จากมุมมองของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ โปรคาริโอตมีโครงสร้างดั้งเดิม แต่ "ความไม่โอ้อวด" นี้เองที่ช่วยให้พวกเขาอยู่รอดได้ในสภาวะที่ไม่คาดคิดที่สุด ตัวอย่างเช่น ในแหล่งไฮโดรเจนซัลไฟด์หรือที่ไซต์ทดสอบนิวเคลียร์ นักวิทยาศาสตร์คำนวณว่ามวลรวมของจุลินทรีย์บนบกทั้งหมดอยู่ที่ 550 พันล้านตัน

แบคทีเรียมีโครงสร้างเซลล์เดียว. แต่ไม่ได้หมายความว่าเซลล์แบคทีเรียจะเข้าสู่เซลล์สัตว์หรือพืช จุลชีววิทยามีความรู้เกี่ยวกับจุลินทรีย์นับแสนชนิดอยู่แล้ว อย่างไรก็ตาม ตัวแทนของวิทยาศาสตร์กำลังค้นพบประเภทและคุณลักษณะใหม่ๆ ของพวกเขาทุกวัน

จึงไม่น่าแปลกใจที่ในการที่จะตั้งอาณานิคมบนพื้นผิวโลกได้อย่างสมบูรณ์ จุลินทรีย์จะต้องมีรูปแบบต่างๆ:

cocci - ลูก;
สเตรปโตคอคกี้ – โซ่;
บาซิลลัส - แท่ง;
vibrios - เครื่องหมายจุลภาคโค้ง;
spirilla - เกลียว

ขนาดของแบคทีเรียวัดเป็นนาโนเมตรและไมโครเมตร ค่าเฉลี่ยของพวกเขาคือ 0.8 ไมครอน แต่ในหมู่พวกเขามีโปรคาริโอตขนาดยักษ์ถึง 125 ไมครอนและมากกว่านั้น ยักษ์ที่แท้จริงในหมู่ Lilliputians คือสไปโรเชตที่มีความยาว 250 ไมครอน ตอนนี้เปรียบเทียบกับขนาดของเซลล์โปรคาริโอตที่เล็กที่สุด: ไมโคพลาสมา "เติบโต" ไม่น้อยและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1-0.15 ไมครอน

เป็นเรื่องที่คุ้มค่าที่จะบอกว่าไม่ใช่เรื่องง่ายที่แบคทีเรียขนาดยักษ์จะอยู่รอดได้ในสิ่งแวดล้อม เป็นเรื่องยากสำหรับพวกเขาที่จะหาสารอาหารเพียงพอที่จะทำหน้าที่ได้สำเร็จ แต่พวกมันไม่ใช่เหยื่อง่าย ๆ สำหรับแบคทีเรียนักล่าซึ่งกินจุลินทรีย์เซลล์เดียวของพวกมัน “ไหลไป” และกินพวกมัน

โครงสร้างภายนอกของแบคทีเรีย

ผนังเซลล์

ผนังเซลล์ของเซลล์แบคทีเรียคือการปกป้องและสนับสนุน มันทำให้จุลินทรีย์มีรูปร่างเฉพาะของตัวเอง
ผนังเซลล์สามารถซึมผ่านได้ สารอาหารผ่านเข้าด้านในและผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมผ่านเข้าไป
แบคทีเรียบางชนิดผลิตน้ำมูกพิเศษที่มีลักษณะคล้ายแคปซูลที่ช่วยปกป้องไม่ให้แห้ง
บางเซลล์มีแฟลเจลลา (หนึ่งเซลล์ขึ้นไป) หรือวิลลี่ที่ช่วยให้พวกมันเคลื่อนไหว
เซลล์แบคทีเรียที่ปรากฏเป็นสีชมพูเมื่อย้อมด้วยแกรม ( แกรมลบ) ผนังเซลล์จะบางลงและมีหลายชั้น เอนไซม์ที่ช่วยสลายสารอาหารจะถูกปล่อยออกมา
แบคทีเรียที่ปรากฏเป็นสีม่วงบนการย้อมสีแกรม ( แกรมบวก) ผนังเซลล์มีความหนา สารอาหารที่เข้าสู่เซลล์จะถูกสลายลงในช่องว่างเพอริพลาสมิก (ช่องว่างระหว่างผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม) โดยเอนไซม์ไฮโดรไลติก
มีตัวรับจำนวนมากบนพื้นผิวของผนังเซลล์ สารฆ่าเซลล์ ได้แก่ ฟาจ โคลิซิน และสารประกอบเคมี ติดอยู่กับพวกมัน
ไลโปโปรตีนที่ผนังในแบคทีเรียบางชนิดคือแอนติเจนที่เรียกว่าสารพิษ
ด้วยการรักษาด้วยยาปฏิชีวนะในระยะยาวและด้วยเหตุผลอื่นๆ หลายประการ เซลล์บางส่วนจะสูญเสียเยื่อหุ้มเซลล์ไป แต่ยังคงความสามารถในการสืบพันธุ์ไว้ได้ พวกเขามีรูปร่างโค้งมน - รูปตัว L และสามารถคงอยู่ในร่างกายมนุษย์ได้เป็นเวลานาน (cocci หรือ bacilli วัณโรค) รูปแบบ L ที่ไม่เสถียรมีความสามารถในการกลับคืนสู่รูปแบบเดิม (การพลิกกลับ)

แคปซูล

ภายใต้สภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย แบคทีเรียจะก่อตัวเป็นแคปซูล ไมโครแคปซูลยึดติดกับผนังอย่างแน่นหนา สามารถมองเห็นได้ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเท่านั้น แมคโครแคปซูลมักเกิดจากจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค (pneumococci) ใน Klebsiella pneumoniae จะพบ macrocapsule อยู่เสมอ

เปลือกคล้ายแคปซูล

เปลือกคล้ายแคปซูลเป็นรูปแบบที่สัมพันธ์กับผนังเซลล์อย่างหลวมๆ ต้องขอบคุณเอนไซม์จากแบคทีเรีย เปลือกคล้ายแคปซูลจึงถูกปกคลุมไปด้วยคาร์โบไฮเดรต (เอ็กโซโพลีแซ็กคาไรด์) จากสภาพแวดล้อมภายนอก ซึ่งรับประกันการยึดเกาะของแบคทีเรียกับพื้นผิวต่างๆ แม้จะเรียบสนิทก็ตาม ตัวอย่างเช่น สเตรปโตคอกคัสเมื่อเข้าสู่ร่างกายมนุษย์สามารถเกาะติดกับฟันและลิ้นหัวใจได้

หน้าที่ของแคปซูลมีความหลากหลาย:

การป้องกันจากสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
รับประกันการยึดเกาะ (เกาะ) กับเซลล์ของมนุษย์
แคปซูลมีคุณสมบัติเป็นแอนติเจนและมีพิษเมื่อนำเข้าสู่สิ่งมีชีวิต

แฟลเจลลา

เซลล์แบคทีเรียบางชนิดมีแฟลเจลลา (หนึ่งเซลล์ขึ้นไป) หรือวิลลี่ที่ช่วยให้พวกมันเคลื่อนไหว แฟลเจลลาประกอบด้วยแฟลเจลลินโปรตีนที่หดตัว
จำนวนของแฟลเจลลาอาจแตกต่างกัน - หนึ่งมัดของแฟลเจลลา แฟลเจลลาที่ปลายด้านต่างๆ ของเซลล์หรือทั่วทั้งพื้นผิว
การเคลื่อนไหว (สุ่มหรือแบบหมุน) เกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่แบบหมุนของแฟลเจลลา
คุณสมบัติแอนติเจนของแฟลเจลลามีผลเป็นพิษต่อโรค
แบคทีเรียที่ไม่มีแฟลเจลลาเมื่อถูกปกคลุมด้วยเมือกจะสามารถเหินได้ แบคทีเรียในน้ำประกอบด้วยแวคิวโอล 40–60 อันที่เต็มไปด้วยไนโตรเจน

พวกเขาให้บริการดำน้ำและขึ้น ในดินเซลล์แบคทีเรียจะเคลื่อนที่ผ่านช่องทางดิน

ดื่ม

พิลี (วิลลี่, ฟิมเบรีย) ปกคลุมพื้นผิวของเซลล์แบคทีเรีย วิลลัสเป็นเกลียวกลวงบาง ๆ ที่บิดเป็นเกลียวซึ่งมีลักษณะเป็นโปรตีน
ประเภทดื่มทั่วไปให้การยึดเกาะ (เกาะติด) กับเซลล์เจ้าบ้าน มีจำนวนมหาศาลและมีตั้งแต่หลายร้อยถึงหลายพัน นับตั้งแต่วินาทีที่แนบ กระบวนการติดเชื้อใดๆ ก็ตามจะเริ่มต้นขึ้น
ดื่มเซ็กส์อำนวยความสะดวกในการถ่ายทอดสารพันธุกรรมจากผู้บริจาคไปยังผู้รับ หมายเลขของพวกเขาคือตั้งแต่ 1 ถึง 4 ต่อเซลล์

เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม

เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมอยู่ใต้ผนังเซลล์และเป็นไลโปโปรตีน (ไขมันมากถึง 30% และโปรตีนมากถึง 70%)
เซลล์แบคทีเรียต่างกันมีองค์ประกอบของไขมันในเยื่อหุ้มเซลล์ต่างกัน
โปรตีนเมมเบรนทำหน้าที่หลายอย่าง โปรตีนเชิงหน้าที่เป็นเอนไซม์เนื่องจากการสังเคราะห์ส่วนประกอบต่าง ๆ ฯลฯ เกิดขึ้นบนเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม
เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมประกอบด้วย 3 ชั้น ชั้นฟอสโฟไลปิดสองชั้นถูกแทรกซึมด้วยโกลบูลินซึ่งช่วยให้มั่นใจในการเคลื่อนย้ายสารเข้าสู่เซลล์แบคทีเรีย หากการทำงานของมันหยุดชะงัก เซลล์ก็จะตาย
เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมมีส่วนร่วมในการสร้างสปอร์

โครงสร้างภายในของแบคทีเรีย

ไซโตพลาสซึม

เนื้อหาทั้งหมดของเซลล์ ยกเว้นนิวเคลียสและผนังเซลล์ เรียกว่า ไซโตพลาสซึม ระยะของเหลวและไม่มีโครงสร้างของไซโตพลาสซึม (เมทริกซ์) ประกอบด้วยไรโบโซม ระบบเมมเบรน ไมโตคอนเดรีย พลาสติด และโครงสร้างอื่นๆ ตลอดจนสารอาหารสำรอง ไซโตพลาสซึมมีโครงสร้างที่ละเอียดและซับซ้อนมาก (เป็นชั้น ๆ เป็นเม็ด) การใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ทำให้สามารถเปิดเผยรายละเอียดที่น่าสนใจมากมายเกี่ยวกับโครงสร้างเซลล์ได้

ชั้นไลโปโปรตีนด้านนอกของโปรโตพลาสต์จากแบคทีเรียซึ่งมีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีพิเศษเรียกว่าเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม ภายในไซโตพลาสซึมล้วนมีโครงสร้างและออร์แกเนลล์ที่สำคัญทั้งหมด เมมเบรนไซโตพลาสซึมมีบทบาทสำคัญมาก - ควบคุมการเข้ามาของสารเข้าสู่เซลล์และการปล่อยผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมออกสู่ภายนอก ผ่านเมมเบรน สารอาหารสามารถเข้าสู่เซลล์อันเป็นผลมาจากกระบวนการทางชีวเคมีที่เกี่ยวข้องกับเอนไซม์

นอกจากนี้ การสังเคราะห์ส่วนประกอบของเซลล์บางส่วนยังเกิดขึ้นในเมมเบรน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นส่วนประกอบของผนังเซลล์และแคปซูล ในที่สุดเมมเบรนไซโตพลาสซึมก็มีเอนไซม์ที่สำคัญที่สุด (ตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ) การจัดเรียงเอนไซม์บนเมมเบรนตามลำดับทำให้สามารถควบคุมกิจกรรมของพวกมันและป้องกันการทำลายเอนไซม์บางชนิดจากผู้อื่น ที่เกี่ยวข้องกับเมมเบรนคือไรโบโซม - อนุภาคโครงสร้างที่สังเคราะห์โปรตีน เมมเบรนประกอบด้วยไลโปโปรตีน มีความแข็งแรงเพียงพอและสามารถรับประกันการดำรงอยู่ชั่วคราวของเซลล์ที่ไม่มีเปลือกได้ เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมคิดเป็น 20% ของมวลแห้งของเซลล์

ในภาพถ่ายอิเล็กทรอนิกส์ของส่วนที่บางของแบคทีเรีย เยื่อไซโตพลาสซึมจะปรากฏเป็นเส้นต่อเนื่องกันหนาประมาณ 75A ซึ่งประกอบด้วยชั้นแสง (ลิพิด) ประกบอยู่ระหว่างชั้นที่มีสีเข้มกว่าสองชั้น (โปรตีน) แต่ละชั้นมีความกว้าง 20–30A เมมเบรนดังกล่าวเรียกว่าประถมศึกษา

เม็ด

พลาสซึมของเซลล์แบคทีเรียมักประกอบด้วยเม็ดที่มีรูปร่างและขนาดต่างๆ อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของพวกมันไม่ถือเป็นสัญญาณถาวรของจุลินทรีย์บางประเภท โดยทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับสภาพทางกายภาพและทางเคมีของสิ่งแวดล้อมเป็นส่วนใหญ่

การรวมไซโตพลาสซึมหลายชนิดประกอบด้วยสารประกอบที่ทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานและคาร์บอน สารสำรองเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อร่างกายได้รับสารอาหารที่เพียงพอ และในทางกลับกัน จะถูกนำมาใช้เมื่อร่างกายพบว่าตัวเองอยู่ในสภาพที่ไม่เอื้ออำนวยในแง่ของโภชนาการ

ในแบคทีเรียหลายชนิด เม็ดประกอบด้วยแป้งหรือโพลีแซ็กคาไรด์อื่น ๆ - ไกลโคเจนและแกรนูโลซา แบคทีเรียบางชนิดเมื่อเติบโตในอาหารที่มีน้ำตาลสูงจะมีหยดไขมันอยู่ภายในเซลล์ การรวมแบบเม็ดที่แพร่หลายอีกประเภทหนึ่งคือโวลูติน (เมตาโครมาตินแกรนูล) เม็ดเหล่านี้ประกอบด้วยโพลีเมตาฟอสเฟต (สารสำรองที่มีกรดฟอสฟอริกตกค้าง) โพลีเมทาฟอสเฟตทำหน้าที่เป็นแหล่งของกลุ่มฟอสเฟตและเป็นพลังงานให้กับร่างกาย แบคทีเรียมีแนวโน้มที่จะสะสมโวลูตินภายใต้สภาวะโภชนาการที่ผิดปกติ เช่น สารที่ปราศจากซัลเฟอร์ ในไซโตพลาสซึมของแบคทีเรียกำมะถันบางชนิดจะมีหยดกำมะถันอยู่

เมโซโซม

ระหว่างพลาสมาเมมเบรนและผนังเซลล์จะมีการเชื่อมต่อกันในรูปแบบของเดโมส - สะพาน เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมมักก่อให้เกิดการรุกราน - ส่วนที่ยื่นออกมาในเซลล์ การบุกรุกเหล่านี้ก่อให้เกิดโครงสร้างเมมเบรนพิเศษในไซโตพลาสซึมที่เรียกว่ามีโซโซม

มีโซโซมบางประเภทเป็นร่างกายที่แยกออกจากไซโตพลาสซึมด้วยเยื่อหุ้มของมันเอง ถุงและท่อจำนวนมากบรรจุอยู่ภายในถุงเมมเบรนเหล่านี้ โครงสร้างเหล่านี้ทำหน้าที่หลายอย่างในแบคทีเรีย โครงสร้างเหล่านี้บางส่วนมีความคล้ายคลึงกับไมโตคอนเดรีย

คนอื่นทำหน้าที่ของเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมหรืออุปกรณ์กอลจิ โดยการบุกรุกของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมจะเกิดเครื่องมือสังเคราะห์แสงของแบคทีเรียขึ้นด้วย หลังจากการรุกรานของไซโตพลาสซึม เมมเบรนยังคงเติบโตและก่อตัวเป็นกอง ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับแกรนูลคลอโรพลาสต์ของพืช เรียกว่ากองไทลาคอยด์ ในเยื่อหุ้มเหล่านี้ซึ่งมักจะเติมไซโตพลาสซึมส่วนใหญ่ของเซลล์แบคทีเรีย เม็ดสี (แบคทีเรียคลอโรฟิลล์ แคโรทีนอยด์) และเอนไซม์ (ไซโตโครม) ที่ทำกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงจะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่น

