البكتيريا

البكتيريا كائنات حية دقيقة يتراوح قطرها ما بين 0.5 - 5 ميكرومتر، تعيش في جميع البيئات، ولها تأثير كبير على ما يعيش حولها من إنسان وحيوان ونبات، فأين توجد البكتيريا؟ وما تركيبها؟ وكيف تتغذى؟ هذه الأسئلة وغيرها سأتمكن من الإجابة عليها بعد دراسة هذا الفصل، وسأكون قادراً على: 1 تصنيف المجموعات الرئيسة للبكتيريا. 2 التعرف إلى أشكال البكتيريا. 3 الربط بين التراكيب البكتيرية المختلفة ووظائفها. 4 المقارنة بين أنواع البكتيريا من حيث طرق التغذية والتنفس والتكاثر. 5 توضيح أثر بعض العوامل البيئية على نمو البكتيريا وتكاثرها. 6 التعرّف على المضادات الحيوية، وأثرها على البكتيريا. 7 بيان بعض استخدامات البكتيريا في مجال التقانة الحيوية. 8 تصميم مجسم ثلاثي الأبعاد لخلية بكتيرية.

• تشكل البكتيريا مجموعة من الكائنات وحيدة الخلية بدائية النوى، التي تعامل معها الإنسان قديماً دون أن يدرك وجودها، من خلال عمليات التخمر وإنتاج مشتقات الألبان. 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. أنظر إلى شكل (1)، هل ألاحظ أوجه شبه بين رسومات لوفنهوك، وأشكال البكتيريا التي يمكن مشاهدتها بالمجهر المركب؟

تُعد البكتيريا من أكثر الكائنات عدداً على سطح الأرض، فأين يمكن أن تتواجد الأعداد الهائلة من هذه الكائنات؟

1 أفتح طبق بتري الأول، وأتركه في الهواء لمدة 20 دقيقة، ثم أقوم بإغلاقه باستخدام اللاصق الورقي. 2 أفتح طبق بتري الثاني، وأمسح بطرف أحد أصابع يدي على سطح الآغار، ثم أغلق الطبق بالشريط اللاصق. 3 باستخدام أعواد تنظيف الأذن المعقمة أقوم بمسح الطاولة، ومقبض الباب، وأرضية المختبر، ومن ثم أمسحها على سطح الآغار في أطباق بتري مختلفة. 4 أضع أطباق بتري في الحاضنة على درجة حرارة ⁦37°C⁩ لمدة يوم أو يومين. 5 أسجل ملاحظاتي.

• ماذا أستنتج؟ - ما البيئات التي يمكن أن تتواجد فيها البكتيريا؟

سؤال: كيف أستدل على وجود البكتيريا في وسط غذائي سائل؟

تُصنف بدائية النوى استناداً إلى تركيبها، ووظائفها، وتفاعلها مع أنواع معينة من الأصباغ، ضمن مملكتين مختلفتين هما البكتيريا القديمة والبكتيريا.

تختلف عن البكتيريا في تركيب جدرها التي تخلو من مادة الببتيدوغلايكان، وتنمو في بيئات شديدة القسوة كالمستنقعات، والبحيرات المالحة، والينابيع الحارة، أنظر الشكل (2). ومن الأمثلة على البكتيريا القديمة ما يأتي: 1 البكتيريا المنتجة للميثان ⁦Methanogen⁩: وتعيش في ظروف لاهوائية، مثل قاع المستنقعات، والمياه العادمة، وفي أمعاء الإنسان والحيوان كالأبقار. ولها القدرة على إنتاج غاز الميثان. 2 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). 3 البكتيريا المحبة للحموضة والحرارة ⁦Thermoacidophiles⁩: تعيش في درجات حرارة عالية قد تصل إلى ⁦110°C⁩، ودرجة حموضة أقل من (2).

تشمل معظم أنواع البكتيريا التي تعيش على سطح الأرض، وهي ذات أشكال وأحجام مختلفة، وتمارس أنماطاً معيشية مختلفة تمكنها من العيش والحصول على الغذاء، فمنها ما يعيش حراً في التربة، أو متطفلاً على كائنات حية أخرى مسبباً لها الأمراض، وبعضها رِمية تحلل الأجسام الميتة، وبعضها ذاتية التغذية الضوئية أو الكيميائية.

1 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).

2 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).

