Skip to main content
Global

9: צמיחה מיקרוביאלית

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208981

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    כולנו מכירים את השכבה הדקיקה על משטח בריכה או שהופכת סלעים לחלקלקים. אלו הן דוגמאות לביופילמים - מיקרואורגניזמים המוטבעים בשכבות דקות של חומר מטריצה (איור). \(\PageIndex{1}\) ביופילמים נחשבו זה מכבר למכלולים אקראיים של תאים והיו להם מעט תשומת לב מצד החוקרים. לאחרונה, התקדמות בהדמיה ובשיטות ביוכימיות גילתה שביופילמים הם מערכת אקולוגית מאורגנת שבתוכה תאים רבים, בדרך כלל ממינים שונים של חיידקים, פטריות ואצות, מתקשרים באמצעות איתות תאים ותגובות מתואמות. הביופילם מספק סביבה מוגנת בתנאים קשים ומסייע להתיישבות על ידי מיקרואורגניזמים. לביופילמים יש גם חשיבות קלינית. הם נוצרים על מכשירים רפואיים, מתנגדים לניקוי ועיקור שגרתיים וגורמים לזיהומים שנרכשו בבריאות. בתוך הגוף נוצרים ביופילמים על השיניים כרובד, בריאות של חולים עם סיסטיק פיברוזיס ועל רקמת הלב של חולים עם אנדוקרדיטיס. שכבת הרפש מסייעת בהגנה על התאים מפני הגנה חיסונית מארחת וטיפולים אנטיביוטיים.

    לימוד ביופילמים דורש גישות חדשות. בגלל תכונות ההדבקה של התאים, רבות מהשיטות לגידול וספירת תאים הנחקרים בפרק זה אינן מיושמות בקלות על ביופילמים. זוהי תחילתו של עידן חדש של אתגרים ותובנה מתגמלת לגבי הדרכים שבהן מיקרואורגניזמים גדלים ומשגשגים בטבע.

    מיקרוגרף המציג תאים כדוריים המחוברים למטריצה על משטח. תמונה של מים ירוקים בדלי.
    איור\(\PageIndex{1}\): מכשירים רפואיים המוחדרים לגוף המטופל מזוהמים לעתים קרובות בביופילם דק של מיקרואורגניזמים הכלואים בחומר הדביק שהם מפרישים. מיקרוגרף האלקטרונים (משמאל) מציג את הקירות הפנימיים של צנתר שוכן. החצים מצביעים על התאים העגולים של חיידקי Staphylococcus aureus המחוברים לשכבות המצע החוץ תאי. פח האשפה (מימין) שימש כאספן גשם. החץ מצביע על ביופילם ירוק בצידי המכולה. (אשראי משמאל: שינוי העבודה על ידי המרכזים לבקרת מחלות ומניעתן; זכות אשראי: שינוי עבודה על ידי נאס"א)

    • 9.1: איך חיידקים גדלים
      מחזור תאי החיידק כרוך ביצירת תאים חדשים באמצעות שכפול של DNA וחלוקת רכיבים תאיים לשני תאי בת. בפרוקריוטים, הרבייה היא תמיד א -מינית, אם כי מתרחשת רקומבינציה גנטית נרחבת בצורה של העברת גנים אופקית, כפי שייחקר בפרק אחר. לרוב החיידקים יש כרומוזום מעגלי יחיד; עם זאת, קיימים כמה יוצאים מן הכלל.
    • 9.2: דרישות חמצן לצמיחה מיקרוביאלית
      שאל את רוב האנשים "מהן הדרישות העיקריות לחיים?" והתשובות עשויות לכלול מים וחמצן. מעטים יתווכחו על הצורך במים, אבל מה עם חמצן? האם יכולים להיות חיים ללא חמצן? התשובה היא שלא תמיד יש צורך בחמצן מולקולרי. סימני החיים המוקדמים ביותר מתוארכים לתקופה בה התנאים על פני כדור הארץ היו מופחתים מאוד וגז חמצן חופשי למעשה לא היה קיים.
    • 9.3: השפעות ה- pH על צמיחה מיקרוביאלית
      חיידקים הם בדרך כלל נויטרופילים. הם גדלים בצורה הטובה ביותר ב- pH ניטרלי קרוב ל 7.0. אסידופילים גדלים בצורה אופטימלית ב- pH ליד 3.0. אלקליפילים הם אורגניזמים הגדלים בצורה אופטימלית בין pH של 8 ל -10.5. אסידופילים ואלקליפילים קיצוניים גדלים לאט או בכלל לא ליד pH ניטרלי. מיקרואורגניזמים גדלים בצורה הטובה ביותר ב-pH הצמיחה האופטימלי שלהם. הצמיחה מתרחשת לאט או בכלל לא מתחת ל-pH הצמיחה המינימלי ומעל ל-pH הצמיחה המרבי.
    • 9.4: טמפרטורה וצמיחה מיקרוביאלית
      מיקרואורגניזמים משגשגים במגוון רחב של טמפרטורות; הם התיישבו בסביבות טבעיות שונות והסתגלו לטמפרטורות קיצוניות. גם טמפרטורות קרות וחמות קיצוניות דורשות התאמות אבולוציוניות למקרומולקולות ולתהליכים ביולוגיים. פסיכופילים גדלים בצורה הטובה ביותר בטווח הטמפרטורות של 0-15 מעלות צלזיוס ואילו פסיכוטרופים משגשגים בין 4° C ל- 25° C. מזופילים גדלים בצורה הטובה ביותר בטמפרטורות מתונות בטווח של 20° C עד כ 45° C. פתוגנים הם בדרך כלל מזופילים.
    • 9.5: תנאים סביבתיים אחרים המשפיעים על הצמיחה
      מיקרואורגניזמים מקיימים אינטראקציה עם סביבתם לאורך ממדים רבים יותר מאשר pH, טמפרטורה ורמות חמצן חופשיות, אם כי גורמים אלה דורשים התאמות משמעותיות. אנו מוצאים גם מיקרואורגניזמים המותאמים לרמות שונות של מליחות, לחץ ברומטרי, לחות ואור.
    • 9.6: מדיה המשמשת לצמיחת חיידקים
      חקר המיקרואורגניזמים מקל מאוד אם אנו מסוגלים לתרבות אותם, כלומר לשמור על אוכלוסיות רבייה בתנאי מעבדה. גידול מיקרואורגניזמים רבים מאתגר בגלל דרישות תזונתיות וסביבתיות ספציפיות ביותר והמגוון של דרישות אלה בין מינים שונים.
    • 9.E: צמיחה מיקרוביאלית (תרגילים)

    תמונה ממוזערת: גשמים עזים גורמים לנגר דשנים לאגם אירי, מה שמעורר פריחת אצות נרחבת, שניתן לראות לאורך קו החוף. שימו לב לאדמה החקלאית הנטועה החומה והירוקה על החוף. (אשראי: נאס"א)