Βακτήρια: Είναι μια μεγάλη ομάδα μικροοργανισμών με μικρό μέγεθος. Οι μικρότερες μορφές κυμαίνονται από 0,2-2 mm. Έχουν προκαρυωτικό κύτταρο. Ορισμένες υποομάδες βακτηρίων είναι φωτοσυνθετικές. Έχουν ειδικευμένες χλωροφύλλες και δεν παράγουν αέριο οξυγόνο. Τα φωτοσυνθετικά βακτήρια χρησιμοποιούν δότες οξυγόνου άλλους από το H2O π.χ. μια ομάδα οξειδώνει το H2S σε ελεύθερο θείο. Δυο γνωστές ομάδες, φωτοσυνθετικών βακτηρίων είναι τα χλωροβακτήρια και τα ερυθροβακτήρια. Τα πρώτα είναι αναερόβια με βακτηριοχλωροφύλλη c ή d και τα δεύτερα είναι αναερόβια ή προαιρετικά αερόβια, μα βακτηριοχλωροφύλλη a ή b.
Κυανοφύκη: Τα κυανοφύκη είναι προκαρυωτικοί οργανισμοί φωτοσυνθετικοί. Δεσμεύουν το ατμοσφαιρικό άζωτο όπως ορισμένα βακτήρια. Χρησιμοποιούν επίσης το CO2 της ατμόσφαιρας. Μπορεί να είναι μονοκύτταρα, με ραβδόμορφο ή σφαιρικό σχήμα ή πολυκύτταρα, με νηματοειδή μορφή. Όταν είναι πολυκύτταρα συγκρατούνται μεταξύ τους με ένα κοινό περίβλημα από πολλές στοιβάδες ή ένα βλεννώδες έκκριμα της εξωτερικής επιφάνειας των κυττάρων. Η νηματοειδής μορφή είναι κινητή και η κίνηση γίνεται με ολίσθηση. Έχουν απλές βιολογικές ανάγκες, γι’ αυτό ζουν στα πιο αφιλόξενα μέρη, εκεί που ελάχιστοι ή κανένας άλλος οργανισμός δεν μπορεί να αναπτυχθεί. Υπάρχουν θερμόφιλες μορφές, που βρίσκονται στις θερμές πηγές και αναπτύσσονται σε θερμοκρασίες 70 C και περισσότερο.
Αρχαιοβακτήρια: Υπάρχουν τρεις ομάδες προκαρυωτικών μικροβίων, τα μεθανογόνα, τα θερμοοξεόφιλα και τα κυρίως αλλόφιλα, που έχουν μια σειρά από ιδιότητες, που τα ξεχωρίζουν από τα άλλα προκαρυωτικά μικρόβια. Έχει διατυπωθεί η άποψη ότι, αυτοί οι οργανισμοί αντιπροσωπεύουν τους πιο πρωτόγονους κυτταρικούς τύπους. Υπάρχουν διαφορές στη σύνθεση των τοιχωμάτων, των μεμβρανών και του μεταβολισμού τους. Επίσης, η δομή του ριβοσωματικού RNA είναι διαφορετική. Αυτό δείχνει ότι τα αρχαιοβακτήρια έχουν μακρινή μόνο συγγένεια με τα άλλα βακτήρια.
Ιοί: Οι ιοί ταξινομούνται στους μικροοργανισμούς αλλά στερούνται κυτταρικής οργάνωσης. Ένα σωματίδιο του ιού αποτελείται από μόριο νουκλεïκού οξέως ή DNA ή RNA, που βρίσκεται μέσα σε πρωτεïνικό περίβλημα, καψίδιο. Ορισμένοι ιοί έχουν εξωτερικά του καψιδίου κάλυμμα, το περίβλημα ή φάκελο, που τους καλύπτει. Εκτός από τους ιούς υπάρχουν και τα ιοειδή, που προκαλούν μεταδοτικές νόσους στα φυτά. Αυτά είναι μονόκλωνα κυκλικά μόρια RNA και δεν έχουν καψίδιο.
