نگاه اجمالی

واحد بنیادی حیات ، سلول نام دارد. بطور کلی سلولها به دو گروه عمده پروکاریوت و یوکاریوت تقسیم می‌شوند. اصطلاح پروکاریوت مرکب از دو واژه پرو (Pro) به معنی پیش و کاریوت به معنی هسته است و این اصطلاح در مورد سلولی بکار می‌رود که فاقد هسته و اندامک‌های محدود به غشا است. اندازه یک سلول پروکاریوت 1 تا 10 میکرومتر است. باکتریها شاخص‌ترین نوع پروکاریوتها هستند.

مقایسه ساختمان سلول پروکاریوت و یوکاریوت

حجم یک سلول یوکاریوتی (سلولهای جانداران و گیاهان عالی و سلولهای انسانی) هزاران بار بزرگتر از نوع پروکاریوتی است. ماده ژنتیکی یک سلول یوکاریوتی عمدتا در هسته (Nucleus) متمرکز است. بخش اندکی نیز درون اندامک‌های درون سلولی نظیر میتوکندری ، کلروپلاست و گلی‌اکسی‌زوم دیده می‌شود. در حالیکه ماده ژنتیکی سلول پروکاریوتی که از لحاظ کمیت 700 مرتبه کمتر از ماده ژنتیکی نوع یوکاریوتی است، در ناحیه شبه هسته‌ای موسوم به نوکلوئید (Nucleoid) متمرکز شده ‌است.

دو نوع سلولی پروکاریوتی و یوکاریوتی از لحاظ جنس وسیله حرکتی‌شان یعنی تاژک نیز متفاوت می‌باشند. بطوریکه تاژک سلول یوکاریوتی عمدتا از جنس پروتئین استوانه‌ای شکل میکروتوبول است. در حالیکه تاژک سلول پروکاریوتی از جنس پروتئین فلاژلین می‌باشد. فرایندهای آندوسیتوز و اگزوسیتوز را فقط در انواع یوکاریوتی می‌توان یافت و پروکاریوتها فاقد آن هستند.

طبقه بندی باکتریها

میکوپلاسما

میکوپلاسما که باکتری فاقد دیواره سلولی است کوچکترین ذره واجد حیات است.

باکتری گرم مثبت (⁺G)

این باکتریها واجد دیواره سلولی تک‌لایه و ضخیم با قطری حدود 20 تا 80 نانومتر می‌باشند. در ساختار دیواره سلولی این باکتریها هتروپلیمر دیگری که اسید تیکوئیک نام دارد، شرکت می‌کند. به باکتری گرم مثبت بدون دیواره سلولی پروتوپلاست می‌گویند.

باکتری‌های گرم منفی (^-G)

این باکتریها حداقل واجد دو لایه و گاهی چند لایه دیواره سلولی متمایز می‌باشند. خارج دیواره سلولی باکتری گرم منفی بوسیله غشایی که غشای خارجی نام دارد، احاطه می‌شود. بین غشای خارجی و دیواره سلولی فضایی وجود دارد که فضای پری پلاسمیک نامیده می‌شود. در فضای پری پلاسمیک سموم و آنزیمهای باکتری با غلظت زیادی تجمع یافته‌اند که این سموم و آنزیمها روی اجزای سلول باکتری تاثیر نداشته و فقط در جهت هضم موادی عمل می‌کنند که برای باکتری مضر می‌باشد.

سیتوپلاسم

بیش از 50 درصد پروتئین سلول در سیتوپلاسم قرار دارد و آنزیمهای متابولیسمی راههای گلیکولیز و بسیاری از آنزیمهای چرخه کربس ، انواع کاتالازها ، دهیدروژنازها ، و مواد حد واسط چرخه های متابولیکی در سیتوپلاسم وجود دارد. روابط اتمی ، یونی و الکترونی بین ترکیبهای مختلف سیتوپلاسمی با نظم خاص فعالیتهای حیاتی را ظاهر می‌سازد.

غشای سلولی

ساختمان غشای سلول یوکاریوتی و پروکاریوتی تقریبا با همدیگر مشابه است که البته از لحاظ حضور لیپید و پروتئین و کربوهیدراتهای خاص با همدیگر تفاوتهایی نیز دارند. منتها از لحاظ برهمکنش فیزیکی و شیمیایی مولکولهای تشکیل دهنده شباهتهای زیادی دارند. غشا شامل دو لایه فسفولیپیدی همراه با پروتئینها می‌باشد. غشای سلول باکتری فاقد استرول است.

کپسول

کپسول باکتری که واجد خاصیت آنتی‌ژن است، در خارج دیواره سلولی دیده می‌شود و از جنس پلی‌ساکارید است.

