الصفحة الرئيسية > الادوات > سيتوبلازم الخلية البكتيرية. تركيب البكتيريا


سيتوبلازم الخلية البكتيرية. تركيب البكتيريا




هيكل الخلية البكتيرية

السيتوبلازم في معظم البكتيريا محاط بأغشية: جدار خلوي ، غشاء هيولي ، وطبقة محفظية (مخاطية). تشارك هذه الهياكل في عملية التمثيل الغذائي ، تدخل المنتجات الغذائية من خلال أغشية الخلايا ويتم إزالة المنتجات الأيضية. إنها تحمي الخلية من تأثير العوامل البيئية الضارة ، وتحدد إلى حد كبير الخصائص السطحية للخلية (التوتر السطحي ، والشحنة الكهربائية ، والحالة التناضحية ، وما إلى ذلك). هذه الهياكل في الخلية البكتيرية الحية في تفاعل وظيفي مستمر.

جدار الخلية. يتم فصل الخلية البكتيرية عن البيئة الخارجية بجدار خلوي. سمكها 10-20 نانومتر ، كتلتها تصل إلى 20-50٪ من كتلة الخلية. هذا نظام متعدد الوظائف معقد يحدد ثبات شكل الخلية وشحنتها السطحية وسلامتها التشريحية والقدرة على امتصاص العاثيات والمشاركة في التفاعلات المناعية والتلامس مع البيئة الخارجية والحماية من التأثيرات الخارجية المعاكسة. يتمتع جدار الخلية بمرونة وقوة كافية ، ويتحمل الضغط داخل الخلايا بمقدار 1-2 ميجا باسكال.

المكونات الرئيسية لجدار الخلية هي ببتيدوغليكان(glycopeptides ، mucopeptides ، mureins ، glycosaminopeptides) ، والتي توجد فقط في بدائيات النوى. يتكون البوليمر المتغاير الببتيدوغليكان المحدد من بقايا متناوبة من N-acetylglucosamine و N-acetylmuramic acid ، مترابطة عبر روابط β-1-4-glycosidic ، وحمض ديامينوبيمليك (DAP) ، وحمض D-glutamic ، و L- و D- ألانين في النسبة 1 : 1: 1: 1: 2. روابط الجليكوسيد والببتيد ، التي توحد الوحدات الفرعية للببتيدوغليكان ، تمنحهم بنية شبكة أو كيس جزيئي. يتم أيضًا تضمين أحماض Teichoic ، polypeptides ، عديدات السكاريد الدهنية ، والبروتينات الدهنية ، وما إلى ذلك أيضًا في شبكة مورين لجدار خلية بدائيات النوى. جدار الخلية صلب ، وهذه الخاصية هي التي تحدد شكل جدار البكتيريا. يحتوي جدار الخلية على مسام صغيرة يتم من خلالها نقل المنتجات الأيضية.

غرام وصمة عار. تنقسم معظم البكتيريا ، حسب التركيب الكيميائي ، إلى مجموعتين. تمت ملاحظة هذه الخاصية لأول مرة في عام 1884 من قبل الفيزيائي الدنماركي هـ. الجوهر هو أنه عندما تلطخ البكتيريا ببنفسج الجنطيانا (البنفسجي الكريستالي ، البنفسجي الميثيل ، إلخ) ، في بعض البكتيريا ، تشكل الصبغة مع اليود مركبًا تحتفظ به الخلايا عند معالجتها بالكحول. هذه البكتيريا ملونة باللون الأزرق البنفسجي وتسمى موجبة الجرام (Gr +). البكتيريا المشوهة هي سالبة الجرام (Gr -) ، ويتم مواجهتها بصبغة متناقضة (أرجواني). صبغة غرام تشخيصية ، ولكن فقط بدائيات النوى التي لها جدار خلوي.


يختلف التركيب والتركيب الكيميائي للبكتيريا موجبة الجرام بشكل كبير عن البكتيريا سالبة الجرام. في البكتيريا موجبة الجرام ، يكون جدار الخلية أكثر سمكًا ومتجانسًا وغير متبلور ويحتوي على الكثير من المرين المرتبط بأحماض تيكويك. في البكتيريا سالبة الجرام ، يكون جدار الخلية أرق ، ذو طبقات ، ويحتوي على القليل من المورين (5-10٪) ، وأحماض تيكويك غائبة.

الجدول 1.1 التركيب الكيميائي للبكتيريا Gr + و Gr-

من وجهة نظر العلم الحديث ، بدائيات النوى لها بنية بدائية. لكن هذا "البساطة" هو الذي يساعدهم على البقاء في أكثر الظروف غير المتوقعة. على سبيل المثال ، في مصادر كبريتيد الهيدروجين أو في مواقع التجارب النووية. قدر العلماء أن الكتلة الإجمالية لجميع الكائنات الحية الدقيقة الأرضية هي 550 مليار طن.

البكتيريا أحادية الخلية. لكن هذا لا يعني أن الخلايا البكتيرية تستسلم للخلايا الحيوانية أو النباتية. علم الأحياء الدقيقة لديه بالفعل معرفة بمئات الآلاف من أنواع الكائنات الحية الدقيقة. ومع ذلك ، يكتشف ممثلو العلوم يوميًا أنواعهم وميزاتهم الجديدة.

لا عجب أنه من أجل التطور الكامل لسطح الأرض ، يجب أن تتخذ الكائنات الحية الدقيقة مجموعة متنوعة من الأشكال:

  • الكورات - كرات.
  • العقديات - سلاسل.
  • عصيات - عصي.
  • اهتزازات - فواصل منحنية ؛
  • spirilla هي اللوالب.

يقاس حجم البكتيريا بالنانومتر والميكرومتر. متوسط ​​قيمتها 0.8 ميكرومتر. ولكن من بينها بدائيات النوى العملاقة التي تصل إلى 125 ميكرون وأكثر. العمالقة الحقيقيون بين الأقزام هم اللولبيات بطول 250 ميكرون. قارن الآن معهم حجم أصغر خلية بدائية النواة: الميكوبلازما "تنمو" قليلاً ويصل قطرها إلى 0.1-0.15 ميكرون.

تجدر الإشارة إلى أنه ليس من السهل على عمالقة البكتيريا البقاء على قيد الحياة في البيئة. من الصعب عليهم العثور على ما يكفي من العناصر الغذائية لأنفسهم لأداء وظيفتهم بنجاح. لكن من ناحية أخرى ، فهي ليست فريسة سهلة للبكتيريا المفترسة التي تتغذى على نظيراتها - الكائنات الحية الدقيقة وحيدة الخلية ، التي "تتدفق" وتتغذى عليها.

التركيب الخارجي للبكتيريا

جدار الخلية

  • جدار الخلية للخلية البكتيرية هو حمايتها ودعمها. يعطي الكائن الدقيق شكله المحدد.
  • جدار الخلية قابل للاختراق. تمر العناصر الغذائية من خلاله إلى الداخل وتخرج المنتجات الأيضية (التمثيل الغذائي).
  • تنتج بعض أنواع البكتيريا مخاطًا خاصًا يشبه كبسولة تحميها من الجفاف.
  • تحتوي بعض الخلايا على سوط (واحد أو أكثر) أو زغابات تساعدها على الحركة.
  • الخلايا البكتيرية التي تتحول إلى اللون الوردي على صبغة جرام ( غرام سلبي) ، جدار الخلية أرق ومتعدد الطبقات. يتم إطلاق الإنزيمات التي تكسر العناصر الغذائية إلى الخارج.
  • البكتيريا التي تتحول إلى اللون الأرجواني على صبغة جرام غرام إيجابي) ، جدار الخلية سميك. يتم تكسير العناصر الغذائية التي تدخل الخلية في الفضاء المحيط بالبلازما (المسافة بين جدار الخلية والغشاء السيتوبلازمي) بواسطة الإنزيمات المحللة للماء.
  • هناك العديد من المستقبلات على سطح جدار الخلية. وترتبط بهم قاتلات الخلايا - العاثيات ، والكوليسين ، والمركبات الكيميائية.
  • البروتينات الدهنية الموجودة في الجدار في بعض أنواع البكتيريا هي مستضدات تسمى السموم.
  • مع العلاج المطول بالمضادات الحيوية ولعدد من الأسباب الأخرى ، تفقد بعض الخلايا غشاءها ، لكنها تحتفظ بالقدرة على التكاثر. يكتسبون شكلًا مستديرًا - شكل L ويمكن تخزينه في جسم الإنسان لفترة طويلة (عصيات السل أو العصيات). تتمتع أشكال L غير المستقرة بالقدرة على العودة إلى شكلها الأصلي (الارتداد).

كبسولة

في ظل الظروف البيئية المعاكسة ، تشكل البكتيريا كبسولة. الكبسولة الدقيقة تلتصق بإحكام على الحائط. لا يمكن رؤيته إلا بالمجهر الإلكتروني. غالبًا ما تتشكل الكبسولة الكبيرة بواسطة الميكروبات المسببة للأمراض (المكورات الرئوية). في الالتهاب الرئوي Klebsiella ، توجد دائمًا كبسولة كبيرة.