Τα βακτήρια ταξινομούνται στα Gram-θετικά και Gram-αρνητικά, ανάλογα με τη συμπεριφορά τους στη χρώση κατά Gram, μέθοδος που ονομάστηκε έτσι από αυτόν που την επινόησε. Η διαφορά ανάμεσα στα Gram-θετικά και στα Gram-αρνητικά, αποδείχθηκε ότι οφείλεται στο κυτταρικό τοίχωμα.
ΣΠΟΡΟΙ
Ορισμένα βακτήρια μπορούν να σχηματίσουν σπόρους. Τα δυο συνηθέστερα είναι, Gram-θετικοί βάκιλλοι, το υποχρεωτικά αναερόβιο γένος Clostridium και το υποχρεωτικά αερόβιο γένος Bacillus. Άλλα βακτήρια, που σχηματίζουν σπόρους είναι η Sporosarcina και η ρικέτσια του πυρετού Q Coxiella burneti, που είναι κόκκοι θετικοί κατά Gram.
Σε αυτούς τους οργανισμούς όταν το κύτταρο εξαντλήσει τα θρεπτικά υλικά, σχηματίζει στο εσωτερικό του ένα μόνο εσωτερικό σπόρο (ενδοσπόριο), που ελευθερώνεται όταν το μητρικό κύτταρο παθαίνει αυτόλυση.
Το σπόριο είναι ένα κύτταρο, που βρίσκεται σε ανάπαυση και έχει μεγάλη αντοχή στις δυσμενείς συνθήκες, όπως είναι: η αποξήρανση, η θερμότητα, και τα διάφορα χημικά μέσα. Όταν οι συνθήκες θρέψεως γίνουν ευνοϊκές, ο σπόρος ενεργοποιείται και παράγει ένα μόνο βλαστικό κύτταρο, όμοιο με εκείνο από το οποίο προήλθε. Η σπορογονία, εμφανίζεται μετά από τη φάση πολλαπλασιασμού των βακτηρίων, όταν έχουν δηλαδή τελειώσει τη φάση της λογαριθμικής ανάπτυξης και έχουν εξαντληθεί οι πηγές αζώτου ή άνθρακα (ή και τα δυο).
Τα αερόβια βακτήρια παράγουν σπόρους μόνο όταν υπάρχει οξυγόνο, και τα αναερόβια όταν απουσιάζει. Οι σπόροι είναι άχρωμοι, θλούν το φως και χρωματίζονται εύκολα. Αντέχουν στις υψηλές θερμοκρασίες και η ανθεκτικότητα τους στην αποστείρωση φθάνει στους 1100 περίπου. Η θερμοανθεκτικότητα ποικίλει ανάλογα με το είδος και το στέλεχος των βακτηρίων, την ηλικία τους και τις συνθήκες που σχηματίσθηκαν.
Ορισμένα είδη σπόρων διατηρούν την ικανότητα βλαστήσεως ακόμα και για χρόνια. Οι σπόροι δεν αναπαράγονται όπως τα βλαστικά κύτταρα. Οι σπόροι βλαστάνουν και τα βλαστικά κύτταρα είναι αυτά που σπορογονούν.
Ένας σπόρος αποτελείται: Από τον πυρήνα και το κυτταρόπλασμα, τη μεμβράνη, το τοίχωμα, το φλοιό, το χιτώνα, και σε ορισμένα βακτήρια, εξωτερικά του χιτώνα, το εξωσπόριο. Διαφέρουν από τα μητρικά βλαστικά κύτταρα στη μορφολογία, δομή, τη χημική σύσταση και την αντοχή στους φυσικούς-χημικούς παράγοντες.
Οι ώριμοι σπόροι έχουν ελάχιστο νερό, ορισμένα ένζυμα του βλαστικού κυττάρου απουσιάζουν εντελώς, δεν υπάρχουν κυτοχρώματα, ακόμα και στα αερόβια είδη και σχηματίζουν ορισμένα μοναδικά ένζυμα, όπως είναι η συνθετάση του διπικολινικού οξέως. Επίσης ένας αριθμός ενζύμων, που βρίσκεται στα βλαστικά κύτταρα, στα σπόρια βρίσκεται σε μεγάλη ποσότητα (π.χ. ρακεμάση, αλανίνη).
