لا يمكننا حتى تخيل عدد الكائنات الحية الدقيقة التي تحيط بنا باستمرار. من خلال إمساك الدرابزين في الحافلة ، تكون قد زرعت بالفعل حوالي مائة ألف بكتيريا على يدك ، من خلال الذهاب إلى مرحاض عام ، ومرة أخرى ، كافأت نفسك بهذه الكائنات الدقيقة. ترافق البكتيريا الإنسان دائمًا وفي كل مكان. ولكن لا داعي للتفاعل بشكل سلبي مع هذه الكلمة ، لأن البكتيريا ليست فقط مسببة للأمراض ولكنها مفيدة للجسم أيضًا.
فوجئ العلماء بشدة عندما أدركوا أن بعض البكتيريا قد احتفظت بمظهرها لنحو مليار سنة. تمت مقارنة هذه الكائنات الحية الدقيقة حتى بسيارة فولكس فاجن - لم يتغير مظهر أحد طرازاتها منذ 40 عامًا ، حيث كان لها شكل مثالي.
ظهرت البكتيريا على الأرض من بين الأوائل ، لذلك يمكن أن يطلق عليهم بجدارة المعمرين. المثير للاهتمام هو حقيقة أن هذه الخلايا لا تحتوي على نواة مشكلة ، وبالتالي فهي تجذب الكثير من الانتباه إلى بنيتها حتى يومنا هذا.
البكتيريا هي كائنات مجهرية من أصل نباتي. يعتمد هيكل الخلية البكتيرية (الجدول ، الرسوم البيانية لفهم واضح لأنواع هذه الخلايا) على الغرض منها.
هذه الخلايا موجودة في كل مكان لأنها يمكن أن تتكاثر بسرعة. هناك دليل علمي على أنه في غضون ست ساعات فقط يمكن لخلية واحدة أن تنتج نسلًا من 250.000 بكتيريا. هذه الكائنات وحيدة الخلية لها العديد من الأصناف التي تختلف في الشكل.
البكتيريا كائنات عنيدة للغاية ، يمكن أن تحتفظ جراثيمها بالقدرة على العيش لمدة 30-40 عامًا. تُحمل هذه الجراثيم برائحة الريح وتيار الماء وبطرق أخرى. يتم الحفاظ على الجدوى حتى درجة حرارة تصل إلى 100 درجة مع صقيع طفيف. ومع ذلك ، ما هو هيكل الخلية البكتيرية؟ يصف الجدول المكونات الرئيسية للبكتيريا ، ويتم توضيح وظائف العضيات الأخرى أدناه.
هم من مسببات الأمراض في الطبيعة. تنقسم Cocci إلى مجموعات حسب موقعها لبعضها البعض:
تنقسم العصي التي تشكل الأبواغ إلى كلوستريديا وعصيات. في الحجم ، هذه البكتيريا قصيرة وقصيرة جدًا. المقاطع الطرفية للعصي مستديرة أو سميكة أو مقطوعة. اعتمادًا على موقع البكتيريا ، يتم تمييز عدة مجموعات: بكتيريا أحادية وثنائية وعقدية.
هذه الخلايا المجهرية من نوعين:
البكتيريا الخيطية. هناك مجموعتان من هذه الأشكال:
تكمن السمات الهيكلية للخلية البكتيرية في حقيقة أنها قادرة خلال فترة وجودها على تغيير الأشكال ، ولكن في الوقت نفسه ، لا يتم توريث تعدد الأشكال. تعمل عوامل مختلفة على الخلية في عملية التمثيل الغذائي في الجسم ، ونتيجة لذلك يتم ملاحظة التغيرات الكمية في مظهرها. ولكن بمجرد توقف الإجراء من الخارج ، ستأخذ الخلية صورتها السابقة. يمكن الكشف عن السمات الهيكلية للخلية البكتيرية عند فحصها بالمجهر.
يعطي الغلاف ويحافظ على شكل الخلية ، ويحمي المكونات الداخلية من التلف. بسبب النفاذية غير الكاملة ، لا يمكن لجميع المواد دخول الخلية ، مما يساهم في تبادل الهياكل الجزيئية المنخفضة والعالية بين البيئة الخارجية والخلية نفسها. كما تحدث تفاعلات كيميائية مختلفة في الجدار. بمساعدة المجهر الإلكتروني ، ليس من الصعب دراسة البنية التفصيلية للخلية البكتيرية.
تحتوي قاعدة الغلاف على بوليمر مورين. البكتيريا موجبة الجرام لها هيكل عظمي ذو طبقة واحدة يتكون من مورين. فيما يلي مجمعات عديد السكاريد والبروتينات الدهنية والفوسفات. في الخلايا سالبة الجرام ، يتكون الهيكل العظمي للمورين من طبقات عديدة. الطبقة الخارجية المجاورة لجدار الخلية هي الغشاء السيتوبلازمي. كما أن لديها طبقات معينة تحتوي على بروتينات مع دهون. تتمثل الوظيفة الرئيسية للغشاء السيتوبلازمي في التحكم في تغلغل المواد في الخلية وإزالتها (الحاجز التناضحي). هذه وظيفة مهمة جدًا للخلايا ، حيث يتم استخدامها لحماية الخلايا.
المادة الحية شبه السائلة التي تملأ تجويف الخلية تسمى السيتوبلازم. تحتوي كمية كبيرة من البروتين ، وهو مصدر للمواد الغذائية (الدهون والمواد الشبيهة بالدهون) على خلية بكتيرية. تظهر الصورة التي تم التقاطها أثناء دراسة تحت المجهر جيدًا الأجزاء المكونة داخل السيتوبلازم. يشمل التكوين الرئيسي الريبوسومات الموجودة بطريقة فوضوية وبأعداد كبيرة. يوجد أيضًا في التركيبة ميزوسومات تحتوي على إنزيمات ذات طبيعة الأكسدة والاختزال. بسببهم ، تستمد الخلية الطاقة. يتم تقديم النواة على شكل مادة نووية موجودة في أجسام الكروماتين.
تتكون الريبوسومات من وحدات فرعية (2) وهي بروتينات نووية. بالتواصل مع بعضها البعض ، تشكل هذه العناصر المكونة polysomes أو polyribosomes. المهمة الرئيسية لهذه الادراج هي تخليق البروتين ، والذي يحدث على أساس المعلومات الجينية. معدل الترسيب 70S.
تقع المادة الوراثية (DNA) في النواة غير المشكّلة (نوكليويد). تقع هذه النواة في عدة أماكن في السيتوبلازم ، لكونها غشاء رخو. تسمى البكتيريا التي تحتوي على مثل هذه النواة بدائيات النوى. يخلو الجهاز النووي من غشاء ونواة ومجموعة من الكروموسومات. ويقع حمض deoxyribonucleic فيه في حزم ليفية. يوضح مخطط بنية الخلية البكتيرية بالتفصيل بنية الجهاز النووي.
في ظل ظروف معينة ، يمكن للبكتيريا تطوير الأغشية المخاطية. نتيجة لذلك ، يحدث تكوين كبسولة. إذا كان المخاط قويًا جدًا ، تتحول البكتيريا إلى zooglea (الكتلة المخاطية الكلية).
