البكتيريا هي أقدم كائن حي على وجه الأرض ، وكذلك أبسطها في بنيتها. يتكون من خلية واحدة فقط ، والتي لا يمكن رؤيتها ودراستها إلا تحت المجهر. السمة المميزة للبكتيريا هي عدم وجود نواة ، وهذا هو سبب تصنيف البكتيريا على أنها بدائيات النوى.
تشكل بعض الأنواع مجموعات صغيرة من الخلايا ؛ قد تكون هذه المجموعات محاطة بكبسولة (غمد). يعتمد حجم البكتيريا وشكلها ولونها بشكل كبير على البيئة.
من حيث الشكل ، تنقسم البكتيريا إلى: على شكل قضيب (عصيات) ، كروية (cocci) وملفوفة (spirilla). هناك أيضًا تعديلات معدلة - مكعب ، على شكل C ، على شكل نجمة. تتراوح أحجامها من 1 إلى 10 ميكرون. يمكن أن تتحرك أنواع معينة من البكتيريا بنشاط بمساعدة الأسواط. هذا الأخير يتجاوز في بعض الأحيان حجم البكتيريا نفسها مرتين.
أنواع البكتيريا
للحركة ، تستخدم البكتيريا سوطًا ، يختلف عددها - واحد ، زوج ، حزمة من الأسواط. يختلف موقع السوط أيضًا - على جانب واحد من الخلية أو على الجانبين أو موزع بالتساوي على المستوى بأكمله. أيضًا ، تعتبر إحدى طرق الحركة أنها تنزلق بسبب المخاط الذي تمت تغطيته بدائيات النوى. يحتوي معظمها على فجوات داخل السيتوبلازم. يساعد ضبط سعة الغاز في الفجوات على التحرك لأعلى أو لأسفل في السائل ، وكذلك التحرك عبر القنوات الهوائية للتربة.
اكتشف العلماء أكثر من 10 آلاف نوع من البكتيريا ، لكن وفقًا لافتراضات الباحثين العلميين ، هناك أكثر من مليون نوع منها في العالم. تجعل الخصائص العامة للبكتيريا من الممكن تحديد دورها في المحيط الحيوي ، وكذلك دراسة بنية وأنواع وتصنيف المملكة البكتيرية.
بيئات
ساعدت بساطة الهيكل وسرعة التكيف مع الظروف البيئية البكتيريا على الانتشار على نطاق واسع من كوكبنا. إنها موجودة في كل مكان: الماء والتربة والهواء والكائنات الحية - كل هذا هو الموطن الأكثر قبولًا بدائيات النوى.
تم العثور على البكتيريا في القطب الجنوبي وفي السخانات. هم في قاع المحيط ، وكذلك في الطبقات العليا من الغلاف الجوي للأرض. تعيش البكتيريا في كل مكان ، لكن عددها يعتمد على الظروف المواتية. على سبيل المثال ، يعيش عدد كبير من الأنواع البكتيرية في المسطحات المائية المفتوحة ، وكذلك في التربة.
السمات الهيكلية
تتميز الخلية البكتيرية ليس فقط بحقيقة أنها لا تحتوي على نواة ، ولكن أيضًا بغياب الميتوكوندريا والبلاستيدات. يقع الحمض النووي لهذا بدائية النواة في منطقة نووية خاصة وله شكل نوكليويد مغلق في حلقة. في البكتيريا ، تتكون بنية الخلية من جدار خلوي ، وكبسولة ، وغشاء يشبه الكبسولة ، وسوط ، وشعيرة ، وغشاء سيتوبلازمي. يتكون الهيكل الداخلي من السيتوبلازم ، الحبيبات ، الميزوسومات ، الريبوسومات ، البلازميدات ، الشوائب والنيوكليويد.
يؤدي جدار الخلية البكتيرية وظيفة الدفاع والدعم. يمكن للمواد أن تتدفق من خلاله بحرية بسبب النفاذية. تحتوي هذه القشرة على البكتين والهيميسليلوز. تفرز بعض البكتيريا مخاطًا خاصًا يمكن أن يساعد في الحماية من الجفاف. يشكل المخاط كبسولة - عديد السكاريد في التركيب الكيميائي. في هذا الشكل ، تكون البكتيريا قادرة على تحمل درجات حرارة عالية جدًا. كما أنه يؤدي وظائف أخرى ، على سبيل المثال ، الالتصاق بأي أسطح.
