الفصل الثالث: البكتيريا والفيروسات

الدرس الأول البكتيريا 

تنوع بدائية النوى 

الخلايا البدائية النوى هي خلايا بسيطة لا تحتوي على عضيات محاطة بأغشية.

البكتيريا bacteria مخلوقات حية مجهرية بدائية النوى.

 

 أهميتها

1- مهمة لجسم الإنسان 2- في  إنتاج الغذاء، 3- في الصناعة 4- للبيئة

                       بدائيات النوى(البكتيريا البدائية والبكتيريا الحقيقية):

v ليس لها نواة وإنما منطقة متخصصة في الخلية تحتوي DNA

v  تُصنّف في فوق مملكتين:

       1) فوق مملكة البكتيريا البدائية 2) فوق مملكة البكتيريا الحقيقية

البكتيريا البدائية:

توجد في البيئات القاسية التي لا تتوافر فيها المخلوقات الحية الأخرى

أمثلة :

1- البكتيريا المحبة للحموضة والحرارة
تعيش في بيئات ساخنة (فوق 80c ) حمضية ( pH يتراوح بين 1- 2 )
مثل:ينابيع المياه الكبريتية الساخنة- الفوهات الساخنة في قاع المحيط - حول البراكين 2- بكتيريا لا هوائية تمامًا  تموت في وجود الأكسجين.

3- البكتيريا المحبة للملوحة    تعيش في أوساط مالحة جدًّا - هي عادة بكتيريا هوائية

4- البكتيريا البدائية المولدة لغاز الميثان

لا هوائية - تستخدم  ثاني أكسيد الكربون في أثناء التنفس -  تخرج غاز الميثان باعتباره مخلفات

 توجد  في :

1) منشآت معالجة مياه المجاري 2) السبخات 3) مياه المستنقعات
4) وبالقرب من فوهات البراكين في البحار.  5) كما تعيش في القناة الهضمية للإنسان والحيوان

البكتيريا الحقيقية:

          توجد في كل مكان تقريبًا إلا في البيئات القاسية  حيث توجد البكتيريا البدائية.
           التركيب لها جُدُر خلوية قوية تحتوي ببتيدوجلايكان  
          التمثيل الضوئي بعضها فقط يقوم بهذه العملية ومنها البكتيريا الخضراء المزرقة

تركيب البدائيات (البكتيريا البدائية والبكتيريا الحقيقية)

لها بعض خصائص الخلايا الأخرى مثل :

وجود الـ : DNA - الرايبوسومات

 ولكنها تفتقر إلى:

 -غشاء النواة - العضيات المحاطة بالأغشية كالميتوكندريا والبلاستيدات.
س/ عللي تسمية بدائية النوى بهذا الاسم ؟ 
لعدم وجود اغشية حول انويتها وحول بقية عضياتها 

الكروموسومات

نظير النواة  كروموسوم دائري (حلقي) كبير في منطقة من الخلية  وتقع عليه جينات البدائيات

البلازميد plasmid  قطعة أصغر من DNA  ولها ترتيب حلقي توجد في العديد من البدائيات واحده على الأقل

المحفظة

المحفظة capsule : هي طبقة من السكريات المتعددة حول الجدار الخلوي تفرزها بعض الخلايا البدائية النوى

وظائف المحفظة:

1- حماية الخلية من الجفاف   2- مساعدتها على الالتصاق بالسطوح في بيئتها

3- تساعد على حماية البكتيريا من أن تبتلعها خلايا الدم البيضاء  4- تحمي الخلية من أثر المضادات الحيوية.

الهديبات
الهديبات: تراكيب دقيقة جدًّا تشبه الشعيرات في شكلها وهي تتركب من البروتين

توجد :على السطح الخارجي لبعض البكتيريا

وظيفتها :

1- تساعد البكتيريا على الالتصاق بالسطوح

2- تعمل بمثابة جسر يربط بين الخلايا (ترسل البكتيريا نسخًا من البلازميد إلى خلايا أخرى فتزودها بخصائص وراثية جديدة )

تشكل هذه إحدى طرائق نقل المقاومة ضد المضادات الحيوية.

الحركة  بعض البكتيريا البدائية النوى تستخدم:

 1) الأسواط في الحركة نحو :الضوء - مناطق تركيز الأكسجين - المواد الكيميائية الضرورية لحياتها 

2) بالانزلاق فوق طبقة مخاطية تفرزها

تعرُّف البدائيات

الشكل     لها ثلاثة أشكال : 1) الكروية أو المستديرة 2) العصوية 3) الحلزونية (اللولبية)

الجدار الخلوي  تصنف البكتيريا الحقيقية طبقًا لمكونات جدارها الخلوي

صبغة جرام Gram stain تقنية يستخدم علماء الأحياء في دراسة البكتيريا

س / ما أهمية صبغة جرام ؟ 

لتحديد النوعين الرئيسين من البكتيريا : 

1-  التي لها طبقة خارجية من الدهون 2- والتي ليس لها هذه الطبقة.

