คำจำกัดความของแบคทีเรียคืออะไร ชีววิทยาของแบคทีเรีย

ประวัติการศึกษา

Beyerink Martinus Willem และ Vinogradskiy Sergey Nikolaevich วางรากฐานของจุลชีววิทยาทั่วไปและการศึกษาบทบาทของแบคทีเรียในธรรมชาติ

การศึกษาโครงสร้างของเซลล์แบคทีเรียเริ่มต้นด้วยการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในทศวรรษที่ 1930 ในปีพ.ศ. 2480 อี. แชตตันเสนอให้แบ่งสิ่งมีชีวิตทั้งหมดตามประเภทของโครงสร้างเซลล์ออกเป็นโปรคาริโอตและยูคาริโอต และในปี 2504 สไตเนียร์และแวน นีลก็ได้ทำให้การแบ่งส่วนนี้เป็นทางการขึ้น การพัฒนาของอณูชีววิทยานำไปสู่การค้นพบในปี 1977 โดย K. Woese เกี่ยวกับความแตกต่างพื้นฐานระหว่างโปรคาริโอตเอง: ระหว่างแบคทีเรียและอาร์เคีย

โครงสร้าง

แบคทีเรียส่วนใหญ่ (ยกเว้น actinomycetes และ filamentous cyanobacteria) เป็นเซลล์เดียว ในรูปเซลล์สามารถเป็นทรงกลม (cocci), รูปแท่ง (bacilli, clostridia, pseudomonads), ซับซ้อน (vibrios, spirillae, spirochetes) น้อยกว่า - stellate, tetrahedral, cubic, C- หรือ O-shape รูปร่างเป็นตัวกำหนดความสามารถของแบคทีเรีย เช่น การยึดติดกับพื้นผิว ความคล่องตัว การดูดซึมสารอาหาร มีข้อสังเกตว่า oligotrophs กล่าวคือ แบคทีเรียที่มีสารอาหารในตัวกลางมีปริมาณน้อย มีแนวโน้มที่จะเพิ่มอัตราส่วนของพื้นผิวต่อปริมาตร ตัวอย่างเช่น ผ่านการก่อตัวของผลพลอยได้ (ที่เรียกว่าอวัยวะเทียม) ).

จากโครงสร้างเซลล์ที่ต้องการมีสามลักษณะ:

ด้านนอกของ CPM มีหลายชั้น (ผนังเซลล์ แคปซูล เยื่อเมือก) เรียกว่า ผนังเซลล์, เช่นเดียวกับ โครงสร้างพื้นผิว(แฟลเจลลา, วิลลี่). CPM และไซโตพลาสซึมรวมกันเป็นแนวคิด โปรโตพลาสต์.

โครงสร้างโปรโตพลาสต์

CPM จำกัดเนื้อหาของเซลล์ (ไซโตพลาสซึม) จากสภาพแวดล้อมภายนอก ส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของไซโตพลาสซึมที่มีชุดของ RNA ที่ละลายน้ำได้ โปรตีน ผลิตภัณฑ์ และสารตั้งต้นของปฏิกิริยาเมแทบอลิซึม ไซโตซอล... อีกส่วนหนึ่งของไซโตพลาสซึมแสดงด้วยองค์ประกอบโครงสร้างต่างๆ

ข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับกิจกรรมสำคัญของแบคทีเรียมีอยู่ใน DNA หนึ่งตัว (โครโมโซมของแบคทีเรีย) ส่วนใหญ่มักจะอยู่ในรูปของวงแหวนปิดแบบโควาเลนต์ (พบโครโมโซมเชิงเส้นใน สเตรปโตไมซิสและ Borrelia). ติดอยู่ที่จุดหนึ่งกับ CPM และถูกวางไว้ในโครงสร้างที่แยกออกมาแต่ไม่แยกจากกันโดยเยื่อหุ้มเซลล์จากไซโตพลาสซึม และเรียกว่า นิวเคลียส... DNA ที่กางออกนั้นมีความยาวมากกว่า 1 มม. โครโมโซมของแบคทีเรียมักจะแสดงเป็นสำเนาเดียว กล่าวคือ โปรคาริโอตเกือบทั้งหมดเป็นแบบเดี่ยว แม้ว่าภายใต้เงื่อนไขบางประการ เซลล์หนึ่งสามารถมีโครโมโซมได้หลายชุด และ Burkholderia เซปาเซียมีโครโมโซมวงแหวนที่แตกต่างกันสามโครโมโซม (3.6, 3.2 และ 1.1 ล้านคู่เบสยาว) ไรโบโซมของโปรคาริโอตยังแตกต่างจากในยูคาริโอตและมีค่าคงที่การตกตะกอนที่ 70 S (80 S ในยูคาริโอต)

นอกจากโครงสร้างเหล่านี้แล้ว ยังพบการรวมตัวของสารสำรองในไซโตพลาสซึมอีกด้วย

เยื่อหุ้มเซลล์และโครงสร้างพื้นผิว

ในแบคทีเรีย มีโครงสร้างผนังเซลล์หลักสองประเภท ลักษณะของชนิดแกรมบวกและแกรมลบ

ผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมบวกเป็นชั้นเนื้อเดียวกันที่มีความหนา 20-80 นาโนเมตร สร้างขึ้นจากเปปติโดไกลแคนเป็นส่วนใหญ่โดยมีกรดไทโชอิกน้อยกว่าและมีพอลิแซ็กคาไรด์ โปรตีน และไขมันจำนวนเล็กน้อย (หรือที่เรียกว่าไลโปโพลีแซ็กคาไรด์) ผนังเซลล์มีรูพรุนขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1-6 นาโนเมตร ซึ่งทำให้สามารถซึมผ่านโมเลกุลได้จำนวนหนึ่ง

ในแบคทีเรียแกรมลบ ชั้น peptidoglycan จะติดอยู่กับ CPM อย่างหลวม ๆ และมีความหนาเพียง 2-3 นาโนเมตร มันถูกล้อมรอบด้วยเมมเบรนด้านนอกซึ่งตามกฎแล้วมีรูปร่างโค้งไม่สม่ำเสมอ มีช่องว่างระหว่าง CPM ชั้น peptidoglycan และเยื่อหุ้มชั้นนอกเรียกว่า เพอริพลาสมิกและเติมสารละลายรวมทั้งขนส่งโปรตีนและเอนไซม์

ที่ด้านนอกของผนังเซลล์ อาจมีแคปซูล - ชั้นอสัณฐานที่ยังคงเชื่อมต่อกับผนัง ชั้นเมือกไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับเซลล์และแยกออกจากกันได้ง่าย ในขณะที่เปลือกหุ้มไม่มีลักษณะเป็นอสัณฐาน แต่มีโครงสร้างที่ละเอียด อย่างไรก็ตาม มีรูปแบบการนำส่งมากมายระหว่างกรณีในอุดมคติทั้งสามกรณี

ขนาด (แก้ไข)

ขนาดเฉลี่ยของแบคทีเรียคือ 0.5-5 ไมครอน... น้ำหนัก - 4⋅10 −13 กรัม Escherichia coliเช่น มีขนาด 0.3-1 x 1-6 ไมครอน Staphylococcus aureus- เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5-1 ไมครอน บาซิลลัส ซับทิลิส- 0.75 คูณ 2-3 ไมครอน แบคทีเรียที่ใหญ่ที่สุดที่รู้จักคือ ไธโอมาร์การิตา นามิเบียนซิสถึงขนาด 750 ไมครอน (0.75 มม.) ประการที่สองคือ Epulopiscium fishelsoniมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 80 ไมครอน และยาวได้ถึง 700 ไมครอน และอาศัยอยู่ในทางเดินอาหารของปลาผ่าตัด Acanthurus nigrofuscus. Achromatium oxaliferumถึงขนาด 33 x 100 ไมครอน Beggiatoa alba- 10 ถึง 50 ไมครอน สาหร่ายเกลียวทองสามารถเติบโตได้ยาวถึง 250 µm และความหนา 0.7 µm ในเวลาเดียวกัน แบคทีเรียรวมถึงสิ่งมีชีวิตที่เล็กที่สุดที่มีโครงสร้างเซลล์ มัยโคพลาสมา มัยคอยด์มีขนาด 0.1-0.25 ไมครอน ซึ่งสอดคล้องกับขนาดของไวรัสขนาดใหญ่ เช่น ยาสูบโมเสค วัคซีน หรือไข้หวัดใหญ่ ตามการคำนวณทางทฤษฎี เซลล์ทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 0.15-0.20 ไมครอนจะไม่สามารถทำซ้ำได้อิสระ เนื่องจากพอลิเมอร์ชีวภาพและโครงสร้างที่จำเป็นทั้งหมดในปริมาณที่เพียงพอไม่สามารถใส่ลงในเซลล์ได้

ด้วยการเพิ่มรัศมีเชิงเส้นของเซลล์ พื้นผิวจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของกำลังสองของรัศมี และปริมาตรเป็นสัดส่วนกับลูกบาศก์ ดังนั้น ในสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก อัตราส่วนพื้นผิวต่อปริมาตรจะสูงกว่าในขนาดใหญ่ คนซึ่งหมายถึงอดีตการเผาผลาญที่ใช้งานมากขึ้นกับสิ่งแวดล้อม กิจกรรมการเผาผลาญที่วัดตามตัวบ่งชี้ต่างๆ ต่อหน่วยของสารชีวมวลในรูปแบบขนาดเล็กจะสูงกว่าในหน่วยขนาดใหญ่ ดังนั้นขนาดที่เล็กแม้สำหรับจุลินทรีย์จะให้ข้อดีของแบคทีเรียและอาร์เคียในอัตราการเติบโตและการสืบพันธุ์เมื่อเปรียบเทียบกับยูคาริโอตที่ซับซ้อนกว่าและกำหนดบทบาททางนิเวศวิทยาที่สำคัญของพวกมัน

หลายเซลล์ในแบคทีเรีย

สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ต้องเป็นไปตามเงื่อนไขต่อไปนี้:

• เซลล์ของมันจะต้องรวมกัน
• ควรแยกหน้าที่ระหว่างเซลล์
• ต้องสร้างผู้ติดต่อเฉพาะที่เสถียรระหว่างเซลล์ที่รวม

เป็นที่ทราบกันดีว่ามีหลายเซลล์ในโปรคาริโอต สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่มีการจัดระเบียบสูงที่สุดอยู่ในกลุ่มของไซยาโนแบคทีเรียและแอคติโนมัยซีต ในไซยาโนแบคทีเรียเส้นใย มีการอธิบายโครงสร้างในผนังเซลล์ที่ให้การติดต่อระหว่างสองเซลล์ที่อยู่ใกล้เคียง - ไมโครพลาสโมเดสมาตา... แสดงความเป็นไปได้ของการแลกเปลี่ยนระหว่างเซลล์ด้วยสาร (สีย้อม) และพลังงาน (ส่วนประกอบทางไฟฟ้าของศักย์ของเมมเบรน) ไซยาโนแบคทีเรียที่เป็นเส้นใยบางชนิดมีอะคิเนตและเฮเทอโรซิสต์ที่ทำหน้าที่สร้างความแตกต่างทางหน้าที่นอกเหนือไปจากเซลล์พืชปกติ หลังแก้ไขไนโตรเจนและแลกเปลี่ยนเมแทบอไลต์กับเซลล์พืชอย่างเข้มข้น

รูปแบบการเคลื่อนไหวและความหงุดหงิด

แบคทีเรียจำนวนมากเคลื่อนที่ได้ การเคลื่อนไหวของแบคทีเรียมีหลายประเภทโดยพื้นฐานแล้ว การเคลื่อนไหวที่พบบ่อยที่สุดคือแฟลเจลลา: แบคทีเรียเดี่ยวและการรวมกลุ่มของแบคทีเรีย (การจับกลุ่ม) กรณีพิเศษของเรื่องนี้ก็คือการเคลื่อนที่ของสไปโรเชตีซึ่งบิดเบี้ยวเนื่องจากเส้นใยตามแนวแกน ซึ่งมีโครงสร้างคล้ายกับแฟลเจลลา แต่อยู่ในปริพลาสซึม การเคลื่อนไหวอีกประเภทหนึ่งคือการเลื่อนของแบคทีเรียที่ไม่มีแฟลกเจลลาบนพื้นผิวของตัวกลางที่เป็นของแข็งและการเคลื่อนที่ของแบคทีเรียที่ปราศจากแฟลกเจลลาในสกุลน้ำ ซินโคค็อกคัส... กลไกของมันยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนัก สันนิษฐานว่ามีการหลั่งเมือก (ผลักเซลล์) และเส้นใยไฟบริลลาร์ที่อยู่ในผนังเซลล์ทำให้เกิด "คลื่นเคลื่อนที่" ตามผิวเซลล์ สุดท้าย แบคทีเรียสามารถลอยและแช่ในของเหลว เปลี่ยนความหนาแน่นของแบคทีเรีย เติมก๊าซ หรือทำให้อากาศถ่ายเทอากาศออก

แบคทีเรียเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่กำหนดโดยสิ่งเร้าบางอย่าง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าแท็กซี่ แยกแยะระหว่างเคมีบำบัด แอโรแทกซิส โฟโตแทกซิส ฯลฯ

เมแทบอลิซึม

เมแทบอลิซึมที่สร้างสรรค์

ยกเว้นบางจุดที่เฉพาะเจาะจง วิถีทางชีวเคมีที่สังเคราะห์โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต และนิวคลีโอไทด์ในแบคทีเรียจะคล้ายคลึงกับเส้นทางในสิ่งมีชีวิตอื่นๆ อย่างไรก็ตาม พวกมันต่างกันในจำนวนของรูปแบบที่เป็นไปได้ของวิถีเหล่านี้ และดังนั้น ในระดับของการพึ่งพาการบริโภคสารอินทรีย์จากภายนอก

บางส่วนสามารถสังเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ทั้งหมดที่พวกเขาต้องการจากสารประกอบอนินทรีย์ (ออโตโทรฟ) ในขณะที่บางชนิดต้องการสารประกอบอินทรีย์สำเร็จรูปที่สามารถเปลี่ยนได้เท่านั้น (เฮเทอโรโทรฟ)

แบคทีเรียสามารถตอบสนองความต้องการไนโตรเจนทั้งเนื่องจากสารประกอบอินทรีย์ (เช่น ยูคาริโอตเฮเทอโรโทรฟิก) และเนื่องจากไนโตรเจนระดับโมเลกุล (เช่น อาร์เคียบางชนิด) แบคทีเรียส่วนใหญ่ใช้สารประกอบไนโตรเจนอนินทรีย์ในการสังเคราะห์กรดอะมิโนและสารอินทรีย์อื่น ๆ ที่มีไนโตรเจน: แอมโมเนีย (เข้าสู่เซลล์ในรูปของแอมโมเนียมไอออน) ไนไตรต์และไนเตรต พวกเขาสามารถดูดซึมฟอสฟอรัสในรูปของฟอสเฟตกำมะถันในรูปของซัลเฟตหรือซัลไฟด์น้อยกว่าปกติ

การเผาผลาญพลังงาน

วิธีการรับพลังงานจากแบคทีเรียนั้นมีความโดดเด่นด้วยความคิดริเริ่ม การผลิตพลังงานมีสามประเภท (และทั้งสามรู้จักในแบคทีเรีย): การหมัก การหายใจ และการสังเคราะห์ด้วยแสง

