الجراثيم: الخصائص والأنواع - مادة الاحياء - 2025

و الجراثيم هي هياكل قادرة على مصدرها أفراد جدد دون الحاجة إلى الخلايا التناسلية دمج سابقا. هذه هي نتاج التكاثر اللاجنسي في البكتيريا والأوليات والطحالب والنباتات. في الفطريات يمكن أن تنتج عن طريق التكاثر الجنسي أو اللاجنسي.

بشكل عام ، تعتبر جراثيم جميع الكائنات الحية هياكل شديدة المقاومة ، محاطة بجدار خلوي سميك أو مزدوج. هذا النوع من الطلاء يسمح لهم بالبقاء على قيد الحياة في ظروف البيئة القاسية ، حيث يخلون من أي مأوى.

أبواغ فطر Psathyrella corrugis (المصدر: تم إنشاء هذه الصورة من قبل المستخدم Kingman Bond Graham (Kingman) في Mushroom Observer ، وهو مصدر للصور الفطرية. يمكنك الاتصال بهذا المستخدم هنا. - +/− / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) عبر ويكيميديا ​​كومنز)

يمكنهم البقاء على قيد الحياة لفترات طويلة وبمجرد أن "يدركوا" أن الظروف البيئية مثالية ، فإنهم ينشطون وينشئون فردًا جديدًا من نفس النوع مثل الكائن الحي الذي أدى إلى ظهورهم.

معظم الجراثيم صغيرة الحجم ولا يمكن تصورها إلا باستخدام أجهزة مكبرة مثل العدسات المكبرة أو المجاهر. الحجم يجعل هذا الهيكل سهل الانتشار ، والقدرة على "التحرك" عبر الهواء والماء والحيوانات ، إلخ.

يتم اتخاذ العديد من الاحتياطات التي يتم اتخاذها في الصناعة بشكل عام ، وخاصة في صناعة الأغذية ، لمنع الأبواغ من استعمار المنتجات التجارية وتلويثها ، حيث إن إنباتها يمكن أن ينتهي بإنتاج أعداد كبيرة من الكائنات الحية لا يريد.

أنواع الجراثيم

الجراثيم الفطرية

تقوم الأبواغ الموجودة في الفطريات بوظيفة مماثلة لوظيفة البذور الموجودة في النباتات. من كل بوغ يمكن تكوين فطيرة جديدة مستقلة عن تلك التي أدت إلى ظهور البوغ.

مثال على جراثيم الفطريات (المصدر: Laurararas / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) عبر Wikimedia Commons)

ومع ذلك ، تختلف البذور والجراثيم بشكل كبير في كيفية إنتاجها ، حيث تنشأ البذور فقط من اندماج الأمشاج الذكرية مع الأمشاج الأنثوية ، في حين أن الجراثيم لا تأتي بالضرورة من اندماج اثنين من الأمشاج.

تسبب الجراثيم الفطرية عددًا كبيرًا من الحساسية والالتهابات لدى البشر والحيوانات. ومع ذلك ، تُستخدم الأبواغ أيضًا في تكاثر وانتشار الأنواع الفطرية ذات الأهمية الغذائية.

- التكاثر

بمجرد أن يكتشف كل بوغ أن البيئة لديها الظروف المناسبة لتطورها ، يتم تنشيطها وتبدأ في تدهور جدار خلية الكيتين ؛ فقط في تلك اللحظة تظهر الفطيرة الأولى لتتغذى على البيئة المحيطة بها.

اعتمادًا على خصائص الفطر ، سينشأ ويتطور فرد متعدد الخلايا ناضج تمامًا. بعض أنواع الفطريات مثل الخمائر هي أفراد وحيدة الخلية ، وفي هذه الحالة سوف تتكاثر في العدد وتشكل مستعمرات من ملايين الخلايا.

في أنواع الفطريات متعددة الخلايا ، تنمو الفطريات في الحجم وفي عدد الخلايا وتتطور في بنية تسمى sporangium أو sporangiophore ، حيث تحدث عمليات التكاثر الخلوية لتشكيل جراثيم جديدة.

