ما حتی نمی توانیم تصور کنیم که چه تعداد میکروارگانیسم دائماً ما را احاطه کرده اند. با در دست گرفتن نرده اتوبوس، تا به حال حدود صد هزار باکتری روی دست خود کاشته‌اید؛ با رفتن به توالت عمومی، دوباره با این میکروارگانیسم‌ها به خودتان پاداش داده‌اید. باکتری ها همیشه و همه جا انسان را همراهی می کنند. اما نیازی به واکنش منفی به این کلمه نیست، زیرا باکتری ها نه تنها بیماری زا هستند، بلکه برای بدن نیز مفید هستند.

دانشمندان وقتی متوجه شدند که برخی از باکتری ها ظاهر خود را برای حدود یک میلیارد سال حفظ کرده اند بسیار شگفت زده شدند. چنین میکروارگانیسم هایی حتی با یک خودروی فولکس واگن مقایسه شدند - ظاهر یکی از مدل های آنها به مدت 40 سال تغییر نکرده است و شکل ایده آلی دارد.

باکتری ها جزو اولین باکتری هایی بودند که بر روی زمین ظاهر شدند، بنابراین می توان آنها را به شایستگی جگر دراز نامید. یک واقعیت جالب این است که این سلول ها هسته تشکیل شده ندارند و به همین دلیل است که تا به امروز توجه زیادی را به ساختار خود جلب می کنند.

باکتری ها چیست؟

باکتری ها موجودات میکروسکوپی با منشا گیاهی هستند. ساختار یک سلول باکتریایی (جدول، نمودارها برای درک واضح انواع این سلول ها وجود دارد) به هدف آن بستگی دارد.

این سلول ها در همه جا وجود دارند زیرا می توانند به سرعت تکثیر شوند. شواهد علمی وجود دارد که نشان می دهد تنها در شش ساعت یک سلول می تواند فرزندانی از 250 هزار باکتری تولید کند. این موجودات تک سلولی انواع مختلفی دارند که شکل آنها متفاوت است.

باکتری ها ارگانیسم های بسیار سرسختی هستند، هاگ های آنها می توانند توانایی زندگی را برای 30-40 سال حفظ کنند. این هاگ ها با وزش باد، جریان آب و وسایل دیگر منتقل می شوند. زنده ماندن تا دمای 100 درجه و با یخبندان خفیف حفظ می شود. و با این حال، یک سلول باکتری چه ساختاری دارد؟ جدول اجزای اصلی باکتری ها را شرح می دهد؛ عملکرد سایر اندامک ها در زیر مشخص شده است.

باکتری های کروی (کوکسی).

آنها ماهیت بیماری زا هستند. کوکی ها بسته به محل قرارگیری آنها در یکدیگر به گروه هایی تقسیم می شوند:

• میکروکوکس (کوچک). تقسیم در یک صفحه اتفاق می افتد. چیدمان در یک نظم تک آشفته. آنها از ترکیبات آلی آماده تغذیه می کنند، اما به موجودات دیگر (ساپروفیت ها) وابسته نیستند.
• Diplococci (دوگانه). آنها در همان صفحه مانند میکروکوکس ها تقسیم می شوند، اما سلول های جفتی را تشکیل می دهند. از نظر ظاهری شبیه لوبیا یا نیزه هستند.
• استرپتوکوک (به شکل زنجیره ای). تقسیم یکسان است، اما سلول ها به یکدیگر متصل هستند و شبیه مهره ها هستند.
• استافیلوکوک ( خوشه انگور ). این گونه در چندین صفحه تقسیم می شود و خوشه ای از سلول های انگور مانند تولید می کند.
• تتراکوکی (چهار). سلول ها به دو صفحه عمود تقسیم می شوند و تترادها را تشکیل می دهند.
• سارکیناس (رباط). این سلول ها به سه صفحه تقسیم می شوند که متقابلاً بر یکدیگر عمود هستند. علاوه بر این، از نظر ظاهری شبیه کیسه ها یا عدل هایی هستند که از افراد زیادی با تعداد زوج تشکیل شده است.

باکتری های استوانه ای (میله ای).

میله هایی که هاگ تشکیل می دهند به کلستریدیا و باسیل تقسیم می شوند. از نظر اندازه، این باکتری ها کوتاه و بسیار کوتاه هستند. قسمت های انتهایی چوب ها گرد، ضخیم یا بریده می شوند. بسته به محل باکتری، چندین گروه متمایز می شوند: تک، دیپلو و استرپتو باکتری.

باکتری های مارپیچی شکل (پیچیده).

این سلول های میکروسکوپی دو نوع هستند:

• ویبریوها (با یک خم یا به طور کلی مستقیم).
• اسپیرلا (در اندازه بزرگ، اما تعداد کمی فر).

باکتری های رشته ای دو گروه از این اشکال وجود دارد:

• رشته های موقت
• رشته های دائمی

ویژگی های ساختاری یک سلول باکتریایی این است که در طول مدت وجود خود قادر به تغییر شکل است، اما پلی مورفیسم ارثی نیست. عوامل مختلفی در طول متابولیسم در بدن روی سلول اثر می گذارد که در نتیجه تغییرات کمی در ظاهر آن مشاهده می شود. اما به محض اینکه عملکرد خارجی متوقف شود، سلول تصویر قبلی خود را خواهد گرفت. ویژگی های ساختاری یک سلول باکتریایی را می توان با بررسی آن با استفاده از میکروسکوپ آشکار کرد.

ساختار یک سلول باکتری، غشاء

پوسته شکل سلول را می دهد و حفظ می کند و از اجزای داخلی در برابر آسیب محافظت می کند. به دلیل نفوذپذیری ناقص، همه مواد نمی توانند وارد سلول شوند، که باعث تبادل ساختارهای کم و مولکولی بالا بین محیط خارجی و خود سلول می شود. واکنش های شیمیایی مختلفی نیز در دیوار رخ می دهد. با استفاده از یک میکروسکوپ الکترونی، مطالعه ساختار دقیق یک سلول باکتری دشوار نیست.

پایه پوسته حاوی پلیمر مورئین است. باکتری های گرم مثبت دارای اسکلت تک لایه ای متشکل از مورئین هستند. در اینجا مجتمع های پلی ساکارید و لیپوپروتئین، فسفات ها وجود دارد. در سلول های گرم منفی، اسکلت مورئین دارای لایه های زیادی است. لایه بیرونی مجاور دیواره سلولی غشای سیتوپلاسمی است. همچنین دارای لایه های خاصی است که حاوی پروتئین با لیپید است. وظیفه اصلی غشای سیتوپلاسمی کنترل نفوذ مواد به داخل سلول و حذف آنها (سد اسمزی) است. این یک عملکرد بسیار مهم برای سلول ها است، زیرا به محافظت از سلول ها کمک می کند.

ترکیب سیتوپلاسم

ماده نیمه مایع زنده ای که حفره سلولی را پر می کند سیتوپلاسم نامیده می شود. سلول باکتری حاوی مقدار زیادی پروتئین و منبعی از مواد مغذی (چربی و مواد مشابه چربی) است. عکسی که در حین بررسی میکروسکوپی گرفته شده است به وضوح قسمت های تشکیل دهنده داخل سیتوپلاسم را نشان می دهد. ترکیب اصلی شامل ریبوزوم هایی است که به ترتیب آشفته و در تعداد زیاد مرتب شده اند. همچنین حاوی مزوزوم های حاوی آنزیم های ردوکس است. با توجه به آنها، سلول انرژی می گیرد. هسته به شکل یک ماده هسته ای واقع در اجسام کروماتین ارائه می شود.

عملکرد ریبوزوم ها در سلول ها

ریبوزوم ها از زیر واحدهای (2) تشکیل شده و نوکلئوپروتئین هستند. این عناصر تشکیل دهنده با اتصال به یکدیگر، پلی زوم یا پلی ریبوزوم می سازند. وظیفه اصلی این ترکیبات سنتز پروتئین است که بر اساس اطلاعات ژنتیکی اتفاق می افتد. نرخ رسوب 70S.

ویژگی های هسته باکتری

ماده ژنتیکی (DNA) در هسته تشکیل نشده (نوکلوئید) قرار دارد. این هسته در چندین مکان در سیتوپلاسم قرار دارد و یک پوسته شل است. باکتری هایی که چنین هسته ای دارند پروکاریوت نامیده می شوند. دستگاه هسته ای فاقد غشاء، هسته و مجموعه ای از کروموزوم ها است. و اسید دئوکسی ریبونوکلئیک در آن در بسته های فیبریل قرار دارد. نمودار ساختار یک سلول باکتریایی ساختار دستگاه هسته ای را با جزئیات نشان می دهد.

تحت شرایط خاص، باکتری ها ممکن است غشاهای موسیلاژینی ایجاد کنند. در نتیجه یک کپسول تشکیل می شود. اگر مخاط بسیار قوی باشد، باکتری به zooglea (توده مخاطی عمومی) تبدیل می شود.

کپسول سلول های باکتریایی

ساختار سلول باکتری دارای یک ویژگی است - وجود یک کپسول محافظ متشکل از پلی ساکاریدها یا گلیکوپروتئین ها. گاهی اوقات این کپسول ها از پلی پپتید یا فیبر تشکیل شده اند. در بالای غشای سلولی قرار دارد. ضخامت کپسول می تواند ضخیم یا نازک باشد. شکل گیری آن به دلیل شرایطی است که سلول در آن قرار می گیرد. خاصیت اصلی کپسول محافظت از باکتری ها در برابر خشک شدن است.

علاوه بر کپسول محافظ، ساختار سلول باکتری توانایی حرکتی آن را نیز فراهم می کند.

تاژک روی سلول های باکتریایی

تاژک ها عناصر اضافی هستند که حرکت سلول را انجام می دهند. آنها به شکل نخ هایی با طول های مختلف ارائه می شوند که از فلاژلین تشکیل شده است. این پروتئینی است که توانایی انقباض دارد.

ترکیب تاژک سه جزئی (رشته، قلاب، بدن پایه) است. بسته به اتصال و محل آنها، چندین گروه از باکتری های متحرک شناسایی شده اند:

• Monotrichs (این سلول ها دارای 1 تاژک هستند که به صورت قطبی قرار دارند).
• Lophotrichs (تاژک به شکل یک بسته نرم افزاری در یک انتهای سلول).
• آمفیتریشی (تفت در دو انتها).

حقایق جالب زیادی در مورد باکتری ها وجود دارد. بنابراین، مدتهاست ثابت شده است که تلفن همراه دارای تعداد زیادی از این سلولها است، حتی روی صندلی توالت نیز تعداد کمتری از آنها وجود دارد. سایر باکتری ها به ما اجازه می دهند تا زندگی با کیفیتی داشته باشیم - غذا بخوریم، فعالیت های خاصی انجام دهیم و بدن خود را بدون مشکل از محصولات تجزیه مواد مغذی رها کنیم. باکتری ها واقعاً متنوع هستند، عملکرد آنها چند وجهی است، اما ما نباید تأثیر آسیب شناختی آنها را بر بدن فراموش کنیم، بنابراین مهم است که بهداشت خود و تمیزی اطرافمان را کنترل کنیم.

