مقدمة فى البكتريا

البكتيرية
الصفات العامة:  هي كائنات حية وحيدة الخلية خالية من البلاستيدات الخضراء والنواة بدائية ومنها حوالي 2000 نوعاً ومعظم الخلايا البكتيرية لا تحتوي على الكلوروفيل إلا أنواع قليلة منها. ولذلك فإن معظم أنواع البكتريا تعيش مترممة أو متطفلة على الكائنات الحية الأخرى كما أن البكتريا إما أن تكون متحركة بأسواط أو غير متحركة.
التركــيب :
تتركب الخلية البكتيرية من : 1. الجدار الخلوي               2. الكبسولة   3. الغشاء البلازمي           4. السيتوبلازم 5. النواة البدائية
1-الجدار الخلوي Cell wall  وهو الذي يعطى للخلية النباتية شكلها الثابت والمميز. كما انه يقوم بحماية محتويات الخلية الداخلية ويتركب الجدار من مادتين هما مادة الكربوهيدرات والببتيدات . وتنقسم البكتريا الى نوعين رئيسين وذلك وفقا لقدرة الجدار على تقبل صبغة جرام (Gram) .  فهناك خلايا بكتيرية موجبة لصبغة جرام ( Gram +ve ) وهى الخلايا التي يسمح الجدار الخلوي فيها بنفاذ الصبغة مما يؤدى إلى تلون السيتوبلازم باللون البنفسجى أوالآزرق وعند غسل الخلايا بالكحول فان بعض الخلايا لا تسمح بخروج الصبغة مرة أخرى وبذلك تحتفظ باللون البنفسجى أو الأزرق، أما الخلايا البكتيرية التى لا يستطيع جدارها الاحتفاظ بالصبغة ويمكنها آن تصبغ بصبغة معاكسة مثل صبغة الصفرانين الحمراء وتعرف هذه البكتيريا سالبة لصبغ جرام (  Gram -ve) . وتعتبر صبغة جرام من الصفات الهامة فى التعرف على البكتيريا ولها دور مهم فى تشخيص الكثير من الآمراض التي تسببها . 2- الكبسولة Capsule الكبسولة عبارة عن طبقة هلامية تكون غلافا حول الخلية وتتكون من مادة كربوهدراتيه وتقوم هذه الطبقة بحماية الخلية البكتيرية من الظروف البيئية غير المناسبة مثل الجفاف أما عند وجود هذه الطبقة حول خلايا البكتيريا المسببة لبعض الأمراض فيكون دورها  هو حماية الخلية من الإفرازات التي  يفرزها الجسم لمقاومة هذه البكتيريا . 3- الغشاء البلازمي Plasma membrane  يحيط الغشاء البلازمي باالسيتوبلازم الداخلي وهو غشاء رقيق جدا ويتميز بخاصية النفاذية الاختيارية  ويحتوى على كثير من الإنزيمات الهامة مثل إنزيم التنفس وذلك لعدم احتواء الخلية البكتيرية على الميتوكوندريا. 4- السيتوبلازم Cytoplasm يتكون من خليط معقد من مواد بروتينية وكربوهيدراتية ودهون وأحماض أمينية واملاح وفيتامينات ، وتوجد هذه المواد مذابة في الماء أو معلقة فيه ووظيفة السيتوبلازم انه مركز العمليات الحيوية بالخلية ويتكون من حوالي 85% من وزنه ماء و15% مواد صلبة كما يحتوى السيتوبلازم مواد غذائية مدخرة . 5- النواة Nucleus      النواة في البكتيريا نواة بدائية توجد مغموسة فى السيتوبلازم وتتكون من خليط من الحامض النووي (DNA) ولكنها لا يوجد لها غلا ف نووي ولا تحتوى عصير نووي .
