باکتری‌ها نقش اساسی در عملکرد کلی اکوسیستم موجودات زنده دیگر دارند. زیست توده اصلی زمین توسط باکتری‌ها ایجاد می‌شود، در نتیجه انواع باکتری از نظر شکل، اندازه، محل زندگی، عادت تغذیه و نیازهای حیاتی بسیار گسترده هستند.

فهرست مطالب این نوشته پنهان کردن

باکتری چیست؟

باکتری‌ها میکروب‌های تک سلولی هستند. ساختار سلول نسبت به ارگانیسم‌های دیگر ساده‌تر است زیرا هسته و هسته‌های متصل به غشا وجود ندارد. در عوض مرکز کنترل آن‌ها حاوی اطلاعات ژنتیکی در یک حلقه واحد از DNA وجود دارد. بعضی از باکتری‌ها دارای ماده ژنتیکی اضافی به نام پلاسمید هستند. پلاسمید غالباً حاوی برخی ژن‌ها مانند ژن مقاومت به آنتی‌بیوتیک است که آن را نسبت به سایر باکتری‌ها برتری می‌بخشد.

انواع باکتری در اکوسیستم‌های مختلفی مانند خاک، سنگ، اقیانوس و حتی برف‌های قطب شمال وجود دارند. برخی از آن‌ها درون موجودات دیگر زندگی می‌کنند. تقریباً 10 برابر سلول‌های بدن انسان، باکتری در بدن وجود دارد. بسیاری از این سلول‌های باکتریایی در سیستم گوارش هستند. بعضی از باکتری‌ها در خاک یا روی مواد گیاهی مرده زندگی می‌کنند در آنجا که نقش مهمی در چرخه غذایی دارند. بعضی از انواع باکتری باعث فساد و آسیب به محصولات غذایی می‌شود اما برخی دیگر در تولید غذاهای تخمیری مانند ماست و سس سویا فوق العاده مفید هستند. باکتری‌های نسبتاً کمی انگل یا پاتوژن هستند که باعث بیماری در حیوانات و گیاهان می‌شوند.

عکس باکتری
اجزای یک باکتری

باکتری ها را بر چه اساسی گروه بندی می کنند؟

طبقه‌بندی به دنبال توصیف تنوع گونه‌های باکتریایی با نامگذاری و گروه‌بندی موجودات بر اساس شباهت‌های آن‌ها است. باکتری‌ها را می‌توان بر اساس ساختار سلول، متابولیسم سلولی یا تفاوت در اجزای سلول مانند DNA، اسیدهای چرب، رنگدانه‌ها، آنتی‌ژن‌ها و کینون‌ها طبقه‌بندی کرد. این روش‌ها اجازه شناسایی و طبقه‌بندی سویه‌های باکتریایی را می‌دهند اما مشخص نیست که آیا این تفاوت‌ها نشان‌دهنده تنوع بین گونه‌های مجزا هستند یا تفاوت بین سویه‌های همان گونه را نشان می‌دهد.

این عدم اطمینان به دلیل عدم وجود ساختارهای متمایز در بیشتر باکتری‌ها و همچنین انتقال ژن جانبی (LGT) بین گونه‌های غیر مرتبط بود. برخی از باکتری‌های نزدیک به هم می‌توانند ریخت‌شناسی و متابولیسم بسیار متفاوتی داشته باشند. برای غلبه بر این عدم اطمینان، طبقه‌بندی مدرن باکتریایی، بر سیستماتیک مولکولی تأکید دارد که با استفاده از تکنیک‌های ژنتیکی مانند تعیین نسبت سیتوزین گوانین، ترکیبی از ژنوم – ژنوم و همچنین تعیین توالی ژن‌هایی که انتقال ژن جانبی گسترده‌ای نداشته‌اند مانند ژن rRNA، انجام می‌شود.

طبقه‌بندی‌های انواع باکتری و کشفیات جدید در این زمینه، در مجله بین‌المللی سیستماتیک باکتریولوژی و کتاب «Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology» انتشار می‌یابند. کمیته بین‌المللی باکتری‌شناسی سیستماتیک (ICSB) قوانین بین‌المللی را برای نامگذاری باکتری‌ها و طبقه‌بندی و رتبه‌بندی آن‌ها در کد بین‌المللی نام‌گذاری باکتری‌ها حفظ می‌کند. در گذشته اصطلاح باکتری به طور سنتی در مورد همه پروکاریوت‌های میکروسکوپی تک سلولی استفاده می‌شد.

سیستماتیک مولکولی نشان داد که زندگی پروکاریوتی از دو حوزه جداگانه تشکیل شده است که در ابتدا یوباکتری و آرکی‌باکتری نامیده می‌شدند، اما اکنون باکتری و باکتری‌های باستانی نامیده می‌شوند که به طور مستقل از یک جد مشترک باستان تکامل یافته‌اند. آرکی‌باکترها و یوکاریوت‌ها بیشتر از هر دو باکتری، در ارتباط با یکدیگر هستند. این دو حوزه، همراه با یوکاریوت‌ها، اساس سیستم سه حوزه‌ای است که در حال حاضر پراستفاده‌ترین سیستم طبقه‌بندی در میکروبیولوژی است.

با این حال، با توجه به معرفی نسبتاً اخیر سیستماتیک مولکولی و افزایش سریع تعداد توالی ژنوم موجود، طبقه‌بندی باکتری‌ها همچنان یک زمینه در حال تغییر و گسترش است. به عنوان مثال کاوالیر – اسمیت استدلال کردند که آرکی‌باکترها و یوکاریوت‌ها از باکتری‌های گرم مثبت تکامل یافته‌اند. شناسایی باکتری در آزمایشگاه به ویژه در پزشکی مربوط است که درمان صحیح با تشخیص گونه باکتریایی ایجادکننده عفونت تعیین می‌شود.

در نتیجه، نیاز به شناسایی عوامل بیماری‌زای انسانی انگیزه اصلی برای توسعه تکنیک‌های شناسایی باکتری‌ها بود. رنگ‌آمیزی گرم که در سال 1884 توسط «هانس کریستین گرام» ساخته شد، باکتری‌ها را بر اساس مشخصات ساختاری دیواره سلول‌های آن‌ها توصیف می‌کند. لایه‌های ضخیم پپتیدوگلیکان در دیواره سلولی باکتری‌های گرم مثبت به رنگ بنفش درمی‌آیند، در حالی که دیواره سلولی نازک باکتری گرم منفی به رنگ صورتی دیده می‌شود.

انواع باکتری ها از نظر شکل
انواع باکتری‌ها از نظر شکل سلول

با ترکیب مورفولوژی و رنگ‌آمیزی گرم، بیشتر باکتری‌ها را می‌توان در یکی از چهار گروه زیر طبقه‌بندی کرد:

  • کوکسی‌های گرم مثبت
  • باسیل‌های گرم مثبت
  • کوکسی‌های گرم منفی
  • باسیل‌های گرم منفی

برخی از ارگانیسم‌ها به ویژه مایکوباکتریا یا نوکاردیا که پایداری اسید را در روش زیل – نلسون (Ziehl – Neelsen) یا رنگ‌آمیزی‌های مشابه نشان می‌دهند، با روش‌هایی غیر از رنگ‌آمیزی گرم بهتر شناسایی می‌شوند. ممکن است لازم باشد این ارگانیسم‌ها از طریق رشد در محیط‌های کشت ویژه و یا با روش‌های دیگر مانند سرولوژی شناسایی شوند.

تکنیک‌های کشت برای جلوگیری از رشد و شناسایی باکتری‌های خاص، در حالی که رشد سایر باکتری‌های موجود در نمونه را محدود می‌کند، طراحی شده‌اند. اغلب این تکنیک‌ها برای نمونه‌های خاص طراحی می‌شوند. به عنوان مثال برای شناسایی ارگانیسم‌های عامل ذات‌الریه یا اسهال باکتریایی، به ترتیب نمونه خلط و مدفوع در محیط‌های انتخابی کشت داده می‌شوند و با جلوگیری از رشد باکتری‌های غیر بیماری‌زا، ارگانیسم‌های مولد اسهال شناسایی خواهند شد.

