البكتيريا الهوائية: الخصائص ، الأمثلة ، الثقافات ، الأمراض - مادة الاحياء - 2026

و البكتيريا الهوائية هي مجموعة واسعة من البكتيريا التي تتميز حاجة الأكسجين لعمليات التمثيل الغذائي الخاصة بهم. تستخدم هذه البكتيريا الأكسجين لتفكيك المركبات العضوية إلى مركبات أبسط من خلال عملية تعرف باسم التنفس الخلوي.

يجادل العديد من المتخصصين بأن ظهور هذا النوع من البكتيريا هو نتيجة مباشرة لعملية التمثيل الضوئي. نتيجة لذلك ، زادت مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي وكانت سامة في البداية للعديد من الكائنات الحية. لهذا السبب ، كان على العديد من الكائنات الحية التكيف والبدء في استخدام الأكسجين.

المتفطرة السلية والبكتيريا الهوائية. المصدر: مصدر الصورة: Janice CarrContent Providers: CDC / Dr. Ray Butler؛ جانيس كار

هناك العديد من الأنواع التي تدخل ضمن مجموعة البكتيريا الهوائية. الأكثر تمثيلا هي تلك من أجناس Bacillus و Mycobacterium و Nocardia. وبالمثل ، فإن العديد من هذه البكتيريا من مسببات الأمراض البشرية المعروفة ، حتى أنها تسبب أمراضًا يمكن أن تسبب الموت.

مميزات

السمة الرئيسية للبكتيريا الهوائية هي أنه من أجل التطور ، فإنها تتطلب بالضرورة بيئة يتوفر فيها الأكسجين بكميات كبيرة ، حيث أنها تنفذ عملية التنفس الخلوي في عملية التمثيل الغذائي.

في هذه العملية يستخدمون الأكسجين لتفكيك الجزيئات من المركبات العضوية ، مثل الجلوكوز ، إلى مركبات أبسط مثل ثاني أكسيد الكربون والماء ، مع ما يترتب على ذلك من الحصول على الطاقة في شكل ATP.

وبالمثل ، فإن معظم الأنواع التي تتكون منها هذه المجموعة ليس لديها القدرة على تصنيع إنزيم الكاتلاز ، لذلك لا يمكنهم تقسيم جزيء بيروكسيد الهيدروجين إلى ماء وأكسجين.

أنواع البكتيريا الهوائية

بشكل عام ، من المفهوم أن البكتيريا الهوائية هي تلك التي تتطلب وجود الأكسجين من أجل التطور والنمو. ومع ذلك ، فإن الحاجة إلى هذا العنصر الكيميائي في البكتيريا في هذه المجموعة ليست هي نفسها للجميع. بهذا المعنى ، هناك عدة أنواع من البكتيريا الهوائية: الهوائية ، اللاهوائية الاختيارية ، والبكتيريا الهوائية الدقيقة.

تلتزم البكتيريا الهوائية

إنها بكتيريا تتطلب بالضرورة أكسجين لتتطور. إنها تتطلب هذا العنصر لإجراء عملية التنفس الخلوي.

البكتيريا اللاهوائية الاختيارية

هذه هي البكتيريا التي لها ميزة معينة من وجهة النظر التطورية ، حيث يمكنها البقاء على قيد الحياة في كل من البيئات التي يوجد فيها الأكسجين ، وفي تلك البيئات التي يوجد فيها غياب.

ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه داخل أجهزتهم الخلوية ، لديهم العناصر اللازمة لتنفيذ العمليات اللاهوائية التي يمكنهم من خلالها الحصول على الطاقة. بطريقة لا تموت هذه البكتيريا في حالة عدم وجود الأكسجين ، ولكنها تنفذ عمليات التمثيل الغذائي الأخرى.

البكتيريا الميكروية

هذا نوع خاص جدًا من البكتيريا. يستخدمون الأكسجين كعنصر أساسي لإجراء عملية التنفس الخلوي. ومع ذلك ، فإن تركيزات هذا الغاز في الغلاف الجوي (حوالي 21٪) سامة لهذه البكتيريا.

