البكتيريا (الجزء الثالث )

بسم الله الرحمن الرحيم 

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته .. 

عدنا لكم اعزائنا القراء مع الجزء الثالث من موضوع :

 البكتيريا 

في هذا الموضوع سنتطرق الى : 
1) البكتيريا . 
2) اكتشاف البكتيريا .
3) نظرية التولد الذاتي .
4) نظرية جرثومية المرض .
5) شكل البكتيريا الخارجي .
6) انواع البكتيريا .

7) تركيب البكتيريا الداخلي .

  

تركيب البكتيريا الداخلي

تتكون البكتيريا من عدة أجزاء وهي:

1.   السطح الخلوي .

2.   الغلاف  (Capsule): هي طبقة هلامية ( slimy )  أو لزجة (viscous) . 

3.   الجدار الخلوي ( Cell Wall ) : هو تركيب صلب يعطي الخلية شكلها المميز. 

ويمثل عشرون بالمائة من وزن الخلية.

4.   صبغة غرام (Gram stain) : من أهم طرق الصبغ المركب أو الصبغ التفريقي للبكتيريات الحقيقية. أول من استعمل هذه الطريقة طبيب دنماركي كان يعمل في برلين يدعى كرستيان غرام ( Christian ) قابلته مشكلة التفريق بين البكتيريا التي تسبب الالتهاب الرئوي وبين النويات في أنسجة الثدييات المصابة أو بمعنى آخر كان يبحث عن طريقة يصبغ بها خلايا البكتيريا دون أن تصبغ بها أنوية الأنسجة الحيوانية. فقد لاحظ أن بعض البكتيريا لم تحتفظ بالصبغة ولكن هذا الفشل كان هو الأساس في إيجاد طريقة هامة للصبغ التفريقي الذي يفرق بها بين البكتيريات المختلفة عرفت فيما بعد بتفاعل غرام.

5.    البكتيريا الموجبة لغرام :

معظم الجدر الخلوية للبكتيريات الموجبة لصبغة غرام عبارة عن طبقات من الميكوببتيد(الميورين) وتتصل كل طبقة بالتي أعلى منها بواسطة سلاسل قصيرة من عديدات الببتيد وذلك يتكون تركيب قوي وصلب.

6.    البكتيريا السالبة لغرام :

يحتوي الجدار الخلوي في البكتيريات السالبة لغرام على طبقة واحدة من مادة الميروين(الميكوببتيد) فهي بذلك أقل سمكا من تلك الموجودة في جدر البكتيريات الموجبة لغرام لذلك يسهل تحطيم جدر الخلايا السالبة لغرام عند استعمال الطرق الميكانيكية لتكسير الجدرالخلوية عنها في حالة جدر الخلايا الموجبة لغرام.

7.    غياب الجدار الخلوي:

بعض الكائنات الدقيقة قد لا تمتلك جدارًا خلويًا فمن المعروف أن مجموعة من الكائنات الدقيقة التي تسمى الميكوبلازمات (Mycoplasma) أو الكائنات الشبيهة بها والتي تتميز خلاياها بغياب الجدر الخلوية فهي تنمو ببطء وتحتاج إلى بيئات غذائية خاصة تحتوي على 20% من سيرم الدم. وبعض الميكوبلازمات تحتاج أيضا إلى ستيرولات (sterols) في بيئة الزرع وهذه

الاستيرولات تدخل في تركيب الغشاء السيتوبلازمي  ويبدو أن الاسيترولات تقوم بعمل توازن وثبات وحفظ الغشاء السيتوبلازمي بطريقة غير معروفة تمنع تحللها وفسادها.

8.    البروتوبلاست (Protoplast) :

إن كل ما يقع بداخل الجدار الخلوي يعرف باسم البروتوبلاست ويمكن عزله بشكل سليم وهو يشمل الأتي:

9.    الغشاء السيتوبلازمي Cytoplasmic membrane)) :

ويطلق عليه أيضًا الغشاء البروتوبلازمي (Protoplasmic membrane) الغشاء البلازمي (Plasma membrane) وهو يقع تحت الجدار مباشرة إلا أنه قد توجد أحيانا منطقة بين الجدار الخلوي والغشاء السيتوبلازمي تسمى بريبلازم (periplasm). ويقدر سمك الغشاء السيتوبلازمي بحوالي 5 نانومتر ولا يشاهد بطرق الصبغ العادية ولكن يمكن إثبات وجوده إما

