الفصل الأول: البكتيريا
- تصنيف المجموعات الرئيسة للبكتيريا.
- التعرف إلى أشكال البكتيريا.
- الربط بين التراكيب البكتيرية المختلفة ووظائفها.
- المقارنة بين أنواع البكتيريا من حيث طرق التغذية والتنفس والتكاثر.
- توضيح أثر بعض العوامل البيئية على نمو البكتيريا وتكاثرها.
- التعرُّف على المضادات الحيوية، وأثرها على البكتيريا.
- بيان بعض استخدامات البكتيريا في مجال التقانة الحيوية.
- تصميم مجسم ثلاثي الأبعاد لخلية بكتيرية.
1.1 لمحة تاريخية
- لم تكن البكتيريا معروفة قبل اكتشاف العدسات،
- وأول من اكتشف وجودها عام 1674م الباحث الهولندي لوفنهوك، مخترع أول مجهر بسيط، عندما قام بفحص قطرة ماء تحت المجهر، فشاهد مجموعة كبيرة من الكائنات الدقيقة، حيث قام برسم بعض الأشكال التي شاهدها.
مملكة البكتيريا القديمة
- البكتيريا المنتجة للميثان (Methanogen): وتعيش في ظروف لاهوائية، مثل قاع المستنقعات، والمياه العادمة، وفي أمعاء الإنسان والحيوان كالأبقار. ولها القدرة على إنتاج غاز الميثان.
- البكتيريا المحبة للملوحة العالية (Extreme Halophiles): تعيش في بيئات ذات تركيز ملحي مرتفع جداً مثل البحر الميت في فلسطين والبحيرات المالحة الكبرى غرب الولايات المتحدة الأمريكية، أنظر الشكل (3).
- البكتيريا المحبة للحموضة والحرارة (Thermoacidophiles): تعيش في درجات حرارة عالية قد تصل إلى 110°C، ودرجة حموضة أقل من (2).
مملكة البكتيريا
- شعبة المتقلبات (Proteobacteria): وهي أكبر شعب البكتيريا، وتشمل أنواعاً مختلفة من البكتيريا، مثل البكتيريا ذاتية التغذية الكيميائية، والبكتيريا المثبتة للنيتروجين وقد تكون رمية، أو متطفلة مثل بكتيريا السالمونيلا التي تصيب أمعاء الإنسان. أنظر الشكل (4).
- شعبة البكتيريا الخضراء المزرقة (Cyanobacteria): ذاتية التغذية، حيث تقوم بعملية البناء الضوئي بهدف إنتاج مواد كربوهيدراتية وإطلاق الأكسجين؛ وذلك لاحتوائها على صبغة كلوروفيل (a) وصبغة فيكوسيانين (Phycocyanin) الزرقاء، وتتواجد على شكل مستعمرات في البيئات المائية العذبة والمالحة، والقليل منها يعيش في الينابيع الساخنة والمناطق المتجمدة، ومن أمثلتها النوستوك (Nostoc) أنظر الشكل (5).
- شعبة البكتيريا النباتية (Prochlorobacteria): (Prochlorophyta) تحتوي أغشيتها الخلوية على طيات داخلية تشبه الثايلاكودات المتواجدة في البلاستيدات الخضراء، تحتوي بداخلها على صبغات الكلوروفيل (a و b)، التي تمكنها من القيام بعملية البناء الضوئي، لذلك تعد مصدراً مهماً للأكسجين في الطبيعة. أنظر الشكل (6).
1.4 أشكال البكتيريا
- أقوم بمشاهدة الشرائح المجهرية باستخدام العدسة الشيئية الصغرى والتدرج حتى الكبرى (الزيتية).
- ثنائية التجمع (Diplococci): تتجمع على شكل أزواج بعد كل انقسام، مثل البكتيريا المسببة لمرض التهاب السحايا (Neisseria meningitides).
- رباعية وثمانية التجمع (Tetrads): تنقسم بمستويين؛ ما يؤدي إلى بقائها متصلة مكونة شكلاً رباعياً، مثل البكتيريا الكروية الدقيقة (Micrococcus)، أو بثلاثة مستويات مكونة شكلاً ثمانياً، مثل بكتيريا السارسينا (Sarcina).
- السبحية (Streptococcus): تنقسم بمستوى واحد، وتبقى متصلة على شكل سلسلة، مثل البكتيريا المسببة لالتهاب الحلق (Streptococcus pyogenes).
- العنقودية (Staphylococcus): تنقسم بمستويات مختلفة، وينتج عن ذلك تجمعات غير منتظمة تشبه عنقود العنب، مثل العنقودية الذهبية (Staphylococcus aureus)، المسببة للتسمم الغذائي والتهاب الجلد.
الجدار الخلوي
- الجدار الخلوي: جدار صلب يوجد في معظم أنواع البكتيريا، ويتكون في البكتيريا الحقيقية من مادة الببتيدوغلايكان (سلاسل ببتيدية قصيرة وكربوهيدرات)
- موجبة غرام Gram Positive: يتكون جدارها الخلوي من طبقة سميكة من الببتيدوغلايكان يحيط بالغشاء الخلوي، ويكتسب اللون البنفسجي عند الصبغ.
- سالبة غرام Gram Negative: يتكون جدارها من طبقة رقيقة من الببتيدوغلايكان تنحصر بين الغشاء الخلوي والغشاء الخارجي الذي يحتوي على كميات كبيرة من الليبيدات السكرية Lipopolysaccharide ويكتسب اللون الزهري عند الصبغ.
المحفظة
- المحفظة: تحيط بالجدار الخلوي، وهي عبارة عن طبقة لزجة، تتكون من كربوهيدرات متعددة التسكر أو البروتين.
البلازميد
- البلازميد: جزيء DNA حلقي، منفصل عن الكروموسوم البكتيري، يحمل جينات إضافية غير أساسية (حوالي 30 جين)، تساعد البكتيريا على امتلاك خصائص اختيارية جديدة مثل زيادة قدرتها على مقاومة المضادات الحيوية.
الأبواغ الداخلية
- ويبدأ تكوين الأبواغ بتضاعف ثم انقسام الكروموسوم البكتيري إلى كروموسومين،
- يبقى أحدهما في الخلية بينما يُحاط الكروموسوم الثاني وجزء من…