สรีรวิทยาทั่วไปของแบคทีเรีย
ความต้องการทางอาหารของแบคทีเรีย แบคทีเรียต้องการพลังงานสำหรับการเจริญเติบโต การรักษาสภาพสมดุลย์ และการเพิ่มจำนวน ดังเช่นสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ทุกชนิดแบคทีเรียส่วนใหญ่ดำรงชีวิตแบบ Heterotrophic ในแง่เกี่ยวกับอาหาร คือ ไม่สามารถสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ จากสารประกอบอนินทรีย์ที่ง่าย ๆ ได้ มันต้องการสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนเป็นจำนวนมาก เช่น กรดอะมิโน กลูโคส และไวตามิน แบคทีเรียที่อยู่ในดินมีเอ็นไซม์ไปย่อยสารอินทรีย์ในรูปของปุ๋ย หรือ Humus ให้แตกตัวเป็นสารประกอบง่าย ๆ ที่แบคทีเรียดูดซึมนำไปใช้เป็นแหล่งพลังงานได้ สิ่งมีชีวิตที่สามารถเอาอาหารจากสารประกอบโดยวิธีนี้เรียกว่า Saprophytes ทำให้เกิดการ ผุพังของซากพืช ซากสัตว์
แบคทีเรียบางชนิดขาดเอ็นไซม์บางระบบไป จึงต้องอาศัยเอ็นไซม์จากแบคทีเรียอื่น หรือสิ่งมีชีวิตอื่นแทน เพื่อสร้างกรดอะมิโน กลูโคส และไวตามิน ที่ใช้ในการเจริญเติบโต แบคทีเรียพวกนี้เป็น Parasite ทำให้สิ่งมีชีวิตที่ถูกมันอาศัยเป็น Host ทำให้ Host เกิดโรคและตายได้ แบคทีเรียบางชนิดมีการดำรงชีวิตแบบ Autotrophic คือ สามารถสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ที่มันต้องการจาก สารอนินทรีย์ที่ง่าย ๆ ได้ด้วยตนเอง
การสืบพันธุ์และการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย แบคทีเรียมีการสืบพันธุ์รวดเร็ว โดยวิธีแบ่งเซลล์แบบ Binary fission จาก 1 เซลล์ แบ่งตัวเป็น 2 เซลล์ จาก 2 เป็น 4 จาก 4 เป็น 8 ดังนี้เรื่อย ๆ ไป การเจริญเติบโตจะเกิดขึ้นระยะหนึ่ง ดังแสดงในกราฟ เป็นดังนี้
การเจริญเติบโตของแบคทีเรียเพียงชนิดเดียวที่เลี้ยงในอาหารคงที่ เมื่อมีการพักอาการเจริญเติบโต และนำมา plot graph จะได้เป็นรูป sigmoid curve หรือ S-shape จากกราฟนี้ สามารถแบ่งช่วงการเจริญเติบโตของแบคทีเรียได้ดังนี้
- ช่วงที่ 1 เรียก Lag phase เป็นช่วงที่แบคทีเรียพยายามปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อม การเจริญเติบโตที่วัดได้จึงน้อยมาก หรือเกือบเท่าเดิม
- ช่วงที่ 2 เรียก Log phase หรือ Exponential phase เป็นช่วงที่แบคทีเรียสามารถปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อมได้แล้ว การเจริญเติบโตจึงมีมากมาย
- ช่วงที่ 3 เรียก Stationary phase การเจริญช่วงนี้จะคงที่ เพราะอาหารเริ่มหมดและมีการสร้างผลิตผลที่ไม่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย ดังนั้นอัตราการเกิดจะใกล้เคียงกับอัตราการตาย
- ช่วงที่ 4 เรียก Phase of decline เริ่มมีการตายเกิดขึ้นมาก เพราะอาหารหมด และมีสารพิษมาก
ความสัมพันธ์เกี่ยวกับสิ่งแวดล้อม
โทษของแบคทีเรีย- ทำให้อาหารบูดเน่า
- ทำให้ คน สัตว์ และพืช เป็นโรค
- ใช้ทำอาหารหมักดองต่าง ๆ เช่น ผักกาดดอง น้ำส้มสายชู เนย ยาคูลต์ ฯลฯ
- แบคทีเรียบางชนิดเป็นอาหารที่มีโปรตีนสูง มีรายงานว่า ใช้เลี้ยงสัตว์ได้
- แบคทีเรียบางชนิดช่วยกำจัดน้ำเสียให้เป็นน้ำดี
- ยาปฏิชีวนะบางอย่างผลิตจากผลพลอยได้ของแบคทีเรีย
- แบคทีเรียที่ปมรากถั่วช่วยตรึงไนโตรเจนในอากาศ
- แบคทีเรียในลำไส้ใหญ่ช่วยสร้างไวตามินบีในร่างกาย และช่วยในขบวนการย่อยอาหาร
การจำแนกหมวดหมู่และการเรียกชื่อ