Οι σπόροι έχουν σχήμα ωοείδες ή στρογγυλό μέσα στο βλαστικό κύτταρο. Ανάλογα με τη θέση που βρίσκονται είναι: κεντρικοί, παραπολικοί ή πολικοί. Ανάλογα με το μέγεθος τους μπορούν να παραμορφώσουν ή όχι το κύτταρο και ονομάζονται παραμορφωτικοί ή μη-παραμορφωτικοί.
Εκβλάστηση των σπόρων
Η λειτουργία της εκβλάστησης των σπόρων έχει τρία στάδια: Την ενεργοποίηση, την έναρξη και την ανάπτυξη.
Ενεργοποίηση: Οι σπόροι δεν θα βλαστήσουν, ακόμα και αν τοποθετηθούν σε περιβάλλον, που ευνοεί την βλάστηση, αν πρώτα δεν ενεργοποιηθούν, από κάποιο μέσο, που καταστρέφει το πρόβλημα του σπόρου. Παράγοντες που υπερνικούν την λανθάνουσα κατάσταση των σπόρων είναι: η θερμότητα, η οξύτητα και οι ενώσεις, που περιέχουν ελεύθερες σουλφυδρυλικές ομάδες.
Έναρξη: Μόλις ενεργοποιηθεί ένας σπόρος, αρχίζει η βλάστηση, αν οι συνθήκες του περιβάλλοντος είναι ευνοϊκές. Σε ορισμένα είδη υπάρχουν υποδοχείς, που αναγνωρίζουν τους ενεργοποιητές, που δεν είναι οι ίδιοι σε όλα τα είδη, π.χ. L-αλανίνη σε ένα είδος, αδενοσίνη σε ένα άλλο. Με την δέσμευση του ενεργοποιητή, ενεργοποιείται μια αυτολυσίνη και διασπά γρήγορα τη πεπτιδογλυκάνη του φλοίου. Ο σπόρος παίρνει ωερό, διογκώνεται, στο περιβάλλον εκκρίνονται διάφορα συστατικά των σπόρων και διπικολινικό ασβέστιο. Ο φλοιός αποικοδομείται.
Ανάπτυξη: Μετά την αποικοδόμηση του φλοιού και των εξωτερικών στοιβάδων, εμφανίζεται το βλαστικό κύτταρο, που αποτελείται από τον πρωτοπλάστη του σπόρου και από το τοίχωμα, που τον περιβάλλει. Ακολουθεί μια περίοδος βιοσυνθέσεως του κυττάρου, που ονομάζεται ανάπτυξη και τελειώνει με την διαίρεση του κυττάρου. Η διαδικασία μετατροπής του σπόρου σε βλαστική μορφή, διαρκεί περίπου δύο ώρες.
Κυανοφύκη: Τα κυανοφύκη είναι προκαρυωτικοί οργανισμοί φωτοσυνθετικοί. Δεσμεύουν το ατμοσφαιρικό άζωτο όπως ορισμένα βακτήρια. Χρησιμοποιούν επίσης το CO2 της ατμόσφαιρας. Μπορεί να είναι μονοκύτταρα, με ραβδόμορφο ή σφαιρικό σχήμα ή πολυκύτταρα, με νηματοειδή μορφή. Όταν είναι πολυκύτταρα συγκρατούνται μεταξύ τους με ένα κοινό περίβλημα από πολλές στοιβάδες ή ένα βλεννώδες έκκριμα της εξωτερικής επιφάνειας των κυττάρων. Η νηματοειδής μορφή είναι κινητή και η κίνηση γίνεται με ολίσθηση. Έχουν απλές βιολογικές ανάγκες, γι’ αυτό ζουν στα πιο αφιλόξενα μέρη, εκεί που ελάχιστοι ή κανένας άλλος οργανισμός δεν μπορεί να αναπτυχθεί. Υπάρχουν θερμόφιλες μορφές, που βρίσκονται στις θερμές πηγές και αναπτύσσονται σε θερμοκρασίες 70 C και περισσότερο.
