یکی از اولین موجوداتی که روی زمین تکامل یافت، موجودی تک سلولی بود، شبیه باکتری های امروزی. پس از آن زندگی در طی هزاران سال به اشکال مختلف زندگی تبدیل شد. با این حال، ما اصل و نسب خود را به یک ارگانیسم تک سلولی ردیابی می کنیم.
اهداف یادگیری
در پایان این درس، شما باید بتوانید:
- توضیح دهید که باکتری چیست
- ساختار باکتری ها را توضیح دهید
- طبقه بندی باکتری ها را توضیح دهید
- تولید مثل در باکتری ها را توضیح دهید
- مضرات و فواید باکتری ها را توضیح دهید
باکتری به موجودات تک سلولی اطلاق می شود که به گروه پروکاریوت ها تعلق دارند. موجودات این گروه (پروکاریوتی) هسته واقعی ندارند و فاقد اندامک های کمی هستند.
بیشتر باکتری ها برای انسان مضر هستند. با این حال، برخی از باکتری ها با انسان رابطه متقابل دارند و برای بقای ما مهم هستند. اجازه دهید با بررسی ساختار باکتری ها شروع کنیم.
نمودار زیر مربوط به باکتری است. ساختار آن را با قسمت های مختلف نشان می دهد.
ساختار باکتری ها یک طراحی ساده بدن است. باکتری ها میکروارگانیسم هایی هستند که تک سلولی و بدون هسته و سایر اندامک های سلولی هستند. جاندارانی مانند اینها پروکاریوت نامیده می شوند. یک سلول باکتری شامل:
- کپسول. این لایه ای در برخی از باکتری ها است که در قسمت بیرونی دیواره سلولی یافت می شود.
- دیواره سلولی این لایه از پلیمر پپتیدوگلیکان تشکیل شده است. به باکتری ها شکل می دهد. در خارج از غشای پلاسمایی یافت می شود. باکتری های گرم مثبت دیواره سلولی ضخیم تری دارند.
- غشای پلاسمایی این در دیواره سلولی یافت می شود. انرژی تولید می کند و مواد شیمیایی را حمل می کند. مواد می توانند از این غشاء عبور کنند زیرا نفوذپذیر است.
- سیتوپلاسم. این ماده ای است که در داخل غشای پلاسما یافت می شود. حاوی مواد ژنتیکی و ریبوزوم است.
- DNA این حامل دستورالعمل های ژنتیکی است که در عملکرد و رشد باکتری استفاده می شود. در داخل سیتوپلاسم یافت می شود.
- ریبوزوم ها این محل تولید پروتئین است. اینها ذرات پیچیده ای هستند که از گرانول های غنی از RNA ساخته شده اند.
- تاژک. باکتری ها با کمک تاژک حرکت می کنند. آنها برای به حرکت درآوردن برخی از باکتری ها استفاده می شوند. برخی از باکتری ها بیش از یک تاژک دارند.
- پیلی. اینها زائده هایی مانند مو هستند که در قسمت بیرونی سلول یافت می شوند. آنها به باکتری اجازه می دهند تا به سطوح بچسبد و مواد ژنتیکی را به سلول های دیگر منتقل کند. این به گسترش بیماری در انسان کمک می کند.
باکتری ها توانایی زنده ماندن در شرایط بسیار سخت را دارند.
یکی دیگر از ویژگی های منحصر به فرد باکتری ها دیواره سلولی آنهاست. از پروتئینی به نام پپتیدوگلیکان تشکیل شده است و برای محافظت از آن استفاده می شود. این پروتئین فقط در دیواره سلولی باکتری ها یافت می شود. با این حال، تعداد کمی از باکتری ها فاقد این دیواره سلولی هستند و برخی از آنها لایه سوم محافظتی به نام کپسول دارند. روی لایه خارجی باکتری، یک یا چند تاژک چسبیده است. تاژک برای حرکت استفاده می شود. برخی از باکتری ها به جای تاژک دارای پیلی هستند. پیلی در حالی که خود را به سلول های میزبان متصل می کند به برخی از باکتری ها کمک می کند. باکتری ها غیر از ریبوزوم ها، اندامک های سلولی زیادی مانند سلول های گیاهی یا حیوانی ندارند.