นิวเคลียส

แบคทีเรียไม่มีนิวเคลียสเหมือนกับสิ่งมีชีวิตที่สูงกว่า (ยูคาริโอต) แต่มีอะนาล็อก - "เทียบเท่านิวเคลียร์" - นิวเคลียสซึ่งเป็นรูปแบบดั้งเดิมของการจัดระเบียบสสารนิวเคลียร์ที่มีวิวัฒนาการมากกว่า ประกอบด้วยสายดีเอ็นเอเกลียวคู่หนึ่งเส้นปิดอยู่ในวงแหวนยาว 1.1–1.6 นาโนเมตร ซึ่งถือเป็นโครโมโซมของแบคทีเรียเดี่ยวหรือจีโนฟอร์ นิวเคลียสในโปรคาริโอตไม่ได้ถูกคั่นด้วยเมมเบรนจากส่วนอื่นๆ ของเซลล์ แต่ขาดเปลือกหุ้มนิวเคลียร์

โครงสร้างนิวครอยด์ประกอบด้วย RNA polymerase โปรตีนพื้นฐานและขาดฮิสโตน โครโมโซมนั้นทอดสมออยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมและในแบคทีเรียแกรมบวก - บนเมโซโซม โครโมโซมของแบคทีเรียทำซ้ำในลักษณะแบบอนุรักษ์นิยม: DNA double helix ต้นกำเนิดจะคลายตัวและมีสายโซ่เสริมใหม่ประกอบอยู่บนแม่แบบของสายโซ่โพลีนิวคลีโอไทด์แต่ละสาย นิวเคลียสไม่มีอุปกรณ์ไมโทติคและการแยกนิวเคลียสของลูกสาวนั้นเกิดขึ้นได้จากการเติบโตของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม

แกนของแบคทีเรียเป็นโครงสร้างที่แตกต่าง นิวครอยด์สามารถแยกจากกัน (ไม่ต่อเนื่อง) ขึ้นอยู่กับระยะของการพัฒนาเซลล์และประกอบด้วยชิ้นส่วนแต่ละชิ้น นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าการแบ่งเซลล์แบคทีเรียทันเวลาเกิดขึ้นหลังจากเสร็จสิ้นวงจรการจำลองแบบของโมเลกุล DNA และการก่อตัวของโครโมโซมลูกสาว

นิวเคลียสประกอบด้วยข้อมูลทางพันธุกรรมจำนวนมากของเซลล์แบคทีเรีย นอกเหนือจากนิวเคลียสแล้ว องค์ประกอบทางพันธุกรรมนอกโครโมโซมยังพบในเซลล์ของแบคทีเรียหลายชนิด เช่น พลาสมิด ซึ่งเป็นโมเลกุล DNA ทรงกลมขนาดเล็กที่สามารถจำลองแบบอัตโนมัติได้

พลาสมิด

พลาสมิดเป็นโมเลกุลอิสระที่ขดอยู่ในวงแหวนของ DNA ที่มีเกลียวคู่ มวลของพวกมันน้อยกว่ามวลของนิวคลีโอไทด์อย่างมีนัยสำคัญ แม้ว่าข้อมูลทางพันธุกรรมจะถูกเข้ารหัสใน DNA ของพลาสมิด แต่ก็ไม่ได้มีความสำคัญและจำเป็นสำหรับเซลล์แบคทีเรีย

ไรโบโซม

พลาสซึมของแบคทีเรียประกอบด้วยไรโบโซม - อนุภาคสังเคราะห์โปรตีนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 200A ในกรงมีมากกว่าหนึ่งพันตัว ไรโบโซมประกอบด้วย RNA และโปรตีน ในแบคทีเรีย ไรโบโซมจำนวนมากตั้งอยู่อย่างอิสระในไซโตพลาสซึม บางส่วนอาจเกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์

ไรโบโซมเป็นศูนย์กลางของการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์ ในเวลาเดียวกัน พวกมันมักจะเชื่อมต่อกันจนเกิดเป็นมวลรวมที่เรียกว่าโพลีไรโบโซมหรือโพลีโซม

การรวม

การรวมเป็นผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมของเซลล์นิวเคลียร์และเซลล์ที่ไม่ใช่นิวเคลียร์ พวกมันเป็นตัวแทนของสารอาหาร: ไกลโคเจน แป้ง ซัลเฟอร์ โพลีฟอสเฟต (วาลูติน) ฯลฯ เมื่อทาสี การรวมตัวมักจะมีลักษณะที่แตกต่างจากสีของสีย้อม สกุลเงินนี้สามารถใช้เพื่อวินิจฉัยโรคคอตีบบาซิลลัสได้

มีอะไรหายไปในเซลล์แบคทีเรีย?

เนื่องจากแบคทีเรียเป็นจุลินทรีย์โปรคาริโอต เซลล์แบคทีเรียจึงขาดออร์แกเนลล์จำนวนมากเสมอ ซึ่งมีอยู่ในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอต:

อุปกรณ์ Golgi ซึ่งช่วยเซลล์โดยการสะสมสารที่ไม่จำเป็นแล้วนำออกจากเซลล์
พลาสติดที่มีอยู่ในเซลล์พืชเท่านั้น กำหนดสีและมีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์ด้วยแสง
ไลโซโซมซึ่งมีเอนไซม์พิเศษและช่วยสลายโปรตีน
ไมโตคอนเดรียให้พลังงานที่จำเป็นแก่เซลล์และมีส่วนร่วมในการสืบพันธุ์ด้วย
ตาข่ายเอนโดพลาสซึมซึ่งช่วยให้มั่นใจในการขนส่งสารบางชนิดเข้าสู่ไซโตพลาสซึม
ศูนย์เซลล์

นอกจากนี้ยังควรจำไว้ว่าแบคทีเรียไม่มีผนังเซลล์ ดังนั้นกระบวนการต่างๆ เช่น พิโนไซโทซิส และฟาโกไซโตซิส จึงไม่เกิดขึ้น

คุณสมบัติของกระบวนการแบคทีเรีย

เนื่องจากเป็นจุลินทรีย์ชนิดพิเศษ แบคทีเรียจึงถูกปรับตัวให้อยู่ในสภาวะที่อาจขาดออกซิเจน แต่การหายใจนั้นเกิดขึ้นจากมีโซโซม สิ่งที่น่าสนใจมากคือสิ่งมีชีวิตสีเขียวสามารถสังเคราะห์แสงได้เช่นเดียวกับพืช แต่สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงว่าในพืชกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ในขณะที่แบคทีเรียจะเกิดขึ้นบนเยื่อหุ้มเซลล์

การสืบพันธุ์ในเซลล์แบคทีเรียเกิดขึ้นในลักษณะดั้งเดิมที่สุด เซลล์ที่โตเต็มที่จะแบ่งออกเป็นสองส่วน เมื่อผ่านไปสักระยะหนึ่งก็จะถึงวัยเจริญพันธุ์ และกระบวนการนี้จะเกิดขึ้นซ้ำอีก ภายใต้เงื่อนไขที่เอื้ออำนวย การเปลี่ยนแปลง 70-80 รุ่นสามารถเกิดขึ้นได้ต่อวัน สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าเนื่องจากโครงสร้างของแบคทีเรียไม่สามารถเข้าถึงวิธีการสืบพันธุ์เช่นไมโทซิสและไมโอซิสได้ พวกมันมีลักษณะเฉพาะของเซลล์ยูคาริโอต

เป็นที่ทราบกันดีว่าการก่อตัวของสปอร์เป็นหนึ่งในหลายวิธีในการสืบพันธุ์ของเชื้อราและพืช แต่แบคทีเรียก็สามารถสร้างสปอร์ได้ ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของพวกมันไม่กี่สายพันธุ์ พวกเขามีความสามารถนี้เพื่อให้สามารถอยู่รอดได้ในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยโดยเฉพาะซึ่งอาจเป็นอันตรายถึงชีวิตได้

มีสัตว์หลายชนิดที่สามารถอยู่รอดได้แม้ในสภาพอวกาศ สิ่งนี้ไม่สามารถเกิดขึ้นซ้ำได้ในสิ่งมีชีวิตใดๆ แบคทีเรียกลายเป็นต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกเนื่องจากความเรียบง่ายของโครงสร้าง แต่ความจริงที่ว่าสิ่งเหล่านี้มีอยู่จนถึงทุกวันนี้แสดงให้เห็นว่าสิ่งเหล่านี้มีความสำคัญต่อโลกรอบตัวเราเพียงใด ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา ผู้คนสามารถเข้าใกล้คำตอบของคำถามเกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกได้มากที่สุด ศึกษาแบคทีเรียและเรียนรู้สิ่งใหม่ ๆ อย่างต่อเนื่อง

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจและน่าหลงใหลที่สุดเกี่ยวกับแบคทีเรีย

แบคทีเรีย Staphylococcus กระหายเลือดมนุษย์

Staphylococcus aureus เป็นแบคทีเรียชนิดหนึ่งที่พบได้ทั่วไปซึ่งส่งผลกระทบต่อคนประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ ในบางคน มันเป็นส่วนหนึ่งของไมโครไบโอม (จุลินทรีย์) และพบได้ทั้งในร่างกายและบนผิวหนังหรือในปาก แม้ว่าจะมีเชื้อ Staph สายพันธุ์ที่ไม่เป็นอันตราย แต่เชื้ออื่นๆ เช่น Staphylococcus aureus ที่ดื้อต่อเมธิซิลิน ทำให้เกิดปัญหาสุขภาพที่ร้ายแรง รวมถึงการติดเชื้อที่ผิวหนัง โรคหัวใจและหลอดเลือด เยื่อหุ้มสมองอักเสบ และโรคทางเดินอาหาร

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแวนเดอร์บิลต์ได้ค้นพบว่าแบคทีเรีย Staph ชอบเลือดมนุษย์มากกว่าเลือดสัตว์ แบคทีเรียเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของธาตุเหล็กซึ่งมีอยู่ในฮีโมโกลบินที่พบในเซลล์เม็ดเลือดแดง Staphylococcus aureus จะทำให้เซลล์เม็ดเลือดแตกเพื่อเข้าถึงธาตุเหล็กที่อยู่ภายใน เป็นที่เชื่อกันว่าการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมของฮีโมโกลบินอาจทำให้บางคนเป็นที่ต้องการของแบคทีเรีย Staph มากกว่าคนอื่นๆ

แบคทีเรียทำให้เกิดฝนตก

นักวิจัยได้ค้นพบว่าแบคทีเรียในบรรยากาศอาจมีบทบาทในการผลิตฝนและการตกตะกอนในรูปแบบอื่นๆ กระบวนการนี้เริ่มต้นเมื่อแบคทีเรียจากพืชถูกลมพัดพาสู่ชั้นบรรยากาศ ที่ระดับความสูง น้ำแข็งจะก่อตัวรอบตัวพวกมันและเริ่มขยายตัว เมื่อแบคทีเรียแช่แข็งถึงเกณฑ์การเจริญเติบโต น้ำแข็งก็เริ่มละลายและกลับสู่พื้นโลกในรูปของฝน แบคทีเรียในสายพันธุ์ Psuedomonas syringae ยังถูกพบในใจกลางของอนุภาคลูกเห็บขนาดใหญ่ด้วยซ้ำ พวกมันผลิตโปรตีนชนิดพิเศษในเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งช่วยให้พวกมันจับตัวกับน้ำด้วยวิธีที่ไม่เหมือนใคร และส่งเสริมการก่อตัวของน้ำแข็ง

ต่อสู้กับแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดสิว

นักวิจัยพบว่าแบคทีเรียบางสายพันธุ์ที่ก่อให้เกิดสิวอาจช่วยป้องกันการเกิดสิวได้จริง แบคทีเรียที่ทำให้เกิดสิว Propionibacterium Acnes อาศัยอยู่ในรูขุมขนของเรา เมื่อแบคทีเรียเหล่านี้กระตุ้นการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน บริเวณผิวหนังจะบวมและเป็นสิว

อย่างไรก็ตาม พบว่าแบคทีเรียบางสายพันธุ์มีโอกาสก่อให้เกิดสิวน้อยกว่า ความเครียดเหล่านี้อาจเป็นสาเหตุที่ทำให้คนที่มีสุขภาพผิวดีไม่ค่อยเกิดสิว จากการศึกษายีนของสายพันธุ์ Propionibacterium Acnes ที่เก็บจากผู้ที่เป็นสิวและผิวที่มีสุขภาพดี นักวิจัยได้ระบุสายพันธุ์ที่พบได้ทั่วไปบนผิวใสและพบได้ยากบนผิวที่เป็นสิว การวิจัยในอนาคตจะรวมถึงความพยายามในการพัฒนายาที่จะฆ่าเฉพาะสายพันธุ์ที่ก่อให้เกิดสิวของแบคทีเรีย Propionibacterium Acnes

แบคทีเรียบนเหงือกทำให้เกิดโรคหัวใจได้

ใครจะคิดว่าการแปรงฟันเป็นประจำจะช่วยป้องกันโรคหัวใจได้ การศึกษาก่อนหน้านี้พบความเชื่อมโยงระหว่างโรคเหงือกและโรคหลอดเลือดหัวใจ ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบความเชื่อมโยงเฉพาะระหว่างโรคเหล่านี้แล้ว

เชื่อกันว่าทั้งแบคทีเรียและมนุษย์ผลิตโปรตีนบางประเภทที่เรียกว่าโปรตีนความเครียด โปรตีนเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อเซลล์เผชิญกับสภาวะความเครียดประเภทต่างๆ เมื่อมีคนติดเชื้อที่เหงือก เซลล์ของระบบภูมิคุ้มกันจะเริ่มโจมตีแบคทีเรีย แบคทีเรียจะผลิตโปรตีนความเครียดเมื่อถูกโจมตี และเซลล์เม็ดเลือดขาวก็โจมตีโปรตีนความเครียดเช่นกัน

ปัญหาคือเซลล์เม็ดเลือดขาวไม่สามารถแยกแยะระหว่างโปรตีนความเครียดที่ผลิตโดยแบคทีเรียและโปรตีนที่ผลิตโดยร่างกายได้ เป็นผลให้เซลล์ของระบบภูมิคุ้มกันโจมตีโปรตีนความเครียดที่ร่างกายสร้างขึ้น ทำให้เกิดการสะสมของเม็ดเลือดขาวในหลอดเลือดแดงและนำไปสู่ภาวะหลอดเลือดแข็งตัว หัวใจที่เป็นปูนเป็นสาเหตุสำคัญของโรคหัวใจและหลอดเลือด

แบคทีเรียในดินปรับปรุงการเรียนรู้

คุณรู้ไหมว่าการใช้เวลาทำสวนหรือทำสวนสามารถช่วยให้คุณเรียนรู้ได้ดีขึ้น ตามที่นักวิจัยระบุว่าแบคทีเรียในดิน Mycobacterium vaccae สามารถปรับปรุงการเรียนรู้ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมได้

แบคทีเรียเหล่านี้อาจเข้าสู่ร่างกายของเราโดยการกลืนกินหรือหายใจ นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่าแบคทีเรีย Mycobacterium vaccae ช่วยเพิ่มการเรียนรู้โดยกระตุ้นการเติบโตของเซลล์ประสาทในสมอง ซึ่งส่งผลให้ระดับเซโรโทนินเพิ่มขึ้นและลดความวิตกกังวล

การศึกษาดำเนินการโดยใช้หนูที่ได้รับอาหารจากแบคทีเรีย Mycobacterium vaccae ที่มีชีวิต ผลการวิจัยพบว่าหนูที่กินแบคทีเรียจะเคลื่อนที่ผ่านเขาวงกตได้เร็วกว่าและมีความวิตกกังวลน้อยกว่าหนูที่ไม่กินแบคทีเรีย นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่า Mycobacterium vaccae มีบทบาทในการปรับปรุงการแก้ปัญหาและลดระดับความเครียด

เครื่องจักรพลังแบคทีเรีย

นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Argonne ค้นพบว่าแบคทีเรีย Bacillus subtilis มีความสามารถในการเปลี่ยนเกียร์ที่มีขนาดเล็กมาก แบคทีเรียเหล่านี้เป็นแบบแอโรบิก ซึ่งหมายความว่าพวกมันต้องการออกซิเจนในการเจริญเติบโตและพัฒนา เมื่อนำไปวางในสารละลายที่มีฟองอากาศขนาดเล็ก แบคทีเรียจะลอยอยู่บนฟันเฟืองและทำให้หมุนไปในทิศทางที่กำหนด

ต้องใช้แบคทีเรียหลายร้อยตัวทำงานร่วมกันเพื่อเริ่มการหมุนเกียร์ นอกจากนี้ยังพบว่าแบคทีเรียสามารถเปลี่ยนเกียร์ที่เชื่อมต่อถึงกันหลายตัวได้ นักวิจัยสามารถควบคุมความเร็วที่แบคทีเรียหมุนเกียร์ได้โดยการปรับปริมาณออกซิเจนในสารละลาย ออกซิเจนที่ลดลงทำให้แบคทีเรียช้าลง การเอาออกซิเจนออกไปจะทำให้พวกมันหยุดเคลื่อนไหวโดยสิ้นเชิง

