آشنایی با زندگی باکتری ها

• توسط : محبوبه خاوری
• در : ۱۳۹۹-۰۴-۰۸
• در : پیشگیری و درمان دانستنیها سلامت عمومی

باکتری ها ارگانیسم های تک سلولی میکروسکوپی هستند که در محیط های متنوعی توانایی زندگی و تولید مثل دارند؛ باکتری ها حتی قادرند در خاک، اقیانوس و درون روده انسان زندگی کنند. در این مقاله می خواهیم با ساختار باکتری ها آشنا شویم، ببینیم که تولید مثل باکتری ها چگونه است؛ چگونه می توان به طبقه بندی آن ها پرداخت و نقش آن ها در سلامتی انسان چیست.

رابطه انسان با باکتری پیچیده است و نمی توان آن ها را صد در صد مضر یا صد در صد مفید معرفی کرد. بعضی اوقات باکتری ها به ما کمک می کنند؛ اگر ماست دوست دارید باید از باکتری ها تشکر کنید زیرا این باکتری ها هستند که شیر را به ماست تبدیل می کنند. علاوه بر این در معده ما یک سری باکتری های مفید وجود دارند که به هضم غذا ها کمک می کنند اما در کنار این باکتری های خوب، باکتری های بدی هم وجود دارند که مخرب و مضر هستند و باعث بیماری هایی مانند ذات الریه و استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین (MRSA) می شوند.

ساختار باکتری ها – تولید مثل باکتری ها

آشنایی با ساختار باکتری ها

باکتری ها به عنوان پرواریوت ها طبقه بندی می شوند که ارگانیسم های تک سلولی با یک ساختار داخلی ساده و فاقد هسته هستند و حاوی DNA است که آزادانه در یک توده پیچ خورده و نخ مانند به نام نوکلئویید شناور است. قطعات دایره ای به نام پلاسمیدها نیز در باکتری ها وجود دارند. ریبوزوم ها واحدهای کروی در سلول باکتریایی هستند که پروتئین ها از اسیدهای آمینه تکی با استفاده از اطلاعات رمزگذاری شده در RNA ریبوزومی جمع می شوند.

سلولهای باکتریایی به طور کلی توسط دو پوشش محافظ احاطه شده اند: یک دیواره سلولی بیرونی و یک غشای سلول داخلی. باکتری های خاصی مانند مایکوپلاسماها به هیچ وجه دیواره سلولی ندارند. بعضی از باکتری ها حتی ممکن است یک لایه محافظ خارجی سوم به نام کپسول داشته باشند. دنباله های شلاق مانند اغلب سطوح باکتری ها را می پوشانند که به باکتری ها کمک می کند تا به اطراف خود چسبیده و به میزبان وصل شوند. این دنباله ها گاهی طولانی و بلند هستند و به آن فلاژلا می گویند؛ دنباله های کوتاه را هم با نام پیلی نام گذاری کرده اند.

بیشتر بخوانید : مننژیت علل، علائم و درمان آن

ساختار باکتری ها – تولید مثل باکتری ها

 طبقه بندی باکتری ها

معیارهای مختلفی برای طبقه بندی باکتری ها وجود دارند. باکتری ها را بر اساس ویژگی هایی چون ماهیت دیواره های سلولی، شکل و یا تفاوت در آرایش ژنتیکی و غیره می توان طبقه بندی کرد.
آزمایش رنگ آمیزی گرام Grain stain، آزمایشی است که برای شناسایی باکتری ها توسط ترکیب دیواره های سلولی آنها انجام می شود. این آزمایش برای اولین بار توسط هانس کریستین گرام Hans Christian Gram در سال ۱۸۸۴ صورت گرفت. در این آزمایش ، باکتری ‌ها بر مبنای رنگ باکتری؛ پس از رنگ‌آمیزی، به دو دستهٔ گرام مثبت و گرام منفی تقسیم می‌شوند. رنگ باکتری پس از رنگ‌آمیزی به توانایی باکتری در حفظ رنگ اول؛ و به عبارتی به ساختمان دیوارهٔ سلولی آن باکتری بستگی دارد. در رنگ‌آمیزی گرام باکتری‌های گرام مثبت پس از رنگ‌آمیزی به رنگ بنفش و باکتری‌های گرام منفی به رنگ قرمز مشاهده می‌شوند.
به عنوان مثال، استرپتوکوک پنومونیه (S. pneumoniae)، که باعث ذات الریه می شود یک باکتری گرام مثبت است اما (Escherichia coli (E. coli و Vibrio cholerae که باعث وبا می شود یک باکتری گرام منفی است.