3 شعبة البكتيريا النباتية ⁦Prochlorobacteria⁩: ⁦(Prochlorophyta)⁩ تحتوي أغشيتها الخلوية على طيات داخلية تشبه الثايلاكويدات 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).

تتباين أشكال البكتيريا باختلاف أنواعها، وطرق معيشتها، والبيئة التي تنشط فيها.

تختلف في أشكالها وحجومها، فقد توجد مفردة، أو ثنائية التجمع، أو على شكل سلسلة كما في الجمرة الخبيثة، أو واوية الشكل مثل الكوليرا. أنظر الشكل (9).

ج- البكتيريا اللولبية ⁦Spirillum⁩ بكتيريا عصوية ملتوية بشكل لولبي، وهي من أطول أنواع البكتيريا، ومن أمثلتها بكتيريا ⁦Treponema pallidum⁩ المسببة لمرض الزهري ⁦Syphilis⁩، أنظر الشكل (10).

قضية للبحث: معظم أنواع البكتيريا ثابتة الشكل، ولكن بعض الأنواع مثل الميكوبلازما المسببة للالتهاب الرئوي الحاد تستطيع أن تغير شكلها. ما السبب في ذلك؟

تتكون البكتيريا من جدار خلوي، وغشاء خلوي، وسيتوبلازم، ومنطقة نووية وأحياناً تحتوي بعض أنواع البكتيريا على تراكيب إضافية للتكيف مع الأنماط الحياتية الخاصة بها. أنظر الشكل (11).

جـدار صلـب يوجـد فـي معظـم أنـواع البكتيريـا، ويتكـون فـي البكتيريـا الحقيقيـة مـن مـادة الببتيدوغلايـكان (سلاسـل ببتيديـة قصيـرة وكربوهيـدرات)، يتحكـم فـي مـرور المـواد الغذائيـة إلـى الخليـة، ويحمـي الخليـة مـن المـواد الكيميائيـة والعوامـل البيئيـة القاسـية، كمـا يعطـي الخليـة شـكلها الخارجـي.

وقــد طــور الطبيــب الدانماركــي هانــس غــرام عــام 1884م طريقــة لصبــغ البكتيريــا ســميت باســمه ⁦Gram stain⁩ وصنفــت البكتيريــا اعتمــاداً علــى اكتســابها للصبغــة وتركيــب جدارهــا الخلــوي إلــى نوعيــن همــا:

1. موجبـة غـرام ⁦Gram Positive⁩: يتكـون جدارهـا الخلـوي مـن طبقـة سـميكة مـن الببتيدوغلايـكان يحيـط بالغشـاء الخلـوي، ويكتسـب اللـون البنفسـجي عنـد الصبـغ.
2. سـالبة غـرام ⁦Gram Negative⁩: يتكـون جدارهـا مـن طبقـة رقيقـة مـن الببتيدوغلايـكان تنحصـر بيـن الغشـاء الخلـوي والغشـاء الخارجـي الـذي يحتـوي علـى كميـات كبيـرة مـن الليبيـدات السـكرية ⁦Lipopolysaccharide⁩ ويكتسـب اللـون الزهـري عنـد الصبـغ.

مصــدر بكتيريــا ســالبة غــرام (مــاء راكــد)، وأخــرى موجبــة غــرام (لبــن رائــب)، شــرائح، مجهــر مركــب، ملاقــط خشــبية، موقــد بنســن، صبغــة البنفســج البلــوري، صبغــة الصفرانيــن، محلــول اليــود، وكحــول.

1. أضع قطرة من مصدر البكتيريا وأفردها على شريحة زجاجية، ثم أتركها لتجف في الهواء.
2. أمسك الشريحة باستخدام الملقط وأمررها فوق لهب بنسن لتثبيت العينة على الشريحة.
3. أضيـف صبغـة البنفسـج البلـوري علـى شـريحة البكتيريـا حتـى تغمرهـا، وذلـك لمـدة دقيقـة واحـدة (جميـع الخلايـا تصبـح بنفسـجية اللـون).
4. أضيــف محلــول اليــود لمــدة دقيقـة واحـدة (جميـع الخلايـا تبقـى بنفســجية اللــون).
5. أزيــل لــون الخلايــا باســتخدام الكحــول لمــدة (20) ثانيــة، مــا الهــدف مــن ذلــك؟
6. أضيـف صبغـة الصفرانين على الشـريحة حتـى تُغمـر لمـدة دقيقـة واحدة.
7. أســجل ملاحظاتــي بعــد مشــاهدة البكتيريـا علـى الشـريحة.
8. أفسر نتائج ملاحظاتي تبعاً لما درسته عن تركيب الجدار الخلوي.
9. يقـوم المعلـم بالتخلـص مـن مـزارع البكتيريـا بوضعهـا فـي أكيـاس خاصـة بالتعقيـم ⁦(Biohazard Bags)⁩ ومـن ثـم وضعهـا فـي جهـاز الضغـط الحـراري ⁦(Autoclave)⁩.

