X
تبلیغات
دنیای زیست شناسی - کلیات باکتری شناسی (ساختار باکتری)
تاريخ : یکشنبه چهارم اسفند 1387 | 12:32 | نویسنده : نگین و نگار
  

 

سیتوپلاسم : سیتوپلاسم مرکز فعل و انفعالات شیمیایی و حیاتی باکتریها است. سیتوپلاسم باکتریها یک سیستم کلوئیدی است که حاوی آب و مواد غیرآلی مانند اسید نوکلئیک، فسفولیپید، گلوسیدها (قندها) ،  پروتئین و یونهای معدنی است که به آن ماتریکس گویند. تعدادی اجسام غشایی گرد و پیچ در پیچ بنام مزوزوم و تعداد زیادی ریبوزوم، ذرات ذخیرهای در ماتریکس شناور است.

 

 ماده ژنتیکی:  از DNA  تشکیل شده که بطور نامنظم روی خودش جمع شده و فوق مارپیچ یا supercoil   تشکیل می دهد که در سیتوپلاسم شناور است وچون فاقد غشا می باشد جایگاه ویژه ای در سیتوپلاسم ندارد. طول رشته DNA که بشکل حلقوی و مارپیچ دو رشته ای است در صورتیکه باز شود و بصورت خطی درآید در حدود یک میلیمتر خواهد بود ( بطور استثنا بعضی باکتریها DNA ی خطی دارند مانند بورلیا بورگدورفری ). DNA پس از اتصال به مزوزوم همانندسازی را شروع می نماید. اعمال مهم ماده ژنتیکی عبارت است از: انتقال صفات ارثی ، دخالت در تقسیم سلول ، کنترل و دخالت در سنتز پروتئینها.

 

 پلاسمید:  اجزای ژنتیکی درون سیتوپلاسمی هستند که بطور معمول باعث انتقال یکسری از صفات از یک باکتری به باکتری دیگر می شوند. همانندسازی پلاسمیدها مستقل از همانندسازی  DNA ی اصلی است. اگر پلاسمیدها با DNA ی اصلی ادغام شود به آن اپی زوم گویند که تقسیم آن به تقسیم DNAی اصلی وابسته است. از اعمال پلاسمید : ناقل بعضی خصوصیات مانند تولید ماده ای بنام کلیسین است که این ماده روی سایر باکتریها اثر سمی دارد و یا دارای ژن پلاسمیدی بنام پنی سیلیناز است که حلقه بتا لاکتام پنی سیلین را می شکند و آنرا به ماده ای بی اثر بنام    پنی سیلوئیک اسید تبدیل می نماید.

  

مزوزوم: از فرورفتگی پرده سیتوپلاسمی در داخل سیتوپلاسم بوجود می آید. این بخش در باکتریهای گرم مثبت  نسبت به باکتریها ی گرم منفی بیشتر ، بزرگتر و عمیق تر است.این بخش به دو شکل یعنی مزوزوم میانی (septal) و مزوزوم جانبی( lateral)دیده می شود. مزوزوم در تشکیل دیواره اسپور، تنفس سلولی و تقسیم باکتری شرکت دارد.

 

 ریبوزوم: ریبوزومها  با کمک  (mRNA, tRNA) RNAمرکز و کارخانه ساخت پروتئینها

 است. ریبوزوم باکتریها نسبت به ریبوزوم یوکاریوتها کوچکتر و سبکتر می باشد و دارای ضریب ثابت سوئدبرگ 70s درصورتیکه در یوکاریوتها برابر است با    . 80s هر ریبوزوم از دو زیر واحد 30s و50s ساخته شده است. این ساختار در طراحی آنتی بیوتیکها کمک کننده می باشد و عملکرد آنها را اختصاصی می نماید. بعنوان مثال: استرپتومایسین و تتراسیکلین روی زیرواحد 30s و کلرامفنیکل و اریترومایسین روی زیرواحد 50s اثر گذاشته و سنتز پروتئینها را دچار اختلال می نماید.

