السبت، 29 أكتوبر، 2016

نظام البكتيريا

الفيروسات والبريونات أصغر وأقل
تعقي ً دا من البكتيريا، وهي تهاجم
الخلايا، ويمكن أن تغير الوظائف
الخلوية.
تحتوي ملعقة واحدة من التربة
على أكثر من 100 مليون خلية
بكتيريا.
يوجد على جسم الإنسان من
خلايا البكتيريا عشرة أضعاف
عدد خلايا جسمه.
هناك أكثر من 300 نوع
مختلف من الفيروسات
تسبب المرض للإنسان.
‡ˆ
Bacteria and Viruses
فيروس ربدي
Rhabdo virus
صورة بالمجهر الإلكتروني النافذ
تم تحسين لونها.
البكتيريا الخضراء المزرقة
صورة بالمجهر الماسح
تم تحسين لونها.
50


ما الفرق بين الخلايا الحيوانية وبين الخلايا
البكتيرية؟
درست ساب ً قا الخلايا الحيوانية. كيف تقارن بينها وبين
الخلايا البكتيرية؟ إن البكتيريا أكثر المخلوقات الحية
وجو ً دا في بيئتك. وفي الحقيقة تعيش ملايين البكتيريا داخل
جسمك وعليه، والعديد منها يسبب أمرا ً ضا. ما الذي يجعل
البكتيريا مختلفة عن خلايا جسمك؟
:


               
1. املأ بطاقة السلامة في دليل التجارب العملية.
2. استخدم المجهر الضوئي المركب لدراسة شرائح
خلايا حيوانية وأخر بكتيرية.
3. أكمل جدول البيانات محد ً دا فيه أوجه التشابه
والاختلاف بين نوعي الخلايا.
:
1. صف الخلايا المختلفة التي شاهدتها. ماذا تلاحظ على
كل منها؟
2. استنتج ما إذا كانت هذه الخلايا مخلوقات حية، وما
الذي يقودك إلى هذا الاستنتاج؟
الخطوة 1: اطو ورقة إلى نصفين بشكل
عمودي كما في الشكل التالي:
الخطوة 2: اطوها ثانية إلى نصفين كما في
الشكل التالي:
الخطوة 3: ُ قصها على طول الثنية الوسطى
للطبقة العليا فقط كما في الشكل التالي:
الخطوة 4: اكتب عنوا ً نا لكل لسان كما في
الشكل التالي:



 استخدم المطوية في أثناء دراستك
العدو الفيروسية في القسم 2- 3. وارسم
مراحل كل دورة تحت اللسانين.
تكاثر الفيروس: قم بإعداد
المطوية الآتية لتساعدك على
تنظيم دورات تكاثر الفيروس.
لمراجعة محتو هذا الفصل ونشاطاته ارجع إلى
الموقع
تم ّ يز بين البكتيريا البدائية
والبكتيريا الحقيقية وفئاتهما
التصنيفية.
تصف آليات بقاء البكتيريا
منفردة أو في مجموعات.
تصف الطرائق التي تفيد بها
البكتيريا الإنسا َ ن.
:        
„†

خلايا بدائية النو : خلايا لا تحتوي
على أي عضيات محاطة بأغشية.
¢       
البكتيريا
نظير النواة
المحفظة
الهدب
الانقسام الثنائي
الاقتران
البوغ الداخلي
 البكتيريا خلايا بدائية النو .

ما الذي يجمع بين اللبن والجبن والتهاب الحنجرة؟ تشترك بعض الأغذية وبعض
الأمراض في أن ك ﹰﹼ لا منهما ينتج بفعل مخلوقات مجهرية تسمى بدائيات النو .
Diversity of
­
الخلايا البدائية النو خلايا بسيطة لا تحتوي على عضيات محاطة بأغشية. والبكتيريا
bacteria مخلوقات حية مجهرية بدائية النو . وقد تتساءل كيف يمكن لشيء صغير
مثل بدائيات النو أن يكون مه ﹰﹼ ما لبقاء الإنسان؟ والحقيقة أنها مهمة ج ﹰﹼ دا في جسم
الإنسان، وفي إنتاج الغذاء، وفي الصناعة والبيئة.
