تشكل البكتيريا مجموعة الكائنات بدائية النوى ، تعامل معها الإنسان دون أن يراها فقد عرف أنها تسبب المرض واستعمل بعضها في عمليات تخمر مختلفة . ولقد كان لاكتشاف المجهر الأثر الكبير في التعرف عليها .
أول من اكتشف وجود البكتيريا العالم الكيميائي الفرنسي "باستير" حيث اكتشف البكتيريا الهوائية واللاهوائية من خلال تجاربه على التخمر واكتشف أيضاً طعومها وارتبط اسمه بعملية البسترة لقتل الكائنات الحية المجهرية التي يمكن ان توجد بالسوائل وخاصة الحليب .
أما العالم الألماني روبرت كوخ فقد أسهم في اكتشاف علاقة البكتيريا بالمرض وأول من عمل مزارع نقية للبكتيريا .
ولقد ارتبط اسم البكتيريا كثيراً بالأمراض التي تسببها للإنسان ولكن الاكتشافات الحديثة والتقدم السريع الذي حدث في العلوم التطبيقية أظهرت أن البكتيريا تلعب دوراً هاماً في كثير من الصناعات الغذائية والدوائية والتخلص من المواد العضوية وغير العضوية وكذلك معالجة المياه العادمة والمعالجة الحيوية لمخلفات المزارع واستخدامها في إنتاج الطاقة وغاز الميثان .
الخصائص العامة للبكتيريا :
1. كائنات دقيقة مجهرية بدائية النوى .
2. تتميز ببساطة التركيب :
إذ تتركب من جدار وغشاء خلويين يحيطان بالسيتوبلازم الذي يحوي كروموسوماً حلقياً واحد DNA ولا يحتوي على بروتين الهستون وقد يحتوي على واحد أو اكثر من جزيئات DNA على شكل دوائر صغيرة تسمى البلازميدات وتتكاثر بصورة مستقلة عن الكروموسوم ، والرايبوسومات وبعض الأجسام التخزينية .
3. تأتي صلابة جدارها لوجود متعدد الببتيد (ببتيد وغلايكان peptedoglycon) ويكون هذا الجدار متعدد الطبقات في البكتيريا موجبة الغرام ، أو رقيقاً محاطاً بغلاف خارجي مكون من سكريات دهنية وبروتينات في البكتيريا سالبة الغرام .
4. توجد أغلفة خارج الجدار الخلوي مثل الأغمدة – وقد تحاط بعض أنواعها بطبقة مخاطية تسمى المخفظة Capsule تشكل غطاء وتخزن المواد الغذائية وتزيد من قدرة بعض أنواع البكتيريا في إحداث المرض .
5. يختلف حجم الخلية البكتيرية فمنها ما هو متناهي الصغر كما في الميكوبلازما يتراوح قطر خليتها بين 100-200 نانومتر – ومنها ما هو كبير قد يصل إلى 500 نانومتر . كما في بكتيريا القولون العصوية .
6. تتكاثر بالانشطار الثنائي البسيط
7. تتغذى على المواد العضوية وغير العضوية تحت الظروف الهوائية واللاهوائية وبعضها ذاتي التغذية .
8. تعد الأسواط وسيلة الحركة في كثير من أنواع البكتيريا وهي تتركب من مادة الغلاجين وقد يوجد عليها سوط واحد في أحد قطبي الخلية أو سوط في كل قطب أو مجموعة من الأسواط على أحد قطبي الخلية أو سوط في كل قطب أو مجموعة من الأسواط على أحد القطبين أو كلاهما أو قد تحيط الاسواط بجسم الخلية .
9. تنتشر على سطح خلايا أنواع من البكتيريا سالبة الغرام تراكيب تسمى الش***ات وهي مشابهة للأسواط ، إلا أنها أقصر ومن وظائفها :
* تساعد البكتيريا في الالتصاق بالسطح .
* هناك نوع منها يسمى الش***ات الجنسية يساعد على نقل المواد الوراثية أثناء عملية الاقتران .
