 |
||||||||||||||||||
|
อาณาจักรมอเนอรา
สิ่งมีชีวิตในอาณาจักรมอเนอรา (Kingdom Monera) หรือเรียกว่าแบคทีเรีย แบคทีเรียที่รู้จัก และสามารถจำแนกได้มีประมาณ 5,000 สปีชีส์ นักวิทยาศาสตร์ได้ประมาณว่าน่าจะมีจำนวนมากถึง 4 ล้านสปีชีส์ แบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่มีขนาดเล็กประมาณ 1-5 ไมโครเมตร การจะมองเห็น ตัวแบคทีเรียนั้น ต้องใช้กล้องจุลทรรศน์ที่มีกำลังขยายสูงอย่างน้อย 400 ถึง 1,000 เท่า ลักษณะสำคัญของแบคทีเรีย
แบคทีเรีย ซึ่งเป็นกลุ่มสิ่งมีชีวิตกลุ่ม แรก ๆ ที่มีวิวัฒนาการจนสามารถเจริญ เติบโตได้ในทุกสภาพ แวดล้อม ไม่ว่าจะเป็นสภาพป่า ที่อุดมสมบูรณ์ ในบริเวณที่หนาวเย็นแบบขั้วโลก ในบริเวณที่ร้อนจัด เช่น ทะเลทราย หรือแหล่งน้ำพุร้อน ตลอดจนในลำคลอง หนอง บึง และในทุก บริเวณของบ้าน หรือแม้แต่ในอากาศรอบตัวเรา ถ้าทดลอง นำจานใส่อาหารสำหรับเลี้ยง
2. ลักษณะทางสัณฐานวิทยา เซลล์ของสิ่งมีชีวิตในอาณาจักรมอเนอรา มีลักษณะเป็นเซลล์โพรคาริโอต คือไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียส โดยสารพันธุกรรมหรือดีเอ็นเอ ซึ่งมีลักษณะเป็นวงแหวนอยู่รวมกันเป็นกลุ่มอยู่ภายในไซโทรพลาสซึม (cytoplasm) เรียก นิวคลีออยด์ (nucleoid) ไม่มีระบบออร์กาเนลล์ที่มีเยื่อหุ้ม แต่พบไรโบโซม (ribosome) ชนิด 70S นอกจากนั้นยังอาจพบดีเอ็นเอ ที่มีลักษณะเป็นวงแหวนขนาดเล็ก เรียก พลาสมิด (plasmid) ซึ่งสามารถจำลองตัวเองได้เช่นเดียวกันกับโครโมโซมปกติ และถ่ายทอดไปยังเซลล์ของแบคทีเรียอื่นได้ เซลล์โพรคาริโอตจำนวนมากยังอาจสร้างสิ่งปกคลุมเซลล์ที่เรียกว่า แคปซูล (capsule) ซึ่งเป็นสารประกอบพอลีแซคคาไรด์ (polysaccharide) ที่มีความเหนียว และโปรตีนหุ้มล้อมรอบผนังเซลล์อีกชั้นหนึ่งแคปซูลนี้ช่วยให้เซลล์ของแบคทีเรียทนทานต่อการทำลายของระบบภูมิคุ้มกันในร่างกายของมนุษย์และสัตว์ รวมทั้งยังช่วยให้เซลล์แบคทีเรียยึดเกาะอยู่รวมกันเป็นกลุ่มได้ นอกจากนั้นเซลล์โพรคาริโอตบางชนิด อาจจะมีรยางค์ยื่นออกภายนอกเซลล์ โดยไม่มีเยื่อหุ้มท่อกลวงและทำหน้าที่ยึดจับตัวเองเข้ากับสิ่งต่าง ๆ หรือยึดระหว่างเซลล์ของแบคทีเรียด้วยกัน หากท่อนี้มีลักษณะเป็นท่อสั้น ๆ จำนวนมากเกิดขึ้นรอบ ๆ เซลล์เรียก พิลไล (pili) ถ้ามีขนาดสั้นกว่าพิลไล เรียกว่า ฟิมบรี (fimbriae) นอกจากนี้ยังมีเส้นที่เกิดจากมัดของไมโครทูบูล (microtubules) ที่ค่อนข้างยาวแต่มีจำนวนไม่มาก เรียก แฟลเจลลา (flagella) หรือหนวด ช่วยในการเคลื่อนไหวของโพรคาริโอตเซลล์เดียว
เซลล์แบคทีเรียที่พบโดยทั่วไปมีรูปร่าง 3 แบบ คือ รูปทรงกลมหรือคอคคัส (coccus) รูปแท่ง หรือบาซิลลัส (bacillus) และรูปเกลียวหรือสไปริลลัม (spirillum) โดยเซลล์อาจพบอยู่เป็นเซลล์เดี่ยว หรือเกาะอยู่รวมกันเป็นกลุ่ม หรือคล้ายเป็นเส้นสายโดยลักษณะการเกาะกลุ่มของแบคทีเรียที่มีความเฉพาะอาจนำเรียกชื่อของแบคทีเรียได้แตกต่างกัน เช่นหากแบคทีเรียที่มีรูปทรงกลม มาเกาะกลุ่มกันสองเซลล์ก็จะเรียกว่า ไดโพลคอกไค (Diplococci)เป็นต้น