แบคทีเรียแม้จะดูเรียบง่าย แต่ก็มีโครงสร้างเซลล์ที่ได้รับการพัฒนามาอย่างดีซึ่งมีหน้าที่รับผิดชอบต่อคุณสมบัติทางชีวภาพที่เป็นเอกลักษณ์หลายอย่าง รายละเอียดโครงสร้างหลายอย่างมีลักษณะเฉพาะของแบคทีเรีย และไม่พบในอาร์เคียหรือยูคาริโอต อย่างไรก็ตาม แม้ว่าแบคทีเรียจะค่อนข้างเรียบง่ายและเติบโตได้ง่ายในแต่ละสายพันธุ์ แต่แบคทีเรียจำนวนมากไม่สามารถเติบโตได้ในห้องปฏิบัติการ และโครงสร้างของพวกมันมักจะเล็กเกินกว่าจะศึกษาได้ ดังนั้นแม้ว่าหลักการบางประการของโครงสร้างเซลล์แบคทีเรียจะเป็นที่เข้าใจกันดีและแม้แต่นำไปใช้กับสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ แต่คุณสมบัติและโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ส่วนใหญ่ของแบคทีเรียก็ยังไม่ทราบ

สัณฐานวิทยาของเซลล์

แบคทีเรียส่วนใหญ่มีรูปร่างเป็นทรงกลม เรียกว่า coci (มาจากคำภาษากรีก ก๊อกโกส- ธัญพืชหรือเบอร์รี่) หรือรูปแท่งเรียกว่าบาซิลลัส (จากคำภาษาละติน บาซิลลัส- ติด). แบคทีเรียรูปแท่งบางชนิด (วิบริโอ) มีลักษณะโค้งงอ ในขณะที่แบคทีเรียบางชนิดจะมีลักษณะเป็นเกลียว (สไปโรเชต) ความหลากหลายของรูปแบบของแบคทีเรียทั้งหมดนี้ถูกกำหนดโดยโครงสร้างของผนังเซลล์และโครงร่างโครงร่างของพวกมัน รูปแบบเหล่านี้มีความสำคัญต่อการทำงานของแบคทีเรียเนื่องจากสามารถส่งผลต่อความสามารถของแบคทีเรียในการได้รับสารอาหาร เกาะติดกับพื้นผิว เคลื่อนย้าย และการหลบหนีจากสัตว์นักล่า

ขนาดของแบคทีเรีย

แบคทีเรียสามารถมีรูปร่างและขนาดได้หลากหลาย (หรือสัณฐานวิทยา) ในด้านขนาด เซลล์แบคทีเรียมักจะเล็กกว่าเซลล์ยูคาริโอตถึง 10 เท่า แน่นอนว่ามีขนาดที่ใหญ่ที่สุดเพียง 0.5-5.0 µm แม้ว่าแบคทีเรียขนาดยักษ์เช่น ไธโอมาร์การิต้า นามิเบียนซิสและ อิปูโลพิสเซียม ฟิชเชลโซนี,สามารถโตได้ถึง 0.5 มม. และมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า แบคทีเรียที่มีชีวิตอิสระที่มีขนาดเล็กที่สุดคือไมโคพลาสมาซึ่งเป็นสมาชิกของสกุล ไมโคพลาสมามีความยาวเพียง 0.3 ไมครอน ซึ่งมีขนาดเท่ากับไวรัสที่ใหญ่ที่สุดโดยประมาณ

ขนาดเล็กมีความสำคัญสำหรับแบคทีเรียเนื่องจากส่งผลให้มีอัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรที่ใหญ่ขึ้น ช่วยให้สามารถขนส่งสารอาหารได้อย่างรวดเร็วและการขับถ่ายของเสีย ในทางกลับกัน อัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรต่ำจะจำกัดอัตราการเผาผลาญของจุลินทรีย์ ไม่ทราบสาเหตุของการมีอยู่ของเซลล์ขนาดใหญ่ แม้ว่าดูเหมือนว่าปริมาณมากจะใช้เพื่อกักเก็บสารอาหารเพิ่มเติมเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม ยังมีแบคทีเรียที่มีชีวิตอิสระขนาดที่เล็กที่สุดอีกด้วย ตามการคำนวณทางทฤษฎีเซลล์ทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 0.15-0.20 ไมครอนจะไม่สามารถสืบพันธุ์ได้อย่างอิสระเนื่องจากทางกายภาพไม่มีโพลีเมอร์ชีวภาพและโครงสร้างที่จำเป็นทั้งหมดในปริมาณที่เพียงพอ เมื่อเร็ว ๆ นี้ นาโนแบคทีเรีย (และที่คล้ายกัน นาโนบส์และ อัลตร้าไมโครแบคทีเรีย)มีขนาดที่เล็กกว่าขนาดที่ "ยอมรับได้" แม้ว่าการมีอยู่ของแบคทีเรียดังกล่าวยังคงเป็นปัญหาก็ตาม พวกมันต่างจากไวรัสตรงที่มีความสามารถในการเติบโตและการสืบพันธุ์โดยอิสระ แต่ต้องการสารอาหารจำนวนหนึ่งซึ่งพวกมันไม่สามารถสังเคราะห์จากเซลล์เจ้าบ้านได้

โครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์

เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ผนังเซลล์ของแบคทีเรียสร้างความสมบูรณ์ทางโครงสร้างของเซลล์ ในโปรคาริโอต หน้าที่หลักของผนังเซลล์คือการปกป้องเซลล์จาก turgor ภายในที่เกิดจากความเข้มข้นของโปรตีนและโมเลกุลอื่นๆ ภายในเซลล์ที่สูงกว่ามากเมื่อเทียบกับสิ่งอื่นที่อยู่รอบๆ ผนังเซลล์ของแบคทีเรียแตกต่างจากผนังของสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ทั้งหมดเนื่องจากมี peptidoglycan (roles-N-acetylglucosamine และ N-acetomuramic acid) ซึ่งตั้งอยู่ด้านนอกเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมโดยตรง Peptidoglycan มีหน้าที่รับผิดชอบในเรื่องความแข็งแกร่งของผนังเซลล์ของแบคทีเรีย และส่วนหนึ่งในการกำหนดรูปร่างของเซลล์ มีรูพรุนค่อนข้างมากและไม่ต้านทานการแทรกซึมของโมเลกุลขนาดเล็ก แบคทีเรียส่วนใหญ่มีผนังเซลล์ (มีข้อยกเว้นบางประการ เช่น ไมโคพลาสมาและแบคทีเรียที่เกี่ยวข้อง) แต่ผนังเซลล์บางชนิดไม่ได้มีโครงสร้างเหมือนกัน ผนังเซลล์ของแบคทีเรียมีสองประเภทหลัก ได้แก่ แบคทีเรียแกรมบวกและแบคทีเรียแกรมลบ ซึ่งจำแนกได้โดยการย้อมสีแกรม

ผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมบวก

ผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมบวกนั้นมีลักษณะพิเศษคือการมีชั้นเปปทิโดไกลแคนที่หนามาก ซึ่งมีหน้าที่ในการย้อมสีย้อมสีม่วงเจนเชียนในระหว่างขั้นตอนการย้อมแกรม ผนังดังกล่าวพบเฉพาะในสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในไฟลาแอคติโนแบคทีเรีย (หรือแบคทีเรียแกรมบวกที่มี %G+C สูง) และเฟอร์มิคิวต์ (หรือแบคทีเรียแกรมบวกที่มี %G+C ต่ำ) แบคทีเรียในกลุ่ม Deinococcus-Thermus ยังสามารถทำให้เกิดคราบแกรมบวกได้ แต่มีโครงสร้างผนังเซลล์บางอย่างตามแบบฉบับของสิ่งมีชีวิตแกรมลบ ผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมบวกมีโพลีแอลกอฮอล์อยู่ภายในเรียกว่ากรดเทคโคอิก ซึ่งบางส่วนเกี่ยวข้องกับไขมันเพื่อสร้างกรดไลโปโชอิก เนื่องจากกรดไลโปโชอิกจับโควาเลนต์กับไขมันภายในเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม จึงมีหน้าที่เชื่อมโยงเปปทิโดไกลแคนกับเยื่อหุ้มเซลล์ กรดเทคโออิกให้แบคทีเรียแกรมบวกที่มีประโยชน์ทางไฟฟ้าในเชิงบวก เนื่องจากมีพันธะฟอสโฟไดเอตเตอเรตระหว่างโมโนเมอร์ของกรดเทคโออิก

ผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมลบ

แบคทีเรียแกรมลบต่างจากแบคทีเรียแกรมบวกตรงที่ประกอบด้วยชั้นเพปทิโดไกลแคนที่บางมาก ซึ่งมีหน้าที่ทำให้ผนังเซลล์ไม่สามารถบรรจุสีย้อมคริสตัลไวโอเล็ตในระหว่างขั้นตอนการย้อมสีแกรมได้ นอกจากชั้น peptidoglycan แล้ว แบคทีเรียแกรมลบยังมีชั้นที่สองที่เรียกว่าเยื่อหุ้มชั้นนอก ซึ่งอยู่นอกผนังเซลล์และประกอบฟอสโฟลิพิดและไลโปโพลีแซ็กคาไรด์ที่ด้านนอก ไลโปโพลีแซ็กคาไรด์ที่มีประจุลบยังช่วยให้เซลล์มีประจุไฟฟ้าเป็นลบอีกด้วย โครงสร้างทางเคมีของไลโปโพลีแซ็กคาไรด์ของเยื่อหุ้มชั้นนอกมักจะมีลักษณะเฉพาะสำหรับแบคทีเรียแต่ละสายพันธุ์ และมักจะรับผิดชอบต่อปฏิกิริยาของแอนติเจนกับสมาชิกของสายพันธุ์เหล่านั้น

เยื่อหุ้มชั้นนอก

เช่นเดียวกับชั้นฟอสโฟลิพิดชนิดอื่นๆ เยื่อหุ้มชั้นนอกค่อนข้างไม่สามารถซึมผ่านไปยังโมเลกุลที่มีประจุทั้งหมดได้ อย่างไรก็ตาม ช่องโปรตีน (จุ่ม) ที่มีอยู่ในเยื่อหุ้มชั้นนอกทำให้สามารถขนส่งไอออน น้ำตาล และกรดอะมิโนจำนวนมากแบบพาสซีฟผ่านเยื่อหุ้มชั้นนอกได้ ดังนั้นโมเลกุลเหล่านี้จึงมีอยู่ในเพอริพลาสซึมซึ่งเป็นชั้นระหว่างเยื่อหุ้มชั้นนอกและไซโตพลาสซึม เพอริพลาสมิกประกอบด้วยชั้นของเพปทิโดไกลแคนและโปรตีนหลายชนิดที่ทำหน้าที่ไฮโดรไลซิสและการรับสัญญาณภายนอกเซลล์ อ่านว่าเพอริพลาสมามีลักษณะคล้ายเจล ไม่ใช่ของเหลว เนื่องจากมีโปรตีนและเปปทิโดไกลแคนสูง สัญญาณและสารสำคัญจากเยื่อเพอริพลาสซึมเข้าสู่ไซโตพลาสซึมของเซลล์โดยใช้โปรตีนขนส่งในเยื่อหุ้มเซลล์

เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมของแบคทีเรีย

เมมเบรนไซโตพลาสซึมของแบคทีเรียประกอบด้วยฟอสโฟลิพิดสองชั้น ดังนั้นจึงมีหน้าที่ทั่วไปทั้งหมดของเมมเบรนไซโตพลาสซึม โดยทำหน้าที่เป็นอุปสรรคในการซึมผ่านของโมเลกุลส่วนใหญ่ และปิดล้อมโปรตีนการขนส่งที่ควบคุมการเคลื่อนย้ายโมเลกุลเข้าสู่เซลล์ นอกเหนือจากการทำงานเหล่านี้แล้ว ปฏิกิริยาการหมุนเวียนพลังงานยังเกิดขึ้นบนเยื่อหุ้มไซโตพลาสซึมของแบคทีเรียอีกด้วย เยื่อหุ้มแบคทีเรีย (มีข้อยกเว้นบางประการ เช่น ไมโคพลาสมาและเมทาโนโทรฟ) ต่างจากยูคาริโอต โดยทั่วไปไม่มีสเตอรอล อย่างไรก็ตาม แบคทีเรียจำนวนมากมีสารประกอบที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างที่เรียกว่าโฮปานอยด์ ซึ่งสันนิษฐานว่าทำหน้าที่เดียวกัน แบคทีเรียสามารถมีกรดไขมันหลากหลายชนิดในเยื่อหุ้มเซลล์ต่างจากยูคาริโอต นอกจากกรดไขมันอิ่มตัวและไม่อิ่มตัวทั่วไปแล้ว แบคทีเรียยังอาจมีกรดไขมันที่มีกลุ่มเมทิล ไฮดรอกซี หรือแม้แต่ไซคลิกเพิ่มเติมอีกด้วย แบคทีเรียสามารถปรับสัดส่วนสัมพัทธ์ของกรดไขมันเหล่านี้ได้เพื่อรักษาสภาพการไหลของเมมเบรนให้เหมาะสม (เช่น ระหว่างการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ)

โครงสร้างพื้นผิวของแบคทีเรีย

วิลลี่และฟิมเบรีย

วิลลี่และฟิมเบรีย (พิลี, ฟิมเบรีย)— ตะวันออกในโครงสร้างโครงสร้างพื้นผิวของแบคทีเรีย ในตอนแรกคำเหล่านี้ถูกนำมาใช้แยกกัน แต่ตอนนี้โครงสร้างดังกล่าวถูกจัดประเภทเป็นประเภท I, IV และเพศวิลลี่ แต่ประเภทอื่น ๆ อีกมากมายยังคงไม่ได้รับการจำแนกประเภท

วิลไลที่อวัยวะเพศมีความยาวมาก (5-20 ไมครอน) และมีอยู่ในเซลล์แบคทีเรียในปริมาณเล็กน้อย พวกมันถูกใช้เพื่อแลกเปลี่ยน DNA ระหว่างการผันของแบคทีเรีย

Type I villi หรือ fimbriae มีลักษณะสั้น (1-5 ไมครอน) ยื่นออกมาจากเยื่อหุ้มชั้นนอกในหลายทิศทาง และมีรูปร่างเป็นท่อ มีอยู่ในสมาชิกจำนวนมากของไฟลัมโปรตีโอแบคทีเรีย เส้นใยเหล่านี้มักจะใช้ในการยึดติดกับพื้นผิว

Type IV villi หรือ fimbriae มีความยาวปานกลาง (ประมาณ 5 ไมครอน) อยู่ที่ขั้วของแบคทีเรีย วิลไลประเภทที่ 4 ช่วยยึดติดกับพื้นผิว (เช่น ระหว่างการสร้างแผ่นชีวะ) หรือกับเซลล์อื่นๆ (เช่น เซลล์สัตว์ระหว่างการเกิดโรค) แบคทีเรียบางชนิด (เช่น Myxococcus) ใช้วิลลี่ชนิดที่ 4 เป็นกลไกในการเคลื่อนที่

S-ชั้น

บนพื้นผิว ภายนอกชั้นเพปทิดิไกลแคนหรือเยื่อหุ้มชั้นนอก มักมีชั้นโปรตีน S แม้ว่าการทำงานของชั้นนี้จะยังไม่ทราบแน่ชัด แต่เชื่อกันว่าชั้นนี้ให้การปกป้องทางเคมีและกายภาพต่อผิวเซลล์ และอาจทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันโมเลกุลขนาดใหญ่ เชื่อกันว่าชั้น S อาจมีหน้าที่อื่น เช่น ทำหน้าที่เป็นปัจจัยในการทำให้เกิดโรคได้ แคมไพโลแบคเตอร์และมีเอ็นไซม์ภายนอกอยู่ด้วย บาซิลลัส สเตียโรเทอร์โมฟิลัส.

