Download
1 / 36
710 likes | 2.12k Views
نمو البكتيريا. اعداد الطالبات:. مرام ابو حسين اصالة ابو ياسين شروق ابو هدبة سهى غرة. ما هو النمو؟ مصطلح النمو واسع جدا, وهو يستعمل بسياقات مختلفة, مثل:
E N D
اعداد الطالبات: مرام ابو حسين اصالةابو ياسين شروق ابوهدبة سهى غرة
ما هو النمو؟ مصطلح النمو واسع جدا, وهو يستعمل بسياقات مختلفة, مثل: النمو الزراعي, نمو السرطان,نمو الاطفال, وما شابه. المشترك لجميعها انها عملية تتم فيها زيادة في الكبر. سنعرف هذا المصطلح هنا بسياق نمو الكائنات الحية.
نمو الكائنات الحية: هو عبارة عن زيادة في المواد التي تكون الكائنات الحية. تتكون الكائنات الحية من المواد الآتية: كربوهيدرات, دهنيات, بروتينات,حوامض نووية, ماء وأملاح. إضافة المواد ضرورية للبقاء, وهي تتيح الانتقال إلى مرحلة انقسام الخلايا.
كيف تنقسم الكائنات الحية الدقيقة؟ نعرف انقسام كل خلية الى خليتين على انه تكاثر لا جنسي, وهو يتم في كائنات حية احادية الخلية عندما تتكون كائنات حية جديدة من كائن حي واحد, وتكون الصفات الوراثية للكائنات الحية الجديدة مماثلة للكائن الحي الاصلي (أي لاحد الوالدين). امثلة: الاميبا, البراميسيوم, والبكتيريا. في الكائنات الحية حقيقية النواة, تتم عملة الانقسام بواسطة الميتوزا (انقسام مباشر) وفي اعقابها ينقسم السيتوبلازمالى خليتين جديدتين. ).fission اما انقسام خلايا البكتيريا –التي هي بدائية النواة- فيتم بعملية الانشطار(
مراحل عملية الانشطار: أ. تحتوي البكتيريا قبل عملية النقسام على كرومسوم واحد. ب. تكبر الخلية بضعفين تقريبا نتيجة لاستغلال المواد الغذائة من البيئة لبناء مواد ولبناء الخلية. تبداء عملية مضاعفة الكروموسوم الدائري (انتبهوا الىانالكروموسوم يرتبط بنقطة واحدة الى غشاء الخلية). على ما يبدو توجد للغشاء وظيفة بالمضاعفة الدقيقة للكروموسومالى اثنين. ج. اكمال مضاعفة الكروموسوم وربط كل نسخ منها الى نقطة جديد في الغشاء. د.تكوين فاصل بين الخليتين الجديدتين من خلال زيادة اضافة في حجم الخلة والجدار. هـ. تمت عملة النشطار: ومن خلية واحدة تكونت خليتان فيهما مادة وراثية متماثلة.
بعد ان تنقسم خلة البكتيريا, فان كل خلية جديدة تقوم بوظيفتها كوحدة مستقلة.تعيش خلايا البكتيريا عادة كخلايا منفردة, او تبقى متلاصقة وتكون ازواج,او تعيش بسلاسل , وما شابه. حتى عندما تكون الخلايا متلاصقة, فان كل خلية تعمل كوحدة حياة مستقلة.
البلاسميد: اتضح من الابحاث التي تمت في البكتيريا يحتوي على قطع DNA دائرية ومستقلة. هذة القطع من DNA مسماةبلاسميدات ((plasmids. البلاسميدات اصغر من الكروموسوم (وهي تشكل %0.1 - %0.5 من كبر الكروموسوم) وهي غير متعلقة به وتستطيع ان تضاعف ذاتها بشكل مستقل حتى احيانا في الحالات التي لا تنقسم فيها خلية البكتيريا. فبامكانالبلاسميداتان تنتقل من خلية الىاخرى دون أي علاقة لانقسام الخلايا. تستطيع البلاسمسداتان تنتقل من خلية بكتيريا معينة الى خلية بكتيريا من نوع آخر. تحمل البلاسميدات صفات مختلفة غير ضرورية لنمو خلايا البكتيريا فيما يلي بعض الامثلة لصفات يشفرها DNAالبلاسميد وهي افرازانزيمات, افراز سم , صفة تساعد على الاقتران , وصفات تكسب الصمود ضد مواد سامة, ومضادات حيوية, وغير ذلك. تستعمل البلاسميدات بكثرة في تكنولوجيا الهندسة الوراثية .
