البكتيريا لزجة. الطبقة المخاطية المحيطة بالغشاء رقيقة جدًا وتقترب من حد الرؤية تحت المجهر الضوئي التقليدي. يمكن أن تصل إلى سمك كبير ، وتشكيل ما يسمى كبسولة. غالبًا ما يكون حجم الكبسولة أكبر بكثير من حجم الخلية البكتيرية. تكون الأغشية المخاطية أحيانًا قوية جدًا لدرجة أن كبسولات الخلايا الفردية تندمج في كتل مخاطية ، حيث تتخلل الخلايا البكتيرية (zoogley). لا يتم الاحتفاظ بالمواد المخاطية التي تنتجها بعض البكتيريا ككتلة مدمجة حول غشاء الخلية ، ولكنها تنتشر في البيئة.
يختلف التركيب الكيميائي للمخاط من نوع لآخر ، ولكن قد يكون هو نفسه. تكوين الوسط الغذائي الذي تتطور عليه البكتيريا له أهمية كبيرة. تم العثور على العديد من السكريات (ديكسترانس ، جلوكان ، ليفان) ، وكذلك المواد المحتوية على النيتروجين (مثل عديد الببتيدات ، السكريات البروتينية ، إلخ) في تكوين المخاط البكتيري.
تعتمد شدة تكوين المخاط بشكل كبير على الظروف البيئية. في العديد من البكتيريا ، يتم تحفيز إنتاج المخاط ، على سبيل المثال ، عن طريق الزراعة في درجات حرارة منخفضة. عندما تتكاثر البكتيريا المكونة للوحل بسرعة في ركائز سائلة ، يمكن أن تحولها إلى كتلة مخاطية مستمرة. ظاهرة مماثلة ، تسبب خسائر كبيرة ، لوحظ في بعض الأحيان في إنتاج السكر في مستخلصات البنجر السكرية. العامل المسبب لهذا العيب هو بكتيريا Leuconostoc mesenteroides. في وقت قصير ، يمكن أن يتحول شراب السكر إلى كتلة مخاطية لزجة. اللحوم والنقانق والجبن القريش تخضع للوحل ؛ يمكن أن يكون لزج الحليب ومخللات الخضار والبيرة والنبيذ.
البكتيريا هي بدائيات النوى (الشكل 1.2) 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).
أرز. 1.2 التمثيل التخطيطي المشترك لخلية بدائية النواة (بكتيرية) مع سوط.
1 - حبيبات حمض بولي أوكسي بيوتيريك ؛ 2 - قطرات دهنية 3 - شوائب الكبريت. 4 - ثايلاكويدات أنبوبي ؛ 5 - ثايلاكويد رقائقي ؛ 6 - فقاعات 7 - الكروماتوفورات. 8 - نواة (نوكليويد) ؛ 9 - الريبوسومات. 10 - السيتوبلازم. 11 - الجسم القاعدي 12 - سوط ؛ 13 - كبسولة 14 - جدار الخلية 15 - الغشاء السيتوبلازمي. 16 - ميزوسوم. 17 - فجوات الغاز. 18 - الهياكل الرقائقية ؛ 19-حبيبات من عديد السكاريد. 20 - حبيبات عديد الفوسفات
أرز. 1.3 تمثيل تخطيطي للهيكل أحادي الطبقة من الببتيدوغليكان
أرز. 1.4 الهيكل التفصيلي لهيكل الببتيدوغليكان تشير الأسهم الخفيفة والأسود القصيرة إلى الروابط المشقوقة بواسطة الليزوزيم (موراميداز) ومورويندوببتيداز محدد ، على التوالي
البكتيريا سالبة الجرام مع طبقة رقيقة من الببتيدوغليكان (5-10٪) في جدار الخلية بعد تأثير الكحول تفقد الجنتيانا البنفسجي بالإضافة إلى اللون الوردي مع الفوشسين. تختلف جدران الخلايا في بدائيات النوى موجبة الجرام وسالبة الجرام بشكل حاد في التركيب الكيميائي (الجدول 1.1) وفي البنية التحتية الدقيقة (الشكل 1.5).
أرز. 1.5 التمثيل التخطيطي لجدار الخلية في بدائيات النوى موجبة الجرام (أ) وسالبة الجرام (ب): 1 - الغشاء السيتوبلازمي ؛ 2 - ببتيدوغليكان ؛ 3 - مساحة محيطية ؛ 4 - الغشاء الخارجي. 5 - DNA
الجدول 1.1. التركيب الكيميائي لجدران الخلايا بدائيات النوى موجبة الجرام وسالبة الجرام 
يؤدي جدار الخلية في البكتيريا وظائف تشكيل الشكل والحماية بشكل أساسي ، ويوفر الصلابة ، ويشكل كبسولة ، ويحدد قدرة الخلايا على امتصاص العاثيات.