قذيفة تشبه كبسولة

الغلاف الشبيه بالكبسولة عبارة عن تكوين مرتبط بشكل فضفاض بجدار الخلية. بفضل الإنزيمات البكتيرية ، فإن الغلاف الذي يشبه الكبسولة مغطى بالكربوهيدرات (عديدات السكاريد الخارجية) من البيئة الخارجية ، مما يضمن التصاق البكتيريا على الأسطح المختلفة ، حتى الأسطح الملساء تمامًا. على سبيل المثال ، المكورات العقدية ، التي تدخل جسم الإنسان ، قادرة على الالتصاق بالأسنان وصمامات القلب.

وظائف الكبسولة متنوعة:

  • الحماية من الظروف البيئية العدوانية ،
  • ضمان الالتصاق (الالتصاق) بالخلايا البشرية ،
  • تمتلك الكبسولة خصائص مستضدية ، لها تأثير سام عند إدخالها في كائن حي.

الأسواط

  • تحتوي بعض الخلايا البكتيرية على سوط (واحد أو أكثر) أو زغابات تساعدها على الحركة. يحتوي السوط على سوط بروتين مقلص.
  • يمكن أن يختلف عدد الأسواط - واحد ، أو مجموعة من الأسواط ، أو الأسواط في نهايات مختلفة من الخلية أو على السطح بأكمله.
  • تتم الحركة (العشوائية أو الدورانية) نتيجة للحركة الدورانية للسوط.
  • الخصائص المستضدية للسوط لها تأثير سام على المرض.
  • البكتيريا التي لا تحتوي على سوط مغطاة بالمخاط قادرة على الانزلاق. تحتوي البكتيريا المائية على فجوات بحجم 40-60 مليئة بالنيتروجين.

أنها توفر الغوص والصعود. في التربة ، تتحرك الخلية البكتيرية عبر قنوات التربة.

الشرب

  • Pili (الزغب ، fimbriae) تغطي سطح الخلايا البكتيرية. الزغابة عبارة عن خيط مجوف رفيع ملتوي حلزونيًا من طبيعة البروتين.
  • شرب العامتوفير التصاق (التصاق) بالخلايا المضيفة. عددهم ضخم ويتراوح من عدة مئات إلى عدة آلاف. من لحظة التعلق ، تبدأ أي عملية معدية.
  • مناشير الجنستشجيع نقل المادة الوراثية من المتبرع إلى المتلقي. عددهم من 1 إلى 4 لكل خلية.

تذكر الذكريات

  • يقع الغشاء السيتوبلازمي تحت جدار الخلية وهو بروتين دهني (يصل إلى 30٪ دهون وما يصل إلى 70٪ بروتينات).
  • تحتوي الخلايا البكتيرية المختلفة على تركيبة دهنية مختلفة للأغشية.
  • تؤدي بروتينات الغشاء وظائف عديدة. بروتينات وظيفيةهي عبارة عن إنزيمات يحدث بسببها تخليق مكوناتها المختلفة على الغشاء السيتوبلازمي ، إلخ.
  • يتكون الغشاء السيتوبلازمي من 3 طبقات. طبقة الفسفوليبيد المزدوجة تتخللها الجلوبيولين ، مما يضمن نقل المواد إلى الخلية البكتيرية. إذا فشلت ، تموت الخلية.
  • يشارك الغشاء السيتوبلازمي في عملية التبويض.

التركيب الداخلي للبكتيريا

السيتوبلازم

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). بمساعدة المجهر الإلكتروني ، تم الكشف عن العديد من التفاصيل المثيرة للاهتمام حول بنية الخلية.

تسمى طبقة البروتين الدهني الخارجية للبروتوبلاست البكتيري ، والتي لها خصائص فيزيائية وكيميائية خاصة ، بالغشاء السيتوبلازمي. يوجد داخل السيتوبلازم جميع الهياكل والعضيات الحيوية. يلعب الغشاء السيتوبلازمي دورًا مهمًا للغاية - فهو ينظم تدفق المواد إلى الخلية وإطلاق المنتجات الأيضية إلى الخارج. من خلال الغشاء ، يمكن أن تدخل العناصر الغذائية الخلية نتيجة لعملية كيميائية حيوية نشطة تتضمن الإنزيمات.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن الغشاء عبارة عن تخليق بعض مكونات الخلية ، وخاصة مكونات جدار الخلية والكبسولة. أخيرًا ، توجد أهم الإنزيمات (المحفزات البيولوجية) في الغشاء السيتوبلازمي. يجعل الترتيب المنظم للأنزيمات على الأغشية من الممكن تنظيم نشاطها ومنع تدمير بعض الإنزيمات من قبل الآخرين. ترتبط الريبوسومات بالغشاء ، وهي اللبنات الأساسية التي يتم تصنيع البروتين عليها. يتكون الغشاء من البروتينات الدهنية. إنه قوي بما فيه الكفاية ويمكن أن يوفر الوجود المؤقت لخلية بدون غلاف. يشكل الغشاء السيتوبلازمي ما يصل إلى 20٪ من الكتلة الجافة للخلية.

في الصور الإلكترونية للمقاطع الرقيقة من البكتيريا ، يظهر الغشاء السيتوبلازمي كخيط مستمر بسمك حوالي 75 ، يتكون من طبقة خفيفة (دهون) محاطة بين قسمين أغمق (بروتينات). يبلغ عرض كل طبقة 20-30 أ. يسمى هذا الغشاء الأولي.

حبيبات

غالبًا ما يحتوي سيتوبلازم الخلايا البكتيرية على حبيبات بأشكال وأحجام مختلفة. ومع ذلك ، لا يمكن اعتبار وجودها نوعًا من السمات الدائمة للكائن الدقيق ، وعادة ما يرتبط إلى حد كبير بالظروف الفيزيائية والكيميائية للبيئة.

تتكون العديد من شوائب السيتوبلازم من مركبات تعمل كمصدر للطاقة والكربون. تتشكل هذه المواد الاحتياطية عندما يتم إمداد الجسم بكمية كافية من العناصر الغذائية ، وعلى العكس من ذلك ، يتم استخدامها عندما يدخل الجسم في ظروف أقل ملاءمة من حيث التغذية.

في العديد من البكتيريا ، تتكون الحبيبات من النشا أو السكريات الأخرى مثل الجليكوجين والحبيبات. بعض البكتيريا ، عندما تنمو على وسط غني بالسكر ، تحتوي على قطرات من الدهون داخل الخلية. نوع آخر واسع الانتشار من الادراج الحبيبية هو فولوتين (حبيبات ميتاكروماتين). تتكون هذه الحبيبات من بولي ميتافوسفات (مادة احتياطية ، بما في ذلك بقايا حمض الفوسفوريك). يعمل Polymetaphosphate كمصدر لمجموعات الفوسفات والطاقة للجسم. تتراكم البكتيريا الفولوتين في كثير من الأحيان في ظل ظروف غذائية غير عادية ، مثل الوسط الذي لا يحتوي على الكبريت. تم العثور على قطرات الكبريت في السيتوبلازم لبعض بكتيريا الكبريت.

الميزوزومات

يوجد اتصال بين غشاء البلازما وجدار الخلية على شكل جسور - جسور. غالبًا ما يعطي الغشاء السيتوبلازمي غزوات - نتوءات 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 للميتوكوندريا.

يؤدي البعض الآخر وظائف الشبكة الإندوبلازمية أو جهاز جولجي. من خلال غزو الغشاء السيتوبلازمي ، يتم أيضًا تشكيل جهاز التمثيل الضوئي للبكتيريا. بعد غزو السيتوبلازم ، يستمر الغشاء في النمو ويشكل مداخن ، والتي ، على سبيل المقارنة مع حبيبات البلاستيدات الخضراء ، تسمى مكدسات الثايلاكويد. تحتوي هذه الأغشية ، التي غالبًا ما تملأ معظم سيتوبلازم الخلية البكتيرية ، على أصباغ (كلوروفيل جرثومي ، كاروتينات) وإنزيمات (سيتوكرومات) تقوم بعملية التمثيل الضوئي.

نوكليويد

لا تحتوي البكتيريا على نواة مثل الكائنات الحية الأعلى (حقيقيات النوى) ، ولكن لها نظيرها - "المكافئ النووي" - النواة ، وهو شكل تطوري أكثر بدائية من تنظيم المادة النووية. وهو يتألف من خيط DNA مزدوج الشريطة بطول 1.1-1.6 نانومتر ، مغلق في حلقة ، والذي يعتبر كروموسوم بكتيري واحد ، أو جينات. لا يتم تحديد النواة الموجودة في بدائيات النوى عن باقي الخلية بواسطة غشاء - فهي تفتقر إلى غشاء نووي.