کشت نمونه‌هایی که به طور معمول استریل هستند مانند خون، ادرار یا مایع نخاعی، تحت شرایطی انجام می‌شود که برای رشد همه میکروارگانیسم‌های احتمالی موجود در نمونه مناسب باشند. هنگامی که یک ارگانیسم بیماری‌زا جدا شد، می‌توان با بررسی مورفولوژی، الگوهای رشد (مانند رشد هوازی یا بی‌هوازی)، الگوی همولیز و رنگ‌آمیزی آن را دقیق‌تر شناسایی کرد. همانند طبقه‌بندی باکتریایی، شناسایی باکتری‌ها هم با روش‌های مولکولی انجام می‌شود. روش‌های تشخیصی با استفاده از ابزارهای مبتنی بر DNA، مانند واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) در مقایسه با روش‌های مبتنی بر محیط کشت، به دلیل اختصاصی بودن و سرعت عمل، ارجحیت دارند.

این روش‌ها همچنین امکان شناسایی سلول‌های زنده اما غیر قابل کشت را دارند که از نظر متابولیکی فعال بوده اما قابل تفکیک نیستند. با این حال، حتی با استفاده از این روش‌های بهبود یافته، تعداد کل گونه‌های باکتریایی مشخص نیست و حتی نمی‌توان با اطمینان قطعی آن را برآورد کرد. به دنبال طبقه‌بندی موجود، کمی کمتر از 9300 گونه پروکاریوت شناخته شده وجود دارد که شامل باکتری‌ها و آرکی‌باکترها هستند. تخمین تعداد واقعی تنوع باکتریایی از 107 تا 109 گونه است.

طبقه بندی ژنتیکی باکتری ها

روش‌های ژنتیکی برای جداسازی باکتری‌ها با استفاده از بررسی توالی DNA ریبوزومی، تجزیه و تحلیل کروموزمی یا پلاسمید‌ها قابل انجام هستند. دقیق‌ترین روش طبقه‌بندی باکتری‌ها است که با بررسی کمی موارد زیر امکان پذیر است:

  • اندازه‌گیری ژنوم
  • بررسی درصد مولی گوانین + سیتوزین
  • هیبرید DNA – DNA تحت شرایط اپتیموم
  • پایداری حرارتی توالی‌های DNA مشابه
  • هیبرید DNA – DNA تحت شرایط بالاتر از اپتیموم

انواع باکتری ها

همه باکتری‌ها ویژگی‌های مشترک برای هر سلول پروکاریوتی دارند، فاقد هسته و اندامک‌های متصل به غشای سلولی هستند، DNA حلقوی و برهنه (به پروتئین متصل نیست) و ریبوزوم‌های کوچک (70S) دارند. انواع مختلف باکتری‌ها را می‌توان با توجه به انواع ویژگی‌ها تشخیص داد:

  • شکل
    • گرد (کوکسی)
    • میله‌ای (باسیلوس)
    • مارپیچی
      • کاما (ویبریو)
      • اسپریلوم (تاژک خارجی)
      • اسپیروکت (تاژک داخلی)
  • نوع کلونی
    • دوتایی
    • تتراد
    • هشت‌تایی
    • زنجیره‌ای
    • خوشه‌ای
  • دیواره سلولی
    • گرم مثبت (لایه ضخیم پپتیدوگلیکان)
    • گرم منفی (لایه لیپوپلی ساکارید)
  • نیازهای گازی
    • بی‌هوازی (اجباری یا عاملی)
    • هوازی
  • الگوهای تغذیه‌ای
    • اتوتروف
    • هتروتروف
  • وجود کپسول
  • نوع حرکت
    • شنا کردن
    • مارپیچی
    • سُر خوردن
  • نوع فرم مقاوم
    • اندوسپور
    • اگزواسپور
    • کیست

برخی از باکتری‌ها می‌توانند آندوسپور تشکیل دهند. اسپورها ساختارهای خفته‌ای هستند که در برابر شرایط فیزیکی و شیمیایی سخت مانند گرما، اشعه ماورا بنفش و ضد عفونی کننده‌ها مقاومت بالایی دارند که از بین بردن آن‌ها را دشوار می‌کند. بسیاری از باکتری‌های تولید کننده آندوسپور، عوامل بیماری‌زای قدرتمندی مثل عامل سیاه زخم هستند.

انواع باکتری از نظر شکل

به طور معمول باکتری‌ها دارای اشکال و اندازه‌های مختلفی هستند که برای طبقه‌بندی آن‌ها استفاده می‌شوند. انواع باکتری ها از نظر شکل سه نوع اصلی کروی (کوکسی) و میله‌ای (باسیل) هستند اما ممکن است به شکل‌های متنوع دیگری مانند مارپیچی (اسپیروکت)، هلالی (Selenomonads) و یا شکل‌های خاصی مانند مربع باشند. از طرفی معمولا باکتری‌ها به صورت کلونی‌های دوتایی یا چندتایی به صورت جفت، تتراد، خوشه، زنجیره یا پلیسه‌ای (پَرچین مانند) هستند.

هریک از این شکل‌ها مزایایی برای باکتری ایجاد می‌کنند به طور مثال، شکل میله‌ای ممکن است اجازه دهد باکتری در محیط دارای تنش مثلا در آب جاری، به راحتی به سطوح متصل شوند. کوکسی‌ها راحت‌تر می‌توانند وارد منافذ کوچک شوند و راحت‌تر از نیروهای خارجی خود را حفاظت کنند.

باکتری‌های مارپیچی برخی از خصوصیات کوکسی‌ها مانند ظریف‌بودن و برخی از خصوصیات باکتری‌های رشته‌ای مانند داشتن سطح بیشتر و در معرض نیروهای خارجی را دارند که به آن‌ها امکان ایجاد بیوفیلم می‌دهد. تعدادی از انواع باکتری ها مانند اشرشیا کلی و هلیکوباکتر پیلوری در پاسخ به ترکیبات محیطی، با مکانیسم‌های مختلفی قادر به تغییر مورفولوژی (خصوصیات ظاهری و فیزیکی) خود هستند. این تغییرات به بهینه‌سازی ارتباط آن‌ها با سلول‌ها و سطوح کمک می‌کنند.

شکل باکتری

باکتری های کوکسی

باکتری‌هایی کروی یا تقریبا کروی هستند. مهمترین بیماری‌های باکتریایی توسط این دسته از باکتری‌ها ایجاد می‌شوند مانند عفونت استافیلوکوکوس، برخی انواع مسمویت غذایی، برخی عفونت‌های مجاری ادراری، سندرم شوک سمی، سوزاک و برخی انواع منژیت، عفونت گلو، پنومونی و سینوزیت. کلونی کوکسی‌ها نیز در تعداد و شکل‌های مختلف به وجود می‌اید، در ادامه انواع آن‌ها و نام جنس نماینده کلونی ذکر شده‌اند:

  • دیپلوکوکسی، شامل دو باکتری در کنار هم، جنس نایسریا (Neisseria)
  • تتراد، گروه‌هایی ۴ تایی باکتری، جنس میکروکوکوس
  • سارسینا، نام یک جنس از باکتری‌ها که در گروه‌های ۸ تایی به شکل مکعب قرار دارند، سارسینا ورتیکولی یکی از گونه‌های این باکتری است.
  • زنجیره‌‌ای، جنس استرپتوکوکوس
  • خوشه‌های انگور مانند، جنس استافیلوکوکوس
باکتری کوکسی
شکل انواع باکتری های کوکسی

باکتری های باسیلوس

باسیلوس یک باکتری به شکل میله است که در گروه‌های متنوعی از باکتری‌ها وجود دارد. باسیل‌ها در محیط کشت عموما به شکل منفرد دیده می‌شوند اما قابلیت کلونی شدن هم دارند:

  • دیپلوباسیل: کلونی حاصل از دو باسیل در کنار هم
  • استرپتوباسیل: زنجیره‌ای از باسیل‌ها
  • پلیسه یا پرچینی: باکتری‌ها از طول در کنار یکدیگر قرار دارند.