يتميز هيكل الخلية البكتيرية بميزة - إنها وجود كبسولة واقية تتكون من السكريات أو البروتينات السكرية. تتكون هذه الكبسولات أحيانًا من عديد ببتيدات أو ألياف. يقع أعلى غشاء الخلية. يمكن أن يكون سمك الكبسولة إما سميكًا أو رفيعًا. يحدث تكوينه بسبب الظروف التي تدخل فيها الخلية. الخاصية الرئيسية للكبسولة هي حماية البكتيريا من الجفاف.
بالإضافة إلى الكبسولة الواقية ، يوفر هيكل الخلية البكتيرية قدرتها الحركية.
الأسواط هي عناصر إضافية تقوم بحركة الخلية. يتم تقديمها في شكل خيوط ذات أطوال مختلفة ، والتي تتكون من فلاجيلين. إنه بروتين لديه القدرة على الانقباض.
يتكون السوط من ثلاثة مكونات (خيط ، خطاف ، جسم قاعدي). اعتمادًا على الارتباط والموقع ، تم تحديد عدة مجموعات من البكتيريا المتحركة:
هناك العديد من الحقائق المثيرة للاهتمام حول البكتيريا. لذلك ، فقد ثبت منذ فترة طويلة أن الهاتف المحمول يحتوي على كمية هائلة من هذه الخلايا ، حتى في مقعد المرحاض يوجد عدد أقل منها. تسمح لنا البكتيريا الأخرى أن نعيش نوعيًا - أن نأكل ، ونؤدي أنشطة معينة ، ونحرر أجسامنا من منتجات تسوس العناصر الغذائية دون أي مشاكل. تتنوع البكتيريا حقًا ، ووظائفها متعددة الأوجه ، لكن يجب ألا ننسى تأثيرها المرضي على الجسم ، لذلك من المهم مراقبة نظافتنا ونظافتنا من حولنا.
من وجهة نظر العلم الحديث ، بدائيات النوى لها بنية بدائية. لكن هذا "البساطة" هو الذي يساعدهم على البقاء في أكثر الظروف غير المتوقعة. على سبيل المثال ، في مصادر كبريتيد الهيدروجين أو في مواقع التجارب النووية. قدر العلماء أن الكتلة الإجمالية لجميع الكائنات الحية الدقيقة الأرضية هي 550 مليار طن.
البكتيريا أحادية الخلية. لكن هذا لا يعني أن الخلايا البكتيرية تستسلم للخلايا الحيوانية أو النباتية. علم الأحياء الدقيقة لديه بالفعل معرفة بمئات الآلاف من أنواع الكائنات الحية الدقيقة. ومع ذلك ، يكتشف ممثلو العلوم يوميًا أنواعهم وميزاتهم الجديدة.
لا عجب أنه من أجل التطور الكامل لسطح الأرض ، يجب أن تتخذ الكائنات الحية الدقيقة مجموعة متنوعة من الأشكال:
يقاس حجم البكتيريا بالنانومتر والميكرومتر. متوسط قيمتها 0.8 ميكرومتر. ولكن من بينها بدائيات النوى العملاقة التي 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 أنه ليس من السهل على عمالقة البكتيريا البقاء على قيد الحياة في البيئة. يصعب عليهم العثور على ما يكفي من العناصر الغذائية لأنفسهم لأداء وظيفتهم بنجاح. لكن 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 المعاكسة ، تشكل البكتيريا كبسولة. كبسولة صغيرة تلتصق بإحكام على 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.
الغلاف الذي يشبه الكبسولة عبارة عن 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 على الأسطح المختلفة ، حتى الأسطح الملساء تمامًا. على سبيل المثال ، المكورات العقدية ، التي تدخل جسم الإنسان ، قادرة على الالتصاق بالأسنان وصمامات القلب.
وظائف الكبسولة متنوعة:
أنها توفر الغوص والصعود. في التربة ، تتحرك الخلية البكتيرية عبر 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 ، فضلاً عن العناصر الغذائية الاحتياطية. يحتوي السيتوبلازم على بنية دقيقة ومعقدة للغاية (ذات طبقات وحبيبية). بمساعدة المجهر الإلكتروني ، تم الكشف عن العديد من التفاصيل المثيرة للاهتمام حول بنية الخلية.
تسمى طبقة البروتين الدهني الخارجية للبروتوبلاست البكتيري ، والتي لها خصائص فيزيائية وكيميائية خاصة ، بالغشاء السيتوبلازمي. يوجد داخل السيتوبلازم جميع الهياكل والعضيات الحيوية. يلعب الغشاء السيتوبلازمي دورًا مهمًا للغاية - فهو ينظم تدفق المواد إلى الخلية وإطلاق المنتجات الأيضية إلى الخارج. من خلال الغشاء ، يمكن أن تدخل العناصر الغذائية الخلية نتيجة لعملية كيميائية حيوية نشطة تتضمن الإنزيمات.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن الغشاء عبارة عن تخليق بعض مكونات الخلية ، وخاصة مكونات جدار الخلية والكبسولة. أخيرًا ، توجد أهم الإنزيمات (المحفزات البيولوجية) في الغشاء السيتوبلازمي. يجعل الترتيب المنظم للأنزيمات على الأغشية من الممكن تنظيم نشاطها ومنع تدمير بعض الإنزيمات من قبل الآخرين. ترتبط الريبوسومات بالغشاء ، وهي اللبنات الأساسية التي يتم تصنيع البروتين عليها. يتكون الغشاء من البروتينات الدهنية. إنه قوي بما يكفي ويمكن أن يوفر الوجود المؤقت لخلية بدون غلاف. يشكل الغشاء السيتوبلازمي ما يصل إلى 20٪ من الكتلة الجافة للخلية.
في الصور الإلكترونية للمقاطع الرقيقة من البكتيريا ، يظهر الغشاء السيتوبلازمي كخيط مستمر بسمك حوالي 75 ، يتكون من طبقة خفيفة (دهون) محاطة بين قسمين أغمق (بروتينات). يبلغ عرض كل طبقة 20-30 أ. يسمى هذا الغشاء الأولي.
غالبًا ما يحتوي سيتوبلازم الخلايا البكتيرية على حبيبات بأشكال وأحجام مختلفة. ومع ذلك ، لا يمكن اعتبار وجودها نوعًا من السمات الدائمة للكائن الدقيق ، وعادة ما يرتبط إلى حد كبير بالظروف الفيزيائية والكيميائية للبيئة.
تتكون العديد من شوائب السيتوبلازم من مركبات تعمل كمصدر للطاقة والكربون. تتشكل هذه المواد الاحتياطية عندما يتم إمداد الجسم بكمية كافية من العناصر الغذائية ، وعلى العكس من ذلك ، يتم استخدامها عندما يدخل الجسم في ظروف أقل ملاءمة من حيث التغذية.