تشتمل الهياكل النووية على بوليميراز الحمض النووي الريبي والبروتينات الأساسية ولا توجد هيستونات ؛ يتم تثبيت الكروموسوم على الغشاء السيتوبلازمي ، وفي البكتيريا موجبة الجرام - على الميزوزومات. يتكاثر الكروموسوم البكتيري بطريقة متعددة المحافظات: يتم فك اللولب المزدوج الأصلي للحمض النووي ويتم تجميع سلسلة تكميلية جديدة على قالب كل سلسلة متعددة النوكليوتيد. لا يحتوي النواة على جهاز انقسام ، ويتم ضمان تباعد نوى الابنة من خلال نمو الغشاء السيتوبلازمي.

النواة البكتيرية هي بنية متباينة. اعتمادًا على مرحلة تطور الخلية ، يمكن أن يكون النواة منفصلة (غير متصلة) وتتكون من شظايا منفصلة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن انقسام الخلية البكتيرية في الوقت المناسب يتم بعد الانتهاء من دورة تكرار جزيء الحمض النووي وتشكيل الكروموسومات الوليدة.

يحتوي النواة على الجزء الأكبر من المعلومات الجينية للخلية البكتيرية. بالإضافة إلى النيوكليويد ، توجد العناصر الوراثية خارج الصبغيات ، البلازميدات ، في خلايا العديد من البكتيريا ، ممثلة بجزيئات DNA دائرية صغيرة قادرة على التكاثر الذاتي.

البلازميدات

البلازميدات عبارة عن جزيئات مستقلة ملفوفة في حلقة من DNA مزدوج الشريطة. كتلتها أقل بكثير من كتلة النوكليوتيدات. على الرغم من حقيقة أن المعلومات الوراثية مشفرة في الحمض النووي للبلازميدات ، إلا أنها ليست حيوية وضرورية لخلية بكتيرية.

الريبوسومات

يحتوي سيتوبلازم البكتيريا على الريبوسومات - جزيئات تخليق البروتين بقطر 200 ألف. يوجد أكثر من ألف منهم في قفص. تتكون الريبوسومات من الحمض النووي الريبي والبروتين. في البكتيريا ، توجد العديد من الريبوسومات بحرية في السيتوبلازم ، ويمكن أن يرتبط بعضها بالأغشية.

الريبوسومات هي مراكز تخليق البروتين في الخلية. في الوقت نفسه ، غالبًا ما تتحد مع بعضها البعض ، وتشكل مجاميع تسمى polyribosomes أو polysomes.

الادراج

الادراج هي منتجات التمثيل الغذائي للخلايا النووية وغير النووية. وهي تمثل مصدرًا من العناصر الغذائية: الجليكوجين ، والنشا ، والكبريت ، وعديد الفوسفات (فالوتين) ، وما إلى ذلك. عند تلطيخها ، غالبًا ما تأخذ الشوائب مظهرًا مختلفًا عن لون الصبغة. وفقًا للعملة ، يمكنك تشخيص مرض الدفتيريا.

ما الذي ينقص الخلايا البكتيرية؟

نظرًا لأن البكتيريا هي كائن حي دقيق بدائي النواة ، فإن العديد من العضيات تكون دائمًا غائبة في الخلايا البكتيرية ، التي هي سمة من سمات الكائنات حقيقية النواة:

  • جهاز جولجي ، الذي يساعد الخلية عن طريق تكديس المواد غير الضرورية ، ثم إزالتها من الخلية ؛
  • تحدد البلاستيدات ، الموجودة فقط في الخلايا النباتية ، لونها وتلعب أيضًا دورًا مهمًا في عملية التمثيل الضوئي ؛
  • الجسيمات الحالة ، والتي لها إنزيمات خاصة وتساعد على تكسير البروتينات ؛
  • تزود الميتوكوندريا الخلايا بالطاقة اللازمة ، وتشارك أيضًا في التكاثر ؛
  • الشبكة الإندوبلازمية ، والتي توفر النقل إلى السيتوبلازم لبعض المواد ؛
  • مركز الخلية.

من الجدير بالذكر أيضًا أن البكتيريا ليس لها جدار خلوي ، وبالتالي لا يمكن أن تستمر عمليات مثل كثرة الخلايا البلعمة والبلعمة.

ملامح العمليات البكتيرية

نظرًا لكونها كائنات دقيقة خاصة ، تتكيف البكتيريا لتعيش في ظروف قد يكون فيها الأكسجين غائبًا. ويحدث نفس التنفس فيها بسبب الميزوزومات. ومن المثير للاهتمام أيضًا أن الكائنات الحية الخضراء قادرة على التمثيل الضوئي بنفس الطريقة تمامًا مثل النباتات. ولكن من المهم أن نأخذ في الاعتبار حقيقة أن عملية التمثيل الضوئي في النباتات تحدث في البلاستيدات الخضراء ، بينما تحدث البكتيريا على الأغشية.

يحدث التكاثر في الخلية البكتيرية بالطريقة الأكثر بدائية. تنقسم الخلية الناضجة إلى قسمين ، وبعد فترة تصل إلى مرحلة النضج ، وتتكرر هذه العملية. في ظل ظروف مواتية ، يمكن أن يحدث تغيير من 70 إلى 80 جيلًا يوميًا. من المهم أن نتذكر أن البكتيريا ، بسبب بنيتها ، لا تستطيع الوصول إلى طرق التكاثر مثل الانقسام والانقسام الاختزالي. إنها فريدة من نوعها للخلايا حقيقية النواة.

من المعروف أن تكون الجراثيم هي إحدى الطرق العديدة التي تتكاثر بها الفطريات والنباتات. لكن يمكن للبكتيريا أيضًا أن تشكل جراثيم ، وهو ما يفعله القليل من أنواعها. لديهم هذه القدرة من أجل البقاء على قيد الحياة خاصة الظروف المعاكسة التي يمكن أن تهدد الحياة.

هناك أنواع قادرة على البقاء حتى في ظروف الفضاء. هذا لا يمكن أن يتكرر من قبل أي كائنات حية. أصبحت البكتيريا هي أسلاف الحياة على الأرض بسبب بساطة بنيتها. لكن حقيقة وجودهم حتى يومنا هذا تُظهر مدى أهميتهم للعالم من حولنا. بمساعدتهم ، يمكن للناس الاقتراب قدر الإمكان من الإجابة على سؤال حول أصل الحياة على الأرض ، ودراسة البكتيريا باستمرار وتعلم شيء جديد.

الحقائق الأكثر إثارة للاهتمام والرائعة عن البكتيريا

تتوق بكتيريا المكورات العنقودية إلى دم الإنسان

المكورات العنقودية الذهبية (Staphylococcus aureus) هي نوع بكتيري شائع يصيب حوالي 30 في المائة من جميع الناس. في بعض الناس ، يكون جزءًا من الميكروبيوم (الميكروفلورا) ، ويوجد داخل الجسم وعلى الجلد أو في تجويف الفم. في حين أن هناك سلالات غير ضارة من المكورات العنقودية ، فإن سلالات أخرى ، مثل المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين (المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين) ، تسبب مشاكل صحية خطيرة ، بما في ذلك الالتهابات الجلدية وأمراض القلب والأوعية الدموية والتهاب السحايا وأمراض الجهاز الهضمي.

وجد باحثو جامعة فاندربيلت أن بكتيريا المكورات العنقودية تفضل دم الإنسان على دم الحيوان. هذه البكتيريا جزئية من الحديد الموجود في الهيموجلوبين الموجود في خلايا الدم الحمراء. تقوم المكورات العنقودية الذهبية بتمزيق خلايا الدم للوصول إلى الحديد الموجود بداخلها. يُعتقد أن الاختلافات الجينية في الهيموجلوبين قد تجعل بعض الناس أكثر رغبة في التعامل مع بكتيريا المكورات العنقودية أكثر من غيرهم.

البكتيريا تجعلها تمطر

وجد الباحثون أن البكتيريا الموجودة في الغلاف الجوي قد تلعب دورًا في إنتاج المطر وأشكال أخرى من الترسيب. تبدأ هذه العملية عندما يتم نفخ البكتيريا من النباتات في الغلاف الجوي عن طريق الرياح. على ارتفاع ، يتشكل الجليد حولهم ويبدأون في النمو. بمجرد أن تصل البكتيريا المجمدة إلى عتبة نمو معينة ، يبدأ الجليد في الذوبان ويعود إلى الأرض كمطر. تم العثور على بكتيريا من نوع Psuedomonas syringae في وسط جزيئات البَرَد الكبيرة. إنها تنتج بروتينًا خاصًا في أغشية الخلايا يسمح لها بربط الماء بطريقة فريدة ، مما يعزز تكوين الجليد.

محاربة البكتيريا المسببة لحب الشباب

وجد الباحثون أن سلالات معينة من البكتيريا المسببة لحب الشباب قد تساعد بالفعل في منع حب الشباب. تعيش البكتيريا المسببة لحب الشباب ، Propionibacterium acnes ، في مسام بشرتنا. عندما تثير هذه البكتيريا استجابة مناعية ، تتورم منطقة الجلد وتتشكل البثور.

