جامعة دمشق

كلية العلوم

قسم العلوم البيئية

Microbiologyعلم األحياء الدقيقة

الجزء النظري

أ. د. ابتسام حمد

السنة الثانية – الفصل الدراسي األول

2009 – 2010

2 microbiology

مدخل إلى الميكروبيولوجيا

تاريخ ومجال علم األحياء الدقيقة

مقدمة :

Microال تتجلى أهمية األحياء الدقيقة organismsبأحجامها بل بكتلتها, حيث يق..در % من الن..تروجين الحي..وي90% من الكربون الحي..وي و50أن الميكروبات تحوي

(.و أكثر من2008ورفاقه willey حسب)الموجودين على سطح الكرة األرضية Biosphereذلك فهي تنتش..ر بكمي..ات كب..يرة في جمي..ع أوس..اط المحي..ط الحي..وي

اعتبارا من المياه الحارة في أعماق المحيطات ح.تى جلي.د القط.بين وإلى س.طح جل...د ك...ل إنس...ان. تق...وم األحي...اء الدقيق...ة ب...دور مهم في دورات العناص...ر البيوجيوكيميائي..ة وت..دخل في السلس..لة الغذائي..ة وبعض..ها يق..وم بعملي..ة ال..تركيب الضوئي.وإذا كانت حياة الكائنات الراقية بل و استمرار الحياة على س..طح األرض مستحيلة من دون الميكروب..ات ف.إن العكس غ..ير ص.حيح بمع.نى أن الميكروب..ات تستطيع الحياة من دون هذه الكائن..ات الراقي..ة. فالنش..اط الميك..روبي يتمث..ل في المجال الطبي والزراعي والصناعي بشكل مفيد أحيانا وضار أحيانا أخرى وبخاصة

إذا تحدثنا عن صناعة األسلحة البيولوجية.

:7 Member أحياء العالم الميك::روبيأوال of the Microbial World:

)الميكروبيولوجيا(: Micro biology يعرف علم األحياء الدقيقة

بأنه فرع من العلوم الحيوية يدرس الحياة في أبسط صورها، وكائناته ال يمكن أن ترى بالعين المجردة.ولذلك فقد احتار العلماء في تصنيف هذه األحياء الدقيقة بين

النباتات أو الحيوانات.

وض..ع األحي..اء1886 أول من اق..ترح ع..ام Haeckelيع..د الع..الم األلم..اني هيك..ل الدقيق..ة في مملك..ة ثالث..ة تتم..يز عن المملك..تين النباتي..ة و الحيواني..ة بانخف..اضm اس..ماها مملك..ة األولي..ات مستوي التعضي الحي..وي وانخف..اض التم..ايز فيه..ا أيض..ا

Protista.وتضم الجراثيم و الطحالب و الفطريات و وحيدات الخلية الحيوانية

،1950s ومع اكتشاف المجهر االلك..تروني في الخمس.ينات من الق.رن الماض.ي )) وتقدم دراسة ال.تركيب ال.داخلي لخالي.ا الكائن..ات الدقيق.ة ت..بين أن هن..اك ن..وعين

تح..اط نواته..ا بغالف ن..ووي وProkaryotesمختلفين من الخاليا هما بدائي..ة الن..وى تتم..يز بن..واةEukaryotesتضم الج..راثيم و الطح..الب الزرق..اء, وحقيقي..ات الن..وى

حقيقية محاطة بغالف ن.ووي و تض.م جمي.ع الكائن.ات الحي.ة األخ.رى و يالح.ظ أنالفيروسات لم تذكر في هذا التصنيف.

3 microbiology

ثم ش...هدت الس...نوات الالحق...ة معظم االكتش...افات المتعلق...ة بتنظيم وظ...ائف Recombinant وتط..ورت تقان..ة ال..دنا المؤش..ب ،المورثات في البكتيريا )الجراثيم(

DNA Technologyالمع..اد تركيب..ه(, ومقارن..ة الرن..ا الريب..وزومي في األحي..اء( المختلفة بعد أن توصل العلم..اء إلى سلس..لة األحم..اض النووي..ة وق..راءة الجين..وم

Genomeلع..دد كب..ير من الج..راثيم و ذل..ك من خالل التط..ور الحاص..ل في علمي .engineering Genetic و الهندسة الوراثية Biotechnologyالتقانات الحيوية

carlفاقترح كارل ووز woesse(1970 في السبعينات من القرن الماض..يsش..جرة) m إلى مقارن..ة تسلس..ل الرن..ا الريب..وزومي في جمي..ع التص..نيف الس..اللي اس..تناداm, وال..ذي توص..ل الكائنات الحية .وسوف نعود لمناقشة التص..نيف بالتفص..يل الحق..ا

( حيث يقس.م1العلماء بنتيجته إلى تصنيف العالم الميكروبي وف.ق الش.كل رقم )إلى قسمين أساسيين هما:

كائنات حية Organisms living تضم البكتيريا :Bacteriaالجراثيم( و األركي..ا( archaeaالبكتيريا القديمة( وق..د جمعت..ا في مجموع..ة واح..دة هي ب..دائيات( Eucarya جميع أفرادها وحيدات خلية. وحقيقي..ات الن..وى Prokaryotesالنوى

التي يمكن أن تك..ون وحي..داتAlgae تضم بدورها الطحالب Eukaryotesأو وجميعها وحيدات خليه, والفطري..اتProtozoaخلية أو عديداتها, واألوالي

Fungi التي يمكن أن تكون وحيدات خلية أو عديداتها, والدي..دان Helminths التي تتميز بكونها طفيليات عديدة الخاليا.

:الفيروسات تضم عوامل ممرضة غير حية Virusesوهي طفيلي..ات داخلي..ة إجبارية ترى في المجهر االلكتروني ألنها أصغر بعشرة آالف مرة من أصغر خلية بكتيرية، تحوي على نوع واحد من الحموض النووية محاط بطبق..ة من ال..بروتين وه..و الف..يروس الع..اري ال..ذي ق..د يح..اط بغالف آخ..ر فيس..مى الفيروس المغلف، والفيروس..ات ال تمل..ك من ص..فات الحي..اة إال التض..اعف

والذي يحدث عندما تصيب أو تتطفل على الخاليا الحية.

: وهي عوامل مرض..ية معدي..ة تتك..ون من حمض الرن..اViroids الفيروئيداتRNAفقط, تتميز بأوزانه..ا الجزئي..ة المنخفض..ة داخ..ل الخالي..ا, وتعتم..د في

.m تضاعفها على مكونات مضيفها ألنها طفيليات داخلية أيضا

: وهي عوامل مرض..ية معدي..ة تتك..ون من بروتين..ات فق..طPrions البريونات مقاومة للعوام..ل الم..ؤثرة على الحم..وض النووي..ة , تتض..اعف داخ..ل خالي..ا

.m m وال تزال آلية التضاعف غير معروفة تماما مضيفها أيضا

4 microbiology

عالم الميكروبات

كائنات ممرضة عوامل

) ( ) حيIة ) حيIة غير

فيروسات بريونات فيروئيدات

Prions Viroids Viruses

بدائيات النوى حقيقيات. النوى

) خلية) وحيدات

األوالي فطريات ديدانالطحالب

Helminths Fungi Protozoa Algae

خلية وحيدات الخاليا وحيدات الخاليا وحيداتالخاليا وحيدات

وعديداتها وعديداتهاوعديداتها

البروتستا

Protest

بكتيريا آركيا النوى حقيقيات

Bacteria Archaea Eucarya

5 microbiology

رقم ) الميكروبي(: 1الشكل العالم تصنيف

:7 اكتشاف األحياء الدقيقة والخالف حول ثانيانظرية التوالد الذاتي:

The discovery of microorganisms and the conflict over spontaneous

generation

m لقد مهدت معظم الحضارات القديمة لنشوء هذا العلم, فقد عرف المصريون مثال التأثير الحافظ للتجفيف واستعمال المواد الكيماوية ، وأتقنوا صناعة الخمر والخبز

-980والجع.ة )الب.يرة(. وك.ان ابن س.ينا ) ( أول من وص.ف ال.دور الن.افع1037 Rogerللخمر في معالجة الجروح، وخالل القرن الثالث عش..ر ق..ال روج..ر ب..اكون

Baconإن األمراض التي تصيب اإلنسان تحدث نتيجة اإلصابات بكائنات حي.ة غ.ير Fracastoroمرئية و أيده في ذل..ك فراكس..تورو ) 1478-1553 ثم ف..ون بلي..نزس)

ncizVon Ple .ولكن كل هذه المقترحات كانت تفتقر إلى الدليل المادي

Kircherإال أنه يمكن اعتبار كيرشر أول من تحقق من وجود الميكروب..ات)1658( في حاالت األمراض المختلفة. على الرغم من أن العالم الهولندي أنط..وني ف..ان

Antonyليفينه..وك Van Leeuwenhoek )1632-1723 لم يكن أول من ش..اهد) البكتيريا و األوالي, إال انه يعت.بر أول من الح.ظ تركيبه.ا و ش.كلها من خالل فحص عين..ات مختلف..ة من ال..دم والم..اء والخ..ل والطين واللع..اب والس..ائل المن..وي في

مرة( وق..ام بوص..فها300- 40المجاهر البسيطة التي صنعها وتراوح تكبيرها بين) ورسمها بكثير من الدقة في رسالته إلى أعضاء الجمعية الملكية البريطانية بلندن

ولذلك يمكن اعتبار هذا العالم األب األول لعلم الجراثيم.1676عام

m لمناقشات و نظري.ات عدي.دة ح.ول معرف.ة إن اكتشاف األحياء الدقيقة كان سببا ( قب..ل الميالد ك..ان أرس..طو ط..اليس322-384أص..لها ومنش..ئها, فخالل الف..ترة )

Aristotaleيقول لتالميذه "إن منشأ الحيوانات والنبات.ات يع.ود إلى الترب.ة وغيره.ا "m Spontaneousمن األشياء التي ال تمت للحيوان والنبات بصلة, أي إنها تتوالد ذاتيا

generationوظلت تعاليمه سائدة حتى القرن السابع عشر, حيث انقس..م العلم..اء إلى فريقين منهم المؤيد لهذه النظرية ومنهم من يعارضها, و كانت تجربة باستور

Pasteur الدليل الق.اطع على أن األحي..اء الدقيق.ة ال يمكنه.ا أن تتوال.د1861 عام m في المستخلص المعقم, أي أنها ال تتواجد بدون آب..اء أو أص..ول تش..بهها. ثم تلقائيا

6 microbiology

ع..امTyndall وأبح..اث تان..دال Spores على األب..واغ Chonج..اءت دراس..ة ك..ون حول وجود األحياء الدقيقة في الهواء وإمكانية ترس..يبها وابتك..اره لطريق..ة1872

مؤي..دة ألبح..اث باس..تورTyndallizationالتعقيم ب..الحرارة المتقطع..ة أو التندل..ة داحضة لنظرية التوالد الذاتي.

"( بعض األح.....داث المهم.....ة خالل تط.....ورa,b,c"2ويوض.....ح الش.....كل رقم ) .2005 حتى عام 1456الميكروبيولوجيا بين عام

:7 The العصر الذهبي للميكروبيولوجياثالثاGolden Age of Microbiology:

مؤسس ومنشئ)Louis Pasteur )1822-1895يعد العالم الفرنسي لويس باستور m عديدة ساهمت مع m وطرقا علم األحياء الدقيقة )الميكروبيولوجيا( فقد ابتكر أدواتا

m )من ( في اكتش..اف1914-1857إنج..ازات علم..اء آخ..رين و خالل س..تين عام..ا العدي..د من األم..راض ال..تي تس..ببها الميكروب..ات، مم..ا أك..د النظري..ة الجرثومي..ة لألم..راض، وآلي..ة التخم..ر وحف..ظ خص..وبة الترب..ة ونش..اطات أخ..رى عدي..دة في

Latour والت..ور Schwann اقترح عدد من الباحثين مثل ش..وان 1836الطبيعة, منذ بأن التخمر يحدث نتيجة لنشاط بعض األحياء الدقيقة الالهوائي..ة.Kutzingو كتزنغ

أن م..رض لفح..ة البطاط..ا ال.ذيBerkeley أثبت الع.الم ب..يركلي 1845وفي ع.ام Water moldعانت منه ايرلندا وسبب كارثة لزراعتها ينتج عن اإلصابة بعفن الماء .

أن فطري..ات ص..دأ القمح هي المس..ؤولية عنBary أوضح باري 1853وفي عام نشر باستور أبحاثه الهامة و الش..هيرة1866أمراض محاصيل الحبوب. وفي عام

عن النبيذ، وبين فيها أن التخمر في النبي..ذ يرج..ع س..ببه إلى نش..اط أحي..اء دقيق..ة تعمل على إفساد طعمه ورائحته )نكهته(، واقترح طريقة لمنع حدوث هذا التخم..ر

درجة مئوية مدة نصف ساعة، وهو ما63( أو م60-55بتسخين النبيذ إلى درجة )-1877. ثم جاءت دراس..اته العدي..دة )Pasteurizationيعرف اليوم بعملية البسترة

وغ.يره من األم.راض لتؤك.د ص.حةAnthrax( على م.رض الجم.رة الخبيث.ة 1885النظرية الجرثومية لألمراض.

Wendellكم..ا بين ون..دل ه..ولمز Holmes( في بداي..ة الق..رن الث..امن عش..ر ع..ام ( أن مرض حمى النف..اس م..رض مع..دي ينتق..ل من أم ألخ..رى عن طري..ق1843

القابالت أو األطباء المول..دين. ولكن مالحظ..ة الط..بيب اإلنكل..يزي الج..راح ليس..ترLister حول تلوث الجروح أثناء العملي..ات الجراحي..ة, أدت إلى التأكي..د1878 عام

على ضرورة إجراء العمليات الجراحية في جو معقم وباس..تعمال أدوات جراحي..ةمعقمة.

7 microbiology

Robertكما ال يمكن أن ينسى فضل الع.الم األلم.اني روب..ير ك.وخ Koch )1843-Bacillus الذي عزل ج..راثيم الجم..رة الخبيث..ة )1910 anthracisمن دم الماش..ية و

m على م.زارع نقي.ة ص.نعية ثم ق.ام بحقنه.ا لحي.وان آخ.ر لتح.دث ب.ه نم.اه مخبري.ا العدوى، ومن هذا الحيوان أمكنه ع..زل ميكروب..ات مش..ابهة للميك..روب األص..لي،

( ما يعرف اليوم باسم فرضيات ك..وخ المتلخص..ة في1881واستنتج بالتالي عام ) 1882الخط..وات الس..ابقة. تال ذل..ك اكتش..اف ك..وخ نفس..ه لعص..يات الس..ل ع..ام

Vibrioولضمات الكوليرا Cholerae كما ك..ان أول من ق..ام بدراس..ة1883عام ، تلوين و تنمية الج..راثيم على الم..زارع النقي..ة، وباس..تعمال البيئ..ات الص..لبة، حيث أضاف اآلجار وغيره من المواد إلى األوساط الس..ائلة بغ..رض ع..زل الج..راثيم في

مستعمرات صغيرة فردية، ولذا سمي كوخ )بأب التكنيك الجرثومي(.

Jennerأما الط..بيب اإلنكل..يزي فق..د ك..ان أول من اس..تخدام اللق..اح)1749-1823( ، حين استعمل الج..راثيم المس..ببة لج..دري البق..ر كلق..اح ض..د1796لإلنسان عام

الجدري الذي يصيب اإلنسان. ومنذ ذلك الوقت ب..رزت مف..اهيم المناع..ة وتحض..يرm فيه.ا حيث تمكن في ع.ام m دورا من1880اللقاحات. وك.ان للع.الم باس..تور أيض..ا

باس..تعمال ج..راثيم مخفف..ة أو ميت..ة. وهك..ذاVaccinationاكتشاف طريقة اللق..اح و الذي يع..رف بم..رض الخ..وف من الم..اء وRabiesأوجد اللقاح ضد مرض الكلب

m في تقدم علم المناع..ة. فمن تالم..ذة باس..تور m مهما كان لتالميذ باستور وكوخ دوراm الع....الم روكس Antitoxins في إنت....اج مض....ادات الس....موم Rouxن....ذكر مثال

ال..ذي وض..ع نظري..ة بلعم..ة الكري..ات البيض..اء للخالي..اMetchinkoffومتش..ينكوف الجرثومي..ة داخ..ل الجس..م المض..يف. ومن تالمذت..ه ك..وخ ن..ذكر كلبس ول..وفلر

Klebs&Loeffler

اللذان اكتشفا جرثوم الدفتيريا وبعض طرق تلوين الجراثيم. ولقد تقدمت األبحاثm خالل الق..رن العش..رين فاكتش..فت المض..ادات الحيوي..ة وحض..رت اللقاح..ات كثيرا

ع.امRickettisaالواقي..ة ض.د ع.دد كب..ير من األم..راض وج.اء اكتش.اف الريكتس.يا المس..ببة لبعض األم..راض الخط..يرة كم..رض الط..اعون و مح..اوالت إيج..اد1909

m . )الشكل رقم (2اللقاحات المالئمة أيضا

7 ورابعا الصناعية الميكروبيولوجيا تطور : ايكولوجيا الميكروبات:

The Development of industrial Microbiology and Microbial Ecology:

لق..د أدت االكتش..افات الطبي..ة الس..ابقة لعلم الميكروب..ات إلى تطبيق..ات س..ريعة ومباشرة في ميادين أخرى كالزراعة و الصناعة. ففي مجال الزراعة تمكن العالم

من ع..زل الج..راثيم المس..ببة لم..رض اللفح..ة الناري..ة ال..ذي يص..يبBurrillبيريل

8 microbiology

, ثم بدأت الدراسة التفص..يلية ألم..راض النب..ات1883أشجار التفاح و األجاص عام 1900 عامsmithعلى يد العلم األمريكي سميث

إن عملي..ة1877 ع..امschloesing&muntzوفي مجال التربة ذكر ش..لوزنغ ومن..تز في التربة ترجع إلى نشاط مكروبي, ثم عزل فينوغرادسكيnitrificationالنترجة

winogradskyالج..راثيم المس..ؤولة عن العملي..ة كم..ا ع..زل الج..راثيم1890 ع..ام الالهوائية المثبتة للنتروجين الجوي و بين أهمية الجراثيم الهوائية و الالهوائي..ة في تحويل النتروجين إلى صورة صالحة لتغذية النبات. ولقد تقدم علم ميكروبيولوجي..ا

وألكس..ندرWaksmanالتربة بعد ذلك على يد العديد من العلم..اء مث..ل واكس..مان Alexanders ودوميرغ Dommerguesأم..ا في مج..ال الص..ناعة فق..د ق..ام هانس..ن .

Hansenبتمهيد الطريق لدراسة ص.ناعة التخم.ير. باس..تعمال الم.زارع1879 عام النقي..ة من الخم..ائر والج..راثيم في ص..ناعة الخ..ل, وس..اعدت أبح..اث وايزم..ان

Weizmann.وآخرين في إنتاج المضادات الحيوية

Microbialأما في مجال علم إيكولوجيا الميكروبات Ecologyفقد بدأ تطوره من..ذ )1856تج..ارب فينوغرادس..كي )- Beijerink وبيجيرن..ك 1953 على1931(-1851(

دراسة دور األحياء الدقيقة في دورات عناصر الكربون والنتروجين والك..بريت في التربة والموائل المائية. كما طورا تقان..ات اس..تعمال األوس..اط المخت..ارة لزراع..ة بكتيريا هذه الدورات. إن فيض االكتشافات في مجال علم الميكروبات قد زاد منm في هذه اللمحة التاريخي..ة, إذ عدد العلماء لدرجة تجعل من الصعب ذكرهم جميعا لم يمر عام خالل النصف األخير من القرن التاسع عشر وأوائل الق..رن العش..رين إال وحمل في طياته إضافات جديدة وهامة لهذا العلم . )كم..ا يوض..ح الش..كل رقم

2.)

Tatum نال كل من العلماء 1958ففي عام , Bradme , Lederbergجائزة نوب..ل من نص..يب1969لعملهم في مجال الوراثة الجرثومية . وكانت هذه الجائزة لعام

Luria , Hershey , Delbruck نتيجة عملهم على ملتهمات الجراثيم Bacteriophages ال..ذي ك..ان أول من ش..اهد جزيئ..اتClaude للع..الم األم..ريكي 1974و لع..ام

Baltimore للعلم..اء 1975الفيروس السرطاني في خاليا األورام الخبيثة. ولعام , Temin , Dulbruckاللذين اثبتوا وجود أنزيمه نوعية في األورام الخبيثة التي يمكن

m من الرنا DNAأن تصنع الدنا .RNA اعتبارا

بدائيات النوى في قسمين هما البكتري..ا واألركي..ا,Woesse صنف 1977وفي عام وتم تركيب األنسولين من الدنا المؤشب وأعلن عن اجتثاث مرض الجدري ع..ام .

Scanning كما تم تطوير أنبوب المجه..ر االلك..تروني الماس..ح 1979 microscopes . و تطوير لقاحات للعدي..د من األم..راض الخط..يرة مث..ل لق..اح لم..رض1980عام

, و لقاح لمرض جدري الطيور في1982 في عام Hepatitis –B , Bيرقان الكبد m بأنه كان قد تم تطوير أول لقاح بالهندس..ة الجيني..ة و لالس..تعمال1995عام علما

. كما بدأ العلماء بسلسلة جينيوم خالي..ا األحي..اء الدقيق..ة مث..ل1986البشري عام . و اكتش.فوا أن لض.مات الكول.يرا1996خاليا الخميرة و بكتريا الميت.ان في ع.ام

9 microbiology

Colerae كروم..وزومين Chromosomes 2002(. بينم..ا ق..اموا ع..ام 2000 )ع..ام m. وع.زل علم..اء من مدين..ة نيوي..ورك ع..ام 2005بتركيب فيروس الش..لل كيميائي..ا

. وهم في ص..ددHIVساللة فائقة المقاومة من فيروس نقص المناع..ة المكتس..بة الذي تفشى في الص..ين ع..امSARSدراسة الفيروس المسبب لمرض السارس

2003.

m خالل أق..ل من ق..رن من ال..زمن, m س..ريعا لقد تط..ور علم األحي..اء الدقيق..ة تط..ورا (, أما الثاني..ة فلم1900(-1880وكانت الفترة الذهبية األولى لهذا العلم ما بين

, ومنذ ذلك التاريخ لم تتوقف مسيرة تطوره قط شأنه ش..أن1945تبدأ قبل عام العلوم األخرى كافة, إال أن نصيبه ك.ان أوف.ر من غ..يره بس.بب عالقت..ه المباش..رة باإلنسان والمجتمع, وقد ساهم علماء األحياء الدقيقة باإلس..راع في تط..ور وتق..دم العلوم الزراعية والطبية والصناعية بشكل خاص والحيوية بش..كل ع..ام. إال أن م..ا يجدر ذكره هو ما قدمت..ه العل..وم األساس..ية كالكيمي..اء و الفيزي..اء و الرياض..يات و المعلوماتي..ة من خ.دمات جلى س..اهمت في فتح األب..واب العريض..ة أم..ام تق.دم و تفهم دق..ائق ه..ذا العلم و بخاص..ة بع..د التط..ور الكب..ير لعل..وم التقان..ات الحيوي..ة

والبيولوجيا الجزيئية و الهندسة الوراثية والوراثة الجزيئية.

- 7 The Scope of آفاق الميكروبيولوجيا :خامساMicrobiology

يهتم علم األحياء الدقيق.ة بش.كل ع.ام بدراس.ة الحي.اة في أبس.ط ص.ورها, إذ يتألف الكائن الحي من خلية واحدة تقوم بجميع العمليات الحيوية المعروف..ة عن..د

بقية الكائنات األخرى.

ونتيج..ة ل..ذلك ظه..رت الف..روع المختلف..ة له..ذا العلم ن..ذكر منه..ا : علم الج..راثيمBacteriology م..ا يختل..ط ب..العلم األم m , علم وحي..داتMicrobiology ال..ذي كث..يرا

, علمParasitology الذي يتفرع عنه علم الطفيليات Protozoologyالخلية الحيوانية .Virology وعلم الفيروسات Phycology وعلم الطحالب Mycologyالفطريات

كما ظهرت التخصص.ات الدقيق.ة للمظ.اهر البيولوجي.ة غ.ير المش.تركة مث.ل علم Algal Physiology وفيزيولوجيا الطحالب Bactrerial Geneticsالوراثة الجرثومية

Bactrerialوعلم الخلية الجرثومية Cytology وفيزيولوجيا الميكروب..ات Microbial physiology.

m على m الفروع التالية للمظاهر التطبيقية المشتركة التي تعتمد أساسا وظهرت أيضاالنشاط الميكروبي مثل:

Medicalالميكروبيولوجي..ا الطبي..ة .1 Microbiologyو تهتم بدراس..ة مس..ببات : األمراض لإلنسان و الحيوان.

10 microbiology

Aquaticميكروبيولوجيا المياه .2 Microbiologyوتهتم بدراسة األحياء الدقيق..ة : الموجودة في البحار و المحيطات و األنهار.

ميكروبيولوجيا المجاري والمستنقعات .3

Microbiology of Domestic water and sewage

Microbiologyميكروبيولوجي..ا اله..واء .4 of Airو ت..درس األحي..اء الدقيق..ة : الموجودة في الهواء و التي تتأثر بالعوامل الجوية و تختلف من مكان ألخر.

Microbiology ميكروبيولوجي..ا األلب..ان .5 of Milkوتقتص..ر على دراس..ة : ميكروبات الحليب ومشتقاته.

Foodميكروبيولوجي..ا األغذي..ة .6 Microbiologyو ت..درس ط..رق وقاي..ة األغذي..ة : المص..نعة والم..واد الخ..ام في أثن..اء التخ..زين من التل..وث والنش..اط التفكيكي

لألحياء الدقيقة.

: وتهتم بدراسة األحياء الدقيقة التيSoil Microbiologyميكروبيولوجيا التربة .7 ت..ؤثر على خص..وبة الترب..ة و دورات العناص..ر فيه..ا و تح..ول الم..واد العض..وية

المعقدة إلى صورة أبسط صالحة لتغذية النبات.

: و تدرس األحياء الدقيقةIndustrial Microbiologyالميكروبيولوجيا الصناعية .8 المستخدمة في تحويل المواد الخام إلى منتج..ات ذات أهمي..ة اقتص..ادية, كم..ا في صناعة المضادات الحيوي..ة و األحم..اض العض..وية والمش..روبات الكحولي..ة,

وصناعة بعض اللحوم و في الدباغة وصناعة الجلود والكتان والتعطين .

التيMicrobiology of Insectsميكروبيولوجيا الحشرات .9 : وتدرس األمراض تنقلها الحشرات إلى النبات والحيوان.

Spaceميكروبيولوجي....ا الفض....اء .10 Microbiologyوال....تي نقلت العل....وم : الميكروبيولوجية إلى بقية الكواكب األخرى.

Microbialاإليكولوجية الميكروبية .11 ecologyالذي يدرس العالق..ة بين األحي..اء : الدقيقة و مكونات موئلها الحية و غير الحية.

Molecular biology و البيولوجيا الجزيئية Microbial geneticsالوراثة الميكروبية .12Genetic engineering و الهندسة الوراثية .Biotechnologyو التقانات الحيوية

يطلق على التطبيقات العملية لعلم األحياء الدقيقة اسم التقان..ات الحيوي..ة. و ق..د قاد استعمال الدنا الم..ركب )المؤش..ب( إلى تط..وير مف..اهيم الهندس..ة الوراثي..ة و

m و من..ذ ع..ام األنس..ولين واألنترف..يرون1979تطبيقاته..ا, بحيث أص..بح ينتج حالي..ا واللقاحات وغيرها. كما أصبح باإلمكان استبدال المورث..ات في الخالي..ا البش..رية و

Geneهو ما يدعى بالمعالجة الجيني..ة Therapyإض..افة إلى التطبيق..ات الزراعي..ة , الخاصة بالمكافحة الحيوية و استخدام الحشرات و األعداد الميكروبي.ة الطبيعي.ة .

11 microbiology

كما تمكن علماء الوراثة الجزيئية من قراءة الجينوم لعدد كبير من الجراثيم, ففيm تم االنته..اء من ق..راءة الجين..وم في ج..راثيم العص..يات المعوي..ة1997ع..ام مثال

Coli.Eوفي الربع األخ.ير من الق..رن العش..رين تم تحدي..د الش..يفرة الوراثي..ة في m وفي 216 m 205 ميكروبا ع..زلت من بعض الخالي..ا الجرثومي..ةplasmeds بالس..ميدا

m تس..تخدم وبعض الخمائر واستطاع العلماء تطوير سالالت جرثومي..ة مع�دل..ة وراثي..ا في المجاالت الطبي..ة والص..ناعية والزراعي..ة وفي ص..ناعة األس..لحة الجرثومي..ة أو

(2البيولوجية. )الشكل رقم

Appliedتق..وم الوراث..ة الميكروبي..ة ب..دور مهم في الميكروبيولوجي..ا التطبيقي..ة microbiologyألنه..ا تط..ور تقان..ات مفي..دة في مج..ال الميكروبيولوجي..ا الزراعي..ة

والصناعية, وميكروبيولوجيا األغذية واأللبان والميكروبيولوجيا الطبية.

-7 : سادسا الميكروبيولوجيا Theمستقبل Future of Microbiology

لقد الحظنا مما ذكر أعاله التأثير العميق للميكروبيولوجيا في المجتم..ع اإلنس..اني,Bernardو الك..اتب العلمي برن..ارد ديكس..ون Dixonفي مس..تقبل m متفائ..ل ج..دا

مباش..رة في ش..تىMicroorganismsالميكروبيولوجيا بسبب تدخل األحياء الدقيقة m m و الض.ار أحيان.ا ميادين الحياة ) طبية, صناعية, زراعي.ة ... ( بش.كلها الن.افع غالب.ا

أخرى.

و جدير بالذكر أن اإلنسان استطاع تسخير ه..ذه األحي..اء لص..الح البش..رية جمع..اء,m بعد يوم, وفروع ه..ذا العلم ت..زداد أيض..ا فعدد الباحثين في هذا المجال يزداد يوما باض...طراد. وليس من اليس...ير س...رد ك...ل ذل...ك, ولكن يكفي أن نش...ير إلى أنm الدراسات في مجال العلوم الطبية وما يتبعها من صناعات دوائية تقدم لن..ا يومي..ا العديد من العالجات لكثير من األمراض الخطيرة. و لألسف أن..ه إلى اآلن ال يوج..د

AIDAعالج فع..ال لبعض..ها كم..ا في بعض األم..راض الس..رطانية وم..رض اإلي..دز حيث ما زالت جميع العالجات التي جربت دون طموح الباحثين,SARSوالسارس

إال أن ذلك آت ال محال, ويتوقع العلم..اء الحص..ول على اللقاح..ات المناس..بة خالل % من األبحاث العلمية في46السنوات القريبة القادمة وخاصة وأنهما يستقطبان

العالم.

m أن األبح..اث الهادف..ة للحص..ول على الغ..ذاء و في مج..ال الزراع..ة يالح..ظ أيض..ا المواكب لالزدياد السكاني الهائل في تطور مستمر. وعلماء ميكروبيولوجيا التربة يسهمون مساهمة فعالة في مشكلة نقص النتروجين وال..بروتين في الع..الم الحي من خالل الدراسات العديدة النتقاء البكتريا المتعايشة مع بعض المحاصيل الهام..ة

ليصبح مفتاح اإلنتاج الغذائي في متناول أيدينا.

m من تطبيقات النشاط االستقالبي للبكتيري..ا أما في مجال الصناعة فقد ذكرنا بعضا في الصناعة وبخاصة في مجال التخمرات للم..واد الس..كرية والحم..وض العض..وية

12 microbiology

والبروتيني..ة والمض..ادات الحيوي..ة و ص..ناعة الجل..ود والكت..ان والتعطين وص..ناعةm بالعدي..د من ه..ذه االكتش..افات األس..مدة الجرثومي..ة وتطالعن..ا األبح..اث يومي..ا

والصناعات.

