METABOLISMO E NUTRIÇÃO BACTERIANA - PROF. ALEXANDRE FUNCK

مرحبا شباب! مرحبًا بكم في ملخص آخر لعلم الأحياء الدقيقة. اليوم ، سنتحدث عن التمثيل الغذائي والتغذية البكتيري.

تتكون الخلية البكتيرية من 70٪ ماء و 30٪ مركبات مادة جافة. مركبات المادة الجافة هذه هي البروتينات ، والدهون ، وعديدات السكاريد الدهنية ، والحمض النووي ، والحمض النووي الريبي ، والتي ستؤلف الهياكل الخلوية ، مثل: الريبوسومات والجدار والغشاء والتركيبات الأخرى التي تنتمي إلى الخلية البكتيرية. يمكن فهم التمثيل الغذائي البكتيري على أنه "جميع التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل الخلية".

لكي تقوم البكتيريا بعملية التمثيل الغذائي ، فإنها تحتاج إلى "مصدر للطاقة". اعتمادًا على مصدر الطاقة هذا ، تنقسم البكتيريا إلى مجموعتين: التغذية الضوئية والتغذية الكيميائية. البكتيريا "الضوئية" هي تلك التي تستخدم الضوء كمصدر أساسي للطاقة.

من ناحية أخرى ، تستخدم البكتيريا "التغذية الكيميائية" تفاعلات كيميائية للحصول على مصدر طاقتها. بالنظر إلى "القدرة على الحصول على طعامها" ، تنقسم البكتيريا أيضًا إلى مجموعتين: ذاتية التغذية وغيرية التغذية. البكتيريا "ذاتية التغذية" هي تلك التي تكون قادرة على إنتاج طعامها ، أي أنها تستخدم مواد غير عضوية لتركيب المواد العضوية.

من ناحية أخرى ، لا تستطيع البكتيريا "غيرية التغذية" الحصول على طعامها اعتمادًا على استهلاك المواد العضوية المشكلة مسبقًا. لفهم "التغذية البكتيرية" من الضروري فهم كلمة "مغذيات". المغذيات هي "المواد التي تستخدمها البكتيريا التي يتم استخلاصها من البيئة لبناء مكوناتها المختلفة ، وكذلك للحصول على الطاقة للقيام بعملية التمثيل الغذائي الخاصة بها".

يمكن تقسيم المغذيات إلى مجموعتين كبيرتين: المغذيات الكبيرة والمغذيات الدقيقة . "المغذيات الكبيرة" هي تلك العناصر الغذائية التي يتم استهلاكها بكميات كبيرة ، لأنها المركبات العضوية الخلوية الرئيسية ، وتستخدم للحصول على الطاقة والتمثيل الغذائي الخلوي. ومن أمثلة هذه المغذيات الكبيرة الكربون ، والهيدروجين ، والأكسجين ، والنيتروجين ، والفوسفور ، والكبريت .

"المغذيات الدقيقة" هي تلك العناصر الغذائية التي يتم استهلاكها بكميات أقل ، وبالتالي فهي ليست أقل أهمية. نظرًا لأنها تستخدم كمركبات للبروتينات ، وعوامل مساعدة من الإنزيمات ، ومكونات الهياكل وحتى كمنظم تناضح. ومن أمثلة المغذيات الدقيقة العناصر المعدنية ، مثل: الحديد والبوتاسيوم والمغنيسيوم والكوبالت والمنغنيز والكلور والكالسيوم وغيرها الكثير.

عندما نتحدث عن التغذية البكتيرية ، من المهم أن نفهم ما هي "وسائط الثقافة". وسائط الاستزراع هذه عبارة عن "ارتباطات كمية ونوعية للمواد التي توفر العناصر الغذائية اللازمة للبكتيريا لتتطور خارج بيئتها الطبيعية". عند تكوين وسط استزراع ، هناك بعض العوامل التي يجب مراعاتها ، مثل طبيعة الكائن الدقيق ، وغيرها .