تلخيص تجارب جريفيت (1928) عن التحول الوراثي:
نتائج التجربة:نتائج التجارب 1,2 و 3 كانت متوقعة, لكن نتائج التجربة الرابعة لم تكن متوقعة وكان من الصعب شرحها. في التجربة الرابعه, حقنت الفئران بمخلوط من البكتيريا الحية غير الضارة (صنف ”R“) وبكتيريا ميتة ضارة (صنف ”S“ميت). وقد ادى هذا المخلوط الى موت الفئران.عندما عزلوا بكتيريا من الفئران الميتة, فقد وجدوا ان البكتيريا التي عزلوها تنتمي للصنف الضار (”S“) أي ان البكتيريا من الصنف R تحولت الى الصنف S.افتراض جريفيتان هناك انتقال لمادة وراثية تحمل الصفات لانتاج المحفظة, وقد يتم انتقال هذة المادة من الصنف Sالميت الى الصنف R, وهذه المادة هي التي تكسب البكتيريا الصفة التي تكون ضارة.في سنة 1944 فقط, اتضح ان المادة الوراثية التي تنتقل من صنف الىاخر هي DNA والعملة التي تتم مسماة تحول مادة وراثية.بعد عدة سنوات من هذا الاكتشاف وجدت تحولات وراثية اخرى في البكتيريا.وقد اتضح ان استيعاب الDNA من خلايا اخرى يتم فقط عندما تكون البكتيريا في مرحلة (طور) نمو معينةز عملية الاستيعاب ذاتها غبر مفهومة تماما حتى الان.
الانتقال الوراثي –transductin:في سنة 1952 وصفت اليةاخرىبواستطها تتكون تراكيب وراثية جديدة في البكتيريا.في هذة العملية يتم نقل DNA من بكتيراالىاخرى بواسطة بكتيروفاج (هو فيروس يهاجم بكتيري).اثناءتكاثرة يستوعب الفايروساحيانا مقاطع DNAمن خلية بكتيريا, وقد تكون هذه المقاطع اضافة, او بدل الDNAالموجدودفية. يستطيع الفيروس ان ينقل هذة المقاطع الى خلية بكتيريا اخرى, وهناك يندمج مقطع الDNAبكرموسومالبكتيرا ويكسبها صفات جديدة.
الاندماج او الاقتران الوراثي- conjugation: الاقتران هو عبارة عن نقل DNA بواسطة تلامس مباشر بين الخلايا .وصفت عملية الاقتران لاول مرة في سنة 1946, وقد وصفها العالم ليدبيرج وزملائه, ب. تلامس بين البكتيريا بواسطة انبوبسيتوبلازمي ونقل مقطع من الكروموسوم المانح الى المستقل. أ. تلامس بين البكتيريا بواسطة انبوبسيتوبلازمي ونقل البلاسميد من المانح الىالمستق.
نسمي احيانا عملية الاقتران ”بالتكاثر التزاوجي“, لانها تتم فقط بواسظة تلامس مباشر بين الخليتين. يشترك في هذه العملية نوعان من الخلايا الخلية ”المانحة“ (نسميها F+) والخلية المستقبلة (نسميها F-).
