الخلية البكتيرية: الخصائص والبنية (الأجزاء) - مادة الاحياء - 2026

في الخلية البكتيرية هي أبسط المنظمة المعروفة للكائنات الحية. البكتيريا هي كائنات أحادية الخلية لا تحتوي على نواة أو أي عضية مفصولة عن محتوى العصارة الخلوية من خلال غشاء (يتم تصنيف جميع البكتيريا ضمن مجال بدائية النواة).

أظهرت الدراسات العلمية أنه على الرغم من حقيقة أن الخلايا البكتيرية تفتقر إلى العضيات ، إلا أنها تتمتع بتنظيم وتنظيم وديناميكيات داخلية مضبوطة ودقيقة للغاية. لديهم كل الآليات اللازمة للنجاة من الظروف المعادية والمتغيرة للبيئة التي يعيشون فيها.

رسم تخطيطي عام للبكتيريا وأجزائها (المصدر: هذه الصورة المتجهة تم إنشاؤها بالكامل بواسطة Ali Zifan / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) عبر Wikimedia Commons)

هذه القدرة على التكيف تعني للعلماء أداة مهمة ونموذجًا بيولوجيًا مثاليًا لدراسة المبادئ الأساسية للبيولوجيا الجزيئية ؛ تم فهم المعرفة الأساسية حول تكرار الحمض النووي والنسخ والترجمة أولاً في الخلايا البكتيرية قبل الخلايا حقيقية النواة.

جميع الخلايا البكتيرية مجهرية أي لا يمكن ملاحظتها بالعين المجردة دون استخدام المجهر مما يمثل ميزة كبيرة لدراسة هذه الكائنات الدقيقة حيث يمكن صيانتها ودراستها في مساحة صغيرة وبقليل من الموارد الغذائية. لملايين الخلايا الحية.

تعد الخلية البكتيرية حاليًا واحدة من أهم أدوات التكنولوجيا الحيوية. يتلاعب العلماء بالحمض النووي الكروموسومي الإضافي للبكتيريا لإنتاج أي بروتين صناعي تقريبًا يهم الإنسان.

الخصائص العامة للخلية البكتيرية

من الناحية الشكلية ، يمكن أن تكون الخلايا البكتيرية شديدة التباين ، ولكن مع ذلك ، فإنها تشترك جميعًا في خصائص مشتركة. فمثلا:

- كل خلية بكتيرية لها جدار خلوي يحيط بها ويتكون من مزيج من الكربوهيدرات مع الببتيدات يسمى "ببتيدوغليكان".

- الخلايا البكتيرية هي كائنات وحيدة الخلية ، أي أن كل خلية هي كائن حي كامل يمكنه النمو والتغذية والتكاثر والموت.

- المادة الوراثية للبكتيريا "مبعثرة" أو منتفخة في تشابك كبير مغمور في العصارة الخلوية ، في منطقة تعرف باسم المنطقة النووية.

- العديد من البكتيريا لديها هياكل متخصصة للتنقل تسمى "السوط" ، والتي توجد في المناطق الخارجية من أجسامهم.

- من الشائع العثور على خلايا بكتيرية تشكل مستعمرات أو تحافظ على علاقة تكافلية مع الكائنات الحية الأخرى ، بالإضافة إلى أن العديد من البكتيريا مسببة للأمراض للإنسان.

- معظم البكتيريا أقصر بنحو 10 أو 15 مرة من حجم أي خلية حيوانية (حقيقية النواة) ، حيث لا يتجاوز طولها وحدة ميكرون.

- توجد في جميع البيئات الموجودة في المحيط الحيوي ، حيث توجد هذه الكائنات الحية الدقيقة التي تتكيف عمليًا مع أي حالة بيئية.

