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. التعرُّف 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.

1. لم تكن البكتيريا معروفة قبل اكتشاف العدسات،
2. 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؟

لتحديد أماكن تواجد البكتيريا، أقوم بتنفيذ النشاط الآتي:

المواد والأدوات: أحتاج في هذا النشاط إلى أطباق بتري (عدد 5) تحتوي بيئة غذائية مناسبة مع آغار محضرة ضمن ظروف معقمة، ولاصق ورقي، وحاضنة.

خطوات العمل:

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؟

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 تُحلل الأجسام الميتة، وبعضها ذاتية التغذية الضوئية أو الكيميائية.

ويمكن تقسيم البكتيريا إلى عدة شعب أهمها:

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 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).

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

نشاط (2): التعرف على أشكال البكتيريا

وللتعرف على أشكال البكتيريا، أقوم بتنفيذ النشاط الآتي:

المواد والأدوات: مجهر مركب، وشرائح جاهزة لأنواع مختلفة من البكتيريا.

1. أقوم بمشاهدة الشرائح المجهرية باستخدام العدسة الشيئية الصغرى والتدرج حتى الكبرى (الزيتية).
2. أرسم في دفتري ما أشاهده من أشكال البكتيريا. ماذا ألاحظ؟

سألاحظ من خلال النشاط السابق ثلاثة أشكال رئيسية للبكتيريا كما يبين الشكل (7)، وهي:

• أ- الكروية (Cocci)
• ب- العصوية (Bacilli)
• ج- اللولبية (Spirilla)

أ- البكتيريا الكروية (Cocci)

أنظر الشكل (8) الذي يوضح أشكال البكتيريا الكروية، ماذا ألاحظ؟

عند انقسام البكتيريا الكروية بعدة مستويات فإنها تأخذ الأنماط الآتية:

1. ثنائية التجمع (Diplococci): تتجمع على شكل أزواج بعد كل انقسام، مثل البكتيريا المسببة لمرض التهاب السحايا (Neisseria meningitides).
2. 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).
3. السبحية (Streptococcus): تنقسم بمستوى واحد، وتبقى متصلة على شكل سلسلة، مثل البكتيريا المسببة لالتهاب الحلق (Streptococcus pyogenes).
4. العنقودية (Staphylococcus): تنقسم بمستويات مختلفة، وينتج عن ذلك تجمعات غير منتظمة تشبه عنقود العنب، مثل العنقودية الذهبية (Staphylococcus aureus)، المسببة للتسمم الغذائي والتهاب الجلد.

ب- البكتيريا العصوية (Bacillus)

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).

• يتحكم في مرور المواد الغذائية إلى الخلية،
• ويحمي الخلية من المواد الكيميائية والعوامل البيئية القاسية،
• كما يعطي الخلية شكلها الخارجي.

وقد طور الطبيب الدانماركي هانس غرام عام 1884م طريقة لصبغ البكتيريا سميت باسمه Gram stain وصنفت البكتيريا اعتماداً على اكتسابها للصبغة وتركيب جدارها الخلوي إلى نوعين هما:

1. موجبة غرام Gram Positive: يتكون جدارها الخلوي من طبقة سميكة من الببتيدوغلايكان يحيط بالغشاء الخلوي، ويكتسب اللون البنفسجي عند الصبغ.
2. 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.

لصبغ البكتيريا ومشاهدتها تحت المجهر المركب، أقوم بتنفيذ النشاط الآتي:

المواد والأدوات: مصدر بكتيريا سالبة غرام (ماء راكد)، وأخرى موجبة غرام (لبن رائب)، شرائح، مجهر مركب، ملاقط خشبية، موقد بنسن، صبغة البنفسج البلوري، صبغة الصفرانين، محلول اليود، وكحول.

