تتحدث هذه الموضوعة عن الجراثيم بمعنى محدد وهوالبكتيريا ، إذا أردت الاطلاع على استخدام الجراثيم بشكل عام انظر جراثيم (توضيح) .

الجراثيم أوالبكتيريا (Bacteria وباليونانية القديمة : bakterion عصيات) (تفرد احيانا على جرثوم أوجرثومة لكنها غالبا ما تستخدم بصيغة الجمع . ) كائنات حية دقيقة وحيدة الخلية أولية النواة البسيطة الهجريب. منها المكورات والعصيات وهي تتجمع مع بعضها وتأخذ أشكالاً متعددة مثل عقد أوسبّحة فتسمى مكورات عقدية أوعلى شكل عنقود فتسمى مكورات عنقودية. أبعاد البكتريا تتاروح بين 0.5-5 ميكرومتر مع حتى التنوع الواسع للبكتريا يمكن حتى يظهر تعدد أشكال كبير جدا . تدرس البكتريا أوالجراثيم في ما يدعى فهم الجراثيم اوالباكتريولوجيا ، الذي يعتبر فرعا من فروع فهم الأحياء الدقيقة أوفهم الميكروبيولوجيا .

مساكن وبيئات البكتريا متنوعة جدا فهي قادرة على العيش في أي مسكن أوبيئة مناسبة على وجه الأرض وحتى التربة والمياه العميقة وقشرة الأرض حتى ضمن بيئات ذات نسب عالية بالفضلات النووية والكبريتية الحمضية. عادة يوجد حوالي عشرة مليار خلية جرثومية في الغرام الواحد من التربة ، ومئات الآلاف من الخلايا في ملمتر مكعب من ماء البحر . ضمن دورات البيئة تلعب البكتريا دورا أساسيا وحيويا في تدوير المغذيات البيئية ، فالكثير من المراحل المهمة في دورة التغذية nutrient cycle تتم بوساطة البكتريا ، أبرز هذه المراحل تثبيت النتروجين من الغلاف الجوي .

البكتريا أيضا تعتبر مكونات طبيعية من مكونات جسمنا البشري فهناك من الخلايا البكترية على أجسامنا ما يفوق عدد خلايانا نفسها ، عمليا مجمل الجلد عند الإنسان والفم والطريق الهضمي مليء بالجراثيم وهي بمقدار ما يشاع عن ضررها وتسببها بالأمراض ، مفيدة أيضا لصحتنا حيث تساعد على الهضم ضمن الطرق الهضمي ، لكنها أيضا تسبب أمراضا خطيرة مثل الكوليرا والسل .تاريخيا تسببت البكتريا بأمراض منقرضة خطيرة مثل الطاعون وleprosy لكن اكتشاف المصادات الحيوية قلص كثيرا من خطورة الأمراض الجرثومية وخفف الوفيات بها .

للبكتريا أهمية صناعية حيث يستفاد من عملياتها البيولوجية لإجراء ما قاسي إجراءه صناعيا ، مثل معالجة المياه الوسخة ومؤخرا إنتاج المصادات الحيوية وغيرها من اليكيميائيات . من أنواع البكتيريا ذات الأهمية الإقتصادية من الناحية الزراعية بكتيريا التأزت وبكتيريا العقد الجذرية .نطقب:كتاب المملكة النبتية

هناك خلاف ضمن في استخدام المصطلح العربي بين من يستخدم حدثة جراثيم بشكل واسع كلقاء ل Germ وتظل البكتريا لقاء ل Bacteria لكن البعض الآخر يستخدم مصطلح جراثيم كلقاء لحدثة Bacteria أيضا . في المصطلحات الغربية : مصطلح "بكتريا" استخدم تاريخيا لكل بدائيات النوى أحادية الخلية المجهرية ، ومع ان هذا ما زال شائعا في الحياة اليومية إلا حتى تطور فهم الحياء الدقيقة كشف عن تفصيلات تفرق بشكل واضح بين الفيروسات والبكتريا والفطريات . وبشكل أكبر بين منحيين في التطور ضمن البكتريا نفسها أنتجا صنفين (انظر نظام ثلاثي النطاقات three-domain system ) : جراثيم حقيقية أوبكتيريا حقيقية Eubacteria وجراثيم أصلية أوقديمة Archaebacteria . حاليا يطلق عليهم اسم بكتريا التي نتحدث عنها هنا وأرخيا Archaea .

وللجراثيم أنواع كثيرة تنتشر في جميع مكان في الطبيعة فقد توجد في التراب والماء وعلى النباتات، كما يمكن حتى تشاهد على سطوح أجساد الحيوانات والإنسان، وفي بعض أجزاء الجسم المفتوحة على الوسط الخارجي كالفم والجهاز الهضمي والتناسلي. وتدعى الجراثيم المستقرة في هذه الأماكن بالجراثيم المطاعمة وهي تستفيد من الجسم وتفيده، ويطلق عليها اسم النبيت الجرثومي الطبيعي (الفلورا flora).

تمتاز الجراثيم بقدرتها على البقاء في ظروف شديدة التباين، وحتى في تلك الظروف التي لا تلائم الكثير من الكائنات الأخرى. وتقوم الكثير من الأنواع الجرثومية بدور هام في توازن البيئة المحيطة بالإنسان، وتحصل الجراثيم على الطاقة اللازمة لها من التفاعلات الكيمياوية التي تقوم بها على المركبات العضوية وغير العضوية في الوسط الذي تعيش فيه.

مقدمة

اكتشفت الجراثيم أول مرة في القرن السابع عشر على يد الهولندي ڤان لوڤنهوك Van Leeuwenhoek الذي اخترع المجهر، وقاده اختراعه هذا إلى الكشف عن وجود كائنات دقيقة لا ترى بالعين المجردة، ولكن الفهم المعمقة للجراثيم ودورها المسقم لم يكتمل إلا بعد منتصف القرن التاسع عشر على يد باحثين مثل الألماني كوگ Koch والفرنسي باستور Pasteur والإنكليزي ليستر Lister.

