أكثر

5.1: كيف تنمو الميكروبات - علوم الأرض

5.1: كيف تنمو الميكروبات - علوم الأرض


المهارات اللازمة للتطوير

  • حدد وقت التوليد للنمو بناءً على الانشطار الثنائي
  • تحديد ووصف أنشطة الكائنات الحية الدقيقة التي تمر بمراحل نموذجية من الانشطار الثنائي (انقسام الخلايا البسيط) في منحنى النمو
  • اشرح العديد من الأساليب المختبرية المستخدمة لتحديد عدد الخلايا القابلة للحياة والإجمالية في المجموعات السكانية التي تمر بنمو أسي
  • صف أمثلة على انقسام الخلية الذي لا يتضمن انشطارًا ثنائيًا ، مثل التبرعم أو التجزئة
  • وصف تكوين وخصائص الأغشية الحيوية
  • تحديد المخاطر الصحية المرتبطة بالأغشية الحيوية وكيفية معالجتها
  • وصف استشعار النصاب ودوره في الاتصال من خلية إلى أخرى وتنسيق الأنشطة الخلوية

مرضي مربع التركيز: الجزء الأول

جيني ، امرأة حامل تبلغ من العمر 24 عامًا في الثلث الثاني من حملها ، تزور عيادة تعاني من شكاوى من ارتفاع درجة الحرارة ، 38.9 درجة مئوية (102 درجة فهرنهايت) ، والتعب ، وآلام في العضلات - علامات وأعراض تشبه أعراض الأنفلونزا. تمارس جيني بانتظام وتتبع نظامًا غذائيًا مغذيًا مع التركيز على الأطعمة العضوية ، بما في ذلك الحليب الخام الذي تشتريه من سوق المزارعين المحليين. جميع تحصيناتها محدثة. ومع ذلك ، فإن مقدم الرعاية الصحية الذي يرى جيني يشعر بالقلق ويطلب إرسال عينة دم لفحصها من قبل مختبر الأحياء الدقيقة.

تمرين ( PageIndex {1} )

لماذا يشعر مقدم الرعاية الصحية بالقلق بشأن علامات وأعراض جيني؟

تتضمن دورة الخلية البكتيرية تكوين خلايا جديدة من خلال تكرار الحمض النووي وتقسيم المكونات الخلوية إلى خليتين ابنتيتين. في بدائيات النوى ، يكون التكاثر دائمًا لاجنسيًا ، على الرغم من حدوث إعادة تركيب جيني واسع النطاق في شكل نقل جيني أفقي ، كما سيتم استكشافه في فصل مختلف. تحتوي معظم البكتيريا على كروموسوم دائري واحد. ومع ذلك ، توجد بعض الاستثناءات. فمثلا، بوريليا برغدورفيرية، العامل المسبب لمرض لايم ، لديه كروموسوم خطي.

الانشطار الثنائي

الآلية الأكثر شيوعًا لتكاثر الخلايا في البكتيريا هي عملية تسمى الانشطار الثنائي ، والتي تم توضيحها في الشكل ( فهرس الصفحة {1} ) :. قبل الانقسام ، تنمو الخلية وتزيد من عدد مكوناتها الخلوية. بعد ذلك ، يبدأ تكرار الحمض النووي في موقع على الكروموسوم الدائري يسمى أصل النسخ المتماثل ، حيث يرتبط الكروموسوم بغشاء الخلية الداخلي. يستمر النسخ المتماثل في اتجاهات متعاكسة على طول الكروموسوم حتى يتم الوصول إلى النهاية.

ينقبض مركز الخلية المتضخمة حتى تتشكل خليتان ابنتان ، يتلقى كل نسل نسخة كاملة من الجينوم الأبوي وتقسيم السيتوبلازم (الحركية الخلوية). يتم توجيه عملية الانقسام الخلوي والانقسام الخلوي بواسطة بروتين يسمى FtsZ. يتجمع FtsZ في حلقة Z على الغشاء الخلوي (الشكل ( PageIndex {2} )). يتم تثبيت الحلقة Z بواسطة بروتينات مرتبطة بـ FtsZ وتحدد مستوى الانقسام بين الخليتين الوليدين. تتم إضافة البروتينات الإضافية المطلوبة لتقسيم الخلية إلى الحلقة Z لتشكيل بنية تسمى القسمة. ينشط الانقسام لإنتاج جدار خلوي ببتيدوغليكان وبناء حاجز يقسم الخليتين الوليدين. يتم فصل الخلايا الوليدة عن طريق الحاجز الانقسام ، حيث يجب إعادة تشكيل جميع الطبقات الخارجية للخلايا (جدار الخلية والأغشية الخارجية ، إن وجدت) لاستكمال الانقسام. على سبيل المثال ، نعلم أن إنزيمات معينة تكسر الروابط بين المونومرات في الببتيدوغليكان وتسمح بإضافة وحدات فرعية جديدة على طول حاجز الانقسام.

تمرين ( PageIndex {2} )

ما هو اسم البروتين الذي يتجمع في حلقة Z لبدء الحركة الخلوية وانقسام الخلايا؟

وقت الجيل

في الكائنات حقيقية النواة ، يكون وقت التوليد هو الوقت بين نفس نقاط دورة الحياة في جيلين متتاليين. على سبيل المثال ، وقت التوليد النموذجي للبشر هو 25 عامًا. هذا التعريف غير عملي بالنسبة للبكتيريا ، التي قد تتكاثر بسرعة أو تظل كامنة لآلاف السنين. في بدائيات النوى (البكتيريا والعتائق) ، يُطلق على وقت التوليد أيضًا وقت المضاعفة ويتم تعريفه على أنه الوقت الذي يستغرقه السكان لمضاعفة خلال جولة واحدة من الانشطار الثنائي. تختلف أوقات مضاعفة البكتيريا بشكل كبير. بينما الإشريكية القولونية يمكن أن تتضاعف في أقل من 20 دقيقة في ظل ظروف النمو المثلى في المختبر ، وقد تحتاج البكتيريا من نفس النوع إلى عدة أيام لتتضاعف في البيئات القاسية بشكل خاص. تنمو معظم مسببات الأمراض بسرعة ، مثل بكتريا قولونية، ولكن هناك استثناءات. فمثلا، السل الفطري، العامل المسبب لمرض السل ، يتراوح عمره بين 15 و 20 ساعة. على الجانب الآخر، M. الجذام، الذي يسبب مرض هانسن (الجذام) ، ينمو بشكل أبطأ بكثير ، مع مضاعفة الوقت لمدة 14 يومًا.

حساب عدد الخلايا

من الممكن التنبؤ بعدد الخلايا في مجموعة سكانية عندما تنقسم عن طريق الانشطار الثنائي بمعدل ثابت. كمثال ، ضع في اعتبارك ما يحدث إذا انقسمت خلية واحدة كل 30 دقيقة لمدة 24 ساعة. يوضح الرسم التخطيطي في الشكل ( PageIndex {3} ) الزيادة في أرقام الخلايا للأجيال الثلاثة الأولى.

يزداد عدد الخلايا أضعافًا مضاعفة ويمكن التعبير عنها على أنها 2ن، أين ن هو عدد الأجيال. إذا انقسمت الخلايا كل 30 دقيقة ، بعد 24 ساعة ، كان من الممكن أن يحدث 48 انقسامًا. إذا طبقنا الصيغة 2ن، أين ن يساوي 48 ، فإن الخلية المفردة ستؤدي إلى 248 أو 281،474،976،710،656 خلية في 48 جيلًا (24 ساعة). عند التعامل مع مثل هذه الأعداد الضخمة ، يكون استخدام التدوين العلمي أكثر عملية. لذلك ، نعبر عن عدد الخلايا على أنه 2.8 × 1014 الخلايا.

في مثالنا ، استخدمنا خلية واحدة كرقم أولي للخلايا. لأي عدد من خلايا البداية ، يتم تكييف الصيغة على النحو التالي:

[N_n = N_02 ^ n ]

نن هو عدد الخلايا في أي جيل ن, ن0 هو العدد الأولي للخلايا ، و ن هو عدد الأجيال.

تمرين ( PageIndex {3} )

بوقت مضاعف يبلغ 30 دقيقة وحجم السكان المبدئي 1 × 105 من الخلايا ، كم عدد الخلايا التي ستكون موجودة بعد ساعتين ، بافتراض عدم موت الخلية؟

منحنى النمو

تنمو الكائنات الحية الدقيقة في مزرعة مغلقة (تُعرف أيضًا باسم مزرعة الدُفعات) ، حيث لا يتم إضافة أي مغذيات ولا تتم إزالة معظم النفايات ، تتبع نمط نمو قابل للتكاثر يُشار إليه باسم منحنى النمو. مثال على الاستزراع الدفعي في الطبيعة هو البركة التي ينمو فيها عدد صغير من الخلايا في بيئة مغلقة. يتم تعريف كثافة الثقافة على أنها عدد الخلايا لكل وحدة حجم. في بيئة مغلقة ، تعد كثافة الثقافة أيضًا مقياسًا لعدد الخلايا في السكان. لا تتبع التهابات الجسم دائمًا منحنى النمو ، ولكن يمكن أن توجد ارتباطات اعتمادًا على موقع العدوى ونوعها. عندما يتم رسم عدد الخلايا الحية مقابل الوقت ، يمكن ملاحظة مراحل مميزة في المنحنى (الشكل ( PageIndex {4} )).

مرحلة التأخر

تمثل بداية منحنى النمو عددًا صغيرًا من الخلايا ، يشار إليها باسم اللقاح ، والتي يتم إضافتها إلى وسط زراعة جديد ، وهو مرق غذائي يدعم النمو. تسمى المرحلة الأولية لمنحنى النمو بمرحلة التأخر ، والتي تستعد خلالها الخلايا للمرحلة التالية من النمو. لا يتغير عدد الخلايا خلال مرحلة التأخر ؛ ومع ذلك ، تنمو الخلايا بشكل أكبر وتنشط استقلابيًا ، وتوليف البروتينات اللازمة للنمو داخل الوسط. إذا تعرضت أي خلايا للتلف أو الصدمة أثناء النقل إلى الوسط الجديد ، فسيتم الإصلاح خلال مرحلة التأخر. يتم تحديد مدة مرحلة التأخر من خلال العديد من العوامل ، بما في ذلك الأنواع والتركيب الجيني للخلايا ، وتكوين الوسط ، وحجم اللقاح الأصلي.

مرحلة السجل

في مرحلة النمو اللوغاريتمي (اللوغاريتمي) ، والتي تسمى أحيانًا مرحلة النمو الأسي ، تنقسم الخلايا بنشاط عن طريق الانشطار الثنائي ويزداد عددها أضعافًا مضاعفة. بالنسبة لأي نوع من أنواع البكتيريا ، يتم تحديد وقت التوليد في ظل ظروف نمو معينة (العناصر الغذائية ، ودرجة الحرارة ، ودرجة الحموضة ، وما إلى ذلك) وراثيًا ، ويسمى وقت التوليد هذا معدل النمو الداخلي. أثناء مرحلة السجل ، لا تكون العلاقة بين الوقت وعدد الخلايا خطية بل أسية ؛ ومع ذلك ، غالبًا ما يتم رسم منحنى النمو على رسم بياني شبه لوغاريتمي ، كما هو موضح في الشكل ( PageIndex {5} ) ، مما يعطي مظهرًا لعلاقة خطية.

تظهر الخلايا في مرحلة السجل معدل نمو ثابتًا ونشاطًا استقلابيًا موحدًا. لهذا السبب ، تُستخدم الخلايا في مرحلة السجل بشكل تفضيلي للتطبيقات الصناعية وأعمال البحث. مرحلة السجل هي أيضًا المرحلة التي تكون فيها البكتيريا هي الأكثر عرضة لتأثير المطهرات والمضادات الحيوية الشائعة التي تؤثر على البروتين والحمض النووي وتركيب جدار الخلية.

مرحلة ثابتة

مع زيادة عدد الخلايا خلال مرحلة السجل ، تساهم عدة عوامل في إبطاء معدل النمو. تتراكم منتجات النفايات ويتم استخدام العناصر الغذائية تدريجياً. بالإضافة إلى ذلك ، يبدأ النضوب التدريجي للأكسجين في الحد من نمو الخلايا الهوائية. هذا المزيج من الظروف غير المواتية يبطئ النمو السكاني ويوقفه في النهاية. يصل العدد الإجمالي للخلايا الحية إلى هضبة يشار إليها بالمرحلة الثابتة (الشكل ( PageIndex {4} )). في هذه المرحلة ، أصبح عدد الخلايا الجديدة التي تم إنشاؤها عن طريق الانقسام الخلوي مكافئًا لعدد الخلايا التي تموت ؛ وبالتالي ، فإن إجمالي عدد الخلايا الحية راكد نسبيًا. كثافة الثقافة في ثقافة ثابتة ثابتة. تعتمد القدرة الاستيعابية للثقافة ، أو الكثافة القصوى للاستزراع ، على أنواع الكائنات الحية الدقيقة في الاستزراع والظروف المحددة للمزرعة ؛ ومع ذلك ، فإن القدرة الاستيعابية ثابتة لكائن حي معين ينمو في نفس الظروف.

خلال المرحلة الثابتة ، تتحول الخلايا إلى وضع البقاء على قيد الحياة من التمثيل الغذائي. مع تباطؤ النمو ، يتباطأ أيضًا تركيب الببتيدوغليكان والبروتينات والأحماض النووية ؛ وبالتالي ، فإن المزارع الثابتة تكون أقل عرضة للمضادات الحيوية التي تعطل هذه العمليات. في البكتيريا القادرة على إنتاج الأبواغ الداخلية ، تخضع العديد من الخلايا لعملية التبويض أثناء المرحلة الثابتة. يتم تصنيع المستقلبات الثانوية ، بما في ذلك المضادات الحيوية ، في المرحلة الثابتة. في بعض البكتيريا المسببة للأمراض ، ترتبط المرحلة الثابتة أيضًا بالتعبير عن عوامل الفوعة ، وهي منتجات تساهم في قدرة الميكروب على البقاء والتكاثر والتسبب في المرض في الكائن الحي المضيف. على سبيل المثال ، استشعار النصاب في المكورات العنقودية الذهبية يبدأ في إنتاج الإنزيمات التي يمكن أن تكسر الأنسجة البشرية والحطام الخلوي ، مما يمهد الطريق للبكتيريا للانتشار إلى أنسجة جديدة حيث تكون المغذيات أكثر وفرة.

مرحلة الموت

نظرًا لأن وسط الاستزراع يتراكم النفايات السامة ويتم استنفاد العناصر الغذائية ، تموت الخلايا بأعداد أكبر وأكبر. قريبًا ، يتجاوز عدد الخلايا المحتضرة عدد الخلايا المنقسمة ، مما يؤدي إلى انخفاض أسي في عدد الخلايا (الشكل ( PageIndex {4} )). هذه هي مرحلة الموت المسماة بشكل مناسب ، وتسمى أحيانًا مرحلة الانحدار. تتلاشى العديد من الخلايا وتطلق المغذيات في الوسط ، مما يسمح للخلايا الباقية بالحفاظ على قابليتها للحياة وتشكيل الأبواغ الداخلية. تتميز بعض الخلايا ، المسماة بالمثابرة ، بمعدل استقلاب بطيء. تعتبر خلايا بيرسيستر ذات أهمية طبية لأنها مرتبطة ببعض أنواع العدوى المزمنة ، مثل السل ، التي لا تستجيب للعلاج بالمضادات الحيوية.

الحفاظ على النمو الميكروبي

يحدث نمط النمو الموضح في الشكل ( PageIndex {4} ) في بيئة مغلقة ؛ لا يتم إضافة العناصر الغذائية ولا تتم إزالة النفايات والخلايا الميتة. ومع ذلك ، في كثير من الحالات ، من المفيد الحفاظ على الخلايا في المرحلة اللوغاريتمية للنمو. أحد الأمثلة في الصناعات التي تحصد المنتجات الميكروبية. يتم استخدام منظم كيميائي (الشكل ( PageIndex {6} )) للحفاظ على ثقافة مستمرة يتم فيها توفير العناصر الغذائية بمعدل ثابت. يتم خلط كمية خاضعة للرقابة من الهواء للعمليات الهوائية. تتم إزالة المعلق البكتيري بنفس معدل تدفق العناصر الغذائية للحفاظ على بيئة نمو مثالية.

تمرين ( PageIndex {4} )

  1. في أي مرحلة يحدث النمو بأسرع معدل؟
  2. اذكر عاملين يحدان من نمو الميكروبات.

قياس النمو البكتيري

يعد تقدير عدد الخلايا البكتيرية في العينة ، والمعروف باسم العدد البكتيري ، مهمة شائعة يقوم بها علماء الأحياء الدقيقة. عدد البكتيريا في العينة السريرية بمثابة مؤشر على مدى انتشار العدوى. تعتمد مراقبة جودة مياه الشرب والغذاء والأدوية وحتى مستحضرات التجميل على تقديرات أعداد البكتيريا للكشف عن التلوث ومنع انتشار المرض. يتم استخدام طريقتين رئيسيتين لقياس رقم الخلية. تتضمن الطرق المباشرة عد الخلايا ، بينما تعتمد الطرق غير المباشرة على قياس وجود الخلية أو نشاطها دون حساب الخلايا الفردية فعليًا. كل من الأساليب المباشرة وغير المباشرة لها مزايا وعيوب لتطبيقات محددة.

