- ลักษณะทั่วไปของเซลล์แบคทีเรีย
- โครงสร้างของเซลล์แบคทีเรีย (ชิ้นส่วน)
- ภูมิภาคนอกเซลล์
- พื้นที่ครอบคลุม
- ภูมิภาคด้านใน
- อ้างอิง
เซลล์ของแบคทีเรียเป็นองค์กรที่รู้จักกันที่ง่ายที่สุดของสิ่งมีชีวิต แบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่ไม่มีนิวเคลียสหรือออร์แกเนลล์ใด ๆ แยกออกจากปริมาณไซโตโซลิกผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ (แบคทีเรียทั้งหมดถูกจัดประเภทภายในโดเมน Prokaryotic)
การศึกษาทางวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นว่าแม้ว่าเซลล์แบคทีเรียจะไม่มีออร์แกเนลล์ แต่ก็มีองค์กรระเบียบและพลวัตภายในที่ควบคุมได้และแม่นยำ พวกเขามีกลไกที่จำเป็นทั้งหมดเพื่อเอาชีวิตรอดจากสภาพแวดล้อมที่เป็นศัตรูและเปลี่ยนแปลงไปจากที่พวกเขาอาศัยอยู่
แผนภาพทั่วไปของแบคทีเรียและส่วนต่างๆ (ที่มา: ภาพเวกเตอร์นี้สร้างขึ้นโดย Ali Zifan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) ผ่าน Wikimedia Commons)
ความสามารถในการปรับตัวดังกล่าวมีความหมายสำหรับนักวิทยาศาสตร์เป็นเครื่องมือสำคัญและเป็นแบบจำลองทางชีววิทยาที่เหมาะสำหรับการศึกษาหลักการพื้นฐานของอณูชีววิทยา ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับการจำลองแบบดีเอ็นเอการถอดความและการแปลเป็นสิ่งแรกที่เข้าใจในเซลล์แบคทีเรียก่อนเซลล์ยูคาริโอต
เซลล์แบคทีเรียทั้งหมดเป็นกล้องจุลทรรศน์กล่าวคือไม่สามารถสังเกตได้ด้วยตาเปล่าโดยไม่ใช้กล้องจุลทรรศน์ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบอย่างมากสำหรับการศึกษาจุลินทรีย์เหล่านี้เนื่องจากสามารถดูแลและศึกษาได้ในพื้นที่ขนาดเล็กและมีทรัพยากรทางโภชนาการเพียงเล็กน้อย ไปจนถึงเซลล์สิ่งมีชีวิตหลายล้านเซลล์
ปัจจุบันเซลล์แบคทีเรียเป็นเครื่องมือทางเทคโนโลยีชีวภาพที่สำคัญที่สุดชนิดหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์ใช้ดีเอ็นเอโครโมโซมพิเศษของแบคทีเรียเพื่อสังเคราะห์โปรตีนเกือบทุกชนิดที่มนุษย์สนใจ
ลักษณะทั่วไปของเซลล์แบคทีเรีย
ในทางสัณฐานวิทยาเซลล์แบคทีเรียสามารถเปลี่ยนแปลงได้สูง แต่ถึงอย่างนั้นเซลล์ทั้งหมดก็มีลักษณะร่วมกัน ตัวอย่างเช่น:
- เซลล์แบคทีเรียทุกเซลล์มีผนังเซลล์ล้อมรอบและประกอบด้วยคาร์โบไฮเดรดร่วมกับเปปไทด์ที่เรียกว่า "เปปติโดไกลแคน"
- เซลล์แบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียวกล่าวคือแต่ละเซลล์เป็นสิ่งมีชีวิตที่สมบูรณ์ซึ่งสามารถเจริญเติบโตกินอาหารสืบพันธุ์และตายได้
