חיידקים

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

ערך זה עוסק בעל-ממלכת החיידקים האמיתיים; לערך העוסק בעל-ממלכת החיידקים הקדומים, ראו חיידקים קדומים.
מושבות חיידקים על-גבי מצע גידול
הגדל
מושבות חיידקים על-גבי מצע גידול
חיידקי E. coli
הגדל
חיידקי E. coli
חיידקי E. coli
הגדל
חיידקי E. coli
צורות של חיידקים
הגדל
צורות של חיידקים
מבנה החיידק
הגדל
מבנה החיידק
מבנה החיידק
הגדל
מבנה החיידק

חיידקים (חי מהמילה חיים, דק על שום גודלם) הוא שם כולל לכל 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 צורת החיים הנפוצה ביותר על פני כדור הארץ. קיימים מאות אלפי מינים שונים של חיידקים, הרבה יותר ממספר מיני הייצורים האיקריוטיים. נמצאו חיידקים בסביבות מחיה קיצוניות, בהן לא הצליח להתקיים אורגניזם אחר.

קיימות שתי על-ממלכות של חיידקים, אשר שונות באופן מהותי האחת מהשנייה: חיידקים קדומים וחיידקים אמיתיים. רובם המוחלט של החיידקים משתייך לממלכת החיידקים האמיתיים.

בעבר נקראו ממלכות החיידקים האמיתיים והחיידקים הקדומים בשם הכולל מונירה (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 מהווה את 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 הינה בלשון רבים, ובכדי לציין חיידק בודד או מין בודד של חיידקים יש לומר Bacterium.

רוב החיידקים מקיימים בעצמם תהליכי חיים עצמאיים ומתרבים על-ידי חלוקה בינארית. הזמן שעובר בין רגע יצירת החיידק לרגע חלוקתו נקרא זמן דור. בתנאי מבחנה אופטימליים של חום ואנרגיה מתחלקים חיידקי מעיים מסוימים בכל 20 דקות. החיידקים ניזונים מהסביבה, מפרישים לסביבה ובדרך כלל, בניגוד לנגיפים, אינם זקוקים למאכסן, 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 והעדרה 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: רוב החידקים הם מזופילים כלומר משגשגים בטמפרטורת גוף האדם או או פסיכרופילים המשגשגים בטמפרטורות של 8-18 מעלות. אולם יש מגוון דרכי הסתגלות החל מהאלופילים - חיידקים החיים בים המלח, עבור בחיידקים העמידים לקרינה, וכלה בחידקים אשר חיים בטמפרטורות גבוהות ביותר. (למעלה מ-50 חיידקים חובבי חום, המכונים תרמופילים, נמצאו משגשגים בטמפרטורות גבוהות מאוד במקומות דוגמת מעיינות מים חמים או בזרמים תת-ימיים חמים. חלק ממינים אלה, המכונים היפרתרמופילים, מתרבים בצורה אידאלית מעל 100 מעלות צלזיוס, ויכולים לשרוד בטמפרטורה של עד 121 מעלות צלזיוס).

מסופר כי מושבה קטנה של החיידק הנפוץ סטרפטוקוקוס נותרה במשך שלוש שנים בחללית הבלתי-מאוישת סרוויור 3, שנחתה על הירח בשנת 1967. הצוות של אפולו 12 גילה את המושבה והחזיר אותה לכדור הארץ בתנאים סטריליים. התגלית המקרית הוכיחה שחיידקים מסוימים מסוגלים לשרוד במשך שנים בתנאים של חשיפה לקרינה, ריק חללי וטמפרטורות מקפיאות - ללא מזון, מים או מקורות אנרגיה אחרים. מיני חיידקים המסוגלים לשרוד בתנאים כאלה (ותנאים קשים אחרים - חום גבוה במיוחד, קור, חומציות רבה, תנאי לחץ קשים ועוד) נקראים חיידקים קיצונאים או אקסטרמופילים.

[עריכה] צורות

חידקים מופיעים באחת משלושת הצורות:

  • נקד - כדור, כל החידקים ששמם מסתיים ב"coccus", לרוב יהיו מאוגדים בגושים, יש נגדים המאורגנים בשרשראות כדוגמת סטרפטוקוקוס ויש כאלו המתארגנים באשכולות כדוגמת הסטפילוקוקים.
  • מתג, (דמוי מוט) (bacillus), לרוב יהיו מאוגדים ב-actinomycetes כלומר שלשלאות.
  • מתג מפותל (vibrio)- כשמו כן הוא מתג מפותל. (צורת ביניים בין מתג לסלילי).
  • מפותל (סלילי), spirilum, לרוב יופיעו ביחידות.

[עריכה] רבייה

רוב החידקים מתרבים ע"י חלוקת התא לשניים, אולם יש שיטות רבייה נוספות כמו רביה 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 חידק.
  • נבגים: צורת רביה המתאימה למצבי מחסור במשאבים, החידק יוצר תא נוסף המכיל חומרי תשמורת, אבל לא מקיים פעילויות תוך תאיות ונשאר רדום עד לשינוי מתאים בתנאי הקיום.
  • הנצה: באחת מדפנות החידק מופיע "ניצן" שמתפתח וגדל עד שהוא מגיע לגודל הרצוי ואז הוא מתנתק והופך לחידק עצמאי המכיל את החומר התורשתי של החידק 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, נחקרים ביותר מבין החיידקים, מתרבים בתנאי מעבדה אופטימליים כל 20 דקות. זמן קצר זה הוא יתרון ברור בתחום ההנדסה הגנטית. חיידקים מסוימים 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 תעשיתיות.

[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 אוכלוסית 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 חידקים הן:

  • צביעת הספורות (בצבע ירוק)
  • צביעת קפסולה (בצבע שחור)
  • צביעה חומצית בקרבול פוקסין

[עריכה] שלבים בגידול מבוקר של אוכלוסיית חיידקים

שלב ההסתגלות - החיידקים מתרבית המזרע מסתגלים למצע ומייצרים חומרים (וביניהם מטבוליטים ראשוניים, אנזימים וכד') המכינים אותם לרבייה מהירה.
השלב המעריכי - התרבות החיידקים מאיצה, זמן הדור קבוע לכל אורך השלב.
שלב העמידה - עקב צפיפות האוכלוסייה, ירידה בחומרי המצע והפרשת חומרי לוואי, אוכלוסיית החיידקים במצב סטטי. בנוסף, האוכלוסייה מצויה במצב עקה, ומפרישה מטבולטיים משניים לסביבה.
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 הינו פתוגני הגורם 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 חידקים במקום להפיק אותו מבלוטת הלבלב של בעלי חיים.

[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] קישורים חיצוניים