طريقة إلنتاج الغ..از الط..بيعي (غ..از1984و بهذا فقد طور العلماء اليابانيون عام الميتان( من المخلفات الغذائية عن طريق تسخير الج.راثيم, إذ تج.رى من.ذ نهاي.ة القرن الماضي في جامعة ريوكيو تجارب لتنمية بعض األن..واع الجرثومي..ة الق..ادرةm. فمن المعروف أن لغاز الميت..ان أهمي..ة على إنتاج الميتان و تسويق ذلك صناعيا كبيرة في حياتنا العصرية سواء من حيث التدفئ..ة أو من حيث االس..تفادة من..ه في الصناعات البتروكيميائية و صناعة األعالف الحيوانية المختلف..ة. و يمكن الق..ول أن

وينتج3التجارب حتى اآلن تكللت بنجاح كبير حيث تم صناعة أنموذج يبلغ حجمه م الغ..از من الج..راثيم ال..تي تتغ..ذى بفض..الت الطع..ام, و ق..د ب..دأ اس..تعمال أجه..زة

تستخدم في المرافق العامة.

m ببعض أم..ا في مج..ال ميكروبيولوجي..ا الفض..اء فاألبح..اث الفض..ائية تطالعن..ا أيض..ا المعلومات عن بعض التجارب ال.تي تج.ري في مج.ال علم األحي.اء الدقيق.ة خالل

الرحالت الفضائية.

m من أفك..ار و تج..ارب على ب )المعاد تركيبه( اعتبارا لقد تطورت تقانة الدنا المؤش�Microbialوراث..ة الميكروب..ات genetics و على البيولوجي..ا الجزيئي..ة Molecular

biologyالتي توضح كيف تقوم المعلومات الوراثية المحمول..ة على ال..دنا بتوجي..ه( عملية االصطناع البروتيني(. و بسبب بساطة ت..ركيب و تك..اثر الخالي..ا الميكروبي..ة فقد كانت أفضل الكائنات التي استعملت في هذا المجال. و هكذا فقد أوضح ك..ل

)1940من بي..دل وت..اتوم ع..ام G.beadle و E.L.Tatumالعالق..ة بين المورث..ات ) M.McCarty و C.Macleod و O.Averyواألنزيم..ات. و ب..الفترة ذاته..ا ح..دد ك..ل من

هو المادة الوراثية. DNAأن الدنا

عملي..ة النق..ل ال..وراثي الجرث..وميE.Tatum و J.Ledebergكم..ا اكتش..ف ك..ل من بني..ةJ.Watson و F.Crick اق..ترح الع..المين 1958بوساطة التزاوج , و في ع..ام

الرنا الرسولJ.Monod و F.Jacob اكتشف كل من 1960 , وفي عام DNAالدنا RNAm. الهام في عملية االصطناع البروتيني

و شهدت السنوات القليلة الالحق..ة معظم االكتش..افات المتعلق..ة بتنظيم وظ..ائفب ه..و م..ا الجينات )المورثات ( في الج..راثيم. ولع..ل أول مث..ال عن ال..دنا المؤش..�

عن إمكاني..ة ارتب..اط قط..ع من ال..دنا الحي..واني )مورث..ات( بال..دناP.Bergأوض..حه m لص..نع الجرثومي. و بالتالي فإن..ه يمكن اس..تخدام ه..ذه الج..راثيم المح..ورة وراثي..ا

كميات كبيرة من البروتينات المختلفة.

وبهذا فقد سمحت ثورة الهندس..ة الوراثي..ة للعلم..اء ب..إجراء تج..ارب الوراث..ة ال..تي تستند إلى صنع صفات وراثية ألمراض قاتلة أو صفات يمكن أن تميز مجموع..ات عنصرية و ذلك عن طريق استخدام أساليب جديدة في تركيب المورث..ات, و به..ذا

13 microbiology

يمكن التوصل إلى بكتيريا تهاجم أعضاء معينة في جسم اإلنس..ان كعي..ون الجن..ودm ... أو إنت..اج ف..يروس فع..ال للغاي..ة ي..رش في دول..ة معادي..ة فيح..ول األع..داء مثال

األنفلونزا العادية إلى وباء مميت.

كما تخيل هؤالء العلماء إمكانية التوصل إلى تطوير أساليب تساعد على استخراج خاليا بشرية متطابقة تمكنهم في الب..دء من تص..نيع جن..ود ال يش..عرون ب..الخوف أو فاقدين للحس األخالقي, و هو حلم ربم..ا يبقى مج..رد احتم..ال بعي..د, لكن..ه ي..دخل ضمن إطار ميكروبيولوجيا المستقبل, وهن..اك أدل..ة كث..يرة تثبت أن أمريك..ا أنتجت كائنات وبائية شديدة التأثير تحت ش..عار األبح..اث الطبي..ة أو الوقائي..ة, كم..ا تش..ير بعض الدراسات إلى أن انتشار م..رض الجم..رة الخبيث..ة في مدين..ة سفردولفس..ك

ك..ان نتيج..ة ح..ادث في مرك..ز لتج..ارب أبح..اث ح..رب1979الس..وفيتية ع..ام الميكروبات, رغم البيانات ال..تي أك..دت أن انتق..ال الم..رض إلى البش..ر ك..ان ع..بر

الحيوانات المصابة.

m في الح.روب الحديث.ة m فع.اال و بهذا نالحظ أن حرب الميكروبات ربما تصبح أسلوبا ألنها أسلحة يصعب التحكم فيها. و في دراسة أجرتها منظمة الصحة العالمية عام

تبين لها أن ض..ربة جوي..ة واح..دة من بكتيري..ا الجم..رة الخبيث..ة على مدين..ة1970تعدادها خمسة ماليين نسمة قد تؤدي إلى مقتل حوالي مئة ألف على الفور.

14 microbiology

بنية خاليا بدائيات النوى و وظيفتها

�عد� معظم بدائيات النوى كائنات مجهريه, لكن كثرة تعدادها يعوضprokaryotesت مجتمعةbiomassما هي عليه من صغر في الحجم. حيث تعادل كتلتها البيولوجية

,m أكثر من عشرة أضعاف مجمل حقيقيات النوى. وهي تعيش في كل مكان تقريبا بما في ذلك أماكن شديدة الحموضة أو الملوحة أو البرودة أو الحرارة.كما

)m m)وراثيا m جينيا m, ومعظمهاgeneticاكتشف البيولوجيون أن لهذه الكائنات تنوعا مذهال وحيدة الخلية, وإن كان بعض أنواعها يتجمع في مستعمرات بشكل عابر أو دائم.

تصنف بدائيات النوى في تحت مملكتين وذلك حسب كتاب برجي في تصنيفm إلى نمط1994الجراثيم الطبعة التاسعة لعام وفي أربع مجموعات استنادا

جدارها الخلوي.

األركيا جراثيم مملكة أو الجراثيم :archaebacteria تحت )البكتريا( القديمة وهي التي ال يحوي جدارها الخلوي الببتيدوغليكان

peptidoglycan (المخاطية الببتيداتmucopeptide) ويوضح الشكل

( الصيغة الكيميائية له:3التالي رقم )

15 microbiology

الحقيقية الجراثيم مملكة ثالث Eubacteriaتحت وتضم مجموعات هي :

الجراثيم سلبية الغرامGram negative bacteriaوتضم الج..راثيم الهوائي..ة : ،spirochetesالمثبت..ة للن..تروجين،والج..راثيم المعوي..ة،والج..راثيم الحلزوني..ة

، والكالمي...دياrickettsias والريكتس...يا cyanobacteriaوالج...راثيم الزرق...اء chlamydias والميكسوبكتيريا myxobacteriasوتتميز بجدار خلوي رقيق ل..ه .

10mبنية معقدة ويمتلك كمية قليلة من الببت..دوغليكان تق..در بنح..و % تقريب..ا ).4)الشكل رقم

الجراثيم ايجابية الغرامGram –positive bacteria،وتضم ج..راثيم الحليب : staphylococci والمك..ورات العنقودي..ة streptococciوالمك..ورات الس..بحية

واألك.......تينوميس(Clostridiوج.......راثيم الكلوس.......تريديا الاله.......وائي Actinomycetes الجراثيم الشعاعيةActinobacteriaتمتلك طبق..ة ثخين..ة من )

m )الش..كل رقم90 ...40الببتيدوغليكان تق..در بنح..و ( وجميعه..ا ال4 % تقريب..اm داخلية .Endosmporesتقوم بالتركيب الضوئي وبعضها تنتج أبواغا

الجراثيم التي ال تحوي جدار خل..وي وهي الميكوبالس..ماmycoplasmaوهي : m ومحاط..ة بغش..اء بالس..مي، وس..وف ن..درس الص..فات العام..ة ص..غيرة ج..دا

للجراثيم.

.m :Bacteriaالصفات العامة للجراثيم أوال

16 microbiology

×10 إلى Vibrio ميكرون في المكورة والضمات 0,8 و0,2تتراوح أبعادها بين ميك..رون في العص..وية منه..ا ويختل..ف ش..كلها من المك..ورة إلى العص..وية25

والحلزونية (5)الشكل رقم

:cocciالمكورات أ-m وهي جراثيم مستديرة واسعة االنتشار في الطبيعة ,غير متحركة وال تشكل أبواغا داخلية ، معظمها ممرض وبعضها يسبب التخمر اللب..ني أو يس..تعمل في الص..ناعة

Dextran"mكالتركيب الحيوي للدكستران )المادة البديلة لبالسما الدم(، قطرها غالباm لتوض..ع الخالي..ا الناتج..ة عن1أق..ل من ) ( ميك..رون وتص..نف ه..ذه الج..راثيم تبع..ا

(.5االنقسام في عدة مجموعات كما في الشكل رقم )

: عن..دما تك..ون بش..كل منف..رد، ويح..دث فيه..اMicrocci. المك..ورات الدقيق..ة 1.Microcus denitrificansاالنقسام وفق مستوى واحد كما في

m فيDiplococci. مكورات مزدوجة 2 : عندما تتوض..ع ك..ل خلي..تين جرثوم..تين مع..اm وتقس..م ب..دورها إلى شفع واحد، ويحدث االنقسام فيها وفق مس..توى واح..د أيض..ا

ثالثة أقسام : المكورات المزدوجة البسيطةDiplococci.المك..ورات المزدوج..ة المائل..ة للش..كل البيض..وي ون..ذكر منه..ا: المك..ورات

وتكون المكورتان مسطحتين في منطق..ة تماس..هاManingocociالسحائية .Neisseriaكما في

المكورات الرئويةpneumococciو تكون المكورت..ان متط..اولتين في نهاي..ة خيطية.

: وهنا يتم االنقس..ام وف..ق مس..توStreptococci. المكورات السبحية أو العقدية 3 واحد، وتتوضع الخاليا الجرثومية بع..د انقس..امها بش..كل الس..بحة أو العق..د و ن..ذكر

منها: المكورات العقديةSteptococci كما في faecalis . Str. المكورات العقدية المزدوجةStreptodiplococci كما في pneumomiae.Str.

: وهنا تنقسم الخاليا الجرثومية وفق مس..تويينTetracocci- المكورات الرباعية 4متعامدين لتشكل مجموعات يتكون كل منها من أربع خاليا جرثومية.

: حيث تنقس..م الخالي..ا الجرثومي..ة وف..ق ثالثSarcinae- المك..ورات الرزمي..ة 5.Sarcina ventriculiمستويات متعامدة لتشكل كتلة مكعبة الشكل كما في

: حيث تنقسم الخاليا الجرثومية وفق أك..ثرStaphylococci- المكورات العنقودية 6.Staph. Aureusمن مستوى لتشكل كتلة تشبه عنقود العنب كما في

:Rods أو Bacilliالعصيات ب- تنتمي إليها أكبر مجموع..ة من الج..راثيم ، تتم..يز الخالي..ا الجرثومي..ة هن..ا ب..اختالف حجومها ، وتعدد أشكالها من جهة وتعدد أنم..اط توض..عها بع..د انقس..امها من جه..ة

(.5أخرى كما في الشكل رقم )تقسم هذه الخاليا بالنسبة لتعدد األشكال إلى المجموعات التالية :

17 microbiology

العصيات ذات النهايات المستديرة كالعصية القولونيةColibacilli. العصيات ذات النهايات المبتورة كعصيات الجمرةBacillus anthracis. العصيات الوتدية كالعصيات الخناقية وعصيات الدفترياBacillus diphtheria. العصيات المغزلية كجرثومBacillus fusiform. العصيات المكورةCoccobacilliو هي عبارة عن عصيات قص..يرة ال يتج..اوز

طولها قطر مقطعها، ولذلك فإن شكلها قريب من شكل المكورات ومثالها.Pasteurella pestisعصيات الطاعون

العصيات الض�مية أو المنحنيةVibrios or curved rodsحيث تظه.ر بالخلي.ة ( ومثالها ضم�ات الكوليراCالعصوية انحناءة واحدة فتأخذ شكل حرف )

vibrio cholerae. أما بالنسبة لتوضع هذه العصيات الناتج.ة عن االنقس.ام فنج.د المجموع.ات

التالية: العصيات المنفردةBacilli.كما في العصيات التيفية العص..يات المزدوج..ةDiplobacilli مث..ل الكلبس..الت الرئوي..ة pneumoniae

Klebsiella. العصيات السبحيةStreptobacilli.مثل عصيات الجمرة إلى جنب , كم..ا في عص..يات m العصيات المتجمعة بشكل أعواد الثقاب جنب..ا

الدفتريا.العصيات المتجمعة بشكل ريشي, كما في عصيات السل حيث تتجم..ع ك..ل

ثالث عصيات لتعطيها المظهر المتفرع الريشي. العصيات الحزميةSarcina bacilli.كما في عصيات الجذام

:spirals- اللولبيات ج 1676تعتبر من أولى الجراثيم المكتشفة ,حيث شاهدها ليفنهوك ألول م..رة ع.ام

ووصفها بأنها تشبه الديدان الصغيرة. تبدو أشكال هذه الجراثيم كالخي..ط الملت..وي أو النابض الحلزوني , وتختلف بالطول , حيث ق.د يت.ألف الجرث.وم من قطع.ة من

مة ,وق.د يتك.ون من أو أك.ثر من ه.ذه القط.ع15هذا الن.ابض فيظه.ر بش.كل ض.�m )شكل m طويال (. يمكن تقس..يم ه..ذه الج..راثيم إلى أرب..ع مجموع..ات5فيكون نابضا

رئيسية : .S. plicatilis مثل Spirochaetaالملتويات .1.Cristospira balbiani مثل ال Cristosoiraالملتويات المجسمة .2 المس..ببةT.pallidum كم..ا في اللولبي..ات الش..احبة Treponemaاللولبي..ات .3

لمرض الزهري. .L كم.ا في بريمي.ات اليرق.ان ال.نزفيLeptospiraالبريميات أو الحلزوني.ات .4

interrogans( مقارنة واضحة ألشكال وأبعاد األنواع الجرثومية السابقة.5ويعطي الشكل رقم)

18 microbiology

رقم الجراثيم (5)الشكل أشكال مخططبنية الخلية الجرثومية:

�ن المجه..ر اإللك..تروني والط..رق الحديث..ة المتبع..ة في دراس..ة ال..تركيب لق..د مك التشريحي للخلية )إجراء عمليات العزل الكي...مي...ائ.ي الجزيئي لبعض المكونات الخلوي..ة( من معرف..ة بني..ة الخلي..ة الجرثومي..ة بش..كل دقي..ق , وت..بين أن له..ا بني..ة

مشابهة لبنية بقية الخاليا الحية . ( من س..طح خل..وي، ومن6تت..ألف الخلي..ة الجرثومي..ة كم..ا يوض..ح الش..كل رقم )

تركيبات داخلية تقع تحت هذا السطح ويتركب السطح الخلوي من:

:Capsuleالمحفظة -1

m m قويا التي تشكل البنية الخارجية األولى في الخلية فتكون في بعض األحيان هيكالm أخرى تك..ون رقيق..ة ومنتش..رة في الوس..ط, وق..د ال تك..ون موج..ودة m . وأحيانا ثابتاm وهي ذات تركيب مخاطي هالمي و يختلف باختالف النوع الجرثومي وتقوم إطالقا المحفظ.ة بحماي.ة الج.راثيم في الظ.روف غ.ير المالئم.ة, وت.أمين المقاوم.ة ض.د البلعمة الخلوية, إض..افة لمس..اعدة الخلي..ة في االلتص..اق على الس..طوح. ويحي..ط

m طبقات لزجة أخرى. بالمحفظة أحيانا

:cell wallالجدار الخلوي - 2 وه..و طبق..ة رقيق..ة قاس..ية متماس..كة مم..يزة واقع..ة تحت الكبس..ولة مباش..رة, وموجودة في الخاليا الجرثومية كافة, وتعطيه..ا الش..كل المم..يز له..ا, وتتك..ون من عدة طبقات من السكريات المتعددة األمينية والشحوم وبعض الحم..وض األميني..ة

حيث نالحظMucopeptidesالتي تكون كلها مجتمعة ما يسمى الببتيدات المخاطية Acetylتت..ابع ارتب..اط أس..تيل غليك..وز أمين glucosamineم..ع أس..تيل مورامي..ك

19 microbiology

Acetylmuramic بروابط أوزيدية Osidicأو سكرية(. هذا وقد تبين أن تركيب ه..ذا( m )مثل حمض مورامي..ك m عن جدار الخلية النباتية ويضم أحماضا الجدار يختلف تماما

m في بقية الخاليا النباتية الش..كلA.Teichoicوحمض التيكوئيك ( ال وجود لها إطالقا( AوB- 7رقم )

إذ الجرثومية الخلية حياة في � هاما � دورا الخلوي الجدار :يلعبيعمل من الناحية الميكانيكية على التحكم في نوع الجزيئات المارة خالله تبع..ا

m عن عملي..ة لحجومها, فهو بذلك ليس كالغشاء السيتوبالسمي المس..ؤول كلي..االنفوذ الخلوية.

يحفظ الص..فات الش..كلية للخالي..ا، كم..ا يحمي مكوناته..ا الداخلي..ة, حيث يمكن لبعض األنزيم...ات ك...الليزوزيم )الموج...ود في ال...دمع أو اللع...اب( أو لبعض المضادات الحيوية كالبنسلين, أن تثب..ط اص..طناع طبق..ة الببتي..دات المخاطي..ة المس..ؤولة عن تماس..ك الج..دار الخل..وي, وذل..ك ب..أن تمن..ع ارتب..اط سلس..لة الببتي..دات الداخل..ة في تركيبه..ا، وتفق..د بالت..الي الخالي..ا الجرثومي..ة ش..كلها وm للتحلل والم..وت ففي الج..راثيم س..البة غ..رام تك..ون تماسكها، وتعرضها أحيانا نسبة الببتيدات المخاطية قليلة. نجد أن هذه األنزيمية ال تحلل الجدار الخل..وي

m، وإنما تتحول الخاليا إلى أجسام كروي..ة ت..دعى m كامال وهيSpheroplasteتحلال عبارة عن بروتوبالست محاطة بج..زء من الج..دار المق.اوم ألنزيم.ه الل..يزوزيم

Lysosyme.

يشكل الجدار الخلوي الركيزة التي يمكن أن تتثبت عليه..ا ملتهم..ات الج..راثيم Bacteriophagesبواسطة ذيلها, حيث تفرز أنزيمات تحلل ه..ذا الج..دار وت..ؤدي

20 microbiology

الفيروسي الموجود في رأس الملتهم داخل الخلية الجرثوميةDNAإلى عبور , وال يلبث هذا الملتهم أن يتكاثر و يؤدي في النهاية إلى انفجار الخلية.

أن التلوين بملون غرام مرتبط بخاصة نفوذية الم..ذيبات الش..حمية m يعتقد حاليا )كحول – أسيتون( عبر الجدار الخلوي, ألن جميع الجراثيم سواء أكانت موجبة أم سالبة غرام تستطيع امتصاص المحلول المائي للبلورات البنفسجية, وعن..د

)ي..ود البوتاس..يوم( ف..إن الي..ود يخ..ترق الج..دارLugolإض..افة محل..ول لوغ..ول m مع محلول البلورات البنفسجية داخل الخلية الجرثومية الخلوي ويشكل معقدا وبإضافة الكحول يظهر الفرق بين الجراثيم سالبة الغرام و موجبتها, إذ تتم..يز الجدر الخلوية في الجراثيم سالبة الغرام بأنها تم..رره بس..رعة كب..يرة )بس..بب طبيعتها الشحمية( مما ي..ؤدي إلى ح..ل المعق..د الس..ابق بإذابت..ه وخروج..ه من الخلية الجرثومية ال..تي تص..بح عديم..ة الل..ون من جدي..د وتأخ..ذ بالت..الي الل..ون األحمر لمحلول الفوكسين المضاف بعد الكحول. أما بالنس..بة لج..در الج..راثيم موجبة غرام, فإنها تمرر الكحول بصعوبة كبيرة , ولذلك فإن الكمية التي تعبر إلى السيتوبالسما ال تكون كافية لحل هذا المعقد, مما يؤدي إلى بقائه داخ..ل

الخلية الجرثومية, ويعطيها بالتالي اللون البنفسجي المزرق.

:Plasma membraneالغشاء السيتوبالسمي –3m من معقد m شبه منفذ , يلي الجدار الخلوي يتركب رئيسيا هو غشاء رقيق جدا

m(, باإلض..افة إلى احتوائ..ه40% بروتينات و60بروتيني شحمي ) % ش..حوماm على كمي..ة من الس..كريات و البروتين..ات النووي..ة, وعلى ع..دد كب..ير من أحيانا

ال..دور. و يمكن إيج..از Permeasاألنزيمات التنفسية )السيتوكرومات( وأنزيم..ه في النقاطالهام الذي يلعبه الغشاء السيتوبالسمي في حياة الخلية الجرثومية

التالية :له دور نشيط في االنقسام الخل..وي, حيث يش.كل انخماص.ات أنبوبي..ة نح..و

والتي تقوم بتثبيت جزئي النواة عن..د انقس..امهاMesosomesالداخل تدعى أثناء التكاثر

(8 ) الشكل رقم يحت..وي على أجه..زة نق..ل االلكترون..ات )الس..يتوكروماتCytochromes-و

Oxydases Cytochrome.الهامة في حادثتي األكسدة واإلرجاع داخل الخلية ) أي أنه...ا تق...وم بالنس...بة للج...راثيم بوظيف...ة الجس...يمات الكوندري...ة

Mitochondrionsفي الخلية الراقية, كما يحتوي الغشاء السيتوبالسمي على بعض األنزيمات ال..تي تق..وم باص..طناع الس..وائل المعق..دة, وبعض مكون..ات

الجدار الخلوي.باختي..اره الم..واد ال..تي تحتاجه..ا الخلي..ة فق..ط, كم..ا m m اصطفائيا يشكل حاجزا

وب.ذلك فه.و يلعبPermeaseيحفظ مواد التمثيل داخله.ا بفض.ل أنزيم.ة ال دور مرشحة خلوية انتقائية.

21 microbiology

إن تخ...ريب الغش..اء السيتوبالس...مي باس...تعمال بعض العوام...ل الفيزيائي...ة أو الكيميائية أو الميكانيكية, يؤدي إلى موت الخلية على ال..رغم من ع..دم ظه..ور

أية أعراض شكلية تحت المجهر.

أم..ا المكون..ات الداخلي..ة فهي مجموع..ة من الم..واد ال..تي تك..ون محت..وى الخلي..ةوتسمى البروتوبالسما وهي تشمل :

:Cytoplasmالسيتوبالسما - 1 . كم..ا هي70S التي تحتوي بشكل أساسي على الجس..يمات الريبي..ة من النم..ط

الحال في الجسيمات الريبية الموجودة في الجسيمات الكوندري..ة والص..انعات, في الج..راثيم الخض..راء, إض..افة إلىChromatophoresوعلى ح..امالت األص..بغة

hydroxybutyricالمكتنفات المختلفة مثل حمض بولي بيت..ا هيدروكس..ي الزب..دة Poly وحبيبات سكرية من نم..ط الغليك..وجين والفولي..وتين , Volutineمن نم..ط

m الكبريت في الجراثيم الكبريتية . الفوسفات المتعددة, وأحيانا

:Nucleoidالنواة أو المادة النووية - 2 حيث أثبتت الدراسات الكيميائية الخلوية ودراس..ات المجه..ر اإللك..تروني أن ك..ل

ي..تركز في المنطق..ة النووي..ة بش..كل خي..وط دقيق..ةDNAمحت..وى الخلي..ة من متوضعة بعضها ف..وق بعض بش..كل مت..واز. وإن الن..واة غ..ير محاط..ة بالبروتين..ات القاعدية, وال مح..ددة بغالف ن..ووي . وال تحت..وي على نوي..ات. كم..ا أن المورث..اتm حلقي الش..كل يتض..اعف أثن..اء االنقس..ام m واح..دا m ص..بغيا m لتشكل خيط..ا تتصل معا

22 microbiology

pm-11وينفصل على قسمين يذهب كل منها إلى خلية بنيوية )شكل رقم ( وأحياناقد تتصل النواة بالغشاء السيتوبالسمي بواسطة الميزوزومات.

:plasmidsالبالسميدات - 3 توجد البالسميدات في الجراثيم سواء أكانت موجبة الغ..رام أم س..البة الغ..رام ,

حلقي..ة ثنائي..ة السلس..لة خارج..ة عن الص..بغيات , وتس..تطيعDNAوهي جزيئ..ات التض..اعف بش..كل مس..تقل عن الص..بغيات الجرثومي..ة. ه..ذا و يمكن أن تن..دمج البالسميدات مع الصبغيات الجرثومية , وقد توجد أنماط مختلفة منها في الخلي..ة

الواحدة: : ال..تي يمكن أن تنتق..ل من خلي..ة إلىTransmissible( البالس..ميدات النقال..ة 1)

مورثة مسؤولة عن تشكل األه.داب الجنس.ية12أخرى, وهي كبيرة وتحوي نحو )10واألنزيمات الالزمة للنقل, وزنها الجزي..ئي) –40. , وهي توج..د بأع..داد106

وحدات( في الخلية.1-3قليلة ) وهي ص...غيرة و ال تح...ويNontransmissible( البالس...ميدات غ...ير النقال...ة : 2)

m ما توجد بأع..داد كب..يرة )106(.3-20مورثات النقل, وزنها الجزيئي ) , وهي كثيرا وحدة( في الخلية. وتحم..ل البالس..ميدات المورث..ات الرام..زة للوظ..ائف و60-1

البنى التالية:* مقاومة المضادات الحيوية بفضل العديد من األنزيمات.

.Reductase* مقاومة المعادن الثقيلة كالزئبق و الفضة بمساعدة أنزيمة .DNA* مقاومة الضوء فوق البنفسجي بوجود أنزيمات تعديل )إصالح(

*األهداب التي تساعد على التصاق الجراثيم بالخاليا الظهارية. بما فيها العديد من الذيفانات المعوية.Ectotoxins*الذيفانات الخارجية

:) Vacuoles Gas) Aerosomesالفجوات الغازية-4 تتعلق هذه البنى ببعض جراثيم المياه والتربة فقط, فق..د اكتش..فت في الج..راثيم

الكبريتية الخضراء و األرجوانية , والجراثيم عديم..ة الل..ون والش..عيات, وفي خالي..اRenobacter (. 10 وحدة من هذه الفجوات )الشكل40- 60 التي تحوي حتى

للفجوات الغازية شكل اسطواني, وتحاط بغشاء رقيق وحيد الطبق..ة, وتوج..د إم..ابالحالة المرتصة أو تكون مملوءة بالغاز )يعتقد بالنتروجين(.

لقد ذكرنا حتى اآلن المكونات األساسية الموجودة في بنية الخلية الجرثومي..ة , إال , وال وج.ود له.ا فيعناصر اختيارية ق.د تك.ون موج.ودة في بعض الخالي.اأن هناك

خاليا أخرى , نذكر منها:

:Flagellaالسياط -1

23 microbiology

وتمث..ل أعض..اء الحرك..ة في معظم الج..راثيم المتحرك..ة. ويمكن رؤيته..ا بس..هولة بالمجهر اإللكتروني بينما يجب تلوينها حتى ترى بالمجهر الع..ادي, فهي عب..ارة عن

m, وق..د يص..ل في بعض12-3خيوط طويلة متموجة يتراوح طولها بين ) ( ميكرون..اm, وعرضها بين)50الحاالت إلى (,11( ميلي ميكرون )ش..كل رقم20-10 ميكرونا

, أو قاعدةBasal Bodyترتكز داخل الخلية الجرثومية على قاعدة أساسية تسمى الس..وط ال..تي تنغمس بش..كل أق..راص دائري..ة في الج..دار الخل..وي والغش..اء

( في جزئه..ا العل..وي. وتتم..يزHookالسيتوبالس..مي بينم..ا ترتب..ط بغم..د )خط..اف القاع...دة في الج...راثيم س...البة غ...رام بارتباطه...ا بالج...دار الخل...وي والغش...اءm, بينما ترتب.ط الج.راثيم موجب.ة غ.رام بالغش.اء السيتوبالس.مي السيتوبالسمي معاm, بينما يكون ألكثر من فقط. وبشكل عام فإن الجراثيم المستديرة ال تملك سياطا نصف أنواع الج.راثيم العص.وية س.ياط, ومعظم أن.واع الج.راثيم اللولبي.ة تتح.رك بواسطة السياط. تعد طريقة توضع السياط على الخلية الجرثومية صفة تص..نيفيةm إذ يختلف توزيع السياط حس..ب األن..واع الجرثومي..ة حيث تت..وزع بإح..دى هامة جدا

(.12الطرق الثالث : كما يوضح الشكل رقم )

:Pili و الزوائد الشعرية Fimbriaeاألهداب - 2 تحتوي بعض الخاليا الجرثومية على أهداب تتميز بأنها أقصر من السياط وتتك..ون

. وتس..اعد الخلي..ة على االلتص..اق بالس..طوح وبخاص..ة فيpilinمن بروتين البيلين الحاالت المرضية .

(13فتوجد بكثرة في الجراثيم س..البة غ..رام )ش..كل رقمpiliأما الزوائد الشعرية 0,2-20وهي عب..ارة عن خي..وط دقيق.ة أط..ول من األه.داب وي..تراوح طوله.ا بين

( ميلي ميكرون, وع..ددها واح..د أو اثن..ان فق..ط لك..ل25-3ميكرون, وعرضها بين) خلية. تقوم هذه الزوائد بع..دد من الوظ..ائف في الخلي..ة الجرثومي..ة, ألنه..ا تش..كل

كما تقوم بتثبيت الجرث..ومBacteriophageالمكان الذي يثبت عليه ملتهم الجراثيم m فيHemagglutinationنفس..ه في تف..اعالت ال..تراص الدموي..ة m هام..ا وتلعب دورا

حادثة التزاوج, إذ تش..كل قن..اة االتص..ال بين الجرث..ومين الم..تزاوجين ل..ذا تس..مىm بالزوائد الجنسية , إال أن دورها الرئيسي مازال غير محدد بشكلSexepilusأحيانا

24 microbiology

m من بروتين خ..اص يس..مى ب..البيلين piliدقيق. تتركب ال يش..بهpilin كيميائيابروتين السياط.

رقم الشعرية 13الشكل E.Coliفي Piliالزوائد

:Axial filaments الخيوط المحورية -3 تتحرك الجراثيم اللولبية بواس..طة الخي..وط المحوري..ة, ويتم ذل..ك ب..دوران الخلي..ة

m للظروف المحيطة. حول نفسها و انتقالها وفقا

:Endospoeresالداخلية األبواغ-4 ( في الظ..روف غ..يرBacillaceaeتك..ون بعض أن..واع الج..راثيم )وخاص..ة فص..يلة

m من ن..وع خ..اص, تتص..ف بكونه..ا تمل..ك الق..درة على تك..وين خلي..ة المالئمة أبواغ..ا , وتق..اومGerminationإعاشية جديدة في الظروف المالئم..ة عن طري..ق اإلنت..اش

الحرارة و الجف..اف والتخم..ر والعوام..ل الكيميائي..ة والفيزيائي..ة المختلف..ة مقاوم..ة تفوق أنواع الخاليا اإلعاشية كافة, حيث تبقى محافظ..ة على حيويته..ا ح..تى درج..ة

م ولمدة عشر دقائق, كما أن أبواغ بعض األنواع تحتف..ظ بحيويته..ا ح..تى80- 70 بعد ساعتين من الغليان, و ذلك بسبب غنى البوغة بمعقد من الكالس..يوم وحمض

إذ يعتقد أنه المسؤول عن مقاومتها للحرارة.Ca-dipicolinic acidالديبيكولينيك يمكن تمييز ثالثة أشكال من األبواغ حسب توضعها داخل الخلية:

- أبواغ مركزية حيث تتوضع البوغة في مركز الخلية الجرثومي..ة كم..ا في عص..ية1الجمرة.

- أبواغ جانبية حيث تتوضع البوغ..ة في أح..د ج..وانب الخلي..ة الجرثومي..ة كم..ا في2عصية الكزاز.

- أبواغ قطبية حيث تتوض..ع البوغ..ة في أح..د قط..بي الخلي..ة الجرثومي..ة,كم..ا في3m من العصيات المعوية. وعندما تت..وفر الظ..روف المالئم..ة, ف..إن األب..واغ تأخ..ذ قليال

m من معقد ال و تحدث بها تغيرات عديدةacid Ca- dipicolinicالماء وتفقد قسما ينجم عنها تحطيم األغلفة البوغية, و خروج خلية جرثومية نش..يطة مماثل..ة للخلي..ة

األصلية. هذا ويمكن أن يتم اإلنت..اش بص..ورة تلقائي..ة, أي عن..د ت..وفر الوس..ط المالئم, كم..ا

فيCO2يمكن أن يتم بالتحريض كتعريض البوغة لص..دمة حراري..ة, أو بزي..ادة من الجو المحيط أو باحتواء الوسط على شاردة المنغنيز أو بعض األحم..اض األميني..ة, حيث ينش..ط ه..ذا بعض األنزيم..ات الخاص..ة ال..تي تق..وم بتخ..ريب وتحلي..ل الج..دار

الخارجي للبوغة.

