نمو وتكاثر البكتيريا

منحنى النمو في المزرعة الثابتة

إذا وُضعت الكائنات الحية الدقيقة في وسط سائل مغلق (دون إضافة مغذيات جديدة أو إزالة السموم)، فإن نموها سيقتصر على الموارد المتاحة. في الرسم البياني، حيث يمثل المحور الأفقي الوقت والمحور الرأس لوغاريتم عدد الخلايا، تبرز أربع مراحل بوضوح:

1. مرحلة التأقلم (2–5 ساعات). فترة التكيف بعد التلقيح. لا تنقسم الخلايا بعد، لكن عملية التمثيل الغذائي تعمل بأقصى طاقة – حيث يجري تخليق مكثف للإنزيمات الجديدة لتحليل الركائز في وسط معين.
2. المرحلة الأسية (اللوغاريتمية). وقت الحد الأقصى ومعدل الانقسام الثابت. تمتلك جميع الخلايا في هذه الفترة أحجاماً قياسية وكمية مستقرة من البروتينات.
3. مرحلة الثبات. يتوقف النمو. يحدث التوازن: عدد الخلايا المتكونة يساوي عدد الخلايا الميتة. يحدث هذا بسبب استنفاد العناصر الغذائية، وانخفاض مستوى الأكسجين، والكثافة السكانية العالية، وتراكم السموم.
4. مرحلة الاضمحلال (الموت). تموت الكائنات الحية الدقيقة بشكل جماعي تحت تأثير المنتجات الحمضية لعملية التمثيل الغذائي الخاصة بها أو نتيجة التحلل الذاتي (التدمير الذاتي بواسطة الإنزيمات). يمكن أن تستمر هذه المرحلة من عشر ساعات إلى عدة أسابيع.

خصوصيات النمو على الأوساط الغذائية

تعتمد مظاهر النشاط الحيوي على الحالة الفيزيائية للركيزة:

• الأوساط السائلة. في الغالب، تسبب البكتيريا تعكراً منتظماً للسائل، أو تشكل طبقة سطحية، أو تترسب في القاع. والاستثناء الوحيد هو اللولبيات (Leptospira)، التي لا يغير نموها بصرياً شفافية الوسط.
• الأوساط الصلبة. وهنا تتشكل مستعمرات معزولة وهي نسل لخلية أصلية واحدة (نسائل). قد تكون سطح المستعمرات أملس ولامعاً (أشكال S، مشتقة من الكلمة الإنجليزية smooth) أو خشناً وباهتاً (أشكال R، مشتقة من الكلمة الإنجليزية rough). يُطلق على حجم ولون وقوام هذه التجمعات اسم الخصائص الزرعية وتعتبر مفتاحاً لتحديد الميكروب.

تصنيف الصبغات البكتيرية

بعض الكائنات الحية الدقيقة قادرة على تخليق أصباغ تحميها من الأشعة فوق البنفسجية، وتعادل جذور الأكسجين السامة، ويمكن أن تعمل بمثابة مضادات حيوية لقمع المنافسين. تصنف الأصباغ حسب التركيب الكيميائي والذوبان:

• الكاروتينات: أصباغ قابلة للذوبان في الدهون ذات لون أحمر أو برتقالي أو أصفر. مميزة لأجناس Mycobacterium و Micrococcus.
• البيرولات: قابلة للذوبان في الكحول. على سبيل المثال، البروديغيزين ذو اللون الأحمر، والذي تنتجه بكتيريا Serratia marcescens.
• الفينازينات: قابلة للذوبان في الماء، ولهذا السبب فإنها تلون وسط المغذيات نفسه. مثال نموذجي هو البيوسيانين الأزرق والأخضر، الذي تفرزه الزائفة الزنجارية (Pseudomonas aeruginosa).
• الميلانينات: أصباغ سوداء أو بنية غير قابلة للذوبان، توجد في البكتيريا من جنس Porphyromonas.

خيارات بديلة للتكاثر والسكون

الانقسام الثنائي ليس الطريق الوحيد لتكاثر بدائيات النوى. ظهرت آليات أخرى أثناء عملية التطور:

• المتنضيات (اكتينوميسيتات) تتكاثر عن طريق تجزئة الخيوط (الخيوط الفطرية).
• تظهر لدى الميكوبلازما تعددية أشكال واضحة: يمكنها الانقسام بشكل عرضي، أو التبرعم، أو التجزئة لتكوين أجسام أولية.
• تدين الكلاميديا بدورة معقدة ثنائية الطور. الجسم الأولي الصغير وغير القادر على الانقسام خارج الخلية يصيب الخلية، ويتحول بداخلها إلى جسم شبكي كبير، والذي ينقسم بنشاط إلى نصفين ويشكل جيلاً جديداً من الأجسام الأولية.
• الملتوية (الспирохеты) (على سبيل المثال، عامل مسبب لمرض السفلس Treponema pallidum) في الظروف غير المواتية، تنطوي على شكل كيسات، والتي تتفكك بعد ذلك إلى حبيبات صغيرة - وهي الأساس لخلايا جديدة.

الأشكال غير القابلة للزرع (VBNC) إذا أصبحت ظروف البيئة الخارجية حرجة، يمكن للبكتيريا غير المكونة للأبواغ أن تنتقل إلى حالة سكون خاصة. تتوقف عن النمو على الأوساط القياسية (يتوقف الانقسام)، لكنها تحتفظ بالنشاط الأيضي. ويمكن تشخيصها فقط بالطرق الجزيئية الجينية. عند الاتصال بالأوليات، أو سكان التربة، أو الهرمونات النباتية، يحدث العكس (الانعكاس) - تخرج الخلايا من السكون، وتستعيد قدرتها على التكاثر والتسبب في العدوى.

أسئلة من المحاضرات والامتحانات

مواضيع أخرى للمراجعة في نفس السياق

• اعتماد مدة مرحلة التأقلم على عمر مادة التلقيح
• خصوصيات تكوين الأبواغ في عائلة المتسلسلات الشعاعية (Streptomycetaceae)
• آليات التحلل الذاتي للخلايا في مرحلة الاضمحلال
• استخدام أصباغ المؤشرات لجهد الأكسدة والاختزال
• العلاقة بين أشكال المستعمرات S و R (انفصال البكتيريا)

مواضيع أخرى من قسم "فسيولوجيا الميكروبات"

تم إعداد المادة بواسطة أعضاء هيئة التدريس في WhiteCoat Pro وفقاً للمنهج الدراسي لكليات الطب. وهي ذات طابع تعليمي.