خانه > ابزار > سیتوپلاسم سلول باکتری. ساختار باکتری ها


سیتوپلاسم سلول باکتری. ساختار باکتری ها




ساختار یک سلول باکتریایی

سیتوپلاسم اکثر باکتری ها توسط غشاهایی احاطه شده است: دیواره سلولی، غشای سیتوپلاسمی و لایه کپسولی (مخاطی). این ساختارها در متابولیسم شرکت می کنند، محصولات غذایی از طریق غشای سلولی وارد می شوند و محصولات متابولیک حذف می شوند. آنها سلول را از اثر عوامل محیطی مضر محافظت می کنند، تا حد زیادی خواص سطحی سلول (کشش سطحی، بار الکتریکی، حالت اسمزی و غیره) را تعیین می کنند. این ساختارها در یک سلول باکتری زنده در تعامل عملکردی ثابت هستند.

دیواره سلولی. سلول باکتری توسط دیواره سلولی از محیط خارجی جدا می شود. ضخامت آن 10-20 نانومتر است، جرم آن به 20-50٪ جرم سلولی می رسد. این یک سیستم چند عملکردی پیچیده است که ثبات شکل سلول، بار سطحی آن، یکپارچگی آناتومیکی، توانایی جذب فاژها، مشارکت در واکنش های ایمنی، تماس با محیط خارجی و محافظت در برابر تأثیرات نامطلوب خارجی را تعیین می کند. دیواره سلولی دارای خاصیت ارتجاعی و استحکام کافی است و فشار داخل سلولی 1-2 مگاپاسکال را تحمل می کند.

اجزای اصلی دیواره سلولی هستند پپتیدوگلیکان ها(گلیکوپپتیدها، موکوپپتیدها، مورئین ها، گلیکوزامینوپپتیدها) که فقط در پروکاریوت ها یافت می شوند. یک هتروپلیمر پپتیدوگلیکان خاص متشکل از بقایای متناوب N-استیل گلوکزامین و N-استیل مورامیک اسید است که از طریق پیوندهای β-1-4-گلیکوزیدی، اسید دی آمینوپیملیک (DAP)، D-گلوتامیک اسید، L- و D-آلانین در نسبت 1 به هم متصل شده اند. :1:1:1:2. پیوندهای گلیکوزیدی و پپتیدی که زیرواحدهای پپتیدوگلیکان ها را متحد می کنند، ساختار یک شبکه یا کیسه مولکولی را به آنها می دهد. اسیدهای تیکوئیک، پلی پپتیدها، لیپوپلی ساکاریدها، لیپوپروتئین ها و غیره نیز در شبکه مورئینی دیواره سلولی پروکاریوت ها قرار دارند.دیواره سلولی صلب است و این خاصیت است که شکل دیواره باکتری را تعیین می کند. دیواره سلولی دارای منافذ ریز است که محصولات متابولیک از طریق آنها منتقل می شود.

لکه گرم. اکثر باکتری ها بسته به ترکیب شیمیایی به دو گروه تقسیم می شوند. این ویژگی اولین بار در سال 1884 توسط فیزیکدان دانمارکی H. Gram مورد توجه قرار گرفت. ماهیت این است که هنگامی که باکتری ها با بنفشه جنتی (ویوله کریستال، متیل ویولت و غیره) رنگ می شوند، در برخی از باکتری ها، رنگ با ید ترکیبی را تشکیل می دهد که هنگام درمان با الکل توسط سلول ها حفظ می شود. این گونه باکتری ها به رنگ آبی مایل به بنفش هستند و گرم مثبت (Gr +) نامیده می شوند. باکتری های تغییر رنگ، گرم منفی هستند (Gr -)، آنها با رنگ متضاد ( سرخابی) رنگ آمیزی می شوند. رنگ آمیزی گرم تشخیصی است، اما فقط برای پروکاریوت هایی که دیواره سلولی دارند.


ساختار و ترکیب شیمیایی باکتری های گرم مثبت به طور قابل توجهی با باکتری های گرم منفی متفاوت است. در باکتری های گرم مثبت، دیواره سلولی ضخیم تر، همگن، بی شکل است، حاوی مقدار زیادی مورئین است که با اسیدهای تیکوئیک مرتبط است. در باکتری های گرم منفی، دیواره سلولی نازک تر، لایه ای است، حاوی کمی مورئین (5-10٪) است، اسیدهای تیکوئیک وجود ندارد.

جدول 1.1 ترکیب شیمیایی باکتری های Gr+ و Gr-

از دیدگاه علم مدرن، پروکاریوت ها ساختاری ابتدایی دارند. اما این "بی تکلفی" است که به آنها کمک می کند در غیرمنتظره ترین شرایط زنده بمانند. به عنوان مثال، در منابع سولفید هیدروژن یا در سایت های آزمایش هسته ای. دانشمندان محاسبه کرده اند که جرم کل همه میکروارگانیسم های زمینی 550 میلیارد تن است.

باکتری ها تک سلولی هستند. اما این بدان معنا نیست که سلول های باکتریایی به سلول های حیوانی یا گیاهی تسلیم می شوند. میکروبیولوژی قبلاً از صدها هزار گونه میکروارگانیسم دانش دارد. با این وجود، نمایندگان علم روزانه انواع و ویژگی های جدید خود را کشف می کنند.

جای تعجب نیست که برای رشد کامل سطح زمین، میکروارگانیسم ها باید اشکال مختلفی داشته باشند:

  • کوکسی - توپ؛
  • استرپتوکوک - زنجیره؛
  • باسیل - چوب؛
  • ویبریو - ویرگول خمیده؛
  • اسپیرلا مارپیچی هستند.

اندازه باکتری ها بر حسب نانومتر و میکرومتر اندازه گیری می شود. مقدار متوسط ​​آنها 0.8 میکرومتر است. اما در میان آنها پروکاریوت های غول پیکری وجود دارند که به 125 میکرون و بیشتر می رسند. غول های واقعی در میان جوجه ها اسپیروکت هایی به طول 250 میکرون هستند. اکنون اندازه کوچکترین سلول پروکاریوتی را با آنها مقایسه کنید: مایکوپلاسماها کمی "رشد" می کنند و به قطر 0.1-0.15 میکرون می رسند.

شایان ذکر است که زنده ماندن غول های باکتری در محیط کار چندان آسانی نیست. برای آنها دشوار است که مواد مغذی کافی برای خود پیدا کنند تا عملکرد خود را با موفقیت انجام دهند. اما از سوی دیگر، آنها طعمه آسانی برای باکتری های شکارچی نیستند که از همتایان خود - میکروارگانیسم های تک سلولی تغذیه می کنند، "در اطراف جریان دارند" و آنها را می خورند.

ساختار خارجی باکتری ها

دیواره سلولی

  • دیواره سلولی یک سلول باکتری محافظت و پشتیبانی از آن است. شکل خاص خود را به میکروارگانیسم می دهد.
  • دیواره سلولی نفوذپذیر است. مواد مغذی از داخل آن عبور می کنند و محصولات متابولیک (متابولیسم) از آن خارج می شوند.
  • برخی از انواع باکتری ها مخاط خاصی تولید می کنند که شبیه کپسول است که از خشک شدن آنها محافظت می کند.
  • برخی از سلول ها دارای تاژک (یک یا چند) یا پرز هستند که به حرکت آنها کمک می کند.
  • در سلول های باکتریایی که در رنگ آمیزی گرم صورتی رنگ می شوند ( گرم منفی) دیواره سلولی نازک تر و چند لایه است. آنزیم هایی که مواد مغذی را تجزیه می کنند به بیرون آزاد می شوند.
  • باکتری هایی که در رنگ آمیزی گرم به رنگ بنفش در می آیند گرم مثبت) دیواره سلولی ضخیم است. مواد مغذی وارد شده به سلول در فضای پری پلاسمیک (فضای بین دیواره سلولی و غشای سیتوپلاسمی) توسط آنزیم های هیدرولیتیک تجزیه می شوند.
  • گیرنده های متعددی در سطح دیواره سلولی وجود دارد. کشنده های سلولی به آنها متصل می شوند - فاژها، کولیسین ها و ترکیبات شیمیایی.
  • لیپوپروتئین های دیواره در برخی از انواع باکتری ها آنتی ژن هستند که به آنها سم می گویند.
  • با درمان طولانی مدت با آنتی بیوتیک ها و به دلایل دیگر، برخی از سلول ها غشای خود را از دست می دهند، اما توانایی تولید مثل را حفظ می کنند. آنها یک شکل گرد - L شکل به دست می آورند و می توانند برای مدت طولانی در بدن انسان ذخیره شوند (کوکسی یا باسیل سل). فرم های L ناپایدار این قابلیت را دارند که به شکل اولیه خود برگردند (بازگشت).

کپسول

در شرایط نامساعد محیطی، باکتری ها یک کپسول تشکیل می دهند. میکروکپسول محکم به دیوار می‌چسبد. فقط با میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده است. ماکروکپسول اغلب توسط میکروب های بیماری زا (پنوموکوک) تشکیل می شود. در کلبسیلا پنومونی، یک ماکروکپسول همیشه یافت می شود.