ومع ذلك ، تم العثور على سلالات معينة من البكتيريا لتكون أقل عرضة للتسبب في ظهور حب الشباب. قد تكون هذه السلالات سببًا نادرًا ما يصاب الأشخاص ذوو البشرة السليمة بحب الشباب. من خلال دراسة جينات سلالات Propionibacterium acnes التي تم جمعها من أشخاص يعانون من حب الشباب وبشرة صحية ، حدد الباحثون سلالة شائعة في البشرة الصافية ونادرة في البشرة المعرضة لحب الشباب. ستتضمن الأبحاث المستقبلية محاولات لتطوير دواء يقتل فقط السلالات المسببة لحب الشباب من بكتيريا Propionibacterium acnes.

يمكن أن تؤدي البكتيريا الموجودة على اللثة إلى الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية

من كان يظن أن تنظيف أسنانك بانتظام يمكن أن يساعد في الوقاية من أمراض القلب؟ وجدت الدراسات السابقة وجود صلة بين أمراض اللثة وأمراض القلب والأوعية الدموية. الآن وجد العلماء صلة محددة بين هذه الأمراض.

يُفترض أن كلا من البكتيريا والبشر ينتجان أنواعًا معينة من البروتينات تسمى بروتينات الإجهاد. يتم إنتاج هذه البروتينات عندما تتعرض الخلايا لأنواع مختلفة من الإجهاد. عندما يصاب الشخص بعدوى اللثة ، تبدأ خلايا الجهاز المناعي في مهاجمة البكتيريا. تنتج البكتيريا بروتينات الإجهاد عند مهاجمتها ، كما تهاجم خلايا الدم البيضاء بروتينات الإجهاد.

المشكلة هي أن خلايا الدم البيضاء لا تستطيع التمييز بين بروتينات الإجهاد التي تنتجها البكتيريا وتلك التي ينتجها الجسم. ونتيجة لذلك ، تهاجم خلايا الجهاز المناعي أيضًا بروتينات الإجهاد التي ينتجها الجسم ، مما يؤدي إلى تراكم خلايا الدم البيضاء في الشرايين وتؤدي إلى تصلب الشرايين. القلب المتكلس هو السبب الرئيسي لأمراض القلب والأوعية الدموية.

تعمل بكتيريا التربة على تحسين التعلم

هل تعلم أن الوقت الذي تقضيه في الحديقة أو البستنة يمكن أن يساعدك على الدراسة بشكل أفضل؟ وفقًا للباحثين ، فإن لقاح بكتيريا التربة المتفطرة يمكن أن يحسن التعلم في الثدييات.

من المحتمل أن تدخل هذه البكتيريا أجسامنا عن طريق الابتلاع أو عن طريق التنفس. يُعتقد أن لقاح البكتيريا المتفطرة يحسن التعلم عن طريق تحفيز نمو الخلايا العصبية في الدماغ ، مما يؤدي إلى زيادة مستويات السيروتونين وتقليل القلق.

أجريت الدراسة على الفئران التي تغذت على بكتيريا لقاح المتفطرة الحية. وأظهرت النتائج أن الفئران التي تغذت على البكتيريا تجولت في المتاهة بشكل أسرع بكثير وبقلق أقل من الفئران التي لم تفعل ذلك. يقترح العلماء أن لقاحات المتفطرة تلعب دورًا في تحسين حل المشكلات وتقليل مستويات التوتر.

آلات القوى البكتيرية

وجد الباحثون في مختبر أرغون الوطني أن بكتيريا Bacillus subtilis لديها القدرة على تشغيل تروس صغيرة جدًا. هذه البكتيريا هوائية ، مما يعني أنها تحتاج إلى الأكسجين لتنمو وتتطور. عندما يتم وضعها في محلول به فقاعات هواء دقيقة ، تطفو البكتيريا في أسنان الترس وتتسبب في دورانه في اتجاه معين.

يتطلب الأمر عدة مئات من البكتيريا التي تعمل في انسجام تام لبدء دوران الترس. وقد وجد أيضًا أن البكتيريا يمكنها تشغيل عدة تروس مترابطة. تمكن الباحثون من التحكم في السرعة التي تدير بها البكتيريا التروس من خلال ضبط كمية الأكسجين في المحلول. أدى انخفاض كمية الأكسجين إلى تباطؤ البكتيريا. يؤدي التخلص من الأكسجين إلى توقفهم عن الحركة تمامًا.

تشمل بدائيات النوى البكتيريا البدائية والبكتيريا والطحالب الخضراء المزرقة. بدائيات النوى- كائنات وحيدة الخلية تفتقر إلى نواة مكونة هيكليًا وعضيات غشائية وانقسام.

الأبعاد - من 1 إلى 15 ميكرون. الأشكال الأساسية: 1) cocci (كروية) ، 2) عصيات (على شكل قضيب) ، 3) ضمات (منحنية على شكل فاصلة) ، 4) spirilla and spirochetes (لولبية ملتوية).

1 - الكوتشي 2 - عصيات. 3 - الاهتزازات ؛ 4-7 - spirilla و spirochetes.

1 - جرح الغشاء السيتوبلازمي. 2 - جدار الخلية 3 - كبسولة الوحل. 4 - السيتوبلازم. 5 - الحمض النووي الكروموسومي ؛ 6 - الريبوسومات. 7 - ميزو سوما ؛ 8 - الجروح الغشائية الضوئية ؛ 9 - التضمين ؛ 10 - حرق تيكي ؛ 11- الشرب.

الخلية البكتيرية محاطة بغشاء. يتم تمثيل الطبقة الداخلية من الغشاء بغشاء هيولي (1) ، يوجد فوقه جدار خلوي (2) ؛ يوجد فوق جدار الخلية في العديد من البكتيريا كبسولة مخاطية (3). لا تختلف بنية ووظائف الغشاء السيتوبلازمي للخلايا حقيقية النواة وخلايا بدائية النواة. قد يشكل الغشاء طيات تسمى الميزوزومات(7). يمكن أن يكون لها شكل مختلف (على شكل كيس ، أنبوبي ، رقائقي ، إلخ).

توجد الإنزيمات على سطح الميزوزومات. جدار الخلية سميك وكثيف وصلب ويتكون من مورينا(المكون الرئيسي) والمواد العضوية الأخرى. مورين عبارة عن شبكة منتظمة من سلاسل عديد السكاريد المتوازية المرتبطة ببعضها البعض بواسطة سلاسل بروتينية قصيرة. تصنف البكتيريا حسب بنية جدارها الخلوي. غرام إيجابي(ملطخة بالجرام) و غرام سلبي(غير مصبوغ). في البكتيريا سالبة الجرام ، يكون الجدار أرق وأكثر تعقيدًا ، وهناك طبقة من الدهون فوق طبقة المورين من الخارج. المساحة الداخلية مليئة بالسيتوبلازم (4).

يتم تمثيل المادة الجينية بجزيئات DNA الدائرية. يمكن تقسيم هذه الحمض النووي بشكل مشروط إلى "كروموسومات" و بلازميد. الحمض النووي "الكروموسومي" (5) هو واحد ، مرتبط بالغشاء ، ويحتوي على عدة آلاف من الجينات ، على عكس الحمض النووي الصبغي حقيقيات النواة ، فهو ليس خطيًا ، ولا يرتبط بالبروتينات. المنطقة التي يقع فيها هذا الحمض النووي تسمى نووي. البلازميداتالعناصر الوراثية خارج الصبغيات. وهي عبارة عن دنا دائري صغير ، غير مرتبط بالبروتينات ، وغير متصل بالغشاء ، ويحتوي على عدد صغير من الجينات. يمكن أن يكون عدد البلازميدات مختلفًا. أكثر البلازميدات التي تمت دراستها هي تلك التي تحمل معلومات حول مقاومة الأدوية (عامل R) وتشارك في العملية الجنسية (عامل F). يسمى البلازميد الذي يمكن أن يتحد مع الكروموسوم الخلاصة.

في الخلية البكتيرية ، لا توجد جميع عضيات الغشاء المميزة للخلية حقيقية النواة (الميتوكوندريا ، البلاستيدات ، ER ، جهاز جولجي ، الجسيمات الحالة).

يوجد في سيتوبلازم البكتيريا ريبوسوم من النوع 70S (6) وشوائب (9). عادة ، يتم تجميع الريبوسومات في polysomes. يتكون كل ريبوسوم من وحدة صغيرة (30S) ووحدة فرعية كبيرة (50S). تتمثل وظيفة الريبوسومات في تجميع سلسلة بولي ببتيد. يمكن تمثيل الادراج بواسطة كتل من النشا ، الجليكوجين ، الفولوتين ، قطرات الدهون.