في العديد من البكتيريا ، تتكون الحبيبات من النشا أو السكريات الأخرى مثل الجليكوجين والحبيبات. بعض البكتيريا ، عندما تنمو على وسط غني بالسكر ، تحتوي على قطرات من الدهون داخل الخلية. نوع آخر واسع الانتشار من الادراج الحبيبية هو فولوتين (حبيبات ميتاكروماتين). تتكون هذه الحبيبات من بولي ميتافوسفات (مادة احتياطية ، بما في ذلك بقايا حمض الفوسفوريك). يعمل Polymetaphosphate كمصدر لمجموعات الفوسفات والطاقة للجسم. تتراكم البكتيريا الفولوتين في كثير من الأحيان في ظل ظروف غذائية غير عادية ، مثل الوسط الذي لا يحتوي على الكبريت. تم العثور على قطرات الكبريت في السيتوبلازم لبعض بكتيريا الكبريت.
يوجد اتصال بين غشاء البلازما وجدار الخلية على شكل جسور - جسور. غالبًا ما يعطي الغشاء السيتوبلازمي غزوات - نتوءات 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 للميتوكوندريا.
يؤدي البعض الآخر وظائف الشبكة الإندوبلازمية أو جهاز جولجي. عن طريق غزو الغشاء السيتوبلازمي ، يتم أيضًا تشكيل جهاز التمثيل الضوئي للبكتيريا. بعد غزو السيتوبلازم ، يستمر الغشاء في النمو ويشكل مداخن ، والتي ، على سبيل المقارنة مع حبيبات البلاستيدات الخضراء ، تسمى مكدسات الثايلاكويد. تحتوي هذه الأغشية ، التي غالبًا ما تملأ معظم سيتوبلازم الخلية البكتيرية ، على أصباغ (كلوروفيل جرثومي ، كاروتينات) وإنزيمات (سيتوكرومات) تقوم بعملية التمثيل الضوئي.
لا تحتوي البكتيريا على نواة مثل 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 مزدوج الشريطة طوله 1.1-1.6 نانومتر ، مغلق في حلقة ، والذي يعتبر كروموسوم بكتيري واحد ، أو جينات. لا يتم تحديد النواة الموجودة في بدائيات النوى عن باقي الخلية بواسطة غشاء - فهي تفتقر إلى غشاء نووي.
تشتمل الهياكل 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 الأصلي للحمض النووي ويتم تجميع سلسلة تكميلية جديدة على قالب كل سلسلة متعددة النوكليوتيد. لا يحتوي النواة على جهاز انقسام ، ويتم ضمان تباعد نوى الابنة من خلال نمو الغشاء السيتوبلازمي.
النواة البكتيرية هي بنية متباينة. اعتمادًا على مرحلة تطور الخلية ، يمكن أن يكون النواة (غير متصلة) منفصلة وتتكون من شظايا منفصلة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن انقسام الخلية البكتيرية في الوقت المناسب يتم بعد الانتهاء من دورة تكرار جزيء الحمض النووي وتشكيل الكروموسومات الوليدة.
يحتوي النواة على الجزء الأكبر من المعلومات الجينية للخلية البكتيرية. بالإضافة إلى العناصر الجينية خارج الصبغيات ، توجد البلازميدات في خلايا العديد من البكتيريا ، ممثلة بجزيئات DNA دائرية صغيرة قادرة على التكاثر الذاتي.
البلازميدات عبارة عن جزيئات مستقلة ملفوفة في حلقة من DNA مزدوج الشريطة. كتلتها أقل بكثير من كتلة النوكليوتيدات. على الرغم من حقيقة أن المعلومات الوراثية مشفرة في الحمض النووي للبلازميدات ، إلا أنها ليست حيوية وضرورية لخلية بكتيرية.
يحتوي سيتوبلازم البكتيريا على الريبوسومات - جزيئات تخليق البروتين بقطر 200 ألف. يوجد أكثر من ألف منهم في قفص. تتكون الريبوسومات من الحمض النووي الريبي والبروتين. في البكتيريا ، توجد العديد من الريبوسومات بحرية في السيتوبلازم ، ويمكن أن يرتبط بعضها بالأغشية.
الريبوسومات هي مراكز تخليق البروتين في الخلية. في الوقت نفسه ، غالبًا ما تتحد مع بعضها البعض ، وتشكل 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. عند تلطيخها ، غالبًا ما تأخذ الشوائب مظهرًا مختلفًا عن لون الصبغة. وفقًا للعملة ، يمكنك تشخيص عصية الخُناق.
نظرًا لأن البكتيريا هي كائن حي دقيق بدائي النواة ، فإن العديد من العضيات تكون دائمًا غائبة في الخلايا البكتيرية ، التي هي سمة من سمات الكائنات حقيقية النواة:
من الجدير بالذكر أيضًا أن البكتيريا ليس لها جدار خلوي ، وبالتالي لا يمكن أن تستمر عمليات مثل كثرة الخلايا البلعمية والبلعمة.
كونها كائنات دقيقة خاصة ، 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. لكن من المهم مراعاة حقيقة أن عملية التمثيل الضوئي في النباتات تحدث في البلاستيدات الخضراء ، بينما تحدث البكتيريا على الأغشية.
يحدث التكاثر في الخلية البكتيرية بالطريقة الأكثر بدائية. تنقسم الخلية الناضجة إلى قسمين ، وبعد فترة تصل إلى مرحلة النضج ، وتتكرر هذه العملية. في ظل ظروف مواتية ، 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. إنها فريدة من نوعها للخلايا حقيقية النواة.
من المعروف أن تكون الجراثيم هي إحدى الطرق العديدة التي تتكاثر بها الفطريات والنباتات. لكن يمكن للبكتيريا أيضًا أن تشكل جراثيم ، وهو ما يفعله القليل من أنواعها. لديهم هذه القدرة من أجل البقاء على قيد الحياة خاصة الظروف المعاكسة التي يمكن أن تهدد الحياة.
هناك أنواع قادرة على البقاء حتى في ظروف الفضاء. هذا لا يمكن أن يتكرر من قبل أي كائنات حية. أصبحت البكتيريا هي أسلاف الحياة على الأرض بسبب بساطة بنيتها. لكن حقيقة وجودهم حتى يومنا هذا تُظهر مدى أهميتهم للعالم من حولنا. بمساعدتهم ، يمكن للناس الاقتراب قدر الإمكان من الإجابة على سؤال حول أصل الحياة على الأرض ، ودراسة البكتيريا باستمرار وتعلم شيء جديد.
المكورات العنقودية الذهبية (Staphylococcus aureus) هي نوع بكتيري شائع يصيب حوالي 30 في المائة من جميع الناس. في بعض الناس ، يكون جزءًا من الميكروبيوم (الميكروفلورا) ، ويوجد داخل الجسم وعلى الجلد أو في تجويف الفم. في حين أن هناك سلالات غير ضارة من المكورات العنقودية ، فإن سلالات أخرى ، مثل المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين (المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين) ، تسبب مشاكل صحية خطيرة ، بما في ذلك الالتهابات الجلدية وأمراض القلب والأوعية الدموية والتهاب السحايا وأمراض الجهاز الهضمي.
وجد باحثو جامعة فاندربيلت أن بكتيريا العنقوديات تفضل دم الإنسان على دم الحيوان. هذه البكتيريا جزئية من الحديد الموجود في الهيموجلوبين الموجود في خلايا الدم الحمراء. تقوم المكورات العنقودية الذهبية بتمزيق خلايا الدم للوصول إلى الحديد الموجود بداخلها. يُعتقد أن الاختلافات الجينية في الهيموجلوبين قد تجعل بعض الناس أكثر رغبة في التعامل مع بكتيريا المكورات العنقودية أكثر من غيرهم.
