علم الأحياء الدقيقة هو أحد مجالات العلوم التطبيقية التي تركز على الكائنات الحية الدقيقة والأنشطة التي تميزها. وبشكل أكثر تحديدًا ، يكرس علم الأحياء الدقيقة لتحديد وتوصيف الكائنات الحية الدقيقة ؛ لدراسة أصلهم وتطورهم ؛ لتحديد خصائصهم ومنتجات أنشطتهم واحتياجاتهم ؛ ويفهمون العلاقات التي تربطهم ببعضهم البعض ومع بيئتهم الطبيعية أو الاصطناعية.
الكائنات الحية الدقيقة التي تنتمي إلى ثلاث ممالك تظهر بنية خلية حقيقية النواة أو بدائية النواة ، أو حقيقيات النوى ، والتي تتميز بالحجم أحادي الخلية ، أو المجهري أو فوق الميكروسكوب ، والقدرة الاستقلابية والإنجابية ، والانتشار والوفرة 1. تنقسم الكائنات الحية الدقيقة إلى خمس مجموعات 1: الطحالب ، والأوليات ، والفطريات ، والبكتيريا ، والفيروسات ، والبريونات. تصنف البكتيريا بين الكائنات الحية. الطحالب أحادية الخلية هي جزء من الطحالب بدائية النواة وحقيقية النواة. الفطريات وحيدة الخلية والأشنات والأوليات هي الكائنات الأولية حقيقية النواة. الفيروسات والبريونات هي نواتج (أي بدون تنظيم خلوي).
جدول المحتويات
دراسة الكائنات الحية
دراسة الكائنات الحية بدائيات النوى بدائيات النوى Prokaryota أو Prokarya) ، من الكلمة اليونانية pro (قبل) و caryon (النواة) ، هي كائنات لا تحتوي خليتها على نواة خلية أو عضيات أخرى ، فهي تنتمي إلى نوعين مختلفين على الأقل: تعتبر الأركيا أو العتائق مجموعة خاصة ، لأنها تشمل بشكل أساسي الأنواع اللاهوائية فقط (لا تحتاج إلى أكسجين ، أو حتى لا تتسامح مع الأكسجين في كثير من الأحيان) ، تعيش في بيئات قاسية: نحن نتحدث عن الكائنات الحية المتطرفة. البيئات القاسية هي في حدود الظروف التي تتحملها الخلايا البيولوجية (وسط شديد الحموضة أو قلوي شديد الملوحة ، متوسط عند درجة حرارة قريبة من الغليان).
إقرأ أيضا:كيف يكون لديك أفكار رائعةلا تعتبر البكتيريا القديمة من الكائنات الحية المتطرفة فحسب ، بل هي أيضًا كائنات أكثر شيوعًا تعيش في ظروف معيشية كلاسيكية مثل المستنقعات أو كرش المجترات. لا ينبغي أن ترتبط البكتيريا البدائية بشكل منهجي بالكائنات الحية المتطرفة حتى لو وجدنا من بينها معظم الكائنات الحية المتطرفة ؛ نجد بكتيريا eubacteria في حياتنا اليومية: التربة والغذاء وما إلى ذلك. هذه هي أفضل أنواع البكتيريا المعروفة. ومع ذلك ، فإن بعض البكتيريا eubacteria هي أيضًا نباتات شديدة. هذه الكائنات الحية الدقيقة لديها آليات لمقاومة هذه الظروف.
حقيقيات النواة حقيقيات النوى لها نظام غشاء داخلي يحيط بالعضيات (النواة ، البلاستيد ، الميتوكوندريا ، إلخ) ؛ لديهم هيكل خلوي داخلي (أكتين ، توبولين) غائب في بدائيات النوى ، مما يجعلها غالبًا أكبر حجمًا من بدائيات النوى. يُعتقد أن كل مجموعة من حقيقيات النوى كان لها سلف بين بدائيات النوى (البكتيريا البدائية أو البكتيريا eubacteria) ، وأن الميتوكوندريا (وربما أيضًا عضيات أخرى مثل البلاستيدات الخضراء) الموجودة في سيتوبلازم حقيقيات النوى الحالية لديها أيضًا ناقص سلف بدائية النواة متميز.
