العضيات المطلوبة هي: الجهاز النووي ، السيتوبلازم ، الغشاء السيتوبلازمي.
اختياري(تحت السن القانوني) العناصر الهيكلية: جدار الخلية ، كبسولة ، جراثيم ، شرب ، سوط.
1. في وسط الخلية البكتيرية نووي- التكوين النووي ، ويمثله في الغالب كروموسوم حلقي واحد. يتكون من خيط DNA مزدوج الشريطة. لا يتم فصل النواة عن السيتوبلازم بواسطة الغشاء النووي.
2.السيتوبلازم- نظام غرواني معقد يحتوي على شوائب مختلفة من الأصل الأيضي (حبيبات الفولوتين ، الجليكوجين ، الحبيبات ، إلخ) ، الريبوسومات وعناصر أخرى من نظام تصنيع البروتين ، البلازميدات (الحمض النووي خارج النواة) ، الميزوزومات(تشكلت نتيجة غزو الغشاء السيتوبلازمي في السيتوبلازم ، والمشاركة في استقلاب الطاقة ، والتكوير ، 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 الإلكترونات) ، والنقل (نقل مواد مختلفة إلى الخلية ومن القفص).
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 ثابت للخلايا ؛ ترتبط الخصائص المستضدية للبكتيريا إلى حد كبير بوجودها. يتكون التركيب من طبقتين رئيسيتين ، الطبقة الخارجية أكثر من البلاستيك ، والطبقة الداخلية صلبة.
المركب الكيميائي الرئيسي لجدار الخلية ، وهو خاص بالبكتيريا فقط ببتيدوغليكان(أحماض الموريك). يحدد التركيب والتركيب الكيميائي لجدار الخلية البكتيرية أهمية تصنيف البكتيريا - فيما يتعلق بتلطيخ الجرام... وفقًا لذلك ، يتم تمييز مجموعتين كبيرتين - البكتيريا موجبة الجرام ("جرام +") والبكتيريا سالبة الجرام ("جرام -"). يحتفظ جدار البكتيريا موجبة الجرام بعد تلطيخ الجرام بمركب اليود البنفسجي الجنطيانا(ملونة باللون الأزرق البنفسجي) ، تفقد البكتيريا سالبة الجرام هذا المركب واللون المقابل بعد العلاج ويتم تلوينها باللون الوردي بسبب تلطيخ إضافي باللون الأرجواني.
ملامح جدار الخلية من البكتيريا موجبة الجرام.
جدار خلوي قوي وسميك وسهل التنظيم ، يهيمن عليه الببتيدوغليكان والأحماض التيشويك ، 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. الهيكل أكثر تعقيدًا - يوجد غشاء خارجي ، وبالتالي فإن جدار الخلية يتكون من ثلاث طبقات.
عند معالجة البكتيريا موجبة الجرام بالإنزيمات التي تدمر الببتيدوغليكان ، تنشأ 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).
إل- أشكال البكتيريا.
تحت تأثير عدد من العوامل التي تؤثر سلبًا على الخلية البكتيرية (المضادات الحيوية والإنزيمات والأجسام المضادة وما إلى ذلك) ، يحدث إل- تحويلالبكتيريا ، مما يؤدي إلى فقدان دائم أو مؤقت لجدار الخلية. L- التحول ليس فقط شكلاً من أشكال التباين ، ولكن أيضًا تكيف البكتيريا مع ظروف الوجود غير المواتية. نتيجة للتغيرات في خصائص المستضد (فقدان مستضدات O- و K) ، وانخفاض الضراوة وعوامل أخرى ، تكتسب أشكال L القدرة على البقاء لفترة طويلة ( ثابر) في جسم العائل ، مع الحفاظ على عملية معدية بطيئة. يؤدي فقدان جدار الخلية إلى جعل الشكل L غير حساس للمضادات الحيوية والأجسام المضادة وأدوية العلاج الكيميائي المختلفة ، والتي يتمثل هدفها في جدار الخلية البكتيرية. غير مستقرقادرة على شكل حرف L يعكسفي الأشكال الكلاسيكية (الأصلية) للبكتيريا بجدار خلوي. هناك أيضًا أشكال L مستقرة من البكتيريا ، وعدم وجود جدار خلوي وعدم القدرة على عكسها إلى الأشكال الكلاسيكية للبكتيريا ثابتة وراثيًا. في عدد من النواحي ، فهي تشبه إلى حد كبير الميكوبلازما وغيرها. المولي- البكتيريا التي يكون جدار الخلية فيها غائبًا كخاصية تصنيفية. الكائنات الحية الدقيقة التي تنتمي إلى الميكوبلازما هي أصغر بدائيات النوى ، وليس لها جدار خلوي ، ومثل جميع الهياكل البكتيرية الخالية من الجدران ، لها شكل كروي.
للتراكيب السطحية للبكتيريا(اختياري ، مثل جدار الخلية) تشمل كبسولة ، سوط ، ميكروفيلي.
كبسولةأو طبقة مخاطية تحيط بقشرة عدد من البكتيريا. تخصيص كبسولة صغيرةتم 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) ، وهي عامل ممرض في عدد من الميكروبات ، وتمنع البلعمة ، وتثبط المراحل الأولى من ردود الفعل الدفاعية - التعرف والامتصاص. لديك فطريات مترممةتتشكل الكبسولات في البيئة الخارجية ، في مسببات الأمراض - في كثير من الأحيان في جسم 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 polypeptides.
الأسواط.يمكن أن تكون البكتيريا المتحركة تنزلق (تتحرك على سطح صلب نتيجة لانقباضات تشبه الموجة) أو تطفو وتتحرك بسبب البروتينات الخيطية المنحنية حلزونيًا ( جلدعن طريق التركيب الكيميائي) التكوينات - سوط.
يتم تمييز عدد من أنواع البكتيريا حسب موقع وعدد الأسواط.
1- يمتلك النرد سوطًا قطبيًا واحدًا.
2. Lophotrichs - لديها حزمة قطبية من الأسواط.
3. Amphitrichs - لها سوط في أقطاب متقابلة تمامًا.
4. Peritrichus - لها سوط على طول 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 ، بمساعدة البكتيريا التي يتم تثبيتها على ركائز (على سبيل المثال ، على سطح الأغشية المخاطية). وهكذا ، فإن fimbriae عوامل الالتصاق والاستعمار.
F- شربوا (عامل الخصوبة)- جهاز اقتران البكتيريا، توجد بكميات صغيرة في شكل زغابات بروتينية رفيعة.
الأبواغ والأبواغ.