کوکوباسیلوس

کوکوباسیلوس نوعی باکتری است که شکلی بین کوکسی و باسیلوس دارد. میله‌های کوکوباسیلوس بسیار کوتاه و البته عریض هستند و به همین دلیل نزدیک به کروی به نظر می‌رسند. هموفیلوس آنفولانزا، کوکسیلا بورنتی و کلامیدیا تراکوماتیس از انواع باکتری های کوکوباسیل هستند. «اگرگیت‌باکتر کومیتانس» (Aggregatibacter actinomycetemcomitans) یک کوکوباسیلوس گرم منفی است که در پلاک‌های زیر لثه شایع دارد. سویه‌های آسینوباکتر ممکن است در محیط کشت جامد به صورت کوکوباسیل رشد کنند.

باکتری باسیل
شکل انواع باکتری های باسیلی

باکتری های مارپیچی

باکتری‌های مارپیچی را می‌توان بر اساس تعداد چرخش در ازای هر سلول، ضخامت سلول، انعطاف‌پذیری سلول و تحرک، به عنوان اسپیروکت، اسپیرلا یا ویبریو طبقه‌بندی کرد. باکتری‌ها طی تکامل، برای زنده ماندن در محیط ایده‌آل خود صفات خاصی پیدا کرده‌اند. بیماری‌های باکتریایی نیز به فیزیولوژی باکتری و توانایی آن‌ها در تعامل با محیط اطراف، از جمله توانایی تغییر شکل، بستگی دارند. محققان پروتئینی را کشف کرده‌اند که اجازه می‌دهد باکتری «ویبریو کلرا» (عامل وبا) به شکل مارپیچی درآید که احتمالاً کمک می‌کند تا از مخاط محافظ روده محافظت شود.

باکتری مارپیچی
شکل انواع باکتری های مارپیچی همراه با مثال

رنگ آمیزی گرم چیست؟

با توجه به نتایج روش رنگ‌آمیزی گرم، باکتری‌ها به عنوان باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی دسته‌بندی می‌شوند. در این روش پس از تثبیت نمونه روی لام، رنگ بنفشی به نام کریستال ویوله به نمونه زده می‌شود و بعد از شتسشوی آن، یک بار دیگر نمونه با رنگ قرمز (سافرانین)، رنگ‌آمیزی خواهد شد. با مشاهده نمونه زیر میکروسکوپ و رنگی که دیواره در خود نگه داشته است می‌توان نوع باکتری را فهمید. لازم به ذکر است که هیچ ارتباطی بین شکل باکتری و نتیجه رنگ‌آمیزی گرم وجود ندارد.

رنگ آمیزی گرم

رنگ‌آمیزی گرم که دو نوع باکتری گرم منفی (سمت چپ) و باکتری گرم مثبت (سمت راست) را در محیط کشت و زیر میکروسکوپ نشان می‌دهد.رنگ‌آمیزی گرم روش مهمی در شناسایی انواع باکتری است اما تعداد کمی از باکتری‌ها به آن پاسخ نمی‌دهند.

از این رو، دو گروه دیگر از انواع باکتری گرم متغیر و گرم نامشخص نام دارند. مایکوباکتریوم و مایکوپلاسما دو استثنا هستند که نمی‌شود از این روش برای رنگ‌آمیزی آن‌ها استفاده کرد. در فرادرس زیر انواع روش‌های رنگ‌آمیزی برای جداسازی و شناسایی انواع باکتری آموزش داده شده‌اند.

انواع باکتری های گرم مثبت

دیواره سلولی باکتری‌های گرم مثبت چندین لایه و ضخیم است و پپتیدوگلیکان محتوای اصلی دیواره سلولی (تقریباً 95 درصد) آن‌ها را تشکیل می‌دهد. علاوه بر آن، دیواره برخی از باکتری‌های گرم مثبت دارای تئی‌کوئیک اسید و لیپوتئی‌کوئیک اسید نیز هست. در باکتری‌های گرم مثبت لایه ضخیم پپتیدوگلیکانی توسط رنگ‌آمیزی کریستال ویوله، بنفش می‌شود، به همین دلیل باکتری‌های گرم مثبت زیر میکروسکوپ بنفش یا آبی به نظر می‌رسند.

باکتری گرم مثبت
ساختار دیواره یک باکتری گرم مثبت

انواع باکتری های گرم منفی

باکتری‌های گرم منفی دارای یک لایه اضافی از فسفولیپیدها و لیپوپلی‌ساکاریدها هستند. لایه نازک پپتیدو گلیکانی باکتری‌های گرم منفی نمی‌تواند رنگ کریستال ویوله را حفظ کند و در اثر ماده رنگ‌بر غشای خارجی از بین می‌رود و رنگ از دیواره سلولی خارج می‌شود. بنابراین با جذب رنگ زمینه، قرمز یا صورتی به نظر می‌رسد. تفاوت دیگر باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی در وجود یک لایه غشای خارجی در اطراف باکتری‌های گرم‌ منفی است.

باکتری گرم منفی
ساختار دیواره یک باکتری گرم منفی

انواع باکتری هوازی

باکتری‌های هوازی برای انجام تنفس سلولی و دریافت انرژی برای زنده ماندن به اکسیژن نیاز دارند. به طور خلاصه، باکتری‌های هوازی فقط در حضور اکسیژن رشد می‌کنند و تکثیر می‌شوند. سویه‌های هوازی اجباری (Aerobes Obligate) به طور اجباری برای تولید انرژی، رشد، تولید مثل و تنفس سلولی به اکسیژن نیاز دارند. باکتری‌های هوازی به حدی فراوان هستند که در واقع بیشترین موجودات موجود روی کره زمین محسوب می‌شوند.

در هر جایی که اکسیژن کافی و منبع غذایی وجود داشته باشد، احتمالاً باکتری‌های هوازی نیز وجود خواهند داشت. یکی از انواع باکتری هوازی به نام مایکوباکتریوم توبرکلوزیس عامل بیماری سل است. از آنجا که این باکتری نیاز به اکسیژن دارد، در صورت ورود به بدن فردی با سیستم ایمنی ضعیف، در ریه‌ها شروع به رشد و تکثیر می‌کند در حالی که سیستم ایمنی قوی مانع از ایجاد عفونت می‌شود.

انواع باکتری بی هوازی

باکتری‌های بی‌هوازی برای زنده ماندن به اکسیژن نیاز ندارند. باکتری‌های بی‌هوازی تحمل اکسیژن را نداشته و در صورت نگهداری در محیط دارای اکسیژن ممکن است از بین بروند. چنین باکتری‌هایی معمولاً زیر سطح زمین یا در اعماق اقیانوس‌ها یافت می‌شوند. تمام باکتری‌های بی‌هوازی بدون اکسیژن انرژی تولید می‌کنند. آن‌ها این کار را به یکی از دو روش تخمیر اسید لاکتیک یا تخمیر الکلی انجام می‌دهند. طی تخمیر اسید لاکتیک، سلول‌ها از مولکولی به نام NADH برای گرفتن الکترون از گلوکز استفاده می‌کنند. NADH از انرژی ذخیره شده در الکترون‌ها برای ساخت ATP و تبدیل گلوکز به پیروات استفاده می‌کند.

