แบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่มีอยู่มากมายหลายชนิด  ทั้งมีอยู่ในสภาพแวดล้อมทั่วไปโดยไม่ก่อโรคและก่อโรคในคนหรือในสัตว์ ดังนั้นการศึกษาและจำแนกชนิดของแบคทีเรีย  จึงต้องใช้ความละเอียดในการสังเกตและแยกความแตกต่างของแบคทีเรีย  ทั้งลักษณะภายนอกที่สังเกตได้ด้วยตาเปล่า  เช่น สีขนาดโคโลนี ความโปร่งแสงทึบแสง ความสามารถในการทำให้เม็ดเลือดแดงเกิด Hemolysis ใน blood agar การย้อมสีและดูด้วยกล้องจุลทรรศน์และการทดสอบคุณสมบัติทางชีวเคมี ในการศึกษาและจำแนกชนิดของเชื้อแบคทีเรีย  นอกจากจะต้องอาศัยการสังเกตและการทดสอบทุกขั้นตอน  ยังต้องมีความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับโครงสร้างและหน้าที่ ของเซลล์แบคทีเรียเพื่อจะได้เข้าใจถึงธรรมชาติของแบคทีเรียและกลไกในการดำรงชีวิตและการก่อโรคได้

 แบคทีเรีย
ที่มาภาพ : http://sgpt.thai-aip.net/subjects/microbiology/microbe.html

คุณสมบัติทั่วไปของแบคทีเรีย

    แบคทีเรียมีขนาดกว้างโดยเฉลี่ยประมาณ 1.5 ?m และยาวประมาณ 2 ?m แต่ละเซลล์มีน้ำหนักประมาณ 10-12 กรัมหรือกล่าวได้ว่า แบคทีเรีย 1 กรัม จะเซลล์แบคทีเรียถึง 1 ล้านเซลล์ แบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตขนาดเซลล์เดียว ในสิ่งแวดล้อมที่เหมาะสม แบคทีเรียแต่ละเซลล์จะแบ่งตัวด้วยวิธี binary fission ทำให้ได้แบคทีเรียใหม่ 2 เซลล์ ขนาดเท่า ๆ กัน แบคทีเรียทุกชนิดต้องการน้ำ อาหาร แร่ธาตุ สำหรับการเจริญเติบโต บางชนิดต้องการกรดอะมิโน วิตามิน และสารบางอย่างที่มันไม่สามารถสร้างขึ้นเองได้ แบคทีเรียจำเป็นต้องใช้อาหารชนิดที่เมื่อผ่านเซลล์เข้าไป แล้วสามารถสร้างส่วนประกอบของเซลล์ หรือให้พลังงานสำหรับการทำงานต่าง ๆ ของเซลล์

ปัจจัยที่มีผลต่อการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย

1. อุณหภูมิ สามารถแบ่งแบคทีเรียได้ 3 ประเภท ตามความแตกต่างของอุณหภูมิ

        - Psychrophiles สามารถเจริญได้ดีในอุณหภูมิ 0 ^๐C หรือต่ำกว่า
       - Mesophiles เจริญได้ดีในอุณหภูมิ 25 ^๐C - 40 ^๐C
       - Thermophiles เจริญได้ในอุณหภูมิ 45 ^๐C - 60 ^๐C

2. ความต้องการออกซิเจน สามารถแบ่งแบคทีเรียตามความต้องการออกซิเจนในการเจริญเติบโตออกเป็น

        - แอโรบิคแบคทีเรีย (aerobic bacteria) คือพวกที่เจริญได้ในบรรยากาศที่มีออกซิเจน
        - แอนแอโรบิคแบคทีเรีย (anaerobic bacteria) คือ พวกที่เจริญได้ในบรรยากาศที่ไม่มีออกซิเจน
        - แฟคัลเททีฟ แอนแอโรบิคแบคทีเรีย (Facultative anaerobic bacteria) คือพวกที่เจริญได้ทั้งในบรรยากาศที่มีออกซิเจน และไม่มีออกซิเจน
        - ไมโครแอโรฟิลิค แบคทีเรีย (microaerophilic bacteria) เจริญในบรรยากาศที่มีออกซิเจนเพียงเล็กน้อย