تنقسم جميع البكتيريا ، اعتمادًا على علاقتها بصبغة جرام ، إلى إيجابية الجرام وسالبة الجرام.
نتيجة للتلوين ، يتم تلوين البكتيريا موجبة الجرام باللون الأرجواني ، سلبية الغرام - الأحمر.
يفسر سبب اختلاف نسبة البكتيريا إلى صبغة جرام بحقيقة أنه بعد العلاج بمحلول Lugol ، يتم تكوين مركب اليود غير القابل للذوبان في الكحول مع البنفسج الجنطيانا. هذا المركب في البكتيريا موجبة الجرام ، بسبب ضعف نفاذية جدرانها ، لا يمكن أن ينتشر ، بينما في البكتيريا سالبة الجرام يمكن إزالتها بسهولة عن طريق غسلها بالإيثانول ثم بالماء.
تسمى البكتيريا ، الخالية تمامًا من جدار الخلية ، بالبروتوبلاست ، ولها شكل كروي ، ولديها القدرة على الانقسام ، والتنفس ، وتوليف البروتينات ، والأحماض النووية ، والإنزيمات. البروتوبلاست هي هياكل غير مستقرة ، وحساسة للغاية للتغيرات في الضغط الاسموزي ، والتأثيرات الميكانيكية والتهوية ، وليس لديها القدرة على تخليق الأجزاء المكونة لجدار الخلية ، ولا تصاب بالفيروسات البكتيرية (العاثيات) وليس لديها حركة نشطة.
إذا حدث ، تحت تأثير الليزوزيم وعوامل أخرى ، انحلال جزئي لجدار الخلية ، تتحول الخلايا البكتيرية إلى أجسام كروية تسمى الخلايا الكروية.
تحت تأثير بعض العوامل الخارجية ، يمكن للبكتيريا أن تفقد جدار الخلية ، وتشكل أشكال L (سميت على اسم معهد D. Lister ، حيث تم عزلها لأول مرة) ؛ يمكن أن يكون هذا التحول تلقائيًا (على سبيل المثال ، في الكلاميديا) أو مستحثًا ، على سبيل المثال ، تحت تأثير المضادات الحيوية. تتميز أشكال L المستقرة وغير المستقرة. الأول غير قادر على العودة ، بينما يتم عكس الأخير إلى أشكاله الأصلية بعد إزالة العامل المسبب.
الشكل 1.6. هيكل الغشاء البلازمي طبقتان من جزيئات الفسفوليبيد تواجه بعضها البعض بأقطاب كارهة للماء ومغطاة بطبقتين من جزيئات البروتين الكروي.
يتم ترجمة الإنزيمات التي تحفز تخليق الببتيدوغليكان وبروتينات جدار الخلية وتركيباتها الخاصة في CMP. الغشاء هو أيضًا موقع تحويل الطاقة أثناء عملية التمثيل الضوئي.
يمكن أن يشتمل محيط البلازم على ما يصل إلى 20٪ من كل الماء في الخلية ؛ ويتم توطين بعض الإنزيمات (الفوسفاتيز ، والبيرميز ، والنيوكلياز ، وما إلى ذلك) وبروتينات النقل ، وناقلات الركائز المقابلة ، فيه.
الريبوسومات هي حبيبات بروتين نووي تحت المجهر يبلغ قطرها 15-20 نانومتر. تحتوي الريبوسومات على ما يقرب من 80-85 ٪ من جميع الحمض النووي الريبي البكتيري. ريبوسومات بدائيات النوى لها ثابت ترسيب 70 S. وهي مبنية من جسيمين: 30 S (وحدة فرعية صغيرة) و 50 S (وحدة فرعية كبيرة) (الشكل 1.7).
أرز. 1.7 الريبوسوم (أ) ووحداته الفرعية - كبيرة (ب) وصغيرة (ج) تعمل الريبوسومات كموقع لتخليق البروتين.
في بعض البكتيريا ، توجد بلورات ذات طبيعة بروتينية في السيتوبلازم ، والتي لها تأثير سام على الحشرات.
بعض البكتيريا قادرة على تجميع حمض الفوسفوريك في شكل حبيبات متعددة الفوسفات (حبيبات فولوتين ، حبيبات متغيرة اللون). تلعب دور مستودعات الفوسفات ويتم اكتشافها في شكل تكوينات كثيفة على شكل كرة أو قطع ناقص ، وتقع بشكل أساسي في أقطاب الخلية. عادة ، هناك حبيبة واحدة في القطبين.
كمية صغيرة من بوليميراز RNA و RNA مرتبطة بالحمض النووي. يتم لف الحمض النووي حول قضيب RNA مركزي وهو عبارة عن هيكل مدمج ومرتّب للغاية. الكروموسومات لمعظم بدائيات النوى لها وزن جزيئي في حدود 1-3 × 109 ، وثابت الترسيب هو 1300-2000 س. تحدد الاختلافات في الجهاز الوراثي للخلايا بدائية النواة وحقيقيات النوى اسمها: في السابق ، هو نوكليويد (تكوين مشابه للنواة) ، على عكس النواة في الأخير.