แคปซูลและเมือก

แบคทีเรียจำนวนมากจะหลั่งโพลีเมอร์นอกเซลล์ออกมานอกผนังเซลล์ โพลีเมอร์เหล่านี้มักประกอบด้วยโพลีแซ็กคาไรด์และบางครั้งก็เป็นโปรตีน แคปซูลเป็นโครงสร้างที่ไม่สามารถซึมผ่านได้ซึ่งไม่สามารถย้อมด้วยสีย้อมหลายชนิดได้ โดยทั่วไปใช้เพื่อยึดติดแบคทีเรียกับเซลล์อื่นหรือพื้นผิวที่ไม่มีชีวิตเมื่อสร้างแผ่นชีวะ พวกมันมีโครงสร้างที่หลากหลายตั้งแต่ชั้นเมือกที่ไม่เป็นระเบียบของโพลีเมอร์เซลล์ไปจนถึงแคปซูลเมมเบรนที่มีโครงสร้างสูง บางครั้งโครงสร้างเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการปกป้องเซลล์จากการกลืนกินโดยเซลล์ยูคาริโอต เช่น มาโครฟาจ นอกจากนี้การหลั่งเมือกยังมีฟังก์ชันส่งสัญญาณสำหรับแบคทีเรียที่เคลื่อนที่ช้าและอาจใช้โดยตรงสำหรับการเคลื่อนไหวของแบคทีเรีย

แฟลเจลลา

บางทีโครงสร้างภายนอกเซลล์ที่จดจำได้ง่ายที่สุดของเซลล์แบคทีเรียก็คือแฟลเจลลา แฟลเจลลาของแบคทีเรียเป็นโครงสร้างเส้นใยที่หมุนรอบแกนของมันอย่างแข็งขันโดยใช้มอเตอร์แฟลเจลลาร์ และมีหน้าที่รับผิดชอบในการเคลื่อนที่ของแบคทีเรียจำนวนมากในสภาพแวดล้อมที่เป็นของเหลว ตำแหน่งของแฟลเจลลาขึ้นอยู่กับชนิดของแบคทีเรียและมีหลายประเภท Cell flagella เป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนประกอบด้วยโปรตีนหลายชนิด เส้นใยนั้นประกอบด้วยแฟลเจลลิน (FlaA) ซึ่งก่อตัวเป็นเส้นใยรูปทรงท่อ มอเตอร์ฐานเป็นโปรตีนเชิงซ้อนขนาดใหญ่ที่ครอบคลุมผนังเซลล์และเยื่อหุ้มทั้งสอง (ถ้ามี) ทำให้เกิดมอเตอร์แบบหมุน มอเตอร์นี้เคลื่อนที่เนื่องจากศักย์ไฟฟ้าบนเมมเบรนไซโตพลาสซึม

ระบบการหลั่ง

นอกจากนี้ระบบการหลั่งพิเศษยังอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งโครงสร้างขึ้นอยู่กับชนิดของแบคทีเรีย

โครงสร้างภายใน

เมื่อเปรียบเทียบกับยูคาริโอต โครงสร้างภายในเซลล์ของเซลล์แบคทีเรียค่อนข้างง่ายกว่า แบคทีเรียแทบไม่มีออร์แกเนลล์แบบเมมเบรนเหมือนยูคาริโอต แน่นอนว่า โครโมโซมและไรโบโซมเป็นโครงสร้างภายในเซลล์เพียงชนิดเดียวที่มองเห็นได้ง่ายที่พบในแบคทีเรียทุกชนิด แม้ว่าแบคทีเรียบางกลุ่มจะมีโครงสร้างภายในเซลล์ที่ซับซ้อนและเฉพาะทาง แต่ก็มีบางส่วนที่จะกล่าวถึงด้านล่างนี้

ไซโตพลาสซึมและโครงกระดูก

ภายในทั้งหมดของเซลล์แบคทีเรียภายในเยื่อหุ้มชั้นในเรียกว่าไซโตพลาสซึม เศษส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของไซโตพลาสซึมซึ่งประกอบด้วยชุดของ RNA, โปรตีน, ผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้นของปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมที่ละลายน้ำได้เรียกว่าไซโตโซล อีกส่วนหนึ่งของไซโตพลาสซึมแสดงด้วยองค์ประกอบโครงสร้างต่างๆ รวมถึงโครโมโซม ไรโบโซม โครงร่างโครงร่างของแบคทีเรีย และอื่นๆ จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ เชื่อกันว่าแบคทีเรียไม่มีโครงร่างโครงร่าง แต่ตอนนี้พบ orthologues หรือแม้แต่ความคล้ายคลึงกันของเส้นใยยูคาริโอตทุกประเภทในแบคทีเรีย: microtubules (FtsZ), actin (MreB และ ParM) และเส้นใยระดับกลาง (Crestentin) โครงร่างโครงกระดูกมีหน้าที่หลายอย่าง ซึ่งมักรับผิดชอบต่อรูปร่างของเซลล์และการขนส่งภายในเซลล์

โครโมโซมของแบคทีเรียและพลาสมิด

โครโมโซมของแบคทีเรียแตกต่างจากยูคาริโอตตรงที่ไม่ได้อยู่ในส่วนด้านในของนิวเคลียสที่มีเยื่อหุ้มเซลล์ แต่อยู่ในไซโตพลาสซึม ซึ่งหมายความว่าการถ่ายโอนข้อมูลโทรศัพท์มือถือผ่านกระบวนการแปล การถอดความ และการจำลองแบบเกิดขึ้นภายในช่องเดียวกัน และส่วนประกอบต่างๆ ของข้อมูลสามารถโต้ตอบกับโครงสร้างอื่นๆ ของไซโตพลาสซึมได้ โดยเฉพาะไรโบโซม โครโมโซมของแบคทีเรียไม่ได้ถูกบรรจุโดยใช้ฮิสโตนเช่นยูคาริโอต แต่กลับมีอยู่ในรูปแบบโครงสร้างซูเปอร์คอยล์ขนาดกะทัดรัดที่เรียกว่านิวคลอยด์ โครโมโซมของแบคทีเรียมีลักษณะเป็นวงกลมแม้ว่าจะมีตัวอย่างของโครโมโซมเชิงเส้นอยู่ก็ตาม (ตัวอย่างเช่นใน บอร์เรเลีย บูร์กดอร์เฟรี)นอกจากโครโมโซม DNA แล้ว แบคทีเรียส่วนใหญ่ยังมี DNA ชิ้นเล็กๆ อิสระที่เรียกว่าพลาสมิด ซึ่งมักจะเข้ารหัสโปรตีนแต่ละตัวที่เป็นประโยชน์แต่มีความสำคัญเพียงเล็กน้อยต่อแบคทีเรียที่เป็นโฮสต์ พลาสมิดสามารถได้มาหรือสูญหายได้ง่ายจากแบคทีเรีย และสามารถถ่ายโอนระหว่างแบคทีเรียได้ในรูปแบบของการถ่ายโอนยีนแนวนอน

ไรโบโซมและโปรตีนคอมเพล็กซ์

ในแบคทีเรียส่วนใหญ่ โครงสร้างภายในเซลล์จำนวนมากคือไรโบโซม ซึ่งเป็นบริเวณสังเคราะห์โปรตีนในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ไรโบโซมของแบคทีเรียยังค่อนข้างแตกต่างจากไรโบโซมยูคาริโอตและอาร์คีลและมีค่าคงที่ของการตกตะกอนที่ 70S (เทียบกับ 80S ในยูคาริโอต) แม้ว่าไรโบโซมจะเป็นโปรตีนเชิงซ้อนในเซลล์ที่พบมากที่สุดในแบคทีเรีย แต่บางครั้งก็พบสารเชิงซ้อนขนาดใหญ่อื่นๆ ได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน แม้ว่าในกรณีส่วนใหญ่จะไม่ทราบจุดประสงค์ของพวกมันก็ตาม

เยื่อหุ้มภายใน

ความแตกต่างหลักประการหนึ่งระหว่างเซลล์แบคทีเรียและเซลล์ยูคาริโอตคือการไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส และบ่อยครั้งการไม่มีเยื่อหุ้มเลยภายในไซโตพลาสซึม ปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่สำคัญหลายอย่าง เช่น ปฏิกิริยาวัฏจักรพลังงาน เกิดขึ้นเนื่องจากการไล่ระดับไอออนิกผ่านเมมเบรน ทำให้เกิดความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นได้เหมือนกับแบตเตอรี่ การไม่มีเยื่อหุ้มภายในของแบคทีเรียหมายความว่าปฏิกิริยาเหล่านี้ เช่น การถ่ายโอนอิเล็กตรอนในปฏิกิริยาลูกโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน เกิดขึ้นทั่วเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม ระหว่างไซโตพลาสซึมและเพอริพลาสซึม อย่างไรก็ตาม ในแบคทีเรียสังเคราะห์แสงบางชนิด มีการพัฒนาเครือข่ายของเยื่อหุ้มสังเคราะห์แสงไซโตพลาสซึมที่ได้มาจากพวกมัน ในแบคทีเรียสีม่วง (เช่น. โรโดแบคเตอร์)พวกเขายังคงเชื่อมต่อกับเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม ซึ่งตรวจพบได้ง่ายในส่วนต่างๆ ใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน แต่ในไซยาโนแบคทีเรีย การเชื่อมต่อนี้หายากหรือสูญหายไปในกระบวนการวิวัฒนาการ

เม็ด

แบคทีเรียบางชนิดสร้างเม็ดในเซลล์เพื่อกักเก็บสารอาหาร เช่น ไกลโคเจน โพลีฟอสเฟต ซัลเฟอร์ หรือโพลีไฮดรอกซีอัลคาโนเอต ทำให้แบคทีเรียสามารถกักเก็บสารเหล่านี้เพื่อใช้ในภายหลังได้

ถุงแก๊ส

ถุงก๊าซเป็นโครงสร้างรูปทรงแกนหมุนที่พบในแบคทีเรียบางชนิดที่ลอยอยู่ ซึ่งให้การลอยตัวแก่เซลล์ของแบคทีเรียเหล่านี้ ส่งผลให้ความหนาแน่นโดยรวมลดลง ประกอบด้วยเปลือกโปรตีนที่ไม่สามารถซึมผ่านน้ำได้มาก แต่สามารถทะลุผ่านก๊าซส่วนใหญ่ได้ ด้วยการปรับปริมาณของก๊าซที่มีอยู่ในถุงก๊าซ แบคทีเรียสามารถเพิ่มหรือลดความหนาแน่นโดยรวม และเคลื่อนขึ้นหรือลงภายในคอลัมน์น้ำ โดยรักษาตัวเองให้อยู่ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเจริญเติบโต

คาร์บอกซีโซม

คาร์บอกซีโซมเป็นโครงสร้างภายในเซลล์ที่พบในแบคทีเรียออโตโทรฟิคหลายชนิด เช่น ไซยาโนแบคทีเรีย แบคทีเรียไนตรัส และไนโตรแบคทีเรีย เหล่านี้เป็นโครงสร้างโปรตีนที่มีลักษณะคล้ายอนุภาคไวรัสในลักษณะสัณฐานวิทยา และมีเอนไซม์ตรึงคาร์บอนไดออกไซด์ในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ (โดยเฉพาะไรบูโลส บิสฟอสเฟต คาร์บอกซิเลส/ออกซิเจนเจเนส, RuBisCO และคาร์บอนิกแอนไฮเดรส) เชื่อกันว่าความเข้มข้นของเอนไซม์ในท้องถิ่นที่สูงพร้อมกับการเปลี่ยนไบคาร์บอเนตเป็นกรดคาร์บอนิกอย่างรวดเร็วโดยคาร์บอนิกแอนไฮไดเรสช่วยให้การตรึงคาร์บอนไดออกไซด์เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากกว่าที่เป็นไปได้ภายในไซโตพลาสซึม

โครงสร้างดังกล่าวเป็นที่ทราบกันว่ามีกลีเซอรอล ดีไฮดราเตสซึ่งมีโคเอ็นไซม์ B12 ซึ่งเป็นเอนไซม์สำคัญในการหมักกลีเซอรอลเป็น 1,3-โพรเพนไดออลในสมาชิกบางคนของแฟมิลีเอนเทอโรแบคทีเรีย (เช่น ซัลโมเนลลา)

แม็กนีโตโซม

ออร์แกเนลล์เมมเบรนประเภทที่รู้จักกันดีในแบคทีเรียซึ่งมีลักษณะคล้ายกับออร์แกเนลล์ยูคาริโอตอย่างใกล้ชิดมากขึ้น แต่อาจเกี่ยวข้องกับเมมเบรนไซโตพลาสซึมด้วยคือแมกนีโตโซมซึ่งมีอยู่ในแบคทีเรียแมกนีโทแทคติก

แบคทีเรียในฟาร์ม

ด้วยการมีส่วนร่วมของแบคทีเรียทำให้ได้ผลิตภัณฑ์นมหมัก (kefir, ชีส) และกรดออตโซติก แบคทีเรียบางกลุ่มใช้ในการผลิตยาปฏิชีวนะและวิตามิน ใช้สำหรับดองกะหล่ำปลีและฟอกหนัง และในการเกษตร แบคทีเรียถูกนำมาใช้ในการผลิตและการเก็บรักษาอาหารสัตว์สีเขียว

เป็นที่น่าเสียดายในฟาร์ม

แบคทีเรียสามารถทำให้อาหารเน่าเสียได้ พวกมันจะผลิตสารพิษสำหรับทั้งมนุษย์และสัตว์หากไม่ใช้ยาเซรุ่มและยาพิษในเวลาที่เหมาะสม คนๆ หนึ่งอาจเสียชีวิตได้! ดังนั้นควรล้างผักและผลไม้ก่อนรับประทาน!

สปอร์และแบคทีเรียในรูปแบบที่ไม่ใช้งาน

แบคทีเรียบางชนิดในไฟลัม Firmicutes สามารถสร้างเอนโดสปอร์ได้ ทำให้พวกมันทนทานต่อสภาวะแวดล้อมและสารเคมีที่รุนแรง (เช่น แกรมบวก บาซิลลัส แอนาโรแบคเตอร์, แบคทีเรียเฮลิโอแบคทีเรียและ คลอสตริเดียม)ในเกือบทุกกรณี จะมีการสร้างเอนโดสโปรราขึ้นมา 1 อัน ดังนั้นจึงไม่ใช่กระบวนการสืบพันธุ์ แอนแอโรแบคเตอร์สามารถสร้างเอนโดสปอร์ได้มากถึงเจ็ดตัวต่อเซลล์ เอนโดสปอร์มีนิวเคลียสส่วนกลางที่ประกอบด้วยไซโตพลาสซึมที่มี DNA และไรโบโซม ล้อมรอบด้วยชั้นของปลั๊กและป้องกันด้วยเมมเบรนแข็งที่เจาะเข้าไปไม่ได้ เอนโดสปอร์ไม่แสดงการเผาผลาญใดๆ และสามารถทนต่อแรงกดดันทางเคมีฟิสิกส์ที่รุนแรง เช่น รังสีอัลตราไวโอเลตในระดับสูง รังสีแกมมา ผงซักฟอก สารฆ่าเชื้อ ความร้อน ความดัน และการทำให้แห้ง ในสภาวะไม่ใช้งานนี้ ในบางกรณี สิ่งมีชีวิตเหล่านี้สามารถดำรงอยู่ได้เป็นเวลาหลายล้านปีและอยู่รอดได้แม้ในอวกาศ เอนโดสปอร์สามารถก่อให้เกิดโรคได้ เช่น โรคแอนแทรกซ์อาจเกิดจากการสูดดมเอนโดสปอร์ บาซิลลัส แอนทราซิส.

แบคทีเรียออกซิไดซ์มีเทนในสกุล เมทิลโลซินัสยังสร้างสปอร์ที่ทนทานต่อการทำให้แห้งหรือที่เรียกว่า เอ็กโซสปอร์,เพราะเกิดจากการแตกหน่อที่ปลายเซลล์ Exospores ไม่มีกรด diaminopicolinic ซึ่งเป็นส่วนประกอบเฉพาะของเอนโดสปอร์ ซีสต์เป็นโครงสร้างผนังหนาที่ไม่ได้ใช้งานอื่น ๆ ที่เกิดจากสมาชิกของจำพวก อะโซโทแบคเตอร์, บีเดลโลวิบริโอ (บีเดโลซิสต์),และ ไมกโซคอคคัส (ไมกโซสปอร์)พวกมันทนทานต่อการทำให้แห้งและผลกระทบที่เป็นอันตรายอื่นๆ แต่มีขอบเขตน้อยกว่าเอนโดพอร์ เมื่อซีสต์ก่อตัวตัวแทน อะโซโทแบคเตอร์,การแบ่งเซลล์สิ้นสุดลงด้วยการก่อตัวของผนังหลายชั้นหนาและเยื่อหุ้มเซลล์ที่อยู่รอบเซลล์ Actinobacteria เส้นใยสร้างสปอร์ของระบบสืบพันธุ์เป็นสองประเภท: สภาพสปอร์,ซึ่งเป็นกลุ่มสปอร์ที่เกิดจากเส้นใยคล้ายไมซีเลียม และ สปอร์รังจิโอสปอร์,ซึ่งก่อตัวเป็นถุงพิเศษ สปอร์รังเกีย

วิดีโอในหัวข้อ

cocci - ลูก;
สเตรปโตคอคกี้ – โซ่;
บาซิลลัส - แท่ง;
vibrios - เครื่องหมายจุลภาคโค้ง;
spirilla - เกลียว