แบคทีเรียที่ทำการสังเคราะห์ด้วยแสงที่ปราศจากออกซิเจนเท่านั้นไม่มีระบบแสง II อย่างแรกคือแบคทีเรียเส้นใยสีม่วงและสีเขียวซึ่งมีเพียงเส้นทางวัฏจักรของการถ่ายโอนอิเล็กตรอนมุ่งเป้าไปที่การสร้างการไล่ระดับโปรตอนของเมมเบรนเนื่องจากการสังเคราะห์ ATP (โฟโตฟอสโฟรีเลชั่น) และ NAD (P) + ก็ได้รับการฟื้นฟูเช่นกัน ใช้สำหรับดูดกลืน CO 2 ... ประการที่สอง สิ่งเหล่านี้คือกำมะถันสีเขียวและเฮลิโอแบคทีเรีย ซึ่งมีการขนส่งอิเล็กตรอนทั้งแบบวัฏจักรและไม่ใช่วัฏจักร ซึ่งทำให้การลด NAD (F) + โดยตรงเป็นไปได้ สารประกอบกำมะถันลดลง (โมเลกุล, ไฮโดรเจนซัลไฟด์, ซัลไฟต์) หรือไฮโดรเจนระดับโมเลกุลถูกใช้เป็นผู้ให้อิเล็กตรอนเติม "ตำแหน่งว่าง" ในโมเลกุลเม็ดสีในการสังเคราะห์ด้วยแสงที่ปราศจากออกซิเจน

นอกจากนี้ยังมีแบคทีเรียที่มีการเผาผลาญพลังงานที่เฉพาะเจาะจงมาก ดังนั้นในเดือนตุลาคม 2551 ในวารสาร Science มีข้อความเกี่ยวกับการค้นพบระบบนิเวศซึ่งประกอบด้วยตัวแทนของแบคทีเรียที่ไม่รู้จักก่อนหน้านี้ - Desulforudis audaxviatorซึ่งได้รับพลังงานสำหรับกิจกรรมที่สำคัญของพวกเขาจากปฏิกิริยาเคมีด้วยการมีส่วนร่วมของไฮโดรเจนซึ่งเกิดขึ้นจากการสลายตัวของโมเลกุลของน้ำภายใต้อิทธิพลของรังสีจากแร่ยูเรเนียมที่อยู่ใกล้กับอาณานิคมของแบคทีเรีย อาณานิคมของแบคทีเรียบางชนิดที่อาศัยอยู่บนพื้นมหาสมุทรใช้กระแสไฟฟ้าเพื่อถ่ายเทพลังงานไปยังเพื่อนของพวกมัน

ประเภทของชีวิต

คุณสามารถรวมประเภทของการเผาผลาญเชิงสร้างสรรค์และพลังงานในตารางต่อไปนี้:

วิธีการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต (เมทริกซ์ Lvov)
แหล่งพลังงาน	ผู้บริจาคอิเล็กตรอน	แหล่งคาร์บอน	ชื่อทางแห่งการดำรงอยู่	ตัวแทน
OVR	สารประกอบอนินทรีย์	คาร์บอนไดออกไซด์	เคมีบำบัดอัตโนมัติ	ไนตริไฟดิ้ง ไทโอนิก เหล็กที่เป็นกรดแอซิโดฟิลิก
		สารประกอบอินทรีย์	เคมีบำบัด	อาร์คีแบคทีเรียที่ก่อตัวมีเทน, แบคทีเรียไฮโดรเจน
	อินทรียฺวัตถุ	คาร์บอนไดออกไซด์	เคมีออร์แกนออโตโทรฟี	Facultative methylotrophs แบคทีเรียที่ออกซิไดซ์กรดฟอร์มิก
		สารประกอบอินทรีย์	เคมีออร์แกนโนเฮเทอโรโทรฟี	โปรคาริโอตส่วนใหญ่จากยูคาริโอต: สัตว์ เห็ด คน
แสงสว่าง	สารประกอบอนินทรีย์	คาร์บอนไดออกไซด์	Photolithoautotrophy	ไซยาโนแบคทีเรีย สีม่วง แบคทีเรียสีเขียว จากยูคาริโอต: พืช
		สารประกอบอินทรีย์	โฟโตลิโธเฮเทอโรโทรฟี	ไซยาโนแบคทีเรียบางชนิด สีม่วง แบคทีเรียสีเขียว
	อินทรียฺวัตถุ	คาร์บอนไดออกไซด์	โฟโตออร์แกนออโต้โทรฟี	แบคทีเรียสีม่วงบางชนิด
		อินทรียฺวัตถุ	โฟโตออร์กาโนเฮเทอโรโทรฟี	ฮาโลแบคทีเรีย ไซยาโนแบคทีเรียบางชนิด สีม่วง แบคทีเรียสีเขียว

ตารางแสดงให้เห็นว่าคุณค่าทางโภชนาการที่หลากหลายของโปรคาริโอตนั้นมากกว่ายูคาริโอตมาก

การสืบพันธุ์และอุปกรณ์ของเครื่องมือทางพันธุกรรม

การสืบพันธุ์ของแบคทีเรีย

แบคทีเรียบางชนิดไม่มีกระบวนการทางเพศและสืบพันธุ์ได้ด้วยการแตกตัวหรือแตกตัวแบบไบนารีที่มีขนาดเท่ากันเท่านั้น สำหรับไซยาโนแบคทีเรียที่มีเซลล์เดียวกลุ่มหนึ่ง มีการอธิบายการแบ่งหลายส่วน (ชุดของการแบ่งไบนารีที่ต่อเนื่องกันอย่างรวดเร็วซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของเซลล์ใหม่ 4 ถึง 1024 เซลล์) เพื่อให้แน่ใจว่าเป็นพลาสติกของจีโนไทป์ที่จำเป็นสำหรับวิวัฒนาการและการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป พวกมันมีกลไกอื่นๆ

เครื่องมือทางพันธุกรรม

ยีนที่จำเป็นสำหรับชีวิตและการกำหนดความจำเพาะของสปีชีส์นั้นอยู่ในแบคทีเรียส่วนใหญ่มักจะอยู่ในโมเลกุลดีเอ็นเอแบบปิดโควาเลนต์ - โครโมโซม (บางครั้งคำว่า genophore ใช้เพื่อระบุโครโมโซมของแบคทีเรียเพื่อเน้นความแตกต่างจากยูคาริโอต) บริเวณที่ตั้งของโครโมโซมเรียกว่านิวเคลียสและไม่ได้ล้อมรอบด้วยเมมเบรน ในเรื่องนี้ mRNA ที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่จะพร้อมใช้งานสำหรับการจับกับไรโบโซมทันที และการถอดรหัสและการแปลเป็นคู่กัน

เซลล์เดียวสามารถมีได้เพียง 80% ของผลรวมของยีนที่มีอยู่ในทุกสายพันธุ์ (เรียกว่า "กลุ่มจีโนม")

นอกจากโครโมโซมแล้ว เซลล์แบคทีเรียมักประกอบด้วยพลาสมิด ซึ่งปิดอยู่ในวงแหวน DNA ซึ่งสามารถจำลองแบบอิสระได้ อาจมีขนาดใหญ่มากจนแยกไม่ออกจากโครโมโซม แต่มียีนเพิ่มเติมที่จำเป็นในสภาวะที่เฉพาะเจาะจงเท่านั้น กลไกการกระจายแบบพิเศษช่วยให้สามารถรักษาพลาสมิดในเซลล์ลูกได้ โดยสูญเสียความถี่ที่น้อยกว่า 10–7 ต่อรอบเซลล์ ความจำเพาะของพลาสมิดมีความหลากหลายมาก: ตั้งแต่มีอยู่ในสปีชีส์เดียวที่เป็นโฮสต์ไปจนถึงพลาสมิด RP4 ซึ่งพบได้ในแบคทีเรียแกรมลบเกือบทั้งหมด พลาสมิดเข้ารหัสกลไกการดื้อยาปฏิชีวนะ การทำลายสารเฉพาะ ฯลฯ ยีน nif ที่จำเป็นสำหรับการตรึงไนโตรเจนก็พบได้ในพลาสมิดเช่นกัน ยีนพลาสมิดสามารถรวมเข้ากับโครโมโซมด้วยความถี่ประมาณ 10 −4 - 10 −7

ใน DNA ของแบคทีเรีย เช่นเดียวกับใน DNA ของสิ่งมีชีวิตอื่น transposons ถูกแยกออก - ส่วนเคลื่อนที่ที่สามารถย้ายจากส่วนหนึ่งของโครโมโซมไปยังอีกส่วนหนึ่งหรือเข้าไปใน DNA นอกโครโมโซม พลาสมิดต่างจากพลาสมิดตรงที่พวกมันไม่สามารถจำลองแบบอัตโนมัติได้และมีเซกเมนต์ IS - บริเวณที่กำหนดรหัสสำหรับการถ่ายโอนภายในเซลล์ ส่วน IS สามารถทำหน้าที่เป็น transposon ที่แยกจากกัน

การถ่ายโอนยีนในแนวนอน

ฟิวชันจีโนมบางส่วนสามารถเกิดขึ้นได้ในโปรคาริโอต ในระหว่างการคอนจูเกต เซลล์ผู้บริจาคในระหว่างการติดต่อโดยตรงจะถ่ายโอนส่วนหนึ่งของจีโนมไปยังเซลล์ผู้รับ (ในบางกรณี อาจเป็นเซลล์ทั้งหมด) ภูมิภาคของ DNA ของผู้บริจาคสามารถแลกเปลี่ยนกับภูมิภาคที่คล้ายคลึงกันของ DNA ของผู้รับ ความน่าจะเป็นของการแลกเปลี่ยนดังกล่าวมีความสำคัญสำหรับแบคทีเรียเพียงชนิดเดียวเท่านั้น

ในทำนองเดียวกัน เซลล์แบคทีเรียสามารถดูดซับ DNA ที่เป็นอิสระในสิ่งแวดล้อม รวมถึงในจีโนมของมันในกรณีที่มีความคล้ายคลึงกันในระดับสูงกับ DNA ของมันเอง กระบวนการนี้เรียกว่าการเปลี่ยนแปลง ภายใต้สภาพธรรมชาติ การแลกเปลี่ยนข้อมูลทางพันธุกรรมด้วยความช่วยเหลือของฟาจพอสมควร (การถ่ายโอน) เกิดขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถถ่ายโอนยีนที่ไม่ใช่โครโมโซมโดยใช้พลาสมิดบางชนิดที่เข้ารหัสกระบวนการนี้ กระบวนการแลกเปลี่ยนกับพลาสมิดอื่น ๆ และการถ่ายโอนทรานสโปซอน

ด้วยการถ่ายโอนในแนวนอน ยีนใหม่จะไม่เกิดขึ้น (เช่นเดียวกับการกลายพันธุ์) อย่างไรก็ตาม การผสมผสานของยีนที่แตกต่างกันจะถูกสร้างขึ้น นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับเหตุผลที่การคัดเลือกโดยธรรมชาติทำหน้าที่เกี่ยวกับลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิตทั้งชุด

ความแตกต่างของเซลล์

ความแตกต่างของเซลล์คือการเปลี่ยนแปลงในชุดของโปรตีน (มักจะปรากฏในการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาด้วย) ด้วยจีโนไทป์ที่ไม่เปลี่ยนแปลง

การก่อตัวของรูปแบบการพักผ่อน

การก่อตัวของรูปแบบที่เสถียรโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการเผาผลาญที่ช้าลงซึ่งทำหน้าที่ในการรักษาสภาพที่ไม่เอื้ออำนวยและการแพร่กระจาย (น้อยกว่าสำหรับการสืบพันธุ์) เป็นประเภทที่พบมากที่สุดของความแตกต่างในแบคทีเรีย ความต้านทานมากที่สุดของพวกเขาคือเอนโดสปอร์ที่เกิดขึ้นโดยตัวแทนของ บาซิลลัส, คลอสทริเดียม, สปอโรฮาโลแบคเตอร์, Anaerobacter(สร้างเอ็นโดสปอร์ 7 เซลล์จากเซลล์เดียวและสามารถคูณได้ด้วยความช่วยเหลือ) และ เฮลิโอแบคทีเรียม... การก่อตัวของโครงสร้างเหล่านี้เริ่มต้นจากการแบ่งส่วนธรรมดาและในระยะแรกสามารถเปลี่ยนเป็นยาปฏิชีวนะบางชนิดได้ เอนโดสปอร์ของแบคทีเรียหลายชนิดสามารถทนต่อการเดือดเป็นเวลา 10 นาทีที่ 100 ° C ทำให้แห้งเป็นเวลา 1,000 ปี และตามรายงานบางฉบับ ยังคงมีอยู่ในดินและหินเป็นเวลาหลายล้านปี

ความต้านทานน้อยกว่าคือ exospores, ซีสต์ ( อะโซโตแบคเตอร์, แบคทีเรียที่เคลื่อนที่ได้ ฯลฯ ), akinets (ไซยาโนแบคทีเรีย) และมิกซ์โซสปอร์ (myxobacteria)

เซลล์ที่มีความแตกต่างทางสัณฐานวิทยาประเภทอื่นๆ

Actinomycetes และ cyanobacteria สร้างเซลล์ที่แตกต่างซึ่งทำหน้าที่ในการสืบพันธุ์ (สปอร์ เช่นเดียวกับฮอร์โมนและแบโอไซต์ ตามลำดับ) นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องสังเกตโครงสร้างที่คล้ายกับแบคทีเรียของก้อนกลมและเฮเทอโรซิสต์ของไซยาโนแบคทีเรียซึ่งทำหน้าที่ปกป้องไนโตรเจนจากการกระทำของโมเลกุลออกซิเจน

การจำแนกประเภท

ที่มีชื่อเสียงที่สุดคือการจำแนกฟีโนไทป์ของแบคทีเรียตามโครงสร้างของผนังเซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในคู่มือ Bergey's Guide to Bacteria ฉบับที่ IX (1984-1987) กลุ่มอนุกรมวิธานที่ใหญ่ที่สุดคือ 4 แผนก: Gracilicutes(กรัมลบ), Firmicutes(แกรมบวก), เทเนอริคิวเตส(มัยโคพลาสม่า) และ เมนโดซิคิวท์(อาร์เคีย).