تشكيل بوغ- وسيلة للحفاظ على أنواع معينة من البكتيريا في الظروف البيئية المعاكسة. الإندوسبوراتتتشكل في السيتوبلازم ، وهي خلايا ذات نشاط استقلابي منخفض ومقاومة عالية ( مقاومة) للتجفيف ، وتأثير العوامل الكيميائية ، وارتفاع درجة الحرارة والعوامل البيئية الأخرى غير المرغوب فيها. غالبًا ما يستخدم الفحص المجهري الضوئي طريقة للكشف عن الجراثيم. بواسطة Ozheshko... المقاومة العالية مرتبطة بمحتوى عالٍ من ملح الكالسيوم لحمض الديبيكولينكفي صدفة نزاع. يختلف موقع وحجم الجراثيم في الكائنات الحية الدقيقة المختلفة ، والتي لها أهمية تشخيصية (تصنيفية) مختلفة. المراحل الرئيسية من "دورة حياة" الجراثيم التجرثم(تشمل المرحلة التحضيرية ومرحلة ما قبل النزاع وتشكيل القشرة والنضج والسكون) و إنباتتنتهي بتكوين شكل نباتي. يتم تحديد عملية التبويض وراثيا.
أشكال البكتيريا غير المزروعة.
في العديد من أنواع البكتيريا سالبة الجرام التي لا تشكل جراثيم ، توجد حالة تكيفية خاصة - أشكال غير مزروعة. لديهم نشاط أيضي منخفض ولا يتكاثرون بنشاط ، أي لا تشكل مستعمرات على وسائط مغذية صلبة ، ولا يتم اكتشافها أثناء البذر. إنها شديدة المقاومة ويمكن أن تظل قابلة للحياة لعدة سنوات. لا يتم الكشف عنها بالطرق البكتريولوجية التقليدية ، بل يتم اكتشافها فقط باستخدام الطرق الجينية ( تفاعل البلمرة المتسلسل - PCR).
لدراسة بنية الخلية البكتيرية ، جنبًا إلى جنب مع المجهر الضوئي ، تُستخدم الدراسات المجهرية الإلكترونية والميكروكيماوية لتحديد البنية التحتية للخلية البكتيرية.
تتكون الخلية البكتيرية (الشكل 5) من الأجزاء التالية: غشاء ثلاثي الطبقات ، سيتوبلازم مع شوائب مختلفة ، ومادة نووية (نوكليويد). التكوينات الهيكلية الإضافية هي كبسولات ، جراثيم ، سوط ، الشعير.
أرز. 5. تمثيل تخطيطي لبنية الخلية البكتيرية. 1 - قذيفة 2 - طبقة مخاطية 3 - جدار الخلية 4 - الغشاء السيتوبلازمي. 5 - السيتوبلازم. 6 - الريبوسوم. 7 - متعدد. 8 - الادراج 9 - نوكليويد. 10 - السوط. 11- شربوا
صدفةتتكون الخلية من الطبقة المخاطية الخارجية وجدار الخلية والغشاء السيتوبلازمي.
تقع الطبقة المحفظة المخاطية خارج الخلية وتقوم بوظيفة وقائية.
يعد جدار الخلية أحد العناصر الهيكلية الرئيسية للخلية ، حيث يحتفظ بشكله ويفصل الخلية عن البيئة. من الخصائص المهمة لجدار الخلية النفاذية الانتقائية ، والتي تضمن تغلغل العناصر الغذائية الأساسية (الأحماض الأمينية ، والكربوهيدرات ، وما إلى ذلك) في الخلية وإزالة المنتجات الأيضية من الخلية. يحافظ جدار الخلية على ضغط تناضحي ثابت داخل الخلية. يتم توفير قوة الجدار بواسطة مورين ، وهي مادة ذات طبيعة عديد السكاريد. بعض المواد تدمر جدار الخلية ، مثل الليزوزيم.
تسمى البكتيريا الخالية تمامًا من جدار الخلية بالبروتوبلاست. يحتفظون بالقدرة على التنفس وتقسيم وتوليف الإنزيمات ؛ لتأثيرات العوامل الخارجية: الضرر الميكانيكي ، الضغط الاسموزي ، التهوية ، إلخ. يمكن الحفاظ على البروتوبلاست فقط في محاليل مفرطة التوتر.
تسمى البكتيريا ذات الجدار الخلوي المدمر جزئيًا بالبلاستيدات الكروية. إذا قمت بقمع تخليق جدار الخلية بمساعدة البنسلين ، فسيتم تكوين أشكال L ، والتي تكون في جميع أنواع البكتيريا خلايا كروية كبيرة وصغيرة بها فجوات.
يلتصق الغشاء السيتوبلازمي بإحكام بجدار الخلية من الداخل. وهي رقيقة جدا (8-10 نانومتر) وتتكون من البروتينات والفوسفوليبيدات. هذه طبقة حدية شبه قابلة للاختراق يتم من خلالها تغذية الخلية. يحتوي الغشاء على إنزيمات بيرميز ، والتي تقوم بالنقل الفعال للمواد ، وإنزيمات الجهاز التنفسي. يشكل الغشاء السيتوبلازمي ميزوسومات تشارك في انقسام الخلايا. عندما توضع الخلية في محلول مفرط التوتر ، يمكن أن ينفصل الغشاء عن جدار الخلية.
السيتوبلازم- المحتويات الداخلية للخلية البكتيرية. إنه نظام غرواني يتكون من الماء والبروتينات والكربوهيدرات والدهون والأملاح المعدنية المختلفة. يتغير التركيب الكيميائي واتساق السيتوبلازم حسب عمر الخلية والظروف البيئية. يحتوي السيتوبلازم على مادة نووية وريبوزومات ومحتويات مختلفة.
نوكليويد ، المادة النووية للخلية ، جهازها الوراثي. المادة النووية من بدائيات النوى ، على عكس حقيقيات النوى ، ليس لها غشاء خاص بها. نواة الخلية الناضجة عبارة عن خيط مزدوج من الحمض النووي ملفوف في حلقة. يقوم جزيء الحمض النووي بتشفير المعلومات الجينية للخلية. في المصطلحات الجينية ، تسمى المادة النووية حامل الجين أو الجينوم.
توجد الريبوسومات في سيتوبلازم الخلية وتؤدي وظيفة تخليق البروتين. يحتوي الريبوسوم على 60٪ من RNA و 40٪ بروتين. يصل عدد الريبوسومات في الخلية إلى 10000. وتتحد الريبوسومات معًا وتشكل العديد من الجسيمات.