علم مدرن در طول قرون گذشته پیشرفت فوق العاده ای داشته است. با این حال، برخی از اسرار هنوز ذهن دانشمندان برجسته را به هیجان می آورد.

امروزه پاسخ این سوال مبرم پیدا نشده است - چند نوع باکتری در سیاره عظیم ما وجود دارد؟

باکتری- ارگانیسمی با یک سازمان درونی منحصر به فرد، که با تمام فرآیندهای مشخصه موجودات زنده مشخص می شود. سلول باکتری دارای ویژگی های شگفت انگیز بسیاری است که یکی از آنها تنوع شکل آن است.

یک سلول باکتری می تواند کروی، میله ای شکل، مکعبی یا ستاره ای شکل باشد. علاوه بر این، باکتری ها کمی خم شده و یا انواع فرها را تشکیل می دهند.

شکل سلولی نقش مهمی در عملکرد صحیح یک میکروارگانیسم ایفا می کند، زیرا می تواند بر توانایی باکتری برای اتصال به سطوح دیگر، بدست آوردن مواد لازم و حرکت در اطراف تأثیر بگذارد.

حداقل اندازه سلول معمولاً 0.5 میکرومتر است، اما در موارد استثنایی اندازه باکتری می تواند به 5.0 میکرومتر برسد.

ساختار سلول هر باکتری کاملاً مرتب است. ساختار آن به طور قابل توجهی با ساختار سلول های دیگر مانند گیاهان و حیوانات متفاوت است. سلول های همه انواع باکتری ها دارای عناصری مانند: هسته متمایز، غشاهای داخل سلولی، میتوکندری، لیزوزوم نیستند.

باکتری ها دارای اجزای ساختاری خاصی هستند - دائمی و غیر دائمی.

اجزای دائمی عبارتند از: غشای سیتوپلاسمی (پلاسمولما)، دیواره سلولی، نوکلوئید، سیتوپلاسم. ساختارهای غیر دائمی عبارتند از: کپسول، تاژک، پلاسمید، پیلی، پرز، فیمبریا، هاگ.

غشای سیتوپلاسمی

هر باکتری توسط یک غشای سیتوپلاسمی (پلاسمولما) احاطه شده است که شامل 3 لایه است. غشاء حاوی گلوبولین هایی است که وظیفه انتقال انتخابی مواد مختلف به داخل سلول را بر عهده دارند.

پلاسمالما همچنین وظایف مهم زیر را انجام می دهد:

• مکانیکی- عملکرد مستقل باکتری و تمام عناصر ساختاری را تضمین می کند.
• گیرنده- پروتئین های واقع در پلاسمالما به عنوان گیرنده عمل می کنند، یعنی به سلول کمک می کنند سیگنال های مختلف را درک کنند.
• انرژی- برخی از پروتئین ها وظیفه انتقال انرژی را بر عهده دارند.

اختلال در عملکرد پلاسمالما منجر به این واقعیت می شود که باکتری از بین می رود و می میرد.

دیواره سلولی

یک جزء ساختاری منحصر به فرد برای سلول های باکتریایی دیواره سلولی است. این یک غشای سفت و نفوذپذیر است که به عنوان یک جزء مهم از اسکلت ساختاری سلول عمل می کند. در قسمت بیرونی غشای سیتوپلاسمی قرار دارد.

دیواره سلولی محافظت می کند و همچنین به سلول شکل دائمی می دهد. سطح آن با هاگ های متعددی پوشیده شده است که به مواد لازم اجازه ورود و حذف محصولات پوسیدگی را از میکروارگانیسم می دهد.

محافظت از اجزای داخلی در برابر فشار اسمزی و مکانیکی از دیگر وظایف دیوار است. نقش مهمی در کنترل تقسیم سلولی و توزیع خصوصیات ارثی درون آن ایفا می کند. حاوی پپتیدوگلیکان است که به سلول ویژگی های ایمونوبیولوژیکی ارزشمندی می دهد.

ضخامت دیواره سلولی از 0.01 تا 0.04 میکرومتر متغیر است. با افزایش سن، باکتری ها رشد می کنند و مقدار موادی که از آن ساخته می شود، بر این اساس افزایش می یابد.

نوکلوئید

نوکلوئیدیک پروکاریوت است که تمام اطلاعات ارثی یک سلول باکتری در آن ذخیره می شود. نوکلوئید در قسمت مرکزی باکتری قرار دارد. خواص آن معادل هسته است.

نوکلوئید یک مولکول DNA است که در یک حلقه بسته شده است. طول مولکول 1 میلی متر و حجم اطلاعات حدود 1000 ویژگی است.

نوکلوئید حامل اصلی مواد در مورد خواص باکتری و عامل اصلی در انتقال این خواص به فرزندان است. نوکلوئید موجود در سلول های باکتری دارای هسته، غشاء یا پروتئین های اساسی نیست.

سیتوپلاسم

سیتوپلاسم- محلول آبی حاوی اجزای زیر: ترکیبات معدنی، مواد مغذی، پروتئین ها، کربوهیدرات ها و لیپیدها. نسبت این مواد به سن و نوع باکتری بستگی دارد.

سیتوپلاسم شامل اجزای ساختاری مختلفی است: ریبوزوم ها، گرانول ها و مزوزوم ها.

• ریبوزوم ها مسئول سنتز پروتئین هستند. ترکیب شیمیایی آنها شامل مولکول های RNA و پروتئین است.
• مزوزوم ها در تشکیل هاگ و تولید مثل سلولی نقش دارند. آنها می توانند به شکل حباب، حلقه یا لوله باشند.
• گرانول ها به عنوان منبع انرژی اضافی برای سلول های باکتریایی عمل می کنند. این عناصر در اشکال مختلف وجود دارند. آنها حاوی پلی ساکارید، نشاسته و قطرات چربی هستند.

کپسول

کپسولیک ساختار مخاطی است که محکم به دیواره سلولی متصل است. با بررسی آن در زیر میکروسکوپ نوری، می توانید ببینید که کپسول سلول را در بر گرفته و مرزهای بیرونی آن دارای یک کانتور کاملاً مشخص است. در یک سلول باکتریایی، کپسول به عنوان یک سد محافظ در برابر فاژها (ویروس ها) عمل می کند.

هنگامی که شرایط محیطی تهاجمی می شود، باکتری ها یک کپسول تشکیل می دهند. این کپسول عمدتاً شامل پلی ساکاریدها است و در موارد خاص ممکن است حاوی فیبر، گلیکوپروتئین و پلی پپتید باشد.

وظایف اصلی کپسول:

• • چسبندگی به سلول های بدن انسان به عنوان مثال، استرپتوکوک ها به مینای دندان می چسبند و در اتحاد با سایر میکروب ها، ظاهر پوسیدگی را تحریک می کنند.
  • حفاظت از شرایط محیطی منفی: مواد سمی، آسیب مکانیکی، افزایش سطح اکسیژن؛
  • مشارکت در متابولیسم آب (حفاظت از سلول در برابر خشک شدن)؛
  • ایجاد یک سد اسمزی اضافی

کپسول 2 لایه تشکیل می دهد:

• داخلی - بخشی از لایه سیتوپلاسم؛
• خارجی - نتیجه عملکرد دفعی باکتری است.

طبقه بندی بر اساس ویژگی های ساختاری کپسول ها است. آن ها هستند:

• طبیعی؛
• کپسول های پیچیده؛
• با فیبریل های مخطط؛
• کپسول های متناوب

برخی از باکتری ها نیز یک میکروکپسول تشکیل می دهند که یک ساختار مخاطی است. یک میکروکپسول را فقط می توان با میکروسکوپ الکترونی شناسایی کرد، زیرا ضخامت این عنصر تنها 0.2 میکرون یا حتی کمتر است.

تاژک

اکثر باکتری ها دارای ساختارهای سطح سلولی هستند که حرکت و حرکت آن را تضمین می کند - تاژک. اینها فرآیندهای طولانی به شکل یک مارپیچ چپ دست هستند که از فلاژلین (پروتئین انقباضی) ساخته شده است.

عملکرد اصلی تاژک ها این است که به باکتری ها اجازه می دهند در یک محیط مایع در جستجوی شرایط مطلوب تر حرکت کنند. تعداد تاژک ها در یک سلول می تواند متفاوت باشد: از یک تا چند تاژک، تاژک در تمام سطح سلول یا فقط در یکی از قطب های آن.

انواع مختلفی از باکتری ها بسته به تعداد تاژک های موجود در آنها وجود دارد:

• مونوتریکس ها- آنها فقط یک تاژک دارند.
• Lophotrichs- تعداد مشخصی تاژک در یک انتهای باکتری وجود داشته باشد.
• آمفیتری- با وجود تاژک در قطب های مخالف قطب مشخص می شود.
• پریتریکوس- تاژک ها در تمام سطح باکتری قرار دارند و با حرکت آهسته و صاف مشخص می شوند.
• دهلیز- تاژک ها وجود ندارند.

تاژک ها با انجام حرکات چرخشی فعالیت حرکتی را انجام می دهند. اگر باکتری ها تاژک نداشته باشند، با استفاده از مخاط روی سطح سلول، همچنان می توانند حرکت کنند، یا بهتر بگوییم بلغزند.

پلاسمیدها

پلاسمیدها مولکولهای کوچک و متحرک DNA هستند که از فاکتورهای کروموزومی وراثت جدا هستند. این اجزا معمولا حاوی مواد ژنتیکی هستند که باکتری ها را در برابر آنتی بیوتیک ها مقاوم می کند.

آنها می توانند خواص خود را از یک میکروارگانیسم به میکروارگانیسم دیگر منتقل کنند. علیرغم تمام ویژگی های پلاسمیدها، به عنوان عناصر مهم برای زندگی یک سلول باکتری عمل نمی کنند.

پیلی، پرز، فیمبریا

این ساختارها بر روی سطوح باکتری ها قرار دارند. در هر سلول از دو واحد تا چند هزار واحد وجود دارد. هم سلول متحرک باکتری و هم سلول غیر متحرک دارای این عناصر ساختاری هستند، زیرا هیچ تأثیری بر توانایی حرکت ندارند.

از نظر کمی، پیلی به چند صد در هر باکتری می رسد. پیلی وجود دارد که مسئول تغذیه، متابولیسم آب-نمک و همچنین پیلی مزدوج (جنسی) است.

پرزها با شکل استوانه ای توخالی مشخص می شوند. از طریق این ساختارها است که ویروس ها به باکتری نفوذ می کنند.

پرزها جزء ضروری باکتری ها در نظر گرفته نمی شوند، زیرا فرآیند تقسیم و رشد می تواند بدون آنها با موفقیت انجام شود.