موجبة جرام  البكتيريا التي تبدو ذات لون بنفسجي داكن عند صبغها

سالبة جرام: البكتيريا التي يصبح  لونها ورديًّا فاتحًا عند صبغها

عللي / الأطباء يحتاجون إلى معرفة نوع الجدار الخلوي في البكتيريا التي يشكّون في أنها سبب المرض

وذلك حتى يصفوا المضاد الحيوي المناسب

لأن بعض المضادات الحيوية تعمل على مهاجمة الجدار الخلوي للبكتيريا

الحجم صغيرة الحجم لذلك  المواد الغذائية والمواد الأخرى التي تحتاج إليها يمكن أن تنتشر إلى جميع أجزائها بسهولة.

                                            

تكاثر بدائيات النوى 

تتكاثر معظمها 1) بطريقة لا جنسية (الانقسام الثنائي)  تتم بسرعة (مرة كل 20 دقيقة )تحت ظروف بيئية مثالية

 2) الاقتران:  إلتصاق خليتان تتبادلان المواد الوراثية عن طريق الأهداب 

 س/ ما اهمية الإقتران ؟  تنتج مادة وراثية جديدة - يزداد تنوع البدائيات

عمليات الأيض في البدائيات
يمكن تصنيف البكتيريا البدائية والبكتيريا الحقيقية بناءً على طريقة حصول كل منهما على الطاقة للتنفس الخلوي

1) البكتيريا غير ذاتية التغذية: لا تستطيع بناء غذائها بنفسها

2) البكتيريا الذاتية التغذية:

1) تقوم بعملية البناء الضوئي بطريقة تشبه النباتات و تعيش في مناطق مضيئة  

2)  تقوم بعملية التمثيل الكيميائي تحلل المركبات العضوية

 وتطلق مركبات غير عضوية تحتوي النيتروجين أو الكبريت - كالأمونيا وكبريتيد الهيدروجين

 

تنوع البكتيريا حسب وجود الأكسجين:

1) بكتيريا هوائية إجبارية : تحتاج إلى الأكسجين للنمو

2) بكتيريا لاهوائية إجبارية : لا تستخدم الأكسجين للنمو أو الأيض 

بقاء البكتيريا

الظروف البيئة غير ملائمة : 1- قلّة الماء 2- تغير شديد في درجة الحرارة 3- ندرة المواد الغذائية

س/ ماهي  طرائق مواجهة البكتيريا للظروف البيئية القاسية؟

      تكوين الأبواغ الداخلية - تكوين الطفرات 

الأبواغ الداخلية

البوغ الداخلي:تركيب تُنتِجه بعض أنواع البكتيريا عندما تصبح الظروف البيئية قاسية 

أمثلة على البكتيريا المكوّنة للأبواغ:  المسببة للجمرة الخبيثة - التيتانوس - التسمم الوشيقي (البوتيوليني )
س : عللي لا تعتبر هذه الطريقة من أشكال التكاثر  لأنها لا تزيد اعداد البكتيريا 

الطفرات 

تغيرات عشوائية في تسلسل الـ DNA تقود إلى أشكال جديدة من الجينات، وإلى صفات جديدة، وتنوع وراثي.

عللي / تكوين الطفرات يؤدي لمشاكل عديده للانسان

لأنه عن طريقها يمكن انتاج سلالات بكتيرية مقاومة للمضادات

علم بيئة البكتيريا :

تدوير المواد الغذائية وتثبيت النيتروجين

المحلّلات (ملتهمة المادة العضوية) هي المخلوقات التي تحصل على الطاقة من المخلوقات الميتة .ومنها البكتيريا

س/ ما أهمية البكتيريا كـ محللات ؟ تعمل على إعادة مواد غذائية مهمة إلى البيئة

س :ماذا لو لم تقوم البكتيريا بإعادة تدوير هذه المواد الغذائية ؟
فإن كل المواد الخام الضرورية للحياة سوف تستهلك. كما يلزمنا استخدام المزيد من الأسمدة للنباتات إذا لم يثبت النتروجين اللازم لنمو النباتات.

الفلورا الطبيعية هي : اعداد هائلة من البكتيريا التي تعيش داخل وخارج الجسم ومعظمها غير ضار 

س/ عللي أهمية الفلورا الطبيعية للجسم
لأنها تتنافس مع البكتيريا المسببة للمرض، وتمنعها من إحداث المرض.

مثال : ايشيرشيا كولاي (تعيش داخل امعاء الإنسان حيث تكون فيتامين k والذي يمنع تجلط الدم وهي تستفيد من الإنسان الدفء والغذاء)  وبعض سلالاتها تسبب تسمم غذائي

الغذاء والدواء

تستخدم البكتيريا في صناعة الغذاء :ا الجبن  واللبن والمخلل وغيرها، وأيضا الشوكولاتة
تستخدم البكتيريا في صناعة الدواء : -انتاج الفيتامينات و المضادات الحيوية 

البكتيريا المسببة للأمراض    تحدث المرض بإحدى طريقتين:
1- بعضها يتكاثر بشكل سريع قبل أن تتمكن دفاعات الجسم من القضاء عليه
2- وبعضها يفرز سموم أو مواد أخرى مثل : البكتيريا المسببة لتلف الأسنان وتسوسها

الدرس الثاني :الفيروسات والبريونات

الفيروسات والبريونات أصغر وأقل تعقيدًا من البكتيريا وهي تهاجم الخلايا وتغير وظائفها.