ریبوزوم ها محل هایی هستند که در آن پروتئین ها سنتز می شوند. جدا از این DNA، ریبوزوم ها یک DNA دایره ای اضافی دارند که به نام پلاسمید شناخته می شود. پلاسمیدها به برخی از سویه های باکتری کمک می کنند تا در برابر آنتی بیوتیک ها مقاوم شوند.
طبقه بندی باکتری ها
باکتری ها را می توان بر اساس ویژگی ها و ویژگی هایشان به دسته های مختلفی طبقه بندی کرد. اساس اصلی طبقه بندی باکتری ها عبارتند از:
- شکل
- حالت تغذیه
- ترکیب دیواره سلولی
- حالت تنفس
- محیط
طبقه بندی باکتری ها بر اساس شکل
- میله ای شکل. به آنها باسیل می گویند. اشریشیا کلی (E. coli) نمونه ای از این نوع باکتری است.
- مارپیچ. به آنها اسپیرلا می گویند. Spirillum volutans نمونه ای از این نوع باکتری است.
- کروی. به آنها کوک می گویند. استرپتوکوک پنومونیه نمونه ای از این نوع باکتری است.
- کاما شکل. به آنها ویبریو می گویند. Vibrio cholerae نمونه ای از این نوع باکتری است.
طبقه بندی باکتری ها بر اساس روش تغذیه
- باکتری های اتوتروف این باکتری ها غذای خود را می سازند. آنها می توانند این کار را از طریق فتوسنتز (با استفاده از دی اکسید کربن، نور خورشید و آب) یا شیمی سنتز (با استفاده از آب، دی اکسید کربن و مواد شیمیایی مانند گوگرد، نیتروژن و آمونیاک) انجام دهند. نمونه ای از این نوع باکتری ها سیانوباکتری ها هستند.
- باکتری های هتروتروف این باکتری ها انرژی خود را با مصرف کربن آلی دریافت می کنند. همه باکتری های عامل بیماری در این دسته قرار می گیرند.
طبقه بندی باکتری ها بر اساس ترکیب دیواره سلولی
- دیواره سلولی پپتیدوگلیکان اینها باکتری هایی هستند که دیواره سلولی آنها از پروتئین پپتیدوگلیکان ساخته شده است. باکتری های گرم مثبت در این دسته قرار می گیرند.
- دیواره سلولی لیپوپلی ساکارید اینها باکتری هایی هستند که دیواره سلولی آنها از لیپوپلی ساکارید ساخته شده است. باکتری های گرم منفی در این دسته قرار می گیرند.
طبقه بندی باکتری ها بر اساس نحوه تنفس
- باکتری های هوازی اینها باکتری هایی هستند که به صورت هوازی تنفس می کنند (به اکسیژن نیاز دارند). یک مثال مایکوباکتریوم است.
- باکتری های بی هوازی اینها باکتری هایی هستند که به صورت بی هوازی (بدون اکسیژن) تنفس می کنند. یک مثال اکتینومیسس است.
طبقه بندی باکتری ها بر اساس محیط
- ترموفیل ها اینها باکتری هایی هستند که در دمای بسیار بالا زنده می مانند.
- اسیدوفیل ها باکتری هایی که در شرایط بسیار اسیدی زنده می مانند.
- قلیایی دوست ها باکتری هایی که در شرایط بسیار قلیایی زنده می مانند.
- هالوفیل ها باکتری هایی که در محیط های شور یافت می شوند.
- روان دوست ها باکتری هایی که در دمای سرد مانند یخچال های طبیعی یافت می شوند.