25 microbiology

:حركة الجراثيم و انتقالها لقد درست مقدرة الجراثيم على الحركة عن طري..ق الفحص المجه..ري المباش..ر للمحضرات الحية, وعن طريق التقديرات المختلف..ة لس..رعة تح..رك الخالي..ا. وتتم

ويمكن بش..كلFlagellaهذه الحركة عادة في األوساط الس..ائلة, بفض..ل الس..ياط عام تقسيم الجراثيم بحسب مقدرتها على الحركة إلى قسمين رئيسين :

جراثيم متحركة وجراثيم عديمة الحركة, وبالنسبة لهذه األخيرة يجب أن نم..يز بين انعدام الحركة وبين حركتها البراونية الناجمة عن تعرض الخلية الجرثومي..ة لق..وى االصطدام العشوائية مع ذرات أو جزيئات الوس..ط الس..ائل مم..ا يس..بب اهتزازه..ا غير المنتظم و ض.من ح.دود ض.يقة. بينم.ا تتم.يز الحرك.ة العادي.ة بانتق.ال الخلي.ةm خ..ارج m أو كلي..ا الجرثومية من مكان آلخر وفق اتجاه معين بشكل تنتقل معه جزئيا

أنماط مختلفة لحركة الجراثيم و انتقالها :الساحة المجهرية. وهناك وتميز الجراثيم ذات السياط حيث تتحرك حركة س..ريعة - السباحة الحرة:1

Bacillusج..دا بالنس..بة ألبعاده..ا فتص..ل في جرثوم..ة megaterium( 27 إلى) m, وفي جرثوم..ة Vibrioميكرون..ا comma( ميك..رون في الثاني..ة, وفي200 إلى )

الحالة األخيرة يمكن القول بأن هذه الجرثومة تسير في ثانية واحدة مسافة تق..در ( مرة من طولها, هذا في ال.وقت ال.ذي تتح.رك في.ه بعض الج.راثيم األخ.رى50)

%0,1حركة بطيئة. وال تشكل هذه الحركة بالنس..بة للخلي..ة الجرثومي..ة أك..ثر من m لتأدي..ة مث..ل ه..ذه الحرك..ة m كب..يرا من نش..اطها, وه..ذا يع..ني أنه..ا ال تب..ذل مجه..وداm عن..د تق..دم m. ومما يجدر ذكره هنا أن حركة الجراثيم تتن..اقص كث..يرا السريعة نسبيا المزرع..ة الجرثومي..ة في العم..ر بس..بب تغ..ير ش..روط الوس..ط )تغ..يرات درج..ة

.m الحموضة, وازدياد أو نقصان كمية األوكسجين( وبسبب فقدان السياط أحيانا

وفيها تنتقل مستعمرات الج..راثيم محيطي..ة الس..ياط :- الهجرة الجماعية2 بكاملها على األوساط الغذائية الصلبة, وبخاصة عندما يكون اتج..اه حرك..ة مجم..ل

m في المستعمرة كما في .Bacillus rotansالسياط متوافقا

وال..ذي يح..دث أثن..اء تنظيم :- االنتقال بمساعدة الفجوات الغازية3 حال..ة الفج..وات, حيث تق..وم الخلي..ة بحرك..ة ش..اقولية آلي..ة في األح..واض المائي..ة واألنابيب الش..عرية في الترب..ة, أم..ا عن..دما تك..ون الفج..وات ممل..وءة بالغ..از ف..إن الجراثيم تبقى على سطح الماء, وعندما تكون مرتصة تنغمس في ثخانة الم..اء أو تترسب على قاع الحوض, ويعتقد أن هذا األس..لوب الفري..د النتق..ال الج..راثيم ق..د تش..كل خالل عملي..ة التط..ور, وبخاص..ة ل..دى الج..راثيم ال..تي تفتق..ر إلى الس..ياط,

وبالتالي للقدرة على االنتقال الفعال.

تتم..يز الملو�ي..ات وهي عديم..ة الس..ياط, بال..دوران :- الدوران الحلزوني4الحلزوني ويتحقق ذلك عن طريق تقلص الخيط المحوري فيها.

, وبعض الج.راثيمMyxobacteriaيميز هذا النمط الج.راثيم المخاطي.ة : -التزلج5 , ويحص..ل بتم..اس المخ..اط المف..رز م..ع الس..طح الص..لبCyanobacteriaالزرق..اء

(m m في الدقيقة(.5-2للركازة, وتكون السرعة منخفضة جدا ميكرونا

26 microbiology

وذل..ك ألن الج..راثيم المعلق..ة تنتق..ل ع..ادة م..ع حرك..ة -االنتقال السلبي:6المياه والمحاليل الطبيعية.

(, تحت تأثير مختلفTaxisيمكن أن تقوم الجراثيم المتحركة بانتقال موجه )انتحاءm أو m لط..ابع الت..أثير )اجت..ذابا m وفق..ا m أو سلبيا العوامل الخارجية, ويكون االنتحاء ايجابيا

m(, ويمكن التمييز بين أنماط االنتحاء على النحو التالي : درءا

...الكيميائي مختلف :Chemotaxisاالنتحاء تأثير على الخاليا فعل رد هو المواد الكيميائية.

...الهوائي األوكسجين, :Aerotaxisاالنتحاء تأثير على الخاليا فعل رد هو m إلى منطقة وجود األوكسجين. فالجراثيم الهوائية تسعى دوما

... الضوئي الضوء,:Phototaxisاالنتحاء تأثير على الخاليا فعل رد هو m في المنطقة المضاءة. فالجراثيم ذاتية التغذية تتجمع دوما

وظائف البنى أو العضيات المختلفة--1و يلخص الجدول رقم في بدائيات النوى

الوظيفةالبنية

الغشاء البالسمي

m للخلية, نقل m ميكانيكيا النفوذية االصطفائية, حاجزا المغذيات والفضالت, موضع للعديد من العمليات االستقالبية )التنفس والتركيب الضوئي( استشعار

المؤثرات البيئية في عملية االنتحاء الكيميائيChemo taxis.

الجسيمات الوسيطة)الميزوزومات(

تشارك في االنشطار الخلوي وفي اإلفراز.

قابلية الطفو في األوساط المائية.الفجوات الغازية

التركيب البروتيني.الريبوزومات

27 microbiology

(.DNAتوضع المادة الوراثية ) الدنا المادة النووية

البالسميد يحوي العديد من المورثات لمقاومة الصادات واألنزيمات

والذيفانات.

لتخزين الكربون والفوسفات والمركبات األخرى.األجسام المكتنفة

البالسما المحيطية تحوي األنزيمات وبروتينات الربط التي تساهم في عملية

المواد المختلفة.Uptakeالتغذية وربط

الجدار الخلوي يعطي الخاليا شكلها الخارجي ويحميها من الضغط

األزموزي )الحلولي(.المحفظة والطبقات

اللزجةمقاومة البلعمة الخلوية, وااللتصاق على السطوح.

االلتصاق بالسطوح واالتصال البكتيري.األهداب والشعيرات

الحركةالسياط

المحافظة على حياة الخلية في الظروف القاسيةاألبواغ الداخلية

mm الصفات العامة لألكتينوميسيت -ثانياActinomycetes أو الجراثيم

)الشعاعيات ( :Actinobacteriaالشعاعية m عن الفطري..ات فهن..اك الكث..ير من الخ..واص m واض..حا تختل..ف الج..راثيم اختالف..ا المورفولوجية التي تفصل بينهما. وهناك مجموعة ثالثة من الكائنات الدقيق..ة تق..عm وهي مجموع..ة بين الج..راثيم البس..يطة ال..تركيب وبين الفطري..ات األك..ثر تط..ورا

Actinomycetes أو Actionbacteria التي تتبع إلى رتب..ة Actionmycetalesوباس..تثناء فإن األجناس المختلفة من هذه الكائنات الدقيق..ة في الترب..ةActinomycesجنس

Actionmycetales( رفيع..ة تتح..ول إلى م..ا يع..رف بالميس..يليوم m , تك..ون خيوط..اMycelium( الكاذب والخيوط المفردة يطل.ق عليه.ا اس.م هيف.ات )Hyphaeوهي )

m في س..مكها فت..تراوح m تش..به خي..وط الفط..ر,ولكنه..ا تق..ل عنه..ا كث..يرا مورفولوجي..ا ميكرومتر, فهي تماث..ل أبع..اد الخالي..ا الجرثومي..ة وفي بعض1.0-0.5أقطارها بين

m من14ميكروم..تر) الش..كل رقم2األجن..اس يص..ل قط..ر الهيف..ا إلى (. وكث..يرا

28 microbiology

اكتينوميس..يتات الترب..ة تك..ون أب..واغ الجنس..ية س..واء مف..ردة أو في أزواج أو في (, والقلي..ل من أنواعه..ا يحم..ل ه..ذه األب..واغConidiaسالسل تعرف بالكوني..ديات )

(.Sporangiumداخل أجسام خاصة تعرف باألكياس البوغية )وبذلك فهي تتشابه مع فطريات في ثالث صفات هامة :

إن االكتينوميس..يتات الراقي..ة تتم..يز بخاص..ية التف..رع الكث..ير ال..تي تم..يزأ-الفطريات.

m كم..ا ه..وب- كثير من االكتينوميسيتات تكون ميسيلوم هوائي وكونيديات تماماالحال في الفطر.

m ما تتكونت- عند نمو االكتينوميسيتات في األوساط الغذائية السائلة فإنه نادرا عكارة في المزرعة, كما يحدث في حالة الج.راثيم وحي.دة الخلي.ة, ولكنه.ا تظل على حالة كتل متجمعة أو كرويات صغيرة مميزة. وباإلضافة إلى ذلك فإن بعض أجناس االكتينوميسيتات ال تك..ون ميس..يلوم ه..وائي فهي تتش..ابه

m م..ع أن..واع مجموع..ةMycobacteriumفي ذل..ك م..ع جنس , وتتش..ابه أيض..ا بص..فة عام..ة من حيث الخص..ائص المورفولوجي..ةCoryneformالوت..ديات

وتفاعلها مع الصبغيات. ومن النق..اط األخ..رى الهام..ة ال..تي أدت إلى ض..مها إلى الج..راثيم ه..و أن بعض� تش..به الس..ياط في الج..راثيم الحقيقي..ة,عالوةm على أجناسها تحمل خالياها س..ياطا التش..ابه في ت..ركيب الج..دار الخل..وي وحساس..يتها تج..اه الم..واد المثبط..ة لنم..و الجراثيم, وليس تجاه المواد المثبط..ة لنم..و الفطري..ات, واألهم من ذل..ك ه..و أنه..ا

. ويمكن التع...رف بس...هولة علىProkaryoteaك...الجراثيم من ب...دائيات الن...وى m عن..د نموه..ا على اآلغ..ار المغ..ذي. مستعمرات أكثر أنواع االكتينوميسيتات انتشارا ففي بعض األجناس تك..ون المجموع..ات الميكروبي..ة المتكون..ة على س..طح اآلغ..ار ذات قوام متماسك شديد االلتصاق بس..طح الوس..ط الغ..ذائي الص..لب, وفي بعضm m م..ا يأخ..ذ ألوان..ا هذه األجناس يكون سطح المجموعة ذات مظهر طباشيري كث..يرا مختلف..ة عن..دما تتك..ون عليه..ا األب..واغ الهوائي..ة, أم..ا في األن..واع ذات الميس..يلوم

البسيط فإن المجموعة تكون ذات قوام لين كالعجين عادةm ما يتفتت باللمس.m, حيث توج..د بأع..داد وف..يرة ليس فق..ط في m واسعا تنتشر االكتينوميسيتات انتشاراm في األوس..اط البيئي..ة األخ..رى كاألس..مدة الطبقة السطحية من التربة, ولكن أيضا العضوية والوحل وقاع البحيرات, وفي اآلفاق السفلية للتربة وحتى أعم..اق بعي..دةm تتس..اوى معه..ا m وهي تلي الجراثيم من حيث وفرة األعداد في التربة, وأحيان..ا أيضاm لكونه..ا m أساس..يا في أعدادها الحي..ة. ولكن على ال..رغم من ذل..ك فإنه..ا تلعب دورا ق..ادرة على تحلي..ل المركب..ات العض..وية المعق..دة ص..عبة التحل..ل من قب..ل بقي..ة الج..راثيم والفطري..ات باإلض..افة لق..درتها على ت..ركيب الفيتامين..ات والمض..ادات الحيوية مما يجعلها تحد� أو تمنع من نمو كثير من الكائنات الدقيقة الحساسة لهذه

المضادات.

-m الزرقاء ثالثا للجراثيم العامة الصفات Cyanobacteria:

29 microbiology

m بالطحالب الزرقاء, وتعرف بأنها أحياء بدائية النوى, وحيدة الخلي..ة أو وتدعى أيضا متكتلة بسيطة أو عبارة عن خيوط يحيط بها غمد مخاطي مختلف الثخانة )ش..كل

Heterocystes ( كما يتميز الكثير منها باحتوائه على الحويصالت المتباينة a-15رقم وهي عبارة عن خاليا بيني..ة أو قاعدي..ة عديم..ة األص..بغة ذات ج..دار ثخين وتحت..وي

(. تحت..وي خالي..ا الج..راثيمb-15 )ش..كل رقم Ribosomesعلى الجسيمات الريبي..ة Phycobiline والفيك..وبيلين aالزرق..اء على مجموع..ة من األص..بغة هي اليخض..ور

وبعض األص..بغة الكاروتيني..ةPhycoerythrine واليحم..ور Phycocyanineوال..يزروق وخاصة

B-caroteneوال Zeaxanthineوال Myxoxanthineوه..ذه األص..بغة ال توج..د ض..من , صانعات متمايزة بل توجد منتشرة في البالسما الصباغية.

تنتشر الجراثيم الزرقاء في جميع األوساط واألماكن بسبب قدرتها الكبيرة على- التكيف مع شروط الوسط الخارجي الفيزيائي..ة والكيميائي..ة, ل..ذلك فهنال..ك قس..م منها يعيش في المياه العذبة وآخر في البحار والمحيطات وقسم ثالث في الترب..ة وبخاصة التربة الرطبة المعتدلة والقلوية. إضافة إلى وج..ود الطح..الب المتعايش..ة�ون زم..رة من األحي..اء هي مع أحياء أخرى, إذ يمكنها أن تتعايش مع الفطريات لتك

, أو م..ع الطح..الب أو م..ع بقي..ة النبات..ات ) البريوي..ة والتريدي..ةLichensاألش..ن وعريان..ات ومغلف.ات الب..ذور( كم.ا يمكنه.ا أن تتع.ايش م..ع بعض وحي..دات الخلي..ة

الحيوانية وبعض اإلسفنجيات. تتميز معظم الجراثيم الزرق..اء بق..درتها على تث..بيت الن..تروجين الج..وي ) يع..رف-

m حوالي m( إذ يمكن للطح..الب الحاوي..ة على الحويص..الت المتباين..ة أن50حاليا نوعا تثبت الن..تروجين في الش..روط الهوائي..ة الجي..دة بينم..ا تق..وم الج..راثيم عديم..ة الحويصالت بتثبيته في شروط ال هوائي..ة أو قليل..ة التهوي..ة. ويب..دو أن الحويص..الت المتباينة هي عبارة عن خاليا متخصص..ة في التث..بيت وخاص..ة بع..د أن ت..بين وج..ود

فيه.ا بغ.زارة وفعالي.ة وأن الحويص.الت المعزول.ةNitrogenaseأنزيمة النتروجين.از تستطيع إرجاع األستيلين إلى اي..تيلين مم..ا ي..دل على ق..درتها على القي..ام بتث..بيت النتروجين. ومن المعلوم أن تثبيت النتروجين الجوي يتضمن تدخل نظام أن..زيمي

تحرض وتنش..ط ش..وارد الهي..دروجينHydrogenaseمضاعف, فأنزيمة الهيدروجيناز على إرجاع النتروجين الجوي مباش..رة أوNitrogenaseثم تعمل أنزيمة النتروجيناز

األستيلين باستخدام شوارد الهيدروجين المنشطة وفق التفاعلين:

6e- Nitrogenase→ 2NH3 + 6H+ +N2

C2H4 Nitrogenase→ 2e- + +C2H2 + 2H

وبه..ذا نالح..ظ أن إرج..اع ج..زيء من الن..تروجين يواكب..ه إرج..اع ثالث جزيئ..ات من األستيلين, وأن كمية اإليتيلين المنطلقة تتناسب مع النشاط األنزيمي للنتروجين..از,

(3ويج..ري تحويله..ا إلى م..ا يعادله..ا من ن..تروجين عن طري..ق معام..ل التحوي..ل )المستنتج من المعادلتين السابقتين.

30 microbiology

: الزرقاء للجراثيم الخلوية البنية( من األجزاء التالية :16تتألف الخلية كما يوضح الشكل )رقم

الجدار الخل.وي المؤل.ف من م.واد بكتوس.يللوزية غني.ة ب.الغليكوز والم.انوزأ- باإلضافة إلى مواد شحمية وبروتينية تتوضع في طبقات تؤلف األخيرة منه..ا

مادة جيالتينية مخاطية. السيتوبالسما والتي تكون محاطة بالغشاء السيتوبالسمي و ذات لون أزرقب-

أو بنفس....جي نتيج....ة تلونه....ا بالمعق....د الص....باغي وخاص....ة ال....يزروقPhycocyanine واليحمورPhycoerythirneواليخض..ور الموج..ود في مجموع..ة

حويصالت صفيحية متوضعة بشكل متعاقب في عدة طبقات, لذلك س..ميت . تحتوي السيتوبالسما على الجسيماتChromatoplasmeبالبالسما الصباغية

وحبيب..ات ش..حميةVolutineالريبي..ة وعلى م..واد مختلف..ة منه..ا الفولي..وتين وبروتيني..ة, كم..ا تحت..وي على بعض الفج..وات الص..غيرة والفج..وات الغازي..ةm, بينما ال تحتوي على صانعات وال جسيمات كوندرية وال جهاز غولجي. أحيانا

ال..تي تحت..وي على مجموع..ة منNucleoplasmeالنواة أو البالس..ما النووي..ة ت-.DNAالخيوط الدقيقة الملتفة التي تمثل ال

31 microbiology

بنية خاليا حقيقيات النوى المجهريةووظيفتها

في عدة نواح عن خالياEucaryotesتختلف الخاليا الحقيقيات النوى المجهرية الجراثيم )البكتريا( واألركيا األصغر منها عموما وتكون بنية حتى أصغر حقيقي

(. ولعل17نواة ذو خلية واحدة أكثر تعقيدا بكثير من أي بدائي نواة )الشكل رقم من بين أعمق األسئلة في البيولوجيا يبرز التساؤل حول كيفية تطور هذه الخاليا الحقيقيات النوى المعقدة من خاليا بدائيات نوى أبسط منها بكثير. ويبدو أن عمر

أقدم المستحاثات التي يتفق معظم الباحثين على أنها حقيقيات نوى وحيدة بليون سنة بينما يبلغ عمر أقدم مستحاثات بدائيات النوى نحو201الخلية حوالي

بليون سنة حين بدأ كوكب األرض يتبرد إلى درجة309 بليون سنة و ربما305 حرارة يمكن أن يوجد عندها الماء السائل. أما حقيقيات النوى العديدة الخاليا

بليون سنة.201وهي من الطحالب فيبدو أنها ظهرت منذ

) ( خميرة فطر خلية أو�لي خلية

Protozoan Yeast

( : بنية ممثلين عن الخاليا حقيقيات النوى17الشكل رقم )

وسوف نستعرض أهم الصفات المميزة لحقيقيات النوى المجهرية المتمثلة فيالفطريات والطحالب ووحيدات الخلية الحيوانية.

32 microbiology

-m :Fungi الصفات العامة للفطريات أوال�عد� أساسية أيضا في ال تعد الفطريات متنوعة وواسعة االنتشار فحسب، لكنها ت عافية معظم المنظومات البيئية البرية، فهي تهدم المادة العضوية وتعيد تصنيع المغذيات، سامحة للكائنات الحية األخرى بتمثل العناصر الكيميائية األساسية.

ولهذا، فقد انتفع اإلنسان من خواصها التفكيكية والتركيبية صناعيا حيث تنتج المضادات الحيوية األنزيمات والحموض العضوية. لكن الحق يقال أن هناك جزءا صغيرا من الفطريات يتسبب بأمراض في النباتات والحيوانات. تشبه الفطريات

, وتهضم طعامها وهي في بيئتهاHeterotrophالحيوانات في كونها غيرية التغذية تفكك المركبات المعقدة إلىexoenzymsعن طريق إفراز أنزيمات خارجية

مركبات عضوية أصغر تستطيع أجسام الفطريات أن تمتصها وتستعملها. وبهذا تعيش على المواد العضوية غير الحية, وجثثSaprophytesفهي قد تكون رمية (

Mycorrhizaالحيوانات والفضالت( أو طفيلية أو تعايشية مع النباتات )ميكوريزا( والطحالب والبكتيريا الزرقاء )األشن( والحيوانات كما في أمعاء البقر حيث تعمل

هذه الفطريات على تفكيك المادة النباتية فيها مما يسهل على الحيوانامتصاصها.

, إال أنYeastsتوجد بعض الفطريات على شكل خاليا مفردة تعرف بالخمائر معظم أنواعها متعدد الخاليا. تشكل أجسامها في أحوالها النموذجية مجموعة من

تتكون من جدر خاليا أنبوبية تحتوي علىhyphaeالخيوط الدقيقة تدعى الهيفات (, وتشكل الهيفات الفطرية كتلة محبوكة تدعى18 )الشكل رقمChitinالكيتين

تحيط وترتشح في المادة التي يتغذى عليها الفطر. وتزيدmyceliumالميسيليوم الميسيليوم ببنيتها من نسبة مساحة السطح إلى الحجم, جاعلة التغذية أكثر

كفاءة. كما إن لبعض الفطريات صفاتا متخصصةm تخولها اصطياد الفريسة وقتلها تمكنها من اختراق نسج مضيفها كما في حالةhaustoriaأو تشكيل ممصات

(. تتكاثر الفطريات عبر إنتاج أعداد هائلة من19الميكوريزا بأنواعها الشكل رقم ) ( بطريقة جنسية أو ال جنسية )زيغوتية, كبيرة20األبواغ الشكل رقم )

ميكوريزية, زقية, دعامية(

(.3ملخصة في الجدول رقم )

( : مراجعة للشعب الفطرية3الجدول رقم )

�زالشعبة المظهر الممي

أبواغ متحركة ذات سياطشعبة الفطريات القديرية )القديريات(

�ل المرحلة مباغات فطرية زيجوتية مقاومةشعبة الفطريات الزيجوتية تمثالجنسية

�ية �ب الميكوريزا الشجرية Arbuscular mycorrhizaeشعبة الفطريات الك

�حمل في داخلشعبة الفطريات الزقية )الفطريات الكيسية( أكياس تدعى أبواغها جنسية ت

33 microbiology

األزقاق

شعبة الفطريات الدعامية)الفطرياتالمقرعية(

�ة جسم� ثامر بالغ التعقيد يدعى الثمرة الف�طر�يالدعامية

تبرز الفطريات بوضوح أيضا في أبحاث البيولوجيا الجزيئية والتقانات الحيوية، إذ في دراسةSaccharomycesيعكف الباحثون على استخدام خميرة البيرة

الوراثيات الجزيئية لحقيقيات النوى.

ولقد توصل العلماء إلى فهم عميق للجينات )المورثات( المسؤولة عن أمراض بشرية كداء باركنسون و داء هنتنغتون عبر دراستهم للتأثرات في المورثات

في هندسة ساللة من2003المماثلة في خميرة البيرة. كما نجح العلماء سنة هذه الخميرة قادرة على إنتاج غليكوبروتينات بشرية كاألنسولين. وهو ما عجزت

التي أنتجت بعض البروتينات إال أنها لمE.coliعنه جراثيم االيشريشيا القولونية تستطع اصطناع الغليكوبروتينات إذ تنقصها األنزيمات القادرة على ربط

الكربوهيدرات بالبروتينات. وفي هذه األثناء, يسعى باحثون آخرون إلى سلسلة phanerochaete أحد الفطريات الدعامية الهاضمة للخشب يدعى Genomeجينوم

chrysosporiumويدعى أيضا بالعفن األبيض. وينعقد األمل في حل شيفرة المسارات االستقالبية التي بها يحطم العفن األبيض الخشب من أجل تسخير هذه

المسارات في إنتاج عجينة الورق.

- m :Algaeالصفات العامة للطحالب ثانيا�عد� الطحالب من األوالنيات وأكثرها وحيدات خاليا, ولكن هناك أنواعا Protists ت

, ويشكل معظمها المكونات األساسيةColonialمتعددة الخاليا وأخرى مستعمرية والتي هي طحالبDiatoms وبخاصة المشطورات Phytoplanktonللعوالق النباتية

m الشكل رقم ) ( , تمتلك جدارا فريدا أشبه بالزجاج21وحيدة الخلية متنوعة جدا المنطمرة في مادة أساسيةhydrated silicaمصنوعا من السلكا المميهة

عضوية, ويتألف الجدار من جزأين يتداخالن تداخل صندوق الحذاء وغطائه الشكل (. وتؤمن هذه الجدر حماية فعالة من السحق بين فكي المفترسات.22رقم )

اكتشف باحثون ألمان أنه بمقدور المشطورات الحية أن تقاوم2003ففي عام , وهو ما يعادل ضغطا يقع تحت كل رجل2مليون كغ/م104ضغوطا تزيد عن

من أرجل طاولة تحمل فيال .

تعتبر الطحالب المجموعة الميكروبية األساسية التي تقوم بالتركيب الضوئي أي وبهذا فهي تشبه النباتات الخضراء وخاصة أنهاCO2التي تملك القدرة على تثبيت

باإلضافة إلى احتوائها على أصبغة أخرى كاروتينيةaتحتوي على اليخضور أو تعطيها لوناphycoerythrine وحمراء Xanthophyllesصفراء أو سمراء

مميزا , وتلعب دورا حيويا كيميائيا هام�ا في تصنيفها. إذ نجد الطحالب الذهبيةGolden Algae )والبنية )السمراء Brown( 23, والحمراء والخضراء الشكل رقم.)

34 microbiology

وبصورة عامة تعتبر الطحالب وخاصة البحرية منها سلعا هامةm للبشر, إذ تحصدm المواد المشكلة العديد من األعشاب البحرية من أجل الطعام, وتستخدم أيضا

في الطحالب البنيةalginللهالم في الجدر الخلوية للطحالب )وهي األلجين في الطحالب الحمراء( في تكثيف العديدCarrageenan والكارجينان Agarواألغار

من األطعمة المصنعة للحلوى, واآليس كريم, وخلطة توابل السلطة, بينما تقوم الطحالب الموجودة في التربة بدور أقل أهمية من ذلك الذي للجراثيم

والفطريات فيها.

- m : Protozoa وحيدات الخلية الحيوانيةثالثا

لقد صنفت وحيدات الخلية الحيوانية لفترة طويلة مع الحيوانات وذلك لعدم قدرتها على التركيب الضوئي. وتعتبر حاليا من األوالنيات حقيقية النوى, تفضل

معظم أنواعها غير الطفيلية الحياة المائية ولهذا فهي توجد بشكل كبير في األوساط المائية كما توجد بشكل خاص في الترب الغنية بالمياه إلى جانب

(. 24الجراثيم والطحالب والفطريات الشكل رقم )

ووفقا لحركتها تقسم األفراد إلى ثالثة مجموعات :

السوطياتFlagellates وتتحرك بواسطة السياط مثالها األوغلينا Euglena .

المهدباتCiliatesالتي تتحرك بواسطة األهداب التي تحملها طوال فترة . Parameciumحياتها النشطة مثالها البرامسيوم

األميبياتAmebaeوهي التي تستخدم األرجل الكاذبة في حركتها مثالها . entamoebasالمتحوالت

( وظائف البنى )العضيات( في حقيقيات النوى2ويلخص الجدول رقم )

( االختالفات الرئيسية بين بدائيات النوى وحقيقياتها3كما يلخص الجدول رقم )

35 microbiology

�نى )الع�ضيات( في حقيقيات النوى2الجدول رقم ) ( وظائف الب

الوظيفةالبنية

السيتوبالسمي- ويحتوي , الغشاء النفوذ اصطفائي حاجز للخلية ميكانيكي حاجز

على , ويعمل الخاليا بين التآثرات يتوسط النقل أنظمة

اإلفراز , . إلى إضافة الخارجية بالسطوح الخلية لصق

, السيتوبالسما- العمليات من للعديد مكان العضيات لبقية وسطاالستقالبية.

و- والمتوسطة الدقيقة الخييطات

الدقيقة النبيبات

الخلية . حركة و بنية في وتساهم الخلوي الهيكل تشكل

الداخلية- السيتوبالسمية والشحوم .الش....بكة البروتين واصطناع المواد نقل

البروتيني .الريبوزومات- االصطناع

غولجي- وتشكيل , جهاز مختلفة ألغراض المواد وإفراز تجميع

الليزوزومات.

الداخلي .الليزوزومات- الخلوي الهضم

36 microbiology

, الميتوكوندريا- نقل الثالثي الكربون حمض دورة باستعمال الطاقة إنتاج

. المسارات, من وغيرها التأكسدية الفسفرة االلكترونات

الخضراء- اعتبارا الصانعات السكاكر وتشكيل الضوء بالتقاط وذلك الضوئي التركيب

و الماء .CO2من

الخلية .النواة - في السيطرة مركز و الوراثية المعلومات مكان

.النويات- الريبوزومات بناء و الريبوزومي الرنا اصطناع

الرقيق- والغشاء الخلوي .الجدار وتقويتها الخارجي شكلها الخلية إعطاء

والسياط- الحركةاألهداب

و , ) (, الفجوات- غذائية فجوات الهضم المؤقت التخزين و النقلالمحافظة

.) قلوصة ) فجوات المائي التوازن على

( : مقطع عرضي في خلية هيفا فطرية.18الشكل رقم)

37 microbiology

Penicillum Rhizopu Ascomycetes Mushroom Mucor

( : األنماط المختلفة لألبواغ في الفطريات.20الشكل رقم )

38 microbiology

The Virusesالفيروسات

مقدمة:

تتمتع الكائنات الحية بصفات تميزها عن الجمادات والبلورات الكيميائية, إال أن ( وضعهم أمام1884اكتشاف الفيروسات وتجارب العلماء عليها منذ عام )

أشكال وسطية بين األحياء والجمادات.

يعد بعض العلماء الفيروسات من المواد غير الحية ألنها ال تتمتع بالصفات المميزة للكائنات الحية, وإنما تشترك معها فقط بقدرتها على التكاثر بنسخ نفسها وبذلك

فهي تحوي على الجوهر الحقيقي للحياة بما تملكه من خصوبة مفرطة في المورثات, باإلضافة إلى أنها تظهر على شكل بلورات كيميائية, وكما اقترح

بأن الفرق بين الفيروسات1935عام Stanley,valensستانلي وفالنس ) ) والبلورات الكيميائية يتجلى في كون الفيروسات تصبح حية فقط لحظة إصابتها

للخاليا.

اكتشاف الفيروسات وتحديد- mأوال:طبيعتها

تشكل الفيروسات مجموعة كبيرة وغير متجانس..ة من العوام..ل الممرض..ة, ال..تي تعيش متطفلة على النسج الحية, ومنها ما ال يسبب أي ضرر لخاليا المضيف كم..اm جميل..ة متع..ددة هي الح..ال في ع..دوى نب..ات الت..وليب بف..يروس يكس..به خطوط..اm من الل..ون الواح..د, كم..ا تتم..يز جميعه..ا بدق..ة حجمه..ا لدرج..ة تس..مح األلوان بدال

vacciniaبمرورها عبر المرشحات الخزفية, ألن أك.بر ف.يروس وه.و ج.دري البق.ر m ميلي ميكرون ال يزيد حجمه عن رب..ع حجم العص..يات القولوني..ة300-200مثالE.coli( إال أنها25ميكرون( كما في الشكل رقم )1000 التي يبلغ قطرها حوالي )

تختلف عن بقية العوام.ل )الج.راثيم والفطري.ات( بص.عوبة عزله.ا ككائن.ات حي.ة, وإنما تعزل على شكل بلورات كيميائية متعددة األشكال, متباينة الحجوم, وفري..دة

في نوعها ألنها تجمع في خواصها بين عالمي الجماد واألحياء.