ساختار باکتری ها – تولید مثل باکتری ها

باکتری ها به صورت کلی دارای سه شکل هستند : باکتری های گرد به نام کوکسی cocci (مفرد: کوکوس coccus)، باکتری های استوانه ای شکل که به ظاهری شبیه به کپسول دارند و به آن ها باسیل bacilli گفته می شود. سومین شکل باکتری ها هم باکتری های مارپیچی spirillum شکل هستند.

شکل ها و ظاهر باکتری ها اغلب در نام آنها منعکس می شود. به عنوان مثال ، شیرخشک Lactobacillus acidophilus باسیل است و S. pneumoniae عامل پنومونی زنجیره ای از کوکسی ها است. برخی از باکتری ها شکلهای دیگری مانند ساقه، مربع یا ستاره را به خود می گیرند.

ساختار باکتری ها – تولید مثل باکتری ها

تولید مثل باکتری ها

طبق گفته دانشکده کشاورزی و علوم زندگی دانشگاه کرنل ایالات متحده، بیشتر باکتریها با فرآیندی به نام شکافت باینری تکثیر می شوند. در این فرایند، یک سلول باکتریایی “والد” واحد یک نسخه از DNA خود را تهیه می کند و با دو برابر شدن محتوای سلولی خود، بزرگتر می شود. سپس این سلول از هم جدا می شود و مواد تکثیر یافته را بیرون می کشد و به دو سلول “دختر” یکسان دیگر تبدیل می شود.

برخی از گونه های باکتریایی، مانند سیانوباکتری ها cyanobacteria و فرمیکت ها firmicutes از طریق جوانه زنی تکثیر می شوند. در این حالت سلول دختر به عنوان شاخه والدین رشد می کند و شروع می کند به این که به شکل یک توپ کوچک رشد کردن و آن قدر رشد می کند تا اندازه آن به حد سلول باکتریایی والدش برسد و در نهایت از هم جدا شود.

ساختار باکتری ها – تولید مثل باکتری ها

DNA موجود در والدین و فرزندان بعد از شکافت باینری یا جوانه زدن دقیقاً یکسان است. بنابراین سلولهای باکتریایی با ادغام DNA اضافی، غالباً از محیط اطراف خود در ژنوم خود تغییراتی در ماده ژنتیکی خود ایجاد می کنند که این موضوع به عنوان انتقال ژن افقی شناخته می شود. تغییرات ژنتیکی حاصل تضمین می کند که باکتری ها می توانند با تغییر محیط خود سازگار شوند و زنده بمانند.

بیشتر بخوانید : مالاریا علائم و درمان آن

سه راه برای انتقال ژن افقی وجود دارد که عبارتند از: تحول transformation، انتقال transduction و پیوستگی conjugation.

تحول شایع ترین فرآیند انتقال ژن افقی است و هنگامی اتفاق می افتد که قطعات DNA کوتاه بین اهدا کنندگان و گیرندگان رد و بدل می شوند.

ساختار باکتری ها – تولید مثل باکتری ها

انتقال، که به طور معمول فقط بین باکتری های نزدیک به هم اتفاق می افتد و به اهدا کننده و گیرنده ای نیاز دارد که DNA را با به اشتراک گذاشتن گیرنده های سطح سلول منتقل کند.

پیوستگی نیاز به تماس فیزیکی بین دیواره سلولی باکتری ها دارد. DNA از سلول دهنده به گیرنده منتقل می شود. از طریق ترکیب، سلول باکتریایی می تواند DNA را به سلول های یوکاریوتی (ارگانیسم های چند سلولی) منتقل کند. راه انتقال از طریق روش پیوستگی به گسترش ژن های مقاوم در برابر آنتی بیوتیک کمک می کند.

ساختار باکتری ها – تولید مثل باکتری ها

نقش باکتری ها در سلامت انسان و بیماری او

باکتری ها می توانند برای سلامتی انسان نیز مفید باشند. باکتری های کامنسال یا “دوستانه”، فضا و منابع را در بدن ما به اشتراک می گذارند و برای ما و بدن مان مفید واقع می شوند. براساس مقاله میکروب شناس دیوید رمان David A. Relman که در سال ۲۰۱۲ در ژورنال Nature منتشر گردید در بدن ما انسان ها تعداد سلول های میکروبی در حدود ۱۰ برابر بیشتر از سلول های انسانی است و بیشترین تعداد این باکتری ها در حقیقت میکروب هایی از جنس باکتری هستند که در روده ما زندگی می کنند.

