חיידקים הם האורגניזם העתיק ביותר על פני כדור הארץ, כמו גם הפשוט ביותר במבנה שלו. הוא מורכב מתא אחד בלבד, אותו ניתן לראות ולחקור רק במיקרוסקופ. תכונה אופיינית של חיידקים היא היעדר גרעין, ולכן חיידקים מסווגים כפרוקריוטים.
מינים מסוימים יוצרים קבוצות קטנות של תאים; אשכולות כאלה עשויים להיות מוקפים בקפסולה (מעטה). הגודל, הצורה והצבע של החיידקים תלויים מאוד בסביבה.
מבחינת הצורה, החיידקים מתחלקים ל: בצורת מוט (בציליים), כדוריים (קוקי) ומפותלים (ספירילה). יש גם שינויים - מעוקב, בצורת C, בצורת כוכב. הגדלים שלהם נעים בין 1 ל-10 מיקרון. סוגים מסוימים של חיידקים יכולים לנוע באופן פעיל בעזרת דגלים. אלה האחרונים עולים לפעמים על גודל החיידק עצמו פעמיים.
סוגי חיידקים נוצרים
לתנועה, חיידקים משתמשים בפלגלה, שמספרם שונה - אחד, זוג, צרור של דגלים. גם מיקומה של הדגלון שונה - בצד אחד של התא, בצדדים או בחלוקה שווה על פני כל המטוס. כמו כן, אחת מדרכי התנועה נחשבת להחלקה עקב הריר שהפרוקריוט מכוסה בו. לרובם יש ואקוולים בתוך הציטופלזמה. התאמת קיבולת הגז בוואקווולים עוזרת להם לנוע מעלה או מטה בנוזל, כמו גם לנוע דרך תעלות האוויר של האדמה.
מדענים גילו יותר מ-10 אלף זנים של חיידקים, אך על פי הנחות החוקרים המדעיים, ישנם יותר ממיליון מינים שלהם בעולם. המאפיינים הכלליים של החיידקים מאפשרים לקבוע את תפקידם בביוספרה, כמו גם לחקור את המבנה, הסוגים והסיווג של ממלכת החיידקים.
בתי גידול
פשטות המבנה ומהירות ההסתגלות לתנאי הסביבה עזרו לחיידקים להתפשט על פני טווח רחב של הפלנטה שלנו. הם קיימים בכל מקום: מים, אדמה, אוויר, אורגניזמים חיים - כל זה הוא בית הגידול המקובל ביותר עבור פרוקריוטים.
חיידקים נמצאו הן בקוטב הדרומי והן בגייזרים. הם נמצאים על קרקעית האוקיינוס, כמו גם בשכבות העליונות של מעטפת האוויר של כדור הארץ. חיידקים חיים בכל מקום, אך מספרם תלוי בתנאים נוחים. לדוגמה, מספר רב של מיני חיידקים חיים במקווי מים פתוחים, כמו גם באדמה.
תכונות מבניות
תא חיידקי נבדל לא רק על ידי העובדה שאין לו גרעין, אלא גם על ידי היעדר מיטוכונדריה ופלסטידים. ה-DNA של פרוקריוט זה ממוקם באזור גרעיני מיוחד ויש לו צורה של נוקלואיד סגור בטבעת. בחיידקים, מבנה התא מורכב מדופן תא, קפסולה, ממברנה דמוית קפסולה, דגלים, פילי וממברנה ציטופלזמית. המבנה הפנימי נוצר על ידי הציטופלזמה, הגרגירים, המזוזומים, הריבוזומים, הפלסמידים, התכלילים והנוקלואיד.
דופן תא החיידק מבצעת את תפקיד ההגנה והתמיכה. חומרים יכולים לזרום דרכו בחופשיות בגלל חדירות. קליפה זו מכילה פקטין והמיצלולוזה. חלק מהחיידקים מפרישים ריר מיוחד שיכול לסייע בהגנה מפני התייבשות. ריר יוצר קפסולה - פוליסכריד בהרכבו הכימי. בצורה זו, החיידק מסוגל לסבול אפילו טמפרטורות גבוהות מאוד. זה גם מבצע פונקציות אחרות, למשל, היצמדות לכל משטח.
