ساختمان سلول پروکاريوت

واحد بنيادي حيات، سلول نام دارد. بطور کلي سلول ها به دو گروه عمده پروکاريوت و يوکاريوت تقسيم مي‌ شوند. اصطلاح پروکاريوت مرکب از دو واژه پرو(Pro) به معني پيش و کاريوت به معني هسته است و اين اصطلاح در مورد سلولي بکار مي‌ رود که فاقد هسته و اندامک ‌هاي محدود به غشا است. اندازه يک سلول پروکاريوت 1 تا 10 ميکرومتر است. باکتري ها شاخص ‌ترين نوع پروکاريوت ها هستند.

مقايسه ساختمان سلول پروکاريوت و يوکاريوت
 
حجم يک سلول يوکاريوتي(سلول هاي جانداران و گياهان عالي و سلول هاي انساني) هزاران بار بزرگتر از نوع پروکاريوتي است. ماده ژنتيکي يک سلول يوکاريوتي عمدتا در هسته(Nucleus) متمرکز است. بخش اندکي نيز درون اندامک‌ هاي درون سلولي نظير ميتوکندري، کلروپلاست و گلي‌اکسي ‌زوم ديده مي‌ شود. در حالي که ماده ژنتيکي سلول پروکاريوتي که از لحاظ کميت 700 مرتبه کمتر از ماده ژنتيکي نوع يوکاريوتي است، در ناحيه شبه هسته‌اي موسوم به نوکلوئيد(Nucleoid) متمرکز شده ‌است. دو نوع سلولي پروکاريوتي و يوکاريوتي از لحاظ جنس وسيله حرکتي‌ شان يعني تاژک نيز متفاوت مي‌ باشند. بطوري که تاژک سلول يوکاريوتي عمدتا از جنس پروتئين استوانه‌اي شکل ميکروتوبول است. در حالي که تاژک سلول پروکاريوتي از جنس پروتئين فلاژلين مي ‌باشد. فرايندهاي آندوسيتوز و اگزوسيتوز را فقط در انواع يوکاريوتي مي ‌توان يافت و پروکاريوت ها فاقد آن هستند.

طبقه بندي باکتري ها
 
ميکوپلاسما: ميکوپلاسما که باکتري فاقد ديواره سلولي است کوچک ترين ذره واجد حيات است.

باکتري گرم مثبت(+G): اين باکتري ها واجد ديواره سلولي تک‌لايه و ضخيم با قطري حدود 20 تا 80 نانومتر مي‌ باشند. در ساختار ديواره سلولي اين باکتري ها هتروپليمر ديگري که اسيد تيکوئيک نام دارد، شرکت مي‌ کند. به باکتري گرم مثبت بدون ديواره سلولي پروتوپلاست مي ‌گويند.

باکتري‌ هاي گرم منفي(-G): اين باکتري ها حداقل واجد دو لايه و گاهي چند لايه ديواره سلولي متمايز مي ‌باشند. خارج ديواره سلولي باکتري گرم منفي بوسيله غشايي که غشاي خارجي نام دارد، احاطه مي‌ شود. بين غشاي خارجي و ديواره سلولي فضايي وجود دارد که فضاي پري پلاسميک ناميده مي‌ شود. در فضاي پري پلاسميک سموم و آنزيم هاي باکتري با غلظت زيادي تجمع يافته‌اند که اين سموم و آنزيم ها روي اجزاي سلول باکتري تاثير نداشته و فقط در جهت هضم موادي عمل مي‌ کنند که براي باکتري مضر مي ‌باشد.

اجزاي مختلف ساختمان سلول پروکاريوت

سيتوپلاسم: بيش از 50 درصد پروتئين سلول در سيتوپلاسم قرار دارد و آنزيم هاي متابوليسمي راه هاي گليکوليز و بسياري از آنزيم هاي چرخه کربس، انواع کاتالازها، دهيدروژنازها، و مواد حد واسط چرخه هاي متابوليکي در سيتوپلاسم وجود دارد. روابط اتمي، يوني و الکتروني بين ترکيب هاي مختلف سيتوپلاسمي با نظم خاص فعاليت هاي حياتي را ظاهر مي ‌سازد.

غشاي سلولي: ساختمان غشاي سلول يوکاريوتي و پروکاريوتي تقريبا با همديگر مشابه است که البته از لحاظ حضور ليپيد و پروتئين و کربوهيدرات هاي خاص با همديگر تفاوت هايي نيز دارند. منتها از لحاظ برهمکنش فيزيکي و شيميايي مولکول هاي تشکيل دهنده شباهت هاي زيادي دارند. غشا شامل دو لايه فسفوليپيدي همراه با پروتئين ها مي ‌باشد. غشاي سلول باکتري فاقد استرول است.

کپسول: کپسول باکتري که واجد خاصيت آنتي ‌ژن است، در خارج ديواره سلولي ديده مي ‌شود و از جنس پلي‌ساکاريد است.