فیمبریاها معمولاً در یک انتهای سلول قرار دارند. این ساختارها به میکروارگانیسم اجازه می دهد تا در بافت های بدن تثبیت شود. برخی از فیمبریاها پروتئین های خاصی دارند که با انتهای گیرنده سلول ها تماس می گیرند.

فیمبریاها با تاژک‌ها تفاوت دارند زیرا ضخیم‌تر و کوتاه‌تر هستند و همچنین عملکرد حرکت را انجام نمی‌دهند.

جنجال - جدال سرسختانه

اسپورها در صورت دستکاری منفی فیزیکی یا شیمیایی باکتری (در نتیجه خشک شدن یا کمبود مواد مغذی) تشکیل می شوند. آنها در اندازه هاگ متفاوت هستند، زیرا می توانند در سلول های مختلف کاملاً متفاوت باشند. شکل هاگ ها نیز متفاوت است - آنها بیضی یا کروی هستند.

بر اساس محل قرارگیری هاگ در سلول، هاگ ها به موارد زیر تقسیم می شوند:

• مرکزی - موقعیت آنها در مرکز، مانند باسیل سیاه زخم؛
• زیر ترمینال - در انتهای چوب قرار دارد و شکل یک چماق را می دهد (برای عامل ایجاد کننده گانگرن گازی).

در یک محیط مساعد، چرخه زندگی اسپور شامل مراحل زیر است:

• مرحله مقدماتی؛
• مرحله فعال سازی؛
• مرحله شروع؛
• مرحله جوانه زنی

هاگ ها با نشاط خاص خود متمایز می شوند که به لطف پوسته آنها به دست می آید. این چند لایه است و عمدتاً از پروتئین تشکیل شده است. افزایش ایمنی اسپورها در برابر شرایط منفی و تأثیرات خارجی دقیقاً به لطف پروتئین ها تضمین می شود.

ساختار سلولی باکتریایی

ساختار باکتری ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی سلول های کامل و بخش های فوق نازک آنها به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است. یک سلول باکتری از دیواره سلولی، غشای سیتوپلاسمی، سیتوپلاسم با انکلوژن و هسته ای به نام نوکلوئید تشکیل شده است. ساختارهای اضافی وجود دارد: کپسول، میکروکپسول، مخاط، تاژک، پیلی (شکل 1). برخی از باکتری ها در شرایط نامساعد قادر به تشکیل هاگ هستند.

دیواره سلولی -ساختاری قوی و الاستیک که به باکتری شکل خاصی می‌دهد و همراه با غشای سیتوپلاسمی زیرین، فشار اسمزی بالا در سلول باکتری را «محدود می‌کند». در فرآیند تقسیم سلولی و انتقال متابولیت ها نقش دارد. ضخیم ترین دیواره سلولی در باکتری های گرم مثبت یافت می شود (شکل 1). بنابراین، اگر ضخامت دیواره سلولی باکتری های گرم منفی حدود 15-20 نانومتر باشد، در باکتری های گرم مثبت می تواند به 50 نانومتر یا بیشتر برسد. دیواره سلولی باکتری های گرم مثبت حاوی مقدار کمی پلی ساکارید، لیپید و پروتئین است.

جزء اصلی دیواره سلولی این باکتری ها چند لایه است پپتیدوگلیکان(مورئین، موکوپپتید)، که 40-90٪ جرم دیواره سلولی را تشکیل می دهد.

نوکلوئید مزوزوم ولوتین

برنج. 1. ساختار یک سلول باکتریایی.

اسیدهای تیکوئیک (از یونانی. تیچوس -دیوار)، که مولکول های آن زنجیره ای از 8-50 گلیسرول و باقی مانده های ریبیتول هستند که توسط پل های فسفات به هم متصل شده اند. شکل و قدرت باکتری ها توسط ساختار فیبری سفت و سخت پپتیدوگلیکان داده می شود که چند لایه است و با پپتیدها پیوند متقابل دارد. پپتیدوگلیکان توسط مولکول های موازی گلیکان که از باقی مانده های تکرار شونده تشکیل شده است نشان داده می شود. ن-استیل گلوکزامین و ناسید استیل مورامیک که توسط یک پیوند گلیکوزیدی نوع P متصل شده است (1 -> 4).

لیزوزیم که یک استیل مورامیداز است، این پیوندها را می شکند. مولکول های گلیکان توسط یک پیوند متقابل پپتیدی به هم متصل می شوند. از این رو نام این پلیمر - پپتیدوگلیکان است. اساس پیوند پپتیدی پپتیدوگلیکان در باکتری های گرم منفی، تتراپپتیدهای متشکل از متناوب هستند. L-و D-آمینو اسید.

U E. coliزنجیره های پپتیدی از طریق به یکدیگر متصل می شوند د-آلانین یک زنجیره و مزودیامینوپیملیک اسید از زنجیره دیگر.

ترکیب و ساختار قسمت پپتیدی پپتیدوگلیکان در باکتری های گرم منفی بر خلاف پپتیدوگلیکان باکتری های گرم مثبت که اسیدهای آمینه آن ممکن است در ترکیب و توالی متفاوت باشد، پایدار است. تتراپپتیدها در اینجا توسط زنجیره های پلی پپتیدی از 5 باقیمانده گلیسین به یکدیگر متصل می شوند. باکتری های گرم مثبت اغلب حاوی لیزین به جای مزودیامینوپیملیک اسید هستند. فسفولیپید

برنج. 2. ساختار ساختارهای سطحی باکتری های گرم مثبت (گرم +) و گرم منفی (گرم").

عناصر گلیکان (استیل گلوکوزامین و اسید استیل مورامیک) و اسیدهای آمینه تتراپپتیدی (اسیدهای مزودیامینوپیمیک و ال-گلوتامیک، D-آلانین) از ویژگی های بارز باکتری ها هستند، زیرا آنها و D-ایزومرهای اسیدهای آمینه در حیوانات و انسان ها وجود ندارند.

توانایی باکتری های گرم مثبت در حفظ بنفشه جنتین در ترکیب با ید هنگام رنگ آمیزی با استفاده از رنگ آمیزی گرم (رنگ آبی-بنفش باکتری ها) با خاصیت پپتیدوگلیکان چند لایه برای تعامل با رنگ مرتبط است. علاوه بر این، درمان بعدی اسمیر باکتریایی با الکل باعث باریک شدن منافذ در پپتیدوگلیکان و در نتیجه حفظ رنگ در دیواره سلولی می شود. پس از قرار گرفتن در معرض الکل، باکتری های گرم منفی رنگ خود را از دست می دهند، تغییر رنگ می دهند و هنگامی که با سرخابی درمان می شوند، قرمز می شوند. این به دلیل مقدار کمتر پپتیدوگلیکان (5-10٪ از توده دیواره سلولی) است.

دیواره سلولی باکتری های گرم منفی حاوی غشای خارجی،از طریق لیپوپروتئین به لایه زیرین پپتیدوگلیکان متصل می شود (شکل 2). غشای خارجی یک ساختار سه لایه مواج است، شبیه به غشای داخلی که سیتوپلاسمی نامیده می شود. جزء اصلی این غشاها یک لایه دو مولکولی (دوگانه) از لیپیدها است.

غشای بیرونی یک ساختار موزاییکی نامتقارن است که توسط لیپوپلی ساکاریدها، فسفولیپیدها و پروتئین ها . در سمت بیرونی آن وجود دارد لیپوپلی ساکارید(LPS)شامل سه جزء: لیپید آ،بخش اصلی یا هسته (لات. هسته -هسته)، و یک زنجیره پلی ساکارید 0 خاص که با تکرار توالی الیگوساکارید تشکیل شده است.

لیپوپلی ساکارید در غشای خارجی توسط لیپید "لنگر" می شود آ،باعث ایجاد سمیت LPS می شود که بنابراین شناسایی می شود با اندوتوکسین. تخریب باکتری ها توسط آنتی بیوتیک ها منجر به ترشح مقادیر زیادی اندوتوکسین می شود که می تواند منجر به شوک اندوتوکسیک در بیمار شود.

از چربی آهسته یا قسمت اصلی LPS جدا می شود. ثابت ترین قسمت هسته LPS کتودوکسیوکتونیک اسید (3-deoxy-g)-manno-2-octulosonic اسید است. 0 -زنجیره ای خاص که از بخش مرکزی مولکول LPS گسترش می یابد، تعیین می کند سروگروپ، سرووار (نوعی باکتری که با استفاده از سرم ایمنی شناسایی می شود) یک سویه خاص از باکتری ها بنابراین، مفهوم LPS با مفهوم 0-آنتی ژن همراه است که می تواند برای تمایز باکتری ها مورد استفاده قرار گیرد. تغییرات ژنتیکی می تواند منجر به تغییر در بیوسنتز اجزا شود LPSباکتری ها و حاصل آن L-تشکیل می دهد

پروتئین های ماتریکسغشای خارجی به گونه ای در آن نفوذ می کند که مولکول های پروتئینی نامیده می شوند پورینامی،حفره های آبدوست مرزی که آب و مولکول های کوچک با جرم نسبی تا 700 از آن عبور می کنند بین غشای بیرونی و سیتوپلاسمی یک فضای پری پلاسمیک یا پری پلاسم وجود دارد که حاوی آنزیم ها است. هنگامی که سنتز دیواره سلولی باکتری تحت تأثیر لیزوزیم، پنی سیلین، عوامل محافظ بدن و سایر ترکیبات مختل می شود، سلول هایی با شکل تغییر یافته (اغلب کروی) تشکیل می شوند: پروتوپلاست ها -باکتری هایی که به طور کامل فاقد دیواره سلولی هستند. کروپلاست -باکتری با دیواره سلولی تا حدی حفظ شده پس از حذف بازدارنده دیواره سلولی، چنین باکتری های تغییر یافته می توانند معکوس شوند، به عنوان مثال. یک دیواره سلولی کامل به دست آورد و شکل اولیه خود را بازیابی کرد.

باکتری هایی از نوع کروی یا پروتوپلاست که تحت تأثیر آنتی بیوتیک ها یا عوامل دیگر توانایی سنتز پپتیدوگلیکان را از دست داده و قادر به تولیدمثل هستند، نامیده می شوند. L شکل ها(از نام موسسه لیستر). L- اشکال نیز می توانند در نتیجه جهش ایجاد شوند. آنها سلولهای کروی و فلاسکی شکل با اندازه های مختلف از نظر اسمزی حساس هستند، از جمله آنهایی که از فیلترهای باکتریایی عبور می کنند. مقداری L- اشکال (ناپایدار)، زمانی که عاملی که منجر به تغییرات باکتری شده است حذف شود، می تواند معکوس شود، "بازگشت" به سلول اصلی باکتری است. L- اشکال می تواند توسط بسیاری از پاتوژن های بیماری های عفونی تشکیل شود.