العديد من البكتيريا لديها الأسواط(10) و بيلي (فيمبريا)(أحد عشر). لا يقتصر فلاجيلا على غشاء ، وله شكل متموج ويتكون من وحدات فرعية بروتين فلاجيلين كروي. يتم ترتيب هذه الوحدات الفرعية في شكل حلزوني وتشكل أسطوانة مجوفة بقطر 10-20 نانومتر. يشبه السوط بدائية النواة في بنيته أحد الأنابيب الدقيقة في سوط حقيقيات النواة. قد يختلف عدد وترتيب الأسواط. بيلي هي هياكل خيطية مستقيمة على سطح البكتيريا. هم أرق وأقصر من السوط. وهي عبارة عن أسطوانات مجوفة قصيرة من بروتين البلين. يعمل بيلي على ربط البكتيريا بالركيزة وبعضها البعض. أثناء الاقتران ، يتم تشكيل F-pili خاص ، يتم من خلاله نقل المادة الوراثية من خلية بكتيرية إلى أخرى.

التجرثمالبكتيريا لديها طريقة لتجربة الظروف المعاكسة. تتشكل الأبواغ عادة واحدة تلو الأخرى داخل "الخلية الأم" وتسمى الأبواغ الداخلية. تتميز الأبواغ بمقاومة عالية للإشعاع ودرجات الحرارة القصوى والجفاف والعوامل الأخرى التي تسبب موت الخلايا الخضري.

التكاثر.تتكاثر البكتيريا لاجنسيًا عن طريق تقسيم "الخلية الأم" إلى قسمين. قبل الانقسام ، يحدث تكرار الحمض النووي.

نادرًا ما يكون للبكتيريا عملية جنسية يحدث فيها إعادة تركيب المادة الجينية. يجب التأكيد على أن البكتيريا لا تشكل أبدًا الأمشاج ، ولا تدمج محتويات الخلايا ، ولكن يتم نقل الحمض النووي من الخلية المانحة إلى الخلية المتلقية. هناك ثلاث طرق لنقل الحمض النووي: الاقتران ، والتحول ، والتنبيغ.

- النقل أحادي الاتجاه للبلازميد F من الخلية المانحة إلى الخلية المتلقية على اتصال مع بعضها البعض. في هذه الحالة ، ترتبط البكتيريا ببعضها البعض بواسطة F-pilae خاص (F-fimbria) ، من خلال القنوات التي يتم نقل أجزاء الحمض النووي منها. يمكن تقسيم الاقتران إلى المراحل التالية: 1) تفكيك البلازميد F ، 2) تغلغل أحد خيوط البلازميد F في الخلية المتلقية من خلال حبوب منع الحمل F ، 3) توليف خيط تكميلي على DNA أحادي الجديلة قالب (يحدث كما في خلية مانح (F +) ، وفي خلية المستلم (F -)).

تحويل- نقل أحادي الاتجاه لشظايا الحمض النووي من الخلية المانحة إلى الخلية المتلقية ، وليس على اتصال مع بعضها البعض. في هذه الحالة ، تقوم الخلية المانحة إما "بزرع" جزء صغير من الحمض النووي من نفسها ، أو يدخل الحمض النووي البيئة بعد موت هذه الخلية. على أي حال ، تمتص الخلية المتلقية الحمض النووي بشكل نشط ودمجها في "الكروموسوم" الخاص بها.

التوضيح- نقل جزء من الحمض النووي من خلية مانحة إلى خلية متلقية باستخدام العاثيات.

الفيروسات

تتكون الفيروسات من الحمض النووي (DNA أو RNA) والبروتينات التي تشكل غلافًا حول هذا الحمض النووي ، أي هي مركب بروتين نووي. تحتوي بعض الفيروسات على دهون وكربوهيدرات. تحتوي الفيروسات دائمًا على نوع واحد من الحمض النووي ، إما DNA أو RNA. علاوة على ذلك ، يمكن أن يكون كل من الأحماض النووية أحادية السلسلة ومزدوجة السلسلة ، خطية ودائرية.

حجم الفيروسات 10-300 نانومتر. شكل الفيروس:كروي ، على شكل قضيب ، خيطي ، أسطواني ، إلخ.

قفيصة- قشرة الفيروس ، المكونة من وحدات بروتينية فرعية ، مكدسة بطريقة معينة. يحمي الكابسيد الحمض النووي للفيروس من التأثيرات المختلفة ، ويضمن ترسب الفيروس على سطح الخلية المضيفة. سوبركابسيدمن خصائص الفيروسات المعقدة (فيروس نقص المناعة البشرية ، فيروسات الأنفلونزا ، الهربس). يحدث أثناء خروج الفيروس من الخلية المضيفة وهو جزء معدل من الغشاء السيتوبلازمي النووي أو الخارجي للخلية المضيفة.

إذا كان الفيروس داخل الخلية المضيفة ، فهو موجود في شكل حمض نووي. إذا كان الفيروس خارج الخلية المضيفة ، فهو مركب بروتين نووي ، ويسمى هذا الشكل الحر للوجود فيريون. الفيروسات شديدة التحديد ؛ يمكنهم استخدام دائرة محددة بدقة من المضيفين لنشاط حياتهم.

يمكن تمييز المراحل التالية في دورة تكاثر الفيروس.

  1. ترسب على سطح الخلية المضيفة.
  2. تغلغل الفيروس في الخلية المضيفة (يمكنهم دخول الخلية المضيفة عن طريق: أ) "الحقن" ، ب) انحلال غشاء الخلية بواسطة الإنزيمات الفيروسية ، ج) الالتقام الخلوي ؛ بمجرد دخول الفيروس داخل الخلية ، ينقل الفيروس جهاز تصنيع البروتين الخاص به تحت سيطرته).
  3. تضمين الحمض النووي الفيروسي في الحمض النووي للخلية المضيفة (في الفيروسات المحتوية على الحمض النووي الريبي ، يحدث النسخ العكسي قبل ذلك - تخليق الحمض النووي على قالب الحمض النووي الريبي).
  4. نسخ الحمض النووي الريبي الفيروسي.
  5. تخليق البروتينات الفيروسية.
  6. تخليق الأحماض النووية الفيروسية.
  7. التجميع الذاتي والخروج من خلية الفيروسات البنت. ثم تموت الخلية أو تستمر في الوجود وتنتج أجيالًا جديدة من الجزيئات الفيروسية.

يصيب فيروس نقص المناعة البشرية بشكل رئيسي الخلايا الليمفاوية CD 4 (المساعدين) ، والتي توجد على سطحها مستقبلات يمكن أن ترتبط بالبروتين السطحي لفيروس نقص المناعة البشرية. بالإضافة إلى ذلك ، يخترق فيروس نقص المناعة البشرية خلايا الجهاز العصبي المركزي والأوعية العصبية والأمعاء. يفقد جهاز المناعة في جسم الإنسان خصائصه الوقائية وهو غير قادر على مقاومة مسببات الأمراض من العدوى المختلفة. متوسط ​​العمر المتوقع للشخص المصاب هو 7-10 سنوات.

مصدر العدوى هو شخص فقط - حامل لفيروس نقص المناعة. ينتقل الإيدز عن طريق الاتصال الجنسي ، من خلال الدم والأنسجة التي تحتوي على فيروس نقص المناعة ، من الأم إلى الجنين.

    اذهب إلى عدد المحاضرات 8" نواة. الكروموسومات »

    اذهب إلى عدد المحاضرات 10مفهوم التمثيل الغذائي. التخليق الحيوي للبروتينات "

تتكون الخلية البكتيرية من جدار الخلية ، والغشاء السيتوبلازمي ، والسيتوبلازم مع شوائب ، ونواة تسمى نوكليويد (الشكل 3.4). هناك هياكل إضافية: كبسولة ، كبسولة صغيرة ، مخاط ، سوط ، شعيرة. يمكن لبعض البكتيريا في ظل ظروف غير مواتية أن تتشكل النزاعات.

أرز. 3.4

جدار الخلية. يحتوي جدار الخلية من البكتيريا موجبة الجرام على كمية صغيرة من السكريات والدهون والبروتينات. المكون الرئيسي لجدار الخلية السميك لهذه البكتيريا هو ببتيدوغليكان متعدد الطبقات (مورين ، ميوكوببتيد) ، والذي يشكل 40-90٪ من كتلة جدار الخلية (الشكل 3.5 ، 3.7). أحماض Teichoic (من اليونانية. teichos- حائط).