- สารพันธุกรรมของแบคทีเรีย "กระจัดกระจาย" หรือกระจัดกระจายเป็นยุ่งเหยิงขนาดใหญ่ที่จมอยู่ในไซโทซอลของเซลล์ในบริเวณที่เรียกว่าบริเวณนิวคลีออยด์
- แบคทีเรียหลายชนิดมีโครงสร้างเฉพาะสำหรับการเคลื่อนไหวที่เรียกว่า "แฟลกเจลลัม" ซึ่งอยู่บริเวณด้านนอกสุดของร่างกาย
- เป็นเรื่องปกติที่จะพบเซลล์แบคทีเรียที่สร้างอาณานิคมหรือรักษาความสัมพันธ์ทางชีวภาพกับสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ และนอกจากนี้แบคทีเรียหลายชนิดยังก่อให้เกิดโรคสำหรับมนุษย์
- แบคทีเรียส่วนใหญ่มีขนาดน้อยกว่าเซลล์สัตว์ (ยูคาริโอต) เกือบ 10 หรือ 15 เท่าเนื่องจากมีความยาวไม่เกินหน่วยไมครอน
- พบได้ในสภาพแวดล้อมที่มีอยู่ทั้งหมดบนไบโอสเฟียร์เนื่องจากมีจุลินทรีย์เหล่านี้ที่ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมได้ทุกรูปแบบ
โครงสร้างของเซลล์แบคทีเรีย (ชิ้นส่วน)
นักวิทยาศาสตร์หลายคนแบ่งเซลล์แบคทีเรียออกเป็นสามส่วนทางกายวิภาคเพื่ออำนวยความสะดวกในการศึกษา บริเวณทั้งสามนี้ที่พบได้ทั่วไปสำหรับเซลล์แบคทีเรียทุกชนิดที่สังเกตได้และ ได้แก่ :
- บริเวณภายนอกประกอบด้วยโครงสร้างนอกเซลล์ (แฟลกเจลลา, ขน, ซิเลียและอื่น ๆ )
- บริเวณที่ครอบคลุมเซลล์ประกอบด้วยผนังเซลล์และเยื่อหุ้มไซโทพลาสซึม
- บริเวณภายในที่เกิดจากไซโตซอลและโครงสร้างทั้งหมดที่แขวนอยู่ในนั้น
ขึ้นอยู่กับชนิดของแบคทีเรียที่ศึกษาในแต่ละภูมิภาคมีการสังเกตโครงสร้างและบางส่วนที่แตกต่างจาก "ทั่วไป" ของเซลล์แบคทีเรีย อย่างไรก็ตามเซลล์แบคทีเรียที่พบมากที่สุดจะได้รับการอธิบายและจำแนกตามแต่ละภูมิภาคที่พบ
ภูมิภาคนอกเซลล์
- แคปซูล : เป็นพื้นผิวโพลีเมอร์ที่ปกคลุมผนังเซลล์ทั้งหมดของแบคทีเรีย ประกอบด้วยสไลม์และไกลโคคาลิกซ์ซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลของคาร์โบไฮเดรตจำนวนมากที่จับกับไขมันและโปรตีน แคปซูลทำหน้าที่ป้องกันที่สำคัญสำหรับเซลล์
- ฟิล์ม : เป็นพื้นผิวของเหลวหรือเมทริกซ์ที่มีความหนืดซึ่งเซลล์แบคทีเรียถูกแช่อยู่ พวกมันถูกสร้างขึ้นจากโพลีแซ็กคาไรด์ที่มีองค์ประกอบคล้ายกับโพลีแซ็กคาไรด์ของแคปซูลและโดยทั่วไปจะทำหน้าที่ในการป้องกันและในการเคลื่อนย้ายเซลล์
- Fimbriae : เป็นอวัยวะที่มีเส้นใยจำนวนมากซึ่งพบติดกับผนังเซลล์ของแบคทีเรีย สิ่งเหล่านี้ทำหน้าที่เพื่อความคล่องตัวและการเกาะติดของเซลล์แบคทีเรียกับพื้นผิวใด ๆ ประกอบด้วยโปรตีนที่ไม่ชอบน้ำที่เรียกว่าพิลิน