العوامل التي تؤثر على وتيرة نمو مجموعة بكتيريا في الطبيعة نمو مجموعة بكتيريا هو نتيجة لتكاثر خلايا البكتيريا. البكتيريا وكائنات حية دقيقة أخرى تنقسم بوتيرة سريعة مقارنة مع وتيرة انقسام خلايا كائنات حية متعددة الخلايا. تتأثر وتيرة التكاثر من العوامل البيئية المختلفة, مثل: عوامل لا إحيائية: درجة حرارة مناسبة, توافر الغذاء المناسب وظروف.PH أخرى موجودة في البيئة, عوامل إحيائية: تتم في الطبيعة علاقة متبادلة بين مجموعات كائنات حية مختلفة, حيث تتم هذه العلاقة بالتنافس على المكان, وعلى مصادر الغذاء, وبوجود أعداء طبيعيون, وما شابه.
لماذا ننمي البكتيريا؟ ننمي البكتيريا لنستعملها, ولنستعمل نواتجها, ولنميزها عندما يكون عددها قليلا, أو عندما يكون من الصعب تمييزها. فيما يلي بعض الأمثلة: تمييز مسببات الأمراض: يتم كل يوم في مختبرات العيادات الطبية وفي مختبرات المستشفيات فحص عينات لتحديد أجناس البكتيريا وقد تتم هذه الفحوصات لتمييز مسببات الأمراض. تحديد جودة الماء وجودة الغذاء: في مختبرات معينة يفحصون عينات ماء بشكل روتيني, ويتم هذا الفحص لتحديد جودة المياه ولتمييز أجناس وكمية البكتيريا الموجودة فيها. استعمال البكتيريا في الصناعة: في صناعات الأغذية, وفي الصناعات الكيماوية, وصناعة الأدوية ينمون بكتيريا وكائنات حية دقيقة أخرى لإنتاج مواد مختلفة. استعمال البكتيريا في البحث: ينمون في المختبرات بكتيريا لأغراض البحث في مجالات مختلفة, مثل: الطب, الوراثة, علم البيئة, الصناعة, ومجالات أخرى كثيرة.
طرق لتنمية البكتيريا لتنمية البكتيريا يجب أن نقوم بالأمور التالية: عزل كل جنس من البكتيريا وتنميته بشكل منفصل عن الأجناس الأخرى. - - تزويد البكتيريا بظروف معيشية, مثل: مواد غذائية, درجة حرارة, مجال الPH.
طرق مختلفة لعد البكتيريا في حالات كثيرة,عندما ننمي البكتيريا, فمن المهم أن نعرف عددها. تستعمل اليوم عدة طرق لتقدير عدد البكتيريا. فيما يلي ثلاث طرق تستعمل لهذا الغرض وهي: عد مباشر للبكتيريا بواسطة مجهر: تتم عملية العد من خلال التمعن في البكتيريا الموجودة على سطح زجاجة حاملة فيها تربيعات للعد والتي بواسطتها يمكن ان نحسب عدد البكتيريا. عد بكتيريا حية: عند تنمية بكتيريا على وسط غذائي صلب, تنتج كل مستعمرة من بكتيريا واحدة. نزرع عينة من المعلق على وسط غذائي صلب ومن كل بكتيريا تتطور مستعمرة نستطيع إن نراها بالعين المجردة. هذه الطريقة جيدة لتحديد عدد البكتيريا الحية, لكنها بطيئة نسبيا, لأننا يجب أن ننتظر نمو المستعمرات. توجد عادة في الوسط الغذائي السائل ملايين من البكتيريا, لذا نستعمل طريقة التخفيف التي بواسطتها نخفف معلق البكتيريا في الوسط الغذائي بطريقة مراقبة ومعروفة.
التقدير بواسطة فحص تعكر السائل: في هذه الطريقة ينمون البكتيريا بوسط غذائي سائل. نبدأ عملية التنمية بعدد قليل من البكتيريا, ففي هذه المرحلة يكون الوسط الغذائي صاف. مع تكاثر البكتيريا في الوسط الغذائي يزداد تعكر السائل. لان البكتيريا تمنع انتقال الضوء عبر السائل. يقاس مدى تعكر الوسط الغذائي السائل بواسطة أجهزة بصرية وبحسبها يمكن أن نقدر عدد البكتيريا. هذه الطريقة ناجعة وسريعة, لكن سيئتها الأساسية انه في هذه الطريقة العد هذه نقوم بعد جميع البكتيريا الموجودة في الوسط الغذائي, أي البكتيريا الحية والميتة.