این فرآیند گلیکولیز نامیده می‌شود و اولین قدم در همه انواع تنفس سلولی است. در تخمیر اسید لاکتیک، مرحله بعدی پیرواته شدن و تبدیل به اسید لاکتیک است. اسید لاکتیک اگرچه محصول جانبی متابولیسم باکتری‌ها است اما می‌توان برای تهیه محصولات تخمیری مانند ماست از آن استفاده کرد. روش دیگر تولید انرژی بی‌هوازی از طریق تخمیر الکلی یا اتانول است. مانند تخمیر اسید لاکتیک، NADH الکترون را از گلوکز گرفته و در حین گلیکولیز آن را به پیروات تبدیل می‌کند. از اینجا، پیروات به جای اسید لاکتیک به اتانول تبدیل می‌شود. انواع باکتری های بی‌هوازی براساس میزان حساسیت به اکسیژن عبارتند از:

  • بی‌هوازی اجباری (Obligate Anaerobes): در حضور اکسیژن زنده نمی‌مانند.
  • بی‌هوازی اختیاری (Facultative Anaerobes): در محیط‌های حاوی اکسیژن‌ توانایی تغییر متابولیسم و استفاده از الکترون اکسیژن را دارند.
  • تحمل کننده هوا (Aerotolerant Organisms): غلظت کم اکسیژن را تحمل می‌کنند اما قادر به استفاده از الکترون آن نیستند.

اکثر باکتری‌های بی‌هوازی اختیاری (Microaerophiles)‌ هستند یعنی در هر دو حالت هوازی و بی‌هوازی می‌توانند زندگی کنند. باکتری‌های بی‌هوازی‌ اختیاری و میکروآئروفیل‌ها واسطه دو گروه باکتری‌های بی‌هوازی که در محیط بدون اکسیژن زندگی می‌کنند و باکتری‌های هوازی (به عنوان مثال اشرشیا کولی و استافیلوکوک) و باکتری‌های میکروآئروفیل (مثل کمپیلوباکتر و هلیکوباکتر پیلوری) هستند. باکتری‌های احتمالی با توجه به شرایط غالب، هوازی و بی‌هوازی رفتار می‌کنند. انواع میکروآئروفیل به غلظت بسیار کم به اکسیژن نیاز دارند.

باکتری هوازی بی هوازی
تشخیص هوازی و بی‌هوازی بودن باکتری‌ها بر اساس قرار گرفتن کلونی نسبت به محیط کشت

برای درک انواع روش‌های متابولیسم و تولید و مصرف انرژی توسط انواع باکتری آموزش زیر را مشاهده کنید.

  • برای مشاهده فیلم آموزش میکروبیولوژی ۲ – متابولیسم میکروارگانیسم‌ها + اینجا کلیک کنید.

انواع باکتری های فتوسنتز کننده

باکتری‌های فتوسنتزی پروکاریوت‌هایی هستند که قادرند انرژی نور را از طریق فتوسنتز به انرژی شیمیایی تبدیل کنند. آن‌ها همچنین به عنوان اتوتروف‌های معدنی طبقه‌بندی می‌شوند زیرا می‌توانند با استفاده از مواد غیر آلی محیط اطراف خود انرژی تولید کنند. به همین دلیل برای حفظ حیات خود، به طور کامل به موجودات دیگر وابسته نیستند.

انواع باکتری های فتوسنتز کننده در هر دو محیط خشکی و آبی وجود دارند اگرچه در زیست‌بوم‌های دریایی بیشترین باکتری فتوسنتز کننده را می‌توان یافت. در این اکوسیستم‌ها باکتری‌های فتوسنتز کننده به عنوان تولید کننده اصلی عمل می‌کنند و نقش اساسی در زنجیره غذایی دارند. دیگر عملکردهای این باکتری‌ها تثبیت کربن و تولید اکسیژن هستند. به طور کلی، انواع باکتری فتوسنتز کننده ۵ دسته هستند که در ادامه توضیح داده شده‌اند.

سیانوباکترها

سیانوباکترها یا باکتری‌های سبز – آبی باکتری‌های گرم مثبتی هستند که در اکوسیستم آبی زندگی می‌کنند. سیانوباکترها بیش از 2000 گونه شناخته شده دارند اما تخمین زده می‌شود که بیش از 6000 گونه در زیستگاه‌های مختلف جهان وجود دارند. به دلیل توانایی برخی از این گونه‌ها در تثبیت نیتروژن، می‌توان آن‌ها را در رابطه همزیستی با گیاهان و گلسنگ‌های مختلف یافت. با این حال، بسیاری از گونه‌های دیگر سیانوباکترها آزاد هستند.

فتوسنتز در سیانوباکترها با تولید اکسیژن مشخص می‌شود که به فتوسنتز اکسیژنیک معروف است. بنابراین این باکتری‌ها به عنوان فوتوتروف‌های اکسیژنی طبقه‌بندی می‌شوند. برخی از گونه‌های سیانوباکتر عبارتند از:

  • سینکوکوک الانگاتوس
  • میکروسیستیس آئروژینوز
  • نوستوک پانکتیفورم
  • آنابنا واریابلیس
  • آرتروسپیرا پلاتنسیس
سیانوباکتر
زنجیره‌های سیانوباکترها

پروتئوباکتریا

پروتئوباکتریا (باکتری‌های بنفش)، به شاخه پروتئوباکترها (Proteobacteria) تعلق دارند که باکتری‌های گرم منفی هستند. برخلاف سیانوباکترها، در این شاخه گونه‌های بیماری‌زا مانند سالمونلا، اشرشیا، هلیکوباکتر و ویبیرو وجود دارند. فوتوباکترها شامل ۶ رده، بیش از 460 جنس و بیش از 1600 گونه هستند. اعضای پروتئوباکترها بیشتر فتوسنتز بدون اکسیژن دارند اما با این حال، برخی از گونه‌های هوازی آن‌ها در زیستگاه‌های مختلف شناسایی شده‌اند.

به دلیل سادگی فتوسنتز در بین این باکتری‌ها، قادر به تقسیم آب برای تولید اکسیژن نیستند. پروتئوباکتریا در شرایط بی‌هوازی، اغلب از اسیدهای آلی ساده یا هیدروژن‌دی‌سولفید و پروتئوباکتریای گوگردی از سولفید و هیدروژن به عنوان دهنده الکترون استفاده می‌کنند و پروتئوباکتریای غیر گوگردی معمولاً به ترکیبات آلی کربنه نیاز دارند. برخی از گونه‌های پروتئوباکتریاهای فتوسنتز کننده عبارتند از:

  • رودوباکتر اسفروئید
  • رودوباکتر کپسولاتوس
  • کروماتیوم وینوزوم
  • رودوسودوموناس پالوستریس
  • الورودوسپیرا هالوفیلا

هلیوباکتر

هلیوباکتر (Heliobacteria) گروهی از باکتری‌های گرم مثبت در شاخه فیرمیکوت‌ها (Firmicutes) هستند. مانند برخی از سیانوباکترها، بیشتر اعضای شناخته شده این گروه قادرند نیتروژن را تثبیت کنند. بسیاری از گونه‌های هلیوباکتر را می‌توان در خاک شالیزار یافت در حالی که تعداد کمی از گونه‌های آن در انواع دیگر خاک و به ندرت در محیط‌های آبی یافت می‌شوند. از انواع باکتری های بی‌هوازی اجباری هستند و بدون تولید اکسیژن فتوسنتز می‌کنند اما اتوتروف نیستند. بنابراین فتوسنتز هلیوباکترها برای تثبیت نیتروژن مهم است.