وقد نشرت اول رسوم للبكتيريا عام 1676 ، كائنات بدائية النواة(لاتحوي غشاء نووي ومكونات النواه مبعثره في السيتوبلازم) جسمها يتكون فقط من خلية واحده تقوم بجميع الوظائف الحيوية. تنقسم إلى شعبتين: شعبة البكتيريا ، شعبة البكتيريا السيانية( البكتيريا الخضراء المزرقه) . تتبع مملكة البدائيات Monera ، توجد في الهواء والتربة وأمعاء الإنسان والفم وعلى سطح الجلد، كما توجد في معدة الحيوانات المجترة. نستدل على وجود البكتريا من خلال نشاطها المتباين حيث حتى لها أنواع مختلفة وهي كالتالي:

• صناعة الغذاء(اللبن)
• إفساد الغذاء (التعفن)
• تخصيب التربة (الأسمدة)
• إهلاك الغرس( الأمراض)

بيئة البكتيريا

نجدها في جميع مكان تحت الأرض إلى مسافة400م- إرتفاعات شاهقة في الهواء ، في درجات حرارة عالية حول فوهات البراكين – في المناطق القطبيه ، داخل أجسام الكائنات ( الحيوانات في الجهاز الهضمي والتنفسي) تختلف البكتيريا في الشكل ، فمن أشكالها الكروي والعصوي والحلزوني والخيطي . قد توجد الخلايا البكتيرية منفردة . وقد تتجمع في مستعمرات فالبكتيريا قد توجد منفردة كما في ميكروكوكس Micrococcus ، وقد تتجمع في أزواج كما في بيمكوكس Pneumoroccus أوفي سلاسل كما في ستربتوكوكس Streptococcus أوفي أربعات كما في ميكروكوكس تتراجينس Micrococcus tetragenus أوفي مكعبات كما في سارسينا Sarcina ، أوفي عناقيد كما في ستافيلوكوكس Staphylococcus . البكتيريا الحلزونية منها الشكل الواوي كما في فبريوVibrio وقد تكون طويلة متموجة أوحلزونية كما في سبيريللم Spirillum .

وقد تستطيل البكتيريا وتصبح خيطية متفرعة كما في نوكارديا Nocardia .

تصنيف البكتيريا

يمكن تصنيف البكتييريا اعتماداً على الخصائص التالية:

1. الشكل الخارجي للخلية وتجمعها
2. الاستجابة لصبغة جرام (سالبة جرام) أو(موجبة جرام)
3. كيفية التغذية (تكافلية ، مترممة، تطفلية)
4. وجود أسواط للخليلة (Flagella) أوعدم وجود الاسواط (non-flagellated)
5. تكوين الجراثيم.

البكتيريا Bacteria هي نباتات ثالوسية خالية من الكلوروفيل وتعهد باسم الفطريات المنشقة . معظمها وحيد الخلية ، قريبة الشبه جدا من الطحالب الزرقاء المخضرة ، ولهذا يضعها بعض فهماء تقسيم النباتات مع الفيروسات والريكتسيات ضمن قسم النباتات الأولية protophyta .

بكتيريا حقيقية

البكتيريا الحقيقية Eubacteria، هي مجموعة من الكائنات وحيدة الخلية بدائية النواة (البروكاريوتا) Prokaryota، وتمثل إحدى الممالك الستة للكائنات الحية.

بكتيريا التأزت

توجد بكتيريا التأزت في التربة ، وهي بكتيريا تحصل على الطاقة اللازمة لها من أكسدة مركبات آزوتية غير عضوية ويتم على خطوتين .

المستوى الأولى تقوم بها البكتيريا نتيروزوموناس Nitrosomonas التي تؤكسد الأمونيا إلى حمض نيتروز .

        2NH3 + 302 2HNO2 + 2H2O + 79000 Ca

والمستوى الثانية تقوم بها البكتيريا نيتروباكتر Nitrobacter التي تؤكسد حمض النيتروز إلى حمض نيتريك .

       2HNO2 + O2  2 HNO3 + 32000 Ca

بكتيريا العقد الجذرية

هي بكتيريا تتبع الجنس ريزوبيم Rhizobium ، تعيش معيشة تعاونية في جذور بعض النباتات الزهرية وخاصة التابعة للعائلة البقولية . تعيش البكتيريا في قشرة جذور النبات الزهري بعد حتى تدخله فتنبه خلايا جذور النبات إلى سرعة الإنقسام وزيادة النموفي الحجم مؤدية إلى ظهور التعقد في الجذر .

تحصل الكبتيريا على الغذاء اللازم لنموها وخاصة المواد الكربوايدراتية من النبات الزهري ، وتثبت البكتيريا الآزوت الجوي وتحوله إلى مركبات أزوتية تنتقل عن طريق الأنسجة الوعائية للنبات ، والذي يستفيد بها . وتعهد هذه المعيشة بين البكتيريا والنبات الزهري بالمعيشة التعاونية أوتبادل المنفعة symbiosis .

هجريب خلية البكتيريا

تكون الخلية الجرثومية من حيث الشكل الخارجي إما بشكل كروي (مكورة) وإما بشكل متطاول مستقيم (عصية) وإما متطاولة دقيقة مع بعض الانثنائات (ملتوية)، ويقيس الجرثوم وسطياً بين ميكرون واحد وعدة ميكرونات، (الميكرون = 1/1000 من الملمتر)، أما من حيث البنية الدقيقة للجرثوم فهويتكون من أغلفة خارجية تحيط بالهيولى الخلوية التي هي مادة هلامية تحوي المادة الوراثية الجرثومية (الصبغي الجرثومي) الذي يضم المعلومات الوراثية الخاصة بالجرثوم، ولا يحيط به غشاء نووي، إضافة إلى الأجسام الريبية وبعض الحبيبات الادخارية. وتحاط الهيولى الجرثومية بغشاء رقيق يدعى الغشاء الهيولي، وهومحاط بغلاف ثخين وقاس نسبياً هوالجدار الخلوي الجرثومي الذي يتكون بصورة رئيسية من مادة فريدة تدعى الببتيدوگليكان peptidoglycan الموجودة في الجراثيم فقط، وهي شبكة معقدة تهجرب من مواد بروتينية وعديدات السكاريد، ويحوي الجدار الخلوي إضافة إلى الببتيدوگليكان مركبات أخرى شحمية وسكرية.

