Transcript Slide 1
باکتریها گروهی از موجودات تک یاختهای ذره بینی هستند که پوشش بیرونی نسبتا ً ضخیمی آنها را احاطه کرده است .این موجودات ساختار سادهای دارند و به گروه پروکاریوتها تعلق دارند. باکتریها گروهی از موجودات تک یاختهای ذره بینی هستند که پوشش بیرونی نسبتا ً ضخیمی آنها را احاطه کرده است .این موجودات ساختار سادهای دارند و به گروه پروکاریوتها 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. اینکه پروکاریوتها و یا یوکاریوتها کدام یک زودتر بر روی کره زمین ظاهر شدهاند ،کامالً مشخص نیست .اما مطالعات تفاوتهای ژنتیکی بین یوباکتری ها، آرکیباکتریها و یوکاریوتها نشان میدهد که هر سه گروه از دنیای مشترکی مشتق شدهاند .شکل باکتریها بر اساس شکل به ۶گروه تقسیم میشود .پنج گروه اول را باکتریهای پست و گروه ششم را باکتریهای عالی گویند. باکتریها دارای هسته بدون غشا و هستک هستند و اجزای آن در سیتوپالسم 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 .تولید مثل به دو صورت جنسی (آمیختگی) و غیر جسمی و جوانه زدن ،قطعه قطعه شدن و تقسیم دوتایی صورت میگیرد. کپسول :به طور کلی میکروارگانیسم ها تمایل به اتصال به میزبان خود دارند بطوریکه اتصال به میزبان در باکتری های مهم در پزشکی یکی از ضروری ترین مراحل جهت ایجاد بیماری است .باکتری ها جهت اتصال به میزبان از چندین مکانیسم مختلف استفاده می کنند که یکی از آنها کپسولی است که خارجی ترین الیه پوششی باکتری هاست که البته در همه باکتری ها وجود ندارد .کپسول خود به چندین نوع از لحاظ مواد تشکیل دهنده و نوع ساختمان کپسول ،تقسیم می شود که در آینده در جای خود بحث خواهد شد .اتصال به میزبان و محیط اطراف تنها وظیفه ی کپسول باکتری به حساب نمی آید و یکی از اصلی ترین وظایف کپسول باکتری فرار از سیستم ایمنی میزبان خود می باشد بطوریکه بیماری زایی برخی باکتری ها مستقیما ً به کپسول آنها بستگی دارد (مانند پنموکوک) ییلی :گفتیم که یکی از وظایف کپسول ،اتصال به میزبان است ،اما اصلی ترین فاکتور اتصالی باکتری ها به میزبان بر عهده ساختاری مو مانند به نام پیلی است .پیلی ها زوائدی هستند که از سطح باکتری به بیرون زده اند و از تاژک کوتاهتر هستند ،پیلی ها وظایف بسیار مهمی در رابطه با تولید مثل جنسی نیز بر عهده دارند .جالب است بدانید که بر خالف تصور رایج ،برخی از انواع پیلی ها در حرکت باکتری نقش اساسی دارند که در جای خود در بخش پیلی به طور کامل به آنها خواهیم پرداخت. تاژک :پس از مدتی باکتری مواد غذایی اطراف خود را جذب و مصرف می کند و جای فعلی آن دیگر جای مناسبی جهت ادامه زندگی نیست زیرا از لحاظ مواد غذایی فقیر شده است و باید به مکانی غنی تر از لحاظ مواد غذایی نقل مکان کند که این وظیفه عمدتا ً بر عهده اندامکی به نام تاژک می باشد که با حرکت دورانی خود باکتری را به جلو می راند .البته جالب است بدانید که تاژک تنها ابزار حرکتی باکتری نیست بلکه باکتری از مکانیسم های متفاوتی جهت حرکت استفاده میکند غشای سلولی:سلولی یوکاریوتی مانند سلول بدن خود ما را در نظر بگیرید ،دراین سلول تمام وظایف بین اندامک های مختلف تقسیم شده است ،برای مثال میتوکندری کارخانه ی تولیدانرژی سلول به حساب می آید و چربی ها ،قند ها .. ، پس از شکسته شدن تبدیل به واسطه های پر انرژی مانند NADH+و FADH2تبدیل شده و وارد میتوکندری می شوند و در آنجا نهایتا ً توسط واکنش های اکسیداسیون و احیاء تبدیل به ATPمی شوند .