الادراج - حبيبات تحتوي على العديد من العناصر الغذائية الاحتياطية: النشا والجليكوجين والدهون والفولوتين. تقع في السيتوبلازم.
تشكل الخلايا البكتيرية في عملية النشاط الحيوي عضيات واقية - كبسولات وجراثيم.
كبسولة- الطبقة المخاطية السميكة الخارجية المجاورة لجدار الخلية. هذا عضو وقائي يظهر في بعض البكتيريا عندما تدخل جسم الإنسان والحيوان. تحمي الكبسولة الكائنات الحية الدقيقة من العوامل الوقائية للجسم (العوامل المسببة للالتهاب الرئوي والجمرة الخبيثة). تحتوي بعض الكائنات الحية الدقيقة على كبسولة دائمة (كليبسيلا).
الجدلوجدت فقط في البكتيريا على شكل قضيب. تتشكل عندما تدخل الكائنات الحية الدقيقة في ظروف بيئية غير مواتية (درجات حرارة عالية ، تجفيف ، تغير درجة الحموضة ، انخفاض في كمية العناصر الغذائية في البيئة ، إلخ). توجد الجراثيم داخل الخلية البكتيرية وتمثل منطقة مضغوطة من السيتوبلازم مع نوكليويد ، يرتدي غشاء كثيف خاص به. في التركيب الكيميائي ، تختلف عن الخلايا النباتية في كمية صغيرة من الماء ، وزيادة محتوى الدهون وأملاح الكالسيوم ، مما يساهم في مقاومة الجراثيم العالية. يحدث تكوين البوغ في غضون 18-20 ساعة ؛ عندما تدخل الكائنات الحية الدقيقة في ظروف مواتية ، تنبت البوغ في شكل نباتي في غضون 4-5 ساعات. في الخلية البكتيرية ، يتم تكوين بوغ واحد فقط ، وبالتالي ، فإن الجراثيم ليست أعضاء تناسلية ، ولكنها تعمل على تجربة ظروف غير مواتية.
تسمى البكتيريا الهوائية المكونة للبكتيريا العصوية ، وتسمى البكتيريا اللاهوائية كلوستريديا.
تختلف الجراثيم في الشكل والحجم والموقع في القفص. يمكن أن تقع مركزيًا وتحت نهائيًا ونهائيًا (الشكل 6). في العامل المسبب لمرض الجمرة الخبيثة ، توجد الجراثيم مركزيًا ، ولا يتجاوز حجمها قطر الخلية. يقع بوغ العامل المسبب للتسمم الغذائي بالقرب من نهاية الخلية - تحت الطبقة ويتجاوز عرض الخلية. في العامل المسبب للكزاز ، توجد بوغ دائري في نهاية الخلية - نهائيًا ويتجاوز عرض الخلية بشكل كبير.
الأسواط- أعضاء الحركة المميزة للبكتيريا على شكل قضيب. هذه ألياف خيطية رفيعة تتكون من بروتين يسمى فلاجيلين. طولها يتجاوز بشكل كبير طول الخلية البكتيرية. تنحرف فلاجيلا عن الجسم القاعدي الموجود في السيتوبلازم وتخرج على سطح الخلية. يمكن الكشف عن وجودها عن طريق تحديد حركة الخلايا تحت المجهر ، في وسط مغذي شبه سائل أو عن طريق التلوين بطرق خاصة. تمت دراسة البنية التحتية للسوط باستخدام المجهر الإلكتروني. وفقًا لموقع السوط ، يتم تقسيم البكتيريا إلى مجموعات (انظر الشكل 6): monotrichs - مع سوط واحد (العامل المسبب للكوليرا) ؛ أمفيتريش - مع حزم أو سوط واحد على طرفي الخلية (spirilla) ؛ lofotrichi - مع حزمة من السوط في أحد طرفي الخلية (عامل تشكيل قلوي برازي) ؛ peritrichous - توجد الأسواط على كامل سطح الخلية (البكتيريا المعوية). تعتمد سرعة حركة البكتيريا على عدد وموقع السوط (الأحاديات هي الأكثر نشاطًا) ، وعلى عمر البكتيريا وتأثير العوامل البيئية.
أرز. 6. متغيرات ترتيب الجراثيم والأسواط في البكتيريا. أنا - النزاعات: 1 - مركزي ؛ 2 - تحت الأرض. 3 - محطة الثاني - سوط: 1 - monotrichs ؛ 2 - أمفيتريش ؛ 3 - لوفوتريش ؛ 4 - peritrichs
شرب أو فيمبريا- الزغابات الموجودة على سطح الخلايا البكتيرية. فهي أقصر وأرق من الأسواط ولها أيضًا بنية حلزونية. يتكون المشروب من بروتين - بيلين. يشرب البعض (هناك عدة مئات منهم) يعمل على ربط البكتيريا بخلايا الحيوانات والبشر ، بينما يرتبط البعض الآخر (الفردي) بنقل المادة الوراثية من خلية إلى أخرى.
الميكوبلازما
الميكوبلازما هي خلايا ليس لها جدار خلوي ، لكنها محاطة بغشاء سيتوبلازمي مكون من ثلاث طبقات من البروتين الدهني. يمكن أن تكون الميكوبلازما كروية وبيضاوية على شكل خيوط ونجوم. يتم تقسيم الميكوبلازما ، وفقًا لتصنيف بيرجا ، إلى مجموعة منفصلة. في الوقت الحاضر ، يتم إيلاء المزيد والمزيد من الاهتمام لهذه الكائنات الدقيقة كعوامل مسببة للأمراض الالتهابية. أحجامها مختلفة: من بضعة ميكرومتر إلى 125-150 نانومتر. تمر المايكوبلازما الصغيرة عبر المرشحات البكتيرية وتسمى الأشكال القابلة للترشيح.
اللولبيات
Spirochetes (انظر الشكل 52) (من Lat. Speira - bend، chaite - hair) هي كائنات حية وحيدة الخلية رفيعة ومعقدة ومتحركة يتراوح حجمها من 5 إلى 500 ميكرون في الطول و 0.3 - 0.75 ميكرون في العرض. مع أبسطها ، ترتبط بطريقة الحركة عن طريق تقليل الفتيل المحوري الداخلي ، والذي يتكون من حزمة من الألياف. تختلف طبيعة حركة اللولبيات: متعدية ، دورانية ، انثناء ، متموجة. ما تبقى من بنية الخلية هو نموذجي للبكتيريا. بعض اللولبيات ملطخة بشكل ضعيف بأصباغ الأنيلين. تنقسم Spirochetes إلى أجناس حسب عدد وشكل تجعيد الخيط ونهايته. بالإضافة إلى الأشكال الرمية الشائعة في الطبيعة وجسم الإنسان ، من بين اللولبيات هناك مسببات الأمراض - العوامل المسببة لمرض الزهري وأمراض أخرى.