وتقسم الجراثيم بحسب بنية جدرها الخلوية وهجريبها، ومن ثم تلونها بطريقة معينة تدعى طريقة گرام Gram، إلى جراثيم إيجابية الگرام وجراثيم سلبية الگرام.

تملك بعض الجراثيم طبقة هلامية مكونة من عديدات السكاريد تحيط بالجدار الخلوي وتدعى المحفظة الجرثومية، كما تملك بعض الجراثيم استطالات بروتينية دقيقة تدعى السياط تساعد الجرثوم على الحركة.

تستطيع بعض الأنواع الجرثومية حين تعرضها إلى ظروف قاسية غير مناسبة لبقائها، حتى تتحول إلى شكل خامل استقلابياً لكنه شديد المقاومة يدعى البوگ spore، الذي يتحول مرة أخرى إلى جرثوم نشيط استقلابياً حين توافر الظروف المناسبة.

خلايا البكتيريا صغيرة الحجم أكبر من الفيروسات والميكوبلازمات والريكتيسات ، ولكنها أصغر من الطحالب والفطريات الأخرى ، فقطر البكتيريا الكروية حوالي ميكرون واحد ، وتتراوح أطوال البكتيريا العصرية من 2 –خمسة ميكرون وعرضها من 0.5 – 1 ميكرون . بعض الأنواع الخيطية تصل في الطول إلى 25 ميكرون .

1. الغلاف الخلوي:

وبتكون الغلاف الخلوي من

• الجدار الخلوي (Cell wall)، ويقوم بالوظائف التالية:

- تحديد شكل الخلية. - يوفر الصلابة للخلية البكتيرية. - يوفر القوة للخلية البكتيرية. - يوفر الحماية للخلية البكتيرية.

يحاط البروتوبلاست بجدار خلوي صلب منفذ للماء والمواد الذاتية ، ويختلف عن الجدر الخلوية للنباتات الأخرى فهويتكون أساسا من ميوكوببتيدات mucopeptides والتي هي تعبير عن مركبات معقدة وحداتها سكريات أمينية مرتبطة بروابط ببتيدية مع أحماض أمينية ، ويحتوي الجدار أيضا على مواد أخرى مثل الدهون وحمض ميوراميك muramic acid والحمض الأميني ديامينوبملك diaminopimelic acid وغيرها من الأحماض الأمينية .

تختلف نسبة وجود الدهون في الجدر الخلوية لأنواع البكتيريا ، فالبكتيريا الموجبة لصبغة جرام ، أي التي تتلون بلون بنفسجي عند صبغها بصبغة جرام تحتوي جدرها على آثار من الدهون ، بينما تحتوي جدر البكتيريا السالبة للصبغة ، وهي التي تتلون باللون الأحمر عند صبغها بصبغة جرام ، على نسبة عالية من الدهون قد تصل إلى 0.20 .

يحاط الجدار الخلوي للخلية البكتيرية أحيانا بغلاف capsule هلامي يتكون من مواد كربوايدراتية عددية التسكر أومواد بروتينية عديدة البنتيدات ويتأثر سمك الغلاف للبكتيريا الواحدة تبعا للظروف البيئية . ويعتقد حتى الغلاف يحمي البكتيريا ضد الظروف البيئية الضارة .

الهجريب الكيميائي لجدار الخلية

يتكون جدار الخلية كميائياً ، من جزيئيات كبيرة معقدة الهجريب يطلق عليها peptidoglycan. ونختلف سماكة جدار الخلية باختلاف سلاسة البكتيريا، فبعض أنواع البكتيريا التي يطلق عليها (البكتيريا موجبة صبغة جرام) تملك جدار خلية سميك ، بينما البكتيرياالتي يطلق سالبة صبغة جرامقد يكون الجدار الخلوي لديها رقيق وذلك تبعاً لإختلاف كمية الـ peptidoglycan . ملاحظة: هناك بعض أنواع البكتيريا والتي يطلق عليها الـبكتيريا الفطرية (mycobactrium أوmycoplasm) لا تمتلك جدار خلية.

يهجرب بروتوبلاست الخلية البكتيرية من سيتوبلازم ، ومادة نووية مركزة نسبيا في جزء من الخلية تسمى بالجسم الكروماتيني chromatin body . بعض البكتيريا يوجد بداخلها خيط حلقي الشكل من DNA ويسمى بالكروموسوم البكتيري . لاتحاط المادة النووية بغلاف نووي ولايوجد معها نويات . تحتوي البروتوبلاست على مواد غير حية مختزنة أهمها الدهون والمركب الأزوتي فوليتين volutin . في البكتيريا التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي قد تحمل الصبغات على أغشية مبعثرة تعهد بالأغشية التمثيلية ، وفي كروماتيم Chromatium يحتوي البروتوبلاست على حويصلات صغيرة كروية ملونة تحمل الصبغات المسئولة عن التمثيل الضوئي تعهد بحوامل الألوان chromatophores .

• الغشاء السيتوبلازمي (cytoplasmic membrane أوplasma membrane)

وهوغشاء رقيق يحيط بمحتويات الخلية البكتيرية ويتحكم بمرور المواد من وإلى ستوبلازم الخلية، ويتصل بالغشاء الخلوي الكثير من الانزيمات والتي تقوم بالمساعدة في عديد من عمليات الايض التي تتم في تلك المنطقة. ومن خلال المجهر الالكتروني لاحظ الفهماء وجود ثنيات باتجاه الداخل ، حيث يعتقد حتى عملية التنفس تتم في تلك الاماكن. الهجريب الكيميائي لغشاء الخلية: يهجرب كميائياً من البروتين وفوسفاتيد (phospholipid ).