تنمية البكتيريا بشكل مراقب في ظروف المختبر عندما ننمي بكتيريا بظروف المختبر, فبإمكاننا أن نقرر جنس البكتيريا التي نريد تنميتها. يمكن أن نعزل جنس معين من البكتيريا وان نزودها بظروف تنمية مرغوبة ومراقبة. ويمكن أيضا تغيير الظروف بحسب الاحتياجات المختلفة. في ظروف المختبر, تتم تنمية البكتيريا عادة في جهاز مغلق حددت فيه ظروف النمو من بداية عملية التنمية . التغييرات التي تتم في الجهاز تحدث بسبب البكتيريا التي تستغل مصادر الغذاء, وتفرز مواد, وما شابه. نمو البكتيريا يزودنا بمعلومات ضرورية عن نمو البكتيريا: الظروف المطلوبة للتكاثر الأفضل للبكتيريا, الوتيرة التي تتكاثر فيها البكتيريا ظروف مختلفة, ومرحلة النمو التي تكون فيها البكتيريا المفحوصة.
مراحل (أطوار) نمو مجموعة بكتيريا لو كان نمو مجموعة البكتيريا مستمراً بدون حدود, لامتلأ العالم بكتيريا. فيما يلي مثال على ذلك : إذا كان زمن جيل مجموعة البكتيريا 20 دقيقه وأستمر نمو وتكاثر هذه المجموعه لمده 24 ساعه متواصلة بوتيره ثابته, فسنحصل بعد 24 ساعة على كتله بكتيريا يصل وزنها 2000 طن تقريباً! لكن في الواقع لا يحدث ذلك, لأنه في الطبيعة توجد محدودات بالغذاء,والماء, ويوجد أعداء طبيعيون,وظروف أخرى تحد من نمو البكتيريا. من المعتاد بظروف المختبر أن ننمي بكتيريا بكميات كبيره في أواسط غذائية سائله. في هذه الظروف أيضا توجد عوامل تحد من نمو مجموعات البكتيريا.
العوامل العوامل التي تحد النمو هي: 1- قله المواد الغذائية. 2- تراكم النفايات. 3- تغييرات في مستوى الحامضيه. 4- تركيز الأكسجين, وما شابه.
شرح الرسم البياني تعرض ألرسمه ج.9 “ منحنى نمو” يصف نمو يميّز بكتيريا وكائنات حيه دقيقه أخرى في ظروف مختبر مراقبه. في هذا الرسم البياني أيضا فإن محور y موصوف بمقياس رسم لوغاريتمي. نلاحظ أن هناك فروق بين المجموعات بالمدة ألزمنيه حيث تتأثر كل مرحله من صنف البكتيريا,ومن مكونات الوسط الغذائي,ومن ظروف نمو أخرى.
المراحل الأربع في نمو مجموعه البكتيريا: عندما ننقل بكتيريا لوسط نمو طازج فإن البكتيريا تمر بمرحلة تكيف نسميها أ- مرحله الرُكود.في هذه ألمرحله تستعد البكتيريا لاستغلال مصادر المعيشهالجديده وتكوّن نواتج ضرورية للنمو,مثل بروتينات معينه وحوامض نوويه. تستمر هذه ألمرحله حتى تصل البكتيريا إلى وضع تستطيع أن تنقسم فيه. تستمر مرحله الركود عاده مدة زمنية قصيرة نسبياً. نصف هذه ألمرحله- في منحنى النمو – كخظ تصاعدي “معتدل” ويكون فيه عدد البكتيريا قليلاً. ب- مرحله النمو ألأسي ( الوغاريمتي –log phase ) تنقسم البكتيريا في هذه المرحلة بوتيرة ثابتة ويتضاعف عددها في كل جيل, أي أن عددها يزداد بمتوالية آسيه لوغارتميه.
