باكتری‌ها (Bacteria)

باكتری‌ها تك سلولی‌های پروكاریوتی هستند كه ماده‌ی وراثتی آن‌ها در غشایی محصور نشده است. گاهی مواقع از چسبیدن سلول‌های باكتری‌ به‌هم ساختارهای رشته مانندی تشكیل می‌شود. كروموزوم باكتری حاوی DNA حلقوی است. بعضی از باكتری‌ها تاژك دارند.

تاژك رشته‌ی پروتئینی است و وسیله‌ی حركتی باكتری محسوب می‌شود. هم‌چنین در سطح بعضی از باكتری‌ها رشته‌های كوتاه و ضخیمی دیده می‌شود. این رشته‌ها پیلی نام دارند. پیلی‌ها در چسبیدن باكتری به سطح مختلف و هم‌چنین در تولید مثل باكتری‌ها نقش دارند.

تولید مثل باكتری‌ها

روش معمول تولید مثل باكتری‌ها تقسیم دوتایی است. هنگامی كه سلول باكتری به اندازه‌ی كافی بزرگ می‌شود، DNA آن همانندسازی می‌كند و با ایجاد غشا و دیواره‌ی سلولی در داخل سلول باكتری، دو باكتری ایجاد می‌شود. ژنوم باكتری (DNA حلقوی باكتری) هنگام همانندسازی متصل به غشای سلول باكتری است. باكتری‌ها معمولا به‌سرعت تقسیم می‌شوند؛ مثلا باكتری اشریشیاكلای كه در روده‌ی انسان زندگی می‌كند هر 20 دقیقه تقسیم می‌شود.

رده‌بندی باكتری‌ها

باكتری‌ها را به دو گروه اصلی یوباكتری‌ها(Eubacteria) و آركی باكتری‌ها (Archaebacteria) تقسیم می‌كنند. گاهی مواقع یوباكتری‌ها را به‌ اختصار باكتری و آركی باكتری‌ها را آركی می‌نامند.

اصول شناسایی باكتری‌ها

شناسایی باكتری‌ها براساس شكل، نوع دیواره‌ی سلولی و متابولیسم آن‌ها انجام می‌شود.

شكل باكتری‌ها

سلول‌های باكتری به یكی از سه شكل اصلی میله‌ای (باسیلوس(Bacillus)) ، كروی (كوكوس(Coccus)) و مارپیچی (اسپیریلیوم(Spirillum)) دیده می‌شوند.

گاهی‌ مواقع باكتری‌ها به‌صورت اجتماع در كنارهم قرار می‌گیرند. اجتماع رشته‌ای باكتری‌ها را با پیشوند استرپتو (Strepto) و اجتماع خوشه‌ای آن‌ها را با پیشوند استافیلو (Staphylo) مشخص می‌كنند.

نوع دیواره‌ی سلولی

راه دیگر تشخیص باكتری‌ها با استفاده از رنگ‌آمیزی گرم (Gram) است. در اواخر دهه‌ی 1880 گرم باكتری‌شناس دانماركی این روش رنگ‌آمیزی را ابداع كرد. براساس رنگ‌آمیزی گرم باكتری‌ها به دو دسته‌ی گرم مثبت و گرم منفی تقیسم می‌شوند. باكتری‌های گرم مثبت، در زیر میكروسكوپ نوری، ارغوانی دیده می‌شوند درحالی كه باكتری‌های گرم منفی، به رنگ صورتی دیده می‌شوند. تفاوت این دو نوع باكتری مربوط به مولكول پپتید و گلیكان است. به‌طوری كه در باكتری‌های گرم مثبت لایه‌ی پپتیدوگلیكان ضخیم است؛ اما در باكتری‌های گرم منفی این لایه نازك است.

متابولیسم

باكتری‌ها از منابع متنوعی برای كسب انرژی استفاده می‌كنند.

بعضی از باكتری‌ها از یون‌های سولفید، آهن و یا گاز متان برای كسب انرژی استفاده می‌كنند.

بعضی از باكتری‌هایی كه در خاك زندگی می‌كنند، آمونیاك (NH3) را به نیتریت (^-NO₂) تبدیل می‌كنند. نیتروزوموناس نمونه‌ای از این باكتری‌هاست.

هم‌چنین بعضی از باكتری‌های خاك، مانند نیتروباكتر از تبدیل یون‌های نیتریت به نیترات (^-NO₃) انرژی به‌دست می‌آورند.

بعضی از باكتری‌ها فتوسنتزكننده‌اند. سیانوباكتری‌ها نمونه‌ای از این باكتری‌ها هستند كه از CO₂ برای ساخت قند استفاده می‌كنند.

بعضی از باكتری‌ها تخمیركننده هستند و انواعی از قندها و اسیدهای آلی را تخمیر می‌كنند كه نتیجه‌ی آن تولید محصولات شیمیایی مهمی مانند اتانول، متانول، استن، لالتیك اسید، استیك اسید و پروپیونیك اسید است.