باکتری‌های  سبز گوگردی

کلروبی (Chlorobi) یا باکتری‌های سبز گوگردی (Chlorobiaceae) شاخه‌ای از باکتری‌های بی‌هوازی اجباری است که از گوگرد (یا سایر اشکال این عنصر مانند تیوسولفات) به جای آب به عنوان دهنده الکترون استفاده می‌کنند. این انواع باکتری معمولاً در زیستگاه‌های غنی از گوگرد یافت می‌شوند که نور کمی دارند. در اقیانوس‌ها، نزدیک سطح زندگی می‌کنند و قادر به گرفتن نور مورد نیاز برای فتوسنتز هستند. باکتری‌های گوگردی سبز، فوتوتروف‌های اجباری هستند و به انرژی منابع دیگر نیازی ندارند. برخی انواع باکتری های گوگردی سبز عبارتند از:

  • کلروبیوم تیپیدوم
  • کلروباکلوم فائو ویبریوئید
  • پلودیکتیون فائوکلاتراتیفرم
  • کلروباکلوم فئوباکتریوئیدها
باکتری های سبز گوگردی
باکتری‌های سبز گوگردی زیر میکروسکوپ

کلروفلیکسی

کلروفلیکسی (Chloroflexi) یک شاخه از باکتری‌ها است که تنوع زیادی دارد. برخی از آن‌ها بی‌هوازی، گرمادوست و سبز هستند و برخی دیگر گرمادوست، هوازی و شیمیوهتروتروف هستند و به اکسیژن احتیاج دارند، دفقط کلاس کلروفلکسی که به آن باکتری‌های غیر گوگردی سبز رشته‌ای نیز می‌گویند، از باکتری های فوتوتروف تشکیل شده است که نیاز به مقدار کمی اکسیژن برای فتوسنتز دارند. به دلیل تنوع بالای فیزیولوژیکی و اکولوژی این باکتری‌ها در اکوسیستم‌های گوناگونی زندگی می‌کنند. بیشتر باکتری‌های این شاخه، شکل رشته‌ای دارند.

انواع باکتری های شیمیواتوتروف

باکتری‌های شیمیواتوتروف (Chemosynthetic Bacteria) شامل گروهی از باکتری‌های اتوتروف هستند که از انرژی شیمیایی برای تولید مواد موردنیاز خود از منبع کربن و منبع انرژی نیاز دارند. اکثر این باکتری‌ها هوازی و برخی بی‌هوازی هستند. به دلیل توانایی تولید غذا با استفاده از انرژی شیمیایی، در انواع زیستگاه‌ها از جمله محیط‌هایی با شرایط سخت، به صورت آزاد یا همزیست با موجودات دیگر قادر به زندگی هستند. برخی از انواع باکتری های شیمیواتوتروف عبارتند از:

  • بگجیاتوآ
  • هالوتیوباسیلوس
  • تیوباسیلوس نوولوس
  • فروکسیدان‌ها

انرژی مورد استفاده برای تولید مواد غذایی از انواع مواد شیمیایی غیر آلی و در نتیجه واکنش‌های مختلف شیمیایی، حاصل می‌شود. به همین دلیل، بر اساس نوع ترکیباتی که به عنوان منبع انرژی استفاده می‌کنند، انواع باکتری های شیمیواتوتروف وجود دارند که در ادامه توضیح داده‌ایم.

باکتری های گوگردی

این باکتری‌ها (به عنوان مثال پاراکوکوس) ترکیبات گوگردی مانند سولفید هیدروژن (سولفیدها)، تیو سولفات‌ها و گوگرد معدنی و مانند آن را اکسید می‌کنند. بر اساس نوع ارگانیسم یا نوع ترکیب گوگردی استفاده شده، فرآیند اکسیداسیون در چند مرحله انجام می‌گیرد. به عنوان مثال در برخی از موجودات، گوگرد معدنی تا زمان استفاده، ذخیره می‌شود.

باکتری های احیا کننده نیتروژن

شامل باکتری‌های نیتریت‌کننده، باکتری‌های دِنیتریت‌کننده و باکتری‌های تثبیت کننده نیتروژن هستند. باکتری‌های نیتریت‌کننده، آمونیاک را به نیتریت تبدیل می‌کنند. این فرآیند یک پروتون تولید می‌کند. باکتری‌های دِنیتریت‌کننده، ترکیبات نیترات را به عنوان منبع انرژی اکسید می‌کنند.

 متانوباکتری ها

بعضی از باکتری‌ها از متان به عنوان منبع انرژی استفاده می‌کنند که خصوصاً در بین آرکی‌باکترهای شیمیواتوتروف رایج است. از متانوباکتری‌ها می‌توان در تبدیل زیست توده و تولید انرژی از طریق فرآیند هضم بی‌هوازی (AD) و تبدیل پسماندهای آلی به انرژی پاک استفاده کرد. هضم بی‌هوازی حالت جامد که حاوی شش جنس متانوژن از جمله متانوباکتریا است، می‌تواند کاه را تخمیر کرده و متان تولید کند.

طی فرایند بیومتاناسیون، ابتدا مواد آلی نامحلول و ترکیباتی با جرم مولکولی بالاتر به ترکیبات کربنی ساده و سپس به اسید استیک، هیدروژن و دی‌اکسید کربن تخمیر خواهند شد. در نهایت، متانوباکترها اسید استیک را تخمیر و متان تولید می‌کنند. محصول متانوباکترها در انسان برای بررسی برخی از بیماری‌های گوارشی استفاده می‌شود. متان توسط متانوباکتری‌های بی‌هوازی روده بزرگ به عنوان یک محصول نهایی متابولیکی تولید می‌شود.

متانوباکتر
تصویر میکروسکوپی متانوباکتریوم ترماتوتروفیکوس

باکتری های احیا کننده هیدروژن

باکتری هایی مانند هیدروژنوویبریو مارینوس (Hydrogenovibrio marinus) و هلیکوباکتر پیلوری در شرایط میکروآئروفیل، هیدروژن را به عنوان منبع انرژی اکسید می‌کنند. در بیشتر موارد، این باکتری‌ها بی هوازی هستند و بنابراین در مناطقی رشد می‌کنند که اکسیژن کم است یا وجود ندارد. بی‌هوازی بودن این انواع باکتری به این دلیل است که آنزیم مورد استفاده برای اکسیداسیون (آنزیم هیدروژناز) در شرایط بی‌هوازی بهتر عمل می‌کند.

انواع باکتری هتروتروف

این انواع باکتری غذای خود را از موجودات زنده دیگر می‌گیرند، زیرا نمی‌توانند به تنهایی آن را سنتز کنند و انواع مختلفی دارند که عبارتند از:

  • باکتری‌های شکارچی: میکروارگانیسم‌های دیگر را از بین می‌برند و سپس آن‌ها را مصرف می‌کنند.
  • باکتری‌های ساپروفیت: از مواد مرده و پوسیده تغذیه می‌کنند و اهمیت زیست‌محیطی دارند.
  • باکتری‌های سیمبیوتیک: آن‌ها در ازای سودرسانی به میزبان، از او تغذیه می‌کنند و با میزبان رابطه دو طرفه همزیستی دارند.
  • باکتری‌های بیماری‌زا: از میزبان غذا می‌گیرند اما برای میزبان مضر هستند و باعث بیماری می‌شوند

باکتری های شکارچی

این موجودات شامل ارگانیسم‌هایی مانند یکسوکوکوس گزانتوس (Myxococcus xanthus) است که مجموعه سلولی را تشکیل می‌دهد و هر گونه باکتری در اطراف خود را پیدا و هضم می‌کند. سایر انواع باکتری های شکارچی برای هضم و جذب مواد مغذی مانند یا به طعمه خود متصل می‌شوند یا به سلول دیگری حمله می‌کنند و در داخل سیتوزول آن تکثیر می‌شوند. تصور می‌شود این باکتری‌های شکارچی از طریق ساپروفاژهایی که میکروارگانیسم‌های مرده را مصرف می‌کنند و با سازگاری‌هایی که به آن‌ها اجازه می‌دهد موجودات دیگر را به دام بیندازند و از بین ببرند، تکامل یافته‌اند.

