الفصل الاول : مبادئ علم الإحياء المجهرية  Microbioloyg

            مفهوم  علم الإحياء المجهرية  : يعنى بدراسة تلك المجموعة من الكائنات الحية التي تتميز بصغر حجمها والتي لاترى بالعين المجردة لذا يتم استخدام المجهر لرؤيتها ، من هنا سميت بالإحياء المجهرية او الكائنات الدقيقة  ، ويذكر ان الإنسان لا يستطيع تميز الأجسام التي تقل أقطارها عن ملم واحد تقريبا، ويبحث علم الأحياء المجهرية في تركيب وتكاثر وفسلجة وتصنيف ووراثة الأحياء المجهرية وتوزيعها في الطبيعة وعلاقتها مع باق بالكائنات الحية .

المجاميع الرئيسية للاحياء المجهرية :

تشتمل الأحياء المجهرية على مجموعة هائلة من الكائنات يمكن وضعها في المجاميع الرئيسية التالية :

  1. البكتريا Bacteria.

  2. الفطريات Fungiوتقسم الى قسمين هما الاعفان Moulds والخمائر Yeasts.

  3. الطحالب Algae .

  4. الابتدائيات Protoza .

  5. الفايروسات Viruses .

اما العلوم التي تدرس هذه المجاميع هي على التوالي :1- Bacteriology 2- Mycology  3- Phycology 4- Protozology  5-  Viruses  . ونظرا لوجود اعداد هائلة من هذه الكائنات في الطبيعة وعلاقتها المباشرة وغير المباشرة بالانسان من حيث المشاكل الصحية والاقتصادية التي تسببها له ولدورها في تفسخ وفساد الاغذية ومساهمة البعض منها في صناعة الكثير من المنتجات الغذائية والاغذية المتخمرة وامكانية تسخير البعض منها في الحصول على مركبات عضوية مختلفة ذات استخدامات طبية وصناعية وزراعية والادوار المهمة التي تؤديها هذه الكائنات في اكمال دورة العناصر المختلفة في الطبيعة مثل : C,S,N, P ولاهمية البعض    منها في تحسين خواص التربة وعلاقتها - البعض منها - بأمراض النبات فأن علم الاحياء المجهرية تشعب الى علوم اخرى مثل Food microbiology  ,  Air microbiology , water Microbiology , soli Microbiology , Medical microbiology  . وهكذا...... كما ان بعض فروع هذا العلم يهتم بدراسة جوانب معينة ومحددة من فعالية هذه الكائنات  مثل  Microbial enzymes , Microbial technology , Microbial genetics ,  وهكذا........ويحتاج من يهتم بدراسة المايكروبايولوجي والتخصص فيه كعلم خلفية علمية حول بعض العلوم الاساسية كالكيمياء الحيوية والعضوية وعلم الحياة والفسلجة وغيرها 

 

تواجد الاحياء المجهرية :

توجد في كل مكان تقريبا في الطبيعة ,وفي عناصرها الرئيسية الثلاثة ، الماء والهواء والتربة ، ولانها موجودة في الهواء لذا فمن المتوقع وجودها في كل مكان يكون على تماس مع الهواء او ان الهواء يصل الى ذلك المكان ، تختلف كثافة الاحياء المجهرية من مكان الى اخر بما يوفره هذا المكان من متطلبات النمو والبقاء والتكاثر ، كما تتباين الاحياء المجهرية نوعا وكما من حيث الكثافة العددية باختلاف الاماكن والظروف البيئية المتوفرة في تلك الاماكن كالحرارة والاس الهيدروجيني والتغذية والضغط التنافذي وكمية الاوكسجين ، وهي عوامل تمارس ضغوطا انتخابية على الاحياء المجهرية فتلغي وجود البعض منها وتوفر فرصة لحياة البعض الاخر منها ، فالاحياء المجهرية الموجودة في الينابيع الحارة تمثل مجموعة الاحياء المجهرية التي تستطيع العيش والتكاثر في درجات الحرارة العالية ، بينما معظم الاحياء المجهرية المسببة لفساد الاغذية المعلبة -حيث لايوجد الاوكسجين- وهي تلك اللتي تسمى بالبكتريا اللاهوائية ........الخ .

الاحياء المجهرية تكون نسبة عالية جدا من المكونات الحية الموجودة في الطبيعة التي تتكون من مكونات حية وغير حية وعدت الاحياء المجهرية من المكونات الحية لانها تحتوي على الانظمة الحيوية وهي النمو Growth  والتكاثر Reproduction والتنفس Respiration والتغذية Nutiritionوالحركة Movement ، فضلا عن ان الخلية Cell تشكل الوحدة البنائية الاساسية لاي نظام حيوي بما في ذلك الاحياء المجهرية غير ان بعض الاحياء تمتلك نظاما مادون الخلية اي ليس لها تركيب خلوي كامل كالفايروسات Viruses والفايرونات virions ومع ذلك تعد من الانظمة الحية ومن الاحياء المجهرية تحديدا وذلك لامتلاكها مادة وراثية خاصة بها وبالتالي قدرتها على توارث الصفات التي تمتلكها جيلا بعد جيل عبر عملية تكاثر لاتتم الا داخل خلايا تصيبها هذه الفايروسات او الفايرونات وبمراحل تختلف عن اي عملية تكاثر اخرى ( لاحظ فصل الفايروسات ).