پوسته کپسول مانند

پوسته کپسول مانند تشکیلاتی است که به طور ضعیف با دیواره سلولی مرتبط است. به لطف آنزیم های باکتریایی، پوسته کپسول مانند با کربوهیدرات ها (اگزوپلی ساکاریدها) محیط خارجی پوشیده شده است که چسبندگی باکتری ها را به سطوح مختلف حتی سطوح کاملاً صاف تضمین می کند. به عنوان مثال، استرپتوکوک ها که وارد بدن انسان می شوند، می توانند با دندان ها و دریچه های قلب به هم بچسبند.

عملکرد کپسول متنوع است:

  • حفاظت از شرایط محیطی تهاجمی،
  • اطمینان از چسبندگی (چسبندگی) با سلول های انسانی،
  • کپسول با دارا بودن خواص آنتی ژنیک، هنگامی که وارد یک موجود زنده می شود، اثر سمی دارد.

تاژک

  • برخی از سلول های باکتری دارای تاژک (یک یا چند) یا پرز هستند که به حرکت آنها کمک می کند. تاژک ها حاوی پروتئین انقباضی فلاژلین هستند.
  • تعداد تاژک ها می تواند متفاوت باشد - یک، یک دسته تاژک، تاژک در انتهای مختلف سلول یا در کل سطح.
  • حرکت (تصادفی یا چرخشی) در نتیجه حرکت چرخشی تاژک ها انجام می شود.
  • خواص آنتی ژنی تاژک اثر سمی در بیماری دارد.
  • باکتری هایی که تاژک ندارند، با پوشیده شدن با مخاط، قادر به سر خوردن هستند. باکتری های آبزی حاوی واکوئل هایی به مقدار 40 تا 60 هستند که با نیتروژن پر شده اند.

غواصی و صعود را فراهم می کنند. در خاک، سلول باکتری از طریق کانال های خاک حرکت می کند.

نوشیدن

  • پیلی (پرزها، فیمبریا) سطح سلول های باکتریایی را می پوشاند. پرز یک رشته نازک مارپیچ پیچ خورده با طبیعت پروتئینی است.
  • ژنرال نوشیدایجاد چسبندگی (چسبندگی) با سلول های میزبان. تعداد آنها بسیار زیاد است و از چند صد تا چند هزار متغیر است. از لحظه دلبستگی، هر فرآیند عفونی شروع می شود.
  • اره های جنسیانتقال مواد ژنتیکی از اهداکننده به گیرنده را ترویج می کند. تعداد آنها از 1 تا 4 در هر سلول است.

غشای سیتوپلاسمی

  • غشای سیتوپلاسمی در زیر دیواره سلولی قرار دارد و یک لیپوپروتئین است (تا 30٪ لیپید و تا 70٪ پروتئین).
  • سلول های باکتریایی مختلف ترکیب چربی غشاهای متفاوتی دارند.
  • پروتئین های غشایی وظایف بسیاری را انجام می دهند. پروتئین های عملکردیآنزیم هایی هستند که به دلیل سنتز اجزای مختلف آن بر روی غشای سیتوپلاسمی و غیره اتفاق می افتد.
  • غشای سیتوپلاسمی از 3 لایه تشکیل شده است. لایه فسفولیپید مضاعف با گلوبولین ها نفوذ می کند که انتقال مواد را به سلول باکتری تضمین می کند. اگر شکست بخورد، سلول می میرد.
  • غشای سیتوپلاسمی در تشکیل هاگ نقش دارد.

ساختار داخلی باکتری ها

سیتوپلاسم

تمام محتویات یک سلول، به استثنای هسته و دیواره سلولی، سیتوپلاسم نامیده می شود. فاز مایع و بدون ساختار سیتوپلاسم (ماتریکس) حاوی ریبوزوم ها، سیستم های غشایی، میتوکندری ها، پلاستیدها و سایر ساختارها و همچنین مواد مغذی ذخیره است. سیتوپلاسم ساختار بسیار پیچیده و ظریفی دارد (لایه ای، دانه ای). با کمک یک میکروسکوپ الکترونی، جزئیات جالب بسیاری از ساختار سلول آشکار شده است.

لایه لیپوپروتئین خارجی پروتوپلاست باکتریایی که دارای خواص فیزیکی و شیمیایی خاصی است، غشای سیتوپلاسمی نامیده می شود. در داخل سیتوپلاسم همه ساختارها و اندامک های حیاتی وجود دارد. غشای سیتوپلاسمی نقش بسیار مهمی ایفا می کند - جریان مواد به داخل سلول و انتشار محصولات متابولیک به خارج را تنظیم می کند. از طریق غشاء، مواد مغذی می توانند در نتیجه یک فرآیند بیوشیمیایی فعال شامل آنزیم ها وارد سلول شوند.

علاوه بر این، غشاء سنتز برخی از اجزای سلول، عمدتاً اجزای دیواره سلولی و کپسول است. در نهایت، مهم ترین آنزیم ها (کاتالیزورهای بیولوژیکی) در غشای سیتوپلاسمی قرار دارند. چینش منظم آنزیم ها بر روی غشاها باعث می شود تا فعالیت آنها تنظیم شود و از تخریب برخی از آنزیم ها توسط برخی دیگر جلوگیری شود. ریبوزوم ها به غشاء، بلوک های ساختمانی که پروتئین روی آن سنتز می شود، متصل می شوند. غشا از لیپوپروتئین ها تشکیل شده است. به اندازه کافی قوی است و می تواند وجود موقت یک سلول بدون پوسته را فراهم کند. غشای سیتوپلاسمی تا 20 درصد جرم خشک سلول را تشکیل می دهد.

در عکس‌های الکترونی از بخش‌های نازک باکتری‌ها، غشای سیتوپلاسمی به‌صورت رشته‌ای پیوسته به ضخامت حدود ۷۵ Å، متشکل از یک لایه روشن (لیپیدها) محصور در بین دو لایه تیره‌تر (پروتئین) ظاهر می‌شود. هر لایه دارای عرض 20-30A است. چنین غشایی ابتدایی نامیده می شود.

گرانول

سیتوپلاسم سلول های باکتریایی اغلب حاوی گرانول هایی با اشکال و اندازه های مختلف است. با این حال، وجود آنها را نمی توان به عنوان نوعی ویژگی دائمی میکروارگانیسم در نظر گرفت، معمولاً تا حد زیادی با شرایط فیزیکی و شیمیایی محیط مرتبط است.

بسیاری از اجزاء سیتوپلاسمی از ترکیباتی تشکیل شده اند که به عنوان منبع انرژی و کربن عمل می کنند. این مواد ذخیره زمانی تشکیل می شوند که بدن به مقدار کافی مواد مغذی تامین شود و برعکس، زمانی که بدن وارد شرایطی می شود که از نظر تغذیه ای مساعدتر است، استفاده می شود.

در بسیاری از باکتری ها، گرانول ها از نشاسته یا پلی ساکاریدهای دیگر مانند گلیکوژن و گرانولوزا تشکیل شده اند. برخی از باکتری ها، زمانی که در محیط غنی از قند رشد می کنند، قطرات چربی در داخل سلول دارند. نوع گسترده دیگری از آخال های دانه ای ولوتین (گرانول های متاکروماتین) است. این گرانول ها از پلی متافسفات (ماده ذخیره از جمله بقایای اسید فسفریک) تشکیل شده اند. پلی متافسفات به عنوان منبع گروه های فسفات و انرژی برای بدن عمل می کند. باکتری ها بیشتر در شرایط تغذیه ای غیرعادی، مانند محیطی که گوگرد ندارد، ولوتین را جمع می کنند. قطرات گوگرد در سیتوپلاسم برخی از باکتری های گوگرد یافت می شود.

مزوزوم ها

بین غشای پلاسمایی و دیواره سلولی ارتباطی به شکل دسموز - پل وجود دارد. غشای سیتوپلاسمی اغلب باعث ایجاد انواژیناسیون - بیرون زدگی به داخل سلول می شود. این هجوم ها ساختارهای غشایی خاصی را در سیتوپلاسم به نام مزوزوم تشکیل می دهند.

برخی از انواع مزوزوم ها اجسامی هستند که توسط غشای خود از سیتوپلاسم جدا شده اند. وزیکول ها و لوله های متعددی در داخل چنین کیسه های غشایی بسته بندی شده اند. این ساختارها عملکردهای مختلفی را در باکتری ها انجام می دهند. برخی از این ساختارها مشابه میتوکندری هستند.

برخی دیگر وظایف شبکه آندوپلاسمی یا دستگاه گلژی را انجام می دهند. با هجوم غشای سیتوپلاسمی، دستگاه فتوسنتز باکتری ها نیز تشکیل می شود. پس از هجوم سیتوپلاسم، غشاء به رشد خود ادامه می دهد و پشته هایی را تشکیل می دهد که به قیاس با گرانول های کلروپلاست گیاهی، پشته های تیلاکوئید نامیده می شوند. این غشاها که اغلب سیتوپلاسم یک سلول باکتری را پر می کنند، حاوی رنگدانه ها (باکتری کلروفیل، کاروتنوئیدها) و آنزیم ها (سیتوکروم ها) هستند که فرآیند فتوسنتز را انجام می دهند.