10. لكي تتم رؤية خلايا البكتيريا بوضوح تحت المجهر فنحتاج إلى استعمال أصباغ مختلفة وهي :
أ) الأصباغ العادية :
مثل أزرق المثيلين وهو أكثرها استعمالاً تظهر البكت تقرير عن البكتيريا
الجراثيم أو البكتيريا (Bacteria وباليونانية القديمة : bakterion عصيات) (تفرد احيانا على جرثوم أو جرثومة لكنها غالبا ما تستخدم بصيغة الجمع . ) كائنات حية دقيقة وحيدة الخلية منها المكورات و العصيات وهي تتجمع مع بعضها وتأخذ أشكالاً متعددة مثل عقد أو سبّحة فتسمى مكورات عقدية أو على شكل عنقود فتسمى مكورات عنقودية. أبعاد البكتريا تتاروح بين 0.5-5 ميكرومتر مع أن التنوع الواسع للبكتريا يمكن أن يظهر تعدد أشكال كبير جدا . تدرس البكتريا أو الجراثيم في ما يدعى علم الجراثيم او الباكتريولوجيا ، الذي يعتبر فرعا من فروع علم الأحياء الدقيقة أو علم الميكروبيولوجيا .
مساكن و بيئات البكتريا متنوعة جدا فهي قادرة على العيش في أي مسكن أو بيئة مناسبة على وجه الأرض و حتى التربة و المياه العميقة و قشرة الأرض حتى ضمن بيئات ذات نسب عالية بالفضلات النووية و الكبريتية الحمضية. عادة يوجد حوالي عشرة مليار خلية جرثومية في الغرام الواحد من التربة ، و مئات الآلاف من الخلايا في ملمتر مكعب من ماء البحر . ضمن دورات البيئة تلعب البكتريا دورا أساسيا و حيويا في تدوير المغذيات البيئية ، فالعديد من الخطوات المهمة في دورة التغذية nutrient cycle تتم بوساطة البكتريا ، أهم هذه الخطوات تثبيت النتروجين من الغلاف الجوي .
البكتريا أيضا تعتبر مكونات طبيعية من مكونات جسمنا البشري فهناك من الخلايا البكترية على أجسامنا ما يفوق عدد خلايانا نفسها ، فعليا مجمل الجلد عند الإنسان و الفم و الطريق الهضمي مليء بالجراثيم و هي بمقدار ما يشاع عن ضررها و تسببها بالأمراض ، مفيدة أيضا لصحتنا حيث تساعد على الهضم ضمن الطرق الهضمي ، لكنها أيضا تسبب أمراضا خطيرة مثل الكوليرا و السل .تاريخيا تسببت البكتريا بأمراض منقرضة خطيرة مثل الطاعون و leprosy لكن اكتشاف المصادات الحيوية قلص كثيرا من خطورة الأمراض الجرثومية و خفف الوفيات بها . للبكتريا أهمية صناعية حيث يستفاد من عملياتها البيولوجية لإجراء ما هو صعب إجراءه صناعيا ، مثل معالجة المياه الوسخة و مؤخرا إنتاج المصادات الحيوية و غيرها من اليكيميائيات . هناك خلاف ضمن في استخدام المصطلح العربي بين من يستخدم كلمة جراثيم بشكل واسع كمقابل ل Germ و تبقى البكتريا مقابل ل Bacteria لكن البعض الآخر يستخدم مصطلح جراثيم كمقابل لكلمة Bacteria أيضا . في المصطلحات الغربية : مصطلح "بكتريا" استخدم تاريخيا لكل بدائيات النوى أحادية الخلية المجهرية ، و مع ان هذا ما زال شائعا في الحياة اليومية إلا أن تطور علم الحياء الدقيقة كشف عن تفصيلات تفرق بشكل واضح بين الفيروسات و البكتريا و الفطريات . و بشكل أكبر بين منحيين في التطور ضمن البكتريا نفسها أنتجا صنفين (انظر نظام ثلاثي النطاقات three-domain system ) : جراثيم حقيقية أو بكتيريا حقيقية Eubacteria و عواتق اي جراثيم قديمة Archaebacteria . حاليا يطلق عليهم اسم بكتريا التي نتحدث عنها هنا و أرخيا Archaea .