یا اینکه در هسته ی سلول های ما ماده وراثتی قرار دارد و تکثیر و رونویسی از آنها نیز در همان هسته صورت می گیرد ،دستگاه گلژی نیز کار بسته بندی را در سلول های ما بر عهده دارد و برای مثال اگر قرار باشد که پروتئینی بزرگ به سطح سلول فرستاده شود ،توسط دستگاه گلژی به دور آن غشائی ایجاد می شود و به سطح سلول فرستاده می شود .غشاء سلولی ما نیز خاصیت نفوذپذیری انتخابی داشته و انتقال مواد غذایی را به درون سلول مدیریت می کنند .تمامی موارد گفته شده به خاطر این است که هر بخشی که در سلول های ما وظیفه ای اساسی دارد توسط غشاء جدا شده است و تبدیل به اندامکی غشاء دار شده است.A میدانیم که یکی از اصلی ترین تفاوت های یوکاریوت ها و پروکاریوت ها عدم وجود اندامک های غشاء دار در سلول های پروکاریوتی است ،از آنجا که در پروکاریوت ها اندامک های غشاءداری مانند آنچه که در یوکاریوتها به آن اشاره کردیم وجود ندارد این سوال پیش می آید که این وظایف در سلول باکتری بر عهده ی کدام بخش است؟؟ جالب است بدانید که غشاء سیتوپالسمی باکتری ها از غشاء سیتوپالسمی یوکاریوت ها پیچیده تر است! واکنش های اکسیداسون و احیایی که در میتوکندری سلول های یوکاریوتی اتفاق می افتد ،در باکتری ها در غشاء سیتوپالسمی آنها انجام می شود و نهایتا ً تولید ATPدر آنجا صورت می گیرد .در طی تقسیم سلولی باکتری ها اتصال کروموزوم باکتری به غشاء سیتوپالسمی یک مرحله ی اساسی جهت تقسیم می باشد .خاصیت نفودپذیری انتخابی ،ورود مواد به صورت انتخابی و فاگوسیته کردن ذرات خارجی از دیگر اعمالی است که توسط غشاء سیتوپالسمی باکتری ها صورت می گیرد. اسپور:در شرایط سخت مانند زمانیکه مواد غذایی در محیط کاهش می یابد باکتری از چه روشی برای بهبود شرایط استفاده می کند؟ یکی از راه های مواجهه با این مشکل این است که به واسطه تاژک یا دیگر مکانیسم های حرکتی به مکانی دیگر نقل مکان کند .اما اگر شرایط کلی محیط بسیار سخت باشد و جایی مناسب باقی نمانده باشد باکتری در اطراف خود الیه ای محافظتی به وجود می آورد و مواد غیر ضروری را از سلول خارج کرده و آب درون سیتوپالسم خود را نیز تا حد ممکن کاهش می دهد و به فرم بسیار مقاومی تبدیل می شود که مقاوم ترین فرم حیات در کره ی خاکی ما نیز محسوب می شود سپس به خوابی عمیق فرو می رود تا زمانیکه دوباره شرایط به حد مطلوب خود برسد ،آنگاه دوباره به فرم اولیه تبدیل می شود و زندگی را از سر می گیرد .باید در نظر داشت که تمام باکتری ها قدرت تولید اسپور ندارند و فقط دسته ای از باکتری های گرم مثبت و چندین باکتری دیگر دارای این توانایی هستند. تقسیم مستقیم تولید مثل جنسی به روش دو نیم شدن یکی از خصوصیات بارز باکتریهاست .در این حالت باکتریها در محیط مناسب ، مواد مورد نیاز را جذب و قسمتی از آن را به پروتوپالسم تبدیل میکنند و در نتیجه بر حجم باکتری افزوده میشود .وقتی رشد باکتری به حد معینی رسید پروتوپالسم آن بر اثر پیدایش دیوارهای عرضی در قسمت میانی به دو قسمت تقسیم میشود و یک باکتری به دو باکتری تبدیل میگردد. آمیختگی نوع ویژهای از تولید مثل جنسی است در اینگونه تولید مثل ،دو باکتری مجاور هم قرار را به دیگری میدهد ،نر و دیگری که )DNAمیگیرند و یکی از آنها که ماده ارثی ( ماده ارثی را دریافت میکند .