ضد اإلصابة1796 أول من استعمل لقاح جدري البقر عام Jennerيعد الطبيب بجدري اإلنسان دون أن يدرس الفيروس نفسه, أما اكتشاف هذه الفيروسات

عامRabies على داء الكلب Pasteurفقد الح منذ التجارب التي أجراها باستور 1898 عام Beijerinck وبيجيرنك1892 عام Ivanoweski, وإيفانوفسكي 1864

ثم جاءت بعض االقتراحات التي عدتV.M.Tعلى مرض فسيفساء التبغ .m يقع خارج نطاق مدى الرؤية المجهرية المعروفة آنذاك m دقيقا الفيروس كائنا

Twort, D'Herelleينتج عن اختالل في خاليا1918( عام m m كيميائيا (, أو عامال

39 microbiology

( إلى أن1921 عامKarrer-Duggarالمضيف ذاتها, وله القدرة على إكثار نفسه ) من1939 عام Best وبيست 1935 عام Stanlyتمكن العالمان ستانلي

�نا أن لهذه البلورات الفروسية الحصول على بلورات فيروس موزائيك التبغ, وبي القدرة على التضاعف داخل الخاليا الحية بعكس بلورات بقية المواد الكيميائية

السامة, وبهذا يمكن اعتبار الفيروسات بروتينات متبلورة شديدة العدوى, وتتميز عن الكائنات الحية بتخصصها في انتقال الصفات الوراثية عن طريق األحماض

النووية.

ومنذ ذلك الوقت أمكن اكتشاف األمراض التي تسببها الفيروسات لإلنسان والحيوان والنبات, كما وجد أن منها ما يصيب الجراثيم وتسمى بملتهمات

Cyanophyges وأخرى تصيب الجراثيم الزرقاء وتسمى Bacteriophageالجراثيم Archaea ومنه ما يصيب األركيا Mycophagesومنها ما يصيب الفطريات وتسمى

Spiroplasma والسبيروبالزما Mycoplasmaواألوالي الحيوانية والميكوبالزما والفقاريات والالفقاريات.

m أن بعض الفيروسات قادرة على إحداث األورام السرطانية في ولقد أصبح مؤكدا (AIDSالكائنات الحية المختلفة, كما تبين أن مسبب نقص المناعة المكتسبة )

. وأن مسبباتRetrovirus( وهو من الفيروسات العكسية H I Vهو فيروس ) أمراض اإلعتالالت الدماغية األسفنجية هي الفيروسات البطيئة أو البريونات

Prionsالتي تستطيع إصابة اإلنسان والحيوان بأمراض مختلفة, وقد ظهرت في عامPrusinerبشكل واسع منذ الثمانينيات ثم حاز العالم ستانلي بروزينر

جائزة نوبل في الفيزيولوجيا والطب الكتشافه وبحثه وإطالقه نظرية1997 البريونات التي تعني الجسيمات البروتينية الخامجة الخالية من أي حمض نووي.

ولكن وعلى الرغم من العمل الجاد في السنوات األخيرة على الفيروساتm من طموح السابقة فإن النتائج ال تزال غير واضحة, بل إنها لم تحقق شيئا

الباحثين, ولذلك فهي تحتاج للمزيد من البحث والتنقيب.

m الصفات العامة للفيروسات وبنيتها -ثانيا :الدقيقة

قبل التمكن من دراسة الشكل الظاهري للفيروسات باستعمال المجهر االلكتروني, كانت اإلصابات الفيروسية تالحظ على أساس وجود أجسام مكتنفةm كما في الشكل أو غريبة داخل سيتوبالزما أو نواة الخاليا المصابة أو كلتاهما معا

( إال أن أهميتها للفيروس وطبيعة تكونها ما زالت غير معروفة حتى اآلن.26رقم)m بأنها تجمعات لوحدات فيروسية, تنمو داخل خاليا المضيف, ويمكن وتعرف حاليا

m إلحداث اإلصابة في الخاليا السليمة. استعمالها مخبريا

لقد سمح استعمال المجهر االلكتروني بمزيد من دراسة الشكل الظاهري وتحديد ( كما سمح بدراسة التركيب27األبعاد النسبية للفيروسات كما في الشكل رقم )

40 microbiology

وذلك بعدVirionالداخلي للجزيئة أو الوحدة الفيروسية المعروفة باسم الفيريون تكبيرها لما يقارب مليون مرة.

( من جزء مركزي مكون28يتركب الفيريون البسيط كما يوضح الشكل رقم ) يتكونCapsidمن أحماض نووية محاطة بغالف من البروتين يعرف باسم كابسيد

, تترتب وفق نظام خاص, ويطلقCapsomeresبدوره من وحدات تعرف باسم m له عن الفيريون المحاط بغالف على هذا التركيب اسم الفيريون العاري, تميزا

شحمي أو شحمي بروتيني مما يجعله شديد الحساسية للموادEnvelopeآخر المذيبة كالكلوروفورم والمنظفات. كما قد يحتوي على قليل من المعادن و مواد

شبيهة بالفيتامينات.

DNAm أو الدنا RNAتحتوي الفيروسات إما على الرنا أي ال يتواجد الحمضان معاm لما هو معروف عن وجود كال الحمضين في الخاليا في الفيروس نفسه, خالفا

الحية األخرى.

-m :أشكال الفيروساتثالثا

إن أهم ما يميز الفيروسات هو انتظام وحداتها بأشكال وأحجام خاصة. وقد أوضحت دراسات المجهر االلكتروني أن هذه األشكال واألحجام إنما تنتج عن

التنظيم الفراغي للبروتينات )الكابسيدات( المحيطة بالحمض النووي الفيروسيوالتي يمكن تصنيفها وفق األنماط التالية:

حلزونية .1 كابسيدات أو حلزوني تناظر ذات :فيروسات

تتميز معظم الفيروسات النباتية, ومثالها فيروس موزائيك التبغ الذي هو عبارة محوره, بينما تلتفRNAعن لولب اسطواني يكون الحمض النووي الرنا

الكابسوميرات حول هذا الحمض على شكل لولب يتميز بلفاته الضيقة للغاية, وبذلك تبدو كل كابسوميرة منها كدرجة في سلم لولبي. وتدل دراسات المجهر

بينماA 150-170 وقطرها من A 300 على أن طول العصية Xااللكتروني وأشعة (29 كما في الشكل رقم)A40يبلغ قطر الحفرة المركزية

2.: كروية شبه كابسيدات أو مكعبي تناظر ذات فيروسات تتوزع الكابسوميرات في هذه الفيروسات على شكل مجسمات متعددة الوجوه,m أو شبه كروي إذا كان عدد m كرويا ذات تناظر مكعبي وسطوح مثلثيه, فتأخذ شكال

( كابسوميرة فما دون.وتأخذ شكل عشروني الوجوه عندما يزيد60الوحدات ) 252 الذي يتألف من Adenovirusالعدد عن ذلك, كما في الفيروسات الغدية

(.30كابسوميرة كما في الشكل رقم )

معقدة .3 كابسيدات ذات :فيروسات

41 microbiology

تأخذ هذه الفيروسات أحد النمطين التالين:

Influenza viruses وفيروس األنفلونزا Poxviruses ومثاله فيروس الجدري األول - حيث ال نجد كابسيد محدد واضح بل أغلفة عديدة بروتينية تحيط بالحمض النووي

(31الشكل رقم )

المتكونة من رأس يحويBacteriophages ويتمثل في ملتهمات الجراثيم الثاني-( 31الحمض النووي وذيل يضم ملحقات مختلفة الشكل رقم )

4.: كاملة غير فيريونات ذات فيروسات لقد أظهرت الدراسات المختلفة وجود مكونات فيروسية مختلفة )كابسيدات

فارغة, بروتين شبيه بالبروتين الفيروسي( مرافقة للفيريونات الكاملة في وسط هذه التحضيرات, تختلف في بنيتها وتركيبها عن الفيروس األصلي, كما تختلف

m في طريقة إصابتها للخاليا الحية. أيضا

m :تكاثر الفيروسات -رابعا

ال تملك الفيروسات القدرة على التكاثر أو القيام بأية نشاطات استقالبية خارج جسم المضيف. وبما أنها طفيليات إجبارية فهي بحاجة إلى خاليا الكائنات الحية

األخرى كي تستطيع التكاثر وتشكيل الجزيئات الفيروسية الكاملة.

تتكاثر الفيروسات بمادتها الوراثية فقط, أي بعملية نسخ لحمضها النووي, ولذلكm لها عن عملية التكاثرReplicationيطلق على هذه العملية التضاعف أو تميزا

Reproductionالتي تخص الكائنات الحية األخرى والتي تشترك فيها جميع المكونات الخلوية.

لقد درست عملية التضاعف الفيروسي بشكل واسع في بدائيات النوى وبخاصة فوجد أنها تطابق ما يحدث عند إصابة خالياBacteriophageفي ملتهمات الجراثيم

حقيقيات النوى بالفيروسات المختلفة. ولكن وجود عدد كبير من الفيروسات الحيوانية في الطبيعة يحتم وجود نماذج حيوانية معقدة, وبالتالي فقد يحدث

m تضاعف الفيروسات في السيتوبالسما, وقد يحدث في النواة, أو في االثنين معا ( وبهذا نجد عدة نماذج آللية تضاعف الفيروسات تتضمن32الشكل رقم )

جميعها عدة مراحل مشتركة.

وسوف ندرس تضاعف الفيروسات الجرثومية :

1.( : والاختراق (Adsorption &Penetrationالامتزاز

تعد عملية االمتزاز المرحلة األولى في التحلل الجرثومي الذي يسببه ملتهم (. حيث يعتقد أن ملتهم الجراثيم يقترب من33الجراثيم كما يوضح الشكل رقم)

42 microbiology

الجرثوم و يدمص على سطحه نتيجة لروابط كيميائية محددة بين الشواردالموجودة في ذيل الفيروس, وبين تلك الموجودة على الجدار الخلوي للجرثوم.

أنColiphageلقد أظهرت الدراسات التي أجريت على ملتهم العصيات القولونية آلية االختراق ميكانيكية بحتة,إال أنها قد تسهل بوساطة أنزيمه الليزوزيم

Lysosyme :الموجودة في ذيل الفيروس, وينتهي االختراق بانتهاء المراحل التالية

يتثبت الفيروس بذيله على الجدار الخلوي الجرثومي.-

�ن الجزء المركزي في ذيل الفيروس من ثقب- يتقلص غمد الذيل بشكل يمكالجدار الخلوي.

الفيروسي داخل الخلية الجرثومي, وبذلك يبقى الغالفDNA يحقن الدنا -البروتيني لرأس الفيروس, كما يبقى ذيله خارج الخلية الجرثومية.

2.( : والتحلل والتجميع ( Replication –Assemblage et Lyseالتضاعف

تتم عملية تضاعف الحمض النووي وتركيب البروتين الفيروسي بعد حقن الدناDNA حيث يسخر هذا الحمض الفيروسي لصالحه ,mمباشرة ATPالخلية

الجرثومية و جسيماتها الريبية و أنزيماتها الخلوية ويثبط بالتالي أفعالها االستقالبية, ويشكل الحموض النووية الفيروسية وبروتينات الكابسيد التابعة

دقيقة من اإلصابة تتجمع البروتينات الكابسيدية حول25للرأس والذيل. وبعد وحدة فيروسية وتؤدي إلى انفجار وتحلل الخلية200 مشكلة حوالي DNAالدنا

الجرثومية, محررةm بذلك ملتهمات جديدة في الوسط, ولها القدرة على إصابةخاليا جديدة.

ولكن قد ال يحدث هذا التحلل الجرثومي في بعض األنواع من الملتهمات التي حيث تحدث ظاهرة الليزوجينيPhages temperesتسمى بالملتهمات المعتدلة

بين الفيروس و الجرثوم, فباإلضافة إلى سيطرة الدناLysogenie)االستذابة( DNA الفيروسي على العوامل الوراثية الخلوية, فإنه يدخل في دنا DNA

prophageالجرثوم, وتنضم مورثاته للخيط الصبغي الجرثومي وكأنه طليعة ملتهم ويتدخل والحالة هذه في العمليات االستقالبية للخلية الجرثومية, ثم ينتقل هذا

الفيروسي للخاليا البنات ومن جيل ألخر وهو ما يطلق عليه تعبيرDNAالدنا وسوف نناقشها في الفقرة التالية باعتبارها من الفيروساتLatencyالكمون

m الشكل رقم) m وألسباب33البطيئة بمعنى أنه يصبح وراثيا (. قد يحدث أحيانا الفيروسي من جديد من الخيط الصبغي الجرثوميDNAمجهولة أن يخرج الدنا

ويدخل في حلقة التحلل الموضحة سابقا.

يكتسب الجرثوم المصاب بالفيروسات المعتدلة مناعة ضد أي فيروسات جديدةm تحويل m, هذا وقد أمكن مخبريا m على تكوين ملتهمات جديدة أيضا كما يصبح قادرا

43 microbiology

حادثة الليزوجيني إلى التحلل وذلك بتعريض الخلية الجرثومية المصابة لألشعةفوق البنفسجية أو إلى بعض المواد الكيميائية.

وتؤكد الدراسات العلمية أن عملية التضاعف الفيروسي قد ال تتضمن جميعm وألسباب عديدة أن تتحول الخلية المراحل السابقة, وإنما قد يحدث أحيانا

المصابة بعد مرحلتي االمتزاز واالختراق إلى خلية سرطانية ال تلبث أن تنقسم.m وتعطي خاليا مشوهة سرطانية وسنناقش ذلك الحقا

m (Slow Viruses)الفيروسات البطيئة -خامسا:واالستمرار والكمون

, أو تصبح كامنةpersistenceتستطيع الفيروسات في بعض الحاالت االستمرارLatentفي المضيف, وعندئذ يمكن أن تتطور األغراض السريرية أو إعادة تنشيط

Reactivationعن لحظة اإلصابة. لذلك فاألخماج m الفيروس بصورة متأخرة نسبيا التي ينتج الفيروس المعدي نفسه فيها ويتحرر باستمرار من المضيف خالل فترة أكبر بكثير مما في حالة العدوى المعروفة تسمى العدوى المستمرة وفيها يمكن

m, كما يبقى الفيروس أن تكون األعراض السريرية واضحة أو ضعيفة أو غائبة تماما ويطرح من العضوية على دفعات مرتبطةLatentفي المضيف على شكل كامن

عادة مع االنتكاسات السريرية للمرض.

بفترة حضانةSlow Viral Infectionوهكذا, تتميز األخماج الفيروسية البطيئة Incubationتمتد ألشهر, وربما ألعوام حيث تغيب األعراض السريرية m طويلة جدا

m أن تكون متعلقة باالستجابة خالل هذه الفترة. ويمكن للعدوى المستمرة أحيانا أو المناعة الطبيعيةImmunodeficitالمتغيرة للمضيف, أي مع حالة نقص المناعة

Immunosuppression أو نتيجة لإلصابة أثناء الوالدة Neonatal Periodويمكن أن m نتيجة طبيعية إلصابةPersistency, أو االستمرارية Latencyيكون الكمون أيضا

m m وبذلك يمكن للمضيف أن يكون خزانا المضيف ببضعة فيروسات في آن معا لالنتشار التالي للفيروس. وبهذا تسبب الفيروسات البطيئة لإلنسان أمراضا في

وفي الجملة العصبية المركزية والكبد مثلHIVالجهاز المناعي مثل فيروس وفيروسات القوباء أو) B )Hepatitis B Viruses( )HBVفيروسات التهاب الكبد

( وغيرها.Herpes Virusesالعقبول )

-m Viruses and)الفيروسات والسرطان سادسا

Cancer):

m منذ بداية القرن العشرين أن بعض الفيروسات قادر على لقد أصبح معروفا إحداث أورام سرطانية في النباتات والحيوانات وبالتالي البد أن تكون مسؤولة

عن ذلك في اإلنسان ذلك ألن العديد منها ال يحلل الخاليا المضيفة, إنما يؤدي إلى

44 microbiology

تكوين مادة وراثية جديدة تحو�ل الخاليا, من ناحية تمايزها, من خلية سوية إلىm لشروط الوسط . خلية سرطانية وفقا

لقد انصب اهتمام العلماء الذين اعتقدوا بأن الفيروسات المحتوية على الدناDNAهي المسؤولة عن سرطان اإلنسان على دراسة مجموعتين هما ال

Adenovirusesالمسببة لألمراض التنفسية في اإلنسان وال Papovaviruses المس...ب.ب.ة ل...س..رطانات الحيوان...ات القارضة,

ألنهما قادرتان على إحداث أورام خبيثة في خاليا الحيوانات وفي خاليا اإلنسانm, كما أثبت الدراسات عام أن هناك مجموعة ثالثة هي1960المزروعة مخبريا

يمكن أن تسبب السرطان عندHerpes virusesفيروسات القوباء أو العقبول الذي يسبب)Epstein - Barr virus )EBVاإلنسان مثل فيروس إبشتاين – بار

( KSHVسرطان األنف والبلعوم وفيروس كاربوزي سار كوما )

Kaposis sarcoma-associated herpesviruses وعرف1994 الذي اكتشف عام ويسبب)Human Herpes Virus 8 )HHV8باسم الفيروس القوبائي البشري الثامن

m ما m في األوعية الدموية وسرطان اللمفاويات. ولوحظ أنه غالبا m سرطانيا ورما في المراحل المتأخرة من المرض.AIDSيصيب مرضى اإليدز

وهناك أورام سرطانية تحدثها الفيروسات المحتوية على الحمض الريبي النووي ( نسبة إلى العالمRous sarcoma كما في سرطان النسيج الضام )RNAالرنا Rous 1966 ونال جائزة نوبل على اكتشافه عام 1911 الذي اكتشفه عام.

هو المادة الحاملة للصفات الوراثية في كل الخالياDNAمن المعرف أن الدنا , أي أنRNA إلى الرناDNAالحية, ويحصل انتقال هذه الصفات عادةm من الدنا

m يتلقى صفاته من الدناRNAالرنا m كيميائيا , هذا وقد بينتDNA ليس إال رسوال أنه يمكن حدوث هذا االنتقالRous sarcomaالتجارب الحديثة على فيروس

إلىRNA أي تنتقل هذه الصفات من الرنا Reversed Transciptionبصورة عكسية جديد وبذلك نجدDNA, ويقوم الفيروس في الخلية المصابة بتركيب DNAالدنا

Rous الفيروسي. وفي حالة فيروس DNA الخاص بها والدناDNAفي الخلية الدناsarcomaيحمل الدنا DNAالفيروسي مورثات السرطان مما يؤدي إلى إصابة

الخلية بالسرطان.

تعد عملية الصورة المعكوسة من األمور الهامة المميزة لألورام السرطانيةOncorna Viruses من قبل 1970 التي اكتشفت أول مرة عام Baltimore, Temin

الخطوط األساسية آللية اندماج البنيةDulbeccoكل على حدة, ولقد أوضح الوراثية الفيروسية في الخلية المصابة. وبهذا يمكن اعتبار هذا التخريب

للتشكيالت الوراثية داخل الخلية من الفرضيات التي تدعم االستحالة وتفس...ر سبب الس...رطان وآلي..ة إصابت..هViral Transformationالفيروس...ية

,Dulbecco, Baltimore ك..ل من 1975لألنس...جة الحيوانية. ولقد حصل عام Teminعلى جائزة نوبل في الفيزيولوجيا لما قاموا به من دفع للمعارف الحالية

45 microbiology

حول آلية تكوين السرطان, وتوضيح العالقة بين الفيروسات وبعض األورام, حيث لوحظ وجود أنزيمات وسالسل حموض نووية لبعض الفيروسات مرافقة لبعض

سرطانات اإلنسان, وفي جميع الحاالت فإنه لم تعط بعد اقتراحات مالئمة تحدد العالقة بين السرطان وبين هذه الفيروسات أو أجزائها, وربما يحدد هذا في

المستقبل القريب.

إن النقد الوحيد لكون الفيروسات المسببة للسرطان عند اإلنسان هو أن هذا األخير ليس من األمراض المعدية, وإال فإننا يجب أن نقبل بأن الفيروسات

السرطانية يمكن أن تنتقل من إنسان آلخر وتحدث العدوى, أما إذا عددنا مع بعض العلماء إمكانية تنشيط الفيروسات غير الوراثية ببعض عوامل البيئة, فإن

m, ولقد وجد هيستون m يصبح ممكنا احتمال انتقال الفيروسات السرطانية وراثياHeston أن هناك بعض العوامل الوراثية التي تساعد على تطور1976 عام

أن1983السرطان وانتقاله وراثيا. وأكد الباحثون في جامعة ليدن الهولندية عام األورام السرطانية تنمو في جسم اإلنسان السليم طول الوقت لكن جهاز

(. بينما تظهر حين تنجح بعض34المناعة يتصدى لها فتموت الشكل رقم ) الفيروسات بعدم استثارة جهاز المناعة, حيث حقنت حيوانات التجربة بنوعين من

m بينما أحدث الثانيAdenovirus-5الفيروسات األول هو فلم تحدث اإلصابة إطالقاAdenovirus-12اإلصابة في هذه الحيوانات. وبهذا فإن الفيروس األول يحث على

بينما ال يحث الثاني على تشكيلها فيتابع الفيروسAntigenتشكيل مولدات الضد تخريبه للخاليا داخل الجسم دون مقاومة من جهاز المناعة. كما أكد بعض

أن هناك1986 آب 27-21الباحثون في المؤتمر الذي عقد في بودابست بين بعض األغذية المعلبة التي تسبب سرطان المعدة ولذلك فإن حفظ األغذية

أنCبالتجميد سيكون وسيلة ناجعة للتقليل منه. كما يمكن لبعض الفيتامينات )الناتج عن اتحاد النترات والنتريت معNitrosamineتثبط عمل النتروزأمين

Calumاألحماض األمينية في المعدة( وتمنع بالتالي تشكل الخاليا السرطانية )Muir 1986 وكذلك فإن فيتامين )A( يثبط نمو أنواع أخرى L.Tomatis 1986 . )

m وعلى الرغم من العمل الجاد في السنوات األخيرة على الفيروسات وأخيرا السابقة فإن العالقة القائمة بين الفيروسات وسرطان اإلنسان من جهة وبينها

m من وبين مرض اإليدز من جهة أخرى ال تزال غير واضحة بل إنها لم تحقق شيئاطموح الباحثين, ولذلك فهي تحتاج للمزيد من البحث والتنقيب.

46 microbiology

تصنيف الفيروسات وأهمأنماطها

مقدمة:

هناك طرق عديدة لتصنيف الفيروسات, ومن أولى هذه الطرق هي تصنيفهاحسب المضيف اإلنساني أو الحيواني أو النباتي أو األحياء الدقيقة.

ومع أن هذه الطريقة ال تعد علمية إال أنها ما تزال تستعمل حتى اآلن. أماm للنسج المصابة الطريقة الثانية فتعتمد على تصنيف الفيروسات استنادا

)فيروسات دموية, عصبية, جلدية, تنفسية, معوية, داخلية(. ومع تقدم الدراسات الحيوية والكيميائية فقد أمكن تصنيفها اعتمادا على بعض خواصها كنوع الحموض

m وكبنية الجزئية الفيروسية حلزونية الكابسيدDNA,RNAالنووية m أو مزدوجا مفرداm أو ذا غالف( أو معقدة البنية, عدد m أو ذا غالف( أو عشرونية السطوح)عاريا )عاريا

)النواةReplication, حجم الفيريون, مكان التضاعف Capsomeresالكابسوميرات أو السيتوبالسما(.

الموجودة وطريقة التعبير عنها, وعلى قطبيةgenes وكذلك على عدد المورثات الحمض النووي المكون للجينوم, والسيما في الفيروسات ذات الحمض النووي

, فقد يكون موجب القطبية حيث يمكن استعماله مباشرةm ليعملRNAالرنا فال يحتاج إلى نسخ, أو يكون سالب القطبيةmRNAكحمض نووي رنا رسول

فيحتاج إلى نسخ وإلى حمض نووي رنا رسول. وسوف نستعرض أهم أنماطهامن خالل فيروسات بدائيات النوى وحقيقياتها.

:فيروسات بدائيات النوى- أوال

واألركيا .1 الجراثيم Viruses of Bacteria andفيروساتArchaea :

تنتشر فيروسات الجراثيم واألركيا وبخاصة المسماة بملتهمات الجراثيمBacteriophagesفي الطبيعة, إذ تصيب معظم الجراثيم وبعض m m واسعا انتشارا

m بطرق سريعة وبسيطة. Protistsاألحياء الدنيا األخرى, وقد أمكن عزلها حاليا

تتمتع ملتهمات الجراثيم ببنية بقية الفيروسات نفسها, حيث تحاط الحموض النووية بالغالف البروتيني, وتختلف عنها في تخصصها بإصابة الخاليا الجرثومية.

أما من الناحية الشكلية فتتميز باحتواء معظمها على رأس منتظم الشكل, وذيلتمر عبره الحموض النووية الفيروسية إلى الخلية المضيفة.

47 microbiology

تحتل الفيروسات الجرثومية مكانة هامة في الميكروبيولوجيا, حيث تستخدم لدراسة معظم الظواهر البيولوجية )بنية الفيريون, التضاعف, االستقالب, الوراثة,m يحدد العالقة المشتركة بين طفيلي بسيط وخلية m بسيطا اإلصابة( كما تعد نموذجا

m لهذه العالقة المشتركة, ولطريقة اإلصابة فإننا نميز بين مضيفة واحدة, وتبعا Lytic or Virulent phagesنوعين من الفيروسات: الملتهمات المحللة أو الخبيثة

. تضم فيروساتTemperate or avirulent phagesوالملتهمات المعتدلة أو الالخبيثة الجراثيم واألركيا عدة نماذج شكلية تحتوي على حموض نووية مختلفة الشكل

(.35رقم)

( التي تتطفلTلقد أجريت معظم دراسات ملتهمات الجراثيم على المجموعة ) (. تتميز7-1 العديم الحركة وأعطيت أرقام من )Escherichia coliعلى جرثوم

والبروتيناتDNAهذه الملتهمات باحتوائها على كميات متساوية من الدنا فإنها تأخذ شكل الشرغوف, وذات رأس سداسي منتظم وذيلT3 ,T7وباستثناء

T3 ,T7.mطويل, بينما يكون الذيل ل m جدا قصيرا

m و200 و65تتراوح أبعاد الملتهمات بين ميلي70 إلى 55 ميلي ميكرون طوالm. تتوضع السلسلة المزدوجة من الدنا في الرأس ويحاطDNAميكرون عرضا

بالغالف البروتيني.

ال تحتوي في حمضها النووي الدناT2 ,T3, T6ومما تجدر مالحظته أن الملتهمات DNA 5- هيدروكسي ميتيل سيتوزين 5 على السيتوزين العادي وإنما على-

hydroxy-mehtyl cytosine.

E.Colimكما تتطفل ملتهمات أخرى على جرثوم إال أنها تختلف مورفولوجياm عن المجموعة m تتميز بصغرها وبكونها تملكF2. فالمجموعة Tوكيميائيا مثالm ال يملك زوائد ثانوية أما المجموعة RNAسلسلة مفردة من الرنا فهيxǿ وذيال

يملكxǿ 174 ولكن بعض أنواعها كما في DNAتملك سلسلة مفردة من الدنا إلى سلسلة مزدوجة منه بعدDNAالقدرة على تحويل السلسة المفردة من الدنا

أن يصيب الخاليا.

والتي اكتشفت بعد الملتهماتE.Coliونذكر من الملتهمات الخيطية التي تصيب التي تتميز باحتوائها على سلسلةFI,Fd,M13الشرغوفية بزمن طويل مجموعة

.DNAمفردة وحلقية الدنا

أهمية ملتهمات الجراثيم:

لقد احتلت حادثة التهام الجراثيم بواسطة الفيروسات الجرثومية أهمية كبيرة سواء في علم الجراثيم أو علم الفيروسات أو علم الوراثة, ألنها قدمت الكثير من

المعلومات التي أسهمت في تقدم وتفهم دقائق كثير من المشكالت العلميةوالطبية والصناعية.

48 microbiology

11m -: استخدم في المعالجة الطبية Herelleهذه الملتهمات في معالجة اإلسهاالت , كما يمكن استخدامها فيShigellالناتجة عن ضمات الكوليرا أو الشيغالت

معالجة المكورات العنقودية المستعصية على المعالجة أو العصيات المقيحة , إال أن استخدام المضادات الحيوية والسلفاميدات يعد أكثرpesudomonasالزرقاء

أهمية من استخدامها.

تسبب الملتهمات بعض المشاكل وخاصة في صناعةفي الصناعة : -27 المضادات الحيوية ذات المنشأ الجرثومي أو صناعة األجبان الناتجة عن التخمرات

الجرثومية إذ تستطيع هذه الملتهمات أن تفسد صناعة المضادات وتمنع حدوثالتخمرات, لذا يجب كشفها والتخلص منها .

33m -: يمكن تصنيف الجراثيم حسب الملتهمات التي تحللها,في تصنيف الجراثيم حيث تبين أن كل ملتهم يؤثر على نوع معين من الجراثيم. ولهذا التصنيف أهمية

استخدام ملتهمات خاصة لكشف هذه كبيرة في التقصيات الوبائية, إذ يمكنm األوبئة )كالتي يستخدمها معهد باستور في باريس( كما يمكن اعتباره متمما

للتصنيف الكيميائي والمصلي للجراثيم.

2. ) ( الزرقاء الجراثيم الطحالب :Cyanophagesملتهمات

تتطفل ملتهمات الطحالب بشكل واسع على الجراثيم الزرقاء, وقد اكتشف ألول وهي تشبهSafferman & Morris من قبل سافرمان و موريس 1963مرة عام

m فقد m ملتهمات الجراثيم من حيث البنية وطريقة اإلصابة, وهذا ليس مستغربا كثيراm من علماء األحياء الدقيقة يعد الطحالب الزرقاء من m أن كثيرا ذكرنا سابقا

m فإن هذه الطحالب تشبه الجراثيم في1979 عامA.MOATالجراثيم ) (. وعمليا كونها بدائية النوى وتشبه النباتات الخضراء في كونها ذاتية التغذية ولذلك يمكن

m لدراسة التمثيل الضوئي النباتي تحت ظروف العدوى اعتمادها نموذجاالفيروسية.

لقد صنفت هذه الملتهمات بحسب نوع المضيف الذي تتطفل عليه فسميت باألحرف األولى السم الطحلب وأضيفت األرقام العربية لتمييز النوع . كما

m الصفات الشكلية والخواص العامة لتحديد مجموعات أخرى من استعملت أيضا هذه الملتهمات. لقد دلت الدراسات على أن جميع حموضها النووية هي خيوط

يتكون الرأس و الذيل من حبيبات بروتينية ذاتDNAمزدوجة خطية من الدناm معظم بروتينات رأس الملتهم ذات وزن جزيئيLPP-1وزن جزيئي كبير, فمثال

m , وبروتينات الذيل من رتبة 19-13يتراوح من m. أما الملتهم80 ألفا SM-1 ألفاm, يكون اثنين منها )وزنهما الجزيئي 12الناضج فيضم m( معظم40 و25 بروتينا ألفا

بروتينات الرأس. إن وجود السياط في بعض الطحالب الزرقاء يجعل حلقة حياة بعض ملتهماتها معقدة. ولذا نالحظ أن الطرق التقنية واإلحصائية المستخدمة

49 microbiology

لدراسة ملتهمات الجراثيم ال تصلح لملتهمات الطحالب الزرقاء حيث تتدخل هذهاألخيرة في عملية تضاعف الفيريونات.