ريكتسيا
الفيروسات
ابحث في الموقع.
وفقًا للعلماء ، يبلغ عمر البكتيريا أكثر من 3.5 مليار سنة. كانت موجودة على الأرض قبل وقت طويل من ظهور الكائنات الحية عالية التنظيم. كونها في أصل الحياة ، تلقت الكائنات البكتيرية بنية أولية وفقًا لنوع بدائيات النواة ، والتي تتميز بعدم وجود نواة مشكلة وغلاف نووي. أحد العوامل التي أثرت في تكوين خصائصها البيولوجية هو الغشاء البكتيري (جدار الخلية).
للجدار البكتيري عدة وظائف أساسية:
تحتوي أنواع معينة من البكتيريا على كبسولة خارجية متينة وتعمل على الحفاظ على سلامة الكائنات الحية الدقيقة لفترة طويلة. في هذه الحالة ، يكون الغشاء الموجود في البكتيريا عبارة عن شكل وسيط بين السيتوبلازم والكبسولة. تتميز بعض البكتيريا (على سبيل المثال ، leukonostok) بخصوصية إحاطة عدة خلايا في كبسولة واحدة. هذا يسمى zoogel.
يتميز التركيب الكيميائي للكبسولة بوجود السكريات وكمية كبيرة من الماء. يمكن للكبسولة أيضًا أن تسمح للبكتيريا بالتعلق بجسم معين.
تعتمد درجة استيعاب البكتيريا على مدى سهولة اختراق المادة للغشاء. من المرجح أن تخترق الجزيئات ذات المقاطع الطويلة السلسلة المقاومة للتحلل البيولوجي.
يتكون الغشاء البكتيري من عديدات السكاريد الدهنية والبروتينات والبروتينات الدهنية وأحماض تيكويك. المكون الأساسي هو مورين (ببتيدوغليكان).
يمكن أن يختلف سمك جدار الخلية ويصل إلى 80 نانومتر. السطح ليس صلبًا ، وله مسام بأقطار مختلفة يتلقى الميكروب من خلالها العناصر الغذائية ويخرج منتجات نشاطه الحيوي.
تتضح أهمية الجدار الخارجي من خلال وزنه الكبير - يمكن أن يتراوح من 10 إلى 50٪ من الكتلة الجافة للبكتيريا بأكملها. يمكن أن ينتفخ السيتوبلازم ، ويغير الراحة الخارجية للبكتيريا.
من الأعلى ، يمكن تغطية القشرة بأهداب أو يمكن وضع الأسواط عليها ، والتي تتكون من فلاجيلين ، وهو مادة بروتينية محددة. للتعلق بالغشاء البكتيري ، فإن الأسواط لها هياكل خاصة - أقراص مسطحة. تسمى البكتيريا ذات السوط الواحد monotrichs ، مع اثنين - amphitrichs ، مع مجموعة - lophotrichs ، مع العديد من العناقيد - peritrichs. تسمى الكائنات الحية الدقيقة التي لا تحتوي على أسواط أتريشيا.
يحتوي غشاء الخلية على جزء داخلي يبدأ بالتشكل بعد اكتمال نمو الخلية. على عكس الخارج ، فهو يتكون من كمية أقل من الماء وله مرونة وقوة أكبر.
تبدأ عملية تخليق جدران الكائنات الحية الدقيقة داخل البكتيريا. لهذا ، لديها شبكة من مجمعات السكاريد التي تتناوب في تسلسل معين (أسيتيل جلوكوزامين وحمض أسيتيل موراميك) وترتبط بروابط ببتيدية قوية. يتم تجميع الجدار في الخارج ، على غشاء البلازما ، حيث توجد القشرة.
نظرًا لأن البكتيريا لا تحتوي على نواة ، فإنها لا تحتوي أيضًا على غلاف نووي.
الغلاف عبارة عن هيكل رقيق غير ملوث ، لا يمكن رؤيته حتى بدون تلطيخ خاص للخلايا. لهذا ، يتم استخدام تحلل البلازما ومجال الرؤية المظلمة.
لدراسة التركيب التفصيلي لخلية في عام 1884 ، اقترح كريستيان غرام طريقة خاصة لتلوينها ، والتي سُميت لاحقًا باسمه. يقسم تلوين الجرام جميع الكائنات الحية الدقيقة إلى موجبة الجرام وسالبة الجرام. كل نوع له خصائصه البيوكيميائية والبيولوجية. يرجع اللون المختلف أيضًا إلى بنية جدار الخلية:
الثقل النوعي للميكروبات إيجابية الجرام غير الضارة للإنسان أعلى بكثير من الميكروبات سالبة الجرام. حتى الآن ، تم تصنيف ثلاث مجموعات من الكائنات الحية الدقيقة سالبة الجرام والتي تسبب الأمراض للإنسان:
بين الجدار البكتيري والغشاء السيتوبلازمي هو الفضاء المحيطي ، والذي يتكون من الإنزيمات. هذا المكون هو هيكل إلزامي ، فهو يشكل 10-12٪ من الكتلة الجافة للبكتيريا. إذا انهار الغشاء لسبب ما ، تموت الخلية. توجد المعلومات الجينية مباشرة في السيتوبلازم ، ولا يفصلها الغلاف النووي عنه.
بغض النظر عما إذا كان الميكروب موجب الجرام أو سالب الجرام ، فهو الحاجز التناضحي للكائن الدقيق ، الناقل للجزيئات العضوية وغير العضوية في أعماق الخلية. كما تم إثبات الدور المحدد للبلازم في نمو الكائنات الحية الدقيقة.
تتمتع البكتيريا ، على الرغم من بساطتها الواضحة ، ببنية خلوية متطورة مسؤولة عن العديد من خصائصها البيولوجية الفريدة. العديد من التفاصيل الهيكلية خاصة بالبكتيريا ولا توجد بين الكائنات البدائية أو حقيقيات النوى. ومع ذلك ، على الرغم من البساطة النسبية للبكتيريا وسهولة نمو السلالات الفردية ، لا يمكن زراعة العديد من البكتيريا في ظروف معملية ، وغالبًا ما تكون هياكلها صغيرة جدًا بحيث لا يمكن دراستها. لذلك ، على الرغم من أن بعض مبادئ بنية الخلية البكتيرية تمت دراستها جيدًا وحتى أنها تنطبق على الكائنات الحية الأخرى ، إلا أن معظم السمات والتركيبات الفريدة للبكتيريا لا تزال غير معروفة.
