البكتيريا اللاهوائية: الخصائص والأنواع والأنواع والثقافة - مادة الاحياء - 2026

و البكتيريا اللاهوائية هي تلك التي لا تستخدم الأكسجين في عمليات التمثيل الغذائي الخاصة بهم. في الواقع ، لا تستطيع العديد من هذه البكتيريا البقاء على قيد الحياة في البيئات التي يوجد فيها هذا العنصر ، لأنها سامة بالنسبة لها.

التخمر هو أحد عمليات التمثيل الغذائي التي يقوم بها هذا النوع من البكتيريا والتي تمت دراستها على نطاق واسع. هذه عملية لها عدد كبير من التطبيقات على المستوى الصناعي ، تتعلق بإنتاج المشروبات الكحولية واللبن والخل ، من بين منتجات أخرى.

Bacteroides ، جنس من البكتيريا اللاهوائية. المصدر: حكومة الولايات المتحدة

وبالمثل ، فإن العديد من هذه البكتيريا لها موائلها الطبيعية داخل جسم الإنسان ، وتوجد بشكل رئيسي في الجهاز الهضمي. بعضها غير ضار ، لكن البعض الآخر يسبب أمراضًا مختلفة في الجسم ، يمكن أن يؤدي الكثير منها إلى الوفاة.

مميزات

البكتيريا اللاهوائية من بين أول الكائنات الحية التي ظهرت على هذا الكوكب. الأهم من ذلك ، منذ آلاف السنين ، عندما بدأت أشكال الحياة الأولى في الظهور ، كانت مستويات الأكسجين في الغلاف الجوي منخفضة حقًا. وبسبب هذا ، كان لدى الكائنات الحية الأولى التي تم تطويرها آليات خلوية أخرى للحصول على الطاقة.

في الواقع ، بالنسبة للعديد من الأنواع التي تشكل مجموعة البكتيريا اللاهوائية ، فإن الأكسجين شديد السمية. هذا هو سبب وجود بعض البكتيريا في الموائل التي لا يوجد فيها أكسجين.

وبالمثل ، توجد بكتيريا لاهوائية تدعم العيش في وجود كميات قليلة جدًا من الأكسجين ، لذلك يمكن أن تتواجد في مجموعة متنوعة من البيئات. بعض هذه البكتيريا جزء من الجراثيم البشرية العادية ، وتحديداً على مستوى تجويف الفم والجهاز الهضمي.

من ناحية أخرى ، تقوم هذه البكتيريا بالتخمير. هذه عملية تقويضية يتم من خلالها تحطيم المركبات العضوية إلى مركبات أبسط في غياب الأكسجين. يتم تنفيذه بشكل رئيسي بواسطة البكتيريا اللاهوائية.

وبالمثل ، لا يوجد نوع واحد من التخمير. اعتمادًا على المنتج الذي تم الحصول عليه ، هناك عدة أنواع ، مثل التخمير الخليك واللبني والكحولي ، من بين أمور أخرى.

في هذه البكتيريا ، تعمل أنظمة الإنزيمات المختلفة بشكل مثالي في غياب الأكسجين. هذا لأنهم يستخدمون مركبات أخرى مثل الفومارات أو النترات أو الكبريتات كمستقبلات للإلكترون.

من الجدير بالذكر أن العديد من البكتيريا اللاهوائية تشكل مسببات الأمراض البشرية. من بين أفضل الأنواع المعروفة والمدروسة ، يمكن ذكر أنواع من أجناس بورفيروموناس ، كلوستريديوم وبريفوتيلا ، من بين أنواع أخرى.

أنواع البكتيريا اللاهوائية

لا تستطيع العديد من البكتيريا اللاهوائية مقاومة التواجد في البيئات التي يوجد فيها الأكسجين ، لأن هذا سام بالنسبة لها. ومع ذلك ، هناك أيضًا البعض ، على الرغم من عدم استخدام الأكسجين ، يمكنهم البقاء على قيد الحياة في البيئات التي توجد فيها تركيزات مختلفة من هذا الغاز.