به‌طوركلی باكتری‌ها براساس شیوه‌ی كسب انرژی به سه گروه فتوسنتزكننده، شیمیواتوتروف و هتروتروف تقسیم می‌شوند.

باكتری‌های فتوسنتزكننده

بخش عظیمی از فتوسنتز را این موجودات انجام می‌دهند. باكتری‌های فتوسنتزكننده براساس نوع رنگیزه‌ی فتوسنتزی به چهار گروه عمده تقسیم می‌شوند.

باكتری‌های شیمیواتوتروف

این باكتری‌ها انرژی مورد نیاز خود را با برداشت الكترون از مولكول‌های غیرآلی مانند آمونیاك (NH₃)، هیدروژن سولفید  (H₂S) به‌دست می‌آورند. نیتروزوموناس و نیتروباكتر دو نوع از این باكتری‌ها هستند كه در فرایند تبدیل آمونیاك به نتیرات (شوره‌گذاری) نقش دارند و به‌همین دلیل ازنظر كشاورزی و محیط زیست اهمیت فراوانی دارند. گیاهان از یون نیترات برای ساختن تركیبات متفاوت مانند پروتئین‌ها استفاده می‌كنند.

باكتری‌های هتروتروف

این باكتری‌ها از غذای ساخته شده توسط سایر جانداران استفاده می‌كنند. این باكتری‌ها پیكر بی‌جان موجودات را تجزیه‌ می‌كنند و به این طریق مواد غذایی آن را در دسترس سایر جانداران قرار می‌دهند.

ریزوبیوم‌ها باكتری‌های هتروتروفی هستند كه نیتروژن را تثبیت می‌كنند. این باكتری‌ها به‌صورت همزیست با ریشه‌ی گیاهانی مانند لوبیا، نخود،‌ سویا و . . . در خاك زندگی می‌كنند. ریبوزوم‌ها نیتروژن را در اختیار ریشه‌ی گیاهان قرار می‌دهند و در عوض تركیبات مورد نیاز خود را از گیاهان می‌گیرند.

باكتری‌ها و بیماری‌زایی

باكتری‌ها به دو روش بیماری‌زا هستند. باكتری‌های هتروتروف غذای مورد نیاز خود را از طریق ترشح آنزیم‌های گوارشی و تجزیه‌ی مواد آلی موجود در محیط به‌دست می‌آورند. به همین دلیل اگر این باكتری‌ها در بدن موجودات زنده زندگی می‌كنند با ایجاد اختلال در فعالیت‌های زیستی موجود، سلامت و حیات او را به‌خطر می‌اندازند.

Mycobacterium tuberculosis باكتری عامل سل ریوی است. سل بیماری عفونی است كه اگر درمان نشود سبب مرگ بیمار می‌شود. باكتریPropionibacterium acnes عامل جوش‌ صورت است. این باكتری‌ها با استفاده از مواد چربی غده‌های چربی پوست رشد می‌كنند و سبب مسدود شدن منافذ پوست می‌شوند كه درنتیجه‌‌ی آن چربی به سطح پوست نمی‌رسد و در پوست جمع می‌شود و جوش را ایجاد می‌كند.

توكسین‌های باكتریایی

روش دیگر بیماری‌زایی باكتری‌ها، ترشح تركیبات شیمیایی به‌نام توكسین است. مثلا كورینه باكتریوم دیفتریا Coryne bacterium diphtheria – عامل بیماری دیفتری – درون گلو رشد می‌كند و با ترشح نوعی توكسین بر قلب، اعصاب، كبد و كلیه‌ها اثر می‌گذارد.

باكتری كلستریدیوم بوتولینم Clostridium botulinum با تولید هاگ‌هایی به‌نام اندوسپور (Endosphore) می‌تواند در غذاهای كنسرو شده باقی بماند و رشد كند.

اندوسپور نسبت به حرارت مقاومت بالایی دارد؛ بنابراین اگر حرارت به‌اندازه‌ی كافی نباشد، اندوسپورها زنده می‌مانند و درون كنسرو رشد می‌كنند. توكسین حاصل از این باكتری كه در واقع سم مهلكی است بر دستگاه‌ عصبی انسان اثر می‌كند و سبب بیماری بوتولیسم (Botulism) می‌شود. از علایم این بیماری دید دوتایی و فلج است. ناتوانی در تنفس عامل مرگ این بیماران است.

هم‌چنین بعضی از مسمومیت‌های غذایی به‌دلیل آلودگی باكتریایی غذا است. مثلا باكتری استافیولو كوكوس (Staphylococcus aureus) اورئوس عامل شایع‌ترین مسمومیت غذایی است.

تهوع و اسهال از علایم این نوع مسمومیت است.

مبارزه با باكتری‌های بیماری‌زا

بسیاری از بیماری‌ها با حرارت و مواد شیمیایی از بین می‌روند. استفاده از مواد شوینده در پاكسازی ظروف و محیط از باكتری‌ها موثر است. مواد ضدعفونی‌كننده با از بین بردن باكتری‌ها مانع انتشار آن‌ها می‌شوند.