نوکلوئید

باکتری‌ها هسته‌ای مانند ارگانیسم‌های بالاتر (یوکاریوت‌ها) ندارند، اما مشابه آن - "معادل هسته‌ای" - نوکلئویید دارند که از نظر تکاملی شکل اولیه‌تری از سازمان‌دهی ماده هسته‌ای است. این شامل یک رشته DNA دو رشته ای به طول 1.1-1.6 نانومتر است که در یک حلقه بسته شده است که به عنوان یک کروموزوم باکتریایی یا ژنوفور در نظر گرفته می شود. نوکلوئید در پروکاریوت ها از بقیه سلول توسط یک غشاء محدود نمی شود - فاقد پوشش هسته ای است.

ساختارهای نوکلوئیدی شامل RNA پلیمراز، پروتئین های پایه و بدون هیستون است. کروموزوم روی غشای سیتوپلاسمی و در باکتری های گرم مثبت - روی مزوزوم ها ثابت می شود. کروموزوم باکتریایی به روشی چند محافظه کارانه تکثیر می شود: مارپیچ دوگانه DNA والد باز می شود و یک زنجیره مکمل جدید روی الگوی هر زنجیره پلی نوکلئوتیدی مونتاژ می شود. نوکلوئید دستگاه میتوزی ندارد و واگرایی هسته های دختر با رشد غشای سیتوپلاسمی تضمین می شود.

هسته باکتری یک ساختار متمایز است. بسته به مرحله رشد سلول، نوکلوئید می تواند گسسته (ناپیوسته) و از قطعات جداگانه تشکیل شده باشد. این به این دلیل است که تقسیم یک سلول باکتری در زمان پس از تکمیل چرخه تکثیر مولکول DNA و تشکیل کروموزوم های دختر انجام می شود.

نوکلوئید حاوی بخش عمده ای از اطلاعات ژنتیکی یک سلول باکتری است. علاوه بر نوکلوئید، عناصر ژنتیکی خارج کروموزومی، پلاسمیدها، در سلول های بسیاری از باکتری ها یافت می شوند که توسط مولکول های DNA دایره ای کوچکی که قادر به همانندسازی مستقل هستند، نشان داده می شوند.

پلاسمیدها

پلاسمیدها مولکول های مستقلی هستند که در حلقه ای از DNA دو رشته ای پیچیده شده اند. جرم آنها بسیار کمتر از جرم یک نوکلئوتید است. علیرغم اینکه اطلاعات ارثی در DNA پلاسمیدها رمزگذاری شده است، آنها برای یک سلول باکتری حیاتی و ضروری نیستند.

ریبوزوم ها

سیتوپلاسم باکتری ها حاوی ریبوزوم ها - ذرات سنتز کننده پروتئین با قطر 200A است. بیش از هزار نفر از آنها در یک قفس هستند. ریبوزوم ها از RNA و پروتئین ساخته شده اند. در باکتری ها، بسیاری از ریبوزوم ها آزادانه در سیتوپلاسم قرار دارند، برخی از آنها می توانند با غشاها مرتبط باشند.

ریبوزوم ها مراکز سنتز پروتئین در سلول هستند. در همان زمان، آنها اغلب با یکدیگر ترکیب می شوند و تجمعاتی به نام پلی ریبوزوم یا پلی زوم تشکیل می دهند.

شامل ها

آخال ها محصولات متابولیکی سلول های هسته ای و غیرهسته ای هستند. آنها منبعی از مواد مغذی را نشان می دهند: گلیکوژن، نشاسته، گوگرد، پلی فسفات (والوتین) و غیره. هنگامی که رنگ آمیزی می شود، اجزاء اغلب ظاهری متفاوت از رنگ رنگ به خود می گیرند. با توجه به ارز، شما می توانید باسیل دیفتری را تشخیص دهید.

چه چیزی در سلول های باکتریایی وجود ندارد؟

از آنجایی که یک باکتری یک میکروارگانیسم پروکاریوتی است، بسیاری از اندامک ها همیشه در سلول های باکتری وجود ندارند. که مشخصه موجودات یوکاریوتی هستند:

  • دستگاه گلژی که با تجمع مواد غیر ضروری به سلول کمک می کند و متعاقباً آنها را از سلول خارج می کند.
  • پلاستیدها که فقط در سلولهای گیاهی موجود هستند رنگ آنها را تعیین می کنند و همچنین نقش مهمی در فتوسنتز دارند.
  • لیزوزوم ها که دارای آنزیم های خاصی هستند و به تجزیه پروتئین ها کمک می کنند.
  • میتوکندری انرژی لازم را برای سلول ها فراهم می کند و همچنین در تولید مثل شرکت می کند.
  • شبکه آندوپلاسمی، که انتقال مواد خاص را به سیتوپلاسم فراهم می کند.
  • مرکز سلولی

همچنین لازم به یادآوری است که باکتری ها دیواره سلولی ندارند، بنابراین فرآیندهایی مانند پینوسیتوز و فاگوسیتوز نمی توانند ادامه پیدا کنند.

ویژگی های فرآیندهای باکتریایی

به عنوان میکروارگانیسم های خاص، باکتری ها در شرایطی که ممکن است اکسیژن وجود نداشته باشد، سازگار هستند. و همین تنفس در آنها به دلیل مزوزوم ها اتفاق می افتد. همچنین بسیار جالب است که موجودات سبز دقیقاً مانند گیاهان قادر به فتوسنتز هستند. اما در نظر گرفتن این واقعیت مهم است که در گیاهان فرآیند فتوسنتز در کلروپلاست ها اتفاق می افتد، در حالی که در باکتری ها روی غشاها.

تولید مثل در یک سلول باکتریایی به ابتدایی ترین روش انجام می شود. سلول های بالغ به دو قسمت تقسیم می شوند، پس از مدتی به بلوغ می رسند و این روند تکرار می شود. در شرایط مساعد، تغییر 70-80 نسل در روز می تواند رخ دهد. لازم به یادآوری است که باکتری ها به دلیل ساختارشان به روش های تولید مثل مانند میتوز و میوز دسترسی ندارند. آنها منحصر به سلول های یوکاریوتی هستند.

شناخته شده است که تشکیل هاگ یکی از چندین راه تولید مثل قارچ ها و گیاهان است. اما باکتری ها همچنین می توانند هاگ تشکیل دهند، که تعداد کمی از گونه های آنها انجام می دهند. آنها برای زنده ماندن در شرایط نامطلوب که می تواند زندگی را تهدید کند، این توانایی را دارند.

گونه هایی وجود دارند که می توانند حتی در شرایط فضایی زنده بمانند. این را هیچ موجود زنده ای نمی تواند تکرار کند. باکتری ها به دلیل سادگی ساختارشان، مولد حیات روی زمین شدند. اما این واقعیت که آنها تا به امروز وجود دارند نشان می دهد که چقدر برای دنیای اطراف ما مهم هستند. با کمک آنها، مردم می توانند تا حد امکان به پاسخ به سؤال منشأ حیات روی زمین نزدیک شوند، دائماً باکتری ها را مطالعه کنند و چیز جدیدی یاد بگیرند.

جالب ترین و جذاب ترین حقایق در مورد باکتری ها

باکتری استافیلوکوک خواهان خون انسان است

استافیلوکوکوس اورئوس (Staphylococcus aureus) یک گونه باکتریایی رایج است که حدود 30 درصد از افراد را مبتلا می کند. در برخی افراد، بخشی از میکروبیوم (میکرو فلور) است و هم در داخل بدن و هم روی پوست یا در حفره دهان یافت می شود. در حالی که گونه های بی ضرر استاف وجود دارد، سایرین مانند استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین (استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین)، مشکلات جدی برای سلامتی از جمله عفونت های پوستی، بیماری های قلبی عروقی، مننژیت و بیماری های دستگاه گوارش ایجاد می کنند.

محققان دانشگاه وندربیلت دریافتند که باکتری استاف خون انسان را بر خون حیوان ترجیح می دهد. این باکتری ها جزئی از آهن موجود در هموگلوبین موجود در گلبول های قرمز هستند. استافیلوکوکوس اورئوس سلول های خونی را از هم جدا می کند تا به آهن داخل آنها برسد. اعتقاد بر این است که تغییرات ژنتیکی در هموگلوبین ممکن است برخی افراد را نسبت به سایرین نسبت به باکتری های استاف بیشتر تمایل نشان دهد.