مع وضع هذا في الاعتبار ، يمكن تقسيم البكتيريا اللاهوائية إلى ثلاثة أنواع: اللاهوائية اللاهوائية ، الهوائية ، واللاهوائية الاختيارية.

اللاهوائية واجبة

تُعرف أيضًا باسم البكتيريا اللاهوائية الصارمة. هم أولئك الذين لا يستخدمون الأكسجين في أي عملية التمثيل الغذائي. إن تسامحك مع هذا الغاز متغير. وفقًا لذلك ، يتم تصنيف البكتيريا اللاهوائية الملزمة إلى:

- صارم: يتحمل فقط تركيزات أكسجين أقل من 0.5٪.

- معتدل: يمكنهم تحمل تركيزات أكسجين تتراوح بين 2 و 8٪.

اللاهوائية الهوائية

هذه هي البكتيريا التي ، على الرغم من أنها لا تستخدم الأكسجين لتنفيذ أي عملية خلوية ، يمكنها العيش في الموائل التي توجد فيها. مثال كلاسيكي على هذا النوع من البكتيريا هو Pronibacterium acnespio ، والذي يسبب العديد من حالات حب الشباب.

اللاهوائية الاختيارية

لا تستخدم البكتيريا اللاهوائية الاختيارية الأكسجين لعمليات التمثيل الغذائي الخاصة بها ، ولكن يمكنها العيش في وجوده ، نظرًا لأنه ليس سامًا لها. يقومون بشكل أساسي بعملية التخمير للحصول على الطاقة اللازمة. من بين أفضل البكتيريا اللاهوائية الاختيارية المعروفة Escherichia coli و Staphylococcus aureus.

أنواع البكتيريا اللاهوائية

لتسهيل دراسة البكتيريا اللاهوائية ، يمكن تصنيفها وفقًا لشكلها وتلطيخها في: مكورات سالبة الجرام ، ومكورات موجبة الجرام ، وقضبان سالبة الجرام ، وقضبان موجبة الجرام.

- cocos سالب الجرام

ضمن هذه المجموعة توجد عدة أجناس مثل Veillonella و Megasphaera.

فيلونيلا

هذا جنس من البكتيريا سالبة الجرام المعروف جيدًا بقدرته على التخمير. تخمر هذه البكتيريا اللاكتات لتتحول إلى أسيتات وبروبيونات من خلال مسار استقلابي يعرف باسم مسار ميثيل مالونيل- CoA.

وبالمثل ، فهي جزء لا يتجزأ من الكائنات الحية الدقيقة لأجزاء معينة من الجسم مثل تجويف الفم والجهاز الهضمي.

cocos إيجابية غرام

وهي عبارة عن بكتيريا مستديرة الشكل تتبنى لونًا بنفسجيًا مميزًا عند تلطيخها بصبغة الجرام.

اللاهوائية

تم العثور على البكتيريا من هذا الجنس تشكل جزءًا من النباتات البكتيرية في جسم الإنسان. ومع ذلك ، فمن الممكن أن يكون سبب بعض العمليات المرضية. تم عزل هذه البكتيريا من الإفرازات المهبلية وخراجات المبيض وبعض الجروح المزمنة.

وبالمثل ، في دراسات الحالة السريرية المختلفة ، تم إثبات أن الأنواع من هذا الجنس يمكن أن تسبب مجموعة واسعة من الالتهابات في المسالك البولية ، وكذلك في الدم.

العقدية البيبتية

إنه جنس من البكتيريا يتسبب في كثير من الأحيان في تطور الأمراض لدى البشر. بالإضافة إلى ذلك ، فهي جزء من الكائنات الحية الدقيقة لأغشية مخاطية معينة في الجسم ، مثل البلعوم الفموي والجهاز البولي التناسلي.