وجد الباحثون أن البكتيريا الموجودة في الغلاف الجوي قد تلعب دورًا في إنتاج المطر وأشكال أخرى من الترسيب. تبدأ هذه العملية عندما يتم نفخ البكتيريا من النباتات في الغلاف الجوي عن طريق الرياح. على ارتفاع ، يتشكل الجليد حولهم ويبدأون في النمو. بمجرد أن تصل البكتيريا المجمدة إلى عتبة نمو معينة ، يبدأ الجليد في الذوبان ويعود إلى الأرض كمطر. تم العثور على بكتيريا من نوع Psuedomonas syringae في وسط جزيئات البَرَد الكبيرة. إنهم ينتجون بروتينًا خاصًا في أغشية الخلايا يسمح لهم بربط الماء بطريقة فريدة ، مما يعزز تكوين الجليد.
وجد الباحثون أن سلالات معينة من البكتيريا المسببة لحب الشباب قد تساعد بالفعل في منع حب الشباب. تعيش البكتيريا المسببة لحب الشباب ، Propionibacterium acnes ، 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 ظهور حب الشباب. قد تكون هذه السلالات سببًا نادرًا ما يصاب الأشخاص ذوو البشرة السليمة 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 في البشرة الصافية ونادرة في البشرة المعرضة لحب الشباب. ستتضمن الأبحاث المستقبلية محاولات لتطوير دواء يقتل فقط السلالات المسببة لحب الشباب من بكتيريا 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.
يُفترض أن كلا من البكتيريا والبشر ينتجان أنواعًا معينة من البروتينات تسمى بروتينات الإجهاد. يتم إنتاج هذه البروتينات عندما تتعرض الخلايا لأنواع مختلفة من الإجهاد. 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.
تكمن المشكلة في أن خلايا الدم البيضاء لا تستطيع التمييز 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 الوقت الذي تقضيه في الحديقة أو البستنة يمكن أن يساعدك على الدراسة بشكل أفضل؟ وفقًا للباحثين ، يمكن لقاح البكتيريا المتفطرة في التربة تحسين التعلم في الثدييات.
من المحتمل أن تدخل هذه البكتيريا أجسامنا عن طريق الابتلاع أو التنفس. يُعتقد أن لقاح البكتيريا المتفطرة يحسن التعلم عن طريق تحفيز نمو الخلايا العصبية في الدماغ ، مما يؤدي إلى زيادة مستويات السيروتونين وتقليل القلق.
أجريت الدراسة على الفئران التي تغذت على بكتيريا لقاح المتفطرة الحية. وأظهرت النتائج أن الفئران التي تغذت على البكتيريا تجولت في المتاهة بشكل أسرع وبقلق أقل من الفئران التي لم تأكل البكتيريا. يقترح العلماء أن لقاحات المتفطرة تلعب دورًا في تحسين حل المشكلات وتقليل مستويات التوتر.
وجد الباحثون في مختبر أرغون الوطني أن بكتيريا Bacillus subtilis لديها القدرة على تشغيل تروس صغيرة 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 دوران التروس. وقد وجد أيضًا أن البكتيريا يمكنها تشغيل عدة تروس مترابطة. 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. يؤدي التخلص من الأكسجين إلى توقفهم عن الحركة تمامًا.
المكونات الهيكلية للخلية هي غلاف البكتيريا ، الذي يتكون من جدار الخلية ، والغشاء السيتوبلازمي ، وفي بعض الأحيان كبسولة ؛ السيتوبلازم؛ الريبوسومات. شوائب مختلفة من السيتوبلازم. نووي (نواة). تحتوي بعض أنواع البكتيريا أيضًا على جراثيم ، وسوط ، وأهداب (الشعيرات ، وخمبات) (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. مخطط هيكل 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 الدهون 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 منفذ 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 غير متجانس ، لكنه ثابت لنوع معين من البكتيريا ، والذي يستخدم لتحديد الهوية. تم العثور على المركبات النيتروجينية ، والدهون ، والسليلوز ، والسكريات ، ومواد البكتين في تكوين جدار الخلية.
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 أسيتيل جلوكوزامين وحمض أسيتيل موراميك. يتم تصنيعه في السيتوبلازم على مستوى الغشاء السيتوبلازمي.
يحتوي جدار الخلية الببتيدوجليكان 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 والتي تستخدم لتلطيخ الخلايا بدائية النواة. إذا تم معالجة الخلايا الثابتة أثناء تلطيخ الجرام بمحلول كحولي من صبغة البنفسج الكريستالي ، ثم بمحلول اليود ، فإن هذه المواد تشكل مركبًا ملونًا ثابتًا مع مورين.
في الكائنات الحية الدقيقة المتجانسة ، لا يذوب المركب البنفسجي الملون تحت تأثير الإيثانول ، وبالتالي لا يتغير لونه ؛ عند تلطيخه بالفوكسين (صبغة حمراء) ، تظل الخلايا أرجوانية داكنة.
في الأنواع سالبة الجرام من الكائنات الحية الدقيقة ، يذوب الجنطيانا البنفسجي في الإيثانول ويغسل بالماء ، وعند تلطيخه بالفوكسين ، تتحول الخلية إلى اللون الأحمر.
تسمى قدرة الكائنات الحية الدقيقة على تلطيخ الأصباغ التحليلية ووفقًا لطريقة الجرام الخصائص الصغرية . يجب دراستها في الثقافات الصغيرة (18-24 ساعة) ، حيث تفقد بعض البكتيريا موجبة الجرام في الثقافات القديمة قدرتها على التلطخ الإيجابي بطريقة الجرام.
تكمن أهمية الببتيدوغليكان في حقيقة أنه بفضله ، فإن جدار الخلية لديه صلابة ، أي المرونة ، وهي الإطار الواقي للخلية البكتيرية.
عندما يتم تدمير الببتيدوغليكان ، على سبيل المثال ، تحت تأثير الليزوزيم ، يفقد جدار الخلية صلابته وينهار. تكتسب محتويات الخلية (السيتوبلازم) ، جنبًا إلى جنب مع الغشاء السيتوبلازمي ، شكلًا كرويًا ، أي أنها تصبح بروتوبلاست (كروية).
ترتبط العديد من الإنزيمات التخليقية والمهينة بجدار الخلية. يتم تصنيع مكونات جدار الخلية في الغشاء السيتوبلازمي ثم يتم نقلها إلى جدار الخلية.
تذكر الذكرياتتقع تحت جدار الخلية ومجاورة بشدة لسطحها الداخلي. إنه غشاء شبه نافذ يحيط بالسيتوبلازم والمحتويات الداخلية للخلية - البروتوبلاست. الغشاء السيتوبلازمي هو الطبقة الخارجية السميكة من السيتوبلازم.
الغشاء السيتوبلازمي هو الحاجز الرئيسي بين السيتوبلازم والبيئة ، وانتهاك سلامته يؤدي إلى موت الخلية. يتكون من البروتينات (50-75٪) ، الدهون (15-45٪) ، في كثير من الأنواع - الكربوهيدرات (1-19٪).