ماده به شمار میآید. جوانه زدن برخی از باکتریها به روش جوانه زدن تکثیر مییابند جوانهها ابتدا به صورت زائده چسبیده به باکتری ظاهر میشوند و تدریجا بزرگ شده و از با کتری اصلی جدا میگردند. سایر روشها روش دیگر تولید مثل که در برخی از باکتریها نظیر اکتینومیستها مشاهده میشود که باکتری به صورت رشتهای دراز درمیآید ،سپس این رشته قطعه قطعه شده و هر قطعه در نتیجه رشد تدریجی به یک باکتری حاصل تبدیل میشود. شرایط رشد و تکثیر رشد باکتریها و سایر میکروارگانیسمها به شرایط مناسب فیزیکی و شیمیایی و وجود مواد غذایی نیاز دارد .این شرایط بر حسب نوع ارگانیسمها متفاوتاند .این نیازها عبارتند از رطوبت ،انرژی و منابع کربن و عناصر اساسی. شمار میرود. تمام یاختهها عالوه بر کربن به ذخایر هیدروژن ،اکسیژن ،نیتروژن ،فسفر و گوگرد نیاز دارند .و عواملی محیطی که بر بقا و رشد آنها تاثیر میگذارند عبارتند از ،اکسیژن ،فشار اسمزی ،کشش سطحی و فشار ) :PHدما ،اسیدیته ( هیدروستاتیکی .باکتریها برحسب محدودهای از دما که بهترین رشد را در آن دارند به است و فرونیل که دمای 20تا ċسه گروه گرما دوستها که دمای بهینه بدن آنها40 40را ترجیح می دهند و سرما دوستها که دمای بین 7تا 20قادر به زندگی هستند. دمای پایین باعث کندی رشد میشود. مناسب PHباکتریها ،محیطهایی را که اندکی قلیایی باشد ترجیح می دهند .مثال های کامال PHبرای رشد باکتری اشرشیاکلی 4.5تا 8است اما بعضی از باکتریها قلیایی یا کامال اسیدی را بخوبی تحمل میکنند .بدن انسان متشکل از محیطهای بسیار PHهای متفاوت است .اکثر میکروارگانیسمها قادر به تحمل PHگوناگونی با اسیدی معده انسان نیستند و فقط آن دسته از بیماریزا که قدرت تحمل چنین محیطی اسیدی را به مدت طوالنی دارند و میتوانند باعث عفونتهای گوارشی شوند .در مورد پوست بدن انسان نیز اسیدیته ،عامل محافظی در برابر عفونت به شمار میرود. مزایای باکتریها در تولید آنزیمها برخی باکتریها را تحت شرایط مناسب جهت تهیه آنزیمهای مورد نیاز پرورش میدهند و آنگاه آنزیم تولید شده توسط آنها را عصاره گیری کرده و با راسب کردن خالص میسازند .1آنزیم آمیالز را با فرایند خاصی از گونههای باکتری باسیلوس بدست میآورند .آمیالز را برای هیدرولیز نشاسته به دکسترین یا قند دیگر یا در تهیه چسبها ،در صنایع نساجی ،شفاف کردن آب میوهها و قندی کردن محلول نشاسته جهت تخمیر بکار میبرند. .2آنزیم پروتئیناز را از باکتری باسیلوس تهیه میکنند .این آنزیم ،پروتئینها را هیدرولیز کرده و در صنایع چرم سازی استفاده میشود. .3دو آنزیم استرپتوکیناز و استرپتودورناز را که بطور طبیعی توسط باکتری استرپتوکوکوس پایوجنز تولید میشوند ،در مقادیر تجارتی تهیه میکنند .این آنزیمها در تجزیه بقایای سلولی و زاید در محل زخم عمل میکنند و در حقیقت به ترمیم زخمها کمک مینمایند. .4بسیاری از باکتریها از جمله کالستریدیوم که دارای آنزیم پکتیناز است در جدا کردن الیاف کتان و تجزیه پکتین بین الیاف کمک میکند نقش باکتریها در تولید اسید استیک گونههای استوباکتر به نام استوباکتراستی میتوانند از الکل ،اسید استیک تولید کنند .این باکتریها در خاک و هوا انتشار یافته و بر روی دانههای انگور و سیب به سر میبرند .