- الفيروسات حقيقيات النوىثانيا:والعوامل الممرضة األخرى

1.: الحيوانية الفيروساتm على كانت الفيروسات قد اكتشفت في أواخر القرن التاسع عشر, اعتمادا خاصية كيميائية فيزيائية وحيدة, هي قابلية الترشيح بخالف األحياء الدقيقة

األخرى, ولم يكن باإلمكان عندئذ� تحديد الصفات األخرى حيث اهتمت معظم األبحاث بدراسة األخماج وردود فعل المضيف. ولذلك اعتمدت محاوالت تصنيف

الفيروسات, في البداية على تشابه خواصها الممرضة مثل فيروسات التهابm, مثل الكبد وفيروسات الحمى الصفراء, وكذلك على النسج المصابة أيضا

فيروسات المسالك التنفسية, فيروسات األنفلونزا, وعلى تماثل الشروط البيئية وحسب نوع الحمض النووي وطبيعة الغالف.Arbovirusesمثل

يعتمد تصنيف الفيروسات الحديث والشامل على تباين الصفات المميزة للفصيلة والجنس والنوع, وأما المستويات األدنى مثل تحت الجنس وغيره فتوضع من قبل

( وتحتidaeجماعات اختصاصية دولية. تنتهي أسماء فصائل الفيروسات بالالحقة) ( وذلك استنادVirus( وتنتهي أسماء األجناس بالالحقة )imaeالفصائل بالالحقة )

إلى االختالفات الفيزيائية والكيميائية والمصلية الدقيقة, وأما األنواع فال تزال غيرm ما عدا m ما يترافق النوع باسم المرض الذيAdenoviridaeمحددة رسميا , وكثيرا

يسببه ولكن تبقى المشكلة محصورة في تحديد ))النوع(( الذي يمكن استخدامهm حول أيهما أفضل االسم أم الرمز في جميع الفصائل , وال يزال الجدل قائما

(. 36لتحديد األنواع الشكل رقم)

( بعض األمراض الفيروسية التي تصيب اإلنسان مصنفة4ويوضح الجدول رقم )حسب النسيج المصاب

2.( النباتية (:Plant Virusesالفيروسات تختلف أشكال وأحجام الفيروسات المسببة لألمراض النباتية باختالف النبات

واختالف الفيروس نفسه, ولكن بشكل عام إما أن تكون كروية أو عصوية, كما(.37( والشكل رقم)5أنها تتميز بكبر أوزانها الجزيئية كما يوضح الجدول رقم )

رقم ) للنبات(: 5جدول الممرضة الفيروسات بعض خصائص

المرض فيروس غ

ل/ فيريونتر

الشكل

القطر)m.M)

الوزنالجزيئي

50 microbiology

منالعصارة

التبغ موزائيك

Tobacco mosaic2

عصوي

15×600106×40

الخيار موزائيك

Cucumber mosaic0.3

عصوي

15×600106×40

البطاطا فيروس

Potato Virus X0.1

عصوي

9.8×420106×26

للبندورة الشجري التقزم

Tomato bushy Stunt7×26106كروي0.05

التبغ Tobaccoنخرnecrosis

6×20106كروي0.04

للتبغ الحلقية النقطة

Tobacco ring Spot3×19106كروي0.01

البرسيم موزائيكالحجازي

Alfalfa mosaic

2×16.5106كروي0.2

لقد اهتم الباحثون في مجال وقاية النبات بدراسة هذه الفيروسات بسبب الخسائر الجسيمة التي قد تسببها للنبات من جهة ولالقتصاد الزراعي للمحاصيل

mالمختلفة من جهة أخرى, حيث تعد األمراض الفيروسية النباتية أكثر خطورة m من باقي األمراض الجرثومية أو الفطرية التي تصيب النباتات, إذ وصلت وانتشارا

الخسارة الكلية السنوية لبعض المحاصيل في أمريكا نتيجة اإلصابات الفيروسية % في الحمضيات40% في قصب السكر والشوندر السكري, و60إلى

% في الشعير. لذلك اهتم هؤالء الباحثون بدراسة طرق مكافحة30والفواكه, و هذه الفيروسات التي تختلف عن الطرق التقليدية المعروفة في مكافحة باقي

األمراض النباتية, إذ تحتاج برامج خاصة تطبق على فترات زمنية طويلة, وخبرات عالية وتكاليف باهظة, ال يستطيع المزارع وحده تطبيقها, بل يجب أن يتبناها

المختصون أنفسهم.

لقد اقترحت عدة طرق لتصنيف الفيروسات النباتية, لم يخل� معظمها من صعوبات بالنسبة للتسمية والتقسيم, ألن الصفات الالزمة إلتمام عملية التصنيف

ما زالت غير معرفة بالنسبة لعدد كبير من هذه الفيروسات. ولعل أبسط هذه الطرق يعتمد على األعراض المميزة للمرض واسم النبات المضيف, فمرض

51 microbiology

m يعني المرض الفيروسي الذي يصيب التبغ, ويكون التبرقش موزائيك التبغ مثال أبرز أعراضه الخارجية. وبهذا تعد األعراض المميزة للمرض بمثابة الوسيلة

الوحيدة للتعرف على األمراض الفيروسية النباتية. هذه األعراض التي قد تكون.m داخلية أو خارجية أو االثنين معا

أما األعراض الداخلية فهي عبارة عن ظهور األجسام المكتنفة داخل الخاليا وغيرها والتي ال يمكن التحقق من وجودها إالXالمصابة المتمثلة في أجسام

باستعمال المجاهر االلكترونية بسبب صغر حجمها. في حين تأخذ األعراضm عديدة, يمكن تميزها بالعين المجردة في كثير من األحيان. الخارجية أشكاال

تبدو األعراض الخارجية على النباتات المصابة بالفيروسات على عدة أشكالوأهمها:

وأعراضMalformation و التشويه Necrosis النخر Mosaicالتبرقش والتبقع تقزمية وأعراض تعملقية.

تنتقل الفيروسات المسببة لألمراض النباتية بعدة طرق منها ما هو طبيعي مثل الحشرات و البذور و حبوب اللقاح والنباتات البذرية المتطفلة و جذور التربة

وأعضاء التكاثر اإلعاشية والتطعيم, ومنها ما هو صناعي مثل الحقن بالفيروسوالمالمسة.

بعض أمراض النباتات الفيروسية الهامة

m في هذه تتطفل الفيروسات على معظم النباتات, ومن الصعب حصرها جمعياالفقرة وسنكتفي بذكر بعض األمثلة

والحمضيات أ- الفاكهة ألشجار الفيروسية األمراضمثل:

.Apple M. V- مرض موزائيك التفاح الناتج عن فيروس

والذي يصيب كل منPeach M.V- مرض موزائيك الدراق الناتج عن فيروس .m الكرز والخوخ و المشمش أيضا

والذي يصيبPrunes virus 7 Smith- مرض جدري اللوزيات الناتج عن فيروس m من المشمش و الدراق والخوخ. كال

52 microbiology

Vine Roncet virus- مرض التدهور المعدي في الكرمة الناتج عن فيروس .

الذي يضمCitrivir Psorosis - مرض القوباء في الحمضيات الناتج عن فيروس m فيروسية مختلفة .6نحو سالالت تسبب للحمضيات أمراضا

:ب- الخضار محاصيل أمراض

القرعية آ- الفصيلة أمراض :بعض

- مرض موزائيك الخيار والكوسا والبطيخ والشمام الناتج عن فيروس التبرقشلكل منها.

Muskmelon vein Necrosis Virus- مرض نخر عروق الشمام

الباذنجانية- الفصيلة أمراض بعض :ب

- مرض موزائيك التبغ والبندورة والبطاطا الناتج عن فيروسات التبرقش.

Potato leaf roll virus - مرض التفاف أوراق البطاطا الناتج عن

: البصلية- الخضر أمراض بعض ج Onion yellow Dwarf - مرض التقزم األصفر على البصل الناتج عن فيروس

virus

: الورقية- الخضر أمراض بعض دLettuce M.V- مرض موزائيك الخس الناتج عن فيروس

Beet M.V m - مرض موزائيك الشوندر الناتج عن فيروس الذي يصيب الساق أيضا

البروتستا ت- و الفطريات Viruses of Fungi: فيروساتand Protists وجود فيروسات تهاجم الفطريات m لقد أصبح من المؤكد حاليا

m لذلك بالفيروسات الفطرية , وقدMycovirusesبشكل واسع, وتسمى تبعاm لوحظت اإلصابات الفيروسية في معظم الصفوف الفطرية, ويعرف حاليا

m تتبع 60حوالي m فطريا m تصاب باألمراض الفيروسية. 50نوعا جنسا

( لمحة عن هذه الفطريات.6و يعطي الجدول رقم )

(6جدول رقم )

الفطرية الفطري المجموعة النوع

يوجد خمسة أنواع نذكر منها:الفطريات الدعامية

53 microbiology

BasidiomycetecAgaricus ,Coprinus, Puccinia

الفطريات الزقية

Ascomycetes

هناك ستة أنواع نذكر منها:

Nneurospora,Peziza,Saccharomyces

الفطريات الناقصة

Deuteromycetes

m نذكر منها:18وتبلغ نوعا

Alternaria,Penicillium,Aspergillus

الفطريات االبتدائية

Phycomycetes

هنالك ثالث أنواع نذكر منها:

Mucor,Plasmodiophora,Rhizopus

( إما بواسطةMycophagesوقد أثبت وجود هذه الفيروسات الفطرية )الملتهمات المجهر االلكتروني أو عن طريق عزلها ببعض الطرق البيوفيزيائية, كما أن بعضها

اآلخر ما زال موضع بحث وتجريب.

m على الملتهمات التي تتطفل على فطر البنيسيليوم تجري معظم الدراسات حالياPenicillium chrysogenumعلى فطر m m بأن أول فيروس اكتشف متطفال علما

Agaricus bisporus من قبل سندن Sindenبينما اكتشفت في بعض1957 عام , حيث درست فيها بنية وتركيب وتضاعف1960أنواع البنيسيليوم عام الفيروسات الفطرية.

m وتدل المالحظات على أن جميع هذه الفيروسات متشابهة, إذ تملك جميعها رأساm أو متعدد الوجوه, يتراوح قطره بين ميلي ميكرون, كما تحتوي على41-33كرويا

(. ويظهر الشكل رقم )dsRNA, ssRNAسلسلتي الرنا المزدوجة والمفردة ) بفيروس فطري يغطيPenicillium cyaneofulvum( إصابة إحدى خاليا فطرال 28

الخلية بكاملها.

أما تضاعف الفيروسات الفطرية فلم يحظ بدراسة كافية, بسبب البنية المعقدة لخاليا حقيقيات النوى. فالخيوط الفطرية تنمو عادة بسرعة عن طريق تطاول

m ماHyphaeالخيوط الفطرية )الهيفات( , أما الخيوط المصابة بالفيروسات فغالبا تنمو بشكل بطيء. ويالحظ أن المناطق المتقدمة في السن هي أكثرة عرضة

لإلصابات بالفيروسات من نهايات الخيوط الحديثة. وتظهر الفيروسات في الخلية الفطرية عادةm إما على شكل حبيبات متبلورة أو مستديرة. و مما يجدر ذكره أن

m, مما يتيح لهذه هناك فيروسات تصيب األبواغ الفطرية مسببة لها التحلل أيضاالفيروسات االنتقال من جيل آلخر.

54 microbiology

أما الفيروسات التي تخمج البروتستا فهي متنوعة ونذكر منها فصيلةphycodnaviridae التي تصيب بعض الطحالب المجهرية الزرقاء مثل chlorella,

. وبعضها يشبهdsDNAوتتميز بأنها تحتوي على سلسلة مزدوجة من الدنا ملتهمات الجراثيم باحتوائها على الذيل.

فقد درس منها ثالثة أنواعProtozoaأما بالنسبة للفيروسات التي تصيب األوالي . تخمجهاLeishmania spp والالشمانياGiardia intestinalisفالجيارديا المعوية تتميز بغالف عاري متعدد الوجوه وباحتوائها علىTotiviridaeأفراد من فصيلة

m فيروسات dsRNالرنا مضاعف الس...لس.لة Mimi virus. كما اكتشف مؤخرا amoeba نانومتر تخمج األم...ي...ب...ا 400 وبحجم dsDNAتحتوي على

وهذهPolyphaga Acanthamoebaالمس....م....ى , . Poxviridae Phycodnaviridaeالفيروسات تعود لفصيلتين هما :

الحشرات ث- :Insect Virusesفيروسات

هناك مجموعة من الفصائل الفيروسية التي تصيب الحشرات, يتخصص قسم منها كعوامل ناقلة تحمل هذه الفيروسات إلى النباتات والحيوانات كما في

اللتان تسببان الحمى الصفراء )مرضTogaviridae , Flaviviridaeفصيلتي االصفرار( وأمراض غرب النيل. بينما تستخدم باقي الفصائل الفيروسية

,Baculoviridae, Reoviridaeالحشرات كمضيف أول, ونذكر من أهم هذه الفصائل Iridoviridae, Polydnaviridaeحيث تنتقل أفراد هذه الفصائل بواسطة الحشرات .

Beetle ونطاطات الورق والخنافس Ttripsالماصة وقارضات األوراق والتربس m عديدة.Whiteflyوالذبابة البيضاء إلى بقية الكائنات الحية األخرى مسببةm أضرارا

تتميز فيروسات الحشرات بأن معظمها يترافق بظهور األجسام المكتنفة التي تحوي ضمنها على فيرون أو أكثر. كما تتميز باحتواء بعضها على السلسلة

وبعضها األخر على سلسلة مضاعفة من الدناdsRNAالمضاعفة من الرنا dsDNAتتجلى أهمية دراسة فيروسات الحشرات في كونها من أهم العوامل .

خالل العقد األخيرBiological controlالتي استخدمت في مجال المكافحة الحيوية

من القرن الماضي وبداية العقد الحالي.

والفيروسوئيدات ج- :Viroids and Virusoidsالفريوئيدات هي عوامل مرضية معدية تتكون من جزيء حلقي من الرناViroidsالفريوئيدات

فقط دون غالف بروتيني, يتميز الرنا بوزن جزيئيssRNAمفرد السلسلة نكليوتيدة. وبالطبع فإن هذا370-250منخفض داخل الخاليا الحية وباحتوائه على

الرنا ال يستطيع نسخ نفسه ولذلك فهو يعتمد في تضاعفه على مكونات المضيفm آلية التخليق الحيوي وأنزيمات الخلية المضيفة -DNA)العائل( مستخدما

dependent RNA polymeraseوما تزال هذه اآللية غير واضحة وبحاجة إلى مزيد m بما فيها20من البحث والتنقيب. تسبب الفريوئيدات نحو \ m مختلفا m نباتيا \ مرضا

أمراض ورم البطاطا وأمراض برقشة وتجعد أوراق الحمضيات.

55 microbiology

فتشبه الفريوئيدات بأنها عوامل مرضية معديةVirusoids أما الفيروسوئيدات فقط, وتختلف عنها بأنهاssRNAتتكون من جزيء حلقي من الرنا مفرد السلسلة

بحاجة إلى مساعدة فيروس آخر لتستطيع إحداث اإلصابة أو الخمج للخلية human hepatitis D اإلنساني Dالمضيفة ومثال عليها فيروس التهاب الكبد

Virusoids نيكلوتيدة والذي يستخدم فيروس التهاب الكبد 1700 المتكون منB إلحداثII( وأنزيم البوليميراز dsDNA)الحاوي على الدنا مضاعف السلسلة

ويدخل عبره إلى الخاليا الجديدة.Bاإلصابة حيث ينضم إلى الفيروس

:Pironsالبريونات ح-

البريونات هي الجسيمات البروتينية الخامجة الخالية من أي حمض نووي, والتيm عصبية مختلفة. جدول رقم) ( تسبب لإلنسان والحيوانات أمراضا

:) ( الدماغ اعتالل أمراض بعض ظهور تاريخ رقم جدولعن الناجمة اإلنسان األسفنجي في البريونات

والحيوان:

:عند اإلنسان

1900 منذ عام Kuru- مرض كورو

1920 منذ عام Creutzfeldt-Jakob( CJD- مرض كروتزفلت جاكوب )

)Gerstmann-Straussler-scheinker )GSD- مرض جيرستمان ستراوسلرشينكر 1936منذ عام

1986 منذ عام )Fatal familial insomnia )FFI- مرض األرق العائلي المميت

:عند الحيوانات

1730- مرض الرعاس عند الخراف و األغنام حوالي عام

1947 منذ عام Vison- مرض اعتالل الدماغ عند الفيزون

1967- مرض اعتالل الدماغ عند المجترات البرية منذ عام

1985- مرض اعتالل الدماغ األسفنجي عند البقر منذ عام

1990- مرض اعتالل الدماغ األسفنجي عند القطط منذ عام

1991- مرض اعتالل الدماغ األسفنجي عند النعامة منذ عام

1992- مرض اعتالل الدماغ األسفنجي عند الفهد منذ عام

1992 منذ عام Puma- مرض اعتالل الدماغ األسفنجي عند األسد األمريكي

56 microbiology

الذي يسبب اعتالل الدماغ فيScrapieوقد بدأت دراستها على بريون الرعاش األغنام نتيجة إصابتها بمرض الكشاط )الرعاش( الذي يتميز برعاش وهزع وحكة,

حيث تكشط األغنام صوفها بالحك بأعمدة السياج ثم ينتهي بعدم قدرتها علىالمشي.

منذ أوائل ثمانينياتStanley B. Prusinerلقد أظهرت أبحاث ستانلي ب بروزنز القرن الماضي على البريون المسبب ألمراض اعتالل الدماغ في الحيوانات وجود

( في الخاليا العصبية الدماغية يعمل على صون عملPrPبروتين بريوني ) ترمز للخلوي, ولكن يمكن لهذاC( حيث PrPcالعصبونات, ويرمز له اآلن )

ترمزsc( حيث PrPscالبروتين أن يتحول لشكل شاذ يسبب المرض ويرمز له )m للنسخة العادية فإن ) ( يميل إلى تشكيل كتل صعبةPrPscلمرض الرعاش. وخالفا

االنحالل تقاوم الحرارة والفورم ألدهيد وأنزيمات البروتياز والنيكلياز واإلشعاع والعديد من الكيماويات التي تقتل العوامل الممرضة األخرى ولكن العوامل

المحللة للبروتين والدسم قادرة على تخريبها مثل الفينول وااليتر والصود الكاوي (PrPcوالهيبوكلوريت, كما يستطيع نسخ نفسه عبر تحفيز البروتينات الطبيعية )

( شاذ )الشكل رقم ( مما يؤديPrPscعلى الطي )االلتفاف( ثم تحويلها إلى ) إلى تراكم هذه األخيرة داخل الخاليا وإحداث ثقوب مجهرية في الدماغ الذي

m باإلسفنج. لقد حاز بروزينر عام على جائزة نوبل في الطب1997يصبح شبيهاm والفزيولوجيا الكتشافه وإطالقه نظرية البريونات, هذه النظرية التي تالقي حالياm ومحاوالت إلنتاج البريونات ضمن نظام محكم يمكنها من تكرار نفسها m تاما قبوال

بتفاعل متسلسل, وبخاصة بعد أن تبين أنه يمكن حضنها بدون أعراض عدة سنوات أو عقود دون أن نستطيع اكتشافها بسبب وجودها وإصابتها للدماغ

والجملة العصبية بشكل خاص. ويوضح الجدول التالي األمراض الشائعة للبريوناتوأعراضها وطريقة العدوى ومكان انتشارها وفترة حضانتها. يوضح الجدول رقم )

1995 عام Stanly Prusiner أمراض اعتالل الدماغ األسفنجية عند اإلنسان عن (7

57 microbiology

(7الجدول رقم )

المرضأعراض

ه طريقةالعدوى

انتشاره فترة

حضانته

Kuruكورو

فقدان توازن ينتهي

بالجنون.

أكل أدمغة الموتى وقد توقف ذلك

منذ عام1958

ظهر في غينيا الجديدة وقدشخصت نحو

حالة منذ2600 في1957عام

Foreقبيلة فور

من ثالثة أشهرإلى سنة.

كروتزفلت-جاكوب

Creutzfeldt-Jakob

(CJD)

العته قبل الشيخي والهزع

ثم السبات

فالموت.

- إفرادي

- وراثي

- ينتقل بعدالعمليات.

- يصيب نحو واحد من كل مليون

إنسان.

100- شخصت حالة من العائالت

المعروفة علىPrPمورثة.

- شخصت حوالي حالة عدوى.80

حوالي سنة , ولكن قد يتراوح

بين شهر إلى أكثر من عشر

سنوات.

جيرستمان-ستراوسلر-

(GSSشينكر)

Gerstmann-straussler-scheinker

فقدان توازن ينتهي

بالجنون.

طفرة وراثية على

المورثة التي ترمز

البروتين البريوني

PrP.

وجد في حوالي عائلة.50

6-2من سنوات

. m وسطيا

األرق المميت

Insomnie fatale

أرق,

اضطرابا ت عصبية

ثمالجنون.

طفرة وراثية على

المورثة التي ترمز

البروتينالبريوني .

9وجد في حوالي عائالت.

حوالي السنة.

58 microbiology

PrP

طفرة مختلفة ونادرة في30وتجدر اإلشارة إلى أنه تم� اكتشاف أكثر من تفضي إلى األشكال الوراثية من هذا المرض.PrPcالمورثة

(BSEوسوف ندرس مرض جنون البقر المسمى مرض اعتالل الدماغ األسفنجي )Bovine Spongiform Encephalopathy.m باعتباره النموذج األكثر دراسة حاليا

( أو جنونBSEمرض اعتالل الدماغ اإلسفنجي )البقر:

لقد أوضحت معطيات المكتب الدولي لألوبئة في باريس أن المرض ظهر بينm في عام (40 في انكلترا الشكل رقم)1986األبقار بشكل رئيسي ومحدد جدا

m في جملتها العصبية , ثم انتشر إلى أمكنة أخرى عبر استيراد وسبب تدهورا األطعمة الملوثة بالبريونات وبدأت أمريكا والدول األوربية تتحدث عنه منذ عام

. إال أنه تبين فيما بعد أن فكرة الوباء الجرثومي أو الوباء الفيروسي ال1987m, )حيث يمكن في تلك الحاالت مكافحة المرض بالحجر الصحي تنطبق إال جزئيا

أو حظر استيراد اللحوم المصابة( ألن البريونات يمكن أن تورث, كما يمكن أنm وهي خاصة بالغة األهمية وتميز البريونات عن الفيروسات, وبهذا فإن تنشأ تلقائيا فرضية كون بريونات مرض جنون البقر هي فيروسات بطيئة ليست دقيقة إال من

حيث كونها عوامل خامجة كالفيروسات, وبالتالي فإنه يجب دراستها بشكلm. لقد بينت الدراسات المختلفة على مرض جنون البقر منذ فرضية مستقل تماما

m عدةPrPc على البريونات التفاف البروتين العادي 1980بروزينر عام مشكالm وريقات PrPscلوالب وتمدد البروتين المرضي (.39 الشكل رقم )Beta مشكال

عند اإلنسان ووجد أنهاPrPcلقد درست المورثة الخلوية المفردة التي ترمز لبروتين البريون هيmRNA\ وأن كمية 20محمولة على الكروم وزوم رقم \

تملك القدر عند دخولها خالياPrPscنفسها للخاليا السليمة والمصابة, إال أن ( حيث39 إلى انتانية الشكل رقم)PrPcالدماغ العصبية على تحويل السليمة

القلنسوة.Chaperonnesيعتقد هنا أن سبب ذلك هو تدخل بروتينات أخرى تسمى حيث تتم العملية وفق المراحل المتسلسلة التالية :

a.عندما تالمس جزيئة البريون االنتانيPrPsc جزيئة البريون الطبيعي PrPcفإنها تحثها لتصبح جزيئة انتانية تسبب اعتالل الدماغ اإلسفنجي.

b..تقوم جزيئة البريون االنتاني بمهاجمة جزيئات بريونية عادية أخرى

c..تتابع هذه البريونات االنتانية مهاجمة بقية البريونات العادية

d..يصبح عدد هذه البريونات االنتانية كاف� إلحداث اعتالل الدماغ اإلسفنجي

59 microbiology

ولكن ما زلنا نجهل كيفية التحريض هذه, إضافة إلى وجوب توضيح النقاطm ل :1996 عام Jacques Formentالتالية وفقا

كيف يمكن للبروتين المرضيPrPscلمريض ما أن ينقل العدوى إلى m بأن مورثة PrPcبروتين البريون الخلوي PrPc لفرد من نوع أخر؟! علماتختلف باختالف األنواع.

بمقارنةPrPcعند اإلنسان مع مثيله عند البقر نالحظ وجود اختالف كبير m للحموض األمينية. في أكثر من ثالثين موضعا

فهل يمكن أن نفكر معPrusinerأن الجزء المركزي من بريون البروتين هو الذي يقوم بالدور الفعال فقط ؟!PrPcالخلوي

إذا كانت العدوى تحدث عن طريق األغذية فكيف يمكن للبروتين المرضي PrPsc.أن يقاوم حموضة و أنزيمات الجهاز الهضمي

إن عدم وجود األجوبة المالئمة لألسئلة السابقة يدعو إلى االعتقاد بوجود فيروس مقاوم لألشعة المؤينة وفوق البنفسجية واألنزيمات المفككة للحموض النووية, إضافة إلى عدم تحريضه التفاعالت المناعية. وبناءm على ذالك يمكن القول أنه

m يحيط m و بروتينا m نوويا ليس من الضروري الوصول إلى جزيئة مرئية تتضمن حمضا بها, وإنما يمكن أن نفترض وجود مجموعة من الجزيئات الضرورية إلحداث هذا

الخراب أو التلف.

عالقة مرض جنون البقر باإلنسان:

لقد أكدت الدراسات التي جرت في أمريكا وبريطانيا والدول المتقدمة األخرى ( وثبت انتقال39على القدرة المرضية للبريونات الشكل رقم )1990منذ عام

مرض الرعاش من الخراف إلى األبقار التي تتناول لحوم هذه الخراف, كما أكدت على وجود صلة كبيرة بين مرض جنون البقر ومرض جاكوب-كروتزفلت الذي

\245يصيب اإلنسان حيث يتميز كالهما بوجود بريونات في الدماغ مكونة من \ \ وحدة, إلى أن أعلن وزير الصحة البريطاني30وحدة ويختلفان عن بعضهما ب\

, وأكدت منظمة الصحة العالمية في نشرتها1996في العشرين من آذار عام انتقال مرض جنون1996 نيسان 3 ثم 1996\3\24الدورية الصادرة بتاريخ

البقر إلى اإلنسان عند تناوله لحوم األبقار المصابة وبخاصة عن طريق النخاعات واألمعاء )السجق, النقانق, القبوات( حيث تمكث الفيروسات في الجملة العصبية

المركزية وفي العقد البلغمية.

( نالحظ1985وهكذا وبعودة بسيطة إلى اإلحصائيات في السنوات السابقة )قبل أن نسبة اإلصابات البشرية بمرض كروتزفلت-جاكوب كانت واحد في المليون

m بين سنة. بينما تضاعف عدد هذه اإلصابات في60-50وانه كان يصيب أعمارا غضون العشرين سنة األخيرة, وانتشر معظمها بين مربي األبقار الذين تراوح

60 microbiology

m. ولحظ أن هذه الحاالت تختلف عن الشكل40-27متوسط أعمارهم بين عاماالعادي لداء كروتزفلت- جاكوب بما يلي :

- عدم وجود أي عامل وراثي له دور في الشكل النمطي لداء كروتزفلت-جاكوب.

- الضحايا هم من الشباب بينما يصيب الشكل النمطي لداء كروتزفلت- جاكوبكبار السن.

.mمدة المرض أطول من المدة المتوقعة عادة -

للحد من وصول1990ولهذا فقد اتخذت عدة إجراءات في سوريا منذ عام المرض وانتشاره.

لقد ترافق االهتمام بمرض جنون البقر مع الجهود العلمية لفهمه ومكافحته ومعالجة االضطرابات المرتبطة به. ومن هنا فقد تكثفت الجهود لتشخيص

المرض والوصول إلى تقانات سريعة ودقيقة تختلف عن تقانات الكيمياء المناعية النسيجية. نذكر منها اختبار المقايسة المناعية المعتمدة على الهيئة البنيانية في

الدم أو العضالت أو البول والذي ما زال دون طموح الباحثين. ولهذا تبقى .m إجراءات الحد من وصول المرض بفحص األبقار المصابة هي األفضل حاليا

61 microbiology

Microbialالتغذية الميكروبية Nutrition

تحتاج الميكروبات كما هي الحال عند بقية الكائنات الحية إلى مواد غذائيةNutrients تساعدها على القيام بتفاعالتها الحيوية التركيبية biosynthesisوتوليد

الطاقة وبناء مادتها الحية.

:7 The common المتطلبات الغذائية العامةأوال

Nutrient Requirements:

% من وزن الخلية حاجة عامة وأساسية لجميع80-70يعد الماء الذي يشكل نحوالميكروبات باإلضافة إلى حاجتها للعناصر التي تتألف منها خالياها وهي :

الكربون, األكسجين, الهيدروجين, النتروجين, الكبريت, الفوسفور, البوتاسيوم, macroelementsالكالسيوم, المغنيزيوم والحديد. و هي ما تسمى بالعناصر الكبرى

macronutrientsmأو المغذيات الكبرى ألنها أساسية ومطلوبة بكميات كبيرة نسبيا (P-S-N-H-O-Cمن قبل األحياء الدقيقة. وتشكل العناصر الست األولى )

المركبات السكرية )الكربوهيدراتية( والشحوم والبروتينات والحموض النووية.m على شكل شوارد مختلفة بينما تقوم العناصر الباقية األخرى والتي توجد غالبا

بأدوار عديدة ومهمة في جميع أنشطة الخلية.

m من مغذيات يضاف إلى ذلك حاجة جميع األحياء الدقيقة إلى كميات ضئيلة جدا trace element أو العناصر النادرة microelementأخرى، تدعى العناصر الميكروبية

m ما مثل المنغنيز والتوتياء والكوبالت والمولبدينيوم والنيكل والنحاس واليود. وغالباm من األنزيمات التي تتوسط آالف التفاعالت الكيميائية تكون هذه العناصر جزءا

62 microbiology

التي يعتمد عليها التمثيل الغذائي في األحياء الدقيقة. كما تحتاج بعض األحياء الدقيقة إلى كميات ضئيلة جدا من مواد ال يمكنها اصطناعها ذاتيا وتسمى عادة

وتشمل الفيتامينات والحموض األمينية وبعضgrowth factorsبعوامل النمو m كعوامل مساعدة في عمل مكونات األحماض النووية. وهذه العوامل تدخل أيضا اإلنزيمات. تختلف حاجة األحياء الدقيقة إلى هذه العناصر باختالف األنواع. ومن

المالحظ بشكل عام أن الخلية وبخاصة الجرثومية تستعمل في بناء البروتوبالسما كمية تقل عن ثلث المواد الغذائية المقدمة لها وتقوم بتفكيك ما تبقى للحصول

على الطاقة.

:7 Nutritionalالغذائية لألحياء الدقيقة األنماط ثانيا

Types of Microorganisms:

تحتاج جميع الكائنات الدقيقة إلى الكربون والهيدروجين واألكسجين وإلى الطاقة واإللكترونات لتقوم بعمليات التركيب والبناء أثناء نموها. وتختلف قدرة هذه

الكائنات على عمليات التركيب, كما تختلف مصادر الكربون والطاقة واإللكترونات التي تستعملها عند قيامها بعملياتها الحيوية باختالف األنواع كما يالحظ من الجدول

(Iرقم )

( مصادر الكربون و الطاقة و اإللكتروناتIجدول رقم )

الcكربون مصادرالتغذية Autotrophsذاتية

CO2 الرئيسي المصدر هو و الجويالضوئي للتركيب

التغذية ذاتية Heterotrophs غيرمن العضوية الجزيئات تصنيع و إرجاع

األخرى األحياء

الطاقة مصادرالتغذية الضوء phototrophsضوئية

التغذية Chemotrophsكيميائيةو العضوية المركبات أكسدة

الالعضوية

الإلcكترونات مصادرالتغذية الالعضوية Lithotrophsمعدنية الجزيئات إرجاع

التغذية العضوية Organotrophsعضوية الجزيئات إرجاع

63 microbiology

و بحسب هذه العوامل فقد قسمت األحياء الدقيقةحسب ما يلي:

حسب قدرتها على أعمال التركيب :آ-

يمكنها أن تركب جميع : Autotrophsأحياء دقيقة ذاتية التغذية.1m من الكربون المعدني بشكل وذلكNH3 واآلزوت المعدني CO2موادها اعتبارا

بفضل احتوائها على عدد كبير من األنزيمات, وتحصل على الطاقة الالزمة منThiobacillusمن أكسدة المواد الالعضوية )المعدنية( كما في جنس

جراثيم العصيات الكبريتية.

ال تملك قدرة :Heterotrophsأحياء دقيقة غير ذاتية التغذية .2 كبيرة على تركيب موادها, وهي بحاجة إلى الكربون واآلزوت على شكل

مركبات عضوية, وتحصل على الطاقة الالزمة لها من أكسدة هذه المركباتm كما في جنس ال منEscherichiaالعضوية, ويعد معظم هذه الجراثيم ممرضا

الجراثيم المعوية.

قدرتها على: Hypotrophsأحياء دقيقة منخفضة التغذية .3 التركيب معدومة, لذا تعيش متطفلة على النسج الحية, كما هو الحال عند

تحت هذا النمط منViruses(, كما وتدخل الفيروسات Rickettsiaالريكتسيا )التغذية.

