โครงสร้างของแบคทีเรีย (Kingdom Monera)
1. เป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่มีขนาดเล็กประมาณ 1- 5 ไมโครเมตร โครงสร้างเซลล์แบบโพรคาริโอต (prokaryotic cell) มีผนังเซลล์เป็นสารประกอบเพปทิโดไกลแคน
2. ภายในเซลล์ไม่มีเยื่อหุ้มสารพันธุกรรมและโครงสร้างอื่นหลายชนิด เช่น ร่างแหเอนโดพลาสซึม กอลจิคอมเพลกซ์ ไลโซโซม คลอโรพลาสต์ มีเฉพาะออร์แกเนลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้ม คือ ไรโบโซม
3. แบคทีเรียที่พบส่วนใหญ่ เซลล์เดียวหรืออาจอยู่รวมกันเป็นกลุ่มหรือเป็นสาย เช่น3.1 ทรงกลม
3.1 ทรงท่อน
3.3 ทรงเกลียว
สิ่งมีชีวิตในอาณาจักรนี้มีความสำคัญอย่างมากต่อระบบนิเวศ กล่าวคือ
1. “กลุ่มแบคทีเรีย” ทำหน้าที่เป็นผู้ย่อยอินทรีย์สารก่อให้เกิดการหมุนเวียนสารอนินทรีย์และอินทรีย์สารต่างๆ
2. “สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน” ทำหน้าที่เป็นผู้ผลิตในระบบนิเวศ
สิ่งมีชีวิต 2 กลุ่มนี้ยังมีความสำคัญในแง่เทคโนโลยีชีวภาพซึ่งได้มีการศึกษาวิจัยเพิ่มมากขึ้น เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ในด้านการเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร อุตสาหกรรม การแพทย์ และการศึกษาพันธุศาสตร์ซึ่งช่วยพัฒนาคุณภาพชีวิตของประชากรให้ดียิ่งขึ้น
กลุ่มอาณาจักรมอเนอรา
เป็นออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ คือ อาณาจักรย่อยอาร์เคียแบคทีเรีย (Subkingdom Archaebacteria) และ อาณาจักรย่อยยูแบคทีเรีย (Subkingdom Eubacteria)
1. อาณาจักรย่อยอาร์เคียแบคทีเรีย (Subkingdom Archaebacteria)
เป็นแบคทีเรียที่ผนังเซลล์ไม่มีสารเพปทิโดไกลแคน สามารถดำรงชีวิตในสภาพแวดล้อมที่สิ่งมีชีวิตกลุ่มอื่นอาจไม่สามารถดำรงอยู่ได้ เช่น ในแหล่งน้ำพุร้อน ทะเลที่มีน้ำเค็มจัด ในบริเวณที่มีความเป็นกรดสูงและบริเวณทะเลลึกเป็นต้น
แบ่งได้ออกเป็น 2 กลุ่ม คือ
1.2 กลุ่มครีนาร์เคียโอตา ซึ่งชอบอุณหภูมิสูงและกรดจัด
กลุ่มครีนาร์เคียโอตา
2.อาณาจักรย่อยยูแบคทีเรีย (Subkingdom Eubacteria)
ยูแบคทีเรียเป็นแบคทีเรียที่สามารถพบได้ทั้งในดิน น้ำ อากาศ อาหาร นม และในร่างกายของสิ่งมีชีวิตอื่น สามารถพบได้ทั้ง ในน้ำเค็ม น้ำจืด น้ำกร่อย ในธารน้ำแข็ง หรือแม้กระทั่งแหล่งน้ำพุร้อน เป็นต้น นอกจากนี้ยูแบคทีเรียมีกระบวนการเมแทบอลิซึมในการดำรงชีวิตที่หลากหลาย จึงอาจกล่าวได้ว่าเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีบทบาทสำคัญต่อระบบนิเวศ ยูแบคทีเรียแบ่งเป็นกลุ่มใหญ่ๆดังนี้