3. สภาพความเป็นกรด-ด่าง แบคทีเรียส่วนมากเจริญได้ดีในช่วงของ pH 6.5-7.5 พวกราหรือยีสต์ทนต่อกรดได้ดีกว่า คือประมาณ pH 5

4. ความชื้น แบคทีเรียส่วนใหญ่ต้องการความชื้น การใช้อาหารในรูปของสารละลาย (Solution) แบคทีเรียบางอย่างทนต่อความแห้งแล้งได้ดี เช่น Tubercle bacilli และ Staphylococcus aureus. พวกที่มีสปอร์ก็ทนต่อความแห้งแล้งได้ดี

5. แสงสว่าง แบคทีเรียทั่วไปไม่ต้องการแสงในการเจริญเติบโต ยกเว้นแบคทีเรียพวกที่สังเคราะห์แสงได้เท่านั้นที่ต้องการแสงในการเจริญเติบโต

6. เสียง ความถี่ของเสียงสูง ๆ ทำให้เซลล์ของแบคทีเรียแตกได้

 โครงสร้างของแบคทีเรีย

โครงสร้างของแบคทีเรีย
ที่มาภาพ : http://sgpt.thai-aip.net/subjects/microbiology/microbe.html

     ถึงแม้แบคทีเรียจะมีรูปร่างต่าง ๆ กัน แต่ทุกชนิดจะมีโครงสร้างของเซลล์และการทำงานคล้ายกันส่วนประกอบของแบคทีเรียโดยทั่วไปประกอบด้วย
        ผนังเซลล์ (Cell wall) เป็นโครงสร้างที่แข็งแรงทำให้แบคทีเรียมีรูปร่างคงที่ มีหน้าที่ควบคุมการผ่านเข้าออกของน้ำและสารประกอบที่เป็นอาหารต่าง ๆ เนื่องจากมีรูพรุน ช่วยป้องกันไม่ให้เซลล์แตก เมื่ออยู่ในสิ่งแวดล้อมที่มี osmotic pressure ต่างกัน ผนังเซลล์ของแบคทีเรียเป็น antigen ที่ไปกระตุ้นร่างกายคนและสัตว์ให้สร้าง Antibody โครงสร้างภายในผนังเซลล์ที่แตกต่างกัน ทำให้การย้อมสีแบคทีเรีย โดยวิธีของ Gram จะติดสีแตกต่างกัน ทำให้แยกชนิดของแบคทีเรียเบื้องต้นได้

     เยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane) เป็นเยื่อบาง ๆ อยู่ถัดจากผนังเซลล์เข้าไป สิ่งมีชีวิตทุกชนิดจะมีเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งมีส่วนประกอบที่สำคัญคือ ฟอสโฟไลปิด Phospholipid และโปรตีน (Protein) หน้าที่ของเยื่อหุ้มเซลล์คือ ควบคุมการผ่านเข้าออกของสารต่าง ๆ เกี่ยวข้องกับการแบ่งเซลล์ การสร้างพลังงานของเซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์ส่วนที่ยื่นเข้าไปในส่วนของเซลล์ (Cytoplasm) เรียกว่า mesosome ทำหน้าที่สะสมน้ำย่อย (enzyme) และสารต่าง ๆ ที่จำเป็นของเซลล์