Viruses الفيروسات

- بعض الفيروسات ليس ضارًّا، و بعضها الآخر يسبب العدوى والضرر لأنواع المخلوقات الحية كافة.
- الفيروس شريط غير حي من المادة الوراثية يقع ضمن غلاف من البروتين.

س / عللي معظم علماء الأحياء لا يعدّون الفيروسات حية  
لأنه لا يتحقق فيها جميع خصائص الحياة.

- الفيروسات ليس لديها عضيات لتحصل على المواد الغذائية أو لتستخدم الطاقة، ولا تستطيع تكوين البروتينات، وهي لا تتحرك، ولا تتكاثر بنفسها دون الاعتماد على المخلوقات الأخرى.
انظري الجدول 2-3 الذي يبين بعض الامراض الفيروسية التي تصيب الانسان

حجم الفيروس - صغيرة جداً لا ترى إلا بالمجاهر الإلكترونية .

تركيب الفيروس 

1- المحفظة Capsid : الطبقة الخارجية من الفيروس وتتكون من البروتين
2- المادة الوراثية توجد داخل الفيروس التي يمكن أن تكون DNA أو RNA ، لا كلتيهما. وتصنف الفيروسات وفق نوع الحمض النووي الذي تحتويه.

- العدوى بالفيروس الغُدي تسبب الزكام العادي (الرشح) و الفيروسات الأخرى فتسبب الأمراض المرتبطة باسمها

العدوى الفيروسية
لابد من دخول الفيروس إلى خلية العائل لكي يتكاثر 
1- يلتصق الفيروس بالخلية المضيفة
2- تدخل مادة الفيروس الوراثية إلى سيتوبلازم الخلية. وفي بعض الحالات يدخل الفيروس بأكمله إلى خلية العائل، وتتحطم المحفظة بسرعة
3- يستخدم الفيروس خلية العائل للتضاعف ، إما عن طريق :

س/ عللي : عدم قدرة العديد من الفيروسات على الانتقال بين الأنواع المختلفة من المخلوقات المختلفة.
لأن الفيروس يلتصق بالخلية المضيفة باستخدام مستقبلات محددة على الغشاء البلازمي لها.
وتوجد مستقبلات محددة للأنواع المختلفة من الفيروسات

1- دورة التحلل Lytic cycle    أو  2- الدورة الاندماجية Lysogenic cycle

دورة التحلل
-تنتج خلايا العائل نسخًا عديدة من الـ DNA أوRNA للفيروس
-توجه جينات الفيروس خلية العائل لتصنع العديد من  بروتين محفظة الفيروس والإنزيمات الضرورية لتكاثر الفيروس.
- تتكون الأغلفة البروتينية حول الحموض النووية للفيروسات الجديدة
- تغادر الفيروسات خلية العائل إما : بالإخراج الخلوي ,انفجار الخلية , تحلل الخلية
- مثل: فيروس الأنفلونزا
- هذه الطريقة تتسبب غالبا في عدوى نشطة تحدث سريعا (ظهور الأعراض خلال 1-4 يوم )

الدورة الاندماجية
-يدخل DNA الخاص بالفيروس إلى نواة الخلية العائل
-يندمج مع كروموسوم خلية العائل . ويصبح DNA الفيروس جزءًا دائمًا من كروموسوم خلية العائل،
- تبقى جينات الفيروس كامنة لأشهر أو لسنوات، وقد تنشط لاحقًا بسبب عوامل مختلفة لتحدث الدورة الاندماجية.
- توجه جينات الفيروس خلية العائل لإنتاج مزيد من الفيروسات التي تخرج منها عن طريق  الإخراج الخلوي أو انفجار الخلية
- أمثلة : القوباء التناسلية

الفيروسات الارتجاعية: 

- لها مادة وراثية هي RNA بدلاً من DNA .
- ذات دورة تكاثر معقدة.
- مثل :1- فيروس نقص المناعة المكتسبة ( الإيدز) المعروف اختصارًا ب HIV  -2- بعض الفيروسات المسببة للسرطان.

البريونات

البريونات  بروتين  يسبب العدوى أو المرض ويدعى بـ"الدقيقة البروتينية المُعدية" واختصارًا بريون prion .

- توجد بشكل طبيعي في الخلايا تشبه شكل اللولب

- ليس لها وظيفة معروفة

- تتكون عند حدوث طفرات في الجينات المسؤولة عن انتاجها حيث يطوى البروتين ويتغير شكله وقد يصبح مثل صفحة كتاب طويت عدة مرات

الإصابة بالبريونات حجم دماغ طبيعي مقارنة بحجم دماغ مصاب بالبريونات.

س/ عللي تسمية مرض  اعتلال الدماغ الإسفنجي بهذا الإسم ؟

 لأن البريونات تصيب الخلايا العصبية في الدماغ مسببة انفجارها فينتج فراغ في الدماغ