عن طريق جعل المحتويات الخلوية تنكمش بعيدًا عن الجدار أو باستعمال طرق صبغ خاصة وكذلك باستعمال المجهر الضوئي. والغشاء السيتوبلازمي يعتبر غشاء شبه منفذ  (Semipermeable )  وعادة يمكن للمواد ذات الوزن الجزيئي القليل نسبيًا المرور خلاله إلى داخل الخلية وعادة يفسر دخول المواد إلى الخلية بالطريقتين التاليتين:

1.                 الانتشار السلبي (Passive diffusion) :

وفي هذه الطريقة فإن انتشار الجزيئات من وإلى الخلية يستمر بحرية حسب تركيزها خارج أو داخل الخلية دون أن تبذل الخلية طاقة في ذلك ويستمر الانتشار حتى يحدث توازن بين تركيز جزيئات مادة ما بداخل وخارج الغشاء.

2.                 النقل النشط (active transport) :

تبذل الخلية طاقة معينة لنقل الجزيئات إلى داخل أو إلى خارج الخلية. وعمومًا فإن الخلية تنقل الجزيئات بدرجة أكبر إلى الداخل عما يخرج منها إلى الخارج وتكون النتيجة النهائية تراكم الجزيئات بداخل الخلية.

 وفي حالة النقل النشط فإن تركيز مادة غذائية معينة يزداد بدرجة كبيرة بداخل الخلية عنه بخارج الخلية وذلك لأن الخلية تبذل طاقة للاحتفاظ بالتركيز المرتفع بداخلها. ويوجد نظام انزيمي وظيفته نقل المواد الغذائية إلى داخل الخلية ويسمى نظام النفاذية (permease)  في الاغشية السيتوبلازمية ويبدو أن هذا النظام يتكون من عدد من الانزيمات المصاحبة للمحتوى البروتيني في الغشاء وهذه الانزيمات تساعد في سلسلة من التفاعلات المتتالية وأن بعض هذه التفاعلات قد يحتاج إلى الطاقة والبعض الآخر لا يحتاجها.

 وغالبًا توجد انزيمات نافذية متخصصة بكل مادة غذائية فمثلًا هناك إنزيمات نفاذية متخصصة في نقل الجلوكوز وهذه تختلف عن انزيمات النفاذية التي تنقل اللاكتوز وفي بعض الأحيان فإن انزيمات النفاذية الخاصة بالمادة الواحدة يمكنها أن تنقل عديد من المركبات ذات التركيب الكيماوي المتشبه.

3.                 الميزوسومات (Mesosomes) :

عبارة عن غشائية يطلق عليها عدة أسماء أخرى منها (peripheral) bodies) ) أو(condrioides) وتوجد في معظم البكتيريا الموجبة لصبغة غرام وقليل من البكتيريا السالبة لصبغة غرام والأغشية المحيطة بهذه التركيبات غالبا امتدادات من الغشاء البروتوبلاستي وليست أغشية مستقلة وتوجد هذه الاجسام في البكتيريات الموجبة لصبغة غرام بالقرب من المنطقة النووية أو عند مكان انقسام الخلية وإذا وجدت هذه التركيبات في البكتيريا

السالبة لغرام فإنها تكون غير واضحة ويعتقد أن الوظائف أو الوظيفة التي تقوم بها هذه التركيبات للخلية تكون واحدة أو أكثر مما يلي:

1.                 تعمل كموضع لتنفس الخلية وإنتاج الطاقة.

2.                 لها دور خاص في تكوين الجدار العرضي في البكتيريا الموجبة لغرام.

3.                 تعمل كمركز للتحكم في الانقسام الخلوي المنظم .

ولا توجد أدلة قاطعة على للتأكد من أن أحد هذه الوظائف أو جميعها هي التي تؤديها للخلية إلا أن وجودها بالقرب من المنطقة النووية أو عند انقسام الخلية قد يدل على أن تكوين الحاجز العرضي يعتمد على وجود الميزوسومات وقد ذكر بعض الباحثين أن الـ DNA في الجسم النووي قد يكون مرتبطًا بالميزوسومات مما يؤيد أنها تلعب دورا فعلا في انفصال الـ DNA من الخلية الأم إلى الخليتين الناتجتين عن الانفلاق.