المكون الرئيسي للدهون في الغشاء هو الفوسفور والجليكوليبيدات.
يؤدي الغشاء السيتوبلازمي ، بمساعدة الإنزيمات المترجمة فيه ، وظائف مختلفة: فهو يصنع 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 الكروموسوم ، في نقل الطاقة الكهروكيميائية والإلكترونات.
وبالتالي ، فإن الغشاء السيتوبلازمي يوفر دخولًا انتقائيًا إلى الخلية وإزالة المواد والأيونات المختلفة منها.
مشتقات الغشاء السيتوبلازمي هي الميزوزومات . هذه هي الهياكل الكروية التي تشكلت عندما يكون الغشاء ملتويًا. تقع على كلا الجانبين - في موقع تكوين الحاجز الخلوي أو بالقرب من منطقة توطين الحمض النووي النووي.
الميزوسومات تكافئ 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 لغطاء الخلية وهو غشاء مخاطي يحيط بخلايا ميكروبية واحدة أو أكثر. يمكن أن يصل سمكها إلى 10 ميكرون ، وهو أكبر بعدة مرات من سمك البكتيريا نفسها.
تؤدي الكبسولة وظيفة وقائية. التركيب الكيميائي للكبسولة البكتيرية مختلف. في معظم الحالات ، يتكون من عديدات السكاريد المعقدة وعديدات السكاريد المخاطية وأحيانًا عديد الببتيدات.
عادة ما يكون الانقباض سمة من سمات الأنواع. ومع ذلك ، غالبًا ما يعتمد ظهور الكبسولة الدقيقة على ظروف الزراعة البكتيرية.
السيتوبلازم- نظام غرواني معقد يحتوي على كمية كبيرة من الماء (80-85٪) ، حيث تتشتت فيه البروتينات والكربوهيدرات والدهون والمركبات المعدنية والمواد الأخرى.
السيتوبلازم هو محتويات خلية محاطة بغشاء هيولي. وهي مقسمة إلى جزئين وظيفيين.
يوجد جزء من السيتوبلازم في حالة محلول (محلول) ، وله بنية متجانسة ويحتوي على مجموعة من الأحماض الريبية النووية القابلة للذوبان ، وبروتينات الإنزيم ، والمنتجات الأيضية.
يتم تمثيل الجزء الآخر من خلال الريبوسومات ، ومضمون من طبيعة كيميائية مختلفة ، وأجهزة وراثية ، وغيرها من الهياكل داخل الهيولى.
الريبوسومات- هذه حبيبات تحت المجهرية ، وهي جزيئات بروتين نووي كروية بقطر من 10 إلى 20 نانومتر ، وزنها الجزيئي حوالي 2-4 مليون.
تتكون ريبوسومات بدائيات النوى من 60٪ من الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) ، وتقع في المركز ، و 40 % البروتين الذي يغلف الحمض النووي من الخارج.
شوائب السيتوبلازمهي منتجات التمثيل الغذائي ، وكذلك المنتجات الاحتياطية ، والتي بسببها تعيش الخلية في ظروف نقص المغذيات.
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 يختلف الحمض النووي البكتيري في التركيب عن الحمض النووي حقيقية النواة ، 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 هي شكل نائم وغير متكاثر. تتشكل داخل الخلية ، تكون تشكيلات مستديرة أو بيضاوية. تشكل الأبواغ في الغالب بكتيريا موجبة الجرام ، على شكل قضيب مع نوع تنفس هوائي ولا هوائي في الثقافات القديمة ، وكذلك في الظروف البيئية المعاكسة (نقص العناصر الغذائية والرطوبة ، وتراكم المنتجات الأيضية في الوسط ، والتغيرات في درجة الحموضة ودرجة حرارة الزراعة ، فإن وجود أو عدم وجود الأكسجين الجوي وما إلى ذلك) يمكن أن يتحول إلى برنامج تطوير بديل ، مما يؤدي إلى 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 في غضون 18-24 ساعة.
يبلغ حجم البوغ الناضج 0.1 تقريبًا من حجم الخلية الأم. تختلف الأبواغ في البكتيريا المختلفة في الشكل والحجم والموقع في الخلية.
تسمى الكائنات الحية الدقيقة التي لا يتجاوز قطر بوغها عرض الخلية النباتية عصيات، تسمى البكتيريا التي تحتوي على جراثيم ، يبلغ قطرها 1.5-2 مرة أكبر من قطر الخلية المطثيات.
داخل الخلية الميكروبية ، يمكن أن توجد البوغ في الوسط - الموضع المركزي ، في النهاية - الطرف وبين مركز ونهاية الخلية - الموقع تحت النهائي.
الأسواطالبكتيريا هي أعضاء حركية (أعضاء حركية) ، وبمساعدة البكتيريا يمكن أن تتحرك بسرعة تصل إلى 50-60 ميكرون / ثانية. في نفس الوقت ، لمدة 1 ثانية ، تغطي البكتيريا طول الجسم بنسبة 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 خلايا أحادية الشعر (أحادية القطب أحادية الثراء) - خلايا ذات سوط واحد في أحد طرفيها ، لوفوتريشوس (متعدد الأشعار أحادي القطب) - توجد حزمة من الأسواط في أحد النهايات ، برمائية (ثنائية القطب متعددة الأشعار) ) - توجد الأسواط في كل من الأعمدة ، السوط - السوط الموجود على سطح الخلية بالكامل (الشكل 4) و atrichous - البكتيريا الخالية من الأسواط.
تعتمد طبيعة حركة البكتيريا على عدد الأسواط والعمر وخصائص الثقافة ودرجة الحرارة ووجود مواد كيميائية مختلفة وعوامل أخرى. Monotrichous لديها أعلى قدرة على الحركة.
غالبًا ما توجد الأسواط في البكتيريا على شكل قضيب ؛ فهي ليست هياكل خلوية حيوية ، نظرًا لوجود أنواع غير سوطية من البكتيريا المتحركة.
البكتيريا هي أقدم كائن حي على وجه الأرض ، وكذلك أبسطها في بنيتها. يتكون من خلية واحدة فقط ، والتي لا يمكن رؤيتها ودراستها إلا تحت المجهر. السمة المميزة للبكتيريا هي عدم وجود نواة ، وهذا هو سبب تصنيف البكتيريا على أنها بدائيات النوى.
تشكل بعض الأنواع مجموعات صغيرة من الخلايا ؛ قد تكون هذه المجموعات محاطة بكبسولة (غمد). يعتمد حجم البكتيريا وشكلها ولونها بشكل كبير على البيئة.
من حيث الشكل ، تنقسم البكتيريا إلى: على شكل قضيب (عصيات) ، كروية (cocci) وملفوفة (spirilla). هناك أيضًا تعديلات معدلة - مكعب ، على شكل C ، على شكل نجمة. تتراوح أحجامها من 1 إلى 10 ميكرون. يمكن أن تتحرك أنواع معينة من البكتيريا بنشاط بمساعدة الأسواط. هذا الأخير يتجاوز في بعض الأحيان حجم البكتيريا نفسها مرتين.