2.1 กลุ่มโพรทีโอแบคทีเรีย (Proteobacteria)
เป็นยูแบคทีเรียแกรมลบที่พบมากที่สุดและมีกระบวนการเมแทบอลิซึมที่หลากหลายบางกลุ่มสามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้คล้ายพืชบางกลุ่มสามารถดำรงชีวืตโดยใช้ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และให้ซัลเฟอร์ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง เช่น เพอเพิลซัลเฟอร์แบคทีเรีย (purple sulfur bacteria) บางกลุ่มมีบทบาทช่วยตรึงแก๊สไนโตรเจนในอากาศมาสร้างเป็นสารประกอบไนโตรเจนในดิน ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการเจริญเติบโตของพืช เช่น Rhizobium sp. ในปมรากของพืชตระกูลถั่ว เป็นต้น
2.2 กลุ่มคลาไมเดีย (Chlamydias)
เป็นยูแบคทีเรียแกรมลบที่เป็นปรสิตในเซลล์และทำให้เกิดโรคติดต่อทางเพศสัมพันธ์ เช่น โรคโกโนเรียหรือหนองใน เป็นต้น
2.3 กลุ่มสไปโรคีท (Spirochetes)
เป็นยูแบคทีเรียแกรมลบที่มีรูปทรงเกลียว มีความยาวประมาณ 0.25 มิลลิเมตร ยูแบคทีเรียในกลุ่มนี้มีทั้งดำรงชีวิตแบบอิสระและบางสปีชีส์เป็นสาเหตุของ โรคซิฟิลิส โรคฉี่หนู เป็นต้น
2.4 แบคทีเรียแกรมบวก (Gram-Positive Bacteria)
เป็นยูแบคทีเรียที่พบแพร่กระจายทั่วไปในดิน อากาศ บางสปีชีส์สามารถผลิตกรดแลกติกได้ เช่น Lactobacillus sp. จึงนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอาหารหลายชนิด เช่น การทำเนย ผักดอง และโยเกิร์ต เป็นต้น บางสปีชีส์ เช่น Streptomyces sp. ใช้ยาทำปฏิชีวนะ เช่น ยาสเตร็บ โตมัยซิน ยาเตตราไซคลิน เป็นต้น ยูแบคทีเรียกลุ่มนี้บางสปีชีส์ เช่น Bacillus sp. สามารถสร้างเอนโดสปอร์ (endospore) ทำให้ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมได้ดีและบางชนิดเป็นสาเหตุทำให้เกิดโรคแอนแทรกซ์
ยูแบคทีเรียแกรมบวกอีกกลุ่มหนึ่ง เป็นกลุ่มที่ไม่มีผนังเซลล์มีเพียงเยื่อหุ้มเซลล์ที่ประกอบด้วยชั้นของไขมันได้แก่ ไมโคพลาสมา (mycoplasms) เป็นเซลล์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดประมาณ 0.2-0.3 ไมโครเมตร สามารถเจริญและสืบพันธุ์ได้นอกเซลล์โฮสต์ ส่วนใหญ่ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตอื่น แต่มีบางสปีชีส์ที่เป็นสาเหตุให้เกิดโรคปอดบวมในคนและวัว
2.5 ไซยาโนแบคทีเรีย (Cyanobacteria)
