باکتری هاشکل بسیار ساده ای از زندگی گیاهی است که از یک سلول زنده تشکیل شده است. تولید مثل با تقسیم سلولی انجام می شود. با رسیدن به مرحله بلوغ، باکتری به دو قسمت تقسیم می شود سلول های برابر. به نوبه خود، هر یک از این سلول ها به بلوغ می رسد و همچنین به دو سلول مساوی تقسیم می شود. در شرایط ایده آل باکتریبه بلوغ می رسد و در کمتر از 30-20 دقیقه تولید مثل می کند. با این سرعت تولید مثل، یک باکتری از نظر تئوری می تواند 34 تریلیون فرزند در 24 ساعت تولید کند! خوشبختانه چرخه زندگی باکتری ها نسبتا کوتاه است و از چند دقیقه تا چند ساعت طول می کشد. بنابراین، حتی در شرایط ایده آل نیز نمی توانند با چنین سرعتی تولید مثل کنند.

نرخ رشد و رشد باکتریو سایر میکروارگانیسم ها به شرایط محیطی بستگی دارد. دما، نور، اکسیژن، رطوبت و pH (سطح اسیدیته یا قلیاییت)، همراه با تغذیه، بر سرعت رشد باکتری تأثیر می گذارد. از این میان، دما مورد توجه تکنسین ها و مهندسان است. برای هر نوع باکتری حداقل دمایی وجود دارد که می توانند در آن رشد کنند. در زیر این آستانه، باکتری ها به خواب زمستانی می روند و قادر به تولید مثل نیستند. دقیقاً برای هر کدام یکسان است انواع باکتری هاحداکثر آستانه دما وجود دارد. در دمای بالاتر از این حد، باکتری ها از بین می روند. بین این حدود دمای مطلوبی است که در آن باکتری ها با حداکثر سرعت تکثیر می شوند. دمای مطلوب برای اکثر باکتری هایی که از فضولات حیوانات و بافت های مرده حیوانات و گیاهان (ساپروفیت ها) تغذیه می کنند 24 تا 30 درجه سانتی گراد است. دمای مطلوب برای اکثر باکتری هایی که باعث عفونت و بیماری در میزبان می شوند (باکتری های بیماری زا) حدود 38 درجه سانتی گراد است. در بیشتر موارد، می توانید به میزان قابل توجهی کاهش دهید سرعت رشد باکتری، اگر محیط زیست. در نهایت، انواع مختلفی از باکتری ها وجود دارند که در دمای آب بهترین رشد را دارند، در حالی که سایرین در دمای انجماد رشد می کنند.

علاوه بر موارد فوق

خاستگاه، تکامل، مکان در توسعه حیات روی زمین

باکتری ها به همراه آرکیا از اولین موجودات زنده روی زمین بودند که حدود 3.9-3.5 میلیارد سال پیش ظاهر شدند. روابط تکاملی بین این گروه‌ها هنوز به طور کامل مورد مطالعه قرار نگرفته است. بر زیستگاه های شدید تسلط یافته است. در نهایت، طبق فرضیه سوم، آرکیاها اولین موجودات زنده ای هستند که باکتری ها از آنها منشأ گرفته اند.

یوکاریوت ها در نتیجه همزیستی از سلول های باکتریایی خیلی دیرتر بوجود آمدند: حدود 1.9-1.3 میلیارد سال پیش. تکامل باکتری ها با یک سوگیری فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی مشخص مشخص می شود: با فقر نسبی اشکال زندگی و ساختار اولیه، آنها تقریباً بر تمام فرآیندهای بیوشیمیایی شناخته شده فعلی تسلط یافته اند. بیوسفر پروکاریوتی قبلاً تمام روش‌های موجود برای تبدیل ماده را داشت. یوکاریوت ها با نفوذ به آن، فقط جنبه های کمی عملکرد خود را تغییر دادند، اما نه جنبه های کیفی را در بسیاری از مراحل عناصر، باکتری ها هنوز موقعیت انحصاری خود را حفظ می کنند.

برخی از قدیمی ترین باکتری ها سیانوباکتری ها هستند. در سنگ هایی که 3.5 میلیارد سال پیش تشکیل شده بودند، محصولات فعالیت حیاتی آنها یافت شد - شواهد غیرقابل انکار وجود سیانوباکتری ها به 2.2-2.0 میلیارد سال پیش بازمی گردد. به لطف آنها، اکسیژن در جو شروع به انباشته شدن کرد، که 2 میلیارد سال پیش به غلظت کافی برای شروع تنفس هوازی رسید. سازندهای مشخصه متالوژنیوم هوازی اجباری به این زمان باز می گردد.

ظهور اکسیژن در جو ضربه جدی به باکتری های بی هوازی وارد کرد. آنها یا از بین می روند یا به مناطق عاری از اکسیژن منتقل می شوند. تنوع گونه ای کلی باکتری ها در این زمان کاهش می یابد.

فرض بر این است که به دلیل عدم وجود فرآیند جنسی، تکامل باکتری ها از مکانیسم کاملاً متفاوتی نسبت به یوکاریوت ها پیروی می کند. انتقال افقی ثابت ژن منجر به ابهاماتی در تصویر ارتباطات تکاملی می شود. استخر.

ساختار

اکثریت قریب به اتفاق باکتری ها (به استثنای اکتینومیست ها و سیانوباکتری های رشته ای) تک سلولی هستند. با توجه به شکل سلول ها، آنها می توانند گرد (کوکسی)، میله ای شکل (باسیل، کلستریدیا، سودوموناد)، پیچ خورده (ویبریو، اسپیریلوم، اسپیروکت)، کمتر - ستاره ای، چهار وجهی، مکعبی، C- یا O- باشند. شکل گرفته است. شکل توانایی های باکتری ها مانند چسبیدن به سطح، تحرک و جذب مواد مغذی را تعیین می کند. به عنوان مثال، اشاره شده است که اولیگوتروف ها، یعنی باکتری هایی که با محتوای مواد مغذی کم در محیط زندگی می کنند، تلاش می کنند تا نسبت سطح به حجم را افزایش دهند، به عنوان مثال، از طریق تشکیل برآمدگی ها (به اصطلاح پروستک). ).

از ساختارهای سلولی اجباری، سه مورد متمایز می شود:

• نوکلوئید
• ریبوزوم ها
• غشای سیتوپلاسمی (CPM)

در سمت بیرونی CPM چندین لایه (دیواره سلولی، کپسول، غشای مخاطی)، به نام غشای سلولی، و همچنین ساختارهای سطحی (تاژک، پرز) وجود دارد. CPM و سیتوپلاسم با هم ترکیب می شوند و مفهوم پروتوپلاست را تشکیل می دهند.

ساختار پروتوپلاست

CPM محتویات سلول (سیتوپلاسم) را از محیط خارجی محدود می کند. بخش همگن سیتوپلاسم که حاوی مجموعه ای از RNA محلول، پروتئین ها، محصولات و سوبستراهای واکنش های متابولیکی است، سیتوزول نامیده می شود. قسمت دیگر سیتوپلاسم توسط عناصر ساختاری مختلف نشان داده شده است.

یکی از تفاوت های اصلی بین یک سلول باکتریایی و یک سلول یوکاریوتی، عدم وجود غشای هسته ای و، به بیان دقیق، عدم وجود کلی غشاهای داخل سیتوپلاسمی است که مشتقات CPM نیستند. با این حال، گروه های مختلف پروکاریوت ها (به ویژه اغلب باکتری های گرم مثبت) دارای نفوذ موضعی CPM - مزوزوم ها هستند که عملکردهای مختلفی را در سلول انجام می دهند و آن را به بخش های عملکردی متفاوت تقسیم می کنند. بسیاری از باکتری های فتوسنتزی شبکه توسعه یافته ای از غشاهای فتوسنتزی دارند که از CPM مشتق شده اند. در باکتری‌های بنفش آن‌ها ارتباطی با CPM حفظ کرده‌اند که به راحتی در بخش‌های زیر میکروسکوپ الکترونی قابل تشخیص است. بسته به شرایط و سن فرهنگ، غشاهای فتوسنتزی ساختارهای مختلفی را تشکیل می دهند - وزیکول ها، کروماتوفورها، تیلاکوئیدها.

تمام اطلاعات ژنتیکی لازم برای زندگی باکتری ها در یک DNA (کروموزوم باکتریایی) وجود دارد، اغلب به شکل یک حلقه بسته کووالانسی (کروموزوم های خطی در Streptomyces و Borrelia یافت می شوند). در یک نقطه به CPM متصل می شود و در ساختاری جدا قرار می گیرد، اما توسط غشایی از سیتوپلاسم جدا نمی شود و نوکلوئید نامیده می شود. DNA باز شده بیش از 1 میلی متر طول دارد. کروموزوم باکتریایی معمولاً در یک نسخه ارائه می شود، یعنی تقریباً همه پروکاریوت ها هاپلوئید هستند، اگرچه در شرایط خاص یک سلول می تواند چندین نسخه از کروموزوم خود را داشته باشد و Burkholderia cepacia دارای سه کروموزوم حلقه متفاوت است (طول 3.6، 3.2 و 1.1 میلیون). جفت نوکلئوتیدی). ریبوزوم های پروکاریوت ها نیز با یوکاریوت ها متفاوت هستند و ثابت ته نشینی آن 70 S (80 S در یوکاریوت ها) است.

علاوه بر این ساختارها، آخالهایی از مواد ذخیره نیز ممکن است در سیتوپلاسم وجود داشته باشد.

غشای سلولی و ساختارهای سطحی

دیواره سلولی یک عنصر ساختاری مهم سلول باکتری است، اما ضروری نیست. فرم هایی با دیواره سلولی جزئی یا کاملاً غایب (شکل L) به طور مصنوعی به دست آمد که می توانست در شرایط مطلوب وجود داشته باشد، اما گاهی اوقات توانایی تقسیم را از دست می داد. همچنین یک گروه شناخته شده از باکتری های طبیعی وجود دارد که دیواره سلولی ندارند - مایکوپلاسما.

در باکتری ها، دو نوع اصلی ساختار دیواره سلولی، مشخصه گونه های گرم مثبت و گرم منفی وجود دارد.

دیواره سلولی باکتری های گرم مثبت یک لایه همگن به ضخامت 80-20 نانومتر است که عمدتاً از پپتیدوگلیکان با مقدار کمتری اسیدهای تیکوئیک و مقدار کمی پلی ساکارید، پروتئین و لیپید (به اصطلاح لیپوپلی ساکارید) ساخته شده است. دیواره سلولی دارای منافذی به قطر 1-6 نانومتر است که باعث نفوذپذیری آن در برابر تعدادی از مولکول ها می شود.

در باکتری های گرم منفی، لایه پپتیدوگلیکان به طور آزاد در مجاورت CPM قرار دارد و ضخامت آن تنها 2-3 نانومتر است. توسط یک غشای بیرونی احاطه شده است که به عنوان یک قاعده دارای شکل ناهموار و منحنی است. بین CPM، لایه پپتیدوگلیکان و غشای خارجی فضایی به نام فضای پری پلاسمیک وجود دارد که با محلولی پر شده است که شامل پروتئین های حمل و نقل و آنزیم ها است.

در خارج از دیواره سلولی ممکن است یک کپسول وجود داشته باشد - یک لایه آمورف که ارتباط با دیوار را حفظ می کند. لایه های مخاطی هیچ ارتباطی با سلول ندارند و به راحتی جدا می شوند، در حالی که پوشش ها بی شکل نیستند، اما ساختار ظریفی دارند. با این حال، بین این سه حالت ایده‌آل‌شده، شکل‌های انتقالی زیادی وجود دارد.

می‌تواند از 0 تا 1000 تاژک باکتریایی وجود داشته باشد. گزینه‌های احتمالی شامل چیدمان یک تاژک در یک قطب (تک‌قطبی تک‌قطبی)، دسته‌ای از تاژک‌ها در یک (تاژک‌دار پری‌تریک تک‌قطبی یا لوفوتریشیال) یا دو قطب (تاژک‌های دوقطبی پری‌تریک یا آمفی‌تریشیال) است. و همچنین تاژک های متعدد در تمام سطح سلول (پریتریک). ضخامت تاژک 10-20 نانومتر، طول - 3-15 میکرومتر است. چرخش آن در خلاف جهت عقربه های ساعت با فرکانس 40-60 rps انجام می شود.

علاوه بر تاژک، در میان ساختارهای سطحی باکتری ها باید به پرزها اشاره کرد. آنها نازک‌تر از تاژک هستند (قطر 5-10 نانومتر، طول تا 2 میکرومتر) و برای اتصال باکتری‌ها به بستر، شرکت در متابولیت‌ها، و پرزهای ویژه - F-pili - ساختارهای نخ مانند، نازک‌تر و کوتاه‌تر ضروری هستند. 3-10 نانومتر x 0، 3-10 میکرومتر) نسبت به تاژک - برای سلول اهداکننده برای انتقال DNA به گیرنده در طول کونژوگه لازم است.

ابعاد

اندازه متوسط ​​باکتری ها 0.5-5 میکرون است. به عنوان مثال، اشریشیا کلی دارای ابعاد 0.3-1 در 1-6 میکرون، استافیلوکوکوس اورئوس دارای قطر 0.5-1 میکرون، Bacillus subtilis 0.75 در 2-3 میکرون است. بزرگترین باکتری شناخته شده Thiomargarita namibiensis است که اندازه آن به 750 میکرون (0.75 میلی متر) می رسد. دوم Epulopiscium fishelsoni است که قطر آن 80 میکرون و طول آن تا 700 میکرون است و در دستگاه گوارش ماهی جراحی Acanthurus nigrofuscus زندگی می کند. اندازه های آکروماتیوم oxaliferum 33 در 100 میکرون، Beggiatoa alba - 10 در 50 میکرون است. اسپیروکت ها می توانند تا 250 میکرومتر طول با ضخامت 0.7 میکرومتر رشد کنند. در عین حال، باکتری ها شامل کوچکترین موجودات با ساختار سلولی می شوند. اندازه مایکوپلاسما مایکوئیدس 0.1-0.25 میکرون است که شبیه به اندازه ویروس های بزرگ مانند موزاییک تنباکو، آبله گاوی یا آنفولانزا است. طبق محاسبات نظری، یک سلول کروی با قطر کمتر از 0.15-0.20 میکرون قادر به تولید مثل مستقل نیست، زیرا از نظر فیزیکی حاوی تمام پلیمرها و ساختارهای زیستی لازم در مقادیر کافی نیست.

با این حال، نانو باکتری‌هایی توصیف شده‌اند که کوچک‌تر از اندازه «قابل قبول» هستند و بسیار متفاوت از باکتری‌های معمولی هستند. آنها، بر خلاف ویروس ها، قادر به رشد و تولید مثل مستقل هستند (بسیار کند). آنها تاکنون کمی مورد مطالعه قرار گرفته اند، ماهیت زنده آنها زیر سوال رفته است.