أنواع البكتيريا
للحركة ، تستخدم البكتيريا سوطًا ، يختلف عددها - واحد ، زوج ، حزمة من الأسواط. يختلف موقع السوط أيضًا - على جانب واحد من الخلية أو على الجانبين أو موزع بالتساوي على المستوى بأكمله. أيضًا ، تعتبر إحدى طرق الحركة أن الانزلاق بسبب المخاط الذي تمت تغطيته بدائيات النوى. يحتوي معظمها على فجوات داخل السيتوبلازم. يساعد ضبط سعة الغاز في الفجوات على التحرك لأعلى أو لأسفل في السائل ، وكذلك التحرك عبر القنوات الهوائية للتربة.
اكتشف العلماء أكثر من 10 آلاف نوع من البكتيريا ، لكن وفقًا لافتراضات الباحثين العلميين ، هناك أكثر من مليون نوع منها في العالم. تجعل الخصائص العامة للبكتيريا من الممكن تحديد دورها في المحيط الحيوي ، وكذلك دراسة بنية وأنواع وتصنيف المملكة البكتيرية.
ساعدت بساطة الهيكل وسرعة التكيف مع الظروف البيئية البكتيريا على الانتشار على نطاق واسع من كوكبنا. إنها موجودة في كل مكان: الماء والتربة والهواء والكائنات الحية - كل هذا هو الموطن الأكثر قبولًا بدائيات النوى.
تم العثور على البكتيريا في القطب الجنوبي وفي السخانات. هم في قاع المحيط ، وكذلك في الطبقات العليا من الغلاف الجوي للأرض. تعيش البكتيريا في كل مكان ، لكن عددها يعتمد على الظروف المواتية. على سبيل المثال ، يعيش عدد كبير من الأنواع البكتيرية في المسطحات المائية المفتوحة ، وكذلك في التربة.
تتميز الخلية البكتيرية ليس فقط بحقيقة أنها لا تحتوي على نواة ، ولكن أيضًا بغياب الميتوكوندريا والبلاستيدات. يقع الحمض النووي لهذا بدائية النواة في منطقة نووية خاصة وله شكل نوكليويد مغلق في حلقة. في البكتيريا ، تتكون بنية الخلية من جدار خلوي ، وكبسولة ، وغشاء يشبه الكبسولة ، وسوط ، وشعيرة ، وغشاء سيتوبلازمي. يتكون الهيكل الداخلي من السيتوبلازم ، الحبيبات ، الميزوسومات ، الريبوسومات ، البلازميدات ، الادراج والنيوكليويد.
يؤدي جدار الخلية البكتيرية وظيفة الدفاع والدعم. يمكن للمواد أن تتدفق من خلاله بحرية بسبب النفاذية. تحتوي هذه القشرة على البكتين وهيميسليلوز. تفرز بعض البكتيريا مخاطًا خاصًا يمكن أن يساعد في الحماية من الجفاف. يشكل المخاط كبسولة - عديد السكاريد في التركيب الكيميائي. في هذا الشكل ، تكون البكتيريا قادرة على تحمل درجات حرارة عالية جدًا. كما أنه يؤدي وظائف أخرى ، على سبيل المثال ، الالتصاق بأي سطح.
على سطح الخلية البكتيرية توجد زغابات بروتينية رقيقة - بيلي. قد يكون هناك عدد كبير منهم. يساعد بيلي الخلية على نقل المادة الوراثية ، وكذلك توفير الالتصاق بالخلايا الأخرى.
يوجد تحت مستوى الجدار غشاء سيتوبلازمي من ثلاث طبقات. يضمن نقل المواد ، ويلعب أيضًا دورًا مهمًا في تكوين الجراثيم.
يتكون السيتوبلازم من البكتيريا 75 في المائة من الماء. تكوين السيتوبلازم:
التمثيل الغذائي في بدائيات النوى ممكن ، سواء بمشاركة الأكسجين أو بدونه. يتغذى معظمهم على العناصر الغذائية الجاهزة من أصل عضوي. عدد قليل جدًا من الأنواع قادر على تصنيع المواد العضوية من المواد غير العضوية نفسها. هذه هي البكتيريا الزرقاء والخضراء والبكتيريا الزرقاء ، والتي لعبت دورًا مهمًا في تشكيل الغلاف الجوي وتشبعه بالأكسجين.
في الظروف المواتية للتكاثر ، يتم إجراؤه عن طريق التبرعم أو نباتيًا. يحدث التكاثر اللاجنسي في التسلسل التالي:
مع طريقة التكاثر هذه ، لا يوجد تبادل للمعلومات الجينية ، لذلك ستكون جميع الخلايا الوليدة نسخة طبق الأصل من الأم.
تعتبر عملية تكاثر البكتيريا في الظروف المعاكسة أكثر إثارة للاهتمام. تعرف العلماء على قدرة البكتيريا على التكاثر جنسيًا مؤخرًا نسبيًا - في عام 1946. ليس للبكتيريا انقسام إلى أنثوي وخلايا جرثومية. لكن لديهم حمض نووي مختلف. تشكل خليتان من هذه الخلايا ، عند الاقتراب من بعضهما البعض ، قناة لنقل الحمض النووي ، ويحدث تبادل للمواقع - إعادة التركيب. العملية طويلة جدًا ، ونتجت عنهما شخصان جديدان تمامًا.
من الصعب جدًا رؤية معظم البكتيريا تحت المجهر لأنها لا تمتلك لونًا خاصًا بها. قليل من الأصناف أرجوانية أو خضراء بسبب محتواها من جرثومة الكلوروفيل والبكتيريا. على الرغم من أننا إذا أخذنا في الاعتبار بعض مستعمرات البكتيريا ، يتضح أنها تطلق مواد ملونة في البيئة وتكتسب لونًا ساطعًا. من أجل دراسة بدائيات النوى بمزيد من التفصيل ، فهي ملطخة.
يمكن أن يعتمد تصنيف البكتيريا على مؤشرات مثل:
المتعايشين البكتيرياتعيش في شراكة مع الكائنات الحية الأخرى.
النباتات الرمية البكتيريةتعيش على الكائنات الحية والمنتجات والنفايات العضوية الميتة بالفعل. أنها تساهم في عمليات الاضمحلال والتخمير.
ينظف التسوس طبيعة الجثث والنفايات الأخرى ذات الأصل العضوي. بدون عملية الاضمحلال ، لن تكون هناك دورة للمواد في الطبيعة. إذن ما هو دور البكتيريا في تدوير المادة؟
تعتبر بكتيريا التسوس من العناصر المساعدة في عملية تكسير مركبات البروتين ، وكذلك الدهون والمركبات الأخرى التي تحتوي على النيتروجين. بعد إجراء تفاعل كيميائي معقد ، يقومون بتفكيك الروابط بين جزيئات الكائنات العضوية والتقاط جزيئات البروتين والأحماض الأمينية. عند الانقسام ، تطلق الجزيئات الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين ومواد ضارة أخرى. إنها سامة ويمكن أن تسبب التسمم للإنسان والحيوان.
تتكاثر بكتيريا التسوس بسرعة في ظروف مواتية لها. نظرًا لأن هذه ليست فقط بكتيريا مفيدة ، ولكنها أيضًا بكتيريا ضارة ، من أجل منع التسوس المبكر في المنتجات ، فقد تعلم الناس معالجتها: جاف ، مخلل ، ملح ، دخان. كل هذه العلاجات تقتل البكتيريا وتمنعها من التكاثر.