أشكال بعض البكتريا Shape of some bacteria  1-الشكل الكروي : وتسمى Coccus وجمعه Cocci   وتوجد في شكل فردى أو أزواج أو رباعيات أو مكعبات ويندرج تحتها الأشكال الآتية :
ا- بكتريا كروية فردية         Coccus ب- بكتريا كروية ثنائية        Diplococcus
ج - بكتريا سبحية              Streptococcus
د- بكتريا كروية رباعية         Tetrads هـ ـ بكتريا كروية مكعبة  Sarcinae
و ـ بكتريا كروية عنقودية  Staphylococcus
2ـ البكتريا العصوية Rod shaped bacteria  وتسمى  Bacillus وجمعها Bacilli وتعني باللاتينية عصاه ومنها ثلاثة أشكال :
أ ـ بكتريا عصوية فردية Monobacillus ب ـ بكتريا عصوية في ثنائيات  Diplobacillus أو سبحية Streptobacillus
3 ـ الشكل اللولبي أو الحلزوني وبه ثلاثة أشكال
أ ـ بكتريا حلزونية  Spirillum
ب ـ بكتريا ضمية واوية Vibrio ج ـ بكتريا منثنية  Spirochete
4 ـ الشكل الخيطي (Filamentous bacteria (Actinomycetes:  تحتوي على أنواع وحيدة الخلية إلا أنها أكبر حجما" نسبيا" من البكتريا العصوية وتتخذ شكل ( L,X,Y) ومن أهم ما يميز البكتريا الخيطية الشكل قدرتها على إفراز أنماط مختلفة من المضادات الحيوية مثل ( الإستربتو مايسين Streptomycin ) و (التتراسيكليين  Tetracycline) و ( الكلورامفينيكول Chloramphenicol )
حركة البكتريا  Movement of bacteria:
تختلف أنواع البكتريا من حيث قدرتها على الحركة فمنها عديمة الأسواط وبالتالي لا تستطيع الحركة مثل البكتريا الكروية وتنتقل هذه الأنواع من مكان لأخر بحركة الهواء أو الماء أو الحركة الميكانيكية من خلال التصاقها بالأشياء. ومنها المزودة بأعضاء حركة على هيئة أسواط flagellae تدفعها للانتقال ومن أنواعها البكتريا الحلزونية والضمية. وتختلف عدد الأسواط حسب نوع البكتيريا فمنها ما يحمل سوطاً واحداً ومنها ما يحمل أثنى عشر سوطا أو أكثر وتتميز البكتيريا المسوطة بثبوت عدد الأسواط وموضعها وترتيبها مما يجعلها صفة تصنيفية على جانب كبير من الأهمية .
وتنقسم البكتيريا من حيث الأسواط إلى :
أ ـ  وحيدة السوط ( monotrichous) وفيها يخرج سوط واحد من أحد قطبى الخلية البكتيرية. ب ـ سوطية الطرف ( lophotricous) وفيها تخرج حزمة سوطيه من قطب واحد في الخلية البكتيرية. جـ ـ سوطية الطرفين ( amphitrichous) وفيها يخرج سوط واحد أو حزمة سوطيه من كل قطب من قطبى الخلية البكتيرية . د ـ محيطية الأسواط  (eritrichous ) وفيها تنتشر الآسواط من جميع الاتجاهات حول سطح الخلية البكتيرية .
وقد اثبت التحليل الكيميائي لمادة السوط انه يتكون من مادة بروتينية يطلق عليها اسم (flugelin ) وعند رؤية السوط بالميكروسكوب الإلكتروني فانه يظهر على شكل حبل مجدول حيث تلتف وحدات البروتين بطريقة حلزونية . وتأتى حركة السوط عن طريق انقباض سلاسل البروتين مثلما يحدث عند انقباض بروتين العضلة في الكائنات المتقدمة .
التجرثـــــم :  تتخذ بعض أنواع البكتريا من التجرثم أسلوباً لحفظ النوع وليست للتكاثر وذلك بتكوين جراثيم داخل الخلية وهذه الجراثيم شديدة المقاومة للظروف البيئية غير الملائمة كالحرارة والبرودة والجفاف وعندما تتحسن الظروف تنبت الجراثيم وتعطي خلية خضرية .
التكاثر Reproduction:  يتم التكاثر في البكتيريا بعدة طرق :
1. التكاثر بطريقة الانشقاق الثنائي  Binary fission: يحدث هذا النوع من الانقسام في الظروف الملائمة وفيه تستطيل الخلية البكتيرية وتتخصر عند وسطها ويستمر هذا التخصر حتى تنفصل الخلية الى خليتين ويتم هذا في فترة لا تتجاوز العشريين دقيقة فى بعض أنواع من البكتيريا بينما قد تستغرق خمس أو ست ساعات في أنواع أخرى .