โครงสร้างภายนอกของแบคทีเรีย

ผนังเซลล์

ผนังเซลล์ของเซลล์แบคทีเรียคือการปกป้องและสนับสนุน มันทำให้จุลินทรีย์มีรูปร่างเฉพาะของตัวเอง
ผนังเซลล์สามารถซึมผ่านได้ สารอาหารผ่านเข้าด้านในและผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมผ่านเข้าไป
แบคทีเรียบางชนิดผลิตน้ำมูกพิเศษที่มีลักษณะคล้ายแคปซูลที่ช่วยปกป้องไม่ให้แห้ง
บางเซลล์มีแฟลเจลลา (หนึ่งเซลล์ขึ้นไป) หรือวิลลี่ที่ช่วยให้พวกมันเคลื่อนไหว
เซลล์แบคทีเรียที่ปรากฏเป็นสีชมพูเมื่อย้อมด้วยแกรม ( แกรมลบ) ผนังเซลล์จะบางลงและมีหลายชั้น เอนไซม์ที่ช่วยสลายสารอาหารจะถูกปล่อยออกมา
แบคทีเรียที่ปรากฏเป็นสีม่วงบนการย้อมสีแกรม ( แกรมบวก) ผนังเซลล์มีความหนา สารอาหารที่เข้าสู่เซลล์จะถูกสลายลงในช่องว่างเพอริพลาสมิก (ช่องว่างระหว่างผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม) โดยเอนไซม์ไฮโดรไลติก
มีตัวรับจำนวนมากบนพื้นผิวของผนังเซลล์ สารฆ่าเซลล์ ได้แก่ ฟาจ โคลิซิน และสารประกอบเคมี ติดอยู่กับพวกมัน
ไลโปโปรตีนที่ผนังในแบคทีเรียบางชนิดคือแอนติเจนที่เรียกว่าสารพิษ
ด้วยการรักษาด้วยยาปฏิชีวนะในระยะยาวและด้วยเหตุผลอื่นๆ หลายประการ เซลล์บางส่วนจะสูญเสียเยื่อหุ้มเซลล์ไป แต่ยังคงความสามารถในการสืบพันธุ์ไว้ได้ พวกเขามีรูปร่างโค้งมน - รูปตัว L และสามารถคงอยู่ในร่างกายมนุษย์ได้เป็นเวลานาน (cocci หรือ bacilli วัณโรค) รูปแบบ L ที่ไม่เสถียรมีความสามารถในการกลับคืนสู่รูปแบบเดิม (การพลิกกลับ)

แคปซูล

เปลือกคล้ายแคปซูล

หน้าที่ของแคปซูลมีความหลากหลาย:

การป้องกันจากสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
รับประกันการยึดเกาะ (เกาะ) กับเซลล์ของมนุษย์
แคปซูลมีคุณสมบัติเป็นแอนติเจนและมีพิษเมื่อนำเข้าสู่สิ่งมีชีวิต

แฟลเจลลา

เซลล์แบคทีเรียบางชนิดมีแฟลเจลลา (หนึ่งเซลล์ขึ้นไป) หรือวิลลี่ที่ช่วยให้พวกมันเคลื่อนไหว แฟลเจลลาประกอบด้วยแฟลเจลลินโปรตีนที่หดตัว
จำนวนของแฟลเจลลาอาจแตกต่างกัน - หนึ่งมัดของแฟลเจลลา แฟลเจลลาที่ปลายด้านต่างๆ ของเซลล์หรือทั่วทั้งพื้นผิว
การเคลื่อนไหว (สุ่มหรือแบบหมุน) เกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่แบบหมุนของแฟลเจลลา
คุณสมบัติแอนติเจนของแฟลเจลลามีผลเป็นพิษต่อโรค
แบคทีเรียที่ไม่มีแฟลเจลลาเมื่อถูกปกคลุมด้วยเมือกจะสามารถเหินได้ แบคทีเรียในน้ำประกอบด้วยแวคิวโอล 40–60 อันที่เต็มไปด้วยไนโตรเจน

ดื่ม

พิลี (วิลลี่, ฟิมเบรีย) ปกคลุมพื้นผิวของเซลล์แบคทีเรีย วิลลัสเป็นเกลียวกลวงบาง ๆ ที่บิดเป็นเกลียวซึ่งมีลักษณะเป็นโปรตีน
ประเภทดื่มทั่วไปให้การยึดเกาะ (เกาะติด) กับเซลล์เจ้าบ้าน มีจำนวนมหาศาลและมีตั้งแต่หลายร้อยถึงหลายพัน นับตั้งแต่วินาทีที่แนบ กระบวนการติดเชื้อใดๆ ก็ตามจะเริ่มต้นขึ้น
ดื่มเซ็กส์อำนวยความสะดวกในการถ่ายทอดสารพันธุกรรมจากผู้บริจาคไปยังผู้รับ หมายเลขของพวกเขาคือตั้งแต่ 1 ถึง 4 ต่อเซลล์

เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม

เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมอยู่ใต้ผนังเซลล์และเป็นไลโปโปรตีน (ไขมันมากถึง 30% และโปรตีนมากถึง 70%)
เซลล์แบคทีเรียต่างกันมีองค์ประกอบของไขมันในเยื่อหุ้มเซลล์ต่างกัน
โปรตีนเมมเบรนทำหน้าที่หลายอย่าง โปรตีนเชิงหน้าที่เป็นเอนไซม์เนื่องจากการสังเคราะห์ส่วนประกอบต่าง ๆ ฯลฯ เกิดขึ้นบนเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม
เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมประกอบด้วย 3 ชั้น ชั้นฟอสโฟไลปิดสองชั้นถูกแทรกซึมด้วยโกลบูลินซึ่งช่วยให้มั่นใจในการเคลื่อนย้ายสารเข้าสู่เซลล์แบคทีเรีย หากการทำงานของมันหยุดชะงัก เซลล์ก็จะตาย
เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมมีส่วนร่วมในการสร้างสปอร์

โครงสร้างภายในของแบคทีเรีย

ไซโตพลาสซึม

เม็ด

เมโซโซม

นิวเคลียส

พลาสมิด

ไรโบโซม

การรวม

มีอะไรหายไปในเซลล์แบคทีเรีย?

อุปกรณ์ Golgi ซึ่งช่วยเซลล์โดยการสะสมสารที่ไม่จำเป็นแล้วนำออกจากเซลล์
พลาสติดที่มีอยู่ในเซลล์พืชเท่านั้น กำหนดสีและมีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์ด้วยแสง
ไลโซโซมซึ่งมีเอนไซม์พิเศษและช่วยสลายโปรตีน
ไมโตคอนเดรียให้พลังงานที่จำเป็นแก่เซลล์และมีส่วนร่วมในการสืบพันธุ์ด้วย
ตาข่ายเอนโดพลาสซึมซึ่งช่วยให้มั่นใจในการขนส่งสารบางชนิดเข้าสู่ไซโตพลาสซึม
ศูนย์เซลล์

คุณสมบัติของกระบวนการแบคทีเรีย

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจและน่าหลงใหลที่สุดเกี่ยวกับแบคทีเรีย

แบคทีเรีย Staphylococcus กระหายเลือดมนุษย์

แบคทีเรียทำให้เกิดฝนตก

ต่อสู้กับแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดสิว

แบคทีเรียบนเหงือกทำให้เกิดโรคหัวใจได้

แบคทีเรียในดินปรับปรุงการเรียนรู้

เครื่องจักรพลังแบคทีเรีย

โครงสร้างของเซลล์แบคทีเรีย

ส่วนประกอบทางโครงสร้างของเซลล์ได้แก่ เยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรีย ซึ่งประกอบด้วยผนังเซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม และบางครั้งก็เป็นแคปซูล ไซโตพลาสซึม; ไรโบโซม; การรวมไซโตพลาสซึมต่างๆ นิวเคลียส (นิวเคลียส) แบคทีเรียบางชนิดยังมีสปอร์ แฟลเจลลา และซีเลีย (พิลี ฟิมเบรีย) (รูปที่ 2)

ผนังเซลล์การก่อตัวของแบคทีเรียส่วนใหญ่ตามคำสั่ง โครงสร้างของมันขึ้นอยู่กับประเภทและสังกัด
แบคทีเรียออกเป็นกลุ่มต่าง ๆ โดยการย้อมสีแกรม มวลของผนังเซลล์คือประมาณ 20% ของมวลแห้งของเซลล์ทั้งหมด ความหนาอยู่ระหว่าง 15 ถึง 80 นาโนเมตร

ข้าว. 3. โครงร่างโครงสร้างของเซลล์แบคทีเรีย

1 - แคปซูล; 2 - ผนังเซลล์; 3 - เมมเบรนไซโตพลาสซึม; 4 - ไซโตพลาสซึม; 5 - มีโซโซม; 6 - ไรโบโซม; 7 - นิวเคลียส; 8 - การก่อตัวของเยื่อหุ้มเซลล์ในเซลล์ 9 - ไขมันลดลง; 10 - เม็ดโพลีแซ็กคาไรด์; 11 - เม็ดโพลีฟอสเฟต; 12 - การรวมกำมะถัน; 13 - แฟลเจลลา; 14 - ร่างกายฐาน

ผนังเซลล์มีรูพรุนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 1 นาโนเมตร ดังนั้นจึงเป็นเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้ ซึ่งสารอาหารจะทะลุผ่านและปล่อยผลิตภัณฑ์จากการเผาผลาญออกไป

สารเหล่านี้สามารถแทรกซึมเข้าไปในเซลล์จุลินทรีย์ได้เฉพาะหลังจากการแตกแยกไฮโดรไลติกเบื้องต้นด้วยเอนไซม์เฉพาะที่แบคทีเรียหลั่งออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอกเท่านั้น

องค์ประกอบทางเคมีของผนังเซลล์มีความแตกต่างกัน แต่จะคงที่สำหรับแบคทีเรียบางประเภทซึ่งใช้ในการระบุชนิด พบสารประกอบไนโตรเจน ลิพิด เซลลูโลส พอลิแซ็กคาไรด์ และสารเพคตินในผนังเซลล์

องค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญที่สุดของผนังเซลล์คือเปปไทด์โพลีแซ็กคาไรด์ที่ซับซ้อน เรียกอีกอย่างว่า peptidoglycan, glycopeptide, murein (จาก lat. มูรัส - กำแพง).

Murein เป็นโพลีเมอร์ที่มีโครงสร้างประกอบด้วยโมเลกุลไกลแคนที่เกิดจากอะซิติลกลูโคซามีนและกรดอะซิติลมูรามิก การสังเคราะห์จะดำเนินการในไซโตพลาสซึมที่ระดับเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม

ผนังเซลล์ของสายพันธุ์ต่าง ๆ มีองค์ประกอบของกรดอะมิโนจำเพาะและขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ซึ่งเป็นสารเคมีบางชนิดซึ่งนำมาพิจารณาเมื่อระบุกรดแลคติคและแบคทีเรียอื่น ๆ

ในผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมลบ มีเปปทิโดไกลแคนอยู่ในชั้นเดียว ในขณะที่ผนังของแบคทีเรียแกรมบวกจะก่อตัวหลายชั้น

ในปีพ.ศ. 2427 แกรมได้เสนอวิธีการย้อมสีเนื้อเยื่อซึ่งใช้ในการย้อมเซลล์โปรคาริโอต ในระหว่างการย้อมสีแกรม หากเซลล์คงที่ได้รับการบำบัดด้วยสารละลายแอลกอฮอล์ของสีย้อมคริสตัลไวโอเล็ต แล้วตามด้วยสารละลายไอโอดีน สารเหล่านี้จะเกิดเป็นสารเชิงซ้อนที่มีสีคงตัวด้วยมูริน

ในจุลินทรีย์ที่เป็นโฮโมบวกคอมเพล็กซ์สีม่วงจะไม่ละลายภายใต้อิทธิพลของเอธานอลและไม่เปลี่ยนสี เมื่อย้อมด้วยฟูชินซิน (สีแดง) เซลล์ยังคงเป็นสีม่วงเข้ม

ในจุลินทรีย์สายพันธุ์แกรมลบ เจนเชียนไวโอเล็ตจะถูกละลายด้วยเอทานอลแล้วล้างออกด้วยน้ำ และเมื่อย้อมด้วยฟูชิน เซลล์จะเปลี่ยนเป็นสีแดง

ความสามารถของจุลินทรีย์ในการย้อมด้วยสีอะนาลีนและวิธีแกรมเรียกว่า คุณสมบัติของทิงทอเรียล . จำเป็นต้องได้รับการศึกษาในวัฒนธรรมอายุน้อย (18-24 ชั่วโมง) เนื่องจากแบคทีเรียแกรมบวกบางตัวในวัฒนธรรมเก่าจะสูญเสียความสามารถในการย้อมสีเชิงบวกโดยใช้วิธีแกรม

ความสำคัญของ peptidoglycan อยู่ที่ผนังเซลล์จึงมีความแข็งแกร่งเช่น ความยืดหยุ่นและเป็นกรอบป้องกันของเซลล์แบคทีเรีย

เมื่อเปปทิโดไกลแคนถูกทำลายโดยการกระทำของไลโซไซม์ ผนังเซลล์จะสูญเสียความแข็งแกร่งและพังทลายลง เนื้อหาของเซลล์ (ไซโตพลาสซึม) ร่วมกับเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมทำให้เกิดรูปร่างเป็นทรงกลมนั่นคือมันกลายเป็นโปรโตพลาสต์ (spheroplast)

เอนไซม์สังเคราะห์และย่อยสลายหลายชนิดเกี่ยวข้องกับผนังเซลล์ ส่วนประกอบของผนังเซลล์ถูกสังเคราะห์ในเยื่อหุ้มเซลล์แล้วขนส่งเข้าสู่ผนังเซลล์

เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมตั้งอยู่ใต้ผนังเซลล์และแนบสนิทกับพื้นผิวด้านใน มันเป็นเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้ซึ่งล้อมรอบไซโตพลาสซึมและเนื้อหาภายในของเซลล์ - โปรโตพลาสต์ เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมเป็นชั้นนอกที่ถูกอัดแน่นของไซโตพลาสซึม

เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมเป็นอุปสรรคหลักระหว่างไซโตพลาสซึมและสิ่งแวดล้อมการละเมิดความสมบูรณ์ของมันนำไปสู่การตายของเซลล์ ประกอบด้วยโปรตีน (50-75%) ไขมัน (15-45%) และคาร์โบไฮเดรต (1-19%) ในหลายสปีชีส์

ส่วนประกอบหลักของไขมันของเมมเบรนคือฟอสโฟ-และไกลโคลิพิด

เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ที่มีการแปลทำหน้าที่ต่าง ๆ : สังเคราะห์ไขมันของเยื่อหุ้มเซลล์ - ส่วนประกอบของผนังเซลล์; เอนไซม์เมมเบรน - เลือกขนส่งโมเลกุลและไอออนอินทรีย์และอนินทรีย์ต่างๆผ่านเมมเบรน เมมเบรนมีส่วนร่วมในการเปลี่ยนแปลงของพลังงานของเซลล์รวมถึงการจำลองโครโมโซมในการถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าเคมีและอิเล็กตรอน

ดังนั้นเมมเบรนไซโตพลาสซึมจึงช่วยให้มั่นใจได้ถึงการเข้าและการกำจัดสารและไอออนต่างๆ ออกจากเซลล์แบบเลือกสรร

อนุพันธ์ของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมคือ มีโซโซม . เหล่านี้เป็นโครงสร้างทรงกลมที่เกิดขึ้นเมื่อเมมเบรนถูกบิดเป็นขด ตั้งอยู่ทั้งสองด้าน - บริเวณที่เกิดกะบังเซลล์หรือใกล้กับบริเวณที่มีการแปล DNA ของนิวเคลียร์

เมโซโซมมีฟังก์ชันเทียบเท่ากับไมโตคอนเดรียของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตชั้นสูง มีส่วนร่วมในปฏิกิริยารีดอกซ์ของแบคทีเรียและมีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์สารอินทรีย์และในการก่อตัวของผนังเซลล์

แคปซูลเป็นอนุพันธ์ของชั้นนอกของเยื่อหุ้มเซลล์และเป็นเยื่อเมือกที่ล้อมรอบเซลล์จุลินทรีย์ตั้งแต่หนึ่งเซลล์ขึ้นไป ความหนาสามารถสูงถึง 10 ไมครอน ซึ่งมากกว่าความหนาของแบคทีเรียหลายเท่า

แคปซูลทำหน้าที่ป้องกัน องค์ประกอบทางเคมีของแคปซูลแบคทีเรียนั้นแตกต่างกัน ในกรณีส่วนใหญ่ ประกอบด้วยโพลีแซ็กคาไรด์เชิงซ้อน มิวโคโพลีแซ็กคาไรด์ และบางครั้งก็เป็นโพลีเปปไทด์

การสร้างแคปซูลมักเป็นลักษณะเฉพาะของสายพันธุ์ อย่างไรก็ตาม ลักษณะของไมโครแคปซูลมักขึ้นอยู่กับสภาวะการเพาะเลี้ยงของแบคทีเรีย

ไซโตพลาสซึม- ระบบคอลลอยด์ที่ซับซ้อนซึ่งมีน้ำจำนวนมาก (80-85%) ซึ่งมีการกระจายโปรตีนคาร์โบไฮเดรตไขมันรวมถึงสารประกอบแร่ธาตุและสารอื่น ๆ

ไซโตพลาสซึมคือเนื้อหาของเซลล์ที่ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม แบ่งออกเป็น 2 ส่วนการทำงาน

ส่วนหนึ่งของไซโตพลาสซึมอยู่ในสถานะของโซล (สารละลาย) มีโครงสร้างเป็นเนื้อเดียวกันและประกอบด้วยชุดของกรดไรโบนิวคลีอิกที่ละลายได้ โปรตีนของเอนไซม์ และผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึม

อีกส่วนหนึ่งแสดงโดยไรโบโซม การรวมลักษณะทางเคมีต่างๆ อุปกรณ์ทางพันธุกรรม และโครงสร้างภายในไซโตพลาสซึมอื่นๆ

ไรโบโซม- เหล่านี้เป็นเม็ดย่อยขนาดเล็กซึ่งเป็นอนุภาคนิวคลีโอโปรตีนทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ถึง 20 นาโนเมตรซึ่งมีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 2-4 ล้าน

โปรคาริโอตไรโบโซมประกอบด้วย RNA 60% (กรดไรโบนิวคลีอิก) ซึ่งอยู่ตรงกลาง และ 40 % โปรตีนที่ปกคลุมด้านนอกของกรดนิวคลีอิก

การรวมไซโตพลาสซึมเป็นผลิตภัณฑ์จากการเผาผลาญเช่นเดียวกับผลิตภัณฑ์สำรองเนื่องจากเซลล์อาศัยอยู่ในสภาวะขาดสารอาหาร

สารพันธุกรรมของโปรคาริโอตประกอบด้วยกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) สองเส้นที่มีโครงสร้างขนาดกะทัดรัดซึ่งอยู่ในส่วนกลางของไซโตพลาสซึมและไม่แยกออกจากกันด้วยเมมเบรน DNA ของแบคทีเรียมีโครงสร้างไม่แตกต่างจาก DNA ของยูคาริโอต แต่เนื่องจากไม่ได้แยกออกจากไซโตพลาสซึมด้วยเมมเบรน สารพันธุกรรมจึงถูกเรียกว่า นิวเคลียสหรือ จีโนฟอร์. โครงสร้างนิวเคลียร์มีลักษณะเป็นทรงกลมหรือรูปเกือกม้า

การโต้เถียงแบคทีเรียเป็นรูปแบบพักผ่อนและไม่แพร่พันธุ์ พวกมันก่อตัวขึ้นภายในเซลล์และมีลักษณะเป็นรูปทรงกลมหรือรูปไข่ สปอร์ถูกสร้างขึ้นโดยส่วนใหญ่จากแบคทีเรียแกรมบวก มีรูปร่างคล้ายแท่งซึ่งมีการหายใจแบบใช้ออกซิเจนและแบบไม่ใช้ออกซิเจนในวัฒนธรรมเก่า รวมถึงในสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย (ขาดสารอาหารและความชื้น การสะสมของผลิตภัณฑ์จากการเผาผลาญในสิ่งแวดล้อม การเปลี่ยนแปลงของ pH และอุณหภูมิการเพาะปลูก การมีหรือไม่มีออกซิเจนในบรรยากาศ และอื่นๆ) สามารถเปลี่ยนไปใช้โปรแกรมการพัฒนาทางเลือก ซึ่งส่งผลให้เกิดความขัดแย้ง ในกรณีนี้สปอร์หนึ่งตัวจะเกิดขึ้นในเซลล์ สิ่งนี้บ่งชี้ว่าการสร้างสปอร์ในแบคทีเรียเป็นการปรับตัวเพื่อรักษาสายพันธุ์ (ส่วนบุคคล) และไม่ใช่วิธีการสืบพันธุ์ ตามกฎแล้วกระบวนการสร้างสปอร์จะเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมภายนอกภายใน 18-24 ชั่วโมง

สปอร์ที่โตเต็มที่จะมีปริมาตรประมาณ 0.1 ของเซลล์แม่ สปอร์ของแบคทีเรียที่แตกต่างกันมีรูปร่าง ขนาด และตำแหน่งในเซลล์ต่างกัน

จุลินทรีย์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางของสปอร์ไม่เกินความกว้างของเซลล์พืชเรียกว่า แบคทีเรียแบคทีเรียที่มีสปอร์ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของเซลล์ประมาณ 1.5-2 เท่า เรียกว่า คลอสตริเดีย.

ภายในเซลล์จุลินทรีย์ สปอร์สามารถอยู่ในตำแหน่งตรงกลาง - ตรงกลาง ที่ส่วนปลายสุด และระหว่างจุดศูนย์กลางและส่วนปลายของเซลล์ - ตำแหน่งใต้ปลายเซลล์

แฟลเจลลาแบคทีเรียเป็นอวัยวะของหัวรถจักร (อวัยวะของการเคลื่อนไหว) ซึ่งแบคทีเรียสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงถึง 50-60 µm/s ในกรณีนี้ ภายใน 1 วินาที แบคทีเรียจะปกคลุมความยาวของร่างกายประมาณ 50-100 เท่า ความยาวของแฟลเจลลาเกินความยาวของแบคทีเรีย 5-6 เท่า ความหนาของแฟลเจลลาอยู่ที่เฉลี่ย 12-30 นาโนเมตร

จำนวนแฟลเจลลา ขนาด และตำแหน่งของพวกมันคงที่สำหรับโปรคาริโอตบางประเภท ดังนั้นจึงนำมาพิจารณาเมื่อระบุพวกมัน

ขึ้นอยู่กับจำนวนและตำแหน่งของแฟลเจลลา แบคทีเรียจะถูกแบ่งออกเป็น monotrichs (monopolar monotrichs) - เซลล์ที่มีแฟลเจลลัมหนึ่งอันอยู่ที่ปลายด้านหนึ่ง, lophotrichs (monopolar polytrichs) - มัดของแฟลเจลลาอยู่ที่ปลายด้านหนึ่ง, amphitrichs (bipolar polytrichs) - แฟลเจลลา ตั้งอยู่ที่ปลายแต่ละด้าน เสา, เพอริทริช - แฟลเจลลาตั้งอยู่ทั่วพื้นผิวของเซลล์ (รูปที่ 4) และแอทริช - แบคทีเรียที่ไม่มีแฟลเจลลา

ธรรมชาติของการเคลื่อนที่ของแบคทีเรียขึ้นอยู่กับจำนวนแฟลเจลลา อายุ ลักษณะการเพาะเลี้ยง อุณหภูมิ การมีอยู่ของสารเคมีต่างๆ และปัจจัยอื่นๆ Monotrichs มีความคล่องตัวมากที่สุด

Flagella มักพบในแบคทีเรียรูปแท่ง ซึ่งไม่ใช่โครงสร้างเซลล์ที่สำคัญ เนื่องจากมีแบคทีเรียที่เคลื่อนที่ได้หลายสายพันธุ์ที่ปราศจากแฟลเจลลา

แบคทีเรียเป็นกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่เก่าแก่ที่สุดที่มีอยู่บนโลกในปัจจุบัน แบคทีเรียกลุ่มแรกอาจปรากฏขึ้นเมื่อกว่า 3.5 พันล้านปีก่อน และเป็นเวลาเกือบพันล้านปีแล้วที่พวกมันเป็นสิ่งมีชีวิตเพียงชนิดเดียวในโลกของเรา เนื่องจากสิ่งเหล่านี้เป็นตัวแทนแรกของธรรมชาติที่มีชีวิต ร่างกายของพวกเขาจึงมีโครงสร้างดั้งเดิม

เมื่อเวลาผ่านไป โครงสร้างของพวกเขามีความซับซ้อนมากขึ้น แต่จนถึงทุกวันนี้ แบคทีเรียถือเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวดึกดำบรรพ์ที่สุด เป็นที่น่าสนใจที่แบคทีเรียบางชนิดยังคงรักษาลักษณะดั้งเดิมของบรรพบุรุษโบราณเอาไว้ พบได้ในแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในบ่อน้ำพุร้อนกำมะถันและโคลนที่เป็นพิษที่ด้านล่างของอ่างเก็บน้ำ

แบคทีเรียส่วนใหญ่ไม่มีสี มีเพียงไม่กี่สีม่วงหรือสีเขียว แต่อาณานิคมของแบคทีเรียหลายชนิดมีสีสดใสซึ่งเกิดจากการปล่อยสารที่มีสีออกสู่สิ่งแวดล้อมหรือการสร้างเม็ดสีของเซลล์

ผู้ค้นพบโลกแห่งแบคทีเรียคือ Antony Leeuwenhoek นักธรรมชาติวิทยาชาวดัตช์แห่งศตวรรษที่ 17 ผู้สร้างกล้องจุลทรรศน์ขยายภาพที่สมบูรณ์แบบเป็นครั้งแรกซึ่งสามารถขยายวัตถุได้ 160-270 เท่า

แบคทีเรียจัดอยู่ในประเภทโปรคาริโอตและแบ่งออกเป็นอาณาจักรที่แยกจากกัน - แบคทีเรีย

รูปร่าง

แบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตมากมายและหลากหลาย มีรูปร่างแตกต่างกันไป

ชื่อของแบคทีเรีย	รูปร่างของแบคทีเรีย	ภาพแบคทีเรีย
ค็อกซี่		มีลักษณะเป็นลูกบอล
บาซิลลัส		มีลักษณะเป็นแท่ง
วิบริโอ		รูปทรงจุลภาค
สไปริลลัม		เกลียว
สเตรปโตคอคกี้		สายโซ่ค็อกกี้
สแตฟิโลคอคคัส		กลุ่มของ cocci
ดิพโลคอคคัส		แบคทีเรียทรงกลม 2 ตัวอยู่ในแคปซูลเมือกเดียว

วิธีการขนส่ง

ในบรรดาแบคทีเรียนั้นมีรูปแบบเคลื่อนที่และไม่เคลื่อนที่ การเคลื่อนไหวเคลื่อนที่เนื่องจากการหดตัวคล้ายคลื่นหรือด้วยความช่วยเหลือของแฟลเจลลา (เกลียวเกลียวที่บิดเป็นเกลียว) ซึ่งประกอบด้วยโปรตีนพิเศษที่เรียกว่าแฟลเจลลิน อาจมีแฟลเจลลาอย่างน้อยหนึ่งรายการ ในแบคทีเรียบางชนิด พวกมันจะอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งของเซลล์ ส่วนบางชนิดจะอยู่ที่ 2 อันหรือทั่วพื้นผิวทั้งหมด

แต่การเคลื่อนไหวก็มีอยู่ในแบคทีเรียอื่น ๆ อีกมากมายที่ไม่มีแฟลเจลลา ดังนั้นแบคทีเรียที่ปกคลุมด้านนอกด้วยเมือกจึงสามารถเคลื่อนไหวได้

แบคทีเรียในน้ำและในดินบางชนิดที่ไม่มีแฟลเจลลาจะมีแวคิวโอลของก๊าซอยู่ในไซโตพลาสซึม อาจมีแวคิวโอล 40-60 ในเซลล์ แต่ละคนเต็มไปด้วยก๊าซ (น่าจะเป็นไนโตรเจน) ด้วยการควบคุมปริมาณก๊าซในแวคิวโอล แบคทีเรียในน้ำสามารถจมลงในคอลัมน์น้ำหรือลอยขึ้นสู่ผิวน้ำได้ และแบคทีเรียในดินสามารถเคลื่อนที่ในเส้นเลือดฝอยในดินได้

ที่อยู่อาศัย

เนื่องจากความเรียบง่ายของการจัดระเบียบและไม่โอ้อวด แบคทีเรียจึงแพร่หลายในธรรมชาติ แบคทีเรียพบได้ทุกที่: ในหยดน้ำแม้แต่น้ำพุที่บริสุทธิ์ที่สุด ในเมล็ดดิน ในอากาศ บนโขดหิน ในหิมะขั้วโลก ทรายทะเลทราย บนพื้นมหาสมุทร ในน้ำมันที่สกัดจากส่วนลึกที่ยิ่งใหญ่ และแม้แต่ใน น้ำพุร้อนที่มีอุณหภูมิประมาณ 80 องศาเซลเซียส อาศัยอยู่บนพืช ผลไม้ สัตว์ต่างๆ และในมนุษย์ในลำไส้ ช่องปาก แขนขา และบนพื้นผิวของร่างกาย

แบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตที่เล็กที่สุดและมีจำนวนมากที่สุด เนื่องจากมีขนาดเล็ก จึงเจาะเข้าไปในรอยแตก รอยแยก หรือรูพรุนต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย แข็งแกร่งมากและปรับให้เข้ากับสภาพความเป็นอยู่ต่างๆ พวกเขาทนต่อการแห้ง ความเย็นจัด และความร้อนสูงถึง 90°C โดยไม่สูญเสียความสามารถในการอยู่รอด

ในทางปฏิบัติแล้วไม่มีสถานที่ใดบนโลกที่ไม่พบแบคทีเรีย แต่จะมีปริมาณที่แตกต่างกันออกไป สภาพความเป็นอยู่ของแบคทีเรียนั้นแตกต่างกันไป บางชนิดต้องการออกซิเจนในบรรยากาศ บางชนิดไม่ต้องการและสามารถอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจนได้

ในอากาศ: แบคทีเรียลอยขึ้นสู่บรรยากาศชั้นบนได้ไกลถึง 30 กม. และอื่น ๆ.

มีจำนวนมากโดยเฉพาะในดิน ดิน 1 กรัม มีแบคทีเรียนับร้อยล้านตัว

ในน้ำ: ในชั้นผิวน้ำในอ่างเก็บน้ำเปิด แบคทีเรียในน้ำที่เป็นประโยชน์จะดูดซับสารอินทรีย์ที่ตกค้าง

ในสิ่งมีชีวิต: แบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคเข้าสู่ร่างกายจากสภาพแวดล้อมภายนอก แต่ภายใต้สภาวะที่เอื้ออำนวยเท่านั้นที่ทำให้เกิดโรค ซิมไบโอติกอาศัยอยู่ในอวัยวะย่อยอาหาร ช่วยย่อยและดูดซึมอาหาร และสังเคราะห์วิตามิน

โครงสร้างภายนอก

เซลล์แบคทีเรียถูกปกคลุมไปด้วยเปลือกที่มีความหนาแน่นเป็นพิเศษ - ผนังเซลล์ซึ่งทำหน้าที่ป้องกันและรองรับและยังทำให้แบคทีเรียมีรูปร่างที่มีลักษณะเฉพาะถาวรอีกด้วย ผนังเซลล์ของแบคทีเรียมีลักษณะคล้ายกับผนังเซลล์พืช สามารถซึมผ่านได้: สารอาหารจะผ่านเข้าไปในเซลล์ได้อย่างอิสระและผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมจะออกสู่สิ่งแวดล้อม บ่อยครั้งที่แบคทีเรียสร้างชั้นป้องกันเมือกเพิ่มเติมที่ด้านบนของผนังเซลล์ซึ่งก็คือแคปซูล ความหนาของแคปซูลอาจมากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของเซลล์หลายเท่า แต่ก็อาจมีขนาดเล็กมากได้เช่นกัน แคปซูลไม่ใช่ส่วนสำคัญของเซลล์แต่ถูกสร้างขึ้นขึ้นอยู่กับสภาวะที่แบคทีเรียพบตัวเอง ช่วยปกป้องแบคทีเรียไม่ให้แห้ง

บนพื้นผิวของแบคทีเรียบางชนิดจะมีแฟลเจลลายาว (หนึ่ง สอง หรือมาก) หรือวิลลี่บางสั้น ความยาวของแฟลเจลลาอาจมากกว่าขนาดลำตัวของแบคทีเรียหลายเท่า แบคทีเรียเคลื่อนที่ด้วยความช่วยเหลือของแฟลเจลลาและวิลลี่

โครงสร้างภายใน

ภายในเซลล์แบคทีเรียจะมีไซโตพลาสซึมหนาแน่นและเคลื่อนที่ไม่ได้ มีโครงสร้างเป็นชั้นไม่มีแวคิวโอลดังนั้นโปรตีน (เอนไซม์) และสารอาหารสำรองต่าง ๆ จึงอยู่ในสารของไซโตพลาสซึมนั่นเอง เซลล์แบคทีเรียไม่มีนิวเคลียส สารที่มีข้อมูลทางพันธุกรรมจะกระจุกตัวอยู่ที่ส่วนกลางของเซลล์ แบคทีเรีย - กรดนิวคลีอิก - ดีเอ็นเอ แต่สารนี้ไม่ได้ก่อตัวเป็นนิวเคลียส

โครงสร้างภายในของเซลล์แบคทีเรียมีความซับซ้อนและมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง ไซโตพลาสซึมถูกแยกออกจากผนังเซลล์โดยเยื่อหุ้มเซลล์ ในไซโตพลาสซึมมีสารหลักหรือเมทริกซ์ไรโบโซมและโครงสร้างเมมเบรนจำนวนเล็กน้อยที่ทำหน้าที่หลายอย่าง (อะนาล็อกของไมโตคอนเดรีย, เรติเคิลเอนโดพลาสมิก, อุปกรณ์ Golgi) พลาสซึมของเซลล์แบคทีเรียมักประกอบด้วยเม็ดที่มีรูปร่างและขนาดต่างๆ เม็ดอาจประกอบด้วยสารประกอบที่ทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานและคาร์บอน พบหยดไขมันในเซลล์แบคทีเรียด้วย

