النمو في الكائنات الحية الدقيقةGrowth of Microorganisms

:تعريف النمو

دون الزيادة المنتظمة لكل مكونات الكائن الحي الدقيق ب

(Balanced growthالنمو المتوازن )اسنثناء

عن الزيادة التي تحدث في الكتلة Growthتعبر كلمة النمو •

بخاليا الكائنCell Massالخلوية

عن الزيادة التي تحدث Reproductionتعبر كلمة تكاثر •

نتيجة إلنقسام Cell Numbersفي عدد خاليا الكائن

الخاليا

في الكائنات الدقيقة التي تتكون من خلية واحدة كلمة النمو

عدد تستعمل مرادفة لكلمة التكاثر ويقصد بأي منهما الزيادة في

خاليا الكائن الحي

هل ممكن قياس نمو خلية ميكروبية فردية؟

:قياس نمو الكائنات الحية الدقيقة

الزيادة في كمية البروتويالزم-

(ةقياس نشاط واحد أو أكثر من النظم اإلنزيمية الخلوي)

الزيادة في عدد الخاليا -

:طرق تقدير النمو كميا

مباشر أو غير )Cell Countتقدير عدد الخاليا •

(مباشر

(مباشر أو غير مباشر)Massتقدير الكتلة الحية •

(غير مباشرة)تقدير النشاط الخلوي•

منحنى النموGrowth Curve

Lag Phaseالمرحلة التمهيدية•

Log Phaseالمرحلة اللوغاريثمية •

Stationary Phaseالمرحلة الساكنة •

Death Phaseمرحلة الموت •

نات العوامل التي تأثر على نمو الكائالحية الدقيقة

التأثر سلبي أو إيجابي•

االستجابة للعوامل غير متماثلة •

ة تمكن محصلة تغيرات بيوكيميائية و وراثي)التأقلم •

الكائن من البقاء لمدة طويلة والتكاثر تحت ظروف

(بيئية معينة

:العوامل التي تأثر على النمو

(Physical Factors)العوامل الطبيعية •

(Chemical Factors)العوامل الكيميائية •

(Biological Factors) العوامل الحيوية•

(Physical Factors)العوامل الطبيعية

(:Temperature)الحرارة : أوال

ها ليس للكائنات الدقيقة أجهزة خاصة لتنظيم الحرارة داخل•

تؤثر الحرارة على النمو من خالل تأثيرها على النشاط •

اإلنزيمي في األيض داخل الخلية

زيادة سرعة التفاعل تتضاعف ب)معدل التفاعالت الكيميائية •

بعدها ينخفض معدل النمو م حتى نهاية مدى معين ، 10

بسرعة كبيرة وفجأة

نطاق حراري )بناء على ذلك تحدد ثالث درجات حرارة للنمو •

Cardinal Temp.)

(( .Cardinal Tempالنطاق حراري .Minimum Tempدرجة الحرارة الدنيا •

.Optimum Tempدرجة الحرارة المثلى •

.Maximum Tempدرجة الحرارة العظمى •

تقسيم الكائنات الدقيقة استنادا على مدى النطاق

:الحراري إلى

الكائنات ذات المدى الضيق من درجات حرارة النمو 1.

Stenothermal

الكائنات ذات المدى الواسع من درجات حرارة النمو 2.

Eurythemal

ولكل تنقسم الكائنات إلى ثالث مجموعات أساسيةت ضيقة مجموعة لها نطاق حراري واسع يضم ثاللث مجاال

(عظمى، مثلى، دنيا)( Thermophiles) الكائنات الدقيقة المحبة لدرجات الحراة المرتفعة

(80-40)المجال الحراري

(45-40)الدنيا 1.

(75-55)المثلى 2.

(80-60)القصوى 3.

الكائنات الدقيقة المحبة لدرجات الحراة المرتفعة اختيارا •

Facultative Thermophilic) )

True)الكائنات الدقيقة المحبة لدرجات الحراة المرتفعة الحقيقية •

thermophilic )

الكائنات الدقيقة المتحملة لدرجات الحراة المرتفعة•

Thermotolerant))

ولكل تنقسم الكائنات إلى ثالث مجموعات أساسيةت ضيقة مجموعة لها نطاق حراري واسع يضم ثاللث مجاال

(عظمى، مثلى، دنيا)المجال ( Thermophiles) الكائنات الدقيقة المحبة الحراة المرتفعة : أوال

(80-40)الحراري

(45-40)الدنيا 1.

(75-55)المثلى 2.

(80-60)القصوى 3.

(Facultativeالكائنات الدقيقة المحبة الحراة المرتفعة اختيارا •

Thermophilic )

( True thermophilic)الكائنات الدقيقة المحبة الحراة المرتفعة الحقيقية •

((Thermotolerantالكائنات الدقيقة المتحملة الحراة المرتفعة •

ولكل تنقسم الكائنات إلى ثالث مجموعات أساسيةت ضيقة مجموعة لها نطاق حراري واسع يضم ثاللث مجاال

(عظمى، مثلى، دنيا)

المجال ( Mesophilic) الكائنات الدقيقة المحبة الحراة المتوسطة : ثانيا

(40-10)الحراري

(15-10)الدنيا 1.

(40-25)المثلى 2.

(47-35)القصوى 3.

ولكل تنقسم الكائنات إلى ثالث مجموعات أساسيةت ضيقة مجموعة لها نطاق حراري واسع يضم ثاللث مجاال

(عظمى، مثلى، دنيا)(Psychrophiles)الكائنات الدقيقة المحبة للبرودة : أوال

(35-5-)المجال الحراري

Obligate)الكائنات الدقيقة المحبة للحرارة المنخفضة إجباريا 1.