تختلف عملية وهياكل ووقت وخصائص sporangium والجراثيم اعتمادًا على مجموعة الفطريات والأنواع.

- الوظيفة

تتمثل الوظيفة الرئيسية للأبواغ في الفطريات في تكاثر الأنواع وإكثارها. هذه ، بدورها ، هي هياكل شديدة المقاومة يمكن أن تظل "كامنة" (غير نشطة) لفترات طويلة من الوقت حتى تكتشف المحفزات المناسبة للنمو والتطور.

- التدريب

كل عائلة من الفطريات لها طرق مختلفة لإنتاج جراثيمها. في هذه الحالة ، سيتم شرح عمليات تكوين أبواغ أربعة من أصل 5 شعب تشكل مملكة Mycota ، وهي:

Chytridiomycota: خيوط تتطور وتولد ثاليًا فرديًا أو خيوطًا. في هذه ، يصبح الثاليوس أنثويًا مشيجًا والآخر مشيجًا ذكرًا ، والذي يندمج ويشكل خيوطًا حيث تنضج الأبواغ وبعد ذلك الأبواغ الحيوانية.

Ascomycota: تطول واصلة من الفطريات حتى تشكل انحناءًا لخلق نوع من "الثقب" بين الجزء الأخير من الواصلة والجزء الداخلي. يوجد في الخطاف خلية ذكر وأنثى ، تتقاطع هذه وتؤدي إلى الاشمئزاز الذي ستنشأ فيه الأبواغ الأسكية.

Basidiomycota: إنها عملية مشابهة في معظم النواحي لتلك الفطريات Ascomycota. ومع ذلك ، فإن بعض اختلافاتهم تكمن في إنتاج الأبواغ القاعدية بدلاً من الأبواغ الأسكية والأجسام الثمرية أكبر وأكثر تطوراً.

Oomycota: هذه هي الفطريات التي تغزو أنسجة الأفراد الأحياء. بمجرد انتشار العدوى عبر الأنسجة ، تقوم اثنتان من الخيوط ذات الخلايا الجنسية المختلفة ، ذكر وأنثى ، بتخصيب وإنتاج البويضات.

الجراثيم البكتيرية

تحدث الأبواغ البكتيرية بشكل متكرر في البكتيريا موجبة الجرام التي تحتوي على محتوى منخفض من القواعد النيتروجينية الجوانين والسيتوزين في حمضها النووي. تبدأ هذه في التكون عندما يلاحظون نقصًا في العناصر الغذائية في البيئة.

هيكل البوغ البكتيري (المصدر: Videobiotechno / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) عبر ويكيميديا ​​كومنز)

- التكاثر

على عكس الفطريات والكائنات الحية الأخرى ، فإن الجراثيم الموجودة في البكتيريا ليست بنية تكاثرية نموذجية. تكتشف هذه الميكروبات التغيرات غير المواتية في بيئتها وتبدأ في تصنيع خلية غير نشطة بخصائص شديدة المقاومة.

تسمح هذه المقاومة للخلية غير النشطة بالحفاظ على مادتها الجينية سليمة لفترة طويلة ، في ظل ظروف تقتل أي خلية بكتيرية. مثل الجراثيم الفطرية ، تظل غير نشطة حتى تكون الظروف الخارجية مناسبة لتطورها.

في البكتيريا ، تسمى الأبواغ الأبواغ الداخلية ، لأنها "أجسام" خلوية داخلية تنشأ من خلال انقسام غير متماثل داخل الخلية ، أي أنها غير جنسية في الأصل.

- الوظيفة

تتمثل الوظيفة الرئيسية للأبواغ الداخلية في إطالة عمر الخلية التي أدت إلى ظهورها والحفاظ عليها لأطول فترة ممكنة ، حتى في ظل الظروف التي لا يمكنها البقاء فيها. بمجرد أن تتحسن الظروف البيئية ، يمكن للبوغ الداخلي أن يخرج من حالة التعطيل وينشئ خلية بكتيرية جديدة متساوية من جميع النواحي مع الخلية السلفية.