1. تحيـط بالجـدار الخلـوي، وهـي عبـارة عـن طبقـة لزجـة، تتكـون مـن كربوهيـدرات متعـددة التسـكر أو البروتيـن.
2. ولهـا أدوار عـدة منهـا حمايـة البكتيريـا مـن عمليـة البلعمـة التـي تقـوم بهـا خلايـا الـدم البيضـاء، ومسـاعدتها علـى الالتصـاق بخلايـا العائـل.

سؤال: ماذا أتوقع أن يحدث لو ُدمّر جزء من المحفظة؟

غشــاء رقيــق اختيــاري النفاذيــة ســمكه (5 - 10) نانومتــر، يحيــط بالســيتوبلازم، ويتكــون مــن طبقتيــن مــن اللبيـدات المفسـفرة، ويمتـد مـن الغشـاء الخلـوي للبكتيريـا انغمـادات إصبعيـة تسـمى ميسوسـومات ⁦Mesosomes⁩ تحتـوي علـى جميـع الأنزيمـات الخاصـة بعمليـة التنفـس.

سـائل لـزج محـاط بالغشـاء الخلـوي للبكتيريـا، يحتـوي بداخلـه علـى مكونـات مختلفـة مثـل الرايبوسـومات التـي تسـتخدمها البكتيريـا لصنـع البروتيـن، والأنزيمـات الضروريـة لعمليـات الأيـض.

منطقة كثيفة ذات شكل غير منتظم، وغير محاطة بغلاف نووي، وتحوي كروموسوماً واحداً يتكون من ⁦DNA⁩ حلقي يرتبط مع بروتين البروتامين الذي يساعد على التفافه في المنطقة النووية.

1. زوائـد بروتينيـة رفيعـة مكونـة مـن بروتيـن فلاجليـن ⁦Flagellin⁩، تمتــد مــن الغشــاء الخلــوي عبــر الجــدار الخلــوي إلــى الخــارج، وتقـوم الأسـواط بحركـة دورانيـة، ممـا ينتـج عنـه حركـة البكتيريـا فـي الوسـط الـذي تعيـش فيـه.
2. أمـا البكتيريـا التـي تفتقـر للأسـواط فتمتلك وسـائل أخـرى للحركـة، فمثـلاً تفـرز بعـض أنواعهـا طبقـة مـن مـادة غرويـة تسـاعدها علـى الانـزلاق، وأخـرى تتحـرك حركـة لولبيـة تشـبه الزحـف، ويسـاعدها علـى ذلـك جدرانهـا الخلويـة المرنـة، بعضهـا الآخـر لا يتحـرك علـى الاطلاق. أنظـر إلـى الشـكل (12).

1. خيــوط بروتينيــة رفيعــة، توجــد علــى أســطح بعــض الخلايــا البكتيريـة (خاصـة سـالبة غـرام)، تسـاعد علـى الالتصـاق بأنسـجة العائـل، ويوجـد نـوع خـاص مـن الزوائد يسـمى الشـعيرات الجنسـية ⁦Sex Pili⁩، وتختلـف عـن الزوائـد العاديـة فـي كونهـا أكبـر حجمـاً. وتســتعمل لنقــل جــزء المــادة الوراثيــة بيــن الخلايــا أثنــاء عمليــة الاقتـران.
2. مـا يـؤدي إلـى تنـوع البكتيريـا، أنظـر الشـكل (13).

جـزيء ⁦DNA⁩ حلقـي، منفصـل عـن الكروموسـوم البكتيـري، يحمـل جينـات إضافيـة غيـر أساسـية (حوالـي 30 جيـن)، تسـاعد البكتيريـا علـى امتـلاك خصائـص اختياريـة جديـدة مثـل زيـادة قدرتهـا علـى مقاومـة المضـادات الحيويـة.

قضية للبحث: أبحث عن الأسباب التي جعلت البلازميدات تُستخدم أداة أساسية في علم البيولوجيا الجزيئية وهندسة الجينات.