على سطح الخلية البكتيرية توجد زغابات بروتينية رقيقة - بيلي. قد يكون هناك عدد كبير منهم. يساعد بيلي الخلية على نقل المادة الوراثية ، وكذلك توفير الالتصاق بالخلايا الأخرى.
يوجد تحت مستوى الجدار غشاء سيتوبلازمي من ثلاث طبقات. يضمن نقل المواد ، ويلعب أيضًا دورًا مهمًا في تكوين الجراثيم.
يتكون السيتوبلازم من البكتيريا 75 في المائة من الماء. تكوين السيتوبلازم:
- فيشسموم.
- الميزوزومات.
- أحماض أمينية؛
- الإنزيمات.
- أصباغ.
- سكر؛
- حبيبات وشوائب.
- نووي.
التمثيل الغذائي في بدائيات النوى ممكن ، سواء بمشاركة الأكسجين أو بدونه. يتغذى معظمهم على العناصر الغذائية الجاهزة ذات الأصل العضوي. عدد قليل جدًا من الأنواع قادر على تصنيع المواد العضوية من المواد غير العضوية نفسها. هذه هي البكتيريا الزرقاء والخضراء والبكتيريا الزرقاء ، والتي لعبت دورًا مهمًا في تشكيل الغلاف الجوي وتشبعه بالأكسجين.
التكاثر
في الظروف المواتية للتكاثر ، يتم إجراؤه عن طريق التبرعم أو نباتيًا. يحدث التكاثر اللاجنسي بالتسلسل التالي:
- تصل الخلية البكتيرية إلى أقصى حجم لها وتحتوي على الإمدادات اللازمة من العناصر الغذائية.
- تطول الخلية ، يظهر قسم في المنتصف.
- داخل الخلية ، يحدث انقسام للنيوكليوتيدات.
- يتباعد الحمض النووي الرئيسي والمنفصل.
- الخلية مقسمة إلى نصفين.
- التكوين المتبقي للخلايا الوليدة.
مع طريقة التكاثر هذه ، لا يوجد تبادل للمعلومات الجينية ، لذلك ستكون جميع الخلايا الوليدة نسخة طبق الأصل من الأم.
تعتبر عملية تكاثر البكتيريا في الظروف المعاكسة أكثر إثارة للاهتمام. تعرف العلماء على قدرة البكتيريا على التكاثر جنسيًا مؤخرًا نسبيًا - في عام 1946. ليس للبكتيريا انقسام إلى أنثوي وخلايا جرثومية. لكن لديهم حمض نووي مختلف. تشكل خليتان من هذه الخلايا ، عند الاقتراب من بعضهما البعض ، قناة لنقل الحمض النووي ، ويحدث تبادل للمواقع - إعادة التركيب. العملية طويلة جدًا ، ونتجت عنهما شخصان جديدان تمامًا.
من الصعب جدًا رؤية معظم البكتيريا تحت المجهر لأنها لا تمتلك لونًا خاصًا بها. قليل من الأصناف أرجوانية أو خضراء بسبب محتواها من جرثومة الكلوروفيل والبكتيريا. على الرغم من أننا إذا أخذنا في الاعتبار بعض مستعمرات البكتيريا ، يتضح أنها تطلق مواد ملونة في البيئة وتكتسب لونًا ساطعًا. من أجل دراسة بدائيات النوى بمزيد من التفصيل ، فهي ملطخة.
تصنيف
يمكن أن يعتمد تصنيف البكتيريا على مؤشرات مثل:
- استمارة
- وسيلة للسفر؛
- طريقة للحصول على الطاقة
- النفايات؛
- درجة الخطر.
المتعايشين البكتيرياتعيش في شراكة مع الكائنات الحية الأخرى.
البكتريا الرميةتعيش على الكائنات الحية والمنتجات والنفايات العضوية الميتة بالفعل. أنها تساهم في عمليات الاضمحلال والتخمير.
