หนึ่งในสิ่งมีชีวิตกลุ่มแรกๆ ที่วิวัฒนาการบนโลกคือสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ซึ่งคล้ายกับแบคทีเรียในปัจจุบัน จากนั้นชีวิตก็พัฒนาเป็นรูปแบบชีวิตที่แตกต่างกันไปนับพันปี อย่างไรก็ตาม เราย้อนรอยบรรพบุรุษของเรากลับไปเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว
วัตถุประสงค์การเรียนรู้
เมื่อจบบทเรียนนี้ คุณควรจะสามารถ:
- อธิบายว่าแบคทีเรียคืออะไร
- อธิบายโครงสร้างของแบคทีเรีย
- อธิบายการแบ่งประเภทของแบคทีเรีย
- อธิบายการสืบพันธุ์ในแบคทีเรีย
- อธิบายอันตรายและประโยชน์ของแบคทีเรีย
แบคทีเรียหมายถึงสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่อยู่ในกลุ่มโปรคาริโอต สิ่งมีชีวิตในกลุ่มนี้ (โปรคาริโอต) ไม่มีนิวเคลียสที่แท้จริง และพวกมันขาดออร์แกเนลล์เพียงเล็กน้อย
แบคทีเรียส่วนใหญ่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ อย่างไรก็ตาม แบคทีเรียบางชนิดมีความสัมพันธ์ร่วมกันกับมนุษย์และมีความสำคัญต่อการอยู่รอดของเรา ให้เราเริ่มต้นด้วยการดูโครงสร้างของแบคทีเรีย
แผนภาพด้านล่างเป็นของแบคทีเรีย แสดงโครงสร้างด้วยส่วนต่างๆ
โครงสร้างของแบคทีเรียคือการออกแบบร่างกายที่เรียบง่าย แบคทีเรียเป็นจุลินทรีย์ที่มีเซลล์เดียวและไม่มีนิวเคลียสและออร์แกเนลล์ของเซลล์อื่นๆ สิ่งมีชีวิตเช่นนี้เรียกว่าโปรคาริโอต เซลล์แบคทีเรียประกอบด้วย:
- แคปซูล. นี่คือชั้นของแบคทีเรียบางชนิดที่อยู่ด้านนอกของผนังเซลล์
- ผนังเซลล์. นี่คือชั้นที่ประกอบด้วยโพลิเมอร์เพปทิโดไกลแคน มันทำให้แบคทีเรียมีรูปร่าง พบได้นอกพลาสมาเมมเบรน แบคทีเรียแกรมบวกจะมีผนังเซลล์ที่หนากว่า
- เมมเบรนพลาสม่า. พบได้ในผนังเซลล์ สร้างพลังงานและขนส่งสารเคมี สารสามารถผ่านเมมเบรนนี้ได้เนื่องจากสามารถซึมผ่านได้
- ไซโตพลาสซึม นี่คือสารที่พบในพลาสมาเมมเบรน ประกอบด้วยสารพันธุกรรมและไรโบโซม
- ดีเอ็นเอ. นี่คือพาหะของคำสั่งทางพันธุกรรมที่ใช้ในการทำงานและการพัฒนาของแบคทีเรีย พบได้ในไซโตพลาสซึม
- ไรโบโซม นี่คือไซต์ที่สร้างโปรตีน อนุภาคเหล่านี้เป็นอนุภาคเชิงซ้อนที่ประกอบด้วยแกรนูลที่อุดมด้วยอาร์เอ็นเอ
- เฆี่ยน. แบคทีเรียเคลื่อนที่ด้วยความช่วยเหลือของแฟลกเจลลา พวกมันถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนแบคทีเรียบางชนิด แบคทีเรียบางชนิดมีแฟลเจลลัมมากกว่าหนึ่งตัว
- พิลี. เหล่านี้เป็นขนเหมือนอวัยวะที่อยู่ด้านนอกของเซลล์ พวกมันช่วยให้แบคทีเรียเกาะติดกับพื้นผิวและถ่ายโอนสารพันธุกรรมไปยังเซลล์อื่นๆ สิ่งนี้ก่อให้เกิดการแพร่กระจายของโรคในมนุษย์
แบคทีเรียมีความสามารถในการอยู่รอดในสภาวะที่ทรหดอย่างยิ่ง
คุณสมบัติพิเศษอีกอย่างของแบคทีเรียคือผนังเซลล์ ประกอบด้วยโปรตีนที่เรียกว่า peptidoglycan และใช้สำหรับการป้องกัน โปรตีนนี้พบได้ในผนังเซลล์ของแบคทีเรียเท่านั้น อย่างไรก็ตาม แบคทีเรียบางชนิดไม่มีผนังเซลล์นี้ และบางชนิดมีชั้นป้องกันที่สามที่เรียกว่าแคปซูล ที่ชั้นนอกของแบคทีเรียจะมีแฟลเจลลาติดอยู่หนึ่งตัวหรือมากกว่านั้น แฟลเจลลาใช้สำหรับการเคลื่อนที่ แบคทีเรียบางชนิดมี pili แทน flagella Pili ช่วยให้แบคทีเรียบางชนิดติดอยู่กับเซลล์ของโฮสต์ แบคทีเรียไม่มีเซลล์ออร์แกเนลล์มากมายเหมือนเซลล์พืชหรือสัตว์ ยกเว้นไรโบโซม