عدد الخلايا المباشر

يشير تعداد الخلايا المباشر إلى عد الخلايا في مزرعة سائلة أو مستعمرات على طبق. إنها طريقة مباشرة لتقدير عدد الكائنات الحية الموجودة في العينة. لنلقِ نظرة أولاً على طريقة بسيطة وسريعة لا تتطلب سوى شريحة متخصصة ومجهرًا مركبًا.

يُطلق على أبسط طريقة لحساب البكتيريا تعداد الخلايا المجهري المباشر ، والذي يتضمن نقل حجم معروف من الثقافة إلى شريحة معايرة وعد الخلايا تحت المجهر الضوئي. تُسمى الشريحة التي تمت معايرتها بغرفة بتروف-هوسر (الشكل ( PageIndex {7} )) وهي تشبه مقياس الكريات الدموي المستخدم في عد خلايا الدم الحمراء. المنطقة المركزية لغرفة العد محفورة في مربعات بأحجام مختلفة. يتم إضافة عينة من تعليق الثقافة إلى الغرفة تحت غطاء الذي يتم وضعه على ارتفاع معين من سطح الشبكة. من الممكن تقدير تركيز الخلايا في العينة الأصلية عن طريق حساب الخلايا الفردية في عدد من المربعات وتحديد حجم العينة التي تمت ملاحظتها. يتم تحديد مساحة المربعات والارتفاع الذي يتم وضع الغطاء عليه للغرفة. يجب تصحيح التركيز للتخفيف إذا تم تخفيف العينة قبل العد.

يجب حساب الخلايا الموجودة في عدة مربعات صغيرة وأخذ المتوسط ​​للحصول على قياس موثوق. تتمثل مزايا الغرفة في أن الطريقة سهلة الاستخدام وسريعة نسبيًا وغير مكلفة. على الجانب السلبي ، لا تعمل غرفة العد بشكل جيد مع الثقافات المخففة لأنه قد لا يكون هناك عدد كافٍ من الخلايا للعد.

لا ينتج عن استخدام غرفة العد بالضرورة تعدادًا دقيقًا لعدد الخلايا الحية لأنه ليس من الممكن دائمًا التمييز بين الخلايا الحية والخلايا الميتة والحطام من نفس الحجم تحت المجهر. ومع ذلك ، فإن تقنيات التلوين الفلورية المطورة حديثًا تجعل من الممكن التمييز بين البكتيريا القابلة للحياة والميتة. ترتبط بقع الصلاحية (أو البقع الحية) بالأحماض النووية ، لكن البقع الأولية والثانوية تختلف في قدرتها على عبور الغشاء السيتوبلازمي. يمكن أن تخترق البقعة الأولية ، التي تتألق باللون الأخضر ، الأغشية السيتوبلازمية السليمة ، مما يؤدي إلى تلطيخ الخلايا الحية والميتة. يمكن للبقعة الثانوية ، التي تتألق باللون الأحمر ، أن تلطخ الخلية فقط في حالة تلف الغشاء السيتوبلازمي بشكل كبير. وبالتالي ، تتألق الخلايا الحية باللون الأخضر لأنها تمتص البقعة الخضراء فقط ، بينما تظهر الخلايا الميتة باللون الأحمر لأن البقعة الحمراء تزيح البقعة الخضراء على أحماضها النووية (الشكل ( PageIndex {8} )).

تستخدم تقنية أخرى جهازًا إلكترونيًا لعد الخلايا (عداد كولتر) لاكتشاف وحساب التغيرات في المقاومة الكهربائية في محلول ملحي. يتم غمر أنبوب زجاجي بفتحة صغيرة في محلول إلكتروليت. يتم تعليق أول قطب كهربي في الأنبوب الزجاجي. يوجد قطب كهربائي ثانٍ خارج الأنبوب. عندما يتم سحب الخلايا من خلال الفتحة الصغيرة في الأنبوب الزجاجي ، فإنها تغير لفترة وجيزة المقاومة المقاسة بين القطبين ويتم تسجيل التغيير بواسطة مستشعر إلكتروني (الشكل ( PageIndex {9} )) ؛ يمثل كل تغيير في المقاومة خلية. الطريقة سريعة ودقيقة ضمن مجموعة من التركيزات ؛ ومع ذلك ، إذا كانت الثقافة مركزة للغاية ، فقد تمر أكثر من خلية واحدة عبر الفتحة في أي وقت محدد وتشوه النتائج. هذه الطريقة أيضًا لا تفرق بين الخلايا الحية والميتة.

توفر الأعداد المباشرة تقديرًا لإجمالي عدد الخلايا في العينة. ومع ذلك ، في كثير من الحالات ، من المهم معرفة عدد الخلايا الحية أو القابلة للحياة. هناك حاجة إلى تعداد الخلايا الحية عند تقييم مدى الإصابة ، وفعالية المركبات والأدوية المضادة للميكروبات ، أو تلوث الطعام والماء.

تمرين ( PageIndex {5} )

  1. لماذا تحسب عدد الخلايا في أكثر من مربع واحد في غرفة Petroff-Hausser لتقدير عدد الخلايا؟
  2. في طريقة تلوين الصلاحية ، لماذا تظهر الخلايا الميتة باللون الأحمر؟

العد لوحة

عدد الصفائح القابلة للتطبيق ، أو ببساطة عدد الصفائح ، هو عدد الخلايا الحية أو القابلة للحياة. يعتمد على مبدأ أن الخلايا القابلة للحياة تتكاثر وتؤدي إلى ظهور مستعمرات مرئية عند الحضانة في ظل ظروف مناسبة للعينة. عادة ما يتم التعبير عن النتائج كوحدات تشكيل مستعمرة لكل مليلتر (CFU / مل) بدلاً من خلايا لكل مليلتر لأن أكثر من خلية قد تكون قد هبطت في نفس المكان لتؤدي إلى مستعمرة واحدة. علاوة على ذلك ، يصعب تفريق عينات البكتيريا التي تنمو في مجموعات أو سلاسل ، وقد تمثل مستعمرة واحدة عدة خلايا. توصف بعض الخلايا بأنها قابلة للحياة ولكنها غير قابلة للزراعة ولن تشكل مستعمرات على وسط صلب. لكل هذه الأسباب ، يعتبر عدد الصفائح القابلة للحياة تقديرًا منخفضًا للعدد الفعلي للخلايا الحية. لا تنتقص هذه القيود من فائدة الطريقة التي توفر تقديرات لأعداد البكتيريا الحية.

يعد علماء الأحياء المجهرية عادةً صفائح تحتوي على 30-300 مستعمرة. لا تعطي العينات التي تحتوي على عدد قليل جدًا من المستعمرات (<30) أرقامًا موثوقة إحصائيًا ، كما أن اللوحات المكتظة (> 300 مستعمرة) تجعل من الصعب حساب عدد المستعمرات الفردية بدقة. كما أن التهم في هذا النطاق يقلل من حدوث أكثر من خلية بكتيرية واحدة تشكل مستعمرة واحدة. وبالتالي ، فإن CFU المحسوبة أقرب إلى العدد الحقيقي للبكتيريا الحية في السكان.

هناك طريقتان شائعتان لتلقيح الألواح للتهم القابلة للتطبيق: طريقة لوحة الصب وطريقة لوحة الانتشار. على الرغم من اختلاف إجراء التلقيح النهائي بين هاتين الطريقتين ، إلا أن كلاهما يبدأ بتخفيف متسلسل للثقافة.

التخفيف المتسلسل

يعد التخفيف المتسلسل للثقافة خطوة أولى مهمة قبل الانتقال إلى طريقة لوحة الصب أو لوحة الانتشار.الهدف من عملية التخفيف التسلسلي هو الحصول على صفائح مع CFUs في نطاق 30-300 ، وعادة ما تتضمن العملية عدة تخفيفات بمضاعفات 10 لتبسيط الحساب. يتم اختيار عدد التخفيفات المتسلسلة وفقًا لتقدير أولي لكثافة الثقافة. يوضح الشكل ( PageIndex {10} ) طريقة التخفيف التسلسلي.

يضاف حجم ثابت من المستنبت الأصلي ، 1.0 مل ، ويخلط جيدًا مع محلول أنبوب التخفيف الأول ، والذي يحتوي على 9.0 مل من المرق المعقم. تمثل هذه الخطوة عامل تخفيف قدره 10 ، أو 1:10 ، مقارنة بالثقافة الأصلية. من هذا التخفيف الأول ، يتم سحب نفس الحجم ، 1.0 مل ، وخلطه بأنبوب جديد من 9.0 مل من محلول التخفيف. أصبح عامل التخفيف الآن 1: 100 مقارنةً بالثقافة الأصلية. تستمر هذه العملية حتى يتم إنتاج سلسلة من التخفيفات التي ستحصر تركيز الخلية المطلوب من أجل العد الدقيق. من كل أنبوب ، يتم طلاء العينة على وسط صلب باستخدام إما طريقة لوحة الصب (الشكل ( PageIndex {11} )) أو طريقة لوحة الانتشار (الشكل ( PageIndex {12} )). يتم تحضين الأطباق حتى تظهر المستعمرات. عادة ما يتم تحضير لوحين إلى ثلاثة أطباق من كل تخفيف ويتم حساب متوسط ​​عدد المستعمرات المحسوبة على كل لوحة. في جميع الحالات ، يعتبر الخلط الشامل للعينات مع وسيط التخفيف (لضمان توزيع الخلية في الأنبوب عشوائيًا) أمرًا بالغ الأهمية للحصول على نتائج موثوقة.

يتم استخدام عامل التخفيف لحساب عدد الخلايا في ثقافة الخلية الأصلية. في مثالنا ، تم حساب متوسط ​​50 مستعمرة على اللوحات التي تم الحصول عليها من التخفيف 1: 10000. نظرًا لأن 0.1 مل فقط من المعلق تم تجفيفه على اللوحة ، فإن المضاعف المطلوب لإعادة تكوين التركيز الأصلي هو 10 × 10000. عدد CFU لكل مل يساوي 50 × 100 × 10000 = 5،000،000. يقدر عدد البكتيريا في المستنبت بـ 5 ملايين خلية / مل. كان عدد المستعمرات التي تم الحصول عليها من التخفيف 1: 1000 هو 389 ، أقل بكثير من المتوقع 500 لفرق 10 أضعاف في التخفيفات. يسلط هذا الضوء على مشكلة عدم الدقة عندما يكون تعداد المستعمرات أكبر من 300 وتنمو أكثر من خلية بكتيرية في مستعمرة واحدة.

العينة المخففة للغاية - مياه الشرب ، على سبيل المثال - قد لا تحتوي على كائنات حية كافية لاستخدام أي من طرق عد الألواح الموصوفة. في مثل هذه الحالات ، يجب تركيز العينة الأصلية بدلاً من تخفيفها قبل الطلاء. يمكن تحقيق ذلك باستخدام تعديل لتقنية تعداد الصفائح تسمى تقنية الترشيح الغشائي. يتم ترشيح الأحجام المعروفة بالتفريغ جوًا معقمًا معقمًا من خلال غشاء بحجم مسام صغير بما يكفي لاحتجاز الكائنات الحية الدقيقة. يتم نقل الغشاء إلى صفيحة بتري تحتوي على وسط نمو مناسب. تحسب المستعمرات بعد الحضانة. يتم حساب كثافة الخلية بقسمة عدد الخلايا على حجم السائل المصفى.

شاهد هذا الفيديو للتعرف على عمليات التخفيف المتسلسلة وتقنيات ألواح الانتشار.

الرقم الأكثر احتمالا

عادة ما يكون عدد الكائنات الحية الدقيقة في العينات المخففة منخفضًا جدًا بحيث لا يمكن اكتشافه بواسطة طرق عدد الألواح الموصوفة حتى الآن. بالنسبة لهذه العينات ، يستخدم علماء الأحياء الدقيقة بشكل روتيني طريقة الرقم الأكثر احتمالًا (MPN) ، وهو إجراء إحصائي لتقدير عدد الكائنات الحية الدقيقة القابلة للحياة في العينة. غالبًا ما تُستخدم طريقة MPN في عينات الماء والغذاء ، حيث تقوم بتقييم النمو القابل للاكتشاف من خلال ملاحظة التغيرات في التعكر أو اللون بسبب النشاط الأيضي.

التطبيق النموذجي لطريقة MPN هو تقدير عدد القولونيات في عينة من ماء البركة. القولونيات هي بكتيريا قضيب سالبة الجرام تخمر اللاكتوز. يعتبر وجود القولونيات في الماء علامة على التلوث بالبراز. بالنسبة للطريقة الموضحة في الشكل ( PageIndex {13} ) ، يتم اختبار سلسلة من ثلاث تخفيفات لعينة الماء عن طريق تلقيح خمسة أنابيب مرق اللاكتوز ب 10 مل من العينة ، وخمسة أنابيب مرق اللاكتوز مع 1 مل من العينة ، و خمسة أنابيب مرق اللاكتوز مع 0.1 مل من العينة. تحتوي أنابيب مرق اللاكتوز على مؤشر الأس الهيدروجيني الذي يتغير من اللون الأحمر إلى الأصفر عند تخمير اللاكتوز. بعد التلقيح والحضانة ، يتم فحص الأنابيب بحثًا عن إشارة إلى نمو القولون عن طريق تغيير اللون في الوسائط من الأحمر إلى الأصفر. أظهرت المجموعة الأولى من الأنابيب (عينة 10 مل) نموًا في جميع الأنابيب ؛ أظهرت المجموعة الثانية من الأنابيب (1 مل) نموًا في أنبوبين من أصل خمسة ؛ في المجموعة الثالثة من الأنابيب ، لم يلاحظ أي نمو في أي من الأنابيب (تخفيف 0.1 مل). تتم مقارنة الأرقام 5 و 2 و 0 بالشكل B1 في الملحق B ، والذي تم إنشاؤه باستخدام نموذج احتمالي لإجراء أخذ العينات. من قراءتنا للجدول ، نستنتج أن 49 هو العدد الأكثر احتمالًا للبكتيريا لكل 100 مل من ماء البركة.

تمرين ( PageIndex {6} )

  1. ما هي وحدة تشكيل المستعمرة؟
  2. ما الطريقتان اللتان تستخدمان كثيرًا لتقدير أعداد البكتيريا في عينات المياه؟

عدد الخلايا غير المباشرة

إلى جانب الطرق المباشرة لعد الخلايا ، تُستخدم طرق أخرى ، بناءً على الكشف غير المباشر عن كثافة الخلية ، لتقدير ومقارنة كثافة الخلايا في الثقافة. النهج الأول هو قياس التعكر (التعكر) لعينة من البكتيريا في معلق سائل. الأداة المختبرية المستخدمة لقياس التعكر تسمى مقياس الطيف الضوئي (الشكل ( PageIndex {14} )). في مقياس الطيف الضوئي ، يتم إرسال شعاع ضوئي من خلال تعليق بكتيري ، ويتم قياس الضوء الذي يمر عبر التعليق بواسطة كاشف ، ويتم تحويل كمية الضوء التي تمر عبر العينة وتصل إلى الكاشف إما إلى نسبة إرسال أو قيمة لوغاريتمية تسمى الامتصاصية (الكثافة الضوئية). مع زيادة عدد البكتيريا في نظام التعليق ، يزداد التعكر أيضًا ويؤدي إلى وصول ضوء أقل إلى الكاشف. يرتبط الانخفاض في الضوء الذي يمر عبر العينة والوصول إلى الكاشف بانخفاض في النسبة المئوية للانتقال وزيادة في الامتصاص المقاس بواسطة مقياس الطيف الضوئي.

يعد قياس التعكر طريقة سريعة لتقدير كثافة الخلية طالما أن هناك خلايا كافية في العينة لإنتاج التعكر. من الممكن ربط قراءات التعكر بالعدد الفعلي للخلايا عن طريق إجراء عدد صفائح قابل للتطبيق للعينات المأخوذة من الثقافات التي لها مجموعة من قيم الامتصاص. باستخدام هذه القيم ، يتم إنشاء منحنى المعايرة عن طريق رسم التعكر كدالة لكثافة الخلية. بمجرد إنتاج منحنى المعايرة ، يمكن استخدامه لتقدير عدد الخلايا لجميع العينات التي تم الحصول عليها أو المزروعة في ظل ظروف مماثلة وبكثافات ضمن نطاق القيم المستخدمة لإنشاء المنحنى.

يعد قياس الوزن الجاف لعينة مستنبت طريقة أخرى غير مباشرة لتقييم كثافة الثقافة دون قياس تعداد الخلايا بشكل مباشر. يجب تركيز المعلق الخلوي المستخدم في الوزن عن طريق الترشيح أو الطرد المركزي ، وغسله ، ثم تجفيفه قبل أخذ القياسات. يجب أن تكون درجة التجفيف موحدة لحساب محتوى الماء المتبقي. هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص للكائنات الدقيقة الخيطية ، والتي يصعب تعدادها عن طريق تعداد الصفائح المباشر أو القابل للتطبيق.

كما رأينا ، يمكن أن تكون طرق تقدير أعداد الخلايا القابلة للحياة كثيفة العمالة وتستغرق وقتًا لأن الخلايا يجب أن تنمو. في الآونة الأخيرة ، تم تطوير طرق غير مباشرة لقياس الخلايا الحية سريعة وسهلة التنفيذ. تقيس هذه الطرق نشاط الخلية من خلال متابعة إنتاج المنتجات الأيضية أو اختفاء المواد المتفاعلة. يمكن مراقبة تكوين الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) والتخليق الحيوي للبروتينات والأحماض النووية واستهلاك الأكسجين لتقدير عدد الخلايا.