با افزایش خطی شعاع سلول، سطح آن به نسبت مربع شعاع و حجم آن به نسبت مکعب افزایش می یابد، بنابراین در موجودات کوچک نسبت سطح به حجم بیشتر از موجودات بزرگتر است. که برای اولی به معنای تبادل فعال تر مواد با محیط است. فعالیت متابولیک، اندازه گیری شده توسط شاخص های مختلف، در واحد زیست توده در اشکال کوچک بیشتر از شکل های بزرگ است. بنابراین، اندازه‌های کوچک حتی برای میکروارگانیسم‌ها به باکتری‌ها و باستانی‌ها در سرعت رشد و تولیدمثل در مقایسه با یوکاریوت‌های پیچیده‌تر مزایایی می‌دهد و نقش مهم اکولوژیکی آنها را تعیین می‌کند.

چند سلولی در باکتری ها

اشکال تک سلولی بدون توجه به سلول های همسایه قادر به انجام تمام عملکردهای ذاتی بدن هستند. بسیاری از پروکاریوت های تک سلولی تمایل به تشکیل پروکاریوت های سلولی دارند که اغلب توسط مخاطی که ترشح می کنند در کنار هم نگه داشته می شوند. بیشتر اوقات، این فقط یک ارتباط تصادفی از ارگانیسم های فردی است، اما در برخی موارد، یک ارتباط موقت با اجرای یک عملکرد خاص همراه است، به عنوان مثال، تشکیل اجسام بارده توسط میکسوباکتری ها باعث ایجاد کیست می شود، اگرچه فردی سلول ها قادر به تشکیل آنها نیستند. چنین پدیده هایی همراه با تشکیل سلول های تمایز یافته از نظر مورفولوژیکی و عملکردی توسط یوباکتری های تک سلولی، پیش نیازهای لازم برای ظهور چند سلولی واقعی در آنها هستند.

یک موجود چند سلولی باید شرایط زیر را داشته باشد:

• سلول های آن باید جمع شوند،
• باید بین سلول ها تقسیم بندی وجود داشته باشد،
• باید بین سلول های انباشته شده، تماس های خاص پایدار برقرار شود.

چند سلولی بودن در پروکاریوت ها شناخته شده است. در سیانوباکتری های رشته ای، ساختارهایی در دیواره سلولی توصیف شده است که تماس بین دو سلول همسایه - میکروپلاسمودسماتا را تضمین می کند. امکان تبادل بین سلول های ماده (رنگ) و انرژی (جزء الکتریکی پتانسیل گذرنده) نشان داده شده است. برخی از سیانوباکتری‌های رشته‌ای، علاوه بر سلول‌های رویشی معمولی، حاوی سلول‌های متمایز عملکردی هستند: آکینت‌ها و هتروسیست‌ها. دومی تثبیت نیتروژن را انجام می دهد و به شدت متابولیت ها را با سلول های رویشی مبادله می کند.

تولید مثل باکتری ها

برخی از باکتری ها فرآیند جنسی ندارند و تنها با شکافت عرضی دوتایی برابر یا جوانه زدن تکثیر می شوند. برای یک گروه از سیانوباکترهای تک سلولی، شکافت چندگانه (مجموعه ای از شکافت های دوتایی متوالی سریع که منجر به تشکیل 4 تا 1024 سلول جدید می شود) توصیف شده است. برای اطمینان از انعطاف پذیری ژنوتیپ لازم برای تکامل و سازگاری با یک محیط در حال تغییر، آنها مکانیسم های دیگری دارند.

هنگام تقسیم، اکثر باکتری های گرم مثبت و سیانوباکتری های رشته ای یک سپتوم عرضی را از محیط به مرکز با مشارکت مزوزوم ها سنتز می کنند. باکتری های گرم منفی با انقباض تقسیم می شوند: در محل تقسیم، انحنای به سمت داخل CPM و دیواره سلولی به تدریج افزایش می یابد. هنگام جوانه زدن، یک جوانه تشکیل می شود و در یکی از قطب های سلول مادر رشد می کند، سلول مادر علائم پیری را نشان می دهد و معمولاً نمی تواند بیش از 4 سلول دختر تولید کند. جوانه زدن در گروه‌های مختلف باکتری اتفاق می‌افتد و احتمالاً چندین بار در طول سیر تکامل ایجاد شده است.

باکتری ها نیز تولید مثل جنسی را نشان می دهند، اما در ابتدایی ترین شکل. تولید مثل جنسی باکتری ها با تولید مثل جنسی یوکاریوت ها متفاوت است، زیرا باکتری ها گامت تشکیل نمی دهند و تحت همجوشی سلولی قرار نمی گیرند. اما مهمترین اتفاق تولید مثل جنسی یعنی تبادل مواد ژنتیکی نیز در این مورد رخ می دهد. این فرآیند نوترکیبی ژنتیکی نامیده می شود. برخی از DNA (به ندرت تمام DNA) از سلول اهداکننده به سلول گیرنده که DNA آن از نظر ژنتیکی با DNA اهداکننده متفاوت است، منتقل می شود. در این حالت DNA منتقل شده جایگزین بخشی از DNA گیرنده می شود. فرآیند جایگزینی DNA شامل آنزیم هایی است که رشته های DNA را شکافته و دوباره به هم می پیوندند. این باعث تولید DNA می شود که حاوی ژن های هر دو سلول والد است. به این DNA نوترکیب می گویند. در نتاج یا نوترکیب ها، تنوع مشخصی در صفات ناشی از جابجایی ژن وجود دارد. این تنوع صفات برای تکامل بسیار مهم است و مزیت اصلی تولید مثل جنسی است. 3 روش شناخته شده برای به دست آوردن نوترکیب ها وجود دارد. اینها - به ترتیب کشف آنها - تبدیل، صرف و تبدیل هستند.

برای درک اهمیت باکتری ها کافی است بدانید که آنها تقریباً 3.5 میلیارد سال پیش پدید آمدند و این باکتری ها هستند که محلول هایی از مواد مغذی را تهیه می کنند که هم حیوانات و هم گیاهان را تغذیه می کند!

باکتری، گروه بزرگی از میکروارگانیسم های تک سلولی که با عدم وجود هسته سلولی احاطه شده توسط یک غشاء مشخص می شود. در عین حال، ماده ژنتیکی باکتری (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید یا DNA) مکان بسیار خاصی را در سلول اشغال می کند - منطقه ای به نام نوکلوئید. ارگانیسم هایی با چنین ساختار سلولی پروکاریوت ها ("پیش هسته ای") نامیده می شوند ، بر خلاف سایرین - یوکاریوت ها ("واقعی هسته ای") که DNA آنها در هسته ای قرار دارد که توسط یک پوسته احاطه شده است.

باکتری ها که قبلاً گیاهان میکروسکوپی در نظر گرفته می شدند، اکنون در پادشاهی مستقل Monera - یکی از پنج موجود در سیستم طبقه بندی فعلی، همراه با گیاهان، حیوانات، قارچ ها و پروتیست ها طبقه بندی می شوند.

شواهد فسیلی

احتمالاً باکتری ها قدیمی ترین گروه موجودات شناخته شده هستند. سازه های سنگی لایه ای - استروماتولیت ها - در برخی موارد به ابتدای آرکئوزوئیک (آرکئن)، یعنی. ظهور 3.5 میلیارد سال پیش، نتیجه فعالیت حیاتی باکتری ها، معمولا فتوسنتز، به اصطلاح است. جلبک سبز آبی رنگ.

ساختارهای مشابه (فیلم‌های باکتری آغشته به کربنات‌ها) امروزه نیز عمدتاً در سواحل استرالیا، باهاما، در کالیفرنیا و خلیج‌فارس تشکیل می‌شوند، اما نسبتاً نادر هستند و به اندازه‌های بزرگ نمی‌رسند، زیرا موجودات گیاه‌خوار، مانند گاستروپودها. ، از آنها تغذیه کنید.

امروزه، استروماتولیت‌ها عمدتاً در جایی رشد می‌کنند که این حیوانات به دلیل شوری زیاد آب یا به دلایل دیگر وجود ندارند، اما قبل از ظهور اشکال گیاه‌خوار در طول تکامل، می‌توانستند به اندازه‌های عظیمی برسند که عنصر ضروری آب کم‌عمق اقیانوسی را تشکیل می‌دهند که قابل مقایسه با مدرن است. صخره های مرجانی.

در برخی از سنگ‌های باستانی، کره‌های ذغالی کوچکی یافت شده است که گمان می‌رود بقایای باکتری‌ها نیز باشد. اولین هسته ای ها، یعنی. سلول های یوکاریوتی، تقریباً 1.4 میلیارد سال پیش از باکتری تکامل یافته اند.

بوم شناسی.

باکتری‌ها در خاک، در کف دریاچه‌ها و اقیانوس‌ها به وفور یافت می‌شوند – در هر جایی که مواد آلی جمع می‌شوند. آنها در سرما، زمانی که دماسنج درست بالای صفر است و در چشمه های اسیدی داغ با دمای بالای 90 درجه سانتیگراد زندگی می کنند.

برخی از باکتری ها محیط های با شوری بسیار بالا را تحمل می کنند. به ویژه، آنها تنها موجوداتی هستند که در دریای مرده یافت می شوند. در جو، آنها در قطرات آب وجود دارند و فراوانی آنها در آنجا معمولاً با غبارآلود بودن هوا مرتبط است.

بنابراین، در شهرها، آب باران حاوی باکتری بسیار بیشتری نسبت به مناطق روستایی است. تعداد کمی از آنها در هوای سرد کوه های مرتفع و مناطق قطبی وجود دارد، با این حال، آنها حتی در لایه پایینی استراتوسفر در ارتفاع 8 کیلومتری یافت می شوند.

دستگاه گوارش حیوانات پر از باکتری (معمولاً بی ضرر) است. آزمایشات نشان داده است که آنها برای زندگی بیشتر گونه ها ضروری نیستند، اگرچه می توانند برخی از ویتامین ها را سنتز کنند.

اما در نشخوارکنندگان (گاو، آنتلوپ، گوسفند) و بسیاری از موریانه ها در هضم غذای گیاهی نقش دارند. بعلاوه، سیستم ایمنی حیوانی که در شرایط استریل بزرگ شده است، به دلیل عدم تحریک باکتریایی به طور معمول رشد نمی کند. "فلور" باکتریایی طبیعی روده نیز برای سرکوب میکروارگانیسم های مضر وارد شده به روده مهم است.

ساختار و فعالیت حیاتی باکتری ها

باکتری ها بسیار کوچکتر از سلول های گیاهان و جانوران چند سلولی هستند. ضخامت آنها معمولاً 0.5-2.0 میکرومتر و طول آنها 1.0-8.0 میکرومتر است.

برخی از اشکال در وضوح میکروسکوپ های نوری استاندارد (تقریباً 0.3 میکرومتر) به سختی قابل مشاهده هستند، اما گونه هایی با طول بیش از 10 میکرومتر و عرضی که فراتر از حد مشخص شده است نیز شناخته شده اند و تعدادی از باکتری های بسیار نازک می توانند طول بیش از 50 میکرومتر

روی سطح مربوط به نقطه مشخص شده با مداد، یک چهارم میلیون نماینده متوسط ​​​​از این پادشاهی قرار می گیرند.

ساختار.

بر اساس ویژگی های مورفولوژیکی آنها، گروه های زیر از باکتری ها متمایز می شوند: کوکسی ها (کم و بیش کروی)، باسیل ها (میله ها یا استوانه هایی با انتهای گرد)، اسپیریل ها (مارپیچ های سفت و سخت) و اسپیروکت ها (شکل های موی نازک و انعطاف پذیر). برخی از نویسندگان تمایل دارند دو گروه آخر را در یک گروه ترکیب کنند - اسپیرلا.

پروکاریوت ها با یوکاریوت ها عمدتاً در غیاب هسته تشکیل شده و حضور معمولی تنها یک کروموزوم - یک مولکول DNA دایره ای بسیار طولانی که در یک نقطه به غشای سلولی متصل است، متفاوت هستند.

پروکاریوت ها همچنین اندامک های درون سلولی محصور در غشاء به نام میتوکندری و کلروپلاست ندارند. در یوکاریوت ها، میتوکندری ها در طول تنفس انرژی تولید می کنند و فتوسنتز در کلروپلاست ها اتفاق می افتد (همچنین به CELL مراجعه کنید). در پروکاریوت ها، کل سلول (و در درجه اول غشای سلولی) عملکرد میتوکندری را به عهده می گیرد و در اشکال فتوسنتزی نیز عملکرد کلروپلاست را به عهده می گیرد.

مانند یوکاریوت ها، در داخل باکتری ها ساختارهای نوکلئوپروتئین کوچکی وجود دارد - ریبوزوم ها، که برای سنتز پروتئین ضروری هستند، اما آنها با هیچ غشایی مرتبط نیستند. با استثنائات بسیار کمی، باکتری ها قادر به سنتز استرول ها، اجزای مهم غشای سلولی یوکاریوتی نیستند.

در خارج از غشای سلولی، بیشتر باکتری ها با دیواره سلولی پوشیده شده اند، که تا حدودی یادآور دیواره سلولزی سلول های گیاهی است، اما از پلیمرهای دیگر تشکیل شده است (آنها نه تنها کربوهیدرات ها، بلکه اسیدهای آمینه و مواد مخصوص باکتری را نیز شامل می شوند).

این غشاء از ترکیدن سلول باکتری در هنگام ورود آب از طریق اسمز به آن جلوگیری می کند. در بالای دیواره سلولی اغلب یک کپسول مخاطی محافظ قرار دارد.

بسیاری از باکتری ها مجهز به تاژک هستند که با آن به طور فعال شنا می کنند. ساختار تاژک های باکتریایی ساده تر و تا حدودی متفاوت از ساختارهای مشابه یوکاریوت ها است.

عملکردها و رفتارهای حسی

بسیاری از باکتری ها دارای گیرنده های شیمیایی هستند که تغییرات اسیدی محیط و غلظت مواد مختلف مانند قندها، اسیدهای آمینه، اکسیژن و دی اکسید کربن را تشخیص می دهند.

هر ماده دارای نوع خاص خود از چنین گیرنده های "چشایی" است و از دست دادن یکی از آنها در نتیجه جهش منجر به "کوری چشایی" جزئی می شود.

بسیاری از باکتری های متحرک نیز به نوسانات دما پاسخ می دهند و گونه های فتوسنتزی به تغییرات شدت نور پاسخ می دهند.

برخی از باکتری ها جهت خطوط میدان مغناطیسی از جمله میدان مغناطیسی زمین را با کمک ذرات مگنتیت (سنگ آهن مغناطیسی - Fe 3 O 4) موجود در سلول های خود درک می کنند.

در آب، باکتری ها از این توانایی برای شنا کردن در امتداد خطوط نیرو در جستجوی یک محیط مساعد استفاده می کنند.