آنتی بیوتیك‌ها موادی هستند كه باكتری‌ها را ازبین می‌برند و مانع از فعالیت آن‌ها می‌شوند.

الكساندر فلمینگ در سال 1928 متوجه این پدیده شد. او در آزمایشگاه خود توانست پنی‌سیلین را از قارچی متعلق به سرده‌ی پنی سیلیوم جدا كند. امروزه از آنتی بیوتیك‌ها در درمان بیماری‌های باكتریایی استفاده می‌شود. آنتی بیوتیك‌ها بر فرایندهای سلول باكتری تاثیر می‌كنند؛ بنابراین از آن‌جایی كه ویروس‌ها ساختار سلولی و در نتیجه فرایندهای حیاتی سلولی ندارند، آنتی بیوتیك‌ها بر آن‌ها تاثیر ندارند. بعضی از آنتی بیوتیك‌ها به‌طور شیمیایی ساخته می‌شوند.

اهمیت باكتری‌ها

اگرچه بعضی از باكتری‌ها عامل فساد مواد غذایی و بیماری هستند؛ اما بسیای از باكتری‌ها مفیدند. بشر قرن‌ها از فواید باكتری‌ها در زندگی خود استفاده كرده است.

باكتری‌ها در تهیه و پردازش فرآورده‌های غذایی و شیمیایی و هم‌چنین در شناسایی و استخراج معادن و پاكسازی محیط زیست كاربرد دارند. مواد خوراكی مانند ماست، پنیر و سركه حاصل فعالیت باكتری‌های تخمیركننده است. استون و بوتانول مواد شیمیایی هستند كه انواعی از باكتری‌های گونه‌ی كلستریدیوم آن‌ها را می‌سازند.

باكتری‌های شیمیواتوتروف برای تخلیص عناصر معدنی مانند مس و اورانیوم كاربرد دارند. هم‌چنین باكتری‌ها در پاكسازی آب‌ها و خاك‌های آلوده به آلاینده‌های نفتی و شیمیایی كاربرد وسیعی دارند.

آركی باكتری‌ها

غشای سلولی آركی باكتری‌ها لیپیدهای غیر معمولی دارد كه توانایی فعالیت در دماهای بالا را به آن‌ها می‌دهد. گلیسرول در این لیپیدها به زنجیره‌های هیدروكربنی شاخه‌دار متصل است؛ درحالی كه لیپیدهای در یوباكتری‌ها گلیسرول به اسیدهای چرب متصل است. انواع متفاوت دیواره‌ی سلولی در آركی باكتری‌ها سبب بقای آن‌ها در محیط‌های افراطی می‌شود. دیواره‌ی سلولی آركی باكتری‌ها پپتیدوگلیكان ندارد. دیواره‌ی سلولی بعضی از آركی باكتری‌ها به مقدار فراوانی پلی ساكارید دارد. دیواره‌ی سلولی بعضی از آركی باكتری‌ها پروتئین‌ خالص است و چندتایی نیز دیواره‌ی سلولی ندارند. بیش‌تر آركی‌ باكتری‌ها شیمیواتوتروف هستند. هیچ‌كدام از آركی باكتری‌ها انگل نیستند به‌همین دلیل به‌عنوان عوامل بیماری‌زا شناخته نشده‌اند.

انواع آركی باكتری‌ها

تقسیم‌بندی آركی باكتری‌ها معمولا براساس زیستگاه آن‌ها انجام می‌شود. براین اساس سه نوع آركی باكتری وجود دارد:

متانوژن‌ها (Methanogens): انرژی مورد نیاز خود را با تولید گاز متان از مواد آلی به‌دست می‌آورند. این نوع آركی باكتری‌ها در محیط‌هایی مانند مرداب و روده‌ی جانوران زندگی می‌كنند. حدود 65 درصد متان اتمسفر، حاصل فعالیت آركی باكتری‌های متانوژن است.

ترمواسیدوفیل‌ها (thermoacidophils): این آركی‌ها در محیط‌های بسیار داغ مانند چشمه‌های آب‌ گرم و اطراف آتشفشان‌ها زندگی می‌كنند. ترموفیل‌ها در دماهای بیش از 80 درجه‌ی سانتیگراد به‌خوبی دوام دارند. حتی بعضی از آن‌ها در دمای 105 درجه‌ی سانتیگراد نیز رشد می‌كنند. ترموفیل‌ها از مواد گوگردی انرژی كسب می‌كنند.

هالوفیل‌ها (Halophiles): 

این گروه از آركی باكتری‌ها برای رشد به تراكم‌های 12 تا 15 درصد نمك نیاز دارند. هالوفیل‌ها در آب‌ها و خاك‌های بسیار شور یافت می‌شوند. آركی‌های هالوفیل رنگیزه‌ای به‌نام باكتریورودوپسین(Bacteriorhodopsin) دارند كه با استفاده از آن و در حضور نور ATP می‌سازند.

پایگاه اینترنتی سنجش مستمر

مرکز یادگیری سایت تبیان