بكتيريا التخمير بمساعدة الإنزيمات قادرة على تكسير الكربوهيدرات. لاحظ الناس هذه القدرة في العصور القديمة واستخدموا هذه البكتيريا لصنع منتجات حمض اللاكتيك والخل ومنتجات غذائية أخرى حتى يومنا هذا.
تعمل البكتيريا جنبًا إلى جنب مع الكائنات الحية الأخرى ، وتقوم بعمل كيميائي مهم للغاية. من المهم جدًا معرفة أنواع البكتيريا وما هي الفوائد أو الأضرار التي تسببها للطبيعة.
تمت الإشارة إلى الأهمية الكبيرة للعديد من أنواع البكتيريا (في عمليات التعفن وأنواع مختلفة من التخمير) أعلاه ؛ أداء دور صحي على الأرض.
تلعب البكتيريا أيضًا دورًا كبيرًا في دورة الكربون والأكسجين والهيدروجين والنيتروجين والفوسفور والكبريت والكالسيوم وعناصر أخرى. تساهم أنواع عديدة من البكتيريا في التثبيت النشط للنيتروجين الجوي وتحويله إلى شكل عضوي ، مما يساهم في زيادة خصوبة التربة. تكتسب البكتيريا التي تتحلل السليلوز أهمية خاصة ، والتي تعد المصدر الرئيسي للكربون للنشاط الحيوي للكائنات الحية الدقيقة في التربة.
تشارك البكتيريا التي تحد من الكبريتات في تكوين الزيت وكبريتيد الهيدروجين في الطين العلاجي والتربة والبحار. وبالتالي ، فإن طبقة الماء المشبعة بكبريتيد الهيدروجين في البحر الأسود هي نتيجة النشاط الحيوي للبكتيريا التي تقلل الكبريتات. يؤدي نشاط هذه البكتيريا في التربة إلى تكوين تملح التربة بالصودا والصودا. تقوم البكتيريا التي تحد من الكبريتات بتحويل العناصر الغذائية في تربة مزارع الأرز إلى شكل يصبح متاحًا لجذور المحصول. يمكن أن تسبب هذه البكتيريا تآكل الهياكل المعدنية تحت الأرض وتحت الماء.
بفضل النشاط الحيوي للبكتيريا ، تتحرر التربة من العديد من المنتجات والكائنات الضارة وتشبع بالعناصر الغذائية القيمة. تستخدم مستحضرات مبيد الجراثيم بنجاح لمكافحة العديد من أنواع الآفات الحشرية (حفار الذرة ، إلخ).
تُستخدم أنواع عديدة من البكتيريا في صناعات مختلفة لإنتاج الأسيتون ، وكحول الإيثيل والبوتيل ، وحمض الخليك ، والإنزيمات ، والهرمونات ، والفيتامينات ، والمضادات الحيوية ، ومستحضرات البروتين والفيتامينات ، إلخ.
بدون البكتيريا ، تكون العمليات مستحيلة في دباغة الجلود وتجفيف أوراق التبغ وصنع الحرير والمطاط ومعالجة الكاكاو والقهوة والتبول والقنب والكتان ومصانع الألياف اللحاء الأخرى ومخلل الملفوف ومعالجة مياه الصرف الصحي وترشيح المعادن ، إلخ.
العضيات الأساسية هي: جهاز نووي ، سيتوبلازم ، غشاء هيولي.
اختياري(تحت السن القانوني) العناصر الهيكليةالكلمات المفتاحية: جدار الخلية ، كبسولة ، جراثيم ، شعيرة ، سوط.
1. في وسط الخلية البكتيرية نووي- تكوين نووي ، يتم تمثيله غالبًا بصبغي واحد على شكل حلقة. يتكون من خيط مزدوج من الحمض النووي. لا يتم فصل النواة عن السيتوبلازم بواسطة غشاء نووي.
2.السيتوبلازم- نظام غرواني معقد يحتوي على شوائب مختلفة من أصل استقلابي (حبيبات فولوتين ، جليكوجين ، حبيبات ، إلخ) ، ريبوسومات وعناصر أخرى من نظام تخليق البروتين ، بلازميدات (DNA خارج النواة) ، الميزوزومات(تشكلت نتيجة غزو الغشاء السيتوبلازمي في السيتوبلازم ، والمشاركة في استقلاب الطاقة ، والتكاثر ، وتشكيل الحاجز بين الخلايا أثناء الانقسام).
3.تذكر الذكرياتيحد من السيتوبلازم من الخارج ، وله هيكل من ثلاث طبقات ويؤدي عددًا من الوظائف المهمة - الحاجز (يخلق ويحافظ على الضغط الاسموزي) ، والطاقة (تحتوي على العديد من أنظمة الإنزيم - الجهاز التنفسي ، والاختزال ، وينفذ نقل الإلكترون) ، والنقل (النقل من مواد مختلفة إلى الخلية ومن الخلية).
4.جدار الخلية- متأصل في معظم البكتيريا (باستثناء الميكوبلازما والأكوليبلازما وبعض الكائنات الحية الدقيقة الأخرى التي ليس لها جدار خلوي حقيقي). له عدد من الوظائف ، أولاً وقبل كل شيء ، يوفر حماية ميكانيكية وشكل دائم للخلايا ؛ ترتبط الخصائص المستضدية للبكتيريا إلى حد كبير بوجودها. يتكون من طبقتين رئيسيتين ، الطبقة الخارجية أكثر من البلاستيك ، والطبقة الداخلية صلبة.
المركب الكيميائي الرئيسي لجدار الخلية ، وهو خاص بالبكتيريا فقط - ببتيدوغليكان(أحماض الموريك). تعتمد إحدى السمات المهمة للبكتيريا في التصنيف على التركيب والتركيب الكيميائي لجدار الخلية البكتيرية. فيما يتعلق بصبغة غرام. وفقًا لذلك ، يتم تمييز مجموعتين كبيرتين - البكتيريا موجبة الجرام ("جرام +") والبكتيريا سالبة الجرام ("جرام -"). يحتفظ جدار البكتيريا موجبة الجرام بمركب اليود بعد تلطيخ الجرام. البنفسجي الجنطيانا(أزرق بنفسجي ملطخ) ، تفقد البكتيريا سالبة الجرام هذا المركب واللون المقابل بعد العلاج وتصبغ باللون الوردي عن طريق تلطيخها بالفوكسين.
ملامح جدار الخلية من البكتيريا موجبة الجرام.
جدار خلوي قوي وسميك ومنظم بشكل غير معقد ، ويهيمن عليه أحماض الببتيدوغليكان والتيشويك ، ولا يحتوي على عديدات السكاريد الدهنية (LPS) ، وغالبًا لا يحتوي على حمض ديامينوبيمليك.
ملامح جدار الخلية من البكتيريا سالبة الجرام.
جدار الخلية أرق بكثير من تلك الموجودة في البكتيريا موجبة الجرام ، ويحتوي على LPS ، والبروتينات الدهنية ، والفوسفوليبيدات ، وحمض ديامينوبيمليك. الأمر أكثر تعقيدًا - هناك غشاء خارجي ، وبالتالي فإن جدار الخلية يتكون من ثلاث طبقات.
