أليرجيكازون بخاخ للأنف: فوائد وأضرار وطريقة استعمال

النمو البكتيري هو زيادة في حجم وعدد البكتيريا في المختبر وهو ضروري لبقاءها وقدرتها على التسبب في العدوى والمرض، ودراسته مهمة جداً لهدف تطوير العلاجات الفعالة للأمراض التي تسببها البكتيريا بالإضافة إلى التغلب على المقاومة البكتيرية للمضادات الحيوية.

هذا المقال هو شرح مفصل لآلية التكاثر ومضاعفة الأعداد في البكتيريا ومتطلبات نمو المستعمرات البكتيرية ومراحل النمو وكيفية التكاثر والانقسام.

تكاثر البكتيريا

تتكاثر البكتيريا عن طريق الانقسام الثنائي البسيط، والخطوات كما يلي (موضحة بالصور أيضاً):

1. تنمو الخلية في الحجم، وغالبًا ما تستطيل. 
2. يعمل الكروموسوم البكتيري كقالب لتكرار نسخة أخرى من الخلية البكتيرية. 
3. ترتبط كل نسخة بميزوسوم على الغشاء السيتوبلازمي. 
4. ينقسم البروتوبلازم إلى قسمين متساويين عن طريق نمو حاجز عرضي من الغشاء السيتوبلازمي والجدار الخلوي. في بعض الأنواع، يقسم هذا الحاجز الخلية الأم تمامًا إلى خليتين ابنتين منفصلتين. في حالات أخرى، تظل جدران الخلايا للخلايا البنت متصلة لبعض الوقت بعد الانقسام مما يعطي الترتيب المميز، مثل أزواج أو مجموعات أو سلاسل. 

زمن الجيل (زمن التضاعف): 

هو الوقت بين انقسامين متتاليين. قد يكون قصيرًا مثل 13 دقيقة في Vibrio cholerae وقد يصل إلى 24 ساعة في بكتيريا الدرن (المسببة لمرض السل).

 

متطلبات النمو

لكي تنمو البكتيريا وتنقسم، تحتاج إلى المتطلبات التالية للنمو:

1. العناصر الغذائية:

وفقاً للوسائل التي يحصل بها كائن معين على الطاقة والمواد الخام للحفاظ على نموه، يتم تصنيف البكتيريا على النحو التالي: 

بكتيريا التغذية الذاتية: 

يمكنها استخدام المواد غير العضوية البسيطة، مثل ثاني أكيد الكربون كمصدر للكربون وأملاح الأمونيوم كمصدر للنيتروجين. يمكنها أيضاً تصنيع مواد عضوية معقدة من المواد غير العضوية البسيطة. 

الطاقة اللازمة للتمثيل الغذائي لهذه البكتيريا تستخرج بشكل أساسي من الضوء أو التفاعلات الكيميائية البسيطة. 

لا تعتبر التغذوية الذاتية ذات أهمية طبية لأن أغلب فصائلها لا تسبب أمراضاً للإنسان. 

بكتيريا التغذية غير الذاتية: 

تعتمد على المواد العضوية الموجودة في البيئة للحصول على الطاقة والمواد الخام.

هذا النوع هو الأهم من الناحية الطبية حيث أن الكثير من فصائله تسبب أمراضاً للإنسان.

2. الأكسجين (O2):

تصنف البكتيريا وفقًا لمتطلباتها من الأكسجين إلى:

1. اللاهوائية الصارمة (obligate anaerobes): تتطلب غياب الأكسجين تماماً لكي تنمو، على سبيل المثال: Bacteroides fragilis.
2. الهوائية الصارمة (obligate aerobes): لا تنمو إلا في وجود الأكسجين، على سبيل المثال: Pseudomonas aeruginosa.
3. اللاهوائية الاختيارية (facultative anaerobes): تنمو بشكل أفضل في وجود الأكسجين، ولكنها لا تزال قادرة على النمو في غيابه، على سبيل المثال: المكورات العنقودية، Escherichia coli.
4. الهوائية الدقيقة (microaerophilic): تتطلب مستوى منخفضاً من الأكسجين، على سبيل المثال: Campylobacter وجرثومة المعدة "Helicobacter".
5. اللاهوائية المتسامحة للأكسجين (aerotolerant anaerobes): لها نمط تمثيل غذائي لا هوائي، ولكنها يمكن أن تتسامح مع وجود الأكسجين لأنها تمتلك إنزيم سوبر أكسيد ديسميوتاز (superoxide dismutase)، على سبيل المثال: Clostridium perfringens.

التنفس وإنتاج الطاقة:

التنفس الخلوي للبكتيريا هو اسم آخر لعملية تحلل الجلوكوز (السكر). عندما يحدث في وجود الأكسجين، يسمى التنفس الخلوي الهوائي. وعندما يحدث في غياب الأكسجين، يسمى التنفس الخلوي اللاهوائي.

التنفس الخلوي الهوائي:

يؤدي تحلل الجلوكوز في الظروف الهوائية إلى إنتاج الطاقة في شكل 38 جزيء من ثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP).

المستقبل النهائي للإلكترون هو الأكسجين الجزيئي. أثناء هذا النوع من التنفس، يتم تشكيل السوبر أكسيد (O₂") وبيروكسيد الهيدروجين (H2O2).