ไรโบโซมเป็นตำแหน่งที่สังเคราะห์โปรตีน นอกเหนือจาก DNA นี้แล้ว ไรโบโซมยังมี DNA ทรงกลมพิเศษที่เรียกว่าพลาสมิด พลาสมิดช่วยให้แบคทีเรียบางสายพันธุ์ต้านทานต่อยาปฏิชีวนะได้
การจำแนกประเภทของแบคทีเรีย
แบคทีเรียสามารถแบ่งออกได้เป็นประเภทต่างๆ ตามลักษณะและคุณสมบัติของมัน หลักพื้นฐานของการจำแนกแบคทีเรีย ได้แก่ :
- รูปร่าง
- โหมดโภชนาการ
- ส่วนประกอบของผนังเซลล์
- โหมดของการหายใจ
- สิ่งแวดล้อม
การจำแนกประเภทของแบคทีเรียตามรูปร่าง
- รูปทรงกระบอก พวกเขาเรียกว่าบาซิลลัส Escherichia coli (E. coli) เป็นตัวอย่างของแบคทีเรียชนิดนี้
- เกลียว. พวกเขาเรียกว่า spirilla Spirillum volutans เป็นตัวอย่างของแบคทีเรียประเภทนี้
- ทรงกลม พวกเขาเรียกว่า coccus Streptococcus pneumoniae เป็นตัวอย่างของแบคทีเรียประเภทนี้
- รูปจุลภาค พวกเขาเรียกว่าวิบริโอ Vibrio cholerae เป็นตัวอย่างของแบคทีเรียชนิดนี้
การจำแนกประเภทของแบคทีเรียตามรูปแบบโภชนาการ
- แบคทีเรียออโตโทรฟิค แบคทีเรียเหล่านี้สร้างอาหารของตัวเอง พวกเขาสามารถทำได้ผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง (โดยใช้คาร์บอนไดออกไซด์ แสงแดด และน้ำ) หรือการสังเคราะห์ทางเคมี (โดยใช้น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และสารเคมี เช่น กำมะถัน ไนโตรเจน และแอมโมเนีย) ตัวอย่างของแบคทีเรียประเภทนี้ ได้แก่ ไซยาโนแบคทีเรีย
- แบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิค แบคทีเรียเหล่านี้ได้รับพลังงานจากการบริโภคคาร์บอนอินทรีย์ แบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคทั้งหมดจัดอยู่ในประเภทนี้
การจำแนกประเภทของแบคทีเรียโดยอาศัยองค์ประกอบของผนังเซลล์
- ผนังเซลล์เปปติโดไกลแคน แบคทีเรียเหล่านี้มีผนังเซลล์ที่ทำจากโปรตีนเพปทิโดไกลแคน แบคทีเรียแกรมบวกจัดอยู่ในประเภทนี้
- ผนังเซลล์ไลโปโพลีแซคคาไรด์ เหล่านี้เป็นแบคทีเรียที่มีผนังเซลล์ที่ทำจาก lipopolysaccharide แบคทีเรียแกรมลบจัดอยู่ในประเภทนี้
การจำแนกประเภทของแบคทีเรียตามโหมดการหายใจ
- แบคทีเรียแอโรบิก เหล่านี้คือแบคทีเรียที่หายใจแบบใช้ออกซิเจน (พวกมันต้องการออกซิเจน) ตัวอย่างคือมัยโคแบคทีเรียม
- แบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจน เหล่านี้คือแบคทีเรียที่หายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน (ไม่ใช้ออกซิเจน) ตัวอย่างคือแอคติโนมัยซิส
การจำแนกประเภทของแบคทีเรียตามสภาพแวดล้อม
- เทอร์โมฟิล แบคทีเรียเหล่านี้สามารถอยู่รอดได้ในอุณหภูมิที่สูงมาก
- กรด แบคทีเรียที่อยู่รอดได้ในสภาวะที่เป็นกรดสูง
- ด่าง แบคทีเรียที่อยู่รอดได้ในสภาวะที่เป็นด่างมาก
- ฮาโลฟิล แบคทีเรียที่พบในสภาพแวดล้อมที่มีรสเค็ม
- โรคจิตเภท แบคทีเรียที่พบในอุณหภูมิเย็น เช่น ในธารน้ำแข็ง