- عصيات سالبة الجرام

إنها بكتيريا لها شكل قضيب ممدود وتتميز باكتساب لون فوشيا عند تعرضها لعملية تلطيخ الجرام. تشمل هذه المجموعة من البكتيريا اللاهوائية عدة أجناس.

بريفوتيلا

هو جنس من البكتيريا التي توجد في كثير من الأحيان كمكونات للنباتات البكتيرية في تجويف الفم والجهاز الهضمي والتجويف المهبلي. على الرغم من ذلك ، عندما تتغير ظروف الجسم الطبيعية ، تتكاثر هذه البكتيريا بشكل لا يمكن السيطرة عليه.

عندما يحدث هذا ، يتسبب بريفوتيلا في ظهور عدوى معينة ، وأكثرها شيوعًا تلك التي تحدث على مستوى الغشاء المخاطي اللثوي. كما تم عزلهم عن مرضى التهاب المفاصل الروماتويدي.

- عصيات إيجابية الجرام

تنتمي إلى هذه المجموعة بكتيريا على شكل قضيب تحتوي على طبقة سميكة من الببتيدوغليكان في جدارها الخلوي والتي تحتفظ بجزيئات صبغ الجرام ، مما يعطيها لونًا بنفسجيًا. تضم هذه المجموعة مجموعة متنوعة من الأنواع التي تسبب أمراضًا وأمراضًا مختلفة لدى البشر.

كلوستريديوم البوتولينوم

وهي جرثومة موجبة الجرام تتميز بإنتاج الأبواغ التي تشكل عامل معدي للإنسان. وبنفس الطريقة ، تقوم هذه البكتيريا بتصنيع وإطلاق بعض السموم ، والتي تتمثل وظيفتها الرئيسية في شل العضلات.

من بين الأمراض التي تفرزها هذه البكتيريا ، يمكن أن نذكر التسمم الغذائي الذي يصيب الجهاز الهضمي ، وتسمم الرضع الذي يصيب الأطفال الصغار وينتج عن الابتلاع المباشر للجراثيم.

كلوستريديوم الكزازية

هذه البكتيريا معروفة جيدًا في مجال الطب وكانت موضوع العديد من الدراسات حول التأثيرات التي تولدها في الجسم. مثل باقي البكتيريا من جنس Clostridium ، تنتج هذه البكتيريا الأبواغ الداخلية ، والتي تكون شديدة المقاومة للمكونات البيئية.

كلوستريديوم الكزازية. المصدر: موفرو المحتوى: CDC

وبالمثل ، تسبب هذه البكتيريا مرضًا لدى البشر يعرف باسم الكزاز. يحدث هذا المرض بسبب دخول الجراثيم إلى الجسم ، والتي تنبت وتبدأ في تصنيع وإطلاق السموم من هذا النوع.

عندما يحدث هذا ، تتداخل الجراثيم مع نقل النبضات العصبية ، مما يؤدي إلى تشنج العضلات بشكل مؤلم.

الاختلافات من البكتيريا الهوائية

يشير الاختلاف الرئيسي بين البكتيريا اللاهوائية والبكتيريا الهوائية إلى استخدام الأكسجين والقدرة على التطور في وجود أو عدم وجود هذا العنصر.

وبهذا المعنى ، لا تستخدم البكتيريا اللاهوائية الأكسجين في أي من عمليات إنتاج الطاقة الداخلية. على العكس من ذلك ، فإن البكتيريا الهوائية تستخدمها كمستقبل للإلكترون أثناء عملية التنفس الخلوي ، والتي من خلالها تحلل جزيئات المركبات العضوية مثل الجلوكوز ، وتحصل على كمية كبيرة من الطاقة.

وبالمثل ، هناك بكتيريا لاهوائية لا يمكن أن تتواجد في البيئات الغنية بالأكسجين ، بخلاف عدم استخدام الأكسجين في عملياتها المختلفة ، لأن هذا العنصر شديد السمية بالنسبة لها. بدلا من التنفس الخلوي ، فإنها تخمر.