أنواع البكتيريا الهوائية

بكتيريا الجنس

يتكون الجنس Bacillus من مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأنواع ، والتي تتميز بوجود شكل قضيب وكونها موجبة الجرام. واحدة من أبرز خصائص هذه البكتيريا هي أنه عندما تصبح الظروف البيئية معادية ، فإنها تولد الأبواغ في خلاياها. إنها شديدة المقاومة وتهدف إلى ضمان بقاء البكتيريا في ظروف بيئية ضارة.

يوجد ضمن هذا الجنس بكتيريا هوائية تمامًا ، بينما هناك أنواع أخرى تعتبر هوائية اختيارية. من بين أنواع البكتيريا من جنس Bacillus يمكننا أن نذكر: Bacillus anthracis و Bacillus cereus و Bacillus subtilis و Bacillus thuringiensis وغيرها.

عصية

إنها بكتيريا معروفة ومدروسة في عالم علم الأحياء الدقيقة ، نظرًا لإمكانية استخدامها وإمكانياتها الواضحة ، فقد تم استخدامها كسلاح بيولوجي. إن أبواغه شديدة السمية ويمكن أن تخترق جسم الإنسان بسهولة ، من خلال الجهاز التنفسي عن طريق الاستنشاق أو عن طريق تناول طعام ملوث أو عن طريق ملامسة جرح مفتوح.

يسبب بالفعل في الجسم عدوى معروفة باسم الجمرة الخبيثة ، والتي يمكن أن تكون جلدية أو رئوية أو معدية معوية.

بكتيريا سيريوس العصويه

إنها بكتيريا هوائية اختيارية معروفة بإنتاج السموم. يمكن أن تسبب هذه السموم أمراضًا مختلفة لدى البشر ، مثل متلازمة القيء ومتلازمة الإسهال ، على مستوى الجهاز الهضمي. وبالمثل ، يمكن أن يؤثر على أعضاء أخرى ، مثل العينين ، حيث يمكن أن يسبب التهاب القرنية والتهاب باطن المقلة.

العصوية الرقيقة

ربما يكون أكثر الأنواع التي تمت دراستها من جنس Bacillus. لدرجة أنه يعتبر "نوع الأنواع". مثل الأنواع الأخرى من العصيات ، فإنها تنتج الأبواغ ، وخاصة الأبواغ الموجودة في مركز الخلية البكتيرية.

وهي جرثومة غير ضارة للإنسان ، باستثناء بعض حالات التسمم المعزولة للغاية من الطعام الملوث. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يحمل مجموعة واسعة من الفوائد ، مثل تخليق المواد المضادة للفطريات والمضادات الحيوية ، وكذلك التطبيقات في المجال الصناعي.

نوكارديا

إنه جنس من البكتيريا موجبة الجرام والتي تتشكل مثل العصيات. من بين أبرز خصائصها ، يمكن الإشارة إلى أن لها تشعبات ، وكثير منها في زوايا قائمة.

وبالمثل ، فإن هذه البكتيريا من مسببات الأمراض البشرية المعروفة. اثنان من أنواعها على وجه الخصوص ، Nocardia asteroides و Nocardia brasiliensis ، تمت دراستهما بشكل كافٍ على أنهما يسببان داء القلب الرئوي والورم الفطري الشعاعي على التوالي.

اكتوباكيللوس

إنها بكتيريا موجبة الجرام وتتميز بأنها هوائية اختيارية ، ولها شكل عصية ولا تنتج جراثيم. تعتبر هذه البكتيريا بشكل عام غير ضارة وغير ضارة للإنسان.

على العكس من ذلك ، فهي مشهورة بالفوائد التي تقدمها ، والتي يمكن أن نبرز من بينها: فهي تساهم في الحفاظ على الطعام ، وتساعد في السيطرة على بعض الأمراض - مثل سرطان القولون - وتشكل جزءًا من تخليق بعض المركبات ، مثل فيتامينات ب.

المكورات العنقودية

هذه بكتيريا (مستديرة) على شكل جوز الهند تميل إلى تكوين كتل من الخلايا تشبه حفنة من العنب. تعتبر البكتيريا من هذا الجنس الهوائية الاختيارية ، مما يعني أنها يمكن أن تتطور في وجود الأكسجين وفي غيابه.

العديد من الأنواع في هذا الجنس معروفة بمسببات الأمراض البشرية. من بين هؤلاء ، المكورات العنقودية الذهبية الأكثر ضراوة ، والتي تنتج بعض السموم: الهيموليسين ، السم المعوي ، ذيفان متلازمة الصدمة السامة ، والسم التقشري. تسبب هذه السموم أمراضًا مثل الإسهال والتهاب القولون الغشائي الكاذب ومتلازمة الجلد المسموط.

