تولید مثل باکتری ها چیست؟ – ویژگی ها و ساختار باکتری ها

تولید مثل باکتری ها با دو روش غیرجنسی تقسیم دوتایی، جوانه زدن و قطعه قطعه شدن و جنسی الحاق انجام می پذیرد. اغلب تولید مثل باکتری ها به روش تقسیم دوتایی صورت می گیرد. این روش تولید مثل باکتری، بعد از رشد و فراهم شدن محیط مناسب، تکثیر اتفاق می افتد. ابتدا مواد ژنتیکی، دیواره سلولی و سپس غشا دونیمه می شوند و دو سلول دختر را به وجود می آورند.

کتب علوم ششم و هفتم نیز به توضیح درباره تولیدمثل باکتری ها و انواع روش های آن پرداخته است. در این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک به ویژگی ها، طبقه بندی و تولید مثل باکتری ها می پردازیم.

باکتری چیست؟

ساده ترین و قدیمی ترین موجودات روی زمین، باکتری ها هستند که گفته می شود قدمت آن ها به حدود ۴ میلیارد سال پیش نیز می رسد. باکتری ها جزء میکروارگانیسم های متنوع هستند که غذای خود را از محیط اطرافشان تامین می کنند و برخی از آن ها حتی در شرایط سخت نیز زنده می مانند. باکتری ها در داخل و خارج بدن ما یا هر موجود زنده ی دیگری نیز یافت می شوند. تخمین زده می شود حداقل ۵ نانیلیون باکتری روی زمین وجود دارد.

بعضی از باکتری ها می توانند برای بدن ما مفید باشند. به طور مثال وجود برخی از آن ها در درون دستگاه گوارش مانع از ورود باکتری های آسیب رسان می شوند. از برخی باکتری ها می توان برای تولید دارو یا واکسن نیز بهره جست.

ویژگی باکتری ها

باکتری ها پروکاریوت هستند یعنی فاقد هسته سازمان یافته اند و DNA آن ها احاطه شده نبوده و در نوکلوئید قرار دارد. اندازه حدودی باکتری ها ۵/۰ تا ۵ میکرومتر است. ساختار آن ها تک سلولی ساده بوده و به صورت کلنی زندگی می کنند.

گرچه به طور کلی باکتری ها تحمل دمای بالای ۱۰۰ درجه سلسیوس را ندارند، ولی برخی از آن ها حتی در شرایط گرم اعماق آب های اقیانوس آرام شرقی و در دمای ۳۵۰ درجه سلسیوس نیز می توانند زندگی کنند.

تولید مثل باکتری ها

روش غیرجنسی تولید مثل باکتری ها

تقسیم دوتایی

تولید مثل باکتری یک تولید مثل غیر جنسی است. این روش تکثیر به این صورت است که باکتری ها ابتدا در شرایط محیطی مساعد و با جذب مواد غذایی لازم به دو برابری اندازه اولیه شان می رسند. در حین رشد، فرورفتگی در دیواره آن ها ایجاد می شود که به مرور زمان این فرورفتگی بیشتر می شود و به دو نیمه مساوی تقسیم می شود.

ابتدا ماده ژنتیکی آن تقسیم می شود و بعد از آن، دیواره سلولی و غشا دو نیم می شوند و دو سلول دختر به وجود می آید. این تقسیم هر ۲۰ دقیقه یکبار اتفاق می افتد.

جوانه زدن

در این روش برآمدگی هایی در باکتری به وجود می آید که به مرور زمان اندازه آن بزرگتر می شود تا حدی که اندازه سلول والدش برسد و از باکتری جدا شود. سیانوباکتری ها و فرمیکت ها با این روش تولید مثل می کنند.

قطعه قطعه شدن

اکتینو باکتری ها به روش قطعه قطعه شدن تولید مثل می کنند. در این روش از بدن باکتری رشته های درازی جدا شده و باکتری جدید ایجاد می کنند.

روش جنسی تولید مثل باکتری ها

آمیختگی (الحاق)

تولید مثل باکتری ها به روش جنسی، آمیختگی است و در برخی از آن ها اتفاق می افتد. در پدیده الحاق انتقال مواد ژنتیکی بین باکتری ها به چند روش الحاق، دگرگونی یا انتقال بدون واسطه و انتقال با واسطه صورت می گیرد. به این شکل که دو باکتری نر و ماده کنار هم قرار می گیرند سپس باکتری نر DNA خود را به باکتری ماده منتقل می کند.