رفلکس های شرطی شده در باکتری ها ناشناخته هستند، اما نوع خاصی از حافظه اولیه دارند. در حین شنا، شدت درک شده از محرک را با مقدار قبلی آن مقایسه می کنند، یعنی. بزرگتر یا کوچکتر شدن آن را تعیین کنید و بر این اساس جهت حرکت را حفظ کنید یا آن را تغییر دهید.

من از همه دعوت می کنم که صحبت کنند

تاریخچه مطالعه

پایه های میکروبیولوژی عمومی و مطالعه نقش باکتری ها در طبیعت توسط Beijerinck، Martinus Willem و Vinogradsky، Sergei Nikolaevich گذاشته شد.

مطالعه ساختار سلول های باکتریایی با اختراع میکروسکوپ الکترونی در دهه 1930 آغاز شد. در سال 1937، E. Chatton پیشنهاد کرد که همه موجودات را بر اساس نوع ساختار سلولی به پروکاریوت ها و یوکاریوت ها تقسیم کنند و در سال 1961 Steinier و Van Niel سرانجام این تقسیم را رسمی کردند. توسعه زیست شناسی مولکولی منجر به کشف K. Woese در سال 1977 از تفاوت های اساسی بین خود پروکاریوت ها شد: بین باکتری ها و باستانی ها.

ساختار

اکثریت قریب به اتفاق باکتری ها (به استثنای اکتینومیست ها و سیانوباکتری های رشته ای) تک سلولی هستند. با توجه به شکل سلول ها، آنها می توانند گرد (کوکسی)، میله ای شکل (باسیل، کلستریدیا، سودوموناد)، پیچ خورده (ویبریو، اسپیریل، اسپیروکت)، کمتر - ستاره ای، چهار وجهی، مکعبی، C- یا O- باشند. شکل گرفته است. شکل توانایی های باکتری ها مانند چسبیدن به سطح، تحرک و جذب مواد مغذی را تعیین می کند. به عنوان مثال، اشاره شده است که اولیگوتروف ها، یعنی باکتری هایی که با محتوای مواد مغذی کم در محیط زندگی می کنند، تلاش می کنند تا نسبت سطح به حجم را افزایش دهند، به عنوان مثال، از طریق تشکیل برآمدگی ها (به اصطلاح پروستک). ).

از ساختارهای سلولی اجباری، سه مورد متمایز می شود:

در قسمت بیرونی CPM چندین لایه (دیواره سلولی، کپسول، غشای مخاطی) وجود دارد که به نام غشای سلولی، و ساختارهای سطحی(تاژک، پرز). CPM و سیتوپلاسم با هم در مفهوم ترکیب می شوند پروتوپلاست.

ساختار پروتوپلاست

CPM محتویات سلول (سیتوپلاسم) را از محیط خارجی محدود می کند. بخش همگن سیتوپلاسم حاوی مجموعه ای از RNA محلول، پروتئین ها، محصولات و سوبستراهای واکنش های متابولیکی نامیده می شود. سیتوزول. قسمت دیگر سیتوپلاسم توسط عناصر ساختاری مختلف نشان داده شده است.

تمام اطلاعات ژنتیکی لازم برای زندگی باکتری ها در یک DNA (کروموزوم باکتریایی) وجود دارد که اغلب به شکل یک حلقه بسته کووالانسی است (کروموزوم های خطی در استرپتومایسسو بورلیا). در یک نقطه به CPM متصل می شود و در یک ساختار جدا شده قرار می گیرد، اما توسط غشایی از سیتوپلاسم جدا نمی شود و به نام نوکلوئید. DNA باز شده بیش از 1 میلی متر طول دارد. کروموزوم باکتریایی معمولاً در یک نسخه ارائه می شود، یعنی تقریباً همه پروکاریوت ها هاپلوئید هستند، اگرچه در شرایط خاصی یک سلول می تواند چندین نسخه از کروموزوم خود را در خود داشته باشد. Burkholderia cepaciaدارای سه کروموزوم دایره ای مختلف (طول 3.6، 3.2 و 1.1 میلیون جفت باز). ریبوزوم های پروکاریوت ها نیز با یوکاریوت ها متفاوت هستند و ثابت ته نشینی آن 70 S (80 S در یوکاریوت ها) است.

علاوه بر این ساختارها، آخالهایی از مواد ذخیره نیز ممکن است در سیتوپلاسم وجود داشته باشد.

غشای سلولی و ساختارهای سطحی

در باکتری ها، دو نوع اصلی ساختار دیواره سلولی، مشخصه گونه های گرم مثبت و گرم منفی وجود دارد.

دیواره سلولی باکتری های گرم مثبت یک لایه همگن به ضخامت 80-20 نانومتر است که عمدتاً از پپتیدوگلیکان با مقدار کمتری اسیدهای تیکوئیک و مقدار کمی پلی ساکارید، پروتئین و لیپید (به اصطلاح لیپوپلی ساکارید) ساخته شده است. دیواره سلولی دارای منافذی به قطر 1-6 نانومتر است که باعث نفوذپذیری آن در برابر تعدادی از مولکول ها می شود.

در باکتری های گرم منفی، لایه پپتیدوگلیکان به طور آزاد در مجاورت CPM قرار دارد و ضخامت آن تنها 2-3 نانومتر است. توسط یک غشای بیرونی احاطه شده است که به عنوان یک قاعده دارای شکل ناهموار و منحنی است. بین CPM، لایه پپتیدوگلیکان و غشای خارجی فضایی به نام وجود دارد. پری پلاسمیکو با محلولی شامل پروتئین های حمل و نقل و آنزیم ها پر شده است.

در خارج از دیواره سلولی ممکن است یک کپسول وجود داشته باشد - یک لایه آمورف که ارتباط با دیوار را حفظ می کند. لایه های مخاطی هیچ ارتباطی با سلول ندارند و به راحتی جدا می شوند، در حالی که پوشش ها بی شکل نیستند، اما ساختار ظریفی دارند. با این حال، بین این سه حالت ایده‌آل‌شده، شکل‌های انتقالی زیادی وجود دارد.

ابعاد

اندازه متوسط ​​باکتری ها است 0.5-5 میکرون. وزن - 4⋅10-13 گرم. اشریشیا کولیبه عنوان مثال دارای ابعاد 0.3-1 در 1-6 میکرون است. استافیلوکوکوس اورئوس- قطر 0.5-1 میکرون، Bacillus-subtilis- 0.75 در 2-3 میکرون. بزرگترین باکتری شناخته شده است Thiomargarita-namibiensis، به اندازه 750 میکرون (0.75 میلی متر) می رسد. دومی است Epulopiscium-fishelsoniدارای قطر 80 میکرون و طول تا 700 میکرون و زندگی در دستگاه گوارش ماهیان جراحی Acanthurus nigrofuscus. آکروماتیوم اگزالیفرومبه ابعاد 33 در 100 میکرون می رسد، بگیاتوآ آلبا- 10 در 50 میکرون. اسپیروکت ها می توانند تا 250 میکرومتر طول با ضخامت 0.7 میکرومتر رشد کنند. در عین حال، باکتری ها شامل کوچکترین موجودات با ساختار سلولی می شوند. مایکوپلاسما-مایکوئیدهادارای اندازه 0.1-0.25 میکرون است که با اندازه ویروس های بزرگ، به عنوان مثال، موزاییک تنباکو، آبله گاوی یا آنفولانزا مطابقت دارد. طبق محاسبات نظری، یک سلول کروی با قطر کمتر از 0.15-0.20 میکرون قادر به تولید مثل مستقل نیست، زیرا از نظر فیزیکی نمی تواند تمام بیوپلیمرها و ساختارهای لازم را در مقادیر کافی در خود جای دهد.

با افزایش خطی شعاع سلول، سطح آن به نسبت مربع شعاع و حجم آن به نسبت مکعب افزایش می یابد، بنابراین در موجودات کوچک نسبت سطح به حجم بیشتر از موجودات بزرگتر است. که برای اولی به معنای تبادل فعال تر مواد با محیط است. فعالیت متابولیک، اندازه گیری شده توسط شاخص های مختلف، در واحد زیست توده در اشکال کوچک بیشتر از شکل های بزرگ است. بنابراین، اندازه‌های کوچک حتی برای میکروارگانیسم‌ها به باکتری‌ها و باستانی‌ها در سرعت رشد و تولیدمثل در مقایسه با یوکاریوت‌های پیچیده‌تر مزایایی می‌دهد و نقش مهم اکولوژیکی آنها را تعیین می‌کند.

چند سلولی در باکتری ها

یک موجود چند سلولی باید شرایط زیر را داشته باشد:

• سلول های آن باید جمع شوند،
• باید بین سلول ها تقسیم بندی وجود داشته باشد،
• باید بین سلول های انباشته شده، تماس های خاص پایدار برقرار شود.

چند سلولی بودن در پروکاریوت ها شناخته شده است. در سیانوباکتری های رشته ای، ساختارهایی در دیواره سلولی توصیف شده است که تماس بین دو سلول همسایه را تضمین می کند - میکروپلاسمودسمات. امکان تبادل بین سلول های ماده (رنگ) و انرژی (جزء الکتریکی پتانسیل گذرنده) نشان داده شده است. برخی از سیانوباکتری‌های رشته‌ای، علاوه بر سلول‌های رویشی معمولی، دارای سلول‌هایی هستند که از نظر عملکردی تمایز یافته‌اند: آکینت‌ها و هتروسیست‌ها. دومی تثبیت نیتروژن را انجام می دهد و به شدت متابولیت ها را با سلول های رویشی مبادله می کند.

الگوهای حرکتی و تحریک پذیری

بسیاری از باکتری ها متحرک هستند. چندین نوع حرکت باکتری اساساً متفاوت وجود دارد. رایج ترین حرکت با کمک تاژک ها است: باکتری های منفرد و انجمن های باکتریایی (ازدحام). یک مورد خاص از این نیز حرکت اسپیروکت‌ها است که به لطف رشته‌های محوری، شبیه به تاژک‌ها، اما در پری پلاسم قرار دارند، می‌چرخند. نوع دیگر حرکت، سر خوردن باکتری های بدون تاژک بر روی سطح محیط جامد و حرکت در آب باکتری های تاژک دار از جنس است. سینکوکوکوس. مکانیسم آن هنوز به خوبی شناخته نشده است. فرض بر این است که شامل ترشح موکوس (فشار سلول) و رشته های فیبریلار واقع در دیواره سلولی است که باعث ایجاد "موج جاری" در امتداد سطح سلول می شود. در نهایت، باکتری ها می توانند شناور شوند و در مایعات غوطه ور شوند، چگالی آنها را تغییر دهند، با گازها پر شوند یا آئروسوم ها را خالی کنند.

باکتری ها به طور فعال در جهت تعیین شده توسط محرک های خاص حرکت می کنند. به این پدیده تاکسی می گویند. کموتاکسی، آئروتاکسی، فوتوتاکسی و غیره وجود دارد.

متابولیسم

متابولیسم سازنده

به استثنای برخی نقاط خاص، مسیرهای بیوشیمیایی که از طریق آنها سنتز پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها و نوکلئوتیدها در باکتری ها انجام می شود، مشابه مسیرهای موجود در سایر موجودات است. با این حال، آنها در تعداد گزینه های ممکن برای این مسیرها و بر این اساس، در درجه وابستگی به تامین مواد آلی از خارج متفاوت هستند.

برخی از آنها می توانند تمام مولکول های آلی مورد نیاز خود را از ترکیبات معدنی (اتوتروف) سنتز کنند، در حالی که برخی دیگر به ترکیبات آلی آماده نیاز دارند که فقط می توانند آنها را تبدیل کنند (هتروتروف).

باکتری ها می توانند نیاز نیتروژن خود را هم از طریق ترکیبات آلی خود (مانند یوکاریوت های هتروتروف) و هم از طریق نیتروژن مولکولی (مانند برخی از باستانی ها) برآورده کنند. اکثر باکتری ها از ترکیبات نیتروژن معدنی برای سنتز اسیدهای آمینه و سایر مواد آلی حاوی نیتروژن استفاده می کنند: آمونیاک (ورود به سلول ها به شکل یون های آمونیوم)، نیتریت ها و نیترات ها (که قبلا به یون های آمونیوم کاهش می یابد). آنها قادر به جذب فسفر به شکل فسفات، گوگرد به شکل سولفات یا به طور معمول سولفید هستند.

متابولیسم انرژی

راه هایی که باکتری ها از طریق آن انرژی دریافت می کنند منحصر به فرد است. سه نوع تولید انرژی وجود دارد (و هر سه در باکتری ها شناخته شده اند): تخمیر، تنفس و فتوسنتز.

باکتری هایی که فقط فتوسنتز بدون اکسیژن را انجام می دهند، فتوسیستم II ندارند. اولا، اینها باکتری های رشته ای ارغوانی و سبز هستند که در آنها فقط مسیر انتقال الکترون حلقوی با هدف ایجاد یک گرادیان پروتون گذرنده عمل می کند، به همین دلیل ATP سنتز می شود (فتوفسفوریلاسیون)، و NAD(P) + کاهش می یابد، که برای استفاده استفاده می شود. جذب CO 2 . ثانیاً، اینها گوگرد سبز و هلیوباکتری هستند که دارای انتقال الکترون حلقوی و غیرحلقه ای هستند که کاهش مستقیم NAD(P) + را ممکن می سازد. ترکیبات گوگرد احیا شده (مولکولی، سولفید هیدروژن، سولفیت) یا هیدروژن مولکولی به عنوان اهداکننده الکترون استفاده می‌شوند که جای خالی مولکول رنگدانه را در فتوسنتز بدون اکسیژن پر می‌کند.

همچنین باکتری هایی با متابولیسم انرژی بسیار خاص وجود دارند. بنابراین، در اکتبر 2008، گزارشی در مجله Science در مورد کشف یک اکوسیستم متشکل از نمایندگان یک گونه منفرد باکتری که قبلاً ناشناخته بود منتشر شد - Desulforudis audaxviatorکه انرژی را برای فعالیت زندگی خود از واکنش های شیمیایی شامل هیدروژن به دست می آورند که در نتیجه تجزیه مولکول های آب تحت تأثیر تابش باکتری های سنگ معدن اورانیوم واقع در نزدیکی مستعمره تشکیل شده است. برخی از کلنی های باکتری که در کف اقیانوس زندگی می کنند از جریان الکتریکی برای انتقال انرژی به همنوعان خود استفاده می کنند.