 

 دانه های ذخیره ای: در سیتوپلاسم بعضی از باکتریها ترکیباتی مانند فسفاتها پلیمریزه می شود که باکتری به آن نیاز دارد و می تواند بعنوان منبع ذخیره فسفات و انرژی مورد استفاده قرار گیرد. این دانه ها در رنگ آمیزی با بلودومتیلن به رنگ قرمز، قهوه ای یا سیاه دیده می شود که به آن دانه های متا کروماتیک یا باب ارنست یا ولوتین ( پلیمر بتا هیدروکسی بوتیرات)گفته می شود. بعضی از این دانه ها از لیپید و پروتئین ساخته شده است. گاهی از این ساختار در شناسایی باکتری کمک گرفته می شود مانند: کورینه باکتریوم دیفتریه و یرسینیا پستیس.

 

 پرده یا غشای سیتوپلاسمی: میزان پروتئین در غشای سیتوپلاسمی در باکتریها بیش از سلول پستانداران است. این بخش  اطراف سیتوپلاسم را دربرگرفته و بسیار نازک با خاصیت ارتجایی  است. این بخش بطور عمده از فسفولیپید تشکیل شده و مقاومت آن بسیار کم می باشد که بوسیله دیواره سلولی تقویت می شود. غشای سیتوپلاسمی حاوی آنزیمهای تنفسی است وبا فرو رفتن به مزوزوم را تشکیل می دهد. این غشا می تواند محل اثر مواد شیمیایی و داروها باشد  مانند : پلی میگسین و دترژنتها).

  

دیواره سلولی یا cell wall: دیواره سلولی در بخش خارجی پرده سیتوپلاسمی قرار دارد و باکتریها را در مقابل  فشار اسمزی زیاد داخل باکتری که در حدود 5 تا 25 اتمسفر( بعلت ترکیبات و اندامکهای درون سلول) حفظ می کند. این ساختار دارای منافذی بنام پورین است که بعضی از مواد مانند آنتی بیوتیکهای هیدروفیل کوچک مولکول از آن عبور میکنند( اما آنتی بیوتیکهای بزرگ و هیدروفیل از آن عبور نمی کنند) ؛  در ضمن شکل باکتری ، نوع رنگ پذ یری (گرم مثبت یا منفی و محل اتصال باکتری  مربوط به این بخش می باشد. از نظر ساختار دو بخش اصلی دارد: 

1)     موکوپپتید ( پپتیدوگلیکان یا گلیکوپپتید یا مورئین ) و 2) ساختمان مخصوص

 

پپتیدوگلیکان  شامل اسکلت پلی ساکاریدی ، زنجیره های تتراپپتید و پل عرضی است.

 ☻ساختمان مخصوص

       ♦ در باکتریهای گرم مثبت:  تایکوئیک اسید

       ♦ در باکتریهای گرم منفی : لیپو پروتئین ، غشای خارجی (OM) و لیپوپلی ساکارید(LPS)  که لیپوپلی ساکارید از دو قسمت پلی ساکارید و لیپید A تشکیل شده است.

 

 

  ======================================================

 

موکوپپتید (تعداد لایه های پپتیدوگلیکان در باکتریهای گرم مثبت بسیار زیاد

        گاهی بیش از 50 لایه اما در باکتریهای گرم منفی یک حداکثر سه لایه است)

 

♦ اسکلت پلی ساکارید= از واحدهای N   - استیل گلوکز آمین و N- استیل مورامیک اسید که با پیوند بتا 1 به 4 بهم وصل می شوند. این ساختار در تمام باکتریها یکسان هستند ( لیزوزیم می تواند این پیوند را بشکند).

