חיידקים
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
- ערך זה עוסק בעל-ממלכת החיידקים האמיתיים. אם התכוונתם לעל-ממלכת החיידקים הקדומים, ראו חיידקים קדומים.
 |
|
|---|---|
 מושבות חיידקים על-גבי מצע גידול |
|
| מיון מדעי | |
| על-ממלכה: | חיידקים אמיתיים |
| שם מדעי | |
 Bacteria |
|
חיידקים (חי מהמילה חיים, דק על שום גודלם) הם כלל המיקרואורגניזמים הפרוקריוטיים (החסרים גרעין תא ואברון). חוסר זה גורם לכך שגודלם של חיידקים קטן יותר מאשר גודלם של תאים איקריוטיים, תאים המכילים הן גרעין והן אברון. כתוצאה מכך חיידקים הם האורגניזמים הקטנים בעולם המוגדרים כיצורים חיים.
החיידקים הם צורת החיים הנפוצה ביותר על פני כדור הארץ. קיימים מאות אלפי מינים שונים של חיידקים, הרבה יותר ממספר מיני היצורים האיקריוטיים. נמצאו חיידקים בסביבות מחיה קיצוניות, בהן לא הצליח להתקיים אורגניזם אחר.
קיימות שתי על-ממלכות של חיידקים, אשר שונות באופן מהותי זו מזו: חיידקים קדומים וחיידקים אמיתיים. רובם המוחלט של החיידקים משתייך לממלכת החיידקים האמיתיים.
בעבר נקראו ממלכות החיידקים האמיתיים והחיידקים הקדומים בשם הכולל מונרה (Monera). עד לפני כמה עשרות שנים סווג חלק מהחיידקים כצמחים, חלק כפטריות וחלק כאצות, וממלכת החיידקים לא הייתה קיימת. התגלית שהביאה לסיווגם של החיידקים כיצורים נפרדים היא ההבדל הבסיסי ביותר בין חיידקים ובין שאר היצורים: כל החיידקים (אמיתיים וקדומים) הינם פרוקריוטיים, ואילו כל היצורים האחרים הינם איקריוטיים (בעלי גרעין).
תוכן עניינים |
[עריכה] חיידקים אמיתיים
שמה המדעי של על-ממלכת החיידקים האמיתיים הוא Bacteria. בעברית שימש בעבר המונח בקטריה לציון כל חיידק שהוא; גם צורת הרבים המעוברתת, בקטריות, הייתה בשימוש. כיום נחשבים מונחים אלו למיושנים בעברית. המילה Bacteria היא בלשון רבים, וכדי לציין חיידק בודד או מין בודד של חיידקים יש לומר Bacterium.
רוב החיידקים מקיימים בעצמם תהליכי חיים עצמאיים ומתרבים על ידי פליגה. הזמן שעובר בין רגע יצירת החיידק לרגע חלוקתו נקרא זמן דור. חיידקי קולי, למשל, מתחלקים בכל כ-20 דקות בתנאי גידול מיטביים של חום ומזון. החיידקים ניזונים מהסביבה, מפרישים פסולת לסביבה ובניגוד לנגיפים, אינם זקוקים למאכסן בדרך כלל, כך שאינם מתקיימים כטפילים.
בניגוד לתאיהם של בעלי חיים ובדומה לתאים צמחיים, לתאיהם של רוב החיידקים יש דופן תא, והחיידקים מסווגים לשתי קבוצות לפי סוג הדופן שלהם. בשל קיום הדופן בחיידקים והיעדרה בתאי האדם, משמשת הדופן כמטרה של הרבה סוגי אנטיביוטיקה, כגון פניצילין צפלוספורינים וונקומיצינים.
[עריכה] מגוון ועמידות
החיידקים, שמספרם על-גבי כדור הארץ עולה על זה של כל שאר היצורים גם יחד, מגוונים וסתגלנים הרבה יותר ממה שמסוגל האדם להעלות על דעתו:
- פסיכרופילים, אוהבי קור, משגשגים בטמפרטורות של 8-18 מעלות, רובם עמידים לקיפאון, נמצאו חיידקים פסיכרופילים בעצמות לווייתנאים ששרדו 20 שנים אחרי מות הלויתן וניזונו משומנים שציפו את העצמות. פסיכרופילים עשירים באנזימים מפרקי שומן, נעשים מחקרים להפקת אנזים זה לצורך הוספתו לאבקות כביסה המיועדות לשימוש במים קרים כדי לפרק את השומנים שבכביסה.