عند معالجة البكتيريا موجبة الجرام بالإنزيمات التي تدمر الببتيدوغليكان ، توجد هياكل خالية تمامًا من جدار الخلية - البروتوبلاست. علاج البكتيريا سالبة الجرام مع الليزوزيم يدمر فقط طبقة الببتيدوغليكان دون تدمير الغشاء الخارجي تمامًا ؛ تسمى هذه الهياكل كروية. البروتوبلاست والبلاستيدات الكروية لها شكل كروي (ترتبط هذه الخاصية بالضغط الاسموزي وهي مميزة لجميع أشكال البكتيريا الخالية من الخلايا).
L- أشكال البكتيريا.
تحت تأثير عدد من العوامل التي تؤثر سلبًا على الخلية البكتيرية (المضادات الحيوية ، الإنزيمات ، الأجسام المضادة ، إلخ) ، إل- تحويلالبكتيريا التي تؤدي إلى فقدان دائم أو مؤقت لجدار الخلية. L- التحول ليس فقط شكلاً من أشكال التباين ، ولكنه أيضًا تكيف للبكتيريا مع ظروف الوجود المعاكسة. نتيجة للتغيرات في خصائص المستضد (فقدان مستضدات O و K) ، وانخفاض الضراوة وعوامل أخرى ، تكتسب أشكال L القدرة على البقاء لفترة طويلة ( ثابر) في الكائن الحي المضيف ، مع الحفاظ على عملية معدية بطيئة. يؤدي فقدان جدار الخلية إلى جعل الأشكال L غير حساسة للمضادات الحيوية والأجسام المضادة وعوامل العلاج الكيميائي المختلفة التي يتمثل هدفها في جدار الخلية البكتيرية. غير مستقرقادرة على شكل حرف L يعكسإلى الأشكال الكلاسيكية (الأصلية) للبكتيريا التي لها جدار خلوي. هناك أيضًا أشكال L مستقرة من البكتيريا ، وعدم وجود جدار خلوي وعدم القدرة على العودة إلى الأشكال الكلاسيكية للبكتيريا ثابتة وراثيًا. في عدد من النواحي ، فهي تشبه إلى حد كبير الميكوبلازما وغيرها جزيئات- البكتيريا التي يكون جدار الخلية فيها غائبًا كخاصية تصنيفية. الكائنات الحية الدقيقة المرتبطة بالميكوبلازما ، أصغر بدائيات النوى ، ليس لها جدار خلوي ، ومثل جميع الهياكل البكتيرية الخالية من الجدران ، لها شكل كروي.
للتراكيب السطحية للبكتيريا(اختياري ، مثل جدار الخلية) ، قم بتضمين كبسولة ، سوط ، ميكروفيلي.
كبسولةأو الطبقة المخاطية التي تحيط بقشرة عدد من البكتيريا. تخصيص كبسولة صغيرة، التي تم الكشف عنها بواسطة المجهر الإلكتروني في شكل طبقة من الألياف الدقيقة ، و كبسولة كبيرةتم الكشف عنها بواسطة المجهر الضوئي. الكبسولة عبارة عن هيكل وقائي (بشكل أساسي من الجفاف) ، في عدد من الميكروبات ، تعتبر عامل إمراضي ، وتمنع البلعمة ، وتثبط المراحل الأولى من ردود الفعل الوقائية - التعرف والامتصاص. في فطريات مترممةتتشكل الكبسولات في البيئة الخارجية ، في مسببات الأمراض ، في كثير من الأحيان في الكائن الحي المضيف. هناك عدد من الطرق لتلوين الكبسولات ، اعتمادًا على تركيبها الكيميائي. تتكون الكبسولة غالبًا من عديد السكاريد (اللون الأكثر شيوعًا هو جينسو) ، في كثير من الأحيان - من عديد الببتيدات.
الأسواط.يمكن أن تكون البكتيريا المتحركة تنزلق (تتحرك على سطح صلب نتيجة لانقباضات تشبه الموجة) أو تطفو ، وتتحرك بسبب بروتين خيطي مثني حلزونيًا ( جلديحسب التركيب الكيميائي) التكوينات - سوط.
وفقًا لموقع وعدد الأسواط ، يتم تمييز عدد من أشكال البكتيريا.
1. monotrichous - لها سوط قطبي واحد.
2. Lofotrichous - لديها حزمة قطبية من الأسواط.
3. البرمائيات - لها سوط في أقطاب متقابلة تمامًا.
4. Peritrichous - لها سوط حول محيط الخلية البكتيرية.
يتم تحديد القدرة على الحركة الهادفة (انجذاب كيميائي ، انجذاب جوي ، انجذاب ضوئي) في البكتيريا وراثيًا.
Fimbriae أو أهداب- خيوط قصيرة تحيط بالخلية البكتيرية بأعداد كبيرة ، وبمساعدة البكتيريا تلتصق بالركائز (على سبيل المثال ، على سطح الأغشية المخاطية). وهكذا ، فإن fimbriae عوامل الالتصاق والاستعمار.
شربات F (عامل الخصوبة)- جهاز الاقتران البكتيري، توجد بكميات صغيرة في شكل زغابات بروتينية رفيعة.
الأبواغ والأبواغ.
التجرثم- وسيلة للحفاظ على أنواع معينة من البكتيريا في الظروف البيئية المعاكسة. الإندوسبوراتتتشكل في السيتوبلازم ، وهي خلايا ذات نشاط استقلابي منخفض ومقاومة عالية ( مقاومة) للتجفيف والعوامل الكيميائية ودرجة الحرارة المرتفعة والعوامل البيئية الضارة الأخرى. غالبًا ما يستخدم الفحص المجهري الضوئي للكشف عن الجراثيم. بحسب Orzeshko. المقاومة العالية مرتبطة بالمحتوى العالي ملح الكالسيوم لحمض الديبيكولينكفي قشرة بوغ. يختلف موقع وحجم الجراثيم في الكائنات الحية الدقيقة المختلفة ، والتي لها قيمة تشخيصية (تصنيفية) تفاضلية. المراحل الرئيسية من "دورة حياة" الجراثيم التجرثم(تشمل المرحلة التحضيرية ، والمرحلة السابقة ، وتشكيل القشرة ، والنضج والسكون) و إنباتتنتهي بتكوين شكل نباتي. يتم تحديد عملية التبويض وراثيا.
أنواع البكتيريا غير المزروعة.
العديد من أنواع البكتيريا سالبة الجرام التي لا تشكل جراثيم لها حالة تكيفية خاصة - أشكال غير مزروعة. لديهم نشاط أيضي منخفض ولا يتكاثرون بنشاط ؛ لا تشكل مستعمرات على وسائط مغذية كثيفة ، ولا يتم اكتشافها أثناء المحاصيل. إنها شديدة المقاومة ويمكن أن تظل قابلة للحياة لعدة سنوات. لم يتم الكشف عنها بالطرق البكتريولوجية التقليدية ، ولم يتم الكشف عنها إلا بالطرق الجينية ( تفاعل البلمرة المتسلسل - PCR).