เมื่อเร็ว ๆ นี้ การจำแนกสายวิวัฒนาการของแบคทีเรีย (และเป็นการจำแนกประเภทที่ใช้ในวิกิพีเดีย) โดยอิงจากข้อมูลของอณูชีววิทยามีการพัฒนามากขึ้นเรื่อยๆ วิธีแรกในการประเมินความสัมพันธ์โดยอาศัยความคล้ายคลึงกันของจีโนมคือวิธีการเปรียบเทียบเนื้อหาของกัวนีนและไซโตซีนใน DNA ที่เสนอในทศวรรษ 1960 แม้ว่าคุณค่าของเนื้อหาที่เหมือนกันจะไม่สามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับความใกล้ชิดของวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตได้ แต่ความแตกต่าง 10% หมายความว่าแบคทีเรียไม่ได้อยู่ในสกุลเดียวกัน อีกวิธีหนึ่งที่ปฏิวัติจุลชีววิทยาในปี 1970 คือการวิเคราะห์ลำดับยีนใน 16s rRNA ซึ่งทำให้สามารถแยกยูแบคทีเรียจากสายวิวัฒนาการหลายสาขาและประเมินความสัมพันธ์ระหว่างพวกมันได้ สำหรับการจำแนกประเภทในระดับสปีชีส์ จะใช้วิธีการผสมพันธุ์ DNA-DNA การวิเคราะห์ตัวอย่างของสปีชีส์ที่ได้รับการศึกษามาอย่างดีแสดงให้เห็นว่า 70% ของระดับการผสมพันธุ์มีลักษณะเฉพาะของหนึ่งสปีชีส์ 10-60% - หนึ่งสกุล น้อยกว่า 10% - สกุลที่แตกต่างกัน

การจำแนกสายวิวัฒนาการส่วนหนึ่งซ้ำกับฟีโนไทป์ ตัวอย่างเช่น กลุ่ม Gracilicutesที่มีอยู่ในทั้งสอง ในเวลาเดียวกัน อนุกรมวิธานของแบคทีเรียแกรมลบได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์ อาร์คีแบคทีเรียถูกแยกออกเป็นอนุกรมวิธานอิสระที่มีอันดับสูงสุด กลุ่มอนุกรมวิธานบางกลุ่มถูกแบ่งออกเป็นส่วน ๆ และจัดกลุ่มใหม่ สิ่งมีชีวิตที่มีหน้าที่ทางนิเวศวิทยาที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงถูกรวมเข้าเป็นบางกลุ่ม ซึ่งทำให้เกิดความไม่สะดวกและไม่พอใจในส่วนของชุมชนวิทยาศาสตร์ ... เป้าหมายของการวิพากษ์วิจารณ์ก็คือความจริงที่ว่ามีการจำแนกโมเลกุลตามความเป็นจริงไม่ใช่สิ่งมีชีวิตกำลังดำเนินการอยู่

กำเนิด วิวัฒนาการ สถานที่ในการพัฒนาสิ่งมีชีวิตบนโลก

แบคทีเรียและอาร์เคียเป็นสิ่งมีชีวิตกลุ่มแรกๆ บนโลก เมื่อประมาณ 3.9-3.5 พันล้านปีก่อน ความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการระหว่างกลุ่มเหล่านี้ยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างครบถ้วน มีสมมติฐานหลักอย่างน้อยสามข้อ: N. Pace เสนอว่าพวกเขามีบรรพบุรุษร่วมกันของโปรโตแบคทีเรีย Zavarzin ถือว่า archaea เป็นกิ่งก้านสาขาของวิวัฒนาการของยูแบคทีเรีย ที่เชี่ยวชาญการอยู่อาศัยอย่างสุดโต่ง ในที่สุด ตามสมมติฐานที่สาม อาร์เคียเป็นสิ่งมีชีวิตกลุ่มแรกที่มีต้นกำเนิดจากแบคทีเรีย

แบคทีเรียก่อโรค

แบคทีเรียก่อโรคคือแบคทีเรียที่สร้างปรสิตให้กับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ แบคทีเรียทำให้เกิดโรคจำนวนมากในมนุษย์ เช่น กาฬโรค ( เยร์ซิเนีย เพสทิส), โรคแอนแทรกซ์ ( บาซิลลัส แอนทราซิส), โรคเรื้อน (โรคเรื้อน, สาเหตุ: มัยโคแบคทีเรียม เลแพร), โรคคอตีบ ( Corynebacterium โรคคอตีบ), ซิฟิลิส ( Treponema pallidum), อหิวาตกโรค ( Vibrio cholerae), วัณโรค ( เชื้อวัณโรค), ลิสเทอริโอซิส ( Listeria monocytogenes) เป็นต้น การค้นพบคุณสมบัติที่ทำให้เกิดโรคในแบคทีเรียยังคงดำเนินต่อไป: ในปี พ.ศ. 2519 มีการค้นพบโรคลีเจียนแนร์เกิดจาก Legionella pneumophila, ในทศวรรษ 1980-1990 ได้แสดงให้เห็นแล้วว่า เชื้อเฮลิโคแบคเตอร์ ไพโลไรทำให้เกิดแผลในกระเพาะอาหารและแม้กระทั่งมะเร็งกระเพาะอาหารรวมทั้งเรื้อรัง

จุลชีววิทยาศึกษาโครงสร้าง กิจกรรมที่สำคัญ สภาพความเป็นอยู่และการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตที่เล็กที่สุดที่เรียกว่าจุลินทรีย์หรือจุลินทรีย์

นักวิชาการ V. L. Omelyanskiy กล่าวว่า "มองไม่เห็น พวกเขาติดตามคน ๆ หนึ่งตลอดเวลา บุกรุกชีวิตของเขาไม่ว่าจะเป็นเพื่อนหรือศัตรู" แท้จริงแล้วจุลินทรีย์มีอยู่ทุกหนทุกแห่งทั้งในอากาศ ในน้ำ และในดิน ในมนุษย์และสัตว์ มีประโยชน์และใช้ในการผลิตอาหารหลายชนิด อาจเป็นอันตราย ก่อให้เกิดโรคของมนุษย์ อาหารเน่าเสีย ฯลฯ

จุลินทรีย์ถูกค้นพบโดย Dutchman A. Leeuwenhoek (1632-1723) เมื่อสิ้นสุดศตวรรษที่ 17 เมื่อเขาสร้างเลนส์ตัวแรกที่มีกำลังขยาย 200 เท่าหรือมากกว่านั้น พิภพเล็ก ๆ ที่เขาเห็นทำให้เขาประหลาดใจ Leeuwenhoek อธิบายและร่างจุลินทรีย์ที่เขาพบในวัตถุต่างๆ เขาได้วางรากฐานสำหรับลักษณะเชิงพรรณนาของวิทยาศาสตร์ใหม่ การค้นพบของหลุยส์ ปาสเตอร์ (ค.ศ. 1822-1895) พิสูจน์ว่าจุลินทรีย์ไม่เพียงแค่มีรูปร่างและโครงสร้างแตกต่างกันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงหน้าที่ที่สำคัญด้วย ปาสเตอร์พบว่ายีสต์ทำให้เกิดการหมักด้วยแอลกอฮอล์ และจุลินทรีย์บางชนิดสามารถทำให้เกิดโรคติดเชื้อในมนุษย์และสัตว์ได้ ปาสเตอร์ลงไปในประวัติศาสตร์ในฐานะผู้คิดค้นวิธีฉีดวัคซีนป้องกันโรคพิษสุนัขบ้าและโรคแอนแทรกซ์ ผลงานที่มีชื่อเสียงระดับโลกในด้านจุลชีววิทยา R. Koch (1843-1910) - ค้นพบสาเหตุของวัณโรคและอหิวาตกโรค II Mechnikov (1845-1916) - พัฒนาทฤษฎีภูมิคุ้มกันของ phagocytic ผู้ก่อตั้งไวรัส DI Ivanovsky (1864-1920) , N.F. Gamaley (1859-1940) และนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ อีกมากมาย

การจำแนกประเภทและสัณฐานวิทยาของจุลินทรีย์

จุลินทรีย์ -เหล่านี้เป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่เล็กที่สุดและเด่นที่สุด ซึ่งมองเห็นได้ผ่านกล้องจุลทรรศน์เท่านั้น ขนาดของจุลินทรีย์วัดเป็นไมโครเมตร - ไมครอน (1/1000 มม.) และนาโนเมตร - นาโนเมตร (1/1000 ไมครอน)

จุลินทรีย์มีลักษณะเฉพาะจากสายพันธุ์ที่หลากหลาย โครงสร้าง คุณสมบัติ และความสามารถในการดำรงอยู่ในสภาพแวดล้อมต่างๆ ที่แตกต่างกัน พวกเขาสามารถเป็น เซลล์เดียว, หลายเซลล์และ ไม่ใช่เซลล์

จุลินทรีย์แบ่งออกเป็นแบคทีเรีย ไวรัสและฟาจ เชื้อรา ยีสต์ มีแบคทีเรียหลายสายพันธุ์ - rickettsia, mycoplasma, กลุ่มพิเศษประกอบด้วยโปรโตซัว (โปรโตซัว)

แบคทีเรีย

แบคทีเรีย- จุลินทรีย์ที่มีเซลล์เดียวเด่นๆ ซึ่งมีขนาดตั้งแต่หนึ่งในสิบของไมโครมิเตอร์ เช่น มัยโคพลาสมา จนถึงหลายไมโครเมตร และในสปิโรเชต - มากถึง 500 ไมครอน

แบคทีเรียมีสามรูปแบบหลัก - ทรงกลม (cocci), รูปแท่ง (bacilli เป็นต้น) ที่ซับซ้อน (vibrios, spirochetes, spirilla) (รูปที่ 1)

แบคทีเรียทั่วโลก (cocci)มักเป็นรูปลูก แต่อาจเป็นวงรีหรือถั่วเล็กน้อย Cocci สามารถหาได้ทีละตัว (micrococci); เป็นคู่ (diplococci); ในรูปแบบของโซ่ (streptococci) หรือพวงองุ่น (staphylococci) ในแพ็คเกจ (sarcins) Streptococci อาจทำให้เกิดอาการเจ็บคอและไฟลามทุ่ง Staphylococci - กระบวนการอักเสบและเป็นหนองต่างๆ

ข้าว. 1. รูปแบบของแบคทีเรีย: 1 - micrococci; 2 - สเตรปโตคอกคัส; 3 - ปลาซาร์ดีน; 4 - แท่งไม่มีสปอร์; 5 - สปอร์แท่ง (แบคทีเรีย); 6 - วิบริโอ; 7- สไปโรเชต; 8 - สาหร่ายเกลียวทอง (มีแฟลกเจลลา); เชื้อ Staphylococcus

แบคทีเรียรูปแท่งที่พบมากที่สุด. แท่งสามารถเป็นแบบเดี่ยว ต่อเป็นคู่ (ไดพโพลแบคทีเรีย) หรือเป็นโซ่ (สเตรปโตแบคทีเรีย) แบคทีเรียโคลิฟอร์ม ได้แก่ Escherichia coli สาเหตุของเชื้อ Salmonellosis โรคบิด ไข้ไทฟอยด์ วัณโรค ฯลฯ แบคทีเรียรูปแท่งบางชนิดสามารถเกิดขึ้นได้ภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย ข้อพิพาทแท่งสร้างสปอร์เรียกว่า แบคทีเรียแบคทีเรียรูปแกนเรียกว่า คลอสตริเดีย

การสร้างสปอร์เป็นกระบวนการที่ซับซ้อน สปอร์แตกต่างอย่างมากจากเซลล์แบคทีเรียปกติ พวกมันมีเปลือกหนาแน่นและมีน้ำเพียงเล็กน้อย พวกมันไม่ต้องการสารอาหารและการสืบพันธุ์จะหยุดลงอย่างสมบูรณ์ สปอร์สามารถทนต่อการแห้งเป็นเวลานาน อุณหภูมิสูงและต่ำ และสามารถอยู่ในสภาพที่ทำงานได้เป็นเวลาหลายสิบและหลายร้อยปี (สปอร์ของแอนแทรกซ์ โบทูลิซึม บาดทะยัก ฯลฯ) เมื่ออยู่ในสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยสปอร์จะงอกนั่นคือพวกมันกลายเป็นรูปแบบการขยายพันธุ์ตามปกติ

แบคทีเรียที่ม้วนงอสามารถอยู่ในรูปแบบของลูกน้ำ - vibrios กับหยิกหลาย - spirilla ในรูปแบบของแท่งบิดบาง ๆ - สไปโรเชต Vibrios รวมถึงสาเหตุของอหิวาตกโรคและสาเหตุของซิฟิลิสคือ spirochete

เซลล์แบคทีเรียมีผนังเซลล์ (เมมเบรน) มักมีเมือกปกคลุม เมือกมักก่อตัวเป็นแคปซูล เนื้อหาของเซลล์ (ไซโตพลาสซึม) แยกออกจากเยื่อหุ้มเซลล์โดยเยื่อหุ้มเซลล์ ไซโตพลาสซึมเป็นมวลโปรตีนโปร่งใสในสถานะคอลลอยด์ ไซโตพลาสซึมประกอบด้วยไรโบโซม อุปกรณ์นิวเคลียร์ที่มีโมเลกุลดีเอ็นเอ การรวมสารอาหารสำรองต่างๆ (ไกลโคเจน ไขมัน ฯลฯ)

ไมโคพลาสมา -แบคทีเรียที่ไม่มีผนังเซลล์ซึ่งต้องการปัจจัยการเจริญเติบโตที่มีอยู่ในยีสต์เพื่อการพัฒนา

แบคทีเรียบางชนิดสามารถเคลื่อนที่ได้ การเคลื่อนไหวดำเนินการโดยใช้แฟลเจลลา - เส้นใยบาง ๆ ที่มีความยาวต่างกันทำให้เคลื่อนไหวแบบหมุน แฟลกเจลลาสามารถอยู่ในรูปแบบของเส้นใยยาวเส้นเดียวหรือในรูปแบบของมัด สามารถอยู่เหนือพื้นผิวทั้งหมดของแบคทีเรีย แบคทีเรียรูปแท่งจำนวนมากและแบคทีเรียโค้งเกือบทั้งหมดมีแฟลกเจลลา ตามกฎแล้วแบคทีเรียทั่วโลกไม่มีแฟลกเจลลาพวกมันไม่สามารถเคลื่อนที่ได้

แบคทีเรียคูณด้วยการหารเป็นสอง อัตราการแบ่งตัวจะสูงมาก (ทุกๆ 15-20 นาที) ในขณะที่จำนวนแบคทีเรียจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว การแบ่งตัวอย่างรวดเร็วนี้พบได้ในอาหารและพื้นผิวที่อุดมด้วยสารอาหารอื่นๆ

ไวรัส

ไวรัส- กลุ่มจุลินทรีย์พิเศษที่ไม่มีโครงสร้างเซลล์ ไวรัสมีหน่วยวัดเป็นนาโนเมตร (8-150 นาโนเมตร) ดังนั้นจึงสามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเท่านั้น ไวรัสบางชนิดประกอบด้วยโปรตีนและกรดนิวคลีอิกอย่างใดอย่างหนึ่ง (DNA หรือ RNA)

ไวรัสทำให้เกิดโรคทั่วไปของมนุษย์ เช่น ไข้หวัดใหญ่ ไวรัสตับอักเสบ โรคหัด เช่นเดียวกับโรคสัตว์ - โรคปากและเท้าเปื่อย กาฬโรคในสัตว์ และอื่นๆ อีกมากมาย

ไวรัสของแบคทีเรียเรียกว่า แบคทีเรีย, ไวรัสเชื้อรา - มัยโคฟาจเป็นต้น พบแบคทีเรียได้ทุกที่ที่มีจุลินทรีย์ Phages ทำให้เกิดการตายของเซลล์จุลินทรีย์และสามารถนำมาใช้สำหรับการรักษาและป้องกันโรคติดเชื้อบางชนิด

เห็ดเป็นสิ่งมีชีวิตพิเศษของพืชที่ไม่มีคลอโรฟิลล์และไม่สังเคราะห์สารอินทรีย์ แต่ต้องการสารอินทรีย์สำเร็จรูป ดังนั้นเชื้อราจึงพัฒนาบนพื้นผิวที่อุดมด้วยสารอาหารที่หลากหลาย เชื้อราบางชนิดสามารถทำให้เกิดโรคของพืช (โรคราน้ำค้างในพืชและมะเร็ง เป็นต้น) แมลง สัตว์ และมนุษย์

เซลล์เชื้อราแตกต่างจากเซลล์แบคทีเรียเมื่อมีนิวเคลียสและแวคิวโอลและคล้ายกับเซลล์พืช ส่วนใหญ่มักจะอยู่ในรูปแบบของเธรดที่ยาวและแตกแขนงหรือพันกัน - ไฮฟาจากเส้นใยจะก่อตัวขึ้น ไมซีเลียม,หรือไมซีเลียม ไมซีเลียมสามารถประกอบด้วยเซลล์ที่มีนิวเคลียสหนึ่งหรือหลายนิวเคลียส หรือไม่ใช่เซลล์ ซึ่งเป็นตัวแทนของเซลล์ที่มีหลายนิวเคลียสขนาดยักษ์ ร่างกายของผลไม้พัฒนาบนไมซีเลียม ร่างกายของเชื้อราบางชนิดสามารถประกอบด้วยเซลล์เดี่ยว โดยไม่มีการก่อตัวของไมซีเลียม (ยีสต์ ฯลฯ)

เชื้อราสามารถขยายพันธุ์ได้หลายวิธี รวมทั้งพืชผลที่เกิดจากการแบ่งตัวของเส้นใย เชื้อราส่วนใหญ่สืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศและทางเพศสัมพันธ์ผ่านการสร้างเซลล์สืบพันธุ์แบบพิเศษ - ข้อพิพาท.ตามกฎแล้วข้อพิพาทสามารถคงอยู่ได้นานในสภาพแวดล้อมภายนอก สปอร์ที่สุกแล้วสามารถขนส่งได้ในระยะทางที่ไกลพอสมควร เมื่ออยู่ในสารอาหาร สปอร์จะพัฒนาเป็นเส้นใยอย่างรวดเร็ว