- מזופילים כלומר משגשגים בטמפרטורת גוף האדם, רוב חיידקי המחמצת המשמשים להפקת תוצרת חלב הם מזופילים.
שני סוגים אלו כוללים את רוב אוכלוסיית החיידקים, אולם יש מגוון דרכי הסתגלות נוספות:
- תרמופילים - חיידקים חובבי חום אשר חיים בטמפרטורות גבוהות ביותר, נמצאו משגשגים בטמפרטורות גבוהות מאוד במקומות דוגמת מעיינות מים חמים או בזרמים תת-ימיים חמים.
- היפרתרמופילים - חלק ממינים התרמופילים, מתרבים בצורה אידאלית מעל 100 מעלות צלזיוס, ויכולים לשרוד בטמפרטורה של עד 121 מעלות צלזיוס).
- אלופילים - חיידקים החיים בים המלח, עבור בחיידקים העמידים לקרינה.
- מתנוטרופים - משתמשים במתאן כמקור לאנרגיה, ניתן להשתמש בהם להפיכת מתאן למתנול. חלקם יכולים גם לפרק כלור.
- הלופילים – חיידקים הזקוקים למלח.
- אוסמופילים – חיידקים הגדלים בסביבה בה הלחץ האוסמוטי גבוה, למשל בריכוזי סוכר גבוהים.
- קסרופילים – חיידקים הגדלים בסביבה דלת מים. (עד כדי יובש קיצוני).
- אקסטרמופילים או חיידקים קיצונאים - מיני חיידקים המסוגלים לשרוד בתנאים קשים - (חום גבוה במיוחד, קור, חומציות רבה, חשיפה לקרינה (למשל ה-Deinococcus radiodurans), תנאי לחץ קשים ועוד).
[עריכה] חילוף חומרים
כל החיידקים זקוקים לאנרגיה לצורך קיומם, חלוקה גסה היא:
- חיידקים פוטו-טרופים: מקבלים אנרגיה מהשמש בתהליך הדומה לפוטוסינטזה.
- חיידקים כימו-טרופים: מקור האנרגיה הוא תגובה כימית עם חומר אורגני או אנאורגני.
כל החיידקים זקוקים לפחמן, דרכי השגתו הן:
- אוטו-טרופים: משיגים אותו מפחמן דו-חמצני או מקור אי-אורגני אחר.
- הטרו-טרופים: מפרקים אותו ממקורות אורגניים.
יש חיידקים אווירניים, אולם רובם של החיידקים הם אל-אווירניים.
[עריכה] עמידות לאנטיביוטיקה
יותר ויותר זני חיידקים מפתחים עמידות לפניצילין ולשאר סוגי האנטיביוטיקה .
האנטיביוטיקה עצמה היא מוצר חדש יחסית, קיימת בשימוש מסחרי מתקופת מלחמת העולם השנייה והפכה לנפוצה רק בשנות ה-50. האנטיביוטיקה פועלת על חיידקים מסוג גרם חיובי, תוך ניצול תכונות דופן תא החיידק כך שתאים אחרים (תאי האדם) לא ייפגעו.
כבר בשנות ה-60 התברר כי זנים מסוימים של חיידקים פיתחו עמידות כלפי האנטיביוטיקה (בייחוד כלפי הפנצילין) והיה צורך לפתח סוגים חזקים יותר של אנטיביוטיקה על מנת להתמודד עם חיידקים אלו.
סטאפילוקוקוס זהוב עמיד למתיצילין מוכר החל משנת 1996 כ"חיידק בתי החולים", חיידק זה עמיד בפני כל סוגי האנטיביוטיקה הידועים, ומאיים על כל המאושפזים בבתי החולים, סכנתו כפולה היות שהוא תוקף את החולה במצב בו מערכות ההגנה הרגילות אינן פועלות כראוי.
pseudomonas aeruginosa נפוץ כגורם זיהומים אצל מדוכאי מערכת החיסון ובבתי חולים ואף הוא פיתח עמידות נגד רוב סוגי האנטיביוטיקה הקיימים.