معظم البكتيريا إما كروية الشكل ، تسمى الكوكا (من الكلمة اليونانية kókkos- حبوب أو توت) ، أو على شكل قضيب ، ما يسمى بالعصيات (من الكلمة اللاتينية عصية- عصا). تنحني بعض البكتيريا على شكل قضيب (الاهتزازات) قليلاً ، بينما يشكل البعض الآخر تجعيدًا حلزونيًا (spirochetes). يتم تحديد كل هذه الأنواع المتنوعة من البكتيريا من خلال بنية جدار الخلية والهيكل الخلوي. هذه الأشكال مهمة للبكتيريا لتعمل لأنها يمكن أن تتداخل مع قدرة البكتيريا على الحصول على العناصر الغذائية ، والتعلق بالأسطح ، والتحرك ، والهروب من الحيوانات المفترسة.
يمكن أن تأتي البكتيريا في مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام (أو الأشكال). في الحجم ، تكون الخلايا البكتيرية عادة أصغر بعشر مرات من الخلايا حقيقية النواة ، بالطبع فقط 0.5-5.0 ميكرون في حجمها الأكبر ، على الرغم من البكتيريا العملاقة مثل ثيومارجريتا ناميبينسيسو Epulopiscium fishelsoni ،يمكن أن يصل حجمها إلى 0.5 مم وتكون مرئية للعين المجردة. أصغر البكتيريا التي تعيش بحرية هي الميكوبلازما ، أعضاء من الجنس الميكوبلازما ،يبلغ طوله 0.3 ميكرومتر فقط ، أي تقريبًا حجم أكبر الفيروسات.
الحجم الصغير مهم للبكتيريا لأنه ينتج عنه نسبة مساحة كبيرة إلى الحجم ، ويساعد في النقل السريع للمغذيات وإطلاق النفايات. من ناحية أخرى ، فإن انخفاض مساحة السطح إلى نسب الحجم يحد من معدل التمثيل الغذائي للميكروب. سبب وجود الخلايا الكبيرة غير معروف ، على الرغم من أنه يبدو أن الحجم الكبير يستخدم بشكل أساسي لتخزين العناصر الغذائية الإضافية. ومع ذلك ، يوجد أيضًا أصغر حجم للبكتيريا التي تعيش بحرية. وفقًا للحسابات النظرية ، تصبح الخلية الكروية التي يقل قطرها عن 0.15-0.20 ميكرون غير قادرة على التكاثر المستقل ، لأنها لا تناسب فعليًا جميع البوليمرات الحيوية والهياكل الضرورية بكميات كافية. Nanobacteria (وما شابه ذلك النانوو ultramicrobacteria) ،أصغر من الحجم "المسموح به" ، على الرغم من أن وجود مثل هذه البكتيريا لا يزال موضع شك. فهي ، على عكس الفيروسات ، قادرة على النمو والتكاثر بشكل مستقل ، ولكنها تتطلب عددًا من العناصر الغذائية التي لا يمكنها تصنيعها من الخلية المضيفة.
كما هو الحال في الكائنات الحية الأخرى ، يوفر جدار الخلية البكتيرية السلامة الهيكلية للخلية. في بدائيات النوى ، تتمثل الوظيفة الأساسية لجدار الخلية في حماية الخلية من التورم الداخلي الناجم عن تركيزات أعلى بكثير من البروتينات والجزيئات الأخرى داخل الخلية مقارنة بتلك الموجودة حولها. يختلف جدار الخلية البكتيرية عن جدار جميع الكائنات الحية الأخرى عن طريق وجود الببتيدوغليكان (دور N-acetylglucosamine و N-acetomuramic acid) ، والذي يقع مباشرة خارج الغشاء السيتوبلازمي. الببتيدوغليكان مسؤول عن صلابة جدار الخلية البكتيرية ، وجزئيًا ، عن تحديد شكل الخلية. إنه مسامي نسبيًا ولا يقاوم تغلغل الجزيئات الصغيرة. تحتوي معظم البكتيريا على جدران خلوية (مع استثناءات قليلة ، مثل الميكوبلازما والبكتيريا ذات الصلة) ، ولكن ليس كل جدران الخلايا لها نفس البنية. هناك نوعان رئيسيان من جدران الخلايا البكتيرية ، البكتيريا موجبة الجرام والبكتيريا سالبة الجرام ، والتي تتميز بتلوين الجرام.
يتميز جدار الخلية للبكتيريا موجبة الجرام بوجود طبقة سميكة جدًا من الببتيدوجليكان ، وهي المسؤولة عن فقدان صبغة الجنطيانا البنفسجية أثناء إجراء صبغة الجرام. يوجد هذا الجدار حصريًا في الكائنات الحية التي تنتمي إلى أنواع البكتيريا الشعاعية (أو البكتيريا موجبة الجرام مع نسبة عالية من G + C) والثبات (أو البكتيريا موجبة الجرام مع محتوى منخفض من G + C). يمكن أيضًا للبكتيريا الموجودة في مجموعة Deinococcus-Thermus أن تلطخ بشكل إيجابي وفقًا لجرام ، ولكنها تحتوي على بعض هياكل جدار الخلية النموذجية للكائنات سالبة الجرام. في جدار الخلية للبكتيريا موجبة الجرام ، هناك كحول متعدد مدمج يسمى حمض تيهويك ، وبعضها مرتبط بالدهون لتكوين حمض ليبوتيكوفيك. نظرًا لأن أحماض lipotechoevic ترتبط تساهميًا بالدهون داخل الغشاء السيتوبلازمي ، فهي مسؤولة عن ربط الببتيدوغليكان بالغشاء. يوفر حمض Tehoic البكتيريا موجبة الجرام مع تأثير كهربائي إيجابي بسبب الروابط الفوسفاتية بين مونومرات حمض tehoic.
على عكس البكتيريا موجبة الجرام ، تحتوي البكتيريا سالبة الجرام على طبقة رقيقة جدًا من الببتيدوغليكان ، وهو المسؤول عن عدم قدرة جدران الخلايا على احتواء صبغة الكريستال البنفسجي أثناء إجراء تلطيخ الجرام. بالإضافة إلى طبقة الببتيدوغليكان ، تحتوي البكتيريا سالبة الجرام على غشاء ثانٍ يسمى الغشاء الخارجي ، يقع خارج جدار الخلية ويجمع الدهون الفوسفورية وعديدات السكاريد الدهنية على جانبها الخارجي. كما أن عديدات السكاريد الدهنية سالبة الشحنة تزود الخلية بشحنة كهربائية سالبة. التركيب الكيميائي غالبًا ما تكون عديدات السكاريد الدهنية للغشاء الخارجي فريدة من نوعها لسلالات فردية من البكتيريا وغالبًا ما تكون مسؤولة عن تفاعل المستضدات مع ممثلي هذه السلالات.