2. التكاثر بتكوين الجراثيم الكونيدية Conidia :      يحدث هذا النوع في فصائل خاصة من البكتيريا الخيطية تعرف بفصيلة الفطريات السبحية (Streptomycetaceae ) وتتميز بأنها تشبه الفطريات  الحقيقية في كونها حقيقية ولكنها تفتقر لوجود نواة محددة يسهل الاستدلال عليها . ويتم التكاثر عن طريق سلسلة من الجراثيم الكونيدية التي تنشأ نتيجة لظهور جدر فاصلة في الأجزاء الطرفية للخيوط . وينتمى الى هذه الفصيلة جنس الفطرة السبحية (Streptomyces ) التي تنتج بعض أنواع الاستربتومايسين  والكلورومايستين وغيرها من المضادات الحيوية الميسينية Mycenic antibiotics  . 3. التكاثر الجنسي Sexualreproduction :  تم التعرف على هذا النوع من التكاثر فى البكتيريا بواسطة المجهر الالكترونى ، حيث تبين وجود جسر يصل ما بين بكتيريتين عضويتين وتنتقل الصبغيات خلال هذا الجسر من بكتيريا الى اخرى  بل وجد ان بعض البكتيريا تدفع بصبغاتها الى بكتيريا اخرى من نفس النوع وتعرف البكتيريا التى تنتقل منها الصبغيات  باسم البكتيريا الذكرية والبكتيريا التى تستقبل الصبغات باسم البكتيريا الانثوية .
التغذيــــة:  تعيش أغلب انواع البكتيريا غير ذاتية التغذية  Heterotrophics على أنسجة ميتة وتسمى مترممة  Saprophytes او على انسجة حية وتسمى متطفلة Parasites  وبعضها تبنى المواد العضوية من مواد غير عضوية باستخدام الطاقة الكميائية الناتجة عن اكسدة بعض المركبات وتسمى كميائية التغذية الذاتية Chemo - autotrophics  مثل بكتيريا التازت التى تؤكسد الأمونيا الى نيتريت ، كما تقوم بعض الأنواع من البكتيريا  بعملية البناء الضوئى وتسمى ببكتيريا البناء الضوئى Photosynthetic bacteria مثل بكتيريا الكبريت التى تحتوى على نوع خاص من الكلوروفيل البكتيرى تستطيع بواسطته استخدام الطاقة الضوئية فى بناء المركبات العضوية .   ويمكن تمييز البكتيريا من حيث طريقة التغذية الى طرازين مختلفين :
1ـ بكتيريا ذاتية التغذية Autotrophs :  وهذا النوع من البكتيريا بإمكانه توفير احتياجاته الكربوهيدراتية من مصادر عضوية باستعمال ثانى أكسيد الكربون الجوى ومن هنا فهى تعيش مستقلة غير معتمدة على غيرها . ويوجد نوعان من البكتيريا ذاتية التغذية هما : 1.  بكتيريا ضوئية ذاتية التغذية  Photoautotrophs : هذا النوع يستخدم الطاقة الضوئية مثله مثل باقى النباتات الخضراء وهى قلة بين البكتيريا غالبا ما يكون لونها اخضر أو احمر أو أرجوانى وذلك لاحتوائها على نوع خاص من الكلوروفيل البكتيرى . 2. بكتيريا كميائية ذاتية التغذية  Chemoautotrophs : ولا تحتوى هذه النوعية على الكلوروفيل و بالتالى لا يمكنها استخدام الضوء كمصدر للطاقة ولكنها تقوم بأكسدة بعض المواد وتستغل الطاقة الناتجة لتمثيل ثانى أكسيد الكربون وبناء احتياجاتها  مثل بكتيريا النيتريت  Nitrite bacteria . 3.  بكتيريا غير ذاتية التغذية ( متعددة التغذية) Heterotrophs : ولا تستطيع هذه النوعية من البكتيريا  أن تعيش مستقلة حيث لا يمكنها الاعتماد على نفسها فى صنع وتكوين احتياجاتها ولذلك فهى تعتمد على غيرها من الكائنات الأخرى من نباتات أو حيوان أو إنسان و تستمد منه المواد الكربوهيدراتية بصورة جاهزة . ومنها البكتيريا التى تعيش متطفلة  Parasitic  ، ومنها ما تعيش مترممة Saprophytic ، ومنها ما تعيش متكافلة  Symbiotic.