Αρχαιοβακτήρια: Υπάρχουν τρεις ομάδες προκαρυωτικών μικροβίων, τα μεθανογόνα, τα θερμοοξεόφιλα και τα κυρίως αλλόφιλα, που έχουν μια σειρά από ιδιότητες, που τα ξεχωρίζουν από τα άλλα προκαρυωτικά μικρόβια. Έχει διατυπωθεί η άποψη ότι, αυτοί οι οργανισμοί αντιπροσωπεύουν τους πιο πρωτόγονους κυτταρικούς τύπους. Υπάρχουν διαφορές στη σύνθεση των τοιχωμάτων, των μεμβρανών και του μεταβολισμού τους. Επίσης, η δομή του ριβοσωματικού RNA είναι διαφορετική. Αυτό δείχνει ότι τα αρχαιοβακτήρια έχουν μακρινή μόνο συγγένεια με τα άλλα βακτήρια.
Ιοί: Οι ιοί ταξινομούνται στους μικροοργανισμούς αλλά στερούνται κυτταρικής οργάνωσης. Ένα σωματίδιο του ιού αποτελείται από μόριο νουκλεïκού οξέως ή DNA ή RNA, που βρίσκεται μέσα σε πρωτεïνικό περίβλημα, καψίδιο. Ορισμένοι ιοί έχουν εξωτερικά του καψιδίου κάλυμμα, το περίβλημα ή φάκελο, που τους καλύπτει. Εκτός από τους ιούς υπάρχουν και τα ιοειδή, που προκαλούν μεταδοτικές νόσους στα φυτά. Αυτά είναι μονόκλωνα κυκλικά μόρια RNA και δεν έχουν καψίδιο.
Τα βακτήρια ταξινομούνται στα Gram-θετικά και Gram-αρνητικά, ανάλογα με τη συμπεριφορά τους στη χρώση κατά Gram, μέθοδος που ονομάστηκε έτσι από αυτόν που την επινόησε. Η διαφορά ανάμεσα στα Gram-θετικά και στα Gram-αρνητικά, αποδείχθηκε ότι οφείλεται στο κυτταρικό τοίχωμα.
ΣΠΟΡΟΙ
Ορισμένα βακτήρια μπορούν να σχηματίσουν σπόρους. Τα δυο συνηθέστερα είναι, Gram-θετικοί βάκιλλοι, το υποχρεωτικά αναερόβιο γένος Clostridium και το υποχρεωτικά αερόβιο γένος Bacillus. Άλλα βακτήρια, που σχηματίζουν σπόρους είναι η Sporosarcina και η ρικέτσια του πυρετού Q Coxiella burneti, που είναι κόκκοι θετικοί κατά Gram.
Σε αυτούς τους οργανισμούς όταν το κύτταρο εξαντλήσει τα θρεπτικά υλικά, σχηματίζει στο εσωτερικό του ένα μόνο εσωτερικό σπόρο (ενδοσπόριο), που ελευθερώνεται όταν το μητρικό κύτταρο παθαίνει αυτόλυση.
Το σπόριο είναι ένα κύτταρο, που βρίσκεται σε ανάπαυση και έχει μεγάλη αντοχή στις δυσμενείς συνθήκες, όπως είναι: η αποξήρανση, η θερμότητα, και τα διάφορα χημικά μέσα. Όταν οι συνθήκες θρέψεως γίνουν ευνοϊκές, ο σπόρος ενεργοποιείται και παράγει ένα μόνο βλαστικό κύτταρο, όμοιο με εκείνο από το οποίο προήλθε. Η σπορογονία, εμφανίζεται μετά από τη φάση πολλαπλασιασμού των βακτηρίων, όταν έχουν δηλαδή τελειώσει τη φάση της λογαριθμικής ανάπτυξης και έχουν εξαντληθεί οι πηγές αζώτου ή άνθρακα (ή και τα δυο).
Τα αερόβια βακτήρια παράγουν σπόρους μόνο όταν υπάρχει οξυγόνο, και τα αναερόβια όταν απουσιάζει. Οι σπόροι είναι άχρωμοι, θλούν το φως και χρωματίζονται εύκολα. Αντέχουν στις υψηλές θερμοκρασίες και η ανθεκτικότητα τους στην αποστείρωση φθάνει στους 1100 περίπου. Η θερμοανθεκτικότητα ποικίλει ανάλογα με το είδος και το στέλεχος των βακτηρίων, την ηλικία τους και τις συνθήκες που σχηματίσθηκαν.