هناك اختلاف ملحوظ آخر بين هذين النوعين من الخلايا يتعلق بموطنهما. توجد البكتيريا الهوائية في البيئات التي يتوفر فيها الأكسجين على نطاق واسع ، بينما تعيش البكتيريا اللاسائلية في البيئات التي يوجد فيها غياب كامل للأكسجين أو حيث تكون تركيزات الأكسجين منخفضة للغاية.

ثقافة البكتيريا اللاهوائية

إن زراعة البكتيريا اللاهوائية هي عملية يجب فيها اتباع جميع الاحتياطات اللازمة لتجنب الوقوع في الخطأ. من المهم هنا أن تضع في اعتبارك أن بعض أنواع البكتيريا اللاهوائية لا يمكن أن يكون لها أي نوع من الاتصال بالأكسجين ، لأن هذا يمكن أن يكون عاملًا سامًا لها.

أحد العناصر التي يجب مراعاتها عند إجراء ثقافة في المختبر هو وسط الثقافة الذي يجب استخدامه. كل مجموعة من البكتيريا لها متطلبات محددة.

بيئة مزارع

يوجد حاليًا العديد من وسائط الاستزراع التي يمكن استخدامها لزرع أي نوع من البكتيريا. في الحالة المحددة للبكتيريا اللاهوائية ، يتطلب وسط الاستزراع إضافة بعض عوامل الاختزال ، مثل ثيوجليكولات أو سيستين.

وبالمثل ، لتحسين النتائج التي من المتوقع الحصول عليها ، يمكن إضافة مؤشر الأكسدة والاختزال ، مما يدل على وجود محتمل للأكسجين ، مثل resazurin.

وسائط الاستزراع الأكثر استخدامًا والموصى بها لبذر البكتيريا اللاهوائية هي:

- أجار الدم اللاهوائي: يحتوي ، من بين أشياء أخرى ، على مستخلص اللحم وخلاصة الخميرة وكلوريد الصوديوم والجلوكوز والببتون وغيرها.

- آجار الشوكولاتة: لا يستخدم على نطاق واسع في زراعة البكتيريا اللاهوائية. ومع ذلك ، بفضل مكوناته ، من الممكن جعلها تنمو هناك.

- أجار كحول فينيل الإيثيل مع الدم: يستخدم هذا الوسيط على نطاق واسع لعزل البكتيريا اللاهوائية بشكل صحيح.

- أجار كولومبيا مع كوليستين وحمض ناليديكسيك.

- ثيوجليكولات: غني بالسيستين والهيمين وفيتامين ك.

- أجار KVLB (كاناميسين ، فانكومايسين ، دم مطلي): خاصة للعصيات سالبة الجرام.

معالجة

بمجرد اختيار وسط الاستزراع المراد استخدامه ، وفقًا للبكتيريا المراد زراعتها ، يمكن أن يبدأ الإجراء. بهذا المعنى ، يجب خلق بيئة لاهوائية تمامًا ، لا يوجد فيها أكسجين. لتحقيق ذلك ، يمكن اتباع إجراءين:

- طريقة هيدروكسيد الصوديوم - حمض البيروجيليك: تعتمد هذه الطريقة على الحصول على بيئة لاهوائية من خلال تفاعل كيميائي ، باستخدام عامل حفاز بدلاً من عامل الاختزال. إنه إجراء دقيق ويحتمل أن يكون خطيرًا.

- استخدام القوارير اللاهوائية: هذا النوع من القوارير مفيد جدا في زراعة الكائنات اللاهوائية. ومع ذلك ، يتم استخدامه فقط مع الكائنات الحية التي يمكنها تحمل ملامسة الضوء لمستويات صغيرة من الأكسجين.

وبالمثل ، يجب إنشاء نوع من الفراغ للشروع في الزراعة. يمكن القيام بذلك بعدة طرق: إزاحة الأكسجين بغازات أخرى ، أو امتصاص الأكسجين من خلال الطرق الكيميائية أو البيولوجية ، أو استخدام عوامل الاختزال.