- التدريب

الأنواع النموذجية التي يتم فيها دراسة تكوين هذا الهيكل هي Bacillus subtilis. تتكون العملية من أربع أو خمس مراحل حسب الببليوغرافيا التي يتم الرجوع إليها. هؤلاء هم:

- المرحلة 1: تنقسم الخلية بشكل غير متماثل مكونة تجاويفين ؛ يحتوي الجزء الأكبر على جميع مكونات الجزء الداخلي لخلية الأم ، بينما سيشكل الجزء الأصغر الجزء الداخلي.

- المرحلة الثانية: يتم إنشاء نظام اتصال بين الخلية السلفية وما سيصبح البوغ الداخلي. يقود هذا النظام التعبير عن جينات محددة للأجزاء التي تشكل البنية الداخلية للبوغ الداخلي.

- المرحلة 3: يختفي قسم جدار الخلية الذي يقسم الخلية الكبيرة عن الخلية الصغيرة ، مما يشجع الخلية الأصغر على البقاء داخل البيئة داخل الخلية للخلية الأكبر.

- المرحلتان 4 و 5: خلال هذه المراحل ، يتم تكوين المكونات الخارجية لقشرة البوغ الداخلي ، ويتم تجفيفها وإطلاقها في البيئة بعد تدهور الخلية "الأم".

لن يتم تنشيط البوغ إلا عندما يكتشف مع مستقبلاته خارج الخلية أن الظروف مواتية لتطوره.

جراثيم البروتوزوا

في البروتوزوا ، يُعرف فرع واحد فقط ينتج الأبواغ ويتوافق مع الكائنات الحية Apicomplexa ، والتي كانت تُعرف سابقًا باسم sporozoa ، نظرًا لحالتها الفريدة في إنتاج الجراثيم.

الغالبية العظمى من هذه الكائنات هي طفيليات داخلية للفقاريات ولها بنية تسمى "المركب القمي" وهي بنية متخصصة لاختراق خلايا وأنسجة المضيف.

- التكاثر

جميع الأفراد في هذه المجموعة لديهم دورات بيولوجية معقدة ، لأنهم يتطورون في مضيف واحد أو أكثر. مثل العديد من الكائنات الحية الدقيقة ، خلال دورات حياتها تتناوب بين المراحل الجنسية واللاجنسية.

في مرحلة sporogony ، يتمايز منتج الزيجوت من اندماج الخلية المشيجية السابق في sporozoite. ينضج ويبدأ مرحلة الميروجوني حيث يتكاثر من خلال دورات الانقسام الخلوي المتتالية (الانقسام) وينتج جراثيم متعددة ، تسمى البوغات.

تنتشر هذه الجراثيم من خلال الجهاز الدوري للمضيف وتبدأ في استعمار وتوسيع باطنها ، وتغزو أعضاء وأنسجة متعددة. تتكرر الدورة لتشكيل sporozoite و merogonia في كل نسيج مستعمر.

- الوظيفة

إن أبواغ الكائنات الحية "المعقدة النحل" هي نسخ صغيرة ومعبأة جيدًا للأفراد البالغين ، والتي تنتقل عبر مجرى الدم للفقاريات الطفيلية لاستعمار أكبر عدد ممكن من الأنسجة والأعضاء.

جميع الجراثيم هي نتاج انقسام الخلايا بعد تكوين الزيجوت. لذلك ، فهي نتاج التكاثر اللاجنسي الذي يسبقه حدث التكاثر الجنسي. وتتمثل وظيفته الرئيسية في نشر العدوى الطفيلية ونشرها في جميع الأنسجة الممكنة.