انواع زندگی

در جدول زیر می توانید انواع متابولیسم سازنده و انرژی را با هم ترکیب کنید:

راه های وجود موجودات زنده (ماتریس لووف)
منبع انرژی	اهداکننده الکترون	منبع کربن	نام راه وجود	نمایندگان
OVR	ترکیبات غیر آلی	دی اکسید کربن	کمولیتواتوتروفی	باکتری آهن نیتریفیک، تیونیک، اسیدوفیل
		ترکیبات آلی	کمولیتوهتروتروفی	آرکی باکتری های مولد متان، باکتری های هیدروژن
	مواد آلی	دی اکسید کربن	شیمی ارگانو اتوتروفی	متیلوتروف های اختیاری، باکتری های اکسید کننده اسید فرمیک
		ترکیبات آلی	کمورگانهتروتروفی	بیشتر پروکاریوت ها، یوکاریوت ها: حیوانات، قارچ ها، انسان ها
سبک	ترکیبات غیر آلی	دی اکسید کربن	فتولیتواتوتروفی	سیانوباکتری ها، بنفش، سبز- باکتری ها، از یوکاریوت ها: گیاهان
		ترکیبات آلی	فوتولیتوهتروتروفی	برخی از باکتری های سیانوباکتری، بنفش، سبز
	مواد آلی	دی اکسید کربن	فتوارگانو اتوتروفی	مقداری باکتری بنفش
		مواد آلی	فتو ارگانوهتروتروفی	هالوباکتری ها، برخی سیانوباکتری ها، باکتری های بنفش، سبز

جدول نشان می‌دهد که تنوع انواع تغذیه‌ای پروکاریوت‌ها بسیار بیشتر از یوکاریوت‌ها است (این‌ها فقط قادر به کمو ارگان‌هتروتروفی و ​​فوتولیتوتروفی هستند).

تولید مثل و ساختار دستگاه ژنتیکی

تولید مثل باکتری ها

برخی از باکتری ها فرآیند جنسی ندارند و تنها با شکافت عرضی دوتایی برابر یا جوانه زدن تکثیر می شوند. برای یک گروه از سیانوباکترهای تک سلولی، شکافت چندگانه (مجموعه ای از شکافت های دوتایی متوالی سریع که منجر به تشکیل 4 تا 1024 سلول جدید می شود) توصیف شده است. برای اطمینان از انعطاف پذیری ژنوتیپ لازم برای تکامل و سازگاری با یک محیط در حال تغییر، آنها مکانیسم های دیگری دارند.

دستگاه ژنتیک

ژن‌های لازم برای حیات و تعیین ویژگی گونه‌ها اغلب در باکتری‌ها در یک مولکول DNA بسته کووالانسی - کروموزوم قرار دارند (گاهی اوقات از اصطلاح ژنوفور برای تعیین کروموزوم‌های باکتریایی استفاده می‌شود تا بر تفاوت‌های آن‌ها با یوکاریوت‌ها تأکید شود). ناحیه ای که کروموزوم در آن قرار دارد نوکلوئید نامیده می شود و توسط غشایی احاطه نشده است. در این راستا، mRNA تازه سنتز شده بلافاصله برای اتصال به ریبوزوم ها در دسترس است و رونویسی و ترجمه با هم جفت می شوند.

یک سلول تنها می تواند حاوی 80 درصد از مجموع ژن های موجود در همه سویه های گونه های خود (به اصطلاح "ژنوم جمعی") باشد.

علاوه بر کروموزوم، سلول های باکتریایی اغلب حاوی پلاسمیدهایی هستند - همچنین در یک حلقه DNA بسته شده و قادر به تکثیر مستقل هستند. آنها می توانند آنقدر بزرگ باشند که از کروموزوم قابل تشخیص نیستند، اما حاوی ژن های اضافی هستند که فقط در شرایط خاص مورد نیاز هستند. مکانیسم‌های توزیع ویژه تضمین می‌کند که پلاسمید در سلول‌های دختر باقی می‌ماند تا در فرکانس کمتر از 10-7 در هر چرخه سلولی از بین بروند. ویژگی پلاسمیدها می تواند بسیار متنوع باشد: از وجود تنها در یک گونه میزبان تا پلاسمید RP4 که تقریباً در تمام باکتری های گرم منفی یافت می شود. پلاسمیدها مکانیسم های مقاومت آنتی بیوتیکی، تخریب مواد خاص و غیره را رمزگذاری می کنند. ژن پلاسمید را می توان با فرکانس حدود 10-4 - 10-7 در کروموزوم گنجاند.

DNA باکتری ها و همچنین DNA سایر موجودات حاوی ترانسپوزون ها هستند - بخش های متحرکی که می توانند از یک قسمت کروموزوم به قسمت دیگر یا به DNA خارج کروموزومی حرکت کنند. برخلاف پلاسمیدها، آنها قادر به تکثیر مستقل نیستند و شامل بخش های IS هستند - مناطقی که حمل و نقل آنها را در سلول رمزگذاری می کنند. بخش IS می تواند به عنوان یک ترانسپوزون جداگانه عمل کند.

انتقال افقی ژن

در پروکاریوت ها، یکپارچگی جزئی ژنوم ها ممکن است رخ دهد. در حین کونژوگاسیون، سلول دهنده در طی تماس مستقیم، بخشی از ژنوم خود (در برخی موارد، کل ژنوم) را به سلول گیرنده منتقل می کند. بخش هایی از DNA اهداکننده را می توان با بخش های همولوگ DNA گیرنده تعویض کرد. احتمال چنین تبادلی فقط برای باکتری های یک گونه قابل توجه است.

به طور مشابه، یک سلول باکتریایی می تواند DNA موجود در محیط را آزادانه جذب کند و در صورت همسانی بالایی با DNA خود، آن را در ژنوم خود بگنجاند. به این فرآیند تبدیل می گویند. در شرایط طبیعی، اطلاعات ژنتیکی با کمک فاژهای معتدل (ترانسداکشن) مبادله می شود. علاوه بر این، انتقال ژن های غیر کروموزومی با استفاده از پلاسمیدهایی از نوع خاصی که این فرآیند، فرآیند تبادل پلاسمیدهای دیگر و انتقال ترانسپوزون را رمزگذاری می کنند، امکان پذیر است.

با انتقال افقی، ژن‌های جدیدی تشکیل نمی‌شوند (همانطور که در مورد جهش‌ها وجود دارد)، اما ترکیب‌های ژنی متفاوتی ایجاد می‌شود. این مهم است زیرا انتخاب طبیعی بر کل مجموعه ویژگی های یک موجود زنده اثر می گذارد.

تمایز سلولی

تمایز سلولی تغییر در مجموعه پروتئین ها (معمولاً در تغییر مورفولوژی نیز آشکار می شود) با ژنوتیپ بدون تغییر است.

تشکیل فرم های استراحت

تشکیل اشکال مخصوصاً مقاوم با متابولیسم آهسته که برای نگهداری در شرایط نامساعد و توزیع (کمتر برای تولید مثل) خدمت می کنند، رایج ترین نوع تمایز در باکتری ها است. پایدارترین آنها اندوسپورها هستند که توسط نمایندگان تشکیل می شوند باسیلوس, کلستریدیوم, اسپورهالوباکتر, بی هوازی(از یک سلول 7 آندوسپور تشکیل می دهد و با کمک آنها می تواند تولید مثل کند) و هلیوباکتریوم. تشکیل این ساختارها به صورت تقسیم طبیعی شروع می شود و در مراحل اولیه توسط آنتی بیوتیک های خاصی به آن تبدیل می شوند. آندوسپورهای بسیاری از باکتری ها می توانند به مدت 10 دقیقه در دمای 100 درجه سانتیگراد در برابر جوشیدن مقاومت کنند، به مدت 1000 سال خشک می شوند و طبق برخی داده ها، میلیون ها سال در خاک و سنگ ها زنده می مانند.

اگزوسپورها، کیست ها پایدارتر نیستند ( ازتوباکتر، باکتری های سرخورده و غیره)، آکینت ها (سیانوباکتری ها) و میکسوسپورها (میکسوباکتری ها).

انواع دیگر سلول های تمایز یافته از نظر مورفولوژیکی

اکتینومیست ها و سیانوباکتری ها سلول های متمایز شده ای را تشکیل می دهند که برای تولید مثل (به ترتیب اسپورها و همچنین هورموگونیوم و بیوسیت ها) خدمت می کنند. همچنین لازم است به ساختارهایی مشابه باکتروئیدهای باکتری های گره و هتروسیست های سیانوباکتری ها توجه شود که از نیتروژناز در برابر اثرات اکسیژن مولکولی محافظت می کنند.

طبقه بندی

معروف ترین آنها طبقه بندی فنوتیپی باکتری ها بر اساس ساختار دیواره سلولی آنها است که به ویژه در ویرایش نهم کتاب Bergey's Key to Bacteria (1984-1987) گنجانده شده است. بزرگترین گروه های طبقه بندی در آن 4 بخش بودند: گراسیلیکوت(گرم منفی) فیرمیکوت ها(گرم مثبت)، تنریکوتس(مایکوپلاسما) و مندوسیکوت ها(archaea).

اخیراً طبقه بندی فیلوژنتیک باکتری ها (و این همان چیزی است که در ویکی پدیا استفاده می شود) بر اساس داده های زیست شناسی مولکولی، به طور فزاینده ای توسعه یافته است. یکی از اولین روش‌ها برای ارزیابی ارتباط بر اساس شباهت ژنومی، روش مقایسه محتوای گوانین و سیتوزین در DNA بود که در دهه 1960 ارائه شد. اگرچه مقادیر یکسان برای محتوای آنها نمی تواند هیچ اطلاعاتی در مورد نزدیکی تکاملی موجودات ارائه دهد، تفاوت آنها به میزان 10٪ به این معنی است که باکتری ها به یک جنس تعلق ندارند. روش دیگری که در دهه 1970 میکروبیولوژی را متحول کرد، تجزیه و تحلیل توالی ژن در 16s rRNA بود که شناسایی چندین شاخه فیلوژنتیک یوباکتری ها و ارزیابی روابط بین آنها را ممکن ساخت. برای طبقه بندی در سطح گونه، از روش هیبریداسیون DNA-DNA استفاده می شود. تجزیه و تحلیل نمونه ای از گونه های به خوبی مطالعه شده نشان می دهد که 70٪ از سطح هیبریداسیون یک گونه، 10-60٪ - یک جنس، کمتر از 10٪ - جنس های مختلف را مشخص می کند.

طبقه بندی فیلوژنتیک تا حدی فنوتیپی را تکرار می کند، به عنوان مثال، گروه گراسیلیکوتدر هر دو وجود دارد. در همان زمان، طبقه بندی باکتری های گرم منفی به طور کامل مورد بازنگری قرار گرفت، آرکی باکتری ها به طور کامل به یک تاکسون مستقل از بالاترین رتبه جدا شدند، برخی از گروه های طبقه بندی به قطعات تقسیم شدند و دوباره گروه بندی شدند، موجودات با عملکردهای اکولوژیکی کاملاً متفاوت در یک گروه ترکیب شدند. که باعث ناراحتی و نارضایتی بخشی از جامعه علمی شد . موضوع انتقاد همچنین این واقعیت است که طبقه بندی مولکول ها، و نه موجودات، در واقع انجام می شود.

خاستگاه، تکامل، مکان در توسعه حیات روی زمین

باکتری ها به همراه آرکیا از اولین موجودات زنده روی زمین بودند که حدود 3.9-3.5 میلیارد سال پیش ظاهر شدند. روابط تکاملی بین این گروه‌ها هنوز به طور کامل مورد مطالعه قرار نگرفته است. بر زیستگاه های شدید تسلط یافته است. در نهایت، طبق فرضیه سوم، آرکیاها اولین موجودات زنده ای هستند که باکتری ها از آنها منشأ گرفته اند.

باکتری های بیماری زا

به باکتری هایی که سایر موجودات را انگلی می کنند، بیماری زا می گویند. باکتری ها باعث ایجاد تعداد زیادی از بیماری های انسانی مانند طاعون می شوند. یرسینیا پستیسسیاه زخم ( آنتراسیس باسیلوسجذام (جذام، پاتوژن: مایکوباکتریوم لپرهدیفتری ( Corynebacterium-diphtheriae، سیفلیس ( ترپونما پالیدوم، وبا ( ویبریوکلرا)، بیماری سل ( مایکوباکتریوم توبرکلوزیسلیستریوز ( لیستریا مونوسیتوژنز) و غیره کشف خواص بیماری زایی در باکتری ها ادامه دارد: در سال 1976 بیماری لژیونرها، ناشی از لژیونلا-پنوموفیلا، در دهه 1980-1990 نشان داده شد که هلیکوباکتر پیلوریباعث زخم معده و حتی سرطان معده و همچنین مزمن می شود

پادشاهی "باکتری ها" از باکتری ها و جلبک های سبز آبی تشکیل شده است که ویژگی کلی آنها اندازه کوچک آنها و عدم وجود هسته جدا شده توسط غشایی از سیتوپلاسم است.

باکتری ها چه کسانی هستند

ترجمه شده از یونانی "bakterion" به معنای چوب است. در بیشتر موارد، میکروب ها موجودات تک سلولی هستند که با چشم غیرمسلح نامرئی هستند و با تقسیم تکثیر می شوند.

چه کسی آنها را کشف کرد

برای اولین بار، یک محقق هلندی که در قرن هفدهم زندگی می کرد، آنتونی ون لیوونهوک، توانست کوچکترین موجودات تک سلولی را در یک میکروسکوپ خانگی ببیند. او در حین کار در یک مغازه لوازم آرایشی شروع به مطالعه دنیای اطراف خود از طریق ذره بین کرد.

آنتونی ون لیوونهوک (1632 - 1723)

Leeuwenhoek متعاقباً بر روی ساخت لنزهایی با قابلیت بزرگنمایی تا 300 برابر تمرکز کرد. او در آنها کوچکترین میکروارگانیسم ها را بررسی کرد و اطلاعات دریافتی را توصیف کرد و آنچه را دید به کاغذ منتقل کرد.

در سال 1676، Leeuwenhoek اطلاعاتی را در مورد موجودات میکروسکوپی کشف و ارائه کرد که نام آنها را "جانوران" گذاشت.

چه می خورند؟

کوچکترین میکروارگانیسم ها مدت ها قبل از ظهور انسان روی زمین وجود داشته اند. آنها توزیع همه جانبه ای دارند و از مواد غذایی ارگانیک و مواد معدنی تغذیه می کنند.

بر اساس روش های جذب مواد مغذی، باکتری ها معمولاً به دو دسته اتوتروف و هتروتروف تقسیم می شوند.برای وجود و توسعه، هتروتروف ها از مواد زائد حاصل از تجزیه آلی موجودات زنده استفاده می کنند.

نمایندگان باکتری ها

زیست شناسان حدود 2500 گروه از باکتری های مختلف را شناسایی کرده اند.

با توجه به شکل آنها به موارد زیر تقسیم می شوند:

• کوکسی ها دارای خطوط کروی هستند.
• باسیل - میله ای شکل؛
• ویبریوهایی که منحنی دارند.
• اسپیرلا - شکل مارپیچی؛
• استرپتوکوک، متشکل از زنجیره ای؛
• استافیلوکوک هایی که خوشه های انگور مانند را تشکیل می دهند.

با توجه به میزان تأثیر بر بدن انسان، پروکاریوت ها را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:

• مفید؛
• زیان آور.

میکروب های خطرناک برای انسان شامل استافیلوکوک ها و استرپتوکوک ها هستند که باعث بیماری های چرکی می شوند.

