โครงสร้างและการจำแนกแบคทีเรีย
โครงสร้างและการจำแนกแบคทีเรียเป็นสาขาหนึ่งของแบคทีเรียวิทยาที่อธิบายว่าเซลล์แบคทีเรียสร้างขึ้นอย่างไร และความหลากหลายอันมหาศาลของแบคทีเรียถูกจัดระบบเป็นระบบชื่อและความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกันได้อย่างไร โดยรวมเอาเซลล์วิทยาของเซลล์โปรคาริโอต เปลือกหุ้มและรูปร่างของมัน เข้ากับหลักการที่ใช้ในการกำหนดขอบเขตของสปีชีส์และจัดเรียงเป็นอนุกรมวิธานเชิงวิวัฒนาการชาติพันธุ์
Definition
โครงสร้างและการจำแนกแบคทีเรียครอบคลุมถึงการอธิบายกายวิภาคของเซลล์โปรคาริโอตและการจัดเรียงแบคทีเรียอย่างเป็นระบบเป็นอนุกรมวิธานบนพื้นฐานของหลักฐานฟีโนไทป์ เคมีอนุกรมวิธาน และจีโนม
Scope
สาขาความรู้นี้จะนำผู้อ่านไปสู่แผนผังเซลล์โปรคาริโอต เคมีและสถาปัตยกรรมของผนังเซลล์และเปลือกหุ้ม สัณฐานวิทยาและการจัดเรียงตัวของเซลล์แบคทีเรีย หลักการจำแนกแบคทีเรียแบบหลายเฟสและอิงตามจีโนม และวิธีการย้อมสีที่แตกต่างกัน (โดยเฉพาะการย้อมแกรม) ที่เชื่อมโยงโครงสร้างกับการระบุตัวตนในห้องปฏิบัติการ นี่คือภาพรวมอ้างอิง; หัวข้อลูกจะนำเสนอสาระสำคัญโดยละเอียด
Sub-topics
Core questions
- ลักษณะโครงสร้างใดที่ทำให้เซลล์โปรคาริโอตแตกต่างจากเซลล์ยูคาริโอต?
- เคมีของเปลือกหุ้มเซลล์เป็นพื้นฐานของความแตกต่างระหว่างแกรมบวกและแกรมลบได้อย่างไร?
- หลักฐานใดที่ใช้ในการกำหนดและตั้งชื่อสปีชีส์แบคทีเรียและอนุกรมวิธานที่สูงกว่า?
Key concepts
- แผนผังเซลล์โปรคาริโอต
- เปลือกหุ้มเซลล์และเพปทิโดไกลแคน
- ประเภทผนังเซลล์แกรมบวกและแกรมลบ
- สัณฐานวิทยาและการจัดเรียงตัวของเซลล์
- อนุกรมวิธานแบบหลายเฟส
- การกำหนดขอบเขตสปีชีส์โดยอิงตามจีโนม
- การย้อมสีที่แตกต่างกัน
Key theories
- ระบบวิวัฒนาการชาติพันธุ์สามโดเมน
- การเปรียบเทียบลำดับ ribosomal RNA หน่วยย่อยขนาดเล็กแบ่งสิ่งมีชีวิตเซลล์ออกเป็นสามโดเมน ได้แก่ แบคทีเรีย อาร์เคีย และยูคาริโอตา ซึ่งเป็นการสร้าง phylogeny ระดับโมเลกุลแทนที่จะเป็นสัณฐานวิทยาเป็นพื้นฐานของการจำแนกแบคทีเรียตามธรรมชาติ
Mechanisms
เซลล์แบคทีเรียมีโครงสร้างร่วมกันคือ นิวคลีออยด์ที่ไม่มีนิวเคลียสที่มีเยื่อหุ้ม ไซโตพลาสซึมที่มีไรโบโซม 70S เยื่อหุ้มพลาสมา และในสปีชีส์ส่วนใหญ่มีผนังเซลล์ที่มีเพปทิโดไกลแคน แต่ก็มีความแตกต่างกันในด้านเคมีของเปลือกหุ้มและรูปร่างในลักษณะที่มีความสำคัญทั้งในเชิงหน้าที่และการวินิจฉัย ความหนาและการจัดเรียงตัวของชั้นเพปทิโดไกลแคน และการมีอยู่หรือไม่มีอยู่ของเยื่อหุ้มชั้นนอก กำหนดประเภทของเปลือกหุ้มแกรมบวกและแกรมลบ และอธิบายการคงอยู่หรือการสูญเสียสารเชิงซ้อนคริสตัลไวโอเลตในระหว่างการย้อมแกรม การจำแนกประเภทจะแปลงความหลากหลายทางโครงสร้างและจีโนมนี้ให้เป็นลำดับชั้น: ระบบอนุกรมวิธานแบคทีเรียสมัยใหม่รวมลักษณะฟีโนไทป์และเคมีอนุกรมวิธานเข้ากับข้อมูลลำดับและจีโนมทั้งหมดเข้าเป็นอนุกรมวิธานแบบหลายเฟสที่มีพื้นฐานทางวิวัฒนาการชาติพันธุ์