1. السيتوبلازم:

شبه سائل ويتكون من ماء ، انزيمات، اكسجين مذاب، بروتين،كاربوهيدرات، ودهون. ولايحتوي السيتوبلازم على بلاستيدات أوميتكوندريات ، ويقوم بعملها الميسوسومات mesosomes والغشاء البلازمي .ويقوم بعملها الميسوسومات mesosomes والغشاء البلازمي . الميسوسوم يوجد في السيتوبلازم وهوكروي الشكل تقريبا ويتكون من أشغية متداخلة عديدة وهي تتكون من الغشاء البلازمي ثم تنفصل عنه . يوجد بالسيتوبلازم رييوسومات مبعثرة . أحيانا توجد الرييوسومات محمولة على أغشية بلازمية منتشرة في السيتوبلازم

1. الكروموسوم:

وتعني الجسيمات الملونة، تتكون الكروموسومات في البكتيريا من جزيئ دي.ان. ايه (DNA) واحد ،طويل، كروي الشكل كثير الالتفاف حول نفسه، وحيث يعمل كمركز تحكم بالـ

• الانقسام الخلوي.
• مضاعفة الخلية.
• ومختلف وظائف الخلية الأخرى.

1. الاسواط (Flagella):

وتتكون الاسواط من بروتين، تكون بين (10 إلى 20 nm) في السمك، وظيفتها مساعدة خلية البكتيريا على الحركة. كثير من أنواع البكتيريا وخاصة العضوية منها والحلزونية يخرج منها زوائد طويلة تعهد بالأسواط flagella ، طولها عادةقد يكون أكثر من طول الخلية البكتيرية . ويساعد وجود الأسواط على حركة البكتيريا في السوائل . ومن الصعب مشاهدة هذه الأسواط بالميكروسكوب الضوئي إلا باستعمال صبغات خاصة . ينشأ السوط من منطقة في السيتوبلازم أسفل الجدار مباشرة تعهد بالجسم الحبيبي granular body يتكون السوط من خيطين أوثلاثة خيوط عادة ملتفة حول بعضها حلزونيا . وتهجرب أساسا من بروتين الفلاجيللين الذي يشبه بروتين الميوسين الموجود في عضلات الحيوانات الراقية .

ويختلف عدد وتوزيع الأسواط على جدار الخلية البكتيرية ، فقد تحتوي الخلية البكتيرية على سوط واحد طرفي أوتحت طرفي monotrichous أوعلى سوط واحد على جميع من طرفي الخلية amphitrichous ، وقد تحتوي على مجموعة من الأسواط على أحد أطراف أوعلى طرفي الخلية lophotrichous ، وقد تكون الأسواط موزعة على سطح الخلية peritrichous .

يعتقد حتى الحركة بالأسواط تنتج عن انكماش وتراخي جزئيات بروتين الأسواط ، كما يحدث في ألياف عضلات الحيوان ، فينشأ عن ذلك حركة تموجية سريعة تدفع بالخلية البكتيرية .

ليست الأسواط وحدها هي المسئولة عن الحركة في البكتيريا ، ولكن قد تتحرك بعض أنواع البكتيريا حركة انزلاقية بطيئة دون وجود أسواط .

تنمومن جدر بعض أنواع البكتيريا خيوط قصيرة رفيعة لا ترى إلا بالميكروسكوب الإلكتروني وتعهد بالهديبات fimbriae ، ويعتقد حتى هذه الخيوط ليس لها علاقة بالحركة ، وذلك كما في أبشريشيا كولاي Escberichia وقد ثبت حتى الخلايا المذكرة في هذه البكتيريا لها هديبات بينما الخلايا المؤنثة خالية منها .

التجرثم

تكوين الجراثيم في البكتيريا ليس وسيلة للتكاثر ، إذ حتى الخلية البكتيرية تتكون أوتتحول إلى جرثومة واحدة ، والجرثومة عند نشاطها تتحول ثانية إلى خلية بكتيرية واحدة . فالجراثيم البكتيرية هي وسيلة لمقاومة ظروف بيئية غير مناسبة ، يحدث التجرثم في البيئات الصناعية ولايحدث في الأنسجة الحية . يبدأ التجرثم بتكوين حبيبات داخل الخلية تكبر في الحجم متحولة إلى جرثومة واحدة كروية أوبيضاوية ، داخلية ذات جدار سميك ، تصبغ بصعوبة . بعد فترة من تكون الجرثومة تموت الخلية البكتيرية وتتحلل وتصبح الجرثومة حرة . تتحمل الجرثومة الجفاف والحرارة ومواد التعقيم والظروف الغذائية السيئة . وعند تحسن الظروف البيئية تنبت الجرثومة معطية خلية بكتيرية واحدة .

التغذية في البكتيريا

تختلف البكتيريا عن النباتات الخضراء في عدم احتوائها على الكلوروفيل وبالتالي في عدم قدرتها على القيام بعملية التمثيل الضوئي ، إلا أنه في بعض الأنواع التي تعهد بالبكتيريا الحمراء أوالأرجوانية فإنها تحتوي على صبغتين أحدهما شبيهة بالكلوروفيل النباتي وتعهد بالكلوروفيل البكتيري bacteriochlorophyll والثانية تعهد بصبغة الأرجواني البكتيري bacteriopurpurin وهاتين الصبغتين تمكن البكتيريا المحتوية عليها من القيام بالتمثيل الضوئي . أما البكتيريا الخضراء فإنها تحتوي على الكلوروفيل البكتيري أساسا ، وهي أيضا تقوم بعملية التمثيل الضوئي .