يحتوي نواة البكتيريا على المعلومات الوراثية الرئيسية ، والتي تتحقق في تخليق جزيئات بروتينية معينة. ترتبط أنظمة النسخ والإصلاح والنسخ والترجمة بالحمض النووي للخلية البكتيرية.
يمكن الكشف عن نواة في خلية بدائية النواة في مستحضرات مصبوغة باستخدام مجهر ضوئي أو تباين طوري.
في العديد من البكتيريا ، توجد العناصر الوراثية خارج الصبغيات - البلازميدات في السيتوبلازم. وهي عبارة عن دنا مزدوج الشريطة مغلق في حلقات ، ويتألف من 1500-40.000 زوج قاعدي ويحتوي على ما يصل إلى 100 جين.
قاعدة السوط عبارة عن خيوط لولبية طويلة (ليفي) ، والتي تمر على سطح جدار الخلية في بنية منحنية سميكة - خطاف وتعلق بالحبيبة القاعدية المضمنة في جدار الخلية و CPM (الشكل 1.8) .
أرز. 1.8 نموذج تخطيطي للنهاية القاعدية للإشريكية القولونية السوطية بناءً على صورة مجهرية إلكترونية للعضية المعزولة
تتكون الأسواط بالكامل تقريبًا من بروتين فلاجيلين مع بعض الكربوهيدرات ومحتوى الحمض النووي الريبي.
أرز. 1.9 الأشكال النموذجية للخلايا المكونة للجراثيم.
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.
بمجرد وصولها إلى وسط المغذيات ، تنبت الجراثيم في الخلايا الخضرية. تتضمن عملية إنبات البوغ ثلاث مراحل: التنشيط والمرحلة الأولية ومرحلة النمو. تشمل العوامل المنشطة التي تنتهك حالة السكون ارتفاع درجة الحرارة ، والتفاعل الحمضي للبيئة ، والضرر الميكانيكي ، وما إلى ذلك. تبدأ البوغ في امتصاص الماء ، وبمساعدة الإنزيمات المتحللة بالماء ، تدمر العديد من مكوناتها الهيكلية. بعد تدمير الطبقات الخارجية ، تبدأ فترة تكوين الخلية النباتية بتفعيل التخليق الحيوي ، والذي ينتهي بانقسام الخلية.
إل. تيموشينكو ، م. تشوبيك
المكونات الهيكلية للخلية هي الغشاء البكتيري ، والذي يتكون من جدار الخلية ، والغشاء السيتوبلازمي ، وأحيانًا كبسولة ؛ السيتوبلازم؛ الريبوسومات. شوائب مختلفة من السيتوبلازم. نووي (نواة). بالإضافة إلى ذلك ، بعض أنواع البكتيريا لها جراثيم ، سوط ، أهداب (بيلي ، فيمبريا) (الشكل 2).
جدار الخليةالتكوين الإجباري للبكتيريا لمعظم الأنواع. يعتمد هيكلها على النوع والانتماء.
البكتيريا إلى مجموعات متمايزة عن طريق تلطيخ الجرام. تبلغ كتلة جدار الخلية حوالي 20 ٪ من الكتلة الجافة للخلية بأكملها ، ويتراوح سمكها من 15 إلى 80 نانومتر.
أرز. 3. رسم تخطيطي لبنية الخلية البكتيرية
1 - كبسولة 2 - جدار الخلية 3 - الغشاء السيتوبلازمي. 4 - السيتوبلازم. 5 - الميزوزومات ؛ 6 - الريبوسومات. 7 - نوكليويد. 8 - تشكيلات الغشاء داخل الهيولى. 9 - قطرات دهنية 10 - حبيبات عديد السكاريد. 11 - حبيبات متعددة الفوسفات. 12 - شوائب الكبريت. 13 - سوط ؛ 14 - الجسم القاعدي
يحتوي جدار الخلية على مسام يصل قطرها إلى 1 نانومتر ، لذلك فهي عبارة عن غشاء شبه نافذ تخترق من خلاله العناصر الغذائية ويتم إطلاق المنتجات الأيضية.
يمكن لهذه المواد أن تخترق الخلية الميكروبية فقط بعد الانقسام المائي الأولي بواسطة إنزيمات معينة تفرزها البكتيريا في البيئة الخارجية.
التركيب الكيميائي لجدار الخلية ليس موحدًا ، ولكنه ثابت لنوع معين من البكتيريا ، والذي يستخدم لتحديد الهوية. يحتوي جدار الخلية على مركبات نيتروجينية ودهون وسليلوز وعديدات سكريات ومواد بكتين.
