باکتری

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
Bacteria
محدوده زمانی: آرکئن or earlier – Recent
Scanning electron micrograph of اشریشیا کلی bacilli
طبقه‌بندی علمی
دامنه: Bacteria
Phyla[۱]

اکتینوباکتر (high-G+C)
فیرمیکوت‌ها (low-G+C)
Tenericutes (no wall)

Aquificae
Deinococcus-Thermus
FibrobacteresChlorobi/باکتروئیدها (FCB group)
Fusobacteria
Gemmatimonadetes
Nitrospirae
PlanctomycetesVerrucomicrobia/کلامیدیه (PVC group)
پروتئوباکتریا
Spirochaetes
Synergistetes

  • Unknown / ungrouped

Acidobacteria
Chloroflexi
Chrysiogenetes
سیانوباکتر
Deferribacteres
Dictyoglomi
Thermodesulfobacteria
Thermotogae

دسته بندی انواع باکتری‌ها
یاخته‌های باکتری اشریشیا کلی با بزرگنمایی ۲۵٬۰۰۰

باکتری‌ها گروهی از موجودات تک‌سلولی ذره‌بینی هستند که پوشش بیرونی نسبتاً ضخیمی، آنها را احاطه کرده‌است. این موجودات ساختار ساده‌ای دارند و به گروه پروکاریوت (جانداران ساده) تعلق دارند.

باکتری‌ها متنوع‌ترین و مهم‌ترین میکروارگانیسمها هستند. تعداد کمی از آنها در انسان و حیوانات و گیاهان بیماریزا است. بطور کلی بدون فعالیت آنها، حیات بر روی زمین مختل می‌گردد. بطور یقین یوکاریوت‌ها از موجودات زنده باکتری مانند بوجود آمده‌اند. نظر به اینکه باکتری‌ها ساختمان ساده‌ای داشته و می‌توان به آسانی، بسیاری از آنها را در شرایط آزمایشگاه کشت داد و تحت کنترل درآورد. میکروب شناسان مطالعه وسیعی درباره فرایندهای حیاتی آنها انجام داده‌اند.

پراکندگی در طبیعت[ویرایش]

به شکل معمول در هر گرم خاک، ۴۰ میلیون و در هر میلی‌لیتر از آب‌های سطحی و زیرزمینی، یک میلیون سلول باکتریایی، و روی‌هم‌رفته تقریباً پنج نانیلیون باکتری بر روی زمین وجود دارد[۲]که تودهٔ زنده‌ای بیش از مجموع وزن گیاهان و جانوران را شامل می‌شود[۳]. باکتری‌ها نقش حیاتی در چرخش مواد غذایی دارند و بسیاری از مراحل چرخه‌های مواد غذایی هم‌چون تثبیت نیتروژن از جو زمین و تجزیه پروتئین‌ها به روش زیستی، به آن‌ها وابسته است. باکتری‌های موجود در در جمعیت‌های زندهٔ اطراف چشمه‌های آب‌گرم و Cold seeps مواد غذایی لازم برای حفظ حیات را با تبدیل مواد محلولی هم‌چون سولفید هیدروژن و متان، فراهم می‌کنند. بسیاری از باکتری‌ها هنوز توصیف نشده‌اند و تنها نیمی از اعضای شاخه باکتری‌ها دارای گونه‌های قابل [culture|کشت] در آزمایشگاه هستند.[۴] مطالعه باکتری‌ها را باکتری‌شناسی نامند که شاخه‌ای از میکروب‌شناسی است. در بدن هر انسان تقریباً ده برابر تعداد سلول‌های بدن، سلول‌های [flora|فلور انسانی] وجود دارند که بسیاری از آن‌ها باکتری‌های روی پوست یا فلور روده هستند.[۵] تعداد بسیار زیادی از باکتری‌های موجود در بدن به دلیل اثرات حفاظتی دستگاه ایمنی، بی‌زیان بوده و تعداد کمی نیز سودمند هستند. به هر روی گونه‌های کمی از باکتری‌ها هم [bacteria|بیماری‌زا] بوده و [disease|بیماری‌های عفونی] شامل وبا، سیفیلیس، سیاه‌زخم، جذام و طاعون را سبب می‌گردند. بیماری‌های کشنده باکتریایی شناخته‌شده‌تر [infection|عفونت‌های دستگاه تنفسی] هم‌چون سل هستند که به تنهایی سالانه به ویژه در آفریقای سیاه (زیر صحرا) سبب ۲ میلیون مرگ می‌گردد.[۶] در کشورهای توسعه‌یافته از آنتی بیوتیک‌ها درمان عفونت‌های باکتریایی و هم‌چنین در کشاورزی استفاده می‌شود، بنابراین [resistance|مقاومتِ آنتی بیوتیکی] شایع است. باکتری‌ها در صنایعی مانند [treatment|تصفیه فاضلاب]، [spills|آلودگی‌های نفتی]، تولید پنیر و ماست از راه تخمیر، بازیافت طلا، پالادیوم، مس و سایر فلزات از معادن[۷]و هم‌چنین در زیست‌فناوری، تولید آنتی‌بیوتیک‌ها و سایر مواد شیمیایی اهمیت دارند[۸]

