معلومة

6.2.4: التمايز البكتيري - علم الأحياء

6.2.4: التمايز البكتيري - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

العديد من البكتيريا تغير شكلها استجابة لأنواع وتركيزات المركبات الخارجية.

أهداف التعلم

  • اشرح التمايز البكتيري إلى البُثرات الشبيهة بحقيقية النواة

النقاط الرئيسية

  • تساعد التغييرات المورفولوجية البكتيرية على تحسين التفاعلات مع الخلايا والأسطح التي ترتبط بها.
  • الإجهاد التأكسدي ، والحد من المغذيات ، وتلف الحمض النووي ، والتعرض للمضادات الحيوية هي بعض حالات الإجهاد التي تستجيب لها البكتيريا ، مما يؤدي إلى تغيير تكاثر الحمض النووي وانقسام الخلايا.
  • قد يكون التغيير الأكثر شيوعًا في الشكل هو الفتيل الناتج عن تقييد توافر واحد أو أكثر من العناصر الغذائية.

الشروط الاساسية

  • الهيكل الخلوي: هيكل خلوي مثل الهيكل العظمي ، موجود داخل السيتوبلازم.
  • الحاجز: حاجز يفصل بين خلايا فطر (مقسم)
  • Segrosomes: مجمعات متعددة البروتينات تقسم الكروموسومات / البلازميدات في البكتيريا.
  • انقسام الخلية: عملية تنقسم بها الخلية إلى خليتين.

تشير اللدونة المورفولوجية البكتيرية إلى التغيرات التطورية في شكل وحجم الخلايا البكتيرية. مع تطور البكتيريا ، تحدث تغيرات مورفولوجية للحفاظ على اتساق الخلية. ومع ذلك ، يمكن أن يتأثر هذا الاتساق في بعض الظروف (مثل الإجهاد البيئي) والتغيرات في شكل وحجم البكتيريا. في البكتيريا ، تم مؤخرًا إثبات التحول إلى كائنات خيطية. هذه هي استراتيجيات البقاء التي تؤثر على الفسيولوجيا الطبيعية للبكتيريا استجابة لعوامل مثل الاستجابة المناعية الفطرية ، واستشعار المفترس ، واستشعار النصاب وعلامات مضادات الميكروبات.

عادة ، للبكتيريا أشكال وأحجام مختلفة تشمل العصعص والقضيب واللولب / الحلزوني (من بين أمور أخرى أقل شيوعًا). هذا يشكل الأساس لتصنيفهم. على سبيل المثال ، قد تسمح أشكال القضيب للبكتيريا بالالتصاق بسهولة أكبر في البيئات ذات إجهاد القص (على سبيل المثال ، في المياه المتدفقة). قد تتمكن Cocci من الوصول إلى المسام الصغيرة ، مما يؤدي إلى إنشاء المزيد من مواقع الارتباط لكل خلية وإخفاء نفسها من قوى القص الخارجية. تجمع البكتيريا الحلزونية بين بعض خصائص cocci (آثار أقدام صغيرة) والخيوط (مساحة سطح أكبر يمكن أن تعمل عليها قوى القص) والقدرة على تكوين مجموعة غير منقطعة من الخلايا لبناء أغشية حيوية. العديد من البكتيريا تغير شكلها استجابة لأنواع وتركيزات المركبات الخارجية. تساعد التغييرات المورفولوجية البكتيرية على تحسين التفاعلات مع الخلايا والأسطح التي ترتبط بها. تم وصف هذه الآلية في بكتيريا مثل Escherichia coli و Helicobacter pylori.

الإجهاد التأكسدي ، والحد من المغذيات ، وتلف الحمض النووي ، والتعرض للمضادات الحيوية هي بعض حالات الإجهاد التي تستجيب لها البكتيريا ، مما يؤدي إلى تغيير تكاثر الحمض النووي وانقسام الخلايا. تعتبر البكتيريا الخيطية من الأفراد المصابين بالتوتر المفرط والمرضى والمحتضرين. ومع ذلك ، فإن الأعضاء الخيطية لبعض المجتمعات لها أدوار حيوية في استمرار وجود السكان ، حيث يمكن أن يوفر النمط الظاهري الخيطي الحماية ضد البيئات القاتلة. بكتريا قولونية يمكن أن يصل طوله إلى 70 ميكرومتر وقد تم تحديده على أنه يلعب دورًا مهمًا في التسبب في التهاب المثانة البشري. هناك آليات مختلفة تم تحديدها في بعض البكتيريا تعزى إلى تطور الأشكال الخيطية.