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. أضيف صبغة البنفسج البلوري على شريحة البكتيريا حتى تغمرها، وذلك لمدة دقيقة واحدة (جميع الخلايا تصبح بنفسجية اللون).
4. أضيف محلول اليود لمدة دقيقة واحدة (جميع الخلايا تبقى بنفسجية اللون).
5. أزيل لون الخلايا باستخدام الكحول لمدة (20) ثانية، ما الهدف من ذلك؟
6. أضيف صبغة الصفرانين على الشريحة حتى تُغمر لمدة دقيقة واحدة.
7. أسجل ملاحظاتي بعد مشاهدة البكتيريا على الشريحة.
8. أفسر نتائج ملاحظاتي تبعاً لما درسته عن تركيب الجدار الخلوي.
9. يقوم المعلم بالتخلص من مزارع البكتيريا بوضعها في أكياس خاصة بالتعقيم (Biohazard Bags) ومن ثم وضعها في جهاز الضغط الحراري (Autoclave).

ولها أدوار عدة منها:

• حماية البكتيريا من عملية البلعمة التي تقوم بها خلايا الدم البيضاء،
• ومساعدتها على الالتصاق بخلايا العائل.

غشاء رقيق اختياري النفاذية سمكه (5 - 10) نانومتر، يحيط بالسيتوبلازم، ويتكون من طبقتين من اللبيدات المفسفرة.

ويمتد من الغشاء الخلوي للبكتيريا انغمادات إصبعية تسمى ميسوسومات Mesosomes تحتوي على جميع الأنزيمات الخاصة بعملية التنفس.

سائل لزج محاط بالغشاء الخلوي للبكتيريا، يحتوي بداخله على مكونات مختلفة مثل الرايبوسومات التي تستخدمها البكتيريا لصنع البروتين، والأنزيمات الضرورية لعمليات الأيض.

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.

زوائد بروتينية رفيعة مكونة من بروتين فلاجلين Flagellin، تمتد من الغشاء الخلوي عبر الجدار الخلوي إلى الخارج، وتقوم الأسواط بحركة دورانية، مما ينتج عنه حركة البكتيريا في الوسط الذي تعيش فيه.

أما البكتيريا التي تفتقر للأسواط فتمتلك وسائل أخرى للحركة،

أنظر إلى الشكل (12).

خيوط بروتينية رفيعة، توجد على أسطح بعض الخلايا البكتيرية (خاصة سالبة غرام)، تساعد على الالتصاق بأنسجة العائل.

• ويوجد نوع خاص من الزوائد يسمى الشعيرات الجنسية Sex Pili، وتختلف عن الزوائد العادية في كونها أكبر حجماً.
• وتستعمل لنقل جزء المادة الوراثية بين الخلايا أثناء عملية الاقتران. ما يؤدي إلى تنوع البكتيريا، أنظر الشكل (13).

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

تراكيب داخلية صغيرة، تكونها بعض أنواع البكتيريا مثل البكتيريا العصوية Bacillus anthracis المسببة لمرض الجمرة الخبيثة Anthrax، وذلك في الظروف غير الملائمة مثل نقص الغذاء، وحالات الجفاف الشديد.

1. ويبدأ تكوين الأبواغ بتضاعف ثم انقسام الكروموسوم البكتيري إلى كروموسومين،
2. يبقى أحدهما في الخلية بينما يُحاط الكروموسوم الثاني وجزء من السيتوبلازم بجدار صلب سميك يتكون من كميات كبيرة من حِمض عُضوي قوي Dipicolinic Acid وكمية من أملاح الكالسيوم،
3. وعند توفر الظروف المناسبة تنمو الأبواغ ويُنتج كل بوغ خلية بكتيرية واحدة، أنظر الشكل (14).

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

1. الاقتران Conjugation: عملية انتقال للحمض النووي DNA من خلية معطية Donor Cell إلى خلية مستقبلة Recipient Cell، عن طريق الاتصال المباشر، أو عبر الشعيرات الجنسية Sex Pili، وهذا يساعد في كلتا الحالتين على التنوع البكتيري، واكتساب صفات جديدة، مثل قدرة البكتيريا على مقاومة المضادات الحيوية. أنظر الشكل (15).