Psychrophilic )

(22-5-)المجال الحراري

(15-5-)الدنيا

(18-15)المثلى

(22-19)القصوى

Facultative)الكائنات الدقيقة المحبة للحرارة المنخفضة اختياريا 2.

Psychrophilic)

(35-5-)المجال الحراري

(35-25)المثلى

ة الدقيقة تأثير درجات الحرارة على نمو الكائنات الحي

تأثير درجات الحرارة المنخفضة: أوال

يقل النشاط اإلنزيمي•

التأثير على البروتين بالخلية•

تأثير التجميد•

تأثير درجات الحرارة المرتفعة : ثانيا

زيادة النشاط األيضي •

فساد البروتين الخلوي•

فساد البروتين اإلنزيمي•

pH value( الحموضة والقلوية)تركيز أيون الهيدروجين: ثانيا

•pH رمز يدل على نشاط أيون الهيدروجينH+ في المحلول

Buffer Solutionsالمحاليل المنظمة •

سدة أك) بعض الكائنات نمو عند أرقام حموضة أو قلوية مرتفعة للغاية •

(الكبريت ، تحليل اليوريا

على نمو الكائنات الحية الدقيقة pHتأثير

المنخفضة جدا أو المرتفعة جدا pHتأثير : أوال

(تجلط)فساد البروتين اإلنزيمي •

(pHال لكل نظام إنزيمي مج)يقلل النشاط اإلنزيمي وبالتالي معدل النمو •

(Oxygen) األوكسجين : ثالثا

:تقسم الكائنات الدقيقة بالنسبة الحتياجها من األكسجين إلى أربعة مجموعات

هوائية إجبارية(Obligate aerobes ) تحتاج األوكسجين كمستقبل نهائي

لأللكترونات أثناء عملية األكسدة للحصول على الطاقة

(Microaerophilic)بعض أنواع منها تحتاج إلى تركيز منخفض من األوكسجين •

ال هوائية إجبارية(Obligate anaerobes ) تفاعالت إنتاج الطاقة دون الحاجة

إلى أوكسجين

ال هوائية اختيارية (Facultative anaerobes) تفاعالت إنتاج الطاقة في غياب

و وجود األوكسجين

ال هوائية تتحمل وجود األوكسجين(Aerotolerant anaerobes ) تتنفس ال

ال هوائياهوائيا فقط ولكنها ال تتوقف عن النمو في وجود األوكسجين تستمر في النمو

لدقيقة تأثير األوكسجين على نمو الكائنات الحية ا

ن يتم الكائنات الهوائية االجبارية والالهوائية التي تتحمل وجود األوكسجي

Superoxideالتخلص من فوق األكاسيد بواسطة إنزيم ديسموتيز

dismutase فينتج األوكسجين وفوق أكسيد الهيدروجين

O2 + H2O2Superoxide dismutase 2O-2 +2H+

ة كل هذه الكائنات تتخلص من فوق أكسد الهيدروجين بواسط

Catalaseإنزيم الكتاليز

2 H2O2 Catalase 2 H2O + O2

( Redox Potential) جهد األكسدة واالختزال : رابعا

ى نمو تعد القدرة على األكسدة واالختزال في البيئة هامة جداً وتؤثر عل•

الكائنات القيقة

البيئة التي تملك جهد أكسدة عالي تنمو الكائنات الهوائية 1.

البيئة التي تملك جهد اختزال عالي تنمو الكائنات الالهوائية 2.

أغلب التفاعالت اإلنزيمية هي عبارة عن تفاعالت أكسدة واختزال•

دة إلى يتحدد الجهد التأكسدي االختزالي للمحلول بنسبة مكوناته المؤكس•

مكوناته المختزلة

يتأثر الجهد بغياب ووجود األوكسجين الجزيئي•

ملليفولت في حالة التوازن مع األوكسجين800•

مللفولت القيمة األدنى في حالة التوازن مع األوكسجين400-500•

يختزل ( highly reducingوسط مختزل )ملليفولت 450-•

HH4إلى ميثان Co2الكبريتات إلى كبريتيد الهيدروجين و

(Water Activity ( )Moistureالنشاط المائي )الرطوبة : خامسا

من وزن الخلية% 80الماء يكون

وهو ما يعبر عن ضغط بخار الماء في الهواء أعلى محلول أو مادة )النشاط المائي

ويمكن تقديره بقياس الرطوبة النسبية الناتجة عن البخر من هذا المحلول( ما

كمية بخار الماء في حجم معين من الهواء عند درجة حرارة معينة = الرطوبة النسبية

كمية بخار الماء الالزمة لتشبع نفس الحجم من الهواء عند نفس الدرجة

تنموالكائنات في األوساط التي لهاaw 93.- 63.بين

تتوقف الكائنات عن النمو إذا انخفضaw 7.عن

لماء توفر الماء للكائنات ال يعتمد على المحتوى المائي بل على مدى استخالص هذا ا

الكائن تركيز العناصر الذائبة وقدرة)الذي يخضع لعوامل االمتزاز واالدمصاص واإلذابة

(على استخالص الماء رغما من تلك العوامل

إن النشاط المائي يكون أعلى في حال عدم وجود مواد مذابة به

( مياه األنهار والبحار، العسل ، العصائر المركزة)أمثلة

(Desiccation) الجفاف : سادسا

6.على الرغم من إن كل األنشطة الميكروبية تتوقف عند درجة نشاط الماء حوالي-

فإن عدد كبير من الكائنات تقاوم الجفاف65.

أمثلة

الخاليا الكبيرة والصغيرة

الخاليا المستديرة والعصوية

الخاليا السالبة لجرام والموجبة لجرام

الجراثيم الجنسية والخضرية