باکتری های بیفیدو و اسیدوفیلوس مفید در نظر گرفته می شوند که سیستم ایمنی را تحریک می کنند و از دستگاه گوارش محافظت می کنند.

باکتری های واقعی چگونه تولید مثل می کنند؟

تولید مثل همه انواع پروکاریوت ها عمدتاً با تقسیم و به دنبال آن رشد به اندازه اصلی انجام می شود. با رسیدن به اندازه معین، یک میکروارگانیسم بالغ به دو قسمت تقسیم می شود.

به طور معمول، تولید مثل موجودات تک سلولی مشابه با جوانه زدن و کونژوگه انجام می شود. هنگام جوانه زدن بر روی میکروارگانیسم مادر، تا چهار سلول جدید رشد می کند و به دنبال آن قسمت بالغ می میرد.

صرف ساده ترین فرآیند جنسی در موجودات تک سلولی در نظر گرفته می شود. اغلب، باکتری هایی که در موجودات جانوری زندگی می کنند به این روش تولید مثل می کنند.

همزیستی باکتری ها

میکروارگانیسم های دخیل در هضم روده انسان نمونه بارز باکتری همزیست هستند. همزیستی اولین بار توسط میکروبیولوژیست هلندی مارتین ویلم بیجرینک کشف شد. در سال 1888، او همزیستی نزدیک و مفید دوجانبه گیاهان تک سلولی و حبوبات را ثابت کرد.

زندگی در سیستم ریشه، همزیست ها، تغذیه از کربوهیدرات ها، نیتروژن اتمسفر را برای گیاه تامین می کند. بنابراین، حبوبات بدون تخلیه خاک، حاصلخیزی را افزایش می دهند.

نمونه های همزیستی موفق بسیاری وجود دارد که شامل باکتری ها و موارد زیر است:

• شخص؛
• جلبک;
• بندپایان؛
• حیوانات دریایی

موجودات تک سلولی میکروسکوپی به سیستم های بدن انسان کمک می کنند، به تصفیه فاضلاب کمک می کنند، در چرخه عناصر شرکت می کنند و برای دستیابی به اهداف مشترک کار می کنند.

چرا باکتری ها به یک پادشاهی خاص طبقه بندی می شوند؟

این موجودات با اندازه کوچک، عدم وجود هسته تشکیل شده و ساختار استثنایی مشخص می شوند. بنابراین، علیرغم شباهت خارجی آنها، آنها را نمی توان به عنوان یوکاریوت ها طبقه بندی کرد که دارای یک هسته سلولی تشکیل شده از سیتوپلاسم توسط یک غشاء هستند.

به لطف تمام ویژگی های آنها، در قرن بیستم دانشمندان آنها را به عنوان یک پادشاهی جداگانه شناسایی کردند.

باستانی ترین باکتری ها

کوچکترین موجودات تک سلولی اولین حیاتی هستند که روی زمین پدیدار شدند. محققان در سال 2016 سیانوباکتری های مدفون شده در گرینلند را کشف کردند که حدود 3.7 میلیارد سال سن داشتند.

در کانادا، ردپایی از میکروارگانیسم هایی که تقریباً 4 میلیارد سال پیش در اقیانوس زندگی می کردند، یافت شده است.

عملکرد باکتری ها

در زیست شناسی، بین موجودات زنده و محیط آنها، باکتری ها وظایف زیر را انجام می دهند:

• پردازش مواد آلی به مواد معدنی؛
• تثبیت نیتروژن.

در زندگی انسان، میکروارگانیسم های تک سلولی از اولین دقایق تولد نقش مهمی ایفا می کنند.آنها یک میکرو فلور روده متعادل ایجاد می کنند، بر سیستم ایمنی بدن تأثیر می گذارند و تعادل آب و نمک را حفظ می کنند.

ماده ذخیره باکتریایی

در پروکاریوت ها، مواد مغذی ذخیره در سیتوپلاسم انباشته می شوند. آنها در شرایط مساعد جمع می شوند و در دوره های روزه داری مصرف می شوند.

مواد ذخیره باکتریایی عبارتند از:

• پلی ساکاریدها؛
• لیپیدها؛
• پلی پپتیدها؛
• پلی فسفات ها؛
• ذخایر گوگرد

علامت اصلی باکتری

عملکرد هسته در پروکاریوت ها توسط نوکلوئید انجام می شود.

بنابراین مشخصه اصلی باکتری ها غلظت مواد ارثی در یک کروموزوم است.

چرا نمایندگان پادشاهی باکتری ها به عنوان پروکاریوت ها طبقه بندی می شوند؟

عدم وجود یک هسته تشکیل شده دلیل طبقه بندی باکتری ها به عنوان موجودات پروکاریوتی بود.

چگونه باکتری ها در شرایط نامساعد زنده می مانند

پروکاریوت های میکروسکوپی می توانند شرایط نامساعد را برای مدت طولانی تحمل کنند و به هاگ تبدیل شوند. از دست دادن آب از سلول، کاهش قابل توجه حجم و تغییر شکل وجود دارد.

هاگ ها به تأثیرات مکانیکی، دما و شیمیایی غیر حساس می شوند.به این ترتیب، خاصیت زنده بودن حفظ می شود و اسکان مجدد موثر انجام می شود.

نتیجه

باکتری ها قدیمی ترین شکل حیات روی زمین هستند که مدت ها قبل از ظهور انسان شناخته شده اند. آنها در همه جا حضور دارند: در هوای اطراف، آب و در لایه سطحی پوسته زمین. زیستگاه ها شامل گیاهان، حیوانات و انسان می شود.

مطالعه فعال موجودات تک سلولی در قرن نوزدهم آغاز شد و تا به امروز ادامه دارد. این موجودات بخش عمده ای از زندگی روزمره افراد را تشکیل می دهند و تأثیر مستقیمی بر وجود انسان دارند.

تاریخ ایجاد: 2014/01/08

خصوصیات عمومی باکتری ها

باکتری ها کوچکترین موجودات زنده هستند که اندازه آنها در بیشتر موارد از 01-0.2 میلی متر تجاوز نمی کند که باعث می شود بدون بزرگنمایی برای چشم انسان نامرئی شوند. دنیای باکتری های ساکن این سیاره بزرگ و متنوع است. آنها از نظر مورفولوژیکی و همچنین خواص فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی با یکدیگر متفاوت هستند. یک ویژگی مشترک برای باکتری ها این است که آنها هسته ندارند و همه آنها پروکاریوت هستند. ساختارهای اصلی یک سلول باکتری عبارتند از: دیواره سلولی، غشای سیتوپلاسمی، سیتوپلاسم با انکلوژن و هسته که نوکلئوید نامیده می شود. باکتری ها ممکن است ساختارهای اضافی داشته باشند: کپسول، میکروکپسول، مخاط، تاژک، فیمبریا، پیلی. (Vorobiev A.A. میکروبیولوژی پزشکی و بهداشتی. M. Academy، 2003)

شکل و اندازه سلول های باکتریایی

اکثر پروکاریوت ها اشکال تک سلولی هستند. اندازه سلول های بسیاری از پروکاریوت ها در محدوده 0.2-10.0 میکرون است. با این حال، در میان آنها "کوتوله" (01 میکرومتر - ترپونما، مایکوپلاسما) و "غول" (تا 100 میکرومتر طول Akhromatium Makromonas) وجود دارد. اینها اغلب میله هایی با طول های مختلف، سلول های کروی (کوکسی) و همچنین اشکال پیچ خورده هستند - ویبریو (میله کمی خمیده)، اسپیرلا (فرم پیچ خورده با چندین حلقه مارپیچ)، اسپیروکت ها (فرهای مارپیچی که به شکل یک توپ پیچیده شده اند). بسیاری از باکتری ها متحرک هستند. حالت های حرکت شناور و کشویی وجود دارد. رایج ترین حرکت شنای باکتری ها با کمک تاژک است. گونه هایی با سلول های مثلث، مربع و مسطح (صفحه ای شکل) پیدا شده اند، برخی از آنها فرآیندهایی دارند - پروستکا.

نوع گروه بندی سلولی گاهی اوقات به تعیین وابستگی سیستماتیک باکتری ها کمک می کند. آنها می توانند مجرد، متحد در جفت، زنجیره های کوتاه و بلند از اشکال منظم و نامنظم، تشکیل بسته های 4.8 یا بیشتر سلول، تشکیل روزت، شبکه. تعداد قابل توجهی از باکتری ها از گروه اکتینومیست ها میسلیوم را تشکیل می دهند.

اشکال استعماری باکتری ها

باکتری‌های کروی (کوکسی)، بسته به سطح تقسیم و موقعیت تک تک افراد نسبت به یکدیگر، به موارد زیر تقسیم می‌شوند:

• میکروکوکس (مونوکوک) - سلول های دروغگو به طور جداگانه؛
• دیپلوکوک - جفت شده، به دو صورت متصل شده است.
• استرپتوکوک ها - باکتری هایی که در نتیجه تقسیم سلولی در یک جهت، زنجیره هایی با طول های مختلف تشکیل می دهند.
• استافیلوکوک (دسته انگور) - کوکسی است که به شکل یک خوشه انگور در نتیجه تقسیم در صفحات مختلف قرار دارد.
• تشکیل چهار کوکسی؛
• sarcinae (رباط، عدل) - به شکل بسته هایی از 8 یا بیشتر کوکسی مرتب شده اند، زیرا در طول تقسیم سلولی در سه صفحه متقابل عمود بر هم شکل می گیرند (Gromov B.V. ساختار باکتری.)

در میان پروکاریوت ها گونه های متحرک و بی حرکت وجود دارد. حرکت سلولی اغلب با چرخش تاژک ها انجام می شود. روش دیگر حرکت، لغزش سلولی است که مکانیسم آن به اندازه کافی بررسی نشده است. یک حرکت "پرش" وجود دارد که مکانیسم آن هنوز روشن نشده است. باکتری های متحرک قادر به انجام واکنش های تاکسی هستند: هوا و فیتوتاکسی، شیمی- و مگنتوتاکسی.

پروکاریوت ها با یوکاریوت ها عمدتاً در غیاب هسته تشکیل شده و حضور معمولی تنها یک کروموزوم - یک مولکول DNA دایره ای بسیار طولانی که در یک نقطه به غشای سلولی متصل است، متفاوت هستند. پروکاریوت ها همچنین اندامک های درون سلولی محصور در غشاء به نام میتوکندری و کلروپلاست ندارند. در یوکاریوت ها، میتوکندری ها در طول تنفس انرژی تولید می کنند و فتوسنتز در کلروپلاست ها اتفاق می افتد. در پروکاریوت ها، کل سلول (و در درجه اول غشای سلولی) عملکرد میتوکندری را به عهده می گیرد و در اشکال فتوسنتزی نیز عملکرد کلروپلاست را به عهده می گیرد. مانند یوکاریوت ها، در داخل باکتری ها ساختارهای نوکلئوپروتئین کوچکی وجود دارد - ریبوزوم ها، که برای سنتز پروتئین ضروری هستند، اما آنها با هیچ غشایی مرتبط نیستند. با استثنائات بسیار کمی، باکتری ها قادر به سنتز استرول ها، اجزای مهم غشای سلولی یوکاریوتی نیستند.

در خارج از غشای سلولی، بیشتر باکتری ها با دیواره سلولی پوشیده شده اند، که تا حدودی یادآور دیواره سلولزی سلول های گیاهی است، اما از پلیمرهای دیگر تشکیل شده است (آنها نه تنها کربوهیدرات ها، بلکه اسیدهای آمینه و مواد مخصوص باکتری را نیز شامل می شوند). این غشاء از ترکیدن سلول باکتری در هنگام ورود آب از طریق اسمز به آن جلوگیری می کند. در بالای دیواره سلولی اغلب یک کپسول مخاطی محافظ قرار دارد. بسیاری از باکتری ها مجهز به تاژک هستند که با آن به طور فعال شنا می کنند. ساختار تاژک های باکتریایی ساده تر و تا حدودی متفاوت از ساختارهای مشابه یوکاریوت ها است.

تولید مثل و رشد پروکاریوت ها

بیشتر باکتری ها در نتیجه شکافت دوتایی، کمتر با جوانه زدن، و برخی با کمک اگزوسپورها یا قطعات میسلیوم، تکثیر می شوند. پروکاریوت های چند سلولی می توانند با جدا کردن چند یا یک سلول از تریکوم تولید مثل کنند. کونژوگاسیون در تعدادی از باکتری ها کشف شده است، اما انتقال کامل مواد ژنتیکی از یک سلول به سلول دیگر را تضمین نمی کند.

هنگامی که باکتری ها به صورت غیرجنسی تکثیر می شوند: DNA در سلول آنها تکثیر می شود (دوبرابر)، سلول به دو قسمت تقسیم می شود و هر سلول دختر یک کپی از DNA والد دریافت می کند. همچنین می تواند بین سلول های غیر تقسیم کننده منتقل شود. در عین حال، همجوشی آنها (مانند یوکاریوت ها) اتفاق نمی افتد، تعداد افراد افزایش نمی یابد و معمولاً تنها بخش کوچکی از ژنوم (مجموعه کامل ژن ها) به سلول دیگری منتقل می شود، برخلاف فرآیند جنسی "واقعی"، که در آن فرزند یک مجموعه کامل از ژن ها را از هر والدین دریافت می کند.

این انتقال DNA می تواند به سه طریق انجام شود. در طول تبدیل، باکتری DNA "برهنه" را از محیط جذب می کند، که در طی تخریب باکتری های دیگر به آنجا رسیده یا توسط آزمایشگر عمدا "لغزش" شده است. این فرآیند تبدیل نامیده می شود زیرا در مراحل اولیه مطالعه آن توجه اصلی به تبدیل (تبدیل) موجودات بی ضرر به موجودات بدخیم از این طریق بود. قطعات DNA همچنین می توانند توسط ویروس های خاص - باکتریوفاژها از باکتری به باکتری منتقل شوند. به این عمل ترانسداکشن می گویند. فرآیندی که یادآور لقاح است و کونژوگاسیون نامیده می‌شود نیز شناخته شده است: باکتری‌ها توسط برجستگی‌های لوله‌ای موقت (فیمبریای جفتی) به یکدیگر متصل می‌شوند، که از طریق آن DNA از یک سلول «نر» به یک سلول «ماده» منتقل می‌شود.

گاهی اوقات باکتری ها حاوی کروموزوم های اضافی بسیار کوچک - پلاسمیدها هستند که می توانند از فردی به فرد دیگر نیز منتقل شوند. اگر پلاسمیدها حاوی ژن هایی باشند که باعث مقاومت در برابر آنتی بیوتیک ها می شوند، از مقاومت عفونی صحبت می کنند. از نظر پزشکی مهم است زیرا می تواند بین گونه ها و حتی جنس های مختلف باکتری پخش شود، در نتیجه کل فلور باکتریایی روده، مثلاً، در برابر عمل برخی داروها مقاوم می شود.