ساختار باکتری ها – تولید مثل باکتری ها

روده انسان به خاطر داشتن مواد مغذی فراوان که به رشد و تکثیر و تقویت باکتری ها کمک می کند، یک محیط گرم و نرم وراحت برای باکتری ها است.
در سال ۲۰۱۴ مقاله ای در ژورنال آمریکایی gastroenterology منتشر شد که در آن جمعی از پژوهشگران خاطر نشان کرده اند که  باکتری های روده و سایر میکروارگانیسم ها، از جمله گونه های مفید E.coli و Streptococcus علاوه بر این که به هضم غذا ها کمک می کنند؛ از تجمع و رشد عوامل بیماری زای دیگر در این بخش از بدن جلوگیری می نمایند و لذا به توسعه سیستم ایمنی کمک می نمایند. به همین خاطر است که اختلال در باکتری های روده به برخی از بیماری های خاص مرتبط است. به عنوان مثال، بیماران مبتلا به بیماری کرون پاسخ ایمنی در برابر باکتری های روده را افزایش می دهند.

ساختار باکتری ها – تولید مثل باکتری ها

سایر باکتری ها می توانند باعث عفونت شوند. چندین باکتری – از گروه موسوم به استرپتوکوک A ،Clostridium perfringens (C. perfringens) ،E. coli و S. aureus می توانند یک عفونت نادر اما شدید بافت نرم به نام نکریتایزینگ فشی آیتز necrotizing fasciitis (که بعضاً باکتریهای گوشتخوار خوانده می شوند) ایجاد کنند. طبق مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری های آمریکا (CDC)، این عفونت روی بافت های اطراف عضلات، اعصاب، چربی و رگ های خونی تأثیر می گذارد. این بیماری قابل درمان است، خصوصاً وقتی زود به فکر درمان آن باشید.

مقاومت آنتی بیوتیکی در باکتری ها

آنتی بیوتیک ها معمولاً برای درمان عفونت های باکتریایی استفاده می شوند. با این حال ، در سال های اخیر ، استفاده نادرست و غیر ضروری از آنتی بیوتیک ها باعث گسترش چندین سویه باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک شده است.

ساختار باکتری ها – تولید مثل باکتری ها

در موارد مقاومت آنتی بیوتیکی، باکتری های عفونی دیگر مستعد ابتلا به آنتی بیوتیک های مؤثر نیستند. براساس گزارش CDC، حداقل ۲ میلیون نفر در ایالات متحده هر ساله به باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک آلوده می شوند و از این میان حداقل ۲۳۰۰۰ نفر جان خود را از دست می دهند.

دکتر کریستوفر کرانیچ Christopher Crnich، پزشک بیماری های عفونی و اپیدمیولوژیست بیمارستان در دانشگاه ویسکانسین ایالات متحده در این خصوص می گوید: “مشخص شده است هرگونه عفونت که اکنون می توانید به آن فکر کنید با برخی از مقاومت ها در ارتباط است.” به عنوان مثال، MRSA یکی از بدنام ترین باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک است. این ماده در برابر متی سیلین و سایر آنتی بیوتیک های مورد استفاده در درمان عفونت های استافیلوکوکی که در درجه اول از طریق تماس با پوست به دست می آیند مقاومت می کند. عفونت های MRSA در مراکز مراقبت های بهداشتی مانند بیمارستان ها و خانه های سالمندان رخ می دهد و می تواند منجر به ذات الریه یا عفونت های جریان خون شود. MRSA می تواند به سرعت در جامعه گسترش یابد خصوصاً وقتی که پوست بدن به صورت پیوسته در معرض تماس جسمی دیگر و استفاده از تجهیزات مشترک است. برای مثال MRSA می تواند شیوع فراگیری در بین ورزشکاران، در سالن های خال کوبی و در مراکز مراقبت روزانه و مدارس و دانشگاه ها داشته باشد. MRSA اغلب باعث عفونت های جدی پوستی می شود.

ساختار باکتری ها – تولید مثل باکتری ها

بنابرین مهم ترین جنبه مبارزه با مقاومت آنتی بیوتیکی، مراقبت در استفاده از آن ها است. استفاده از آنتی بیوتیک ها به طور هوشمندانه برای ما بسیار مهم است و فقط زمانی باید از آنتی بیوتیک ها استفاده کرد که با یک عفونت باکتریایی واضح و مشخص رو به رو شده ایم.