الموقع التصنيفي للاحياء المجهرية ضمن عالم الكائنات الحية  :

تقع ضمن عالم الكائنات الحية حيث كانت الكائنات الحية قبل اكتشاف الاحياء المجهرية تقسم الى قسمين او مملكتين الحيوانية والنباتية وكان الفيصل في هذا التصنيف هو البناء الضوئي و اذا كانت الكائنات القادرة على البناء الضوئي تصنف مع النباتات والباقية صنفت مع الحيوانات ,ومع اكتشاف الاحياء المجهرية حاول العلماء ايجاد موقع تصنيفي لها بين الكائنات الراقية المصنفة في المملكتين الحيوانية والنباتية فقد عدت الكائنات الحية وحيدة الخلية التي تحتوي على غلاف مرن شبيه بغلاف الخلايا الحيوانية مثل الابتدائيات من الحيوانات وصنفت مع مملكتها ,اما الطحالب فقد صنفت مع النباتات لقدرتها على البناء الضوئي ولامتلاكها جدار خلية صلب يشبه جدار الخلية النباتية ، كما صنفت الفطريات والبكتريا ضمن المملكة النباتية لاسباب غير واضحة في كثير من جوانبها وقد استمر القبول بهذا التصنيف غير الدقيق للاحياء المجهرية حتى عام 1866 حيث اقترح هيكل Ernest Heackel احد تلامذة دارون وضع الاحياء المجهرية في مملكة مستقلة للأحياء المجهرية سميت الطليعيات Protista وتشمل هذه المملكة كل الكائنات الحية الخالية من التمايز النسيجي (عدم وجود الانسجة) Differrntial  Tissue اي الكائنات التي لا ترتقي خلاياها الى مستوى أنسجة متميزة ,ويضم وحسب هذا التعريف جميع الكائنات الحية الدقيقة التي كانت معروفة حتى ذلك الوقت من البكتريا والابتدائيات والفطريات والطحالب ،وكان الاعتماد في هذا التصنيف على الصفات المظهرية تحديدا وسمي بتصنيف هيكل ذي الثلاثة ممالك Heackel three kingdoms وهي اللملكة الحيوانية ،والنباتية ، والطليعيات ... اما النظام التصنيفي ذي الخمس ممالك Five kingdoms  وضعه العالم وبتكر Whitaker  عام 1969 ويقدم على توزيع الكائنات الحية الى خمس ممالك مقسمة الى ثلاث مستويات من الرقي وتشمل احدى هذه المستويات مملكة مستقلة هي المونيرة Monera وتضم الكائنات الحية البدائية النواة ((Procaryotic )) ، كما يشمل المستوى الاخر مملكة اخرى هي الطليعيات  Protista وتضم  الكائنات الحية احادية الخلية وحقيقية النواة (Eucaryotic)اما المستوى الثالث من الرقي فتشمل على ثلاث ممالك هي مملكة الفطريات والحيوانية والنباتية ويعتمد توزيع الكائنات في الممالك الثلاث الاخيرة على طريق تغذية هذه الكائنات وحسب هذا النظام فأن المونيرا تمثل الشكل القديم من الحياة وان عملية التطور ادت الى نشوء الطليعيات وعانت الكائنات تطورات لاحقة فتكونت الاحياء التي تنطوي تحت الممالك الثلاثة الباقية حسب نظرية وتكر  .

  • تقسيم Whitaker 1969 ويتكر للكائنات الحية :

  1. مستوى الرقي الأول وفيه تقع مملكة المونيرا Monera وتضم جميع الأحياء بدائية النواة مثل البكتريا .

  2. مستوى الرقي الثاني وفيه تقع مملكة الطليعيات Protista جميع الكائنات الحية وحيدة الخلية حقيقية النواة مثل البروتوزا .

  3. مستوى الرقي الثالث ويشمل :

  1. Plantae النباتات الراقية القائمة على البناء الضوئي .

  2. Animalia الحيوانات المختلفة القائمة بعملية الهضم .

  3. Fungi متعددة الخلايا حقيقية النواة تتغذى بطريقة الامتصاص .

    وقد قام العالم كارول ووز Carl Woese عام 1980في محاولة لحسم الخلافات المتعلقة بتصنيف الكائنات الحية وبالاستفادة من علم الحياة الجزيئي المتطور Molecular biology )العلم الذي درس الكائنات الحية على مستوى الجزيئات الداخلة في تركيب اجزاءها الخلوية المختلفة )فقد وضع الباحث كارل ووز عام 1980 نظاما تصنيفيا اخر:

  1. طليعيات حقيقية النواة Eucaryotes Protistaوتشمل الطحالب والابتدائيات والفطريات والاعفان المخاطية .

