مقدمه باکتریها گروهی از موجودات تک یاخته ای ذره بینی هستند که پوشش بیرونی نسبتا ضخیمی آنها را احاطه کرده است. این موجودات ساختار ساده ای دارند و اندازه آنها بین ۰,۳ تا ۴ میکرون است. باکتریها فاقد شبکه آندوپلاسمی ، دستگاه گلژی ، لیزوزومها ، میتوکندریها و واکوئلها هستند. اما در سیتوپلاسم آنها تعداد زیادی ریبوزوم وجود دارد و غشای پلاسمایی آنها دارای زایده هایی است، به نام مزوزوم که قاعدتا ارزش میتوکندریها را دارند.هسته باکتریها بدون غشا و هستک است و از سیتوپلاسم جدا نیست و علاوه بر آن بدون کروموزومهای غیرمشابه و جداگانه هستند. DNA در باکتریها رشته درازی است که با چسبیدن دو سر آن به هم به صورت حلقه درآمده است و غالبا فقط یک رشته غول پیکر DNA در باکتری وجود دارد که طول آن در حدود ۱۰۰ میکرون است، اما این رشته به صورت کلاف در آمده و در نتیجه بسیار کوچک شده است.
بیشتر باکتریها فاقد کلروفیل هستند و متابولیسم خود را از راه شیمیوسنتز انجام می دهند. معدودی از باکتریها قادر به فتوسنتز هستند، ولی برخلاف گیاهان در واکنشهای فتوسنتز به جای اکسیژن ، گوگرد تولید می کنند. این موجودات تک یاخته ای ممکن است در هنگام رشد به یکدیگر متصل شوند و تشکیلاتی شبیه به خوشه انگور ، زنجیره و یا رشته بوجود آورند و یا در نوع عالی مانند اکتینومیستها ، میسیلوم تشکیل دهند. برخی باکتریها فاقد دیواره یاخته ای بوده (میکوپلاسما) و عده ای زندگی داخل یاخته ای اجباری دارند.
ساختار تشریحی باکتریها
پوشینه در بعضی باکتریها ، غلاف ژلاتینی چسبناکی دیواره اسکلتی را احاطه کرده است. این غلاف که غالبا ساختار هیدرات کربنی دارد، پوشینه نام دارد. امروزه دانشمندان معتقدند که پوشینه توسط باکتریها ساخته شده و به خارج ترشح می شود، ولی به علت تراکم بسیار زیاد و عدم قابلیت نفوذ و رطوبت پذیری به صورت پوشش در اطراف باکتری باقی می ماند. جنس شیمیایی پوشینه بیشتر از پلی ساکاریدها همراه با مواد دیگر است.پوشینه ، باکتری را تا حدی از عوامل نامساعد محیط حفظ می کند. وجود پوشینه در باکتریهای بیماری زا قدرت بیماری زایی آنها را افزایش می دهد و گاه باکتریها با از دست دادن پوشینه به نوع بی آزار تبدیل می شوند. بنابراین نتیجه می شود که انواع باکتریهای پوشینه دار در برابر دفاع بدن میزبان ، مثلا عمل ریزه خواری گویچه های سفید ، بیشتر پایدارترند. برای رنگ آمیزی پوشینه از روش خاصی به نام رنگ آمیزی منفی استفاده می کنند.
تاژک باکتریهای متحرک دارای زواید رشته مانندی به نام تاژک هستند. تاژک اندامکی است بسیار نازک که قاعده آن در سیتوپلاسم قرار داشته، از دیواره عبور می کند و در خارج باکتری قرار می گیرد. طول تاژک چند برابر طول باکتری ، ولی قطر آن کم است. تاژک از لحاظ ساختار تشریحی از سه قسمت تشکیل شده است:
رشته: بخشی که با رنگ آمیزی دیده می شود، رشته نام دارد. از نظر ساختار شیمیایی رشته متشکل از پروتئین ویژه ای به نام فلاژلین است. تاژک علاوه بر آنکه عامل حرکت است، از نظر مسائل ایمنی نیز اهمیت دارد، زیرا حاوی پادگن تاژکی یا H است. پادگن H نست به دما حساس است. تفاوت این پادگن در اعضای یک نوع باکتری ، مربوط به تفاوت آمینو اسیدهای تشکیل دهنده آن است. هرگاه در محلولی تاژک به علت تحریک مکانیکی یا عامل دیگری از بین برود، تاژک جدیدی به سرعت ساخته می شود.
قلاب: انتهای رشته در طرف باکتری به قسمت پهن تری به نام قلاب متصل می شود که اندکی حالت خمیده دارد. قلاب به صورت ساختار مارپیچی بوده و احتمالا دارای الیاف درهم بافته پروتئینی است.