برخی از سلول ها فرم های استراحت را تشکیل می دهند: کیست، اندوسپور، آکینت. باکتری‌ها بدن‌های میوه‌دهی را تشکیل می‌دهند که اغلب دارای رنگ‌ها و پیکربندی‌های عجیب و غریب هستند. ویژگی بارز باکتری ها توانایی آنها برای تکثیر سریع است. "قهرمانان" در این زمینه فیتوباکتری ها هستند که زمان تولید آنها تقریباً 8 دقیقه است.

اغلب اوقات شخصی به فروشگاه یا بازاری سر می‌زند که از آنجا برای خود غذا می‌خرد. سوال این است که آنها چگونه فروخته می شوند و او چه چیزی می خرد. فردی که در پیچیدگی های "سازمان بهداشتی تجارت" آگاه نیست متوجه نمی شود که به او خدمات ضعیفی داده شده است و سپس متوجه نمی شود که چرا پس از خوردن غذای خریداری شده دچار مشکلات سلامتی شده است. نزدیکی بی‌گناه کالاهای ناسازگار، حتی نان‌هایی که به سادگی سرو می‌شوند، می‌تواند باعث مسمومیت غذایی جدی و بیماری‌های عفونی شود. در محیط - در هوا، روی مبلمان، ظروف آشپزخانه و روی خود محصولات - میکروارگانیسم های زیادی وجود دارد که در شرایط مساعد به سرعت تکثیر می شوند. برخی از آنها قادر به تولید سموم قوی (سموم) هستند. اغلب در بازارها محصولات گوشتی نیمه تمام، مرغ همراه با سوسیس، پنیر و محصولات لبنی می فروشند. میکروارگانیسم ها از غذاهای خام به غذاهای آماده منتقل می شوند و باعث مسمومیت غذایی می شوند. این همچنین می تواند هنگام استفاده از تجهیزات آشپزخانه رخ دهد: چاقو، کفگیر، تخته برش، ترازو - ابتدا برای گوشت، و سپس برای غذاهای آماده. نگهداری نادرست غذا در یخچال (در ظرف دربسته در کنار ماهی خام و سایر محصولات) نیز می تواند منجر به عفونت سالمونلا شود.

احتمال آلودگی مواد غذایی و در نتیجه مسمومیت افراد به ویژه در اواخر تابستان و پاییز زیاد است. در این زمان میزان واردات میوه از مناطق جنوبی کشور چندین برابر می شود و فروش آنها در بازارهای شهر افزایش می یابد و این در حالی است که قوانین تجارت این نوع مواد غذایی همیشه رعایت نمی شود. (Vorobiev A.A. میکروبیولوژی پزشکی و بهداشتی. M. Academy، 2003)

میوه ها و سبزیجات گروه خاصی از محصولات غذایی هستند که نیاز به تجهیزات فردی و محل کار دارند. طبق استانداردهای بهداشتی، فروش میوه و تره بار از روی میزهای بازار ممنوع است، اما در همه بازارها و خرده فروشی های خودجوش از روی زمین فروخته می شود. اغلب میوه هایی که ظاهر قابل فروش خود را از دست داده اند - هندوانه و خربزه شکسته یا ترک خورده، هلو، زردآلو، میوه های فاسد - در کنار میوه های تازه فروخته می شوند و قیمت را کاهش می دهند. چیزهای فاسد در یک کشو هستند، سبزیجات خوب در نزدیکی کشو دیگر هستند. نگهداری آنها در یک قفسه فقط نقض محله کالا نیست. محصولات میوه و سبزیجات فاسد به هیچ وجه قابل فروش نیستند. حاوی سمومی است که به توسعه سرطان کمک می کند. میوه ها محیط مناسبی برای رشد پاتوژن های بیماری های عفونی خطرناک هستند و تخطی از قوانین تجارت این نوع فرآورده ها می تواند برای بسیاری از افراد مشکلات سلامتی ایجاد کند.

محیط حاوی میکروارگانیسم های زیادی است که در شرایط مساعد به سرعت تکثیر می شوند. به همین دلیل است که میوه ها و سبزیجات در لیست سیاه محصولات غذایی گنجانده شده اند که اگر تجارت به درستی سازماندهی نشود، ممکن است میزبان میکروارگانیسم های بیماری زا باشد.

برای انجام این مطالعه، میوه و سبزیجات از بازارهای شهری و خرده فروشی ها خریداری شد. میوه ها خریداری شد: موز، سیب، لیمو، گلابی نارنگی، خرمالو، انگور و یک سبزی - گوجه فرنگی. هر میوه یا سبزی در یک کیسه پلاستیکی جداگانه قرار داده شد تا از تماس با سایر میوه ها جلوگیری شود. محیط های غذایی جامد تهیه شد که قبلاً در ظروف پتری ریخته می شد.

محیط غذایی باید حاوی تمام مواد لازم برای رشد و نمو باکتری ها باشد. مواد خام برای محیط های غذایی از ایستگاه بهداشتی-اپیدمیولوژیک Surgut گرفته شد. عمدتاً از محیط آگار با پرکننده‌های مختلف و محیط‌های غذایی جهانی استفاده شد.

مواد کمکی برای میکروارگانیسم های مختلف به آگار اضافه می شود. اندو آگار - هر میکروارگانیسمی می تواند در اینجا تکثیر شود، زیرا یک ماده مغذی جهانی برای بسیاری از باکتری ها است. زرد آگار یک محیط زرده نمکی است که فقط استافیلوکوک ها روی آن زنده می مانند. همه میکروارگانیسم های دیگر - هم بی ضرر و هم بیماری زا - نمی توانند نمک را تحمل کنند. استافیلوکوک می تواند در چنین محیطی رشد کند. نکته اصلی این است که او چگونه است؟ از این گذشته، استافیلوکوک های زیادی وجود دارد، و در میان آنها تنها یکی بیماری زا است - اورئوس، که باعث التهاب، از جمله سپسیس می شود. برخی دیگر برای انسان بی ضرر هستند: به عنوان مثال، استافیلوکوکوس اپیدرمیدیس بدون استثنا بر روی پوست همه افراد وجود دارد.

محیط Sabouraud محیطی برای رشد قارچ‌های قارچی و مخمر مانند است که هاگ‌های آن با دست‌های شسته نشده انسان، سطوح اشیاء، نرده‌های حمل‌ونقل عمومی و احتمالاً میوه‌ها پراکنده شده است. ناخوشایندترین قارچ‌های مخمر مانند بیماری‌زا، قارچ‌هایی از جنس کاندیدا هستند که روی پوست، مو، ناخن‌ها و حتی ریه‌ها تأثیر می‌گذارند.

آگار سولفیت بیسموت - خواص محیط مبتنی بر توانایی میکروارگانیسم ها برای تولید سولفید هیدروژن است که با سیترات بیسموت واکنش می دهد و یک ترکیب سیاه - سولفید بیسموت را تشکیل می دهد. (کارگاه آموزشی میکروبیولوژی Egorova N.S.) قبل از آزمایش، ظروف پتری استریل می شوند، تمام آزمایشات در دستکش های پزشکی استریل انجام می شود، میز با الکل درمان می شود. ظروف پتری با درب پوشانده شده اند و هر عدد مربوط به محصول خاصی از میوه ها یا سبزیجات است. کاشت با یک چوب استریل مخصوص یا حلقه باکتریولوژیکی انجام می شود که از قبل در شعله لامپ الکل گرم می شود. فرهنگ غنی سازی با استفاده از یک حلقه یا سواب پنبه ای با استفاده از روش سکته مغزی پراکنده می شود. پس از کاشت، تمام فنجان ها در یک مکان گرم (t 37 درجه سانتیگراد) خشک قرار می گیرند.

پس از رشد باکتری ها

پروتئوس پوترید و E. coli روی گوجه فرنگی و انگور و روی انسان یافت شد. اگر پروتئوس وارد روده شود باعث مسمومیت می شود. اشریشیا کلی می تواند باعث اختلالات حاد روده شود. علاوه بر این، استافیلوکوک های غیر بیماری زا و قارچ های کپک ظاهر شدند.

پس از شستن دست‌های فرد در زیر آب جاری با صابون و برس، فقط استافیلوکوک‌های غیر بیماری‌زا (باکتری‌هایی که در هوای داخل خانه یافت می‌شوند) روی مواد مغذی ظاهر می‌شوند. استافیلوکوکوس اورئوس ظاهر شده و باعث التهاب تا سپسیس و قارچ های کپک زدگی روی نارنگی، خرمالو، گلابی و موز شده است - قارچ های بیماری زا کشف شده است - به اصطلاح چرمی - قارچ هایی از جنس کاندیدا که از آنها می توان انواع پوست را دریافت کرد. بیماری ها و حتی ذات الریه داخلی.

استافیلوکوک ها و استرپتوکوک ها در بروز انواع فرآیندهای التهابی چرکی، آبسه ها، سیستیت، فارنژیت و کولیت نقش دارند. قارچ‌های مخمر مانند در محیط‌های مغذی سیب، گلابی، انگور و موز یافت شدند. کپک های متعدد، E. coli، اورئوس و استافیلوکوک های غیر بیماری زا از انگور در محیط های غذایی رشد کردند. پس از شستن انگورها در زیر آب جاری گرم با افزودن اسید سیتریک، E. coli و همچنین اورئوس و استافیلوکوک های غیر بیماری زا ناپدید شدند. پاتوژن های اسهال خونی فقط در نارنگی و خرمالو یافت شد. پس از شستشو با آب گرم، باسیل اسهال خونی در کشت دوم ناپدید شد. هیچ پاتوژن سالمونلوز یافت نشد. اگرچه هیچ کس نمی تواند تضمین کند که آنها در میوه های دیگر ظاهر نمی شوند. در اصل، میوه ها می توانند حفظ شوند:

• باکتری های سل (اگرچه به نور خورشید حساس هستند)؛
• ویروس های هپاتیت A چندین ماه در حالت خشک زندگی می کنند.
• پاتوژن های اسهال خونی روی سبزی دو روز، گلابی و سیب سه روز، خرمالو حدود چهار روز، انگور تا یک هفته و گوجه فرنگی تا هشت روز فعال می مانند.

بدن انسان ابزارهایی برای محافظت در برابر عوامل بیماری زا دارد:

• روی پوست، به شکل ترشحات پوستی از منافذ؛
• بزاق انسان دارای یک محیط قلیایی است که در آن بسیاری از میکروارگانیسم ها و موادی که باکتری ها را می کشند زنده نمی مانند.
• خون حاوی آنتی بادی ها و لکوسیت ها است که از طریق فرآیند فاگوسیتوز با باکتری ها مبارزه می کنند.
• شیره معده انسان حاوی اسید کلریدریک است و بنابراین دارای یک محیط اسیدی است که در آن بسیاری از باکتری ها نیز نمی توانند تکثیر شوند.

اما، با این حال، افرادی هستند که سیستم ایمنی ضعیفی دارند. اینها معمولاً کودکان، سالمندان و همچنین افرادی هستند که بیماری داشته اند و ممکن است گروه خطر خاصی را تشکیل دهند که در صورت رعایت نکردن قوانین بهداشت فردی، میوه ها هستند که می توانند باعث بیماری های عفونی مختلف شوند. (Steiner R., Edelberg E., Ingrm J., World of Microbes)

میوه ها و سبزیجات خریداری شده در بازار واقعاً بسیار کثیف هستند. این مطالعه وجود میکروارگانیسم های مختلف از جمله میکروارگانیسم های بیماری زا را روی میوه ها نشان داد. کپک های مختلفی از جمله کاندیدا، استافیلوکوکوس اورئوس، استرپتوکوک، پروتئوس پوترفاکتیو و E. coli روی میوه یافت شد. دست‌های انسان و سایر اشیاء ممکن است حاوی انواع مختلفی از باکتری‌ها باشند. بدن انسان ابزار محافظتی در برابر میکروارگانیسم های بیماری زا روی پوست، در بزاق، در خون، در شیره معده دارد، با این حال، کسانی که سیستم ایمنی ضعیفی دارند - کودکان، افراد مسن و همچنین کسانی که به این بیماری مبتلا شده اند - هنگامی که در صورت رعایت نکردن قوانین بهداشت فردی، میوه ها می توانند باعث ایجاد بیماری های مختلف شوند، می توانند گروه خطر خاصی را تشکیل دهند.

رعایت بهداشت و خوردن غذای با کیفیت، کلید سلامت و طول عمر انسان است.

• میوه ها و سبزیجات کثیف نخورید.
• میوه ها و سبزیجات را به خوبی با برس بشویید و سپس با آب جاری بشویید.
• قبل از قرار دادن میوه ها و سبزیجات تازه در یخچال، باید آنها را بشویید، زیرا حتی در دمای پایین، میکروب ها می توانند از میوه ها و سبزیجات کثیف به سایر غذاهای ذخیره شده در یخچال "خزنده" شوند.
• قبل از خوردن غذا باید دست های خود را کاملا با آب گرم و صابون بشویید.

یک میکروارگانیسم ساده زنده با ساختار سلولی یک باکتری است. اما، علیرغم سادگی، یکی از جالب ترین موارد برای مطالعه است. همه باکتری ها قادر به تولید مثل توسط شکافت هستند.

دانشمندان همیشه علاقه مند به مشاهده چگونگی تولید مثل باکتری ها بوده اند. مطالعه و مشاهده باکتری ها توسط شاخه خرد زیست شناسی - باکتری شناسی انجام می شود.

در حال حاضر، تقریباً ده هزار گونه باکتری قبلاً مورد مطالعه و توصیف قرار گرفته اند. اما اعتقاد بر این است که در واقعیت تعداد آنها میلیون ها نفر است.

آنها تمام زندگی ما را احاطه کرده اند، آنها را می توان در آب، خشکی، روی بدن ما و حتی در جو پیدا کرد. سبک زندگی باکتری ها در نوع خود منحصر به فرد است. ویژگی آنها این است که برخلاف قارچ ها، باکتری ها هسته مشخصی ندارند.

در بررسی میکروسکوپی می توان اشاره کرد که. به عنوان مثال، کوکسی ها گرد، کلامیدیا کروی شکل و مایکوپلاسما به شکل فلاسک یا نخ هستند.

آنها مانند تمام بشریت دارای یک ماکرومولکول به نام DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید) هستند. DNA موجود در باکتری ها مسئول ذخیره و انتقال اطلاعات ژنتیکی از یک نسل از میکروارگانیسم ها به نسل بعدی است. متابولیسم باکتری ها (متابولیسم) تقریباً مانند بسیاری از موجودات زنده است.

نقش باکتری ها در بیوسفر و زندگی ما را نمی توان دست کم گرفت. به عنوان مثال، حاصلخیزی خاک با کار فعال و مواد زائد باکتری های خاک حاصل می شود. در کشاورزی، کودهایی برای این منظور ایجاد می شود.