1. تراكيـب داخليـة صغيـرة، تكونهـا بعـض أنـواع البكتيريـا مثل البكتيريا العصوية ⁦Bacillus anthracis⁩ المسـببة لمرض الجمـرة الخبيثـة ⁦Anthrax⁩، وذلـك فـي الظـروف غيـر الملائمـة مثـل نقـص الغـذاء، وحـالات الجفـاف الشـديد.
2. ويبـدأ تكويـن الأبـواغ بتضاعـف ثـم انقسـام الكروموسـوم البكتيـري إلـى كروموسـومين، يبقـى أحدهمـا فـي الخليـة بينمـا يُحـاط الكروموسـوم الثانـي وجـزء مـن السـيتوبلازم بجـدار صلـب سـميك يتكـون مـن كميـات كبيـرة مـن ِحمـض ُعضـوي قـوي ⁦Dipicolinic Acid⁩ وكميـة مـن أمـلاح الكالسـيوم، وعنـد توفـر الظـروف المناسـبة تنمـو الأبـواغ ويُنتـج كل بـوغ خليـة بكتيريـة واحـدة، أنظـر الشـكل (14).

سؤال: لماذا لا ُيعد تكوين الأبواغ نوعاً من التكاثر؟

تنتقل المادة الوراثية بين خلايا البكتيريا بثلاث طرق رئيسة تؤدي إلى التنوع الوراثي:

1. الاقتران ⁦Conjugation⁩: عمليـة انتقـال للحمـض النـووي ⁦DNA⁩ مـن خليـة معطيـة ⁦Donor Cell⁩ إلـى خليـة مسـتقبلة ⁦Recipient Cell⁩، عـن طريـق الاتصـال المباشـر، أو عبـر الشـعيرات الجنسـية ⁦Sex Pili⁩، وهـذا يسـاعد فـي كلتـا الحالتيـن علـى التنـوع البكتيـري، واكتسـاب صفـات جديـدة، مثـل قـدرة البكتيريـا علـى مقاومـة المضـادات الحيويـة. أنظـر الشـكل (15).

2. التحـول ⁦Transformation⁩: عمليـة انتقـال ⁦DNA⁩ مـن خلايـا بكتيريـة ميتـة إلـى خليـة بكتيريـة حيـة عبـر الغشـاء الخلـوي.

سؤال: كيف يحدث التحول بالرغم من وجود تراكيب لحماية البكتيريا؟

3. الانقـال الفيروسـي ⁦Transduction⁩: يتـم انتقـال جـزء مـن المـادة الوراثيـة مـن خليـة بكتيريـة إلـى خليـة بكتيريـة أخـرى مـن خـلال الفيروسـات مهاجمـة البكتيريـا ⁦Bacteriophages⁩.

إذا مـا توفـرت الظـروف المناسـبة لنمـو البكتيريـا، ٕفانهـا تنمـو إلـى مـا يقـارب ضعـف حجمهـا، وتنقسـم الخلايـا البكتيريـة بالانشـطار الثنائـي ⁦Binary Fission⁩، حيـث تنقسـم كل خليـة إلـى خليتيـن فـي فتـرة زمنيـة مقدارهـا (20-30 دقيقـة) كمـا فـي بكتيريـا القولـون العصويـة ⁦Escherichia coli⁩، أنظـر الشـكل (16).

يمر نمو المزرعة البكتيرية بأربع مراحل، يُطلق عليها أطوار النمو، أنظر الشكل (17):

1. الطـور التحضيـري ⁦Lag Phase⁩: تبـدأ البكتيريـا بالتكيـف مـع ظـروف الوسـط، وتبـدأ بتكويـن التراكيـب اللازمـة للانقسـام مـن ⁦DNA⁩ وبروتينـات وأنزيمـات، وقـد يبـدأ الانقسـام بشـكل بطـيء.
2. طـور النمـو اللوغاريتمـي ⁦Log Phase⁩: وهـو أنشـط أطـوار الانقسـام وفيـه تتكاثـر البكتيريـا بشـكل تصاعـدي عـن طريـق الانشـطار الثنائـي.