الطاقة المستعملة: حسب مصدرب-

وتمتاز باحتوائها : phototrophsأحياء دقيقة ضوئية التغذية.1 ولذا فهي تحصل على الطاقةBacterial chlorophyllعلى اليخضور الجرثومي

الجوي الذيCO2الالزمة باستخدام الضوء وعلى الكربون الالزم للنمو من غاز يرجع بواسطة جسم مانح لاللكترونات و حسب طبيعة هذا الجسم يمكن أن

:تقسم إلى

المعدنية التغذية مانح اإللكترون هنا هو photolithotrophs ضوئية Thiorhodaceaeم..ركب مع..دني ون..ذكر منه..ا الج..راثيم الكبريتي..ة الحم..راء

.Chromatiumوجنس

العضوية التغذية مانح اإللكترون هنا photoorganotrophs ضوئيةm( ون.ذكر منه.ا الج.راثيم ه.و م.ركب هي.دروجيني عض.وي )حمض دس.م مثال

.Rhodopseudomonas و جنسAThiorhodaceaeالالكبريتية الحمراء

64 microbiology

تحصل على : Chemotrophsأحياء دقيقة كيميائية التغذية.2m من أكسدة المواد الكيمائية , وحسب هذه المواد يمكن أن الطاقة اعتبارا

:تقسم إلى

المعدنية التغذية و تحصل على Chemolithotrophsكيميائيةm من أكسدة المواد المعدنية ك , ونذكر منهاSH2 , NO2 , NH3الطاقة اعتبارا

جراثيم النترجة.

العضوية التغذية على Chemoorgnotrophs كيميائية وتحصل طاقتها بأكسدة المواد العضوية كالحموض األمينية, كما في بعض الجراثيم

Esherichia.mالعصوية كجنس ال مثال

تحصل على : Paratrophs أحياء دقيقة طفيلية التغذية .3 الطاقة عن طريق التطفل على الخاليا الحية, كما هي الحال عند الريكتيسيا

Rickettsias والمغلفات Chlamydiasكما تنضوي الفيروسات تحت هذا النمط m. ويلخص الجدول رقم ) ( التصنيف الغذائي لألحياء الدقيقة8من التغذية أيضا

حسب منبع الطاقة من جهة وحسب طبيعة الجسم المانح لاللكترونات منجهة أخرى, مع ما يتبع كل قسم من األحياء الدقيقة.

رقم ) منبع( 8جدول حسب الدقيقة لألحياء الغذائي التصنيفمن لإللكترونات المانح الجسم طبيعة وحسب جهة من الطاقة

أخرى جهة

اإللكترون مانح

الطاقة مصدر

: عضوي اإللكترون مانحOrganotrophs

معدني اإللكترون مانحLithotrophs

65 microbiology

Phototrophsضوئي

Photoorganotrophs

ويتبعها

الجراثيم الالكبريتية

الحمراء

Athiorhodaceae

هو) هنا اإللكترون مانحهيدروجيني مركب

) ,7 مثال دسم حمض عضوي

Photolithotrophs

ويتبعها

. الخضراء النباتات. الطحالب الكبريتية الجراثيم

.Thiorhodaceaeالحمراء الكبريتية الجراثيم

الخضراء .الضوئي : التمثيل تفاعل مثال

CO2+2 H 2 O→(CH 2O )+H2O+O2

.( الماء( هو هنا اإللكترون مانح

كيميائيChemotrophs

Chemoorgnotrophs

ويتبعها

. الحيوانات

غير النباتاتالخضراء.

الدقيقة األحياءالتغذية ذاتية غير

: عام تفاعل مثال

DH 2+A→D+ AH 2

يمثل) و DH2حيثD والنهائي األولي الناتج

العضوي اإللكترون لمانحA وAH2 الشكل

والمرجع المؤكسد.( اإللكترون لمستقبل

Chemolithotrophs

ويتبعها

. النترجة جراثيم

. الكبريت جراثيم

. الحديد جراثيم

النترجة تفاعل مثال

NH 4++3 /2O2→NO 2

−+H2O+2 H+

النشادر) هو هنا اإللكترون مانح

NH 4+

األكسجين هو (.O2واألخذ

m ألنماطها41كما يظهر الشكل رقم ) ( بعض أشكال األحياء الدقيقة وفقاالغذائية.

: 7 Uptake of nutrients by:قبط الخلية للمغذيات ثالثا

the cell

66 microbiology

يتطلب النمو باعتباره عملية ديناميكية كمية من الطاقة والغذاء من أجل بناء المركبات المختلفة. وبما أن الغذاء موجود في الوسط الخارجي فإن الخطوة

األولى في نمو األحياء الدقيقة هي امتصاص هذه المواد الغذائية ونقلها إلى داخل الخلية. وتتطلب هذه العملية بعض الطاقة الخلوية وذلك لتوجيه عمليات

االستقالب الخلوية وعمليات النقل.

نحو الحموض األمينية والسكريات فيChemotaxisلقد لوحظ االنجذاب الكيميائي بعض الجراثيم المتحركة بسبب احتواء هذه الجراثيم على النواقل الكيميائية

)تحوي على تسع نواقل للسكاكرE.coliالبروتينية أو السكرية. فلو وضعنا جراثيم على األقل( في وعاء يحوي مجموعة من األنابيب الشعرية التي تضم بعض

الحموض األمينية أو السكاكر, فإن الجراثيم تدخل بعض هذه األنابيب وتبقى فيهاm له عن االنجذاب السالب الذي يتضمن وهو ما يسمى االنجذاب الموجب تمييزا انتقال هذه الجراثيم حسب نوع الحموض األمينية, األمالح, الحموض, الكحول,

m األكسجين الموجود في األنابيب الشكل رقم ) (.42وأحيانا

(:42شكل رقم )

Serine السيرين E.coliاالنجذاب الكيميائي لبعض الحموض األمينية في جراثيم ينفرها.Leucineيجذب الجراثيم واللوسين

تحاط معظم األحياء الدقيقة في األوساط الطبيعية أو الصنعية باأليونات )الشوارد( والمواد الغذائية مختلفة التراكيز لذلك ال بد من التمييز بين كيفية استخدام

المركبات المعقدة ذات الوزن الجزيئي المرتفع ونفاذية المركبات ذات الوزنالجزيئي المنخفض.

: يتم هضم المركبات المعقدة كالسيللوز والبروتينات والدهون عنففي الحالة األولى طريق أنزيمات خارجية تفرزها خاليا األحياء الدقيقة إلى الوسط الخارجي عبر

الجدار الخلوي, ويمكن الكشف عنها في معظم الجراثيم موجبة الغرام إذا كانm, أما في الجراثيم سالبة الغرام فيالحظ أن بعض األنزيمات كما في الوسط سائال

Ribonuclease والفوسفاتاز القلوية Alkaline phosphataseتبقى مرتبطة .Periplasmبالسيتوبالسما المحيطية

تبدأ معظم األنزيمات الخارجية بتفكيك المركبات المعقدة ثم تنتقل إلى األكثرm محولة إياها إلى وحدات صغيرة بسيطة كما في أنزيمة التيAmylasesتعقيدا

الالهوائية تمكنه من العبورClostridium Acetobutylicumتحلل النشاء عند جراثيم إلى داخل الخلية. ومما تجدر اإلشارة إليه قدرة بعض الجراثيم وبخاصة المخاطية

على إنتاج مجموعة من األنزيمات الخارجية المحللة ألنواعMyxobacteriaمنها ميكروبية أخرى موجودة في أوساطها الطبيعية, ولذلك تعد من الجراثيم الفعالة

.m أو النشيطة جدا

67 microbiology

فيتم المنخفض الجزيئي الوزن ذات المركبات دخول أما

التاليتين الطريقتين :بإحدى

البسيط Simpleاالنتشار diffussion: السيبي االنتقال أو passive transport حيث يتم دخول المواد الغذائية المنحلة وخروجها كالغليس.يرولGlycerol

عبر الغشاء السيتوبالس.مي ش.به المنف.ذ حس.ب ق.وانين االنتش.ار)تتعل.ق س.رعة دخول المواد وخروجها بحجم الجزيئات وشحنتها واختالف تركيز هذه المواد ضمن

الخلية وخارجها( ودون استخدام أية طاقة خلوية.

الميسر تركيز :Facilitated diffusion االنتشار ازدياد عند يالحظ حيث الم..واد خ..ارج الخلي..ة ازدي..اد س..رعة دخ..ول ه..ذه الم..واد وخروجه..ا ع..بر الغش..اء السيتوبالسمي شبه المنفذ )االصطفائي( باستعمال حوامل البروتينات التي تدعى

m أنزيمات النقل والموجودة ضمن الغشاء البالسمي الشكل رقمPermeasesأحيانا ( الفرق بين االنتشار السيبي واالنتشار الميسر44(. كما يوضح الشكل رقم )43)

m في m بينم..ا ينح..ني قليال m مس..تقيما حيث يتميز المنح..نى في األول بأن..ه يأخ..ذ ش..كالالميسر بسبب تدخل أنزيمات البريماز)النقل(.

الفعال حيث يتم دخول المواد الغذائية بواسطة :Active transport النقل مجموعة من أنزيمات النقل النشيطة الموجودة في الغشاء السيتوبالسمي, ال..تي

m بالتخصص في النقل كما هي الحال في تخصص المجموع..ةSpecificityتتميز أوالB-galactosidesاألنزيمي..ة permease لج..راثيم E.Coliلنق..ل الس..كاكر, وتخص..ص

مجموعات أخرى في الجراثيم نفس..ها لنق..ل الحم..وض األميني..ة ثم بارتباطه..ا م..ع بروتينات الغشاء, إذ لوحظ ارتباط التخصص السابق بنوعي..ة المركب..ات البروتيني..ة الموجودة على الغشاء السيتوبالس..مي. كم..ا تتم..يز باس..تخدامها للطاق..ة الخلوي..ة ففي الج..راثيم الهوائي..ة تس..تخدم ه..ذه األنزيم..ات الطاق..ة الناتج..ة عن أكس..دة

( ل..ذلك ف..إن العوام..ل42المركبات المختلفة في أثناء عملية التنفس )شكل رقمm ه..ذه األنزيم..ات أم..ا في الج..راثيم الالهوائي..ة المثبط..ة للتنفس ق..د تثب..ط أيض..ا

فتستخدم الطاقة الناتجة في أثناء عمليات التخمر المختلفة.

:7 : Culture Media أوساط االستنباترابعا

وهي األوساط التي تستطيع األحياء الدقيقة أن تجد فيها جميع احتياجاتها الغذائية,m ما نميز بين نمطين من االستنبات : وغالبا

( ويم...يزIn-Vivo يك...ون باس...تنبات الميكروب...ات في األوس...اط الحي...ة )األول فيك..ون باس..تنباتها في أوس..اط ص..نعيةالث..انيالميكروب..ات الطفيلي..ة فق..ط. أم..ا

In-Vitromمخبرية ) m و محتوي..ا ( وفي النمط الثاني هذا يمكن للوسط أن يكون سائال

68 microbiology

m بإض..افة بعض على بعض العناصر المعدني..ة الض..رورية,كم..ا يمكن أن يك..ون ص..لبا أو الجيالتين.Agarالمواد الخاصة كاآلجار

إن اختالف المتطلب..ات الغذائي..ة لألحي..اء الدقيق..ة. يحتم وج..ود ع..دة أن..واع مناألوساط تختلف باختالف النوع المراد استنباته وهذه األنواع هي:

: Enriched mediaاألوساط الغنية أ- Nutrient أو اآلجار المغذي Nutrient brothتتألف هذه األوساط من مرق اللحم

Agarراجع العملي( الذي أضيف إليه قليل من الدم أو خالص..ة بعض النبات..ات( أو المصل الفيزيولوجي. تس..تعمل ه..ذه األوس..اط لألحي..اء الدقيق..ة غ..ير ذاتي..ة

التغذية.

: Selective mediaاألوساط المختارة ب- إن إضافة بعض المواد الكيميائية الخاصة لوس..ط اآلج..ار المغ..ذي يس..اعد على نمو بعض األحياء الدقيقة, بينما ال يؤثر على البعض اآلخر. فعن..د إض..افة ترك..يز ما من البلورات البنفسجية يزداد نمو بعض الجراثيم موجبة غرام, بينما ال يؤثر ذل..ك على نم..و بعض الج..راثيم س..البة غ..رام. وك..ذلك الح..ال بالنس..بة لبعضm لبعض الجراثيم, بينم..ا تفض..ل المركبات الكربونية, حيث يستعمل المالتوز مثال

أخرى السكاروز.

:Differential mediaريقية لتفا ج- األوساط يمكن إضافة بعض األوساط الخاصة لمستعمرة ما, من التفريق بين األنواعm من اآلجار والدم,فإنه m وسطا المختلفة. فلو أضفنا لمستعمرة جرثومية مثال

يحتمل ظهور منطقة شفافة حول المستعمرات الجرثومية النامية نتيجة تحليل الجراثيم لكريات الدم الحمراء, كما يمكن أال تظهر هذه المنطقة الشفافة

حول المستعمرات مما يدل على أن هذه الجراثيم ال تستطيع تحليل الكريات الحمر. وبذلك يستنتج أن هذا الوسط قد استطاع أن يفرق لنا نوعين من

الجراثيم األول محلل للوسط المضاف والثاني غير قادر على تحليله.

: Assay mediaد- األوساط التجريبية

m لقياس يمكن استعمال بعض األوساط المحددة التركيب والمختارة تجريبيا كمية الفيتامينات, والحموض األمينية أو المضادات الحيوية الناتجة عن نمو

بعض األحياء الدقيقة.

Media for Enumeration ofه- األوساط الخاصة بتعداد الجراثيم Bacteria:

69 microbiology

وهي أوساط خاصة ونوعية تستخدم ألجل تقدير أعداد نوع معين من الجراثيمm ما تكون هذه األوساط كما هي الحال بالنسبة لجراثيم الحليب أو المياه. وغالبا

محددة التركيب.

Media for characterizationو- األوساط التي تحدد صفات الجراثيم of Bacteria :

m, تستعمل لعزل األنواع الجرثومية التي لها وهي أوساط خاصة ونوعية أيضا قدرة وظيفية ما, كما هي الحال بالنسبة للجراثيم المثبتة للنتروجين أو جراثيم

النترجة أو جراثيم حلقة الكربون ....الخ.

:Maintenance Mediaز- األوساط المنظمة

m الوصول إلى نمو جرثومي معين بقدر ما هو قد ال يكون غرض التجربة أحيانا المحافظة على استمرار هذا النمو. ولذلك تضاف بعض المواد الخاصة بحيث

تحفظ المستعمرة من الفناء, وتبقيها حية أطول فترة ممكنة.

m في األوساط بين الصلب, ونصف الصلب, والسائل m فإن هنالك تدرجا وأخيرا يختلف باختالف النوع الجرثومي المستنبت, وسوف يعالج ذلك بالتفصيل في

الدروس العملية.

:7 عزل المستنبتات )المزارع( النقيةخامساIsolation of Pure Cultures:

الطبيعية بشكل معقد ومختلط مع العديد منHabitatsتوجد األحياء الدقيقة في موائلها األنواع األخرى. وهذا ما يسبب لعلماء األحياء الدقيقة مشاكل عديدة, ألن دراسة صفات

النوع تتطلب عزله في مزارع نقية تمكننا من دراسة خصائص مستعمراته الظاهرية (. ثم فحصها بعد45)لونها, قطرها, شكلها( على األوساط الغذائية المناسبة )الشكل رقم

تلوينها بالطرق المعروفة )راجع العملي لتحديد نوعية تلوينها ومعرفة شكلها(. كما يمكن والمصليةBiochemicalدراسة المتطلبات الغذائية لألحياء الدقيقة وخواصها البيوكيميائية

Serological والمرضية Pathogenicity.

70 microbiology

Microbial Growthالنمو الميكروبي تطلق كلمة النمو في بدائيات النوى عموما وفي بعض المكروبات من حقيقيات

النوى للتعبير عن الزيادة في تعداد الخاليا الميكروبية عن العدد األصلي, الذي بدأت به المزرعة نموها أي أن النمو هنا يعبر عن التكاثر, ويأتي كنتيجة طبيعية لالنقسام

الخلوي للخاليا الميكروبية, فيزداد عددها دون ازدياد في حجم أفرادها. لذلك قدm للغرض نفسه )النمو والتكاثر(. يستعمل التعبيران غالبا

7 عملية التكاثر الخلوي:- أوال

:Binary Fissionالالجنسي باالنشطار الثنائي التكاثرأ-

تتكاثر معظم بدائيات النوى في الشروط البيئية المناسبة باالنشطار الثنائي حيث تنمو الخلية بزيادة محتوياتها البروتوبالسمية, وتصل إلى ضعف طولها األصلي

m. يتبع ذلك انقسام النواة, ثم انقسام الخلية نفسها نتيجة تكون حاجز عرضي تقريبا في مركزها, ويكون ذلك بانخماص الجدار الخلوي والغشاء السيتوبالسمي نحو

m كما في الشكل الداخل, مما يؤدي إلى انقسامها إلى خليتين بنتين متشابهتين تماما(48.)

71 microbiology

m )من دقيقة بالنسبة لمعظم50 إلى 30إن هذه الطريقة من االنقسام سريعة جدا الجراثيم( وتختلف مدتها باختالف النوع الجرثومي من جهة, واختالف الشروط

E.coli دقيقة بالنسبة للعصيات القولونية 15-12البيئية من جهة أخرى فهي بين .Mycobacterium tuberculosis ساعة بالنسبة لعصيات السل 20وحوالي

:Budding- التكاثر بالتبرعم ب تتميز بعض بدائيات النوى بنمو الخلية بشكل طولي, ومن أحد طرفيها فقط, ثم

m مكان االنقسام بما يشبه يتكون جدار خلوي عرضي جديد قرب هذا الطرف محددا , ولكن هنالك بعض الجراثيم مثلYeastsعملية التبرعم عند الخمائر

Ancalomicrobium ,Hyphomicrobiumالمتميزة بالتكاثر عن طريق التبرعم الحقيقي m حتى تنفصل عنها مكونة حيث تخرج نتوءات من الخاليا األم يزداد حجمها تدريجيا

( وبذلك تحتفظ الخلية األم بأغلب محتوياتها46خاليا جديدة , كما في الشكل ) ( بينما تركب الخلية البنت جدارها46األصلية )الحظ بقاء السياط في الشكل

ومحتوياتها الخلوية.

:Spores- التكاثر باألبواغ ج

تستطيع بعض بدائيات النوى أن تتحول إلى أبواغ في الشروط البيئية غ..ير المالئم..ة, ثم تعود هذه األبواغ لتنتش وتعطي خلية جديدة عند ع..ودة الظ..روف المالئم..ة, كم..ا

Bacillusفي جراثيم , Clostridiumولهذا فإن البعض ال يع..د ه..ذه الطريق..ة وس..يلة تكاثر, إال أن هنال..ك بعض األن..واع الجرثومي..ة تعطي أك..ثر من بوغ..ة واح..دة, وتعطي

PELCZARبالتالي كل واحدة منها في الظروف المناسبة خلية جرثومية جدي..دة ) et al 1977. )

:Conjugation- التكاثر الجنسي بالتزاوج د

لقد مكنت الدراسات الحديثة بالمجهر االلكتروني واستعمال النظائر المش..عة إثب..ات حدوث التكاثر الجنسي عند الجراثيم, وذلك عن طريق مشاهدة انتقال صفات اآلب..اء

E.Coli )يحم..ل في جرثوم..ة DNAالمحمولة على ال..دنا مورث..ة( إلى األجي..ال3800 المتعاقبة ويشترط إلظهار هذا االنتقال في الصفات الوراثية اس..تعمال آب..اء مختلف..ة

في واحدة أو أكثر من الصفات الثابتة.

Tatumلق..د اس..تعمل ك..ل من ,Lederberg طف..رات من جرث..وم 1946 ع..ام E.coli m( وعن.د زراع.ة اثن.تينVB1تختلف في مقدرتها البيوكيميائية )كاصطناع فيت.امين مثال

m, تمكنا بعد ف..ترة من ع..زل بعض من هذه الطفرات المختلفة في مزرعة واحدة معاالخاليا الناتجة عن التكاثر الجنسي, والتي تجمع صفات األبوين األصليين.

يحدث التكاثر الجنس..ي بين خلي..تين جرثومي..تين متش..ابهتين ولكن يمكن هن..ا اعتب..ار

)إح..دى الخلي..تين موجب..ة F+ sexualألنه..ا تح..وي على العام..ل الجنس..ي ( factor )F(

72 microbiology

)وبالت..الي فهي معطي..ة للص..فات الوراثي..ة واألخ..رى س..البة F−)ألنه..ا ال تح..وي على ( وتسمى باألخذة للصفات الوراثية.Fالعامل الجنسي )

( باقتراب الخليتين الجرثوميتين من بعضهما, مم..ا47يتم التكاثر كما يوضح الشكل ) على تك..وين قن..اة في منطق..ةDNA( المك..ون من ال..دناFيحث العام..ل الجنس..ي )

)االتصال يتم عبرها انتقال بعض الصفات الوراثية من الخلية المعطية F+ إلى الخلي.ة(

)اآلخذة F−).

Serratia , Pseudomonas, Salmonellaومن أمثلة ذلك األجناس التالية

نمو الميكروبات: ثانيا-

:The Growth Curveمنحني النمو أ-m برسم منحني يوضح العالقة بين الزمن الكلي للحضن يمثل نمو األحياء الدقيقة بيانيا

(t( ولوغاريتم عدد الخاليا الناتجة )log b( كما يوضح الشكل )48)

يتميز هذا المنحنى بوجود أربعة أطوار هي:

الكمون :-1 Lag phaseطورm, بسبب الظروف إن إضافة الميكروبات إلى بيئة جديدة ال يعني مضاعفة عددها فوراm أنها س..تدخل في مرحل..ة س..كون, الجديدة المختلفة عن سابقتها. وهذا ال يعني أيضا فق..د أثبتت الدراس..ات أن الخلي..ة المف..ردة في ه..ذا الط..ور ت..زداد ب..الحجم, وتك..ون

m, كما تقوم بتركيب بروتوبالسما جديدة. نشيطة فيزيولوجيا

إن الخلية الميكروبية في هذه الظروف الجديدة ربما تعاني من عج..ز في أنزيماته..ا, ولذلك فإننا نقول ب::أن ه::ذهوهي بحاجة إلى الوقت لتتالءم فيه مع هذا التغيير

الخلية كامنة فقط من حيث انقسامها, أي أن النمو يكون معدوما7.

تختلف مدة هذا الطور بحسب:

نوع الميكروب

عمر الميكروب المزروع:إذا كانت الميكروبات فتية ,فإن مدته ستكون أقص..ر مما لو كانت هرمة.

طبيعة البيئة الجديدة:تقتصر مدة هذا الطور إذا كانت البيئة مالئمة وال تحتوي على مواد مثبطة للنمو أو مضادات حيوية.

كمية الميكروبات المزروعة: كلما كانت الكمية كبيرة قصرت مدة هذا الطور .m أيضا

73 microbiology

Logarithmic phase :الطور اللوغاريتمي-2m يأخذ منح..نى النم..و يتسارع النمو الميكروبي في هذا الطور, ويكون معدل النمو ثابتا شكل الخط المستقيم )عند وض.ع لوغ.اريتم ع.دد الخالي.ا مقاب.ل ال.زمن(, كم.ا يبل.غ التزايد في عدد الخاليا أقصاه بسبب قص..ر زمن االنقس..ام, يض..اف ل..ذلك أن الخالي..ا الميكروبية تكون متش.ابهة في تركيبه.ا الكيمي.ائي ونش.اطها االس.تقالبي, وفي بقي.ة

صفاتها الفيزيولوجية. ترتبط المدة الزمنية لهذا الطور ببدء الطور الذي يليه.

Stationary phase :طور الثبات-3 ينتهي الطور اللوغاريتمي للنمو بعد عدة ساعات, ويبدأ معدل التكاثر بالتناقص ح..تىm, وب..ذلك يب..دأ يتوازن مع معدل موت الخاليا, بشكل يبقى فيه عدد الخاليا الحي..ة ثابت..ا طور الثبات. ويعزى حدوث هذا الطور لعدة أسباب لعل أهمها نقص المواد الغذائي..ة وت..راكم ن..واتج النم.و الس.امة الناتج..ة عن النش.اط الخل..وي مم.ا ي..ؤدي إلى اختالف

m(.PHتركيب الوسط )إن تشكل الحموض العضوية يغير من الوسط مثال

يتوق..ف ط..ول زمن ه..ذا الط..ور بالدرج..ة األولى على الن..وع الميك..روبي, وعلىحساسيته للظروف المحيطة فكلما زادت الحساسية قصرت فترة الطور.

Decline phase: طور الهبوط-4m, ألن مع..دل م..وت الخالي..ا الميكروبي..ة يلي طور الثبات ويسمى بط..ور الم..وت أيض..اm, بسبب نفاذ المواد الغذائية, وتراكم المواد المثبطة للنم..و. يمث..ل مع..دل يكون كبيراm, وه..و عكس المع..دل اللوغ..اريتمي للنم..و خالل الط..ور موت الخالي..ا هن..ا لوغاريتمي..ا اللوغاريتمي. تختلف المدة الزمنية لهذا الطور باختالف النوع الميكروبي, فبينما نجد

س..اعة أو أق..ل, نج..د أن72أن كل خاليا بعض المكورات س..البة غ..رام تم..وت خالل �ة فترة تتراوح بين أشهر إلى عدة سنوات. بعض الخاليا في أنواع أخرى تبقى حي

- المفهوم الرياضي للنمو : معدل النمو و زمن االنقسامب

m أن تكاثر الخلية الميكروبية يعني انقسامها إلى خليتين, ف..إذا ب..دأنا لقد أوضحنا سابقابخلية واحدة, فإننا نعبر عن عدد الخاليا الناتجة بالمتوالية الهندسية:

23→24

→25→..……2

n. →1→2→22

( من األجيال. ويدعى الزمن الالزمn هي عدد الخاليا الناتجة بعد مرور عدد )2nحيث ويختلف هذاGeneration Timeلتكوين الخلية وشروعها في االنقسام بزمن االنقسام

-E.coli )15الزمن باختالف النوع الميكروبي فيتراوح في بعضها من عدة دقائق مثل Mycobacterium tuberculosis دقيقة, إلى عدة ساعات في بعضها األخر كما في )35

ساعة, كما يختلف باختالف الشروط البيئية )تركيب الوسط الغذائي,)12-20( الشروط الفيزيائية أو الفيزيوكيميائية(, فالجراثيم قادرة على النمو في شروط

m مثلى محددة وخاصة بكل نوع الجدول مختلفة, ولكن النمو األفضل يتطلب شروطا(.9رقم )

74 microbiology

ففي الشروط المثلى نستطيع تحديد زمن االنقسام لمزرعة ميكروبية ما, ثم حساب نموها بعالقة رياضية بسيطة. يحسب زمن انقسام خلية ميكروبية واحدة إما

باستعمال المجهر أو بزراعة عدد معين من الميكروبات في وسط سائل مالئم ساعة )وقد تكون أقل أو أكثر( ومن ثم حساب24وحضنها في ظروف مناسبة مدة

العدد النهائي للمكروبات بتقدير الكثافة الضوئية بجهاز قياس العكر, حيث تزداد هذه الكثافة بازدياد تعكر الوسط الدال على ازدياد الميكروبات ويالحظ هنا القيام بتجربة

فيBlankحضن للوسط السائل المغذي دون أية ميكروبات, ليستعمل كشاهد شروط حضن العينة المدروسة نفسها.

m من الخاليا , فإن فإذا انطلقنا من خلية ميكروبيه واحدة انقسمت لتعطي عددا العالقة بين عدد الخاليا الناتجة, وعدد األجيال, تعطى بمعادالت رياضية بسيطة ,

يكون فيها:

B.عدد الخاليا الميكروبية المزروعة في بدء الحضن -

b.عدد الخاليا الناتجة في نهاية الحضن -

t.الزمن الكلي للحضن -

G.زمن االنقسام أو زمن الجيل -

n.عدد األجيال -

ويستعمل عادة لوغاريتم عدد الخاليا الميكروبية في تمثيل المنحنيات الخاصة بالنموm من العدد نفسه, وبما أن معظم التجارب تبدأ بمزرعة تحتوي على خلية1000بدال

( فإذا10ميكروبيه أو أكثر فإنه يسهل استعمال مقياس لوغاريتمي عشري) للقاعدةبدأت المستعمرة بخلية واحدة, فإن العدد النهائي الناتج يعطى بالعالقة:

b=1×2n

2nحيث من األجيال.n هو عدد الخاليا الناتجة بعد مرور عدد

m ال يمكن البدء بخلية واحدة, وإنما بعدد ) ( من الخاليا فتصبح المعادلةBولكن عملياالسابقة:

(2 )b=B×2n

( نحصل على:2وبأخذ لوغاريتم المعادلة )

log b=log B+n log 2

(:nومنه نحسب عدد األجيال )

75 microbiology

(3 )n=log b−log B

log 2

logفلو استبدلنا يكون لدينا:0.301( قيمتها المساوية 2 في المعادلة )2

(4 )n=log b−log B

0 . 301

( :n(على عدد األجيال) t فينتج بتقسيم الزمن الكلي )Gأما زمن االنقسام

(5 )G= t

n

كما أن

( 6 )n=3 .3 log ( b

B)

( نجد:4 بقيمتها في المعادلة رقم )nفإذا عوضنا

( 6 )

G= t×0 . 301log b− log B

= t

3 .3 log (bB

)

( أمثلة عن زمن الجيل الذي يعتمد على وسط االستنبات والظروف9الجدول رقم )البيئية المستخدمة.

حرارة الحضن األحياء الدقيقة∘ C)زمن الجيل )بالساعات

76 microbiology

Bacteriaالجراثيم

Protistaاألوليات

Fungiالفطريات

mج - تقدير النمو الميكروبي كميا

بما أن النمو هو الزيادة في محتويات الخلية الميكروبية، أو في عدد الخاليا المتكونة نتيجة االنقسام، فإنه من الممكن تقدير هذا النمو بطرق عديدة مبنية

على األسس التالية:

تقدير العدد الكلي للخاليا الميكروبية مباشرة باستعمال المجهر، أو بطرق غير.1مباشرة بإجراء إحصاء للمستعمرات.