أهم مكون كيميائي لجدار الخلية هو الببتيد متعدد السكاريد المعقد. ويسمى أيضًا ببتيدوغليكان ، جليكوببتيد ، مورين (من اللات. موروس - حائط).
مورين هو بوليمر هيكلي يتكون من جزيئات الجليكان المكونة من الأسيتيل الجلوكوزامين وحمض الأسيتيل الموراميك. يتم تصنيعه في السيتوبلازم على مستوى الغشاء السيتوبلازمي.
يحتوي الببتيدوغليكان الموجود في جدار الخلية من أنواع مختلفة على تركيبة محددة من الأحماض الأمينية ، واعتمادًا على ذلك ، يوجد نمط كيميائي معين ، والذي يؤخذ في الاعتبار عند تحديد حمض اللاكتيك والبكتيريا الأخرى.
في جدار الخلية للبكتيريا سالبة الجرام ، يتم تمثيل الببتيدوغليكان بطبقة واحدة ، بينما في جدار البكتيريا موجبة الجرام تشكل عدة طبقات.
في عام 1884 ، اقترح غرام طريقة تلطيخ الأنسجة التي استخدمت لتلطيخ الخلايا بدائية النواة. إذا تم معالجة الخلايا الثابتة أثناء تلطيخ الجرام بمحلول كحول من الطلاء البنفسجي الكريستالي ، ثم بمحلول اليود ، فإن هذه المواد تشكل مركبًا ملونًا ثابتًا مع مورين.
في الكائنات الحية الدقيقة إيجابية المثليين ، لا يذوب المركب البنفسجي الملون تحت تأثير الإيثانول ، وبالتالي لا يتلاشى ؛ عند تلطيخه بالفوكسين (الطلاء الأحمر) ، تظل الخلايا ملطخة باللون البنفسجي الداكن.
في الكائنات الحية الدقيقة سالبة الجرام ، يذوب البنفسج الجنطيانا في الإيثانول ويغسل بالماء ، وعند تلطيخه بالفوكسين ، تتحول الخلية إلى اللون الأحمر.
تسمى قدرة الكائنات الحية الدقيقة على تلطيخ الأصباغ التحليلية وطريقة الجرام الخصائص الصغرية . يجب دراستها في الثقافات الصغيرة (18-24 ساعة) ، حيث أن بعض البكتيريا موجبة الجرام في الثقافات القديمة تفقد قدرتها على تلطيخها بشكل إيجابي وفقًا لطريقة الجرام.
تكمن أهمية الببتيدوغليكان في حقيقة أنه بفضله ، فإن جدار الخلية لديه صلابة ، أي المرونة ، وهي الإطار الوقائي للخلية البكتيرية.
عندما يتم تدمير الببتيدوغليكان ، على سبيل المثال ، تحت تأثير الليزوزيم ، يفقد جدار الخلية صلابته وينهار. يأخذ محتوى الخلية (السيتوبلازم) ، جنبًا إلى جنب مع الغشاء السيتوبلازمي ، شكلًا كرويًا ، أي أنه يصبح بروتوبلاست (كروي).
ترتبط العديد من الإنزيمات التخليقية والمدمرة بجدار الخلية. يتم تصنيع مكونات جدار الخلية في الغشاء السيتوبلازمي ثم يتم نقلها إلى جدار الخلية.
تذكر الذكرياتيقع تحت جدار الخلية ويتناسب بشكل مريح مع سطحه الداخلي. إنه غشاء شبه نافذ يحيط بالسيتوبلازم والمحتويات الداخلية لخلية البروتوبلاست. الغشاء السيتوبلازمي هو الطبقة الخارجية السميكة من السيتوبلازم.
الغشاء السيتوبلازمي هو الحاجز الرئيسي بين السيتوبلازم والبيئة ، ويؤدي انتهاك سلامته إلى موت الخلية. يحتوي على بروتينات (50-75٪) ، دهون (15-45٪) ، في كثير من الأنواع - كربوهيدرات (1-19٪).
المكون الرئيسي للدهون في الغشاء هو الفوسفوكبيدات والجليكوليبيدات.
يؤدي الغشاء السيتوبلازمي ، بمساعدة الإنزيمات المترجمة فيه ، وظائف مختلفة: تركيب دهون الغشاء - مكونات جدار الخلية ؛ إنزيمات الغشاء - تنقل انتقائيًا مختلف الجزيئات والأيونات العضوية وغير العضوية عبر الغشاء ، ويشارك الغشاء في تحويل الطاقة الخلوية ، وكذلك في تكرار الكروموسومات ، في نقل الطاقة الكهروكيميائية والإلكترونات.
وبالتالي ، يوفر الغشاء السيتوبلازمي دخولًا انتقائيًا إلى الخلية وإزالة المواد والأيونات المختلفة منها.
