تركيب البكتيريا وتصنيفها
تركيب البكتيريا وتصنيفها هو مجال علم البكتيريا الذي يصف كيفية بناء الخلايا البكتيرية وكيفية تنظيم التنوع الهائل للبكتيريا في نظام متماسك من الأسماء والعلاقات. يجمع هذا المجال بين سيتولوجيا الخلية بدائية النواة، وغلافها وشكلها، وبين المبادئ التي يتم بموجبها تحديد الأنواع وترتيبها في تصنيف تطوري.
Definition
يشمل تركيب البكتيريا وتصنيفها وصف التشريح الخلوي بدائي النواة والترتيب المنهجي للبكتيريا في تصنيفات بناءً على الأدلة النمطية والكيميائية التصنيفية والجينية.
Scope
يوجه هذا المجال القارئ إلى مخطط الخلية بدائية النواة، وكيمياء وبنية جدار الخلية وغلافها، ومورفولوجيا وترتيب الخلايا البكتيرية، والمبادئ متعددة الأوجه والقائمة على الجينوم لتصنيف البكتيريا، وطرق الصبغ التفريقي (خاصة صبغة جرام) التي تربط التركيب بالتعرف المخبري. إنه نظرة عامة مرجعية؛ وتتناول مواضيعه الفرعية الأساسيات التفصيلية.
Sub-topics
Core questions
- ما هي السمات الهيكلية التي تميز الخلية بدائية النواة عن الخلية حقيقية النواة؟
- كيف تكمن كيمياء غلاف الخلية وراء التمييز بين إيجابية الجرام وسالبة الجرام؟
- على أي أساس يتم تعريف وتسمية الأنواع البكتيرية والتصنيفات الأعلى؟
Key concepts
- مخطط الخلية بدائية النواة
- غلاف الخلية والببتيدوغليكان
- أنواع جدار الخلية إيجابية الجرام وسالبة الجرام
- مورفولوجيا الخلية وترتيبها
- التصنيف متعدد الأوجه
- تحديد الأنواع القائم على الجينوم
- الصبغ التفريقي
Key theories
- نظام التصنيف التطوري ثلاثي المجالات
- مقارنة تسلسلات الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي للوحدات الفرعية الصغيرة تحل الحياة الخلوية إلى ثلاثة مجالات، البكتيريا (Bacteria)، والعتائق (Archaea)، وحقيقيات النوى (Eucarya)، مما يؤسس التطور الجزيئي بدلاً من المورفولوجيا كأساس للتصنيف البكتيري الطبيعي.
Mechanisms
تتشارك الخلايا البكتيرية في بنية مشتركة، وهي منطقة نووية (nucleoid) بدون نواة محاطة بغشاء، وسيتوبلازم يحتوي على ريبوسومات 70S، وغشاء بلازمي، وفي معظم الأنواع جدار يحتوي على الببتيدوغليكان (peptidoglycan)، ومع ذلك تختلف في كيمياء الغلاف وشكلها بطرق ذات أهمية وظيفية وتشخيصية. يحدد سمك وتنظيم طبقة الببتيدوغليكان ووجود أو عدم وجود غشاء خارجي أنواع الغلاف إيجابية الجرام وسالبة الجرام ويفسر احتفاظ أو فقدان مركب الكريستال البنفسجي أثناء صبغ جرام. يترجم التصنيف هذا التنوع الهيكلي والجيني إلى تسلسل هرمي: يجمع علم التصنيف البكتيري الحديث بين الخصائص النمطية والكيميائية التصنيفية مع بيانات التسلسل والجينوم الكامل في تصنيف متعدد الأوجه، ذي أساس تطوري.
Clinical relevance
تعد استجابة جرام وشكل الخلية وترتيبها من بين الملاحظات الأولى التي تُجرى على العينات السريرية وتحدد كيفية وصف المختبرات وتجميعها للعزلات، بينما تكمن بنية الغلاف وراء العديد من الاختلافات الجوهرية في الحساسية بين الكائنات إيجابية الجرام وسالبة الجرام. يشرح هذا المجال المفردات الهيكلية والتصنيفية المستخدمة في علم الأحياء الدقيقة التشخيصي؛ وهو مادة مرجعية وصفية وليست أساسًا لقرارات التشخيص أو العلاج الفردية.
Evidence & guidelines
يعتمد الإطار التطوري على مقارنات الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي (ribosomal RNA) والجينوم الكامل، وقد تقاربت تحديد الأنواع على المعايير القائمة على الجينوم، بينما تستمد القواعد الرسمية لاقتراح وتوفيق التصنيفات من اللجان الدولية المعنية بعلم تصنيف البكتيريا. تقوم الكتب المدرسية القياسية لعلم الأحياء الدقيقة بتجميع الشرح الهيكلي.
History
صنف علم البكتيريا المبكر الكائنات الحية حسب الشكل وسلوك الصبغ والفسيولوجيا. قدم إدخال صبغة جرام في ثمانينيات القرن التاسع عشر انقسامًا هيكليًا نظم الكثير من علم البكتيريا الطبية، بينما حول أواخر القرن العشرين أساس التصنيف من المورفولوجيا إلى التطور الجزيئي، وبلغ ذروته في نظام المجالات الثلاثة، ومؤخرًا في التصنيفات القائمة على الجينوم.
Debates
- ما هي الأدلة التي يجب أن تحدد النوع البكتيري؟
- انتقل علم تصنيف البكتيريا من تهجين الحمض النووي (DNA-DNA hybridization) والمعايير النمطية متعددة الأوجه نحو المقاييس الجينومية الكاملة، ولا يزال الوزن النسبي المعطى للنمط الظاهري مقابل تسلسل الجينوم في تحديد الأنواع قيد المناقشة.
Key figures
- Carl Woese
- Hans Christian Gram
- Thomas Silhavy
Related topics
Seminal works
- woese-1990
- wayne-1987
- silhavy-2010
Frequently asked questions
- لماذا تُصنف البكتيريا حسب غلاف خليتها؟
- تحدد كيمياء الغلاف، وخاصة كمية الببتيدوغليكان ووجود غشاء خارجي، أنواع إيجابية الجرام وسالبة الجرام وترتبط بالعديد من الاختلافات الهيكلية والفسيولوجية، لذلك لطالما كانت سمة تنظيمية عملية إلى جانب التطور الجزيئي.
- هل يعتمد تصنيف البكتيريا على المظهر أم على الوراثة؟
- علم تصنيف البكتيريا الحديث متعدد الأوجه وتطوري: يظل الشكل والصبغ واصفين مفيدين، لكن التصنيف الأساسي يستند إلى مقارنات تسلسل الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي والجينوم الكامل.