חיידקים עמידים במיוחד מטופלים באמצעות ליפופפטידים, אך ב-2007 נמצאו חיידקים שפיתחו עמידות גם לטיפול זה.
בחודש מרץ 2007 התפרסמו ידיעות על תמותה של חולים המאושפזים בבתי חולים בגלל התפרצות החיידק האלים קלבסיאלה פנאומוניה.
[עריכה] צורות
חיידקים מופיעים באחת משלוש הצורות:
- נקד - כדור, כל החיידקים ששמם מסתיים ב"coccus", לרוב יהיו מאוגדים בגושים, יש נקדים המאורגנים בשרשראות כדוגמת סטרפטוקוקוס ויש שמתארגנים באשכולות כדוגמת הסטפילוקוקים.
- מתג, (דמוי מוט) (bacillus), לרוב יהיו מאוגדים בשרשרות.
- מתג מפותל (vibrio)- כשמו כן הוא מתג מפותל. (צורת ביניים בין מתג לסלילי).
- מפותל (סלילי), spirilum, לרוב יופיעו ביחידות.
לחלק מהחיידקים יש, בנוסף למעטפת התא גם שכבה רירית נוספת העשויה לרוב מרב סוכר, שכבה זו מאפשרת לחיידקים להיצמד לאשכולות, וכן מסייעת לחיידקים בהתמודדות עם תאי דם לבנים.
תנועה: יש חיידקים בעלי שוטונים המאפשרים לחיידקים לנוע ולעומתם יש אחרים המצוידים באמצעי הצמדות.
[עריכה] רבייה
רוב החיידקים מתרבים על ידי חלוקת התא לשניים, אולם יש שיטות רבייה נוספות כמו רבייה באמצעות נבגים, הנצה, ואף התגלתה רבייה מינית בכ-14 מכלל החיידקים שהתגלו.
- חלוקת התא: התא גדל ומתפצל לשני תאים, הגדלים כל אחד בנפרד לגודל תא רגיל של אותו חיידק.
- נבגים: צורת רבייה המתאימה למצבי מחסור במשאבים, החיידק יוצר תא נוסף המכיל חומרי תשמורת, אבל לא מקיים פעילויות תוך תאיות ונשאר רדום עד לשינוי מתאים בתנאי הקיום.
- הנצה: באחת מדפנות החיידק מופיע "ניצן" שמתפתח וגדל עד שהוא מגיע לגודל הרצוי ואז הוא מתנתק והופך לחיידק עצמאי המכיל את החומר התורשתי של החיידק ההורה.
[עריכה] זמן הדור
זמן הדור של אוכלוסיית חיידקים הוא הזמן הלוקח לאותה אוכלוסייה להכפיל עצמה. בדרך כלל זמן הדור של החיידקים הוא קצר ביותר ביחס לזמן הדור של האדם. חיידקי Escherichia coli, הנחקרים ביותר מבין החיידקים, מתרבים בתנאי מעבדה מיטביים כל 20 דקות. זמן קצר זה הוא יתרון ברור בתחום ההנדסה הגנטית. חיידקים מהונדסים גנטית מפיקים את ההורמון אינסולין על ידי תעתוק גן שהוחדר אליהם. זמן דור של 20 דקות, מאפשר התפשטות מהירה של החיידקים ובעקבות כך כמות גדולה מאוד של אינסולין המופק מחיידקים אלה. את האינסולין ממצים בשיטות תעשייתיות.
[עריכה] זיהוי חיידקים
-
ערך מורחב – צביעת גרם
החיידקים הם לרוב חסרי צבע, לכן קשה להבחין בינם לבין המצע, צביעתם מאפשרת להשיג ניגוד בינם לבין סביבתם. בחירה בצביעה שונה נותנת זיהוי קל של אוכלוסיית חיידקים שונה ומדגישה חלקים אחרים של התא.
צביעת גרם היא תהליך שנועד להבדלה ראשונית בין סוגי חיידקים. צביעת גרם מבדילה בין חיידקים גרם-חיוביים לגרם-שליליים (בעלי דופן תא עבה או דקה, בהתאמה). התהליך קרוי על שם הרופא הדני הנס כריסטיאן גרם, שהחל את פיתוחו.