دیواره سلولی

برخلاف سلولهای جانوری و انسانی باکتریها دارای دیواره سلولی هستند. این دیواره سلولی باکتری از جنس مولکول هیبریدی موسوم به پپتیدوگلیکان است. بخش قندی دیواره سلولی متشکل از واحدهای ان_استیل گلوکز آمین و ان_استیل مورامیک اسید است. واحدهای مزبور رشته‌های‌ پلیمری قندی ایجاد می‌کنند که رشته‌های مذکور توسط زنجیره‌های کوتاه پپتیدی بهم وصل می‌شوند.

آنتی ‌بیوتیک و پنی‌سیلین ضمن غیرفعال‌سازی آنزیم ترانس پپتیداز از سنتز اتصالات پپتیدی ممانعت می‌کند و به این ترتیب از تشکیل دیواره سلولی باکتری جلوگیری می‌کند. دیواره سلولی باکتری سلول را در مقابل شرایط نامساعد محیطی محافظت می‌کند. عمده خصوصیات آنتی ‌ژنی باکتری از دیواره سلولی آن ناشی می‌شود.

تاژک

حدود نیمی از باکتری‌های شناخته شده قادر به تحرک می‌باشند. اینها واجد وسیله حرکتی هستند که تاژک (Flagellum) خوانده می‌شود. جنس تاژک از پروتئینی موسوم به فلاژلین است. یک باکتری ممکن است فاقد تاژک یا واجد یک ، دو یا چندین تاژک باشد. باکتری Ecoli که همان اشرشیاکلی می‌باشد، با طول دو میکرومتر مسافتی معادل 25 برابر طولش یعنی 50 میکرومتر را در یک ثانیه می‌پیماید.

اگر شناگری با دو متر قد مسافتی معادل 50 متر در ثانیه را طی کند، قادر خواهد بود رکورد جهانی شنا را بشکند. تاژک باکتری به یک قلاب انعطاف‌پذیر وصل است که این قلاب نیز به پروتئین حلقوی متصل است که در نیمه داخلی و خارجی غشای سیتوپلاسمی باکتری قرار داشته و چرخش این پروتئینهای حلقوی باعث حرکت تاژک می‌شود.

پیلوس

پیلوس در لاتین به معنی مو (hair) است. پیلوس لوله پروتئینی توخالی است که از زیر واحدهای پروتئینی موسوم به پیلین تشکیل شده است. باکتری‌ها اغلب واجد دو نوع پیلوس کوتاه و بلند هستند. پیلوس کوتاه را فیمبر (Eimberia) نیز می‌نامند که در اتصال باکتری به یک سطح نقش دارد. در واقع این پیلوس به باکتری قسمت بیماریزایی می‌دهد.

پیلوس بلند را پیلوس جنسی یا پیلوس _F می‌نامند که در انتقال ماده ژنتیکی از یک باکتری به باکتری دیگر که همان فرآیند ادغام جنسی است، شرکت می‌کند. ژن پیلوس اغلب روی پلاسمید باکتری است و پلاسمیدی که واجد ژن پیلوس است را فاکتور _F می‌نامند. باکتری واجد ژن پیلوس را ⁺F یا باکتری نر (Male) می‌نامند و باکتری فاقد ژن پیلوس را به‌صورت ^-F یا باکتری ماده (Female) نشان می‌دهند.

ماده ژنتیکی

DNA

باکتری واجد دو نوع DNA است. نوع اول را که مولکول دورشته‌ای و حلقوی و جایگاه عمده ژنهای باکتری است، کروموزوم اصلی می‌نامند. غالب باکتریها علاوه بر کروموزوم اصلی واجد یک یا چند DNA دورشته‌ای و حلقوی کوچک موسوم به پلاسمید هستند. ژن پیلوس روی پلاسمید است. گاهی ژن مقاومت نسبت به آنتی بیوتیک نیز روی پلاسمید است. هم کروموزوم اصلی و هم پلاسمید ، DNA رشته‌ای و حلقوی هستند. منتها برخی از باکتریها همانند سلول‌های یوکاریوتی واجد DNA خطی هستند.

RNA

RNAهای پروکاریوتی را به صورت r RNA , m RNA و t RNA نشان می‌دهند. هر سه RNA پروکاریوتی بوسیله یک نوع RNA پلیمراز نسخه‌برداری می‌شوند. اطلاعات موجود در m RNA همزمان با نسخه‌برداری به پروتئین ترجمه می‌شود. در حالیکه rRNA جزئی‌ از تشکیلات ساختمانی ماشین سنتز پروتئین یا ریبوزوم است و t RNA در انتقال اسید آمینه به ریبوزوم نقش دارد.