تقدير الكتلة الخلوية مباشرة عن طريق تقدير الزيادة في الوزن الجاف أو.2 الرطب، أو عن طريق أحد عناصر المحتويات الخلوية كالكربون أو النتروجين

m على تقدير درجة تعكير البيئة. أو بطريق غير مباشر اعتمادا

تقدير النشاط الخلوي، وهي طريقة غير مباشرة تعتمد على مقارنة النشاط.3األنزيمي الناتج بمقدار النمو المراد قياسها.

m تتبع إحدى الطرق التالية : يمكن إذا

-a: للخاليا الكلي العدد تقدير

و يتم هذا التعداد مباشرة بالمجهر في محضرات ملونة. ينشر حجم معلوم من مل( بانتظام على مساحة معلومة من0.01المزرعة أو المعلق الميكروبي )

صفيحة زجاجية، حيث يثبت الغشاء الناتج و يلون، ثم تحصى الميكروبات الفرديةمل من المعلق.1بفحصه تحت الساحة المجهرية، ومنه يحسب عدد الخاليا في

m صفائح خاصة مثل ( فيها حجرة للعد49 شكل رقم )petroff hausserتستعمل حاليا تساعد على إجراء اإلحصاء بشكل دقيق وسريع دون تلوين. ومن عيوب هذه

الطريقة كونها تعطي العدد الكلي للخاليا الحية والميتة، وأنها ليست كافية في حالةm، باإلضافة لكونها مجهدة للنظر. المعلقات المخففة جدا

77 microbiology

b -: باألطباق المستعمرات إحصاء

مل من المزرعة المراد فحصها(1تعتمد هذه الطريقة على استنبات الميكروبات ) في أوساط غذائية صلبة مالئمة داخل أطباق بيتري معقمة، وحضن هذه األطباق

بدرجة حرارة مالئمة، ثم إحصاء عدد المستعمرات النامية فيها بعد فترة زمنية معينة وثالثة أيامE.coli ساعة ( لجرثوم 24تختلف باختالف النوع الميكروبي المدروس )

.Azotobacterعلى األقل لجرثوم

يمكن أن نحصل بهذه الطريقة على عدد كبير من المستعمرات التي تتداخلm، لذلك يجري تخفيف متدرج للعينة المدروسة حدودها، ويصبح احتمال الخطأ كبيرا

( لدرجة تسمح بظهور عدد من المستعمرات في األطباق يتراوح بين50)شكل رقم ( مستعمرة، وبمعرفة التخفيف نستطيع معرفة عدد الميكروبات300– 30)

مل.1الموجودة في

تعطي هذه الطريقة نتائج جيدة عند زراعة جراثيم الحليب والماء واألغذية وغيرها،ألنها طريقة سهلة ودقيقة.

c-: السائل الوسط في اإلحصاء

تستعمل هذه الطريقة بشكل خاص إلحصاء ميكروبات التربة. حيث تلقح أوساط غذائية سائلة، مالئمة وموزعة في أنابيب اختبار بمعلق التربة المتدرج في التخفيف، وتحضن في الشروط المناسبة فترات زمنية تختلف باختالف النوع المدروس. تنمو الجراثيم في هذه األوساط، و يترافق نموها بتشكل راسب حبيبي غروي ولزج في أسفل األنابيب، أو غشاء رقيق في وسط السائل أو على سطحه. تعد هذه األنابيب موجبة بالمقارنة مع األنابيب السالبة التي ال تحوي على الراسب أو الغشاء. يحسب

m بالرجوع إلى جداول خاصة . العدد األكثر احتماال

في العملي (Mc CRAD) راجع طريقة

d-: الترشيح أغشية باستعمال اإلحصاء طريقة

مختلفة فيMilliporeيجري ترشيح ميكروبات الماء أو الهواء بأوراق ترشيح خاصة ثم توضع ورقة الترشيح هذه داخل أطباق خاصة وتحصى مباشرة أقطار مساماتها

أو بعد تلوينها. يمكن أن تحتضن أوراق الترشيح في شروط مناسبة، ثم تحصى (. 51المستعمرات النامية بعد فترة معينة ) الشكل رقم

e-: البيئة تعكير درجة Turbidimetrice methodتقدير

تنمو الميكروبات في األوساط السائلة، ويترافق هذا النمو بزيادة تعكر الوسط بسبب ازدياد عدد الخاليا فيه. فإذا مررنا حزمة ضوئية خالل الوسط، فإن الخاليا

78 microbiology

الجرثومية تمتص وتبعثر بعض هذه األشعة الضوئية. والحقيقة أن كمية الضوء الممتصة والمبعثرة تتناسب مع كتلة الخاليا في الوسط، حيث أن ازدياد عدد الخاليا

يؤدي إلى زيادة تبعثر الضوء وامتصاصه. ولقياس مدى هذا التبعثر يستعمل إما أوColorimeter أو مقياس اللون Spectrophotometerمقياس الطيف الضوئي

( التي تعتمد على قياس شدة الحزمة52 )شكل رقم Turbidimeterمقياس العكر بعد عبورها للمعلق الجرثومي، والمحددةI والصادرة Ioالضوئية الواردة للعينة

. Beer&Lambertبعالقة

ثابت االمتصاص، وهو خاص بكل محلول أو وسط.Eحيث تمثل:

C.تركيز المحلول أو كثافة الخلية الميكروبية في المعلق أو الوسط

I.طول المسار الضوئي خالل العينة أو المعلق الميكروبي بالسم

وعلى ذلك يمكن أن تكتب العالقة السابقة بأخذ لوغاريتمها على النحو التالي :

log I

I 0 = -ElC

من هذه العالقة نالحظ أن لوغاريتم نسبة شدة الضوء الصادر على شدة الضوءm مع التركيز أو كثافة الخاليا الميكروبية في المعلق. وتدعى الوارد يتناسب طردا

نسبة I

I m بالرمز )Transmittance باإلرسال أو اإلصدار الضوئي 0 ويرمز لها اختصارا

T ما تؤخذ القيمة األخيرة كنسب مئوية أي m ×100 % وهي تساوي إلى:T( وغالبا

T% = I

I 0 ×100

m ب. )absorpanceكما قد تستعمل قيمة االمتصاص الضوئي (A التي يرمز لها اختصارا وتعرف بأنها لوغاريتم نسبة شدة الضوء الوارد إلى شدة الضوء الصادر وهي

تساوي:

A = log I

I 0 = - log T

تستعمل هذه الطريقة بكثرة في دراسة نمو الجراثيم لسرعتها ودقتها. و لكن الm أو التي تحتوي على مواد عالقة أخرى يمكن استعمالها في األوساط الملونة كثيراm. تجدر اإلشارة إلى أن غير الخاليا الجرثومية، أو عندما يكون نمو المزرعة ضعيفا

هذه الطريقة تأخذ في الحساب الخاليا الميتة والحية على السواء.

f -: النتروجين من الخلية محتويات في الزيادة تقدير

m أن الخلية الميكروبية تتركب بشكل أساسي من البروتين، ولما كان لقد ذكرنا سابقا % من وزن5.5النتروجين يشكل القسم الرئيسي من هذا البروتين ) إذ يشكل

79 microbiology

الجاف(، فإن كميته في المستعمرة تتناسب مع عدد الخاليا الجرثوميةمالبروتوبالسوحجمها.

m ما يجري قياسان لكمية النتروجين في المستعمرة أحدهما قبل بدء النمو غالبا واآلخر في نهايته ثم تحسب الزيادة في النمو تعد هذه الطريقة غير حساسة, ألنها

تصلح في حال وجود أعداد كبيرة من الميكروبات فقط.

g -: للخلية الجاف الوزن في الزيادة تقدير

تستعمل هذه الطريقة في حال المزارع الميكروبية ذات النمو الكثيف، وهنا يجبm من الشوائب والمواد العالقة بها، وتعد من الطرق غير الحساسة غسل الخاليا جيدا

. m أيضا

h -: الخلوي النشاط تقدير

يكون ذلك بتقدير التغيرات الكيميائية التي تحدث إلحدى مكونات الوسط، كأن تقدر كمية الحمض الناتجة عن تخمير سكر الغلوكوز بواسطة نوع ميكروبي معين ألن هذه الكمية تتناسب عادة مع األعداد الميكروبية في المزرعة. كما قد يتم تقدير النشاط الخلوي بقياس النشاط األنزيمي ألنزيم ما ك.قياس قدرة ال.نتروج.يناز

Nitrogenase ع.لى تح.ويل األستيلين C2H2 إلى اتيلين C2H4

في عملية القياس غير المباشرة لتثبيت النتروجين الجوي من قبل ميكروبات التربة المثبتة للنتروجين حيث تتناسب كمية االيتلين المنطلقة مع عدد الميكروبات المثبتة

للنتروجين في المزرعة المدروسة.

i - المتواقت :Synchronous growthالنمو

إن انقسام الخاليا في مزرعة ميكروبية ما قد ال يحدث بالوقت نفسه بالنسبة لجميعالخاليا.

ولما كانت ضروريات البحث تقتضي أحيانا الحصول على خاليا متشابهة تماما، بحيثm جميع الخاليا الموجودة فيها، فإن إحداث أن كل خلية من هذه المزرعة تمثل تماما

.m m صناعيا مثل هذا التواقت هام جدا

لقد أثبتت التجارب إمكانية إحداثه إما بتغيير الظروف الفيزيائية حيث تحفظ الخاليا فترة من الزمن على درجات حرارة منخفضة فيحدث فيها استقالب بطيء، ولكنها ال

تبدأ باالنقسام إال عند رفع درجة الحرارة، وإما باستعمال كمية من خاليا الطور Defferentialأللوغاريتمي الحديثة التي تفصل بالترشيح أو بالتثفيل التفاضلي

centrifugation.من مزرعة ما لتستخدم في تلقيح الوسط المناسب

j -المستمر :Continuous cultureاالستنبات

80 microbiology

إن إطالة الطور اللوغاريتمي في المزارع الجرثومية هي أحد المواضيع الهامة،m بالنسبة لكل من البحث العلمي والتقدم الصناعي، وهذا ما يمكن تحقيقه مخبريا

�، إما بإضافة تيار ثابت من الوسط إذ يعمد إلى جعل وسط االستنبات ثابتا المستعمل باستمرار بحيث يبقى تركيز الشوارد والعناصر الغذائية بالنسبة نفسها

(، أو بإضافة وسط53 )الشكل Chemostatوذلك باستعمال جهاز يسمى m معينا في جهاز يسمى االستنبات الطازج عند وصول درجة عكر المزرعة حدا

Turbidostat.يطلق على هذا النمو اسم النمو المتوازن أو النمو الثابت .

العوامل المؤثرة على معدل نمو –ثالثا الميكروبات:

تؤثر عوامل البيئة المختلفة على نمو الميكروبات سواء وجدت هذه الميكروبات فيبيئاتها الطبيعية أم في بيئاتها الصنعية وفي ما يلي أهم هذه العوامل :

ال.غ.....ذاء : -1

تختلف حاجة األحياء الدقيقة إلى المواد الغذائية باختالف األنواع الميكروبية، وفي جميع الحاالت يجب توافر المواد التي تستغل في العمليات البنائية للخلية وفي

عمليات التنفس، ومن المالحظ بشكل عام أن الخلية الميكروبية تستغل في بناء البروتوبالسما كمية تقل عن ثلث المواد الغذائية المقدمة لها ويتحلل الباقي

للحصول على الطاقة. ولذلك يزداد النمو بدرجة واضحة عند وجود المواد الغذائيةالمناسبة بكميات كافية بينما يؤدي النقص في أي منها إلى إعاقة النمو وتوقفه.

الرط..وبة والجفاف : -2

تحتاج األحياء الدقيقة إلى الرطوبة والماء الحر لنقل المواد الغذائية في صورة ذائبة إلى داخل الخلية، والفضالت إلى خارجها وحفظ المحتوى المائي

للبروتوبالسما. ولذلك فإن بعض الميكروبات وبخاصة تلك التي تعيش في مياه البحار أو المياه العذبة، وكذلك األنواع المرضية تموت بسرعة إذا تعرضت

للجفاف. أما تلك التي يمكن أن تعيش في بعض المواد الغذائية كالشحم والسمنفإنها غير قادرة على التكاثر في هذه المواد بسبب نقص الماء.

ومن المالحظ بشكل عام أن األحياء الدقيقة تستطيع تحمل الجفاف إما بتوقفها كما يمكن لعدد كبير منها أن تبقى حية لمدةsporesعن النمو أو بتكوينها لألبواغ

طويلة دون أن تنمو أو تتكاثر إذا تعرضت للتجفيف تحت ضغط منخفض )درجة عالية من التفريغ أو الخلخلة( حيث تهبط األفعال الحيوية وتتوقف المبادالت

الغذائية تماما. وتستعمل هذه الطريقة لحفظ المزارع الجرثومية سنين عديدة سنة( وجرثومة السل15حيث أمكن حفظ بعض جراثيم الدفتيريا مدة )

81 microbiology

Mycobacterium tuberculosis ( وبعض أنواع جنس 17 مدة )سنةStreptococcus سنة(. كما توجد طريقة أخرى للتجفيف هي التجفيف بالتبريد أو التجفيد25مدة )

Lyophilzation (.54 ) شكل رقم

تتضمن المراحل التالية:

يوضع المعلق الجرثومي ) بالحليب( في أنبوب ويغطى بسدادة قطنية..1

تجمد الخاليا بوضعها في مزيج من الجليد الجاف واألسيتون تحت درجة –.2 م.75

توضع األنابيب في جهاز وتعرض فيه للتجفيف تحت التفريغ..3

يغلق أنبوب االختبار بشكل محكم..4

يحفظ األنبوب بحالة التجفيد..5

م ، ثم تجفيفها في76 م أو -75حيث يجري تجميد العينة بسرعة في حرارة – شروط خالء عالية وذلك بتصعيد الماء )تحول الماء من الحالة الجامدة إلى الحالة

الغازية مباشرة( لمدة زمنية محددة. وقد شاع استعمال هذه الطريقة حاليا لحفظ المزارع واألبواغ الميكروبية ومزارع النسج ولتصنيع عدد كبير من

المشروبات والمنتجات الغذائية المختلفة ولتحضير العينات للمجهر االلكترونيالكانس .

Temperature-درجة الحرارة : 3

ال تملك األحياء الدقيقة أجهزة خاصة لتنظيم الحرارة في داخلها وحرارتها هي حرارة الوسط الذي تعيش فيه. لذلك تتحكم حرارة الوسط هذه بالتفاعالت

الحيوكيميائية التي تقوم بها الميكروبات، فتؤثر على سرعتها وتحدد بالتالي سرعةالنمو الكلي لهذه الميكروبات ومقداره.

تستطيع جميع الميكروبات العيش في مجال حراري معين وعندما تتعداه تفقد القدرة على االستمرار، ولذلك فإن لكل نوع ميكروبي درجة حرارة دنيا ودرجة حرارة قصوى ودرجة حرارة مثلى تقع بين الدرجتين السابقتين وتعرف بدرجة

إذ يبلغ النمو فيها أقصاه،optimum growth temperatureالحرارة المثلى للنمو ومما يجدر ذكره أن هذه الدرجة قد ال تكون المثلى بالنسبة لبقية النشاطات

(.55األخرى للخلية )الشكل رقم

تؤثر تغييرات درجة الحرارة على األعمال االستقالبية, ال بل وعلى شكل الخليةm لتفضيلها لدرجة الحرارة إلى m ويمكن تقسيم الميكروبات تبعا الميكروبية أيضا

(:56ثالث مجموعات )الشكل رقم

للبرودة– : أ المحبة الدقيقة Psychrophiles األحياء

82 microbiology

تتميز هذه الميكروبات بقدرتها على النمو في درجة حرارة دنيا هي الصفر مئوية م ولكن الدرجة المثالية لنموها هي بين30أو ما يقاربها، وقصوى هي حوالي

m تكيفت لتعيش في درجة حرارة تقرب من -20– 15 م7 م. إال أن هناك أنواعا

م وتنتسب إلى هذه المجموعة بعض30 –20في حين يكون نموها المثالي بين أنواع جراثيم التربة والبحار وبعض األنواع التي تسبب تعفن األسماك والنباتات

(. 57المائية، وتلك التي تسبب فساد األغذية المحفوظة بالتبريد )الشكل رقم

المعتدلة – : ب للحرارة المحبة الدقيقة Mesophiles األحياء

م تتراوح40 - 25وهي الميكروبات التي يكون نموها األفضل بين درجة حرارة م. وتضم هذه45 م وتصل حرارتها القصوى إلى 15 – 10حرارتها الدنيا بين

من المجموعة كبيرا ، وجميع الميكروباتsaprophilesالميكروبات الرمية عددا المرضية المتطفلة على اإلنسان والحيوانات ذوات الدم الحار والتي تنمو بشكل

م. 37جيد في الدرجة

للحرارة - : ج المحبة الدقيقة Thermophiles األحياء

م، علما بأن بعض معدالت60 – 45يتحقق النمو األفضل لهذه الميكروبات بين النمو لهذه الميكروبات تدخل حدود الميكروبات المحبة للحرارة المعتدلة وتتراوح

م وأحيانا إلى75م بينما تصل حرارتها القصوى إلى45 – 25حرارتها الدنيا بين م. تنتشر ميكروبات هذه المجموعة في الينابيع الحارة وفي روث الحيوانات90

فتسهم في رفع درجة حرارة األسمدة الطبيعية عند تخمرها كما يصادف بعضها تقسم ميكروبات هذه المجموعة إلىفي بعض المواد الغذائية المحفوظة،

قسمين:

m Facultative thermophilesميكروبات محبة للحرارة اختياريا

m Obligate thermophilesميكروبات محبة للحرارة إجباريا

م فما60وهي التي ال يمكنها أن تعيش إال في األوساط ذات الحرارة العالية ) فوق( كما هي الحال في بعض أنواع الميكروبات التي تعيش في الينابيع الكبريتية

الحارة. ويعطي فكرة عن درجات الحرارة الدنيا والمثلى والقصوى لنمو بعضأنواع األحياء الدق.يقة.

PRESSUREالضغط .4

يعد الضغط أحد العوامل الهامة التي تؤثر على حياة األحياء الدقيقة ونموها ويجبأن نميز بين نوعين من الضغط:

83 microbiology

الضغط الخارجي أو الميكانيكي:- 1

650يمكن لبعض أنواع الميكروبات أن تتحمل ع.دة ض.غوط جوية كبيرة من رتبة

m والذي يتجاوز2كغ / سم 1200، إال أنها ال تستطيع أن تتحمل الضغط العالي جدا

كما هي الحال في بعض الجراثيم ال.ت.ي تع.ي.ش في أعماق البحار2كغ / سم وال.م.حيطات وت.لك ال..تي ت.عي.ش في ال.طبقات األرض.ية ال.بترولية، حيث

تتعرض إل.ى ض.غوط ع...الية تالءم نمط حياتها فتنمو وتتكاثر بينما ال تستطيع النمو والتكاثر في الضغوط الجوية العادية وتدعى هذه الميكروبات بالميكروبات

وفيما عدا ذلك تتخرب معظم الميكروبات غيرparophilesمحبة الضغط . ضغط جوي6000- 300المتبوغة ع..ندما يط.بق عل.يها ضغ.ط ي..تراوح بين

ضغط20.000 دقيقة بينما تحتاج الميكروبات المتبوغة إلى أكثر من 45خالل جوي كي تتخرب وتموت.

الضغط الحلولي : -2

m، وتقسم m كبيرا تؤثر تراكيز المحاليل الغذائية على نمو األحياء الدقيقة تأثيراالمحاليل عموما إلى ثالثة أقسام:

أو ذات الضغط الحلولي المنخفض.hypotonic- المحاليل ذات التركيز الضعيف

أو ذات الضغط الحلولي المرتفع.hypertonic- المحاليل ذات التركيز العالي

أو ذات الضغط الحلولي المتعادل.Isotonic- المحاليل ذات التركيز المتساوي

فإن وضعت الخلية الميكروبية في سائل ذي ضغط حلولي مرتفع، خرج منها الماء ، أما إذا وضعت في سائل ذي ضغط حلوليPlasmolysisوانكمشت السيتوبالسما

منخفض دخل إليها الماء وانتبجت وربما تمزقت. وتشير الدراسات إلى أن معظم % ألن الضغط الحلولي3–0.5الميكروبات ال تتأثر بتغيير تركيز المحلول في حدود

m، بينما يسبب الضغط الحلولي25-5داخل الخلية يساوي تقريبا ) m جويا ( ضغطاm بالنسبة لها باستثناء الميكروبات100–90المرتفع ) m مؤذيا ضغط جوي( تأثيرا

التي تعيش في أوساط تحتوي على تركيز مرتفع منHalophilicالمحبة للملوحة ( وتسبب فساد األغذية المحفوظة في الملحClNa%من 25-15الملح )

كالمخلالت بأشكالها واللحوم المملحة والجلود المدبوغة، وكذلك األسماك فيعطيها اللونSeratia salinariaالمملحة التي يمك.ن أن يعي..ش عليها ج..رثوم

األحمر والرائحة الكريهة ويسبب فسادها.

Oxygen concentrationالمحتوى األوكسجيني للوسط : ..5

تحتاج األحياء الدقيقة إلى األوكسجين من أجل عمليات األكسدة واإلرجاع التي تحدث في أثناء التنفس، ويعد األوكسجين وغاز ثاني أكسيد الكربون من أهم

84 microbiology

الغازات التي تؤثر على حياة الميكروبات ونموها. ولذلك فهي تقسم تبعا لحاجاتها(:58لألوكسجين إلى خمسة أقسام الشكل رقم )

اإلجبارية- الهوائية : Obligate aerobe أ

وAzotobacterوهي التي تنمو بوجود كميات كبيرة من األوكسجين كجنس Nitrobacter)بسبب احتوائها على أنزيمات األكسدة )سيتوكرومات - بيروكسيداز

فقط.

اإلجبارية – الالهوائية : Strict anaerobe ب

بسببClostridium و Bacteriodesوهي التي تنمو بغياب األوكسجين كجنس احتوائها على أنزيمات نزع الهيدروجين فقط، فتحصل على الطاقة الالزمة

ألفعالها الحيوية بواسطة عملية التخمر حيث تنزع الهيدروجين خالل سلسلة من تفاعالت األكسدة واإلرجاع بين مركبات عضوية بعضها يعمل كمانح للهيدروجين

)فتتأكسد( واآلخر كمستقبل له )فيرجع(. وبهذا تسعى هذه الجراثيم لجعل كمونm لشروط عملياتها البنائية ونموها.Ehاألكسدة واإلرجاع ) ( الداخلي فيها مناسبا

اختياريا – الالهوائية : Facultative anaerobe ج

،Escherichia، vibrioوتستطيع النمو بوجود األوكسجين أو غيابه كما في جنس فتحصل على الطاقة الالزمة ألفعالها الحيوية بعملية التخمر عند فقد األوكسجين

من الوسط وعملية التنفس في حالة وجوده.

للهواء – : المتحملة الالهوائية Aerotolerant anaerobe د

وهي التي تنمو بشكل جيد بوجود األوكسجين أو غيابه، كما هي الحال بالنسبةالتي تعيش في األمعاء.Enterococcus faecalisللمكورات المعوية البرازية

األوكسجين - من آلثار المحبة : Microaerophile ه.

m من األوكسجين وهي التي تنمو وتقوم بأفعالها الحيوية بوجود كميات قليلة جدا حيث تكون خالياها مجهزة ببعضlactobacillusكما في جراثيم حمض اللبن

أنزيمات األكسدة مما يجعلها شديدة الحساسية تجاه الكميات الكبيرة من هذااألوكسجين.

ويكفي لتنمية الميكروبات الهوائية أن تترك أنابيب االستنبات تحت الظروف العادية لتوفير احتياجاتها من األوكسجين، أما إذا أريد الحصول على نمو أفضل فتزداد درجة تعريض هذه المزارع إلى األوكسجين الجوي، إما عن طريق تكبير

سطح المزرعة المعرض للهواء، أو عن طريق التهوية االصطناعية لهذه المزارع.

85 microbiology

أما تنمية الميكروبات الالهوائية فيحتاج إلى طرق ومعدات خاصة، إذ يجب التخلص من األوكسجين الجوي من الجو المحيط بالمزارع قبل استنبات الجراثيم

ولهذا يعمد إلى ما يلي:

إضافة بعض المركب.ات الم.....ختزلة إلى الوس...ط مثل تيوغ..ل......يكوالت.1

حيثHSCH2 COONa SODIUM THIOGLYCOLATEال...صوديوم ينعدم األوكسجين ويصبح الوسط ال هوائيا.

إزالة األوكسجين آليا من مزارع الميكروبات عن طريق التفريغ )الخلخلة(.2 بواسطة مضخة تفريغ آلية وإحالل غاز النتروجين أو خليط من النتروجين

وثاني أكسيد الكربون محل الهواء.

إضافة بعض المواد الكيميائية التي تستهلك أوكسجين الوسط أثناء تفاعلها.3m داخل األوعية المغلقة للمزارع الميكروبية، ومن أمثلة المواد التي معا

+ هيدروكسيدC6H3 )OH(3تضاف مزيج من حمض البيروجاليك البوتاسيوم.

(59 الخاص بالنظم الالهوائية )الشكل رقم صGASPAKاستخدام جهاز.4 .GASPAKحيث يتم توليد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون من مغلف

بإنتاج الماء حيث يقوم البالديوم بدورPalladiumبينما تقوم غرفة البالديوم الوسيط ليشكل الماء اعتبارا من الهيدروجين واألوكسجين الذي يسحب

بهذه الطريقة .

Acidity or Alkalinity(: PHحموضة أو قلوية الوسط ) -6 PH باختالف النوع الميكروبي إذ أن لكل نوع درجة PHويختلف تأثير درجة ال.

مثالية يبلغ النمو عندها أقصاه، ودرجة دنيا وهي أقصى درجة حموضة يمكن أنيحدث عندها النمو، ودرجة قصوى وهي أعلى درجة قلوية تسمح بالنمو.

إال أن هنالك8-6.5 المثالية بالنسبة لمعظم الجراثيم بين PHتتراوح درجة ال. بعض الجراثيم التي تشذ عن ذلك. ولكن يمكن القول بشكل عام أن الدرجتين

بينما تفضل الفطريات9- 4الدنيا والقصوى لجميع الجراثيم تتراوح ما بين والطحالب تفضل األوساط القلوية أي ثمانية وما4 – 3.5األوساط الحمضية

فإن هذه الدرجة ال تبقى ثابتة،PH = 7فوق. فإذا زرعت بعض الميكروبات بدرجة وإنما تتغير نحو الحموضة أو القلوية بسبب نواتج االستقالب المختلفة ل..هذه

m محاليل الجراثيم، وهذا ما يؤثر على نموها. لذلك يضاف ألوساط االستنبات أحيانا تملك القدرة على االتحاد مع الحموضBuffer Solutionsواقية )منظمة(

الوسط طوال فترة االستنبات. ونذكر من هذهPHوالقلويات، مما يحفظ والحموض األمينية ومشتقاتها وتستعمل حاليا K2HPO4 وKH2PO4المركبات،

86 microbiology

في المخابر الميكروبيولوجية أجهزة استنبات خاصة تحوي على منظم اتوماتيكي طوال فترة الحضن. PHلل.

التوتر السطحي : -7

وهو القوة التي تعمل على تجميع الجزيئات وتماسكها عند سطح السائل، فالتوتر

إال أن هناك مواد2 دينه/سم72.2°م يساوي 20السطحي للماء في الدرجة قادرة على رفع هذا التوتر وأخرى قادرة على خفضه، وذلك بسبب عدم ذوبان

هذه المواد بشكل متجانس في الماء مما يجعلها تتركز على سطحه.

mذلك m، ل وتفضل معظم الميكروبات النمو في وسط ذي توتر سطحي مرتفع نسبيا

( والمنظفات2 دينه/سم40( والفينوالت )2 دينه/سم28تعد الكحوليات )Detergentsبشكل عام مواد قاتلة للميكروبات ألنها قادرة على إضعاف قوى

التماسك بين الجزئيات وبالتالي تخفيض التوتر السطحي. ومن المعلوم أن معظم التغيرات الفيزيائية والكيميائية الهامة التي تتوقف عليها حياة الخلية الميكروبية إنما تحدث على السطوح الخارجية وتؤثر بالتالي على السطوح الداخلية، لذلك يؤدي انخفاض التوتر السطحي لألوساط الغذائية السائلة إلى تغيير في نفاذية

غالف الخلية وفي التفاعالت الفيزيولوجية داخل الخاليا الميكروبية وبالتالي إلىتحطيم الغشاء السيتوبالسمي.

m وتجدر اإلشارة إلى أن بعض المواد الخافضة للتوتر ال....سطحي تملك أي....ضاm كعامل فيزيائي يؤثر على m(، لذلك فهي تعمل أوال m )كالفينول مثال m ك..يميائيا تأث...يرا

نفاذية الغالف الخلوي وما يتبع ذلك من تغيرات، ثم كعامل كيميائي قاتل.

Radiationتأثير اإلشعاعات: -8

اإلشعاعات هي األشعة غير المرئية المنبعثة من الضوء الطبيعي أو الصناعي، وتتميز بعض اإلشعاعات بتأثير ضار أو م.م.يت لألح.ياء الدقيقة، لذلك فهي

)الشكلوهن.اك نوعان من اإلشعاعاتتستخدم في عمليات التعق.يم المختلفة، (: 60رقم

Electromagneticالكهرومغناطيسية:

ولها آثار فيزيولوجية مختلفة على األحياء عامة، وتضم األشعة فوق البنفسجيةultra violet األشعة المرئية ، visible rays واألشعة تحت الحمراء ، infra redحيث

يستخدم النوعان األخيران كمنبع هام للطاقة من قبل الميكروبات التي تقومبعملية التمثيل الضوئي بينما تعد األشعة فوق البنفسجية ذات تأثير قاتل أو ضار.

87 microbiology

Ionizingالمشردة أو المؤينة :

وهي ذات تأثير مميت على األحياء بشكل عام، ألنها تسبب تشرد )تأين( بعض والنظائرcosmic rays ، األشعة الكونية xالمركبات الخلوية، وتضم أشعة

المشعة.

ويهتم العاملون بتأثير األشعة على الميكروبات بنوعين منها هما:

البنفسجية :أ- فوق Ultra violet األشعة

، تحمل كميةA –°A 2950 °2000وهي أشعة ذات موجات طويلة تتراوح بين كبيرة نسبيا من الطاقة تؤثر بها على الخاليا الحية تأثيرا ضارا أو مميتا . فإذا

كان زمن تعرض الجراثيم لهذه األشعة قصيرا فإن جزئيات الحموض النوويةmm من األشعة مما يؤدي إلى تغيير في بعض روابطها والبروتينات تمتص قدرا قليال

. أما إذا كان زمن التعرضMutationالكيميائية ويزيد من معدل حدوث الطفرات m لألشعة كبيرا فإن جزئيات الحموض النووية والبروتينات تتحطم وتنخرب كليا

مما يؤدي إلى موت الخاليا.

ولهذا تستعمل األشعة فوق البنفسجية للتعقيم في المستشفيات والمخابرالميكروبيولوجية والطبية ومخازن اللحوم والمواد الغذائية المختلفة .

(ب- المؤينة ) المشردة :األشعة

، تحمل كمية كبيرةA1000 –°0.06وهي أشعة ذات موجات قصيرة تتراوح بين من الطاقة تجعلها ذات قدرة نفوذية عالية داخل األنسجة الحية فتؤدي إلى تشرد )تأي....ن( جزئيات الحموض النووية وما تحمله من مورثات، وبالتالي إلى تخريب هذا التركيب الجزيئي وظهور الطفرات التي تبقى ثابتة في كل األجيال القادمة.

أما إذا كانت جرعات األشعة كبيرة وفترة تعرض الخاليا لها كبيرة أيضا فإنها ستؤدي إلى الموت الحتمي لهذه الخاليا. لذلك تستعمل هذه األنواع من األشعة

في الصناعات الغذائية واألغراض الطبية المختلفة.

تأثير المواد الكيميائية السامة: -9

يختلف تأثير المواد السامة على األحياء الدقيقة باختالف طبيعتها وتركيزها ومدة تأثيرها، فقد تؤدي إلى وقف نمو الخاليا الميكروبية وعرقلة تكاثرها فتدعى مواد

كما هي الحال في بعض األصبغة األنيلينيةBacterio Staticمثبطة للجراثيم، والمركبات السلفوناميدية، أو تكون مواد قاتلة فتدعى مواد مبيدة للجراثيم

Bactericidaleكما هي الحال في الهالوجينات ومشتقاتها، مركبات المعادن detergentالثقيلة، الفينول ومشتقاته، الكحوليات، المبيدات المطهرة

disinfectantsوالغازات القاتلة وغيرها ..... والحقيقة أن التمييز بين الحالتين ، ليس سهال بسبب تداخلهما أحيانا ، حيث يمكن للمواد المثبطة أن تقتل الخاليا

88 microbiology

الجرثومية. إن آلية تأثير المواد المثبطة للميكروبات متشابهة تماما فاألصبغة األنيلينية والممثلة في البلورات البنفسجية والمركبات السلفوناميدية عبارة عن

مركبات قلوية تشكل مع الحموض النووية الجرثومية مركبات غير مرئية، كما microbistasisتؤثر على الجملة األنزيمية الخلوية. فتصبح الخلية في حالة سكون

تام، إال أنها تستطيع استعادة نشاطها بمجرد إزالة هذه المواد. وتجدر المالحظة إلى أن المادتين السابقتين تؤثران على الجراثيم موجبة الغرام لذلك يمكن

استخدامهما لعزلها عن الجراثيم سالبة الغرام.

أما آلية تأثير المواد القاتلة للميكروبات فإنها متشابهة أيضا بالنسبة لجميع هذه المواد، حيث أن معظمها يوقف نمو الميكروبات ويعيق عملية تنفسها ويخرب أغشيتها السيتوبالسمية لذلك تستخدم معظم هذه المواد في التعقيم وكمواد

مطهرة.

- تأثير المضادات الحيوية المختلفة:10

هي عبارة عن مواد كيميائية تنتج عن النشاطAntibioticالمضادات الحيوية الحيوي لبعض األحياء الدقيقة، وتملك القدرة على قتل نمو العديد من األنواع

الميكروبية أو تثبيطها، ولكنها في الوقت ذاته قليلة السمية بالنسبة لإلنسان. لذا تستعمل هذه المضادات الحيوية في معظم المجاالت الطبية كمواد مضادة

للميكروبات بشكل عام.

وهناك ثالثة أنواع من األحياء الدقيقة التي تنتج معظم المضادات الحيوية الطبيةوهي:

الفطريات وبخاصة جنسpenicillium الذي يفرز البنسيلين و griseo fulvin.

الجراثيم وبخاصة جنسbacillus الذي يفرز باستيراسين Bacitracinو polymyxin

الجراثيم الخيطية أوActinomyetes وبخاصة جنس streptomycesالذي chloramphenicol والكلورامفينيكول streptomycinيفرز الستريبتومايسين

. هذا وقد أمكنerythromycin وايرتروميسين tetracyclineوتتراسيكلين m اصطناع معظم هذه المضادات مع تغيير بعض الجذور في تركيبها عمليا

للحصول على خواص جديدة تتالءم مع جسم اإلنسان من حيث تركيزها فيمصل اإلنسان، وقدرتها السمية وتأثيرها المثبط على الجراثيم المختلفة.