باکتری باعث باران می شود

محققان دریافته اند که باکتری های موجود در جو ممکن است در تولید باران و سایر اشکال بارش نقش داشته باشند. این فرآیند زمانی آغاز می شود که باکتری های گیاهان توسط باد به جو دمیده می شوند. در ارتفاع، یخ در اطراف آنها تشکیل می شود و شروع به رشد می کنند. هنگامی که باکتری های یخ زده به آستانه رشد معینی رسیدند، یخ شروع به ذوب شدن کرده و به صورت باران به زمین بازمی گردد. باکتری هایی از گونه Psuedomonas syringae حتی در مرکز ذرات بزرگ تگرگ یافت شده است. آنها پروتئین خاصی را در غشای سلولی تولید می کنند که به آنها اجازه می دهد آب را به روشی منحصر به فرد متصل کنند و تشکیل یخ را تقویت کنند.

مبارزه با آکنه مولد باکتری

محققان دریافته اند که گونه های خاصی از باکتری های مولد آکنه ممکن است در واقع به پیشگیری از آکنه کمک کنند. باکتری عامل آکنه، Propionibacterium acnes، در منافذ پوست ما زندگی می کند. هنگامی که این باکتری ها پاسخ ایمنی را تحریک می کنند، ناحیه روی پوست متورم می شود و جوش ایجاد می شود.

با این حال، مشخص شده است که گونه های خاصی از باکتری ها کمتر باعث ایجاد آکنه می شوند. این گونه ها ممکن است دلیلی باشد که افراد با پوست سالم به ندرت دچار آکنه می شوند. محققان با مطالعه ژن‌های سویه‌های Propionibacterium acnes جمع‌آوری‌شده از افراد دارای آکنه و پوست سالم، سویه‌ای را شناسایی کردند که در پوست شفاف رایج و در پوست‌های مستعد آکنه نادر بود. تحقیقات آتی شامل تلاش‌هایی برای تولید دارویی است که تنها گونه‌های عامل آکنه باکتری Propionibacterium acnes را از بین می‌برد.

باکتری های روی لثه می توانند منجر به بیماری های قلبی عروقی شوند

چه کسی فکر می‌کرد مسواک زدن منظم دندان‌ها می‌تواند به پیشگیری از بیماری قلبی کمک کند؟ مطالعات قبلی ارتباط بین بیماری لثه و بیماری های قلبی عروقی را یافته اند. اکنون دانشمندان ارتباط خاصی بین این بیماری ها پیدا کرده اند.

این فرضیه وجود دارد که هم باکتری ها و هم انسان ها انواع خاصی از پروتئین ها به نام پروتئین های استرس را تولید می کنند. این پروتئین ها زمانی تولید می شوند که سلول ها انواع مختلفی از استرس را تجربه کنند. هنگامی که فردی دچار عفونت لثه می شود، سلول های سیستم ایمنی شروع به حمله به باکتری ها می کنند. باکتری ها هنگام حمله پروتئین های استرس تولید می کنند و گلبول های سفید نیز به پروتئین های استرس حمله می کنند.

مشکل این است که گلبول های سفید نمی توانند بین پروتئین های استرس تولید شده توسط باکتری ها و پروتئین های تولید شده توسط بدن تمایز قائل شوند. در نتیجه، سلول‌های سیستم ایمنی به پروتئین‌های استرس تولید شده توسط بدن نیز حمله می‌کنند که باعث می‌شود گلبول‌های سفید خون در رگ‌ها جمع شوند و منجر به تصلب شرایین شوند. قلب کلسیفیه عامل اصلی بیماری های قلبی عروقی است.

باکتری های خاک یادگیری را بهبود می بخشند

آیا می دانستید زمان صرف شده در باغ یا باغبانی می تواند به شما در مطالعه بهتر کمک کند؟ به گفته محققان، باکتری خاک Mycobacterium vaccae می تواند یادگیری در پستانداران را بهبود بخشد.

این احتمال وجود دارد که این باکتری ها از طریق بلع یا از طریق تنفس وارد بدن ما شوند. تصور می شود که باکتری Mycobacterium vaccae با تحریک رشد نورون های مغزی که منجر به افزایش سطح سروتونین و کاهش اضطراب می شود، یادگیری را بهبود می بخشد.

این مطالعه با استفاده از موش های تغذیه شده با باکتری زنده مایکوباکتریوم vaccae انجام شد. نتایج نشان داد که موش‌هایی که با باکتری تغذیه می‌کردند، بسیار سریع‌تر و با اضطراب کمتری در پیچ و خم حرکت می‌کردند. دانشمندان پیشنهاد می کنند که Mycobacterium vaccae در بهبود حل مسئله و کاهش سطح استرس نقش دارد.

ماشین آلات قدرت باکتریایی

محققان آزمایشگاه ملی آرگون دریافتند که باکتری Bacillus subtilis توانایی چرخاندن دنده های بسیار کوچک را دارد. این باکتری ها هوازی هستند، به این معنی که برای رشد و تکامل به اکسیژن نیاز دارند. هنگامی که آنها در محلولی با حباب های میکرو قرار می گیرند، باکتری ها در دندانه های چرخ دنده شناور می شوند و باعث چرخش آن در جهت خاصی می شوند.

برای شروع چرخش چرخ دنده، صدها باکتری به طور هماهنگ کار می کنند. همچنین مشخص شده است که باکتری ها می توانند چندین چرخ دنده به هم پیوسته را بچرخانند. محققان توانستند با تنظیم میزان اکسیژن موجود در محلول، سرعت چرخاندن چرخ دنده ها توسط باکتری ها را کنترل کنند. کاهش میزان اکسیژن منجر به کند شدن باکتری شد. حذف اکسیژن باعث توقف کامل حرکت آنها می شود.

پروکاریوت ها شامل آرکی باکتری ها، باکتری ها و جلبک های سبز آبی هستند. پروکاریوت ها- موجودات تک سلولی که فاقد هسته ساختاری، اندامک های غشایی و میتوز هستند.

ابعاد - از 1 تا 15 میکرون. فرم های پایه: 1) کوکسی (کروی)، 2) باسیل (میله ای شکل)، 3) ویبریو (منحنی به شکل کاما)، 4) اسپیریل و اسپیروکت (مارپیچ پیچ خورده).

1 - کوکسی؛ 2 - باسیل؛ 3 - ویبریوها; 4-7 - اسپیرلا و اسپیروکت.

1 - زخم غشای سیتوپلاسمی؛ 2 - دیواره سلولی 3 - کپسول اسلایم; 4 - سیتوپلاسم; 5 - DNA کروموزومی; 6 - ریبوزوم; 7 - مزوسوما; 8 - زخم های غشایی فتوسنتزی; 9 - شمول; 10 - سوختگی تیکی; 11 - نوشیدن.

سلول باکتری توسط یک غشاء احاطه شده است. لایه داخلی غشاء با یک غشای سیتوپلاسمی (1) نشان داده می شود که روی آن یک دیواره سلولی وجود دارد (2). بالای دیواره سلولی در بسیاری از باکتری ها کپسول مخاطی وجود دارد (3). ساختار و عملکرد غشای سیتوپلاسمی سلول های یوکاریوتی و پروکاریوتی تفاوتی ندارد. غشاء ممکن است تشکیل چین های به نام مزوزوم ها(7). آنها می توانند شکل متفاوتی داشته باشند (کیسه ای شکل، لوله ای، لایه ای و غیره).

آنزیم ها در سطح مزوزوم ها قرار دارند. دیواره سلولی ضخیم، متراکم، سفت و سخت، متشکل از مورینا(جزء اصلی) و سایر مواد آلی. مورئین یک شبکه منظم از زنجیره های پلی ساکاریدی موازی است که توسط زنجیره های پروتئینی کوتاه به هم مرتبط شده اند. باکتری ها بر اساس ساختار دیواره سلولی طبقه بندی می شوند. گرم مثبت(رنگ آمیزی شده توسط گرم) و گرم منفی(رنگ نشده). در باکتری های گرم منفی، دیواره نازک تر، پیچیده تر است و لایه ای از لیپیدها در بالای لایه مورئین در خارج وجود دارد. فضای داخلی با سیتوپلاسم پر شده است (4).

ماده ژنتیکی با مولکول های DNA حلقوی نشان داده می شود. این DNAها را می توان به طور مشروط به "کروموزوم" و پلاسمید تقسیم کرد. DNA "کروموزوم" (5) یکی است، متصل به غشاء، حاوی چندین هزار ژن است، برخلاف DNA کروموزومی یوکاریوتی، خطی نیست، با پروتئین ها مرتبط نیست. ناحیه ای که این DNA در آن قرار دارد نامیده می شود نوکلوئید. پلاسمیدهاعناصر ژنتیکی خارج کروموزومی آنها DNA دایره ای کوچکی هستند که با پروتئین ها مرتبط نیستند، به غشاء متصل نیستند، حاوی تعداد کمی ژن هستند. تعداد پلاسمیدها می تواند متفاوت باشد. پلاسمیدهایی که بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته اند، حامل اطلاعاتی در مورد مقاومت دارویی (فاکتور R) هستند و در فرآیند جنسی (فاکتور F) نقش دارند. پلاسمیدی که بتواند با کروموزوم ترکیب شود نامیده می شود اپیزوم.

در یک سلول باکتری، تمام اندامک های غشایی مشخصه یک سلول یوکاریوتی (میتوکندری، پلاستید، ER، دستگاه گلژی، لیزوزوم) وجود ندارند.