تمرين ( PageIndex {7} )

  1. ما هو الغرض من منحنى المعايرة عند تقدير عدد الخلايا من قياسات التعكر؟
  2. ما هي أحدث الطرق غير المباشرة لعد الخلايا الحية؟

الأنماط البديلة لتقسيم الخلايا

الانشطار الثنائي هو النمط الأكثر شيوعًا لانقسام الخلايا في بدائيات النوى ، لكنه ليس النمط الوحيد. تتضمن الآليات الأخرى عادةً تقسيمًا غير متماثل (كما في التبرعم) أو إنتاج أبواغ في خيوط هوائية.

في بعض البكتيريا الزرقاء ، قد تتراكم العديد من النوكلييدات في خلية دائرية متضخمة أو على طول خيوط ، مما يؤدي إلى توليد العديد من الخلايا الجديدة في وقت واحد. غالبًا ما تنفصل الخلايا الجديدة عن الفتيل الأصلي وتطفو بعيدًا في عملية تسمى التجزئة (الشكل ( PageIndex {15} )). يتم ملاحظة التجزئة بشكل شائع في الفطريات الشعاعية ، وهي مجموعة من البكتيريا اللاهوائية موجبة الجرام والتي توجد عادة في التربة. مثال آخر غريب على انقسام الخلايا في بدائيات النوى ، يذكرنا بالولادة الحية في الحيوانات ، تعرضه البكتيريا العملاقة Epulopiscium. تنمو العديد من الخلايا الوليدة بشكل كامل في الخلية الأم ، والتي تتفكك في النهاية ، وتطلق الخلايا الجديدة في البيئة. قد تشكل الأنواع الأخرى امتدادًا ضيقًا طويلًا في قطب واحد في عملية تسمى التبرعم. يتضخم طرف الامتداد ويشكل خلية أصغر ، وهو البرعم الذي ينفصل في النهاية عن الخلية الأم. يعتبر التبرعم أكثر شيوعًا في الخميرة (الشكل ( PageIndex {15} )) ، ولكنه لوحظ أيضًا في بكتيريا البروستات وبعض البكتيريا الزرقاء.

بكتيريا التربة الشعيات تنمو في خيوط طويلة مقسمة بواسطة حواجز ، على غرار الفطريات الفطرية التي تظهر في الفطريات ، مما ينتج عنه خلايا طويلة ذات نيوكلييدات متعددة. تؤدي الإشارات البيئية ، التي ربما تتعلق بتوافر المغذيات المنخفض ، إلى تكوين خيوط هوائية. داخل هذه الخيوط الهوائية ، تنقسم الخلايا الممدودة في وقت واحد. تتطور الخلايا الجديدة ، التي تحتوي على نواة واحدة ، إلى جراثيم تؤدي إلى ظهور مستعمرات جديدة.

تمرين ( PageIndex {8} )

حدد فرقًا واحدًا على الأقل بين التجزئة والتبرعم.

الأغشية الحيوية

في الطبيعة ، تنمو الكائنات الحية الدقيقة بشكل رئيسي في الأغشية الحيوية ، والنظم الإيكولوجية المعقدة والديناميكية التي تتشكل على مجموعة متنوعة من الأسطح البيئية ، من القنوات الصناعية وأنابيب معالجة المياه إلى الصخور في قيعان الأنهار. ومع ذلك ، لا تقتصر الأغشية الحيوية على ركائز سطحية صلبة. تقريبًا أي سطح في بيئة سائلة يحتوي على الحد الأدنى من العناصر الغذائية سيؤدي في النهاية إلى تكوين غشاء حيوي. فالحصائر الميكروبية التي تطفو على الماء ، على سبيل المثال ، عبارة عن أغشية حيوية تحتوي على أعداد كبيرة من الكائنات الدقيقة التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي. قد تحتوي الأغشية الحيوية الموجودة في فم الإنسان على مئات الأنواع البكتيرية. بغض النظر عن البيئة التي تحدث فيها ، فإن الأغشية الحيوية ليست مجموعات عشوائية من الكائنات الحية الدقيقة ؛ بدلاً من ذلك ، فهي مجتمعات منظمة للغاية توفر ميزة انتقائية للكائنات الحية الدقيقة المكونة لها.

هيكل بيوفيلم

أظهرت الملاحظات باستخدام الفحص المجهري متحد البؤر أن الظروف البيئية تؤثر على الهيكل العام للأغشية الحيوية. تتشكل الأغشية الحيوية الخيطية التي تسمى اللافتات في المياه المتدفقة بسرعة ، مثل تيارات المياه العذبة ، والدوامات ، وخلايا التدفق المختبرية المصممة خصيصًا لتكرار ظروف النمو في السوائل سريعة الحركة. يتم تثبيت اللافتات على الركيزة بواسطة "رأس" و "الذيل" يطفو في اتجاه مجرى النهر في التيار. في المياه الساكنة أو البطيئة الحركة ، تتخذ الأغشية الحيوية أساسًا شكلًا يشبه الفطر. قد يتغير هيكل الأغشية الحيوية أيضًا مع الظروف البيئية الأخرى مثل توافر المغذيات.

تكشف الملاحظات التفصيلية للأغشية الحيوية تحت الليزر متحد البؤر والمجاهر الإلكترونية عن مجموعات من الكائنات الحية الدقيقة المضمنة في مصفوفة تتخللها قنوات المياه المفتوحة. تتكون المصفوفة خارج الخلية من مواد بوليمرية خارج الخلية (EPS) تفرزها الكائنات الحية في الأغشية الحيوية. تمثل المصفوفة خارج الخلية جزءًا كبيرًا من الغشاء الحيوي ، وهو ما يمثل 50٪ - 90٪ من إجمالي الكتلة الجافة. تختلف خصائص EPS وفقًا للكائنات الحية والظروف البيئية.

EPS عبارة عن جل رطب يتكون أساسًا من عديد السكاريد ويحتوي على جزيئات ضخمة أخرى مثل البروتينات والأحماض النووية والدهون. يلعب دورًا رئيسيًا في الحفاظ على سلامة ووظيفة البيوفيلم. تسمح القنوات الموجودة في EPS بحركة العناصر الغذائية والنفايات والغازات في جميع أنحاء البيوفيلم. هذا يحافظ على ترطيب الخلايا ، ويمنع الجفاف. يحمي EPS أيضًا الكائنات الحية في الأغشية الحيوية من الافتراس من قبل الميكروبات أو الخلايا الأخرى (على سبيل المثال ، الكائنات الأولية ، خلايا الدم البيضاء في جسم الإنسان).

تشكيل بيوفيلم

تسمى الخلايا الميكروبية الحرة العائمة التي تعيش في بيئة مائية بالخلايا البلانكتونية. يتضمن تكوين الغشاء الحيوي الرقيق بشكل أساسي ربط الخلايا العوالق بالركيزة ، حيث تصبح لاطئة (متصلة بالسطح). يحدث هذا على مراحل ، كما هو موضح في الشكل ( PageIndex {16} ). تتضمن المرحلة الأولى ربط الخلايا العوالق بسطح مغطى بغشاء مكيف من مادة عضوية. في هذه المرحلة ، يكون التعلق بالركيزة قابلاً للانعكاس ، ولكن عندما تعبر الخلايا عن أنماط ظاهرية جديدة تسهل تكوين EPS ، فإنها تنتقل من العوالق إلى أسلوب حياة لاطئ. يطور البيوفيلم هياكل مميزة ، بما في ذلك مصفوفة واسعة وقنوات مائية. الملاحق مثل fimbriae ، pili ، و flagella تتفاعل مع EPS ، ويشير الفحص المجهري والتحليل الجيني إلى أن مثل هذه الهياكل مطلوبة لإنشاء غشاء حيوي ناضج. في المرحلة الأخيرة من دورة حياة الأغشية الحيوية ، تعود الخلايا الموجودة على محيط الغشاء الحيوي إلى نمط حياة العوالق ، فتتخلص من الأغشية الحيوية الناضجة لتستعمر مواقع جديدة. يشار إلى هذه المرحلة باسم التشتت.

داخل البيوفيلم ، تنشئ أنواع مختلفة من الكائنات الحية الدقيقة تعاونًا في التمثيل الغذائي حيث يصبح ناتج نفايات كائن حي مغذيًا للآخر. على سبيل المثال ، تستهلك الكائنات الحية الدقيقة الهوائية الأكسجين ، مما يخلق مناطق لاهوائية تعزز نمو اللاهوائية. يحدث هذا في العديد من حالات العدوى متعددة الميكروبات التي تشمل مسببات الأمراض الهوائية واللاهوائية.

تسمى الآلية التي تنسق بها الخلايا في الأغشية الحيوية أنشطتها استجابةً للمنبهات البيئية استشعار النصاب. إن استشعار النصاب - الذي يمكن أن يحدث بين خلايا من أنواع مختلفة داخل غشاء حيوي - يمكّن الكائنات الحية الدقيقة من اكتشاف كثافة خلاياها من خلال إطلاق وربط جزيئات صغيرة قابلة للانتشار تسمى المحرضات الذاتية. عندما يصل عدد الخلايا إلى عتبة حرجة (النصاب القانوني) ، تبدأ هذه المحفزات الذاتية سلسلة من التفاعلات التي تنشط الجينات المرتبطة بالوظائف الخلوية التي لا تفيد إلا عندما يصل السكان إلى كثافة حرجة. على سبيل المثال ، في بعض مسببات الأمراض ، يبدأ تركيب عوامل الفوعة فقط عند وجود عدد كافٍ من الخلايا للتغلب على الدفاعات المناعية للمضيف. على الرغم من دراستها في الغالب في التجمعات البكتيرية ، إلا أن استشعار النصاب يحدث بين البكتيريا وحقيقيات النوى وبين الخلايا حقيقية النواة مثل الفطريات المبيضات البيض، وهو عضو شائع في الكائنات الحية الدقيقة البشرية التي يمكن أن تسبب العدوى للأفراد الذين يعانون من نقص المناعة.

تنتمي جزيئات الإشارة في استشعار النصاب إلى فئتين رئيسيتين. تتواصل البكتيريا سالبة الجرام بشكل أساسي باستخدام لاكتونات الهوموسرين N-acylated ، بينما تستخدم البكتيريا موجبة الجرام في الغالب الببتيدات الصغيرة (الشكل ( PageIndex {17} )). في جميع الحالات ، تتكون الخطوة الأولى في استشعار النصاب من ربط المحفز الذاتي بمستقبله المحدد فقط عندما يتم الوصول إلى تركيز عتبة لجزيئات الإشارة. بمجرد حدوث الارتباط بالمستقبل ، تؤدي سلسلة من أحداث الإشارة إلى تغييرات في التعبير الجيني. والنتيجة هي تنشيط الاستجابات البيولوجية المرتبطة باستشعار النصاب ، ولا سيما زيادة في إنتاج جزيئات الإشارات نفسها ، ومن هنا جاء مصطلح المحفز الذاتي.

الأغشية الحيوية وصحة الإنسان

يحتوي جسم الإنسان على أنواع عديدة من الأغشية الحيوية ، بعضها مفيد وبعضها ضار. على سبيل المثال ، تلعب طبقات الجراثيم الطبيعية التي تبطن الغشاء المخاطي للأمعاء والجهاز التنفسي دورًا في درء العدوى بمسببات الأمراض. ومع ذلك ، يمكن أن يكون للأغشية الحيوية الأخرى في الجسم تأثير ضار على الصحة. على سبيل المثال ، اللويحة التي تتكون على الأسنان عبارة عن غشاء حيوي يمكن أن يساهم في أمراض الأسنان واللثة. يمكن أن تتشكل الأغشية الحيوية أيضًا في الجروح ، مما يتسبب أحيانًا في حدوث عدوى خطيرة يمكن أن تنتشر. البكتيريا الزائفة الزنجارية غالبًا ما يستعمر الأغشية الحيوية في الشعب الهوائية للمرضى المصابين بالتليف الكيسي ، مما يتسبب في التهابات الرئتين المزمنة والمميتة في بعض الأحيان. يمكن أن تتشكل الأغشية الحيوية أيضًا على الأجهزة الطبية المستخدمة في الجسم أو عليه ، مما يتسبب في حدوث التهابات في المرضى الذين يعانون من القسطرة الداخلية أو المفاصل الاصطناعية أو العدسات اللاصقة.

تُظهر مسببات الأمراض المتضمنة في الأغشية الحيوية مقاومة أعلى للمضادات الحيوية من نظيراتها الحرة العائمة. تم اقتراح العديد من الفرضيات لشرح السبب. تكون الخلايا الموجودة في الطبقات العميقة من الأغشية الحيوية غير نشطة من الناحية الأيضية وقد تكون أقل عرضة لعمل المضادات الحيوية التي تعطل الأنشطة الأيضية. قد يؤدي EPS أيضًا إلى إبطاء انتشار المضادات الحيوية والمطهرات ، مما يمنعها من الوصول إلى الخلايا في الطبقات العميقة من البيوفيلم. قد تساهم التغييرات المظهرية أيضًا في زيادة المقاومة التي تظهرها الخلايا البكتيرية في الأغشية الحيوية. على سبيل المثال ، تبين أن زيادة إنتاج مضخات التدفق ، والبروتينات المضمنة في الغشاء والتي تنبثق بنشاط المضادات الحيوية من الخلايا البكتيرية ، هي آلية مهمة لمقاومة المضادات الحيوية بين البكتيريا المرتبطة بالأغشية الحيوية. أخيرًا ، توفر الأغشية الحيوية بيئة مثالية لتبادل الحمض النووي خارج الصبغيات ، والذي يتضمن غالبًا الجينات التي تمنح مقاومة للمضادات الحيوية.

تمرين ( PageIndex {9} )

  1. مما تتكون مصفوفة البيوفيلم؟
  2. ما هو دور استشعار النصاب في الأغشية الحيوية؟

المفاهيم الأساسية والملخص

  • تنقسم معظم الخلايا البكتيرية الانشطار الثنائي. وقت الجيل في النمو البكتيري يعرف باسم مضاعفة الوقتمن السكان.
  • تتبع الخلايا في نظام مغلق نمط نمو بأربع مراحل: بطئ, لوغاريتمي (أسي), ثابت، و الموت.
  • يمكن عد الخلايا بواسطة عدد الخلايا الحية المباشر. ال صب لوحة و انتشار لوحة الطرق المستخدمة في لوحة التخفيفات التسلسلية داخل أو على أجار ، على التوالي ، للسماح بإحصاء الخلايا القابلة للحياة التي تؤدي إلى ظهور مستعمرة. الترشيح الغشائي يستخدم لعد الخلايا الحية في المحاليل المخففة. ال رقم الخلية الأكثر احتمالا (MPN)تسمح الطريقة بتقدير أعداد الخلايا في الثقافات دون استخدام وسائط صلبة.
  • يمكن استخدام الطرق غير المباشرة لتقدير كثافة الثقافة عن طريق قياس العكارة للثقافة أو كثافة الخلايا الحية عن طريق قياس النشاط الأيضي.
  • تشمل الأنماط الأخرى لانقسام الخلايا تكوين نواة متعددة في الخلايا ؛ تقسيم غير متماثل ، كما في في مهدها؛ وتشكيل الخيوط والجراثيم الطرفية.
  • الأغشية الحيوية هي مجتمعات من الكائنات الحية الدقيقة متداخلة في مصفوفة من مادة بوليمرية خارج الخلية. يحدث تكوين غشاء حيوي عندما العوالق تلتصق الخلايا بالركيزة وتصبح لاطئة. تنسق الخلايا في الأغشية الحيوية نشاطها من خلال التواصل إدراك النصاب.
  • توجد الأغشية الحيوية بشكل شائع على الأسطح في الطبيعة وفي جسم الإنسان ، حيث قد تكون مفيدة أو تسبب التهابات شديدة.غالبًا ما تكون مسببات الأمراض المرتبطة بالأغشية الحيوية أكثر مقاومة للمضادات الحيوية والمطهرات.

متعدد الخيارات

أي من الطرق التالية يمكن استخدامها لقياس تركيز التلوث البكتيري في زبدة الفول السوداني المصنعة؟

أ. قياس العكارة
مجموع لوحة العد
قياس الوزن الجاف
د- العد المباشر للبكتيريا على شريحة معايرة تحت المجهر

ب

في أي مرحلة تتوقع ملاحظة معظم الأبواغ الداخلية في a عصية زراعة الخلايا؟

مرحلة الموت
ب- مرحلة التأخر
جيم مرحلة السجل
سيكون لكل مراحل السجل والتأخر والموت نفس العدد تقريبًا من الأبواغ الداخلية.

أ

في أي مرحلة يكون البنسلين ، المضاد الحيوي الذي يثبط تخليق جدار الخلية ، أكثر فاعلية؟

A. المرحلة الثابتة

ج

أي مما يلي هو أفضل تعريف لوقت التكاثر في البكتيريا؟

أ. طول الوقت المستغرق للوصول إلى مرحلة السجل
ب. طول الوقت الذي يستغرقه عدد الخلايا لمضاعفة عدد الخلايا
C. الوقت المستغرق للوصول إلى المرحلة الثابتة
د- طول الفترة الزمنية للمرحلة الأسية

ب

ما هي وظيفة الحلقة Z في الانشطار الثنائي؟

A. يتحكم في تكرار الحمض النووي.
B. تشكل حلقة مقلصة في الحاجز.
C. فهو يفصل بين جزيئات DNA المركبة حديثًا.
D. يتوسط إضافة وحدات فرعية ببتيدوغليكان جديدة.