2. التحول Transformation: عملية انتقال DNA من خلايا بكتيرية ميتة إلى خلية بكتيرية حية عبر الغشاء الخلوي.

3. الانقال الفيروسي Transduction: يتم انتقال جزء من المادة الوراثية من خلية بكتيرية إلى خلية بكتيرية أخرى من خلال الفيروسات مهاجمة البكتيريا Bacteriophages.

إذا ما توفرت الظروف المناسبة لنمو البكتيريا، فإنها تنمو إلى ما يقارب ضعف حجمها، وتنقسم الخلايا البكتيرية بالانشطار الثنائي Binary Fission، حيث تنقسم كل خلية إلى خليتين في فترة زمنية مقدارها (20-30 دقيقة) كما في بكتيريا القولون العصوية Escherichia coli، أنظر الشكل (16).

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

1. الطور التحضيري Lag Phase: تبدأ البكتيريا بالتكيف مع ظروف الوسط، وتبدأ بتكوين التراكيب اللازمة للانقسام من DNA وبروتينات وأنزيمات، وقد يبدأ الانقسام بشكل بطيء.
2. طور النمو اللوغاريتمي Log Phase: وهو أنشط أطوار الانقسام وفيه تتكاثر البكتيريا بشكل تصاعدي عن طريق الانشطار الثنائي.

3. طور الثبات Stationary Phase: يؤدي استهلاك المواد الغذائية، وتراكم نواتج عمليات الأيض السامة إلى انخفاض عدد البكتيريا الناتجة ليتساوى مع عدد البكتيريا الميتة.
4. طور الموت Death Phase: يستمر نقص الغذاء وتراكم الفضلات السامة فيصبح عدد البكتيريا التي تموت أكبر بكثير من التي تنتج عن الانقسام.

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

1. التغذية: تصنف البكتيريا بالاعتماد على طرق تغذيتها إلى

أ- بكتيريا ذاتية التغذية Autotrophs: تقوم بصنع غذائها من عناصر ومركبات غير عضوية، مثل ثاني أكسيد الكربون، أو النيتروجين، أو الكبريت، وتشمل:

1. بكتيريا ذاتية التغذية الضوئية Phototrophic Autotroph: تستخدم الطاقة الضوئية للقيام بعملية البناء الضوئي، مثل البكتيريا الخضراء المزرقة. أبحث عن أمثلة أخرى.
2. بكتيريا ذاتية التغذية الكيميائية Chemotrophic Autotroph: تستخدم الطاقة الكيميائية الناتجة من أكسدة وتحليل عناصر ومركبات غير عضوية مثل الأمونيا لتثبيت ثاني أكسيد الكربون وصنع الغذاء، كما في بكتيريا النيتروزوموناس Nitrosomonas، أذكر أمثلة أخرى.

ب- بكتيريا غير ذاتية التغذية Heterotrophs: تقوم هذه البكتيريا بتحليل المركبات العضوية كالكربوهيدرات والدهون؛ لتحصل على الغذاء والطاقة اللازمة لها مثل البكتيريا المتطفلة والرمية.

2. درجة الحرارة: بالاعتماد على الشكل (18)، يتفاوت نمو البكتيريا في درجات الحرارة المختلفة، فنلاحظ أن الزيادة في درجة الحرارة تؤدي إلى زيادة معدل النمو البكتيري، حتى تصل لدرجة الحرارة المثلى، وبعد ذلك ينخفض معدل النمو البكتيري.

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. الأكسجين: تتفاوت حاجة البكتيريا للأكسجين الذي تأخذه عن طريق الانتشار، ويمكن تقسيم البكتيريا بحسب حاجتها للأكسجين إلى ثلاثة أنواع:

1. بكتيريا هوائية إجبارية Obligate Aerobes: تحتاج الأكسجين في عملية التنفس مثل: البكتيريا المسببة لمرض السل Mycobacterium tuberculosis.
2. بكتيريا لاهوائية إجبارية Obligate Anaerobes: لا تعيش إلا في غياب الأكسجين، حيث تقوم بعملية التنفس اللاهوائي، كما في البكتيريا المسببة للكزاز Clostridium tetani.
3. بكتيريا هوائية اختيارية Facultative Aerobes: تنمو بوجود الأكسجين أو عدمه، ولكنها تفضل العيش في وسط به أكسجين، أي أنها تقوم بعملية التنفس الهوائي واللاهوائي، كما في بكتيريا القولون Escherichia coli.