پیکر پایه: این بخش از تاژک ، قلاب و رشته را به دیواره یاخته و غشای سیتوپلاسمی متصل می کند. پیکر پایه از محور کوچکی تشکیل یافته است که از مرکز چند جفت حلقه می گذرد. تعداد این حلقه ها در باکتریهای گرم منفی ، دو جفت و در باکتریهای گرم مثبت ، یک جفت است در باکتریهای گرم منفی جفت بالایی متشکل از دو حلقه است که به ترتیب در بخش لیپو پلی ساکارید و لایه پپتیدوگلیکان متمرکزند و جفت پایینی نیز که شامل دو حلقه است، به غشای سیتوپلاسمی قلاب می شود. باکتریهای گرم مثبت فاقد حلقه در جفت بالایی اند.
مژک بعضی از انواع باکتریهای گرم منفی علاوه بر تاژک ضمایم کوچکی به نام مژک دارند. مژکها ، کوچکتر ، کوتاه تر و پرشمارتر از تاژکها هستند و ضمنا حرکت یکنواخت موجی نیز ندارند. مژکها بر حسب نوع عمل به دو دسته تقسیم می شوند:
مژکهای معمولی: مژکهای معمولی عامل چسبندگی بوده و بر چند نوع اند. این نوع مژکها با چسبیدن به سطوح یاخته های جانوری و گیاهی و حتی مواد جامد باعث مهاجرت باکتری به طرف منابع سرشار از مواد غذایی می شوند و علاوه بر این ، عامل بیماری زایی می باشند. همچنین دارای خاصیت پادگنی هستند، ولی نوع پادگن آنها با پادگن تاژک متفاوت است.
مژک جنسی: این نوع مژک از انواع بلندتر و ضخیم تر است. تعداد مژکهای جنسی اندک است. مژکها به صورت لوله هایی تو خالی از جنس پروتئین هستند، این لوله به ساختار تکمه ای شکلی در غشای سیتوپلاسمی منتهی می شود و دارای جایگاههای جذب اختصاصی برای برخی از ویروسهای باکتریایی است. تارهای جنسی در عمل آمیختگی نقش دارند.
دیواره ساختار دیواره باکتری یکی از بارزترین خصوصیات تک یاخته ایهای واجد هسته پراکنده است. دیواره باکتری بلافاصله در قسمت بیرونی پرده سیتوپلاسمی قرار دارد و یاخته را از بیرون کاملا می پوشاند. هرچند جزئیات ساختار شیمیایی دیواره باکتریها در انواع مختلف ، متفاوت است، ولی چارچوب اصلی آن در تمام باکتریها یکسان بوده و از سه قسمت تشکیل شده است:
اسکلت پلی ساکاریدی: از دو نوع واحد ساختاری به نام ان استیل گلوکز آمین و ان استیل مورامیک اسید تشکیل شده که بطور متناوب بوسیله اتصال بتا _ ۱ ، ۴ به یکدیگر متصل هستند. این ساختار در تمام باکتریها یکسان است.
زنجیره های تتراپپتیدی: این زنجیره ها به مولکول ان استیل مورامیک اسید متصل هستند. هرچند ترکیب آمینو اسیدهای زنجیره در یک گونه ثابت است، ولی در گونه های متفاوت گوناگونیهایی به چشم می خورد.
پلهای عرضی: این پلها از نوع پلی پپتید هستند و در انواع باکتریها ، ساختار متفاوتی دارند. پلهای عرضی جایگاه انتهای یک زنجیره تترا پپتیدی را به جایگاه سوم زنجیره مجاور متصل می کنند. باکتریها را بر اساس ساختار دیواره به دو گروه باکتریهای گرم مثبت و گرم منفی تقسیم می کنند. در باکتریهای گرم مثبت ، قسمت اعظم آن از موکو پپتید تشکیل شده و ساختاری چند لایه دارد.دیواره یاخته های گرم مثبت دارای مقادیر قابل ملاحظه ای از اسیدهای تیکوئیک است و به علت آنکه به سطح یاخته بار منفی می دهد، در تعیین موادی که وارد یاخته می شوند، نقش دارد. ضخامت لایه موکو پپتید دیواره در باکتریهای گرم منفی کمتر از باکتریهای گرم مثبت است. باکتریهای گرم منفی فاقد اسیدهای تیکوئیک هستند و سطح بیرونی موکو پپتید را لایه هایی می پوشانند که به ترتیب عبارتند از: لایه لیپوپروتئین ، غشای بیرونی و لایه لیپوپلی ساکارید.