3. طـور الثبـات ⁦Stationary Phase⁩: يـؤدي اسـتهلاك المـواد الغذائيـة، وتراكـم نواتـج عمليـات الأيـض السـامة إلـى انخفـاض عـدد البكتيريـا الناتجـة ليتسـاوى مـع عـدد البكتيريـا الميتـة.
4. طـور المـوت ⁦Death Phase⁩: يسـتمر نقـص الغـذاء وتراكـم الفضـلات السـامة فيصبـح عـدد البكتيريـا التـي تمـوت أكبـر بكثيـر مـن التـي تنتـج عـن الانقسـام.

سؤال: على ماذا يعتمد شكل المنحنى في الشكل (17)؟

تتأثر أنشطة البكتيريا بشكل كبير بكثير من العوامل في الوسط المحيط، ومنها:

أ- بكتيريـا ذاتيـة التغذيـة ⁦Autotrophs⁩: تقـوم بصنـع غذائهـا مـن عناصـر ومركبـات غيـر عضويـة، مثـل ثانـي أكسـيد الكربون، أو النيتروجين، أو الكبريت، وتشـمل: -1 بكتيريـا ذاتيـة التغذيـة الضوئيـة ⁦Phototrophic Autotroph⁩: تسـتخدم الطاقـة الضوئيـة للقيـام بعمليـة البنـاء الضوئـي، مثـل البكتيريـا الخضـراء المزرقـة. أبحـث عـن أمثلـة أخـرى. -2 بكتيريــا ذاتيــة التغذيــة الكيميائيــة ⁦Chemotrophic Autotroph⁩: تسـتخدم الطاقـة الكيميائيـة الناتجـة مـن أكسـدة وتحليـل عناصـر ومركبـات غيـر عضويـة مثـل الأمونيـا لتثبيـت ثانـي أكسـيد الكربـون وصنـع الغـذاء، كمـا فـي بكتيريـا النيتروزومونـاس ⁦Nitrosomonas⁩، أذكـر أمثلـة أخـرى. ب- بكتيريــا غيــر ذاتيــة التغذيــة ⁦Heterotrophs⁩: تقــوم هــذه البكتيريــا بتحليــل المركبــات العضويــة كالكربوهيــدرات والدهــون؛ لتحصــل علــى الغــذاء والطاقــة اللازمــة لهــا مثــل البكتيريــا المتطفلــة والرميــة.

2. درجــة الحــرارة: بالاعتمــاد علــى الشــكل (18)، يتفــاوت نمــو البكتيريــا فــي درجــات الحــرارة المختلفــة، فنلاحـظ أن الزيـادة فـي درجـة الحـرارة تـؤدي إلـى زيـادة معـدل النمـو البكتيـري، حتـى تصـل لدرجـة الحـرارة المثلــى، وبعــد ذلــك ينخفــض معــدل النمــو البكتيــري.

   أدرس الشكل (18) ثم أجيب عن الأسئلة الآتية:

1. لماذا تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى حد معين إلى زيادة معدل نمو البكتيريا؟
2. أوضح المقصود بدرجة الحرارة المثلى. هل يمكن تحديد قيمتها على المنحنى؟
3. لماذا ينخفض معدل نمو البكتيريا بعد الوصول لدرجة الحرارة المثلى؟

3. الأكسـجين: تتفـاوت حاجـة البكتيريـا للأكسـجين الـذي تأخـذه عـن طريـق الانتشـار، ويمكـن تقسـيم البكتيريـا بحسـب حاجتهـا للأكسـجين إلـى ثلاثـة أنـواع:

1. بكتيريـا هوائيـة ٕاجباريـة ⁦Obligate Aerobes⁩: تحتـاج الأكسـجين فـي عمليـة التنفـس مثـل: البكتيريـا المسـببة لمرض السـل ⁦Mycobacterium tuberculosis⁩.
2. بكتيريـا لاهوائيـة ٕاجباريـة ⁦Obligate Anaerobes⁩: لا تعيـش إلا فـي غيـاب الأكسـجين، حيـث تقـوم بعمليـة التنفـس اللاهوائـي، كمـا فـي البكتيريا المسـببة للكـزاز ⁦Clostridium tetani⁩.
3. بكتيريـا هوائيـة اختياريـة ⁦Facultative Aerobes⁩: تنمـو بوجـود الأكسـجين أو عدمـه، ولكنهـا تفضـل العيـش فـي وسـط بـه أكسـجين، أي أنهـا تقـوم بعمليـة التنفـس الهوائـي واللاهوائـي، كمـا في بكتيريـا القولون ⁦Escherichia coli⁩.