ในส่วนกลางของเซลล์สารนิวเคลียร์จะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่น - DNA ซึ่งไม่ได้ถูกคั่นด้วยไซโตพลาสซึมด้วยเมมเบรน นี่คืออะนาล็อกของนิวเคลียส - นิวเคลียส นิวคลอยด์ไม่มีเมมเบรน นิวคลีโอลัส หรือชุดโครโมโซม

วิธีการรับประทาน

แบคทีเรียมีวิธีให้อาหารที่แตกต่างกัน ในหมู่พวกเขามีออโตโทรฟและเฮเทอโรโทรฟ ออโตโทรฟเป็นสิ่งมีชีวิตที่สามารถผลิตสารอินทรีย์เพื่อเป็นสารอาหารได้อย่างอิสระ

พืชต้องการไนโตรเจน แต่ไม่สามารถดูดซับไนโตรเจนจากอากาศได้เอง แบคทีเรียบางชนิดรวมโมเลกุลไนโตรเจนในอากาศเข้ากับโมเลกุลอื่น ๆ ส่งผลให้เกิดสารที่มีอยู่ในพืช

แบคทีเรียเหล่านี้สะสมอยู่ในเซลล์ของรากอ่อน ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของรากที่หนาขึ้น เรียกว่าก้อนเนื้อ ก้อนดังกล่าวก่อตัวบนรากของพืชตระกูลถั่วและพืชอื่น ๆ

รากให้คาร์โบไฮเดรตแก่แบคทีเรีย และแบคทีเรียที่รากให้สารที่มีไนโตรเจนซึ่งพืชสามารถดูดซึมได้ การอยู่ร่วมกันของพวกเขาเป็นประโยชน์ร่วมกัน

รากพืชจะหลั่งสารอินทรีย์จำนวนมาก (น้ำตาล กรดอะมิโน และอื่นๆ) ที่แบคทีเรียกินเข้าไป ดังนั้นโดยเฉพาะแบคทีเรียจำนวนมากจึงเกาะตัวอยู่ในชั้นดินที่อยู่รอบราก แบคทีเรียเหล่านี้จะเปลี่ยนเศษซากพืชที่ตายแล้วให้เป็นสารที่มีอยู่ในพืช ชั้นดินนี้เรียกว่าไรโซสเฟียร์

มีสมมติฐานหลายประการเกี่ยวกับการแทรกซึมของแบคทีเรียปมเข้าไปในเนื้อเยื่อราก:

ผ่านความเสียหายต่อเนื้อเยื่อผิวหนังชั้นนอกและเยื่อหุ้มสมอง
ผ่านขนราก
ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์อ่อนเท่านั้น
ขอบคุณแบคทีเรียสหายที่ผลิตเอนไซม์เพคติโนไลติก
เนื่องจากการกระตุ้นการสังเคราะห์กรด B-indoleacetic จากทริปโตเฟน ซึ่งมักพบอยู่ในสารคัดหลั่งของรากพืช

กระบวนการนำแบคทีเรียปมเข้าไปในเนื้อเยื่อรากประกอบด้วยสองขั้นตอน:

การติดเชื้อของขนราก
กระบวนการสร้างปม

ในกรณีส่วนใหญ่ เซลล์ที่บุกรุกจะทวีคูณอย่างแข็งขัน ก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าเส้นติดเชื้อ และในรูปแบบของเส้นดังกล่าว จะเคลื่อนเข้าสู่เนื้อเยื่อพืช แบคทีเรียที่เป็นปมที่โผล่ออกมาจากด้ายที่ติดเชื้อจะยังคงเพิ่มจำนวนในเนื้อเยื่อของโฮสต์

เซลล์พืชที่เต็มไปด้วยเซลล์ของแบคทีเรียที่มีการขยายตัวอย่างรวดเร็วจะเริ่มแบ่งตัวอย่างรวดเร็ว การเชื่อมต่อของปมอ่อนกับรากของพืชตระกูลถั่วนั้นเกิดจากการรวมกลุ่มของเส้นใยหลอดเลือด ในระหว่างการทำงาน ก้อนเนื้อมักจะหนาแน่น เมื่อถึงเวลาที่มีกิจกรรมที่เหมาะสมที่สุด ก้อนจะกลายเป็นสีชมพู (ต้องขอบคุณเม็ดสีเลฮีโมโกลบิน) เฉพาะแบคทีเรียที่มีเลฮีโมโกลบินเท่านั้นที่สามารถตรึงไนโตรเจนได้

แบคทีเรียที่เป็นก้อนกลมสร้างปุ๋ยไนโตรเจนได้หลายสิบหลายร้อยกิโลกรัมต่อเฮกตาร์ของดิน

การเผาผลาญอาหาร

แบคทีเรียแตกต่างกันในการเผาผลาญ ในบางกรณีมันเกิดขึ้นพร้อมกับการมีส่วนร่วมของออกซิเจน บางอย่างเกิดขึ้นโดยไม่มีมัน

แบคทีเรียส่วนใหญ่กินสารอินทรีย์สำเร็จรูป มีเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้น (สีน้ำเงินเขียวหรือไซยาโนแบคทีเรีย) ที่สามารถสร้างสารอินทรีย์จากอนินทรีย์ได้ มีบทบาทสำคัญในการสะสมของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศของโลก

แบคทีเรียดูดซับสารจากภายนอก ฉีกโมเลกุลออกเป็นชิ้น ๆ ประกอบเปลือกของพวกมันจากส่วนเหล่านี้และเติมเต็มเนื้อหา (นี่คือวิธีที่พวกมันเติบโต) และโยนโมเลกุลที่ไม่จำเป็นออกไป เปลือกและเยื่อหุ้มของแบคทีเรียช่วยให้สามารถดูดซับเฉพาะสารที่จำเป็นเท่านั้น

หากเปลือกและเยื่อหุ้มของแบคทีเรียไม่สามารถซึมผ่านได้อย่างสมบูรณ์ ก็จะไม่มีสารใดเข้าไปในเซลล์ได้ หากสารเหล่านั้นซึมผ่านได้ สารในเซลล์ก็จะผสมกับตัวกลางซึ่งเป็นสารละลายที่แบคทีเรียอาศัยอยู่ เพื่อความอยู่รอด แบคทีเรียจำเป็นต้องมีเปลือกที่ช่วยให้สารที่จำเป็นสามารถผ่านไปได้ แต่ไม่ใช่สารที่ไม่จำเป็น

แบคทีเรียดูดซับสารอาหารที่อยู่ใกล้มัน จะเกิดอะไรขึ้นต่อไป? หากสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ (โดยการขยับแฟลเจลลัมหรือดันเมือกกลับ) ก็จะเคลื่อนที่จนกว่าจะพบสารที่จำเป็น

ถ้ามันไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ มันก็จะรอจนกระทั่งการแพร่กระจาย (ความสามารถของโมเลกุลของสารหนึ่งในการแทรกซึมเข้าไปในกลุ่มโมเลกุลของสารอื่น) จะนำโมเลกุลที่จำเป็นเข้าไป

แบคทีเรียร่วมกับจุลินทรีย์กลุ่มอื่นทำหน้าที่ทางเคมีจำนวนมหาศาล โดยการแปลงสารประกอบต่างๆ พวกมันจะได้รับพลังงานและสารอาหารที่จำเป็นต่อชีวิต กระบวนการเมตาบอลิซึม วิธีการรับพลังงาน และความต้องการวัสดุในการสร้างสารในร่างกายมีความหลากหลายในแบคทีเรีย

แบคทีเรียชนิดอื่นๆ ตอบสนองความต้องการทั้งหมดสำหรับคาร์บอนที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ในร่างกาย โดยแทนที่สารประกอบอนินทรีย์ พวกมันถูกเรียกว่าออโตโทรฟ แบคทีเรียออโตโทรฟิกสามารถสังเคราะห์สารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์ได้ ในหมู่พวกเขาคือ:

การสังเคราะห์ทางเคมี

การใช้พลังงานรังสีเป็นสิ่งสำคัญที่สุด แต่ไม่ใช่วิธีเดียวที่จะสร้างอินทรียวัตถุจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ เป็นที่รู้กันว่าแบคทีเรียไม่ได้ใช้แสงแดดเป็นแหล่งพลังงานในการสังเคราะห์ แต่เป็นพลังงานของพันธะเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตระหว่างการออกซิเดชันของสารประกอบอนินทรีย์บางชนิด ได้แก่ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ซัลเฟอร์ แอมโมเนีย ไฮโดรเจน กรดไนตริก สารประกอบเหล็กของ เหล็กและแมงกานีส พวกเขาใช้อินทรียวัตถุที่เกิดจากพลังงานเคมีนี้เพื่อสร้างเซลล์ในร่างกาย ดังนั้นกระบวนการนี้เรียกว่าการสังเคราะห์ทางเคมี

กลุ่มจุลินทรีย์สังเคราะห์ทางเคมีที่สำคัญที่สุดคือแบคทีเรียไนตริไฟอิง แบคทีเรียเหล่านี้อาศัยอยู่ในดินและออกซิไดซ์แอมโมเนียที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของสารอินทรีย์ตกค้างเป็นกรดไนตริก หลังทำปฏิกิริยากับสารประกอบแร่ในดินกลายเป็นเกลือของกรดไนตริก กระบวนการนี้เกิดขึ้นในสองขั้นตอน

แบคทีเรียเหล็กเปลี่ยนเหล็กเป็นเหล็กออกไซด์ เหล็กไฮดรอกไซด์ที่เกิดขึ้นจะเกาะตัวและก่อตัวเป็นแร่เหล็กบึง

จุลินทรีย์บางชนิดมีอยู่เนื่องจากการออกซิเดชันของโมเลกุลไฮโดรเจน ดังนั้นจึงให้วิธีการทางโภชนาการแบบออโตโทรฟิค

คุณลักษณะเฉพาะของแบคทีเรียไฮโดรเจนคือความสามารถในการเปลี่ยนไปสู่วิถีชีวิตแบบเฮเทอโรโทรฟิคเมื่อได้รับสารประกอบอินทรีย์และไม่มีไฮโดรเจน

ดังนั้น chemoautotrophs จึงเป็นออโตโทรฟทั่วไปเนื่องจากพวกมันสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ที่จำเป็นจากสารอนินทรีย์อย่างอิสระและไม่ได้นำพวกมันสำเร็จรูปจากสิ่งมีชีวิตอื่นเช่นเฮเทอโรโทรฟ แบคทีเรียเคมีบำบัดแตกต่างจากพืชโฟโตโทรฟิคตรงที่พวกมันเป็นอิสระจากแสงเป็นแหล่งพลังงาน

การสังเคราะห์ด้วยแสงของแบคทีเรีย

แบคทีเรียกำมะถันที่มีเม็ดสีบางชนิด (สีม่วง, สีเขียว) ซึ่งมีเม็ดสีเฉพาะ - แบคทีเรียคลอโรฟิลล์สามารถดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ได้ด้วยความช่วยเหลือซึ่งทำให้ไฮโดรเจนซัลไฟด์ในร่างกายถูกทำลายและปล่อยอะตอมไฮโดรเจนเพื่อฟื้นฟูสารประกอบที่เกี่ยวข้อง กระบวนการนี้มีอะไรเหมือนกันมากกับการสังเคราะห์ด้วยแสง และแตกต่างตรงที่ในแบคทีเรียสีม่วงและสีเขียว ผู้บริจาคไฮโดรเจนคือไฮโดรเจนซัลไฟด์ (บางครั้งก็เป็นกรดคาร์บอกซิลิก) และในพืชสีเขียวก็คือน้ำ ในทั้งสองอย่างการแยกและการถ่ายโอนไฮโดรเจนเกิดขึ้นเนื่องจากพลังงานของรังสีดวงอาทิตย์ที่ถูกดูดซับ

การสังเคราะห์ด้วยแสงของแบคทีเรียซึ่งเกิดขึ้นโดยไม่มีการปล่อยออกซิเจนเรียกว่าการลดแสง การลดคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยแสงนั้นสัมพันธ์กับการถ่ายโอนไฮโดรเจนไม่ใช่จากน้ำ แต่จากไฮโดรเจนซัลไฟด์:

6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2 О

ความสำคัญทางชีวภาพของการสังเคราะห์ทางเคมีและการสังเคราะห์ด้วยแสงของแบคทีเรียในระดับดาวเคราะห์นั้นค่อนข้างเล็ก มีเพียงแบคทีเรียสังเคราะห์ทางเคมีเท่านั้นที่มีบทบาทสำคัญในกระบวนการหมุนเวียนของกำมะถันในธรรมชาติ ซัลเฟอร์จะถูกดูดซึมโดยพืชสีเขียวในรูปของเกลือของกรดซัลฟิวริกและกลายเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลโปรตีน นอกจากนี้ เมื่อซากพืชและสัตว์ที่ตายแล้วถูกทำลายโดยแบคทีเรียที่เน่าเปื่อย ซัลเฟอร์จะถูกปล่อยออกมาในรูปของไฮโดรเจนซัลไฟด์ ซึ่งถูกออกซิไดซ์โดยแบคทีเรียซัลเฟอร์จนกลายเป็นกำมะถันอิสระ (หรือกรดซัลฟิวริก) ทำให้เกิดซัลไฟต์ในดินที่พืชสามารถเข้าถึงได้ แบคทีเรียเคมีบำบัดและโฟโตออโตโทรฟิคมีความสำคัญในวงจรไนโตรเจนและซัลเฟอร์

การสร้างสปอร์

สปอร์ก่อตัวภายในเซลล์แบคทีเรีย ในระหว่างกระบวนการสร้างสปอร์ เซลล์แบคทีเรียจะผ่านกระบวนการทางชีวเคมีหลายอย่าง ปริมาณน้ำอิสระในนั้นลดลงและกิจกรรมของเอนไซม์ลดลง สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ถึงความต้านทานของสปอร์ต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย (อุณหภูมิสูง ความเข้มข้นของเกลือสูง การแห้ง ฯลฯ) การสร้างสปอร์เป็นลักษณะของแบคทีเรียกลุ่มเล็กๆ เท่านั้น

สปอร์เป็นขั้นตอนเสริมในวงจรชีวิตของแบคทีเรีย การสร้างสปอร์เริ่มต้นจากการขาดสารอาหารหรือการสะสมของผลิตภัณฑ์จากการเผาผลาญเท่านั้น แบคทีเรียในรูปสปอร์สามารถคงอยู่เฉยๆได้เป็นเวลานาน สปอร์ของแบคทีเรียสามารถทนต่อการเดือดเป็นเวลานานและการแช่แข็งที่ยาวนานมาก เมื่อสภาวะเอื้ออำนวยสปอร์จะงอกและมีชีวิตได้ สปอร์ของแบคทีเรียเป็นการปรับตัวเพื่อความอยู่รอดในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย

การสืบพันธุ์

แบคทีเรียสืบพันธุ์โดยการแบ่งเซลล์หนึ่งออกเป็นสองเซลล์ เมื่อถึงขนาดที่กำหนด แบคทีเรียจะแบ่งออกเป็นแบคทีเรียที่เหมือนกันสองตัว จากนั้นพวกมันแต่ละตัวก็เริ่มกินอาหาร เติบโต แบ่งตัว และอื่นๆ

หลังจากการยืดตัวของเซลล์ กะบังตามขวางจะค่อยๆ ก่อตัวขึ้น จากนั้นเซลล์ลูกสาวจะแยกออกจากกัน ในแบคทีเรียหลายชนิด หลังจากแบ่งเซลล์แล้ว ภายใต้เงื่อนไขบางประการ เซลล์ยังคงเชื่อมต่อกันเป็นกลุ่มลักษณะเฉพาะ ในกรณีนี้ ขึ้นอยู่กับทิศทางของระนาบการแบ่งและจำนวนการแบ่ง รูปร่างที่แตกต่างกันจะเกิดขึ้น การสืบพันธุ์โดยการแตกหน่อเกิดขึ้นเป็นข้อยกเว้นในแบคทีเรีย

ภายใต้สภาวะที่เอื้ออำนวย การแบ่งเซลล์ในแบคทีเรียจำนวนมากจะเกิดขึ้นทุกๆ 20-30 นาที ด้วยการแพร่พันธุ์อย่างรวดเร็วเช่นนี้ ลูกของแบคทีเรียหนึ่งตัวใน 5 วันจึงสามารถสร้างมวลที่สามารถเติมเต็มทะเลและมหาสมุทรทั้งหมดได้ การคำนวณอย่างง่ายแสดงให้เห็นว่าสามารถเกิดขึ้นได้ 72 รุ่น (720,000,000,000,000,000,000 เซลล์) ต่อวัน หากแปลงเป็นน้ำหนัก - 4720 ตัน อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นในธรรมชาติ เนื่องจากแบคทีเรียส่วนใหญ่ตายอย่างรวดเร็วภายใต้อิทธิพลของแสงแดด ทำให้แห้ง ขาดอาหาร อุณหภูมิถึง 65-100°C ซึ่งเป็นผลมาจากการต่อสู้ระหว่างสายพันธุ์ เป็นต้น