            Cytoplasm เป็นส่วนที่อยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ ประกอบด้วย น้ำ น้ำย่อย ออกซิเจน และอาหารที่จำเป็น เช่น โปรตีน คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และของเสีย แฟลกเจลลา (Flagella) มีในแบคทีเรียบางชนิด มีลักษณะเป็นเส้นยื่นออกยาวไป ภายนอกเซลล์ยื่นออกไปจากส่วนที่อยู่ใน Cytoplasm ติดกับเยื่อหุ้มเซลล์ ยื่นผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และผนังเซลล์ออกไป ส่วนประกอบที่สำคัญเป็นโปรตีนที่เรียกว่า แฟลกเจลลิน (Flagellin) มีคุณสมบัติเป็นแอนติเจน หน้าที่สำคัญของ flagella คือทำให้แบคทีเรียเคลื่อนที่ได้ Pili หรือ Fimbriae ส่วนใหญ่พบในแบคทีเรียแกรมลบ มีลักษณะเป็นท่อนสั้น ๆ ยื่นออกจาก Cytoplasm ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และผนังเซลล์ออกไปนอกเซลล์ แต่ขนาดสั้นกว่า flagella หน้าที่ของ Pili คือ ช่วยในการยึดเกาะกับสิ่งอื่น

            Cytoplasmic granules แบคทีเรียจะสะสมอาหารไว้ในรูปของแกรนูล โดยเก็บเป็นไขมัน กำมะถัน สารอนินทรีย์ฟอสเฟต และแป้ง เป็นต้น

          Nuclear material เป็นก้อนนิวเคลียสกระจายอยู่ทั่วไปใน Cytoplasm มีรูปร่างไม่แน่นอนมีโมเลกุลของ DNA มีหน้าที่ควบคุมการแบ่งเซลล์ และการทำงานของเซลล์

                สปอร์ หรือ endospore แบคทีเรียบางชนิดจะสร้างสปอร์ภายในเซลล์ สปอร์จะถูกห่อหุ้มด้วยผนังหนาหลายชั้นซึ่งทนทานต่อ ความร้อน ความแห้งแล้ง และสารเคมีได้ หน้าที่ของสปอร์ทำให้แบคทีเรียทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมได้นานๆ บางทีเป็นหลายปี ต่อเมื่อสิ่งแวดล้อมเหมาะสม มีความชื้น spore จึงงอกด้วยวิธี germination ให้แบคทีเรียใหม่ 1 เซลล์

           แคปซูล (Capsule) มีในแบคทีเรียบางชนิด แคปซูลจะอยู่นอกสุดของเซลล์ ห่อหุ้มผนังเซลล์ไว้ลักษณะเป็นเมือก ลื่นหนา มีหน้าที่ป้องกันเซลล์ของแบคทีเรียไม่ให้ถูกเม็ดเลือดขาวทำลาย

 ความสัมพันธ์เกี่ยวกับสิ่งแวดล้อม

 โทษของแบคทีเรีย

ทำให้อาหารบูดเน่า
ทำให้ คน สัตว์ และพืช เป็นโรค

 ประโยชน์ที่ได้รับจากแบคทีเรีย

ใช้ทำอาหารหมักดองต่าง ๆ เช่น ผักกาดดอง น้ำส้มสายชู เนย ยาคูลต์ ฯลฯ
แบคทีเรียบางชนิดเป็นอาหารที่มีโปรตีนสูง มีรายงานว่า ใช้เลี้ยงสัตว์ได้
แบคทีเรียบางชนิดช่วยกำจัดน้ำเสียให้เป็นน้ำดี
ยาปฏิชีวนะบางอย่างผลิตจากผลพลอยได้ของแบคทีเรีย
แบคทีเรียที่ปมรากถั่วช่วยตรึงไนโตรเจนในอากาศ
แบคทีเรียในลำไส้ใหญ่ช่วยสร้างไวตามินบีในร่างกาย และช่วยในขบวนการย่อยอาหาร

ขอบคุณเนื้อหาเพิ่มเติม
http://sgpt.thai-aip.net/subjects/microbiology/microbe.html
http://haamor.com/th/แบคทีเรีย/