باکتری های سیمبیوتیک

برخی از انواع باکتری با سایر موجودات زنده ارتباط همزیستی از نوع همیاری ایجاد می‌کنند که برای بقای آن‌ها ضروری است. یکی از این ارتباطات متقابل، به نام انتقال بین هیدروژن بین گونه‌ها، بین خوشه‌های باکتری‌های بی‌هوازی که اسیدهای آلی مانند اسید بوتیریک یا اسید پروپیونیک مصرف و هیدروژن تولید می‌کنند و آرکی‌های متانوژنیک که هیدروژن مصرف می‌کنند، رخ می‌دهد. باکتری‌های موجود در این ارتباط، قادر به مصرف اسیدهای آلی نیستند زیرا این واکنش باعث تولید هیدروژن و تجمع آن در محیط اطراف خواهد شد.

ارتباط با آرکی‌باکترهای مصرف کننده هیدروژن، غلظت هیدروژن را به اندازه کافی پایین نگه می‌دارد تا شرایط رشد باکتری فراهم شود. در خاک، میکروارگانیسم‌هایی که در ریزوسفر ساکن هستند (منطقه‌ای شامل ریشه و خاک سطحی آن) تثبیت نیتروژن را انجام می‌دهند و گاز نیتروژن را به ترکیبات ازت تبدیل می‌کنند که به عنوان فرم قابل جذب نیتروژن برای بسیاری از گیاهان مفید است.

بسیاری از باکتری‌ها به عنوان همزیست در بدن انسان و موجودات دیگر یافت می‌شوند. وجود بیش از 1000 گونه باکتریایی در فلور طبیعی روده انسان به ایمنی سیستم گوارشی، سنتز ویتامین‌هایی مانند اسید فولیک، ویتامین K و بیوتین، تبدیل قندها به اسید لاکتیک و تخمیر کربوهیدرات‌های پیچیده کمک کرده و از رشد باکتری‌های بالقوه بیماری‌زا جلوگیری می‌کند (معمولاً با حذف از طریق رقابت). در نتیجه این باکتری‌های مفید به عنوان مکمل‌های غذایی پروبیوتیک هم به فروش می‌رسند.

ریزوبیوم
همزیستی باکتری و ریشه گیاه

باکتری های بیماری زا

اگر باکتری‌هایی که ارتباط انگلی با ارگانیسم‌های دیگر دارند، در دسته عوامل بیماری‌زا قرار می‌گیرند. باکتری‌های بیماری‌زا یکی از دلایل عمده مرگ انسان و باعث عفونت‌هایی مانند کزاز (ناشی از کلستریدیوم تتانی)، تب حصبه، دیفتری، سفلیس، وبا، بیماری‌های انتقال یافته با غذا مثل جذام (ناشی از باکتری مایکوباکتریوم لپره) و سل (ناشی از مایکوباکتریوم توبرکلوزیس) هستند. برخی از باکتری‌های بیماری‌زا در کشاورزی و دامداری اهمیت دارند که باعث ایجاد لکه برگ، سوختگی و پژمردگی در گیاهان و بیماری جان، ورم پستان، سالمونلا و سیاه زخم در حیوانات مزرعه می‌شوند.

هر گونه از عوامل بیماری‌زا دارای طیف مشخصی از فعل و انفعالات با میزبان انسانی خود هستند. برخی ارگانیسم‌ها مانند استافیلوکوکوس یا استرپتوکوکوس، می‌توانند باعث عفونت‌های پوستی، ذات‌الریه، مننژیت و سپسیس (واکنش التهابی سیستمیک که شوک ایجاد می‌کند)، گشاد شدن عروق و مرگ شوند. با این حال این ارگانیسم‌ها نیز بخشی از فلور طبیعی بدن انسان هستند و معمولاً روی پوست، غشاهای مخاطی همچون واژن، روده یا بینی وجود دارند و اصلاً بیماری ایجاد نمی‌کنند.

ارگانیسم‌های دیگری که جزو این فلور نباشند به طور مداوم در انسان ایجاد بیماری می‌کنند مانند ریکتزیا که انگل‌های داخل سلولی اجباری محسوب می‌شوند یعنی فقط در سلول‌های موجودات دیگر قادر به رشد و تولید مثل هستند. یک گونه از ریکتزیا باعث حصبه و گونه دیگری از آن باعث «تب منقوط کوه‌های راکی» (Rocky Mountain spotted fever‎) ​​می‌شود.

کلامیدیا نیز یکی از انواع انگل‌های داخل سلولی اجباری و شامل گونه‌هایی است که می‌توانند باعث ذات‌الریه یا عفونت دستگاه ادراری شوند و ممکن است در بیماری عروق کرونر قلب هم نقش داشته باشند. برخی از گونه‌ها مانند سودوموناس آئروژینوزا، بورکولدریا سینوسپسیا و مایکوباکتریوم آویوم، پاتوژن‌های فرصت‌طلب هستند و عمدتاً در افرادی که از سرکوب سیستم ایمنی یا فیبروز کیستیک رنج می‌برند، باعث بیماری می‌شوند.

انواع باکتری های تاژکدار

برخی از باکتری‌ها ساختارهای شلاق مانند بر روی بدن خود دارند که به تحرک آن‌ها کمک می‌کنند اما این تنها وسیله حرکت نیست و معمولاً  از تاژک (Flagellae) برای شنا استفاده می‌شود. در ادامه انواع باکتری دارای تاژک ذکر شده‌اند.

  • بدون تاژک: باکتری آتریکوس (Atrichous Bacteria)
  • تاژکدار: براساس تعداد تاژک‌ها و محل قرارگیری آن‌ها بر روی بدن طبقه‌بندی می‌شوند.
  • باکتری یک تاژکه (Monotrichous)
  • باکتری‌های آمفیتریش (Amphitrichous): یک تاژک در دو طرف بدن
  • باکتری پلی‌تریش (Polytrichous): تاژک‌های متعدد در مکان‌های مختلف
  • باکتری لوپوتریکوس (Lopotrichous): تاژک فقط در یک نقطه از بدن
  • باکتری پریتریکوس (Peritrichous): تاژک در سراسر بدن وجود دارد.

انواع باکتری های اسپوردار

برخی از انواع باکتری در شرایط نامساعد ساختار محافظتی و مقاوم به شرایط شامل اندوسپور، اگزوسپور یا کیست اطراف خود تشکیل می‌دهند. اندوسپور یک پوسته بیرونی بسیار سخت و غیر قابل نفوذ است که اسپور در فاز لگاریتمی یا در ابتدای فاز ایستا ایجاد می‌شود و با باقی ماندن باکتری در حالت خاموش، باعث زنده ماندن در این شرایط می‌شود و وقتی شرایط مساعد شد، باکتری دوباره به حالت اولیه خود برمی‌گردد.

اندوسپورها می‌توانند به زنده ماندن باکتری تا میلیون‌ها سال کمک کنند. اسپور در برابر کمبود منبع غذایی، دما، pH نامساعد، آنتی‌بیوتیک و بسیاری دیگر از شرایط سخت محیطی مقاوم است. بر اساس محل قرارگیری هسته داخل سلول، اندواسپورها شکل‌های مختلفی پیدا می‌کنند.

  • اندوسپور: درون سلول باکتری تولید می‌شود. برخی انواع باکتری های تولید کننده اندوسپور عبارتند از باسیلوس، کلستریدیوم و اسپوروسارچینا
  • اگزوسپور: در خارج از سلول تولید می‌شود، به طور مثال در متیلوسینوس
اسپور باکتری
انواع حالت‌های ایجاد اسپور که باعث تغییر شکل باکتری می‌شود.

باکتری های کیست دار

کیست مرحله استراحت یا خفتگی میکروارگانیسم است که به زنده ماندن ارگانیسم در شرایط نامساعد محیطی کمک می‌کند. در برخی انواع باکتری مانند ازوتوباکتر، تشکیل کیست با تغییر در دیواره سلولی اتفاق می‌افتد. سیتوپلاسم جمع شده و دیواره سلول ضخیم می‌شود. کیست‌های باکتریایی از نظر شکل‌گیری و میزان مقاومت در برابر شرایط نامساعد با اسپور متفاوت هستند. مقاومت اندوسپور بسیار بیشتر از کیست است.