4. الرقم الهيدروجيني pH: يؤثر الرقم الهيدروجيني على معدل النمو البكتيري، من خلال تأثيره المباشر على الأنزيمات التي تدخل في العمليات الحيوية، ومعظم أنواع البكتيريا تعيش في الأوساط المتعادلة، والقليل منها يعيش في الأوساط الحمضية أو القاعدية. أنظر الشكل (19).

يمكن الوقاية من التلوث البكتيري عن طريق ضبط أو قتل البكتيريا في أوساط نموها، وذلك باستخدام إحدى الطرق الآتية:

1. التسخين: يؤدي ارتفاع درجات الحرارة (إلى ما بعد الدرجة المثلى لنمو البكتيريا وتكاثرها) إلى وقف نمو البكتيريا، وقتلها، ومن خلال عملية البسترة يُمكن قتل الخلايا الخضرية على درجة حرارة 70°C لمدة 15 ثانية، ومن الطرق الأخرى المستخدمة في التعقيم: رفع درجة الحرارة إلى درجة الغليان، واستعمال الأفران، وأجهزة الضغط الحرارية Autoclave.
2. الترشيح: يتم تنقية السوائل من البكتيريا باستخدام مرشحات قطرها أقل من حجم البكتيريا، وبالتالي فصل البكتيريا من السوائل.
3. الأشعة فوق البنفسجية: تُستعمل للتعقيم وقتل الجراثيم في غرف العمليات الجراحية، ومختبرات الأبحاث.
4. المواد الكيميائية: مثل الكحول واليود الذي يُستخدم لتطهير الجروح، ويُستخدم الكلور في معالجة المياه لقتل البكتيريا.
5. التجميد والتبريد: تستعمل لحفظ المواد الغذائية، فالبراد الذي يعمل على درجة 4°C يثبط نمو معظم أنواع البكتيريا.

تم اكتشاف المضادات الحيوية من قبل العالم الإنجليزي فلمنج عام 1928م أثناء تجاربه على البكتيريا العنقودية، وفي عام 1940م تمكن العالمان فلوري وتشين Chain & Flory من فصل البنسلين في صورة بلورات بيضاء نقية. وكان لاكتشاف المضادات الحيوية دور في علاج كثير من الأمراض التي تسببها البكتيريا.

تؤثر المضادات الحيوية على البكتيريا بطرق مختلفة،

وعلى الرغم من الفوائد الكثيره للمضادات الحيوية في علاج كثير من الأمراض؛ إلا أن هناك محاذير من استخداماتها:

1. فقد تؤدي إلى آثار جانبية، مثل الحساسية التي يسببها البنسلين، أو قتل البكتيريا النافعة التي تعيش في الجسم، وقد تؤثر على بعض أعضاء الجسم مثل الكلى.
2. ومن المخاطر الكبيرة للاستعمال الخاطئ للمضادات الحيوية نشوء سلالات من البكتيريا مقاومة للمضادات الحيوية يصعب علاجها.

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.

تؤثر المضادات الحيوية على نمو البكتيريا ولتحديد أثرها، أقوم بتنفيذ النشاط الآتي:

المواد والأدوات: مزارع بكتيرية حديثة العمر، مضادات حيوية مختلفة (Chloramphenicol, Streptomycin)، حاضنة، لهب بنسن، إبر معقمة، ومسطرة.