از اینرو آب میوهها به دنبال تخمیر الکلی معموال تخمیر اسید استیک پیدا میکنند ،مگر آن که مراقبت الزم به عمل آید. نقش باکتریها در تولید حاللهای صنعتی مالس سترون یا مالت ذرت پخته شده را در بشکههای بزرگ با کالستریدیوم استربوتیلیکم مخلوط میکنند .تخمیر در متصاعد شده را که H2و CO2شرایط بیهوازی در حرارت 37درجه سانتیگراد بعد از 48 - 72ساعت پایان مییابد. شامل 60درصد هیدرات کربن تخمیرپذیر است برای مصارف صنعتی جمع آوری میکنند .حاللهای خنثی ،بوتانول ، استون و اتانول را با تقطیر بخشی بدست میآورند .استون را در تهیه مواد منفجره ،استات سلولز و چسبها بکار میبرند نقش باکتریها در تهیه واکسنها واکسنها را تحت شرایط کامال کنترل شده تهیه میکنند .واکسنهای باکتریایی را از کشت میکروبها در آگار یا آبگوشت غذایی بدست میآورند .سلولهای سطح آگار غذایی را با محلول سرم فیزیولوژیک ( 0.85درصد کلرورسدیم) شستشو داده و سلولهای آبگوشت را با سانتریفوگاسیون جهت جدا کردن مواد خارجی شستشو میدهند و سرانجام آنها را در سرم فیزیولوژیک در تراکم استاندارد وارد میسازند. نقش باکتریها در تولید فرآوردههای شیر الکتوباسیلها غالبا در شیر یافت میشوند .این باکتریها در تولید انواع شیرهای تخمیر یافته و انواع پنیرها حائز اهمیت هستند .رشد این باکتریها در شرایط اسیدی بهتر انجام میشود .از اینرو در شیری که قبال بوسیله استرپتوکوکوس الکتیس و سایر باکتریهای شیر تازه ترش شده ،بهتر رشد و تکثیر پیدا میکنند نقش باکتریها در چرخه ازت همه جانداران برای سنتز پروتئینها ،اسیدهای نوکلئیک و سایر ترکیبات ازتدار ،به ازت احتیاج دارند .نیروهای فیزیکی و شیمیایی که در خاک ،آب و هوا عمل میکنند همراه با فعالیتهای باکتریها عوامل مهمی در تبدیل ازت به اشکال قابل مصرف محسوب میشوند .باکتریها از پروتئینهای موجود در خاک آمونیاک میسازند .باکتریهای نیتروزموناس و نیتروباکتر طی دو مرحله متوالی تحت فرآیند نیتریفیکاسیون (شوره گذاری) آمونیاک را به نیترات تبدیل میکنند .که نیترات ،ازت قابل استفاده برای گیاهان است .باکتری ریزوبیوم با گیاهان تیره نخود همزیستی دارد و به جذب ازت توسط آنها از خاک ،کمک میکند. معایب باکتریهای آب شیرین در قسمتهایی از آب که اکسیژن کافی در دسترس است و گونههای سودوموناس ،سایتوفاگاها ،کالوباکتر و هاینومایکروبیوم وجود دارد ،اکسیژن به راحتی در آب نفوذ نمیکند .این باکتریها به سرعت اکسیژن محلول در آب را به مصرف رسانده و در نتیجه حیات ماهیها را به خطر انداخته و با فعالیت انواع باکتریهای بیهوازی ،مواد بدبویی نظیر سولفید هیدروژن و اسیدهای آلی ،ایجاد میشود .تب تیفوئید و وبا از بیماریهایی هستند که توسط آب منتقل میشوند. باکتریهای بیماریزا در خاک اغلب باکتریهای بیماریزای انسانی که قدرت زندگی در خاک را دارند ،انواع اسپوردار هستند .اسپور باسیلوس آنتراسیس که عامل سیاه زخم است ،دهها سال میتواند در خاک زنده بماند و به محض ورود به بدن جانوران ،فعالیت کند. کالستریدیوم تتانی (عامل کزاز) ،کالستریدیوم بوتولیسم (عامل بوتولیسم) و کالستریدیوم پرفرنجنس (عامل قانقرن گازی) نیز مثالهایی دیگر از باکتریهای اسپوردار ساکن خاک هستند که میتوانند از نواحی زخمی وارد بدن شده و بیماری تولید کنند .انواع باکتریهای ایجاد کننده بیماری در گیاهان و حشرات نیز در خاک یافت شدهاند.