البكتيريا القديمة
كان من الممكن أن تستعمر هذه البكتيريا القديمة لتعيش معها في تعايش جواني (endosymbiosis) وتشكل جميع حقيقيات النوى التي لم تعد قادرة على العيش بدونها. في الواقع ، نجد في الميتوكوندريا هيكل خلوي داخلي محدد ، هيكل غشاء خارجي معقد ، مادة وراثية داخلية محددة موجودة في منطقة بلازما تسمى النواة الأولية (خالية من الغشاء ولكنها لا تزال منظمة) ، حتى لو كانت الميتوكوندريا لا يمكن أن تتكاثر على خاصة بهم دون مساعدة الخلية المضيفة (كانت الميتوكوندريا ستفقد قدراتها .الإنجابية التي لم تعد ضرورية لها ، لأن الخلية المضيفة تزودها عمليًا بكل المواد اللازمة لنموها وانقسامها). الطحالب على عكس الفطريات. والبروتوزوا ، تحتوي الطحالب على أصباغ الكلوروفيل التي تسمح لها بالتمثيل الضوئي. لذلك فهي كائنات حية لا تتحرك. وذاتية التغذية.
إقرأ أيضا:المزيد من الأعاصير المدمرةتوجد الطحالب في التربة والنباتات والمياه العذبة ومياه البحر. كلمة “alga” لا معنى لها من وجهة نظر النشوء والتطور ، وهذا يعني أن السلف المشترك لجميع الطحالب هو من حقيقيات النوى. الفطر توجد الفطريات في التربة .والنباتات وحطام النبات والأشنة وطفيليات البشر والحيوانات والنباتات. ملحوظة: الخميرة ، حقيقيات النوى أحادية الخلية ، هي فطر. هناك العديد من أنواع الخمائر مثل Saccharomyces cerevisiae (خميرة الخباز) ، وعائلة المبيضات (المسؤولة عن داء المبيضات) ، و Rhodotorula (توجد أحيانًا في مخلل الملفوف الذي يلون باللون الأحمر) ، و Schizosaccharomyces ، إلخ الفطريات “ماصة”: تتغذى عن طريق الامتصاص.
تفرز الإنزيمات التي تهضم البوليمرات في البيئة الخارجية ، هذه الآلية الكيميائية ، على سبيل المثال ، تحول الكربوهيدرات إلى مونومرات (جزيئات صغيرة) يتم امتصاصها. الفطريات هي مجموعة ثنائية الخلية ، لأن جزءًا منها ، eumycetes ، ينتمي إلى opistocontes ، وآخر ، oomycetes ، إلى heterocontes. حجم الكائنات الحية الدقيقة كما أشرنا في البداية ، فإن الكائنات الحية الدقيقة صغيرة جدًا (ومن هنا جاءت تسميتها): بدائيات النوى (البكتيريا): بترتيب 0.5 إلى 3 ميكرومتر (للعرض) .
العين البشرية
لا يوجد حد للطول ؛ قوة حل العين البشرية هي 100 ميكرومتر (10−4 م أو 0.1 مم) ، وبالتالي فإن هذه الكائنات الحية الدقيقة كلها غير مرئية للعين المجردة ؛ حقيقيات النوى: متغيرة جدًا ، من 2 إلى 200 ميكرومتر (للعرض) ، بلا حدود للطول ؛ بعض حقيقيات النوى يمكن رؤيتها بالعين المجردة (خاصة الطحالب) ، والبعض الآخر مرئي فقط في شكل تكتلات (حالة من الفطريات ، التي تنبعث من جدرانها البلازمية خيوط بطول كبير بالنسبة لحجمها) لا تتجمع كل حقيقيات النوى بهذه الطريقة (خاصة البروتوزوا ، غير المرئية بالعين المجردة). تتأثر نسبة المساحة إلى الحجم بشكل مباشر بالحجم: إذا أخذنا في الاعتبار شكلًا بسيطًا مثل الكرة ، فإن المنطقة تتناسب مع مربع الحجم.