על פני תא החיידק נמצאים villi חלבון דק - pili. יכול להיות שיש מספר גדול מהם. Pili עוזר לתא להעביר חומר גנטי, וגם מספק הידבקות לתאים אחרים.
מתחת למישור הקיר נמצא קרום ציטופלזמי תלת-שכבתי. זה מבטיח הובלה של חומרים, וגם ממלא תפקיד משמעותי ביצירת נבגים.
הציטופלזמה של חיידקים עשויה 75 אחוז ממים. הרכב הציטופלזמה:
- fishsomes;
- מזוזומים;
- חומצות אמינו;
- אנזימים;
- פיגמנטים;
- סוכר;
- גרגירים ותכלילים;
- נוקלואיד.
מטבוליזם בפרוקריוטים אפשרי, הן בהשתתפות חמצן והן בלעדיו. רובם ניזונים מחומרי הזנה מוכנים ממקור אורגני. מעט מאוד מינים מסוגלים לסנתז חומרים אורגניים מאלו אורגניים בעצמם. אלו הם חיידקים כחולים-ירוקים וציאנובקטריה, שמילאו תפקיד משמעותי בעיצוב האטמוספירה וריוויה בחמצן.
שִׁעתוּק
בתנאים נוחים לרבייה, הוא מתבצע על ידי ניצנים או צמחוניים. רבייה א-מינית מתרחשת ברצף הבא:
- תא החיידק מגיע לנפח המרבי שלו ומכיל את האספקה הדרושה של חומרי הזנה.
- התא מתארך, מחיצה מופיעה באמצע.
- בתוך התא מתרחשת חלוקה של הנוקלאוטיד.
- DNA ראשי ומופרד מתפצלים.
- התא מחולק לשניים.
- היווצרות שארית של תאי בת.
בשיטה זו של רבייה, אין חילופי מידע גנטי, ולכן כל תאי הבת יהיו העתק מדויק של האם.
תהליך הרבייה של חיידקים בתנאים שליליים מעניין יותר. מדענים למדו על יכולתם של חיידקים להתרבות מינית יחסית לאחרונה - ב-1946. לחיידקים אין חלוקה לתאי נקבה ותאי נבט. אבל יש להם DNA שונה. שני תאים כאלה, כאשר מתקרבים זה לזה, יוצרים ערוץ להעברת DNA, מתרחשת חילופי אתרים - רקומבינציה. התהליך ארוך למדי, התוצאה שלו היא שני אנשים חדשים לחלוטין.
קשה מאוד לראות את רוב החיידקים במיקרוסקופ מכיוון שאין להם צבע משלהם. זנים מעטים הם סגולים או ירוקים בשל תכולת בקטריוכלורופיל ובקטריופרפורין. אמנם אם ניקח בחשבון כמה מושבות של חיידקים, מתברר שהן משחררות חומרים צבעוניים לסביבה וזוכים לצבע עז. על מנת לחקור פרוקריוטים ביתר פירוט, הם מוכתמים.
מִיוּן
סיווג החיידקים יכול להתבסס על אינדיקטורים כגון:
- טופס
- דרך לטייל;
- דרך להשיג אנרגיה;
- חומרי פסולת;
- מידת הסכנה.
סימביונים של חיידקיםלחיות בשותפות עם אורגניזמים אחרים.
חיידקים ספרופיטיםלחיות על אורגניזמים, מוצרים ופסולת אורגנית כבר מתים. הם תורמים לתהליכי ריקבון ותסיסה.
ריקבון מנקה את הטבע מגופות ופסולת אחרת ממקור אורגני. ללא תהליך הריקבון, לא יהיה מעגל של חומרים בטבע. אז מה תפקידם של חיידקים במחזוריות החומר?