هذه الجزيئات شديدة السمية، ولمواجهة ذلك، تمتلك الكائنات الهوائية إنزيمين، سوبر أكسيد ديسميوتاز (superoxide dismutase) وكاتاليز (catalase)، اللذان يقومان بإزالة السموم من هذه الجزيئات.

التنفس الخلوي اللاهوائي:

يحدث في غياب الأكسجين.

المستقبل النهائي للإلكترون هو جزيء غير عضوي مثل النترات (NO3) أو الكبريتات (SO42) أو ثاني أكسيد الكربون (CO2).

العائد الصافي من جزيئات الطاقة (ATP) أقل مما هو عليه في التنفس الخلوي الهوائي لأن النترات والكبريتات وثاني أكسيد الكربون ليست جيدة مثل الأكسجين في قبول الإلكترونات.

على عكس الهوائيات، تفتقر اللاهوائيات الصارمة إلى إنزيمات سوبر أكسيد ديسميوتاز وكاتالاز، وبالتالي لا يمكنها النمو في وجود الأكسجين.

التخمر:

هي عملية لا هوائية، لأنها تحدث في غياب الأكسجين.

تستخدمها اللاهوائيات الاختيارية عندما توجد في بيئة لا تحتوي على مستقبل نهائي غير عضوي مناسب للإلكترونات (مثل النترات أو الكبريتات أو ثاني أكسيد الكربون).

هذه هي الطريقة الأقل كفاءة لتوليد الطاقة.

3. ثاني أكسيد الكربون (CO2):

الكمية الصغيرة من ثاني أكسيد الكربون الموجودة في الهواء كافية لمعظم البكتيريا ومع ذلك، تتطلب بعض الأنواع تركيزات أعلى (5-10٪) من ثاني أكسيد الكربون للنمو (capnophilic)، على سبيل المثال: Neisseria spp. و Brucella abortus.

ومع ذلك، فإن البكتيريا التي لا تنمو في وجود ثاني أكسيد الكربون تسمى باللاهوائية الدقيقة.

4. درجة الحرارة:

البكتيريا الوسطية (الميزوفيل) هي القادرة على النمو ضمن نطاق درجة حرارة يتراوح بين 20 و 40 درجة مئوية.

العديد من مسببات الأمراض التي تتكاثر على جسم الإنسان أو داخله قادرة على النمو ضمن هذا النطاق، مع درجة حرارة مثالية تبلغ 37 درجة مئوية وهي درجة حرارة جسم الإنسان.

البكتيريا المحبة للبرودة (Psychrophiles) قادرة على النمو عند درجة حرارة التبريد (0-8 درجات مئوية)، مثل Flavobacterium spp. 

البكتيريا الحرارية (Thermophiles) تنمو بشكل أفضل عند درجات الحرارة المرتفعة (>60 درجة مئوية)، مثل Bacillus stearothermophilus. 

الأس الهيدروجيني (pH): 

تنمو معظم الميكروبات ذات الأهمية الطبية بشكل أفضل في وسط يكون الأس الهيدروجيني الخاص به قريبًا من الأس الهيدروجيني لجسم الإنسان (pH 7.2). 

ومع ذلك، تنمو بعض الميكروبات بشكل أفضل عند pH قلوي (8-9)، مثل V. cholerae. بينما تفضل ميكروبات أخرى، مثل lactobacilli، وسطًا ذات pH حمضي (4 أو أقل). 

مراحل النمو (منحنى نمو البكتيريا) 

إذا تم وضع عدد صغير من البكتيريا في وسط مغذي سائل مستقر تحت ظروف فيزيائية وكيميائية مناسبة، يتم تحديد عدد الخلايا الحية لكل مليلتر بشكل دوري ويتم رسم منحنى نمو مميز بأربع مراحل كما سيلي. 

منحنى نمو البكتيريا

1. مرحلة التأخير: يظل العدد الأولي لخلايا البكتيريا ثابتًا، خلال هذه الفترة، تتكيف الخلايا مع بيئة جديدة. يتم تكوين الإنزيمات والوسائط المساعدة للسماح بالنمو. 
2. المرحلة التسارعية (المتسلسلة الزمنية): هناك زيادة ملحوظة في عدد الخلايا ومعدلها يتسارع بشكل أسي مع الوقت مما يعطي رسمًا خطيًا مميزًا على مقياس لوغاريتمي. في هذه المرحلة، يظهر الكائن الحي شكلًا نموذجيًا. 
3. مرحلة الثبات: يؤدي استنفاد المغذيات وتراكم المنتجات السامة إلى انخفاض النمو. هناك خسارة بطيئة للخلايا بسبب الموت والتي يتم موازنتها تمامًا عن طريق تكوين خلايا جديدة من خلال النمو والانقسام. يظل عدد البكتيريا الحية ثابتًا. 
4. مرحلة الانحدار: في نهاية المرحلة الثابتة، يزداد معدل الموت ويتجاوز معدل التكاثر بسبب استنفاد المغذيات وتراكم المنتجات الأيضية السامة. لذلك، ينخفض عدد البكتيريا الحية.