أرز. 3-5-


أرز. 3.6على النقيض من المرحلة المجهريإل-نماذج

يشتمل جدار الخلية للبكتيريا سالبة الجرام على غشاء خارجي مرتبط ببروتين شحمي بالطبقة الأساسية من الببتيدوغليكان. في المقاطع شديدة الرقة من البكتيريا ، يكون للغشاء الخارجي شكل هيكل متموج من ثلاث طبقات يشبه الغشاء الداخلي ، والذي يسمى السيتوبلازم (الشكل 3.5 ، 3.8). المكون الرئيسي لهذه الأغشية هو طبقة ثنائية الجزيئية (مزدوجة) من الدهون. يتم تمثيل الطبقة الداخلية من الغشاء الخارجي بالفوسفوليبيدات ، بينما تحتوي الطبقة الخارجية على عديدات السكاريد الدهنية. يتكون عديد السكاريد الشحمي في الغشاء الخارجي من 3 أجزاء: دهن أ - بنية محافظة ، تقريبًا هي نفسها في البكتيريا سالبة الجرام ؛ لب ، أو قضيب ، جزء اللحاء (من خط العرض. النواة- لب) ، هيكل قليل السكاريد المحافظ نسبيًا (الجزء الأكثر ثباتًا من قلب LPS هو حمض كيتوديوكسيوكتونيك) ؛ سلسلة عديد السكاريد الخاصة بـ O شديدة التغير والتي تكونت عن طريق تكرار متواليات قليلة السكريد متطابقة (0-مستضد). البروتينات الموجودة في مصفوفة الغشاء الخارجي تتخللها بطريقة تجعل جزيئات البروتين التي تسمى بورينز تحد المسام المحبة للماء والتي تمر عبرها المياه والجزيئات الصغيرة المحبة للماء.


أرز. 3-7نمط حيود الإلكترون لجزء رقيق من خلية الليسترية- الليستيرياحيدات(وفقًا لـ A. A. Avakyan ، L.N.Kats. I. B. Pavlova). يتم التعبير عن الغشاء السيتوبلازمي والميزوسوم والنيوكليدي بشكل جيد في شكل مناطق ضوئية ذات هياكل دنا ليفية وخيطية ؛ جدار الخلية - سميك ، نموذجي للبكتيريا موجبة الجرام


أرز. 3.8 نمط حيود الإلكترون لجزء رفيع للغاية من خلية البروسيلا (البروسيلاmelitensis). وفقًا لـ A. A. Avakyan ، L.N Kats ، I.B Pavlova.

يتميز النوكليويد بمظهر مناطق الضوء ذات الهياكل الليفية والخيطية للحمض النووي ؛ جدار الخلية - رقيق ، نموذجي للبكتيريا سالبة الجرام

يوجد بين الأغشية الخارجية والسيتوبلازمية مساحة محيطية ، أو بيريبلازم ، تحتوي على إنزيمات (البروتياز ، والليباز ، والفوسفاتاز ، والنوكليازات ، وبيتا لاكتامازات) ومكونات أنظمة النقل.
في حالة انتهاك تخليق جدار الخلية البكتيرية تحت تأثير الليزوزيم والبنسلين والعوامل الوقائية للجسم ، تتشكل الخلايا ذات الشكل المتغير (غالبًا كرويًا): البروتوبلاست - البكتيريا الخالية تمامًا من جدار الخلية ؛ الخلايا الكروية هي بكتيريا ذات جدار خلوي محفوظ جزئيًا. تسمى البكتيريا من نوع كروي أو بروتوبلاست التي فقدت القدرة على تخليق الببتيدوجليكان تحت تأثير المضادات الحيوية أو عوامل أخرى وقادرة على التكاثر بأشكال L (الشكل 3. ب). يمكن لبعض أشكال L (غير المستقرة) عند إزالة العامل الذي أدى إلى تغييرات في البكتيريا ، أن تنعكس ، وتعود إلى الخلية البكتيرية الأصلية.

تذكر الذكريات مع الفحص المجهري الإلكتروني للمقاطع الرقيقة ، يكون غشاء ثلاثي الطبقات (طبقتان داكنتان بسمك 2.5 نانومتر مفصولة بطبقة خفيفة - متوسطة). في التركيب ، يشبه البلازما في الخلايا الحيوانية ويتكون من طبقة مزدوجة من الدهون الفوسفورية مع سطحية مدمجة وبروتينات متكاملة ، كما لو كانت تخترق بنية الغشاء. مع النمو المفرط (مقارنة بنمو جدار الخلية) ، يتشكل الغشاء السيتوبلازمي - الانغماس في شكل هياكل غشاء ملتوية معقدة ، تسمى الميزوزومات (الشكل 3.7). تسمى الهياكل الملتوية الأقل تعقيدًا الأغشية داخل الهيولى.
يتكون السيتوبلازم من بروتينات قابلة للذوبان ، وأحماض نووية ، وشوائب والعديد من الحبيبات الصغيرة - الريبوسومات المسؤولة عن تخليق (ترجمة) البروتينات. يبلغ حجم الريبوسومات البكتيرية حوالي 20 نانومتر ولها معامل ترسيب 70S ، على عكس الريبوسومات EOB المميزة للخلايا حقيقية النواة. RNA الريبوسوم (rRNA) هي عناصر محافظة للبكتيريا ("الساعة الجزيئية" للتطور). 16S rRNA هو جزء من وحدة فرعية صغيرة من الريبوسومات ، و 23S rRNA هو جزء من الوحدة الفرعية الكبيرة للريبوسومات. دراسة 16S rRNA هي أساس علم اللاهوت الجيني ، مما يجعل من الممكن تقييم درجة ارتباط الكائنات الحية. يوجد في السيتوبلازم شوائب مختلفة في شكل حبيبات الجليكوجين والسكريات وحمض بيتا هيدروكسي وعديد الفوسفات (فولوتين). إنها مواد احتياطية لاحتياجات التغذية والطاقة للبكتيريا. يمتلك Volyutin تقاربًا مع الأصباغ الأساسية ويمكن اكتشافه بسهولة باستخدام طرق تلطيخ خاصة (على سبيل المثال ، وفقًا لـ Neisser) في شكل حبيبات متغيرة اللون. تم الكشف عن الترتيب المميز للحبيبات في اللوتين في عصية الدفتيريا في شكل أعمدة الخلية الملطخة بشدة (الشكل 3.87).

أرز. 3-9 أ

أرز. 3-9 ب. مسحة الثقافة النقيةكليبسيلاالرئويةتلطيخ البري الجبس. كبسولات مرئية - هالات ضوئية حول بكتيريا على شكل قضيب


أرز. 3.10.وشرب فلاجيلا الإشريكية القولونية. نمط حيود الإلكترون لبكتيريا مترسبة في سبيكة بلاتينيوم بلاديوم. تحضير V. S. Tyurin

نوكليويد هو ما يعادل النواة في البكتيريا. يقع في المنطقة المركزية للبكتيريا على شكل DNA مزدوج الشريطة ، مغلق في حلقة ومعبأ بإحكام مثل الكرة (الشكل 3.4 و 3.7 و 3.8). لا تحتوي نواة البكتيريا ، على عكس حقيقيات النوى ، على غشاء نووي ونواة وبروتينات أساسية (هيستونات). عادة في
تحتوي الخلية البكتيرية على كروموسوم واحد ، يتم تمثيله بجزيء DNA مغلق في حلقة. بالإضافة إلى النيوكليويد ، الذي يمثله كروموسوم واحد ، تحتوي الخلية البكتيرية على عوامل وراثية خارج الصبغية في شكل حلقات DNA مغلقة تساهميًا - ما يسمى بالبلازميدات (انظر الشكل 3.4).

كبسولة ، كبسولة صغيرة ، مخاط.الكبسولة - بنية مخاطية يزيد سمكها عن 0.2 ميكرون ، وترتبط ارتباطًا وثيقًا بجدار الخلية البكتيرية ولها حدود خارجية محددة بوضوح. يمكن تمييز الكبسولة في مسحات - بصمات من مادة مرضية (انظر الشكل 3.9 أ). في مزارع البكتيريا النقية ، تتشكل الكبسولة بشكل أقل تكرارًا. يتم اكتشافه باستخدام طرق تلطيخ خاصة (على سبيل المثال ، وفقًا لـ Burri-Gins) ، والتي تخلق تباينًا سلبيًا لمواد الكبسولة: يشكل الحبر خلفية داكنة حول الكبسولة (انظر الشكل 3.9 ب).
تتكون الكبسولة من عديد السكاريد (عديدات السكاريد الخارجية) ، وأحيانًا عديد الببتيدات ؛ على سبيل المثال ، في عصيات الجمرة الخبيثة ، تتكون من بوليمرات حمض الجلوتاميك D. الكبسولة محبة للماء وتمنع البلعمة للبكتيريا. الكبسولة عبارة عن مستضد: تتسبب الأجسام المضادة ضد الكبسولة في تضخمها (تفاعل تورم الكبسولة).

تتشكل العديد من البكتيريا كبسولة صغيرة - تكوين مخاطي بسمك أقل من 0.2 ميكرون ، يتم الكشف عنه بالمجهر الإلكتروني فقط. يجب تمييز المخاط عن الكبسولة - عديدات السكاريد الخارجية التي ليس لها حدود واضحة. الوحل قابل للذوبان في الماء. تشارك عديدات السكاريد الخارجية البكتيرية في الالتصاق (الالتصاق بالركائز) ، وتسمى أيضًا glycocalyx. بالإضافة إلى توليف البكتيريا للسكريات الخارجية ، هناك آلية أخرى لتكوينها: من خلال عمل الإنزيمات البكتيرية خارج الخلية على السكريات الثنائية. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل ديكستران و ليفان.