آنها همچنین نقش خود را در زندگی یک فرد ایفا می کنند. باکتری هایی وجود دارند که می توانند به انسان آسیب برسانند، مانند E. coli. و همچنین لاکتو و بیفیدو مفید، اجزای میکرو فلور انسان.

همه کلماتی مانند پروبیوتیک ها و پری بیوتیک ها را می شناسند.

پس چرا آنها هنوز مورد نیاز هستند؟

پروبیوتیک ها به دستگاه گوارش ما کمک می کنند تا وظایف روزانه خود را انجام دهد - هضم غذا، ایجاد ایمنی موضعی و تولید هورمون هایی مانند سروتونین.

میکروارگانیسم هایی وجود دارند که برای انسان آفت هستند. بسیاری از باکتری ها بیماری زا هستند و می توانند باعث بیماری و عفونت های باکتریایی شوند. مثلاً سل، دیفتری، سیاه سرفه، دیفتری، کزاز و وبا. تعداد زیادی از آنها وجود دارد و پزشکی مدرن قبلاً آموخته است که بیشتر آنها را شکست دهد.

عوامل موثر بر رشد و نمو باکتری ها:

• سطح رطوبت
• نورپردازی
• سطح pH
• ترکیبات محیطی
• درجه حرارت

بیایید مهمترین آنها، تأثیر آنها در تقسیم و تولید مثل را در نظر بگیریم.

سلول های باکتریایی برای رشد و تکامل به درصد معینی از سطوح رطوبت نیاز دارند. باکتری ها برای حفظ عملکردهای حیاتی خود به این نیاز دارند. تقریباً همه باکتری ها و موجودات زنده رطوبت را دوست دارند.

در چنین شرایطی احساس خوبی دارند. اگر سطح رطوبت به طور ناگهانی به زیر 20٪ کاهش یابد، این منجر به پیامدهای مخرب و متوقف کننده توسعه می شود.

اسیدیته و pH - تعادل

اسیدیته نقش تقریباً غالبی در تأثیرگذاری بر رشد باکتری ها دارد. معمولاً با علامت pH نشان داده می شود و محدوده صفر تا چهارده را در نظر می گیرد. برای رشد، مقادیر حدی از 4 تا 9 مورد نیاز است، تقریباً تمام میکروارگانیسم های آشنا برای ما متوقف می شوند.

در بیشتر موارد، رشد آنها در pH 4 متوقف می شود. اسیدیته خنثی زیستگاه ایده آل در نظر گرفته می شود.

• محیط اسیدی - از 0 تا 6 pH
• محیط قلیایی - از 8 تا 14 pH
• محیط خنثی - 7.07 pH.

ارزش دارد که باکتری های اسید لاکتیک (اسیدوفیلوس) را به طور جداگانه برجسته کنید. آنها محیط اسیدی را دوست دارند و وقتی وارد آن می شوند، مثلاً در شیر، به روش خاصی شروع به کار می کنند و کربوهیدرات ها را به اسید لاکتیک تبدیل می کنند. آنها مهمترین تولید کنندگان محصولات حاوی پروبیوتیک های مفید برای میکرو فلور انسان هستند.

از خواص مفید اسیدوفیل ها در داروسازی نیز استفاده می شود. دانشمندان خواص مثبتی یافته اند و از آنها در تولید دارو نه تنها برای روده، بلکه برای بسیاری از اندام های دیگر استفاده می کنند. در خانه، زنان اغلب از خواص مفید باکتری ها استفاده می کنند.

بسیاری از مردم هر سال برای فصل آینده بدون سبزیجات و میوه ها آماده سازی و پیچ و تاب می کنند. با کاهش سطح اسیدیته با افزودن سرکه، محیطی اسیدی ایجاد می کند. با این کار به مرگ میکروارگانیسم های بیماری زا می رسیم.

تغییر در این عوامل منجر به مرگ، افزایش تولید مثل یا جهش باکتری می شود.

در شرایط مساعد، باکتری ها تقسیم می شوند و در نتیجه جمعیت آنها هر بیست دقیقه افزایش می یابد. با افزایش نور خورشید ناشی از قرار گرفتن در معرض اشعه، تولید مثل متوقف می شود. برخی از باکتری ها حتی به میدان مغناطیسی سیاره واکنش نشان می دهند.

باکتری ها میکرو فلور طبیعی انسان را تشکیل می دهند و روی پوست، غشاهای مخاطی و حتی در داخل یک فرد، به عنوان مثال در روده، یافت می شوند. باکتری ها حتی در هوا وجود دارند. می توان گفت کل جهان ما به روش خود باکتریایی است.

باکتری ها روش های مختلفی برای تولید مثل دارند، برخی از آنها فرآیند جنسی ندارند و با جوانه زدن یا شکافت عرضی تکثیر می شوند. برخی دیگر فرآیند جنسی را دارند، اما در ابتدایی ترین شکل.

برای داشتن ایده ای از چرخه زندگی این میکروارگانیسم، باید هشت مرحله اصلی رشد را مطالعه کنید:

فاز اول

"نهفته"- مرحله استراحت، از لحظه استقرار در محیط گیاه تا زمانی که جمعیت شروع به افزایش می کند (تقریباً از 60 تا 120 دقیقه). سرعت با شرایط محیطی رابطه مستقیم دارد.

فاز دوم

"تاخیر تولید مثل"- فرآیند تکثیر اتفاق می افتد، سلول ها به سرعت تکثیر و تقسیم می شوند و با سرعت زیاد اندازه آنها افزایش می یابد. مدت زمان تا 120 دقیقه.

فاز سوم

"لگاریتم"- این مرحله تولید مثل فعال است. در طی این مرحله، حداکثر رشد و تقسیم ممکن باکتری ها به دست می آید. تقسیم در پیشرفت اتفاق می افتد. از دو تا چهار سلول. از چهار تا هشت سلول. از هشت تا شانزده و غیره

فاز چهارم

"شتاب منفی"- سرعت تولید مثل به شدت کاهش می یابد و میزان مرگ و میر افزایش می یابد. مدت زمان از 100 تا 120 دقیقه است.

فاز پنجم

"حداکثر ثابت"- فازی ایجاد می شود تا سلول ها بتوانند تولید مثل کنند. تولید مثل دوباره سرعت می گیرد و تعداد سلول های قبلا مرده را پوشش می دهد.

فاز ششم

"شتاب مرگ"از نام این مرحله می توان نتیجه گرفت که تعداد باکتری های مرده چندین برابر تعداد سلول های باقی مانده است.

فاز هفتم

"عذاب لگاریتمی"- سلول ها با سرعت یکسان می میرند، در همان زمان، فرآیند تقسیم ابتدا کند می شود و سپس به طور کلی متوقف می شود.

فاز هشتم

سالمونلا معروف باعث یک بیماری عفونی جدی به نام سالمونلوز می شود. همچنین تحت شرایط خاصی ایجاد می شود. برای توسعه، به دمای 37 درجه سانتیگراد نیاز است. و حتی در حالت سرد شده می توانند در مرحله استراحت با قابلیت تقسیم تا 140 روز باشند و از بین نروند.

اگر محصول آلوده به سالمونلا تحت عملیات حرارتی لازم قرار نگیرد، نمی توان از عفونت انسان جلوگیری کرد. عفونت با سالمونلوز با تمام علائم "ناخوشایند" مسمومیت همراه است.

محصولی که در مالکیت عمومی قرار دارد، همه احتمال دارد که آلوده شود. در تهیه غذا نیز باید مراقب باشید. اگر مطمئن نیستید که چاقو روی میز تمیزی قرار دارد، بهتر است از شستن مجدد آن غافل نشوید. چاقویی که برای بریدن گوشت خام استفاده می شود باید فوراً شسته شود تا از استفاده تصادفی آن برای سایر محصولات جلوگیری شود.

در خانه، نمی توان از قبل تشخیص داد که آیا گوشت آلوده است یا خیر. باکتری محصول را تغییر نمی دهد. طعم، رنگ، ظاهر محصول ثابت می ماند. بیشتر اوقات، سالمونلا را می توان در تخم مرغ، شیر و گوشت یافت.

با گذشت زمان، بسیاری از سویه ها جهش یافته و به محلول های ضدعفونی اولیه و آنتی بیوتیک های قدیمی مقاوم شده اند. سالمونلا آنقدر سرسخت است که می تواند حدود پنج ماه در آب های آزاد و تقریباً تمام سال روی تخم مرغ زنده بماند و زندگی کند.

این بیماری در حیوانات مزرعه بدون علامت می گذرد و پرورش دهندگان اغلب از بیماری اطلاعی ندارند.

شما می توانید حداقل از دو طریق به سالمونلوز مبتلا شوید:

1. تماس - روش خانگی- عفونت از یک فرد بیمار به فرد دیگر رخ می دهد.
2. روش غذا- عفونت از طریق لبنیات، تخم مرغ شسته نشده یا گوشت خام.

با درک ساختار زندگی، رشد، رشد و تولیدمثل میکروارگانیسم ها، سوال "باکتری ها برای چیست" به خودی خود ناپدید می شود. در قلب همه موجودات زنده باکتری ها قرار دارند. هر میکروارگانیسمی که روی بدن ما و در خانه ما زندگی می کند عملکرد خود را انجام می دهد.

تعدادی از عوامل وجود دارد که تأثیر قابل توجهی بر روی آنها دارد. از جمله دلایل اصلی عبارتند از:

• درجه حرارت؛
• ترکیب شیمیایی محیط؛
• اسیدیته (سطح، pH)؛
• رطوبت؛
• سبک.

تغییر هر یک یا تعدادی از شرایط می تواند رشد یک باکتری را سرکوب یا تسریع کند، آن را مجبور به سازگاری با محیط جدید کند یا منجر به مرگ شود.

برای پروکاریوت ها، مفاهیم رشد و توسعه تقریباً یکسان است. آنها به این معنی هستند که در فرآیند زندگی، یک میکروارگانیسم فردی یا گروهی از باکتری ها مواد سلولی (پروتئین، DNA، RNA) را سنتز می کنند، به همین دلیل افزایش توده سیتوپلاسمی رخ می دهد. رشد برای مدتی ادامه می یابد تا زمانی که سلول قادر به تولید مثل شود و سپس رشد باکتری متوقف می شود.

تولید مثل با توانایی بازتولید خود مشخص می شود. نتیجه این فرآیند افزایش تعداد میکروارگانیسم ها در واحد حجم است، یعنی رشد جمعیت رخ می دهد.

همه مواد و ساختارهای سلول می توانند به طور متناسب رشد و نمو کنند. در این مورد، میکروبیولوژیست ها در مورد رشد متعادل صحبت می کنند. اگر ویژگی های محیط تغییر کند، چنین نیست. سپس برخی از محصولات متابولیک شروع به غلبه می کنند و تولید مواد دیگر متوقف می شود. دانشمندان با دانستن این الگو، روند رشد را عمداً نامتعادل می کنند تا ترکیبات مفیدی را سنتز کنند.

چرخه زندگی یک سلول باکتریایی

تقسیم سلول یک میکروارگانیسم، که از طریق آن تولید مثل انجام می شود، با یک چرخه زمانی نسبتاً کوتاه مشخص می شود. سرعت تشکیل یک کلنی میکروبی تحت تأثیر همه عوامل ذکر شده در بالا است. در یک محیط به اندازه کافی مغذی با سطح pH مطلوب و در دمای مطلوب، زمان تولید می تواند از 20 دقیقه تا نیم ساعت متغیر باشد. در آب جاری، چرخه توسعه را می توان به 15-18 دقیقه کوتاه کرد.

شرایط ایده آلی که چنین رشد سریعی را تضمین می کند بسیار نادر است: تغذیه به مقدار لازم وجود ندارد و انباشته شدن محصولات پوسیدگی تداخل ایجاد می کند. اگر سناریوی با بهترین شرایط برای چرخه تولید مثل باکتری به حقیقت بپیوندد، در عرض یک روز تنها یک سلول E. coli یک کلنی گسترده با وزن چند ده هزار تن را تشکیل می‌داد!

رشد میکروارگانیسم‌ها در مخازن بسته مورد مطالعه قرار گرفت، جایی که در آب، باکتری‌ها بلافاصله شروع به رشد و تکثیر نکردند. تنها زمانی که آنها وارد محیط غذایی شدند، برای مدتی با شرایط جدید سازگار شدند. تولید مثل به تدریج انجام شد تا اینکه شروع به فروکش کرد و به طور کلی متوقف شد. این مشاهدات شناسایی مراحل رشد خاصی را که چرخه زندگی کلی باکتری ها را تشکیل می دهند، ممکن ساخت.

1. فاز اولیه با عدم رشد و تقسیم سلولی مشخص می شود. روند انطباق در حال انجام است (از 1 تا 2 ساعت).
2. دوره رشد شدید را فاز تاخیر می گویند. تقسیم سلولی شروع می شود، اما تاکنون بسیار کند. مدت زمان این مرحله از رشد برای انواع مختلف باکتری ها فردی است. علاوه بر این، زمان وقوع آن تحت تأثیر شرایط محیطی است.
3. فاز سوم با شروع تولید مثل فشرده مشخص می شود که سرعت آن به طور تصاعدی افزایش می یابد.
4. دوره تولید در ابتدای فاز چهارم شروع به افزایش می کند. اما محیط غذایی تخلیه می شود و غلظت محصولات متابولیک در آن افزایش می یابد. سرعت تولید مثل کاهش می یابد و برخی از سلول ها می میرند.
5. این مرحله از چرخه با حفظ علامت برابر بین سلول های تازه ظاهر شده و تعداد میکروارگانیسم های مرده مشخص می شود. جمعیت همچنان اندکی افزایش می یابد.
6. فاز ششم و هفتم چرخه توسعه را تکمیل می کند. این زمان مرگ سلولی است، تعداد سلول های در حال مرگ شروع به تسلط می کند.
7. در مرحله هشتم نهایی، چرخه زندگی باکتری ها به پایان می رسد. میزان مرگ و میر کاهش می یابد، اما تحت تأثیر عوامل محیطی نامطلوب، مرگ ادامه می یابد.

مراحل توصیف شده مربوط به کشت غیر جریانی باکتری است. برای جلوگیری از کند شدن رشد، می توان به طور مداوم بخش های جدیدی از مواد مغذی را وارد محیط کرد و محصولات متابولیک را از آن حذف کرد. این باعث می شود اطمینان حاصل شود که میکروارگانیسم های لازم به طور مداوم در دوره توسعه هستند. این اصل جریان، به عنوان مثال، در یک آکواریوم استفاده می شود.

رطوبت به عنوان شرط لازم برای زندگی میکروارگانیسم ها

برای رشد و نمو، باکتری ها نیاز به سطح رطوبت محیط خود دارند تا در سطح معینی حفظ شود. آب نقش مهمی در متابولیسم ایفا می کند و به حفظ فشار اسمزی طبیعی در سلول باکتری کمک می کند و آن را زنده می کند. بنابراین، تقریباً همه پروکاریوت ها رطوبت دوست هستند و افت این شاخص به مقدار زیر 20 درصد یک عامل مخرب رشد محسوب می شود.