كما توجد أيضا بعض الأدلة على أنها مكان لتنفس الخلية وذلك لقدرتها على ترسيب مادة الفورمازانز (Formasans) وهو الحالة المختزلة لمركبات التيترازوليم (Terazolium) عندما يضاف المركب الأخير للخلية وهي بذلك تشبه الميتوكوندريا التي تتميز بترسيب هذه المواد عند إضافة التيترازوليم إلى الخلية المحتوية على ميتوكوندريا.

4.                 الأجسام الكروماتينية أو النواة في البكتيريا ( Chromatin bodies, Bacterial )

إن إمكانية مشاهدة الجهاز الوراثي بالخلية البكتيرية أصبح الآن من الأمور السهلة بعد أن كان من المتعذر في الماضي. وكان مما يزيد صعوبة تمييز الأجسام النووية في خلايا البكتيريا في المجهر هو الاعتقاد بضرورة وجود النواة داخل حدود معلومة كما هو الحال في خلايا النباتات والحيوانات. وقد تمكن بعض الباحثين القدامى من صيغ الـ DNA في الاجسام النووية ومشاهدته وهو في حالات مختلفة من الانقسام بعد معاملة الخلايا معاملات خاصة لتلخيصها من المحتويات النووية الأخرى مثل الـ RNA والتي كانت تختلط في مظاهرها بعد الصبغ مع الاجسام النووية. ثم بعد ذلك يمكن مشاهدتها بعد صبغها بالصبغات المتخصصة لصبغ الـ DNA مثل صبغة (Feulgen).

وفي صور المجهر الإلكتروني يمكن أن تظهر الاجسام النووية كمنطقة شفافة (قليلة الكثافة) لها شكل غير منتظم خلال السيتوبلازم وتحتوي عادة الخلية البكتيرية في مرحلة النمو على واحد أو أكثر من هذه التجمعات للمادة النووية. وعدد هذه التجمعات النووية يعتمد على معدل النمو وعلى النوع ففي بعض الأنواع تابعة للجنس ( ( Bacillus قد تحتوي على سبع مناطق نووية منفصلة.

ووجد أن التركيب الأساسي الذي يحتوي على المعلومات الوراثية في خلية البكتيريا عبارة عن شريط مزدوج من الـ DNA غير محاط بجدار يفصله عن السيتوبلازم وأن هذا الجزيء الطولي المفرد من الـ DNA يلتف حول نفسه ليكون حلقة مقفلة يعرف بالكروموسوم الدائري(Circular chromosome) وأن كمية المعلومات المحمولة على الكروموسوم تتناسب مباشرة مع طوله في كائن بسيط مثل( Mycoplasma hominis.)

5.                 الإيبيسومات والبلازميدات Episomes and Plasmids))

يطلق اصطلاح الإيبيسومات على تركيبات هي عبارة عن أجزاء من الـ DNA والتي توجد في الخلية البكتيرية خارج الكروموسوم البكتيري (Extrachromosomal DNA) وهذه تكون قادرة على تكرار نفسها مستقلة في ذلك عن تكرار الكروموسوم البكتيري. وفي بعض الأحيان

قد تتصل بالكروموسومات وفي هذه الحالة لا تتكرر إلا عند حدوث تكرار للكروموسوم نفسه. ويصل حجم هذه التراكيب أو الأجزاء من الـ DNA إلى عشرة في المائة من حجم الكروموسوم وقد تلعب هذه الأجزاء دورا هاما في نقل المادة الوراثية بين البكتيريا مثل عامل الخصوبة (F-factor ) الموجود في البكتيريا (E. coli K-12.)

ويطلق اسم البلازميدات على العناصر الوراثية DNA التي توجد في السيتوبلازم ولا ترتبط بالكروموسوم ولا تدخل في تركيبه. وتوجد أنواع من هذه البلازميدات حاملة للمعلومات الوراثية التي تحدد مقاومة أو حساسية البكتيريا للمضادات الحيوية كما في أنواع الـ ( E. coli

Salmonella ) وكذلك القدرة على تكوين الأورام النباتية في حالة بكتيريا التدرن التاجيAgrobacterium tumefaciens).)