الأسواط تحدد البكتيريا حركة الخلية البكتيرية. الأسواط هي خيوط رفيعة تنشأ من الغشاء السيتوبلازمي وهي أطول من الخلية نفسها (الشكل 3.10). يبلغ سمك السوط 12-20 نانومتر وطوله 3-15 ميكرومتر. تتكون من 3 أجزاء: خيط حلزوني وخطاف وجسم قاعدي يحتوي على قضيب به أقراص خاصة (زوج واحد من الأقراص موجبة الجرام وزوجان من الأقراص للبكتيريا سالبة الجرام). ترتبط أقراص السوط بالغشاء السيتوبلازمي وجدار الخلية. هذا يخلق تأثير محرك كهربائي بقضيب محرك يقوم بتدوير السوط. تتكون فلاجيلا من بروتين يسمى فلاجيلين. السوط- السوط) ، وهو مستضد H. يتم لف الوحدات الفرعية فلاجيلين. يختلف عدد الأسواط في البكتيريا من الأنواع المختلفة من واحد (monotrich) في Vibrio cholerae إلى عشرة أو مئات من الأسواط الممتدة على طول محيط البكتيريا (peritrich) في الإشريكية القولونية ، المتقلبة ، إلخ.


أرز. 3.11.مخطط الكتروني لقسم رفيع للغاية من عصيات التيتانوس(المطثيةالتيتاني) في الخلية النباتية للبكتيريا ، يتم تشكيل بوغ طرفية مع غشاء متعدد الطبقات. (وفقًا لـ A. A. Avakyan، L.N Kats، I.B Pavlova)

يحتوي Lophotrichous على حزمة من الأسواط في أحد طرفي الخلية. البرمائيات لها سوط واحد أو حزمة من الأسواط على طرفي نقيض من الخلية.

بيلي (فيمبريا ، الزغابات) - التكوينات الخيطية ، أرق وأقصر (3-10 نانومتر × 0.3-10 ميكرون) من الأسواط. يمتد بيلي من سطح الخلية ويتكون من بروتين بيلين ، الذي له نشاط مستضدي. توجد الشعيرات المسؤولة عن الالتصاق ، أي ربط البكتيريا بالخلية المصابة ، وكذلك الشعيرات المسؤولة عن التغذية ، واستقلاب الماء والملح ، والجنس (ف-بيلي) ، أو الاقتران ، والشعير. المشروبات وفيرة - عدة مئات في القفص.

ومع ذلك ، عادة ما يكون هناك 1-3 شعيرات جنسية لكل خلية: تتشكل بواسطة ما يسمى بالخلايا المانحة "الذكورية" التي تحتوي على بلازميدات قابلة للانتقال (F- ، R- ، Col-plasmids). السمة المميزة للشعرة الجنسية هي التفاعل مع العاثيات الكروية "الذكورية" الخاصة ، والتي يتم امتصاصها بشكل مكثف على الشعيرة الجنسية (الشكل 3.10).

الجدل - شكل غريب من بكتيريا ثابتة نائمة ، أي البكتيريا ذات بنية جدار الخلية إيجابية الجرام. الجدلتتشكل في ظل ظروف غير مواتية لوجود البكتيريا (التجفيف ، نقص المغذيات ، إلخ). داخل الخلية البكتيرية ، يتم تكوين بوغ واحد (endospore). يساهم تكوين الأبواغ في الحفاظ على النوع وليس طريقة تكاثر كما في الفطريات. البكتيريا المكونة للجراثيميحتوي جنس العصوية على جراثيم لا تتجاوز قطر الخلية. تسمى البكتيريا التي يتجاوز حجم بوغها قطر الخلية كلوستريديوم ، على سبيل المثال ، بكتيريا جنس كلوستريديوم (لات. المطثية- المغزل). الجراثيم مقاومة للأحماض ، وبالتالي فهي ملطخة باللون الأحمر وفقًا لطريقة Aujeszky أو ​​وفقًا لطريقة Ziehl-Nielsen ، وتكون الخلية الخضرية زرقاء (انظر الشكل 3.2 ، العصيات ، المطثيات).
يمكن أن يكون شكل النزاع بيضاويًا كرويًا ؛ الموقع في الخلية هو المحطة الطرفية ، أي في نهاية العصا (في العامل المسبب للكزاز) ، تحت الأرض - أقرب إلى نهاية العصا (في العوامل المسببة للتسمم الغذائي ، الغرغرينا الغازية) والمركزية (في عصية الجمرة الخبيثة). يستمر الجراثيم لفترة طويلة بسبب وجود قشرة متعددة الطبقات (الشكل 3.11) ، ثنائي بيكولينات الكالسيوم ، محتوى الماء المنخفض وعمليات التمثيل الغذائي البطيئة. في ظل ظروف مواتية ، تنبت الأبواغ من خلال 3 مراحل متتالية: التنشيط ، والبدء ، والإنبات.

البكتيريا هي أقدم كائن حي على وجه الأرض ، وكذلك أبسطها في بنيتها. يتكون من خلية واحدة فقط ، والتي لا يمكن رؤيتها ودراستها إلا تحت المجهر. السمة المميزة للبكتيريا هي عدم وجود نواة ، وهذا هو سبب تصنيف البكتيريا على أنها بدائيات النوى.

تشكل بعض الأنواع مجموعات صغيرة من الخلايا ؛ قد تكون هذه المجموعات محاطة بكبسولة (غمد). يعتمد حجم البكتيريا وشكلها ولونها بشكل كبير على البيئة.

من حيث الشكل ، تنقسم البكتيريا إلى: على شكل قضيب (عصيات) ، كروية (cocci) وملفوفة (spirilla). هناك أيضًا تعديلات معدلة - مكعب ، على شكل C ، على شكل نجمة. تتراوح أحجامها من 1 إلى 10 ميكرون. يمكن أن تتحرك أنواع معينة من البكتيريا بنشاط بمساعدة الأسواط. هذا الأخير يتجاوز في بعض الأحيان حجم البكتيريا نفسها مرتين.

أنواع البكتيريا

للحركة ، تستخدم البكتيريا سوطًا ، يختلف عددها - واحد ، زوج ، حزمة من الأسواط. يختلف موقع السوط أيضًا - على جانب واحد من الخلية أو على الجانبين أو موزع بالتساوي على المستوى بأكمله. أيضًا ، تعتبر إحدى طرق الحركة أنها تنزلق بسبب المخاط الذي تمت تغطيته بدائيات النوى. يحتوي معظمها على فجوات داخل السيتوبلازم. يساعد ضبط سعة الغاز في الفجوات على التحرك لأعلى أو لأسفل في السائل ، وكذلك التحرك عبر القنوات الهوائية للتربة.

اكتشف العلماء أكثر من 10 آلاف نوع من البكتيريا ، لكن وفقًا لافتراضات الباحثين العلميين ، هناك أكثر من مليون نوع منها في العالم. تجعل الخصائص العامة للبكتيريا من الممكن تحديد دورها في المحيط الحيوي ، وكذلك دراسة بنية وأنواع وتصنيف المملكة البكتيرية.

بيئات

ساعدت بساطة الهيكل وسرعة التكيف مع الظروف البيئية البكتيريا على الانتشار على نطاق واسع من كوكبنا. إنها موجودة في كل مكان: الماء والتربة والهواء والكائنات الحية - كل هذا هو الموطن الأكثر قبولًا بدائيات النوى.

تم العثور على البكتيريا في القطب الجنوبي وفي السخانات. هم في قاع المحيط ، وكذلك في الطبقات العليا من الغلاف الجوي للأرض. تعيش البكتيريا في كل مكان ، لكن عددها يعتمد على الظروف المواتية. على سبيل المثال ، يعيش عدد كبير من الأنواع البكتيرية في المسطحات المائية المفتوحة ، وكذلك في التربة.

السمات الهيكلية

تتميز الخلية البكتيرية ليس فقط بحقيقة أنها لا تحتوي على نواة ، ولكن أيضًا بغياب الميتوكوندريا والبلاستيدات. يقع الحمض النووي لهذا بدائية النواة في منطقة نووية خاصة وله شكل نوكليويد مغلق في حلقة. في البكتيريا ، تتكون بنية الخلية من جدار خلوي ، وكبسولة ، وغشاء يشبه الكبسولة ، وسوط ، وشعيرة ، وغشاء سيتوبلازمي. يتكون الهيكل الداخلي من السيتوبلازم ، الحبيبات ، الميزوسومات ، الريبوسومات ، البلازميدات ، الشوائب والنيوكليويد.