ثقافة كلوستريديوم بيرفرينجنز. المصدر: Photo Credit: Content Provider (s): CDC / Dr. ستيوارت إي ستار

بمجرد تنفيذ هذه الخطوات ، يتم إجراء التلقيح لاحتضان الثقافة وانتظار الوقت المناسب لدراسة المستعمرات التي تم الحصول عليها. يعتمد وقت الانتظار على الأنواع التي يتم زراعتها.

هناك أنواع سريعة النمو (18-24 ساعة) مثل Clostridium perfringens وهناك أنواع أخرى ذات نمو بطيء (5-7 أيام) مثل Propionibacterium.

طرق عد الصفائح

تُستخدم هذه الطرق لمعرفة العدد التقريبي للكائنات الدقيقة الموجودة في الثقافة. في حالة البكتيريا اللاهوائية ، هناك العديد من التقنيات التي تسمح بالعد.

ومع ذلك ، نظرًا لأن العديد من هذه البكتيريا لا يمكن أن تتلامس مباشرة مع الأكسجين لأنه سام ، يجب توخي الحذر الشديد عند ممارسة هذه التقنيات.

بهذا المعنى ، سيتم وصف طريقتين هنا: الرقم الأكثر احتمالية (للتمارين الرياضية الصارمة) وطريقة نشر اللويحة (للكائنات اللاهوائية الاختيارية والميكروية).

على الأرجح طريقة العدد

تعتمد هذه التقنية على تحديد وجود أو عدم وجود الكائنات الحية الدقيقة في العينة. يتم ذلك في تكرارات الحلول المتتالية. المبدأ الكامن وراء هذه الطريقة هو أن خلية حية واحدة يمكن أن تتطور ، وبالتالي تنتج ثقافة غائمة.

لتنفيذ هذه العملية ، من الضروري إجراء سلسلة من عمليات الذوبان التسلسلية لعينة الثقافة. لهذا ، من المهم استخدام وسط ثقافة سائلة مع المتطلبات الغذائية. بمجرد الانتهاء من ذلك ، يتم تحضين أنابيب الاختبار أثناء انتظار نمو الكائنات الحية الدقيقة.

بعد انقضاء الوقت المعقول ، ستبدو أنابيب الاختبار التي تم تلقيح خلية بكتيرية أو أكثر فيها غائمة.

مع مراجعة الأنابيب التي يتزايد فيها عامل الذوبان ، تصبح أقل تعكرًا تدريجيًا ، حيث تحتوي على خلايا بكتيرية أقل وأقل. هذا هو الحال حتى يتم الوصول إلى نقطة حيث لن يكون هناك أي كائن حي دقيق أو واحد فقط.

أخيرًا ، يتم الحصول على تقدير الكثافة السكانية من نمط التواجد في الحلول التسلسلية ومن خلال استخدام جدول احتمالي قياسي تم تصميمه لهذا الغرض.

طريقة نشر الصفيحة

هذه طريقة مباشرة إلى حد ما. أولاً ، يجب ترتيب العديد من أطباق بتري مع وسط الثقافة بطريقة منظمة. بعد ذلك ، يتم تلقيح 1 مل من المحلول في كل كبسولة. من المهم ملاحظة أن المحاليل تحتوي على الكائنات الحية الدقيقة التي يجب حسابها.

ثم ، بمساعدة قضيب زجاجي ، تنتشر المادة الملقحة بشكل متجانس وتغطي كامل سطح وسط الاستزراع.

أخيرًا ، يتم تحضين أطباق بتري وفقًا للشروط المطلوبة للوقت اللازم لكل نوع من الكائنات الحية الدقيقة. أخيرًا ، يتم حساب المستعمرات التي تم إنشاؤها.

تسبب الأمراض

العديد من البكتيريا اللاهوائية من مسببات الأمراض المعروفة للإنسان وتسبب الأمراض والأمراض التي يمكن أن تعرض حياة الفرد للخطر.