طبقه‌بندی[ویرایش]

باکتری‌ها زمانی به عنوان گیاهان متعلق به رده شیزومایست‌ها طبقه‌بندی می‌شدند ولیکن امروزه پروکاریوت‌ها را تشکیل می‌دهند. سلول‌های باکتریایی برخلاف سلول‌های گیاهی و جانوری و سایر یوکاریوت‌ها، دارای هسته نیستند و به ندرت دارای اندامک‌های پیوند یافته به پوسته یاخته هستند. گرچه اصطلاح باکتری‌ها به شکل سنتی شامل تمامی پروکاریوت‌ها بود، در دهه ۱۹۹۰ پس از کشف این موضوع که پروکاریوت‌ها دارای دو گروه موجود زنده هستند که به شکل کاملاً جدا از هم از یک نیای مشترک تکامل یافته‌اند، طبقه‌بندی علمی جانداران نیز تغییر کرد. این بالافرمانرو یا حوزه تکاملی را باکتری‌ها و باستانیان یا آرکیا یا باکتری‌های باستانی می‌نامند.[۹]

تاریخچه تکاملی[ویرایش]

اینکه پروکاریوت‌ها و یا یوکاریوت‌ها کدام یک زودتر بر روی کره زمین ظاهر شده‌اند، کاملاً مشخص نیست. اما مطالعات تفاوت‌های ژنتیکی بین یوباکتری‌ها، آرکی‌باکتریها و یوکاریوتها نشان می‌دهد که هر سه گروه از دنیای مشترکی مشتق شده‌اند. شکل باکتری‌ها بر اساس شکل به ۶ گروه تقسیم می‌شود. پنج گروه اول را باکتریهای پست و گروه ششم را باکتری‌های عالی گویند.

ساختمان باکتری[ویرایش]

باکتری‌ها هسته ی سازمان یافته ندارند و DNA و پروتئینهای همراه آن درون ناحیهٔ هسته مانندی با نام ناحیه نوکلئوئیدی قرار گرفته‌اند و اجزای سلولی آنها در سیتوپلاسم پراکنده‌اند. کروموزمهای غیر مشابه و جداگانه در آنها وجود ندارد. در باکتری‌ها، واکوئل دیده نمی‌شود. بیشتر آنها بدون کلروفیل هستند و دگرگشت (متابولیسم) خود را از راه شیمیوسنتز انجام می‌دهند. باکتری‌ها به دلیل اینکه هسته سازمان یافته و مشخصی ندارند میوز و میتوز و تولید مثل جنسی نمی‌کنند. تنها نوع تقسیم سلولی در آنها تقسیم دوتایی است که آن نیز پس از همانندسازی و مضاعف شدن کروموزوم‌ها صورت می‌گیرد.

The range of sizes shown by پروکاریوتs, relative to those of other organisms and biomolecules

انواع باکتری‌ها[ویرایش]

باکتریها براساس رنگ آمیزی (گرم منفی یا مثبت بودن)، شکل (باسیل، کوکسی و اسپیروکت)، متابولیسم (بی‌هوازی، هوازی، بی‌هوازی اختیاری و...) تقسیم بندی می‌شوند.

  • باکتریهای گرم منفی شامل سه شاخه اصلی پروتئوباکتریا،تراباکتریاها (Terrabacteria) و گروه چهارم باکتریها BV4 (مانند باکتروئیدها، اسپیروکتها، اسیدوباکتریا، فوزوباکتریا و کلامیدیا) می‌باشد. (هرچند برخی فیرمیکوتها نیز گرم منفیند)
  • باکتریهای گرم مثبت به دو شاخه فیرمیکوت‌ها و اکتینوباکترها تقسیم می‌شوند. فیرمیکوت‌ها به چهار رده تقسیم می‌شوند: باسیل‌ها، کلوستریدیا (کلوستریدیوم‌سانان) (Clostridia)، رده Erysipelotrichia و رده Negativicutes و شاید رده‌های Thermolithobacteria و Mollicutes؛ اکتینوباکترها را نیز به پنج راسته (Order) تقسیم بندی می‌کنیم.

باکتریهای پست[ویرایش]

این باکتریها تک یاخته‌ای بوده و اگر کروی یا بیضوی باشند، کوکوس و اگر میله‌ای شکل یا دراز باشند، باسیل و اگر خمیده باشند ویبریون و چنانچه مارپیچی شکل و غیرقابل انعطاف باشند، اسپریل و اگر فنری و قابل انعطاف باشند، اسپیروکت نامیده می‌شوند.