แบคทีเรีย (1) เมื่อดูดซึมอาหารได้เพียงพอ จะเพิ่มขนาด (2) และเริ่มเตรียมการสืบพันธุ์ (การแบ่งเซลล์) DNA ของมัน (ในแบคทีเรีย โมเลกุล DNA จะถูกปิดอยู่ในวงแหวน) จะเพิ่มเป็นสองเท่า (แบคทีเรียสร้างสำเนาของโมเลกุลนี้) โมเลกุล DNA ทั้งสอง (3,4) พบว่าตัวเองติดอยู่กับผนังของแบคทีเรีย และเมื่อแบคทีเรียยืดออก ก็จะแยกออกจากกัน (5,6) ขั้นแรกนิวคลีโอไทด์จะแบ่งตัว จากนั้นจึงเกิดไซโตพลาสซึม

หลังจากการแยกโมเลกุล DNA ทั้งสองออกจากกัน เกิดการหดตัวบนแบคทีเรีย ซึ่งค่อยๆ แบ่งร่างกายของแบคทีเรียออกเป็นสองส่วน โดยแต่ละส่วนจะมีโมเลกุล DNA (7)

มันเกิดขึ้น (ใน Bacillus subtilis) ที่แบคทีเรียสองตัวเกาะติดกันและมีสะพานเชื่อมระหว่างพวกมัน (1,2)

จัมเปอร์ขนส่ง DNA จากแบคทีเรียหนึ่งไปยังอีกแบคทีเรียหนึ่ง (3) เมื่ออยู่ในแบคทีเรียตัวเดียว โมเลกุล DNA จะพันกัน และเกาะติดกันในบางแห่ง (4) จากนั้นจึงแลกเปลี่ยนส่วนต่างๆ (5)

บทบาทของแบคทีเรียในธรรมชาติ

ไกร์

แบคทีเรียเป็นตัวเชื่อมโยงที่สำคัญที่สุดในวัฏจักรทั่วไปของสารในธรรมชาติ พืชสร้างสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนจากคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และเกลือแร่ในดิน สารเหล่านี้กลับคืนสู่ดินพร้อมกับเชื้อราที่ตายแล้ว พืช และซากสัตว์ แบคทีเรียจะสลายสารที่ซับซ้อนให้กลายเป็นสารง่ายๆ จากนั้นพืชจึงนำไปใช้

แบคทีเรียทำลายสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนของพืชที่ตายแล้วและซากสัตว์ การขับถ่ายของสิ่งมีชีวิตและของเสียต่างๆ แบคทีเรีย saprophytic ที่สลายตัวโดยการกินสารอินทรีย์เหล่านี้จะเปลี่ยนพวกมันให้กลายเป็นฮิวมัส สิ่งเหล่านี้เป็นระเบียบเรียบร้อยของโลกของเรา ดังนั้นแบคทีเรียจึงมีส่วนร่วมในวงจรของสารในธรรมชาติ

การก่อตัวของดิน

เนื่องจากแบคทีเรียกระจายตัวไปเกือบทุกที่และเกิดขึ้นเป็นจำนวนมาก แบคทีเรียจึงกำหนดกระบวนการต่างๆ ที่เกิดขึ้นในธรรมชาติเป็นส่วนใหญ่ ในฤดูใบไม้ร่วงใบไม้ของต้นไม้และพุ่มไม้ร่วงหล่นยอดหญ้าเหนือพื้นดินตายกิ่งเก่าร่วงหล่นและลำต้นของต้นไม้เก่าก็ร่วงหล่นเป็นครั้งคราว ทั้งหมดนี้ค่อยๆ กลายเป็นฮิวมัส ใน 1 ซม.3 ชั้นผิวของดินป่าประกอบด้วยแบคทีเรียในดิน saprophytic หลายร้อยล้านชนิด แบคทีเรียเหล่านี้เปลี่ยนฮิวมัสให้เป็นแร่ธาตุต่างๆ ที่สามารถดูดซึมได้จากดินโดยรากพืช

แบคทีเรียในดินบางชนิดสามารถดูดซับไนโตรเจนจากอากาศเพื่อใช้ในกระบวนการสำคัญได้ แบคทีเรียตรึงไนโตรเจนเหล่านี้อาศัยอยู่อย่างอิสระหรืออาศัยอยู่ที่รากของพืชตระกูลถั่ว เมื่อเจาะรากของพืชตระกูลถั่วแล้วแบคทีเรียเหล่านี้ทำให้เกิดการเจริญเติบโตของเซลล์รากและการก่อตัวของก้อนบนพวกมัน

แบคทีเรียเหล่านี้ผลิตสารประกอบไนโตรเจนที่พืชใช้ แบคทีเรียได้รับคาร์โบไฮเดรตและเกลือแร่จากพืช ดังนั้นจึงมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดระหว่างพืชตระกูลถั่วกับแบคทีเรียที่เป็นปมซึ่งเป็นประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิตทั้งสองและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า symbiosis

ต้องขอบคุณ symbiosis กับแบคทีเรียที่เป็นปมทำให้พืชตระกูลถั่วทำให้ดินมีไนโตรเจนเพิ่มขึ้นซึ่งช่วยเพิ่มผลผลิต

การกระจายตัวในธรรมชาติ

จุลินทรีย์มีอยู่ทั่วไปทุกหนทุกแห่ง ข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวคือหลุมอุกกาบาตของภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่และพื้นที่เล็กๆ ที่ศูนย์กลางของระเบิดปรมาณู ทั้งอุณหภูมิต่ำของทวีปแอนตาร์กติกาหรือกระแสน้ำเดือดของกีย์เซอร์หรือสารละลายเกลืออิ่มตัวในสระน้ำเกลือหรือความร้อนแรงของยอดเขาหรือการฉายรังสีอย่างรุนแรงของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์จะรบกวนการดำรงอยู่และการพัฒนาของจุลินทรีย์ สิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีปฏิสัมพันธ์กับจุลินทรีย์อยู่ตลอดเวลา ซึ่งไม่เพียงแต่เป็นแหล่งกักเก็บเท่านั้น แต่ยังรวมถึงผู้จัดจำหน่ายด้วย จุลินทรีย์เป็นสิ่งมีชีวิตพื้นเมืองในโลกของเรา โดยกระตือรือร้นในการสำรวจพื้นผิวตามธรรมชาติที่น่าทึ่งที่สุด

จุลินทรีย์ในดิน

จำนวนแบคทีเรียในดินมีขนาดใหญ่มาก - หลายร้อยล้านและพันล้านตัวต่อกรัม มีอยู่ในดินมากกว่าในน้ำและอากาศ จำนวนแบคทีเรียทั้งหมดในดินเปลี่ยนแปลงไป จำนวนแบคทีเรียขึ้นอยู่กับชนิดของดิน สภาพของพวกมัน และความลึกของชั้นดิน

บนพื้นผิวของอนุภาคดิน จุลินทรีย์จะอยู่ในไมโครโคโลนีขนาดเล็ก (เซลล์ละ 20-100 เซลล์) พวกมันมักจะพัฒนาตามความหนาของก้อนอินทรียวัตถุ บนรากพืชที่มีชีวิตและกำลังจะตาย ในเส้นเลือดฝอยบาง ๆ และก้อนภายใน

จุลินทรีย์ในดินมีความหลากหลายมาก มีกลุ่มแบคทีเรียทางสรีรวิทยาที่แตกต่างกัน: แบคทีเรียที่เน่าเปื่อย, แบคทีเรียไนตริไฟดิ้ง, แบคทีเรียตรึงไนโตรเจน, แบคทีเรียซัลเฟอร์ ฯลฯ ในหมู่พวกเขามีแอโรบีและแอนแอโรบีสสปอร์และรูปแบบที่ไม่ใช่สปอร์ จุลินทรีย์เป็นปัจจัยหนึ่งในการสร้างดิน

พื้นที่พัฒนาจุลินทรีย์ในดินเป็นบริเวณที่อยู่ติดกับรากของพืชที่มีชีวิต มันถูกเรียกว่าไรโซสเฟียร์และจำนวนจุลินทรีย์ทั้งหมดที่มีอยู่ในนั้นเรียกว่าจุลินทรีย์ไรโซสเฟียร์

จุลินทรีย์ของอ่างเก็บน้ำ

น้ำเป็นสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่จุลินทรีย์พัฒนาขึ้นเป็นจำนวนมาก ส่วนใหญ่จะลงไปในน้ำจากดิน ปัจจัยที่กำหนดจำนวนแบคทีเรียในน้ำและการมีอยู่ของสารอาหารในน้ำ น้ำที่สะอาดที่สุดมาจากบ่อบาดาลและน้ำพุ อ่างเก็บน้ำและแม่น้ำเปิดอุดมไปด้วยแบคทีเรียมาก แบคทีเรียจำนวนมากที่สุดพบได้ในชั้นผิวน้ำใกล้กับชายฝั่งมากขึ้น เมื่อคุณเคลื่อนออกจากชายฝั่งและเพิ่มความลึก จำนวนแบคทีเรียจะลดลง

น้ำสะอาดมีแบคทีเรีย 100-200 ตัวต่อมิลลิลิตร และน้ำเสียมีแบคทีเรีย 100-300,000 ตัวขึ้นไป มีแบคทีเรียจำนวนมากในตะกอนด้านล่าง โดยเฉพาะในชั้นผิวซึ่งแบคทีเรียจะก่อตัวเป็นแผ่นฟิล์ม ฟิล์มนี้มีแบคทีเรียกำมะถันและเหล็กจำนวนมาก ซึ่งจะออกซิไดซ์ไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นกรดซัลฟิวริก และด้วยเหตุนี้จึงป้องกันไม่ให้ปลาตาย มีรูปแบบที่มีสปอร์มากกว่าในตะกอน ในขณะที่รูปแบบที่ไม่มีสปอร์จะมีอิทธิพลเหนือกว่าในน้ำ

ในแง่ขององค์ประกอบของสายพันธุ์ จุลินทรีย์ของน้ำจะคล้ายกับจุลินทรีย์ในดิน แต่ก็มีรูปแบบเฉพาะเช่นกัน โดยการทำลายของเสียต่างๆ ที่ลงไปในน้ำ จุลินทรีย์จะค่อยๆ ดำเนินการที่เรียกว่าการทำให้น้ำบริสุทธิ์ทางชีวภาพ

จุลินทรีย์ในอากาศ

จุลินทรีย์ในอากาศมีจำนวนน้อยกว่าจุลินทรีย์ในดินและน้ำ แบคทีเรียลอยขึ้นไปในอากาศพร้อมกับฝุ่น สามารถคงอยู่ที่นั่นได้ระยะหนึ่ง จากนั้นจึงตกลงบนพื้นผิวโลกและตายเนื่องจากขาดสารอาหารหรือภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลต จำนวนจุลินทรีย์ในอากาศขึ้นอยู่กับพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ ภูมิประเทศ ช่วงเวลาของปี มลพิษจากฝุ่น ฯลฯ ฝุ่นแต่ละจุดเป็นพาหะของจุลินทรีย์ แบคทีเรียส่วนใหญ่อยู่ในอากาศเหนือสถานประกอบการอุตสาหกรรม อากาศในชนบทก็สะอาดขึ้น อากาศที่สะอาดที่สุดอยู่เหนือป่าไม้ ภูเขา และพื้นที่ที่เต็มไปด้วยหิมะ อากาศชั้นบนมีจุลินทรีย์น้อยลง จุลินทรีย์ในอากาศประกอบด้วยแบคทีเรียที่มีเม็ดสีและมีสปอร์จำนวนมาก ซึ่งมีความทนทานต่อรังสีอัลตราไวโอเลตได้ดีกว่าชนิดอื่นๆ

จุลินทรีย์ของร่างกายมนุษย์

ร่างกายมนุษย์แม้จะมีสุขภาพดีอย่างสมบูรณ์ แต่ก็เป็นพาหะของจุลินทรีย์อยู่เสมอ เมื่อร่างกายมนุษย์สัมผัสกับอากาศและดิน จุลินทรีย์ต่างๆ รวมถึงเชื้อโรค (บาดทะยัก แบคทีเรียเนื้อตายเน่าก๊าซ ฯลฯ) จะเกาะอยู่บนเสื้อผ้าและผิวหนัง ส่วนที่สัมผัสบ่อยที่สุดของร่างกายมนุษย์มีการปนเปื้อน พบเชื้อ E. coli และ staphylococci บนมือ ในช่องปากมีจุลินทรีย์มากกว่า 100 ชนิด ปากซึ่งมีอุณหภูมิ ความชื้น และสารอาหารตกค้าง จึงเป็นสภาพแวดล้อมที่ดีเยี่ยมสำหรับการพัฒนาของจุลินทรีย์

กระเพาะอาหารมีปฏิกิริยาเป็นกรด จุลินทรีย์ส่วนใหญ่ในกระเพาะอาหารจึงตาย เริ่มต้นจากลำไส้เล็กปฏิกิริยาจะกลายเป็นด่างเช่น เป็นผลดีต่อจุลินทรีย์ จุลินทรีย์ในลำไส้ใหญ่มีความหลากหลายมาก ผู้ใหญ่แต่ละคนจะขับถ่ายแบคทีเรียประมาณ 18 พันล้านครั้งต่อวัน เช่น บุคคลมากกว่าคนบนโลก

อวัยวะภายในที่ไม่เชื่อมต่อกับสภาพแวดล้อมภายนอก (สมอง หัวใจ ตับ กระเพาะปัสสาวะ ฯลฯ) มักจะปราศจากจุลินทรีย์ จุลินทรีย์จะเข้าสู่อวัยวะเหล่านี้เฉพาะในช่วงที่เจ็บป่วยเท่านั้น

แบคทีเรียในวัฏจักรของสาร

จุลินทรีย์โดยทั่วไปและโดยเฉพาะอย่างยิ่งแบคทีเรียมีบทบาทสำคัญในวัฏจักรที่มีความสำคัญทางชีวภาพของสารบนโลก โดยทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่ไม่สามารถเข้าถึงได้โดยพืชหรือสัตว์โดยสิ้นเชิง ระยะต่างๆ ของวัฏจักรขององค์ประกอบดำเนินไปโดยสิ่งมีชีวิตประเภทต่างๆ การดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตแต่ละกลุ่มขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีขององค์ประกอบที่ดำเนินการโดยกลุ่มอื่น

วัฏจักรไนโตรเจน

การเปลี่ยนแปลงแบบวงจรของสารประกอบไนโตรเจนมีบทบาทสำคัญในการจัดหาไนโตรเจนในรูปแบบที่จำเป็นให้กับสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลที่มีความต้องการทางโภชนาการที่แตกต่างกัน มากกว่า 90% ของการตรึงไนโตรเจนทั้งหมดเกิดจากกิจกรรมการเผาผลาญของแบคทีเรียบางชนิด

วัฏจักรคาร์บอน

การเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพของคาร์บอนอินทรีย์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ ควบคู่ไปกับการลดลงของโมเลกุลออกซิเจน จำเป็นต้องมีกิจกรรมการเผาผลาญร่วมกันของจุลินทรีย์ต่างๆ แบคทีเรียแอโรบิกจำนวนมากทำปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารอินทรีย์โดยสมบูรณ์ ภายใต้สภาวะที่ใช้ออกซิเจน สารประกอบอินทรีย์จะถูกสลายขั้นต้นโดยการหมัก และผลิตภัณฑ์อินทรีย์ขั้นสุดท้ายของการหมักจะถูกออกซิไดซ์เพิ่มเติมโดยการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน หากมีตัวรับไฮโดรเจนอนินทรีย์ (ไนเตรต ซัลเฟต หรือ CO 2 ) อยู่

วัฏจักรซัลเฟอร์

ซัลเฟอร์มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่อยู่ในรูปของซัลเฟตที่ละลายน้ำได้หรือสารประกอบกำมะถันอินทรีย์ที่ลดลง

วัฏจักรเหล็ก

แหล่งน้ำจืดบางแห่งมีเกลือของธาตุเหล็กที่มีความเข้มข้นสูง ในสถานที่ดังกล่าวจุลินทรีย์ในแบคทีเรียโดยเฉพาะจะพัฒนา - แบคทีเรียเหล็กซึ่งออกซิไดซ์ธาตุเหล็กที่ลดลง พวกเขามีส่วนร่วมในการก่อตัวของแร่เหล็กในบึงและแหล่งน้ำที่อุดมไปด้วยเกลือของเหล็ก

แบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตที่เก่าแก่ที่สุด ปรากฏตัวเมื่อประมาณ 3.5 พันล้านปีก่อนใน Archean เป็นเวลาประมาณ 2.5 พันล้านปีที่พวกเขาครองโลก ก่อตัวเป็นชีวมณฑล และมีส่วนร่วมในการก่อตัวของชั้นบรรยากาศออกซิเจน

แบคทีเรียเป็นหนึ่งในสิ่งมีชีวิตที่มีโครงสร้างเรียบง่ายที่สุด (ยกเว้นไวรัส) เชื่อกันว่าเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดแรกที่ปรากฏบนโลก