ُ تعد البدائيات النو أكثر المخلوقات عد ً دا على الأرض؛ فهي توجد في كل مكان،
من أعماق المحيطات وحتى الهواء في أعالي الجبال. وبعض البدائيات النو ت َ ع ّ د
المخلوقات الحية الوحيدة القادرة على العيش في البيئات القاسية، كمياه الينابيع
الكبريتية الحارة، أو في البحيرات المالحة.
وكلمة (بدائية النو Prokaryote ( مشتقة من كلمة يونانية تعني (ما قبل النواة)؛
فالخلايا البدائية النو ليس لها نواة، بل لديها منطقة متخصصة في الخلية تحتوي
DNA . وقد صنفت جميع بدائيات النو ساب ً قا في مملكة واحدة ُ سميت بدائية
النو Monera . أما اليوم فإن بدائية النو ُ تص ّ نف في فوق مملكتين، هما فوق مملكة
البدائيات، وفوق مملكة البكتيريا. ويبين الشكل 1- 3 مخلوقات حية لفوق المملكتين.
Bacteria 
الشكل 1- 3: البدائيات مخلوقات
وحيدة الخلايا. الصورة
الوسطى تبين البكتيريا
الحقيقية، وتبين الصورة
اليسر البكتيريا البدائية،
أما الصورة اليمنى فتبين
البكتيريا الخضراء المزرقة،
وهي بكتيريا حقيقية تقوم
بعملية البناء الضوئي.
بكتيريا البناء الضوئي الحقيقية بكتيريا حقيقية بكتيريا بدائية
3-1
52
الشكل 2- 3: بعض أفراد فوق مملكة
البدائيات تستطيع العيش
في بيئات قاسية، كالينابيع
الكبريتية الساخنة، والبحيرات
المالحة.
Archaebacteria : توجد البكتيريا البدائية في البيئات
القاسية التي لا تعيش فيها المخلوقات الحية الأخر . فالبكتيريا البدائية المسماة
البكتيريا المحبة للحموضة والحرارة تعيش في بيئات ساخنة حمضية، ومنها ينابيع
المياه الكبريتية الساخنة المبينة في الشكل 2- 3، والفوهات الساخنة في قاع المحيط،
وحول البراكين. هذه البكتيريا تعيش في درجة حرارة فوق ْ 80c ورقم هيدروجيني
pH يتراوح بين 1- 2. وبعض البكتيريا البدائية لا تتحمل درجة حرارة أقل من
ْ 55c ، وبعضها الآخر لاهوائية تما ً ما، مما يعني أنها تموت في وجود الأكسجين.
بعض البكتيريا البدائية محبة للملوحة، وتعيش في أوساط مالحة ج ﹰﹼ دا. إن تركيز
الملح في خلايا جسمك 0.9 %، وفي المحيطات 3.5 %، بينما هو في البحيرة
المالحة العظمى والبحر الميت أكثر من 15 %. وللبكتيريا ال ُ مح ّ بة للملوحة
العدي ُ د من التكيفات التي تسمح لها بالعيش في وسط مالح. والبكتيريا المحبة
للملوحة عادة بكتيريا هوائية، وبعضها يقوم بعملية البناء الضوئي بطريقة فريدة
، حيث تستخدم البروتين بد ً لا من صبغة الكلوروفيل.
وهناك مجموعة من البكتيريا البدائية تسمى المجموعة المولدة لغاز الميثان،
وهي مخلوقات لاهوائية، أي لا تستطيع العيش في وجود الأكسجين؛ إذ
تستخدم ثاني أكسيد الكربون في أثناء التنفس، وتخرج غاز الميثان باعتباره
مخلفات. توجد البكتيريا المولدة للميثان في منشآت معالجة مياه المجاري،
والسبخات، ومياه المستنقعات، وبالقرب من فوهات البراكين في البحار. كما
تعيش في القناة الهضمية للإنسان والحيوان، ومن َ ثمَّ فهي مسؤولة عن الغازات
التى تنطلق من جزء القناة الهضمية السفلي.
Eubacteria : عندما يقرأ معظم الناس أو يسمعون
كلمة بكتيريا فإنهم يفكرون في البكتيريا الحقيقية. توجد البكتيريا الحقيقية في
كل مكان تقري ً با إلا في البيئات القاسية حيث توجد البكتيريا البدائية. وللبكتيريا
الحقيقية ُ ج ُ در خلوية قوية تحتوي ببتيدوجلايكان، ولبعضها جدار خلوي ثا ٍ ن،
وهي صفة تميزها عن غيرها، ويمكن تصنيفها بنا ً ء عليها. بالإضافة إلى ذلك
فإن بعض البكتيريا الحقيقية - ومنها البكتيريا الخضراء المزرقة المبينة في
الشكل 1- 3 - تتميز بكونها تقوم بعملية البناء الضوئي.