مباحث مرتبط با عنوان

• آنتی ‌ژن
• باکتری
• باکتریهای گرم مثبت
• باکتریهای گرم منفی
• پادتن
• ریبوزوم
• زیست شناسی
• سلول انسانی
• سلول گیاهی
• غشای سلولی
• گروههای عمده باکتریها
• میکروبیولوژی

ساختمان سلول پروکاریوت

نگاه اجمالی

واحد بنیادی حیات سلول نام دارد. به‌طور کلی سلولها به دو گروه عمده پروکاریوت و یوکاریوت تقسیم می‌شوند. اصطلاح پروکاریوت مرکب از دو واژه پرو (Pro) به معنی پیش و کاریوت به معنی کرنال یا هسته است. و این اصطلاح در مورد سلولی به‌کار می‌رود که فاقد هسته و اندامک‌های محدود به غشا است. اندازه یک سلول پروکاریوت 1 تا 10 میکرومتر است. باکتریها شاهص‌ترین نوع پروکاریوت‌ها هستند.

مقایسه ساختمان سلول پروکاریوت و یوکاریوت

حجم یک سلول یوکاریوتی (سلول‌های جانداران و گیاهان عالی و سلول‌های انسانی) هزاران بار بزرگتر از نوع پروکاریوتی است. ماده ژنتیکی یک سلول یوکاریوتی عمدتا در هسته (Nucleus) متمرکز است. بخش اندکی نیز درون اندامک‌های درون سلولی نظیر میتوکندری ، کلروپلاست و گلی‌اکسی‌زوم دیده می‌شود. در حالیکه ماده ژنتیکی سلول پروکاریوتی که از لحاظ کمیت 700 مرتبه کمتر از ماده ژنتیکی نوع یوکاریوتی است. در ناحیه شبه هسته‌ای موسوم به نوکلئویید (Nucleoid) متمرکز شده‌است.
دو نوع سلولی پروکاریوتی و یوکاریوتی از لحاظ جنس وسیله حرکتی‌شان تاژک نیز متفاوت می‌باشند. به‌طوریکه تاژک سلول یوکاریوتی عمدتا از جنس پروتیین استوانه‌ای شکل میکروتوبول است. در حالیکه تاژک سلول پروکاریوتی از جنس پروتیین فاژلین می‌باشد. فرایندهای اندوسیتوز و اگزوسیتوز را فقط در انواع یوکایوتی می‌توان یافت و پروکاریوت‌ها فاقد آن هستند.

اجزا مختلف ساختمان سلول پروکاریوت

• غشای سلولی :

ساختمان غشا سلول یوکایوتی و پروکاریوتی تقریبا با همدیگر مشابه است که البته از لحاظ حضور لیپید و پروتیین و کربوهیدرات‌های خاص با همدیگر تفاوت‌هایی نیز دارند. منتها از لحاظ برهمکنش فیزیک و شیمیایی مولکول‌های تشکیل دهنده شباهت‌های زیادی دارند.
غشا شامل دو لایه فسفولیپیدی همراه با پروتیین می‌باشد. غشا سلول باکتری فاقد استرول است.

• دیواره سلولی :

برخلاف سلولهای جانوری و انسانی باکتریها دارای دیواره سلولی هستند. این دیواره سلولی باکتری از جنس مولکول هیبریدی موسوم به پپتید و گلیکان است. بخش قندی دیواره سلولی متشکل از واحدهای ان-استیل گلوکز آمین و ان-استیل مورامیک اسید است. واحدهای مزبور رشته‌پلیمری قندی ایجاد می‌کنند که رشته‌های مذکور توسط زنجیره‌های کوتاه پپتیدی به‌هم وصل می‌شوند.
آنتی بیوتیک پنی سیلین ضمن غیرفعال سازی آنزیم ترانس پپتید از سنتز اتصالات پپتیدی ممانعت می‌کند و به این ترتیب از تشکیل دیواره سلولی باکتری جلوگیری می‌کند.
دیواره سلولی باکتری سلول را در مقابل شرایط نامساعد محیطی محافظت می‌کند. عمده خصوصیات آنتی‌ژنی باکتری از دیواره سلولی آن ناشی می‌شود. براساس دیواره سلولی باکتری‌ها به 4 گروه میکوپلاسما ، گرم مثبت (G⁺) ، گرم منفی (G^-) و اسید فست تقسیم می‌شود.

• میکوپلاسما :

میکوپلاسما که باکتری فاقد دیواره سلولی است کوچکترین ذره واجد حیات است.

• باکتری گرم مثبت (G⁺) :

این باکتریها واجد دیواره سلولی تک‌لایه و ضخیم با نظری حدود 20 تا 80 نانومتر می‌باشند. در ساختار دیواره سلولی این باکتری‌ها هتروپلیمر دیگری که تیکوییک اسید نام دارد شرکت می‌کند. به باکتری گرم مثبت بدون دیواره سلولی پروتوپلاست می‌گویند.