غشای سیتوپلاسمیدر میکروسکوپ الکترونی مقاطع بسیار نازک، غشای سه لایه ای است که قسمت بیرونی سیتوپلاسم باکتری را احاطه کرده است. از نظر ساختار، شبیه پلاسمالمای سلول های حیوانی است و از لایه ای دوگانه از لیپیدها، عمدتاً فسفولیپیدها با سطح جاسازی شده و پروتئین های انتگرال تشکیل شده است که به نظر می رسد از طریق ساختار غشاء نفوذ می کنند. برخی از آنها پرمازهایی هستند که در حمل و نقل مواد نقش دارند. غشای سیتوپلاسمی یک ساختار پویا با اجزای متحرک است، بنابراین به عنوان یک ساختار سیال متحرک در نظر گرفته می شود. در تنظیم فشار اسمزی، انتقال مواد و متابولیسم انرژی سلول (به دلیل آنزیم های زنجیره انتقال الکترون، آدنوزین تری فسفاتاز و غیره) نقش دارد. با رشد بیش از حد (در مقایسه با رشد دیواره سلولی)، غشای سیتوپلاسمی شکل می گیرد invaginates - invaginations به شکل ساختارهای غشایی پیچیده پیچیده، به نام مزوزوم هاسازه های پیچ خورده کمتر پیچیده نامیده می شوند غشاهای داخل سیتوپلاسمینقش مزوزوم ها و غشاهای داخل سیتوپلاسمی به طور کامل شناخته نشده است. حتی پیشنهاد می شود که آنها مصنوع هستند که پس از آماده سازی (تثبیت) یک نمونه برای میکروسکوپ الکترونی رخ می دهد. با این وجود، اعتقاد بر این است که مشتقات غشای سیتوپلاسمی در تقسیم سلولی شرکت می کنند و انرژی برای سنتز دیواره سلولی فراهم می کنند و در ترشح مواد، اسپورزایی، یعنی شرکت می کنند. در فرآیندهایی با مصرف انرژی بالا

سیتوپلاسمبخش عمده ای از سلول باکتری را اشغال می کند و از پروتئین های محلول، اسیدهای ریبونوکلئیک، اجزاء و دانه های کوچک متعدد تشکیل شده است - ریبوزوم هامسئول سنتز (ترجمه) پروتئین ها است. ریبوزوم های باکتری دارای اندازه ای در حدود 20 نانومتر و ضریب رسوب هستند دهه 70، 3 تفاوت از 80^-ریبوزوم مشخصه سلول های یوکاریوتی. بنابراین، برخی از آنتی بیوتیک ها با اتصال به ریبوزوم های باکتری، سنتز پروتئین باکتریایی را بدون تأثیر بر سنتز پروتئین در سلول های یوکاریوتی سرکوب می کنند. ریبوزوم های باکتریایی می توانند به دو زیر واحد تقسیم شوند - 50Sو 30S . سیتوپلاسم حاوی اجزاء مختلفی به شکل گرانول های گلیکوژن، پلی ساکاریدها، پلی-پی-بوتیریک اسید و پلی فسفات ها (ولوتین) است. آنها زمانی که مواد مغذی زیادی در محیط وجود دارد تجمع می یابند و به عنوان مواد ذخیره ای برای نیازهای تغذیه و انرژی عمل می کنند. Volutin میل ترکیبی به رنگهای اساسی دارد، متاکرومازیا دارد و با استفاده از روشهای رنگ آمیزی خاص به راحتی تشخیص داده می شود. آرایش مشخصه دانه های ولوتین در باسیل دیفتری به شکل قطب های سلولی به شدت رنگ آمیزی شده آشکار می شود.

نوکلوئید - معادل هسته در باکتری ها است. در ناحیه مرکزی باکتری ها به شکل DNA دو رشته ای قرار دارد که در یک حلقه بسته شده و مانند یک توپ محکم بسته شده است. برخلاف یوکاریوت ها، هسته باکتری دارای پوشش هسته ای، هسته یا پروتئین های اساسی (هیستون) نیست. به طور معمول، یک سلول باکتری حاوی یک کروموزوم است که توسط یک مولکول DNA بسته شده در یک حلقه نشان داده می شود. اگر تقسیم مختل شود، ممکن است حاوی 4 یا بیشتر کروموزوم باشد. نوکلوئید پس از رنگ آمیزی با استفاده از روش های خاص DNA در یک میکروسکوپ نوری شناسایی می شود: Feulgen یا Romanovsky-Giemsa. در الگوهای پراش الکترونی بخش‌های بسیار نازک باکتری‌ها، نوکلوئید به‌عنوان مناطق نورانی با ساختارهای رشته‌ای و نخ مانند DNA که در نواحی خاصی به غشای سیتوپلاسمی یا مزوزوم درگیر در همانندسازی کروموزوم متصل شده‌اند، ظاهر می‌شود.

علاوه بر نوکلوئیدی که توسط یک کروموزوم نشان داده می شود، سلول باکتری حاوی فاکتورهای وراثت خارج کروموزومی است - پلاسمیدها, که حلقه های بسته کووالانسی DNA هستند.

کپسول - ساختار مخاطی با ضخامت بیش از 0.2 میکرون، به طور محکم با دیواره سلولی باکتری مرتبط است و دارای مرزهای خارجی مشخص است. کپسول در اسمیرهای اثری از مواد پاتولوژیک قابل مشاهده است. در کشت های خالص باکتریایی، کپسول کمتر تشکیل می شود. با استفاده از روش های خاص رنگ آمیزی Burri-Gins، که کنتراست منفی مواد کپسول ایجاد می کند، شناسایی می شود.

معمولاً کپسول از پلی ساکاریدها (اگزوپلی ساکاریدها) و گاهی اوقات از پلی پپتیدها برای مثال در باسیل سیاه زخم تشکیل شده است. کپسول آبدوست است و از فاگوسیتوز باکتری ها جلوگیری می کند.

بسیاری از باکتری ها تشکیل می شوند میکروکپسول -تشکیل مخاطی با ضخامت کمتر از 0.2 میکرون که فقط با میکروسکوپ الکترونی قابل تشخیص است. باید از کپسول متمایز شود لجن -اگزوپلی ساکاریدهای مخاطی که مرزهای خارجی مشخصی ندارند. اگزوپلی ساکاریدهای موکوئیدی مشخصه سویه های موکوییدی سودوموناس آئروژینوزا هستند که اغلب در خلط بیماران مبتلا به فیبروز کیستیک یافت می شوند. اگزوپلی ساکاریدهای باکتریایی در چسبندگی (چسبیدن به بسترها) نقش دارند؛ آنها همچنین نامیده می شوند. گلیکوکالیکسعلاوه بر سنتز اگزوپلی ساکاریدها توسط باکتری ها، مکانیسم دیگری برای تشکیل آنها وجود دارد: از طریق عمل آنزیم های باکتری خارج سلولی بر روی دی ساکاریدها. در نتیجه دکستران ها و لوان ها تشکیل می شوند. کپسول و مخاط از باکتری ها در برابر آسیب و خشک شدن محافظت می کند، زیرا آب دوست بودن، آب را به خوبی می چسباند و از عملکرد عوامل محافظتی ماکرو ارگانیسم ها و باکتریوفاژها جلوگیری می کند.

تاژکباکتری ها تحرک سلول باکتری را تعیین می کنند. تاژک ها رشته های نازکی هستند که از غشای سیتوپلاسمی منشا می گیرند و از خود سلول بلندتر هستند (شکل 3). ضخامت تاژک 12-20 نانومتر، طول 3-12 میکرومتر است. تعداد تاژک ها در گونه های مختلف باکتری از یک متفاوت است (تک رنگ)ویبریو وبا تا ده ها و صدها تاژک دارد که در امتداد محیط باکتری گسترش یافته اند. (پری تریک)در اشریشیا کلی، پروتئوس و غیره Lophotrichsیک دسته از تاژک ها در یک انتهای سلول وجود دارد. آمفیتریدارای یک تاژک یا دسته ای از تاژک ها در انتهای مخالف سلول. تاژک ها توسط دیسک های مخصوص به غشای سیتوپلاسمی و دیواره سلولی متصل می شوند. تاژک از یک پروتئین - فلاژلین (از naT.flagellum -تاژک)، که ویژگی آنتی ژنی دارد. زیر واحدهای فلاژلین به شکل مارپیچ پیچ خورده اند. تاژک ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی فراورده های پوشش داده شده با فلزات سنگین، یا در میکروسکوپ نوری پس از درمان با روش های خاص مبتنی بر اچ و جذب مواد مختلف که منجر به افزایش ضخامت تاژک می شود (به عنوان مثال، پس از نقره سازی) شناسایی می شوند.

برنج. 3. اشریشیا کلی. الگوی پراش الکترون (تهیه شده توسط V.S. Tyurin). 1 - تاژک، 2 - پرز، 3 - F-pili.

پرز، یا پیلی (فیمبریا)، - ساختارهای نخ مانند (شکل 3)، نازک تر و کوتاه تر (3-10 نانومتر x 0.3-10 میکرومتر) از تاژک. پیلی ها از سطح سلول گسترش یافته و از پروتئین پیلین تشکیل شده اند. فعالیت آنتی ژنی دارند. در میان پیلی ها عبارتند از: پیلی مسئول چسبندگی، یعنی. برای اتصال باکتری به سلول آسیب دیده (نوع 1 پیلی، یا نوع عمومی - پیلی معمولی)نوشید، مسئول تغذیه، متابولیسم آب نمک. جنسی (F-نوشیده) یاپیلی صرف (نوع 2 پیلی). پیلی از نوع عمومی متعدد است - چند صد در هر سلول. پیلی های جنسی توسط سلول های به اصطلاح دهنده "مرد" حاوی پلاسمیدهای قابل انتقال تشکیل می شوند. (F, R, Col).معمولاً 1-3 عدد در هر سلول وجود دارد. یکی از ویژگی های متمایز جنس پیلی تعامل با باکتریوفاژهای کروی "نر" ویژه است که به شدت روی پیلی جنسی جذب می شوند.

جنجال - جدال سرسختانه - شکل عجیبی از باکتری های سفت در حال استراحت، به عنوان مثال. باکتری هایی با نوع گرم مثبت ساختار دیواره سلولی.

اسپورها در شرایط نامساعدی برای وجود باکتری ها (خشک شدن، کمبود مواد مغذی و غیره) تشکیل می شوند. در این حالت یک هاگ در داخل یک باکتری تشکیل می شود. تشکیل هاگ به حفظ گونه کمک می کند و مانند قارچ ها روشی برای تولید مثل نیست.

باکتری های هوازی تشکیل دهنده هاگ که در آنها اندازه هاگ از قطر سلول تجاوز نمی کند گاهی اوقات نامیده می شوند باسیل هاباکتری های بی هوازی تشکیل دهنده هاگ که در آنها اندازه هاگ از قطر سلول بیشتر است و در نتیجه شکل دوکی به خود می گیرند، نامیده می شوند. کلستریدیا(لات. کلستریدیوم-دوک).