هرچه آب کمتری در محیط وجود داشته باشد، فرآیند تولید مثل منفعل تر است. این بیانیه به راحتی در مورد محصولات غذایی تأیید می شود: آنها در حالت خشک ماندگاری بسیار بیشتری دارند. اما این روش پردازش و ذخیره سازی جهانی نیست. خشک کردن رشد برخی از باکتری ها و میکروب ها را به تاخیر می اندازد، اما مواردی وجود دارند که عملکرد خود را حفظ می کنند.

تأثیر اسیدیته متوسط ​​بر زنده ماندن باکتری ها

اسیدیته محیط یکی از مهمترین شاخص های رشد و نمو میکروارگانیسم ها محسوب می شود. با نماد pH نشان داده می شود و در محدوده 0 تا 14 در نظر گرفته می شود. محیط های اسیدی با مقادیر 0 تا 6 مطابقت دارند، برای محیط های قلیایی شاخص بین 8 تا 14 است و نقطه خنثی به عنوان یک در نظر گرفته می شود. سطح pH 7.07 بهینه برای توسعه میکروارگانیسم ها اعدادی هستند که یک محیط خنثی را مشخص می کنند.

محدوده pH از 1 تا 11 حدی است که برخی از باکتری ها توانستند در آن زنده بمانند. اما در بیشتر موارد، رشد آنها در سطح اسیدی 4 متوقف می شود. اگر مقدار pH 9 تعیین شود، تقریباً همه میکروارگانیسم های شناخته شده تولیدمثل را متوقف می کنند. یعنی برای رشد و نمو باکتری ها مهم است که اسیدیته آن در محدوده 4 تا 9 باشد.

یک نوع پروکاریوت وجود دارد که برای آن ضروری است که PH تا حد امکان اسیدی باشد. آنها اسیدوفیل نامیده می شوند و از نوع باکتری های اسید لاکتیک هستند. هنگامی که آنها خود را در شیر می بینند، شروع به تبدیل کربوهیدرات های موجود در آن به اسید لاکتیک می کنند. آنها شرکت کنندگان مهمی در فرآیند به دست آوردن محصولات پروبیوتیک هستند.

از خواص مفید میکروارگانیسم های اسیدوفیل لاکتیک نیز برای تولید داروها استفاده می شود. آنها نه تنها بر عملکرد روده تأثیر مفیدی دارند، بلکه به مقابله با تعدادی از بیماری های دیگر نیز کمک می کنند. کاهش سطح pH به منظور حفظ مواد غذایی برای فصل زمستان توسط هر خانم خانه دار استفاده می شود. افزودن سرکه یک محیط اسیدی ایجاد می کند که در آن میکروارگانیسم های بیماری زا نمی توانند زنده بمانند.

برخی از باکتری های اسید لاکتیک در طول فرآیند رشد و نمو، با سنتز اسید در مقادیر زیادی مشخص می شوند که pH به حد بحرانی کاهش می یابد و رشد آنها متوقف می شود یا می میرند. همچنین رکوردداران واقعی برای بقا و عملکرد موفق در محیط های اسیدی وجود دارد. بنابراین، در مقدار pH بهینه 2.5، باکتری اسیدوفیل لاکتیک Thiobacillus thooxidans می تواند در سطح اسیدی 0.9 ایجاد شود.

در مرحله باکتری کشی برای میکروارگانیسم ها چه اتفاقی می افتد؟

اگر باکتری ها در شرایط ایده آل می توانند خیلی سریع رشد کنند، پس چرا مثلاً در شیر تازه دریافت شده برای مدتی رشد نمی کنند؟ محیط کاملاً مساعد است و حتی شرایط شیردوشی آسپتیک وجود تعداد زیادی از میکروارگانیسم ها را رد نمی کند. اما شیر تازه حاوی لاکتنین است - مواد باکتری کشی که می توانند رشد باکتری ها را برای مدت معینی مهار کنند.

اثر لاکتنین ها به قدری قوی است که بسیاری از میکروارگانیسم ها نه تنها رشد آنها را کند می کنند، بلکه می میرند. دوره عمل آنها که فاز باکتری کش نامیده می شود، به تدریج به پایان می رسد. این بستگی به تعداد اولیه باکتری در شیر و افزایش دمای محصول دارد. اثر لاکتنین ها می تواند از 2 تا 40 ساعت ادامه داشته باشد. آنها سعی می کنند فاز باکتری کشی را طولانی کرده و شیر را خنک کنند. پس از انقضای آن، رشد میکروب ها و باکتری ها از سر گرفته می شود.

حتی اگر در ابتدا مقدار کمی از میکروارگانیسم های اسید لاکتیک در شیر وجود داشته باشد، آنها به تدریج شروع به غالب شدن می کنند. و به منظور جلوگیری از ترش شدن و خلاص شدن از شر باکتری های مضر از روش های عملیات حرارتی استفاده می شود. گرم کردن، جوشاندن و سایر انواع عملیات حرارتی راه دیگری برای از بین بردن میکرو فلور ناخواسته در محصولات است. و می توان یکی دیگر از اجزای مهم محیط را نام برد که بر رشد و نمو باکتری ها تأثیر می گذارد - دما.

مزوفیل ها از چه چیزی می ترسند؟

ویژگی‌های ساختاری باکتری‌ها وجود مکانیسم‌هایی را که می‌توانند دما را تنظیم کنند، حذف می‌کند. بنابراین، آنها بسیار وابسته به میزان سرد یا گرم شدن محیط خود هستند. با توجه به ترجیحات دما، پروکاریوت ها معمولاً به دو دسته تقسیم می شوند:

• سایکروفیل ها - دوستداران دمای پایین (از 0 تا 35 درجه سانتیگراد، بهینه 5 تا 15 درجه سانتیگراد).
• ترموفیل ها - آنها دماهای بالا را ترجیح می دهند (40-80 درجه سانتیگراد شرایط قابل قبول برای وجود است، اما مقدار بهینه از 55 تا 75 درجه سانتیگراد است).
• مزوفیل ها اینها شامل اکثر باکتری ها، از جمله باکتری های بیماری زا هستند. رشد و نمو آنها به دمای 30 تا 45 درجه سانتیگراد نیاز دارد. محدوده بقای آنها بسیار گسترده تر است (از 40 تا 80 درجه سانتیگراد)، اما تنها در فعالیت های زندگی بهینه بیشتر فعال است.

تأثیر مستقیم افزایش یا کاهش دما بر رشد میکرو فلورا به مبارزه با حضور آن بر روی محصولات کمک می کند. این اقدام درمانی در زمینه پیشگیری از بوتولیسم از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

کلستریدیوم بوتولینوم یا دلیل دیگری برای عملیات حرارتی دقیق محصولات

در روند رشد و نمو، برخی از میکروارگانیسم ها قادر به تولید موادی هستند که به ویژه برای سلامت انسان خطرناک هستند - سموم. باکتری کلستریدیوم بوتولینوم باعث بوتولیسم می شود که به احتمال زیاد کشنده است. دو نوع باکتری وجود دارد:

• رویشی؛
• هاگ

نوع رویشی بوتولیسم چندان خطرناک نیست. یک میکروارگانیسم با این شکل وجود پس از 5 دقیقه جوشاندن محصول می میرد. اما هاگ های بوتولیسم تنها پس از پنج ساعت درمان می میرند و درجه حرارت باید به نقطه خاصی برسد. هاگ نوعی پوسته محافظ است که باکتری خفته را برای مدت طولانی حفظ می کند. پس از چند ماه، آنها جوانه می زنند و بوتولیسم "بیدار می شود".

اسپورها محموله ارزشمند خود را هم در شرایط سرد و هم تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش به طور قابل اعتماد ذخیره می کنند. دمای بحرانی برای شکل رویشی بوتولیسم 80 درجه سانتیگراد و برای فرم هاگ درمان طولانی تر در 120 درجه سانتیگراد خواهد بود. این شرایط همیشه در هنگام کنسرو کردن محصولات توسط خانم‌های خانه‌دار رعایت نمی‌شود، بنابراین شما نیز می‌توانید از غذاهای کنسرو شده خانگی که به درستی تهیه نشده است، مبتلا شوید.

اولین علائم زیر مشخصه بوتولیسم است:

• درد در قسمت مرکزی شکم؛
• حملات اسهال (از 3 تا 10 بار در روز)؛
• سردرد؛
• احساس ضعف، ضعف و خستگی؛
• استفراغ دوره ای؛
• دمای بدن بالا (تا 40 درجه سانتیگراد).

شروع بوتولیسم تا حدودی کمتر شایع است، اما همچنان می تواند با اختلالات بینایی، تاری دید اشیا، وجود مه یا لکه های جلوی چشم و دوربینی که قبلاً آشکار نشده بود، همراه باشد. مشکلات تنفسی و مشکل در بلع از دیگر علائم احتمالی است.

عوارض بوتولیسم به شکل عفونت های باکتریایی ثانویه ظاهر می شود، به عنوان مثال، پنومونی، پیلونفریت، سپسیس، تراکئوبرونشیت چرکی. ممکن است آریتمی ایجاد شود و میوزیت عضلات ساق پا و ران را تحت تاثیر قرار می دهد. این بیماری حدود سه هفته طول می کشد و در نتیجه درمان شایسته و به موقع بوتولیسم، بینایی و عملکردهای تنفسی از دست رفته ترمیم شده و توانایی بلع برمی گردد.

چگونه باکتری ها در غذا رشد می کنند؟

هر غذایی که توسط انسان مصرف می شود میکرو فلور خاص خود را دارد. می توان آن را به دو نوع تقسیم کرد:

• خاص - اینها میکروارگانیسم هایی هستند که عمداً به منظور ایجاد طعم یا کیفیت معطر خاصی اضافه شده اند.
• غیر اختصاصی - متشکل از باکتری هایی است که به طور تصادفی روی محصول قرار گرفته اند (رژیم بهداشتی در کارخانه یا فروشگاه رعایت نشده است ، ماندگاری و قوانین پردازش نقض شده است).

در همان زمان، نمایندگان مختلف پروکاریوت های بیماری زا نوع خاص محصولات خود را ترجیح می دهند. به عنوان مثال، سالمونلا خواران مشتاق تخم مرغ، گوشت و شیر است. خطر عفونت در این واقعیت نهفته است که خلوص محصول را نمی توان با ظاهر آن تأیید کرد. سالمونلا در گوشت، کله پاچه یا گوشت چرخ کرده آلوده به هیچ وجه رنگ، طعم و بوی آنها را تغییر نمی دهد. اگر ظروف تهیه شده از چنین مواد خام تحت عملیات حرارتی مناسب قرار نگیرند، بیماری اجتناب ناپذیر است.

میله های سالمونلا برای رشد نیاز به دمای 37 درجه سانتیگراد دارند، آنها هاگ یا کپسول تشکیل نمی دهند، اما در برابر شرایط محیطی بسیار مقاوم هستند. حتی در گوشت سرد شده در دمای 0 درجه سانتیگراد، آنها می توانند تا 140 روز زنده بمانند. در این صورت، توانایی تقسیم از بین نمی رود. در مخازن باز، سالمونلا حدود 4 ماه و در تخم پرندگان حدود یک سال زنده می ماند. اکثر سویه ها قادرند در معرض آنتی بیوتیک ها و ضدعفونی کننده ها زنده بمانند.

سالمونلا که عامل عفونت است، اغلب در بدن حیوانات مزرعه زندگی می کند. این بیماری بدون علامت در گاو، اسب، گوسفند، خوک یا پرندگان رخ می دهد. عوامل بیماری زا از طریق ادرار، بزاق، مدفوع و مخاط بینی دفع می شوند، اما افراد اغلب از طریق شیر، گوشت یا تخم مرغ (مسیر غذا) آلوده می شوند. سالمونلا همچنین می تواند از یک فرد در حال حاضر بیمار (انتقال تماسی و خانگی) منتقل شود.

گوشت طیور یا حیوانات ممکن است در حین حمل و نقل یا فرآوری آلوده شود. برای جلوگیری از ایجاد بیماری سالمونلا، در خانه فقط می توانید قوانین ساده ای را برای پیشگیری از هرگونه عفونت روده رعایت کنید.

• فرآوری با کیفیت گوشت، ماهی، تخم مرغ و شیر؛
• خرید محصولات گوشتی نیمه تمام، محصولات فرآوری نشده از مزارع خصوصی فقط در صورت نتیجه گیری از SES در مورد ایمنی.
• رعایت قوانین بهداشت شخصی؛
• تجهیزات جداگانه برای برش غذاهای خام و پخته به شما کمک می کند تا از تبدیل شدن به ناقل سالمونلا جلوگیری کنید.

مزارع و مراجع نظارتی مربوطه باید وضعیت زندگی حیوانات، سلامت آنها و کیفیت محصولات (به ویژه گوشت) را در خروجی به طور مداوم کنترل کنند.

آماده سازی هایی که وضعیت آب را در آکواریوم بهبود می بخشد، مواد آلی را تجزیه کرده و تولید مثل و رشد جلبک ها را متوقف می کند. همچنین راه حل هایی وجود دارد که می تواند اسیدیته را بازیابی کرده و آن را در سطح مورد نیاز حفظ کند. اما تنها در صورتی موثر خواهند بود که آکواریوم خراب نباشد و مواد فیلتر با فیلترهای جدید جایگزین شوند.

آماده سازی های ویژه همچنین می توانند انتقال نیتروژن به شکل ساده را تسریع کنند و سختی آب را کاهش دهند. تعادل بیولوژیکی که آنها در آکواریوم ایجاد می کنند تضمین می کند که سرعت تشکیل مواد زائد با میزان دفع آنها برابر باشد. و در آب آلوده به مواد زائد، باکتری های مفید به آسانی رشد کرده و عمل می کنند.

به اصطلاح میکروارگانیسم های شروع کننده در آماده سازی در حالت خفته وجود دارند. به محض قرار گرفتن در آکواریوم فعال می شوند. آنها در آب پخش می شوند و خاک را به یک بیوفیلتر با کارایی بالا تبدیل می کنند. گونه های دیگر شروع به تبدیل نیتریت ها و آمونیاک به نیترات می کنند. این امر کیفیت بالای محیط آبی را تضمین می کند.

سیستم تعلیق غلیظ در یک آکواریوم بسیار موثر عمل می کند مارک های زیر محبوب هستند:

• تترا.
• دنرله.
• سرم
• Aqua Med.

توسعه و رشد باکتری ها را می توان به یک فرآیند کنترل شده تبدیل کرد، به همین دلیل است که آگاهی از عوامل موثر بر این فرآیندها بسیار مهم است. و برای علاقه مندی به فعالیت زندگی میکروارگانیسم ها نیازی به متخصص بسیار تخصصی ندارید - حضور تضمین شده آنها در همه جا به شما امکان می دهد اطلاعات موجود را در زندگی روزمره به درستی اعمال کنید.