در سیتوپلاسم باکتری ها ریبوزوم های نوع 70S (6) و آخال ها (9) وجود دارد. به طور معمول، ریبوزوم ها به پلی زوم ها مونتاژ می شوند. هر ریبوزوم از یک زیر واحد کوچک (30S) و یک زیر واحد بزرگ (50S) تشکیل شده است. وظیفه ریبوزوم ها جمع آوری یک زنجیره پلی پپتیدی است. اجزاء را می توان با توده های نشاسته، گلیکوژن، ولوتین، قطره های چربی نشان داد.

بسیاری از باکتری ها دارند تاژک(10) و پیلی (فیمبریا)(یازده). تاژک ها توسط غشاء محدود نمی شوند، شکل مواج دارند و از زیر واحدهای پروتئین فلاژلین کروی تشکیل شده اند. این زیر واحدها به صورت مارپیچی چیده شده و یک استوانه توخالی با قطر 10-20 نانومتر را تشکیل می دهند. تاژک پروکاریوتی در ساختار خود شبیه یکی از میکرولوله های تاژک یوکاریوتی است. تعداد و آرایش تاژک ها ممکن است متفاوت باشد. پیلی ساختارهای رشته ای مستقیم روی سطح باکتری ها هستند. آنها نازک تر و کوتاه تر از تاژک هستند. آنها استوانه های توخالی کوتاهی از پروتئین پیلین هستند. پیلی برای اتصال باکتری ها به بستر و به یکدیگر عمل می کند. در طول کونژوگاسیون، F-pili ویژه ای تشکیل می شود که از طریق آن مواد ژنتیکی از یک سلول باکتری به سلول دیگر منتقل می شود.

هاگ زاییباکتری ها راهی برای تجربه شرایط نامطلوب دارند. هاگ ها معمولاً یک به یک در داخل «سلول مادر» تشکیل می شوند و آندوسپور نامیده می شوند. هاگ ها در برابر تشعشعات، دمای شدید، خشک شدن و سایر عواملی که باعث مرگ سلول های رویشی می شوند، بسیار مقاوم هستند.

تولید مثل.باکتری ها با تقسیم «سلول مادر» به دو قسمت، به صورت غیرجنسی تکثیر می شوند. قبل از تقسیم، همانندسازی DNA اتفاق می افتد.

به ندرت، باکتری ها دارای فرآیند جنسی هستند که در آن ترکیب مجدد مواد ژنتیکی رخ می دهد. باید تاکید کرد که باکتری ها هرگز گامت تشکیل نمی دهند، محتویات سلول ها را ادغام نمی کنند، بلکه انتقال DNA از سلول دهنده به سلول گیرنده صورت می گیرد. سه راه برای انتقال DNA وجود دارد: کونژوگاسیون، تبدیل، انتقال.

- انتقال یک طرفه پلاسمید F از سلول دهنده به سلول گیرنده در تماس با یکدیگر. در این حالت باکتری ها توسط F-pilae مخصوص (F-fimbria) به یکدیگر متصل می شوند که از طریق کانال های آن قطعات DNA منتقل می شود. کونژوگاسیون را می توان به مراحل زیر تقسیم کرد: 1) باز شدن پلاسمید F، 2) نفوذ یکی از رشته های پلاسمید F به داخل سلول گیرنده از طریق قرص F، 3) سنتز یک رشته مکمل بر روی یک DNA تک رشته ای. الگو (مثل سلول اهداکننده (F +) و در سلول گیرنده (F -) رخ می دهد).

دگرگونی- انتقال تک جهتی قطعات DNA از سلول دهنده به سلول گیرنده، بدون تماس با یکدیگر. در این حالت، سلول اهداکننده یا قطعه کوچکی از DNA را از خود «بذر» می‌کند و یا DNA پس از مرگ این سلول وارد محیط می‌شود. در هر صورت، DNA به طور فعال توسط سلول گیرنده جذب شده و در "کروموزوم" خود ادغام می شود.

انتقال- انتقال یک قطعه DNA از یک سلول دهنده به یک سلول گیرنده با استفاده از باکتریوفاژها.

ویروس ها

ویروس ها از یک اسید نوکلئیک (DNA یا RNA) و پروتئین هایی تشکیل شده اند که پوسته ای را در اطراف این اسید نوکلئیک تشکیل می دهند. یک کمپلکس نوکلئوپروتئینی هستند. برخی از ویروس ها حاوی لیپید و کربوهیدرات هستند. ویروس ها همیشه حاوی یک نوع اسید نوکلئیک، DNA یا RNA هستند. علاوه بر این، هر یک از اسیدهای نوکلئیک می توانند هم تک رشته ای و هم دو رشته ای، خطی و دایره ای باشند.

اندازه ویروس ها 10-300 نانومتر است. شکل ویروس:کروی، میله ای شکل، رشته ای، استوانه ای و غیره.

کپسید- پوسته ویروس که توسط زیرواحدهای پروتئینی تشکیل شده است که به روش خاصی روی هم چیده شده اند. کپسید از اسید نوکلئیک ویروس در برابر تأثیرات مختلف محافظت می کند و از رسوب ویروس در سطح سلول میزبان اطمینان می دهد. سوپرکاپسیدمشخصه ویروس های پیچیده (HIV، ویروس های آنفولانزا، تبخال). در هنگام خروج ویروس از سلول میزبان رخ می دهد و بخش تغییر یافته ای از غشای سیتوپلاسمی هسته ای یا بیرونی سلول میزبان است.

اگر ویروس در داخل سلول میزبان باشد، به شکل اسید نوکلئیک وجود دارد. اگر ویروس خارج از سلول میزبان باشد، یک کمپلکس نوکلئوپروتئین است و این شکل آزاد وجود نامیده می شود. ویریون. ویروس ها بسیار خاص هستند. آنها می توانند از یک دایره کاملاً تعریف شده از میزبان ها برای فعالیت زندگی خود استفاده کنند.

مراحل زیر را می توان در چرخه تولید مثل ویروس تشخیص داد.

  1. رسوب در سطح سلول میزبان.
  2. نفوذ ویروس به سلول میزبان (آنها می توانند از طریق: الف) "تزریق"، ب) انحلال غشای سلول توسط آنزیم های ویروسی، ج) اندوسیتوز وارد سلول میزبان شوند. هنگامی که ویروس وارد سلول می شود، دستگاه سنتز پروتئین خود را تحت کنترل خود منتقل می کند.
  3. جاسازی DNA ویروسی در DNA سلول میزبان (در ویروس های حاوی RNA، رونویسی معکوس قبل از این اتفاق می افتد - سنتز DNA روی یک الگوی RNA).
  4. رونویسی RNA ویروسی
  5. سنتز پروتئین های ویروسی
  6. سنتز اسیدهای نوکلئیک ویروسی
  7. خودآرایی و خروج از سلول ویروس های دختر. سپس سلول یا می میرد یا به حیات خود ادامه می دهد و نسل های جدیدی از ذرات ویروسی تولید می کند.

ویروس نقص ایمنی انسانی عمدتاً لنفوسیت‌های CD 4 (کمک‌کننده‌ها) را آلوده می‌کند که روی سطح آن گیرنده‌هایی وجود دارد که می‌توانند به پروتئین سطح HIV متصل شوند. علاوه بر این، HIV به سلول های سیستم عصبی مرکزی، نوروگلیا و روده ها نفوذ می کند. سیستم ایمنی بدن انسان خواص محافظتی خود را از دست می دهد و قادر به مقاومت در برابر پاتوژن های عفونت های مختلف نیست. میانگین امید به زندگی یک فرد مبتلا 7 تا 10 سال است.

منبع عفونت فقط یک فرد است - ناقل ویروس نقص ایمنی. ایدز از طریق جنسی، از طریق خون و بافت های حاوی ویروس نقص ایمنی، از مادر به جنین منتقل می شود.

    قابل اعتماد و متخصص سخنرانی شماره 8" هسته. کروموزوم ها»

    قابل اعتماد و متخصص سخنرانی شماره 10مفهوم متابولیسم. بیوسنتز پروتئین ها

یک سلول باکتری از دیواره سلولی، غشای سیتوپلاسمی، سیتوپلاسم با انکلوزیون و هسته ای به نام نوکلوئید تشکیل شده است (شکل 3.4). ساختارهای اضافی وجود دارد: کپسول، میکروکپسول، مخاط، تاژک، پیلی. برخی از باکتری ها در شرایط نامساعد قادر به تشکیل هستند اختلافات.

برنج. 3.4

دیواره سلولی. دیواره سلولی باکتری های گرم مثبت حاوی مقدار کمی پلی ساکارید، لیپید، پروتئین است. جزء اصلی دیواره سلولی ضخیم این باکتری ها یک پپتیدوگلیکان چند لایه (مورئین، موکوپپتید) است که 90-40 درصد جرم دیواره سلولی را تشکیل می دهد (شکل 3.5، 3.7). اسیدهای تیکوئیک (از یونانی. تیچوس- دیوار).