  2. الأحياء بدائية النواة Procaryotes مثل البكتريا والبكتريا القديمة والسيانو بكتريا .

  • الكائنات بدائية النواة Procaryotes والحقيقية النواة Eucaryotes :

  • خلايا حقيقية النواة Eukaryotic cell :

ان الاختلاف الرئيسي هو النواة تحتوي على المادة النووية بصورة كروموسومات مؤلفة من DNA وبروتينات قاعدية عبارة عن الهستونات Histons  ، وتكون الكروموسومات متجمعة في موقع معين من الخلية ومحاطة بغشاء يعرف بالغشاء النووي . كما ان الخلايا حقيقية النواة تحتوي على عضيات اخرى محاطة بالغشاء كبيوت تخليق الطاقة ( المايتوكوندريا ) والبلاستيدات الخضراء وعضيات ابناء الضوئي في الخلايا النباتية والطحالب ومثل هذه العضيات لا نجد لها اثر في خلايا بدائية النواة .

خلايا ابتدائية النواة prokaryotic cell :

هذه الخلايا لا تحتوي نواة حقيقية بل تكون مادتها النووية على شكل جزيئة واحدة من DNA دائرية حلقية مغلقة النهايتين تساهميا وغير مرتبطة بالهستونات وقد تسمى تجاوزا كروموسوم وتكون سائبة في الخلية متصلة بالغشاء السايتوبلازمي في نقطة محددة توفر لها نوعا من الاستقرار داخل الخلية وغير محاط بالغشاء وتدعى المنطقة التي تتواجد فيها بالمنطقة النووية وليس بالنواة. ووظيفة  DNA في بدائية النواة كوظيفة الكروموسومات في حقيقية النواة رغم كونها اقل تعقيدا من الكروموسوم كما مر  كما وانها تخلو من العضيات الموجودة في حقيقية النواة وفي ما يلي الفروقات الاساسية بين خلايا حقيقية النواة وبدائية النواة .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول يشير الى الفروقات بين الخلايا بدائية النواة والخلايا حقيقية النواة :

 

ت

التركيب

بدائية النواة

حقيقية النواة

الملاحظات

1

النواة

-

+

بدائية النواة هي  Procaryotes   وتشمل كل انواع البكتريا,الكلاميديا ,ريكتسيا

2

الغشاء النووي (يحيط النواة في حقيقية النواة)

-

+

حقيقية النواة هي :Eucaryotes وتشمل كل الكائنات الارقى من البكتريا .وهي الفطريات والنباتات والحيوانات والبروتوزا.

3

الانقسام الاختزالي

-

+

يحدث في  الكائنات الراقية ولايحدث في البكتريا وهدفه انتاج الخلايا الجنسية الذكرية والانثوية

4

اعادة الارتباط عن طريق خلايا جنسية

-

+

تتحد الخلايا الجسية الذكرية والانثوية معا لتكون نواة الكائن الجديد بعد عملية التزاوج

5

الكروموسومات

+

الهستونات

كرموسوم واحد دائري الشكل

 

--

> 1

 

+

تراكيب تحمل المادة الوراثية للكائن الحي وتنقلها من جيل الى جيل

6

المايتوكوندريا

-

+

توجد في سايتو بلازم الخلايا حقيقية النواة ومسؤلة عن انتاج وحزن الطاقة في الخلية

7

البلاستيدات الخضراء

-

- او +

حيث تتواجد في الخلايا النباتية ولاتتوجد في الحيوانية

8

أجسام كولجي

-

+

وتستخدم لافراز بعض المواد مثل البروتينات

9

الحركة الانسيابية للسايتوبلازم

-

+

 

10

الرايبوسومات السايتوبلازمية

70S

80S

الارقام تشيرالى حجم الرايبوسومات وهي مسؤلة عن تكوين البروتين في الخلايا

11

الرايبوسومات في عضيات الخلايا(تراكيب)

-

70S

العضيات مصغر لكلمة عضو .ولان الخلايا صغيرة جدا فتستخدم كلمة عضيات بدل الأعضاء

12

جدار الخلية

يحتوي على الببتايدوكلايكانPeptidoglycan

لا يحتوي عليه

الجدار غلاف خارجي يحيط بالغشاء البلازمي

 

المصادر:

  • محي الدين ،محمد عمر ، محاضرات الاحياء المجهرية لطلبة الصفوف الثانية ،كلية الزراعة \ جامعة بغداد ،2001 .

  • العاني ،فائز عزيز ،بدوي ،امين سليمان ، مبادئ الاحياء المجهرية ،دار الحكمة للطباعة والنشر ،الموصل 2000 .

  • البكري ،غالب حمزة ، مبادئ الهندسة الوراثية ، مطبعة دار الحكمة ، البصرة ، 1991 .