التنفس في البكتريــا: تختلف أنواع البكتريا في قدرتها على استخدام أكسجين الهواء الجوي في التنفس فمعظم أنواعها يستطيع امتصاص الأكسجين من الهواء أو الماء المحيط وتسمى ( البكتريا الهوائية ) Aerobic bacteria وهناك أنواع قليلة لا تستطيع استخدام أكسجين الهواء الجوي بل قد يكون وجوده ساما" لها فهي تعيش في الأماكن الخالية من الأكسجين كالمستنقعات الراكدة وأعماق التربة والمعلبات المحفوظة والأجهزة الهضمية للإنسان والحيوان وتسمى البكتريا اللاهوائية Anaerobic bacteria .
الأهمية الاقتصادية للبكتريا: 1 ـ تقوم بعض أنواع البكتريا بأكسدة المركبات الكيميائية مثل بكتريا الكبريت أو الحديد أو الأزوت . 2 ـ تسبب بعض أنواع البكتريا معظم الأمراض التي تصيب الإنسان والحيوان وكذلك النبات مثل مرض التيفود والسل والدفتيريا والكوليرا والتيتانوس ومن الأمراض النباتية ذبول القرعيات البكتيري وعفن جذور الكرنب وعفن ساق الذرة . 3 ـ تدخل البكتريا في كثير من الصناعات مثل صناعة الخل والزبد وبعض أصناف الجبن ودباغة الجلود وفصل ألياف الكتان . 4 ـ تعمل بعض أنواع البكتريا على المساعدة في هضم المواد الغذائية فمثلا" توجد في القناة الهضمية للحيوانات كالجمال والماشية أنواع من البكتريا تفرز انزيما" يساعد على هضم السليلوز الذي كثيرا" ما يحتوي عليه غذاء هذه الحيوانات . 5 ـ يمكن تخمر مخلفات النباتات الزراعية بواسطة البكتريا اللاهوائية لإنتاج نوع من العلف الحيواني المعروف باسم السيلاج .
الإنسان والبكتيريـــا:
1ـ يعلق العلماء أملا كبير على استخدام مجموعة من البكتيريا فى إنتاج غاز الميثان وذلك تمهيدا لاستخدام هذا الغاز كوقود  حيث يمكن استخدامه كبديل للغاز الطبيعى وتستطيع هذه البكتيريا ان تكون غاز الميثان بواسطة تحليل الفضلات العضوية فى غياب الأكسجين وكذلك يعتبر غاز الميثان هو المصدر الصناعى لغاز الهيدروجين المستخدم فى إنتاج الأمونيا صناعيا . 2ـ  تساهم البكتيريا بدورا كبير فى خصوبة التربة و ذلك بتوفيرها للسماد البلدى . عن طريق تحليلها للمخلفات الطبيعية وتحويلها إلى مواد بسيطة دون الحاجة إلى أى إضافات و لكنة بمجرد وجود المواد القابلة للتحلل  فان الكائنات الحية الدقيقة تبدأ عملها بواسطة التكاثر و الزيادة فى العدد و ينتج عن هذا التحلل طاقة حرارية عالية تسبب ارتفاع درجة حرارة كومة السباخ حتى انها قد تصل فى عمق الكومة الى 70° م وتعمل هذة الحرارة على قتل الميكروبات التى لا تستطيع تحمل هذه الحرارة . 3 ـ تستطيع بعض أنواع البكتيريا أن تصيب أنواعا مختلفة من النباتات والثمار والخضروات مسببة خسائر اقتصادية كبيرة ومن أمثلة النباتات التى تتعرض للإصابة بالأمراض البكترية : البطاطس – الطماطم- الجزر- الكمثرى – الشمام-  الليمون –الكرنب – القطن –وغيرها، كذلك تسبب بعض البكتريا تلوث المواد الغذائية وتسبب فسادها بواسطة التعطين وهو ما يعرف باسم مرض التسويق . 4 – تأخذ علاقة البكتريا بالإنسان بعدا آخر يرتبط بصحته فهناك بعض أنواع من البكتريا ممرضة تسبب وله أمراضا كثيرة ومن أمثلة الأمراض التى تنتقل للإنسان عن طريق البكتريا هى : الدفتريا – السعال الديكى – الالتهاب السحائى – التهاب الرئوى . 