Ορισμένα είδη σπόρων διατηρούν την ικανότητα βλαστήσεως ακόμα και για χρόνια. Οι σπόροι δεν αναπαράγονται όπως τα βλαστικά κύτταρα. Οι σπόροι βλαστάνουν και τα βλαστικά κύτταρα είναι αυτά που σπορογονούν.
Ένας σπόρος αποτελείται: Από τον πυρήνα και το κυτταρόπλασμα, τη μεμβράνη, το τοίχωμα, το φλοιό, το χιτώνα, και σε ορισμένα βακτήρια, εξωτερικά του χιτώνα, το εξωσπόριο. Διαφέρουν από τα μητρικά βλαστικά κύτταρα στη μορφολογία, δομή, τη χημική σύσταση και την αντοχή στους φυσικούς-χημικούς παράγοντες.
Οι ώριμοι σπόροι έχουν ελάχιστο νερό, ορισμένα ένζυμα του βλαστικού κυττάρου απουσιάζουν εντελώς, δεν υπάρχουν κυτοχρώματα, ακόμα και στα αερόβια είδη και σχηματίζουν ορισμένα μοναδικά ένζυμα, όπως είναι η συνθετάση του διπικολινικού οξέως. Επίσης ένας αριθμός ενζύμων, που βρίσκεται στα βλαστικά κύτταρα, στα σπόρια βρίσκεται σε μεγάλη ποσότητα (π.χ. ρακεμάση, αλανίνη).
Οι σπόροι έχουν σχήμα ωοείδες ή στρογγυλό μέσα στο βλαστικό κύτταρο. Ανάλογα με τη θέση που βρίσκονται είναι: κεντρικοί, παραπολικοί ή πολικοί. Ανάλογα με το μέγεθος τους μπορούν να παραμορφώσουν ή όχι το κύτταρο και ονομάζονται παραμορφωτικοί ή μη-παραμορφωτικοί.
Εκβλάστηση των σπόρων
Η λειτουργία της εκβλάστησης των σπόρων έχει τρία στάδια: Την ενεργοποίηση, την έναρξη και την ανάπτυξη.
Ενεργοποίηση: Οι σπόροι δεν θα βλαστήσουν, ακόμα και αν τοποθετηθούν σε περιβάλλον, που ευνοεί την βλάστηση, αν πρώτα δεν ενεργοποιηθούν, από κάποιο μέσο, που καταστρέφει το πρόβλημα του σπόρου. Παράγοντες που υπερνικούν την λανθάνουσα κατάσταση των σπόρων είναι: η θερμότητα, η οξύτητα και οι ενώσεις, που περιέχουν ελεύθερες σουλφυδρυλικές ομάδες.
Έναρξη: Μόλις ενεργοποιηθεί ένας σπόρος, αρχίζει η βλάστηση, αν οι συνθήκες του περιβάλλοντος είναι ευνοϊκές. Σε ορισμένα είδη υπάρχουν υποδοχείς, που αναγνωρίζουν τους ενεργοποιητές, που δεν είναι οι ίδιοι σε όλα τα είδη, π.χ. L-αλανίνη σε ένα είδος, αδενοσίνη σε ένα άλλο. Με την δέσμευση του ενεργοποιητή, ενεργοποιείται μια αυτολυσίνη και διασπά γρήγορα τη πεπτιδογλυκάνη του φλοίου. Ο σπόρος παίρνει ωερό, διογκώνεται, στο περιβάλλον εκκρίνονται διάφορα συστατικά των σπόρων και διπικολινικό ασβέστιο. Ο φλοιός αποικοδομείται.
Ανάπτυξη: Μετά την αποικοδόμηση του φλοιού και των εξωτερικών στοιβάδων, εμφανίζεται το βλαστικό κύτταρο, που αποτελείται από τον πρωτοπλάστη του σπόρου και από το τοίχωμα, που τον περιβάλλει. Ακολουθεί μια περίοδος βιοσυνθέσεως του κυττάρου, που ονομάζεται ανάπτυξη και τελειώνει με την διαίρεση του κυττάρου. Η διαδικασία μετατροπής του σπόρου σε βλαστική μορφή, διαρκεί περίπου δύο ώρες.