مشتقات الغشاء السيتوبلازمي هي الميزوزومات . هذه هي الهياكل الكروية التي تشكلت عندما يتم لف الغشاء في حليقة. تقع على كلا الجانبين - في موقع تكوين الحاجز الخلوي أو بجوار منطقة توطين الحمض النووي النووي.
الميزوسومات تعادل وظيفيًا الميتوكوندريا في خلايا الكائنات الحية الأعلى. يشاركون في تفاعلات الأكسدة والاختزال للبكتيريا ، ويلعبون دورًا مهمًا في تخليق المواد العضوية ، في تكوين جدار الخلية.
كبسولةهو مشتق من الطبقة الخارجية من كتل الخلايا وهو غشاء مخاطي يحيط بخلايا ميكروبية واحدة أو أكثر. يمكن أن يصل سمكها إلى 10 ميكرون ، وهو أكبر بعدة مرات من سمك البكتيريا نفسها.
الكبسولة لها وظيفة وقائية. يختلف التركيب الكيميائي لكبسولة البكتيريا. في معظم الحالات ، يتكون من عديدات السكاريد المعقدة وعديدات السكاريد المخاطية وأحيانًا عديد الببتيدات.
عادة ما يكون تكوين الكبسولة ميزة محددة. ومع ذلك ، فإن ظهور الكبسولة الدقيقة غالبًا ما يعتمد على ظروف ثقافة البكتيريا.
السيتوبلازم- نظام غرواني معقد يحتوي على كمية كبيرة من الماء (80-85٪) ، حيث تتشتت فيه البروتينات والكربوهيدرات والدهون والمركبات المعدنية والمواد الأخرى.
السيتوبلازم هو محتوى خلية محاطة بغشاء هيولي. وهي مقسمة إلى جزئين وظيفيين.
يوجد جزء واحد من السيتوبلازم في حالة محلول (محلول) ، وله بنية متجانسة ويحتوي على مجموعة من الأحماض النووية القابلة للذوبان وبروتينات الإنزيم والمنتجات الأيضية.
يتم تمثيل الجزء الآخر عن طريق الريبوسومات ، وإدخالات ذات طبيعة كيميائية مختلفة ، وأجهزة وراثية ، وغيرها من الهياكل داخل الهيولى.
الريبوسومات- هذه حبيبات تحت المجهرية ، وهي عبارة عن جزيئات بروتين نووي كروية يبلغ قطرها من 10 إلى 20 نانومتر ، ويبلغ وزنها الجزيئي حوالي 2-4 مليون.
تتكون ريبوسومات بدائيات النوى من 60٪ من الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) الموجود في المركز ، و 40 % البروتين الذي يغطي السطح الخارجي للحمض النووي.
شوائب السيتوبلازمهي منتجات التمثيل الغذائي ، وكذلك المنتجات الاحتياطية ، والتي بسببها تعيش الخلية في ظروف نقص العناصر الغذائية.
تتكون المادة الوراثية من بدائيات النوى من خيط مزدوج من الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) لهيكل مضغوط يقع في الجزء المركزي من السيتوبلازم ولا يفصله غشاء. لا تختلف بنية الحمض النووي للبكتيريا عن الحمض النووي لحقيقيات النوى ، ولكن نظرًا لأنه لا يتم فصله عن السيتوبلازم بواسطة غشاء ، فإن المادة الجينية تسمى نوويأو جينوفور... الهياكل النووية كروية أو على شكل حدوة حصان.
الجدلالبكتيريا نائمة ، لا تتكاثر في شكلها. تتشكل داخل الخلية ، وهي عبارة عن تشكيلات مستديرة أو بيضاوية الشكل. تتكون الأبواغ بشكل أساسي من البكتيريا موجبة الجرام ، على شكل قضيب مع التنفس الهوائي واللاهوائي في الثقافات القديمة ، وكذلك في الظروف البيئية غير المواتية (نقص العناصر الغذائية والرطوبة ، وتراكم المنتجات الأيضية في البيئة ، والتغيرات في درجة الحموضة ودرجة حرارة الزراعة ، يمكن أن يؤدي وجود أو عدم وجود الأكسجين في الغلاف الجوي ، وما إلى ذلك) إلى التحول إلى برنامج تطوير بديل ، مما يؤدي إلى حدوث نزاعات. في هذه الحالة ، يتم تكوين بوغ واحد في الخلية. يشير هذا إلى أن التكاثر في البكتيريا هو تكيف للحفاظ على الأنواع (الفردية) وليس طريقة لتكاثرها. تحدث عملية التبويض ، كقاعدة عامة ، في البيئة الخارجية لمدة 18-24 ساعة.
يبلغ حجم البوغ الناضج حوالي 0.1 من حجم خلية الأم. تختلف الأبواغ في البكتيريا المختلفة في الشكل والحجم والموقع في الخلية.