طبقه بندی باکتری ها

براساس شکل، باکتری ها به سه دسته طبقه بندی می شوند.

کروی یا گرد

باکتری های کوکسی که مانند یک توپ هستند. البته ممکن است بیضوی شکل نیز باشند. هر یک از این باکتری ها را کوکوس می نامند.

میله ای

به این باکتری ها، باکتری های باسیل می گویند. این باکتری ها به شکل کپسول هستند. باکتری ویبریو نیز از این نوع باکتری ها بوده ولی شکل میله منحنی دارد. باکتری سیاه زخم با عنوان باسیلوس آنتراسیس از این نوع باکتری هاست.

مارپیچی شکل

باکتری های مارپیچی با نام باکتری های اسپریلوم شناسایی می شوند. هر گاه دارای پیچ خوردگی های محکمی باشند اسپیروکت نامیده می شوند.

ساختار باکتری ها

یک باکتری از اجزای زیر تشکیل شده است.

کپسول

با قشر خارجی جداره سلولی کپسول می گویند که در برخی از باکتری ها یافت می شود.

دیواره سلولی

این لایه از پلیمرپپتیدوگلیکان به وجود آمده است. دیواره سلولی باعث شکل گیری باکتری می شود و محل استقرار آن فضای خارجی غشای پلاسمایی است.

دیواره سلولی به دو گروه گرم مثبت و گرم منفی تقسیم بندی می شود. رنگ گرم موجب تمایز این تقسیم بندی است. باکتری های گرم منفی دارای غشایی از نوع لیپوپلی ساکارید هستند و رنگ آمیزی گرم باعث تغییر رنگ آن ها به صورتی می شود. علاوه بر آن این باکتری ها یک لایه باریک مابین غشای خارجی و سیتوپلاسم دارند که از نوع پپتیدوگلیکان است. دیواره باکتری های گرم مثبت از نوع پپتیدوگلیکان ضخیم و اسیدهای تیوئیک است. رنگ بنفش رنگ اختصاصی این باکتری هاست که با رنگ آمیزی گرم مشخص می شوند. این باکتری ها به آنتی بیوتیک ها حساسند.

غشای پلاسمایی

غشای پلاسمایی در فضای داخلی دیواره سلولی واقع است. آن ها نقش ایجاد انرژی و البته انتقال مواد شیمیایی را برعهده دارند. عبور از غشا به آسانی امکان پذیر است.

سیتوپلاسم

در درون غشای پلاسمایی ماده ژلاتینی مانندی وجود دارد که مواد ژنتیکی و ریبوزوم را دربرمی گیرد. به دلیل این که این بخش از باکتری کانون فعل و انفعالات باکتری است پس می توان گفت که سیتوپلاسم مهم ترین بخش سلول باکتریست.

DNA

محل جای گیری DNA در داخل سیتوپلاسم است و همه اطلاعات ژنتیکی لازمه رشد باکتری در آن است.

ریبوزوم

پروتئین ها در این قسمت از باکتری ساخته یا سنتز می شوند. ریزدانه های سرشار از RNA مواد سازنده این بخش از باکتری است. قطر این دانه ها بین ۱۰ تا ۲۰ نانومتر است. حدود ده ها هزار ریبوزوم در سیتوپلاسم می تواند وجود داشته باشد.

تاژک

در برخی از باکتری ها وجود تاژک برای حرکت شان بسیار موثر است. در بعضی از باکتری ها ممکن است چندین تاژک وجود داشته باشد.

پیلی

برآمدگی های ریز و مانند مو که در بخش بیرونی باکتری قرار دارند. آن ها می توانند با اتصال به سطوح باعث انتقال مواد ژنتیکی به سایر سلول ها شود.

محل زندگی باکتری ها

باکتری ها کم و بیش در همه جا وجود دارند. آن ها می توانند در خاک، حیوانات، زباله های رادیواکتیوی، یخچال های طبیعی، چشمه های آب گرم، اعماق پوسته زمین و… زندگی کنند.

باکتری های هوازی در صورت وجود اکسیژن قادر به زندگی هستند. این باکتری ها ممکن است گاهی باعث ایجاد گرفتاری مانند بوی بد آب و … برای انسان ها شوند.