سـؤال: لديـك عينـة بكتيريـة فـي وسـط غذائـي سـائل كيـف تسـتطيع أن تحـدد نـوع البكتيريـا الموجـودة فـي العينـة بحسـب حاجتهـا للأكسـجين؟

4. الرقــم الهيدروجينــي ⁦pH⁩: يؤثــر الرقــم الهيدروجينــي علــى معــدل النمــو البكتيــري، مــن خــلال تأثيــره المباشــر علــى الأنزيمــات التـي تدخـل فـي العمليـات الحيويـة، ومعظـم أنـواع البكتيريـا تعيـش فـي الأوسـاط المتعادلـة، والقليـل منهـا يعيـش فـي الأوسـاط الحمضيـة أو القاعديــة. أنظــر الشــكل (19).

يمكـن الوقايـة مـن التلـوث البكتيـري عـن طريـق ضبـط أو قتـل البكتيريـا فـي أوسـاط نموهـا، وذلـك باسـتخدام إحـدى الطـرق الآتيـة:

1. التسـخين: يـؤدي ارتفـاع درجـات الحـرارة (إلـى مـا بعـد الدرجـة المثلـى لنمـو البكتيريـا وتكاثرهـا) إلـى وقـف نمـو البكتيريـا، وقتلهـا، ومـن خـلال عمليـة البسـترة يُمكـن قتـل الخلايـا الخضريـة علـى درجـة حـرارة ⁦70°C⁩ لمـدة 15 ثانيـة، ومـن الطـرق الأخـرى المسـتخدمة فـي التعقيـم: رفـع درجـة الحـرارة إلـى درجـة الغليـان، واسـتعمال الأفـران، وأجهـزة الضغـط الحراريـة ⁦Autoclave⁩.
2. الترشـيح: يتـم تنقيـة السـوائل مـن البكتيريـا باسـتخدام مرشـحات قطرهـا أقـل مـن حجـم البكتيريـا، وبالتالـي فصـل البكتيريـا مـن السـوائل.
3. الأشــعة فــوق البنفســجية: تُســتعمل للتعقيــم وقتــل الجراثيــم فــي غــرف العمليــات الجراحيــة، ومختبــرات الأبحــاث.
4. المــواد الكيميائيــة: مثـل الكحـول واليـود الـذي يُسـتخدم لتطهيـر الجـروح، ويُسـتخدم الكلـور فـي معالجـة الميـاه لقتـل البكتيريـا.
5. التجميـد والتبريـد: تسـتعمل لحفـظ المـواد الغذائيـة، فالبـراد الـذي يعمـل علـى درجـة ⁦4°C⁩ يثبـط نمـو معظـم أنـواع البكتيريـا.

1. تـم اكتشـاف المضـادات الحيويـة مـن قبـل العالـم ٕ الانجليـزي فلمنـج عـام 1928م أثنـاء تجاربـه علـى البكتيريـا العنقوديــة، وفــي عــام 1940م تمكــن العالمــان فلــوري وتشــين ⁦Chain⁩ & ⁦Flory⁩ مــن فصــل البنســلين فــي صــورة بلـورات بيضـاء نقيـة.
2. وكان لاكتشـاف المضـادات الحيويـة دور فـي عـلاج كثيـر مـن الأمـراض التـي تسـببها البكتيريا.

1. وتُعـرَّف المضـادات الحيويـة علـى ٔانهـا مـواد عضويـة تنتجهـا كائنـات دقيقـة مثـل البكتيريـا والفطريـات تكـون قـادرة علـى قتـل ٔاو تثبيـط نمـو الكائنـات الدقيقـة الأخـرى.
2. تؤثـر المضـادات الحيويـة علـى البكتيريـا بطــرق مختلفــة، فمثــلاً الستربتوميســين ⁦Streptomycin⁩ يوقــف بنــاء البروتيــن فــي الرايبوســومات، و البنســلين ⁦Penicillin⁩ يوقـف بنـاء الجـدار الخلـوي أثنـاء انقسـام الخليـة البكتيريـة؛ مـا يـؤدي إلـى خـروج مكوناتهـا، وبالتالـي موتهـا، والريفامبيـن ⁦Rifampin⁩ الـذي يوقـف بنـاء الحمـض النـووي ⁦RNA⁩.