روند هاگ زایی(اسپورزایی) یک سری مراحل را طی می کند که طی آن بخشی از سیتوپلاسم و کروموزوم از هم جدا می شوند و توسط یک غشای سیتوپلاسمی احاطه شده اند. یک پروسپور تشکیل می شود، سپس یک پوسته چندلایه و با نفوذپذیری ضعیف تشکیل می شود. اسپورزایی با مصرف شدید پروسپور و سپس تشکیل پوسته هاگ اسید دی پی کولینیک و یون های کلسیم همراه است. پس از تشکیل تمام ساختارها، اسپور مقاومت حرارتی را به دست می آورد که با حضور دی پی کولینات کلسیم همراه است. هاگ زایی، شکل و محل قرارگیری هاگ ها در یک سلول (روشی) از ویژگی های گونه ای باکتری ها است که به آنها اجازه می دهد تا از یکدیگر متمایز شوند. شکل هاگ ها می تواند بیضی، کروی باشد، محل در سلول انتهایی است، یعنی. در انتهای چوب (عامل ایجاد کزاز)، ساب ترمینال - نزدیک به انتهای چوب (عوامل بیماری زای بوتولیسم، گانگرن گازی) و مرکزی (باسیل سیاه زخم).

تفاوت های اصلی بین یک سلول پروکاریوتی (باکتریایی) و یک یوکاریوتی عبارتند از: عدم وجود یک هسته تشکیل شده (یعنی غشای هسته)، عدم وجود غشای داخل سلولی، هسته، کمپلکس گلژی، لیزوزوم ها و میتوکندری.

ساختارهای اصلی یک سلول باکتریایی عبارتند از:

نوکلوئید - ماده ارثی (ژنتیکی) یک سلول باکتریایی است که توسط 1 مولکول DNA نشان داده می شود که در یک حلقه بسته شده و به صورت ابرپیچ پیچ (پیچیده شده به شکل یک توپ شل) است. طول DNA حدود 1 میلی متر است. حجم اطلاعات حدود 1000 ژن (ویژگی) است. نوکلوئید توسط یک غشاء از سیتوپلاسم جدا نمی شود.

سیتوپلاسم یک کلوئید است، یعنی. محلول آبی پروتئین ها، کربوهیدرات ها. لیپیدها، مواد معدنی حاوی ریبوزوم، آخال ها، پلاسمیدها.

بیوسنتز پروتئین روی ریبوزوم ها اتفاق می افتد. ریبوزوم های پروکاریوتی از نظر اندازه کوچکتر با یوکاریوتی ها متفاوت هستند (70 S).

آخال ها مواد مغذی ذخیره سلول باکتری و همچنین تجمع رنگدانه ها هستند. مواد مغذی ذخیره عبارتند از: گرانول های ولوتین (پلی فسفات معدنی)، گلیکوژن، گرانولوزا، نشاسته، قطرات چربی، تجمع رنگدانه، گوگرد، کلسیم. آخال ها، به عنوان یک قاعده، زمانی تشکیل می شوند که باکتری ها در محیط های مغذی غنی رشد می کنند و در طول گرسنگی ناپدید می شوند.

غشای سلولی - سیتوپلاسم را محدود می کند. از یک لایه دولایه از فسفولیپیدها و پروتئین های غشایی تعبیه شده تشکیل شده است. علاوه بر عملکردهای مانع و انتقال، CMها به عنوان مرکز فعالیت متابولیک عمل می کنند (برخلاف یک سلول یوکاریوتی). پروتئین های غشایی که مسئول انتقال مواد ضروری به داخل سلول هستند پرماز نامیده می شوند. در سطح داخلی CM مجموعه های آنزیمی وجود دارد، یعنی تجمعات منظم مولکول های آنزیمی که مسئول سنتز حامل های انرژی - مولکول های ATP هستند. CM می تواند در داخل سیتوپلاسم انواژیناسیون ایجاد کند که مزوزوم نامیده می شود. دو نوع مزوزوم وجود دارد:

سپتال - پارتیشن های عرضی را در طول تقسیم سلولی تشکیل می دهند.

جانبی - در خدمت افزایش سطح CM و افزایش سرعت فرآیندهای متابولیک است.

نوکلوئید، CP و CM یک پروتوپلاست را تشکیل می دهند.

یکی از خواص متمایز باکتری فشار اسمزی درون سلولی بسیار بالا (از 5 تا 20 اتمسفر) است که نتیجه متابولیسم شدید است. بنابراین، برای محافظت در برابر شوک اسمزی، سلول باکتری توسط یک دیواره سلولی قوی احاطه شده است.

بر اساس ساختار دیواره سلولی، همه باکتری ها به 2 گروه تقسیم می شوند: آنهایی که دیواره سلولی تک لایه دارند - گرم مثبت. داشتن دیواره سلولی دو لایه - گرم منفی. نام‌های Gram+ و Gram- پیش‌تاریخ خاص خود را دارند. در سال 1884، هانس کریستین گرام، میکروبیولوژیست دانمارکی، یک روش اصلی برای رنگ آمیزی میکروب ها ایجاد کرد، در نتیجه برخی از باکتری ها به رنگ آبی (گرم +) و برخی دیگر به رنگ قرمز (گرم-) رنگ آمیزی شدند. اساس شیمیایی برای رنگ های مختلف باکتری ها با استفاده از روش گرم نسبتاً اخیراً - حدود 35 سال پیش - کشف شد. مشخص شد که باکتری های G- و G+ ساختار دیواره سلولی متفاوتی دارند. ساختار دیواره سلولی باکتری G+. دیواره سلولی باکتری G+ بر پایه 2 پلیمر است: پپتیدوگلیکان و اسیدهای تیکوئیک. پپتیدوگلیکان یک پلیمر خطی است که در آن بقایای اسید مورامیک و استیل گلوکزامین متناوب می باشد. یک تتراپپتید (پروتئین) به صورت کووالانسی به اسید مورامیک متصل می شود. رشته های پپتیدوگلیکان از طریق پپتیدها به هم متصل می شوند و یک چارچوب قوی را تشکیل می دهند - اساس دیواره سلولی. بین رشته های پپتیدوگلیکان پلیمر دیگری وجود دارد - اسیدهای تیکوئیک (گلیسرول TK و ریبیتول TK) - پلیمری از پلی فسفات ها. اسیدهای تیکوئیک در سطح دیواره سلولی ظاهر می شوند و Ags اصلی باکتری های G+ هستند. علاوه بر این، دیواره سلولی باکتری G+ شامل ریبونوکلئات منیزیم است. دیواره باکتری G از 2 لایه تشکیل شده است: لایه داخلی توسط تک یا دو لایه پپتیدوگلیکان (لایه نازک) نشان داده شده است. لایه بیرونی از لیپوپلی ساکاریدها، لیپوپروتئین ها، پروتئین ها، فسفولیپیدها تشکیل شده است. LPS تمام باکتری های G دارای خواص سمی و تخلخل زا هستند و اندوتوکسین نامیده می شوند.

هنگامی که در معرض مواد خاصی مانند پنی سیلین قرار می گیرید، سنتز لایه پپتیدوگلیکان مختل می شود. در این حالت، یک پروتوپلاست از باکتری G+ و یک کروپلاست از باکتری G- تشکیل می شود (زیرا لایه بیرونی دیواره سلولی حفظ شده است).

تحت شرایط خاص کشت، سلول‌های فاقد دیواره سلولی توانایی رشد و تقسیم را حفظ می‌کنند و به این شکل‌ها L-forms می‌گویند. در برخی موارد، پس از حذف عامل بازدارنده سنتز دیواره سلولی، فرم های L می توانند به شکل اصلی خود تبدیل شوند.

بسیاری از باکتری ها یک ماده مخاطی متشکل از موکوپلی ساکاریدها را سنتز می کنند که در خارج از دیواره سلولی رسوب می کند و سلول باکتری را با یک غلاف مخاطی احاطه می کند. این یک کپسول است. عملکرد کپسول محافظت از باکتری ها در برابر فازوسیتوز است.

ساختارهای سطحی یک سلول باکتریایی

اندام های اتصال به بستر (چسبندگی) پیلی (فیمبریا) یا مژک هستند. آنها از غشای سلولی شروع می شوند. از پروتئین پیلین تشکیل شده است. تعداد پیلی ها می تواند به 400 عدد در هر سلول برسد.

اندام های انتقال اطلاعات ارثی F-pili یا sex-pili هستند. F-pili تنها در صورتی تشکیل می شود که سلول حاوی پلاسمید نباشد، زیرا پروتئین های F-pili توسط DNA پلاسمید کدگذاری می شوند. آنها یک لوله نازک و بلند هستند که به سلول باکتری دیگری متصل می شوند. از طریق کانال تشکیل شده، پلاسمید به سلول باکتری همسایه عبور می کند.

اندام های حرکتی - تاژک ها - رشته های مارپیچی هستند. طول آنها می تواند 10 بار یا بیشتر از قطر آنها بیشتر شود. تاژک ها از پروتئین فلاژلین تشکیل شده اند. پایه تاژک از طریق بدن پایه به غشای سلولی متصل می شود. بدن قاعده ای از یک سیستم حلقه تشکیل شده است که با چرخش، حرکت چرخشی را به تاژک منتقل می کند. بر اساس محل قرارگیری تاژک، باکتری ها به تک، لوفو، آمفی و پریتری تقسیم می شوند.

باکتری ها قدیمی ترین گروه از موجودات موجود در زمین هستند. اولین باکتری احتمالاً بیش از 3.5 میلیارد سال پیش ظاهر شد و تقریباً برای یک میلیارد سال آنها تنها موجودات زنده روی سیاره ما بودند. از آنجایی که اینها اولین نمایندگان طبیعت زنده بودند، بدن آنها ساختار بدوی داشت.

با گذشت زمان، ساختار آنها پیچیده تر شد، اما تا به امروز باکتری ها به عنوان ابتدایی ترین موجودات تک سلولی در نظر گرفته می شوند. جالب است که برخی از باکتری ها هنوز ویژگی های اولیه اجداد باستانی خود را حفظ کرده اند. این در باکتری‌هایی که در چشمه‌های گوگردی گرم و گل‌های بدون اکسیژن در کف مخازن زندگی می‌کنند، مشاهده می‌شود.

بیشتر باکتری ها بی رنگ هستند. فقط تعداد کمی بنفش یا سبز هستند. اما کلنی های بسیاری از باکتری ها رنگ روشنی دارند که در اثر انتشار یک ماده رنگی در محیط یا رنگدانه شدن سلول ها ایجاد می شود.

کاشف دنیای باکتری ها Antony Leeuwenhoek، طبیعت شناس هلندی قرن هفدهم بود، که برای اولین بار یک میکروسکوپ بزرگنمایی عالی ایجاد کرد که اجسام را 160-270 برابر بزرگنمایی می کرد.

باکتری ها به عنوان پروکاریوت ها طبقه بندی می شوند و به یک پادشاهی جداگانه - باکتری ها طبقه بندی می شوند.

فرم بدن

باکتری ها موجودات متعدد و متنوعی هستند. آنها از نظر شکل متفاوت هستند.