6.                 الريبوسومات Ribosomes

يطلق هذا الاسم على الحبيبات ذات الأقطار التي تتراوح بين 10 إلى 20 نانومتر والتيتتكون من بروتين (RNA-Protein ) وحمض ريبونيو كليك ( Riponucloeprotein) ويوجد بها تسعون في المائة من RNA  الخلية وتمثل أربعون في المائة من الوزن الجاف للخلية وهي التراكيب التي يتم فيها بناء البروتين.

 ويتناسب عدد الريبوسومات في الخلية مع معدل النمو في المزرعة فعندما يكون معدل النمو مرتفع فإن الخلية تحتوي على عدد كبير من الربيوسومات في السيتوبلازم إلى 15000 حبيبة في الخلية الواحدة السريعة النمو أما عند تعرض الخلية لنقص شديد في الغذاء فإنها تحتوي فقط على عدة مئات من الريبوسومات ويمكن ترسيب الريبوسومات على سرعات عالية بجهاز الطرد المركزي فائق السرعة (ultracentrifuge) فكلما كانت أسرع في الترسيب دل ذلك على كبر كثافتها أو اقطارها والريبوسومات البكتيرية تعتبر من النوع الصغير والحرف S يشير إلى وحدة الترسيب وهو الحرف الأول من اسم العالم السويدي سفدبارغ Svedberg) ) والذي لعب دورا هاما في تقديم عملية الطرد المركزي فائق السرعة.

وتتكون الريبوسومات من وحدتين ففي حالة البكتيريا تكون الوحدتين من 30Sو 50S واثناء بناء البروتين فإنهما تتحدان لتكونا ريبوسومات كبيرة 70S وعند بناء البروتين فإن عدد من ريبوسومات 70S ترتبط بواسطة الـ Messenger RNA لتكون سلاسل تعرف بالبوليسومات (Ploysomes) ويبدو أنه يوجد نوع من الارتباط بين البوليسومات والغشاء السيتوبلازمي خلال بناء البروتين. ويلاحظ أن الريبوسومات في خلايا الايوكاريوتات تتكون من وحدات 40S ووحدات 60S تتحدان لتكونا ريبوسومات 80S.

7.                 حوامل الألوان Chromatophores))

تحتوي البكتيريا الممثلة للضوء على صبغات وكذلك إنزيمات تختص بتحويل الطاقة الضوئية إلى الطاقة كيمياوية. وتوجد هذه الصبغات والانزيمات المحولة للطاقة في تراكيب ذات أغشية تسمى حوامل الألوان. وحوامل الألوان في البكتيريا الكبريت القرمزية وبكتيريا الكبريت غير القرمزية عبارة عن امتدادات للغشاء السيتوبلازمي بأشكال مختلفة ففي بعض البكتيريات تكون

على صورة حويصلات Vesicles أو على صورة أجسام انبوبية أو في صورة نظام متراص على هيئة طبقات. وجهاز التمثيل الضوئي في حالة بكتيريا الكبريت الخضراء (Chlorobiaceae) يوجد في صورة أكياس داخلية (internal sacs) وهذه الاكياس ليست امتدادات للأغشية السيتوبلازمية فهي بذلك لا تحاط بأغشية بل تحدد من الخارج بطبقة واحدة

من اليخضور (Chlorophyll) تمثل سطحها الخارجي.

معظم خلايا الكائنات ذات النواة البدائية والتي تقوم بعملية التمثيل الضوئي تحتوي على فجوات غازية (gas vacuoles) تعمل كوسيلة لتنظيم العمق الذي تحافظ عليه هذه الكائنات في الوسط المائي الذي تنمو فيه. حيث أن هذه الأنواع غير متحركة فيما عدا شواذ وبذلك فإن هذه الفجوات تكون وسيلة لتحريك الكائن ليعلو أو ليهبط ليعيش في منطقة ذات إضاءة مناسبة.

8.                 السيتوبلازم الذائب ( Soluble cytoplasm) :

يصعب تخصيص أو تحديد هذا الجزء الخلوي ولكن يمكن التأكد من أن هذا الجزء يشتمل على أكثر من خمسين في المائة من بروتين الخلية وكذلك على معظم الإنزيمات بالخلية علاوة على ما يحتويه من مواد غذائية ذائبة.