تعتبر العوامل ، مثل: مصدر الكربون ، ومصدر الطاقة ، وكذلك الركائز المانحة للإلكترون ، أساسية لتكوين وسيط مناسب. يمكن تصنيف وسائط الاستنبات ، وفقًا لـ "تناسقها" ، إلى نوعين: سائل وسائط الاستزراع ووسائط الاستزراع الصلبة. وسائط الاستزراع "السائلة" هي تلك التي تتكون من "محلول مائي مغذي" والغرض منها هو تعزيز "الإثراء البكتيري" ، أي لتحفيز نمو البكتيريا.

يتكون من عديد السكاريد يسمى "أجار" وتتمثل وظيفته في السماح "بفصل البكتيريا" أو أفضل ، للسماح بفصل المستعمرات البكتيرية. يمكن أيضًا تصنيف وسائل الإعلام الثقافية وفقًا لـ "وظيفتها" ، في: وسائط الثقافة الانتقائية ووسائل الإعلام الثقافية التفاضلية. وسائط الاستزراع "الانتقائية" هي تلك التي تسمح ، عن طريق إضافة مركبات معينة ، مثل "المضادات الحيوية" ، بتطوير أنواع معينة من البكتيريا على حساب الآخرين.

على سبيل المثال ، إذا أضفنا بعض المضادات الحيوية إلى وسط الاستزراع ، فقد تسمح هذه المضادات بنمو البكتيريا موجبة الجرام ، مما يثبط نمو البكتيريا سالبة الجرام. وسائط المغذيات "التفاضلية" هي تلك التي ، بعد إضافة مواد معينة ، تعزز تمايز أنواع معينة من البكتيريا بشكل رئيسي من خلال تلوين وتشكل المستعمرات البكتيرية. الشيء المهم هو أننا قادرون على "إعادة إنتاج" الظروف التي كانت بها البكتيريا في بيئتها الطبيعية ، أي في الجسم الحي ، الآن في المختبر ، أي في المختبر.

يجب إعادة إنتاج هذه الشروط من وجهة نظر غذائية وبيئية. لذلك ، لكي تنمو البكتيريا ، يجب خلق ظروف في المختبر مساوية لتلك التي تواجهها البكتيريا في الجسم الحي. من بين "العوامل البيئية" تلك التي تؤثر على امتصاص الخلايا للمغذيات وكذلك على نمو البكتيريا.

العوامل البيئية الرئيسية التي تتدخل في عملية التمثيل الغذائي للخلايا البكتيرية هي: درجة الحرارة ، ودرجة الحموضة ، ووجود أو عدم وجود الأكسجين ، والضغط الاسموزي والضوء. وفقًا لـ "درجة الحرارة المثلى" للنمو ، يمكن تصنيف البكتيريا إلى ثلاث مجموعات: البكتيريا المحبة للبكتيريا ، والبكتيريا المحبة للحرارة ، والبكتيريا المحبة للحرارة. تنمو البكتيريا "اللاهوائية" في درجات حرارة منخفضة (بين 0 و 18 درجة مئوية).

تنمو البكتيريا "المحبة للحرارة" في درجات حرارة أعلى (بين 50 إلى 80 درجة مئوية). من بينها البكتيريا التي تنمو عادة في درجة حرارة الغرفة (بين 25 و 40 درجة مئوية). تسمى هذه البكتيريا "mesophiles" ، وتشمل هذه المجموعة معظم الأجناس البكتيرية.

يمكن أن تنمو بعض البكتيريا في درجات حرارة شديدة الانخفاض أو شديدة الارتفاع. هذه البكتيريا تسمى "المتطرفين". تفضل معظم البكتيريا قيم الأس الهيدروجيني حول "الحياد" .

هذه هي البكتيريا التي تنمو عند درجة حموضة حوالي 7. تسمى البكتيريا التي تفضل الرقم الهيدروجيني المنخفض "أليف الحمضي" (الرقم الهيدروجيني بين 0. 1 و 5.

4). كمثال على هذا النوع من البكتيريا ، يمكننا أن نذكر هيليكوباكتر بيلوري. توجد هذه البكتيريا في جدار المعدة وتزدهر عند قيم pH قريبة من 1 أو 2 وتلعب دورًا مهمًا في التهاب المعدة.

ما يسمى بالبكتيريا "القلوية" هي تلك التي تنمو في درجة حموضة تتراوح من 8. 5 إلى 11. 5 ، أي في البيئات شديدة القلوية.