เป็นยูแบคทีเรียที่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้ มีสารสีเช่น คลอโรฟิลล์เอ แคโรทีนอยด์ และโฟโคบิลินอยู่ภายในถุงแบนๆที่มีเยื่อหุ้มเซลล์ พบแพร่กระจายในสภาพแวดล้อมที่หลากหลายทั้งในแหล่งน้ำจืด น้ำเค็ม บางสปีชีส์พบในบ่อน้ำพุร้อน และภายใต้น้ำแข็งของมหาสมุทร เป็นต้น จากหลักฐานซากดึกดำบรรพ์ทำให้นักวิทยาศาสตร์คาดคะเนได้ว่าไซยาโนแบคทีเรียทำให้ออกซิเจนในบรรยากาศเพิ่มขึ้น มากขึ้นในโลกยุคนั้นและก่อให้เกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตที่หายใจโดยใช้ออกซิเจนในปัจจุบัน
ไซยาโนแบคทีเรียเป็นผู้ผลิตที่สำคัญในระบบนิเวศและบางชนิดสามารถตรึงแก๊สไนโตรเจนในอากาศให้เป็นสารประกอบไนเตรต เช่น แอนาบีนา (Anabaena) นอสตอก (Nostoc) และออสซิลลาทอเรีย (Oscillatoria)
Anabaena
Nostoc
Oscillatoria
แบคทีเรียมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในระบบนิเวศ เนื่องจากมีการดำรงชีวิตแบบภาวะย่อยสลายจึงทำให้เกิดการหมุนเวียนสารในระบบนิเวศ มีการนำแบคทีเรียมาใช้กำจัดขยะที่มีมากในเมืองใหญ่ ใช้สลายคราบน้ำมันบริเวณชายฝั่งและบริเวณทะเล รวมทั้งกำจัดสารเคมีที่ตกค้างจากการเกษตรอีกด้วย นอกจากนี้อาร์เคียแบคทีเรียบางกลุ่มสามารถสลายกากของแข็งจากขยะให้เป็นปุ๋ยซึ่งสามารถนำไปใช้ประโยชน์ต่อไป ในด้านการหมุนเวียนสารในระบบนิเวศพบว่าแบคทีเรียหลายกลุ่มที่สามารถตรึงไนโตรเจน เช่น แบคทีเรียในกลุ่มไรโซเบียม อะโซโตแบคเตอร์และไซยาโนแบคทีเรียทางด้านอุตสาหกรรมได้นำยูแบคทีเรียมาใช้ในการผลิตสารเคมี เช่น แอซีโตน กรดแลคติก ยาปฏิชีวนะหลายชนิดและผลิตภัณฑ์อาหาร เช่น น้ำส้มสายชู ปลาร้า ผักดอง ปลาส้ม นมเปรี้ยวและเนยแข็งเป็นต้น
ยูแบคทีเรียเป็นสาเหตุของโรคหลายชนิดที่พบในคนและสิ่งมีชีวิตอื่น เช่น โรคปอดบวม วัณโรค อหิวาตกโรค โรคฉี่หนู และ โรคแอนแทรกซ์ เป็นต้น
ไฟลัมในอาณาจักรมอเนอราแบ่งได้เป็น 2 ไฟลัม คือ
-ไฟลัมชิโซไฟตา (Phylum Schizophyta)
-ไฟลัมไซยาโนไฟตา (Phylum Cyanophyta)
1.ไฟลัมไซยาโนไฟตา (Phylum Cyanophyta)
ได้แก่ สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน (Blue-green algae) ปัจจุบันเรียกชื่อใหม่ว่า Cyanobacteria
ลักษณะของสิ่งมีชีวิตในไฟลัมไซยาโนไฟตา คือ
1. ไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส เป็นเซลล์พวกโปรคารีโอต ไม่มี flagella
2. มี chlorophyll phycocyanin phycorythin กระจายในเซลล์ แต่ไม่ได้รวมเป็น chloroplast
3. ผนังเซลล์เป็น cellulose และ pectin
4. มีขนาดเล็ก อาจอยู่ในลักษณะ
4.1 เซลล์เดี่ยว หรือเซลล์กลุ่ม
4.2 เซลล์ที่จัดเรียงเป็นสาย
การสืบพันธุ์
1. การแบ่งตัว Binary fission.