باکتری های بی هوازی برعکس باکتری های هوازی زندگی بدون اکسیژن را ترجیح می دهند و زندگی با اکسیژن برای آن ها امکان پذیر نیست. این باکتری ها در سیستم گوارشی انسان زندگی می کنند. منشا بیماری های عفونت های دندان، بوتولیسم و کزا، این نوع باکتری ها هستند.

باکتری های بی هوازی اختیاری با این که می توانند در جای بدون اکسیژن زندگی کنند ولی زندگی با اکسیژن را می پسندند. خاک، آب، پوشش گیاهی می تواند محل زندگی دلخواه این باکتری ها باشد.

باکتری های مزوفیل نیز عامل عفونت های بدن است. دمای دلخواه این باکتری ۳۷ درجه سانتی گراد یعنی همان دمای طبیعی بدن است.

طول عمر باکتری ها

طول عمر باکتری ها نامشخص است زیرا این جانداران پیر نمی شوند. برخی از آن ها برای زندگی در شرایط سخت قادرند به شکل هاگی با محافظی سخت تغییر کنند.

راه های انتقال عفونت های باکتریایی

عفونت های باکتریایی اغلب مسری هستند. از رو ش های انتقال آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد.

یکی از این روش ها، از مادر به نوزاد در دوران بارداری

از طریق تماس نزدیک مانند لمس کردن یا بوسیدن

تماس با هرگونه سطوح آلوده به باکتری

مصرف مواد غذایی یا آب آشامیدنی آلوده

در چهار مرحله باکتری ها به بدن میزبان وارد می شوند. بدین ترتیب که ابتدا به سلول های میزبان می چسبند. سپس در آنجا رشد و تکثیر یافته و به بافت های بدن میزبان حمله می کنند و در مرحله آخر سلول های میزبان را به وسیله ی توکسین تخریب می کنند.

شایع ترین عفونت های باکتریایی

عفونت های باکتریایی که ممکن است خیلی از افراد به آن دچار شده باشند عبارتند از کزاز، گلودرد، سوزاک، بیماری لایم، بیماری سل، مننژیت باکتریایی، مسمومیت غذایی باکتریایی، سلولیت، عفونت ادراری (UTI) و … هستند. داروهای موثر بر درمان این عفونت ها، آنتی بیوتیک ها هستند.

باکتری های مهم بیماری زا

این نوع باکتری ها در فاضلاب ها وجود دارند. در مورد چندین نوع از این باکتری ها به اختصار توضیح خواهیم داد.

کامپیلو باکتر

مهمترین نوع این باکتری های بیماری زا، کامپیلو باکتر ژونی مهمترین نوع این باکتری های بیماری زا است. کامپیلو باکترها اغلب با تعدادی محدود به هدف حمله می کنند. مصرف گوشت مرغ، شیر پاستویزه نشده و آب هایی که به فضولات پرندگان آلوده شده است، می توانند عواملی برای ایجاد بیماری باشند. فرد بیمارعلایمی همچون تب، سردرد، اسهال همراه با شکم درد خواهد داشت.

سالمونلا

اغلب باکتری های بیماری زای موجود در فاضلاب را سالمونلاها تشکیل می دهند که از خانواده انتروباکتریاسه هستند. این باکتری ها می توانند فرد را به بیماری های تب تیفوئید، پاراتیفوئید و گاستروانتریت مبتلا کنند. سالمونلا تیفی و سالمونلا پاراتیفی اصلی ترین گونه های این باکتری هاست.

آب آشامیدنی آلوده، مواد غذایی کنسروی، فراورده های گوشتی، میوه و سبزیجات، حیوانات خانگی و مگس از عوامل انتقال این بیماری ها هستند. البته با تصفیه آب آشامیدنی می توان از بروز این بیماری ها جلوگیری کرد.

لپتوسپیرا

این باکتری ها از نوع باکتری های مارپیچی هستند و دائم در حال حرکتند. محل زندگی لپتوسپیراها، آب های راکد است و قادرند با خراش روی پوست یا غشاهای معکوس به درون بدن انسان نفوذ کنند.

ویبریوکلرا

این باکتری ها به شکل میله ای منحنی و گرم منفی هستند و همانطور که از نامش پیداست عامل اصلی بیماری وبا است. این باکتری ها از طریق آب انتقال می یابد و از طریق گوارش به بدن راه می یابند و به سلول های مخاطی روده چسبیده و تکثیر می شوند. باکتری ویبریوکلرا با تعداد بالایی بیماری ایجاد می کنند.