باکتریهای عالی یا رشته‌ای[ویرایش]

این باکتری‌ها رشته مانند و اغلب غلاف‌دار هستند و اغلب اوقات شاخه‌های حقیقی ایجاد کرده، میسلیوم تشکیل می‌دهند و چون تشکیلات منشعب ایجاد می‌کنند، لذا اکتینومیست نامیده می‌شوند؛ بنابراین باکتری‌ها از نظر شکل به ۶ گروه گرد، دراز، خمیده، مارپیچی، فنری و منشعب تقسیم می‌شوند.

Euryarchaeota Nanoarchaeota Crenarchaeota تک‌یاختگان جلبک گیاه Slime molds جانوران قارچ باکتری گرم-مثبت کلامیدیه Chloroflexi اکتینوباکتر Planctomycetes اسپیروکت Fusobacteria سیانوباکتر گرمادوست Acidobacteria پروتئوباکتریا
درخت فیلوژنتیک showing the diversity of bacteria, compared to other organisms.[۱۰] یوکاریوتs are colored red, باستانیان green and bacteria blue.


نحوه تقسیم و طرز قرار گرفتن باکتری‌ها[ویرایش]

اگر شکل باکتری کروی باشد آن را کوکوس واگر میله‌ای باشد آن را باسیل می‌نامند. اشکال دیگری نیز مانند ویبریو وجود دارند.

دیپلوکوکوس: تقسیم فقط در یک سطح انجام می‌گیرد و باکتری‌ها دو به دو، به یکدیگر اتصال دارند.

استرپتوکوکوس: تقسیمات یاخته‌ای در یک سطح انجام می‌شود و چند باکتری به‌دنبال هم قرار می‌گیرند.

تتراد: اگر تقسیم در دو سطح عمود برهم باشد اشکال چهارتایی بوجود می‌آید.

سارسین: تقسیم یاخته در سه سطح عمود برهم انجام می‌شود و توده‌های هشت تایی شبیه پاکت پستی بوجود می‌آید.

استافیلوکوکوس: تقسیمات یاخته بطور نامنظم در سطوح مختلف انجام می‌گیرد و اشکالی شبیه به خوشه انگور بوجود می‌آید.

ساختار باکتری‌ها[ویرایش]

پوشینه یا کپسول : در بعضی از باکتری‌ها، غلاف ژلاتینی چسبناکی دیواره اسکلتی را احاطه کرده است که توسط باکتری‌ها ساخته شده و به خارج ترشح می‌گردد و جنس پوشینه بیشتر از پلی ساکاریدها همراه با مواد دیگر است.

تاژک : از واحدهای پروتئینی به نام فلاژین تشکیل شده و قابل ترمیم بوده و وسیله حرکت باکتری هستند. معمولاً طول آن چند برابر طول باکتری است. آرایش تاژک در باکتری‌های تاژکدار بصورت تک تاژکی، دو تاژکی، چند تاژکی سطحی است.

تار یا پیلی : به دو صورت جنسی و چسبنده وجود دارد و در عمل تحرک بی تأثیر است. پیلی در حقیقت به باکتری‌های دیگر می‌چسبد این ارگانل باکتری باعث انتقال میکروب وِ دانای می‌باشد

دیواره : در بیرون غشای پلاسمایی بوده و سبب استحکام باکتری شده و به آن شکل می‌دهد. وجود دیواره برای رشد و تقسیم باکتری‌ها لازم است.

غشای سیتوپلاسمی : به صورت پرده نازکی در داخل دیواره باکتری قرار دارد و متشکل از مولکول‌های چربی و پروتئینی است.

نیام‌تن (مزوزوم)ها : از فرورفتگی غشای سیتوپلاسمی به درون سیتوپلاسم حاصل می‌شود و اغلب در محل تقسیم دیواره وجود دارند و در عمل تقسیم DNA، تقسیم یاخته‌ای و تبدیل باکتری به هاگ دخالت می‌کنند.

اجزای سیتوپلاسم : رناتن (ریبوزوم)ها مواد ذخیره‌ای ماده زمینه کروماتومور ماده ژنتیکی که DNA آنها غالباً به صورت یک فام‌تن (کروموزوم) تاخورده و بهم فشرده است.

یادآوری شود که باگذشت زمان تکثیر و انباشته شدن مواد زاید و کاهش مواد غذایی سرعت تولیدمثل برابر با سرعت مرگ می‌شود.

