Home
עברית
מיקרוביולוגיה (OpenStax)
9: צמיחה מיקרוביאלית
9.5: תנאים סביבתיים אחרים המשפיעים על הצמיחה

9.5: תנאים סביבתיים אחרים המשפיעים על הצמיחה

Last updated

Oct 31, 2023
Page ID
209024
Save as PDF
- 9.4: טמפרטורה וצמיחה מיקרוביאלית
- 9.6: מדיה המשמשת לצמיחת חיידקים

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$

מטרות למידה

זהה ותאר קטגוריות שונות של חיידקים עם דרישות גדילה ספציפיות מלבד חמצן, pH וטמפרטורה, כגון לחץ ברומטרי שונה, לחץ אוסמוטי, לחות ואור
תן לפחות מיקרואורגניזם דוגמה אחת לכל קטגוריה של דרישת גדילה

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.

לחץ אוסמוטי וברומטרי

לרוב הסביבות הטבעיות יש ריכוזי מומסים נמוכים יותר מאשר הציטופלזמה של רוב המיקרואורגניזמים. קירות תאים קשיחים מגנים על התאים מפני התפוצצות בסביבה מדוללת. אין הרבה הגנה זמינה מפני לחץ אוסמוטי גבוה. במקרה זה, מים, בעקבות שיפוע הריכוז שלהם, זורמים מתוך התא. התוצאה היא פלסמוליזה (התכווצות הפרוטופלזמה הרחק מדופן התא השלם) ומוות תאים. עובדה זו מסבירה מדוע תמלחות ושכבות בשר ודגים במלח הן שיטות עתיקות לשימור מזון. מיקרואורגניזמים הנקראים הלופילים ("אוהבי מלח") דורשים למעשה ריכוזי מלח גבוהים לצמיחה. אורגניזמים אלה נמצאים בסביבות ימיות בהן ריכוזי המלח מרחפים על 3.5%. מיקרואורגניזמים הלופיליים קיצוניים, כגון האצה האדומה Dunaliella salina והמין הארכאי Halobacterium באיור $\PageIndex{1}$ , גדלים באגמים היפרסליים כגון אגם המלח הגדול, שהוא מלוח פי 3.5—8 מהאוקיינוס, וים המלח, שהוא פי 10 מלוח יותר מהאוקיינוס.

תצלום של אגם עם אזורים סגולים וירוקים. — איור $\PageIndex{1}$ : תצלום שצולם מהחלל של אגם המלח הגדול ביוטה. *הצבע הסגול נגרם על ידי צפיפות גבוהה של האצה *דונליאלה* וההלובקטריום הארכאי spp.* (אשראי: נאס"א)

Dunaliella spp. מונה את הלחץ האוסמוטי האדיר של הסביבה עם ריכוז ציטופלסמי גבוה של גליצרול ועל ידי שאיבה פעילה של יוני מלח. הלובקטריום spp. צובר ריכוזים גדולים של ^K+ ויונים אחרים בציטופלזמה שלו. החלבונים שלו מיועדים לריכוזי מלח גבוהים ומאבדים פעילות בריכוזי מלח מתחת ל-1-2 מ' למרות שרוב האורגניזמים ההלו-סובלניים, למשל Halomonas spp. בביצות מלח, אינם זקוקים לריכוזים גבוהים של מלח לצמיחה, הם ישרדו ויתחלקו בנוכחות מלח גבוה. באופן לא מפתיע, הסטפילוקוקים, המיקרוקוקים והקורינבקטריה המיישבים את עורנו סובלים מלח בסביבתם. פתוגנים הלו-סובלניים הם גורם חשוב למחלות הנישאות במזון מכיוון שהם שורדים ומתרבים במזון מלוח. לדוגמה, החיידקים ההלוסובלניים S. aureus, Bacillus cereus, ו V. cholerae מייצרים אנטרוטוקסינים מסוכנים והם הגורמים העיקריים להרעלת מזון.