هلیکوباکتر

این باکتری تاژک دار عامل اصلی ایجاد بیماری گاستروانتریت یا آنفلوآنزای معده می باشد. گاستروانتریت بیماری التهاب معده ای روده ای است که با علائمی همچون اسهال، درد شکمی، استفراغ و گرفتگی عضلانی همراه است. این باکتری ها با کلر مهار می شوند.

تب پونتیاک یا بیماری لژیونر یکی دیگر از بیماری هایی است که توسط این باکتری ایجاد می شود. این بیماری اغلب در افراد جوان و از طریق تنفس ذرات معلق گرد و غبار آلوده به باکتری دیده می شود. علائم اولیه آن، التهاب، سردرد، درد عضلانی، سرفه خشک و علائم ثانویه آن، درد سینه، دل درد، حالت تهوع، اسهال و اختلالات روانی هستند.

اشریشیاکلی

این باکتری ها در روده انسان و حیوان جای می گیرند و با افزایش تعدادشان می توانند عامل ایجاد بیماری شوند. عفونت ادرار شایع ترین بیماریست که این باکتری در آن دخالت دارد و علائم آن به صورت تکرر ادرار، سوزش، خون در ادرار قابل مشاهده است.

باکتری شیگلا

شیگلا یک باکتری بیماری زای روده ای است. این باکتری از طریق دستگاه گوارش وارد بدن می شود و از راه مدفوع دفع می شود. آب های آلوده، غذا، دست، حشرات و مدفوع از عوامل انتقال این باکتری است. مهم ترین بیماری که این باکتری ایجا می کند دیسانتری یا اسهال خونی نام دارد.

فواید باکتری ها

بقای انسان

نقش باکتری ها در زندگی ما انسان ها غیر قابل انکار است. آن ها در سیستم گوارشی ما نقش تجزیه کننده مواد مغذی را ایفا می کنند. برخی دیگر از باکتری ها از حمله به عوامل بیماری زا گرفته تا اشغال محل احتمالی اتصال باکتری های بیماری زا، نقش تدافعی به خود گرفته اند.

در صنعت و تحقیقات

باکتری ها در صنایع دارویی و شیمیایی برای تهیه واکسن و دارو مورد استفاده قرار می گیرند. در بازیافت زباله ها، پاکسازی نشتی های نفت و زباله های سمی و هسته ای، پاکسازی فلز از سنگ معدن، تهیه و پردازش مواد غذایی، تحقیقات ژنتیکی، علوم بیوشیمی، بیولوژی مولکولی و … از وجود باکتری ها می توان بهره گرفت.

کمک به سلامت روان

در روده های انسان باکتری هایی وجود دارند که فرستنده های عصبی تولید می کنند. این فرستنده ها اعصاب، استرس و آرامش انسان را کنترل می کنند. کمبود یا مازاد این فرستنده ها در سلامت روان انسان تاثیرگذار خواهد بود. تائه سوک مون پژوهشگر دانشگاه واشنگتن که این مشکل را تجربه کرده و با کمک هزینه ای که دریافت کرده، سعی می کند با تولید باکتری پروبیوتیک، کنترل آثار منفی افزایش آدرنالین را برعهده داشته باشد.

باکتری های روده ۹۵ درصد از سوتونین ها را می سازند. در صورت نقص در این هورمون، سلامت روان فرد ممکن است آسیب ببیند. تائه سوک مون قصد دارد حسگری باکتریایی را گسترش دهد. حسگری که قابلیت شناسایی مواد شیمیایی در روده را داشته باشد.

نقش باکتری ها در افزایش طول عمر انسان

شاید برای خیلی از انسان های روی کره زمین طول عمر زیاد یک آرزو باشد. این آرزو ممکن است با رعایت رژیم غذایی سالم، عدم استعمال دخانیات، الکل و … تا حدودی برآورده شود. اما به تازگی دانشمندان ژاپنی در بدن افراد بالای صد سال باکتری کشف کرده اند که می تواند در این امر تاثیرگذار باشد. آن ها معتقدند وجود این باکتری های مفید در سیستم گوارشی ما موجب دفع عفونت های بدن می شود.

البته گفته می شود این مسئله نیاز به تحقیقات بیشتری دارد، ولی آنچه پیداست رابطه ی بین وجود این باکتری ها در بدن و امکان ابتلای کم به عفونت ها، همچنان پابرجاست.