مثال على هذا النوع من البكتيريا هو ضمة الكوليرا. يشير أحد أهم العوامل البيئية التي قد تشارك في امتصاص البكتيريا للعناصر الغذائية إلى "وجود أو عدم وجود الأكسجين". يمكن أن يكون الأكسجين غير متوفر أو غير ضار أو حتى قاتل للبكتيريا.

وفقًا لما إذا كانت تحتاج إلى الأكسجين أم لا ، تنقسم البكتيريا إلى خمس مجموعات: الهوائية المكتوبة ، واللاهوائية المكتوبة ، والاختيارية ، والبكتيريا الدقيقة ، والتسامح الهوائي. تحتاج البكتيريا "الهوائية الصارمة" إلى وجود الأكسجين لتتكاثر وتؤدي وظائفها الأيضية. لا تستطيع البكتيريا "اللاهوائية الصارمة" تحمل وجود الأكسجين.

على عكس البكتيريا الهوائية ، فإن هذه البكتيريا غير قادرة على القيام بعملية التمثيل الغذائي عند تعرضها لتركيز عالٍ من الأكسجين. يمكن أن تنمو البكتيريا "الاختيارية" في وجود أو عدم وجود الأكسجين. لذلك ، فإن وجود الأكسجين اختياري للبكتيريا.

البكتيريا "Microaerophilic" هي تلك التي تنمو في بيئة يكون فيها تركيز الأكسجين منخفضًا جدًا. البكتيريا "الهوائية" تتسامح مع وجود الأكسجين ، على الرغم من أنها لا تستخدم الغاز. لزراعة البكتيريا اللاهوائية الصارمة نستخدم ما يسمى ب "الجرة اللاهوائية".

يتم وضع وسائط الاستنبات التي تحتوي على البكتيريا في هذه المرطبان ، بالإضافة إلى شروط حرق الأكسجين. حاليًا ، يتم ذلك باستخدام بعض الأنظمة التي تُباع جاهزة. في الماضي ، كان يتم إزالة الأكسجين من الجرة باستخدام شمعة مضاءة.

عندما انطفأت الشمعة ، كانت هذه علامة على احتراق الأكسجين ، مما سمح بنمو هذه المجموعة البكتيرية. فيما يتعلق بالعامل البيئي "الضغط الاسموزي" عندما تريد زراعة البكتيريا ، خاصة تلك الموجودة في البحار ، من الضروري زيادة تركيز الملح. تذكر أن الظروف التي كانت بها البكتيريا في الجسم الحي يجب أن تتكاثر في المختبر.

لذلك يجب زيادة تركيز الملح. وفقًا للضغط الاسموزي ، يمكن تصنيف البكتيريا إلى ثلاث مجموعات: مقاومة للهالوتول ، محبة للملوحة ومُلحة للغاية. البكتيريا "Halotolerant" هي تلك التي ، على الرغم من أنها لا تتطلب الملح ، إلا أنها تتحمل وجودها.

تتطلب البكتيريا المهتمة بالملح تركيزات معتدلة من الملح. تتطلب البكتيريا "شديدة الملوحة" تركيزات عالية من الملح لتنمو. العامل البيئي الأخير الذي يمكن أن يتداخل مع امتصاص البكتيريا للعناصر الغذائية هو "الضوء".

بالطبع ، الضوء ضروري عند محاولة إنماء بكتيريا قادرة ، على سبيل المثال ، على "التمثيل الضوئي". تسمى هذه البكتيريا ذاتية التغذية لأنها تصنع طعامها من خلال ضوء الشمس. في عملية التمثيل الضوئي ، يكون الطعام الذي ينتجه الضوء هو الجلوكوز ، وسينتج تفككه العناصر الغذائية اللازمة لتزويد الخلية البكتيرية بالطاقة.

باختصار ، هذه هي السمات الرئيسية التي تشارك في التغذية ونمو البكتيريا. صحيح أننا نتعامل هنا فقط مع نقاط محددة للغاية. معرفة التغذية البكتيرية أكبر وأوسع من ذلك بكثير.

لذلك ، أوصي باستخدام الكتب المدرسية للتعمق في هذا الموضوع. أترك حضني هنا. أتمنى أن تفهم ما تم اقتراحه.

حتى وقت لاحق!