برنج. 3-5-


برنج. 3.6.میکروسکوپ کنتراست فازL-تشکیل می دهد

دیواره سلولی باکتری های گرم منفی شامل یک غشای خارجی است که توسط یک لیپوپروتئین به لایه زیرین پپتیدوگلیکان متصل شده است. در بخش های بسیار نازک باکتری ها، غشای خارجی به شکل ساختار سه لایه مواج شبیه به غشای داخلی است که سیتوپلاسمی نامیده می شود (شکل 3.5،3.8). جزء اصلی این غشاها یک لایه دو مولکولی (دوگانه) از لیپیدها است. لایه داخلی غشای خارجی توسط فسفولیپیدها و لایه بیرونی حاوی لیپوپلی ساکارید است. لیپوپلی ساکارید غشای خارجی از 3 قطعه تشکیل شده است: لیپید A - یک ساختار محافظه کارانه، تقریباً در باکتری های گرم منفی یکسان است. بخش هسته یا میله پوست (از لات. هسته- هسته)، ساختار الیگوساکارید نسبتا محافظه کار (ثابت ترین بخش هسته LPS کتودوکسیوکتونیک اسید است). زنجیره پلی ساکارید O-specific بسیار متغیر که با تکرار توالی های الیگوساکاریدی یکسان (0-آنتی ژن) تشکیل شده است. پروتئین های موجود در ماتریکس غشای خارجی به گونه ای در آن نفوذ می کنند که مولکول های پروتئینی به نام پورین با منافذ آبدوست که آب و مولکول های کوچک آبدوست از آنها عبور می کنند، مرز می گیرند.


برنج. 3-7الگوی پراش الکترون یک بخش نازک از یک سلول لیستریا- لیستریامونوسیتوژن ها(به گفته A. A. Avakyan، L. N. Kats. I. B. Pavlova). غشای سیتوپلاسمی، مزوزوم و نوکلوئید به خوبی در قالب مناطق نور با ساختارهای فیبریلار و رشته ای DNA بیان می شوند. دیواره سلولی - ضخیم، معمولی باکتری های گرم مثبت


برنج. 3.8. الگوی پراش الکترونی یک بخش بسیار نازک از یک سلول بروسلا (بروسلاملیتنسیس). به گفته A. A. Avakyan، L. N. Kats، I. B. Pavlova.

نوکلوئید ظاهر مناطق نورانی با ساختارهای DNA رشته ای و فیبریلار دارد. دیواره سلولی - نازک، معمولی باکتری های گرم منفی

بین غشای بیرونی و سیتوپلاسمی یک فضای پری پلاسمیک یا پری پلاسم وجود دارد که حاوی آنزیم‌ها (پروتئازها، لیپازها، فسفاتازها، نوکلئازها، بتالاکتامازها) و اجزای سیستم‌های انتقال است.
در صورت نقض سنتز دیواره سلولی باکتریایی تحت تأثیر لیزوزیم، پنی سیلین، عوامل محافظ بدن، سلول هایی با شکل تغییر یافته (اغلب کروی) تشکیل می شوند: پروتوپلاست ها - باکتری ها کاملاً فاقد دیواره سلولی هستند. اسفروپلاست ها باکتری هایی با دیواره سلولی تا حدی حفظ شده هستند. باکتری های کروی یا پروتوپلاستی که تحت تأثیر آنتی بیوتیک ها یا عوامل دیگر توانایی سنتز پپتیدوگلیکان را از دست داده اند و قادر به تکثیر هستند، شکل L نامیده می شوند (شکل 3.b). برخی از اشکال L (ناپایدار) هنگامی که عاملی که منجر به تغییرات در باکتری شده است حذف می شود، می تواند معکوس شود و به سلول باکتری اولیه "بازگشت" کند.

غشای سیتوپلاسمی با میکروسکوپ الکترونی از مقاطع فوق نازک، این یک غشای سه لایه است (2 لایه تیره به ضخامت 2.5 نانومتر توسط یک لایه سبک - میانی از هم جدا می شود). از نظر ساختار، شبیه پلاسمالمای سلول های حیوانی است و از یک لایه دوگانه فسفولیپیدها با سطح تعبیه شده و پروتئین های یکپارچه تشکیل شده است که گویی از طریق ساختار غشایی نفوذ می کند. با رشد بیش از حد (در مقایسه با رشد دیواره سلولی)، غشای سیتوپلاسمی شکل می‌گیرد و به شکل ساختارهای غشایی پیچیده پیچیده به نام مزوزوم (شکل 3.7) فرو می‌رود. ساختارهای پیچ خورده کمتر پیچیده، غشاهای داخل سیتوپلاسمی نامیده می شوند.
سیتوپلاسم شامل پروتئین های محلول، اسیدهای ریبونوکلئیک، آخال ها و دانه های کوچک متعدد - ریبوزوم هایی است که مسئول سنتز (ترجمه) پروتئین ها هستند. ریبوزوم‌های باکتریایی حدود ۲۰ نانومتر اندازه دارند و بر خلاف ریبوزوم‌های EOB مشخصه سلول‌های یوکاریوتی، دارای ضریب رسوب ۷۰S هستند. RNA ریبوزومی (rRNA) عناصر محافظه کار باکتری ها هستند ("ساعت مولکولی" تکامل). 16S rRNA بخشی از زیر واحد کوچک ریبوزوم ها و 23S rRNA بخشی از زیر واحد بزرگ ریبوزوم ها است. مطالعه 16S rRNA اساس سیستماتیک ژن است که امکان ارزیابی میزان همبستگی موجودات را فراهم می کند. در سیتوپلاسم آخال های مختلفی به شکل گرانول های گلیکوژن، پلی ساکاریدها، اسید بتا هیدروکسی بوتیریک و پلی فسفات ها (ولوتین) وجود دارد. آنها مواد ذخیره ای برای تغذیه و انرژی مورد نیاز باکتری ها هستند. Volyutin میل ترکیبی با رنگهای اساسی دارد و به راحتی با استفاده از روشهای رنگ آمیزی خاص (مثلاً به گفته نایسر) در قالب گرانولهای متاکروماتیک تشخیص داده می شود. آرایش مشخصه گرانول ها در لوتین در باسیل دیفتری به شکل قطب های به شدت رنگ آمیزی شده سلول آشکار می شود (شکل 3.87).

برنج. 3-9 a

برنج. 3-9 ب. سواب کشت خالصکلبسیلاپنومونیه, رنگ آمیزی Burri-Gypsum. کپسول های قابل مشاهده - هاله های نور در اطراف باکتری های میله ای شکل


برنج. 3.10.تاژک و اشریشیا کلی نوشید. الگوی پراش الکترون یک باکتری رسوب‌شده با آلیاژ پلاتین-پالادیوم. آماده سازی V. S. Tyurin

نوکلوئید معادل هسته در باکتری 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 (شکل 3.4، 3.7 و 3.8). هسته باکتری ها بر خلاف یوکاریوت ها غشای هسته ای، هسته و پروتئین های اساسی (هیستون ها) ندارد. معمولا در
یک سلول باکتری حاوی یک کروموزوم است که توسط یک مولکول DNA بسته شده در یک حلقه نشان داده می شود. علاوه بر نوکلوئید، که توسط یک کروموزوم نشان داده می شود، سلول باکتری دارای فاکتورهای وراثتی خارج کروموزومی به شکل حلقه های DNA بسته کووالانسی است - به اصطلاح پلاسمیدها (نگاه کنید به شکل 3.4).

کپسول، میکروکپسول، موکوس.کپسول - یک ساختار مخاطی با ضخامت بیش از 0.2 میکرون، به طور محکم با دیواره سلولی باکتری مرتبط است و دارای مرزهای بیرونی به وضوح مشخص است. کپسول در لام-نقاط از مواد پاتولوژیک قابل تشخیص است (شکل 3.9a را ببینید). در کشت خالص باکتری ها، کپسول کمتر تشکیل می شود. با روش‌های رنگ‌آمیزی اسمیر خاص (به عنوان مثال، طبق Burri-Gins)، که تضاد منفی مواد کپسول ایجاد می‌کند، شناسایی می‌شود: جوهر یک پس‌زمینه تیره در اطراف کپسول تشکیل می‌دهد (شکل 3.9b را ببینید).
کپسول از پلی ساکاریدها (اگزوپلی ساکاریدها)، گاهی اوقات پلی پپتیدها تشکیل شده است. به عنوان مثال، در باسیل سیاه زخم، از پلیمرهای D-گلوتامیک اسید تشکیل شده است. کپسول آبدوست است و از فاگوسیتوز باکتری ها جلوگیری می کند. کپسول آنتی ژنی است: آنتی بادی های ضد کپسول باعث بزرگ شدن آن می شوند (واکنش تورم کپسول).

بسیاری از باکتری ها تشکیل می شوند میکروکپسول - تشکیل مخاطی با ضخامت کمتر از 0.2 میکرون، تنها با میکروسکوپ الکترونی تشخیص داده می شود. مخاط باید از کپسول متمایز شود - اگزوپلی ساکاریدهای مخاطی که مرزهای واضحی ندارند. اسلایم در آب محلول است. اگزوپلی ساکاریدهای باکتریایی در چسبندگی (چسبیدن به بسترها) نقش دارند، به آنها گلیکوکالیکس نیز می گویند. علاوه 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.