مقدمة
وقد نشرت أول رسوم للجراثيم عام 1676 ، كائنات بدائية النواة(لاتحوي غشاء نووي ومكونات النواه مبعثره في الهيولى) جسمها يتكون فقط من خلية واحده تقوم بجميع الوظائف الحيوية. تنقسم إلى شعبتين: شعبة البكتيريا ، شعبة البكتيريا السيانية( البكتيريا الخضراء المزرقه) . تتبع مملكة البدائيات Monera ، توجد في الهواء و التربة و أمعاء الإنسان والفم وعلى سطح الجلد، كما توجد في معدة الحيوانات المجترة. نستدل على وجود البكتريا من خلال نشاطها المتباين حيث أن لها أنواع مختلفة وهي كالتالي:
صناعة الغذاء(اللبن)
إفساد الغذاء (التعفن)
تخصيب التربة (الأسمدة)
إهلاك الزرع( الأمراض)
من العلماء الذين كان لهم دور في اكتشاف البكتريا
ليفنهوك
لويس باستور
روبرت كوخ
بيئة البكتيريا
نجدها في كل مكان تحت الأرض إلى مسافة400م- إرتفاعات شاهقة في الهواء ، في درجات حرارة عالية حول فوهات البراكين – في المناطق القطبيه ، داخل أجسام الكائنات ( الحيوانات في الجهاز الهضمي والتنفسي)
تصنيف البكتيريا
يمكن تصنيف البكتييريا اعتماداً على الخصائص التالية:
الشكل الخارجي للخلية و تجمعها
الاستجابة لصبغة جرام (سالبة جرام) أو (موجبة جرام)
طريقة التغذية (تكافلية ، مترممة، تطفلية)
مسوطة (Flagella) أو غير مسوطة(non-flagellated)
تكوين الجراثيم.
تركيب خلية البكتيريا
الغلاف الخلوي:
و بتكون الغلاف الخلوي من
الجدار الخلوي (Cell wall)، و يقوم بالوظائف التالية:
– تحديد شكل الخلية. – يوفر الصلابة للخلية البكتيرية. – يوفر القوة للخلية البكتيرية. – يوفر الحماية للخلية البكتيرية.
التركيب الكيميائي لجدار الخلية:-
يتكون جدار الخلية كميائياً ، من جزيئيات كبيرة معقدة التركيب يطلق عليها peptidoglycan. و نختلف سماكة جدار الخلية باختلاف سلاسة البكتيريا، فبعض أنواع البكتيريا التي يطلق عليها (البكتيريا موجبة صبغة جرام) تملك جدار خلية سميك ، بينما البكتيرياالتي يطلق سالبة صبغة جرام يكون الجدار الخلوي لديها رقيق و ذلك تبعاً لإختلاف كمية الـ peptidoglycan . ملاحظة: هناك بعض أنواع البكتيريا و التي يطلق عليها الـبكتيريا الفطرية (mycobactrium أو mycoplasm) لا تمتلك جدار خلية.
الغشاء الهيولي (cytoplasmic membrane أو plasma membrane)
و هو غشاء رقيق يحيط بمحتويات الخلية البكتيرية و يتحكم بمرور المواد من و إلى ستوبلازم الخلية، و يتصل بالغشاء الخلوي الكثير من الانزيمات و التي تقوم بالمساعدة في عديد من عمليات الايض التي تتم في تلك المنطقة. و من خلال المجهر الالكتروني لاحظ العلماء و جود ثنيات باتجاه الداخل ، حيث يعتقد أن عملية التنفس تتم في تلك الاماكن. التركيب الكيميائي لغشاء الخلية: يتركب كميائياً من البروتين و فوسفاتيد (phospholipid ).
الهيولى:
شبه سائل و يتكون من ماء ، انزيمات، اكسجين مذاب، بروتين،كاربوهيدرات، و دهون.
الصبغيات:
و تعني الجسيمات الملونة، تتكون الصبغيات في الجراثيم من جزيئ دي.ان. ايه (DNA) واحد، طويل، كروي الشكل كثير الالتفاف حول نفسه، و حيث يعمل كمركز تحكم بالـ
الانقسام الخلوي.
مضاعفة الخلية.
و مختلف وظائف الخلية الأخرى.
السياط (Flagella):
و تتكون السياط من بروتين، تكون بين (10 إلى 20 nm) في السمك، وظيفتها مساعدة خلية البكتيريا على الحركة.