في مرحله النمو ألأسي يزداد تعكر وسط النمو بشكل بارز. نصف هذه ألمرحله- في منحنى النمو-كخط قطري تصاعدي. تستمر هذه ألمرحله إذا كانت ظروف النمو مناسبة. وعادةً تصل كثافة البكتيريا إلى مليارد بكتيريا في مليلتر وسط غذائي. (stationary phaseج- مرحله النمو الثابت ( عندما ترتفع كثافة البكتيريا,فإن ظروف النمو تبدأ بالإساءة. ويتحول قسم من المواد الموجودة في وسط النمو إلى عامل محدد. وخاصة الغذاء والأكسجين. إضافة إلى ذلك, تتراكم في وسط النمو نواتج ضارة تسبب إلى تغيير أل-PH وغير ذلك.
إضافة إلى ذلك,يجب أن نمنع تراكم المواد التي تؤثر سلبياً على نمو البكتيريا,حيث يتم ذلك من خلال إبعاد هذه المواد بطريقة مراقبة. تتم عملية التنمية بهذه الظروف من خلال استعمال منشأة خاصة.إحدى هذه المنشآت تسمى chemostat ( منظم أو ضابط كيماوي ),حيث يُستعمل هذا الجهاز لنمو بكتيريا بشكل متواصل ومن خلال المحافظه على ظروف ثابته.
يتم النمو بالمراحل الآتيه: 1- مرحله الركود. 2- مرحله النمو الأُسي. 3-مرحله النمو الثابت. 4- مرحله الموت. أثناء النمو المراقب يمكن أن نتحكم بظروف النمو, لكي تكون إحدى مراحل النمو طويلة, مثلاً: أثناء تنميه البكتيريا في الصناعه يمكن أن نطول مدة مرحلة النمو الأُسي,وهكذا نحصل على كميه كبيرة من البكتيريا المطلوبة,أو نواتجها.
تلخيص -يتم نمو البكتيريا في أعقاب استيعاب مواد وتنقسم كل خليه بكتيريا إلى اثنتين. -يوجد تأثير للعوامل البيئة,مثل:كميه الغذاء,درجه الحرارة على وتيرة النمو وتكاثر مجموعه البكتيريا. الإنسان يستطيع أن يراقب وتيرة تكاثر مجموعات البكتيريا في بيئته ويستطيع أن ينمي بكتيريا لأهداف البحث والصناعة. لتنميه مجموعه بكتيريا بطريقه مراقبة يوجد مسار نمو مميز,حيث يمكن وصفه بمنحنى النمو.
طرق مختلفه لتكوين ظروف بيئية تؤذي البكتيريا: • 1. تغيرات في درجة الحرارة • أ- التسخين / البسترة: هي عبارة عن عملية لحفظ أغذية كثيرة وخاصة منتجات الحليب. من حسنات عملية البسترة انه في اعقاب هذه العمليه لا يتغير طعم الغذاء تقريبا, لكن من سيئاتها انه يمكن حفظ الغذاء لمدة زمنية محدده لان الابواغ وقسم من البكتيريا لا تهدم خلا هذه العمليه وقد تتكاثر مع مرور الوقت ولمنع تكاثرها يجب ان نحفظ المنتجات المبستره في التبريد. • ب- التعقيم: هو عبارة عن ابادة جميع اشكال الحياة يتم التعقيم عادة بواسطة التسخين بدرجة حرارة 100 لمدة ساعه تقريبا,طريقة اخرى للتعقيم هي بواسطة التسخين بضغط1.5 ضغط جوي . في هذه الظروف تهدم جميع البكتيريا والابواغ . • من سيئات التعقيم ان قسم من مكونات الغذاء يهدم ونتيجة لذلك يتغير طعم الغذاء , من حسناته انه لا حاجة لحفظ المنتجات الغذائية المعقمة والمغلقة في التبريد.