ينظف التسوس طبيعة الجثث والنفايات الأخرى ذات الأصل العضوي. بدون عملية الاضمحلال ، لن تكون هناك دورة للمواد في الطبيعة. إذن ما هو دور البكتيريا في تدوير المادة؟
تعد بكتيريا التسوس من العناصر المساعدة في عملية تكسير مركبات البروتين ، وكذلك الدهون والمركبات الأخرى التي تحتوي على النيتروجين. بعد إجراء تفاعل كيميائي معقد ، يقومون بتفكيك الروابط بين جزيئات الكائنات العضوية والتقاط جزيئات البروتين والأحماض الأمينية. عند الانقسام ، تطلق الجزيئات الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين ومواد ضارة أخرى. إنها سامة ويمكن أن تسبب التسمم للإنسان والحيوان.
تتكاثر بكتيريا التسوس بسرعة في ظروف مواتية لها. نظرًا لأن هذه ليست فقط بكتيريا مفيدة ، ولكنها أيضًا بكتيريا ضارة ، من أجل منع التسوس المبكر في المنتجات ، فقد تعلم الناس معالجتها: جاف ، مخلل ، ملح ، دخان. كل هذه العلاجات تقتل البكتيريا وتمنعها من التكاثر.
بكتيريا التخمير بمساعدة الإنزيمات قادرة على تكسير الكربوهيدرات. لاحظ الناس هذه القدرة في العصور القديمة واستخدموا هذه البكتيريا لصنع منتجات حمض اللاكتيك والخل ومنتجات غذائية أخرى حتى يومنا هذا.
تعمل البكتيريا جنبًا إلى جنب مع الكائنات الحية الأخرى ، وتقوم بعمل كيميائي مهم للغاية. من المهم جدًا معرفة أنواع البكتيريا وما هي الفوائد أو الأضرار التي تسببها للطبيعة.
أهمية في الطبيعة وللإنسان
تمت الإشارة إلى الأهمية الكبيرة للعديد من أنواع البكتيريا (في عمليات التعفن وأنواع مختلفة من التخمير) أعلاه ؛ أداء دور صحي على الأرض.
تلعب البكتيريا أيضًا دورًا كبيرًا في دورة الكربون والأكسجين والهيدروجين والنيتروجين والفوسفور والكبريت والكالسيوم وعناصر أخرى. تساهم أنواع عديدة من البكتيريا في التثبيت النشط للنيتروجين الجوي وتحويله إلى شكل عضوي ، مما يساهم في زيادة خصوبة التربة. تكتسب تلك البكتيريا التي تحلل السليلوز أهمية خاصة ، والتي تعد المصدر الرئيسي للكربون للنشاط الحيوي للكائنات الحية الدقيقة في التربة.
تشارك البكتيريا التي تحد من الكبريتات في تكوين الزيت وكبريتيد الهيدروجين في الطين العلاجي والتربة والبحار. وبالتالي ، فإن طبقة الماء المشبعة بكبريتيد الهيدروجين في البحر الأسود هي نتيجة النشاط الحيوي للبكتيريا التي تقلل الكبريتات. يؤدي نشاط هذه البكتيريا في التربة إلى تكوين تملح التربة بالصودا والصودا. تقوم البكتيريا التي تحد من الكبريتات بتحويل العناصر الغذائية في تربة مزارع الأرز إلى شكل يصبح متاحًا لجذور المحصول. يمكن أن تسبب هذه البكتيريا تآكل الهياكل المعدنية تحت الأرض وتحت الماء.
بفضل النشاط الحيوي للبكتيريا ، تتحرر التربة من العديد من المنتجات والكائنات الضارة وتشبع بالمغذيات القيمة. تستخدم مستحضرات مبيد الجراثيم بنجاح لمكافحة العديد من أنواع الآفات الحشرية (حفار الذرة ، إلخ).
تستخدم أنواع عديدة من البكتيريا في صناعات مختلفة لإنتاج الأسيتون ، وكحول الإيثيل والبوتيل ، وحمض الخليك ، والإنزيمات ، والهرمونات ، والفيتامينات ، والمضادات الحيوية ، ومستحضرات البروتين والفيتامينات ، إلخ.
بدون البكتيريا ، تكون العمليات مستحيلة في دباغة الجلود ، وتجفيف أوراق التبغ ، وصنع الحرير ، والمطاط ، ومعالجة الكاكاو ، والقهوة ، وتبول القنب ، والكتان ، ومصانع الألياف اللحاء الأخرى ، ومخلل الملفوف ، ومعالجة مياه الصرف الصحي ، وترشيح المعادن ، وما إلى ذلك.