1. وعلـى الرغـم مـن الفوائـد الكثيـره للمضـادات الحيويـة فـي عـلاج كثيـر مـن الأمـراض؛ إلا أن هنـاك محاذيـر مـن اسـتخداماتها، فقـد تـؤدي إلـى آثـار جانبيـة، مثـل الحساسـية التـي يسـببها البنسـلين، أو قتـل البكتيريـا النافعـة التـي تعيـش فـي الجسـم، وقـد تؤثـر علـى بعـض أعضـاء الجسـم مثـل الكلـى.
2. ومـن المخاطـر الكبيـرة للاسـتعمال الخاطـئ للمضـادات الحيويـة نشـوء سـلالات مـن البكتيريـا مقاومـة للمضـادات الحيويـة يصعـب علاجهـا.

قضية للبحث: تتجه العلاجات الحديثة لاستخدام الخلاصات العشبية في العلاج بديلاً عن المضادات الحيوية، أكتب تقريراً عن بعض النباتات الطبية الموجودة في فلسطين، التي تستخدم في علاج الأمراض البكتيرية.

مـزارع بكتيريـة حديثـة العمـر، مضـادات حيويـة مختلفـة (⁦Chloramphenicol⁩, ⁦Streptomycin⁩)، حاضنـة، لهـب بنسـن، إبـر معقمـة، ومسـطرة.

1. يتم تقسيم الطلبة إلى مجموعات وتوزع الأدوات على كل مجموعة.
2. تأخـذ كل مجموعـة مزرعتيـن ويتـم تسـمية كل مجموعـة باسـم المضـاد الحيـوي الخـاص بهـا (مزرعـة تحمـل اسـم ⁦Chloramphenicol⁩ والثانيـة اسـم ⁦Streptomycin⁩).
3. أشعل لهب بنسن.
4. أفتح المزرعة بالقرب من اللهب لماذا؟ ثم أضع قرص المضاد الحيوي بواسطة إبرة معقمة.
5. أقفل المزرعة وأضعها في الحاضنة على درجة ⁦37°C⁩ لمدة 24 ساعة.
6. في اليوم التالي أفحص المزارع البكتيرية. ماذا ألاحظ؟
7. من خلال ملاحظاتي كيف يتم تحديد المضاد الحيوي المناسب للبكتيريا المستخدمة؟
8. يقـوم المعلـم بالتخلـص مـن مـزارع البكتيريـا بوضعهـا فـي أكيـاس خاصـة بالتعقيـم ⁦(Biohazard Bags)⁩ ومـن ثـم وضعهـا فـي جهـاز الضغـط الحـراري ⁦(Autoclave)⁩.

علـى الرغـم مـن الأضـرار الكثيـرة التـي تسـببها بعـض أنـواع البكتيريـا مـن أمـراض ٕ للانسـان والحيـوان والنبـات، وفسـاد للأغذيـة، إلا أنـه يمكـن الاسـتفادة منهـا فـي مجـالات متعـددة منهـا:

1. أ- فـي البيئـة: تسـهم مـع الفطريـات فـي تحليـل الأجسـام الميتـة مـزودة التربـة بعناصـر غذائيـة أساسـية تزيـد مـن خصوبتها.
2. كمـا أنهـا تخلـص البيئـة مـن مخلفـات المصانـع بمـا فيهـا مـن عناصـر ثقيلـة مثـل الرصـاص والزئبـق، ومعالجـة الميـاه العادمـة، ومعالجـة النفايـات ٕلانتـاج غـاز الميثـان المسـتعمل فـي إنتـاج الطاقـة.
3. كمـا تسـتخدم فـي التخلـص مـن البقـع النفطيـة المتسـربة إلـى المـاء.

ســؤال: مــا الســبب فــي تحلــل البتــرول فــي مســتودعاته الضخمــة فــي المطــارات؟

ب- فـي الزراعـة: تنتـج بعـض انـواع البكتيريـا بلـورات سـامة مرافقـة للأبــواغ تســتخدم للقضــاء علــى كثيــر مــن الحشــرات، وبعــض أنــواع البكتيريــا تقــوم بتثبيــت النيتروجيــن الجــوي فــي جــذور النباتــات البقوليــة. أنظــر الشــكل (20).