 هناك اختلافات
بين البكتيريا الحقيقية والبكتيريا البدائية أدت إلى تصنيفهما إلى فوق مملكتين،
كما أنهما مختلفتان عن الخلايا الحقيقية النو . ومن هذه الاختلافات ما يأتي:
يحتوي جدار الخلية البكتيرية على ببتيدوجلايكان، في حين لا تحتوي البكتيريا
البدائية على ذلك، كما أن الدهون في الأغشية البلازمية والبروتينات الرايبوزومية
وحمض RNA مختلفة؛ فالبروتينات الرايبوزومية في البكتيريا البدائية شبيهة
بتلك الموجودة في الخلايا الحقيقية النو .
بحيرة الملح العظمى
ينابيع ساخنة
53
الشكل 3- 3 : للخلايا البدائية النو تراكيب
ضرورية للقيام بعملياتها الحيوية.
قارن: فيم تختلف الخلية البكتيرية عن
الخلية الحقيقية النواة في التركيب؟
رايبوسومات
كروموسوم
بلازميد
أهداب
غشاء بلازمي
جدار خلوي
أسواط
محفظة
Prokaryote Structure
 ¶·†€
المخلوقات البدائية النو مخلوقات مجهرية وحيدة الخلية، لها بعض خصائص
الخلايا الأخر ومنها وجود DNA والرايبوسومات، ولكنها تفتقر إلى غشاء
النواة وإلى العضيات المحاطة بالأغشية ومنها الميتوكندريا والبلاستيدات. ورغم
أن الخلية البدائية النو صغيرة وليس لها عضيات محاطة بأغشية إلا أن لديها كل
ما تحتاج إليه لإتمام وظائفها. تفحص الشكل 3- 3 وأنت تقرأ عن تركيب الخلايا
البدائية النو .
Chromosomes تترتب الكروموسومات في المخلوقات
البدائية النو بشكل مختلف عنه في المخلوقات الحقيقية النو . وتقع
جينات البدائيات على كروموسوم حلقي كبير في منطقة من الخلية تسمى نظير
النواة nucleoid . وللعديد من بدائيات النو على الأقل قطعة أصغر من
DNA تسمى البلازميد plasmid ، ولها ترتيب حلقي أي ً ضا.
Capsule بعض الخلايا البدائية النو تفرز طبقة من السكريات
المتعددة حول الجدار الخلوي مشكِّلة محفظة capsule . الشكل 3- 3. وتؤدي
المحفظة وظائف مهمة، منها حماية الخلية من الجفاف، ومساعدتها على
الالتصاق بالسطوح في بيئتها، كما تساعد على حماية البكتيريا من أن تبتلعها خلايا
الدم البيضاء، وتحميها أي ً ضا من أثر المضادات الحيوية.
Pili توجد تراكيب تسمى الأهداب pili على السطح الخارجي لبعض
البكتيريا. والأهداب تراكيب دقيقة ج ﹰﹼ دا تشبه الشعيرات في شكلها. وهي تتكون من
البروتين. وتساعد الأهداب البكتيريا على الالتصاق بالسطوح، وتعمل بمثابة جسر
يربط بين الخلايا. ويمكن أن ترسل البكتيريا نس ً خا من البلازميد عبر هذا الجسر
إلى خلايا أخر ، فتزودها بخصائص وراثية جديدة. وتشكل هذه إحد طرائق
نقل المقاومة ضد المضادات الحيوية.
تجربة استهلالية
مراجعة: بنا ً ء على ما قرأته عن الخلايا
البكتيرية، كيف يمكن أن تجيب عن
أسئلة التحليل؟
54
Size المخلوقات البدائية النو صغيرة الحجم، حتى أنها إذا ُ كبِّرت
400 مرة بالمجهر الضوئي العادي فإن أبعادها تتراوح بين 10 - 1 ميكرومتر
طو ً لا، وبين 1.5 - 0.7 ميكرومتر عر ً ضا. ادرس الشكل 4- 3 الذي يبين خلية
بكتيرية وخلية أخر بشرية، ولاحظ الحجم النسبي لخلايا البكتيريا ولخلايا
باطن الخد. إن الخلايا الأصغر حج ً ما، مساحة سطحها كبيرة بالنسبة لحجمها.