معظم أنواع البكتيريا غير ذاتية التغذية heteroptrophes ، أي أنها لا تستطيع تكوين مواد عضوية معقدة من مواد بسيطة مثل CO2 والماء ولا بد حتى يحتوي غذاؤها على مصدر عضوي غني بالطاقة مثل السكريات ، وبذلك فإن هذه البكتيريا تحصل على احتياجاتها من الطاقة من المادة العضوية لكائنات ميتة أومن مواد عضوية متحللة وتعهد البكتيريا في هذه الحالة بالرميات saprophytes ، وتسمى الحالة بالترمم saprophytism وقد تحصل البكتيريا على ما تحتاجه من مواد عضوية من كائنات حية ، في هذه الحالة تعهد البكتيريا بأنها طفيليات parasites وتسمى الحالة بالتطفل parasitism .

بعض أنواع البكتيريا ذاتية التغذية ، فهي تحصل على الطاقة اللازمة لها من ضوء الشمس أومن أكسدة بعض مواد غير عضوية توجد في الوسط الذي تعيش وتسمى البكتيريا في الحالة الأولى بأنها ذاتية التغذية ضوئيا photoantetrophes وذلك كما في البكتيريا كروماتيم Chromatium ، كما تسمى بالبكتيريا التي تأخذ طاقتها من أكسدة مواد غير عضوية بأنها ذاتية التغذية كيمياويا chemoaatotrophes كما في بكتيريا الكبريت غير الملونة وبكتيريا الحديد وبكتيريا التأزت .

تحصل بكتيريا الكبريت غير الملونة على الطاقة اللازمة لها من أكسدة كبريتور الأيدروجين إلى كبريت ثم إلى حمض كبريتيك كما يأتي :

   2H2S  +  O2  2S  +  2H2O + 65000 Ca
    2S + 2H2O  +  302   2H2SO4  + 284000 Ca

وتحصل بكتيريا الحديد على الطاقة اللازمة لها من أكسدة أملاح الحديدوز إلى أملاح حديديك ، كما يأتي :

  أربعة Fe CO3 + O2 + 6H2O  أربعة Fe (OH)3 + أربعة CO2 + 81000 Ca

النمووالتكاثر في البكتيريا

تتكاثر الجراثيم بوساطة الانشطار الثنائي، إذ ينقسم الجرثوم إلى جرثومين متماثلين حين وصوله إلى درجة معينة من النمو. وتختلف سرعة انقسام الجرثوم من نوع جرثومي إلى نوع آخر، فهي تتحمل وسطياً نحوعشرين دقيقة في الجراثيم المعوية، في حين قد تمتد إلى ساعات أوأيام في جراثيم أخرى كالعصيات السلية. ولابد لنموالجراثيم وتكاثرها من توافر العناصر الغذائية الضرورية كالكربون والنتروجين وغيرها إضافة للشوارد المعدنية المتنوعة. وتستطيع بعض الجراثيم استخدام النتروجين الجوي الذي تثبته وتحوله إلى أملاح نشادرية، وهذه الجراثيم تقوم بدور هام في دورة الحياة على سطح كوكبنا وتؤمن خصوبة الأرض، أما بالنسبة لحاجة الجراثيم للأكسجين فهي تختلف بحسب الأنواع الجرثومية، إذ إذا بعضها لا يستطيع الحياة بدونه (جراثيم هوائية مجبرة) وبعضها على نقيض ذلك لا يستطيع العيش بوجوده (جراثيم لا هوائية مجبرة) وهناك أنواع تستطيع البقاء في الحالتين معاً (جراثيم لا هوائية مخيرة). وقد استطاع الإنسان اعتماداً على معهدته الدقيقة بفيزيولوجية الجراثيم واحتياجاتها الغذائية إيجاد أوساط صنعية مختلفة تحوي المواد الضرورية لنموها، تدعى الأوساط الغرسية الجرثومية، وهي تستخدم في المخابر لتنمية الجراثيم ودراستها وتشخيص أمراضها.

ولابد، إضافة إلى توافر المواد المغذية الضرورية لنمووتكاثر الجراثيم أيضاً من توافر الظروف المناسبة كدرجة الحرارة والرطوبة ودرجة الحموضة وغيرها. تفضل معظم الجراثيم درجات الحرارة المعتدلة، وتعد الدرجة 37 مئوية درجة الحرارة المثالية للجراثيم المسقمة للإنسان والحيوان، في حين تتلف معظم الجراثيم (ما عدا الأبواغ) بالحرارة المرتفعة فوق 80 درجة خلال عدة دقائق، أما البرودة فإنها لا تقضي على الجراثيم إنما توقف نموها وتكاثرها، كما يؤثر الجفاف والحموضة والإشعاعات المتنوعة سلباً على معظم الأنواع الجرثومية، وتقاوم الأبواغ هذه العوامل كلها.

ويدعى القضاء التام على الجراثيم -بما فيها المبوغة- وعلى غيرها من الأحياء الدقيقة التعقيم sterilization، في حين تسمى العملية التي تمكن من القضاء على معظم الجراثيم -باستثناء الأبواغ والأشكال المقاومة منها- التطهير disinfection.

التكاثر اللاجنسي

تتكاثر البكتيريا لاجنسيا بالإنقسام المباشر (الإنفلاق) حيث يظهر جدار عرضي فاصل يبدأ من الحافة ويمتد لمركز الخلية ، مؤديا إلى تكوين خليتين جديدتين . تنموجميع من الخليتين حتى يصلان إلى الحجم الأصلي ثم تعيد الخلايا الجديدة الإنقسام . سرعة النمووالإنقسام في الخلايا البكتيرية كبيرة تحت الظروف الملائمة . فيمكن حتى يحدث النمووالإنقسام في بعض أنواع البكتيريا مرة جميع نصف ساعة ، منتجا بذلك أعداد كبيرة منها في زمن قصير . في البكتيريا التي لها كروموسوم حلقي يحدث تضاعف للكروموسوم ويبدأ من نقطة معينة ، ثم ينفصل الكروموسومان أثناء الإنقسام الذي يستغرق حدوثه ساعة .