- اکستروموفیل ها باکتری هایی که می توانند در شرایط بسیار سخت زنده بمانند.
تولید مثل در باکتری ها
نحوه تولید مثل باکتری غیرجنسی است. به شکافت دوتایی معروف است. یک باکتری به دو سلول به نام سلول های دختر تقسیم می شود. این سلول ها با یکدیگر و همچنین سلول والد یکسان هستند. تکثیر DNA در باکتری والد شروع شکافت را نشان می دهد. در نهایت، سلول کشیده شده و تقسیم می شود و دو سلول دختر تشکیل می شود.
زمان و سرعت تولید مثل به شرایطی مانند دما و در دسترس بودن مواد مغذی بستگی دارد. در شرایط مساعد، E. coli تقریباً 2 میلیون باکتری در هر هفت ساعت تولید می کند.
تکثیر باکتری ها کاملاً غیرجنسی است، اما در برخی موارد نادر، جنسی است. ترکیب ژنتیکی در باکتری ها می تواند از طریق انتقال، تبدیل یا کونژوگاسیون اتفاق بیفتد. در چنین مواردی ممکن است باکتری ها به آنتی بیوتیک ها مقاوم شوند. این بر خلاف تولید مثل غیرجنسی که همان ماده ژنتیکی در نسل‌ها باقی می‌ماند، با تغییر در مواد ژنتیکی امکان‌پذیر است.
باکتری های مفید
با وجود مضر بودن بیشتر باکتری ها، برخی از باکتری ها به طرق مختلف برای انسان مفید هستند. فواید باکتری ها عبارتند از:
- تخمیر محصولات غذایی هنگام تخمیر محصولات غذایی مانند هنگام تهیه ماست از باکتری ها استفاده می شود. برای تخمیر از باکتری های باسیلوس و استرپتوکوک استفاده می شود.
- کمک به هضم و تقویت سیستم ایمنی بدن. از جمله این باکتری ها می توان به پروتئوباکتری ها، اکتینوباکتری ها، باکتروئیدیت ها و فیرمیکوت ها اشاره کرد.
- تولید آنتی بیوتیک های مورد استفاده برای درمان و پیشگیری از سایر عفونت های باکتریایی. به عنوان مثال، باکتری های خاک.
- تثبیت نیتروژن در گیاهان نیتروژن از جمله مواد مغذی ضروری گیاه است. باکتری ریزوبیوم به تثبیت نیتروژن در خاک برای استفاده توسط گیاهان کمک می کند.
باکتری های مضر
بیشتر باکتری ها مضر هستند و می توانند باعث بیماری شوند. آنها مسئول بسیاری از بیماری های عفونی مانند ذات الریه، سیفلیس، سل، پوسیدگی دندان و دیفتری هستند. اثرات آنها را می توان با مصرف آنتی بیوتیک یا داروهای تجویز شده درمان کرد. با این حال، پیشگیری موثرتر است. بیشتر این باکتری ها را می توان با ضد عفونی کردن سطوح یا ابزارهای ضدعفونی کننده از بین برد. این را می توان با روش های مختلفی مانند استفاده از گرما، اشعه ماوراء بنفش، ضدعفونی کننده ها و پاستوریزاسیون به دست آورد.
خلاصه
ما یاد گرفتیم که؛
- باکتری به موجودات تک سلولی اطلاق می شود که به گروه پروکاریوت ها تعلق دارند.
- بیشتر باکتری ها برای انسان مضر هستند اما برخی دیگر با انسان رابطه متقابل دارند.
- باکتری ها میکروارگانیسم هایی هستند که تک سلولی و بدون هسته و سایر اندامک های سلولی هستند.
- باکتری ها توانایی زنده ماندن در شرایط بسیار سخت را دارند.
- باکتری ها را می توان بر اساس شکل، نحوه تغذیه، نحوه تنفس، ترکیب دیواره سلولی و محیط طبقه بندی کرد.