ديواره سلولي: برخلاف سلول هاي جانوري و انساني باکتري ها داراي ديواره سلولي هستند. اين ديواره سلولي باکتري از جنس مولکول هيبريدي موسوم به پپتيدوگليکان است. بخش قندي ديواره سلولي متشکل از واحدهاي ان_استيل گلوکز آمين و ان_استيل موراميک اسيد است. واحدهاي مزبور رشته‌ هاي‌ پليمري قندي ايجاد مي ‌کنند که رشته‌ هاي مذکور توسط زنجيره‌ هاي کوتاه پپتيدي بهم وصل مي ‌شوند. آنتي ‌بيوتيک و پني ‌سيلين ضمن غيرفعال ‌سازي آنزيم ترانس پپتيداز از سنتز اتصالات پپتيدي ممانعت مي‌ کند و به اين ترتيب از تشکيل ديواره سلولي باکتري جلوگيري مي ‌کند. ديواره سلولي باکتري سلول را در مقابل شرايط نامساعد محيطي محافظت مي ‌کند. عمده خصوصيات آنتي ‌ژني باکتري از ديواره سلولي آن ناشي مي‌ شود.

تاژک
 
حدود نيمي از باکتري ‌هاي شناخته شده قادر به تحرک مي ‌باشند. اين ها واجد وسيله حرکتي هستند که تاژک(Flagellum) خوانده مي ‌شود. جنس تاژک از پروتئيني موسوم به فلاژلين است. يک باکتري ممکن است فاقد تاژک يا واجد يک، دو يا چندين تاژک باشد. باکتري Ecoli که همان اشرشياکلي مي ‌باشد، با طول دو ميکرومتر مسافتي معادل 25 برابر طولش يعني 50 ميکرومتر را در يک ثانيه مي ‌پيمايد. اگر شناگري با دو متر قد مسافتي معادل 50 متر در ثانيه را طي کند، قادر خواهد بود رکورد جهاني شنا را بشکند. تاژک باکتري به يک قلاب انعطاف ‌پذير وصل است که اين قلاب نيز به پروتئين حلقوي متصل است که در نيمه داخلي و خارجي غشاي سيتوپلاسمي باکتري قرار داشته و چرخش اين پروتئين هاي حلقوي باعث حرکت تاژک مي ‌شود.

پيلوس
 
پيلوس در لاتين به معني مو(hair) است. پيلوس لوله پروتئيني توخالي است که از زير واحدهاي پروتئيني موسوم به پيلين تشکيل شده است. باکتري‌ ها اغلب واجد دو نوع پيلوس کوتاه و بلند هستند. پيلوس کوتاه را فيمبر(Eimberia) نيز مي نامند که در اتصال باکتري به يک سطح نقش دارد. در واقع اين پيلوس به باکتري قسمت بيماري زايي مي ‌دهد. پيلوس بلند را پيلوس جنسي يا پيلوس _F مي‌ نامند که در انتقال ماده ژنتيکي از يک باکتري به باکتري ديگر که همان فرآيند ادغام جنسي است، شرکت مي ‌کند. ژن پيلوس اغلب روي پلاسميد باکتري است و پلاسميدي که واجد ژن پيلوس است را فاکتور _F مي‌ نامند. باکتري واجد ژن پيلوس را +F يا باکتري نر(Male) مي ‌نامند و باکتري فاقد ژن پيلوس را به ‌صورت -F يا باکتري ماده(Female) نشان مي‌ دهند.

ماده ژنتيکي
 
:DNA باکتري واجد دو نوع DNA است. نوع اول را که مولکول دورشته‌اي و حلقوي و جايگاه عمده ژن هاي باکتري است، کروموزوم اصلي مي‌ نامند. غالب باکتري ها علاوه بر کروموزوم اصلي واجد يک يا چند DNA دورشته‌اي و حلقوي کوچک موسوم به پلاسميد هستند. ژن پيلوس روي پلاسميد است. گاهي ژن مقاومت نسبت به آنتي بيوتيک نيز روي پلاسميد است. هم کروموزوم اصلي و هم پلاسميد، DNA رشته‌اي و حلقوي هستند. منتها برخي از باکتري ها همانند سلول‌ هاي يوکاريوتي واجد DNA خطي هستند.

RNA: RNAهاي پروکاريوتي را به صورت r RNA ،  m RNAو t RNA نشان مي دهند. هر سه RNA پروکاريوتي بوسيله يک نوع RNA پليمراز نسخه‌ برداري مي‌ شوند. اطلاعات موجود در mRNA هم زمان با نسخه‌برداري به پروتئين ترجمه مي‌ شود. در حالي که rRNA جزئي‌ از تشکيلات ساختماني ماشين سنتز پروتئين يا ريبوزوم است و t RNA در انتقال اسيد آمينه به ريبوزوم نقش دارد.