מיקרואורגניזמים תלויים במים זמינים לגידול. לחות זמינה נמדדת כפעילות מים (a _w), שהיא היחס בין לחץ האדים של המדיום המעניין ללחץ האדים של מים מזוקקים טהורים; לכן, _w של מים שווה ל 1.0. חיידקים דורשים _w גבוה (0.97-0.99), ואילו פטריות יכולות לסבול סביבות יבשות יותר; לדוגמה, הטווח של _w לצמיחה של אספרגילוס spp. הוא 0.8-0.75. הפחתת תכולת המים במזונות על ידי ייבוש, כמו בקופצני, או באמצעות ייבוש בהקפאה או על ידי הגברת הלחץ האוסמוטי, כמו במי מלח וריבות, הן שיטות נפוצות למניעת קלקול.

מיקרואורגניזמים הדורשים לחץ אטמוספרי גבוה לצמיחה נקראים ברופילים. החיידקים החיים בקרקעית האוקיאנוס חייבים להיות מסוגלים לעמוד בלחצים גדולים. מכיוון שקשה לאחזר דגימות שלמות ולשכפל תנאי גידול כאלה במעבדה, המאפיינים של מיקרואורגניזמים אלה אינם ידועים במידה רבה.

אור

פוטואוטוטרופים, כגון ציאנובקטריה או חיידקי גופרית ירוקה, ופוטו-הטרוטרופים, כגון חיידקים סגולים שאינם גופרית, תלויים בעוצמת אור מספקת באורכי הגל הנספגים בפיגמנטים שלהם כדי לגדול ולהתרבות. אנרגיה מאור נלכדת על ידי פיגמנטים ומומרת לאנרגיה כימית המניעה קיבוע פחמן ותהליכים מטבוליים אחרים. החלק של הספקטרום האלקטרומגנטי הנספג על ידי אורגניזמים אלה מוגדר כקרינה פעילה פוטוסינתטית (PAR). הוא שוכן בתוך ספקטרום האור הנראה הנע בין 400 ל -700 ננומטר (ננומטר) ומשתרע באינפרא אדום הקרוב עבור כמה חיידקים פוטוסינתטיים. מספר פיגמנטים נלווים, כגון פוקוקסנטין באצות חומות ופיקובילינים בציאנובקטריה, מרחיבים את הטווח השימושי של אורכי הגל לפוטוסינתזה ומפצים על רמות האור הנמוכות הזמינות בעומקי מים גדולים יותר. מיקרואורגניזמים אחרים, כמו הארכאה של המחלקה Halobacteria, משתמשים באנרגיית אור כדי להניע את משאבות הפרוטון והנתרן שלהם. האור נספג על ידי קומפלקס חלבון פיגמנט הנקרא bacteriorhodopsin, הדומה לפיגמנט העין רודופסין. חיידקים פוטוסינתטיים קיימים לא רק בסביבות מימיות אלא גם באדמה ובסימביוזה עם פטריות בחזזיות. שלג האבטיח המוזר נגרם על ידי מיקרואצה Chlamydomonas nivalis, אצה ירוקה עשירה בפיגמנט קרוטנואיד אדום משני (אסטקסנטין) המעניק את הגוון הוורוד לשלג בו צומחת האצה.

תרגיל $\PageIndex{1}$

אילו פיגמנטים פוטוסינתטיים תוארו בסעיף זה?
מהו הלחץ הבסיסי של סביבה היפר-סלית לתא?

מושגי מפתח וסיכום

הלופילים דורשים ריכוז מלח גבוה במדיום, בעוד שאורגניזמים הלוסובלניים יכולים לגדול ולהתרבות בנוכחות מלח גבוה אך אינם דורשים זאת לצמיחה.
פתוגנים הלו-סובלניים הם מקור חשוב למחלות הנישאות במזון מכיוון שהם מזהמים מזון שנשמר במלח.
חיידקים פוטוסינתטיים תלויים באור הנראה לאנרגיה.
רוב החיידקים, למעט יוצאים מן הכלל, דורשים לחות גבוהה כדי לצמוח.