צביעת גרם אינה השיטה היחידה לצביעת חיידקים. שיטות נוספות לצביעת חיידקים הן:
- צביעת הספורות (בצבע ירוק) בעזרת חימום על ידי אדים
- צביעת קפסולה (בצבע שחור)
- צביעה חומצית בקרבול פוקסין
- צביעת דופן תא - טוענים את דופן התא במטען חשמלי חיובי, מוסיפים צבע חומצי בעל מטען שלילי, הצבע מסתפח לדופן התא בלבד,
[עריכה] שלבים בגידול מבוקר של אוכלוסיית חיידקים
- שלב ההסתגלות - החיידקים מתרבית המזרע מסתגלים למצע ומייצרים חומרים (וביניהם מטבוליטים ראשוניים, אנזימים וכדומה) המכינים אותם לרבייה מהירה.
- השלב המעריכי - או שלב הגידול האקספוננציאלי Exponential growth phase. שלב שבו כל החיידקים באוכלוסייה מתחלקים בקצב מרבי ביחס לתנאים בהם הם מצויים. כאשר התאים נכנסים לשלב הזה כל המנגנונים מותאמים לגידול ולהכפלה ובשלב הזה חל גידול מאוזן, עליה הדרגתיתי בקצב שווה של כל מרכיבי התא - חלבונים, רנ"א, דנ"א, מים המוביל לחלוקת התא לשניים. מתא אחד יתקבלו 2, מ-2 תאים יתקבלו 4 וכו' גידול זה הוא גידול לוגריתמי (מעריכי).בשלב זה ניתן למדוד את זמן הדור וקצב הגידול. זמן הגידול הלוגריתמי מותנה בתנאי הסביבה.
- שלב העמידה - עקב צפיפות האוכלוסייה, ירידה בחומרי המצע והפרשת חומרי לוואי, אוכלוסיית החיידקים במצב סטטי. בנוסף, האוכלוסייה מצויה במצב עקה, ומפרישה מטבולטיים משניים לסביבה. מספר החיידקים לא משתנה כי יש איזון, גידול = תמותה.
- שלב התמותה - מפאת חוסר מתמשך של חומרי המצע והצטברות של חומרי לוואי, אוכלוסיית החיידקים מצויה בגידול שלילי מתמשך. החיידקים המתים מתפרקים כתוצאה מנוכחות אנזימים ליטיים.
[עריכה] חיידקים מועילים
בניגוד לדעה הרווחת שכל החיידקים גורמי מחלות, רק מיעוט מתוך מאות אלפי סוגי החיידקים הם פתוגנים הגורמים מחלות וסוגים רבים של חיידקים אף מועילים וחיוניים לבריאות. דוגמאות: חיידקי תסיסה החיוניים לייצור מצרי חלב (יוגורט וגבינות), כבישת ירקות, פירוק שפכים, והנדסה גנטית בה גורמים לחיידקים ליצר חלבונים מבוקשים, למשל ייצור אינסולין על ידי חיידקים במקום להפיק אותו מבלוטת הלבלב של בעלי חיים. בנוסף, נעשה שימוש בחיידקים לצורך לוחמה ביולוגית במזיקים.
[עריכה] המיון המדעי של החיידקים האמיתיים
להלן המיון השלם, המלא והמעודכן לשנת 2004.
- מערכת Actinobacteria
- מערכת Aquificae
- מערכת Bacteroidetes
- מערכת Chlorobi
- מערכת Chlamydiae
- מערכת Lentisphaerae
- מערכת Verrucomicrobia
- מערכת Chloroflexi
- מערכת Chrysiogenetes
- מערכת כחוליות Cyanobacteria
- מערכת Deferribacteres
- מערכת Deinococcus-Thermus
- מערכת Dictyoglomi
- מערכת Acidobacteria
- מערכת Fibrobacteres
- מערכת Firmicutes
- מערכת Fusobacteria
- מערכת Gemmatimonadetes
- מערכת Nitrospirae
- מערכת Planctomycetes
- מערכת Proteobacteria
- מערכת Spirochaetes
- מערכת Thermodesulfobacteria
- מערכת Thermomicrobia
- מערכת Thermotogae
[עריכה] ראו גם
[עריכה] קישורים חיצוניים
- מידע על פרוקריוטים באתר אוניברסיטת בר-אילן
- אשכול חיידקים, באתר "הידען"
- אתר הקורס "עולם החיידקים" באוניברסיטה הפתוחה