Clinical relevance
ปฏิกิริยาแกรม รูปร่างเซลล์ และการจัดเรียงตัว เป็นหนึ่งในการสังเกตเบื้องต้นที่ทำกับตัวอย่างทางคลินิกและกำหนดวิธีการที่ห้องปฏิบัติการอธิบายและจัดกลุ่มเชื้อที่แยกได้ ในขณะที่โครงสร้างเปลือกหุ้มเป็นพื้นฐานของความแตกต่างโดยธรรมชาติหลายประการในความไวต่อยาปฏิชีวนะระหว่างสิ่งมีชีวิตแกรมบวกและแกรมลบ พื้นที่นี้อธิบายคำศัพท์ทางโครงสร้างและอนุกรมวิธานที่ใช้ในจุลชีววิทยาการวินิจฉัย; เป็นข้อมูลอ้างอิงเชิงพรรณนาและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล
Evidence & guidelines
กรอบการทำงานทางวิวัฒนาการชาติพันธุ์ตั้งอยู่บนการเปรียบเทียบ ribosomal RNA และจีโนมทั้งหมด และการกำหนดขอบเขตสปีชีส์ได้มาบรรจบกันที่เกณฑ์ที่อิงตามจีโนม ในขณะที่กฎเกณฑ์อย่างเป็นทางการสำหรับการเสนอและการประนีประนอมอนุกรมวิธานมาจากคณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยอนุกรมวิธานแบคทีเรีย ตำราเรียนจุลชีววิทยามาตรฐานได้สังเคราะห์บัญชีโครงสร้างนี้
History
จุลชีววิทยาในยุคแรกจำแนกสิ่งมีชีวิตตามรูปร่าง พฤติกรรมการย้อมสี และสรีรวิทยา การนำการย้อมแกรมมาใช้ในทศวรรษ 1880 ได้ให้ความแตกต่างทางโครงสร้างที่จัดระเบียบจุลชีววิทยาทางการแพทย์ส่วนใหญ่ ในขณะที่ปลายศตวรรษที่ 20 ได้เปลี่ยนพื้นฐานของการจำแนกจากสัณฐานวิทยาไปสู่ phylogeny ระดับโมเลกุล ซึ่งนำไปสู่ระบบสามโดเมน และล่าสุดคืออนุกรมวิธานที่อิงตามจีโนม
Debates
- หลักฐานใดที่ควรกำหนดสปีชีส์แบคทีเรีย?
- อนุกรมวิธานแบคทีเรียได้เปลี่ยนจากการผสมพันธุ์ DNA-DNA และเกณฑ์ฟีโนไทป์แบบหลายเฟสไปสู่เมตริกจีโนมทั้งหมด และน้ำหนักสัมพัทธ์ที่ให้กับฟีโนไทป์เทียบกับลำดับจีโนมในการกำหนดขอบเขตสปีชีส์ยังคงอยู่ภายใต้การอภิปราย
Key figures
- Carl Woese
- Hans Christian Gram
- Thomas Silhavy
Related topics
Seminal works
- woese-1990
- wayne-1987
- silhavy-2010
Frequently asked questions
- ทำไมแบคทีเรียจึงถูกจำแนกตามเปลือกหุ้มเซลล์?
- เคมีของเปลือกหุ้ม โดยเฉพาะปริมาณเพปทิโดไกลแคนและการมีอยู่ของเยื่อหุ้มชั้นนอก กำหนดประเภทแกรมบวกและแกรมลบ และสัมพันธ์กับความแตกต่างทางโครงสร้างและสรีรวิทยาหลายประการ ดังนั้นจึงเป็นคุณลักษณะการจัดระเบียบที่ใช้งานได้จริงมานานควบคู่ไปกับ phylogeny ระดับโมเลกุล
- การจำแนกแบคทีเรียขึ้นอยู่กับรูปลักษณ์หรือพันธุกรรม?
- อนุกรมวิธานแบคทีเรียสมัยใหม่เป็นแบบหลายเฟสและเชิงวิวัฒนาการชาติพันธุ์: รูปร่างและการย้อมสียังคงเป็นคำอธิบายที่มีประโยชน์ แต่การจำแนกพื้นฐานนั้นตั้งอยู่บนการเปรียบเทียบ ribosomal RNA และลำดับจีโนมทั้งหมด