สัณฐานวิทยาของจุลินทรีย์เป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษารูปร่าง โครงสร้าง วิธีการสืบพันธุ์และการเคลื่อนไหวของจุลินทรีย์
พื้นฐานและการค้นพบ
วิทยาศาสตร์นี้ค่อนข้างกว้างขวางและเกี่ยวข้องกับการศึกษาประเด็นต่างๆ มากมาย แม้ว่าจุลินทรีย์ทั้งหมดจะมองไม่เห็นด้วยตามนุษย์ แต่ก็ยังมีอยู่และมีทั้ง "ดี" ต่อร่างกายและไม่ดี
จุลินทรีย์สามารถพบได้ในทุกรูปแบบของสิ่งมีชีวิต: ในน้ำ ดิน อากาศ เช่นเดียวกับในสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ
นักวิทยาศาสตร์ชื่อดัง Leeuwenhoek ผู้สร้างเลนส์ตัวแรกที่ทำให้สามารถขยายวัตถุได้มากถึงสองร้อยเท่า ได้เรียนรู้เกี่ยวกับแบคทีเรีย และสิ่งที่เขาเห็นก็ทำให้เขาประหลาดใจอย่างยิ่ง นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้ว่าจุลินทรีย์มีอยู่ทุกหนทุกแห่ง และแต่ละชนิดก็มีความแตกต่างกัน ดังนั้น Leeuwenhoek จึงเป็นผู้ค้นพบจุลินทรีย์
หลุยส์ ปาสเตอร์เริ่มจัดการกับคำถามเช่น สัณฐานวิทยาของจุลินทรีย์ และพบว่าพวกมันไม่เพียงแต่มีโครงสร้างและรูปร่างที่แตกต่างกันเท่านั้น แต่ยังแตกต่างกันในด้านการเคลื่อนไหวและการสืบพันธุ์ด้วย เขาพบว่าจุลินทรีย์บางชนิดเป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ และบางชนิดกลับมีประโยชน์ เขายังค้นพบว่าจุลินทรีย์เช่นยีสต์สามารถนำไปสู่กระบวนการหมัก
สัณฐานวิทยาของสิ่งมีชีวิตทำให้นักวิทยาศาสตร์หลายคนสามารถคิดค้นวัคซีนต่างๆ เพื่อช่วยรับมือกับโรคร้ายแรงของมนุษย์ได้
การจำแนก
จุลินทรีย์ถือเป็นตัวแทนที่เล็กที่สุดที่อาศัยอยู่บนโลก ส่วนใหญ่มักเป็นเซลล์เดียวและสามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่ทรงพลังเท่านั้น
ขนาดรูปแบบชีวิตนี้วัดเป็นไมโครเมตรและนาโนเมตร มีพวกมันจำนวนมากในธรรมชาติ ดังนั้นพวกมันจึงมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในโครงสร้าง รูปแบบของการดำรงอยู่ และการเคลื่อนไหว
ตามการจำแนกประเภทที่ตั้งขึ้น จุลินทรีย์ถูกแบ่งออกเป็นเซลล์ที่ไม่ใช่เซลล์ มีเซลล์เดียว และหลายเซลล์ ในเวลาเดียวกัน พวกมันถูกแบ่งออกเป็นหมวดหมู่: เชื้อรา ยีสต์ ฟาจ แบคทีเรีย และไวรัส
เล็กน้อยเกี่ยวกับแบคทีเรีย
เมื่อศึกษาหัวข้อเช่นสัณฐานวิทยาของจุลินทรีย์ควรให้ความสนใจกับแบคทีเรียเป็นอย่างมาก ส่วนใหญ่มักเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว (แม้ว่าจะมีข้อยกเว้น) และมีขนาดค่อนข้างหลากหลาย บางตัวถึง 500 ไมครอน
มีแบคทีเรียหลายชนิดที่มีรูปร่างแตกต่างกัน เหล่านี้รวมถึงสิ่งมีชีวิตที่มีรูปร่างเป็นแท่งทรงกลมและซับซ้อน มาดูแต่ละประเภทกันดีกว่า
แบคทีเรียทรงกลมในยาเรียกว่า "ค็อกซี" ส่วนใหญ่มักจะมีรูปร่างกลมแม้ว่าบางครั้งจะพบจุลินทรีย์รูปไข่และถั่ว พวกเขาสามารถอยู่ได้ไม่เพียงแค่คนเดียว แต่ยังอยู่ในรูปแบบโซ่หรือเถาวัลย์