• باکتری‌های گرم منفی (G^-) :

این باکتری‌ها حداقل واجد دولایه و گاهی چند لایه دیواره سلولی متمایز می‌باشند. خارج دیواره سلولی باکتری گرم منفی بوسیله غشایی که غشای خارجی نام دارد احاطه می‌شود. بین غشای خارجی و دیواره سلولی فضایی وجود دارد که فضای پری پلاسمیک نامیده می‌شود. در فضای پری پلاسمیک سموم و آنزیم‌های باکتری با غلظت زیادی تجمع یافته‌اند که این سموم و آنزیم‌ها روی اجزای سلول باکتری تاثیر نداشته و فقط در جهت هضم موادی عمل می‌کنند که برای باکتری مضر می‌باشد.

• تاژک :

حدود نیمی از باکتری‌های شناخته شده قادر به تحرک می‌باشند. اینها واجد وسیله حرکتی هستند که تاژک (Flagellum) خوانده می‌شود. جنس تاژک از پروتیینی موسوم به فاژلین است. یک باکتری ممکن است فاقد تاژک یا واجد یک ، دو یا چندین تاژک باشد.
باکتری Ecoli که همان اشرشیاکلی می‌باشد با طول دومیکرومتر مسافتی معادل 25 برابر طولش یعنی 50 میکرومتر در ثانیه را می‌پیماید.
اگر شناگری با دو متر قد مسافتی معادل 50 متر در ثانیه را طی کند قادر خواهد بود رکورد جهانی شنا را بشکند. تاژک باکتری به یک قلاب انعطاف‌پذیر وصل است که این قلاب نیز به پروتیین حلقوی متصل است که در نیمه داخلی و خارجی غشا سیتوپلاسمی باکتری قرار داشته و چرخش این پروتیین‌های حلقوی باعث حرکت تاژک می‌شود.

• پیلوس :

پیلوس در لاتین به معنی مو (hair) است. پیلوس اولیه پروتیینی توخالی است که از زیر واحدهای پروتیینی موسوم به پیلین تشکیل شده است. باکتری‌ها اغلب واجد دو نوع پیلوس کوتاه و بلند هستند. پیلوس کوتاه را ضمیر یا (Fimberio) نیز می‌نامند که در اتصال باکتری به یک سطح نقش دارد. در واقع این پیلوس به باکتری قسمت بیماریزایی می‌دهد.
پیلوس بلند را پیلوس جنسی یا پیلوس F- می‌نامند که در انتقال ماده ژنتیکی از یک باکتری به باکتری دیگر که همان فرآیند ادغام جنسی است شرکت می‌کند. ژن پیلوس اغلب روی پلاسمید باکتری است و پلاسمیدی که واجد ژن پیلوس است را فاکتور F- می‌نامند.
باکتری واجد ژن پیلوس را F⁺ یا باکتری نر (Male) و باکتری فاقد ژن پیلوس را به صورت F^- یا باکتری ماده (Female) نشان می‌دهند.

اسیدهای نوکلئیک (RNA , DNA)

• DNA : باکتری واجد دو نوع DNA است. نوع اول که مولکول دورشته‌ای و حلقوی و جایگاه عمده ژن‌های باکتری است را کروموزوم اصلی می‌نامند. غالب باکتری‌ها علاوه بر کروموزوم اصلی واجد یک یا چند DNA دورشته‌ای و حلقوی کوچک موسوم به پلاسمید هستند. ژن پیلوس روی پلاسمید است. گاهی ژن مقاومت نسبت به آنتی بیوتیک نیز روی پلاسمید است.

هم کروموزوم اصلی و هم پلاسید ، DNA رشته‌ای و حلقوی هستند. منتها برخی از باکتری‌ها همانند سلول‌های یوکاریوتی واجد DNA خطی هستند.

• RNA : RNAهای پروکاریوتی را به صورت mRNA و rRNA و tRNA نشان می‌دهند. هر سه RNA پروکاریوتی بوسیله یک نوع RNA پلیمر از نسخه برداری می‌شوند. اطلاعات موجود در mRNA همزمان با نسخه‌برداری به پروتیین ترجمه می‌شود. در حالیکه rRNA جزیی‌اند. تشکیلات ساختمانی ماشین سنتز پروتیین یا ریبوزوم است و tRNA در انتقال امینواسید به ریبوزوم نقش دارد.

• مزوزوم :

به فرورفتگی در غشای سیتوپلاسمی باکتری مزوزوم (Mesosome) می‌گویند که در فرآیند همانندسازی باکتری نقش ایفا می‌کنند.

• کپسول :

کپسول باکتری که واجد خاصیت آنتی‌ژن است در خارج دیواره سلولی دیده می‌شود و از جنس پلی‌ساکارید است.

مباحث مرتبط با عنوان