Skip to main content
Global

9: النمو الميكروبي

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    195335

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

    نحن جميعًا على دراية بالطبقة اللزجة على سطح البركة أو التي تجعل الصخور زلقة. هذه أمثلة على الأغشية الحيوية - الكائنات الحية الدقيقة المضمنة في طبقات رقيقة من مادة المصفوفة (الشكل\(\PageIndex{1}\)). لطالما اعتبرت الأغشية الحيوية تجميعات عشوائية للخلايا ولم تحظ باهتمام كبير من الباحثين. في الآونة الأخيرة، أظهر التقدم في التصور والأساليب البيوكيميائية أن الأغشية الحيوية هي نظام بيئي منظم تتفاعل فيه العديد من الخلايا، عادة من أنواع مختلفة من البكتيريا والفطريات والطحالب، من خلال إشارات الخلايا والاستجابات المنسقة. يوفر البيوفيلم بيئة محمية في ظروف قاسية ويساعد على استعمار الكائنات الحية الدقيقة. الأغشية الحيوية لها أيضًا أهمية سريرية. تتشكل على الأجهزة الطبية، وتقاوم التنظيف الروتيني والتعقيم، وتسبب العدوى المكتسبة من الصحة. داخل الجسم، تتشكل الأغشية الحيوية على الأسنان على شكل لوحة، وفي رئتي مرضى التليف الكيسي، وعلى الأنسجة القلبية لمرضى التهاب الشغاف. تساعد طبقة السلايم على حماية الخلايا من الدفاعات المناعية المضيفة والعلاجات بالمضادات الحيوية.

    تتطلب دراسة الأفلام الحيوية أساليب جديدة. نظرًا لخصائص التصاق الخلايا، فإن العديد من طرق زراعة الخلايا وعددها التي تم استكشافها في هذا الفصل لا يتم تطبيقها بسهولة على الأغشية الحيوية. هذه هي بداية حقبة جديدة من التحديات والرؤى المجزية للطرق التي تنمو بها الكائنات الحية الدقيقة وتزدهر في الطبيعة.

    صورة مجهرية تُظهر خلايا كروية متصلة بمصفوفة على سطح. صورة للمياه الخضراء في دلو.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): غالبًا ما تتلوث الأجهزة الطبية التي يتم إدخالها في جسم المريض بغشاء حيوي رقيق من الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في المادة اللاصقة التي تفرزها. يُظهر المجهري الإلكتروني (على اليسار) الجدران الداخلية للقسطرة الداخلية. تشير الأسهم إلى الخلايا المستديرة لبكتيريا Staphylococcus aureus المرتبطة بطبقات الركيزة خارج الخلية. كانت علبة القمامة (على اليمين) بمثابة جامع للمطر. يشير السهم إلى بيوفيلم أخضر على جانبي الحاوية. (اليسار الائتماني: تعديل العمل من قبل مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها؛ الحق الائتماني: تعديل العمل من قبل وكالة ناسا)

    • 9.1: كيف تنمو الميكروبات
      تتضمن دورة الخلايا البكتيرية تكوين خلايا جديدة من خلال تكرار الحمض النووي وتقسيم المكونات الخلوية إلى خليتين صغيرتين. في بدائيات النوى، يكون التكاثر دائمًا غير جنسي، على الرغم من أن إعادة التركيب الجيني واسعة النطاق في شكل نقل أفقي للجينات تحدث، كما سيتم استكشافه في فصل مختلف. تحتوي معظم البكتيريا على كروموسوم دائري واحد؛ ومع ذلك، توجد بعض الاستثناءات.
    • 9.2: متطلبات الأكسجين للنمو الميكروبي
      اسأل معظم الناس «ما هي المتطلبات الرئيسية للحياة؟» ومن المرجح أن تشمل الإجابات الماء والأكسجين. قليلون قد يجادلون حول الحاجة إلى الماء، ولكن ماذا عن الأكسجين؟ هل يمكن أن تكون هناك حياة بدون أكسجين؟ الجواب هو أن الأكسجين الجزيئي ليس مطلوبًا دائمًا. تعود أولى علامات الحياة إلى فترة كانت فيها الظروف على الأرض تتناقص بشكل كبير وكان غاز الأكسجين الحر غير موجود بشكل أساسي.
    • 9.3: آثار درجة الحموضة على نمو الميكروبات
      عادة ما تكون البكتيريا من مضادات العدلات. تنمو بشكل أفضل عند درجة حموضة محايدة قريبة من 7.0. تنمو الأحماض على النحو الأمثل عند درجة حموضة قريبة من 3.0. القلويات هي كائنات حية تنمو على النحو الأمثل بين درجة حموضة 8 و 10.5. تنمو الأحماض والقلويات الشديدة ببطء أو لا تنمو على الإطلاق بالقرب من درجة الحموضة المحايدة. تنمو الكائنات الحية الدقيقة بشكل أفضل عند درجة الحموضة المثلى للنمو. يحدث النمو ببطء أو لا يحدث على الإطلاق تحت الحد الأدنى من درجة الحموضة للنمو وفوق الحد الأقصى لدرجة الحموضة للنمو.
    • 9.4: درجة الحرارة والنمو الميكروبي
      تزدهر الكائنات الحية الدقيقة في نطاق واسع من درجات الحرارة؛ فقد استعمرت بيئات طبيعية مختلفة وتكيفت مع درجات الحرارة القصوى. تتطلب كل من درجات الحرارة الباردة والساخنة تعديلات تطورية للجزيئات الكبيرة والعمليات البيولوجية. تنمو الكائنات العقلية بشكل أفضل في نطاق درجات حرارة تتراوح من 0 إلى 15 درجة مئوية، بينما تنمو النباتات النفسية بين 4 و 25 درجة مئوية، وتنمو طيور الميزوفيل بشكل أفضل في درجات حرارة معتدلة تتراوح من 20 درجة مئوية إلى حوالي 45 درجة مئوية، وعادة ما تكون مسببات الأمراض من محبي الميزوفيل.
    • 9.5: الظروف البيئية الأخرى التي تؤثر على النمو
      تتفاعل الكائنات الحية الدقيقة مع بيئتها بأبعاد أكثر من درجة الحموضة ودرجة الحرارة ومستويات الأكسجين الحرة، على الرغم من أن هذه العوامل تتطلب تكيفات كبيرة. نجد أيضًا الكائنات الحية الدقيقة التي تتكيف مع مستويات مختلفة من الملوحة والضغط الجوي والرطوبة والضوء.
    • 9.6: الوسائط المستخدمة لنمو البكتيريا
      يتم تسهيل دراسة الكائنات الحية الدقيقة بشكل كبير إذا كنا قادرين على استزراعها، أي الحفاظ على تكاثر السكان على قيد الحياة في ظل ظروف المختبر. يمثل استزراع العديد من الكائنات الحية الدقيقة تحديًا بسبب المتطلبات الغذائية والبيئية المحددة للغاية وتنوع هذه المتطلبات بين الأنواع المختلفة.
    • 9.E: النمو الميكروبي (تمارين)

    الصورة المصغرة: تتسبب الأمطار الغزيرة في جريان الأسمدة إلى بحيرة إيري، مما يؤدي إلى ازدهار الطحالب على نطاق واسع، والتي يمكن ملاحظتها على طول الخط الساحلي. لاحظ الأرض الزراعية غير المزروعة ذات اللون البني والأخضر المزروعة على الشاطئ. (مصدر: وكالة ناسا)