กลุ่มเชื้อราที่กว้างขวางนั้นแสดงด้วยรา (รูปที่ 2) ในธรรมชาติที่แพร่หลายพวกเขาสามารถเติบโตได้ในอาหารสร้างโล่หลากสีที่มองเห็นได้ชัดเจน การเน่าเสียของอาหารมักเกิดจากเห็ดเมือกซึ่งก่อตัวเป็นปุยสีขาวหรือสีเทา เห็ด Rhizopus mucor ทำให้เกิด "โรคเน่า" ของผักและผลเบอร์รี่ และเชื้อรา Botrytis จะปกคลุมและทำให้แอปเปิ้ล ลูกแพร์ และผลเบอร์รี่นิ่มลง เห็ดจากสกุล peniiillium อาจเป็นสาเหตุของเชื้อราในอาหาร

เห็ดบางชนิดไม่เพียงแต่จะทำให้อาหารเน่าเสียเท่านั้น แต่ยังผลิตสารพิษที่เป็นพิษต่อมนุษย์อีกด้วย เช่น สารพิษจากเชื้อรา เหล่านี้รวมถึงเชื้อราบางชนิดในสกุล Aspergillus, สกุล Fusarium เป็นต้น

คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ของเห็ดบางชนิดใช้ในอุตสาหกรรมอาหารและยาและอุตสาหกรรมอื่นๆ ตัวอย่างเช่น เห็ดในสกุล peniillium ใช้เพื่อให้ได้ยาปฏิชีวนะเพนิซิลลินและในการผลิตชีส (Roquefort และ Camembert) เห็ดในสกุล Aspergillus ใช้ในการผลิตกรดซิตริกและการเตรียมเอนไซม์หลายชนิด

Actinomycetes- จุลินทรีย์ที่มีอาการทั้งแบคทีเรียและเชื้อรา ในแง่ของโครงสร้างและคุณสมบัติทางชีวเคมี Actinomycetes คล้ายกับแบคทีเรีย และในแง่ของการสืบพันธุ์ ความสามารถในการสร้างเส้นใยและไมซีเลียม มีความคล้ายคลึงกับเชื้อรา

ข้าว. 2. ประเภทของแม่พิมพ์: 1 - peniiillium; 2- แอสเปอร์จิลลัส; 3 - เมือก

ยีสต์

ยีสต์- จุลินทรีย์เคลื่อนที่เซลล์เดียวขนาดไม่เกิน 10-15 ไมครอน รูปร่างของเซลล์ยีสต์มักจะเป็นทรงกลมหรือวงรี มักจะมีรูปร่างคล้ายแท่ง เคียว หรือคล้ายมะนาว เซลล์ยีสต์มีโครงสร้างคล้ายกับเชื้อรา มีนิวเคลียสและแวคิวโอลด้วย การขยายพันธุ์ของยีสต์เกิดจากการแตกหน่อ การแบ่งตัว หรือสปอร์

ยีสต์มีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ พบได้ในดิน พืช ในอาหารและของเสียจากอุตสาหกรรมต่างๆ ที่มีน้ำตาล การพัฒนาของยีสต์ในอาหารสามารถทำให้เสียได้โดยการหมักหรือทำให้เปรี้ยว ยีสต์บางชนิดสามารถเปลี่ยนน้ำตาลเป็นเอทิลแอลกอฮอล์และคาร์บอนไดออกไซด์ได้ กระบวนการนี้เรียกว่าการหมักแอลกอฮอล์และใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหารและไวน์

เชื้อรา Candida บางชนิดทำให้เกิดโรคในมนุษย์ - เชื้อรา

ในบทความนี้เราจะมาดูแบคทีเรียกัน

พิจารณาแบคทีเรียทั้งหมดที่อาศัยอยู่ในร่างกาย และเราจะบอกคุณเกี่ยวกับแบคทีเรียทั้งหมด

นักวิจัยกล่าวว่ามีจุลินทรีย์ประมาณ 10,000 ชนิดบนโลก อย่างไรก็ตาม มีความเห็นว่าความหลากหลายถึง 1 ล้าน

เนื่องจากความเรียบง่ายและไม่โอ้อวดจึงมีอยู่ทุกที่ เนื่องจากมีขนาดเล็กจึงสามารถเจาะได้ทุกที่แม้ในรอยแตกที่เล็กที่สุด จุลินทรีย์ถูกปรับให้เข้ากับที่อยู่อาศัยใด ๆ พวกมันมีอยู่ทุกหนทุกแห่ง ไม่ว่าจะเป็นเกาะที่แห้ง แม้แต่น้ำค้างแข็ง แม้แต่ความร้อน 70 องศา พวกมันก็ยังไม่สูญเสียพลังชีวิต

จุลินทรีย์เข้าสู่ร่างกายมนุษย์จากสิ่งแวดล้อม และเมื่อพวกเขาอยู่ในสภาพที่เอื้ออำนวยต่อพวกเขาเท่านั้น พวกเขาทำให้ตัวเองรู้สึกไม่ว่าจะช่วยหรือทำให้เกิดโรคผิวหนังที่ไม่รุนแรงไปจนถึงโรคติดเชื้อร้ายแรงที่นำไปสู่ความตายของร่างกาย แบคทีเรียมีชื่อต่างกัน

จุลินทรีย์เหล่านี้เป็นสิ่งมีชีวิตที่เก่าแก่ที่สุดในโลกของเรา พวกเขาปรากฏตัวเมื่อประมาณ 3.5 พันล้านปีก่อน พวกมันเล็กมากจนมองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์เท่านั้น

เนื่องจากสิ่งเหล่านี้เป็นตัวแทนแรกของชีวิตบนโลก พวกมันจึงค่อนข้างจะดั้งเดิม เมื่อเวลาผ่านไป โครงสร้างมีความซับซ้อนมากขึ้น แม้ว่าบางส่วนจะคงโครงสร้างดั้งเดิมไว้ จุลินทรีย์จำนวนมากมีความโปร่งใส แต่บางชนิดมีโทนสีแดงหรือสีเขียว น้อยคนนักที่จะได้สีสันของสิ่งรอบตัว

จุลินทรีย์เป็นของโปรคาริโอตและดังนั้นจึงมีอาณาจักรที่แยกจากกัน - แบคทีเรีย เรามาดูกันว่าแบคทีเรียชนิดใดที่ไม่เป็นอันตรายและเป็นอันตราย

แลคโตบาซิลลัส (Lactobacillus plantarum)

แลคโตบาซิลลัสเป็นตัวปกป้องร่างกายของคุณจากไวรัส พวกมันอาศัยอยู่ในท้องตั้งแต่สมัยโบราณ โดยทำหน้าที่สำคัญและมีประโยชน์มาก แลคโตบาซิลลัส plantarum ปกป้องระบบย่อยอาหารจากจุลินทรีย์ที่ไร้ประโยชน์ซึ่งสามารถอยู่ในกระเพาะอาหารและทำให้สภาพแย่ลง

แลคโตบาซิลลัสช่วยขจัดความหนักและท้องอืดท้องเฟ้อ และต่อสู้กับอาการแพ้ที่เกิดจากอาหารต่างๆ แลคโตบาซิลลัสยังช่วยขจัดสารอันตรายออกจากลำไส้ ทำความสะอาดร่างกายของสารพิษทั้งหมด

ไบฟิโดแบคทีเรีย (ละติน ไบฟิโดแบคทีเรียม)

เป็นจุลินทรีย์ที่ยังอาศัยอยู่ในช่องท้อง เหล่านี้เป็นแบคทีเรียที่เป็นประโยชน์ ภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยต่อการดำรงอยู่ของ Bifidobacterium ตาย ไบฟิโดแบคทีเรียมผลิตกรดต่างๆ เช่น แลคติก อะซิติก ซัคซินิก และฟอร์มิก

Bifidobacterium มีบทบาทสำคัญในการทำให้การทำงานของลำไส้เป็นปกติ นอกจากนี้ ด้วยปริมาณที่เพียงพอ พวกมันจะเสริมสร้างระบบภูมิคุ้มกันและส่งเสริมการดูดซึมสารอาหารที่ดีขึ้น

มีประโยชน์มากเนื่องจากทำหน้าที่สำคัญหลายประการ ให้พิจารณารายการ:

1. เติมเต็มร่างกายด้วยวิตามิน K, B1, B2, B3, B6, B9, โปรตีนและกรดอะมิโน
2. ป้องกันการปรากฏตัวของจุลินทรีย์ที่เป็นอันตราย
3. ป้องกันสารพิษที่เป็นอันตรายเข้าสู่ผนังลำไส้
4. เร่งกระบวนการย่อยอาหาร - ช่วยดูดซึม Ca, Fe และวิตามิน D

ปัจจุบันมียาหลายชนิดที่มีบิฟิโดแบคทีเรีย แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าเมื่อใช้เพื่อการรักษาโรคจะมีผลดีต่อร่างกายเนื่องจากยังไม่ได้รับการพิสูจน์ประโยชน์ของยา

จุลินทรีย์ที่ไม่พึงประสงค์ Corynebacterium minutissimum

จุลินทรีย์ประเภทที่เป็นอันตรายสามารถปรากฏในที่ที่ไม่เหมาะสมที่สุด ซึ่งคุณไม่คิดว่าจะพบ

Corynebacterium minutissimum สายพันธุ์นี้ชื่นชอบการใช้ชีวิตและการสืบพันธุ์บนโทรศัพท์และแท็บเล็ตเป็นอย่างมาก ทำให้เกิดผื่นขึ้นทั่วร่างกาย มีแอปพลิเคชั่นป้องกันไวรัสมากมายสำหรับแท็บเล็ตและโทรศัพท์ แต่ยังไม่มีวิธีแก้ไข Corynebacterium minutissimum ที่เป็นอันตราย

ดังนั้นคุณควรลดการสัมผัสกับโทรศัพท์และแท็บเล็ตเพื่อไม่ให้คุณแพ้ Corynebacterium minutissimum และจำไว้ว่าหลังจากล้างมือแล้ว คุณไม่ควรถูฝ่ามือเข้าหากัน เนื่องจากจำนวนแบคทีเรียลดลง 37%

แบคทีเรียในสกุลที่มีมากกว่า 550 สปีชีส์ ในสภาวะที่เอื้ออำนวย สเตรปโตมัยซีตจะสร้างเส้นใยคล้ายกับไมซีเลียมของเห็ด ส่วนใหญ่อาศัยอยู่ในดิน

ในปี พ.ศ. 2483 มีการใช้สเตรปโตมัยซินในการผลิตยา:

• กายภาพบำบัด.ยาแก้ปวดใช้ในปริมาณน้อยเพื่อลดความดันตาในโรคต้อหิน อาจเป็นพิษในปริมาณมาก
• ทาโครลิมัสผลิตภัณฑ์ยาที่มาจากธรรมชาติ ใช้สำหรับการรักษาและป้องกันการปลูกถ่ายไต ไขกระดูก หัวใจและตับ
• อัลโลซามิดีนยาป้องกันการก่อตัวของไคตินเสื่อมโทรม ใช้สำหรับฆ่ายุง แมลงวัน และอื่นๆ ได้สำเร็จ

แต่ควรสังเกตว่าไม่ใช่แบคทีเรียชนิดนี้ทั้งหมดจะมีผลดีต่อร่างกายมนุษย์

แผ่นป้องกันท้อง Helicobacter pylori

จุลินทรีย์ที่มีอยู่ในช่องท้อง มันมีอยู่และทวีคูณในเยื่อบุกระเพาะอาหาร Helicobacter pylori ปรากฏในร่างกายมนุษย์ตั้งแต่อายุยังน้อยและมีชีวิตอยู่ตลอดชีวิต ช่วยรักษาน้ำหนักให้คงที่ ควบคุมฮอร์โมน และรับผิดชอบต่อความหิว

นอกจากนี้จุลินทรีย์ที่ร้ายกาจนี้สามารถนำไปสู่การพัฒนาของแผลและโรคกระเพาะ นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่า Helicobacter pylori มีประโยชน์ แต่ถึงแม้จะมีทฤษฎีที่มีอยู่มากมาย แต่ก็ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ว่ามีประโยชน์อย่างไร ไม่น่าแปลกใจที่เขาสามารถเรียกได้ว่าเป็นผู้พิทักษ์ท้อง

แบคทีเรียร้ายชนิดดี Escherichia coli

แบคทีเรีย Escherichia coli เรียกอีกอย่างว่า Escherichia coli Escherichia coli ซึ่งอาศัยอยู่ในช่องท้องส่วนล่าง พวกเขาตั้งรกรากอยู่ในร่างกายมนุษย์ตั้งแต่แรกเกิดและอาศัยอยู่กับเขาตลอดชีวิต จุลินทรีย์ประเภทนี้จำนวนมากไม่เป็นอันตราย แต่บางชนิดอาจทำให้เกิดพิษร้ายแรงต่อร่างกายได้

Escherichia coli เป็นปัจจัยทั่วไปในโรคติดเชื้อหลายชนิดที่เกี่ยวข้องกับช่องท้อง แต่เธอกลับนึกถึงตัวเองและรู้สึกไม่สบายตัวเมื่อเธอกำลังจะจากร่างกายของเราไปในสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยมากกว่าสำหรับเธอ และมันก็มีประโยชน์สำหรับมนุษย์ด้วยซ้ำ

Escherichia coli ทำให้ร่างกายชุ่มชื่นด้วยวิตามินเคซึ่งจะตรวจสุขภาพของหลอดเลือดแดง นอกจากนี้ Escherichia coli สามารถมีชีวิตอยู่ในน้ำ ดิน และแม้กระทั่งในอาหารเป็นเวลานานมาก เช่น ในนม

E. coli ตายหลังจากต้มหรือฆ่าเชื้อ

แบคทีเรียที่เป็นอันตราย สแตฟิโลคอคคัส ออเรียส (Staphylococcus aureus)

Staphylococcus aureusเป็นสาเหตุของการเกิดหนองบนผิวหนัง ฝีและสิวมักเกิดจากเชื้อ Staphylococcus aureus ซึ่งอาศัยอยู่บนผิวหนังของคนจำนวนมาก Staphylococcus aureus เป็นสาเหตุของโรคติดเชื้อหลายชนิด

สิวเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาอย่างยิ่ง แต่ลองนึกภาพว่าการซึมผ่านผิวหนังภายในร่างกายของเชื้อ Staphylococcus aureus อาจส่งผลร้ายแรง โรคปอดบวม หรือเยื่อหุ้มสมองอักเสบ

พบได้เกือบทั่วทั้งร่างกาย แต่ส่วนใหญ่พบในช่องจมูกและรอยพับของซอกใบ แต่ก็สามารถปรากฏในกล่องเสียง ฝีเย็บ และช่องท้องได้เช่นกัน

Staphylococcus aureus มีสีทองซึ่งเป็นสาเหตุที่ Staphylococcus aureus ได้ชื่อมา เป็นหนึ่งในสี่สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการติดเชื้อในโรงพยาบาลหลังการผ่าตัด

Pseudomonas aeruginosa (ซูโดโมแนส แอรูจิโนซา)

จุลินทรีย์นี้สามารถดำรงอยู่และทวีคูณในน้ำและดิน ชอบน้ำอุ่นและสระว่ายน้ำ เป็นหนึ่งในสาเหตุของโรคหนอง พวกเขาได้ชื่อมาจากโทนสีน้ำเงินเขียว Pseudomonas aeruginosa อาศัยอยู่ในน้ำอุ่น เข้าไปใต้ผิวหนังและเกิดการติดเชื้อ ร่วมกับอาการคัน ความเจ็บปวด และรอยแดงในบริเวณที่ได้รับผลกระทบ

จุลินทรีย์ชนิดนี้สามารถแพร่เชื้อไปยังอวัยวะต่างๆ ได้ และทำให้เกิดโรคติดเชื้อได้มากมาย การติดเชื้อ Pseudomonas aeruginosa ส่งผลต่อลำไส้ หัวใจ อวัยวะสืบพันธุ์ จุลินทรีย์มักเป็นปัจจัยในการปรากฏตัวของฝีและเสมหะ Pseudomonas aeruginosa กำจัดได้ยากมากเพราะดื้อต่อยาปฏิชีวนะ