مثل أي طبقة مزدوجة من الفوسفوليبيد ، يكون الغشاء الخارجي غير منفذ بما فيه الكفاية لجميع الجزيئات المشحونة. ومع ذلك ، توجد قنوات البروتين (الغطس) في الغشاء الخارجي ، مما يسمح بالنقل السلبي للعديد من الأيونات والسكريات والأحماض الأمينية عبر الغشاء الخارجي. وبالتالي ، فإن هذه الجزيئات موجودة في الطبقة المحيطة ، وهي الطبقة الواقعة بين الأغشية الخارجية والهيولية. تحتوي الطبقة المحيطة بالببتيدوجليكان والعديد من البروتينات المسؤولة عن التحلل المائي واستقبال الإشارات خارج الخلية. يقرأ أن البيريفلازما تشبه الهلام ، وليست سائلة ، بسبب محتواها العالي من البروتين والببتيدوغليكان. تدخل الإشارات والمواد الواهبة للحياة من محيط البلازما السيتوبلازم للخلية باستخدام بروتينات النقل في الغشاء السيتوبلازمي.
يتكون الغشاء السيوبلازمي البكتيري من طبقة مزدوجة من الدهون الفوسفاتية ، وبالتالي فإن له جميع الوظائف المشتركة للغشاء السيتوبلازمي ، حيث يعمل كحاجز نفاذية لمعظم الجزيئات ويحيط ببروتينات النقل التي تنظم نقل الجزيئات إلى الخلايا. بالإضافة إلى هذه الوظائف ، تحدث تفاعلات دورة الطاقة أيضًا على الأغشية السيتوبلازمية البكتيرية. على عكس حقيقيات النوى ، فإن الأغشية البكتيرية (مع بعض الاستثناءات ، مثل الميكوبلازما والميثانوتروف) لا تحتوي عمومًا على الستيرولات. ومع ذلك ، تحتوي العديد من البكتيريا على مركبات ذات صلة بنيويًا تسمى الهوبانويد ، ويفترض أنها تخدم نفس الوظيفة. على عكس حقيقيات النوى ، يمكن أن تحتوي البكتيريا على مجموعة متنوعة من الأحماض الدهنية في أغشيتها. جنبًا إلى جنب مع الأحماض الدهنية المشبعة وغير المشبعة النموذجية ، يمكن أن تحتوي البكتيريا على أحماض دهنية مع مجموعات ميثيل أو هيدروكسي أو حتى دورية. يمكن للبكتيريا ضبط النسب النسبية لهذه الأحماض الدهنية للحفاظ على سيولة الغشاء المثلى (على سبيل المثال ، مع التغيرات في درجة الحرارة).
الزغب وفيمبريا (بيلي ، fimbriae)- التراكيب السطحية للبكتيريا الشرقية في التركيب. في البداية ، تم تقديم هذه المصطلحات بشكل منفصل ، ولكن الآن يتم تصنيف هذه الهياكل على أنها من النوع الأول والرابع والزغابات التناسلية ، ولكن العديد من الأنواع الأخرى لا تزال غير مصنفة.
الزغابات الجنسية طويلة جدًا (5-20 ميكرون) وتوجد في الخلية البكتيرية بأعداد صغيرة. يتم استخدامها لتبادل الحمض النووي في الاقتران البكتيري.
الزغب أو الخمل من النوع الأول قصير (1-5 ميكرون) ، ويمتد من الغشاء الخارجي في اتجاهات عديدة ، وله شكل أنبوبي ، موجود في أطراف من النوع المتقلبات. تستخدم هذه الزغابات بشكل شائع لربط السطح.
الزغابات أو الخمل من النوع الرابع متوسطة الطول (حوالي 5 ميكرون) ، وتقع في أقطاب البكتيريا. يساعد النوع الرابع من الزغابات على الالتصاق بالأسطح (على سبيل المثال ، أثناء تكوين الأغشية الحيوية) ، أو بالخلايا الأخرى (على سبيل المثال ، الخلايا الحيوانية أثناء التسبب في المرض)). تستخدم بعض البكتيريا (مثل Myxococcus) النوع الرابع كآلية للحركة.
غالبًا ما توجد طبقة البروتين S على السطح ، خارج طبقة الببتيدجليكان أو الغشاء الخارجي. على الرغم من أن وظيفة هذه الطبقة ليست مفهومة تمامًا ، إلا أنه يُعتقد أن هذه الطبقة توفر حماية كيميائية وفيزيائية لسطح الخلية ويمكن أن تكون بمثابة حاجز جزيئي كبير. يُعتقد أيضًا أن الطبقات S يمكن أن يكون لها وظائف أخرى ، على سبيل المثال ، يمكن أن تكون بمثابة عوامل إمراضية في كامبيلوباكتروتحتوي على إنزيمات خارجية في Bacillus stearothermophilus.
تفرز العديد من البكتيريا البوليمرات خارج الخلية خارج جدرانها الخلوية. تتكون هذه البوليمرات عادة من السكريات وأحيانًا البروتينات. الكبسولات عبارة عن هياكل غير منفذة نسبيًا ولا يمكن صبغها بالعديد من الأصباغ. تستخدم بشكل عام لالتصاق البكتيريا بالخلايا الأخرى أو الأسطح غير الحية في تكوين الأغشية الحيوية. لديهم بنية مختلفة من الطبقة المخاطية غير المنظمة للبوليمرات الخلوية إلى كبسولات الغشاء عالية التنظيم. في بعض الأحيان تشارك هذه الهياكل في حماية الخلايا من أن تمتصها الخلايا حقيقية النواة مثل البلاعم. أيضا ، فإن إفراز المخاط له وظيفة إشارة للبكتيريا بطيئة الحركة ، وربما يستخدم مباشرة لحركة البكتيريا.
ربما تكون أكثر الهياكل خارج الخلية التي يمكن التعرف عليها بسهولة للخلية البكتيرية هي الأسواط. الأسواط البكتيرية هي هياكل خيطية تدور بنشاط حول محورها باستخدام محرك سوطي وهي مسؤولة عن حركة العديد من البكتيريا في وسط سائل. يعتمد موقع السوط على نوع البكتيريا وهو من عدة أنواع. سوط الخلية عبارة عن هياكل معقدة تتكون من العديد من البروتينات. يتكون الخيط نفسه من فلاجيلين (FlaA) ، والذي يشكل خيطًا أنبوبيًا. المحرك الأساسي عبارة عن مركب بروتيني كبير يحيط بجدار الخلية وكلا الأغشية (إن وجدت) لتشكيل محرك دوراني. هذا المحرك مدفوع بجهد كهربائي عبر الغشاء السيتوبلازمي.