التهابات على مستوى تجويف الفم

تجويف الفم هو البيئة المثالية للعديد من البكتيريا اللاهوائية ، والتي تتكاثر هناك وتنتج أمراض معينة مثل التهاب اللثة والتهاب اللثة الناخر والخراجات وغيرها.

تظهر معظم هذه الالتهابات مع ألم وآفات في الغشاء المخاطي وتقيح القيح ، مع ما يترتب على ذلك من ارتفاع في درجة حرارة الجسم.

من بين البكتيريا المسببة ، يعتبر البورفيروموناس اللثوي أكثر أنواع البكتيريا المعزولة بشكل متكرر في هذه الآفات.

الالتهابات المعوية

أحد طرق الإصابة بهذا النوع من البكتيريا هو الابتلاع ، إما الجراثيم (في حالة البكتيريا الأبواغ) أو الطعام والماء الملوثين.

في هذه الحالات ، ترتكز البكتيريا على الأمعاء وتبدأ في إحداث تلف في الغشاء المخاطي للأمعاء ، مما يؤدي إلى ظهور أعراض مثل: الحمى وآلام البطن والبراز السائل والانتفاخ والغثيان والشعور بالضيق العام.

البكتيريا اللاهوائية التي يمكن أن تولد هذه الصورة السريرية هي Clostridium difficile و Escherichia coli ، من بين آخرين.

التهابات الجلد

بعض هذه البكتيريا ، عندما تتلامس مع جرح مفتوح ، يمكن أن تصيبه. في حالة حدوث ذلك ، يمكن أن تتولد عدوى جلدية شديدة ، مثل الغرغرينا الغازية ، التي يكون العامل المسبب لها هو المطثية الحاطية.

تشمل أعراض الغرغرينا الغازية: بثور مملوءة بسائل دموي ، وانتفاخ الرئة تحت الجلد ، وألم شديد وحمى شديدة ، من بين أمور أخرى.

من الأمراض الأخرى التي تسببها البكتيريا اللاهوائية على مستوى الجلد التهاب اللفافة الناخر ، حيث تنتشر العدوى إلى ما بعد أنسجة الجلد ، حتى أنها تصيب اللفافة التي تحيط بالعضلات.

تشمل الأعراض الألم الحاد ، والحُمامَى الشديدة ، والبثور ، وغالبًا ما تكون الغرغرينا. من بين العوامل المسببة لهذا المرض هو Staphylococcus aureus.

المراجع

1. Brook I. (2016) الأمراض التي تسببها البكتيريا اللاهوائية غير البوغية. في: Goldman L ، Schafer AI ، محرران. طب جولدمان سيسيل. الطبعة 25. فيلادلفيا، بنسلفانيا
2. كارول ، ك. ، هوبدين ، ج. ، ميلر ، إس ، مورس ، إس ، ميتزنر ، تي ، ديتريك ، بي ، ميتشل ، ت. وسكاناري ، جي. ماك جراو وهيل. الطبعة 27
3. Corrales ، L. ، Antolinez ، D. ، Bohórquez ، J. and Corredor ، A. (2015). البكتيريا اللاهوائية: العمليات التي تنفذ وتساهم في استدامة الحياة على الكوكب. نوفا 13 (23) 55-81
4. كيرتس ، هـ ، بارنز ، س ، شنيك ، أ وماساريني ، أ. (2008). مادة الاحياء. افتتاحية Médica Panamericana. الطبعة السابعة.
5. هولت ، ج. (1994) دليل بيرجي لعلم الجراثيم المحدد. وليامز وويلكينز. الطبعة التاسعة.
6. Mc Faddin (1985) وسائط عزل - زراعة - تحديد - صيانة البكتيريا الطبية. المجلد 1. بالتيمور.
7. كوينتيرو ، إل (2009). الالتهابات البكتيرية اللاهوائية: معايير الإدارة السريرية وإجراءات التشخيص الميكروبيولوجي. مجلة الشعارات والعلوم والتكنولوجيا. 1 (1) 121-136