9.                 المواد المخزنة أو المحتويات السيتوبلازمية ( Storage materials or Cytoplasmic inclusions)

كثير من البكتيريا تخزن حبيبات (granules) في السيتوبلازم وهذه الحبيبات تعمل كمخزن للمواد الغذائية ويمكن مشاهدتها بطرق صبغ خاصة وتكون هذه الحبيبات كبيرة بدرجة يمكن مشاهدتها بالمجهر الضوئي ويبدو أن الخلية تتجنب مشكلة زيادة الضغط الاسموزي في داخلها بتحويل العديد من الجزيئات الصغيرة إلى عدد قليل من الجزيئات الكبيرة غير الذائبة.

وبناء هذه المحتويات السيتوبلازمية يعتمد كثيرًا على ظروف البيئة وعلى نوع الكائن. فإذا كانت البيئة تحتوي على زيادة من المواد الغذائية فإن الخلايا غالبًا سوف تحول هذه المواد إلى صورة جزيئات كبيرة وتخزينها حتى وقت الحاجة إليها. 

 وتختلف البكتيريات في أنواع المواد التي تخزنها ومن هذه المواد:

1.                 حبيبات الجليكوجين ( Granulose Glycogen granules)

 تظهر حبيبات الجليكوجين ككرات شفافة بدون غشاء في صور المجهر الإلكتروني . 

 ومن أمثلة هذه البكتيريا التي تظهر فيها هذه الحبيبات :

( E. coli و Aerobacter aerogenes )

وقد يمثل الجليكوجين في بعض الأحيان خمس وعشرين إلى خمسين في المائة من الوزن الجاف للخلية. وتميل حبيبات الجليكوجين للتراكم في E. coli تحت ظروف نقص النيتروجين وعندما تضاف المواد النيتروجينية مثل املاح الأمونيوم فإن الجليكوجين المتراكم سوف يتحطم ويستعمل كمصدر للكربون والطاقة.ويمكن صبغ حبيبات الجليكوجين باستعمال محلول مخفف من اليود حيث تظهر هذه الحبيبات في صورة أجسام حمراء أو قرمزية.

2.                 حبيبات الدهون ( Lipid granules)

يطلق هذا الاسم على المواد التي تذوب في مذيبات الدهون مثل الايثيرethyl) )أو((ethyer والاسيتون. وتستعمل صبغة السودان الأسود (Sudan black) لصبغ هذه الحبيبات الدهنية.وهذه الصبغة تذوب في الدهون وبالتالي يمكن مشاهدتها مجهريًا وعادة يكون التركيب الكيماوي لهذه الحبيبات الدهنية في البكتيريا هو حمض البولي بيتا هيدروكسي بيوتريك (Poly – B~- hydroxbutyric acid ) ويلاحظ أن تكوين كميات كبيرة من هذا الدهن يعتمد على وجود مصادر كربونية معينة مثل الخلات acetate والبيوتيرات butyrate وتخزن البكتيريا ( Bacillus) megatcrtium) ) و (Pseudomonas salanacearum)  كميات كبيرةمن حمض البولي بيتا هيدروكسي بيوتريك. وفي الكائن الثاني تصل نسبة هذا المركب إلى حوالي ستين في المائة من الوزن الجاف للخلية.  كما هو الحال في الجليكوجين فإن عدم ذوبان هذا الدهن في الماء لا يؤثر اطلاقا على الضغط الأسموزي بداخل الخلية.

أخيرا ... ساند التطور العلمي في مختلف المجالات والعلوم في توسع العلم فأصبحت دراسة البكتيريا وغيرها من الكائنات الحية أكثر دقة وتفصيلا ووضوحا عما كانت عليه سابقا ومما لا شك فيه فإن علم البكتيريا علم واسع يتسع بسرعة كبيرة وذلك يعود للاكتشافات المهولة في علم الأحياء أو Biology   . 

تم بحمد الله  

نستقبل أسئلتكم واستفساراتكم واقتراحاتكم في خانة التعليقات

" نرد على جميع التعليقات "

وختاما نتمنى أن يكون الموضوع نال إعجابكم ونهلتم منه الفائدة المرجوة... بالتوفيق للجميع ...^_^