الإجهاد الغذائي يمكن أن يغير مورفولوجيا البكتيريا. قد يكون التغيير الأكثر شيوعًا في الشكل هو الفتيل الناتج عن تقييد توافر واحد أو أكثر من العناصر الغذائية. نظرًا لأن الشعيرة يمكن أن تزيد من امتصاص الخلية - سطح الكفاءة دون تغيير نسبة السطح إلى الحجم بشكل ملحوظ ، فقد يكون هذا سببًا كافيًا للخلايا لتكون خيوطًا. علاوة على ذلك ، فإن الفتيل يفيد الخلايا البكتيرية التي تلتصق بالسطح لأنها تزيد من مساحة سطح معينة في اتصال مباشر مع الوسط الصلب. بالإضافة إلى ذلك ، قد يسمح الفتيل للخلايا البكتيرية بالوصول إلى العناصر الغذائية من خلال تعزيز احتمالية تعرض الخيوط لمنطقة غنية بالمغذيات وتمرير المركبات إلى باقي الكتلة الحيوية للخلية. على سبيل المثال، الشعيات الإسرائيلية ينمو على شكل قضبان خيطية أو متفرعة في حالة عدم وجود الفوسفات أو السيستين أو الجلوتاثيون. ومع ذلك ، فإنه يعود إلى شكل منتظم يشبه القضيب عند إضافة هذه العناصر الغذائية مرة أخرى.


نمو البكتيريا: 4 مراحل رئيسية

تمثل مرحلة التأخر فترة من النمو النشط تستعد خلالها البكتيريا للتكاثر ، وتوليف الحمض النووي ، والعديد من الإنزيمات المحفزة ، والجزيئات الكبيرة الأخرى اللازمة لانقسام الخلايا. لذلك ، خلال هذه المرحلة ، قد يكون هناك زيادة في الحجم (الحجم) ولكن لا زيادة في رقم الخلية. قد تستمر مرحلة التأخر لمدة ساعة أو أكثر ، وقرب نهاية هذه المرحلة قد يتضاعف حجم بعض الخلايا أو يتضاعف ثلاث مرات.

تعد مرحلة التأخر ضرورية قبل بدء انقسام الخلية لأسباب متنوعة. إذا تم أخذ الخلايا من مزرعة قديمة أو من مزرعة مبردة ، فقد يكون من الممكن أن تكون الخلايا قديمة ومستنفدة من ATP والعوامل المساعدة الأساسية والريبوزومات.

إذا كان الوسط مختلفًا عن الذي كان ينمو فيه السكان الميكروبيون سابقًا ، فستحتاج الخلايا إلى إنزيمات جديدة لاستخدام المغذيات الجديدة في الوسط.

ومع ذلك ، يتم استيفاء أوجه القصور هذه من قبل الخلايا خلال مرحلة التأخر. وبالتالي ، فإن مرحلة التأخر تكون أطول بشكل عام إذا تم أخذ الخلايا من مزرعة قديمة أو مبردة. في المقابل ، إذا تم أخذ الخلايا من مزرعة شابة تنمو بقوة (تجمعات ميكروبية) وتم تلقيحها في وسط جديد من نفس التركيب ، فقد تكون مرحلة التأخر قصيرة أو حتى غائبة.

2. سجل أو مرحلة النمو الأسي:

تدخل الخلايا البكتيرية المعدة للانقسام الخلوي أثناء مرحلة التأخر الآن في مرحلة السجل أو مرحلة النمو الأسي التي تنقسم خلالها الخلايا بمعدل أقصى ويصل وقت تكوينها إلى الحد الأدنى ويظل ثابتًا.

النمو في هذه المرحلة متوازن تمامًا (أي يتم تصنيع جميع المكونات الخلوية بمعدلات ثابتة بالنسبة لبعضها البعض) وبالتالي ، الأكثر اتساقًا من حيث الخواص الكيميائية والفسيولوجية ، تُستخدم مزارع الطور اللوغاريتمي عادةً في الدراسات البيوكيميائية والفسيولوجية.

نظرًا لأن وقت التوليد ثابت ، فإن الرسم اللوغاريتمي للنمو أثناء مرحلة السجل ينتج خطًا مستقيمًا تقريبًا. تسمى هذه المرحلة طور اللوغاريتم لأن لوغاريتم الكتلة البكتيرية يزداد خطيًا بمرور الوقت ، ومرحلة النمو الأسي لأن عدد الخلايا يزداد كدالة أسية قدرها 2 ن (أي 2 1 ، 2 2 ، 2 3 ، 2 4 ، 2 5 وما إلى ذلك).

تمثل مرحلة السجل أيضًا الوقت الذي تكون فيه الخلايا البكتيرية أكثر نشاطًا في التمثيل الغذائي ، وفي الإنتاج الصناعي ، هذه هي فترة ذروة النشاط والكفاءة.

3. المرحلة الثابتة:

نظرًا لأن البكتيريا تنمو في حجم ثابت من وسط المزرعة على دفعات ، ولا تتم إضافة أي مغذيات جديدة ، فإن نمو التجمعات البكتيرية يتوقف في النهاية ويصبح منحنى النمو أفقيًا. يتم تحقيق هذه المرحلة من نمو البكتيريا عند مستوى سكانية يبلغ حوالي 10 9 خلايا لكل مل.

قد يكون وقف النمو بسبب استنفاد العناصر الغذائية المتاحة أو عن طريق تراكم المنتجات المثبطة لعملية التمثيل الغذائي. قد يكون توقف النمو أيضًا بسبب O2 توافر خاصة في حالة الهوائية. الأكسجين غير قابل للذوبان بشكل كبير وقد ينضب بسرعة كبيرة بحيث لا تجد سوى الخلايا الموجودة على سطح المزرعة تركيز الأكسجين الضروري للنمو الكافي.