نام باکتری	شکل باکتری	تصویر باکتری
کوکسی		توپی شکل
باسیلوس		میله ای شکل
ویبریو		کاما شکل
اسپیریلوم		مارپیچ
استرپتوکوک ها		زنجیره ای از کوکسی ها
استافیلوکوک		خوشه های کوکسی
دیپلوکوکوس		دو باکتری گرد محصور در یک کپسول مخاطی

روش های حمل و نقل

در بین باکتری ها اشکال متحرک و بی حرکت وجود دارد. متحرک ها به دلیل انقباضات موج مانند یا با کمک تاژک ها (نخ های مارپیچ پیچ خورده) حرکت می کنند که از پروتئین خاصی به نام فلاژلین تشکیل شده است. ممکن است یک یا چند تاژک وجود داشته باشد. در برخی از باکتری ها آنها در یک انتهای سلول قرار دارند، در برخی دیگر - در دو یا در کل سطح.

اما حرکت در بسیاری از باکتری های دیگر که فاقد تاژک هستند نیز ذاتی است. بنابراین، باکتری هایی که در خارج با مخاط پوشانده شده اند، می توانند حرکت کنند.

برخی از باکتری های آب و خاک فاقد تاژک دارای واکوئل های گازی در سیتوپلاسم هستند. ممکن است 40-60 واکوئل در یک سلول وجود داشته باشد. هر یک از آنها با گاز (احتمالاً نیتروژن) پر شده است. با تنظیم مقدار گاز در واکوئل ها، باکتری های آبزی می توانند در ستون آب فرو رفته یا به سطح آن بروند و باکتری های خاک می توانند در مویرگ های خاک حرکت کنند.

زیستگاه

به دلیل سازمان دهی ساده و بی تکلفی، باکتری ها در طبیعت گسترده هستند. باکتری ها در همه جا یافت می شوند: حتی در یک قطره از خالص ترین آب چشمه، در دانه های خاک، در هوا، روی سنگ ها، در برف های قطبی، شن های بیابان، در کف اقیانوس ها، در نفت استخراج شده از اعماق زیاد، و حتی در آب چشمه های آب گرم با دمای حدود 80 درجه سانتیگراد. آنها روی گیاهان، میوه ها، حیوانات مختلف و در انسان در روده ها، حفره دهان، اندام ها و روی سطح بدن زندگی می کنند.

باکتری ها کوچک ترین و پرتعدادترین موجودات زنده هستند. به دلیل اندازه کوچک خود به راحتی در هر شکاف، شکاف یا منافذی نفوذ می کنند. بسیار مقاوم و سازگار با شرایط مختلف زندگی. آنها خشک شدن، سرمای شدید و گرم شدن تا دمای 90 درجه سانتیگراد را بدون از دست دادن قابلیت حیات خود تحمل می کنند.

عملاً هیچ مکانی روی زمین وجود ندارد که باکتری در آن یافت نشود، اما در مقادیر متفاوت. شرایط زندگی باکتری ها متفاوت است. برخی از آنها به اکسیژن اتمسفر نیاز دارند، برخی دیگر به آن نیاز ندارند و می توانند در محیطی بدون اکسیژن زندگی کنند.

در هوا: باکتری ها تا 30 کیلومتری جو بالا می روند. و بیشتر.

به خصوص تعداد زیادی از آنها در خاک وجود دارد. 1 گرم خاک می تواند حاوی صدها میلیون باکتری باشد.

در آب: در لایه های سطحی آب در مخازن باز. باکتری های مفید آبزی، بقایای آلی را معدنی می کنند.

در موجودات زنده: باکتری های بیماری زا از محیط خارجی وارد بدن می شوند، اما فقط در شرایط مساعد باعث بیماری می شوند. همزیستی در اندام های گوارشی زندگی می کند و به تجزیه و جذب غذا و سنتز ویتامین ها کمک می کند.

ساختار خارجی

سلول باکتری با یک پوسته متراکم ویژه پوشیده شده است - یک دیواره سلولی که عملکردهای محافظتی و حمایتی را انجام می دهد و همچنین به باکتری شکل دائمی و مشخصه می دهد. دیواره سلولی یک باکتری شبیه دیواره سلول گیاهی است. نفوذپذیر است: از طریق آن مواد مغذی آزادانه وارد سلول می شوند و محصولات متابولیک به محیط خارج می شوند. اغلب، باکتری ها یک لایه محافظ اضافی از مخاط در بالای دیواره سلولی تولید می کنند - یک کپسول. ضخامت کپسول می تواند چندین برابر بیشتر از قطر خود سلول باشد، اما همچنین می تواند بسیار کوچک باشد. کپسول جزء ضروری سلول نیست، بسته به شرایطی که باکتری ها در آن قرار می گیرند تشکیل می شود. از باکتری ها در برابر خشک شدن محافظت می کند.

روی سطح برخی از باکتری ها تاژک های بلند (یک، دو یا چند) یا پرزهای نازک کوتاه وجود دارد. طول تاژک می تواند چندین برابر بزرگتر از اندازه بدن باکتری باشد. باکتری ها با کمک تاژک ها و پرزها حرکت می کنند.

ساختار داخلی

در داخل سلول باکتری سیتوپلاسم متراکم و بی حرکت وجود دارد. دارای ساختار لایه ای است ، واکوئل وجود ندارد ، بنابراین پروتئین های مختلف (آنزیم ها) و مواد مغذی ذخیره در ماده خود سیتوپلاسم قرار دارند. سلول های باکتریایی هسته ندارند. یک ماده حامل اطلاعات ارثی در قسمت مرکزی سلول آنها متمرکز شده است. باکتری، - اسید نوکلئیک - DNA. اما این ماده به صورت هسته تشکیل نمی شود.

سازماندهی داخلی یک سلول باکتری پیچیده است و ویژگی های خاص خود را دارد. سیتوپلاسم توسط غشای سیتوپلاسمی از دیواره سلولی جدا می شود. در سیتوپلاسم یک ماده اصلی یا ماتریکس، ریبوزوم ها و تعداد کمی از ساختارهای غشایی وجود دارد که عملکردهای مختلفی را انجام می دهند (آنالوگ های میتوکندری، شبکه آندوپلاسمی، دستگاه گلژی). سیتوپلاسم سلول های باکتریایی اغلب حاوی گرانول هایی با اشکال و اندازه های مختلف است. گرانول ها ممکن است از ترکیباتی تشکیل شده باشند که به عنوان منبع انرژی و کربن عمل می کنند. قطرات چربی نیز در سلول باکتری یافت می شود.

در قسمت مرکزی سلول، ماده هسته ای موضعی است - DNA، که با یک غشاء از سیتوپلاسم جدا نمی شود. این یک آنالوگ هسته است - یک نوکلوئید. نوکلوئید غشاء، هسته یا مجموعه ای از کروموزوم ها ندارد.

روش های غذا خوردن

باکتری ها روش های تغذیه متفاوتی دارند. در میان آنها اتوتروف و هتروتروف وجود دارد. اتوتروف ها موجوداتی هستند که به طور مستقل قادر به تولید مواد آلی برای تغذیه خود هستند.

گیاهان به نیتروژن نیاز دارند، اما نمی توانند نیتروژن را از هوا جذب کنند. برخی از باکتری ها مولکول های نیتروژن موجود در هوا را با مولکول های دیگر ترکیب می کنند و در نتیجه موادی را به وجود می آورند که در دسترس گیاهان هستند.

این باکتری‌ها در سلول‌های ریشه‌های جوان مستقر می‌شوند که منجر به ایجاد ضخیم‌هایی روی ریشه‌ها می‌شود که به آنها گره می‌گویند. چنین گره هایی روی ریشه گیاهان خانواده حبوبات و برخی گیاهان دیگر ایجاد می شود.

ریشه ها کربوهیدرات ها را به باکتری ها می دهند و باکتری ها مواد حاوی نیتروژن را برای ریشه ها فراهم می کنند که می توانند توسط گیاه جذب شوند. زندگی مشترک آنها برای دو طرف سودمند است.

ریشه های گیاهان مواد آلی زیادی (قند، اسیدهای آمینه و غیره) ترشح می کنند که باکتری ها از آنها تغذیه می کنند. بنابراین، به خصوص بسیاری از باکتری ها در لایه خاک اطراف ریشه ها مستقر می شوند. این باکتری ها بقایای گیاه مرده را به مواد در دسترس گیاه تبدیل می کنند. این لایه خاک را ریزوسفر می نامند.

چندین فرضیه در مورد نفوذ باکتری های گره به بافت ریشه وجود دارد:

• از طریق آسیب به بافت اپیدرم و قشر مغز؛
• از طریق موهای ریشه؛
• فقط از طریق غشای سلول جوان؛
• به لطف باکتری های همراه که آنزیم های پکتینولیتیک تولید می کنند.
• به دلیل تحریک سنتز B-indoleacetic اسید از تریپتوفان، همیشه در ترشحات ریشه گیاه وجود دارد.

فرآیند ورود باکتری ندول به بافت ریشه شامل دو مرحله است:

• عفونت موهای ریشه؛
• فرآیند تشکیل ندول

در بیشتر موارد، سلول مهاجم به طور فعال تکثیر می شود، به اصطلاح رشته های عفونت را تشکیل می دهد و به شکل چنین رشته هایی به داخل بافت گیاه حرکت می کند. باکتری های ندول که از نخ عفونت بیرون می آیند به تکثیر در بافت میزبان ادامه می دهند.

سلول های گیاهی پر از سلول های تکثیر سریع باکتری های گره شروع به تقسیم سریع می کنند. اتصال یک گره جوان با ریشه یک گیاه حبوبات به لطف بسته های فیبری عروقی انجام می شود. در طول دوره عملکرد، گره ها معمولا متراکم هستند. تا زمانی که فعالیت بهینه رخ می دهد، گره ها رنگ صورتی به خود می گیرند (به لطف رنگدانه لگهموگلوبین). فقط آن دسته از باکتری هایی که حاوی لگهموگلوبین هستند قادر به تثبیت نیتروژن هستند.

باکتری های ندول ده ها و صدها کیلوگرم کود نیتروژن در هر هکتار خاک ایجاد می کنند.

متابولیسم

باکتری ها از نظر متابولیسم با یکدیگر متفاوت هستند. در برخی با مشارکت اکسیژن رخ می دهد، در برخی دیگر - بدون آن.

بیشتر باکتری ها از مواد آلی آماده تغذیه می کنند. فقط تعداد کمی از آنها (سبز آبی یا سیانوباکتری ها) قادر به ایجاد مواد آلی از مواد معدنی هستند. آنها نقش مهمی در تجمع اکسیژن در جو زمین داشتند.

باکتری ها مواد را از بیرون جذب می کنند، مولکول های خود را تکه تکه می کنند، پوسته خود را از این قسمت ها جمع می کنند و محتویات آنها را دوباره پر می کنند (به این ترتیب رشد می کنند) و مولکول های غیر ضروری را بیرون می اندازند. پوسته و غشای باکتری به آن اجازه می دهد فقط مواد لازم را جذب کند.