1. يتم تقسيم الطلبة إلى مجموعات وتوزع الأدوات على كل مجموعة.
2. تأخذ كل مجموعة مزرعتين ويتم تسمية كل مجموعة باسم المضاد الحيوي الخاص بها (مزرعة تحمل اسم Chloramphenicol والثانية اسم 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. يقوم المعلم بالتخلص من مزارع البكتيريا بوضعها في أكياس خاصة بالتعقيم (Biohazard Bags) ومن ثم وضعها في جهاز الضغط الحراري (Autoclave).

على الرغم من الأضرار الكثيرة التي تسببها بعض أنواع البكتيريا من أمراض للإنسان والحيوان والنبات، وفساد للأغذية، إلا أنه يمكن الاستفادة منها في مجالات متعددة منها:

أ- في البيئة:

• تسهم مع الفطريات في تحليل الأجسام الميتة مزودة التربة بعناصر غذائية أساسية تزيد من خصوبتها.
• كما أنها تخلص البيئة من مخلفات المصانع بما فيها من عناصر ثقيلة مثل الرصاص والزئبق، ومعالجة المياه العادمة، ومعالجة النفايات لإنتاج غاز الميثان المستعمل في إنتاج الطاقة.
• كما تستخدم في التخلص من البقع النفطية المتسربة إلى الماء.

ب- في الزراعة: تنتج بعض انواع البكتيريا بلورات سامة مرافقة للأبواغ تستخدم للقضاء على كثير من الحشرات، وبعض أنواع البكتيريا تقوم بتثبيت النيتروجين الجوي في جذور النباتات البقولية. أنظر الشكل (20).

ج- في التكنولوجيا الحيوية والصناعة: للبكتيريا خصائص مميزة مثل تراكيبها الوراثية البسيطة، واحتوائها على البلازميد، وسهولة تنميتها، وسرعة تكاثرها. حيث مكنت العلماء من استخدامها في المجالات الآتية:

1. تستخدم بعض أنواعها في الحصول على المضادات الحيوية.
2. تستعمل في تخمير المواد العضوية منتجة الكحول الطبي، وأنزيمات هاضمة تستخدم في مواد التنظيف.
3. إنتاج اللقاحات والأمصال الطبية والهرمونات بكميات تجارية.
4. بعض أنواع البكتيريا تقوم بتخمير سكر اللاكتوز في الحليب لصنع اللبن الرائب، والزبدة.
5. تعيش بعض أنواع البكتيريا معيشة تقايضية مع كائنات حية أخرى، مثل بكتيريا القولون التي تعيش في قولون الإنسان حيث تساعد في هضم الطعام، وإنتاج الفيتامينات، مثل فيتامين K و فيتامين B12.

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

1. يقسم الطلبة إلى مجموعات، وتكلف كل مجموعة بالاستعانة بما درسته عن تراكيب البكتيريا بتصميم مجسم ثلاثي.
2. يتم عرض النماذج المختلفة والمقارنة بينها، وتوضيح أسباب وجود اختلافات بين النماذج التي قام الطلبة بتصنيعها.

السؤال الأول: أضع دائرة حول رمز الإجابة الصحيحة:

1. أي الآتية تتميز باحتواء جدارها الخلوي على الببتيدوغلايكان؟

• أ. المنتجة للميثان
• ب. المحبة للملوحة العالية
• ج. المتقلبات
• د. المحبة للحموضة والحرارة

2. ما أكبر شُعب البكتيريا؟

• أ. المتقلبات
• ب. الخضراء المزرقة
• ج. النباتية
• د. المنتجة للميثان

3. ضمن أي مجموعة تصنف بكتيريا النيتروزموناس؟

• أ. ذاتية التغذية الضوئية
• ب. ذاتية التغذية الكيميائية
• ج. متطفلة
• د. مترممة

4. أي من الآتية تُستخدم لقتل البكتيريا؟

• أ. أشعة الضوء المرئي
• ب. التسخين
• ج. 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
• ج. 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.

السؤال السابع: أعلل ما يأتي:

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.

السؤال التاسع: الرسم الآتي يشير إلى الخلية البكتيرية

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؟