هيكل الخلية البكتيرية (أجزاء)

يقسم العديد من العلماء الخلية البكتيرية إلى ثلاث مناطق تشريحية لتسهيل الدراسة. تمت ملاحظة هذه المناطق الثلاث الشائعة لأي نوع من الخلايا البكتيرية وهي:

- المنطقة الخارجية ، المكونة من هياكل خارج الخلية (سوط ، شعر ، أهداب ، من بين أمور أخرى)

- منطقة تغطية الخلية المكونة من جدار الخلية والغشاء السيتوبلازمي

- المنطقة الداخلية المكونة من العصارة الخلوية وجميع الهياكل المعلقة فيها.

اعتمادًا على أنواع البكتيريا التي تمت دراستها في كل منطقة ، يتم ملاحظة بعض الهياكل والأجزاء المختلفة عن "النموذجي" للخلية البكتيرية. ومع ذلك ، فإن الأكثر شيوعًا لأي خلية بكتيرية يتم شرحها وتصنيفها وفقًا لكل منطقة توجد فيها.

منطقة خارج الخلية

- الكبسولة: وهي عبارة عن سطح بوليمر يغطي جدار الخلية بالكامل للبكتيريا. يتكون من الوحل والكلان السكري ، والتي بدورها تتكون من جزيئات كربوهيدرات وفيرة مرتبطة بالدهون والبروتينات. تؤدي الكبسولة وظيفة حماية مهمة للخلية.

- الفيلم: هو عبارة عن مادة سطحية أو سائلة أو مادة لزجة تنغمس فيها الخلايا البكتيرية. وهي تتكون من عديد السكاريد المتشابهة في تركيبها مع السكريات الموجودة في الكبسولة وتؤدي بشكل عام وظائف في حماية الخلايا وإزاحتها.

- Fimbriae: هي نوع من الزوائد الخيطية العديدة جدًا التي توجد مرتبطة بجدار خلية البكتيريا. تعمل هذه على الحركة والالتصاق الخلايا البكتيرية بأي سطح. تتكون من بروتين كاره للماء يسمى بيلين.

Fimbriae من بكتيريا E. coli. لديها ما يقرب من 200. المصدر: (الصورة: Manu Forero) / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)

- pili الجنسي: يتم تعديل بعض fimbriae (قليل) لتشكيل نوع من "الأنبوب" ، والذي تستخدمه البكتيريا للاقتران (نقل المادة الوراثية بين البكتيريا المختلفة) ، وهو نوع من "التكاثر الجنسي" بدائي.

- فلاجيلا: هي خيوط أطول من الخمل وتتكون من البروتينات ؛ لديهم مظهر "الذيل". إنها تؤدي الوظيفة الدافعة لحركة الخلايا وترتكز على غشاء الخلية. يمكن العثور على من واحد إلى مئات الأسواط في نفس الخلية البكتيرية.

بكتيريا Vibrio vulnificus مع الأسواط. CDC / جانيس هاني كار / المجال العام

رسم تخطيطي لسوط بكتيري (المصدر: LadyofHats / Public domain ، عبر ويكيميديا ​​كومنز)

منطقة التغطية

يتكون غطاء الخلية بشكل عام من غشاء حشوي وطبقة ببتيدوغليكان تسمى "جدار الخلية". يتكون الغلاف من معقدات من الدهون والكربوهيدرات والبروتينات. يتم استخدام التركيب الكيميائي لمغلف الببتيدوجليكان كتصنيف للتمييز بين نوعين من البكتيريا.

البكتيريا موجبة الجرام والبكتيريا سالبة الجرام. تتميز البكتيريا موجبة الجرام بوجود طبقة سميكة من الببتيدوجليكان ، بدون غشاء خارجي يغطيها ، بينما البكتيريا سالبة الجرام لها طبقة رقيقة من الببتيدوغليكان مع غشاء خارجي مركّب عليها.

- الغشاء السيتوبلازمي: له هيكل مشابه لغشاء الخلية للخلايا حقيقية النواة. وهو عبارة عن طبقة ثنائية فسفوليبيد مع بروتينات مرتبطة بها (متكاملة أو محيطية). ومع ذلك ، فإنه يختلف عن غشاء الخلايا حقيقية النواة من حيث أنه لا يمتلك ستيرولات مركبة داخليًا.