ج- التبريد:حفظ الغذاء بالتبريد او التجميد هما ايضا ناجعان لمنع تطور كائنات حية دقيقة, في درجات حرارة منخفضة تكون العمليات الانزيماتية بطيئة في معظم الكائنات الحية فمعظم الكائنات لا تتكاثر وقسم منها يهدم. • د- طريقة الدمج:فانهم يسخنون الغذاء في البداية لمدة زمنية قصيرة جدا ليتخلصوا من البكتيريا التي تحب البرد والتي تكون عادة حساسة للتسخين القصير ثم ينقلون الغذاء الى التجميد لمدة طويلة بدرجات حراة من(-C20) حتى(-C 40) حيث يتم حفظ الغذاء لمدة شهور.
2- إبعاد الماء من خلايا الكائنات الحية الدقيقة. لكي تتمكن البكتيريا من النمو والتكاثر , فيجب إن يحتوي وسط النمو على 15% من الماء على الأقل. لذا فيمكن أن نمنع تكاثر بكتيريا بواسطة إبعاد الماء من البكتيريا أو بواسطة تجفيف الغذاء.فبحسب هذا المبدأ يمكن حفظ الأغذية من خلال تغيير مكونات المواد المذابة وتركيزها.فإذا وفرنا ظروفا بيئية تكون فيها مكونات المواد المذابة وتركيزها خارج خلايا البكتيريا أعلى من تركيز المواد المذابة داخل خلية البكتيريا, ونتيجة لذلك يخرج الماء من الخلية بعملية الاسمواز . ففي هذه ألحاله تنكمش خلايا البكتيريا ونمنع تطورها وتكاثرها ولا حاجة لحفظ الغذاء في التبريد. أ- التجفيف: وهو عبارة عن تجفيف الغذاء بواسطة الحرارة والهواء وهكذا نرفع من تركيز المواد المذابة في الغذاء نسبة لكمية الماء فيها.
- تغيير أل pH كائنات حية معينة تحتاج إلى ظروف pH في مجال محدد تغيير درجة أل pH لقاعدي أو لحامضي من خلال إضافة حوامض أو قواعد يعيق نمو كائنات حية معينة. تغيير أل pH يؤثر سلبا على تطور كائنات حية معينه ونتيجة لذلك يتوقف تكاثرها , إما لكائنات حية أخرى فهذه الظروف مريحة وتساعد على التكاثر. الكائنات الحية الدقيقة التي تتكاثر في عملية التحميض لا تؤدي إلى العفن, ولا تضر الإنسان الذي يأكل الغذاء, بل هي تعطي الأغذية طعم خاص . عندما يصل الغذاء يكون فيه جاهزا للأكل فمن الممكن أن نوقف العمليات البيولوجية بواسطة طرق حفظ أخرى مثل: التسخين والتبريد.
4- وسائل أخرى لحفظ الطعام: أ-مواد لحفظ الأغذية:هي عبارة عن مواد كيماوية مختلفة, مثل: الأملاح والحوامض الضعيفة, هذه المواد تعيق نمو الكائنات الحية الدقيقة المختلفة وتؤدي إلى موتها ب-الاشعاع: في حالات خاصة يستعملون الأشعة التي تؤدي إلى هدم الحوامض النووية للبكتيريا . ونتيجة لذلك لا تستطيع البكتيريا أن تتكاثر ومعظمها يهدم • ج- الترشيح : يمكن ترشيح مواد مختلفة بواسطة رواشح حساسة ودقيقة جدا. حيث تمنع هذه الرواشح انتقال الكائنات الحية الدقيقة . هذه الطريقة مناسبة عندما تؤدي طرق أخرى إلى إصابة جودة الطعام.
** تلخيص حفظ الغذاء. • أثناء عمليات حفظ الغذاء نحن معنيون من ناحية واحدة بالمحافظة على الغذاء أن لا يتلف خلال مدة زمنية طويلة, ومن ناحية ثانية معنيون أن نحافظ وان نحسن طعمه,لونه,رائحته,شكله ومبناه . • لذا فمن المعتاد أن ندمج عدة طرق لحفظ المواد ليتحقق ما ذكر أعلاه.