จุลินทรีย์เป็นจุลินทรีย์ที่มีชีวิตที่เรียบง่ายที่สุดที่มีอยู่บนโลก ซึ่งปรากฏเมื่อหลายพันล้านปีก่อน ถูกปรับให้เข้ากับสภาวะแวดล้อมใดๆ แต่คุณต้องจำไว้ว่าแบคทีเรียมีประโยชน์และเป็นอันตราย

ดังนั้นเราจึงจัดการกับชนิดของจุลินทรีย์ โดยใช้ตัวอย่าง เราตรวจสอบว่าแบคทีเรียที่เป็นประโยชน์ชนิดใดที่ช่วยร่างกายและแบคทีเรียชนิดใดที่เป็นสาเหตุของโรคติดเชื้อ

โปรดจำไว้ว่าการปฏิบัติตามกฎสุขอนามัยส่วนบุคคลจะเป็นการป้องกันการติดเชื้อจุลินทรีย์ที่เป็นอันตรายได้ดีที่สุด

แบคทีเรีย
กลุ่มจุลินทรีย์ที่มีเซลล์เดียวจำนวนมากซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยไม่มีนิวเคลียสของเซลล์ล้อมรอบด้วยเมมเบรน ในเวลาเดียวกัน สารพันธุกรรมของแบคทีเรีย (กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกหรือดีเอ็นเอ) อยู่ในตำแหน่งที่แน่นอนในเซลล์ - โซนที่เรียกว่านิวคลีออยด์ สิ่งมีชีวิตที่มีโครงสร้างเซลล์ดังกล่าวเรียกว่าโปรคาริโอต ("พรีนิวเคลียส") ตรงกันข้ามกับสิ่งมีชีวิตอื่นทั้งหมด - ยูคาริโอต ("นิวเคลียร์อย่างแท้จริง") ซึ่ง DNA ตั้งอยู่ในนิวเคลียสที่ล้อมรอบด้วยเมมเบรน แบคทีเรีย ซึ่งแต่ก่อนถือว่าเป็นพืชขนาดเล็ก ปัจจุบันถูกแยกออกเป็นอาณาจักรอิสระของโมเนรา ซึ่งเป็นหนึ่งในห้าของระบบการจำแนกประเภทปัจจุบัน ร่วมกับพืช สัตว์ เชื้อรา และโปรติสต์

หลักฐานฟอสซิล แบคทีเรียน่าจะเป็นกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จัก โครงสร้างหินหลายชั้น - สโตรมาโทไลต์ - ลงวันที่ในบางกรณีจนถึงจุดเริ่มต้นของอาร์คีโอโซอิก (อาร์ชีน) เช่น เกิดขึ้นเมื่อ 3.5 พันล้านปีก่อน - เป็นผลมาจากกิจกรรมที่สำคัญของแบคทีเรียซึ่งมักจะเรียกว่าการสังเคราะห์แสง สาหร่ายสีน้ำเงินแกมเขียว โครงสร้างดังกล่าว (ฟิล์มแบคทีเรียที่อิ่มตัวด้วยคาร์บอเนต) ยังคงเกิดขึ้นในปัจจุบัน ส่วนใหญ่นอกชายฝั่งของออสเตรเลีย บาฮามาส ในแคลิฟอร์เนียและอ่าวเปอร์เซีย แต่พวกมันค่อนข้างหายากและไม่ถึงขนาดที่ใหญ่เพราะพวกมันกินสิ่งมีชีวิตที่กินพืชเป็นอาหาร ตัวอย่างเช่น หอยแมลงภู่ ทุกวันนี้ สโตรมาโทไลต์เติบโตส่วนใหญ่ในที่ที่สัตว์เหล่านี้ไม่อยู่เนื่องจากความเค็มของน้ำสูงหรือด้วยเหตุผลอื่น แต่ก่อนที่รูปร่างของสัตว์กินพืชจะปรากฎขึ้นในกระบวนการวิวัฒนาการ พวกมันอาจมีขนาดมหึมา ประกอบเป็นองค์ประกอบสำคัญของน้ำตื้นในมหาสมุทร เทียบได้กับแนวปะการังสมัยใหม่ ในหินโบราณบางก้อน มีการพบทรงกลมไหม้เกรียมเล็กๆ ซึ่งเชื่อกันว่าเป็นซากของแบคทีเรียด้วย นิวเคลียร์ตัวแรกคือ ยูคาริโอต เซลล์วิวัฒนาการมาจากแบคทีเรียเมื่อประมาณ 1.4 พันล้านปีก่อน
นิเวศวิทยา.มีแบคทีเรียมากมายในดิน ที่ก้นทะเลสาบและมหาสมุทร ไม่ว่าอินทรียวัตถุจะสะสมอยู่ที่ใด พวกมันอาศัยอยู่ในสภาพอากาศหนาวเย็นเมื่อเทอร์โมมิเตอร์สูงกว่าศูนย์เล็กน้อยและในสปริงที่เป็นกรดร้อนที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 90 ° C แบคทีเรียบางชนิดทนต่อความเค็มสูงมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกมันเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวที่พบในทะเลเดดซี ในบรรยากาศ พวกมันมีอยู่ในหยดน้ำ และความอุดมสมบูรณ์ของพวกมันมักจะสัมพันธ์กับฝุ่นละอองในอากาศ ตัวอย่างเช่น ในเมืองต่างๆ น้ำฝนมีแบคทีเรียมากกว่าในพื้นที่ชนบท มีเพียงไม่กี่ตัวในอากาศเย็นของที่ราบสูงและบริเวณขั้วโลก แต่พบได้แม้ในชั้นล่างของสตราโตสเฟียร์ที่ระดับความสูง 8 กม. ทางเดินอาหารของสัตว์มีแบคทีเรียหนาแน่น (มักไม่เป็นอันตราย) การทดลองแสดงให้เห็นว่าไม่จำเป็นสำหรับกิจกรรมสำคัญของสปีชีส์ส่วนใหญ่ ถึงแม้ว่าพวกมันสามารถสังเคราะห์วิตามินบางชนิดได้ อย่างไรก็ตาม ในสัตว์เคี้ยวเอื้อง (วัว แอนทีโลป แกะ) และปลวกหลายชนิด พวกมันมีส่วนเกี่ยวข้องกับการย่อยอาหารจากพืช นอกจากนี้ ระบบภูมิคุ้มกันของสัตว์ที่เลี้ยงในสภาวะปลอดเชื้อไม่พัฒนาตามปกติเนื่องจากขาดการกระตุ้นจากแบคทีเรีย แบคทีเรีย "ฟลอรา" ปกติของลำไส้ก็มีความสำคัญเช่นกันสำหรับการปราบปรามจุลินทรีย์ที่เป็นอันตรายที่เข้าสู่ลำไส้

โครงสร้างและชีวิตของแบคทีเรีย

แบคทีเรียมีขนาดเล็กกว่าเซลล์ของพืชและสัตว์หลายเซลล์มาก ความหนาของมันมักจะ 0.5-2.0 ไมครอนและความยาวของมันคือ 1.0-8.0 ไมครอน บางรูปแบบแทบจะไม่สามารถเห็นได้ด้วยความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงมาตรฐาน (ประมาณ 0.3 ไมโครเมตร) แต่สปีชีส์ที่มีความยาวมากกว่า 10 ไมโครเมตรและความกว้างที่เกินขอบเขตที่กำหนดนั้นเป็นที่รู้จักกัน และแบคทีเรียบางมากสามารถ ยาวเกิน 50 ไมครอน บนพื้นผิวที่สอดคล้องกับจุดที่ตั้งไว้ด้วยดินสอ ตัวแทนขนาดเฉลี่ยหนึ่งในสี่ของอาณาจักรนี้จะพอดี
โครงสร้าง.ตามลักษณะของสัณฐานวิทยา แบคทีเรียกลุ่มต่อไปนี้มีความโดดเด่น: cocci (ทรงกลมมากหรือน้อย), bacilli (แท่งหรือทรงกระบอกที่มีปลายมน), spirillae (เกลียวแข็ง) และ spirochetes (รูปร่างคล้ายขนที่บางและยืดหยุ่น) ผู้เขียนบางคนมักจะรวมสองกลุ่มสุดท้ายเป็นหนึ่ง - สไปริลลา โปรคาริโอตแตกต่างจากยูคาริโอตส่วนใหญ่ในกรณีที่ไม่มีนิวเคลียสที่เกิดขึ้นและในกรณีทั่วไปของโครโมโซมเพียงตัวเดียว - โมเลกุล DNA ทรงกลมที่ยาวมากติดอยู่ที่จุดหนึ่งกับเยื่อหุ้มเซลล์ โปรคาริโอตยังขาดออร์แกเนลล์ภายในเซลล์ที่ล้อมรอบด้วยเมมเบรนที่เรียกว่าไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ ในยูคาริโอต ไมโทคอนเดรียผลิตพลังงานระหว่างการหายใจ และการสังเคราะห์แสงเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ (ดู CELL ด้วย) ในโปรคาริโอต เซลล์ทั้งหมด (และอย่างแรกคือเยื่อหุ้มเซลล์) รับหน้าที่ของไมโทคอนเดรีย และคลอโรพลาสต์ในรูปแบบสังเคราะห์แสงในเวลาเดียวกัน เช่นเดียวกับยูคาริโอต ภายในแบคทีเรียมีโครงสร้างนิวคลีโอโปรตีนขนาดเล็ก - ไรโบโซม ซึ่งจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์โปรตีน แต่ไม่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์ใดๆ มีข้อยกเว้นน้อยมาก แบคทีเรียไม่สามารถสังเคราะห์สเตอรอลได้ ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของเยื่อหุ้มเซลล์ยูคาริโอต นอกเยื่อหุ้มเซลล์แบคทีเรียส่วนใหญ่จะหุ้มด้วยผนังเซลล์ซึ่งชวนให้นึกถึงผนังเซลลูโลสของเซลล์พืช แต่ประกอบด้วยโพลีเมอร์อื่น ๆ (รวมถึงคาร์โบไฮเดรตไม่เพียง แต่ยังรวมถึงกรดอะมิโนและสารเฉพาะของแบคทีเรีย) เมมเบรนนี้ช่วยป้องกันไม่ให้เซลล์แบคทีเรียแตกออกเมื่อน้ำเข้าสู่เซลล์ผ่านการออสโมซิส มักจะมีแคปซูลเมือกป้องกันอยู่ด้านบนของผนังเซลล์ แบคทีเรียจำนวนมากติดตั้งแฟลกเจลลาซึ่งพวกมันว่ายน้ำอย่างแข็งขัน แบคทีเรียแฟลกเจลลานั้นง่ายกว่าและค่อนข้างแตกต่างไปจากโครงสร้างของยูคาริโอตที่คล้ายคลึงกัน

เซลล์แบคทีเรีย "ทั่วไป"และโครงสร้างหลัก

หน้าที่และพฤติกรรมทางประสาทสัมผัสแบคทีเรียจำนวนมากมีตัวรับสารเคมีที่ลงทะเบียนการเปลี่ยนแปลงในความเป็นกรดของสิ่งแวดล้อมและความเข้มข้นของสารต่างๆ เช่น น้ำตาล กรดอะมิโน ออกซิเจน และคาร์บอนไดออกไซด์ สารแต่ละชนิดมีตัวรับ "รส" ของตัวเอง และการสูญเสียสารเหล่านี้อันเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์นำไปสู่ ​​"การตาบอดของรสชาติ" บางส่วน แบคทีเรียที่เคลื่อนที่ได้หลายชนิดยังตอบสนองต่อความผันผวนของอุณหภูมิ ในขณะที่สายพันธุ์สังเคราะห์แสงตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของแสง แบคทีเรียบางชนิดรับรู้ทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็ก รวมทั้งสนามแม่เหล็กของโลกด้วยความช่วยเหลือของอนุภาคแม่เหล็ก (แร่เหล็กแม่เหล็ก - Fe3O4) ที่มีอยู่ในเซลล์ของพวกมัน ในน้ำ แบคทีเรียใช้ความสามารถนี้ในการว่ายไปตามเส้นแรงเพื่อค้นหาสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวย ปฏิกิริยาตอบสนองแบบมีเงื่อนไขนั้นไม่เป็นที่รู้จักในแบคทีเรีย แต่มีหน่วยความจำดั้งเดิมบางประเภท ขณะว่ายน้ำ พวกเขาเปรียบเทียบความเข้มข้นที่รับรู้ของสิ่งเร้ากับค่าก่อนหน้า นั่นคือ พิจารณาว่ามันมีมากหรือน้อย และบนพื้นฐานนี้ ให้รักษาทิศทางของการเคลื่อนไหวหรือเปลี่ยนแปลงมัน
การสืบพันธุ์และพันธุกรรมแบคทีเรียสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ: DNA ในเซลล์ทำซ้ำ (สองเท่า) เซลล์แบ่งออกเป็นสองเซลล์ และเซลล์ลูกสาวแต่ละเซลล์จะได้รับสำเนา DNA ของผู้ปกครองหนึ่งชุด ดีเอ็นเอของแบคทีเรียยังสามารถถ่ายโอนระหว่างเซลล์ที่ไม่แบ่งตัว ในเวลาเดียวกัน การหลอมรวมของพวกเขา (เช่นเดียวกับในยูคาริโอต) จะไม่เกิดขึ้น จำนวนบุคคลไม่เพิ่มขึ้น และโดยปกติเพียงส่วนเล็ก ๆ ของจีโนม (ชุดของยีนทั้งหมด) จะถูกถ่ายโอนไปยังเซลล์อื่น ตรงกันข้ามกับ กระบวนการทางเพศ "ของจริง" ซึ่งลูกหลานจะได้รับยีนที่สมบูรณ์จากผู้ปกครองแต่ละคน การถ่ายโอน DNA นี้สามารถทำได้สามวิธี ในระหว่างการเปลี่ยนรูป แบคทีเรียจะดูดซับ DNA ที่ "เปลือยเปล่า" จากสิ่งแวดล้อม ซึ่งไปถึงที่นั่นระหว่างการทำลายแบคทีเรียอื่นๆ หรือผู้ทดลองจงใจ "ลื่นไถล" กระบวนการนี้เรียกว่าการเปลี่ยนแปลง เนื่องจากในช่วงแรกของการศึกษา ความสนใจหลักถูกจ่ายให้กับการเปลี่ยนแปลง (การเปลี่ยนแปลง) ในลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่ไม่เป็นอันตรายให้กลายเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีความรุนแรง ชิ้นส่วนดีเอ็นเอสามารถถ่ายโอนจากแบคทีเรียไปยังแบคทีเรียได้ด้วยไวรัสชนิดพิเศษ - แบคเทอริโอฟาจ นี้เรียกว่าการถ่ายโอน นอกจากนี้ยังมีกระบวนการที่รู้จักซึ่งคล้ายกับการปฏิสนธิและเรียกว่าการผันคำกริยา: แบคทีเรียเชื่อมต่อกันโดยผลพลอยได้ของท่อชั่วคราว (copulation fimbriae) ซึ่ง DNA ส่งผ่านจากเซลล์ "เพศชาย" ไปยัง "เพศหญิง" บางครั้งแบคทีเรียมีโครโมโซมเพิ่มเติมที่มีขนาดเล็กมาก - พลาสมิด ซึ่งสามารถถ่ายทอดจากบุคคลสู่บุคคลได้ ถ้าในเวลาเดียวกัน พลาสมิดมียีนที่ทำให้เกิดการดื้อยาปฏิชีวนะ พวกมันก็พูดถึงการดื้อต่อการติดเชื้อ มันเป็นสิ่งสำคัญจากมุมมองทางการแพทย์ เนื่องจากมันสามารถแพร่กระจายระหว่างสปีชีส์ต่าง ๆ และแม้แต่แบคทีเรียจำพวกซึ่งเป็นผลมาจากการที่พืชแบคทีเรียทั้งหมดพูดในลำไส้นั้นดื้อต่อการกระทำของยาบางชนิด