تسمى الكائنات الحية الدقيقة التي لا يتجاوز قطر البوغ فيها عرض الخلية النباتية عصيات، تسمى البكتيريا التي تحتوي على جراثيم ، قطرها 1.5-2 مرة أكبر من قطر الخلية المطثيات.
داخل الخلية الميكروبية ، يمكن وضع البوغ في الوسط - الموضع المركزي ، في النهاية - الموضع النهائي وبين المركز ونهاية الخلية - الموضع تحت الخطي.
الأسواطالبكتيريا هي أعضاء حركية (أعضاء حركية) ، وبمساعدة البكتيريا يمكن أن تتحرك بسرعة تصل إلى 50-60 ميكرون / ثانية. في الوقت نفسه ، في غضون ثانية واحدة ، تتداخل البكتيريا مع طول أجسامها بمقدار 50-100 مرة. يتجاوز طول السوط طول البكتيريا بمقدار 5-6 مرات. يبلغ سمك السوط في المتوسط 12-30 نانومتر.
عدد الأسواط وحجمها وموقعها ثابت لأنواع معينة من بدائيات النوى ، وبالتالي يتم أخذها في الاعتبار عند التعرف عليها.
اعتمادًا على عدد وموقع السوط ، تنقسم البكتيريا إلى monotrichs (monotrichs أحادية القطب) - خلايا ذات سوط واحد في أحد طرفيها ، lophotrichs (polytrichs أحادية القطب) - توجد حزمة من الأسواط في أحد النهايات ، amphitrichs (ثنائية القطب polytrichs) - توجد الأسواط على كل من الأعمدة ، حول السوط - توجد الأسواط على كامل سطح الخلية (الشكل 4) والأتريش - البكتيريا الخالية من الأسواط.
تعتمد طبيعة حركة البكتيريا على عدد الأسواط والعمر وخصائص الثقافة ودرجة الحرارة ووجود مواد كيميائية مختلفة وعوامل أخرى. تتمتع Monotrichs بأكبر قدر من التنقل.
غالبًا ما توجد الأسواط في البكتيريا على شكل قضيب ؛ فهي ليست هياكل خلوية حيوية ، نظرًا لوجود أنواع من البكتيريا المتحركة خالية من الأسواط.
يتم تمثيل الكائن البكتيري بخلية واحدة. تتنوع أشكال البكتيريا. يختلف تركيب البكتيريا عن تركيب خلايا الحيوانات والنباتات.
تفتقر الخلية إلى النواة والميتوكوندريا والبلاستيدات. يقع ناقل المعلومات الوراثية DNA في وسط الخلية بشكل مطوي. يتم تصنيف الكائنات الحية الدقيقة التي لا تحتوي على نواة حقيقية على أنها بدائيات النوى. جميع البكتيريا بدائيات النوى.
يُعتقد أن هناك أكثر من مليون نوع من هذه الكائنات الحية المدهشة على الأرض. حتى الآن ، تم وصف حوالي 10 آلاف نوع.
تحتوي الخلية البكتيرية على جدار وغشاء هيولي وسيتوبلازم مع شوائب ونيوكليوتيد. من بين الهياكل الإضافية ، تحتوي بعض الخلايا على سوط ، و pili (آلية للالتصاق والاحتفاظ على السطح) وكبسولة. في ظل الظروف غير المواتية ، يمكن لبعض الخلايا البكتيرية أن تشكل جراثيم. متوسط حجم البكتيريا 0.5-5 ميكرون.
أرز. 1. هيكل الخلية البكتيرية.
أرز. 2. في الصورة ، بنية الجدار البكتيري للبكتيريا سالبة الجرام (يسار) وإيجابية الجرام (يمين).
في ظل الظروف البيئية غير المواتية ، تشكل البكتيريا كبسولة. تتلاءم الكبسولة الدقيقة بشكل مريح مع الحائط. لا يمكن رؤيته إلا بالمجهر الإلكتروني. غالبًا ما تتشكل الكبسولة الكبيرة بواسطة الميكروبات المسببة للأمراض (المكورات الرئوية). في الالتهاب الرئوي Klebsiella ، توجد دائمًا كبسولة كبيرة.
أرز. 3. تظهر الصورة المكورات الرئوية. تشير الأسهم إلى الكبسولة (مخطط إلكتروني لقسم رفيع للغاية).
الغشاء الذي يشبه الكبسولة هو تكوين مرتبط بشكل فضفاض بجدار الخلية. بفضل الإنزيمات البكتيرية ، فإن الغلاف الذي يشبه الكبسولة مغطى بالكربوهيدرات (عديدات السكاريد الخارجية) من البيئة الخارجية ، مما يضمن التصاق البكتيريا بأسطح مختلفة ، حتى الأسطح الملساء تمامًا.
على سبيل المثال ، المكورات العقدية ، التي تدخل جسم الإنسان ، قادرة على الالتصاق بالأسنان وصمامات القلب.