ب

إذا بدأت الثقافة بخمسين خلية ، فكم عدد الخلايا التي ستكون موجودة بعد خمسة أجيال دون موت الخلية؟

أ 200
ب 400
ج 1600
د 3200

ج

غالبًا ما تنقسم البكتيريا الزرقاء الخيطية بأي مما يلي؟

A. في مهدها
B. الانقسام
C. التجزئة
تشكيل الإندوسبورات

ج

ما سبب كون مقاومة مضادات الميكروبات أعلى في الأغشية الحيوية منها في الخلايا البكتيرية الحرة العائمة؟

A. يسمح EPS بنشر أسرع للمواد الكيميائية في البيوفيلم.
خلايا B. أكثر نشاطا في التمثيل الغذائي في قاعدة بيوفيلم.
جيم الخلايا غير نشطة التمثيل الغذائي في قاعدة بيوفيلم.
د. تفضل بنية الغشاء الحيوي بقاء الخلايا المقاومة للمضادات الحيوية.

ج

تستخدم الخلايا البكتيرية استشعار النصاب لتحديد أي مما يلي؟

أ. حجم السكان
ب- توافر المغذيات
C. سرعة تدفق المياه
كثافة السكان

د

أي من العبارات التالية غير صحيحة حول المحرضات التلقائية؟

ج: ترتبط مباشرة بالحمض النووي لتفعيل النسخ.
ب. يمكنهم تنشيط الخلية التي تفرزهم.
لاكتونات الهوموسرين التي تحتوي على N- هي محرضات ذاتية في الخلايا سالبة الجرام.
قد تحفز المحرضات الذاتية إنتاج عوامل الضراوة.

أ

املاء الفراغ

يمكن إجراء العد المباشر لإجمالي الخلايا باستخدام ________ أو ________.

مقياس الهيموسيتومتر ، غرفة عد بيتروف هوسر

تسمح طريقة ________ بالعد المباشر لإجمالي الخلايا التي تنمو على وسط صلب.

العد لوحة

عادة ما يتم التقدير الإحصائي لعدد الخلايا الحية في السائل بواسطة ________.

الرقم الأكثر احتمالا

بالنسبة لهذه الطريقة غير المباشرة لتقدير نمو الثقافة ، يمكنك قياس ________ باستخدام مقياس الطيف الضوئي.

العكارة

يمكن تقدير النمو النشط للثقافة بشكل غير مباشر عن طريق قياس المنتجات التالية لاستقلاب الخلية: ________ أو ________.

ATP ، حمض من التخمير

مطابقة

طابق التعريف مع اسم مرحلة النمو في منحنى النمو.

___ عدد الخلايا المحتضرة أكبر من عدد الخلايا المنقسمةأ. مرحلة التأخر
___ عدد الخلايا الجديدة يساوي عدد الخلايا المحتضرةب. مرحلة التسجيل
___ يتم استحداث إنزيمات جديدة لاستخدام العناصر الغذائية المتاحةجيم المرحلة الثابتة
___ يحدث الانشطار الثنائي بمعدل أقصىد- مرحلة الوفاة

د ، ج ، أ ، ب

اجابة قصيرة

لماذا من المهم قياس انتقال الضوء من خلال أنبوب تحكم به مرق فقط عند إجراء مقاييس التعكر للمزارع البكتيرية؟

من حيث عد الخلايا ، ما الذي تحققه طريقة الطلاء ولا تحققه طريقة عد الخلايا الإلكترونية؟

رتب المراحل التالية من تطوير الأغشية الحيوية من الخطوة الأولى إلى الخطوة الأخيرة.

  1. إفراز EPS
  2. مرفق قابل للانعكاس
  3. تشتيت انتشار
  4. تشكيل قنوات مائية
  5. مرفق لا رجوع فيه

غالبًا ما ترتبط العدوى بين المرضى في المستشفى بوجود جهاز طبي في المريض. ما هي الشروط التي تفضل تكوين الأغشية الحيوية على القسطرة والأطراف الاصطناعية الداخلية؟

التفكير النقدي

يتم إدخال قسطرة في الوريد للمريض في المستشفى للسماح بتوصيل الأدوية والسوائل والشوارد. بعد أربعة أيام من إدخال القسطرة ، يُصاب المريض بالحمى والتهاب الجلد حول القسطرة. تكشف مزارع الدم أن المريض مصاب بعدوى منقولة بالدم. تحدد الاختبارات في المختبر السريري العامل الممرض الذي ينتقل عن طريق الدم على أنه المكورات العنقودية البشروية، ويتم إجراء اختبارات الحساسية للمضادات الحيوية لتزويد الأطباء بالمعلومات الأساسية لاختيار أفضل دواء لعلاج العدوى. يبدأ العلاج الكيميائي المضاد للبكتيريا ويتم تسليمه من خلال قسطرة وريدية تم إدخالها في الأصل إلى المريض. في غضون 7 أيام ، تختفي عدوى الجلد ، وتكون مزارع الدم سلبية بالنسبة لها S. البشرة، وتوقف العلاج الكيميائي المضاد للبكتيريا. ومع ذلك ، بعد يومين من التوقف عن العلاج الكيميائي المضاد للبكتيريا ، يصاب المريض بحمى أخرى وعدوى جلدية وتكون مزارع الدم إيجابية لنفس سلالة من S. البشرة التي تم عزلها الأسبوع الماضي. هذه المرة ، يقوم الأطباء بإزالة القسطرة الوريدية وإعطاء المضادات الحيوية عن طريق الفم ، والتي تعالج بنجاح كل من الجلد والعدوى المنقولة بالدم الناتجة عن S. البشرة. علاوة على ذلك ، لا تعود العدوى بعد التوقف عن العلاج الكيميائي المضاد للبكتيريا عن طريق الفم. ما هي بعض الأسباب المحتملة لفشل العلاج الكيميائي الوريدي في علاج المريض تمامًا على الرغم من الاختبارات المعملية التي أظهرت أن السلالة البكتيرية كانت عرضة للمضاد الحيوي الموصوف؟ لماذا كانت الجولة الثانية من العلاج بالمضادات الحيوية أكثر نجاحًا؟ برر إجاباتك.

لماذا هي جزيئات صغيرة المحرض الذاتي؟

ارجع إلى الشكل ب 1 في الملحق ب. إذا تم تسجيل نتائج عينة ماء البركة على أنها 3 ، 2 ، 1 ، فما هو MPN للبكتيريا في 100 مل من ماء البركة؟

الرجوع إلى الشكل. لماذا تفقد العكارة الموثوقية في التركيزات العالية للخلايا عندما تصل المزرعة إلى المرحلة الثابتة؟


5.1: كيف تنمو الميكروبات - علوم الأرض

ناتاليا ، امرأة حامل تبلغ من العمر 24 عامًا في الثلث الثاني من حملها ، تزور عيادة لديها شكاوى من ارتفاع درجة الحرارة ، 38.9 درجة مئوية (102 درجة فهرنهايت) ، والتعب ، وآلام في العضلات - علامات وأعراض تشبه أعراض الأنفلونزا. تمارس ناتاليا الرياضة بانتظام وتتبع نظامًا غذائيًا مغذيًا مع التركيز على الأطعمة العضوية ، بما في ذلك الحليب الخام الذي تشتريه من سوق المزارعين المحليين. جميع تحصيناتها محدثة. ومع ذلك ، فإن مقدم الرعاية الصحية الذي يرى ناتاليا يشعر بالقلق ويطلب عينة دم ليتم اختبارها من قبل مختبر علم الأحياء الدقيقة.

سنعود إلى مثال ناتاليا في الصفحات اللاحقة.

تتضمن دورة الخلية البكتيرية تكوين خلايا جديدة من خلال تكرار الحمض النووي وتقسيم المكونات الخلوية إلى خليتين ابنتيتين. في بدائيات النوى ، يكون التكاثر دائمًا لاجنسيًا ، على الرغم من حدوث إعادة تركيب جيني واسع النطاق في شكل نقل جيني أفقي ، كما سيتم استكشافه في فصل مختلف. تحتوي معظم البكتيريا على كروموسوم دائري واحد ، ولكن توجد بعض الاستثناءات. فمثلا، بوريليا برغدورفيرية، العامل المسبب لمرض لايم ، لديه كروموسوم خطي.


1.2: جني في زجاجة (15 دقيقة)

نشاط

الهدف من هذا النشاط هو السماح للطلاب باستكشاف نمطين للنمو وملاحظة أن نمط المضاعفة ينمو في النهاية بشكل كبير جدًا جدًا حتى مع وجود قيمة ابتدائية صغيرة. يمكن للطلاب إجراء عملية حسابية متكررة ، أو يمكنهم تعميم العملية عن طريق كتابة تعبيرات أو معادلات.

يتيح توفير تقنية جداول البيانات للطلاب فرصة اختيار الأدوات المناسبة بشكل استراتيجي (MP5).

إطلاق

توفير الوصول إلى الآلات الحاسبة أو جداول البيانات. اعرض الموقف (إما عن طريق مطالبة الطلاب بقراءتها بهدوء ، أو إجراء قراءة درامية). قبل أن يقوم الطلاب بأي عملية حسابية أو أي عمل آخر ، قم باستطلاع رأي الفصل حول الخيار الذي يعتقدون أنه الأفضل. اعرض نتائج الاستطلاع (عدد الطلاب الذين يعتقدون أن Purse A أفضل وأن Purse B أفضل) ليراها الجميع.

أنت تمشي على طول الشاطئ وتضرب إصبع قدمك شيئًا قويًا. تمد يدك لأسفل وتمسك بمقبض واسحب المصباح للخارج! إنه رملي. تبدأ في تنظيفها بمنشفة. لوطي! يظهر الجني.

يقول لك ، "شكرًا لك على تحريري من تلك الزجاجة! كنت أشعر برهاب الأماكن المغلقة. يمكنك اختيار واحدة من هذه المحافظ كمكافأة."

  • المحفظة أ التي تحتوي على 1000 دولار اليوم. إذا تركته بمفرده ، فسيحتوي على 1200 دولار غدًا (بالسحر). في اليوم التالي ، سيكون لديها 1400 دولار. سيستمر هذا النمط بقيمة 200 دولار أمريكي إضافية في اليوم.
  • المحفظة B التي تحتوي على 1 بنس اليوم. اترك هذا البنس هناك ، لأنه سيتحول (بطريقة سحرية) غدًا إلى بنسين. في اليوم التالي ، سيكون هناك 4 بنسات. سيستمر المبلغ الموجود في المحفظة في التضاعف كل يوم.
  1. كم من المال سيكون في كل محفظة بعد أسبوع؟ بعد أسبوعين؟
  2. أضاف الجني لاحقًا أنه سيسمح للمال في كل محفظة بالنمو لمدة ثلاثة أسابيع. كم من المال سيكون في كل محفظة بعد ذلك؟
  3. ما هي المحفظة التي تحتوي على نقود أكثر بعد 30 يومًا؟

استجابة الطالب

يمكن للمعلمين الذين لديهم عنوان بريد إلكتروني صالح للعمل النقر هنا للتسجيل أو تسجيل الدخول للوصول المجاني إلى رد الطلاب.

المفاهيم الخاطئة المتوقعة

قد يخلط بعض الطلاب بين وحدات المحافظين. ذكرهم أن المحفظة B تحتوي على بنسات (وبالتالي سنتات بدلاً من دولارات).

نظرًا للتجربة السابقة مع قصص Genie ، قد يشك الطلاب في العروض. اطلب منهم إظهار تفكيرهم الرياضي ، بدلاً من اعتماد اختيارهم للحقائب على شكوكهم أو اعتبارات أخرى مثل كيفية حمل حقيبة تحتوي على أكثر من مليوني بنس.

توليف النشاط

ركز المناقشة على كيفية عثور الطلاب على المبالغ المالية في حقيبتين بعد عدة أيام. ادعُ الطلاب الذين أجروا عمليات حسابية متكررة وأولئك الذين كتبوا تعابير أو معادلات للمشاركة. سجل واعرض تفكير الطلاب ليراه الجميع. ستدعم رؤية التفكير المتكرر عمل الطلاب التعميم لاحقًا. على سبيل المثال ، سيكون المبلغ في المحفظة أ (1 ، ! 000 + 200 ) لليوم الأول ، ثم (1 ، ! 000 + 200 + 200 ) لليوم الثاني ، (1 ، ! 000 + 200 + 200 + 200 ) لليوم الثالث ، وهكذا. اربط هذا بتعبيرات الكتابة مثل (1،000 + 200 boldcdot 3 ) و (1،000 + 200x ) حيث يمثل (x ) عدد الأيام منذ ظهور الجني.

بالنسبة إلى Purse B ، سلط الضوء على حقيقة أنه بعد يومين يحتوي على ((1 boldcdot 2) boldcdot 2 ) سنت ، وهو (2 ^ 2 ) سنت. بعد ثلاثة أيام يحتوي على ((1 boldcdot 2) boldcdot 2 boldcdot 2 ) سنت ، وهو (2 ^ 3 ) سنت. (هنا يتم التعامل مع اليوم الذي يظهر فيه الجني على أنه اليوم 0.) هذه فرصة جيدة للتأكيد على معنى التدوين الأسي. يعد التدوين الأسي مفيدًا بشكل خاص للتعبير عن المبلغ الموجود في المحفظة B في اليوم 30 ، وهو (2 ^ <30> ) سنتًا.

إذا لم يستخدم الطلاب جدول بيانات ، ففكر في توضيح كيف يمكن أن يكون مفيدًا في إجراء عمليات حسابية مثل هذه.


ميكروبات شرودنغر: أدوات لتمييز الأحياء عن الأموات في النظم البيئية الميكروبية

في حين أنه غالبًا ما يكون واضحًا بالنسبة للكائنات المجهرية ، فإن تحديد ما إذا كان الميكروب حيًا أو ميتًا أمر محفوف بالمضاعفات. تحدد مجالات مثل علم البيئة الميكروبي ، والصحة البيئية ، وعلم الأحياء الدقيقة الطبية أفضل السبل لتقييم أي من أفراد المجتمع الميكروبي على قيد الحياة ، وفقًا لاحتياجاتهم العلمية و / أو التنظيمية. لقد انتقل العديد من هذه المجالات من دراسة المجتمعات على مستوى واسع إلى التحليل الدقيق للمجموعات الميكروبية داخل الاتحادات. على سبيل المثال ، سمحت التطورات في تقنيات تسلسل الحمض النووي وتحليلات المعلومات الحيوية اللاحقة بإلقاء نظرة ثاقبة عالية الدقة على تكوين المجتمع الميكروبي وإمكانات التمثيل الغذائي ، ومع ذلك فنحن لا نعرف سوى القليل جدًا عما إذا كانت تسلسلات الحمض النووي للمجتمع تمثل كائنات دقيقة قابلة للحياة. في هذه المراجعة ، نصف عددًا من التقنيات ، من الفحص المجهري إلى الجزيئي ، التي تم استخدامها لاختبار الجدوى (التحديد الحي / الميت) و / أو النشاط في سياقات مختلفة ، بما في ذلك التقنيات الحديثة المتوافقة مع أو التكميلية لتسلسل الحمض النووي المصب. نصف توافق تقييمات الجدوى هذه مع تقنيات القياس الكمي عالية الإنتاجية ، بما في ذلك قياس التدفق الخلوي و PCR الكمي (qPCR). على الرغم من أن توصيفات المجتمع المرتبطة بالحيوية البكتيرية أصبحت الآن ممكنة في العديد من البيئات ، وبالتالي فهي محور هذه المراجعة النقدية ، هناك حاجة إلى مزيد من تطوير الأساليب للعينات البيئية المعقدة وللتقاط تنوع الميكروبات بشكل كامل (على سبيل المثال ، الميكروبات والفيروسات حقيقية النواة) و حالات التمثيل الغذائي (مثل الأبواغ) للميكروبات في البيئات الطبيعية.

الكلمات الدالة: تسلسل الحمض النووي قياس التدفق الخلوي العدوى الحية / الميتة الكتلة الحيوية المنخفضة Metagenomics البيئة الميكروبية PMA RNA الجدوى qPCR.

الأرقام

نظرة عامة على تقنيات التمييز ...

نظرة عامة على تقنيات التمييز بين الميكروبات الحية والميتة. كلاهما يعتمد على الثقافة ومستقل عن الثقافة ...

مثال على مجموعات التلوين الحية / الميتة ...

مثال على مجموعات التلوين الحية / الميت المطبقة على عينتين من البكتيريا وحقيقية النواة ...

سير عمل تلطيخ حي / ميت ، يوديد البروبيديوم ...

سير عمل تلطيخ حي / ميت ، مثال يوديد البروبيديوم (PI). في هذه التقنية ، تكون العينة ...

سير عمل PCR للجدوى (على سبيل المثال ، باستخدام ...

سير عمل PCR (على سبيل المثال ، استخدام EMA أو PMA أو الأصباغ المماثلة). العينة الأولية ...

ملخص للتقنيات القائمة على الحمض النووي الريبي. تقنيات ...

ملخص للتقنيات القائمة على الحمض النووي الريبي. التقنيات التي تستخدم RNA لها مباشرة خطوط المسار الوردي ...

التصوير الشعاعي الذاتي. دمج العلامات الإشعاعية ...

التصوير الشعاعي. دمج النظائر الموسومة إشعاعيًا عن طريق التمثيل الغذائي الفعال للكائنات التي تم اكتشافها لاحقًا عند ...