เซลล์แบคทีเรียเป็นเซลล์ที่มีผนังเซลล์เป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่ทำหน้าที่ให้เซลล์คงรูป ให้ความแข็งแรงและป้องกันอันตรายที่จะเกิดขึ้น องค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญของผนังเซลล์เป็นสารกลุ่มที่เรียกว่า เพปทิโดไกลแคน (peptidoglycan) เป็นโพลีเมอร์ของน้ำตาล 2 ชนิด คือ NAG (N-acetyl-D-glucosamine)-NAM (N-acetyl-D-muramic acid) ต่อกันด้วยพันธะ β-(1, 4)-glycosidic bond ต่อสลับกันไประหว่างแถวจะถูกเชื่อมด้วยกรดอะมิโน อย่างไรก็ตามมีแบคทีเรียกลุ่มหนึ่งคือ ไมโคพลาสมา (Mycoplasma) เป็นแบคทีเรียที่ไม่พบโครงสร้างของผนังเซลล์เหมือนแบคทีเรียกลุ่มอื่นๆ
ภาพที่ 5 แสดงโครงสร้างของเพปทิโดไกลแคน
ภาพที่ 6 ไมโคพลาสมา (ก) โครงสร้างของไมโคพลาสมา (ข) ภาพถ่ายจากกล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอนแบบส่องกราด (SEM) ของไมโคพลาสมาบนเซลล์สร้างเส้นใย (fibroblast) ของคน (ที่มา: จาก http://www. tutorvista.com )
3. การจัดจำแนกแบคทีเรีย ซึ่งหากพิจารณาถึงโครงสร้างผนังเซลล์แบคทีเรีย อาจจำแนกแบคทีเรียตามลักษณะผนังเซลล์ได้เป็น 2 กลุ่ม คือ แบคทีเรียแกรมบวก ( Gram positive bacteria) และแบคทีเรียแกรมลบ (Gram negative bacteria)โดยอาศัยเทคนิคการย้อมสีของผนังเซลล์ของแบคทีเรียที่เรียกว่า การย้อมสีแบบแกรม (gram stain) ซึ่งคิดค้นโดยนักวิทยาศาสตร์ชื่อ แฮนส์ เครสตีแยน กรัม(Hans Christian Gram) ซึ่งเทคนิคของแกรมนี้สามารถจำแนกแบคทีเรียได้เป็นสองกลุ่มดังกล่าวตามความแตกต่างขององค์ประกอบทางเคมีของผนังเซลล์ แบคทีเรียที่พบในธรรมชาติมีโครงสร้างผนังเซลล์ที่แตกต่างกัน คือ ผนังเซลล์ของแบคทีเรีย แกรมบวกนั้น ประกอบขึ้นจากชั้นของเพปทิโดไกลแคนที่มีความหนามาก แต่ผนังเซลล์ของแบคทีเรีย แกรมลบจะมีความซับซ้อนกว่า คือ ผนังเซลล์จะแบ่งออกเป็น 2 ชั้น ชั้นแรกที่อยู่ชิดกับเยื่อหุ้มเซลล์เป็นชั้นของเพปทิโดไกลแคนที่บางมาก และผนังเซลล์ชั้นนอกถัดจากชั้นเพปทิโดไกลแคนออกมาเป็นเยื่อหุ้มชั้นนอก (outer membrane) มีลักษณะคล้ายเยื่อหุ้มเซลล์ แต่จะมีสารประกอบกลุ่มลิโพโพลีแซคคาไรด์(lipopolysaccharide) และโปรตีนแทรกอยู่ หลังการย้อมสีแบบแกรม แบคทีเรียแกรมบวกจะย้อมติดสีม่วงน้ำเงินของสีย้อมคริสตัลไวโอเลต (crystal violet) แต่แบคทีเรียแกรมลบจะติดสีแดงของสีย้อมซาฟรานิน (safranin) ซึ่งหลักการย้อมสีแบบแกรมนี้เป็นประโยชน์อย่างมากในทางการแพทย์ เพราะเป็นวิธีที่ใช้ในการระบุกลุ่มหรือชนิดของแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคได้
ภาพที่ 7 เซลล์แบคทีเรียที่ผ่านการย้อมสีแบบแกรม (ก) แบคทีเรียแกรมบวกย้อมติดสีม่วงน้ำเงินของคริสตัลไวโอเลต (ข) แบคทีเรียแกรมลบย้อมติดสีแดงของซาฟรานิน
ภาพที่ 8 ผนังเซลล์แบคทีเรีย (ก) ไดอะแกรมโครงสร้างผนังเซลล์ (ข) ภาพจำลองโครงสร้างผนังเซลล์
การดำรงชีวิตของแบคทีเรีย