 

♦ زنجیره های تتراپپتیدی = چهار اسید آمینه که به N- استیل مورامیک اسید متصل هستند.و در یک نوع باکتری ثابت است. اولین اسید آمینه متصل به N- استیل مورامیک اسید ال-آلانین،دومین اسید آمینه دی- گلوتامیک اسید، چهارمین اسید آمینه دی-آلانین و اسید آمینه سوم در باکتریهای گرم مثبت و گرم منفی متفاوت است. در باکتریهای گرم منفی دی-آمینوپایمیلیک اسید ودر باکتریهای گرم مثبت دی-آمینوپایمیلیک اسید یا ال-لیزین یا اسید آمینه ال دیگری قرار دارد.

 

♦ پل عرضی: این بخش نیز پپتیدی است و در باکتریهای مختلف متفاوت است . نحوه اتصال بدین شکل است که اسید آمینه دی- آلانین انتهایی به اسید آمینه سوم لایه بعدی یا جانبی متصلمی شود.پدیده ساخت پل عرضی را ترانس پپتیداسیون می گویند که تحت تاثیر بعضی آنتی بیوتیکها مانند پنی سیلین ، باسیتراسیون و سفالوسپورینها پل عرضی تشکیل نمی شود ( محل اتصال این آنتی بیوتیکها PBP  یا penicillin binding protein است ).

 

-------------------------------------------------------------------------------

 

☻ساختمان مخصوص

 

گرم مثبت ها = غالبا دیواره سلول باکتریهای گرم مثبت دارای اسید تایکوئیک است.اسید تایکوئیک پلیمرهای فسفاته حاوی ریبیتول یا گلیسرول می باشند. این ماده بیشتر به اسید مورامیک متصل است. گاهی اسید تایکوئیک به گلیکولیپید غشای سیتوپلاسمی متصل است که به آن لیپوتایکوئیک اسید گویند. اسید تایکوئیک از آنتی ژنهای مهم سطح باکتریها ی گرم مثبت است. در ضمن اختلاف سرولوژیکی گروههای مختلف باکتریهای گرم مثبت مربوط به این بخش می باشد ؛ همچنین ازدیگر وظایف آن می توان به رساندن یون منیزیم به سلول ،تب زا بودن و داشتن خاصیت میتوژنی برای لنفوسیتهای B اشاره نمود.

 

♦ گرم منفی ها = این گروه از باکتریها فاقد اسید تایکوئیک هستند اما ساختار پیچیده تری دارند.

    - لایه لیپوپروتئین ؛ موکوپپتید را به غشای خارجی متصل می کند.

    - غشای خارجی (outer membrane=OM)؛  ساختمانی شبیه غشای سیتوپلاسمی دارد     ( فسفولیپید دو لایه) که لایه خارجی آن با لیپو پلی ساکارید اشغال شده است . همچنین در بخش خارجی پروتئینهایی وجود دارد که گیرنده باکتریوفاژها و پیلی جنسی  هستند.

 -    لیپوپلی ساکارید = لیپو پلی ساکارید از دو بخش تشکیل شده است:

1) لیپید  Aکه از واحدهای گلوکزآمین متصل به اسیدچرب ساخته شده است و دارای اثر سمی است و به آن اندوتوکسین گفته می شودزیرا پس از مرگ باکتری آزاد می شود.این توکسین باعث بروز شوک، تب، راه اندازی سیستم انعقادی و ...می شود. 2) پلی ساکارید دارای یک قسمت ثابت در تمام باکتریهای گرم منفی و یک قسمت متفاوت در بین باکتریهای گرم منفی مختلف می باشد. بخش متغییر در باکتریهای گرم منفی نقش آنتی ژنیک داردو به آن آنتی ژن سوماتیک یا AgO گفته می شود.

 

                                                                                                     

۞ نکته : باکتریهای گرم مثبت فاقد اندوتوکسین است ( استثنا= در لیستریا ساختاری شبیه اندو توکسین وخود دارد) و فقط می توانند اگزوتوکسین که ساختاری پروتئینی دارند تولید کنند. اما باکتریهای گرم منفی علاوه بر توانایی تولید اگزوتوکسین ، دارای اندوتوکسین هستند