باکتری‌ها همیشه یک کیست واحد تشکیل نمی‌شود بلکه انواع حالت‌ها وجود دارد به عنوان نمونه رودو اسپیریلیوم می‌تواند تعداد سلول‌های موجود در هر کیست را تغییر دهد که بسته به محیط از 4 تا 10 سلول در هر کیست متغیر است.

محل زندگی انواع باکتری

انواع باکتری در محیط‌های مختلف رشد می‌کنند. در حالی که برخی از گونه‌ها می‌توانند شرایط سخت را تحمل کنند، برخی دیگر از انواع باکتری برای زنده ماندن به شرایط متوسط ​​خاصی نیاز دارند. بر اساس ترجیح شرایط محیطی و زیستگاه، انواع باکتری شامل موارد زیر هستند:

  • هالوفیل (Halophiles): می‌توانند در محیط سرشار از نمک زنده بمانند.
  • ترموفیل (Thermophiles): در برابر درجه حرارت بالا مقاومت کنند.
  • اسیدوفیل (Acidophiles): pH پایین را تحمل می‌کنند.
  • نوتروفیل (Neutrophiles): برای زنده ماندن به شرایط متوسطی نیاز دارند.
  • مزوفیل (Mesophiles): برای بقا به شرایط متوسطی نیاز دارند.
  • اکسترموفیل (Extremophiles): در شرایط سخت زنده می‌مانند.
  • آلکالیفیل (Alkaliphiles): pH بالا را تحمل می‌کنند.
  • سیکروفیل (Psychrophilic): در شرایط بسیار سرد زنده می‌مانند.
  • اسموفیل (Osmophiles): می‌توانند در شرایط اسمزی قندی بالا زنده بمانند.

تنوع زیادی در گونه‌های باکتریایی وجود دارد و از طرفی باکتری‌ها به طور مداوم در حال تکامل و سازگار شدن با محیطی هستند که بقای موجودات زنده غیرممکن دانسته شده است (مثل باکتری‌هایی که در دریاچه‌های آب نمک دریای مدیترانه ساکن هستند که میزان شوری آن‌ها بسیار بیشتر از شوری آب دریا است). بنابراین طبقه‌بندی آن‌ها به دلیل ترکیبی از تفاوت‌ها دشوار است.

لایه های اطراف دیواره سلولی باکتری

بیشتر انواع باکتری ها دیواره سلولی دارند. اما ساختارهای اضافی مختلفی در انواع باکتری دیده می‌شوند که خارج از غشای سلولی و دیواره سلولی وجود دارند.

کپسول باکتری

کپسول باکتریایی یک لایه پلی‌ساکاریدی است که سلول را کاملاً در بر می‌گیرد و سلول باکتری را در مقابل تهدیدات محیطی مختلف مانند خشک شدن، مواد سمی آبگریز (به عنوان مثال مواد شوینده) و ویروس‌های باکتریایی (باکتریوفاژ) محافظت می‌کند. این کپسول می‌تواند بیماری‌زایی باکتری را افزایش دهد و از آن‌ها در مقابل فاگوسیتوز حافظت کند. کپسول در چسبیدن به سطوح به باکتری کمک می‌کند.

کپسول باکتری
کپسول باکتری

واکسیناسیون با استفاده از ساختار و مواد موجود در کپسول، علیه برخی ارگانیسم‌ها مانند هموفیلوس آنفولانزا تیپ b، نایسریا مننژیتیدیس و استرپتوکوک پنومونیه استفاده می‌شود. با این حال، پلی‌ساکاریدها به ویژه در کودکان خاصیت آنتی‌ژنی زیادی ندارند، بنابراین بسیاری از واکسن‌های کپسولی حاوی پلی‌ساکاریدهای متصل به حامل‌های پروتئین مانند توکسوئید کزاز یا توکسوئید دیفتری هستند که پاسخ ایمنی بسیار قوی‌تری را تحریک کند. کپسول معمولاً در باکتری های گرم منفی یافت می‌شود مانند موارد زیر:

  • برخی از سویه‌های اشریشیا کلی
  • نایسریا مننژیتیدیس
  • کلبسیلا پنومونیه
  • هموفیلوس آنفلوانزا
  • سودوموناس آئروژینوزا
  • سالمونلا
  • آسینتوباکتر بائومانی

برخی از انواع باکتری های گرم مثبت هم ممکن است دارای کپسول باشند، به عنوان مثال:

  • باسیلوس مگاتریوم
  • آنتراسیس باسیلوس
  • استرپتوکوک پیوژنس
  • استرپتوکوک پنومونیه
  • استرپتوکوک آگالاکتیه
  • استافیلوکوکوس اپیدرمیدیس
  • استافیلوکوکوس اورئوس

لایه چسبناک باکتری

لایه چسبنده و نازکی (Slime Layer) مانند کپسول سلول را احاطه کرده و بیشتر از کربوهیدرات‌ها تشکیل شده است. این لایه از باکتری در برابر تهدیدات مختلفی مانند خشک شدن و آنتی‌بیوتیک‌ها محافظت می‌کند و باعث چسبندگی به سطوح می‌شود. اما تفاوت‌های آن با کپسول در شُل و نامنظم بودن ساختار آن است و به راحتی می‌تواند از سلول جدا شود در حالی که کپسول محکم به سلول باکتریایی چسبیده است.

اطراف باکتری
لایه چسبناک و کپسول باکتری زیر میکروسکوپ

لایه s

برخی از انواع باکتری یک لایه به شدت سازمان‌یافته، حاصل از ترشح پروتئین و گلیکوپروتئین‌ها را در ماتریکس روی قسمت خارجی دیواره سلولی ترشح می‌کنند. این لایه S با ساختار منظم در دیواره سلول لنگر می‌اندازد، اگرچه به عنوان بخشی از دیواره سلول در باکتری‌ها در نظر گرفته نمی‌شود. لایه S نقش بسیار مهمی برای باکتری‌ها، به ویژه در زمینه‌ رشد و بقا و یکپارچگی سلول دارد.

لایه S به حفظ استحکام کلی دیواره سلول و لایه‌های سطحی و همچنین شکل سلول کمک می‌کند که برای تولید مثل مهم هستند. لایه S از سلول در برابر تغییرات یونی و pH، استرس اسمزی، آنزیم‌های مخرب، ویروس‌های باکتریایی و باکتری‌های شکارچی محافظت می‌کند. این لایه همچنین می‌تواند چسبندگی سلول به سلول‌ها یا سطوح دیگر را فراهم کند و در مورد باکتری‌های بیماری‌زا مانع از فاگوسیتوز می‌شود.

زوائد خارجی انواع باکتری چه هستند؟

برخی از انواع باکتری ساختاری خارج از دیواره سلول دارند که به دیواره یا غشای سلول متصل هستند. عناصر سازنده این ساختارها معمولاً در داخل سلول ساخته شده، از غشا و دیواره سلول ترشح و در نهایت خارج از سلول مونتاژ می‌شوند. تفاوت بین وجود یا عدم وجود این اندام‌ها و همچین نوع آن، در طبقه‌بندی و شناسایی باکتری‌ها کاربرد دارند که از آن جمله می‌توان فیمبریه، پیلی و فلاژل یا تاژک را نام برد.

فیمبریه

فیمبریه (Fimbriae) زائده رشته‌ای نازکی است که اغلب ده‌ها یا صدها عدد از آن از سلول باکتری بیرون می‌زنند. فیمبریه از پروتئین‌های پیلین تشکیل شده و توسط سلول برای اتصال به سطوح استفاده می‌شود، به ویژه در باکتری‌های بیماری‌زا که از آن‌ها برای اتصال به بافت‌های میزبان استفاده می‌کنند.