الفرق بين البكتيريا الهوائية واللاهوائية

ظهرت البكتيريا اللاهوائية على الكوكب قبل فترة طويلة من ظهور البكتيريا الهوائية. هذا لأنه في العصور الأولى من الحياة الأرضية ، لم يكن الأكسجين جزءًا مهمًا من الغلاف الجوي ، لذا فإن الكائنات الحية التي كانت موجودة في ذلك الوقت لم تستخدمه في عمليات التمثيل الغذائي.

في وقت لاحق ، مع تطور الحياة على الكوكب واستقرار مستويات غازات الغلاف الجوي ، ظهرت الكائنات الهوائية ، والتي بدأت في استخدام الأكسجين كعنصر رئيسي في عمليات إنتاج الطاقة.

الآن ، الفرق الرئيسي بين كلا النوعين من البكتيريا هو أن البكتيريا الهوائية تتطلب عنصر الأكسجين لتنفيذ عمليات خلوية مختلفة ، وأكثرها تميزًا هو التنفس الخلوي. من خلال هذه العملية يحصلون على كمية كبيرة من الطاقة.

من ناحية أخرى ، لا تستخدم البكتيريا اللاهوائية الأكسجين في أي عملية. حتى بالنسبة لبعض هذه البكتيريا ، فإن الأكسجين شديد السمية. ونتيجة لذلك ، يقومون بعمليات أخرى للحصول على الطاقة التي تحتاجها الخلية.

ومن بين هذه العمليات التخمير ، والذي يتم من خلاله تحلل مركبات معينة ، مثل الكربوهيدرات ، للحصول على مركبات عضوية أخرى ، مثل حمض اللاكتيك.

هناك اختلاف آخر يمكن ذكره بين هذين النوعين من البكتيريا وهو الموطن الذي يمكن العثور عليهما فيه. غالبًا ما توجد البكتيريا اللاهوائية في الأماكن التي يوجد بها القليل من الأكسجين ، مثل الجير الذي يغطي الأسنان ، بينما تزدهر البكتيريا الهوائية في الموائل حيث يوجد ما يكفي من الأكسجين ، مثل التربة.

ثقافة البكتيريا الهوائية

عندما يتم إجراء استنبات البكتيريا الهوائية في المختبر ، فإن أول شيء يجب أن يؤخذ في الاعتبار هو أن هذه الأنواع من البكتيريا تتطلب كمية كافية من الأكسجين. بهذا المعنى ، من المعروف أن نفس الظروف الجوية مثالية. ومع ذلك ، هناك بعض البكتيريا التي تحتاج إلى تهوية إضافية.

في هذه الحالات ، ما يمكن فعله هو هز القارورة أو الفقاعات بالهواء المعقم بقوة عبر الوسط. في حالة أن تكون الزراعة واسعة جدًا ، يوصى بزيادة تعرض الوسط للغلاف الجوي. يتم تحقيق ذلك من خلال وضع طبقات من الوسط الضحل.

ثقافة المكورات العنقودية الذهبية. المصدر: Microrao

الآن ، فيما يتعلق بتكوين وسط الاستزراع المستخدم للبكتيريا الهوائية ، سيعتمد هذا على الأنواع البكتيرية التي يتم زراعتها. على سبيل المثال ، بالنسبة لزراعة المكورات العنقودية الذهبية ، فإن وسائط الاستزراع الأكثر شيوعًا هي أجار الدم بنسبة 5 ٪ ، وأجار الصويا التربتيكس ، ومرق BHI Brain Heart Infusion. يتم أيضًا استنبات بكتيريا Bacillus بنجاح في وسط الاستزراع المذكور أعلاه.

من المهم ملاحظة أن BHI Brain Heart Infusion Broth موصى به عالميًا لزراعة البكتيريا الهوائية. يتضمن تكوينه ضخ دماغ العجل وضخ قلب البقر ، وكذلك الببتون ، وكلوريد الصوديوم والجلوكوز ، من بين مكونات أخرى.