يؤدي جدار الخلية البكتيرية وظيفة الدفاع والدعم. يمكن للمواد أن تتدفق من خلاله بحرية بسبب النفاذية. تحتوي هذه القشرة على البكتين والهيميسليلوز. تفرز بعض البكتيريا مخاطًا خاصًا يمكن أن يساعد في الحماية من الجفاف. يشكل المخاط كبسولة - عديد السكاريد في التركيب الكيميائي. في هذا الشكل ، تكون البكتيريا قادرة على تحمل درجات حرارة عالية جدًا. كما أنه يؤدي وظائف أخرى ، على سبيل المثال ، الالتصاق بأي أسطح.

على سطح الخلية البكتيرية توجد زغابات بروتينية رقيقة - بيلي. قد يكون هناك عدد كبير منهم. يساعد بيلي الخلية على نقل المادة الوراثية ، وكذلك توفير الالتصاق بالخلايا الأخرى.

يوجد تحت مستوى الجدار غشاء سيتوبلازمي من ثلاث طبقات. يضمن نقل المواد ، ويلعب أيضًا دورًا مهمًا في تكوين الجراثيم.

يتكون السيتوبلازم من البكتيريا 75 في المائة من الماء. تكوين السيتوبلازم:

  • فيشسموم.
  • الميزوزومات.
  • أحماض أمينية؛
  • الإنزيمات.
  • أصباغ.
  • السكر؛
  • حبيبات وشوائب.
  • نووي.

التمثيل الغذائي في بدائيات النوى ممكن ، سواء بمشاركة الأكسجين أو بدونه. يتغذى معظمهم على العناصر الغذائية الجاهزة ذات الأصل العضوي. عدد قليل جدًا من الأنواع قادر على تصنيع المواد العضوية من المواد غير العضوية نفسها. هذه هي البكتيريا الزرقاء والخضراء والبكتيريا الزرقاء ، والتي لعبت دورًا مهمًا في تشكيل الغلاف الجوي وتشبعه بالأكسجين.

التكاثر

في الظروف المواتية للتكاثر ، يتم إجراؤه عن طريق التبرعم أو نباتيًا. يحدث التكاثر اللاجنسي بالتسلسل التالي:

  1. تصل الخلية البكتيرية إلى أقصى حجم لها وتحتوي على الإمدادات اللازمة من العناصر الغذائية.
  2. تطول الخلية ، يظهر قسم في المنتصف.
  3. داخل الخلية ، يحدث انقسام للنيوكليوتيدات.
  4. يتباعد الحمض النووي الرئيسي والمنفصل.
  5. الخلية مقسمة إلى نصفين.
  6. التكوين المتبقي للخلايا الوليدة.

مع طريقة التكاثر هذه ، لا يوجد تبادل للمعلومات الجينية ، لذلك ستكون جميع الخلايا الوليدة نسخة طبق الأصل من الأم.

تعتبر عملية تكاثر البكتيريا في الظروف المعاكسة أكثر إثارة للاهتمام. تعرف العلماء على قدرة البكتيريا على التكاثر جنسيًا مؤخرًا نسبيًا - في عام 1946. ليس للبكتيريا انقسام إلى أنثوي وخلايا جرثومية. لكن لديهم حمض نووي مختلف. تشكل خليتان من هذه الخلايا ، عند الاقتراب من بعضهما البعض ، قناة لنقل الحمض النووي ، ويحدث تبادل للمواقع - إعادة التركيب. العملية طويلة جدًا ، ونتجت عنهما شخصان جديدان تمامًا.

من الصعب جدًا رؤية معظم البكتيريا تحت المجهر لأنها لا تمتلك لونًا خاصًا بها. قليل من الأصناف أرجوانية أو خضراء بسبب محتواها من جرثومة الكلوروفيل والبكتيريا. على الرغم من أننا إذا أخذنا في الاعتبار بعض مستعمرات البكتيريا ، يتضح أنها تطلق مواد ملونة في البيئة وتكتسب لونًا ساطعًا. من أجل دراسة بدائيات النوى بمزيد من التفصيل ، فهي ملطخة.


تصنيف

يمكن أن يعتمد تصنيف البكتيريا على مؤشرات مثل:

  • الاستمارة
  • وسيلة للسفر؛
  • طريقة للحصول على الطاقة
  • النفايات؛
  • درجة الخطر.

المتعايشين البكتيرياتعيش في شراكة مع الكائنات الحية الأخرى.

البكتريا الرميةتعيش على الكائنات الحية والمنتجات والنفايات العضوية الميتة بالفعل. أنها تساهم في عمليات الاضمحلال والتخمير.

ينظف التسوس طبيعة الجثث والنفايات الأخرى ذات الأصل العضوي. بدون عملية الاضمحلال ، لن تكون هناك دورة للمواد في الطبيعة. إذن ما هو دور البكتيريا في تدوير المادة؟

تعد بكتيريا التسوس من العناصر المساعدة في عملية تكسير مركبات البروتين ، وكذلك الدهون والمركبات الأخرى التي تحتوي على النيتروجين. بعد إجراء تفاعل كيميائي معقد ، يقومون بتفكيك الروابط بين جزيئات الكائنات العضوية والتقاط جزيئات البروتين والأحماض الأمينية. عند الانقسام ، تطلق الجزيئات الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين ومواد ضارة أخرى. إنها سامة ويمكن أن تسبب التسمم للإنسان والحيوان.

تتكاثر بكتيريا التسوس بسرعة في ظروف مواتية لها. نظرًا لأن هذه ليست فقط بكتيريا مفيدة ، ولكنها أيضًا بكتيريا ضارة ، من أجل منع التسوس المبكر في المنتجات ، فقد تعلم الناس معالجتها: جاف ، مخلل ، ملح ، دخان. كل هذه العلاجات تقتل البكتيريا وتمنعها من التكاثر.

بكتيريا التخمير بمساعدة الإنزيمات قادرة على تكسير الكربوهيدرات. لاحظ الناس هذه القدرة في العصور القديمة واستخدموا هذه البكتيريا لصنع منتجات حمض اللاكتيك والخل ومنتجات غذائية أخرى حتى يومنا هذا.

تعمل البكتيريا جنبًا إلى جنب مع الكائنات الحية الأخرى ، وتقوم بعمل كيميائي مهم للغاية. من المهم جدًا معرفة أنواع البكتيريا وما هي الفوائد أو الأضرار التي تسببها للطبيعة.

أهمية في الطبيعة وللإنسان

تمت الإشارة إلى الأهمية الكبيرة للعديد من أنواع البكتيريا (في عمليات التعفن وأنواع مختلفة من التخمير) أعلاه ؛ أداء دور صحي على الأرض.

تلعب البكتيريا أيضًا دورًا كبيرًا في دورة الكربون والأكسجين والهيدروجين والنيتروجين والفوسفور والكبريت والكالسيوم وعناصر أخرى. تساهم أنواع عديدة من البكتيريا في التثبيت النشط للنيتروجين الجوي وتحويله إلى شكل عضوي ، مما يساهم في زيادة خصوبة التربة. تكتسب تلك البكتيريا التي تحلل السليلوز أهمية خاصة ، والتي تعد المصدر الرئيسي للكربون للنشاط الحيوي للكائنات الحية الدقيقة في التربة.

تشارك البكتيريا التي تحد من الكبريتات في تكوين الزيت وكبريتيد الهيدروجين في الطين العلاجي والتربة والبحار. وبالتالي ، فإن طبقة الماء المشبعة بكبريتيد الهيدروجين في البحر الأسود هي نتيجة النشاط الحيوي للبكتيريا التي تقلل الكبريتات. يؤدي نشاط هذه البكتيريا في التربة إلى تكوين تملح التربة بالصودا والصودا. تقوم البكتيريا التي تحد من الكبريتات بتحويل العناصر الغذائية في تربة مزارع الأرز إلى شكل يصبح متاحًا لجذور المحصول. يمكن أن تسبب هذه البكتيريا تآكل الهياكل المعدنية تحت الأرض وتحت الماء.

بفضل النشاط الحيوي للبكتيريا ، تتحرر التربة من العديد من المنتجات والكائنات الضارة وتشبع بالمغذيات القيمة. تستخدم مستحضرات مبيد الجراثيم بنجاح لمكافحة العديد من أنواع الآفات الحشرية (حفار الذرة ، إلخ).

تستخدم أنواع عديدة من البكتيريا في صناعات مختلفة لإنتاج الأسيتون ، وكحول الإيثيل والبوتيل ، وحمض الخليك ، والإنزيمات ، والهرمونات ، والفيتامينات ، والمضادات الحيوية ، ومستحضرات البروتين والفيتامينات ، إلخ.

بدون البكتيريا ، تكون العمليات مستحيلة في دباغة الجلود ، وتجفيف أوراق التبغ ، وصنع الحرير ، والمطاط ، ومعالجة الكاكاو ، والقهوة ، وتبول القنب ، والكتان ، ومصانع الألياف اللحاء الأخرى ، ومخلل الملفوف ، ومعالجة مياه الصرف الصحي ، وترشيح المعادن ، وما إلى ذلك.