اگر پوسته و غشای یک باکتری کاملاً غیر قابل نفوذ بود، هیچ ماده ای وارد سلول نمی شد. اگر آنها به همه مواد نفوذ کنند، محتویات سلول با محیط - محلولی که باکتری در آن زندگی می کند - مخلوط می شود. برای زنده ماندن، باکتری ها به پوسته ای نیاز دارند که اجازه عبور مواد لازم را بدهد، اما نه مواد غیر ضروری.

این باکتری مواد مغذی واقع در نزدیکی خود را جذب می کند. بعد چه اتفاقی می افتد؟ اگر بتواند به طور مستقل حرکت کند (با حرکت دادن تاژک یا عقب راندن مخاط)، آنگاه حرکت می کند تا زمانی که مواد لازم را پیدا کند.

اگر نتواند حرکت کند، صبر می کند تا انتشار (قابلیت نفوذ مولکول های یک ماده به ضخامت مولکول های ماده دیگر) مولکول های لازم را به آن بیاورد.

باکتری ها همراه با سایر گروه های میکروارگانیسم ها، کارهای شیمیایی عظیمی را انجام می دهند. آنها با تبدیل ترکیبات مختلف انرژی و مواد مغذی لازم برای زندگی خود را دریافت می کنند. فرآیندهای متابولیک، روش های به دست آوردن انرژی و نیاز به مواد برای ساختن مواد بدن آنها در باکتری ها متنوع است.

سایر باکتری ها تمام نیازهای خود را به کربن لازم برای سنتز مواد آلی در بدن با هزینه ترکیبات معدنی برآورده می کنند. به آنها اتوتروف می گویند. باکتری های اتوتروف قادر به سنتز مواد آلی از غیر آلی هستند. از جمله آنها عبارتند از:

شیمی سنتز

استفاده از انرژی تابشی مهم ترین، اما نه تنها راه برای ایجاد مواد آلی از دی اکسید کربن و آب است. باکتری هایی شناخته شده اند که از نور خورشید به عنوان منبع انرژی برای چنین سنتزی استفاده نمی کنند، بلکه از انرژی پیوندهای شیمیایی که در سلول های موجودات زنده در طی اکسیداسیون برخی از ترکیبات معدنی - سولفید هیدروژن، گوگرد، آمونیاک، هیدروژن، اسید نیتریک، ترکیبات آهنی ایجاد می شود، استفاده می کنند. آهن و منگنز آنها از مواد آلی تشکیل شده با استفاده از این انرژی شیمیایی برای ساخت سلول های بدن خود استفاده می کنند. بنابراین، این فرآیند کموسنتز نامیده می شود.

مهم ترین گروه از میکروارگانیسم های شیمی سنتزی، باکتری های نیتریفیک کننده هستند. این باکتری ها در خاک زندگی می کنند و آمونیاک تشکیل شده در طی تجزیه باقی مانده های آلی به اسید نیتریک را اکسید می کنند. دومی با ترکیبات معدنی خاک واکنش می دهد و به نمک اسید نیتریک تبدیل می شود. این فرآیند در دو مرحله انجام می شود.

باکتری های آهن آهن آهن را به آهن اکسید تبدیل می کنند. هیدروکسید آهن حاصل ته نشین می شود و به اصطلاح سنگ آهن باتلاقی را تشکیل می دهد.

برخی از میکروارگانیسم ها به دلیل اکسیداسیون هیدروژن مولکولی وجود دارند و در نتیجه یک روش تغذیه اتوتروف را ارائه می دهند.

یکی از ویژگی‌های باکتری‌های هیدروژنی توانایی تغییر سبک زندگی هتروتروف در صورت تامین ترکیبات آلی و عدم وجود هیدروژن است.

بنابراین، شیمیواتوتروف ها اتوتروف های معمولی هستند، زیرا آنها به طور مستقل ترکیبات آلی لازم را از مواد معدنی سنتز می کنند و آنها را به صورت آماده از موجودات دیگر مانند هتروتروف ها نمی گیرند. باکتری های شیمی اتوتروف با گیاهان فوتوتروف در استقلال کامل آنها از نور به عنوان منبع انرژی تفاوت دارند.

فتوسنتز باکتریایی

برخی از باکتری های گوگرد حاوی رنگدانه (بنفش، سبز)، حاوی رنگدانه های خاص - باکتری کلروفیل ها، قادر به جذب انرژی خورشیدی هستند که با کمک آنها سولفید هیدروژن در بدن آنها شکسته شده و اتم های هیدروژن را برای بازیابی ترکیبات مربوطه آزاد می کند. این فرآیند شباهت زیادی با فتوسنتز دارد و تنها از این جهت متفاوت است که در باکتری های بنفش و سبز، دهنده هیدروژن سولفید هیدروژن (گاهی اوقات اسیدهای کربوکسیلیک) و در گیاهان سبز آب است. در هر دوی آنها جداسازی و انتقال هیدروژن به دلیل انرژی پرتوهای جذب شده خورشید انجام می شود.

این فتوسنتز باکتریایی که بدون آزاد شدن اکسیژن اتفاق می افتد، کاهش نور نامیده می شود. کاهش نور دی اکسید کربن با انتقال هیدروژن نه از آب، بلکه از سولفید هیدروژن همراه است:

6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2 О

اهمیت بیولوژیکی شیمی سنتز و فتوسنتز باکتریایی در مقیاس سیاره ای نسبتاً کم است. تنها باکتری های شیمی سنتزی نقش مهمی در روند چرخه گوگرد در طبیعت دارند. گوگرد که توسط گیاهان سبز به شکل نمک های اسید سولفوریک جذب می شود، کاهش یافته و بخشی از مولکول های پروتئین می شود. علاوه بر این، هنگامی که بقایای گیاهی و جانوری مرده توسط باکتری های پوسیده از بین می روند، گوگرد به شکل سولفید هیدروژن آزاد می شود که توسط باکتری های گوگرد به گوگرد آزاد (یا اسید سولفوریک) اکسید می شود و سولفیت هایی را در خاک تشکیل می دهد که در دسترس گیاهان است. باکتری های شیمیایی و فوتو اتوتروفیک در چرخه نیتروژن و گوگرد ضروری هستند.

هاگ زایی

اسپورها در داخل سلول باکتری تشکیل می شوند. در طی فرآیند اسپورزایی، سلول باکتری تحت تعدادی فرآیند بیوشیمیایی قرار می گیرد. مقدار آب آزاد موجود در آن کاهش و فعالیت آنزیمی کاهش می یابد. این امر مقاومت اسپورها را در برابر شرایط نامساعد محیطی (دمای بالا، غلظت نمک زیاد، خشک شدن و غیره) تضمین می کند. اسپورزایی فقط برای گروه کوچکی از باکتری ها مشخص است.

هاگ ها یک مرحله اختیاری در چرخه زندگی باکتری ها هستند. اسپورزایی فقط با کمبود مواد مغذی یا تجمع محصولات متابولیک شروع می شود. باکتری ها به شکل هاگ می توانند برای مدت طولانی غیر فعال بمانند. هاگ های باکتری می توانند در برابر جوشاندن طولانی مدت و انجماد بسیار طولانی مقاومت کنند. هنگامی که شرایط مساعد رخ می دهد، هاگ جوانه می زند و زنده می شود. اسپورهای باکتریایی سازگاری برای زنده ماندن در شرایط نامساعد هستند.

تولید مثل

باکتری ها با تقسیم یک سلول به دو تکثیر می شوند. با رسیدن به اندازه معین، باکتری به دو باکتری یکسان تقسیم می شود. سپس هر یک از آنها شروع به تغذیه می کنند، رشد می کنند، تقسیم می شوند و غیره.

پس از طویل شدن سلول، سپتوم عرضی به تدریج تشکیل می شود و سپس سلول های دختر جدا می شوند. در بسیاری از باکتری ها، تحت شرایط خاصی، پس از تقسیم، سلول ها در گروه های مشخصه به هم متصل می مانند. در این حالت بسته به جهت صفحه تقسیم و تعداد تقسیمات، اشکال مختلفی به وجود می آید. تولید مثل توسط جوانه زدن به عنوان یک استثنا در باکتری ها اتفاق می افتد.

در شرایط مساعد، تقسیم سلولی در بسیاری از باکتری ها هر 20-30 دقیقه اتفاق می افتد. با چنین تولید مثل سریع، فرزندان یک باکتری در 5 روز قادر به تشکیل توده ای هستند که می توانند تمام دریاها و اقیانوس ها را پر کنند. یک محاسبه ساده نشان می دهد که 72 نسل (720,000,000,000,000,000,000 سلول) می تواند در روز تشکیل شود. در صورت تبدیل به وزن - 4720 تن. با این حال، در طبیعت این اتفاق نمی افتد، زیرا اکثر باکتری ها به سرعت تحت تأثیر نور خورشید، خشک شدن، کمبود غذا، گرم شدن تا 65-100 درجه سانتیگراد، در نتیجه مبارزه بین گونه ها و غیره می میرند.

باکتری (1) با جذب غذای کافی، اندازه (2) افزایش می یابد و شروع به آماده شدن برای تولید مثل (تقسیم سلولی) می کند. DNA آن (در یک باکتری، مولکول DNA در یک حلقه بسته است) دو برابر می شود (باکتری یک کپی از این مولکول تولید می کند). هر دو مولکول DNA (3،4) خود را به دیواره باکتری متصل می‌یابند و با طولانی شدن باکتری، از هم دور می‌شوند (5،6). ابتدا نوکلئوتید تقسیم می شود، سپس سیتوپلاسم.

پس از واگرایی دو مولکول DNA، انقباض بر روی باکتری ظاهر می شود که به تدریج بدن باکتری را به دو قسمت تقسیم می کند که هر کدام حاوی یک مولکول DNA است (7).

این اتفاق می افتد (در Bacillus subtilis) که دو باکتری به هم می چسبند و پلی بین آنها ایجاد می شود (1،2).

جامپر DNA را از یک باکتری به باکتری دیگر منتقل می کند (3). هنگامی که در یک باکتری، مولکول های DNA در هم تنیده می شوند، در برخی مکان ها به هم می چسبند (4)، و سپس بخش هایی را مبادله می کنند (5).

نقش باکتری ها در طبیعت

مدار

باکتری ها مهمترین حلقه در چرخه کلی مواد در طبیعت هستند. گیاهان مواد آلی پیچیده ای را از دی اکسید کربن، آب و نمک های معدنی در خاک ایجاد می کنند. این مواد با قارچ های مرده، گیاهان و اجساد حیوانات به خاک باز می گردند. باکتری ها مواد پیچیده را به مواد ساده تجزیه می کنند و سپس توسط گیاهان استفاده می شود.

باکتری ها مواد آلی پیچیده گیاهان مرده و اجساد حیوانات، دفع موجودات زنده و مواد زائد مختلف را از بین می برند. با تغذیه از این مواد آلی، باکتری های ساپروفیت پوسیدگی آنها را به هوموس تبدیل می کنند. اینها نوعی نظم دهنده سیاره ما هستند. بنابراین، باکتری ها به طور فعال در چرخه مواد در طبیعت شرکت می کنند.