طرق عد الصفائح

تعداد الصفائح هو إجراء قياسي يتم تنفيذه في المختبرات من أجل الوصول إلى عدد تقريبي من البكتيريا التي تشكل ثقافة معينة.

تعتمد هذه التقنية على عدد ما يسمى بوحدات تكوين المستعمرات وتسمح بالحصول على عدد تقريبي من البكتيريا. من المهم التأكيد على أن هذا الإجراء يجب أن يتم تنفيذه بالدقة والصرامة المطلوبين ، لأن أي خطأ ، مهما كان صغيراً ، يمكن أن يؤثر بشكل كبير على النتائج.

هناك العديد من التقنيات التي يمكن تطبيقها لأداء عدد اللوحات. سيتم شرح اثنين منهم هنا.

تقنية صب اللوح

أول شيء يجب القيام به هو تحضير الوسط المزروع المثالي لنوع البكتيريا التي تريد نموها. في وقت لاحق ، في منطقة نظيفة ونظيفة ، يتم وضع أطباق بتري التي سيتم وضع الثقافة فيها.

في كل طبق بتري ، يجب إضافة 1 مل من التخفيف المقابل ، وكذلك حوالي 20 مل من وسط الاستزراع المذاب. بعد ذلك ، يجب تنفيذ الحركات باستخدام طبق بتري على النحو التالي: 6 من اليمين إلى اليسار ، و 6 في اتجاه عقارب الساعة ، و 6 في عكس اتجاه عقارب الساعة ، و 6 من الخلف إلى الأمام. أخيرًا ، من المتوقع أن يصلب الوسط.

يتم تحضين أطباق بتري في ظروف درجة حرارة مناسبة (37 درجة مئوية) لمدة 24-48 ساعة. بمجرد انقضاء هذا الوقت ، يجب حساب عدد المستعمرات التي تم تطويرها.

تقنية نشر السطح على اللوح

لإجراء العد باستخدام هذه التقنية ، يجب وضع أطباق بتري مع وسط الثقافة على الطاولة بطريقة منظمة لتجنب الأخطاء. بعد ذلك ، يتم تلقيح 1 مل من كل تخفيف في كل كبسولة.

وبالمثل ، بمساعدة قضيب زجاجي ، يجب أن تنتشر اللقاح بشكل متجانس على كامل سطح وسط الثقافة. يجب أن يتم ذلك من خلال حركات ملتوية.

بمجرد امتصاص اللقاح بواسطة وسط الاستزراع ، يتم تحضين الكبسولات للوقت المطلوب وفقًا للكائنات الحية الدقيقة المستزرعة. أخيرًا ، يجب حساب جميع المستعمرات التي تطورت على اللوحات المختارة.

تسبب الأمراض

كما ذكرنا سابقًا ، من المعروف أن بعض الأجناس التي تتكون منها مجموعة البكتيريا الهوائية تسبب المرض للإنسان. بعض هذه الأمراض مع الأعراض والعلاجات الخاصة بها مذكورة أدناه.

نوكارديوسيس

Nocardiosis هو مرض يمكن أن يحدث بشكل حاد أو مزمن. وفقًا للحالات السريرية التي تمت دراستها ، فإنهم يصابون في معظم الأحيان بأعراض الالتهاب الرئوي. ومع ذلك ، في بعض الأحيان ، بدلاً من إصابة الجهاز التنفسي ، يمكن أن تؤثر على الجلد مباشرة ، مسببةً آفات مميزة.

الأعراض التي تظهر في داء القلب الرئوي هي:

• ارتفاع درجة الحرارة
• سعال كروم لا يزيله أي شيء
• صعوبة في التنفس
• الانزعاج العام

من ناحية أخرى ، عندما تغزو بكتيريا من جنس Nocardia الجلد ، يمكن أن يتطور ما يعرف بالورم الفطري الشعاعي. هذا نوع من العدوى الحبيبية المزمنة وهو نادر جدًا ويحدث عادةً عند الأشخاص الذين يعانون من ضعف في جهاز المناعة. تشمل أعراضه:

• حمى
• آفة عقيدية تظهر بثرة مركزية قد يتم من خلالها تصريف المادة الدموية.
• خراج جلدي أو تحت الجلد.
• الشعور بالضيق العام

الجمرة الخبيثة

هذا هو الاسم الذي يطلق على الالتهابات التي تسببها بكتيريا الجمرة الخبيثة. وهو ناتج عن الاتصال البشري المباشر بأبواغ البكتيريا المذكورة. يمكن أن تؤثر الجمرة الخبيثة على الرئتين والجلد. الرئة هي الأكثر خطورة ، حيث تزيد نسبة الوفيات فيها عن 90٪.