پیلی

پیلی (Pili) بسیار شبیه فیمبریه است و بعضی از کتب این دو را به عنوان کلمات هم معنی استفاده می‌کنند. شباهت این دو ساختار در این است که هر دو ضمائم رشته‌ای نازکی هستند و از پروتئین‌های پیلین ساخته شده‌اند. پیلی برای اتصال به هر دو سطح و سلول‌های میزبان استفاده می‌کنند، به طور مثال باکتری سوزاک نیسریا (Neisseria gonorrhea) از پیلی برای گرفتن سلول‌های اسپرم و انتقال به میزبان بعدی استفاده می‌کند.

اما تفاوت این دو ساختار در این است که پیلی به طور معمول طویل‌تر از فیمبریه بوده و فقط 1 تا 2 پیلی در هر باکتری وجود دارند گرچه این تفاوت برای متفاوت دانستن این دو ساختار بسیار اندک است. اما برخی از پیلی‌ها عملکرد خاصی را در باکتری انجام می‌دهند که باعث افتراق آن‌ها از فیمبریه می‌شود. به طور مثال «پیلی پیوندی» (Conjugative Pili) در فرایندی به نام پیوستگی یا کانژوگه شدن، امکان انتقال قطعه کوچکی از DNA را بین دو باکتری فراهم می‌کند. پیلی نوع IV نیز در نوعی تحرک غیرمعمول به نام تحرک چرخشی نقش مهمی دارد.

فلاژل یا تاژک

تحرک بیشتر انواع باکتری به طور معمول توسط تاژک (Flagellum) انجام می‌شود. تاژک باکتریایی از نظر ترکیب، ساختار و عملکرد با تاژک یوکاریوتی متفاوت است که به عنوان یک دم شلاق مانند انعطاف‌پذیر با استفاده از میکروتوبول‌ها عمل می‌کند. تاژک باکتری ساختار سختی دارد و شبیه به پروانه قایق عمل می‌کند. هر فلاژل سه بخش اساسی به نام فیلامنت، قلاب و موتور دارد.

تاژک باکتری
پیلی، تاژک و فیمبریه

روش حرکت انواع باکتری

حرکت باکتری‌ها معمولاً شامل استفاده از تاژک است، اگرچه برخی انواع باکتری ممکن است از پیلی نوع IV برای حرکت استفاده کنند اما متداول‌ترین نوع حرکت باکتریایی شنا کردن است که با استفاده از تاژک انجام می‌شود.

شنا کردن باکتری

چرخش بدن پایه تاژکدار به دلیل نیروی محرکه پروتون اتفاق می‌افتد که پروتون‌ها خارج از غشای سلول تجمع می‌یابند و از طریق منافذ پروتئین‌های Mot (مخفف Motor) هدایت می‌شوند و با عبور از غشا با پروتئین‌های حلقه برهم‌کنش می‌کنند. فعل و انفعال باعث چرخش پایه می‌شود و رشته‌ای که از سلول گسترش می‌یابد را برمی‌گرداند.

چرخش می‌تواند 200 تا 1000 دور در دقیقه باشد و منجر به سرعت 60 سلول در ثانیه شود. چرخش می‌تواند در جهت عقربه‌های ساعت (CW) یا خلاف جهت عقربه‌های ساعت (CCW) صورت گیرد و نتایج متفاوتی داشته باشد. در صورت چرخش CCW، باکتری به جلو حرکت می‌کند و در صورت چرخش CW، به طور تصادفی تغییر جهت می‌دهد.

حرکات مارپیچی باکتری

برخی از باکتری‌های مارپیچی شکل که به اسپیروکت (Spirochet) معروف هستند، به دلیل مورفولوژی غیرمعمول و ترکیب تاژک، از یک حرکت میخ پیچ (Corkscrew) استفاده می‌کنند. این باکتری‌های گرم منفی دارای تاژک‌های مخصوصی هستند که به یک انتهای سلول متصل می‌شوند و از طریق پری‌پلاسم به عقب گسترش یافته و سپس به انتهای دیگر سلول متصل می‌شوند. هنگامی که این اندوفلاژل می‌چرخد​​، روی کل سلول پیچش ایجاد و در نتیجه حرکتی خمشی ایجاد می‌کند که مخصوصاً برای ایجاد سوراخ در مایعات چسبناک مؤثر است.

سر خوردن باکتری

حرکت سُر خوردن (Gliding Motility) حرکتی کندتر از سایر انواع حرکت باکتری است که بررسی کردیم. سُر خوردن در برخی از باکتری‌های رشته‌ای یا باسیلوس دیده می‌شود و نیازی به استفاده از تاژک ندارند. برای سُر خوردن باکتری باید با یک سطح جامد در تماس باشد، اگرچه بیش از یک مکانیسم برای این حرکت شناسایی شده است. برخی از باکتری‌ها به نیرو محرکه اسلایم متکی هستند و در محل ترشح اسلایم سلول به جلو رانده می‌شود.

کموتاکسی

کموتاکسی (Chemotaxis) حرکت ارگانیسم برای نزدیک یا دور شدن از یک ماده شیمیایی است. در کموتاکسی، از ماده مطلوب (مانند یک ماده مغذی) به عنوان جاذب و از ماده‌ای با اثر سوء بر سلول (مانند سم) به عنوان دفع کننده نام برده می‌شود. در غیاب جاذب یا دافع، باکتری حرکات تصادفی دارد. در صورت وجود گرادیان، حرکات باکتری با گذشت زمان به سمت جاذب یا دور از مواد دافع خواهد بود. حرکت بر اساس واکنش به نور نیز بر همین اساس است و فوتوتاکسی گفته می‌شود.

معرفی فیلم آموزش میکروبیولوژی ۲ – متابولیسم میکروارگانیسم‌ها

آموزش میکروبیولوژی

باکتری‌های از جنبه‌های مختلف مانند اهمیت آن‌ها در بیماری‌زایی، فلور میکروب طبیعی بدن، تولید ویتامین‌های مفید در روده، استفاده در صنعت تولید مواد غذایی و بسیاری از فرآیندهای دیگر جزو مهمترین میکروب‌ها هستند. در آموزش میکروبیولوژی ۲ که برای تمام دانشجویان رشته‌های تجربی، زیست‌شناسی و پزشکی مفید خواهد بود، روش‌های متابولیسم و کسب انرژی در انواع باکتری‌ در یازده درس آموزش داده شده‌اند.

مدرس این فرادرس خانم فاطمه عابدی جعفری، دانشجوی دکتری تخصصی میکروبیولوژی
هستند که در حال حاضر در حوزه درمان سرطان با کمک میکروارگانیسم‌ها با استفاده‌ از توکسین و اسپور باکتری پژوهش می‌کنند.

  • برای مشاهده فیلم آموزش میکروبیولوژی ۲ – متابولیسم میکروارگانیسم‌ها + اینجا کلیک کنید.
سلب مسئولیت مطالب سلامت: این مطلب صرفاً‌ با هدف افزایش آگاهی عمومی در زمینه سلامت نوشته شده است. برای تشخیص و درمان بیماری‌ها، لازم است حتماً از دانش و تخصص پزشک یا دیگر افراد متخصص مرتبط استفاده شود. مسئولیت هر گونه بهره‌برداری از این مطلب با جنبه درمانی یا تشخیصی، بر عهده خود افراد بوده و مجله فرادرس هیچ مسئولیتی در این رابطه ندارد. برای اطلاعات بیشتر + اینجا کلیک کنید.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

«مریم بصیری»، فارغ التحصیل مقطع کارشناسی ارشد رشته سلولی و مولکولی، گرایش بیوشیمی و علاقه‌مند به مباحث روانشناسی و علوم اعصاب است. او در حال حاضر مطالب زیست شناسی، سلامت، پزشکی و روانشناسی مجله فرادرس را می‎نویسد.

بر اساس رای 1 نفر

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

برچسب‌ها