- สุดขั้ว แบคทีเรียที่สามารถอยู่รอดได้ในสภาวะที่ยากลำบากอย่างยิ่ง
การสืบพันธุ์ในแบคทีเรีย
โหมดการสืบพันธุ์ของแบคทีเรียเป็นแบบกะเทย มันถูกเรียกว่า ไบนารีฟิชชัน แบคทีเรียหนึ่งตัวแบ่งออกเป็นสองเซลล์เรียกว่า เซลล์ลูก เซลล์เหล่านี้เหมือนกันกับเซลล์หลัก การจำลองแบบของ DNA ในแบคทีเรียหลักเป็นจุดเริ่มต้นของฟิชชัน ในที่สุดเซลล์จะยืดออกและแบ่งตัวเพื่อสร้างเซลล์ลูกสองเซลล์
ระยะเวลาและอัตราการแพร่พันธุ์ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขต่างๆ เช่น อุณหภูมิ และความพร้อมของสารอาหาร ภายใต้สภาวะที่เอื้ออำนวย E. coli จะผลิตแบคทีเรียประมาณ 2 ล้านตัวทุกๆ 7 ชั่วโมง
การสืบพันธุ์ของแบคทีเรียนั้นไม่อาศัยเพศอย่างเคร่งครัด แต่ในบางกรณีหายาก การผสมทางพันธุกรรมในแบคทีเรียสามารถเกิดขึ้นได้ผ่านการถ่ายทอด การเปลี่ยนแปลง หรือการผันคำกริยา ในกรณีเช่นนี้ เป็นไปได้ที่แบคทีเรียจะดื้อต่อยาปฏิชีวนะ สิ่งนี้เกิดขึ้นได้จากการเปลี่ยนแปลงของสารพันธุกรรมซึ่งแตกต่างจากการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศที่สารพันธุกรรมเดียวกันยังคงอยู่ในชั่วอายุคน
แบคทีเรียที่มีประโยชน์
แม้ว่าแบคทีเรียส่วนใหญ่จะเป็นอันตราย แต่แบคทีเรียบางชนิดก็มีประโยชน์ต่อมนุษย์ในรูปแบบต่างๆ กัน ประโยชน์ของแบคทีเรียรวมถึง:
- การหมักผลิตภัณฑ์อาหาร แบคทีเรียถูกใช้เมื่อหมักผลิตภัณฑ์อาหาร เช่น เมื่อทำโยเกิร์ต ใช้แบคทีเรีย Bacillus และ Streptococcus ในการหมัก
- ช่วยในการย่อยอาหารและปรับปรุงระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย แบคทีเรียเหล่านี้ ได้แก่ Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes และ Firmicutes
- การผลิตยาปฏิชีวนะที่ใช้สำหรับการรักษาและป้องกันการติดเชื้อแบคทีเรียอื่นๆ ตัวอย่างเช่นแบคทีเรียในดิน
- การตรึงไนโตรเจนในพืช ไนโตรเจนเป็นหนึ่งในสารอาหารที่จำเป็นสำหรับพืช แบคทีเรียไรโซเบียมช่วยตรึงไนโตรเจนในดินเพื่อให้พืชนำไปใช้ได้
แบคทีเรียที่เป็นอันตราย
แบคทีเรียส่วนใหญ่มีอันตรายและทำให้เกิดโรคได้ พวกเขามีส่วนรับผิดชอบต่อโรคติดเชื้อต่างๆ เช่น โรคปอดบวม ซิฟิลิส วัณโรค ฟันผุ และโรคคอตีบ ผลกระทบสามารถรักษาได้โดยใช้ยาปฏิชีวนะหรือยาตามใบสั่งแพทย์ อย่างไรก็ตาม การป้องกันจะมีประสิทธิภาพมากกว่า แบคทีเรียเหล่านี้ส่วนใหญ่สามารถกำจัดได้โดยการฆ่าเชื้อพื้นผิวหรือเครื่องมือฆ่าเชื้อ ซึ่งสามารถทำได้ด้วยวิธีการต่างๆ เช่น การใช้ความร้อน รังสียูวี น้ำยาฆ่าเชื้อ และการพาสเจอไรซ์
สรุป
เราได้เรียนรู้ว่า
- แบคทีเรียหมายถึงสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่อยู่ในกลุ่มโปรคาริโอต
- แบคทีเรียส่วนใหญ่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ แต่บางชนิดมีความสัมพันธ์ร่วมกันกับมนุษย์
- แบคทีเรียเป็นจุลินทรีย์ที่มีเซลล์เดียวและไม่มีนิวเคลียสและออร์แกเนลล์ของเซลล์อื่นๆ
- แบคทีเรียมีความสามารถในการอยู่รอดในสภาวะที่ทรหดอย่างยิ่ง
- แบคทีเรียสามารถจำแนกตามรูปร่าง รูปแบบโภชนาการ โหมดการหายใจ องค์ประกอบของผนังเซลล์ และสิ่งแวดล้อม