تشکیل خاک

از آنجایی که باکتری ها تقریباً در همه جا پراکنده شده اند و به تعداد زیادی رخ می دهند، تا حد زیادی فرآیندهای مختلفی را تعیین می کنند که در طبیعت اتفاق می افتد. در پاییز، برگ درختان و درختچه ها می ریزند، شاخه های علف های روی زمین می میرند، شاخه های پیر می ریزند و هر از گاهی تنه درختان کهنسال می ریزند. همه اینها به تدریج به هوموس تبدیل می شود. در 1 سانتی متر مکعب. لایه سطحی خاک جنگل حاوی صدها میلیون باکتری ساپروفیت خاک از چندین گونه است. این باکتری ها هوموس را به مواد معدنی مختلفی تبدیل می کنند که می تواند توسط ریشه گیاهان از خاک جذب شود.

برخی از باکتری های خاک قادر به جذب نیتروژن از هوا هستند و از آن در فرآیندهای حیاتی استفاده می کنند. این باکتری های تثبیت کننده نیتروژن به طور مستقل زندگی می کنند یا در ریشه گیاهان حبوبات مستقر می شوند. این باکتری ها با نفوذ به ریشه حبوبات باعث رشد سلول های ریشه و ایجاد گره روی آنها می شوند.

این باکتری ها ترکیبات نیتروژنی تولید می کنند که گیاهان از آنها استفاده می کنند. باکتری ها کربوهیدرات ها و نمک های معدنی را از گیاهان دریافت می کنند. بنابراین، رابطه نزدیکی بین گیاه حبوبات و باکتری ندول وجود دارد که هم برای یکی و هم برای ارگانیسم دیگر مفید است. به این پدیده همزیستی می گویند.

به لطف همزیستی با باکتری های گره، گیاهان حبوبات خاک را با نیتروژن غنی می کنند و به افزایش عملکرد کمک می کنند.

پراکندگی در طبیعت

میکروارگانیسم ها در همه جا وجود دارند. تنها استثناها دهانه های آتشفشان های فعال و مناطق کوچک در کانون بمب های اتمی منفجر شده هستند. نه دمای پایین قطب جنوب، نه جریان های جوشان آبفشان ها، نه محلول های نمک اشباع در استخرهای نمک، نه تابش شدید قله های کوه ها، و نه تابش شدید راکتورهای هسته ای در وجود و توسعه میکرو فلورا دخالت نمی کند. همه موجودات زنده دائماً با میکروارگانیسم ها در تعامل هستند و اغلب نه تنها مخزن آنها، بلکه توزیع کننده آنها نیز هستند. میکروارگانیسم ها بومی سیاره ما هستند و به طور فعال باورنکردنی ترین بسترهای طبیعی را کاوش می کنند.

میکرو فلور خاک

تعداد باکتری ها در خاک بسیار زیاد است - صدها میلیون و میلیاردها نفر در هر گرم. تعداد آنها در خاک بسیار بیشتر از آب و هوا است. تعداد کل باکتری ها در خاک تغییر می کند. تعداد باکتری ها به نوع خاک، وضعیت آنها و عمق لایه ها بستگی دارد.

بر روی سطح ذرات خاک، میکروارگانیسم ها در میکروکلونی های کوچک (هر کدام 20-100 سلول) قرار دارند. آنها اغلب در ضخامت لخته های مواد آلی، روی ریشه های گیاهان زنده و در حال مرگ، در مویرگ های نازک و توده های درونی ایجاد می شوند.

میکرو فلور خاک بسیار متنوع است. در اینجا گروه های فیزیولوژیکی مختلفی از باکتری ها وجود دارد: باکتری های گندیده، باکتری های نیتروژن، باکتری های تثبیت کننده نیتروژن، باکتری های گوگردی و غیره که در میان آنها هوازی و بی هوازی، اشکال هاگ و غیر اسپور وجود دارد. میکرو فلور یکی از عوامل تشکیل خاک است.

منطقه توسعه میکروارگانیسم ها در خاک منطقه مجاور ریشه گیاهان زنده است. به آن ریزوسفر و به مجموع میکروارگانیسم های موجود در آن میکرو فلور ریزوسفر می گویند.

میکرو فلور مخازن

آب یک محیط طبیعی است که در آن میکروارگانیسم ها در تعداد زیادی رشد می کنند. قسمت عمده آنها از خاک وارد آب می شود. عاملی که تعداد باکتری ها در آب و وجود مواد مغذی در آن را تعیین می کند. تمیزترین آب ها از چاه ها و چشمه های آرتزین است. مخازن باز و رودخانه ها از نظر باکتری بسیار غنی هستند. بیشترین تعداد باکتری در لایه های سطحی آب، نزدیک به ساحل یافت می شود. با دور شدن از ساحل و افزایش عمق، تعداد باکتری ها کاهش می یابد.

آب تمیز حاوی 100-200 باکتری در هر میلی لیتر است و آب آلوده حاوی 100-300 هزار یا بیشتر است. باکتری های زیادی در لجن پایین، به خصوص در لایه سطحی، جایی که باکتری ها یک لایه تشکیل می دهند، وجود دارد. این فیلم حاوی مقدار زیادی باکتری های گوگرد و آهن است که سولفید هیدروژن را به اسید سولفوریک اکسید می کند و در نتیجه از مرگ ماهی ها جلوگیری می کند. در گل و لای شکل های هاگ دار بیشتری وجود دارد، در حالی که اشکال غیر هاگ دار در آب غالب است.

از نظر ترکیب گونه، میکرو فلور آب مشابه میکرو فلور خاک است، اما اشکال خاصی نیز وجود دارد. میکروارگانیسم ها با از بین بردن زباله های مختلفی که وارد آب می شوند، به تدریج تصفیه بیولوژیکی آب را انجام می دهند.

میکرو فلور هوا

تعداد میکرو فلور هوا کمتر از میکرو فلور خاک و آب است. باکتری ها همراه با گرد و غبار به هوا می روند، می توانند مدتی در آنجا باقی بمانند و سپس در سطح زمین مستقر شوند و در اثر کمبود تغذیه یا تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش می میرند. تعداد میکروارگانیسم های موجود در هوا به منطقه جغرافیایی، زمین، زمان سال، آلودگی گرد و غبار و غیره بستگی دارد. هر ذره گرد و غبار حامل میکروارگانیسم ها است. بیشتر باکتری ها در هوای بالای شرکت های صنعتی هستند. هوای مناطق روستایی تمیزتر است. پاک ترین هوا در جنگل ها، کوه ها و مناطق برفی است. لایه های بالایی هوا حاوی میکروب های کمتری است. میکرو فلور هوا حاوی بسیاری از باکتری‌های رنگدانه‌دار و حاوی اسپور است که نسبت به سایرین در برابر اشعه ماوراء بنفش مقاوم‌تر هستند.

میکرو فلور بدن انسان

بدن انسان، حتی یک بدن کاملا سالم، همیشه حامل میکرو فلور است. هنگامی که بدن انسان با هوا و خاک تماس پیدا می کند، میکروارگانیسم های مختلف از جمله میکروارگانیسم های بیماری زا (باسیل های کزاز، گانگرن گازی و غیره) روی لباس و پوست می نشینند. اغلب قسمت هایی از بدن انسان آلوده است. E. coli و استافیلوکوک در دست یافت می شود. بیش از 100 نوع میکروب در حفره دهان وجود دارد. دهان با دما، رطوبت و بقایای مواد مغذی، محیطی عالی برای رشد میکروارگانیسم ها است.

معده یک واکنش اسیدی دارد، بنابراین اکثر میکروارگانیسم های موجود در آن می میرند. با شروع از روده کوچک، واکنش قلیایی می شود، یعنی. برای میکروب ها مناسب است. میکرو فلور در روده بزرگ بسیار متنوع است. هر فرد بالغ روزانه حدود 18 میلیارد باکتری را از طریق مدفوع دفع می کند. افراد بیشتر از مردم جهان.

اندام های داخلی که به محیط خارجی (مغز، قلب، کبد، مثانه و غیره) متصل نیستند، معمولاً عاری از میکروب هستند. میکروب ها فقط در هنگام بیماری وارد این اندام ها می شوند.

باکتری ها در چرخه مواد

میکروارگانیسم ها به طور کلی و باکتری ها به طور خاص نقش بزرگی در چرخه های بیولوژیکی مهم مواد روی زمین بازی می کنند و دگرگونی های شیمیایی را انجام می دهند که برای گیاهان یا حیوانات کاملاً غیرقابل دسترسی است. مراحل مختلف چرخه عناصر توسط موجودات مختلف انجام می شود. وجود هر گروه منفرد از موجودات وابسته به تبدیل شیمیایی عناصر انجام شده توسط گروه های دیگر است.

چرخه نیتروژن

تبدیل چرخه ای ترکیبات نیتروژن دار نقش اصلی را در تامین اشکال لازم نیتروژن برای موجودات بیوسفر با نیازهای تغذیه ای متفاوت ایفا می کند. بیش از 90 درصد از تثبیت نیتروژن کل به دلیل فعالیت متابولیک باکتری های خاص است.

چرخه کربن

تبدیل بیولوژیکی کربن آلی به دی اکسید کربن، همراه با کاهش اکسیژن مولکولی، نیازمند فعالیت متابولیکی مشترک میکروارگانیسم های مختلف است. بسیاری از باکتری های هوازی اکسیداسیون کامل مواد آلی را انجام می دهند. در شرایط هوازی، ترکیبات آلی ابتدا با تخمیر تجزیه می‌شوند و در صورت وجود گیرنده‌های هیدروژن معدنی (نیترات، سولفات یا CO2)، محصولات نهایی آلی تخمیر با تنفس بی‌هوازی بیشتر اکسید می‌شوند.

چرخه گوگرد

گوگرد عمدتاً به شکل سولفات های محلول یا ترکیبات گوگرد آلی احیا شده در دسترس موجودات زنده است.

چرخه آهن

برخی از بدنه های آب شیرین حاوی غلظت بالایی از نمک های آهن کاهش یافته هستند. در چنین مکان هایی، یک میکرو فلور باکتریایی خاص ایجاد می شود - باکتری آهن، که آهن کاهش یافته را اکسید می کند. آنها در تشکیل سنگ معدن آهن باتلاقی و منابع آبی غنی از نمک های آهن شرکت می کنند.

باکتری ها قدیمی ترین موجودات هستند که حدود 3.5 میلیارد سال پیش در آرکئن ظاهر شدند. آنها برای حدود 2.5 میلیارد سال بر زمین تسلط داشتند و زیست کره را تشکیل دادند و در تشکیل اتمسفر اکسیژن شرکت داشتند.

باکتری ها یکی از ساده ترین موجودات زنده (به جز ویروس ها) هستند. اعتقاد بر این است که آنها اولین موجوداتی هستند که روی زمین ظاهر شدند.