تاژک باکتری ها تحرک سلول باکتری را تعیین می کنند. تاژک ها رشته های نازکی هستند که از غشای سیتوپلاسمی سرچشمه می گیرند و بلندتر از خود سلول هستند (شکل 3.10). ضخامت تاژک ها 12 تا 20 نانومتر و طول آن 3 تا 15 میکرومتر است. آنها از 3 قسمت تشکیل شده اند: یک نخ مارپیچ، یک قلاب و یک بدنه پایه حاوی میله ای با دیسک های مخصوص (1 جفت دیسک برای گرم مثبت و 2 جفت دیسک برای باکتری های گرم منفی). دیسک های تاژک به غشای سیتوپلاسمی و دیواره سلولی چسبیده اند. این باعث ایجاد اثر یک موتور الکتریکی با یک میله موتور می شود که تاژک را می چرخاند. تاژک ها از پروتئینی به نام فلاژلین ساخته شده اند. تاژک- تاژک) که یک آنتی ژن H است. زیرواحدهای فلاژلین مارپیچ هستند. تعداد تاژک‌ها در باکتری‌های گونه‌های مختلف از یک (مونوتریخ) در ویبریو کلرا تا ده یا صدها تاژک که در امتداد محیط باکتری (پریتریش) در اشریشیا کلی، پروتئوس و غیره امتداد دارند، متغیر است.


برنج. 3.11.الکترونوگرام یک بخش بسیار نازک از باسیل کزاز(کلستریدیومتتانی) در سلول رویشی باکتری یک هاگ انتهایی با غشای چند لایه تشکیل می شود. (به گفته A. A. Avakyan، L. N. Kats، I. B. Pavlova)

Lophotrichous دارای دسته ای از تاژک ها در یک انتهای سلول هستند. آمفیتریک ها دارای یک تاژک یا دسته ای از تاژک ها در انتهای مخالف سلول هستند.

پیلی (فیمبریا، پرزها) - تشکیلات رشته ای، نازک تر و کوتاه تر (3-10 نانومتر x 0.3-10 میکرون) از تاژک. پیلی از سطح سلول گسترش یافته و از پروتئین پیلین تشکیل شده است که فعالیت آنتی ژنی دارد. پیلی‌هایی وجود دارند که مسئول چسبندگی هستند، یعنی برای اتصال باکتری‌ها به سلول آسیب‌دیده، و همچنین پیلی‌هایی که مسئول تغذیه، متابولیسم آب-نمک و جنسی (F-pili) یا کونژوگاسیون هستند. نوشیدنی فراوان است - چند صد در هر قفس.

با این حال، معمولاً 1-3 پیلی جنسی در هر سلول وجود دارد: آنها توسط سلول های اهداکننده به اصطلاح "نر" حاوی پلاسمیدهای قابل انتقال (F-, R-, Col-plasmids) تشکیل می شوند. یکی از ویژگی های متمایز جنس پیلی تعامل با باکتریوفاژهای کروی "نر" ویژه است که به شدت روی پیلی جنسی جذب می شوند (شکل 3.10).

جنجال - جدال سرسختانه - شکل عجیبی از باکتری های سفت خفته خفته، به عنوان مثال. باکتری با ساختار دیواره سلولی گرم مثبت جنجال - جدال سرسختانهدر شرایط نامطلوب برای وجود باکتری ها (خشک شدن، کمبود مواد مغذی و غیره) تشکیل می شوند. در داخل سلول باکتری، یک هاگ (اندوسپور) تشکیل می شود. تشکیل هاگ به حفظ گونه کمک می کند و مانند قارچ روشی برای تولید مثل نیست. باکتری های تشکیل دهنده هاگجنس باسیلوس هاگ هایی دارد که از قطر سلول تجاوز نمی کند. باکتری هایی که اندازه هاگ آنها از قطر سلول بیشتر است، کلستریدیوم نامیده می شوند، به عنوان مثال، باکتری های جنس Clostridium (lat. کلستریدیوم- دوک). هاگ ها در برابر اسید مقاوم هستند، بنابراین طبق روش Aujeszky یا طبق روش Ziehl-Nielsen قرمز رنگ می شوند و سلول رویشی آبی است (نگاه کنید به شکل 3.2، باسیل، کلستریدیا).
شکل اختلاف می تواند بیضی، کروی باشد. محل در سلول انتهایی است، یعنی در انتهای چوب (در عامل ایجاد کننده کزاز)، زیر ترمینال - نزدیکتر به انتهای چوب (در عوامل ایجاد کننده بوتولیسم، گانگرن گازی) و مرکزی (در قسمت مرکزی) باسیل سیاه زخم). اسپور به دلیل وجود یک پوسته چند لایه (شکل 3.11)، دی پی کولینات کلسیم، محتوای کم آب و فرآیندهای متابولیکی کند برای مدت طولانی باقی می ماند. در شرایط مساعد، هاگ ها در 3 مرحله متوالی جوانه می زنند: فعال سازی، شروع، جوانه زنی.

باکتری ها قدیمی ترین موجودات روی زمین و همچنین ساده ترین در ساختار آن هستند. این سلول تنها از یک سلول تشکیل شده است که تنها با میکروسکوپ قابل مشاهده و بررسی است. یکی از ویژگی های باکتری ها عدم وجود هسته است، به همین دلیل باکتری ها به عنوان پروکاریوت ها طبقه بندی می شوند.

برخی از گونه ها گروه های کوچکی از سلول ها را تشکیل می دهند؛ چنین خوشه هایی ممکن است توسط یک کپسول (غلاف) احاطه شوند. اندازه، شکل و رنگ باکتری ها به شدت به محیط بستگی دارد.

از نظر شکل، باکتری ها به دو دسته میله ای (باسیل)، کروی (کوکسی) و پیچ خورده (اسپیریل) تقسیم می شوند. موارد اصلاح شده نیز وجود دارد - مکعب، C شکل، ستاره شکل. اندازه آنها بین 1 تا 10 میکرون است. انواع خاصی از باکتری ها می توانند به طور فعال با کمک تاژک حرکت کنند. اندازه دومی گاهی اوقات دو برابر از اندازه خود باکتری بیشتر می شود.

انواع باکتری ها تشکیل می شود

برای حرکت، باکتری ها از تاژک استفاده می کنند که تعداد آنها متفاوت است - یک، یک جفت، یک بسته نرم افزاری تاژک. محل تاژک ها نیز متفاوت است - در یک طرف سلول، در طرفین، یا به طور مساوی در کل هواپیما توزیع شده است. همچنین یکی از راه های حرکت به دلیل مخاطی که پروکاریوت با آن پوشانده شده، سر خوردن در نظر گرفته می شود. بیشتر آنها دارای واکوئل در داخل سیتوپلاسم هستند. تنظیم ظرفیت گاز در واکوئل ها به آنها کمک می کند تا در مایع به بالا یا پایین حرکت کنند و همچنین در کانال های هوای خاک حرکت کنند.

دانشمندان بیش از 10 هزار نوع باکتری را کشف کرده اند، اما بر اساس فرضیات محققان علمی، بیش از یک میلیون گونه از آنها در جهان وجود دارد. ویژگی های کلی باکتری ها امکان تعیین نقش آنها در بیوسفر و همچنین مطالعه ساختار، انواع و طبقه بندی پادشاهی باکتری ها را فراهم می کند.

زیستگاه ها

سادگی ساختار و سرعت سازگاری با شرایط محیطی به باکتری ها کمک کرد تا در محدوده وسیعی از سیاره ما پخش شوند. آنها در همه جا وجود دارند: آب، خاک، هوا، موجودات زنده - همه اینها قابل قبول ترین زیستگاه برای پروکاریوت ها است.

باکتری ها هم در قطب جنوب و هم در آبفشان ها یافت شده اند. آنها در کف اقیانوس و همچنین در لایه های بالایی پوسته هوای زمین قرار دارند. باکتری ها در همه جا زندگی می کنند، اما تعداد آنها به شرایط مطلوب بستگی دارد. به عنوان مثال، تعداد زیادی از گونه های باکتریایی در آب های آزاد و همچنین در خاک زندگی می کنند.

ویژگی های ساختاری

یک سلول باکتریایی نه تنها با این واقعیت که هسته ندارد، بلکه با عدم وجود میتوکندری و پلاستید نیز متمایز می شود. DNA این پروکاریوت در یک منطقه ویژه هسته ای قرار دارد و به شکل یک نوکلوئید بسته در یک حلقه است. در باکتری ها، ساختار سلولی شامل دیواره سلولی، کپسول، غشای کپسول مانند، تاژک، پیلی و غشای سیتوپلاسمی است. ساختار داخلی توسط سیتوپلاسم، گرانول ها، مزوزوم ها، ریبوزوم ها، پلاسمیدها، اینکلوزیون ها و نوکلوئید تشکیل می شود.