ونظ ً را إلى صغر حجمها فإن المواد الغذائية والمواد الأخر التي تحتاج إليها
يمكن أن تنتشر إلى جميع أجزائها بسهولة.
Identifying Prokaryotes
 ¸†¹ €
يمكن تعرُّف المخلوقات البدائية النو باستخدام التقنيات الجزيئية؛ فعند
مقارنة DNA فيما بينها يمكن إيجاد علاقات سلالية. وقد كان العلماء يعرِّفون
البكتيريا تاريخ ﹰﹼ يا باستخدام صفات منها الحجم والجدار الخلوي والحركة.
Shape يبين الشكل 5- 3 ثلاثة أشكال لخلايا البدائيات النو ، هي
الخلايا الكروية أو المستديرة، والخلايا العصوية التي تشبه العصا، والخلايا
الحلزونية وتسمى أي ً ضا اللولبية.
Cell walls يمكن للعلماء أن يصنفوا البكتيريا الحقيقية طب ً قا
لمكونات جدارها الخلوي، فجميع خلايا البكتيريا الحقيقية لها ببتيدوجلايكان
في جدارها الخلوي؛ والببتيدوجلايكان مكون من سكريات ثنائية وقطع ببتيدية.
ويستخدم علماء الأحياء تقنية تسمى صبغة جرام Gram stain ، فهم يضيفون
أصباغا إلى البكتيريا لتحديد النوعين الرئيسين، ومنها التي لها طبقة خارجية
من الدهون، والأخر التي ليس لها هذه الطبقة. وتبدو البكتيريا التي لديها
كمية كبيرة من الببتيدوجلايكان بلون قرمزي داكن عند صبغها، وتسمى موجبة
جرام. أما التي لديها طبقة دهون وكمية أقل من الببتيدوجلايكان فيكون لونها
ورد ﹰﹼ يا فات ً حا عند صبغها، وتسمى سالبة جرام. ونظ ً را إلى أن بعض المضادات
الحيوية تعمل على مهاجمة الجدار الخلوي للبكتيريا فإن الأطباء يحتاجون إلى
معرفة نوع الجدار الخلوي في البكتيريا التي يش ّ كون في أنها سبب المرض،
وذلك حتى َ ي ِ صفوا المضاد الحيوي المناسب.
Movement بعض البكتيريا البدائية النو تستخدم الأسواط في
الحركة. هذه الأسواط عبارة عن خيوط تختلف عن أسواط الخلايا الحقيقية
النو المكوَّنة من أنابيب دقيقة. وتساعد الأسوا ُ ط البكتيريا البدائي َ ة النو على
الحركة نحو الضوء ومناطق تركيز الأكسجين الأعلى، أو نحو المواد الكيميائية
ومنها السكر والأحماض الأمينية الضرورية لحياتها. وبعض المخلوقات
البدائية النو تتحرك بالانزلاق فوق طبقة مخاطية تفرزها.
الشكل 4- 3: مقارنة حجمية تبين كيف أن
خلية بطانة الخد أكبر من البكتيريا
الموجودة في فم الإنسان.
بكتيريا كروية
بكتيريا عصوية
بكتيريا حلزونية (لولبية)
الشكل 5- 3 : هناك ثلاثة أشكال للبكتيريا
البدائية النو : الكروية
وال َ ع َ صوية والحلزونية.
بكتيريا
خلية باطن الخد
55
31
†œ ™­€
ما الخصائص التي تستخدم لتقسيم البكتيريا إلى مجموعات؟ يمكن صبغ البكتيريا لتوضيح الفرق في الببتيدوجلايكان
الموجود في جدرانها الخلوية. واعتما ً دا على هذا الفرق ُ تصنَّف البكتيريا في مجموعتين رئيستين.
                Œ
1. املأ بطاقة السلامة في دليل التجارب العملية.
2. اختر أربع شرائح مختلفة للبكتيريا التي صبغت لبيان الفروق بين جدرها الخلوية. ستكون الشرائح معنونة بأسماء
البكتيريا، ومشا ً را إليها بطبقة سميكة أو رقيقة من الببتيدوجلايكان.
3. استخدم العدسة الزيتية لمجهرك لدراسة الشرائح الأربع.
4. د ّ ون ملاحظاتك كلها في جدول، ومنها الملاحظات المتعلقة بلون الخلايا.