เมตาบอลิซึม

ส่วนหนึ่งเนื่องจากแบคทีเรียขนาดเล็ก อัตราการเผาผลาญจึงสูงกว่ายูคาริโอตมาก ภายใต้สภาวะที่เอื้ออำนวยที่สุด แบคทีเรียบางชนิดสามารถเพิ่มมวลรวมของพวกมันเป็นสองเท่าและมีจำนวนประมาณทุกๆ 20 นาที เนื่องจากระบบเอนไซม์ที่สำคัญที่สุดจำนวนหนึ่งทำงานด้วยความเร็วสูงมาก ดังนั้น กระต่ายต้องใช้เวลาสองสามนาทีในการสังเคราะห์โมเลกุลโปรตีนและแบคทีเรีย - วินาที อย่างไรก็ตาม ในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ เช่น ในดิน แบคทีเรียส่วนใหญ่จะ "อยู่ในภาวะอดอยาก" ดังนั้นหากเซลล์ของพวกมันแบ่งตัว ก็ไม่ใช่ทุกๆ 20 นาที แต่ทุกๆ สองสามวัน
โภชนาการ.แบคทีเรียคือออโตโทรฟและเฮเทอโรโทรฟ ออโตโทรฟ ("กินเอง") ไม่ต้องการสารที่ผลิตโดยสิ่งมีชีวิตอื่น พวกเขาใช้คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เป็นแหล่งคาร์บอนหลักหรือแหล่งเดียว การรวม CO2 และสารอนินทรีย์อื่นๆ โดยเฉพาะแอมโมเนีย (NH3) ไนเตรต (NO-3) และสารประกอบกำมะถันต่างๆ ในปฏิกิริยาเคมีที่ซับซ้อน พวกมันสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์ทางชีวเคมีทั้งหมดที่ต้องการ Heterotrophs ("กินคนอื่น") ใช้สารอินทรีย์ (ที่มีคาร์บอน) ที่สังเคราะห์โดยสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ โดยเฉพาะน้ำตาลเป็นแหล่งหลักของคาร์บอน (บางชนิดต้องการ CO2) เมื่อถูกออกซิไดซ์ สารประกอบเหล่านี้จะจ่ายพลังงานและโมเลกุลที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตและการทำงานของเซลล์ ในแง่นี้แบคทีเรีย heterotrophic ซึ่งส่วนใหญ่เป็นโปรคาริโอตนั้นคล้ายคลึงกับมนุษย์
แหล่งพลังงานหลักหากสำหรับการก่อตัว (การสังเคราะห์) ของส่วนประกอบเซลล์ส่วนใหญ่ใช้พลังงานแสง (โฟตอน) กระบวนการนี้เรียกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงและสปีชีส์ที่มีความสามารถนั้นเรียกว่าโฟโตโทรฟ แบคทีเรีย Phototrophic แบ่งออกเป็น photoheterotrophs และ photoautotrophs ขึ้นอยู่กับสารประกอบ - อินทรีย์หรืออนินทรีย์ - ทำหน้าที่เป็นแหล่งคาร์บอนหลัก Photoautotrophic cyanobacteria (สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน) เช่นเดียวกับพืชสีเขียว ใช้พลังงานแสงในการสลายโมเลกุลของน้ำ (H2O) สิ่งนี้จะปล่อยออกซิเจนอิสระ (1 / 2O2) และผลิตไฮโดรเจน (2H +) ซึ่งอาจกล่าวได้ว่าเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เป็นคาร์โบไฮเดรต ในแบคทีเรียกำมะถันสีเขียวและสีม่วง พลังงานแสงถูกใช้เพื่อสลายไม่ใช่น้ำ แต่ใช้โมเลกุลอนินทรีย์อื่นๆ เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) เป็นผลให้เกิดไฮโดรเจนขึ้นโดยลดคาร์บอนไดออกไซด์ แต่ไม่มีการพัฒนาออกซิเจน การสังเคราะห์ด้วยแสงนี้เรียกว่า anoxygenic แบคทีเรียโฟโตเฮเทอโรโทรฟิก เช่น สีม่วงที่ไม่ใช่กำมะถัน ใช้พลังงานแสงเพื่อผลิตไฮโดรเจนจากสารอินทรีย์ โดยเฉพาะไอโซโพรพานอล แต่ก๊าซ H2 ก็สามารถใช้เป็นแหล่งกำเนิดได้เช่นกัน หากแหล่งพลังงานหลักในเซลล์คือปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารเคมี แบคทีเรียจะเรียกว่าคีโมเฮเทอโรโทรฟหรือเคมีออโตโทรฟ ขึ้นอยู่กับว่าโมเลกุลใดเป็นแหล่งหลักของคาร์บอน ทั้งอินทรีย์และอนินทรีย์ ในอดีต สารอินทรีย์ให้พลังงานและคาร์บอน Chemoautotrophs ได้รับพลังงานจากการเกิดออกซิเดชันของสารอนินทรีย์ เช่น ไฮโดรเจน (ต่อน้ำ: 2H4 + O2 ใน 2H2O) เหล็ก (Fe2 + ใน Fe3 +) หรือกำมะถัน (2S + 3O2 + 2H2O ใน 2SO42- + 4H +) และ คาร์บอนจาก CO2 สิ่งมีชีวิตเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่า chemolithotrophs ซึ่งเน้นว่าพวกมัน "กิน" บนหิน
ลมหายใจ.การหายใจระดับเซลล์เป็นกระบวนการปล่อยพลังงานเคมีที่เก็บไว้ในโมเลกุล "อาหาร" เพื่อนำไปใช้ในปฏิกิริยาที่สำคัญต่อไป การหายใจอาจเป็นแอโรบิกหรือแอนแอโรบิก ในกรณีแรกต้องการออกซิเจน มันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานของสิ่งที่เรียกว่า ระบบขนส่งอิเล็กตรอน: อิเล็กตรอนส่งผ่านจากโมเลกุลหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่ง (พลังงานถูกปลดปล่อยออกมา) และในที่สุดจะรวมออกซิเจนพร้อมกับไฮโดรเจนไอออน - น้ำจะก่อตัวขึ้น สิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช้ออกซิเจนไม่ต้องการออกซิเจนและสำหรับบางชนิดในกลุ่มนี้อาจมีพิษด้วยซ้ำ อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาระหว่างการหายใจติดกับตัวรับอนินทรีย์อื่น ๆ เช่นไนเตรตซัลเฟตหรือคาร์บอเนตหรือ (ในรูปแบบหนึ่งของการหายใจ - การหมัก) กับโมเลกุลอินทรีย์บางอย่างโดยเฉพาะกับกลูโคส ดูเพิ่มเติมที่ เมตาบอลิซึม

การจำแนกประเภท

ในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ สปีชีส์หนึ่งถือเป็นกลุ่มบุคคลที่แยกตัวจากการสืบพันธ์ ในความหมายกว้าง ๆ นี่หมายความว่าตัวแทนของสายพันธุ์ที่กำหนดสามารถให้กำเนิดลูกหลานที่อุดมสมบูรณ์โดยผสมพันธุ์กับชนิดของมันเองเท่านั้น แต่ไม่ใช่กับบุคคลของสายพันธุ์อื่น ดังนั้นยีนของสปีชีส์เฉพาะจึงไม่เกินขอบเขตของมัน อย่างไรก็ตาม ในแบคทีเรีย ยีนสามารถแลกเปลี่ยนระหว่างบุคคลได้ ไม่เพียงแต่ในสายพันธุ์ที่ต่างกันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในสกุลที่แตกต่างกันด้วย ดังนั้นจึงไม่ชัดเจนนักว่าจะใช้แนวคิดปกติของต้นกำเนิดวิวัฒนาการและเครือญาติที่นี่หรือไม่ ด้วยเหตุนี้และปัญหาอื่นๆ จึงยังไม่มีการจำแนกประเภทแบคทีเรียที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป ด้านล่างนี้เป็นหนึ่งในตัวเลือกที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย
ราชอาณาจักร MONERA

ชนิด Gracilicutes (แบคทีเรียแกรมลบผนังบาง)

Class Scotobacteria (รูปแบบที่ไม่สังเคราะห์แสง เช่น myxobacteria) Class Anoxyphotobacteria (รูปแบบการสังเคราะห์แสงที่ไม่ทำให้เกิดออกซิเจน เช่น แบคทีเรียสีม่วง) Class Oxyphotobacteria (รูปแบบการสังเคราะห์แสงที่ผลิตออกซิเจน เช่น ไซยาโนแบคทีเรีย)

ประเภท Firmicutes (แบคทีเรียแกรมบวกผนังหนา)

คลาส Firmibacteria (รูปแบบกรงแข็งเช่น clostridia)
คลาส Thallobacteria (รูปแบบกิ่งเช่น actinomycetes)

ชนิด Tenericutes (แบคทีเรียแกรมลบไม่มีผนังเซลล์)

คลาส Mollicutes (รูปแบบเซลล์อ่อนเช่น mycoplasma)

ชนิด Mendosicutes (แบคทีเรียที่มีผนังเซลล์บกพร่อง)

คลาสอาร์คีแบคทีเรีย (รูปแบบโบราณ เช่น การผลิตมีเทน)

โดเมนการศึกษาทางชีวเคมีเมื่อเร็วๆ นี้แสดงให้เห็นว่าโปรคาริโอตทั้งหมดแบ่งออกเป็นสองประเภทอย่างชัดเจน: กลุ่มเล็ก ๆ ของอาร์คีแบคทีเรีย (Archaebacteria - "แบคทีเรียโบราณ") และส่วนที่เหลือทั้งหมดเรียกว่า ยูแบคทีเรีย (Eubacteria - "แบคทีเรียที่แท้จริง") เป็นที่เชื่อกันว่าอาร์เคียมีความดั้งเดิมมากกว่ายูแบคทีเรียและใกล้ชิดกับบรรพบุรุษร่วมกันของโปรคาริโอตและยูคาริโอต พวกมันแตกต่างจากแบคทีเรียชนิดอื่นในคุณสมบัติที่สำคัญหลายประการ รวมถึงองค์ประกอบของโมเลกุล ribosomal RNA (rRNA) ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีน โครงสร้างทางเคมีของไขมัน (สารคล้ายไขมัน) และการมีอยู่ของสารอื่นในผนังเซลล์แทน โปรตีน-คาร์โบไฮเดรตพอลิเมอร์ของมูริน ในระบบการจำแนกข้างต้น อาร์เคียถือเป็นอาณาจักรประเภทเดียวที่รวมยูแบคทีเรียทั้งหมดเข้าด้วยกัน อย่างไรก็ตาม ตามคำกล่าวของนักชีววิทยาบางคน ความแตกต่างระหว่างอาร์คีแบคทีเรียและยูแบคทีเรียนั้นลึกซึ้งมากจนเป็นการถูกต้องกว่าที่จะพิจารณาว่าอาร์คีแบคทีเรียในโมเนราเป็นอาณาจักรย่อยพิเศษ เมื่อเร็ว ๆ นี้มีข้อเสนอที่รุนแรงยิ่งขึ้น การวิเคราะห์ระดับโมเลกุลเผยให้เห็นความแตกต่างที่มีนัยสำคัญในโครงสร้างของยีนระหว่างโปรคาริโอตทั้งสองกลุ่มนี้ ซึ่งบางคนมองว่าการมีอยู่ของพวกมันภายในอาณาจักรสิ่งมีชีวิตเดียวกันนั้นไร้เหตุผล ในเรื่องนี้ เสนอให้สร้างหมวดหมู่อนุกรมวิธาน (taxon) ที่มียศสูงกว่าเรียกว่าโดเมน และให้แบ่งสิ่งมีชีวิตทั้งหมดออกเป็นสามโดเมน - ยูคารียา (ยูคาริโอต) อาร์เคีย (อาร์เคีย) และแบคทีเรีย (ปัจจุบัน) ยูแบคทีเรีย)

นิเวศวิทยา

หน้าที่ทางนิเวศวิทยาที่สำคัญที่สุดสองประการของแบคทีเรียคือการตรึงไนโตรเจนและการทำให้เป็นแร่ของสารอินทรีย์ตกค้าง
การตรึงไนโตรเจนการจับกันของโมเลกุลไนโตรเจน (N2) เพื่อสร้างแอมโมเนีย (NH3) เรียกว่าการตรึงไนโตรเจน และการเกิดออกซิเดชันของไนโตรเจนหลังกับไนไตรต์ (NO-2) และไนเตรต (NO-3) เรียกว่าไนตริฟิเคชัน สิ่งเหล่านี้เป็นกระบวนการที่สำคัญสำหรับชีวมณฑล เนื่องจากพืชต้องการไนโตรเจน แต่พวกมันสามารถดูดซึมได้เฉพาะรูปแบบที่ถูกผูกไว้เท่านั้น ปัจจุบันแบคทีเรียให้ไนโตรเจน "คงที่" ประมาณ 90% (ประมาณ 90 ล้านตัน) ต่อปี ส่วนที่เหลือผลิตโดยโรงงานเคมีหรือเกิดจากฟ้าผ่า ไนโตรเจนในอากาศ ประมาณ 80% ของบรรยากาศส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับสกุล Rhizobium และไซยาโนแบคทีเรียแกรมลบ ไรโซเบียมสปีชีส์เป็นแบบพึ่งพาอาศัยกันกับพืชตระกูลถั่วประมาณ 14,000 สปีชีส์ (ตระกูล Leguminosae) ซึ่งรวมถึง ตัวอย่างเช่น โคลเวอร์ อัลฟัลฟา ถั่วเหลือง และถั่วลันเตา แบคทีเรียเหล่านี้อาศัยอยู่ในสิ่งที่เรียกว่า ก้อน - บวมที่เกิดขึ้นบนรากต่อหน้า แบคทีเรียได้รับอินทรียวัตถุจากพืช (อาหาร) และในทางกลับกันจะจัดหาไนโตรเจนที่จับกับโฮสต์ให้กับโฮสต์ ไนโตรเจนสูงสุด 225 กก. ต่อเฮกตาร์ได้รับการแก้ไขด้วยวิธีนี้ต่อปี พืชที่ไม่ใช่พืชตระกูลถั่ว เช่น ต้นไม้ชนิดหนึ่งสามารถอยู่ร่วมกับแบคทีเรียที่ตรึงไนโตรเจนได้ ไซยาโนแบคทีเรียสังเคราะห์แสงเหมือนพืชสีเขียว ปล่อยออกซิเจน หลายคนยังสามารถตรึงไนโตรเจนในบรรยากาศซึ่งพืชและสัตว์บริโภคได้ในที่สุด โปรคาริโอตเหล่านี้เป็นแหล่งสำคัญของไนโตรเจนที่จับกับดินโดยทั่วไปและในนาข้าวในภาคตะวันออกโดยเฉพาะ ตลอดจนเป็นซัพพลายเออร์หลักสำหรับระบบนิเวศในมหาสมุทร
การทำให้เป็นแร่นี่คือชื่อของการสลายตัวของสารอินทรีย์ที่ตกค้างเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) น้ำ (H2O) และเกลือแร่ จากมุมมองทางเคมี กระบวนการนี้เทียบเท่ากับการเผาไหม้ ดังนั้นจึงต้องใช้ออกซิเจนเป็นจำนวนมาก ดินชั้นบนประกอบด้วยแบคทีเรียระหว่าง 100,000 ถึง 1 พันล้านตัวต่อกรัม กล่าวคือ ประมาณ 2 ตันต่อเฮกตาร์ โดยปกติ สารอินทรีย์ตกค้างทั้งหมด เมื่ออยู่ในพื้นดิน จะถูกออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วโดยแบคทีเรียและเชื้อรา ทนทานต่อการสลายตัวคือสารอินทรีย์สีน้ำตาลที่เรียกว่ากรดฮิวมิกและเกิดขึ้นจากลิกนินที่มีอยู่ในไม้เป็นหลัก มันสะสมอยู่ในดินและปรับปรุงคุณสมบัติของมัน