بالإضافة إلى ذلك ، توجد أنظمة إفراز متخصصة في الغشاء الخلوي وغشاء الخلية ، والتي يعتمد تركيبها على نوع البكتيريا.
بالمقارنة مع حقيقيات النوى ، فإن التركيب داخل الخلايا للخلية البكتيرية أبسط إلى حد ما. لا تحتوي البكتيريا تقريبًا على عضيات غشائية ، مثل حقيقيات النوى ، وبالطبع فإن الكروموسوم والريبوزومات هي الهياكل الوحيدة التي يمكن رؤيتها بسهولة داخل الخلايا الموجودة في جميع البكتيريا. على الرغم من أن بعض مجموعات البكتيريا تحتوي على هياكل معقدة ومتخصصة داخل الخلايا ، إلا أن بعضها تمت مناقشته أدناه.
يسمى الجزء الداخلي الكامل للخلية البكتيرية داخل الغشاء الداخلي بالسيتوبلازم. يُطلق على الجزء المتجانس من السيتوبلازم الذي يحتوي على مجموعة من الحمض النووي الريبي القابل للذوبان والبروتينات والمنتجات وركائز التفاعلات الأيضية اسم العصارة الخلوية. يتم تمثيل جزء آخر من السيتوبلازم بالعناصر الهيكلية المختلفة ، بما في ذلك الكروموسوم والريبوسومات والهيكل الخلوي البكتيري وغيرها. حتى وقت قريب ، كان يُعتقد أن البكتيريا لا تمتلك هيكلًا خلويًا ، ولكن الآن وجدت البكتيريا تقويم العظام أو حتى متماثلات لجميع أنواع الخيوط حقيقية النواة: الأنابيب الدقيقة (FtsZ) ، والأكتين (MreB و ParM) ، والخيوط الوسيطة (Crescentin). للهيكل الخلوي العديد من الوظائف ، غالبًا ما تكون مسؤولة عن شكل الخلية والنقل داخل الخلايا.
على عكس حقيقيات النوى ، لا يوجد الكروموسوم البكتيري في الجزء الداخلي للنواة المحدودة الغشاء ، ولكنه يقع في السيتوبلازم. هذا يعني أن نقل المعلومات الخلوية من خلال عمليات الترجمة والنسخ والتكرار يحدث داخل نفس الحجرة ويمكن أن تتفاعل مكوناتها مع الهياكل الأخرى للسيتوبلازم ، على وجه الخصوص ، الريبوسومات. يستخدم الكروموسوم البكتيري غير المعبأ هيستونات مثل حقيقيات النوى ، ولكنه موجود بدلاً من ذلك في بنية مدمجة فائقة الالتفاف تسمى نوكليويد. الكروموسومات البكتيرية نفسها دائرية ، على الرغم من وجود أمثلة على الكروموسومات الخطية (على سبيل المثال ، في بوريليا برغدورفيرية).إلى جانب الحمض النووي للكروموسومات ، تحتوي معظم البكتيريا أيضًا على قطع صغيرة ومستقلة من الحمض النووي تسمى البلازميدات ، والتي غالبًا ما تشفر البروتينات الفردية المفيدة ولكنها ليست ضرورية للبكتيريا المضيفة. يمكن للبكتيريا أن تكتسب البلازميدات أو تفقدها بسهولة ويمكن أن تنتقل بين البكتيريا كشكل من أشكال نقل الجينات الأفقي.
في معظم البكتيريا ، تكون الهياكل العديدة داخل الخلايا للريبوسوم هي موقع تخليق البروتين في جميع الكائنات الحية. تختلف ريبوسومات البكتيريا أيضًا إلى حد ما عن ريبوسومات حقيقيات النوى والعتائق ولها ثابت ترسيب 70S (على عكس 80S في حقيقيات النوى). على الرغم من أن الريبوسومات هي أكثر معقدات البروتين داخل الخلايا شيوعًا في البكتيريا ، إلا أنه في بعض الأحيان يتم ملاحظة مجمعات كبيرة أخرى باستخدام المجهر الإلكتروني ، على الرغم من أن الغرض منها غير معروف في معظم الحالات.
أحد الاختلافات الرئيسية بين الخلية البكتيرية والخلية حقيقية النواة هو عدم وجود غشاء نووي وغياب أي أغشية داخل السيتوبلازم. تحدث العديد من التفاعلات الكيميائية الحيوية المهمة ، مثل تفاعلات دورة الطاقة ، من خلال التدرجات الأيونية عبر الأغشية ، مما يخلق فرقًا في الجهد مثل البطارية. يعني عدم وجود أغشية داخلية في البكتيريا أن هذه التفاعلات ، مثل نقل الإلكترون في تفاعلات سلسلة نقل الإلكترون ، تحدث عبر الغشاء السيتوبلازمي ، بين السيتوبلازم و periplasmic. ومع ذلك ، في بعض بكتيريا التمثيل الضوئي ، توجد شبكة متطورة من أغشية التمثيل الضوئي المشتقة من السيتوبلازم. في البكتيريا الأرجواني (على سبيل المثال ، رودوباكتر)لقد احتفظوا باتصال مع الغشاء السيتوبلازمي ، ويمكن اكتشافه بسهولة في أقسام تحت المجهر الإلكتروني ، ولكن في البكتيريا الزرقاء ، يصعب العثور على هذا الاتصال أو فقده في عملية التطور.
تشكل بعض البكتيريا حبيبات داخل الخلايا لتخزين العناصر الغذائية مثل الجليكوجين أو متعدد الفوسفات أو الكبريت أو متعدد هيدروكسي الألكانات ، مما يسمح للبكتيريا بتخزين هذه العناصر الغذائية لاستخدامها لاحقًا.
الحويصلات الغازية عبارة عن هياكل مغزلية الشكل توجد في بعض البكتيريا العوالقية التي توفر الطفو لخلايا هذه البكتيريا ، مما يقلل من كثافتها الإجمالية. تتكون من قشرة بروتينية ، غير منفذة للماء ، لكنها تخترق معظم الغازات. من خلال تعديل كمية الغاز الموجودة في حويصلات الغاز ، يمكن للبكتيريا أن تزيد أو تنقص كثافتها الكلية وبالتالي تتحرك لأعلى أو لأسفل داخل عمود الماء ، وتحافظ على نفسها في بيئة مثالية للنمو.