2 مم مع قطاعة هلامية ، ثم يتم تجميدها بين لوحين زجاجيين ، تم إزالتهما قبل التصوير الشعاعي الذاتي. تم تعريض الحصائر المجمدة لفيلم الأشعة السينية لمدة 2-14 أسبوعًا عند درجة حرارة -80 درجة مئوية. تم وضع الفيلم المطور في مكبر فوتوغرافي واستخدم كسلبي لطباعة الصورة على اليمين ويقف على عكس صورة السجادة المجمدة على متبقى. ال مناطق بيضاء في لوحة التصوير الشعاعي الذاتي ، تتوافق مع 14 درجة مئوية مستقرة الحمضية مدمجة في عينة الحصيرة ، مما يشير إلى أعضاء المجتمع الذين يقومون بعملية التمثيل الضوئي النشط

ميكروب "ميت" بشكل عابر. مختص…

ميكروب "ميت" بشكل عابر. مختص بكتريا قولونية (الخلايا المختصة NEB5α الخلايا ، القط # ...


5.4 الإعداد في مثال CrunchFlow 5.1

النظام: لدي زجاجة 200 مل في مطبخي. أسقط عن طريق الخطأ بعض حبوب التربة المخصبة حديثًا من الفناء الخلفي لمنزلتي في الزجاجة. أغلق الزجاجة بعد الحادث. تحتوي التربة على بعض الخلايا الميكروبية ، جنبًا إلى جنب مع بعض الكربون العضوي (بافتراض صيغة الأسيتات) والنترات. الأولي أسيتات و NO3 التركيز في الزجاجة هو 5.0 و 1.0 مليمول / لتر على التوالي. افترض في البداية أن هناك بعض O المذاب2 في الماء بتركيز 0.28 مليمول / لتر بينما جميع المواد الكيميائية الأخرى في التربة غير تفاعلية. تركيز الكتلة الحيوية الأولي لـ O2- الكتلة الحيوية المخففة والنترات هي 2.0 × 10 -6 و 1.5 × 10 -6 مول من الكتلة الحيوية / لتر ، على التوالي. في الزجاجة ، وضعت بعض المساحيق السحرية (التي ستبتكرها ابنتي ميليندا وو في المستقبل!) والتي ستُظهر تلقائيًا تركيزات الأنواع الكيميائية دون الحاجة إلى قياسات (سيكون هذا حلمي يتحقق!). تتقدم التفاعلات الميكروبية على النحو التالي:

الأكسدة الهوائية (f s = 0.6 و f e = 0.4):

0.500 O 2 (a q) + 0.417 C H 3 C O O - + 0.067 N H 4 + →
0.067 C 5 H 7 O 2 N A O B + 0.500 H C O 3 - + 0.200 H 2 O + 0.150 H +

نزع النتروجين (f s = 0.55 و f e = 0.45):

0.090 N O 3 - + 0.125 C H 3 C O O - + 0.0275 N H 4 + + 0.075 H + → 0.0275 C 5 H 7 O 2 N N N R B + 0.1125 H C O 3 - + 0.1275 H 2 O + 0.045 N 2 (a q)

الجدول 1. المعلمات الحركية للتفاعلات التي تتم بوساطة ميكروب *
تفاعلات μ كحد أقصى (مول / مول-الكتلة الحيوية / سنة) K · m ، a c c e p t o r (mol / kgw) K · m ، d o n o r (mol / kgw) K I، O 2 (a q) (مول / كجم وات)
الهوائية 50000 1.00 × 10 -4 1.00 × 10 -3
نزع النتروجين 20000 1.00 × 10 -3 1.00 × 10 -3 1.00 × 10 -6

* مجموعة المعلمات ذات الصلة مأخوذة من Cheng et al.، 2016 Li et al.، 2010.

  1. أي رد فعل سيحدث أولاً؟
  2. ماذا تتوقع أن ترى تطور تركيزات الأنواع: أسيتات ، O2(aq) والنترات وإجمالي الكربون غير العضوي والكتلة الحيوية لأجهزة إزالة النتروجين. ارسم تركيزاتهم كدالة للوقت في نفس الشكل.

برجاء مشاهدة الفيديو التالي: تفاعلات ميكروب بوساطة (24:50)

تفاعلات ميكروب بوساطة

لي لي: فلنبدأ. هذا هو الدرس الخامس ، لذا سنتحدث عن تفاعلات ميكروبات. وضعت في مواد القراءة أهمية التفاعلات التي تتم بوساطة ميكروبات - مدى انتشارها في البيئة الطبيعية. وتحدثنا أيضًا عن سلم الأكسدة والاختزال الكيميائي الحيوي في مادة القراءة. لذا فإن الأشياء تحدث بالتسلسل.

وبعد ذلك لدينا هذا المثال - نحن نتحدث عن التربة ، لذلك أمسكت ببعض التربة في الفناء الخلفي ، ووضعها في زجاجة ماء في المطبخ. إذاً هذه هي الكأس ، أود أن أقول. هذا هو النظام الذي لدينا. في هذا المثال ، نضع بعض التربة هناك. دعونا نغلقه. لدينا بعض الماء هناك. لذلك لدينا بعض التربة. دعنا فقط نضع هذه كحبوب.

والماء يحتوي في الأصل على بعض الأكسجين. وأخبرتك أن التربة التي أملكها قمنا بتخصيبها مؤخرًا. هذا يعني أنه سيكون لديك نترات في النظام. لذلك ، بشكل أساسي ، في النظام ، لديك الأكسجين والنترات كمقبلات للإلكترون. وعادة ، على سبيل المثال ، عادة ما تحتوي التربة على بكتيريا بالفعل. الميكروبات في كل مكان. يقومون بالكثير من العمل.

وأيضًا ، عادة ، تتوقع أن يحتوي الكربون في التربة - تحتوي التربة على بعض المواد العضوية. لذلك بشكل أساسي ، يحتوي أيضًا على الكربون العضوي ، والذي نستخدمه الأسيتات لتمثيل ذلك. إذن ، في الأساس ، نحن نتحدث عن نظام به ماء. إنه مختلط جيدًا. يحتوي على بكتيريا بداخله. لذلك دعونا نستخدم ذلك لتمثيل البكتيريا. ولها مستقبلان للإلكترون ، الأكسجين والنترات. ممتاز.

لدينا نظام. نحن نعلم أنه سيكون هناك شيء ما يحدث ، أليس كذلك؟ ومرة أخرى ، هذا مختلط جيدًا. نحن لا نتحدث عن النقل الجوي ، والتشتت والانتشار حتى الآن. إذن هذا نظام مختلط جيدًا ، مما يعني أنه لا يوجد تدرج تركيز في النظام.

الآن ، إذن ، النظام الآخر الذي لديك - إذن لدينا ميكروبات نستخدم الميكروبات صيغة البكتيريا هي C5 H7 ON. شئ مثل هذا. ويعتمد ذلك على نوع البكتيريا. إذا كانت تستخدم الأكسجين ، فإننا نضع الأكسجين جانبًا ، فقط للإشارة إلى أن هذه البكتيريا تعمل على تقليل الأكسجين. إذا كانت البكتيريا تقلل النترات ، فإننا نضع النترات هناك ، فقط للتمييز بين نوعين مختلفين من البكتيريا.إذن ، في الأساس ، لديك نوعان من البكتيريا في النظام.

هذا هو النظام الذي لديك. وماذا هناك؟ كل اللاعبين ، أليس كذلك؟ الآن نفكر في ردود الفعل ، ما هي ردود الفعل؟ أولاً وقبل كل شيء ، نتحدث عن ، في سلم الأكسدة والاختزال الكيميائي الحيوي ، الأكسجين هو الذي سيتم استخدامه أولاً ، لأنه عادةً ما يكون له معدل تفاعل سريع. تحصل الميكروبات أيضًا على المزيد من الطاقة منه. وهذا يعني أن لديها ميزة النمو ، لأنها يمكن أن تنمو أكثر بنفس كمية الكربون العضوي التي لديها. لذلك أول ما نسميه الأكسدة الهوائية ، مما يعني أن لديك التحول من CH3 - نستخدم الأسيتات لتمثيل الكربون العضوي. أنا لا أضع كل هذه الأرقام في القياسات المتكافئة. لكن في الأساس ، مجرد كتابة ما هي المنتجات الرئيسية.

لذلك سيتأكسد الكربون العضوي ليصبح بيكربونات أو أشكال أخرى من الكربون. إذا كانت الحالة حمضية نسبيًا ، فقد يخرج غاز ثاني أكسيد الكربون. ولديك ماء أو هيدروجين تحت أي ظرف يسمح به. وبعد ذلك ستزرع البكتيريا.

لذا فإن البكتيريا هي أيضًا أحد المنتجات التي نتحدث عنها. ستحتوي على N. ومن ثم تنتج الأكسجين. إنها بكتيريا أو ميكروبات تعمل على تقليل الأكسجين أو الهوائية. هذا هو رد الفعل المرتبط بالأكسجين.

لذلك نتحدث عن ، حسنًا ، رد الفعل هذا سيحدث أولاً. وتذكر ، هذا نظام مغلق ، مما يعني أن لدينا كمية معينة من الأكسجين مذابة في البداية ، ومن ثم ستنفد بمرور الوقت بسبب التفاعل. لذا فإن الميكروبات سوف تستخدم هذا. وبعد ذلك ، الخطوات التالية ، سيكون رد الفعل التالي الذي سيحدث هو نزع النتروجين.

لذا سيكون لديك ، مرة أخرى - هذا على افتراض أنه سيكون لدينا الكثير من الكربون العضوي هناك. إذن بعد ذلك سيكون لديك نترات. مرة أخرى ، سيكون هناك كربون غير عضوي يتم إنتاجه. إنها نفس العملية ، إذا فكرت بها ، مثل النظام البشري. نتنفس الأكسجين. نحن نأكل الطعام ، مثل الحبوب والخبز والأرز وأنواع مختلفة من الكربون العضوي بشكل أساسي. ثم نخرج ثاني أكسيد الكربون ، والذي هو في الأساس شكل آخر من أشكال البيكربونات ، أليس كذلك؟ ثم الماء. دعونا لا نكتب ذلك.

ومن ثم هناك نوع آخر من البكتيريا قادم - الميكروب الخارج ، والذي سيكون ميكروب نزع النتروجين. إذن هذان هما المحركان للنظام. ولكن بعد ذلك ، عادةً ، سيكون لديك أيضًا - أنا أكتب فقط على الجانب - يجب أن يكون هناك رد فعل سريع إلى حد ما مقارنةً برد فعل ميكروب. سيكون الانتقال بين مكافئ ثاني أكسيد الكربون والبيكربونات والكربون. هذه هي أنواع الكربون غير العضوية التي نعلم أنها ستحدث. نتحدث عن ذلك في الانتواع المائي أو تفاعلات التركيب المائي التي ناقشناها من قبل. لذا فهذه ردود أفعال سريعة جدًا. لذا فإن الدوافع الرئيسية هي في الحقيقة هذه. وإذا كان لدينا أنواع أخرى ، على سبيل المثال ، الكالسيوم أو المغنيسيوم ، إذا كان هناك الكثير منهم ، فقد يكون هناك هطول ، لأن هذه التفاعلات ستنتج الكثير من البيكربونات. ويمكن للبيكربونات - عندما تسمح الظروف بذلك ، أن تترسب الكالسيت ، على سبيل المثال.

لن نركز على هؤلاء. هدفنا الرئيسي هنا ، الآن ، هو الحديث عن هؤلاء السائقين. وإذا كانت هناك تطبيقات ستحتاج إلى اعتبارها شيئًا محددًا حول تطبيقات معينة.

لذلك لدينا ردود الفعل هذه. هذه هي العمليات التي نركز عليها. وبعد ذلك سنفكر في الأنواع. ما هي الأنواع الأخرى الموجودة؟ لذلك ، بالتأكيد ، سيكون لدينا جميع متقبلات الإلكترون هناك ، وهو الأكسجين - إنه أكسجين مذاب. لديك نترات. لديك CH3 COO. هذه هي المتغيرات التي نحلها في هذه المعادلات.

ثم لدينا أيضًا-- لنضع البيكربونات. لكننا نعلم أن هذا سيكون أيضًا كربونات ، أو CO2 aq ، أو H2 CO3. هؤلاء الثلاثة يكادون متكافئين مع بعضهم البعض. أيون الهيدروجين ، بالتأكيد ، ثم يذهب مع OH-. متقبل الإلكترون ، مانح إلكترون ، منتجات. النيتروجين - هل كتبت؟ حسنا. هنا ، يجب أن أضيف آخر ، وهو نتاج نزع النتروجين. سيكون أحد منتجات نزع النتروجين N2. يمكن أن يكون هناك الكثير من - عدد قليل من منتجات التفاعل الوسيطة الأخرى ، مثل NO2-. لقد رأى الناس ذلك. أو الأمونيا ، حتى. يمكن أن يحدث هذا أيضًا. نحن فقط نستخدم هذا كمثال. إذن N2. إذن هذه هي الأنواع الرئيسية.

ولكن أيضًا ، عندما نحل هذه المشكلات ، عندما نكتب هذه التفاعلات الأربعة من حيث ردود الفعل هذه. الميكروب كمنتجات. يجب أن يكون لدينا أيضًا C5 H7 ON0 O2. ثم C5. هذان هما المنتجان الرئيسيان أيضًا. إنها ليست فقط الأنواع اللاأحيائية. سنعتبر أن الميكروبات هي نتاج هذا التفاعل أيضًا. هذه هي الأنواع التي تحلها.

لذلك نحن لا نتحدث عن تفاعلات أخرى معقدة. لذلك حقًا ، نحن نركز على هذه الأنواع. وربما تعرف بسرعة ، بحلول هذا الوقت ، هؤلاء هم - يمكن أن يكونوا النوع الثاني ، النوع الثاني ، النوع الثاني. هذه هي الأشياء التي نعتبرها. ثم الأنواع الأولية ستكون الأكسجين ، النترات ، هذا ، الهيدروجين ، N2 ، N2 ، وهذا. هذه هي الأنواع الأولية. اسمحوا لي أن أكتب فقط كأساسي للإشارة إلى اللون. هذا ما لديك من حيث المتغيرات التي نحل من أجلها. الآن ، مرة أخرى ، نحن نتحدث عن النظام المختلط جيدًا. لذلك عندما نفكر في التفاعلات ، المعادلات ، سيكون رد الفعل حقًا من حيث - على سبيل المثال ، بالنسبة للأكسجين ، لديك شيء من هذا القبيل. سيكون dc dt للأكسجين ، على سبيل المثال.

يتم استهلاك الأكسجين. لذا الحجم-- إذن هو حجم الزجاجة والكتلة حقًا ، ثم مضروبًا في هذا التيار المستمر. ولكن بعد ذلك ، لديك أيضًا ، بشكل أساسي ، mu. mu-- دعنا نسمي هذا mu كمعامل متكافئ. إنها الأسماك المستهلكة. إنه في الجانب الأيسر من التفاعل ، مما يعني أنه يتم استهلاكه. إذن هذا مقياس متكافئ. إذا كان هذا ، على سبيل المثال ، 0.5 ، فستكون هذه القيمة 0.5. وبعد ذلك سنكون - نفكر في الاستهلاك. معدل هذا سيتبع Monod ، حركية Monod المزدوجة. لذلك سيكون لديك هذا mu max لمصطلح الأكسجين. ومن ثم لدينا هذا - مقدار البكتيريا هناك. لذلك سيكون C5 H7 O2 N.

يجب أن يكون لدي O2 هنا. لهذا أشعر أن شيئًا ما مفقود. هذا غريب. O2. يجب أن تحتوي جميعها على O2. حسنا. إذن لديك هذه الأنواع ، O2 ، وهذه بكتيريا تقلل الأكسجين. لذا ، mu max ، تركيز الكتلة الحيوية ، ومن ثم يجب أن يكون لديك مصطلحان Monod. أحدهما لتركيز الأكسجين ، ثم تركيز الأكسجين كم بالإضافة إلى O2. هذا متقبل للإلكترون. ومن ثم لديك C--. عذرًا ، أنا أكتب القليل من - لذا سيكون هذا الوقت ، أليس كذلك؟ لذا كم ، ثم زائد أسيتات سي. CH3. لا أستطيع الكتابة بعد الآن ، لكنك تعرف ما أعنيه. إذن هذا إلكترون. إلكترون مصطلح المانح. مصطلح متقبل الكتلة الحيوية. معدلات التفاعل القصوى. إذن هذا للأكسجين.

وبالمثل ، ستكتب هذا لـ V dc. يتم استهلاكه أيضًا. لذلك سيكون لديك نفس الشيء بشكل أساسي ، ولكن سيكون لديك مو من CH3 COO- ونفس التعبير. يمين؟ إنه نفس رد الفعل. نحن فقط نستهلك أنواعًا كيميائية مختلفة بنسب مختلفة. وتكتب مرة أخرى أيضًا عن البيكربونات. هذا أحد المنتجات. لذلك يجب أن يكون لديك علامة إيجابية قبل هذا. لذلك عليك أن تكتب V dc dt. سيكون هذا مثل الكربون الكلي. ثم مو من البيكربونات. لذلك كل هذا يستمر. لذلك سوف تكتب لكل هؤلاء.