Fimbriae ของแบคทีเรีย E. coli มีประมาณ 200 ที่มา: (รูปภาพ: Manu Forero) / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)
- pili ทางเพศ: fimbriae (ไม่กี่ตัว) บางตัวถูกดัดแปลงให้เป็น "ท่อ" ชนิดหนึ่งซึ่งแบคทีเรียใช้ในการผันคำกริยา (การถ่ายโอนสารพันธุกรรมระหว่างแบคทีเรียต่างชนิดกัน) ซึ่งเป็น "การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ" ชนิดหนึ่ง ดั้งเดิม
- แฟลกเจลลา : เป็นเส้นใยที่ยาวกว่าฟองเต้าหู้และประกอบด้วยโปรตีน พวกมันมีลักษณะเป็น "หาง" พวกเขาตอบสนองฟังก์ชั่นการขับเคลื่อนสำหรับการเคลื่อนที่ของเซลล์และยึดกับเยื่อหุ้มเซลล์ ตั้งแต่หนึ่งถึงร้อยแฟลกเจลลาสามารถพบได้ในเซลล์แบคทีเรียเดียวกัน
แบคทีเรียวิบริโอวัลนิฟิคัสกับแฟลกเจลลา CDC / Janice Haney Carr / สาธารณสมบัติ
แผนภาพของแฟลเจลลัมแบคทีเรีย (ที่มา: LadyofHats / โดเมนสาธารณะผ่าน Wikimedia Commons)
พื้นที่ครอบคลุม
ที่หุ้มเซลล์โดยทั่วไปประกอบด้วยเยื่อหุ้มไซโทพลาสซึมและชั้นเพปทิโดไกลแคนที่เรียกว่า "ผนังเซลล์" ซองประกอบด้วยเชิงซ้อนของไขมันคาร์โบไฮเดรตและโปรตีน องค์ประกอบทางเคมีของซองเพปทิโดไกลแคนถูกใช้เป็นการจำแนกประเภทเพื่อแยกความแตกต่างระหว่างแบคทีเรียสองชนิด
แบคทีเรียแกรมบวกและแบคทีเรียแกรมลบ แบคทีเรียแกรมบวกมีลักษณะเฉพาะคือมีชั้นเปปทิโดไกลแคนหนาโดยไม่มีเยื่อหุ้มชั้นนอกปกคลุมในขณะที่แบคทีเรียแกรมลบมีเพียงชั้นบาง ๆ ของเปปทิโดไกลแคนโดยมีเมมเบรนด้านนอกซ้อนทับอยู่
- เยื่อหุ้มเซลล์ไซโทพลาสซึม : มีโครงสร้างคล้ายกับเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ยูคาริโอต เป็น bilayer ฟอสโฟลิปิดที่มีโปรตีนที่เกี่ยวข้อง (อินทิกรัลหรืออุปกรณ์ต่อพ่วง) อย่างไรก็ตามมันแตกต่างจากเมมเบรนของเซลล์ยูคาริโอตตรงที่ไม่มีสเตอรอลที่สังเคราะห์จากภายนอก
เยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมของเซลล์แบคทีเรียเป็นโครงสร้างที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งเนื่องจากมีการหลอมรวมเซลล์การขนส่งอิเล็กตรอนการหลั่งโปรตีนการขนส่งสารอาหารและการสังเคราะห์ไขมันเกิดขึ้นเป็นต้น
ภูมิภาคด้านใน
- จีโนม : แตกต่างจากเซลล์ยูคาริโอตคือจีโนมของเซลล์แบคทีเรียไม่มีอยู่ในนิวเคลียสที่เป็นเยื่อหุ้ม แต่กลับมีลักษณะเป็น DNA ที่พันกันซึ่งถูกบดอัดให้มีรูปร่างกลมมากขึ้นหรือน้อยลงและเชื่อมโยงกับโปรตีนและ RNA บางชนิด จีโนมนี้มีขนาดเล็กกว่าจีโนมยูคาริโอตมากโดยมีขนาดประมาณ 3 ถึง 5 เมกะไบต์และมีโครโมโซมโทโพโลยีแบบวงกลมเดี่ยว