إقرأ أيضا:غسيل الأموالثقافة الكائنات الحية الدقيقة ثروة البيئة تحتاج الكائنات الدقيقة إلى: مصدر للطاقة بالنسبة للتغذية الكيميائية ، فإنه يأتي من تحلل المركبات الكيميائية (على سبيل المثال الجلوكوز) ، للصور الضوئية ، الضوء. مصدر الكربون بالنسبة للتغذية الذاتية ، يكفي ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي (الكربون المعدني) ، بالنسبة للكائنات غيرية التغذية ، فإنها تأتي من الجزيئات العضوية (CH4 ، Ooses ، إلخ) ؛ العناصر الكبيرة (تسمى هكذا بسبب تركيزها في وسط المزرعة): يجب أن تكون عناصر الكربون والنيتروجين والفوسفور موجودة بنسبة 100/10 / 1 من أجل بيئة صحيحة من العناصر الدقيقة: إلخ.
؛ مصدر النيتروجين من أصل معدني (ملح الأمونيوم) ؛ عوامل النمو ل auxotrophs: الفيتامينات والأحماض الأمينية والقواعد النيتروجينية. البكتيريا الأولية هي تلك التي لا تحتاج إلى عامل نمو ؛ من dioxygen (الأكسجين الجزيئي) للهوائيات الصارمة ، أو عدم وجود dioxygen من أجل اللاهوائية الصارمة ؛ بالنسبة لهذه الكائنات الدقيقة الأخيرة ، فإن بيروكسيد الهيدروجين (H2O2) المتكون من التفاعل بين O2 و H2O يسممهم ، لأنهم لا يحتويون على مادة الكاتلاز المهينة H2O2 ، على عكس الأفراد الهوائية.
علم الأحياء الدقيقة:كائنات دقيقة هوائية
هناك أيضًا كائنات دقيقة هوائية اختيارية قادرة على التكاثر في وجود أو عدم وجود الأكسجين بفضل قدرتها على استخدام البكتيريا التخميرية والبكتيريا الدقيقة التي تتطور فقط عند ضغط أكسجين معين ؛ العوامل الفيزيائية والكيميائية: بالنسبة لعامل درجة الحرارة ، يمكن تمييز ثلاث فئات من الكائنات الحية الدقيقة وفقًا لنموها الأمثل. يتمتع السايكروفيليون بأفضل ما يكون عند 15 درجة مئوية ، والميسوفيليون عند 37 درجة مئوية ، والحرارة عند 65 درجة مئوية.
من الضروري تجاوز −18 درجة مئوية لوقف نمو جميع الميكروبات. عند درجة حرارة 3 درجات مئوية ، يكون هناك خطر ضئيل مرتبط بالبكتيريا المسببة للأمراض (ميسوفيليك ، وبالتالي خبيثة في درجة حرارة الجسم) أو السمية ، فقط عدد قليل من البكتيريا التي تعيش في درجات الحرارة هذه يمكن أن تكون خطيرة (الليستيريا) ، بالنسبة لعامل الأس الهيدروجيني ، تعتبر البكتيريا تفضل الحياد باستثناء بكتيريا حمض اللاكتيك. بالنسبة للخمائر والعفن ، يكون الرقم الهيدروجيني الأمثل أكثر حمضية (الرقم الهيدروجيني = 5). تنوع البيئة الثقافية هناك نوعان من وسائل الإعلام الثقافية: اصطناعي: وسيط يمكن من أجله إعطاء التركيب الكيميائي الكامل.
تستخدم الوسائط التركيبية في البحوث الأساسية ؛ تجريبي: وسائط لا يُعرف تكوينها إلا جزئيًا. ومن بين هذين النوعين من الوسائط ، هناك وسائط انتقائية (والتي ستجعل من الممكن اختيار نوع الكائنات الحية الدقيقة التي ستكون قادرة على التكاثر هناك). وبالتالي ، من الممكن اختيار السماح فقط لنوع معين من البكتيريا بالتطور (على سبيل المثال ، وسط mFC للكوليفورم البرازي أو أجار الدم لبعض مسببات الأمراض) أو ، على العكس من ذلك ، تعزيز تطوير قوالب الخميرة عن طريق إضافة مضاد حيوي إلى متوسطة. درجة الحرارة التي سيتم فيها تحضين الوسائط الملقحة تشكل أيضًا عامل اختيار كما هو مذكور أعلاه.