5 – يعطى عدم مراعاة الطرق الصحية فى تحضير الطعام  فرصة كبيرة للانتقال الأمراض بواسطة العاملين على إعداده أو بواسطة الحشرات ومن أمثلة هذه الأمراض التى تنتقل بهذه الطرق هى :  الكوليرا – الدوسنتاريا – التسمم الغذائى – التيفود – البارا تيفود . 6 – هناك نوع من البكتريا يستطيع أن يلوث الجروح التى تحدث للإنسان وتسبب له أمراضا خطيرة كما أن هناك أنواع أخرى من البكتريا تدخل الجسم عن طريق الجروح يسبب مرضا خطيراً هو الغرغرينا الغازية وكان هذا المرض يسبب سابقا رعبا للمريض لأنة يتسبب فى بتر العضو المصاب أما الآن فقد اكتشفت المضادات الحيوية وطرق التعقيم المختلفة مما حد من انتشار هذا الميكروب . 7- إن أقوى أنواع السموم البيولوجية هى التى تفرزها بكتريا التسمم البوتيولينى وتختلف هذه البكتريا عن الأنواع الأخرى المعروفة بأنها تسبب التسمم الغذائى مثل بكتريا السلامونيلا، والتسمم البوتيولينى ليس إصابة بمرض ولكنها سموم تتكون بواسطة البكتريا ومما يزيد من خطورة هذه البكتريا انها تستطيع تكوين هذه السموم تحت الظروف اللا هوائية أى فى غياب الأكسجين وقد قدرت سمية هذه السموم فوجد ان جراما واحدا فقط منها كافيا لقتل 14 مليون شخص بالغ أى أن حوالى نصف كيلوجرام من هذه السموم  كافية للقضاء على جنس البشر جميعا . 8- تدخل البكتريا المسئولة عن أمراض السيلان والزهرى والجمرة الخبيثة الجسم عن طريق الأغشية المخاطية اما مرض الجمرة الخبيثة فهو مرض ينتقل من حيوانات المنزل (القطط والكلاب ) بالإضافة إلى الحيوانات البرية الأخرى . 9- كانت المبيدات السامة تستخدم لسنوات طويلة  للقضاء على الحشرات الضارة للنبات إلا أنه اكتشف تأثير هذه المبيدات الضارة على جسم الإنسان كما أن استخدام المبيدات يمكنه القضاء على الكائنات الحية المفيدة الموجودة بالتربة ومن هنا فقد بدأ البحث عن طرق أخرى للقضاء على الآفات المهلكة للمحاصيل وتم استبدال هذه المبيدات السامة بواسطة استخدام طرق المقاومة البيولوجية فالبكتريا تستطيع القضاء على مجموعة كبيرة من الديدان واليرقات التى تهاجم المحاصيل الزراعية وترش هذه البكتريا فى صورة مسحوق على سطح النباتات ومما هو جديرا بالذكر ان هذة البكتريا لا تسبب ضرارا للإنسان أو الحيوان . 10- أثبتت البكتيريا فاعلية كبيرة فى مساعدة الإنسان على التخلص من ملوثات البيئة حتى أصبح هناك علم يسمى بعلم العلاج البيولوجى وهو علم يختص بدراسة كيفية استخدام الكائنات الحية الدقيقة فى التخلص من المخلفات السامة الملوثة للبيئة ومن أمثلة هذه البكتريا. ويتفاءل بعض العلماء بأنه يمكن مستقبلا استخدام البكتريا فى التخلص من النفايات النووية خاصة عندما يصبح فى الإمكان استحداث أنواع من البكتريا الخاصة باستخدام تكنولوجيا الهندسة الوراثية ويمكن القول بان الاهتمام الحالى بقضية تلوث البيئة سوف يتنامى فى المستقبل القريب ليشمل  استخدام البكتريا فى علاج هذا التلوث .