แหล่งพลังงาน (Energy source) พืชสีเขียวต้องการแหล่งพลังงานจากดวงอาทิตย์ เรียกว่า โฟโตโทรป (Phototroph) สัตว์ได้พลังงานจากกระบวนการออกซิเดชันของสารเคมี เรียกว่า เคโมโทรป (Chemotroph) แบคทีเรียก็สามารถได้พลังงานจากแหล่งดังกล่าวด้วย แหล่งคาร์บอน (Carbon source) แหล่งคาร์บอนอาจอยู่ในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์หรือในรูปของสารอินทรีย์ พืชและแบคทีเรียหลายชนิดสามารถใช้คาร์บอนไดออกไซด์ และเปลี่ยนเป็นคาร์โบไฮเดรต กลุ่มนี้เรียกว่า ออโตโทรป (Autotroph) ถ้าได้พลังงานจากแสงด้วยเรียกว่า โฟโตออโตโทรป (Photoautotroph) ถ้าได้พลังงานจากกระบวนการออกซิเดชันสารเคมี เรียกสิ่งมีชีวิตนั้นว่า คีโมออโตโทรป (Chemoautotroph) แบคทีเรียอื่นๆ มีความต้องการสารอาหารคล้ายสัตว์คือต้องการในรูปของสารอินทรีย์ จึงเรียกว่าพวกเฮเทอโรโทรป (Heterotroph) แหล่งของอิเล็คตรอน (Electron source) สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการแหล่งของอิเล็คตรอน เพื่อใช้ในกระบวนการเมแทบอลิซึม บางพวกสามารถใช้สารอนินทรีย์เป็นแหล่งอิเล็คตรอน จึงเรียกว่า ลิโธโทรป (Lithotroph) ซึ่งอาจมีทั้งโฟโตลิโธโทรป (Photolithotroph) และ เคโมลิโธโทรป (Chemolithotroph) ส่วนพวกที่สามารถใช้สารอินทรีย์เป็นตัวให้อิเล็คตรอนเรียกว่า ออร์แกโนโทรป (Organotroph) ซึ่งมีทั้งพวกเคโมออร์แกโนโทรป (Chemoorganotroph) และ โฟโตออร์แกโนโทรป (Photoorganotroph)
การแบ่งประเภทแบคทีเรียตามความต้องการสารอาหาร 1.โฟโตลิโธโทรป (Photolithotroph) เป็นแบคทีเรียที่ได้พลังงานจากแสงสว่างโดยอาศัยคลอโรฟิลล์พิเศษ และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นแหล่งคาร์บอน ใช้สารอนินทรีย์เป็นตัวให้อิเล็คตรอน ได้แก่ เพอเพิลซัลเฟอร์แบคทีเรีย (purple sulfur bacteria) และ กรีนซัลเฟอร์แบคทีเรีย (green sulfur bacteria) 2. โฟโตออร์แกโนโทรป (Photoorganotroph) เป็นแบคทีเรียที่ได้พลังงานจากแสง เป็นแหล่งคาร์บอนจากสารอินทรีย์ และใช้สารอินทรีย์เป็นแหล่งให้อิเล็คตรอน เช่น แอลกอฮอล์กรดไขมัน ได้แก่ เพอเพิลนอนซัลเฟอร์แบคทีเรีย (Purple non sulfur bacteria) 3. เคโมลิโธโทรป (Chemolithotroph) เป็นแบคทีเรียที่ได้พลังงานจากการออกซิเดชันของสารเคมี แหล่งของคาร์บอน และอิเล็คตรอน ได้จากสารอนินทรีย์ ได้แก่ ซัลเฟอร์แบคทีเรีย (sulfur bacteria) ไอรอน (iron bacteria) ไฮโดรเจนแบคทีเรีย (hydrogen bacteria) 4. เคโมออร์แกโนโทรป (Chemoorganotroph) เป็นแบคทีเรียที่ได้พลังงานจากการออกซิเดชันของสารเคมี แหล่งของคาร์บอนและอิเล็คตรอนได้จากสารอินทรีย์ ได้แก่ แบคทีเรียส่วนใหญ่ทั่วไป พวกโฟโตลิโธโทรปและเคโมลิโธโทรป อาจจัดรวมเป็นพวกออโตโทรปเพราะเป็นพวกที่สังเคราะห์อาหารได้เอง จากแหล่งคาร์บอนอนินทรีย์ ส่วนพวกโฟโตออร์แกโนโทรป และเคโมออร์แกโนโทรป อาจจัดรวมเป็นพวกเฮเทอโรโทรป เพราะไม่สามารถสังเคราะห์อาหารเองได้ ต้องอาศัยสารอินทรีย์จากสิ่งมีชีวิต ส่วนพลังงานอาจได้จาก แสงสว่างหรือปฏิกิริยาเคมี
|
|||||||||||||||||
รวบรวมเรียบเรียงโดย ครูนันทนา สำเภา โรงเรียนปทุมราชวงศา |
||||||||||||||||||