يعد الغشاء السيتوبلازمي للخلايا البكتيرية أحد أهم الهياكل ، حيث يحدث اندماج الخلايا ونقل الإلكترون وإفراز البروتين ونقل المغذيات والتخليق الحيوي للدهون ، إلخ.

المنطقة الداخلية

- الجينوم: على عكس الخلايا حقيقية النواة ، لا يوجد جينوم الخلايا البكتيرية في نواة غشائية. بدلاً من ذلك ، يوجد على شكل مجموعة متشابكة من الحمض النووي المعبأ في شكل دائري إلى حد ما ويرتبط ببعض البروتينات والحمض النووي الريبي. هذا الجينوم أصغر بكثير من جينوم حقيقيات النوى: يبلغ حجمه ما يقرب من 3 إلى 5 ميغا بايت ويشكل كروموسوم طوبولوجي دائري واحد.

- البلازميدات أو جزيئات الحمض النووي خارج الصبغيات: وهي جزيئات DNA صغيرة منظمة بطريقة دائرية قادرة على التكاثر بشكل مستقل عن الحمض النووي الجيني الخلوي. بشكل عام ، أثناء الاقتران ، يتم تبادل جزيئات DNA البلازميد ، حيث يتم تشفير المعلومات الضرورية لمقاومة المضادات الحيوية و / أو السموم فيها.

الحمض النووي البكتيري والبلازميدات. الملف الأصلي: المستخدم: Spaully. ترجمة: فيبوناتشي. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

- الريبوسومات: تشارك الريبوسومات في ترجمة الحمض النووي الريبي الذي تم نسخه من تسلسل الجين الذي يرمز لبروتين. تحتوي كل خلية بكتيرية على حوالي 1500 ريبوسوم نشط بداخلها. الوحدات الفرعية للريبوسوم في الخلية البكتيرية هي 70 و 30 و 50 ، بينما تحتوي الخلايا حقيقية النواة على 60 و 40 وحدة فرعية.

من الشائع أن تهاجم المضادات الحيوية ريبوسومات البكتيريا ، وتعوق ترجمة البروتينات وتسبب تحلل الخلايا أو موتها.

- الإندوسبورات: للبكتيريا جراثيم داخلية تكون في حالة سبات وتستخدم للبقاء عندما تكون الظروف البيئية شديدة. تخرج الإندوسبورات من حالتها الساكنة عندما تكتشف مستقبلات مختلفة على السطح أن الظروف مواتية مرة أخرى ؛ هذا يخلق خلية بكتيرية جديدة تعمل بكامل طاقتها.

الأبواغ الخضراء داخل الخلايا البكتيرية. CNX OpenStax / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

- الحبيبات أو الأجسام المتضمنة: تعمل كنوع من احتياطي الكربوهيدرات ومركبات الفوسفات والجزيئات الأخرى. يختلف تكوينها باختلاف أنواع البكتيريا ويمكن رؤيتها بسهولة في السيتوبلازم باستخدام المجاهر الضوئية.

المراجع

1. Cabeen ، MT ، & Jacobs-Wagner ، C. (2005). شكل الخلية البكتيرية. مراجعات الطبيعة علم الأحياء الدقيقة، 3 (8) ، 601-610.
2. كولمان ، جي بي ، وسميث ، سي جيه (2007). هيكل وتكوين الميكروبات.
3. جيتاي ، زد (2005). بيولوجيا الخلية البكتيرية الجديدة: الأجزاء المتحركة والبنية الخلوية. الخلية ، 120 (5) ، 577-586.
4. Silhavy ، TJ ، Kahne ، D. ، & Walker ، S. (2010). غلاف الخلية البكتيرية. وجهات نظر كولد سبرينج هاربور في علم الأحياء ، 2 (5) ، a000414.
5. Willey ، JM ، Sherwood ، L. ، & Woolverton ، CJ (2009). مبادئ بريسكوت لعلم الأحياء الدقيقة. بوسطن (ماجستير): ماكجرو هيل للتعليم العالي.