التكاثر الجنسي

التكاثر الجنسي نادر الحدوث في البكتيريا ، ويحدث في بعض الأنواع مثل ايشيريشيا كولاي E. coli ، حيث عثر حتى لها سلالتين تختلفان جنسيا وكل منها تتكاثر لاجنسيا بالإنقسام المباشر . وقد عثر أنه إذا وضعت السلالتان معا فإنه يحدث بين أفرادهما تكاثر جنسي ، فعند اقتراب خليتان مختلفتان جنسيا من بعضهما ، تتكون قنطرة تزاوج سيتوبلازمية تصل ما بين الخليتين . وعادة ينتقل جزء من مركب دي اكسي رييوز النووي DNA ، من أحد الخليتين وهي الخلية الواهبة donor إلى الخلية الأخرى وهي الخلية المستقبلة acceptor . تموت الخلية الواهبة ، وتتحول الخلية المستقبلة إلى الزيجوت zygote . يلي ذلك حدوث انقسام شبيه بالإنقسام الإختزالي ، غير معروف طريقة حدوثه بالضبط منتجا خلايا بكتيرية جديدة تحمل عادة صفات خليطة من جميع من الخليتين الأميتين ، ويلاحظ حتى أحد السلالتين المتزاوجتين خلاياها دائما واهبة وعلهيا هديبات وأن السلالة الأخرى خلاياها دائما مستقبلة وعديمة الهديبات .

الهضم بمساعدة البكتريا

إننا عادة ما نتصور البكتريا كأعداء لنا ، على الأقل ما يعيش منها داخل أجسامنا ، حفيفة حتى كثيرا منها تسبب أمراضا خطيرة ، إلا حتى بعضها ، الذي يقطن في أمعاء الحيوانات ، يلعب دورا مفيدا أوأساسيا في حياة عائلها. إذا معظم غذاء الحيوانات آكلة العشب Herbivorous يتألف من مادة تسمى السليولوز Cellulose ، الذيقد يكون جدر خلايا النباتات. وهومادة عسرة الهضم جدا ، ولا يمكن لمعدة الحيوانم إذابته ، غير ا،ه يتحلل بواسطة بكتريا خاصة تعيش في أمعاء الحيوان ، مما يمكنه من الحصول على الفائدة الكاملة من الغذاء ، ويوجد هذا النوع من التعايش في كثير من الثدييات Mammals آكلة العشب كالماشية والأغنام ، وكذلك بين الحشرات التي تعتبر مثلا جيدا آخر للتعايش. وهناك أيضا بكتريا نافعة ، تعهد إجمالا بالفلورا المعوية Intestinal Flora تعيش في أمعاء الإنسان. وهي تتغذى على غاذئنا الذي هضم جزئيا ، وتنتج أثناء قيامها بعملياتها الحيوية ، فيتامينات نمتصها ، وتعتبر ضرورية لصحتنا. كثير من أسماك البحار العميقة لها أعضاء مضيئة Oragns Muninous وكثير ما ينتج هذا المنظر ليس عن طريق الأسماك ذاتها ، وإنما بواسطة بكتريا مضيئة (كائنات دقيقة تعهد أحيانا بالميكروبات) ، تعيش في أنسجتها.

الذيفانات

قام العالم Raymond بتصنيف الذيفانات إلى:*1. الذيفانات البروتينية والتي توافق الذيفانات الخارجية.

• 2. ذيفانات ذات بنية شحمية سكرية بروتينية والتي توافق الذيفانات الداخلية.

1**. الذيفانات البروتينية: يمكن حتى تفرز من الجراثيم إيجابية الغرام أوسلبية الغرام من الجراثيم إيجابية الغرام نذكر: عصيات الكزاز ,عصيات الدفتريا (الوتدية الخناقية) ,المكورات العنقودية ,المكورات العقدية. من الجراثيم سلبية الغرام نذكر: عصيات الطاعون ,الشيغيلا ,عصيات السعال الديكي . -الذيفانات البروتينية مولدة للأضداد ولكن ميزتها أنها شديدة السمية (سامة جداً) فمقاديرها السمية تتراوح بين (1/310-1/610) ملغ وعلى سبيل المثال : 1/610 ملغ من ذيفان الكزاز كافي لقتل الفأرة خلالخمسة دقائق.

آلية التأثير:

ليست جميع الذيفانات ذات آليات تأثير معروفة ولكن سنأخذ على سبيل المثال: الوتدية الخناقية: تفرز ذيفان والذي يثبط أنزيمات السيتوكروم أوكسيداز B وبالتالي توقف تنفس الخلايا وبالنتيجة توقف اصطناع البروتينات . المطثية الوشيقية: والتي تسبب الانسمام الوشيقي (المعلبات الغذائية) والتي تشل العضلات الملساء لأنها تثبط استقلاب الأستيل كولين (الذي يعطي إشارة للعضلات الملساء كي تتحرك) . المطثية الحاطمة: تصطنع أنزيم الليسيتيناز والذي يحل جدران الكرية الحمراء وبالتالي فقر الدم وانحلال الكريات الحمراء.

ملاحظة:

نعود ونؤكد حتى هذه الذيفانات شديدة السمية عملى سبيل المثال 200غ (حوالي وقيه) من ذيفان المطثية الوشيقية كافي لقتل سكان العالم. ولذا لابد من طريقة ما لتجنبها أوللوقاية منها ولهذا استطاع العالم Ramon حتى يخفف من تأثير هذه الذيفانات السمية وذلك بالكيفية التالية: معالجة الذيفان الفعَال بالفورمول 0.005 بدرجة الحرارة 40°م لمدة 40 يوم وبالتالي تحوله إلى ذيفان معطل (الذوفان) Anatoxine (F) = E))Toxoid ويتميز بأنه فاقد لقدرته السمية لكنه يبقى محتفظاً بقدرته على توليد الأضداد. حيث حتى الفورمول يعطل 30% أوأكثر من الجذور الأمينية السامة أوالأمينات السامة الموجودة في الذيفان. ملاحظة: هذا العمل هام جداً فالذيفان المعطل يمكننا الاستفادة منه (لأننا تخلصنا من قدرته السامة) واحتفظنا بقدرته على توليد الأضداد (الهامة جداً) ولذا فالذيفان المعطل يستخدم بناحيتين أساسيتين : 1*) اللقاحات : كما رأينا فإن الجراثيم التي تفرز الذيفانات التي مرت سابقاً جراثيم خطيرة جداً ولذا لابد من وجود طريقة للوقاية والتخلص منها وهنا يأتي دوراللقاحات (باستخدام الذيفان المعطل) : هناك لقاحان هامان يستخدمان يومياً هما: أ. لقاح الكزاز. ب. لقاح الدفتريا (الخناق الغشائي). وهذان اللقاحان يستخدمان يومياً اعتباراً من الشهر السادس عند الأطفال للوقاية من داء الدفتريا (الخناق الغشائي) والذي إذا أصاب طفل يمكن حتى يختنق ويموت وكذلك سقم الكزاز المميت جداً. 2*) تحضير المصول الضدية : تسمى مصول ضدية Anti-serum أومصول ممنعة Immune serum تستخدم هذه المصول على نطاق واسع في الوقاية والمعالجة وتحضيرها سهل جداً، عملى سبيل المثال: نأخذ ذوفان الكزاز (ذيفان الكزاز المعطل) ونحقنه لحيوان تجربة (حصان ، أرنب) أولمتطوعين من البشر ، ولا ننسى حتى ميزة هذا الذوفان أنه فاقد لقدرته السمية ويحتفظ بقدرته على توليد الأضداد ، وبالتالي بعد الحقن لن تظهر أعراض سمية ولكن سيتكون في مصل الحيوان أوالبشر أضداد نوعية لذيفان الكزاز المعطل (الذوفان) ، نقوم بعدها بتنقية هذا المصل للحصول على أكبر عدد من الأضداد ونحصل بالتالي على مصل ممنع (ضدي) لذيفان الكزاز ، وظيفته إبطال عمل ذيفان الكزاز .

السؤال الآن : كيف من الممكن أن نستخدم المصل الضدي ؟

المصل الضدي يجب حتىقد يكون جاهزاً بشكل دائم للاستعمال لأنه يستخدم كما ذكرنا في الوقاية والمعالجة. لنفرض أنَ إنسان تعرض لجرح ما ودخلت لهذا الجرح بذيرات الكزاز عن طريق تراب ملوث بها فرضاً , ولأن هذا الجرح يؤمن الشروط الملائمة من المواد الغذائية ، الرطوبة ، درجة الحرارة المناسبة فإن هذه البذيرات تنتش وتعطي الجرثوم النشيط والذي سيعطي ذيفان الكزاز وهوطبعاً ذيفان فعَال وله تأثيران كما نفهم أولهما التأثير السمي وثانيهما التأثير المولد للأضداد كتأثير سمي نجد حتى الذيفان يتوجه للجهاز العصبي المركزي ليؤثر على الخلايا العصبية ويخربها (وهذا التخرب غير قابل للعودة) ويؤدي لداء الكزاز المميت ، ولذا يجب منع هذا الذيفان من الوصول للجهاز العصبي المركزي بوسيلة ما وهذه الوسيلة هي استخدام المصل الضدي والذي يجب استخدامه خلال 24 ساعة فبفرض حتى الذيفان الفعال توجه بتأثيره السمي للجهاز العصبي المركزي فالأضداد الموجودة في المصل الضدي إذا حقن خلال 24ساعة تستطيع حتى تتحد مع الذيفان وبالتالي تؤدي إلى إبطال عمله (تعديل الذيفان) وبهذا نكون قد حمينا الإنسان من داء الكزاز المميت. المصل الضدي فعَال خلال 21 يوم أي أنه يبطل عمل الذيفان ويمنع وصوله للجملة العصبية المركزية خلال هذه الفترة.

إمراضية الجراثيم

على الرغم من التنوع الضخم للأنواع الجرثومية المحيطة بالإنسان، فإن معظم هذه الأنواع الجرثومية تعيش على المواد العضوية المتنوعة في الطبيعة وعلى نحومستقل عن الإنسان مسهمة في كثير من النشاطات البيئية وتدعى الجراثيم الرمامة، كما تعيش أنواع كثيرة من الجراثيم على نحومتعايش (مطاعم) على سطح الجسم أوالأغشية المخاطية. ولا تؤلف الأنواع التي يمكن حتى تسبب السقم عند الإنسان سوى نسبة محدودة من عالم الجراثيم الواسع، وتدعى الجراثيم المسقمة النوعية، ويسمى السقم الذي تسببه هذه الجراثيم الخمج الجرثومي bacterial Infection. وتتصف الجراثيم المسقمة بإمكانية التغلب على مناعة الجسم واختراق حواجزه الدفاعية، وإحداث أذيات مختلفة الشدة والطبيعة، وتنجم قدرة الجراثيم المسقمة على إحداث السقم عن عوامل عدة أهمها قدرة هذه الجراثيم على الالتصاق بالأنسجة وخاصة بالأغشية المخاطية والتغلغل فيها واختراقها، يساعدها في ذلك بعض الصفات مثل وجود المحفظة الجرثومية أوبعض المركبات الأخرى على سطح الجرثوم والتي تساعده على التصاقه بالأنسجة، إضافة إلى قدرة كثير من الجراثيم المسقمة على إفراز مواد سامة تدعى الذيفانات toxins، أوإفرازها إنزيمات مختلفة تسهم في تخريب أنسجة الجسم أوأذيتها. وتقسم الذيفانات التي تفرزها بعض الجراثيم المسقمة إلى ذيفانات خارجية وذيفانات داخلية. فالذيفانات الخارجية مواد بروتينية شديدة السمية تفرزها على الأغلب جراثيم إيجابية الگرام في أماكن تكاثرها في العضوية وتنتشر إلى أعضاء الجسم المتنوعة مسببة تأثيرات خطرة ومميتة أحياناً، كما يحدث في سقم الكزاز أوالتسمم بالذيفان الوشيقي. أما الذيفانات الداخلية فليست مواد تفرزها الجراثيم إنما هي في حقيقة الأمر أجزاء من المواد المكونة للجدار الخلوي للجراثيم سلبية الگرام تنطلق حين موت هذه الجراثيم وانحلالها داخل الجسم، وهي مكونة من عديدات سكاريد ومواد شحمية، تؤدي إلى تأثيرات عديدة أهمها ازدياد الحرارة والتوسع الوعائي وانخفاض الضغط، وقد يصل الأمر أحياناً إلى حدوث حالة خطيرة جداً تدعى الصدمة الإنتانية toxic shock.