2. การหักเป็นท่อน (fragmentation) พบในพวกที่เป็นสาย
3. สร้างสปอร์หรือสร้างเซลล์พิเศษ เช่น akinete
ประโยชน์
– เป็นผู้ผลิตอาหาร และ O2
– Spirulina หรือเกลียวทอง มี protein สูง ใช้ทำอาหารเสริมคนและสัตว์
– Nostoc Anabaena Oscillatori สามารถเพิ่มความตรึง N ทำเป็นปุ๋ยในดิน เช่น แหนแดง (Azolla) ซึ่ง Anabaena อยู่ช่องว่างกลางใบ
2.ไฟลัมชิโซไฟตา (Phylum Schizophyta)
สิ่งมีชีวิตที่จัดอยู่ในไฟลัมนี้ได้แก่ แบคทีเรีย
ลักษณะของสิ่งมีชีวิตในไฟลัมซิโซไฟดา คือ
1. มีเซลล์ขนาดเล็ก
2. ลักษณะรูปร่าง มี 3 ลักษณะคือ
2.1 รูปร่างกลม เรียกว่า coccus (coccus = เอกพจน์ cocci = พหูพจน์)
2.2 รูปร่างแบบแท่งยาว เรียกว่า bacillus (bacillus = เอกพจน์ bacilli = พหูพจน์)
2.3 รูปร่าง เกลียว เรียกว่า spirillum (spirillum = เอกพจน์ spirillum = พหูพจน์)
3. เซลล์รูปร่างต่าง ๆ มีการเรียงตัวทำให้เกิดลักษณะเฉพาะ เช่น แบคทีเรียที่มีรูปร่างทรงกลมมีการเรียงตัวหลายแบบ
– เซลล์ทรงกลม 2 เซลล์เรียงต่อกันเรียก diplococci
– เซลล์หลายเซลล์เรียงต่อกันเป็นลูกโซ่เรียก streptococci
– เซลล์หลายเซลล์เรียงกันเป็นกลุ่มก้อนคล้ายพวงองุ่น เรียก staphylococci
– เซลล์ 8 เซลล์ เรียงเป็นลูกบาศก์เรียก sarcina
แบคทีเรียที่มีรูปร่างทรงกระบอก ไม่ค่อยมีแบบแผนการเรียงตัวที่เด่นชัดเท่าทรงกลม แต่อาจมีการเรียงตัวของเซลล์เนื่องมาจากระยะการเจริญเติบโตหรือขึ้นกับสภาพของการเพาะเลี้ยงในอาหาร แบคทีเรียที่มีรูปร่างแบบเกลียว มักอยู่เป็นเซลล์เดี่ยว ๆ แต่ละชนิดมีความแตกต่างกันทั้งทางด้านความยาว จำนวนเกลียว ความโค้ง
4. แหล่งที่พบแทบทุกแห่งในดินในน้ำ ในอากาศ แหล่งที่เป็นน้ำพุร้อน เขตหิมะ ทะเลลึก
5. การแบ่งแบคทีเรียตามความต้องการสารอาหาร
5.1 Photoautotroph
5.2 Photoheterotroph
5.3 Chemoautotroph
5.4 Chemoheterotroph
6. การแบ่งแบคทีเรียตามความต้องการอากาศ
6.1 Aerobic bacteria
6.2 Facultative bacteria
6.3 microaerophilic bacteria
6.4 Anaerobic bacteria 7. การแบ่งแบคทีเรียตามความต้องการอุณหภูมิ
7.1 Psychrophile
7.2 Mesophile
7.3 Thermophile
โครงสร้างของแบคทีเรียที่แตกต่างจากเซลล์อื่น ๆ
1. แบคทีเรียมี ribosome ชนิด 70 s และสารพันธุกรรมเป็น DNA โดย (single circular DNA)
2. ผนังเซลล์ (cell wall) ทำหน้าที่คงรูปร่างของเซลล์ ป้องกันเซลล์แตกประกอบด้วย peptidoglycan ซึ่งประกอบด้วยน้ำตาล 2 ชนิด คือN-actyl glucosamine (NAG) และN-acytyl muramic acid (NAM) และ มี amino acid หลายชนิด และ lipoprotein lipopolysac teichoic acid
3. Capsule เป็นส่วนที่อยู่นอกผนังเซลล์ สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม และทนต่อการทำลายของเม็ดเลือดขาว พบแคปซูลในแบคทีเรียบางชนิดเท่านั้น แบคทีเรียที่มีแคปซูลมักก่อโรครุนแรง
4. pilil มีลักษณะเป็นขนคล้ายแฟลกเจลลา แต่มีขนาดเล็ก มีลักษณะเป็นท่อกลวง ไม่มีหน้าที่ในการเคลื่อนที่แต่ช่วยให้เกาะยึดติดกับผิววัสดุ และ Sex pilli ช่วยในการถ่ายทอด DNA ใน Conjugation