قبل بضع سنوات ، أصبحت هذه البكتيريا مشهورة بسبب إرسال مغلفات تحتوي على جراثيم ، مما أثر بشكل كبير على من تلقوها ، مما تسبب في الموت.

في البداية ، تشبه أعراض الجمرة الخبيثة في الرئتين أعراض الزكام ، ومع ذلك ، مع مرور الوقت ، تتطور إلى صورة سريرية أكثر خطورة:

• الحمى المستمرة
• صعوبة في التنفس
• زيادة معدل ضربات القلب.

في نهاية المطاف يتفاقم المريض وتحدث الصدمة الإنتانية ، وبعدها تحدث وفاة المريض في معظم الحالات.

فيما يتعلق بالجمرة الخبيثة الجلدية ، فإن العلامة الأولى هي آفة تشبه لدغة البعوض ، والتي تصبح مزمنة وتتطور إلى نخر نخر.

هناك أيضًا ارتفاع في درجة حرارة الجسم والشعور بالضيق العام. غالبًا ما يتم حل هذه الصورة السريرية بشكل إيجابي ، ولا تترك سوى ندبة. ومع ذلك ، فليس من الحكمة أن تكون مهملاً لأنه يمكن أن ينتشر ويسبب تجرثم الدم.

مرض السل

إنه علم أمراض يؤثر على الجهاز التنفسي وينتج عن بكتيريا هوائية صارمة تسمى المتفطرة السلية. توجد البكتيريا في إفرازات أولئك الذين يعانون من المرض وتحديداً في الذي يطردونه عند السعال. الاتصال بهذه الإفرازات هو أكثر طرق العدوى شيوعًا.

أعراض مرض السل هي:

• السعال المستمر مع البلغم الدموي
• حمى
• الانزعاج العام
• ألم في الصدر ، خاصة عند السعال والتنفس
• التعرق الغزير في الليل.

جذام

إنه مرض معروف تسببه بكتيريا أخرى من جنس Mycobacterium ، Mycobacterium leprae. هذا مرض ظل لقرون كارثة ، لأن الذين عانوا منه طردوا من المجتمع وأجبروا على العيش منفصلين.

أكثر أعراض الجذام شيوعًا هي:

• آفات فاتحة اللون على الجلد
• نتوءات أو عقيدات على الجلد
• فقدان الإحساس في مناطق معينة
• سماكة الجلد

بمرور الوقت ، تتفاقم الصورة السريرية ، مما يتسبب في فقدان الفرد لوظائف الأطراف العلوية والسفلية ، والتشوه الناجم عن الآفات الجلدية وعدم الراحة على مستوى الجلد ، مثل الإحساس المستمر بالحرقان على الجلد.

المراجع

1. كاماتشو ، أ ، جايلز ، إم ، أورتيغون ، إم ، بالاو ، إم ، سيرانو ، بي وفيلاسكيز ، أو. (2009) تقنيات التحليل الميكروبيولوجي للأغذية. UNAM المكسيك الطبعة الثانية.
2. كارول ، ك. ، هوبدين ، ج. ، ميلر ، إس ، مورس ، إس ، ميتزنر ، تي ، ديتريك ، بي ، ميتشل ، ت. وسكاناري ، جي. ماك جراو وهيل. الطبعة 27
3. Dorronsoro، I. and Torroba L. علم الأحياء الدقيقة لمرض السل. (2007). حوليات نظام نافارا الصحي. 30 (2).
4. غونزاليس ، ب. وكونا ، إي. (2006). الكويكبات نوكارديا. المجلة التشيلية لعلم العدوى. 2. 3. 4).
5. هيرنانديز ، ب ، مايورجا ، جيه وبيريز ، إي. (2010). الورم الفطري الشعاعي بسبب Nocardia brasiliensis. حوليات طب الأطفال. 73 (4). 159-228
6. رايان ، ك. وراي ، سي (2004). شيريس ميديكال ميكروبيولوجي. ماك جراو هيل. الطبعة الرابعة.