الآن ، عندما تكتب من أجل - لذلك إذا كان لديك أكسجين فقط ، فستحصل على الأكسجين ، وهذه الأسيتات ، والبيكربونات ، وأنواع أخرى. ذلك جيد بما يكفي. ولكن إذا كان لديك نيتروجين ، فإن معادلة النيتروجين الخاصة بك ستكون مختلفة بعض الشيء ، بمعنى أنه سيكون لديك نفس الشيء. ولكن سيتم استبدالها بخلات النترات. ولكن سيكون لديك مصطلح التثبيط بواسطة الأكسجين ، لأن الأكسجين يعمل كمثبط لحدوث نزع النتروجين. عندما يكون لديك الكثير من الأكسجين في النظام ، لن يحدث نزع النتروجين. فقط بعد أن ينخفض ​​تركيز الأكسجين هذا إلى المستويات التي يكون فيها هذا المصطلح أعلى أو أقل بكثير من هذا ، فإن هذه القيمة ستكون قريبة من 1. ثم تبدأ عملية نزع النتروجين حقًا. وهذا يعني النترات. لاحظ أيضًا ، عندما يكون لديك كلا مستقبلي الإلكترون ، سيحدث هذا التفاعل في نفس الوقت فقط ، في البداية ، سيكون الأكسجين هو السائد ، لأن هذا المصطلح سيكون له قيمة صغيرة جدًا ، سيمنع حدوث نزع النتروجين. ولكن بعد ذلك ، سيصبح معدل هذا أصغر وأصغر لأن الأكسجين يصبح تركيزات أصغر ، ويصبح هذا المصطلح أكبر وأكبر. لذلك هناك تبديل بين متقبلات الإلكترون المختلفة. الشيء الآخر هو عندما يكون لديك العديد من متقبلات الإلكترون ، عندما تكتب معادلات الأسيتات هذه أو عندما تكتبها للكربون غير العضوي المنتج ، فإنك تحتاج أيضًا إلى مصطلحات متعددة ، لأن عملية نزع النتروجين تساهم أيضًا في استهلاك الأسيتات وإنتاج البيكربونات. هذه منتجات شائعة أو مواد متفاعلة شائعة. لذلك لديك مصطلحات متعددة إذا كان لديك مصطلح متعلق بالنترات.

لن أفصل كل شيء. لكن في الأساس ، هذا ما تعتقد أنه سيكون. إذن حل هذه المعادلات. لنفترض أن لديك كل الأنواع. ستكتب عدد المعادلات المستقلة للأنواع الأولية. ولديك ثلاث تفاعلات سريعة يمكنك تكوين علاقة جبرية لحل هذه الأنواع الثانوية الأخرى. أنت تحل كل شيء بدلالة الوقت. إذن هذا هو dt. هذه ليست جزئية ر. الآن ، في هذه الحالة ، ما الذي تعتقد أنه سيحدث عندما يكون لدينا هذه المنتجات؟ لذلك أتحدث عن أن لدينا بعض المسحوق السحري في الزجاجة سيساعدنا. نقرأ أرقامنا. في رأيك ، ما هو اتجاه ، على سبيل المثال ، الأكسجين؟ وماذا سيكون اتجاه التطور الزمني للنترات. استخدام النترات لهذا. كيف تعتقد أنها ستبدو من حيث المنحنى؟ لذلك سيكون هذا في الواقع ناتج النموذج. يمكنك أن ترى كيف كان سيحدث. لذلك سوف تحدث الأكسدة الهوائية. أولاً ، سيتم استهلاك تركيز الأكسجين أولاً ، ثم يتم تقليله. لنفترض أنه ربما يبدأ الأكسجين من هنا. ترى اتجاهًا متناقصًا للأكسجين. لنفترض أنه شيء من هذا القبيل.

ثم ماذا عن النترات؟ لذا فإن النترات - في البداية ، لأنها كانت في وجود الأكسجين ، فلن ترى الكثير من النترات يتناقص. لذلك ربما ، في البداية ، لنفترض أنها ستبدأ من مكان ما هنا. ستكون مسطحة نسبيًا. ولكن أيضًا ، عندما يكون النيتروجين - أنا آسف. عندما يبدأ الأكسجين في الانخفاض ، يبدأ فقط في إظهار علامة - يعتمد على المعدلات. ما هي السرعة والوقت الذي سيستغرقه. هذا يعتمد. لذلك عندما تكون شبه مستنفدة تمامًا ، سيكون لديك نوع من النترات يسير على قدم وساق. وبعد ذلك سينخفض ​​بسرعة كبيرة. ولكن بعد ذلك ، عندما تفكر في المنتجات ، ينتج عن ذلك N2. إذن N2 ، دعنا نقول ، في البداية ، ليس كثيرًا. يكاد يكون الصفر. الآن ، عندما يبدأ نزع النترات من النترات ، يبدأ N2 في الزيادة. يزيد. إنه يشبه في المنتصف تقريبًا - إنه يعكس النترات تقريبًا. إذن هذا سيكون N2. هذا هو نتاج نزع النتروجين. انخفاض الأكسجين ، يليه انخفاض النترات ، وزيادة الأكسجين.

ماذا لو كان لديك كبريتات أيضًا؟ لنستخدم لونًا آخر. دعنا نستخدم اللون الأزرق مرة أخرى. ماذا لو كان لديك نترات؟ لذلك لنفترض أنه لا يوجد أيون هناك. لذلك عندما يكون لديك كبريتات - فهناك مستقبل آخر للإلكترون ، وهو الكبريتات ، وهو أيضًا نشط جدًا في البيئة تحت السطحية. ربما ليس في التربة الضحلة جدًا ، ولكن في العمق قليلاً ، عندما لا يكون لديك الكثير من الأكسجين ، تميل إلى أن يكون لديك كبريتات.

لذا من المحتمل أن تكون الكبريتات ، دعنا نقول ، شيئًا مثل - لنبدأ هنا. سيبدأ في الانخفاض عندما يحدث هذا نزع النتروجين. ثم ينخفض ​​التركيز. ثم سيتبع أيضًا ربما واحدًا - يعتمد على مقدار المتبرعين بالإلكترون لديك ومقبوليه. هذا يمثل كبريتات. ومنتج ذلك هو الكبريتيدات. لذا من المحتمل أن تكون الكبريتيدات صغيرة في البداية. ولكن بعد ذلك ستزداد مع مرور الوقت. شئ مثل هذا. يطلق عليه HS-. هذا يشبه النهاية بشكل عشوائي. إلكترون آخر ، إلا أنها ليست معادلة سهلة. ولكن إذا كنت بحاجة إلى الكتابة عن الكبريتات أيضًا ، فستحصل على ثلاثة تفاعلات ميكروبات رئيسية. بالإضافة إلى ذلك ، سيكون لديك أيضًا معادلة متعلقة بإنتاج الكبريتات والكبريتيد. ولاحظ ، أيضًا ، أن تقليل الكبريتات سوف يثبطه كل من الأكسجين والنترات. لذلك لديك اثنين من شروط التثبيط. لذلك في هذه الحالة ، فقط عندما يتم استنفاد الأكسجين والنترات إلى كمية صغيرة جدًا ، يمكن أن يبدأ الحد من الكبريتات في الحدوث. لذا فإن شروط التثبيط هذه ستضمن حقًا سلم الأكسدة الكيميائي الحيوي في النظام.

حسنا. هذا ما لدينا لهذه الوحدة ، لهذا الدرس. ويمكنك استخدام هذا. سوف تهيئ لك المرحلة للقيام بالواجب المنزلي. فكر في التفاعلات المختلفة التي ستحدث بالتسلسل في النظم الطبيعية - في التربة ، وخزانات المياه الجوفية ، ثم كيف تتطور الميكروبات والتركيزات المختلفة المرتبطة بمرور الوقت.

في الواقع ، لم نتحدث كثيرًا عن الميكروبات. لكن التركيز الميكروبي سيزداد بمرور الوقت ، بعد أن تتبع الأنواع المختلفة مستقبل الإلكترون الخاص بها. تطور متقبل الإلكترون. انخفاض الأكسجين وزيادة الميكروبات الهوائية. أشياء من هذا القبيل. حسنا. لذا اسمحوا لي أن أتوقف هنا ، وأنت على استعداد لأداء الواجب المنزلي. شكرا لك.


تتبع الميكروبات Humboldt: تقود درجة الحرارة أنماط التنوع الميكروبي للنباتات والتربة من الأمازون إلى جبال الأنديز

منذ أكثر من 200 عام ، ذكر ألكسندر فون همبولت أن ثراء أنواع النباتات الاستوائية انخفض مع زيادة الارتفاع وانخفاض درجة الحرارة. من المثير للدهشة أن الأنماط المنسقة في التنوع النباتي والبكتيري والفطري على الجبال الاستوائية لم يتم ملاحظتها بعد ، على الرغم من الدور المركزي للكائنات الدقيقة في التربة في الكيمياء الحيوية الأرضية والبيئة. لقد درسنا مقطعًا مقطعيًا في جبال الأنديز يقطع 3.5 كيلومترًا في الارتفاع لاختبار ما إذا كان تنوع الأنواع وتكوين نباتات الغابات الاستوائية وبكتيريا التربة والفطريات يتبعان أنماطًا جغرافية جغرافية مماثلة مع محركات بيئية مشتركة. وجدنا تغيرات منسقة مع الارتفاع في جميع المجموعات الثلاث: انخفض ثراء الأنواع مع زيادة الارتفاع ، وزاد الاختلاف التركيبي بين المجتمعات مع زيادة الفصل في الارتفاع ، على الرغم من أن التغيرات في التنوع النباتي كانت أكبر منها في البكتيريا والفطريات. كانت درجة الحرارة هي المحرك المهيمن لهذه التدرجات المتنوعة ، مع تأثيرات ضعيفة لخصائص التكوينات ، بما في ذلك درجة الحموضة في التربة. ارتبطت التدرجات في التنوع الميكروبي ارتباطًا وثيقًا بأنشطة الإنزيمات المشاركة في تدوير المواد العضوية ، وكان مصحوبًا بانتقال في الصفات الميكروبية نحو أصناف قليلة التغذية بطيئة النمو في الارتفاعات العالية. نحن نقدم أول دليل على أنماط منسقة مدفوعة بدرجات الحرارة في تنوع وتوزيع ثلاث مجموعات حيوية رئيسية في النظم البيئية الاستوائية: بكتيريا التربة والفطريات والنباتات. تشير هذه النتائج إلى أن الأنماط المترابطة والأساسية للمجتمعات النباتية والميكروبية ذات الدوافع البيئية المشتركة تحدث عبر نطاقات المناظر الطبيعية. يتم الكشف عن هذه الأنماط حيث يكون الرقم الهيدروجيني للتربة ثابتًا نسبيًا ، ويكون لها آثار على مجتمعات الغابات الاستوائية في ظل تغير المناخ في المستقبل.

الكلمات الدالة: بيرو الجغرافيا الحيوية الارتفاع التدرج علم البيئة الميكروبية التنوع النشوء والتطور علم البيئة النباتية الغابات الاستوائية.

© 2018 علم البيئة المؤلفين الذي نشرته Wiley Periodicals، Inc. نيابة عن الجمعية البيئية الأمريكية.

الأرقام

مقطع ارتفاع Kosñipata ، مانو ...

مقطع ارتفاع Kosñipata ، حديقة مانو الوطنية ، بيرو. تعرض اللوحة العلوية…


تأثير الميكروبيوم على السرطان وعلاج السرطان

مع ظهور NGS ، أصبح لدينا الآن القدرة على دراسة الرابط بين ميكروبيوم الأمعاء والسرطان بالتفصيل ، بما في ذلك دوره في العلاج المناعي. هناك العديد من الفرضيات حول كيفية تأثير dysbiosis على تكوين الأورام ونمو الورم (الجدول 2) (7) والتي يمكن فهمها الآن بمزيد من التفصيل من خلال التسلسل عالي الإنتاجية.

سرطان

أمثلة على الآليات المقترحة

  • قد يؤثر إنتاج الأحماض الصفراوية الثانوية على وظيفة المناعة ويؤثر على نمو الورم
  • تلف الحمض النووي الناجم عن الأحماض الصفراوية الثانوية
  • تحريض حالة التهابية مزمنة
  • التأثيرات السامة للجينات المباشرة على الغشاء المخاطي في المعدة
  • مستويات معدلة من تعميم هرمون الاستروجين
  • الحالة الالتهابية المزمنة الناجمة عن السموم
  • انهيار الحاجز المخاطي الطبيعي
  • يزيد الإنتاج المحلي لأنواع الأكسجين التفاعلية
  • تحريض نشاط النسخ الورمي
  • ضعف دورة مناعة السرطان

الجدول 2. أمثلة على الآليات المقترحة لتكوين الأورام و / أو نمو الورم عبر أنواع السرطان بسبب dysbiosis (مقتبس من المرجع 7)

الميكروبيوم المعوي له في الواقع علاقة متكاملة مع كل من نظام المناعة الفطري والتكيفي للفرد. يمثل النسيج الليمفاوي المرتبط بالأمعاء أكبر مكون في جهاز المناعة ويؤثر على الاستجابة المناعية في جميع أنحاء الفرد (8). وبالتالي ، فإن العلاقة المتبادلة مع ميكروبيوم الأمعاء أمر بالغ الأهمية ، للسماح بتحمل النباتات الطبيعية وتمكين جهاز المناعة من التعرف على مسببات الأمراض التي تهدد صحة الشخص.

نظرًا لتأثيره على المناعة ، قد يؤثر ميكروبيوم الأمعاء على الاستجابة والسمية للعديد من العلاجات المناعية. لقد أثبتت دراسات متعددة الآن أن ميكروبيوم الأمعاء قد يعدل الاستجابة لحصار نقطة التفتيش المناعي (6). يحدث مرض الكسب غير المشروع مقابل المضيف (GVHD) عندما تبدأ خلايا المتبرع ، مثل الخلايا التائية المزروعة لمكافحة سرطان الدم ، في مهاجمة خلايا الجسم السليمة للفرد ، مما يؤدي إلى ارتفاع معدل الوفيات. ارتبطت الاختلافات التركيبية في ميكروبيوم الأمعاء باختلاف معدلات تطور GVHD (6). ساعدت التطورات في NGS في فهم المكونات المحددة للميكروبيوم فيما يتعلق بـ GVHD. على سبيل المثال ، الأفراد ذوي المستوى العالي من بلوتيا خفض معدل الوفيات بسبب GVHD وقد يكون هذا الميكروب مفيدًا لتقليل السمية من هذا النوع من العلاج (9).


تصنيف الكائنات الدقيقة حسب درجة حرارة النمو

يمكن تصنيف البكتيريا على أساس بنية الخلية أو التمثيل الغذائي أو الاختلافات في مكونات الخلية.

أهداف التعلم

صف كيف يمكن تصنيف البكتيريا على أساس بنية الخلية أو التمثيل الغذائي الخلوي أو الاختلافات في مكونات الخلية مثل الحمض النووي

الماخذ الرئيسية

النقاط الرئيسية

  • mesophile هو كائن ينمو بشكل أفضل في درجات الحرارة المعتدلة ، وليس شديد الحرارة ولا شديد البرودة ، وعادة ما بين 20 و 45 درجة مئوية (68 و 113 درجة فهرنهايت) ، وهذا المصطلح ينطبق بشكل أساسي على الكائنات الحية الدقيقة.
  • تمتلك جميع البكتيريا محيطها البيئي المثالي ودرجات الحرارة التي تزدهر فيها أكثر من غيرها.
  • تحتوي الحرارة على إنزيمات يمكنها العمل في درجات حرارة عالية. تُستخدم بعض هذه الإنزيمات في البيولوجيا الجزيئية (على سبيل المثال ، بوليميرات الحمض النووي المستقرة الحرارة لـ PCR) ، وفي عوامل الغسيل.

الشروط الاساسية

  • ميسوفيلي: كائن حي ، وخاصة الكائنات الحية الدقيقة ، يعيش وينمو في درجات حرارة معتدلة.
  • محبة للحرارة: كائن حي يعيش ويزدهر في درجات حرارة عالية نسبيًا ، وهو شكل من أشكال الإدمان على التطرف ، والعديد منهم أعضاء في العتائق.

يسعى التصنيف إلى وصف تنوع الأنواع البكتيرية عن طريق تسمية الكائنات الحية وتجميعها على أساس أوجه التشابه.يمكن تصنيف البكتيريا على أساس بنية الخلية ، والتمثيل الغذائي الخلوي ، أو على أساس الاختلافات في مكونات الخلية مثل الحمض النووي ، والأحماض الدهنية ، والأصباغ ، والمستضدات والكينون.

يمكن تصنيف البكتيريا حسب درجة حرارة نموها المثلى. فيما يلي التصنيفات الخمسة:

  • Hyperthermophile (60 درجة مئوية وما فوق)
  • محبي الحرارة (النمو الأمثل بين 45 و 122 درجة)
  • Mesophile (20 و 45 درجة مئوية)
  • ييكروتروف (سوف يعيش عند 0 درجة مئوية ، ولكن يفضل درجة الحرارة المتوسطة
  • الأشخاص النفسيون (-15 و 10 درجات مئوية أو أقل)

Methanopyrus kandleri

يمكن أن يعيش Methanopyrus kandleri ويتكاثر عند 122 درجة مئوية.

mesophile هو كائن ينمو بشكل أفضل في درجات الحرارة المعتدلة ، لا شديدة الحرارة ولا شديدة البرودة ، وعادة ما بين 20 و 45 درجة مئوية (68 و 113 درجة فهرنهايت). المصطلح يطبق بشكل أساسي على الكائنات الحية الدقيقة. تشمل موائل هذه الكائنات على وجه الخصوص الجبن واللبن والكائنات الحية المتوسطة غالبًا ما يتم تضمينها في عملية صنع البيرة والنبيذ. الكائنات الحية التي تفضل البيئات الباردة تسمى محبة للقلق ، وتلك التي تفضل درجات الحرارة الأكثر دفئًا تسمى محبة للحرارة وتلك التي تزدهر في البيئات شديدة الحرارة هي شديدة الحرارة. تمتلك جميع البكتيريا محيطها البيئي المثالي ودرجات الحرارة التي تزدهر فيها أكثر من غيرها. المحبة للحرارة هي كائن حي - نوع من المتطرفين - يزدهر في درجات حرارة عالية نسبيًا ، بين 45 و 122 درجة مئوية (113 و 252 درجة فهرنهايت). يقترح أن البكتيريا eubacteria المحبة للحرارة كانت من بين أقدم أنواع البكتيريا. تم العثور على عشاق الحرارة في مناطق مختلفة من حرارة الأرض ، مثل الينابيع الساخنة مثل تلك الموجودة في حديقة يلوستون الوطنية. والفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار ، وكذلك المواد النباتية المتحللة ، مثل مستنقعات الخث والسماد العضوي. كشرط أساسي لبقائهم على قيد الحياة ، تحتوي الحرارة على إنزيمات يمكنها العمل في درجات حرارة عالية. تُستخدم بعض هذه الإنزيمات في البيولوجيا الجزيئية (على سبيل المثال ، بوليميرات الحمض النووي المستقرة الحرارة لـ PCR) ، وفي عوامل الغسيل.