หลายคนส่งผลเสียต่อร่างกายมนุษย์ ตัวอย่างเช่น สเตรปโตค็อกคัสทำให้เกิดอาการแพ้ และสแตไฟโลคอคซีทำให้เกิดกระบวนการหนองและการอักเสบ
แบคทีเรียรูปแท่งถือได้ว่าเป็นแบคทีเรียที่พบได้บ่อยที่สุด ซึ่งรวมถึงจุลินทรีย์ที่นำไปสู่วัณโรค ไข้ไทฟอยด์ โรคบิด
ไม้บางชนิดก่อตัวเป็นสปอร์ภายใต้สภาวะแวดล้อมที่ย่ำแย่ แบคทีเรียดังกล่าวเรียกว่าบาซิลลัส
การก่อตัวของสปอร์เป็นกระบวนการที่น่าสนใจและซับซ้อนมาก เนื่องจากเซลล์ประเภทนี้แตกต่างจากบาซิลลัสทั่วไปอย่างมาก สปอร์แต่ละตัวมีเปลือกที่หนาแน่นและแข็งแรง ในขณะที่มีน้ำในปริมาณเล็กน้อย เซลล์ดังกล่าวไม่ต้องการสารอาหารเลย จะหยุดเคลื่อนที่และเพิ่มจำนวนขึ้น ในเวลาเดียวกัน สปอร์อาจอยู่ในสภาพที่เลวร้ายต่อชีวิต เช่น อุณหภูมิที่สูงหรือต่ำเกินไป แต่ทันทีที่สิ่งแวดล้อมเอื้ออำนวย พวกมันก็จะเริ่มกิจกรรมในชีวิตทันที
แบคทีเรียบิดเบี้ยวมักพบอยู่ในรูปแบบของลูกน้ำหรือวงกลม โดยปกติจุลินทรีย์ดังกล่าวทำให้เกิดโรคต่างๆ เช่น ซิฟิลิสและอหิวาตกโรค
แบคทีเรียจำนวนมากสามารถเคลื่อนที่ได้ และพวกมันทำด้วยแฟลกเจลลาที่มีรูปร่างและความยาวต่างกัน
แบคทีเรียขยายพันธุ์ตามหมวด กระบวนการนี้เร็วมาก (ทุกๆ สิบห้าถึงยี่สิบนาที) การสืบพันธุ์ที่เร็วที่สุดสามารถเห็นได้ในอาหารอาหารและสภาพแวดล้อมที่มีคุณค่าทางโภชนาการสูงอื่นๆ
ไวรัส
ไวรัสสามารถเกิดจากจุลินทรีย์กลุ่มพิเศษที่ไม่มีโครงสร้างเซลล์ รูปแบบชีวิตดังกล่าวมีขนาดเล็กมาก จึงสามารถเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเท่านั้น ไวรัสบางชนิดอาจประกอบด้วยโปรตีนและกรดนิวคลีอิกเท่านั้น
อย่างน้อยทุกคนในชีวิตต้องเผชิญกับโรคที่เกิดจากจุลินทรีย์เหล่านี้อย่างน้อยหนึ่งครั้ง ซึ่งรวมถึงไข้หวัดใหญ่ ตับอักเสบ โรคหัด และโรคอื่นๆ อีกมากมาย
เห็ด
จุลินทรีย์กลุ่มนี้พิเศษด้วย เห็ดไม่มีคลอโรฟิลล์และไม่สังเคราะห์สารอินทรีย์ พวกเขาต้องการอาหารสำเร็จรูป นั่นคือเหตุผลที่เห็ดมักพบในดินอุดมสมบูรณ์หรือผลิตภัณฑ์อาหาร
เห็ดมีวิธีการสืบพันธุ์ที่แตกต่างกันออกไป ซึ่งรวมถึงวิธีการที่ไม่อาศัยเพศและทางเพศเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิธีการทางพืชด้วย
ยีสต์
ยีสต์เป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ มีรูปร่างที่หลากหลาย มีทั้งชนิดกลมและวงรี รวมทั้งรูปแท่งและรูปพระจันทร์เสี้ยว
จุลินทรีย์ชนิดนี้ค่อนข้างแพร่หลาย สามารถพบได้ในพืช ในดิน และในอาหารที่เน่าเสีย บางชนิดสามารถเปลี่ยนน้ำตาลเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และเอทิลแอลกอฮอล์ได้ กระบวนการนี้เรียกว่าการหมัก เป็นที่ต้องการอย่างมากในอุตสาหกรรมอาหาร
