สัณฐานวิทยาและการจัดเรียงตัวของแบคทีเรีย

สัณฐานวิทยาและการจัดเรียงตัวของแบคทีเรียอธิบายถึงรูปร่างของเซลล์แบคทีเรียแต่ละเซลล์ ซึ่งโดยทั่วไปมักเป็นทรงกลม (cocci) ทรงแท่ง (bacilli) และทรงเกลียว (spirilla และ spirochetes) รวมถึงการรวมกลุ่มที่เป็นลักษณะเฉพาะ (คู่, สายโซ่, กลุ่มก้อน) ซึ่งเกิดจากการแบ่งเซลล์และการคงอยู่ร่วมกัน คุณลักษณะเหล่านี้เป็นหนึ่งในคำอธิบายที่เก่าแก่ที่สุดของแบคทีเรียและยังคงเป็นส่วนพื้นฐานของการบรรยายด้วยกล้องจุลทรรศน์

Definition

สัณฐานวิทยาและการจัดเรียงตัวของแบคทีเรียคือการอธิบายขนาดและรูปแบบทางเรขาคณิตของเซลล์แบคทีเรีย (เช่น cocci, bacilli และรูปแบบเกลียว) และรูปแบบเชิงพื้นที่ที่เซลล์รวมตัวกันหลังจากการแบ่งเซลล์

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงรูปร่างเซลล์หลักและการจัดเรียงตัวที่มีชื่อ บทบาทของผนังเซลล์และโครงร่างเซลล์ในการสร้างและรักษารูปร่าง และการใช้สัณฐานวิทยาเป็นลักษณะเชิงพรรณนาและเป็นส่วนหนึ่งของการวินิจฉัย โดยไม่ครอบคลุมถึงขั้นตอนการย้อมสี (ซึ่งเป็นหัวข้อที่เกี่ยวข้อง) หรือการจำแนกชั้นที่สูงกว่านอกเหนือจากสัณฐานวิทยา

Core questions

• รูปร่างและการจัดเรียงตัวหลักของเซลล์แบคทีเรียมีอะไรบ้าง?
• ผนังเซลล์และโครงร่างเซลล์สร้างและรักษารูปร่างของเซลล์ได้อย่างไร?
• สัณฐานวิทยามีประโยชน์เพียงใดในการอธิบายและจัดกลุ่มแบคทีเรีย?

Key concepts

• Cocci, bacilli และรูปแบบเกลียว
• การจัดเรียงตัว: diplo-, strepto-, staphylo-, tetrads, sarcinae
• ระนาบการแบ่งเซลล์และการยึดเกาะของเซลล์
• การควบคุมรูปร่างโดยโครงร่างเซลล์ (MreB, FtsZ)
• Pleomorphism
• สัณฐานวิทยาในฐานะลักษณะเชิงพรรณนา

Mechanisms

รูปร่างของเซลล์ส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยเรขาคณิตของการสังเคราะห์ peptidoglycan ซึ่งถูกควบคุมโดยโปรตีนโครงร่างเซลล์: MreB ที่คล้ายแอคตินจัดระเบียบการสังเคราะห์ผนังด้านข้างที่เกี่ยวข้องกับรูปร่างแท่ง ในขณะที่ FtsZ ที่คล้ายทูบูลินสร้างวงแหวนแบ่งเซลล์ การจัดเรียงตัวที่เป็นลักษณะเฉพาะเกิดขึ้นจากการวางแนวของระนาบการแบ่งเซลล์ที่ต่อเนื่องกัน และจากการที่เซลล์ลูกสาวแยกตัวออกจากกันหรือยังคงติดกัน ทำให้เกิดเป็นคู่, สายโซ่, สี่เซลล์, กลุ่มก้อน หรือกลุ่มคล้ายพวงองุ่น แบคทีเรียบางชนิดมีลักษณะ pleomorphic คือมีรูปร่างที่แตกต่างกันไปตามสภาพการเจริญเติบโต แม้ว่ารูปร่างจะเป็นลักษณะที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมและได้รับการอนุรักษ์อย่างกว้างขวาง แต่ก็เป็นลักษณะที่ค่อนข้างหยาบและไม่ได้กำหนดเอกลักษณ์ด้วยตัวมันเอง

Clinical relevance

รูปร่างและการจัดเรียงตัวของเซลล์ ร่วมกับการย้อมแกรม ให้คำศัพท์เชิงพรรณนาเบื้องต้นที่ใช้กับสิ่งมีชีวิตที่เห็นจากการตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์ของตัวอย่างทางคลินิก และช่วยจัดกลุ่มเชื้อที่แยกได้ออกเป็นหมวดหมู่ทางสัณฐานวิทยาอย่างกว้างๆ ข้อมูลนี้เป็นเอกสารอ้างอิงเชิงพรรณนาและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจในการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

Evidence & guidelines

สัณฐานวิทยาเชิงพรรณนาของแบคทีเรียได้รับการจัดตั้งขึ้นในตำรามาตรฐาน และพื้นฐานระดับโมเลกุลของการสร้างและรักษารูปร่างของเซลล์มาจากบทความทบทวนและงานวิจัยเบื้องต้นเกี่ยวกับโครงร่างเซลล์ของแบคทีเรียและการสังเคราะห์ผนังเซลล์

History

รูปร่างและการจัดเรียงตัวเป็นหนึ่งในคุณลักษณะแรกๆ ที่ใช้ในการอธิบายแบคทีเรียเมื่อกล้องจุลทรรศน์ทำให้เซลล์เดี่ยวสามารถมองเห็นได้ และเป็นพื้นฐานสำคัญของจุลชีววิทยาเชิงพรรณนาในศตวรรษที่สิบเก้า งานวิจัยในภายหลังได้เชื่อมโยงรูปแบบเหล่านี้เข้ากับกลไกของผนังเซลล์และโครงร่างเซลล์ที่อยู่เบื้องหลัง ซึ่งอธิบายว่ารูปร่างถูกสร้างขึ้นมาได้อย่างไร แทนที่จะเป็นเพียงการจัดหมวดหมู่

Key figures

• Kevin D. Young
• Christine Jacobs-Wagner
• Petra Anne Levin

Seminal works

• young-2006
• cabeen-2005

Frequently asked questions

รูปร่างหลักของแบคทีเรียมีอะไรบ้าง?

รูปร่างหลักคือทรงกลม (cocci), ทรงแท่ง (bacilli) และรูปแบบโค้งหรืองอเป็นเกลียว (vibrios, spirilla และ spirochetes) โดยแบคทีเรียบางชนิดมีลักษณะ pleomorphic

ทำไมแบคทีเรียบางชนิดจึงรวมตัวกันเป็นสายโซ่หรือกลุ่มก้อน?

การจัดเรียงตัวขึ้นอยู่กับระนาบที่เซลล์แบ่งตัวและว่าเซลล์ลูกสาวจะแยกตัวออกจากกันหรือไม่ ตัวอย่างเช่น การแบ่งตัวในระนาบเดียวโดยที่เซลล์ยังคงติดกันจะทำให้เกิดสายโซ่ ในขณะที่การแบ่งตัวในหลายระนาบจะทำให้เกิดกลุ่มก้อน