دیواره سلولی باکتری وظیفه دفاع و پشتیبانی را بر عهده دارد. به دلیل نفوذپذیری، مواد می توانند آزادانه از طریق آن عبور کنند. این پوسته حاوی پکتین و همی سلولز است. برخی از باکتری ها مخاط خاصی ترشح می کنند که می تواند به محافظت در برابر خشکی کمک کند. مخاط یک کپسول را تشکیل می دهد - یک پلی ساکارید در ترکیب شیمیایی. در این شکل، باکتری قادر است حتی دمای بسیار بالا را نیز تحمل کند. همچنین عملکردهای دیگری را انجام می دهد، به عنوان مثال، چسبیدن به هر سطحی.

بر روی سطح سلول باکتری، پرزهای پروتئینی نازک - پیلی وجود دارد. ممکن است تعداد آنها زیاد باشد. پیلی به سلول برای انتقال مواد ژنتیکی کمک می کند و همچنین چسبندگی به سلول های دیگر را فراهم می کند.

در زیر صفحه دیوار یک غشای سیتوپلاسمی سه لایه قرار دارد. حمل و نقل مواد را تضمین می کند و همچنین نقش مهمی در تشکیل هاگ دارد.

سیتوپلاسم باکتری ها 75 درصد از آب ساخته شده است. ترکیب سیتوپلاسم:

  • ماهی ماهی;
  • مزوزوم ها
  • آمینو اسید؛
  • آنزیم ها؛
  • رنگدانه ها
  • قند؛
  • دانه ها و اجزاء؛
  • نوکلوئید

متابولیسم در پروکاریوت ها هم با مشارکت اکسیژن و هم بدون آن امکان پذیر است. بیشتر آنها از مواد مغذی آماده با منشاء آلی تغذیه می کنند. تعداد بسیار کمی از گونه ها قادر به سنتز مواد آلی از خود مواد معدنی هستند. اینها باکتری های سبز-آبی و سیانوباکتری ها هستند که نقش مهمی در شکل دادن به جو و اشباع آن با اکسیژن داشتند.

تولید مثل

در شرایط مساعد برای تولید مثل، با جوانه زدن یا رویشی انجام می شود. تولید مثل غیرجنسی به ترتیب زیر انجام می شود:

  1. سلول باکتری به حداکثر حجم خود می رسد و حاوی مواد مغذی لازم است.
  2. سلول طولانی می شود، یک پارتیشن در وسط ظاهر می شود.
  3. در داخل سلول، تقسیم نوکلئوتید رخ می دهد.
  4. DNA اصلی و جدا شده واگرا می شوند.
  5. سلول به نصف تقسیم می شود.
  6. تشکیل باقیمانده سلول های دختر.

با این روش تولید مثل، تبادل اطلاعات ژنتیکی وجود ندارد، بنابراین تمام سلول های دختر یک کپی دقیق از مادر خواهند بود.

روند تولید مثل باکتری ها در شرایط نامطلوب جالب تر است. دانشمندان نسبتاً اخیراً - در سال 1946 - در مورد توانایی باکتری ها برای تولید مثل جنسی مطلع شدند. باکتری ها به سلول های زن و زاینده تقسیم نمی شوند. اما آنها DNA متفاوتی دارند. دو چنین سلولی، هنگام نزدیک شدن به یکدیگر، کانالی را برای انتقال DNA تشکیل می دهند، تبادل سایت ها رخ می دهد - نوترکیبی. این روند بسیار طولانی است که نتیجه آن دو فرد کاملاً جدید است.

دیدن اکثر باکتری ها در زیر میکروسکوپ بسیار دشوار است زیرا رنگ خاص خود را ندارند. تعداد کمی از گونه ها به دلیل محتوای باکتریوکلوروفیل و باکتریو پورپورین، بنفش یا سبز هستند. اگر چه اگر چند کلونی از باکتری ها را در نظر بگیریم، مشخص می شود که آنها مواد رنگی را در محیط آزاد می کنند و رنگ روشنی پیدا می کنند. به منظور مطالعه بیشتر پروکاریوت ها، آنها را رنگ آمیزی می کنند.


طبقه بندی

طبقه بندی باکتری ها را می توان بر اساس شاخص هایی مانند:

  • فرم
  • راه سفر؛
  • راه برای دریافت انرژی؛
  • ضایعات؛
  • درجه خطر

همزیستی باکتری هادر مشارکت با سایر موجودات زنده زندگی می کنند.

باکتری ساپروفیت هاروی ارگانیسم های مرده، محصولات و زباله های آلی زندگی می کنند. آنها به فرآیندهای پوسیدگی و تخمیر کمک می کنند.

پوسیدگی طبیعت را از اجساد و سایر مواد زائد با منشاء آلی پاک می کند. بدون فرآیند پوسیدگی، چرخه ای از مواد در طبیعت وجود نخواهد داشت. پس نقش باکتری ها در چرخش ماده چیست؟

باکتری های پوسیدگی کمکی در فرآیند تجزیه ترکیبات پروتئینی و همچنین چربی ها و سایر ترکیبات حاوی نیتروژن هستند. آنها با انجام یک واکنش شیمیایی پیچیده، پیوندهای بین مولکول های موجودات آلی را می شکنند و مولکول های پروتئین، اسیدهای آمینه را جذب می کنند. با تقسیم شدن، مولکول ها آمونیاک، سولفید هیدروژن و سایر مواد مضر آزاد می کنند. آنها سمی هستند و می توانند باعث مسمومیت در انسان و حیوانات شوند.

باکتری های پوسیده در شرایط مساعد برای آنها به سرعت تکثیر می شوند. از آنجایی که اینها نه تنها باکتری های مفید، بلکه مضر نیز هستند، برای جلوگیری از پوسیدگی زودرس محصولات، مردم یاد گرفته اند که آنها را پردازش کنند: خشک، ترشی، نمک، دود. همه این درمان ها باکتری ها را از بین می برند و از تکثیر آنها جلوگیری می کنند.

باکتری های تخمیر با کمک آنزیم ها قادر به تجزیه کربوهیدرات ها هستند. مردم در زمان های قدیم متوجه این توانایی شده بودند و تا به امروز از چنین باکتری هایی برای تولید محصولات اسید لاکتیک، سرکه و سایر محصولات غذایی استفاده می کنند.

باکتری ها که در ارتباط با سایر ارگانیسم ها کار می کنند، کارهای شیمیایی بسیار مهمی را انجام می دهند. بسیار مهم است که بدانید چه نوع باکتری هایی هستند و چه فواید یا آسیب هایی برای طبیعت دارند.

اهمیت در طبیعت و برای انسان

اهمیت بسیاری از انواع باکتری ها (در فرآیندهای پوسیدگی و انواع مختلف تخمیر) قبلاً در بالا ذکر شده است. ایفای نقش بهداشتی روی زمین

باکتری ها همچنین نقش زیادی در چرخه کربن، اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن، فسفر، گوگرد، کلسیم و سایر عناصر دارند. بسیاری از انواع باکتری ها به تثبیت فعال نیتروژن اتمسفر و تبدیل آن به شکل آلی کمک می کنند و به افزایش حاصلخیزی خاک کمک می کنند. آن دسته از باکتری هایی هستند که سلولز را تجزیه می کنند که منبع اصلی کربن برای فعالیت حیاتی میکروارگانیسم های خاک هستند.

باکتری های کاهنده سولفات در تشکیل نفت و سولفید هیدروژن در گل درمانی، خاک و دریاها نقش دارند. بنابراین، لایه آب اشباع شده با سولفید هیدروژن در دریای سیاه، نتیجه فعالیت حیاتی باکتری های کاهنده سولفات است. فعالیت این باکتری ها در خاک منجر به تشکیل سودا و نمک سودا در خاک می شود. باکتری های کاهنده سولفات، مواد مغذی موجود در خاک های کشت برنج را به شکلی تبدیل می کنند که در دسترس ریشه های محصول قرار می گیرد. این باکتری ها می توانند باعث خوردگی سازه های فلزی زیرزمینی و زیر آب شوند.

به لطف فعالیت حیاتی باکتری ها، خاک از بسیاری از محصولات و موجودات مضر آزاد شده و با مواد مغذی با ارزش اشباع می شود. آماده سازی باکتری کش با موفقیت برای مبارزه با بسیاری از انواع آفات حشرات ( کرم ذرت و غیره) استفاده می شود.

بسیاری از انواع باکتری ها در صنایع مختلف برای تولید استون، اتیل و بوتیل الکل، اسید استیک، آنزیم ها، هورمون ها، ویتامین ها، آنتی بیوتیک ها، آماده سازی های پروتئینی و ویتامینی و غیره استفاده می شوند.

بدون باکتری، فرآیندهای دباغی چرم، خشک کردن برگ‌های تنباکو، ساخت ابریشم، لاستیک، فرآوری کاکائو، قهوه، ادرار کردن کنف، کتان و سایر گیاهان الیافی، کلم ترش، تصفیه فاضلاب، شستشوی فلزات و غیره غیرممکن است.