- พลาสมิดดีเอ็นเอหรือ extrachromosomal โมเลกุล : พวกเขาเป็นโมเลกุลดีเอ็นเอขนาดเล็กจัดในลักษณะที่เป็นวงกลมที่มีความสามารถในการจำลองเป็นอิสระจากดีเอ็นเอโทรศัพท์มือถือ โดยทั่วไปในระหว่างการผันโมเลกุลของพลาสมิดดีเอ็นเอจะมีการแลกเปลี่ยนเนื่องจากข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการต่อต้านยาปฏิชีวนะและ / หรือสารพิษจะถูกเข้ารหัสไว้ในสิ่งเหล่านี้
ดีเอ็นเอของแบคทีเรียและพลาสมิด ไฟล์ต้นฉบับ: ผู้ใช้: Spaully แปล: Fibonacci / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)
- ไรโบโซม : ไรโบโซมมีส่วนร่วมในการแปล RNA ที่ถอดความจากลำดับของยีนที่เป็นรหัสของโปรตีน เซลล์แบคทีเรียแต่ละเซลล์มีไรโบโซมที่ใช้งานอยู่ประมาณ 1,500 เซลล์อยู่ภายใน หน่วยย่อยของไรโบโซมของเซลล์แบคทีเรียคือ 70s, 30s และ 50s ในขณะที่เซลล์ยูคาริโอตมีหน่วยย่อย 60 และ 40s
เป็นเรื่องปกติที่ยาปฏิชีวนะจะโจมตีไรโบโซมของแบคทีเรียขัดขวางการแปลของโปรตีนและทำให้เซลล์แตกหรือตาย
- เอนโดสปอร์: แบคทีเรียมีสปอร์ภายในที่อยู่ในสถานะพักตัวและใช้เพื่อการอยู่รอดเมื่อสภาวะแวดล้อมรุนแรง เอนโดสปอร์ออกมาจากสถานะที่อยู่เฉยๆเมื่อตัวรับที่แตกต่างกันบนพื้นผิวตรวจพบว่าสภาวะนั้นดีอีกครั้ง สิ่งนี้จะสร้างเซลล์แบคทีเรียใหม่ที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์
เอนโดสปอร์สีเขียวภายในเซลล์แบคทีเรีย CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)
- แกรนูลหรือเนื้อรวม : ทำหน้าที่เป็นแหล่งสำรองสำหรับคาร์โบไฮเดรตสารประกอบฟอสเฟตและโมเลกุลอื่น ๆ องค์ประกอบของพวกมันแตกต่างกันไปตามชนิดของแบคทีเรียและสามารถมองเห็นได้ง่ายในไซโทพลาสซึมโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง
อ้างอิง
- Cabeen, MT, และ Jacobs-Wagner, C. (2005). รูปร่างของเซลล์แบคทีเรีย Nature Reviews Microbiology, 3 (8), 601-610.
- Coleman, JP, & Smith, CJ (2007). โครงสร้างและองค์ประกอบของจุลินทรีย์
- Gitai, Z. (2548). ชีววิทยาของเซลล์แบคทีเรียแบบใหม่: ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวและสถาปัตยกรรมใต้เซลล์ เซลล์, 120 (5), 577-586
- Silhavy, TJ, Kahne, D. , & Walker, S. (2010). ซองเซลล์แบคทีเรีย มุมมองของ Cold Spring Harbor ในชีววิทยา, 2 (5), a000414
- Willey, JM, Sherwood, L. และ Woolverton, CJ (2009) หลักการทางจุลชีววิทยาของเพรสคอตต์ บอสตัน (MA): การศึกษาระดับอุดมศึกษาของ McGraw-Hill