زراعة العنب البري

دقيقة. مسافه: بعد
بين الصفوف
(قدم)
ما بين
نباتات (قدم)
العائد السنوي
لكل نبات (رطل)
سنوات. من الغرس
للمحصول الأول
Av. الحياة
امتداد
(سنوات)
التوت الأزرق (ازرع أكثر من نوع واحد للحصول على أعلى محصول) 6 5 6-8 3-4 20-30

متى تزرع العنب البري

عند وصول طلبك ، قم بإخراج الحزم وفحص النباتات. يجب أن تكون الجذور رطبة وذات مظهر جديد ومشرق. تشير الجذور المنكمشة إلى أنه قد تم السماح للنباتات بالتجميد أو الجفاف أثناء التخزين أو النقل. نادرا ما تعيش مثل هذه النباتات. يجب أن تبقى جذور النبات رطبة وخالية من درجات الحرارة المتجمدة في جميع الأوقات. ازرع في أقرب وقت يمكن أن تعمل فيه التربة في الربيع أو قبل شهر واحد من الصقيع الأول (من منتصف إلى أواخر سبتمبر). ضع النباتات بنفس العمق الذي كانت تزرع فيه في المشتل. اصنع فتحة الزرع 2-3 أضعاف عرض كرة الجذور حتى يمكن نشر الجذور. حافظ على ري النباتات الصغيرة جيدًا. العنب البري ، على وجه الخصوص ، لن يتحمل الإجهاد المائي.

أين نزرع العنب البري

يفضل العنب البري عمومًا الشمس الكاملة ولكن يمكنه تحمل بعض الظل. مع ازدياد دفء مناخ ماريلاند ، قد يكون بعض الظل الخفيف في فترة ما بعد الظهيرة مفيدًا.
حاول تجنب الأماكن الجافة والرياح. تتحمل نباتات العنبية السليمة والناضجة عمومًا درجات حرارة شديدة البرودة ، على الرغم من وجود بعض الاختلاف في الأصناف. من المرجح أن تحدث إصابات الشتاء عندما يتبع فترة من طقس الشتاء المعتدل برد شديد. تتطلب معظم الأصناف 500-750 ساعة من التبريد تحت 45 درجة فهرنهايت. في ولاية ماريلاند ، عادة ما يتم استيفاء هذا المطلب في موعد لا يتجاوز أوائل فبراير. بعد تلبية متطلبات التبريد ، يفقد النبات سكونه ، وبالتالي قوته الباردة ، مما يجعله أكثر عرضة للإصابة بالبرد.

تحضير التربة للعنب البري

  • يعتبر التوت الأزرق من الفصيلة الصحية ويزدهر في التربة الحمضية (درجة الحموضة 4.3 - 5.3) التي تحتوي على نسبة عالية من المواد العضوية. في العام السابق للزراعة ، يجب زيادة المواد العضوية في التربة من خلال دمج السماد الطبيعي أو محاصيل الغطاء ، ثم اختبار وتعديل درجة حموضة التربة وفقًا لتوصيات معمل التربة. من المحتمل أن يكون الرقم الهيدروجيني للتربة أكبر من 5.5 ، مما يتطلب إضافة الكبريت.
  • يستغرق الكبريت بعض الوقت لخفض درجة الحموضة في التربة ، لذلك يجب إضافة هذه المواد في الخريف قبل الزراعة. لا يتحرك الكبريت عبر التربة بسهولة ، لذا فإن تطبيقات الكبريت السطحية بعد وضع النباتات ليست فعالة جدًا في خفض درجة الحموضة. يجب دمج الكبريت في التربة بعمق 6-8 بوصات.
  • تقوم بكتيريا خاصة في التربة بتحويل الكبريت المضاف ، وإطلاق أيونات الهيدروجين التي تخفض درجة حموضة التربة. تكون هذه البكتيريا أكثر فاعلية عند مستويات الأس الهيدروجيني للتربة أقل من 6.0. لذلك ، من المهم إضافة كل من الكبريت وكبريتات الحديد عندما يكون الرقم الهيدروجيني للتربة أعلى من 6.0. الكبريت وحده كافٍ إذا كان الرقم الهيدروجيني للتربة أقل من 6.0. من فضلك أشر إلى الجدول تحتاه.
  • يمكن أن يؤدي انخفاض درجة الحموضة في التربة إلى تسمم المنغنيز أو الألومنيوم. لا تحاول أبدًا خفض الرقم الهيدروجيني بكبريتات الألومنيوم. مع انخفاض الأس الهيدروجيني ، يصبح الألمنيوم أكثر توفرًا ويمكن أن تمتصه جذور النباتات عند مستويات سامة. ينتج عن ارتفاع الرقم الهيدروجيني عدم توفر بعض العناصر الغذائية ، مثل الحديد ، مما يؤدي إلى الإصابة بالكلور في الأوراق (اصفرار الأوراق أو تبيضها بين عروق الأوراق).
  • في وقت الزراعة ، قم بتعديل موقع الزراعة بالكامل ، وليس ثقوب الزراعة الفردية ، باستخدام السماد أو السماد العضوي والطحالب لتحسين القدرة على الاحتفاظ بالمياه. يجب أن يكون وسط النمو النهائي 1/3 أو أكثر من المواد العضوية (من حيث الحجم) في وقت الزراعة. في كثير من الحالات ، تنمو نباتات التوت التي يتم صيانتها جيدًا وتنتج بشكل جيد عندما تنمو في تربة ذات مواد عضوية عالية مع درجة حموضة التربة و GT5.3.

هناك حاجة إلى أرطال تقريبية من الكبريت وكبريتات الحديد لكل 100 قدم مربع من التربة لتقليل درجة الحموضة في التربة إلى 4.5 للتوت الأزرق

اختبار للتربة
الرقم الهيدروجيني
التربة الرملية
الكبريت *
التربة الرملية
كبريتات الحديد
لوام أو
تربة طينية
الكبريت *
لوام أو
تربة طينية
كبريتات الحديد
7.5 1.2 4.2 3.5 12.2
7.0 1.0 3.5 2.9 10.0
6.5 .75 2.6 2.3 8.0
6.0** 1.2 ---- 3.5 ----
5.5** .8 ---- 2.4 ----
5.0** .4 ---- 1.2 ----

* زهور الكبريت أو عنصر الكبريت.
** ليس من الضروري استخدام كبريتات الحديد إذا كان الرقم الهيدروجيني للتربة أقل من 6.0. كبريت
وحده يكفي لخفض درجة الحموضة.


5.1 الطفيليات أحادية الخلية حقيقية النواة

عند وصولها إلى المنزل من المدرسة ، تشكو سارة البالغة من العمر 7 سنوات من أن بقعة كبيرة على ذراعها لن توقف الحكة. تستمر في خدشها ، وتلفت انتباه والديها. عند النظر عن كثب ، يرون أنها بقعة دائرية حمراء ذات حافة حمراء مرتفعة (الشكل 5.2). في اليوم التالي ، اصطحبها والدا سارة إلى طبيبهما الذي يفحص المكان باستخدام مصباح وود. ينتج مصباح وود ضوءًا فوق بنفسجي يتسبب في توهج البقعة الموجودة على ذراع سارة ، مما يؤكد ما اشتبه به الطبيب بالفعل: سارة مصابة بالسعفة.

تشعر والدة سارة بالخزي لسماع أن ابنتها مصابة بـ "دودة". كيف يمكن حصول هذا؟

انتقل إلى مربع التركيز السريري التالي.

الميكروبات حقيقية النواة هي مجموعة متنوعة بشكل غير عادي ، بما في ذلك الأنواع ذات مجموعة واسعة من دورات الحياة ، والتخصصات المورفولوجية ، والاحتياجات الغذائية. على الرغم من أن الفيروسات والبكتيريا تسببها أمراض أكثر من حقيقيات النوى المجهرية ، إلا أن حقيقيات النوى هذه مسؤولة عن بعض الأمراض ذات الأهمية الكبيرة للصحة العامة. على سبيل المثال ، تسبب مرض الملاريا في حدوث 584000 حالة وفاة في جميع أنحاء العالم (الأطفال في إفريقيا بشكل أساسي) في عام 2013 ، وفقًا لمنظمة الصحة العالمية (WHO). الطفيلي الأول الجيارديا يسبب مرض الإسهال (الجيارديا) الذي ينتقل بسهولة من خلال إمدادات المياه الملوثة. في الولايات المتحدة الأمريكية، الجيارديا هو الطفيلي المعوي البشري الأكثر شيوعًا (الشكل 5.3). على الرغم من أنه قد يبدو مفاجئًا ، إلا أن الديدان الطفيلية مدرجة في دراسة علم الأحياء الدقيقة لأن التعرف عليها يعتمد على مراقبة الديدان البالغة المجهرية أو البيض. حتى في البلدان المتقدمة ، تعد هذه الديدان طفيليات مهمة للإنسان والحيوانات الأليفة. يوجد عدد أقل من مسببات الأمراض الفطرية ، ولكنها أيضًا أسباب مهمة للمرض. من ناحية أخرى ، كانت الفطريات مهمة في إنتاج المواد المضادة للميكروبات مثل البنسلين. في هذا الفصل ، سوف ندرس خصائص الطلائعيات والديدان والفطريات مع الأخذ في الاعتبار دورها في التسبب في المرض.

خصائص المحتجين

الكلمة البروتيست هو مصطلح تاريخي يستخدم الآن بشكل غير رسمي للإشارة إلى مجموعة متنوعة من الكائنات الحية الدقيقة حقيقية النواة. لا يعتبر مصطلحًا تصنيفيًا رسميًا لأن الكائنات الحية التي يصفها ليس لها أصل تطوري مشترك. تاريخيًا ، تم تجميع المحتجين بشكل غير رسمي في الكائنات الأولية "الشبيهة بالحيوان" ، والطحالب "الشبيهة بالنبات" ، والطلائعيات "الشبيهة بالفطر" مثل قوالب الماء. تختلف هذه المجموعات الثلاث من الطلائعيات اختلافًا كبيرًا من حيث خصائصها الأساسية. على سبيل المثال ، تعد الطحالب كائنات حية ضوئية يمكن أن تكون أحادية الخلية أو متعددة الخلايا. من ناحية أخرى ، فإن البروتوزوا عبارة عن كائنات متحركة غير ضوئية ، تكون دائمًا أحادية الخلية. يمكن أيضًا استخدام مصطلحات غير رسمية أخرى لوصف مجموعات مختلفة من المحتجين. على سبيل المثال ، يشار إلى الكائنات الحية الدقيقة التي تنجرف أو تطفو في الماء ، تتحرك بواسطة التيارات ، باسم العوالق. تشمل أنواع العوالق العوالق الحيوانية ، وهي عوالق متحركة وغير اصطناعية ، والعوالق النباتية ، وهي عبارة عن عوالق ضوئية.

تعيش الكائنات الأولية في مجموعة متنوعة من الموائل ، المائية والبرية. العديد منهم يعيشون بحرية ، في حين أن البعض الآخر طفيلي ، وينفذ دورة حياة داخل مضيف أو مضيف ويحتمل أن يسبب المرض. هناك أيضًا متعايشون مفيدون يقدمون خدمات التمثيل الغذائي لمضيفيهم. خلال جزء التغذية والنمو من دورة حياتهم ، يطلق عليهم اسم trophozoite س تتغذى على مصادر الغذاء الصغيرة مثل الجراثيم. في حين أن بعض أنواع البروتوزوا توجد حصريًا في شكل trophozoite ، يمكن أن يتطور البعض الآخر من trophozoite إلى مرحلة كيس مغلف عندما تكون الظروف البيئية قاسية جدًا على trophozoite. الكيس عبارة عن خلية ذات جدار واقي ، وتسمى العملية التي يتحول بها التروفوزويت إلى كيس يسمى encystment. عندما تصبح الظروف أكثر ملاءمة ، يتم تشغيل هذه الأكياس من خلال إشارات بيئية لتصبح نشطة مرة أخرى من خلال الإفرازات.

أحد جنس الأوالي القادر على التحفيز هو ايميريا ، والتي تشمل بعض مسببات الأمراض البشرية والحيوانية. يوضح الشكل 5.4 دورة حياة ايميريا.

البروتوزوان لديها مجموعة متنوعة من آليات الإنجاب. تتكاثر بعض الأوليات لاجنسيًا والبعض الآخر يتكاثر جنسيًا ولا يزال البعض الآخر قادرًا على التكاثر الجنسي واللاجنسي. في الأوليات ، يحدث التكاثر اللاجنسي عن طريق الانشطار الثنائي ، أو التبرعم ، أو الفصام. في الفصام ، تنقسم نواة الخلية عدة مرات قبل أن تنقسم الخلية إلى العديد من الخلايا الأصغر. تسمى منتجات الفصام الميروزويت ويتم تخزينها في هياكل تعرف باسم شيزونتس. قد تتكاثر الكائنات الأولية أيضًا عن طريق الاتصال الجنسي ، مما يزيد من التنوع الجيني ويمكن أن يؤدي إلى دورات حياة معقدة. يمكن أن تنتج البروتوزوان أمشاج أحادية الصيغة الصبغية تندمج من خلال التزاوج. ومع ذلك ، يمكنهم أيضًا تبادل المواد الجينية من خلال الانضمام إلى تبادل الحمض النووي في عملية تسمى الاقتران. هذه عملية مختلفة عن الاقتران الذي يحدث في البكتيريا. يشير مصطلح اقتران البروتست إلى الشكل الحقيقي للتكاثر الجنسي حقيقي النواة بين خليتين من أنواع تزاوج مختلفة. تم العثور عليها في ciliate س، وهي مجموعة من الكائنات الأولية ، وسيتم وصفها لاحقًا في هذا القسم الفرعي.

تحتوي جميع الأوليات على غشاء بلازما ، أو غشاء البلازما ، وبعضها يحتوي على أشرطة من البروتين داخل الغشاء فقط تضيف الصلابة ، وتشكل بنية تسمى الحبيبات. بعض الطلائعيات ، بما في ذلك البروتوزوان ، لها طبقات مميزة من السيتوبلازم تحت الغشاء. في هذه الطلائعيات ، تسمى طبقة الهلام الخارجية (مع خيوط دقيقة من الأكتين) باسم ectoplasm. داخل هذه الطبقة توجد منطقة (سائلة) من السيتوبلازم تسمى الإندوبلازم. تساهم هذه الهياكل في أشكال الخلايا المعقدة في بعض الأوليات ، في حين أن البعض الآخر (مثل الأميبات) له أشكال أكثر مرونة (الشكل 5.5).

مجموعات مختلفة من الأوليات لها هياكل تغذية متخصصة. قد يكون لديهم هيكل متخصص لأخذ الطعام من خلال البلعمة ، يسمى cytostome ، وهيكل متخصص لإخراج النفايات من النفايات يسمى cytoproct. تصطف الأخاديد الفموية المؤدية إلى الخلايا الخلوية بأهداب شبيهة بالشعر لتكتسح جزيئات الطعام. البروتوزوان غيرية التغذية. الأوليات التي هي عبارة عن جسيمات أولية تبتلع جزيئات الطعام الكاملة من خلال البلعمة. تستوعب الأشكال السابروزويك جزيئات طعام صغيرة قابلة للذوبان.

العديد من الطلائعيات لها أسواط تشبه السوط أو أهداب تشبه الشعر مصنوعة من الأنابيب الدقيقة التي يمكن استخدامها للتنقل (الشكل 5.5). تستخدم الطلائعيات الأخرى الامتدادات السيتوبلازمية المعروفة باسم pseudopodia ("الأقدام الزائفة") لربط الخلية بسطح ثم تسمح للسيتوبلازم بالتدفق في الامتداد ، وبالتالي تتحرك إلى الأمام.

تمتلك البروتوزوان مجموعة متنوعة من العضيات الفريدة وتفتقر أحيانًا إلى العضيات الموجودة في الخلايا الأخرى. البعض لديه فجوة مقلصة س، عضيات يمكن استخدامها لنقل الماء خارج الخلية من أجل التنظيم التناضحي (توازن الملح والماء) (الشكل 5.5). قد تكون الميتوكوندريا غائبة في الطفيليات أو تتغير إلى kinetoplastids (الميتوكوندريا المعدلة) أو hydrogenosomes (انظر الخصائص الفريدة للخلايا بدائية النواة لمزيد من المناقشة حول هذه الهياكل).