إضافة إلى الجراثيم المسقمة النوعية، فإن كثيراً من الجراثيم المتعايشة والرمامة يمكنها، وفي ظروف خاصة كنقص مناعة الجسم أوعند وصولها إلى أماكن عقيمة في الجسم، حتى تسبب بعض الأخماج التي تدعى بالأخماج الانتهازية، كما يشاهد ذلك مثلاً عند سقمى متلازمة عوز المناعة المكتسب (الإيدز).

انتنطق الجراثيم

لابد لحدوث العدوى بالجراثيم المسقمة من وجود مصدر للعدوى وطرق لانتنطقها من مصدر العدوى إلى الشخص السليم. ويشكل السقمى والناقهون من السقم والأشخاص الذين توجد الجراثيم في أجسامهم دون حتى تسبب لهم سقماً والذين يدعون حملة الجراثيم، المصادر الرئيسية للعدوى بالجراثيم المسقمة، إذ يمكن لهذه الجراثيم حتى تنتقل إلى الأشخاص السليمين بشكل مباشر بوساطة التماس أوالطريق الجنسي أوعن طريق الرذاذ، أوبشكل غير مباشر بوساطة الأدوات والأمور والأطعمة والأشربة الملوثة، كما يمكن بعض الحشرات حتى تنقل بعض أنواع الجراثيم من إنسان لآخر.

مداواة الأمراض الجرثومية

تستخدم لمعالجة الأمراض الجرثومية مواد مختلفة الهجريب تدعى الصادات antibiotics، وهي تؤدي لقتل الجراثيم أووقف تكاثرها داخل الجسم بآليات مختلفة دون حتى تسبب أذية لجسم المريض إذا أعطيت بالجرعات المناسبة، وذلك باستهدافها بنىً تشريحية ووظيفية خاصة بالجرثوم وغير موجودة في خلايا الجسم. وقد أسهم استخدام الصادات واكتشاف أعداد كبيرة منها بشكل مستمر على الحد من الأمراض الجرثومية وتخفيف أخطارها في الخمسين سنة الأخيرة، إلا حتى بعض الجراثيم تبدي مقاومة طبيعية أومكتسبة للعديد منها، وذلك بآليات مختلفة كإفراز إنزيمات تخربها مثل إنزيم البينيسيليناز penicillinase الذي يخرب البنسيلين، أوتغير بنيتها، وقد أدى الاستخدام الواسع وغير الرشيد للصادات في السنوات الأخيرة إلى زيادة إشارة في عدد الأنواع والذراري الجرثومية المقاومة لعدد من الصادات مما يسبب معضلة طبية حقيقية خاصة في المستشفيات.

انظر أيضا

• تصنيف الجراثيم
• فهم الجراثيم
• Extremophiles
• Transgenic bacteria
• Psychrotrophic bacteria
• Microorganism
• International Code of Nomenclature of Bacteria

الهوامش

α.   The word bacteria derives from the Greek βακτήριον, baktērion, meaning "small staff".

المصادر

قراءات اضافية

• Alcamo IE (2001). Fundamentals of microbiology. Boston: Jones and Bartlett. ISBN .
• Atlas RM (1995). Principles of microbiology. St. Louis: Mosby. ISBN .
• Martinko JM, Madigan MT (2005). Brock Biology of Microorganisms (11th ed. ed.). Englewood Cliffs, N.J: Prentice Hall. ISBN .CS1 maint: extra text (link)
• Holt JC, Bergey DH (1994). Bergey's manual of determinative bacteriology (9th ed. ed.). Baltimore: Williams & Wilkins. ISBN .CS1 maint: extra text (link)
• Hugenholtz P, Goebel BM, Pace NR (1998). "Impact of culture-independent studies on the emerging phylogenetic view of bacterial diversity". J Bacteriol. 180 (18): 4765–74. PMID 9733676.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
• Funke BR, Tortora GJ, Case CL (2004). Microbiology: an introduction (8th ed ed.). San Francisco: Benjamin Cummings. ISBN .CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: extra text (link)
• Shively, Jessup M. (2006). Complex Intracellular Structures in Prokaryotes (Microbiology Monographs). Berlin: Springer. ISBN .
• Witzany G, (2008). "Bio-Communication of Bacteria and their Evolutionary Roots in Natural Genome Editing Competences of Viruses". Open Evol J. 2: 44–54. doi:10.2174/1874404400802010044.CS1 maint: extra punctuation (link)

• مسقط عن البكتيريا والجهاز الدفاعي في جسم الإنسان

• Bacteria which affect crops and other plants
• Bacterial Nomenclature Up-To-Date from DSMZ
• Genera of the domain Bacteria - list of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature
• The largest bacteria
• Tree of Life: Eubacteria
• Videos of bacteria swimming and tumbling, use of optical tweezers and other videos.
• Planet of the Bacteria by Stephen Jay Gould
• On-line text book on bacteriology
• Animated guide to bacterial cell structure.
• Bacteria Make Major Evolutionary Shift in the Lab
• Cell-Cell Communication in Bacteria on-line lecture by Bonnie Bassler
• Online collaboration for bacterial taxonomy.

ru-sib:Бахтеря