به نام خدا

ساختمان باکتری ها از چه بخش هایی تشکیل شده است؟

این بخش ها دارای چه ویژگی هایی هستند و چه وظایفی را بر عهده دارند؟

در این پست می خواهیم مروری به ساختمان عمومی باکتری ها داشته باشیم . مسلماً ساختمان باکتری ها از گونه ای به گونه ای دیگر متفاوت است اما به طور کلی همگی آنها از لحاظ ساختاری دارای یک چهاچوب مشترک هستند که لازمه ی زیستن این موجودات می باشد که به شرح آن می پردازیم.

امید است شرح مختصری که در این قسمت داده خواهد شد تصور مناسبی از ساختمان باکتری در ذهن خواننده ایجاد کند که به واسطه ی آن ، باکتری شناسی پایه را بسیار روانتر مطالعه کند.

اکثر باکتری ها جهت ادامه حیات نیازمند رطوبت هستند و شرایط خشکی فقط برای برخی از باکتری ها قابل تحمل است  البته آن دسته نیز در خشکی مطلق از بین خواهند رفت. پس شرایط زیست باکتری ها اکثراً مرطوب است و باکتری توسط آب احاطه شده است. در گام نخست میدانیم که شرایط درون سلولی معمولا نسبت به بیرون از سلول دارای پتانسیل اسمزی بالاتری است ، به این معنا که سلول تمایل بالایی به جذب آب دارد زیرا درون سیتوپلاسم سلول باکتری موادی مثل املاح ، یونها ، پروتئین ها ، ترکیبات قندی و .... وجود دارد که همگی جاذب آب بوده و تمایل کلی سلول باکتری را برای جذب آب بالا می برد.

باکتری ها دارای غشاء سیتوپلاسمی هستند که سیتوپلاسم آنها را احاطه کرده است .این غشاء پس از مدتی که سلول باکتری آب جذب کند خواهد ترکید. اما چه می شود که باکتری ها دچار چنین مشکلی نمی شوند؟

سلول های یوکاریوتی ، مثل سلول های بدن ما چندین مکانیسم مختلف جهت مقابله با این مشکل دارند که از آنها می توان به وجود اسکلت درون سلولی از جنس اکتین یا میکروتوبول ها اشاره کرد که به غشای سلولی اتصال دارد و علاوه بر اینکه به سلول یوکاریوتی شکل می دهند ، سلول را نیز در برابر فشار های اسمزی محافظت می کنند. اما باکتری ها فاقد چنین ساختاری هستند. باکتری ها دارای یک اسکلت خارج سلولی هستند که علاوه بر اینکه به هر باکتری شکل خاص آن باکتر ی را می دهد ، باکتری را در برابر فشار اسمزی محافظت می کند و اجازه نمی دهد که غشاء باکتری از یک حد خاص بزرگتر شود. این ساختمان توری مانند که باکتری را احاطه کرده است در باکتری های مختلف دارای ترکیبات متفاوتی است و دیواره سلولی باکتریای نام دارد که در بخش دیواره باکتری ها به طور مفصل به آن خواهیم پرداخت.

در دسته ای از باکتری ها موسوم به باکتری ها گرم منفی غشاء دیگری علاوه بر غشاء سیتوپلاسمی وجود دارد که جایگاه آن روی دیواره سلولی باکتری است و درواقع دیواره سلولی را کاملا در بر گرفته است به طوریکه با فضای بیرون ارتباطی مستقیم ندارد. اما در دسته ی دیگری از باکتری ها که باکتری های گرم مثبت نام دارند این غشاء خارجی وجود ندارد و دیواره سلولی با محیط بیرون در تماس مستقیم قرار دارد. (البته در صورت فقدان کپسول)

کپسول (capsule) : 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 لایه 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 مستقیماً به کپسول آنها بستگی دارد (مانند پنموکوک)

تاژک (flagella): 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 عمدتاً 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 می کند که در بخش حرکت (motility) بطور مفصل به آن خواهیم پرداخت.

پیلی(pili) : 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 خلاف 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.

غشاء سیتوپلاسمی (cytoplamic membrane) : 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 FADH₂ تبدیل شده و وارد میتوکندری می شوند و در آنجا نهایتاً توسط واکنش های اکسیداسیون و احیاء تبدیل به ATP می 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.

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 سیتوپلاسمی باکتری ها از غشاء سیتوپلاسمی یوکاریوت ها پیچیده تر است! واکنش های اکسیداسون و احیایی که در میتوکندری سلول های یوکاریوتی اتفاق می افتد ، در باکتری ها در غشاء سیتوپلاسمی آنها انجام می شود و نهایتاً تولید ATP در آنجا صورت می گیرد. در طی تقسیم سلولی باکتری ها اتصال کروموزوم باکتری به غشاء سیتوپلاسمی 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 سیتوپلاسمی باکتری ها صورت می گیرد.

اسپور (spore) : 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 لایه ای محافظتی به وجود می آورد و مواد غیر ضروری را از سلول خارج کرده و آب درون سیتوپلاسم 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.

 امیدوارم که شرح مختصری که بر ساختمان عمومی باکتری ها داده شد مفید بوده و مورد توجه شما دوست عزیز قرار گرفته باشد. هریک از موارد گفته شده به طور کامل و مفصل در جای خود در قسمت باکتری شناسی پایه بحث خواهد شد.

http://www.biologycorner.com/bio4/pathology/bacteria.html

http://www.micro.cornell.edu/cals/micro/research/labs/angert-lab/bacterialendo.cfm