وظائف الكبسولة متنوعة:
أرز. 4. المكورات العقدية قادرة على الالتصاق بمينا الأسنان ومع الميكروبات الأخرى هي سبب تسوس الأسنان.
أرز. 5. تظهر الصورة هزيمة الصمام التاجي في الروماتيزم. السبب هو العقديات.
أنها توفر الانغماس والصعود. في التربة ، تتحرك الخلية البكتيرية على طول قنوات التربة.
أرز. 6. مخطط الحجز وتشغيل السوط.
أرز. 7. يوجد في الصورة أنواع مختلفة من الميكروبات السوطية.
أرز. 8. يوجد في الصورة أنواع مختلفة من الميكروبات السوطية.
أرز. 9. في الصورة ، الإشريكية القولونية. يمكن رؤية فلاجيلا وشربها. تم التقاط الصورة باستخدام مجهر الأنفاق (STM).
أرز. 10. تظهر الصورة العديد من pili (fimbriae) في cocci.
أرز. 11. تظهر الصورة خلية بكتيرية مع فيمبريا.
أرز. 12. تظهر الصورة بوضوح جدار خلوي رقيق (CS) ، غشاء حشوي (CPM) ونيوكليوتيد في المركز (بكتريا النيسرية النزلية).
أرز. 13. تظهر الصورة هيكل الخلية البكتيرية. يختلف هيكل الخلية البكتيرية عن بنية خلايا الحيوانات والنباتات - فالخلية تفتقر إلى النواة والميتوكوندريا والبلاستيدات.
يتكون السيتوبلازم من 75٪ ماء ، أما الـ 25٪ المتبقية فهي مركبات معدنية وبروتينات و RNA و DNA. السيتوبلازم دائمًا كثيف ولا يتحرك. يحتوي على إنزيمات ، وبعض الأصباغ ، والسكريات ، والأحماض الأمينية ، وإمدادات من المغذيات ، والريبوزومات ، والميزوزومات ، والحبيبات وجميع أنواع الشوائب الأخرى. في وسط الخلية ، تتركز مادة تحمل معلومات وراثية - نوكليويد.
تتكون الحبيبات من مركبات هي مصدر للطاقة والكربون.
الميزوسومات هي خلايا مشتقة. لها أشكال مختلفة - أغشية متحدة المركز ، حويصلات ، نبيبات ، حلقات ، إلخ. الميزوسومات لها صلة بالنيوكليويد. الغرض الرئيسي منها هو المشاركة في انقسام الخلايا والتكوُّن.
النواة هي مماثلة للنواة. يقع في وسط الخلية. يتم ترجمة الحمض النووي فيه - الناقل للمعلومات الوراثية في شكل مطوي. يصل طول الحمض النووي غير الملفوف إلى 1 مم. لا تحتوي المادة النووية للخلية البكتيرية على غشاء ونواة ومجموعة من الكروموسومات ؛ فهي لا تنقسم عن طريق الانقسام الفتيلي. يتضاعف النوكليوتيدات قبل الانقسام. أثناء الانقسام ، يزيد عدد النيوكليوتيدات إلى 4.
أرز. 14. تظهر الصورة مقطع من خلية بكتيرية. يمكن رؤية النوكليوتيدات في الجزء المركزي.
البلازميدات عبارة عن جزيئات DNA قائمة بذاتها وملفوفة ومزدوجة تقطعت بهم السبل. كتلتها أقل بكثير من كتلة النوكليوتيدات. على الرغم من حقيقة أن المعلومات الوراثية مشفرة في الحمض النووي للبلازميدات ، إلا أنها ليست حيوية وضرورية للخلية البكتيرية.
أرز. 15. يوجد في الصورة بلازميد بكتيري. تم التقاط الصورة بالمجهر الإلكتروني.
تشارك ريبوسومات الخلية البكتيرية في تخليق البروتين من الأحماض الأمينية. لا تتحد ريبوسومات الخلايا البكتيرية في الشبكة الإندوبلازمية ، كما هو الحال في الخلايا ذات النواة. غالبًا ما تصبح الريبوسومات هي "الهدف" للعديد من الأدوية المضادة للبكتيريا.
الادراج هي منتجات التمثيل الغذائي للخلايا النووية وغير النووية. وهي تمثل مصدرًا للعناصر الغذائية: الجليكوجين ، والنشا ، والكبريت ، وعديد الفوسفات (فالوتين) ، وما إلى ذلك. غالبًا ما تكتسب الشوائب ، عند تلوينها ، مظهرًا مختلفًا عن لون الصبغة. يمكن تشخيص القيم.
شكل الخلية البكتيرية وحجمها لهما أهمية كبيرة في التعرف عليها (التعرف عليها). الأشكال الأكثر شيوعًا هي كروية ، على شكل قضيب ، ومُعصصة.