1. جـ- فـي التكنولوجيـا الحيويـة والصناعـة: للبكتيريـا خصائـص مميـزة مثـل تراكيبهـا الوراثيـة البسـيطة، واحتوائهـا علــى البلازميــد، وســهولة تنميتهــا، وســرعة تكاثرهــا.
2. حيــث مكنــت العلمــاء مــن اســتخدامها فــي المجــالات الآتيـة:

1. تستخدم بعض أنواعها في الحصول على المضادات الحيوية.
2. تســتعمل فــي تخميــر المــواد العضويــة منتجــة الكحــول الطبــي، وأنزيمــات هاضمــة تســتخدم فـي مــواد التنظيــف.
3. إنتاج اللقاحات والأمصال الطبية والهرمونات بكميات تجارية.
4. بعض أنواع البكتيريا تقوم بتخمير سكر اللاكتوز في الحليب لصنع اللبن الرائب، والزبدة.
5. تعيـش بعـض أنـواع البكتيريـا معيشـة تقايضيـة مـع كائنـات حيـة أخـرى، مثـل بكتيريـا القولـون التـي تعيـش فـي قولـون ٕ الانسـان حيـث تسـاعد فـي هضـم الطعـام، وإنتـاج الفيتامينـات، مثـل فيتاميـن ⁦K⁩ و فيتاميـن ⁦B12⁩.

الأدوات المطلوبة: ورق مقوى، وخيوط سميكة ملونة أو أسلاك ملونة، وألوان، ومقص.

1. يقســم الطلبــة إلــى مجموعــات، وتكلــف كل مجموعــة بالاســتعانة بمــا درســته عــن تراكيــب البكتيريــا بتصميــم مجســم ثلاثــي.
2. يتـم عـرض النمـاذج المختلفـة والمقارنـة بينهـا، وتوضيـح أسـباب وجـود اختلافـات بيـن النمـاذج التـي قـام الطلبـة بتصنيعهـا.

السؤال الأول: أضع دائرة حول رمز ٕ الاجابة الصحيحة:

1. أي الآتية تتميز باحتواء جدارها الخلوي على الببتيدوغلايكان؟

   أ- المنتجة للميثان ب- المحبة للملوحة العالية جـ- المتقلبات د- المحبة للحموضة والحرارة

2. ما أكبر شُعب البكتيريا؟

   أ- المتقلبات ب- الخضراء المزرقة جـ- النباتية د- المنتجة للميثان

3. ضمن أي مجموعة تصنف بكتيريا النيتروزموناس؟

   أ- ذاتية التغذية الضوئية ب- ذاتية التغذية الكيميائية جـ- متطفلة د- مترممة

4. أي من الآتية تُستخدم لقتل البكتيريا؟

   أ- أشعة الضوء المرئي ب- التسخين جـ- الزراعة في وسط غذائي د- البراد (الثلاجة)

السؤال الثاني: ما الأسس المعتمدة في تصنيف البكتيريا؟

السؤال الثالث: أقارن بين البكتيريا والبكتيريا القديمة من حيث تركيب الجدار الخلوي وظروف المعيشة.

السؤال الرابع: أعطي مثالاً لكل نوع من أنواع البكتيريا الآتية: أ- كروية ثنائية التجمع ب- كروية سبحية جـ- عصوية واوية د- لولبية

السؤال الخامس: ما أهمية كل مما يأتي في البكتيريا؟ الميسوسومات، الشعيرات الجنسية، الأسواط.

السؤال السادس: أذكر التراكيب التي تُمكن البكتيريا من الالتصاق بأنسجة العائل ومقاومة الظروف البيئية الصعبة.

1. تستطيع البكتيريا القديمة العيش في بيئات صعبة.
2. تقوم البكتيريا الخضراء المزرقة بعملية البناء الضوئي رغم عدم احتوائها على بلاستيدات.
3. استخدام البكتيريا في مجال التقانة الحيوية.
4. بالرغم من قدرة المضادات الحيوية على مقاومة البكتيريا الممرضة إلا أنه يجب تناولها من خلال استشارة طبية فقط.

السؤال الثامن: تتفاوت البكتيريا في حاجتها للأكسجين وتتنفس بطرق مختلفة، أذكر هذه الطرق مع إعطاء أمثلة.

1. أسمي الأجزاء (1، 3، 4، 5، 6)
2. صنفت البكتيريا حسب الاختلاف في تركيب الجزء رقم (2) إلى نوعين. أذكرهما، مبيناً الفرق بينهما.

السؤال العاشر: كيف تتمكن البكتيريا ذاتية التغذية الكيميائية من تثبيت ثاني أكسيد الكربون رغم عدم احتوائها على صبغة الكلوروفيل؟

السؤال الحادي عشر: ما الأسباب التي أدت إلى عدم قدرة البكتيريا على التكاثر الجنسي؟