عاجلاً أم آجلاً ، تبدأ الخلايا البكتيرية في الموت ويوازن عدد هذه الخلايا عدد الخلايا المولودة حديثًا ، وتستقر التجمعات البكتيرية. تسمى حالة النمو هذه ، التي يظل خلالها العدد الإجمالي للخلايا القابلة للحياة ثابتة بسبب عدم وجود زيادة صافية أخرى في عدد الخلايا ويكون معدل النمو مساويًا تمامًا لمعدل الوفيات ، المرحلة الثابتة.

يتضمن الانتقال بين مراحل السجل والمراحل الأسية والثابتة فترة من النمو غير المتوازن يتم خلالها تصنيع المكونات الخلوية المختلفة بمعدلات غير متكافئة. وبالتالي ، فإن الخلايا في المرحلة الثابتة لها تركيبة كيميائية مختلفة عن تلك الموجودة في المرحلة الأسية.

4. مرحلة الموت أو التراجع:

بعد فترة ، يبدأ عدد الخلايا المحتضرة في تجاوز عدد الخلايا المولودة حديثًا ، وبالتالي يبدأ عدد الخلايا البكتيرية القابلة للحياة الموجودة في مزرعة الدُفعات في الانخفاض.

تمثل هذه الحالة موت مرحلة التدهور التي تستمر حتى يتقلص عدد السكان إلى جزء ضئيل من الخلايا الأكثر مقاومة ، أو قد تموت تمامًا. مثل النمو الأسي ، يكون الموت أسيًا أيضًا ، ولكنه معكوس ، حيث يتناقص عدد الخلايا البكتيرية القابلة للحياة بشكل كبير.


خيارات الوصول

احصل على حق الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


افاق المستقبل

الأدوية المضادة للميكروبات

منذ أول استخدام للبنسلين ، بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية أظهر قدرة رائعة على التكيف. تطورت المقاومة للأدوية الجديدة في غضون وقت قصير من إدخالها. بعض السلالات تقاوم الآن معظم المضادات الحيوية التقليدية. من المقلق أنه لا يبدو أن هناك أي مضادات حيوية جديدة في الأفق. أي تطورات حديثة تم إدخال تعديلات على الأدوية الموجودة.

كانت الإستراتيجية الأصلية التي استخدمتها صناعة المستحضرات الصيدلانية لإيجاد الأدوية المضادة للميكروبات هي فحص المنتجات الطبيعية والمواد الكيميائية الاصطناعية بحثًا عن النشاط المضاد للميكروبات. ثم تم التحقيق في آلية العمل.

يتم اعتماد مناهج جديدة لإيجاد الجيل القادم من مضادات الميكروبات. يتم تحديد الأهداف المحتملة مثل الإنزيمات المشاركة في وظيفة أساسية (على سبيل المثال ، في انقسام الخلايا) بناءً على معرفة علم وظائف الأعضاء البكتيرية والتمثيل الغذائي. يتم بعد ذلك تطوير طرق الفرز لتحديد مثبطات جزيء مستهدف معين. بالإضافة إلى ذلك ، مع المعرفة الجزيئية التفصيلية للجزيء المستهدف ، يمكن تصميم مثبطات محددة.

لقاحات وأساليب جديدة لمكافحة عدوى المستشفيات

لا يوجد لقاح متوفر حاليا لمكافحة عدوى المكورات العنقودية. قد تكون هناك الآن حالة للنظر في طرق للوقاية من المرض ، خاصة في المرضى في المستشفيات.

يمكن أن يمنع مصل المناعة المفرط من متبرعين متطوعين بشريين أو أجسام مضادة أحادية النسيلة موجهة نحو مكونات السطح (على سبيل المثال ، عديد السكاريد المحفظي أو التصاقات البروتين السطحي) من الالتصاق البكتيري وأيضًا تعزيز البلعمة للخلايا البكتيرية. في الواقع لقاح نموذجي يعتمد على عديد السكاريد المحفظي من بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية تم إعطاؤه للمتطوعين لرفع مصل المناعة المفرط ، والذي يمكن إعطاؤه للمرضى في المستشفى قبل الجراحة. اللقاح المعتمد على بروتين رابط الفبرونيكتين يحفز المناعة الوقائية ضد التهاب الضرع في الماشية ويمكن استخدامه أيضًا كلقاح في البشر.

عندما يُعرف الأساس الجزيئي للتفاعلات بين بروتينات السطح البكتيرية وروابط بروتين مصفوفة المضيف ، فقد يكون من الممكن تصميم مركبات تمنع التفاعلات وبالتالي تمنع الاستعمار البكتيري. يمكن أن تدار بشكل منهجي أو موضعي.


شاهد الفيديو: التخصص الخلوي التمايز. الأحياء. علم الأحياء ونمو الكائنات (قد 2022).