أما آلية تأثير المضادات الحيوية فقد أصبح معروفا نسبيا بالنسبة لعدد كبير منها ومازال مجهوال لبعضها اآلخر. ويمكن بشكل عام تحديد هذه اآللية في النقاط

التالية:

89 microbiology

i.تؤثر بعض المضادات الحيوية على الجدار الخلوي الجرثومي كالبنسيلين Muramicالذي يثبط عمل األنزيمات التي لها وظيفة ضم حمض الموراميك

acid- إلى المواد عديدة السكاكر المخاطية Mucopoly saccharide- المميزة لجدار الخلية الجرثومية، فيمنع اصطناع هذا الجدار ويؤدي بالتالي

بواسطة أنزيمه إلى انحالل الخلية وقتلها. ويمكن منع تأثير البنسيلين التي تفرزها بعض الجراثيم المقاومة للبنسيلين،Penicilinaseالبنسيليناز

والجراثيم سالبةStaphylococcusكما هي الحال في المكورات العنقودية الغرام بشكل عام، لذلك فهو غير فعال لمعالجة األمراض الناجمة عن هذه

الجراثيم.

ii.تستطيع بعض المضادات أن توقف اصطناع البروتينات السيتوبالسمية كما هي الحال في الكلورامفينيكول الذي يؤثر على عدد كبير من الجراثيم

موجبة الغرام وسالبة الغرام، ويستطيع أن يحمي الجرثوم من االنحالل لفعل المضاداتAntagonismeبتأثير البنسلين وهو ما يسمى التضاد

الح...يوية )أو العالقات التنازعية(.

iii.هناك العديد من المضادات الحيوية التي تؤثر على النفوذية الخلوية أو تؤثرPermeaseالمتعلقة بالغشاء السيتوبالسمي حيث توجد أنزيمة

m في سطح الخلية الميكروبية، مما على الضغط الحلولي فتحدث تغييرا يؤدي إلى خروج بعض الجزيئات واأليونات من الخلية ويؤدي بالتالي إلى

Polymyxine & .Colistineموت الخلية كما هي الحال في

iv.يم.كن لبع..ض ال..مض.ادات أن ت.خرب األنزي.مات ال..تي تتوس..ط ترك.يب ال.بروتين.ات أو أنزي.مات التنف...س السيتوكرومية وتؤدي بالتالي إلى قتل

.Tetracyclinsالخلية، كما هي الحال في الستريبتوميسين والتتراسيكلينات

إن فيض االكتشافات في مجال المضادات الحيوية قد زاد لدرجة تجعل منm في هذه الفقرة، وال نبالغ إذا قلنا أن مصانع األدوية تنتج الصعب حصرهم جميعا

� يسهم في تطور الع..لوم الط.بية بش.ك.ل خاص � جديدا m حيويا m مضادا كل يوم تقريباوالحيوية بشكل عام.

-m االستقالب الميكروبي:رابعا

Microbial Metabolismمقدمة:

يستعمل اصطالح االستقالب للداللة على التحوالت الكيميائية التي تطرأ علىوهناك نوعان من االستقالب:المواد المختلفة الموجودة في الخاليا الحية.

( : البنائي ( Anabolism or Biosyntheticاالستقالب

90 microbiology

m وهو مجموعة من التفاعالت التي تؤدي إلى تركيب جزيئات عضوية معقدة بدءا

......الخ, كما هي الحال في عمليةNH3, NO3, CO2من جزيئات صغيرة مثل m التركيب الضوئي والتركيب الكيميائي، وتترافق عمليات االستقالب البنائي غالبا

.Endothermicبامتصاص طاقة, ولذلك فهي تفاعالت حرارية داخلية

(( : الهدمي Catabolism or Degradativeاالستقالب

وهو مجموعة من التفاعالت التي تؤدي إلى تفكيك المركبات العضوية المتكونةm ما باالستقالب البنائي أو المقدمة كغذاء إلى أبسط منها من حيث التركيب, وغالبا يحدث على مرحلتين: تتضمن األولى منهما حلمهة الجزيئات الكبيرة إلى جزيئات

صغيرة, كما هي الحال في تحويل عديدات السكر إلى سكريات بسيطة, وتتضمن الثانية تحول الجزيئات الصغيرة إلى جزيئات أكثر بساطة, كما هي الحال في

.CO2تحول جزيئات السكريات البسيطة إلى الماء وغاز

تترافق عمليات االستقالب الهدمي بانطالق الطاقة الموجودة في األغذية,m, مع نوعية حياة وتتناسب كمية الطاقة المنطلقة من بعض األغذية, كالغلوكوز مثالm والطاقة المتحررة كبيرة وهي الخلية, ففي الظروف الهوائية يكون التفكك كامالm وال يتحرر سوى جزء حالة التنفس, وفي الظروف الالهوائية يكون التفكك ناقصا

من الطاقة وهي حالة التخمر.

تستخدم الطاقة المتحررة عن العمليتين السابقتين في الحفاظ على حياة الخلية أو في بعض التفاعالت التركيبية, كما قد يضيع قسم منها في صورة حرارة,

وسنأتي على دراسة حادثتي التخمر والتنفس بالتفصيل.

:Anabolism-االستقالب البنائي أوال

A.:األنزيمات الميكروبية ودورها في التحوالت الغذائية تقوم األنزيمات الميكروبية كما هي الحال بالنسبة للخاليا الحية بدور الوسيط

العضوي في التفاعالت الحيوية الكيميائية كلها, التي تقوم بها الخلية الميكروبية حسب التفاعل العام التالي, إذ تستطيع جزيئة أنزيمة واحدة تحويل مليون جزيئة

في الدقيقة الواحدة.substrateركيزة

E + S ES P + S

الركيزة الوسطي الناتج النهائي الناتج أنزيمةأنزيمة

تتألف األنزيمات الميكروبية من سالسل ببتيدية تتركب على الشيفرة الوراثيةm بوجود مادة أوDNAللنواة أو الدنا الجرثومي, ويرتبط هذا التركيب أحيانا

مجموعة من المواد تلعب دور المحرض, لتكوين مجموعة من األنزيمات المتكيفةAdaptive أو المحرضة Inducedتسهم في تحويل مادة غذائية ما, كما هي الحال

91 microbiology

Lactose التي تستطيع عند نموها في وسط يحوي سكر الحليب E.coliفي جراثيم أن تركب مجموعة من األنزيمات تقوم بتحويلB-galactosidesأو أي مادة تحوي

الالكتوز إلى سكر غلوكوز وغاالكتوز, بينما ال تركب هذه األنزيمات إذا وضعت فيm آخر. وتدعى هذه الظاهرة بالتحريض األنزيمي Enzymeوسط يحوي سكرا

Induction وهي عكس ظاهرة الكبح األنزيمي Enzyme Repressionوالمتمثلة قي البنائية عندتدخل في سلسلة التفاعالت تتثبيط تركيب جميع األنزيمات التي

وجود النواتج النهائية لهذه التفاعالت في الوسط, وتتم عملية تنظيم تركيب األنزيمات عند األحياء الدقيقة بوساطة مجموعة من المورثات المتخصصة

بوظائف محددة يمكن إيجازها كما يلي:

a. بنائية مورثات :Structural genesمجموعةيبي المرسال وتركيب األنزيمات, وتحملmRNAتساعد في عملية الحمض الر�

يبي المعلومات الوراثية التي يجب أن تنقل إلى السيتوبالسما بواسطة الحمض الر�.mRNAالنووي المرسال

B. مجموعة مورثات موجهةOperon genes: تتوضع على الخيط الصبغي بجانب المورثات البنائية وتتحكم بنشاطها, وبخاصة

.mRNAأثناء تركيب

b. منظمة مورثات :Regulator genesمجموعة تعمل على تركيب كابح سيتوبالسمي نوعي يستطيع أن يثبط نشاط المورثات

الموجهة باتحاده معها.

C. تكون جزيئةATP: تستعمل طاقة األكسدة واإلرجاع التي تحدث في الخاليا الميكروبية لتكوين

التي تحمل طاقة كيميائية كبيرة تستعمل في التفاعالت الكيميائيةATPجزيئات (.61)الشكل

ATB بنية جزيئة 61الشكل

D.:التركيب الضوئي والكيميائي في الجراثيمm كما هي الحال في النباتات تقوم بعض الجراثيم بعملية التركيب الضوئي تماما

الذيBaceriochlorophyllالخضراء, بسبب احتوائها على اليخضور الجرثومي (a), والذي يتميز عن اليخضور 1939 في عام Wassinkاكتشفه العالم واسنك

m من CO-CH3 -باحتوائه CH=CH2m-بدال في الحلقة األولى وزمر هيدروجينية بدال

في الحلقة الثانية. CH3 و C6H5من جذر -

92 microbiology

ومن أهم أنواع هذه الجراثيم نذكر الجراثيم الكبريتية الحمراء التي تنتمي إلى والجراثيم الكبريتية الخضراء التي تنتمي إلى فصيلةChromataiaceaeفصيلة

Chlorobacteriaceaeوالتي ال تختلف عملية التركيب الضوئي فيها عن النباتات , الخضراء إال في نوع المانح الهيدروجيني المستعمل, ففي حين تستخدم النباتات

وعلى ذلك ال ينطلقH2Sالماء فإن الجراثيم تستخدم كبريت الهيدروجين األوكسجين بل يتكون بدال منه عنصر الكبريت الذي يترسب في الجراثيم

الكبريتية الحمراء داخل الخاليا ويطرح في الجراثيم الكبريتية الخضراء إلىالوسط الخارجي حسب التفاعل:

CO2+2 H 2S ضوء→

(CHOH ) X+H 2 O+2 S

CO2بينما تقوم أنواع جرثومية أخرى ال تحتوي اليخضور الجرثومي بتثبيت غاز

وإرجاعه دون استخدام الطاقة الضوئية, وإنما تستخدم الطاقة الناتجة عن أكسدة بعض المواد الالعضوية المعدنية, ولما كانت هذه الطاقة هي طاقة كيميائية لذا

, وبحسب طبيعة تفاعل األكسدةChemosynthesisتدعى بالتركيب الكيميائي الناشر للطاقة يمكن أن نميز عدة مجموعات من جراثيم التركيب الكيميائي,

ونذكر من أهمها:

النتروجينية .1 :Nitrobacteria الجراثيم

في معهدWinogradskyوهي الجراثيم التي درسها بالتفصيل العالم وينوغرادسكي , واكتشف فيها عملية التركيب الضوئي, فلقد الحظ1890باستور منذ عام

وينوغرادسكي أن أكسدة األمونيوم إلى نترات تتم على مرحلتين:المرحلة األولى:

, ويقومNitrosoficationتتضمن أكسدة األمونيوم إلى نتريت وتدعى العملية النترزة , وأجناس أخرى توجد فيNitrosomsnasبها جنس نموذجي هو النتروزوموناس التربة, ويمكن تمثيلها بالتفاعل التالي:

2 NH 3+3 O 2→

2 HNO 2+2 H 2 O+79 K .cal .

المرحلة الثانية:

ويقوم بها جنسNitratationتتضمن أكسدة النتريت إلى نترات وتدعى عملية النترتة , وأجناس أخرى توجد في التربة, ويمكن تمثيلهاNitrobacterنموذجي هو النتروباكتر

بالتفاعل التالي:

HNO 2+12

O2→

HNO 3+21.6 K .cal .

m كالنباتاتCO2وتستخدم الطاقة الناتجة من التفاعلين السابقين إلرجاع تماما الخضراء.

93 microbiology

الكبريتية .2 :Thiobacteria الجراثيم يعيش معظم هذه الجراثيم في المياه الكبريتية, بعضها ال يحتوي أصبغة, ولذلك

, وبعضها األخر يحتويAchromatiumتسمى الجراثيم البيضاء مثل جراثيم الجنس , كذلك فإن القسم األخر من هذهBeggiatoaأصبغة غير يخضورية مثل جراثيم الجنس

وجميع هذه الجراثيمThiobacillus thioparusالجراثيم يعيش في التربة مثل النوع تقوم بأكسدة كبريت الهيدروجين على مرحلتين:

المرحلة األولى:

تتضمن أكسدة كبريت الهيدروجين وتكوين الكبريت الذي يظهر في صورة حبيبات فيبروتوبالسما الخلية الجرثومية, ويمكن تمثيلها بالتفاعل التالي:

H 2 S+ 12

O 2→

H 2O+S+65 K . cal .

المرحلة الثانية:

التالي:التفاعلالكبريت الناتج إلى حمض الكبريت وفق تتضمن أكسدة2 S+2H 2 O+3 O2

→2 H 2 SO 4+283.6 K . cal .

m من co2 وتستخدم الجراثيم الطاقة الناتجة من األكسدة في بناء السكريات, بدءا

المذاب في الماء أو الموجود في الجو.

الحديدية .3 :Ferrobacteria الجراثيمتؤكسد هذه الجراثيم مركبات الحديد الثنائية إلى مركباته الثالثية وفق التفاعل التالي:

4 FeCO3+O 2+6 H 2O→

4 Fe (OH )3+4 CO 2+81 K .cal .

الذي تحاط فيه الخاليا بحبيبات الصدأLeptothrixويقوم بذلك بعض األجناس مثل الغروية التي تفرزها الجراثيم, بينما يترسب هيدروكسيد الحديد في صورة أشرطة

.Didymohelix ferrugineaلولبية في النوع

الهدروجينية .4 :Mydrogenobacterria الجراثيم تحصل الجراثيم الهدروجينية على الطاقة الالزمة للتركيب الكيميائي للمواد العضوية

في خالياها من تأكسد الهدروجين الذي يمثله التفاعل التالي:2 H 2+O 2

→2 H 2O+137 K .cal

أنRuhland وقد وجد روهالند Hydrogenomonasويقوم بذلك بعض األجناس مثل بعض أنواع الجراثيم الهدروجينية تمتص من الهدروجين ضعف ما تمتصه من

m, وعزا ذلك إلى أن الهدروجين يستخدم إضافة إلى التفاعل السابق األوكسجين تقريبا وفق مايلي:CO2في تفاعل إرجاع

2 H 2+CO 2→

(HCOH )+H 2O−112 K . cal

94 microbiology

ويتالزم هذا التفاعل األخير الماص للطاقة مع التفاعل األول المنتج للطاقة.

الميتان .5 :Methanobacteria جراثيمm منها مع أنه ال يمكن عد� جميع جراثيم المكيتان من الكائنات ذاتية التغذية, ألن قسما

Bacillusيعتمد على أكسدة مركب عضوي كما هي الحال في جراثيم الميتاني methanicus:والذي يؤكسد الميتان وفق التفاعل التالي

CH 4+2O 2→

CO 2+2 H 2 O+212K . cal

وذلك CO2وقسم آخر ينتج الميتان ويرجع , CO2ثم تستخدم الطاقة الناتجة في إرجاع )m m من الطاقة المنطلقة من أكسدة بعض المواد المعدنية )كالهيدروجين مثال بدءا

Methanococcusmجنس الموجود في الوسط, كما هي الحال في الذي ينتشر انتشاراm في الطبيعة. واسعا

نالحظ في جميع الحاالت السابقة أن جراثيم التركيب الكيميائي والتركيب- الضوئي ال تقوم بدور يذكر في إنتاج السكريات إذا ما قورنت بالنباتات الخضراء,

مقارنة مع المردود النظري, وتأتي أهميتها%5إذ ال يزيد مردود هده العملية على على نحو خاص إلظهار الطبيعة الكيميائية لعملية التركيب الضوئي بصورة عامة.

-m :Catabolismاالستقالب الهدمي ثانيا تتعرض المواد الغذائية داخل الخاليا الميكروبية إلى عدد من التحوالت, مما يتيح

للخلية الحصول على الطاقة أو استخدام هذه المواد لتركيب موادها البنائية والوظيفية, وتقوم األنزيمات كما أسلفنا وبطرائق خاصة ومختلفة بمهمة العامل

المساعد لتنشيط هذه التحوالت.

تقوم الميكروبات بتنفيذ جميع التفاعالت االستقالبية األساسية التي تحدث عند األحياء األخرى, ولذلك سوف نركز االهتمام على استقالب العناصر الغذائية

األساسية ومركباتها.

A.:استقالب الكربون

يتضمن جميع العمليات الحيوية الكيميائية المتتابعة المؤدية إلى التحوالت االستقالبية المختلفة للسكريات, والتي تمد الخلية الميكروبية بالطاقة الالزمة لنموها واستمرار حياتها, وذلك إما من خالل عمليات األكسدة التي تحدث أثناء

التيFermentation, أو عمليات التخمر Aerobic Respirationالتنفس الهوائي , ونوضح فيما يلي هذهAnaerobic Respirationتحدث أثناء التنفس الالهوائي

العمليات على سكر الغلوكوز ألنه من أكثر السكريات التي أجريت عليها التجاربm وال هوائيا. هوائيا

95 microbiology

a.:التنفس الهوائي عند األحياء الدقيقة يقوم كثير من الميكروبات باستخدام األكسجين الجوي ألكسدة المواد العضوية

أكسدة كاملة فتحصل على أكبر قدر من الطاقة:C 6 H 12 O6+6 O2 enzymes

→6CO 2+6 H 2O+674 K . cal∨38 ATP

m وتحصل الجراثيم على أو أكسدة جزيئة ينتج عنها مواد عضوية مؤكسدة جزئياقدر أقل من الطاقة:

C 6 H 12 O6+9.5 O2 enzymes→

3 (COOH ) 2+3 H 2 O+439 K . cal∨25 ATP

على ثالث62يتم التنفس الهوائي عند بدائيات النوى كما يوضح الشكل مراحل:

الالهوائية ويتأكسد فيهاGlycolysisالمرحلة األولى هي مرحلة التحلل السكري والمرحلة الثانية هي حلقةCH3-CO-COOHالغلوكوز إلى حمض البيروفيك

والمرحلة الثالثة هي سلسلة نقل االلكترونات, حيثKrebs cycleكريبس ويتحد الهيدروجين المتحرر مع مستقبل ماCO2تتأكسد المواد العضوية إلى

The Citrice acid cycleخالل سلسلة من التفاعالت تدعى حلقة حمض الليمون أو حلقة كربيس, بينما تتأكسد ذرات الهيدروجين المتحررة بأوكسجين الهواء

في المرحلتين الثانية والثالثة, ومن الجدير بالذكرATPوتنتج الطاقة في صورة m إلى حمض البيروفيك -CH3-COأن تأكسد الغلوكوز يتم عن طريق تحوله أوال

COOHالذي ال يلبث أن يتفكك بفعل األوكسجين والجمل األنزيمية المختلفة .H2O و CO2إلى

GLUCOSE

96 microbiology

GLYCOLYSIS

2Pyrovicacid

2H +

step Prearatory

+6H

H+

+ 12H

التنفس الهوائي عند بدائيات النواة62الشكل

2Acetyl CoA

KREBS

CYCLE

2AT 2NADHH

2CO2

2NADHH

4CO2

6CO2

6NADHH

2FADH2

2AT

10NADH 2FADH2

(TOTAL)

Electrons

34AT

38ATP6H2O

6O2

97 microbiology

, ويتم ذلك على(38ATP)يتأكسد الغلوكوز أكسدة كاملة إلى غاز ثنائي أكسيد الكربون والماء ويتحرر كامل الطاقة ثالث مراحل هي التحلل السكري وحلقة كريبس وسلسلة نقل االلكترونات عبر المركبات الوسيطة الناتجة عن

(FADH أو NADH يصبحان FAD أو NADالمرحلتين األولى والثانية, حيث يتحد الهيدروجين المتحرر مع مستقبل ما )وهو ما يسمى عمليان األكسدة الفوسفورية.

b. التخمرFermentation: يحصل بعض الميكروبات على الطاقة الالزمة عند أكسدة األغذية بمعزل عن

األكسجين, فيكون المستقبل النهائي لاللكترونات المنزوعة مادة عضوية أخرى وهو ما يسمى بالتخمر, ففي الظروف الالهوائية يتحول الغلوكوز بعد سلسلة

من التفاعالت إلى حمض البيروفيك الذي يتحول بدوره إلى نواتج مختلفة تحددها األنواع الميكروبية التي تقوم بعملية التخمر, وبذلك يمكن تمييز ستة

m لهذه النواتج هي: أنواع من األحياء الدقيقة تبعاi.ميكروبات التخمر الكحولي Alcoholic fermentation:

حيث يتحول حمض البيروفيك الناتج إلى كحول ايتيلي وغاز ثنائي أكسيدالكربون.

C 6 H 12 O6 enzymes→

2CH 3−CH 2OH +2CO2+energy (21 K . cal)

.Klebsiella aerogenesونذكر منها النوع ii.جراثيم تحدث التخمر اللبني البسيط Homofermentative

bacteria: حيث يتحول حمض البيروفيك الناتج عن تحلل الغلوكوز إلى حمض اللبن

Lactic Acid:وتنطلق طاقة وفق التفاعل التالي C 6 H 12 O6 enzymes

→2CH 3−CHOH −COOH+energy

حمض اللبن والعصيات الجبنيةLactobacillus lactis اللبنية ونذكر منها العصيات

L.casei و Streptococcus lactis.iii.جراثيم التخمر اللبني المختلط Heterofermentative:

حيث ينتج مع حمض اللبن نواتج أخرى مثل حمض السكسينيك الكحول اإليتيلي, غاز ثنائي أكسيد,حمض الخل Succinic acid)الكهرباء(

m الغليسيرول وتنطلق طاقة وفق التفاعل التالي: الكربون, وأحياناحمض الكهرباء حمض اللبن

2 C 6 H 12O 6enzymes→

CH 3 CHOHCOOH +COOH−(CH 2 ) 2−COOH +CH 3COOH +CH 3−CH 2−OH+ H 2+energy

الكحول حمض الخل Streptococcus و Leuconostoc dextraniumونذكر منها جراثيم

thermophils الموجودة في الحليب ومشتقاته.iv. جراثيم التخمر البروبيونيPropionic fermentation:

98 microbiology

حيث ينتج إضافة إلى حمض البروبيونيك, كميات ضئيلة من حمض الخل وحمض اللبن وحمض الكهرباء وثنائي أكسيد الكربون وفق التفاعل

التالي:3 C 6 H 12O 6 enzymes

→4 CH 3−CH 2COOH +2 CH 3 COOH +2CO 2+2 H 2 O+energy

الهوائية والالهوائيةPropionibacteriumونذكر منها بعض أنواع الجنس وفي التربة أيضاm.الموجودة في الحليب ومشتقاتهاختيارياm, و

v.جراثيم التخمر الزبدي أو البوتيري Butyric fermentation:

وغاز ثنائي أكسيد )الزبدة(Butyric acidحيث تنتج الحمض البوتيري الكربون في التفاعل البسيط:

C 6 H 12 O6→

CH 3 CH 2 CH 2 COOH+2CO2+17 K . cal

كما ينتج بعض أنواعها الهيدروجين وحمض الخل في التفاعل المختلط:3 C 6 H 12O 6

→2 CH 3 CH 2 CH 2COOH +3CH 3COOH +4CO 2+4 H 2+energy

التي C.butyricum كما في Clostridiumونذكر منها بعض أنواع الجنس التي تحدث التخمر البوتانولي ثم C.butylicumتتوسط التفاعل السابق ثم

C.acetobutylicum .التي تحدث التخمر االسيتوبوتانوليvi.جراثيم مجموعة القولون من فصيلة

Enterobacteriaceae: Formicالتي تحدث تخمرات مميزة يتكون فيها حمض اللبن وحمض النمل

acid )فورميك(H-COOH وكحول ايتيلي وبيوتيلين غليكولCH3-(COOH)2-CH3

m أسيتون. وأحيانا وال يتسع المجال هنا لدراسة التفاصيل الدقيقة التي تتم لتكوين المركبات

السابقة, ولكن يكفي أن نذكر أن األحياء الدقيقة تقوم بعملية تفكيك الغلوكوز والحصول على حمض البيروفيك, وذلك بتحول جزيء الغلوكوز

إلى إستر فوسفاتي Adenosine tri phosphate ATPبوجود الطاقة في صورة فوسفات( الذي يمكنه أن يتبع إحدى الطرائق الثالث -6هو )غلوكوز-

+غلوكوز.63الموضحة في الشكل ATP هيكزوكيناز أنزيمة→

ADP+6−فوسفات− غلوكوز ويوجد فيEtenra Doudorova (E.D) دودوروفا -ويسمى المسلك األول انترا

Embden Systemالجراثيم فقط, والثاني طريق ايمبدن- ميرهوف- بارنسا Meyerhof Parnsa (E.M.P) ويوجد في الخمائر والعضالت والجراثيم وجميع

m, والثالث طريق الهكسوز وحيد الفوسفات Hexoseالكائنات الحية تقريباMonophosphate Shunt (H.M.P) .ويوجد في النباتات وبعض األحياء الدقيقة

99 microbiology

ATPغلوكوز+

ADP - فوسفات +6غلوكوز -

- فوسفات حمض فوسفو6- فوسفات فركتوز -1غليكوز-غلوكونيك

- فوسفات بنتوز6-1سكاكر متعددة + فركتوز -

CO2فوسفات حمض البيروفيك +

فوسفو غليسروألدهيد

2ATP3 دي هيدروكسي أسيتونفوسفو غليسروألدهيد2H فوسفات

2H 2 حمض البيروفيك ATP

حمض البيروفيك

كحول ايتيلي +فوسفو

غليسر ألدهيد

2ATP

2H

10 microbiology

حمضالبيروفيك

(E.D ) (E.M.P) ((H.M.P

63الشكل الطرق الثالث المتبعة من قبل األحياء الدقيقة في تمثيل الغلوكوز.

m استقالب عديدات السكر والمواد البكتينية- ثالثاوالسليلوز:

تمتلك بعض األحياء الدقيقة القدرة على تفكيك بعض عديدات السكر كاالينولين وينتج عن هذا التفككClostridium pasteurinumوالمانيتول والنشاء كما هي الحال في

حمض الزبدة وحمض الخل وغاز الهيدروجين وثنائي أكسيد الكربون, كما يمكن لنوع أن يعطي النواتج السابقة بتفكيكه للنشاءC.pectinovorumآخر من الجنس نفسه

والبكتين والغليكوجين والديكستران, ويضاف إلى ما سبق قدرة جراثيم أخرى على تفكيك السليلوز, وحتى الخشبين إلى سكريات بسيطة ثم إلى حموض وكحوالت ال

لنتجMethanobacteriumتلبث أن تتفكك بوساطة أحد أنواع الجراثيم المنتجة للميتان CH4.غاز الميتان

B.:استقالب النتروجين تملك بعض األحياء الدقيقة غيرية التغذية القدرة على استهالك النتروجين بأشكاله

المختلفة التي تصادف في الطبيعة, لذلك تختلف األنواع الميكروبية في قدرتها علىاستخدام شكل معين من النتروجين وفي نوع البروتينات واألنزيمات التي تحتويها.

a.:استخدام النتروجين الجوي تتميز بعض الجراثيم على عكس معظم الكائنات األخرى غيرية التغذية بقدرتها على

االستفادة من النتروجين الجوي, وتحويله إلى مركبات يمكنها الدخول في تكوينm مثل - Azotobacter – Spirillumالنتروجين العضوي, ومن هذه ما يعيش حرا

Clostridiumمع جذور النباتات الراقية مثل جراثيم العقد m ومنها ما يوجد متعايشا.Rhizobiumالجذرية

b.:استخدام النتروجين العضوي

10 microbiology

تفرز األحياء الدقيقة أنزيمات بروتيناز خارجية تعمل على هدم البروتيناتوتحويلها إلى ببتيدات تتحلل بدورها بأنزيمات الببتيداز إلى حموض أمينيه:

Peptidaseحموضأمينية←

Proteinaseببتيدات←

بروتين Actinomyces وبعض أنواع C.histolyticum وبخاصة Clostridiumوتتميز أنواع الجنس

,Proteusبقدرتها الكبيرة على تفكيك البروتينات بالمقارنة مع األجناس Pseudomonas بينما تتميز أنواع الجنس Streptococcus,بقدرة ضعيفة على التفكيك

Bacillusأما أنزيمات الببتيداز فهي داخلية وموجودة جرثومية عديدة نذكر منها pyocyanic.

لقد بينت الدراسات الحديثة باستخدام النظائر أن الحمض األمينية الموسومة والموجودة في بيئي نمو كائن ميكروبي، تدخل في15N2 بالنظير Labeled)المعلمة(

تكوين بروتيناته الخلوية كما يمكن لهذه الحموض األمينية أن تتحول إلى بعضهاm كما يلي: بعضا

العديد من الحموض األمينية التي تتحول إلى N2 أمونيا حموض أمينيه بعضها البعض بروتينات

c.:)استقالب النتروجين األمونياكي )النشادري الناتجة عن المرحلة السابقة, إما في تركيب الحموض األمينية تستعمل

البروتينات وغيرها من التراكيب الخلوية فتشكل غذاء لبقية األحياء الدقيقة، أو Proteus vulgarism و Micrococcusأنها تتفكك بوساطة بعض الجراثيم من أنواع

أو إزالةDeaminationإلى حموض أبسط, وذلك إما بنزع المجموعات األمينية

وينطلق عن تفكك األمونيوم )النشادر( الذي Decarboxylation CO2جزيئات :يمكن أن

m يستعمل من قبل الميكروبات غيرية التغذية ألنه الصيغة األكثر تمثال.(NH2)- أو (ONH2)لها, وبخاصة في صيغته المرجعة

يدخل في جزيئات بعض الحموض األمينية فيكون بعض األميدات مثل االسبارجين والغلوتامين.

.)يندمج مع غاز ثنائي أكسيد الكربون فيعطي اليوريا )البولة إال أن هذا التفاعل ال يستعمل األمونيوم الحر, وإنما يستعمل حمض الغلوتاميك

وحمض االسبارتيك كمواد ناقلة لألمونيوم.

d.:استخدام النتروجين النتراتي يستطيع بعض ميكروبات التربة والمياه استعمال المواد الالعضوية كمصدر

للطاقة )لاللكترونات( أثناء نموها,فجراثيم النترجة تستطيع أن تحول األمونيوم الناتج عن تفكك المواد العضوية في التربة إلى نتريت ونترات بوساطة جراثيم

Nitrosomonas و Nitrobacterأما بالنسبة لجراثيم المياه ,m كما أوضحنا سابقا الذي يؤكسد األمونيوم في البحار.Nitrosocystes oceanنذكر النوع

e. النتروجين عملية نزعDinitrification :

10 microbiology

وهي عكس عملية النترجة السابقة إذ يتم فيها نزع النتروجين من مركباته, تحويلSerratia و Chromobacteriumوبذلك تستطيع بعض أنواع من جنس

النترات الموجودة في أوساطها السائلة إلى نتروجين حر:NO3❑

→NO2❑

→N 2 O❑

→N 2

m مثل أنواع وهذا ما يقوم به بعض جراثيم التربة في الظروف الهوائية أيضاThiobacillusأو Clostridium.

C.:استقالب الفوسفور يدخل الفوسفور في بعض المراحل األساسية لتجمع الطاقة وتحررها أثناء عمليات

m, وتستطيع بعض الجراثيم m مهما m فيزيولوجيا االستقالب الخلوية ولذلك فهو يلعب دورا أن تمعدن الفوسفور العضوي الموجودBacillus megaterium و Nocardia corllinaمثل

, بريميديناتPurinesفي البيئة المحيطة بها في صورة حموض نووية, بيورينات Pyrimidines, ATP.أو مركبات دبالية

بتفكيك الفوسفات غير المذابةCO2بينما تقوم أنواع ميكروبية أخرى منتجة لغاز Ca3(PO4)2( وجعلها مذابة Ca HPO4.وصالحة لالستعمال من قبل الكائنات األخرى )

وجدير بالذكر أن كمية الفوسفات داخل الخلية الميكروبية تبقى ثابتة على الغم من تغيراتها في الوسط الخارجي, حيث يدخل بغضها في عمليات االستقالب الخلوية

ويختزن على شكل فوسفات متعددة تستعمل عند الحاجة.

D.:استقالب الكبريت تتميز بعض الميكروبات بقدرتها على أكسدة بعض المركبات الكبريتية للحصول على

وE.coliالطاقة المخزونة في تلك المركبات, وهكذا تستطيع بعض الجراثيم مثل Bacillus subtilisالبروتينات والحموض األمينية الكبريتية m m أو ال هوائيا أن تفكك هوائيا

أو غير ذلك, كما في تفكك حمض السيستئين إلى حمضH2Sمنتجة الكبريت الحر أو البيروفيك:

CH 2 SH−CHN 2−COOH+H 2 O enzymes→

CH 3−CO−COOH+ H 2 S+NH 2

إلى ماء وكبريت:H2S بأكسدة Beggiatoa و Thiothrixثم تقوم بعض جراثيم المياه مثل

2 H 2 S+ 12

O 2→

2 H 2O+2 S+E

وبفضل هذه الطاقة تستطيع الجراثيم إنتاج السكريات:E+H 2 O+CO2

→(CH 2O)+O 2

وقد دلت التجارب على أن األوكسجين المنطلق يستخدم مباشرة ألكسدة جزيئة بينما يتوضع الكبريت الناتج داخل الخلية, أي أن هناك عالقة ثابتة بينH2Sجديدة من

المتفككة مما يدل على ازدواجيةH2S الممتصة من قبل الجراثيم وكمية CO2كمية التفاعل.

10 microbiology

الموجودة في التربةThiobacillusومما يجدر ذكره أن بعض أنواع جراثيم الجنس تستطيع أن تؤكسد مختلف المركبات الكبريتية إلى حالة كبريتات.