สิ่งมีชีวิตมีคุณสมบัติที่เหมือนกันคือ การเจริญเติบโต การสืบพันธุ์และการตอบสองต่อสิ่งเร้า หากดูในระดับหน่วยเล็กสุดของสิ่งมีชีวิตคือ เซลล์ จะยิ่งพบว่ามีความคล้ายคลึงกันมากขึ้น เช่น มีแร่ธาตุเหมือนกัน และปฏิกิริยาชีวเคมีคล้ายกัน
แบ่งสิ่งมีชีวิตออกเป็น 2 พวกใหญ่ ๆ คือ- พืช (Plant Kingdom) มีความสามารถสังเคราะห์แสงได้
- สัตว์ (Animal Kingdom) สามารถเคลื่อนที่ได้

อาณาจักร (Kingdom)
Phylum หรือ Division
ชั้น (Class)
อันดับ (Order)
วงศ์ (Family)
สกุล (Genus)
เชื้อสาย (Species)
การตั้งชื่อสิ่งมีชีวิตใช้แบบ Carolus Linnaeus ที่เรียกว่า Linneal binomial system ในภาษาลาติน หรือกรีก ชื่อหนึ่งมี 2 ตอน คือ ตอนแรก เป็นชื่อ Genus ซึ่งเป็นกลุ่มที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงกันมาก ตอนที่ 2 เป็นชื่อ Species ซึ่งต่อท้าย จะขยายชื่อ Genus และช่วยให้ทราบคุณสมบัติเฉพาะบางอย่างของสิ่งมีชีวิตนั้น ในการเขียนชื่อ Genus ใช้อักษรตัวพิมพ์ใหญ่ และชื่อ Species ใช้อักษรตัวเล็ก และใช้อักษร ตัวเอน หรือขีดเส้นใต้ ตัวอย่างเช่น
Bacillus subtilis
Escherichia coli
Bacillus subtilis
Escherichia coli
การจัดกลุ่มของแบคทีเรีย
ดูจากการเปรียบเทียบคุณสมบัติที่เหมือนกัน และต่างกัน สิ่งที่ใช้ในการจัดกลุ่ม ได้แก่ รูปร่างลักษณะของเซลล์ คุณสมบัติทางสรีรวิทยาของเซลล์ และชีวเคมี คุณสมบัติทางพันธุกรรม และวิธีการอื่น ๆ เช่น Serotyping และ Bacteriophage typing การแบ่งหมวดหมู่ในแบคทีเรีย (Bacteria taxonomy) แบ่งหมวดหมู่ตามชนิดและคุณสมบัติต่าง ๆ ทางสรีรวิทยา, ชีวเคมี ในการจำแนก ชนิดของแบคทีเรีย พวกที่มีลักษณะและคุณสมบัติเหมือนกันและจัดเป็นพวกเดียวกัน คุณสมบัติต่างกันก็เป็นอีกพวกหนึ่งการจัดหมวดหมู่ของแบทีเรีย ตาม Bergey's Manual of Determinative Bacteriology 7thed 1957
Kingdom Protista
Subkingdom Prokaryotae
Division the bacteria
Class Schizomycetes
Order Pseudomonadales
Family Pseudomonadaceae
Genus Pseudomonas
Species aeruginosa
หลักการในการแบ่งหมวดหมู่และการจำแนกชนิดของจุลินทรีย์
ไม่ว่าจะมีการจัดหมวดหมู่ของแบคทีเรียเป็นแบบใดก็ตาม ต่างต้องอาศัยคุณสมบัติ ต่อไปนี้
- Morphology ดูรูปร่าง, โครงสร้าง, คุณสมบัติทางการเกิดสี และการสร้างเซลล์สืบพันธุ์
- Cultural characteristics ดูภาวะที่เหมาะแก่การเจริญเติบโต และอาหารที่เพาะเลี้ยง
- Biochemical activity การใช้สารเคมี, การสร้างเอ็นไซม์และผลลัพธ์ จากการใช้สารอาหารเหล่านั้น
- Serological characteristics ปฏิกิริยาของเซลล์ต่อซีรั่มใช้มากในการแบ่งสายพันธุ์แบคทีเรีย
- Chemical composition ดูคุณสมบัติทางเคมีของผนังเซลล์และกรดนิวคลีอิก
- Genetic information ศึกษาการ Recombine ของสารพันธุ์กรรม
ดังกล่าวข้างต้นเห็นได้ว่าการแบ่งหมวดหมู่แบคทีเรียจาก Kingdom มาจนเป็น Genus การที่เป็น Genus เดียวกันนั้นคุณสมบัติของแบคทีเรียนั้นจะคล้ายกันอาจจะแตกต่างกันทางชีวเคมีในการใช้สารบางอย่างทำให้แยกแบคทีเรียชนิดนั้นออกเป็น Species และอาศัยการรวมตัวของแบคทีเรียกับซีรั่มที่ทราบสายพันธุ์ (Strain หรือ Type) ของแบคทีเรีย ทำให้จำแนกแบคทีเรียออกได้เป็นสายพันธุ์ต่างๆ กันไป บางสายพันธุ์อาจทำให้เกิดโรค บางสายพันธุ์ก็ไม่อาจทำให้เกิดโรค