الكربوكسيسومات عبارة عن تراكيب داخل الخلايا توجد في العديد من البكتيريا ذاتية التغذية مثل البكتيريا الزرقاء والبكتيريا النيتروجينية والبكتيريا النيتروبية. هذه هي هياكل بروتينية تشبه رؤوس الجزيئات الفيروسية في التشكل ، وتحتوي على إنزيمات لتثبيت ثاني أكسيد الكربون في هذه الكائنات (خاصة ريبولوز-بيسفوسفات-كربوكسيلاز / أكسجيناز ، RuBisCO ، وكربونيك أنهيدراز). يُعتقد أن التركيز المحلي العالي للإنزيمات مع التحويل السريع للبيكربونات إلى حمض الكربونيك أنهيدراز الكربونيك يسمح بتثبيت ثاني أكسيد الكربون بشكل أسرع وأكثر كفاءة مما هو ممكن داخل السيتوبلازم.
من المعروف أن مثل هذه الهياكل تحتوي على أنزيم B12 المحتوي على الجلسرين ديهيدراتاز ، وهو إنزيم رئيسي في تخمير الجلسرين إلى 1،3-بروبانديول في بعض أعضاء عائلة Enterobacteriaceae (على سبيل المثال السالمونيلا).
فئة معروفة جيدًا من عضيات الغشاء من البكتيريا ، والتي تشبه العضيات حقيقية النواة ، ولكنها قد تكون مرتبطة أيضًا بالغشاء السيتوبلازمي ، هي المغناطيسية الموجودة في البكتيريا المغناطيسية.
بمشاركة البكتيريا ، يتم الحصول على منتجات الألبان المخمرة (أجبان الكفير) حمض الأوتوتيك. تستخدم مجموعات معينة من البكتيريا لصنع المضادات الحيوية والفيتامينات. تستخدم لتخليل الملفوف ودباغة الجلود. وفي الزراعة ، تُستخدم البكتيريا لتصنيع وتخزين الأعلاف الخضراء للحيوانات.
يمكن للبكتيريا أن تفسد الطعام. من خلال الاستقرار في المنتجات ، فإنها تنتج مواد سامة لكل من الإنسان والحيوان.إذا لم يتم تطبيق المصل في الوقت المناسب وتسممت الأدوية ، فقد يموت الشخص! لذلك احرصي على غسل الخضار والفواكه قبل الاستخدام!
بعض البكتيريا مثل Firmicutes قادرة على تكوين الأبواغ الداخلية ، مما يسمح لها بمقاومة الظروف البيئية والكيميائية القاسية (على سبيل المثال ، إيجابية الجرام عصية ، اللاهوائية ، الهليوباكتيريومو المطثية).في جميع الحالات تقريبًا ، يتم تكوين إندوسبورا واحدة ، لذا فهذه ليست عملية تكاثر ، على الرغم من ذلك اللاهوائيةيمكن أن تشكل ما يصل إلى سبعة أبواغ لكل خلية. تحتوي الإندوسبورات على نواة مركزية تتكون من السيتوبلازم المحتوي على الحمض النووي والريبوزومات ، وتحيط بها طبقة من الفلين ومحمية بغشاء صلب لا يمكن اختراقه. لا تظهر الإندوسبورات أي استقلاب ويمكنها تحمل الضغوط الفيزيائية والكيميائية الشديدة مثل المستويات العالية من الأشعة فوق البنفسجية وأشعة جاما والمنظفات والمطهرات والحرارة والضغط والتجفيف. في مثل هذه الحالة غير النشطة ، يمكن لهذه الكائنات ، في بعض الحالات ، أن تظل قادرة على البقاء لملايين السنين وتعيش حتى في الفضاء الخارجي. يمكن أن تسبب الإندوسبورات المرض ، على سبيل المثال يمكن أن تسبب الجمرة الخبيثة استنشاق الأبواغ عصيات الجمرة الخبيثة.
البكتيريا المؤكسدة للميثان في الجنس ميثيلوسينوسكما تشكل جراثيم مقاومة للجفاف ، ما يسمى إكسوسبورات ،لأنها تتشكل عن طريق التبرعم في نهاية الخلية. لا تحتوي Exospores على حمض ديامينوبيكولينيك ، وهو مكون مميز للإندوسبورات. الخراجات هي هياكل أخرى غير نشطة وذات جدران سميكة تتكون من أعضاء من الجنس Azotobacter ، بيديلوفيبريو (bdelocysts) ،و المكورات المخاطية (ميكسوسبوريس).إنها مقاومة للتجفيف والمخاطر الأخرى ، ولكن بدرجة أقل من البؤر الداخلية. عندما يتم تشكيل الأكياس من قبل الممثلين Azotobacter ،ينتهي انقسام الخلية بتكوين جدار سميك متعدد الطبقات وقذيفة تحيط بالخلية. تشكل البكتيريا الشعاعية الخيطية جراثيم تناسلية من فئتين: مكيفات الهواء،وهي سلاسل من الأبواغ تكونت من فطيرة الشعيرات ، و سبورانجيسبوريس ،التي يتم تشكيلها في أكياس متخصصة ، سبورانجيا.
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 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 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 البروتينات الدهنية 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 للأنزيمات على الأغشية بتنظيم نشاطها ومنع تدمير بعض الإنزيمات من قبل 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 السيتوبلازمي ما يصل إلى 20٪ من الكتلة الجافة للخلية.
في الصور الإلكترونية للمقاطع الرقيقة من البكتيريا ، يظهر الغشاء السيتوبلازمي كخيط مستمر بسمك حوالي 75 ألفًا ، يتكون 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 دهنية 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 الانغابات 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 ، على سبيل المقارنة مع حبيبات البلاستيدات الخضراء ، تسمى مكدسات الثايلاكويد. في هذه الأغشية ، والتي غالبًا ما تملأ معظم السيتوبلازم للخلية البكتيرية ، يتم تحديد الأصباغ (الكلوروفيل الجرثومي والكاروتينات) والإنزيمات (السيتوكرومات) التي 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 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 الخلايا البكتيرية ، 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 ارتفاع ، يتشكل الجليد من 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. إنهم ينتجون بروتينًا خاصًا في أغشية الخلايا يسمح لهم بربط الماء بطريقة فريدة ، مما يعزز تكوين الجليد.
وجد الباحثون أن سلالات معينة من البكتيريا التي تسبب حب 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 في البشرة المعرضة لحب 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 على بكتيريا 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.