แบคทีเรียและอุตสาหกรรม

ด้วยปฏิกิริยาเคมีที่หลากหลายที่กระตุ้นโดยแบคทีเรีย จึงไม่น่าแปลกใจที่พวกมันถูกใช้อย่างแพร่หลายในการผลิต ในบางกรณีตั้งแต่สมัยโบราณ โปรคาริโอตแบ่งปันความรุ่งโรจน์ของผู้ช่วยมนุษย์ด้วยกล้องจุลทรรศน์เช่นเชื้อราซึ่งส่วนใหญ่เป็นยีสต์ซึ่งให้กระบวนการหมักแอลกอฮอล์ส่วนใหญ่เช่นในการผลิตไวน์และเบียร์ ขณะนี้ มีความเป็นไปได้ที่จะแนะนำยีนที่เป็นประโยชน์เข้าสู่แบคทีเรีย บังคับให้พวกมันสังเคราะห์สารที่มีคุณค่า เช่น อินซูลิน การใช้ห้องปฏิบัติการที่มีชีวิตเหล่านี้ในเชิงอุตสาหกรรมได้รับการกระตุ้นใหม่ที่ทรงพลัง ดูเพิ่มเติมที่ GENE ENGINEERING
อุตสาหกรรมอาหาร.ปัจจุบัน อุตสาหกรรมนี้ใช้แบคทีเรียเป็นหลักในการผลิตชีส ผลิตภัณฑ์นมหมักอื่นๆ และน้ำส้มสายชู ปฏิกิริยาเคมีหลักที่นี่คือการก่อตัวของกรด ดังนั้น เมื่อได้น้ำส้มสายชู แบคทีเรียในสกุล Acetobacter ออกซิไดซ์เอทิลแอลกอฮอล์ที่บรรจุในไซเดอร์หรือของเหลวอื่นๆ กลายเป็นกรดอะซิติก กระบวนการที่คล้ายกันเกิดขึ้นระหว่างกะหล่ำปลีดอง: แบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจนหมักน้ำตาลที่มีอยู่ในใบของพืชนี้ให้เป็นกรดแลคติคเช่นเดียวกับกรดอะซิติกและแอลกอฮอล์ต่างๆ
การชะล้างแร่แบคทีเรียถูกใช้เพื่อชะล้างแร่ที่ไม่ติดมันเช่น ถ่ายโอนจากพวกมันไปเป็นสารละลายเกลือของโลหะมีค่า ส่วนใหญ่เป็นทองแดง (Cu) และยูเรเนียม (U) ตัวอย่างคือการประมวลผลของ chalcopyrite หรือ copper pyrite (CuFeS2) กองแร่นี้ถูกรดน้ำเป็นระยะ ๆ ด้วยน้ำซึ่งประกอบด้วยแบคทีเรียเคมีบำบัดในสกุล Thiobacillus ในช่วงกิจกรรมที่สำคัญ พวกมันออกซิไดซ์กำมะถัน (S) ก่อตัวเป็นซัลเฟตที่ละลายได้ของทองแดงและเหล็ก: CuFeS2 + 4O2 ใน CuSO4 + FeSO4 เทคโนโลยีดังกล่าวช่วยลดความยุ่งยากในการผลิตโลหะมีค่าจากแร่ โดยหลักการแล้วจะเทียบเท่ากับกระบวนการที่เกิดขึ้นในธรรมชาติระหว่างการผุกร่อนของหิน
การรีไซเคิลของเสียแบคทีเรียยังทำหน้าที่เปลี่ยนของเสีย เช่น น้ำเสีย ให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นอันตรายน้อยกว่าหรือมีประโยชน์ด้วยซ้ำ น้ำเสียเป็นปัญหาเฉียบพลันประการหนึ่งของมนุษยชาติสมัยใหม่ การทำให้เป็นแร่ที่สมบูรณ์ของพวกมันต้องการออกซิเจนจำนวนมาก และในแหล่งน้ำธรรมดาซึ่งเป็นเรื่องปกติที่จะกำจัดของเสียนี้ จะไม่เพียงพอที่จะ "ทำให้เป็นกลาง" พวกมันอีกต่อไป การแก้ปัญหาประกอบด้วยการเติมอากาศเพิ่มเติมของน้ำเสียในแอ่งพิเศษ (ถังเติมอากาศ): เป็นผลให้แบคทีเรียที่มีแร่ธาตุมีออกซิเจนเพียงพอสำหรับการสลายตัวของสารอินทรีย์อย่างสมบูรณ์และน้ำดื่มกลายเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์สุดท้ายของกระบวนการในทางที่ดีที่สุด กรณี ตะกอนที่ไม่ละลายน้ำที่เหลืออยู่ระหว่างทางอาจถูกหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจน เพื่อให้โรงบำบัดน้ำเสียดังกล่าวใช้พื้นที่และเงินน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ จำเป็นต้องมีความรู้ที่ดีเกี่ยวกับแบคทีเรียวิทยา
การใช้งานอื่นๆ.การใช้งานทางอุตสาหกรรมที่สำคัญอื่นๆ สำหรับแบคทีเรีย ได้แก่ ตัวอย่างเช่น เม็ดเมล็ดแฟลกซ์ i. E. การแยกเส้นใยปั่นออกจากส่วนอื่น ๆ ของพืช และการผลิตยาปฏิชีวนะ โดยเฉพาะสเตรปโตมัยซิน (แบคทีเรียในสกุล Streptomyces)

ต่อสู้กับแบคทีเรียในอุตสาหกรรม

แบคทีเรียไม่เพียงแต่มีประโยชน์เท่านั้น การต่อสู้กับการขยายพันธุ์เช่นในผลิตภัณฑ์อาหารหรือในระบบน้ำของโรงงานผลิตเยื่อกระดาษและกระดาษได้กลายเป็นกิจกรรมทั้งหมด อาหารเน่าเสียโดยแบคทีเรีย เชื้อรา และเอ็นไซม์อัตโนมัติ ("ย่อยเอง") ของมันเอง ถ้าไม่ได้ทำให้หมดฤทธิ์ด้วยความร้อนหรือวิธีการอื่น เนื่องจากแบคทีเรียยังคงเป็นสาเหตุหลักของการเน่าเสีย การพัฒนาระบบจัดเก็บอาหารที่มีประสิทธิภาพจึงจำเป็นต้องมีความรู้เกี่ยวกับขีดจำกัดความทนทานของจุลินทรีย์เหล่านี้ เทคโนโลยีที่พบบ่อยที่สุดอย่างหนึ่งคือการพาสเจอร์ไรส์ของนม ซึ่งฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่เป็นสาเหตุของโรค เช่น วัณโรคและแท้งติดต่อในช่องท้อง เก็บนมที่อุณหภูมิ 61-63 ° C เป็นเวลา 30 นาที หรือ 72-73 ° C เป็นเวลาเพียง 15 วินาที สิ่งนี้ไม่ได้ทำให้รสชาติของผลิตภัณฑ์ลดลง แต่จะหยุดการทำงานของแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรค คุณยังสามารถพาสเจอร์ไรส์ไวน์ เบียร์และน้ำผลไม้ ประโยชน์ของการเก็บอาหารในที่เย็นเป็นที่ทราบกันดีมานานแล้ว อุณหภูมิต่ำไม่ได้ฆ่าเชื้อแบคทีเรีย แต่จะป้องกันไม่ให้เติบโตและขยายพันธุ์ จริงอยู่ที่เมื่อถูกแช่แข็ง เช่น ถึง -25 ° C จำนวนแบคทีเรียจะลดลงหลังจากผ่านไปสองสามเดือน แต่จุลินทรีย์เหล่านี้จำนวนมากยังคงอยู่รอด ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง แบคทีเรียยังคงเพิ่มจำนวนขึ้นเรื่อยๆ แต่ช้ามาก วัฒนธรรมที่ใช้งานได้ของพวกมันสามารถเก็บไว้ได้เกือบไม่มีกำหนดหลังจากการทำให้แห้งแบบเยือกแข็ง (การแช่แข็ง - การทำให้แห้ง) ในอาหารที่มีโปรตีน เช่น ซีรัมในเลือด วิธีการจัดเก็บอาหารอื่นๆ ที่เป็นที่รู้จัก ได้แก่ การทำให้แห้ง (การทำให้แห้งและการสูบบุหรี่) การเติมเกลือหรือน้ำตาลจำนวนมาก ซึ่งเทียบเท่ากับภาวะขาดน้ำทางสรีรวิทยา และการดอง กล่าวคือ วางในสารละลายกรดเข้มข้น เมื่อความเป็นกรดของตัวกลางเท่ากับ pH 4 และต่ำกว่า กิจกรรมสำคัญของแบคทีเรียมักจะถูกยับยั้งหรือหยุดอย่างแรง

แบคทีเรียและโรคต่างๆ

การศึกษาแบคทีเรีย

แบคทีเรียหลายชนิดเติบโตได้ไม่ยากในสิ่งที่เรียกว่า อาหารเลี้ยงเชื้อ ซึ่งอาจรวมถึงน้ำซุปเนื้อ โปรตีนที่ย่อยได้บางส่วน เกลือ เด็กซ์โทรส เลือดครบส่วน ซีรั่ม และส่วนประกอบอื่นๆ ความเข้มข้นของแบคทีเรียภายใต้สภาวะดังกล่าวมักจะสูงถึงประมาณหนึ่งพันล้านต่อลูกบาศก์เซนติเมตร อันเป็นผลมาจากสภาพแวดล้อมที่มีเมฆมาก เพื่อศึกษาแบคทีเรีย เราต้องสามารถได้รับวัฒนธรรมที่บริสุทธิ์ของพวกมัน หรือโคลน ซึ่งเป็นลูกหลานของเซลล์เดียว นี่เป็นสิ่งจำเป็น ตัวอย่างเช่น เพื่อตรวจสอบว่าผู้ป่วยติดเชื้อแบคทีเรียชนิดใดและยาปฏิชีวนะชนิดใดที่ผู้ป่วยได้รับนั้นไวต่อยา ตัวอย่างทางจุลชีววิทยา เช่น สำลี ตัวอย่างเลือด น้ำหรือวัสดุอื่น ๆ ที่นำมาจากลำคอหรือบาดแผล ถูกเจือจางอย่างรุนแรงและนำไปใช้กับพื้นผิวของตัวกลางกึ่งแข็ง: บนนั้น โคโลนีที่โค้งมนพัฒนาจากเซลล์แต่ละเซลล์ วุ้น ซึ่งเป็นโพลิแซ็กคาไรด์ที่ได้จากสาหร่ายบางชนิดและแทบจะไม่มีแบคทีเรียที่ย่อยไม่ได้ มักใช้เป็นสารบ่มสำหรับอาหารเลี้ยงเชื้อ สื่อวุ้นใช้ในรูปแบบของ "ข้อต่อ" เช่น พื้นผิวเอียงเกิดขึ้นในหลอดทดลองที่ยืนอยู่ในมุมขนาดใหญ่เมื่ออาหารเลี้ยงเชื้อหลอมเหลวแข็งตัวหรือในรูปแบบของชั้นบาง ๆ ในจานแก้ว Petri - ภาชนะทรงกลมแบนปิดด้วยฝาปิดที่มีรูปร่างเหมือนกัน แต่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าเล็กน้อย โดยปกติ หลังจากผ่านไปหนึ่งวัน เซลล์แบคทีเรียจะมีเวลาเพิ่มขึ้นมากจนกลายเป็นอาณานิคมที่มองเห็นได้ง่ายด้วยตาเปล่า สามารถย้ายไปยังสภาพแวดล้อมอื่นเพื่อการศึกษาต่อได้ สื่อเพาะเลี้ยงทั้งหมดต้องปลอดเชื้อก่อนแบคทีเรียจะเติบโต และในอนาคต ควรมีมาตรการเพื่อป้องกันจุลินทรีย์ที่ไม่พึงประสงค์จากการตกตะกอน ในการตรวจสอบแบคทีเรียที่เติบโตในลักษณะนี้ พวกมันจะจุดไฟที่ห่วงลวดบางๆ บนเปลวไฟ แตะที่อาณานิคมหรือรอยเปื้อนก่อน จากนั้นจึงหยดน้ำหยดลงบนสไลด์แก้ว เมื่อกระจายวัสดุที่ถ่ายไปในน้ำนี้อย่างทั่วถึง แก้วจะแห้งและนำไปเหนือเปลวไฟของหัวเตาอย่างรวดเร็วสองหรือสามครั้ง (ควรหงายด้านที่มีแบคทีเรียขึ้น): ส่งผลให้จุลินทรีย์ยึดติดแน่นกับ พื้นผิวโดยไม่เสียหาย สีย้อมถูกหยดลงบนพื้นผิวของการเตรียม จากนั้นล้างแก้วในน้ำและทำให้แห้งอีกครั้ง ขณะนี้สามารถดูตัวอย่างได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ การเพาะเลี้ยงแบคทีเรียบริสุทธิ์นั้นจำแนกตามลักษณะทางชีวเคมีเป็นหลัก กล่าวคือ ตรวจสอบว่าน้ำตาลเหล่านี้ก่อตัวเป็นก๊าซหรือกรดจากน้ำตาลหรือไม่ มีความสามารถในการย่อยโปรตีน (เจลาตินเหลว) ว่าต้องการออกซิเจนสำหรับการเจริญเติบโตหรือไม่ เป็นต้น ตรวจสอบด้วยว่าย้อมด้วยสีย้อมเฉพาะหรือไม่ ความไวต่อยาบางชนิด เช่น ยาปฏิชีวนะ สามารถระบุได้โดยการวางแผ่นกระดาษกรองขนาดเล็กที่แช่ในสารเหล่านี้บนพื้นผิวที่มีแบคทีเรีย หากสารประกอบทางเคมีใดๆ ฆ่าเชื้อแบคทีเรีย โซนที่ปลอดจากพวกมันจะถูกสร้างขึ้นรอบๆ แผ่นดิสก์ที่เกี่ยวข้อง

สารานุกรมของถ่านหิน - เปิดสังคม. 2000 .