الجدول 1. الأشكال الرئيسية للبكتيريا.
تسمى البكتيريا الكروية cocci (من اليونانية coccus - الحبوب). يتم ترتيبهم واحدًا اثنين (المكورات الثنائية) ، في عبوات ، في سلاسل ومثل عناقيد العنب. يعتمد هذا الترتيب على الطريقة التي تنقسم بها الخلية. أكثر الميكروبات ضررًا هي المكورات العنقودية والعقديات.
أرز. 16. في الصورة هناك micrococci. البكتيريا مستديرة ، ناعمة ، بيضاء ، صفراء وحمراء اللون. في الطبيعة ، المكورات الدقيقة موجودة في كل مكان. إنهم يعيشون في تجاويف مختلفة من جسم الإنسان.
أرز. 17. في الصورة البكتيريا هي المكورات المزدوجة - العقدية الرئوية.
أرز. 18. في الصورة بكتيريا الساركينا. يتم دمج البكتيريا الكروانية في أكياس.
أرز. 19. يوجد في الصورة بكتيريا المكورات العقدية (من "العقدية" اليونانية - سلسلة).
مرتبة في سلاسل. هم العوامل المسببة لعدد من الأمراض.
أرز. 20. البكتيريا في الصورة هي المكورات العنقودية "الذهبية". إنها مرتبة مثل "عناقيد عناقيد". العناقيد ذهبية اللون. هم العوامل المسببة لعدد من الأمراض.
تسمى البكتيريا المكونة للبكتيريا على شكل قضيب العصيات. هم أسطواني الشكل. أبرز ممثل لهذه المجموعة هو العصية. تشمل العصيات الطاعون وعصي الإنفلونزا. يمكن أن تكون نهايات البكتيريا على شكل قضيب مدببة ، أو مدورة ، أو مقطوعة ، أو متسعة ، أو مقسمة. يمكن أن يكون شكل العصي نفسها صحيحًا وغير صحيح. يمكن ترتيبها واحدة تلو الأخرى ، أو اثنتين في كل مرة ، أو في سلاسل. تسمى بعض العصيات coccobacilli لأنها مستديرة الشكل. لكن ، مع ذلك ، يتجاوز طولها العرض.
الديبلوباسيللي عبارة عن عصي مزدوجة. تشكل قضبان الجمرة الخبيثة خيوط طويلة (سلاسل).
تكوين البوغ يغير شكل العصيات. في وسط العصية ، تتشكل الأبواغ في بكتيريا حمض الزبد ، مما يعطيها مظهر المغزل. في قضبان التيتانوس - في نهايات العصيات ، مما يعطيها مظهر أفخاذ.
أرز. 21. تظهر الصورة خلية بكتيرية على شكل قضيب. متعددة الأسواط مرئية. تم التقاط الصورة بالمجهر الإلكتروني. نفي.
أرز. 24. في العصيات الزبدية ، تتكون الأبواغ في المركز ، مما يعطيها مظهر المغزل. في عصي التيتانوس - في نهاياتها ، مما يعطيها مظهر أفخاذ.
لا يحتوي ثني القفص على أكثر من دورة واحدة. عدة (اثنان ، ثلاثة أو أكثر) هي العطيفة. تتميز Spirochetes بمظهر غريب ينعكس في اسمها - "spira" - الانحناء و "الكراهية" - mane. Leptospira ("اللبتوس" - الضيقة و "العمود الفقري" - التلفيف) هي خيوط طويلة مع تجعيد الشعر عن قرب. تشبه البكتيريا حلزونيًا ملفوفًا.
أرز. 27. في الصورة ، خلية بكتيرية حلزونية الشكل هي العامل المسبب لمرض "عضة الفئران".
أرز. 28. في الصورة بكتيريا Leptospira هي العوامل المسببة للعديد من الأمراض.
أرز. 29. في الصورة بكتيريا Leptospira هي العوامل المسببة للعديد من الأمراض.
الوتديات ، العوامل المسببة للخناق والليستريات ، هي على شكل مضرب. يُعطى هذا النوع من البكتيريا من خلال ترتيب حبيبات متغيرة اللون في أقطابها.
أرز. 30. في الصورة هناك البكتيريا الوتدية.
اقرأ المزيد عن البكتيريا في المقالات:
عاشت البكتيريا على كوكب الأرض لأكثر من 3.5 مليار سنة. خلال هذا الوقت تعلموا الكثير وتكيفوا مع الكثير. الكتلة الكلية للبكتيريا هائلة. حوالي 500 مليار طن. لقد أتقنت البكتيريا جميع العمليات الكيميائية الحيوية المعروفة تقريبًا. تتنوع أشكال البكتيريا. أصبحت بنية البكتيريا معقدة للغاية على مدى ملايين السنين ، لكنها تعتبر اليوم أكثر الكائنات الحية أحادية الخلية مرتبة.