5. mesosome เป็นส่วนที่เยื่อหุ้มเซลล์บางส่วนยื่นเว้าเข้าไปในcytoplasm จะพบบริเวณ ที่จะมี การแบ่งเซลล์
6. Flagella เป็นโครงสร้างใช้ในการเคลื่อนที่ แบคทีเรียส่วนใหญ่เป็นพวกที่เคลื่อนที่ได้ แฟลกเจลลาประกอบด้วยเส้นใยเส้นเดี่ยว ๆ ซึ่งต่างจากแฟลกเจลลาของสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ แบคทีเรียอาจมีแฟลกเจลลา 1 เส้นจนถึงหลายร้อยเส้น และอยู่ได้หลายตำแหน่ง ส่วนของแฟลกเจลลา ประกอบด้วย 3 ส่วน คือ basal body , hook และ filament
7. Plasmid เป็น DNA ที่อยู่นอกโครโมโซมของแบคทีเรีย ลักษณะของพลาสมิดเป็น DNA วงแหวน และเป็นเกลียวคู่ สามารถจำลองตัวเองได้และสามารถถ่ายทอดไปยังแบคทีเรียอื่น ๆ ได้ พลาสมิดมีหลายชนิด บางชนิดควบคุมการสืบพันธุ์แบบมีเพศของเซลล์ บางชนิดควบคุมการดื้อต่อยาปฏิชีวนะต่าง ๆ
8. endospore เป็นโครงสร้างที่พบในแบคทีเรียบางชนิด เป็นโครงสร้างที่ทำให้แบคทีเรียมีความทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมได้ เอนโดสปอร์เกิดขึ้นภายในเซลล์และสร้างได้ 1 สปอร์ต่อ 1 เซลล์จะไม่ถือว่าเป็นการสืบพันธุ์ แต่ถือว่าเป็นการดำรงชีพ
การสืบพันธุ์ของแบคทีเรีย
ส่วนใหญ่แบคทีเรียสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศที่เรียกว่า Transverse Binary Fission
บางชนิดมีการแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรมได้ 3 รูปแบบคือ
1. Conjugation คือ การถ่ายทอดยีนจากแบคทีเรียเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งด้วยการจับคู่สัมผัสกันโดยตรง
2. Transformation คือ การถ่ายทอด DNA ตัวเปล่า (naked DNA) หรือ DNA อิสระจากแบคทีเรียเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง
3. Transduction คือ การถ่ายทอดยีนจากแบคทีเรียเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งโดยอาศัยไวรัสหรือ Bacteriophage
การจำแนก Bacteria ลักษณะดังนี้
1. ลักษณะทางสัณฐานวิทยา ได้แก่ รูปร่าง
2. ตามอาหารที่ได้รับ แบ่งเป็น
2.1 พวก Autotroph เป็นพวกที่สามารถสร้างอาหารเองได้
2.2 พวก Heterotroph เป็นพวกที่สามารถสร้างอาหารเองไม่ได้
3. การติดสีของผนังเซลล์ [ Gram stain ] แบ่งเป็น
3.1 Gram positive เป็นพวกที่ติดสีย้อมคริสตัลไวโอเลต
3.2 Gram negative เป็นพวกที่ติดสีย้อมซาฟานิน
4. การหายใจ ความต้องการใช้อากาศหรือ O2
5. ลักษณะการเลี้ยงเชื้อ : อาหาร สภาพแวดล้อม
6. ลักษณะทางแอนติเจน
ประโยชน์ของแบคทีเรีย
1. ด้านอุตสาหกรรม เช่นการผลิตอาหารหมัก ใช้ฟอกหนัง
2. ด้านการเกษตร เช่นใช้เป็นปุ๋ย
3. การทดสอบคุณภาพน้ำ
4. ทางด้านการแพทย์ เช่นการผลิตยาปฏิชีวนะ
5. ใช้ในเทคโนโลยีชีวภาพ โดยใช้เทคนิคทางพันธุวิศวกรรมสร้างแบคทีเรียที่มีลักษณะต่าง ๆ
6. ช่วยย่อยสลายซากสิ่งมีชีวิตให้เป็นอาหารของพืช
โทษของแบคทีเรีย
1. ผลิตสารพิษที่เป็นอันตราย
2. ทำให้เกิดโรคต่างๆ ใน คน เช่น ไทฟอยด์ อหิวาตกโรค ปอดบวม วัณโรค คอตีบ สัตว์ เช่น แอนแทรกซ์ บาดทะยัก และพืช เช่น โรครากเน่า โรคใบไม้ของสาลี่