เมื่อเราพูดถึงแบคทีเรีย เรามักจะนึกถึงสิ่งที่เป็นลบ และเรารู้น้อยมากเกี่ยวกับพวกเขา โครงสร้างและกิจกรรมที่สำคัญของแบคทีเรียนั้นค่อนข้างจะดั้งเดิม แต่ตามสมมติฐานของนักวิทยาศาสตร์บางคน คนเหล่านี้เป็นผู้อาศัยที่เก่าแก่ที่สุดในโลก และเป็นเวลาหลายปีแล้วที่พวกมันไม่ได้หายไปหรือตายไป มนุษย์ใช้จุลินทรีย์หลายชนิดเพื่อประโยชน์ของตนเอง ในขณะที่จุลินทรีย์ชนิดอื่นๆ เป็นสาเหตุของโรคร้ายแรงและแม้กระทั่งโรคระบาด แต่อันตรายของแบคทีเรียบางชนิดในบางครั้งอาจไม่คุ้มกับประโยชน์ของแบคทีเรียบางชนิด พูดคุยเกี่ยวกับจุลินทรีย์ที่น่าทึ่งเหล่านี้และทำความคุ้นเคยกับโครงสร้างสรีรวิทยาและการจำแนกประเภท

อาณาจักรแบคทีเรีย

สิ่งเหล่านี้เป็นจุลินทรีย์ที่ไม่ใช่นิวเคลียร์ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นจุลินทรีย์ที่มีเซลล์เดียว การค้นพบของพวกเขาในปี 1676 เป็นข้อดีของนักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ A. Leeuwenhoek ซึ่งเป็นครั้งแรกที่เห็นแบคทีเรียขนาดเล็กภายใต้แว่นขยายด้วยกล้องจุลทรรศน์ แต่นักเคมีและนักจุลชีววิทยาชาวฝรั่งเศส หลุยส์ ปาสเตอร์ เริ่มศึกษาธรรมชาติ สรีรวิทยา และบทบาทในชีวิตมนุษย์ในช่วงทศวรรษ 1850 โครงสร้างของแบคทีเรียเริ่มได้รับการตรวจสอบอย่างแข็งขันด้วยการถือกำเนิดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เซลล์ประกอบด้วยเยื่อหุ้มไซโตพลาสซึม ไรโบโซมและนิวคลีโอไทด์ DNA ของแบคทีเรียกระจุกตัวอยู่ในที่เดียว (นิวคลีโอพลาสซึม) และเป็นเส้นบางๆ พันกัน ไซโตพลาสซึมถูกแยกออกจากผนังเซลล์โดยเยื่อหุ้มไซโตพลาสซึม ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ ระบบเมมเบรนต่างๆ และการรวมเซลล์ ไรโบโซมของแบคทีเรียประกอบด้วยอาร์เอ็นเอ 60% ส่วนที่เหลือเป็นโปรตีน ภาพด้านล่างแสดงโครงสร้างของเชื้อซัลโมเนลลา

ผนังเซลล์และส่วนประกอบ

แบคทีเรียมีโครงสร้างเซลล์ ผนังเซลล์มีความหนาประมาณ 20 นาโนเมตร และไม่มีโครงสร้างเส้นใย ความแข็งแรงของมันถูกรับรองโดยฝาครอบพิเศษที่เรียกว่าถุง ประกอบด้วยสารโพลีเมอร์ - มูรินเป็นส่วนใหญ่ ส่วนประกอบ (หน่วยย่อย) ของมันถูกเชื่อมต่อในลำดับเฉพาะเป็นเส้นโพลีไกลแคนพิเศษ เมื่อรวมกับเปปไทด์สั้น พวกมันจะสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ที่คล้ายกับเครือข่าย นี่คือกระเป๋ามูริน

อวัยวะของการเคลื่อนไหว

จุลินทรีย์เหล่านี้สามารถเคลื่อนไหวได้ จะดำเนินการเนื่องจากแฟลกเจลลาพลาสม่าซึ่งมีโครงสร้างเป็นเกลียว แบคทีเรียสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงถึง 200 ไมครอนต่อวินาที และหมุนรอบแกนของพวกมัน 13 ครั้งต่อวินาที ความสามารถในการเคลื่อนที่ของแฟลกเจลลานั้นมาจากโปรตีนหดตัวพิเศษ - แฟลเจลลิน (อะนาล็อกของไมโอซินในเซลล์กล้ามเนื้อ)

มีขนาดดังต่อไปนี้: ความยาว - สูงสุด 20 ไมครอน, เส้นผ่านศูนย์กลาง - 10-20 นาโนเมตร แฟลเจลลัมแต่ละอันออกจากฐาน corpuscle ซึ่งแช่อยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรีย อวัยวะของการเคลื่อนไหวสามารถเป็นแบบเดี่ยวหรือจัดเรียงเป็นมัดทั้งหมด เช่น ในสไปริลลา จำนวนแฟลกเจลลาอาจขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม ตัวอย่างเช่น Proteus vulgaris ที่รับประทานอาหารไม่ดีมีแฟลกเจลลาใต้ขั้วเพียงสองตัว ในขณะที่ภายใต้สภาวะปกติของการพัฒนา อาจมีได้ตั้งแต่ 2 ถึง 50 ตัวในกลุ่ม

การเคลื่อนไหวของจุลินทรีย์

โครงสร้างของแบคทีเรีย (แผนภาพด้านล่าง) นั้นสามารถเคลื่อนที่ไปมาได้ค่อนข้างแข็งขัน การเคลื่อนไหวในกรณีส่วนใหญ่เกิดจากการกดและดำเนินการในสภาพแวดล้อมที่เป็นของเหลวหรือเปียกเป็นหลัก ขึ้นอยู่กับปัจจัยการแสดง กล่าวอีกนัยหนึ่ง - ประเภทของสิ่งเร้าภายนอก อาจเป็น:

• เคมีบำบัดคือการเคลื่อนไหวของแบคทีเรียโดยตรงไปยังสารอาหารหรือในทางกลับกันจากสารพิษใด ๆ
• aerotaxis - การเคลื่อนไหวไปยังออกซิเจน (ในแอโรบิก) หรือจากมัน (ในแอโรบิก);
• phototaxis - ปฏิกิริยาต่อแสงที่แสดงออกในการเคลื่อนไหวเป็นลักษณะเฉพาะของ phototrophs
• แมกนีโตแทกซิสเป็นปฏิกิริยาต่อการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก อธิบายได้จากอนุภาคพิเศษ (แมกนีโตโซม) ในจุลินทรีย์บางชนิด

หนึ่งในวิธีการเหล่านี้ แบคทีเรีย ซึ่งเป็นลักษณะโครงสร้างของเซลล์ที่ช่วยให้พวกมันเคลื่อนที่ได้ สามารถสร้างกระจุกในสถานที่ที่มีสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับชีวิต นอกจากแฟลกเจลลาแล้ว บางชนิดยังมีเส้นใยที่บางกว่าอีกจำนวนมาก ซึ่งเรียกว่า "fimbria" หรือ "pili" แต่หน้าที่ของพวกมันยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างเพียงพอ แบคทีเรียที่ไม่มีแฟลกเจลลาพิเศษสามารถเคลื่อนที่ได้ อย่างไรก็ตาม มีคุณลักษณะเฉพาะด้วยความเร็วที่ต่ำมาก: ประมาณ 250 ไมครอนต่อนาที

แบคทีเรียกลุ่มเล็กกลุ่มที่สองคือออโตโทรฟ พวกเขาสามารถสังเคราะห์สารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์สามารถดูดซึมคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศได้บางส่วนและเป็นเคมีบำบัด แบคทีเรียเหล่านี้ครอบครองสถานที่สำคัญในวัฏจักรขององค์ประกอบทางเคมีในธรรมชาติ

นอกจากนี้ยังมีโฟโตโทรฟที่แท้จริงสองกลุ่ม ลักษณะโครงสร้างของแบคทีเรียในหมวดหมู่นี้คือประกอบด้วยสาร (รงควัตถุ) แบคเทอริโอคลอโรฟิลล์ ซึ่งสัมพันธ์กับธรรมชาติกับคลอโรฟิลล์ในพืช และเนื่องจากไม่มีระบบแสง II การสังเคราะห์ด้วยแสงจึงดำเนินไปโดยปราศจากการปล่อยออกซิเจน

การสืบพันธุ์ตามหมวด

โหมดหลักของการสืบพันธุ์คือการแบ่งเซลล์แม่ดั้งเดิมออกเป็นสองส่วน (อะมิโทซิส) สำหรับแบบฟอร์มที่มีรูปร่างยาว สิ่งนี้จะเกิดขึ้นในแนวตั้งฉากกับแกนตามยาวเสมอ ในกรณีนี้ โครงสร้างของแบคทีเรียจะผ่านการเปลี่ยนแปลงในระยะสั้น: จากขอบของเซลล์ถึงตรงกลาง พาร์ทิชันตามขวางจะก่อตัวขึ้น ซึ่งร่างกายของมารดาจะถูกแบ่งออก สิ่งนี้อธิบายชื่อเก่าของอาณาจักร - Drobyanka หลังจากการแตกตัว เซลล์ยังคงเชื่อมต่อกันในสายโซ่ที่ไม่เสถียรและหลวม

เหล่านี้เป็นลักษณะเด่นของโครงสร้างของแบคทีเรียบางชนิด เช่น สเตรปโทคอกคัส

การสร้างสปอร์และการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ

วิธีที่สองของการสืบพันธุ์คือการสร้างสปอร์ มันเกี่ยวข้องโดยตรงกับความปรารถนาที่จะปรับตัวให้เข้ากับสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยและมุ่งเป้าไปที่การประสบกับมัน ในแบคทีเรียรูปแท่งบางชนิด สปอร์จะเกิดขึ้นภายในเซลล์ มีความทนทานต่อความร้อนสูงและสามารถเก็บไว้ได้แม้จะเดือดเป็นเวลานาน การสร้างสปอร์เริ่มต้นด้วยปฏิกิริยาเคมีต่างๆ ในเซลล์แม่ และประมาณ 75% ของโปรตีนทั้งหมดจะถูกย่อยสลาย แล้วเกิดความแตกแยก ในกรณีนี้จะมีการสร้างเซลล์ลูกสาวสองเซลล์ หนึ่งในนั้น (อันที่เล็กกว่า) ถูกปกคลุมด้วยเปลือกหนาซึ่งโดยปริมาตรสามารถครอบครองได้มากถึง 50% - นี่เป็นข้อพิพาท มันยังคงใช้งานได้และพร้อมสำหรับการงอกเป็นเวลา 200-300 ปี

บางชนิดสามารถสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศได้ กระบวนการนี้ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1946 เมื่อมีการศึกษาโครงสร้างเซลล์ของแบคทีเรีย Escherichia coli ปรากฎว่าการถ่ายโอนสารพันธุกรรมบางส่วนเป็นไปได้ นั่นคือ ชิ้นส่วนดีเอ็นเอจะถูกถ่ายโอนจากเซลล์หนึ่ง (ผู้บริจาค) ไปยังอีกเซลล์หนึ่ง (ผู้รับ) ระหว่างการผันคำกริยา ทำได้โดยใช้แบคทีเรียหรือโดยการเปลี่ยนแปลง

โครงสร้างของแบคทีเรียและลักษณะทางสรีรวิทยาของมันนั้นภายใต้สภาวะที่เหมาะสม กระบวนการแบ่งเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและเร็วมาก (ทุกๆ 20-30 นาที) แต่ในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาตินั้น มีปัจจัยหลายประการจำกัด (แสงแดด สารอาหาร อุณหภูมิ ฯลฯ)

การจำแนกประเภทของจุลินทรีย์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างที่แตกต่างกันของผนังเซลล์แบคทีเรีย ซึ่งเป็นตัวกำหนดการรักษาสีย้อมนิลในเซลล์หรือการชะล้าง สิ่งนี้ถูกเปิดเผยโดย H.K. Gram และต่อมาตามชื่อของเขา จุลินทรีย์ขนาดใหญ่สองส่วนถูกแยกแยะออก ซึ่งเราจะพูดถึงด้านล่าง

แบคทีเรียแกรมบวก: ลักษณะโครงสร้างและที่สำคัญ

จุลินทรีย์เหล่านี้มีมูรินหลายชั้นปกคลุม (30-70% ของมวลแห้งทั้งหมดของผนังเซลล์) เนื่องจากสีย้อมนิลไม่ได้ถูกชะออกจากเซลล์ (ภาพด้านบนแสดงโครงสร้างของแบคทีเรียแกรมบวก) ทางซ้ายและแกรมลบทางขวา) คุณลักษณะของพวกเขาคือกรด diaminopimelic มักถูกแทนที่ด้วยไลซีน ปริมาณโปรตีนน้อยกว่ามาก และพอลิแซ็กคาไรด์ขาดหรือเชื่อมโยงกันด้วยพันธะโควาเลนต์ แบคทีเรียทั้งหมดในแผนกนี้แบ่งออกเป็นหลายกลุ่ม:

1. แกรมบวก cocciเป็นเซลล์เดี่ยวหรือกลุ่มตั้งแต่สอง สี่เซลล์ขึ้นไป (มากถึง 64 เซลล์) ที่ยึดเข้าด้วยกันด้วยเซลลูโลส ตามประเภทของโภชนาการสิ่งเหล่านี้เป็นกฎข้อบังคับหรือแบบไม่ใช้ออกซิเจนแบบปัญญาเช่นแบคทีเรียกรดแลคติคจากตระกูล Streptococcal แต่อาจมีแอโรบิกได้เช่นกัน
2. แท่งที่ไม่ก่อให้เกิดสปอร์ตามชื่อคุณสามารถเข้าใจโครงสร้างของเซลล์แบคทีเรียแล้ว กลุ่มนี้รวมถึงสปีชีส์กรดแลคติกแอโรบิกแบบไม่ใช้ออกซิเจนหรือแบบคณะจากตระกูลแลคโตบาซิลลัส
3. แท่งสร้างสปอร์พวกเขามีเพียงหนึ่งครอบครัว - Clostridia สิ่งเหล่านี้เป็นพันธะแบบไม่ใช้ออกซิเจนที่สามารถสร้างสปอร์ได้ ส่วนใหญ่สร้างสายโซ่หรือเส้นใยที่มีลักษณะเฉพาะจากเซลล์แต่ละเซลล์
4. จุลินทรีย์คอรีนมอร์ฟิคโครงสร้างภายนอกของเซลล์แบคทีเรียในกลุ่มนี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นแท่งสามารถกลายเป็นรูปไม้กระบอง สั้น cocci หรือรูปแบบกิ่งอ่อน พวกมันไม่ก่อตัวเป็นเอนโดสปอร์ เหล่านี้รวมถึงกรดโพรพิโอนิก แบคทีเรียสเตรปโตมัยซิต เป็นต้น
5. ไมโคพลาสมาหากเราใส่ใจกับโครงสร้างของแบคทีเรีย (แผนภาพในรูปด้านล่าง - ลูกศรชี้ไปที่สายโซ่ DNA) สังเกตได้ว่าไม่มีผนังเซลล์ (แทนที่จะเป็นเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม) และ จึงไม่ย้อมด้วยสีย้อม aniline ดังนั้นจึงไม่สามารถนำมาประกอบกับแผนกนี้ตามการย้อมแบบแกรมได้ แต่จากการศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้ มัยโคพลาสมานั้นสืบเชื้อสายมาจากจุลินทรีย์ที่เป็นแกรมบวก

แบคทีเรียแกรมลบ: หน้าที่ โครงสร้าง

ในจุลินทรีย์ดังกล่าว โครงข่ายมูรินมีความบางมาก ส่วนแบ่งของมวลแห้งของผนังเซลล์ทั้งหมดมีเพียง 10% ส่วนที่เหลือคือไลโปโปรตีน ไลโปโพลีแซ็กคาไรด์ ฯลฯ สารที่ได้รับระหว่างการย้อมสีแกรมจะถูกชะล้างออกได้ง่าย ตามประเภทของสารอาหารแบคทีเรียแกรมลบคือ phototrophs หรือ chemotrophs บางชนิดสามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้ การจำแนกประเภทภายในแผนกกำลังอยู่ในขั้นตอนของการก่อตัว ตระกูลต่างๆ จะรวมกันเป็น 12 กลุ่ม โดยพิจารณาจากลักษณะทางสัณฐานวิทยา เมแทบอลิซึม และปัจจัยอื่นๆ

ความสำคัญของแบคทีเรียต่อมนุษย์

แม้จะดูเหมือนมองไม่เห็น แต่แบคทีเรียก็มีความสำคัญต่อมนุษย์มาก ทั้งในแง่บวกและแง่ลบ การผลิตผลิตภัณฑ์อาหารจำนวนมากเป็นไปไม่ได้หากปราศจากการมีส่วนร่วมของผู้แทนแต่ละคนของอาณาจักรนี้ โครงสร้างและหน้าที่สำคัญของแบคทีเรียทำให้เราได้รับผลิตภัณฑ์จากนมมากมาย (ชีส โยเกิร์ต คีเฟอร์ และอื่นๆ อีกมากมาย) จุลินทรีย์เหล่านี้มีส่วนร่วมในกระบวนการหมักและการหมัก

แบคทีเรียหลายชนิดเป็นสาเหตุของโรคในสัตว์และมนุษย์ เช่น แอนแทรกซ์ บาดทะยัก คอตีบ วัณโรค กาฬโรค เป็นต้น แต่ในขณะเดียวกัน จุลินทรีย์ก็มีส่วนเกี่ยวข้องในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น พันธุวิศวกรรม ได้ยาปฏิชีวนะ เอนไซม์ และ โปรตีนอื่น ๆ การสลายตัวของเสียเทียม (เช่นการย่อยมีเทนของน้ำเสีย) การเสริมคุณค่าของโลหะ แบคทีเรียบางชนิดเติบโตบนพื้นผิวที่อุดมไปด้วยผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม และสิ่งนี้ทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ในการค้นหาและพัฒนาแหล่งสะสมใหม่

กลับ