สัณฐานวิทยาจุลินทรีย์: แบคทีเรีย
ควรพิจารณาว่าแบคทีเรียคือสิ่งมีชีวิตรูปแบบแรกที่ปรากฏบนโลกของเรา คุณสมบัติหลักของพวกเขาคือโครงสร้างของเซลล์ ซึ่งแตกต่างจากยูคาริโอต (เซลล์ที่มีนิวเคลียส) โปรคาริโอต (แบคทีเรีย) ไม่มีนิวเคลียส
จุลินทรีย์ดังกล่าวอาศัยอยู่ในทุกด้านของชีวิตและส่งผลโดยตรงต่อชีวิตมนุษย์เช่นกัน
นักวิทยาศาสตร์ยังจำแนกแบคทีเรียตามหลักประโยชน์ใช้สอย มีสายพันธุ์ที่เป็นประโยชน์และเป็นอันตราย สิ่งที่มีประโยชน์เกี่ยวข้องกับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ส่งผลดีต่อระบบย่อยอาหารของมนุษย์ และมักใช้ในอุตสาหกรรมเช่นกัน
การศึกษาลักษณะทางสัณฐานวิทยาของจุลินทรีย์ให้แนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับการดำรงอยู่ของจุลินทรีย์ และยังช่วยให้ค้นพบประโยชน์และโทษของจุลินทรีย์ได้ในบางสถานการณ์
เซลล์แบคทีเรียมาตรฐานประกอบด้วยส่วนประกอบต่อไปนี้:
- พลาสมาเมมเบรน. องค์ประกอบของเซลล์นี้ไม่ต่างจากเยื่อยูคาริโอต
- Mesosome เป็นส่วนประกอบพิเศษ โดยช่วยให้ติดสารพันธุกรรมเข้ากับเซลล์ได้
- นิวคลีโอไทด์. เป็นนิวเคลียสที่ก่อตัวไม่สมบูรณ์ ประกอบด้วยโครโมโซมทั้งหมด
- ไรโบโซมเป็นออร์แกเนลล์พิเศษที่มีเนื้อที่ประมาณสี่สิบเปอร์เซ็นต์ของพื้นที่เซลล์
นอกจากองค์ประกอบข้างต้นแล้ว เซลล์โปรคาริโอตยังรวมถึง: แคปซูล ผนังเซลล์ และเยื่อเมือก แบคทีเรียหลายชนิดสามารถเคลื่อนที่และยึดติดกับพื้นผิวได้อย่างอิสระ พวกเขาทำเช่นนี้ด้วยความช่วยเหลือของแฟลกเจลลาพิเศษและวิลลี่
สัณฐานวิทยาของจุลินทรีย์: จุลชีววิทยาของไวรัส เชื้อรา และยีสต์
ไวรัสเป็นสิ่งมีชีวิตพิเศษที่ไม่มีโครงสร้างเซลล์ แต่ละอนุภาคประกอบด้วยเปลือก เช่นเดียวกับแกนกลางของข้อมูล
แต่โครงสร้างของเซลล์เชื้อรานั้นซับซ้อนกว่าจุลินทรีย์อื่นๆ เซลล์ของพวกมันยังรวมถึงนิวเคลียสและแวคิวโอลด้วย ในโครงสร้างจะคล้ายกับพืชมาก แต่มีรูปร่างต่างกัน มีลักษณะเป็นเส้นยาวและแตกแขนงเรียกว่า hyphae โดยปกติเส้นใยดังกล่าวจะสร้างเส้นใยไมซีเลียม
เซลล์ยีสต์ประกอบด้วยองค์ประกอบทั้งหมดของยูคาริโอต แต่นอกเหนือจากนี้ พวกมันยังมีส่วนประกอบอื่นๆ ด้วย เอกลักษณ์ของพวกมันอยู่ที่คุณสมบัติทั้งของสัตว์และพืช
กระบวนการแลกเปลี่ยน
สัณฐานวิทยาและสรีรวิทยาของจุลินทรีย์ช่วยให้คุณเข้าใจช่วงสำคัญของชีวิต แบคทีเรียก็เหมือนกับสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนมากขึ้น สังเคราะห์ไขมัน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรต แต่ในขณะเดียวกัน กระบวนการที่เกิดขึ้นในเซลล์ก็ต่างกัน
นักวิทยาศาสตร์แยกแยะยูคาริโอตสองประเภท: autotrophs และ heterotrophs
ประเภทแรกสามารถสังเคราะห์สารอินทรีย์จากสารประกอบอนินทรีย์ ในขณะที่ประเภทที่สองสร้างกระบวนการแปรรูปของส่วนประกอบอินทรีย์