חיידקי ריקבון הם מסייעים בתהליך פירוק תרכובות חלבון, כמו גם שומנים ותרכובות אחרות המכילות חנקן. לאחר ביצוע תגובה כימית מורכבת, הם מפרקים קשרים בין מולקולות של אורגניזמים אורגניים ולכדים מולקולות חלבון, חומצות אמינו. בפיצול, המולקולות משחררות אמוניה, מימן גופרתי וחומרים מזיקים אחרים. הם רעילים ועלולים לגרום להרעלה בבני אדם ובבעלי חיים.
חיידקי ריקבון מתרבים במהירות בתנאים נוחים עבורם. מכיוון שלא מדובר רק בחיידקים מועילים, אלא גם מזיקים, על מנת למנוע ריקבון מוקדם במוצרים, אנשים למדו לעבד אותם: יבש, מלפפון חמוץ, מלח, עשן. כל הטיפולים הללו הורגים חיידקים ומונעים מהם להתרבות.
חיידקי תסיסה בעזרת אנזימים מסוגלים לפרק פחמימות. אנשים שמו לב ליכולת הזו בימי קדם ומשתמשים בחיידקים כאלה לייצור מוצרי חומצה לקטית, חומץ ומוצרי מזון אחרים עד היום.
חיידקים, הפועלים בשילוב עם אורגניזמים אחרים, עושים עבודה כימית חשובה מאוד. חשוב מאוד לדעת מהם סוגי החיידקים ומהם התועלת או הנזק שהם מביאים לטבע.
משמעות בטבע ובעבור האדם
החשיבות הרבה של סוגים רבים של חיידקים (בתהליכי ריקבון וסוגי תסיסה שונים) כבר צוינה לעיל; מילוי תפקיד סניטרי על פני כדור הארץ.
לחיידקים יש גם תפקיד עצום במחזור של פחמן, חמצן, מימן, חנקן, זרחן, גופרית, סידן ואלמנטים אחרים. סוגים רבים של חיידקים תורמים לקיבוע פעיל של חנקן אטמוספרי והופכים אותו לצורה אורגנית, התורמים לעלייה בפוריות הקרקע. חשיבות מיוחדת הם אותם חיידקים המפרקים תאית, שהם המקור העיקרי לפחמן לפעילות החיונית של מיקרואורגניזמים בקרקע.
חיידקים מפחיתי סולפט מעורבים ביצירת שמן ומימן גופרתי בבוץ טיפולי, בקרקעות ובימים. לפיכך, שכבת המים הרוויה במימן גופרתי בים השחור היא תוצאה של פעילות חיונית של חיידקים מפחיתי סולפט. פעילותם של חיידקים אלו בקרקעות מביאה להיווצרות סודה והמלחת סודה של הקרקע. חיידקים מפחיתי סולפט ממירים חומרים מזינים באדמת מטעי אורז לצורה שהופכת זמינה לשורשי היבול. חיידקים אלו עלולים לגרום לקורוזיה של מתכת תת-קרקעית ותת-מימית.
הודות לפעילותם החיונית של חיידקים, האדמה משוחררת ממוצרים רבים ומאורגניזמים מזיקים ורוויה בחומרי הזנה יקרי ערך. תכשירים קוטלי חיידקים משמשים בהצלחה למאבק בסוגים רבים של מזיקים (ממגר תירס וכו').
סוגים רבים של חיידקים משמשים בתעשיות שונות לייצור אצטון, אלכוהול אתיל ובוטיל, חומצה אצטית, אנזימים, הורמונים, ויטמינים, אנטיביוטיקה, תכשירי חלבון וויטמינים וכו'.
ללא חיידקים, תהליכים בלתי אפשריים בשיזוף עור, ייבוש עלי טבק, הכנת משי, גומי, עיבוד קקאו, קפה, קנבוס, פשתן וצמחי סיבים באסט אחרים, כרוב כבוש, טיפול בשפכים, שטיפת מתכות וכו'.