:
1. فسر البيانات. بنا ً ء على ملاحظاتك صغ فرضية حول كيفية التمييز بين مجموعتي البكتيريا.
2. صف شكلين مختلفين للخلايا التي شاهدتها في الشرائح.
كروموسوم
غشاء بلازمي
جدار خلوي
سيتوبلازم
الانقسام الثنائي
الاقتران
الشكل 6- 3: الانقسام الثنائي شكل من
أشكال التكاثر اللاجنسي في
بعض البدائيات، وكذلك
الاقتران طريقة لتبادل المادة
الوراثية.
ح ّ لل. ما وسيلة التكاثر التي يتم
بها هنا تبادل المادة الوراثية؟
Reproduction of Prokaryotes
  †º‑œ€
تتكاثر معظم المخلوقات البدائية النو بطريقة لاجنسية، تسمى الانقسام
الثنائي. الشكل 6- 3. الانقسام الثنائي Binary Fission هو انقسام الخلية إلى
خليتين متماثلتين وراث ﹰﹼ يا. وفي هذه العملية يتضاعف الكروموسوم، ثم ينفصل
الكروموسوم الأصلي عن نسخته الجديدة. وفي أثناء حدوث ذلك تستطيل
الخلية وتصبح أكبر حج ً ما. وتتكون بعد ذلك قطعة جديدة من غشاء الخلية
ومن جدارها الخلوي َ يفصلان الخلية إلى خليتين متماثلتين. ويتم هذا بسرعة
56
الشكل 7- 3: ُ توضع البدائيات
في مجموعات تب ً عا
لكيفية حصولها على
غذائها. إن البدائيات
غير الذاتية التغذية
يمكن أن تكون مترممة،
أما الذاتية التغذية فقد
تقوم بعملية البناء
الضوئي، أو بالتمثيل
الكيميائي.
كبيرة قد تصل إلى مرة كل 20 دقيقة تحت ظروف بيئية مثالية. فعندما تكون الظروف
ملائمة قد تتكاثر خلية بكتيريا واحدة عن طريق الانقسام الثنائي لتصل إلى بليون خلية في
10 ساعات تقري ً با.
وتتكاثر أنواع أخر من البدائيات النو بشكل آخر من أشكال التكاثر يسمى الاقتران
Conjugation ، حيث تلتصق خليتان م ً عا وتتبادلان المواد الوراثية. ويبين الشكل 6- 3
دور الأهداب في التصاق الخليتين حتى يتم انتقال المادة الوراثية من خلية إلى أخر ،
وبهذه الطريقة تنتج مادة وراثية جديدة، ويزداد تنوع البدائيات.
يمكن تصنيف البكتيريا البدائية والبكتيريا الحقيقية بنا ً ء على طريقة حصول كل منهما على
الطاقة للتنفس الخلوي. الشكل 7- 3. على النحو الآتي :
 هي بكتيريا لا تستطيع بناء غذائها بنفسها، بل عليها أن
تحصل عليه. العديد من البكتيريا غير الذاتية التغذية بكتيريا مترممة، أ ْ ي أنها تحصل على
الطاقة بتحليل الجزيئات العضوية من الأجسام الميتة أو من المخلفات العضوية.
البدائيات
المترممة
الذاتية التغذية غير الذاتية التغذية
الكيميائية الضوئية
 هي بكتيريا تقوم بعملية البناء الضوئي بطريقة تشبه النباتات.
وهذه البكتيريا تعيش في بيئات يتوافر فيها الضوء ، ومنها البرك الضحلة والجداول؛
وذلك لبناء المادة العضوية واستخدامها كغذاء. وبعض البكتيريا الذاتية التغذية لا
يحتاج إلى الضوء مصد ً را للطاقة؛ فهي تحلل المركَّبات العضوية، وتطلق مركبات غير
عضوية تحتوي النيتروجين أو الكبريت - ومنها الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين- من
خلال عملية تسمى التمثيل الكيميائي.
كما تتباين البكتيريا في قدرتها على النمو تب ً عا لوجود الأكسجين. فالبكتيريا التي تحتاج
إلى الأكسجين للنمو تسمى هوائية إجبارية، والبكتيريا التي لا تستخدم الأكسجين للنمو أو
الأيض تسمى لاهوائية إجبارية. وهذه المخلوقات الأخيرة تحصل على الطاقة من عملية
التخمر.