تأكد من فهمك

  • ما هو تسلسل الأحداث في التكاثر عن طريق الفصام وماذا تسمى الخلايا المنتجة؟

تصنيف المحتجين

الطلائعيات هي مجموعة متعددة الخصائص ، مما يعني أنها تفتقر إلى أصل تطوري مشترك. نظرًا لأن التصنيف الحالي يعتمد على التاريخ التطوري (على النحو الذي تحدده الكيمياء الحيوية ، وعلم التشكل ، وعلم الوراثة) ، فإن الطلائعيات منتشرة عبر العديد من المجموعات التصنيفية المختلفة داخل مجال Eukarya. تنقسم حقيقيات النوى حاليًا إلى ست مجموعات عظمى مقسمة أيضًا إلى مجموعات فرعية ، كما هو موضح في (الشكل 5.6). في هذا القسم ، سنهتم في المقام الأول بالمجموعات العملاقة Amoebozoa و Excavata و Chromalveolata ، تشتمل هذه المجموعات الفائقة على العديد من الكائنات الأولية ذات الأهمية السريرية. تشمل المجموعات الفائقة Opisthokonta و Rhizaria أيضًا بعض الكائنات الأولية ، ولكن القليل من الأهمية السريرية. بالإضافة إلى البروتوزوان ، يشمل Opisthokonta أيضًا الحيوانات والفطريات ، والتي سنناقش بعضها في الديدان الطفيلية والفطريات. ستناقش الطحالب بعض الأمثلة على الأركيبلاستيدا. يلخص الشكل 5.7 والشكل 5.8 خصائص كل مجموعة عظمى ومجموعة فرعية وقائمة بممثلي كل منها.

تأكد من فهمك

Amoebozoa

تتضمن المجموعة الفائقة Amoebozoa الكائنات الأولية التي تستخدم حركة الأميبويد. تنتج الأغشية الدقيقة للأكتين أرجل كاذبة ، حيث يتدفق باقي البروتوبلازم ، وبالتالي يتحرك الكائن الحي. الجنس Entamoeba يشمل الأنواع المتعايشة أو الطفيلية ، بما في ذلك الأنواع المهمة طبيا هستوليتيكا، والتي تنتقل عن طريق الأكياس في البراز وهي السبب الرئيسي للزحار الأميبي. عضو آخر من هذه المجموعة الممرضة للإنسان هو الشوكميبا ، والذي يمكن أن يسبب التهاب القرنية والعمى. سيئة السمعة "الدماغ يأكل الأميبا ،" نجلريا فوليري ، يعتبر قريبًا بعيدًا عن Amoebozoa ويصنف في شعبة Percolozoa.

Eumycetozoa هي مجموعة غير عادية من الكائنات الحية تسمى قوالب الوحل ، والتي تم تصنيفها سابقًا على أنها حيوانات وفطريات ونباتات (الشكل 5.9). يمكن تقسيم قوالب الوحل إلى نوعين: قوالب الوحل الخلوية وقوالب الوحل البلازمية. توجد قوالب الوحل الخلوية كخلايا أميبويد فردية تتجمع بشكل دوري في سبيكة متحركة. ثم يشكل الركام جسمًا مثمرًا ينتج جراثيم أحادية العدد. توجد قوالب الوحل البلازمية كخلايا أميبية كبيرة متعددة النوى تشكل سيقانًا تكاثرية لإنتاج جراثيم تنقسم إلى أمشاج. قالب الوحل الخلوي الواحد ، ديكتيوستيليوم ديسكو ، كان كائنًا مهمًا للدراسة لفهم تمايز الخلايا ، لأنه يحتوي على مراحل حياة أحادية الخلية ومتعددة الخلايا ، مع إظهار الخلايا درجة معينة من التمايز في شكل متعدد الخلايا. يوضح الشكل 5.10 والشكل 5.11 دورات حياة قوالب الوحل الخلوية والبلازمية ، على التوالي.

كرومالفولاتا

تتحد المجموعة الفائقة Chromalveolata بأصول مماثلة للبلاستيدات الخاصة بأعضائها وتشمل apicomplexans ، ciliates ، diatoms ، و dinoflagellates ، من بين مجموعات أخرى (سنغطي الدياتومات و dinoflagellates في الطحالب). Apicomplexans هي طفيليات داخل أو خارج الخلية لها مجمع قمي في أحد طرفي الخلية. المركب القمي هو تركيز العضيات والفجوات والأنابيب الدقيقة التي تسمح للطفيلي بدخول الخلايا المضيفة (الشكل 5.12). تحتوي Apicomplexans على دورات حياة معقدة تتضمن sporozoite معديًا يخضع للفصام لصنع العديد من merozoites (انظر المثال في الشكل 5.4). كثير منها قادر على إصابة مجموعة متنوعة من الخلايا الحيوانية ، من الحشرات إلى الماشية إلى البشر ، وغالبًا ما تعتمد دورات حياتها على الانتقال بين مضيفين متعددين. الجنس المتصورة مثال على هذه المجموعة.

اللقمات الأخرى مهمة طبيا. كريبتوسبوريديوم بارفوم يسبب أعراضًا معوية ويمكن أن يسبب إسهالًا وبائيًا عندما تلوث الأكياس مياه الشرب. الثيليرية (بابيزيا) ميكروتي ، تنتقل عن طريق القراد Ixodes scapularis ، يسبب حمى متكررة يمكن أن تكون قاتلة وتصبح من مسببات الأمراض الشائعة المنقولة عن طريق نقل الدم في الولايات المتحدة (ثيليريا و بابيزيا هي أجناس مرتبطة ارتباطًا وثيقًا وهناك بعض الجدل حول التصنيف الأفضل). أخيرا، التوكسوبلازما يسبب داء المقوسات ويمكن أن ينتقل من براز القطط والفواكه والخضروات غير المغسولة أو من اللحوم غير المطهية جيدًا. نظرًا لأن داء المقوسات يمكن أن يكون مرتبطًا بعيوب خلقية خطيرة ، يجب أن تكون النساء الحوامل على دراية بهذا الخطر وتوخي الحذر إذا تعرضن لبراز القطط المحتمل إصابتها بالعدوى. وجدت دراسة استقصائية وطنية أن تواتر الأفراد الذين لديهم أجسام مضادة لداء المقوسات (وبالتالي من المفترض أن يكون لديهم عدوى كامنة حاليًا) في الولايات المتحدة هو 11٪. معدلات أعلى بكثير في البلدان الأخرى ، بما في ذلك بعض البلدان المتقدمة. 3 هناك أيضًا دليل وقدر كبير من التنظير بأن الطفيل قد يكون مسؤولاً عن تغيير سلوك الإنسان المصاب وسماته الشخصية. 4

الأهداب (Ciliaphora) ، الموجودة أيضًا داخل Chromalveolata ، هي مجموعة كبيرة ومتنوعة للغاية تتميز بوجود أهداب على سطح الخلية. على الرغم من أنه يمكن استخدام الأهداب للتنقل ، إلا أنها غالبًا ما تستخدم للتغذية أيضًا ، وبعض الأشكال غير متحركة. Balantidium coli (الشكل 5.13) هو الطفيلي الوحيد الذي يؤثر على البشر عن طريق التسبب في مرض معوي ، على الرغم من أنه نادرًا ما يسبب مشاكل طبية خطيرة باستثناء الأشخاص الذين يعانون من ضعف المناعة (أولئك الذين لديهم جهاز مناعي ضعيف). ربما هو الأكثر شهرة ciliate باراميسيوم ، وهو كائن متحرك مع cytostome و cytoproct مرئي بوضوح والذي تتم دراسته غالبًا في مختبرات البيولوجيا (الشكل 5.14). مهدب آخر ، ستينتور ، لاطئة ويستخدم أهدابها للتغذية (الشكل 5.15). بشكل عام ، تحتوي هذه الكائنات على نواة صغيرة ثنائية الصبغية وجسدية وتستخدم للتكاثر الجنسي عن طريق الاقتران.لديهم أيضًا نواة كبيرة مشتقة من النواة الصغيرة تصبح النواة الكبيرة متعددة الصبغيات (مجموعات متعددة من الكروموسومات المكررة) ، ولديها مجموعة منخفضة من الجينات الأيضية.

تستطيع الشركات العملاقة التكاثر من خلال الاقتران ، حيث ترتبط خليتان ببعضهما البعض. في كل خلية ، تخضع النوى المجهرية ثنائية الصبغة للانقسام الاختزالي ، مما ينتج ثمانية نوى أحادية العدد لكل منها. بعد ذلك ، كل النوى الصغيرة أحادية الصيغة الصبغية والنواة الكبيرة تتفكك النوى الصغيرة المتبقية (أحادية الصيغة الصبغية) تخضع للانقسام الفتيلي. ثم تتبادل الخليتان بعد ذلك نواة صغيرة واحدة لكل منهما ، والتي تندمج مع النواة الصغيرة المتبقية لتشكيل نواة صغيرة جديدة ثنائية الصبغة ومختلفة وراثيًا. تخضع النواة الميكروية ثنائية الصبغية لقسمين انقساميين ، بحيث تحتوي كل خلية على أربعة نوى صغيرة ، واثنان من الأربعة يتحدان لتشكيل نواة كبيرة جديدة. ثم تتكاثر الكروموسومات في النواة الكبيرة بشكل متكرر ، وتصل النواة الكبيرة إلى حالتها متعددة الصبغيات ، وتنفصل الخليتان. تختلف الخليتان الآن وراثيًا عن بعضهما البعض وعن نسختهما السابقة.

الأوميسيتات لها أوجه تشابه مع الفطريات وتم تصنيفها مرة واحدة معها. وتسمى أيضًا قوالب الماء. ومع ذلك ، فهي تختلف عن الفطريات بعدة طرق مهمة. تحتوي الفطريات على جدران خلوية من السليلوز (على عكس جدران الخلايا الكيتينية للفطريات) وهي ثنائية الصبغيات عمومًا ، في حين أن أشكال الحياة السائدة للفطريات عادةً ما تكون أحادية العدد. فيتوفثورا ، الممرض النباتي الموجود في التربة التي تسببت في مجاعة البطاطس الأيرلندية ، تم تصنيفها ضمن هذه المجموعة (الشكل 5.16).

ارتباط بالتعلم

استكشف إجراءات الكشف عن وجود مركب في مصدر مياه عام ، في هذا الموقع.

يظهر هذا الفيديو تغذية ستينتور.

Excavata

المجموعة الثالثة والأخيرة التي يجب أخذها في الاعتبار في هذا القسم هي Excavata ، والتي تشمل حقيقيات النوى البدائية والعديد من الطفيليات ذات القدرات الأيضية المحدودة. تحتوي هذه الكائنات الحية على أشكال وهياكل خلوية معقدة ، وغالبًا ما تتضمن انخفاضًا على سطح الخلية يسمى الحفرة. تتضمن مجموعة Excavata المجموعات الفرعية Fornicata و Parabasalia و Euglenozoa. تفتقر Fornicata إلى الميتوكوندريا ولكن لديها سوط. تشمل هذه المجموعة جيارديا لامبليا (المعروف أيضًا باسم G. المعوية أو G. الاثني عشر)، عامل ممرض واسع الانتشار يسبب مرض الإسهال ويمكن أن ينتشر من خلال أكياس البراز التي تلوث إمدادات المياه (الشكل 5.3). Parabasalia هي حيوانات تعايش داخلية متكررة تعيش في أحشاء الحيوانات مثل النمل الأبيض والصراصير. لديهم أجسام قاعدية وميتوكوندريا معدلة (kinetoplastids). لديهم أيضًا بنية خلوية كبيرة ومعقدة ذات غشاء متموج وغالبًا ما تحتوي على العديد من الأسواط. تتضمن trichomonads (مجموعة فرعية من Parabasalia) مسببات الأمراض مثل المشعرات المهبلية ، الذي يسبب داء المشعرات الذي ينتقل عن طريق الاتصال الجنسي. غالبًا لا يسبب داء المشعرات أعراضًا لدى الرجال ، لكن الرجال قادرون على نقل العدوى. في النساء ، يسبب عدم الراحة في المهبل وإفرازات وقد يسبب مضاعفات في الحمل إذا ترك دون علاج.

تعتبر Euglenozoa شائعة في البيئة وتشمل الأنواع التي تعتمد على التركيب الضوئي وغير الضوئية. أعضاء الجنس يوجلينا عادة ما تكون غير مسببة للأمراض. تحتوي خلاياها على سوطين ، وحبيبات ، ووصمة عار (بقعة عينية) لاستشعار الضوء ، وبلاستيدات خضراء لعملية التمثيل الضوئي (الشكل 5.17). قشرة يوجلينا يتكون من سلسلة من العصابات البروتينية المحيطة بالخلية التي تدعم غشاء الخلية وتعطي شكل الخلية.

تشمل Euglenozoa أيضًا المثقبيات ، وهي مسببات الأمراض الطفيلية. الجنس المثقبيات يشمل T. بروسي، الذي يسبب داء المثقبيات الأفريقي (مرض النوم الأفريقي و T. كروزي، الذي يسبب داء المثقبيات الأمريكي (مرض شاغاس). تنتشر هذه الأمراض الاستوائية عن طريق لدغات الحشرات. في مرض النوم الأفريقي ، T. بروسي يستعمر الدم والدماغ بعد انتقاله عن طريق لدغة ذبابة تسي تسي (جلوسينا spp.) (الشكل 5.18). تشمل الأعراض المبكرة الارتباك وصعوبة النوم وقلة التنسيق. إذا تركت دون علاج ، فهي قاتلة.

نشأ مرض شاغاس وهو أكثر شيوعًا في أمريكا اللاتينية. ينتقل المرض عن طريق الترياتوما spp. ، غالبًا ما تسمى الحشرات بـ "البق التقبيل" ، وتؤثر إما على أنسجة القلب أو أنسجة الجهاز الهضمي. يمكن أن تؤدي الحالات غير المعالجة في النهاية إلى فشل القلب أو اضطرابات هضمية أو عصبية كبيرة.

الجنس الليشمانيا تشمل المثقبيات التي تسبب أمراضًا جلدية مشوهة وأحيانًا أمراض جهازية أيضًا.

عين على الأخلاق

طفيليات مهملة

مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC) هي المسؤولة عن تحديد أولويات الصحة العامة في الولايات المتحدة وتطوير استراتيجيات لمعالجة المجالات المثيرة للقلق. كجزء من هذه الولاية ، حدد مركز السيطرة على الأمراض رسميًا خمسة أمراض طفيلية يعتبرها مهملة (أي ، لم تتم دراستها بشكل كافٍ). تشمل هذه العدوى الطفيلية المهملة (NPIs) داء المقوسات ، ومرض شاغاس ، وداء المقوسات (عدوى الديدان الخيطية التي تنتقل بشكل أساسي عن طريق الكلاب المصابة) ، وداء الكيسات المذنبة (مرض يسببه عدوى أنسجة الدودة الشريطية) الشريطية الوحيدة الشريطية ) ، وداء المشعرات (مرض ينتقل عن طريق الاتصال الجنسي يسببه parabasalid المشعرات المهبلية ).

يعني قرار تسمية هذه الأمراض المحددة على أنها NPIs أن مركز السيطرة على الأمراض سيخصص الموارد لتحسين الوعي وتطوير اختبارات تشخيصية وعلاج أفضل من خلال دراسات البيانات المتاحة. قد ينصح مركز السيطرة على الأمراض (CDC) أيضًا بعلاج هذه الأمراض ويساعد في توزيع الأدوية التي قد يكون من الصعب الحصول عليها بخلاف ذلك. 5

بالطبع ، لا تمتلك مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها موارد غير محدودة ، لذلك من خلال إعطاء الأولوية لهذه الأمراض الخمسة ، فإنها تخفض فعليًا أولويات الآخرين. بالنظر إلى أن العديد من الأمريكيين لم يسمعوا أبدًا بالعديد من هذه الأدوية غير الفعالة ، فمن الإنصاف أن نتساءل عن المعايير التي استخدمها مركز السيطرة على الأمراض في تحديد أولويات الأمراض. وفقًا لمراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها ، فإن العوامل التي تم أخذها في الاعتبار هي عدد الأشخاص المصابين ، وشدة المرض ، وما إذا كان يمكن علاج المرض أو الوقاية منه. على الرغم من أن العديد من هذه الأمراض قد تبدو أكثر شيوعًا خارج الولايات المتحدة ، إلا أن مركز السيطرة على الأمراض يجادل بأن العديد من الحالات في الولايات المتحدة من المحتمل ألا يتم تشخيصها أو علاجها بسبب قلة المعلومات المعروفة عن هذه الأمراض. 6

ما هي المعايير التي يجب مراعاتها عند إعطاء الأولوية للأمراض لأغراض التمويل أو البحث؟ هل تلك التي حددها مركز السيطرة على الأمراض معقولة؟ ما هي العوامل الأخرى التي يمكن أخذها في الاعتبار؟ هل ينبغي للوكالات الحكومية مثل مراكز مكافحة الأمراض والوقاية منها (CDC) أن يكون لديها نفس معايير مختبرات الأبحاث الصيدلانية الخاصة؟ ما الآثار الأخلاقية المترتبة على عدم ترتيب أولويات الأمراض الطفيلية الأخرى التي يُحتمل أن تكون مهملة مثل داء الليشمانيات؟


شاهد الفيديو: طريقة معرفة الطبقات الأرضية الجيولوجية الهشة الصلبة الرطبة