จุลินทรีย์ที่เป็นกาฝากส่วนใหญ่เป็นเฮเทอโรโทรฟ พวกมันกินแต่ของที่มีประโยชน์สารเข้าสู่ร่างกายเจ้าบ้าน
มีแซโพรไฟต์ด้วย พวกมันกินสารสังเคราะห์จากสิ่งมีชีวิตที่ตายแล้ว
สัณฐานวิทยาของโครงสร้างของจุลินทรีย์เป็นองค์ประกอบที่ค่อนข้างสำคัญในการศึกษาชีวิตของแบคทีเรีย อย่างไรก็ตาม นอกจากโครงสร้างของเซลล์แล้ว ยังควรพิจารณาประเภทของการเผาผลาญอีกด้วย ประเภทของโครงสร้างได้รับการกล่าวถึงข้างต้น มีการแลกเปลี่ยนพลังงานด้วย
นักวิทยาศาสตร์ระบุประเภทการผลิตพลังงานต่อไปนี้:
- การสังเคราะห์แสง. ขั้นตอนนี้สามารถทำได้โดยมีหรือไม่มีออกซิเจน
- การหมัก. ปฏิกิริยาที่มีพลังนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการแยกออกจากโมเลกุลที่ถ่ายโอนกรดฟอสฟอริกไปยัง ADP
- ลมหายใจ. จุลินทรีย์สามารถหายใจได้ไม่เพียงแค่ด้วยออกซิเจนเท่านั้น แต่ยังสามารถหายใจได้ด้วยสารประกอบอินทรีย์และแร่ธาตุ
การโอนข้อมูลพันธุกรรม
มีหลายวิธีในการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมโดยโปรคาริโอต (ลักษณะทางสัณฐานวิทยาและการจัดระบบของจุลินทรีย์ได้อธิบายไว้ในบทความนี้ด้วย) มาดูกันดีกว่า:
- conjugation เป็นวิธีการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมจากจุลินทรีย์หนึ่งไปยังอีกจุลินทรีย์โดยการสัมผัสโดยตรงเท่านั้น
- transformation - ประเภทของการถ่ายโอนระหว่างที่ผู้บริจาคแบ่งปันข้อมูลกับผู้รับ
- การแปลงเป็นวิธีการโอนโดยตรงของสารพันธุกรรมโดยใช้ฟาจ
วิธีการการศึกษาสัณฐานวิทยาของจุลินทรีย์
เพื่อการศึกษาโครงสร้างของโปรคาริโอตที่แม่นยำที่สุด จะใช้วิธีการต่างๆ เช่น กล้องจุลทรรศน์และการย้อมสี
วิธีกล้องจุลทรรศน์เพื่อศึกษาสัณฐานวิทยาของจุลินทรีย์จะดำเนินการโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและแสง ผู้เชี่ยวชาญได้พัฒนาวิธีการต่างๆ เพื่อผลลัพธ์ที่แม่นยำที่สุด
วิธีการวิจัยทางสัณฐานวิทยาอนุญาตให้ใช้กล้องจุลทรรศน์เพื่อตรวจสอบโครงสร้างของเซลล์ ตลอดจนความคล่องตัวและความสามารถในการสืบพันธุ์
วิธีการทางสรีรวิทยาช่วยให้คุณพิจารณาปฏิกิริยาของจุลินทรีย์ต่อสิ่งเร้าต่างๆ รวมทั้งความสามารถในการปรับตัวเข้ากับสภาวะต่างๆ
ด้วยความช่วยเหลือของวิธีการเพาะเลี้ยง เป็นไปได้ที่จะทำการศึกษาจุลินทรีย์ในอาหารที่มีสารอาหาร เทคนิคนี้ช่วยให้คุณระบุความสามารถในการเติบโตและขยายพันธุ์
สัณฐานวิทยาของจุลินทรีย์ (จุลชีววิทยา) เป็นวิทยาศาสตร์ที่สำคัญมากที่ศึกษาแบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียวอื่นๆ อย่าคิดว่าแบคทีเรียก่อให้เกิดอันตรายต่อธรรมชาติและร่างกายมนุษย์เท่านั้น นี้อยู่ไกลจากความจริง หากไม่มีพวกเขา ชีวิตบนดาวเคราะห์โลกคงเป็นไปไม่ได้