غشای سیتوپلاسمی غشای باکتری به صورت پرده نازکی در داخل دیواره باکتری قرار دارد و سیتوپلاسم را کاملا دربرمی گیرد. غشا از لحاظ ساختار شیمیایی از ترکیبات لیپیدی حاوی فسفاتید _ پروتئین و مقدار بسیار کمی مواد قندی تشکیل شده و به آسانی رنگهای بازی را به خود جذب می کند. در غشای سیتوپلاسمی پروکاریوتها ، استرول وجود ندارد. فضای بین غشای سیتوپلاسمی و دیواره را پرپیلاسم می نامند.ساختار غشای سیتوپلاسمی باکتریها همانند سایر یاخته ها متشکل از مولکولهای چربی و پروتئین است. غشا ، نیمه تراوا است. معمولا مولکولهای کوچک می توانند از غشا عبور کنند، ولی مولکولهای بزرگ ابتدا توسط آنزیمهای خارجی باکتری به مولکولهای کوچکتر تبدیل و سپس جذب غشا می شوند. غشا در جذب و دفع مواد ، رنگ پذیری باکتریها و تقسیم یاخته ای نقش دارد.
مزوزومها مزوزوم از فرورفتگی غشای سیتوپلاسمی به درون سیتوپلاسم و اغلب در محل تقسیم دیواره بوجود می آید. مزوزوم در باکتریهای گرم مثبت ، بزرگتر از باکتریهای گرم منفی است و تعداد مزوزومها در باکتریها یک یا چند عدد است. مزوزوم در عمل تقسیم DNA ، تقسیم یاخته ای و همچنین تبدیل باکتری به هاگ دخالت دارد.
سیتوپلاسم در سیتوپلاسم باکتری قسمتهای زیر قابل تشخیص اند:
ریبوزوم: ریبوزومها ذراتی کروی به قطر ۲۰۰ آنگستروم هستند که در سیتوپلاسم پراکنده اند. ریبوزومها از پروتئین و اسید بوزومریبونوکلئیک تشکیل شده اند و در سنتز پروتئین نقش مهمی دارند. ریبوزوم باکتریها از ریبوزوم یوکاریوتها کوچکتر است.
مواد ذخیره ای: مواد ذخیره ای شامل دانه های ولوتین ، لیپید ، گلیکوژن ، نشاسته و گوگرد است. این مواد به هنگام کمبود مواد غذایی به حداقل اندازه خود می رسد.
ماده زمینه: در ماده زمینه ذرات ریبوزوم و مواد ذخیره ای یاخته در مایعی به نام ماتریکس شناورند. ماده زمینه عبارتست از: آب و یونهای کانی ، آمینو اسیدها ، نوکلئوتیدها ، لیپید ، پروتئین ، کربوهیدرات ، سیتوپلاسم فاقد شبکه آندوپلاسمی ، میتوکندری ، دستگاه گلژی ، واکوئل و فعالیتهایی نظیر جنبش سیتوپلاسمی و حرکت آمیبی است.
کروماتوفور (باکتریهای فتوسنتز کننده): کروماتوفور دستگاه فتوسنتزی موجودات زنده در تیلاکوئیدها یا کیسه ها قرار دارد. در گیاهان تیلاکوئید در درون کلروپلاستها جای دارند. در باکتریهای فتوسنتز کننده قطعه ای که ویژه دریافت نور است، در داخل غشای یاخته ای کیسه هایی به نام کروماتوفور قرار دارد. این کیسه ها از گسترش غشای سیتوپلاسمی بوجود می آیند. در باکتریهای سبز گوگردی دستگاه فتوسنتزی در کیسه های درونی قرار دارند که به غشای سیتوپلاسمی متصل نیستند.
ماده ژنتیکی
ساز و کار حرکت باکتریها حرکت باکتریها به تامین مداوم انرژی نیاز دارد. بعضی مواد طبق پدیده شیمیوتاکسی باکتری را جذب و برخی دیگر آن را دفع می کنند. باکتری بوسیله گیرنده های خود این مواد را حس می کند و با بکار انداختن تلمبه پروتون به حرکت ادمه داده و یا تغییر جهت می دهد. در صورتی که گوانوزین مونو فسفات حلقوی ماده واسطه است که موجب متیل زدایی پروتئین ویژه ای در غشا می شود.مواد جاذب باکتری باعث ایجاد وقفه در متیل زدایی این پروتئینها و مواد دافع باعث تحریک آن می شوند. بدین سان به جذب و دفع باکتری تاثیر می گذارند. چگونگی حرکت تاژکها بدین طریق است که در باکتریهای واجد آرایش قطبی پرتاژکی ، ابتدا دسته تاژکهای قطبی به شکل مخروط درآمده و سپس باکتری به طرف نوک مخروط به شکل چرخشی حرکت می کند. حرکت معکوس نیز با تغییر جهت هر دو مخروط صورت می گیرد.