علم الأحياء الدقيقة:وسائط الاستنبات
يمكن أن تحتوي وسائط الاستنبات على مستخلصات الخميرة (خلايا الخميرة المجففة والمحلولة) التي توفر مصدرًا للأحماض الأمينية والفيتامينات والنيتروجين ، وتوفر مستخلصات الشعير مصدرًا للكربون ، والببتون (بروتينات حيوانية ، والأسماك ، وكازين الحليب) مصدرًا للنيتروجين العضوي الذي يهم التغذي فرادى. هذه الوسائط إما سائلة أو صلبة. لترسيخ الوسط ، يتم استخدام .بشكل متكرر ، وهو عبارة عن بوليمر سكر يتم الحصول عليه من طحالب حمراء لها خاصية تكوين مادة هلامية .صلبة بالماء إذا كانت درجة الحرارة أقل من 60 درجة مئوية. أساليب اختبار التحدي اختبار التحدي هو تقنية تتيح إثبات الفعالية المضادة للميكروبات. (الجراثيم أو مبيد الجراثيم) لمادة معينة (الأدوية ، مستحضرات التجميل أو المنتجات الغذائية الزراعية. على سبيل المثال).
تتكون هذه التقنية من تلقيح كمية معروفة من الجراثيم الميكروبية المختلفة (البكتيريا الذباب والخمائر. والعفن وما إلى ذلك) في مادة الاختبار ، ثم عد هذه الجراثيم في أوقات مختلفة. يستخدم هذا الاختبار بشكل خاص للتحقق .من صحة تاريخ الاستخدام (DLC) أو تاريخ الاستخدام الأمثل (DLUO) للمنتج. تعقيم التعقيم هو عملية إزالة الكائنات الحية الدقيقة .من الجسم بطريقة مستدامة. في علم الأحياء الدقيقة ، الهدف من التعقيم هو التحكم في الكائنات الدقيقة التي يتم إدخالها في بيئة الدراسة من ناحية ، ومن ناحية أخرى لتجنب تلوث البيئة الخارجية والأشخاص .(انظر أيضًا المقالة الخاصة .بالنظافة).
هناك ثلاث طرق لتعقيم وسط الثقافة. التدمير بالحرارة أو بطريقة الترشيح أو باستخدام الإشعاع .وعامل كيميائي (غاز). الحرارة يتم التمييز بين عمليات الحرارة “الجافة” و “الرطبة”. منطقة عقم موقد بنسن. حرارة جافة: موقد بنسن: كل الهواء علم الأحياء الدقيقة الموجود في كرة أرضية افتراضية يبلغ نصف قطره خمسة عشر سنتيمترا من لهب موقد بنسن ، قد مر مرة واحدة في اللهب. هذا يخلق حاوية وهمية معقمة. يعمل علماء الأحياء الدقيقة باستخدام لهب مؤكسد يتصاعد ، “فرن باستير” أو “فرن بوبينيل”: فرن كلاسيكي يستخدم على درجة حرارة 180 درجة مئوية لمدة 90 دقيقة على الأقل. إنها أقل كفاءة من الأوتوكلاف (وتستهلك المزيد من الطاقة) 3.
الحرارة الرطبة:
الأوتوكلاف: مبدأها هو غلي الماء في حجرة محكمة الإغلاق لزيادة الضغط وبالتالي تجاوز درجة الغليان 100 درجة مئوية (مبدأ قدر الضغط). يتم ذلك عند 134 درجة مئوية لمدة ثمانية عشر دقيقة. حالات خاصة: البسترة والتندل .البسترة هي عملية لحفظ الطعام يتم فيها تسخين الطعام إلى درجة حرارة محددة لفترة زمنية محددة قبل تبريده بسرعة. تتراوح درجات حرارة البسترة. بين 70 درجة مئوية و 85 درجة مئوية. هذه التقنية تقضي فقط على جزء من النباتات البكتيرية.
وهي ليست ، بأي حال من الأحوال ، تقنية تعقيم. Tyndallization هي سلسلة من التسخين القصير. عند درجات حرارة 70 درجة مئوية على فترات منتظمة (ثلاث درجات حرارة لمدة ساعة واحدة ، وأربع وعشرون ساعة بين تسخين) ، من أجل إعطاء. الأشكال المقاومة إمكانية الإنبات لقتلهم في الظلام بعد ذلك. تدفئة. على سبيل المثال ، يتم تدمير الجراثيم. المسببة للأمراض في الحليب من خلال دورة 63 درجة مئوية لمدة ثلاثين .دقيقة تليها 73 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة. الغليان ليس طريقة تعقيم.