فواید باکتری‌ها[ویرایش]

اگرچه بعضی از باکتری‌ها عامل فساد مواد غذایی و بیماری هستند، اما بسیای از باکتری‌ها مفیدند. بشر قرن‌ها از فواید باکتری‌ها در زندگی خود استفاده کرده است. باکتری‌ها در تهیه و پردازش فراورده‌های غذایی و شیمیایی و هم‌چنین در شناسایی و استخراج معادن و پاکسازی محیط زیست کاربرد دارند. مواد خوراکی مانند ماست، پنیر و سرکه و نوشیدنیهای الکی و آبجو حاصل فعالیت باکتری‌های تخمیرکننده است. استون و بوتانول مواد شیمیایی هستند که انواعی از باکتری‌های گونهٔ کلستریدیوم آن‌ها را می‌سازند.

باکتری‌های داخل روده برای ما خیلی از ویتامین‌ها (مانند ویتامین کا) را می‌سازند که خود بدن قادر به ساختن آنها نیستند.

همچنین بسیاری از باکتری‌ها نیز به عنوان عوامل افزایش دهنده رشد گیاهان هستند و رشد گیاهان را بهبود می‌بخشند. به علاوه طیف وسیعی از باکتری‌ها نیز به عنوان بیمارگرهای گیاهی هستند و باعث ایجاد علایم مختلفی در گیاهان مانند پژمردگی لکه برگی سوختگی سرشاخه و... می‌گردند.

باکتری‌های شیمیواتوتروف برای تخلیص عناصر معدنی مانند مس و اورانیوم کاربرد دارند. هم‌چنین باکتری‌ها در پاکسازی آب‌ها و خاک‌های آلوده به آلاینده‌های نفتی و شیمیایی کاربرد وسیعی دارند.

تولیدمثل باکتری[ویرایش]

باکتری‌ها به روشهای تقسیم مستقیم، آمیختگی، قطعه قطعه شدن یا به‌وسیله کنیدی و همچنین جوانه زدن تکثیر می‌یابند.

  • در شریط دشوار محیط زیست برخی باکتری‌ها توانایی ایجاد اسپورداخلی را دارند. اسپورداخلی سبب مقاومت باکتری در برابر عوامل نامساعد محیط می‌شود. هر باکتری فقط یک اسپورمی‌سازد و از هر اسپور یک باکتری بوجود می‌آید. استفاده اصطلاح هاگ برای باکتری کاملاً اشتباه است زیرا که هاگ یک ساختار تولید مثلی برای گیاهان است و یک گیاه قادر است هزاران هاگ تولید کند در صورتی که باکتری با اسپورزایی فقط قادر به تولید یک باکتری می‌باشد.

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. "Bacteria (eubacteria)". Taxonomy Browser. Archived from the original on 28 January 2013. Retrieved 2008-09-10. 
  2. ^ Whitman WB, Coleman DC, Wiebe WJ (1998). "Prokaryotes: the unseen majority". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 95 (12): 6578–83. Bibcode 1998PNAS...95.6578W. doi:10.1073/pnas.95.12.6578. PMC 33863. PMID 9618454.
  3. ^ Whitman WB, Coleman DC, Wiebe WJ.. Prokaryotes: the unseen majority. Proc Natl Acad Sci U S A. 1998 Jun 9;95(12):6578-83.
  4. ^ a b Rappé MS, Giovannoni SJ (2003). "The uncultured microbial majority". Annual Review of Microbiology 57: 369–94. doi:10.1146/annurev.micro.57.030502.090759. PMID 14527284
  5. Sears CL (2005). "A dynamic partnership: celebrating our gut flora". Anaerobe 11 (5): 247–51. doi:10.1016/j.anaerobe.2005.05.001. PMID 16701579
  6. "2002 WHO mortality data". Retrieved 2007-01-20.
  7. http://www.sciencedaily.com/releases/2010/09/100901191137.htm
  8. Ishige T, Honda K, Shimizu S (2005). "Whole organism biocatalysis". Current Opinion in Chemical Biology 9 (2): 174–80. doi:10.1016/j.cbpa.2005.02.001. PMID 15811802
  9. Woese CR, Kandler O, Wheelis ML (1990). "Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 87 (12): 4576–9. Bibcode 1990PNAS...87.4576W. doi:10.1073/pnas.87.12.4576. PMC 54159. PMID 2112744.
  10. Ciccarelli FD, Doerks T, von Mering C, Creevey CJ, Snel B, Bork P (2006). "Toward automatic reconstruction of a highly resolved tree of life". Science 311 (5765): 1283–7. Bibcode:2006Sci...311.1283C. doi:10.1126/science.1123061. PMID 16513982. 
  • Single-Cell Organisms: Bacteria and Viruses by Patricia Kite, Publisher: Raintree, 2008
  • Molecular Genetics of Bacteria by Snyder, Publisher: American Society Microbiolgy, 2007