- التدريب

خلال جزء آخر من الدورة ، يُحاط منتج sporozoites لانقسام الخلية بغطاء شديد المقاومة لتشكيل البويضات. يسمح لهم هذا النموذج بالخروج من المضيف إلى البيئة وغزو مضيفين جدد.

عندما يتم تناول البويضة من قبل مضيف محتمل ، يتم تنشيطها واستيعابها في خلية باستخدام مجمعها القمي. في الداخل ، تبدأ في الانقسام إلى sporozoites لغزو الأنسجة الأخرى.

تنكسر الخلايا الغازية الجديدة بسبب العدد الكبير من البوغات الموجودة بداخلها ، وبهذه الطريقة يستمر انتشارها. كل من البوغات والبويضات هي جراثيم ذات خصائص مختلفة.

جراثيم الطحالب

الطحالب عبارة عن مجموعة متعددة الخصائص تجمع معًا مجموعة كبيرة ومتنوعة من الكائنات الحية المنتجة للأكسجين. أربعة من الأقسام التسعة المصنفة داخل المجموعة تنتج الأبواغ.

جميع الجراثيم التي يصنعونها في الطحالب هي نتاج التكاثر اللاجنسي. كل من الأبواغ والجراثيم (الامتدادات التي تطول وتنفصل عن الجسم) هي شكل شائع جدًا من التكاثر اللاجنسي في الطحالب متعددة الخلايا.

- التكاثر

يُعتقد أن الحافز الرئيسي لتكوين sporangia في مجموعة الطحالب هو اختلاف الفترة الضوئية ، أي ساعات الضوء التي يدركها كل فرد. عندما تنخفض ساعات النهار إلى ما دون المستوى الحرج ، تبدأ الطحالب في تكوين سبورانجيا.

يتكون sporangium من قصبة تميز في التركيب التناسلي لتكوين الجراثيم. يمكن أن تنشأ الأبواغ من الانقسامات الداخلية المتعددة لخلايا سبورانجيوم.

ومع ذلك ، فإن الأبواغ في بعض أنواع الطحالب تنشأ بعد انفصال الخلية عن الجسم الرئيسي للطحالب.

يمكن العثور على كل بوغ معلقًا في الوسط أو يتم تعبئته حتى يرتكز على ركيزة تحتوي على الظروف البيئية اللازمة لتنمية فرد جديد.

- الوظيفة

تتخصص جراثيم الطحالب في زيادة عدد الطحالب قدر الإمكان. كل نوع له تخصصات مختلفة لاستعمار النظم البيئية المختلفة. ومع ذلك ، فهي كلها بيئات مائية أو شبه مائية.

في التنوع الكبير لأنواع الطحالب الموجودة يمكننا أن نلاحظ تنوعًا مكافئًا من الأبواغ ، حيث أن بعضها لديه سوط يجعله متحركًا ، والبعض الآخر طبقة سميكة من التغطية ، والبعض الآخر أزرق ، والبعض الآخر أبيض ، من بين العديد من الخصائص الأخرى التي قد تختلف.

- التدريب

تتشكل جميع الأبواغ في الطحالب من خلال الانقسامات الخلوية السابقة للخلايا. يوجد في الثاليوس الخضري ثاليوس خصب حيث سيتم إنشاء الجراثيم. وهذا ما يسمى sporangium.

داخل الطحالب ، يمكن تصنيف الأبواغ إلى نوعين مختلفين ، تلك التي تنشأ من الانقسام الانتصافي وتلك التي تنشأ من الانقسام الانقسامي. بهذه الطريقة ، في مجموعة الطحالب ، نجد منتج الأبواغ المتوسطة للانقسام الاختزالي ومنتج ميتوسبوريس للانقسام.

جراثيم النبات

تتكاثر جميع النباتات المصنفة على أنها "نباتات غير وعائية" (الطحالب ، السراخس وذيل الحصان ؛ الأخيرة المصنفة على أنها نباتات بتريدوفيت) من خلال الأبواغ وتعتبر "أسلافًا".

جراثيم سرخس أو نبات الزاحف (المصدر: Luis Miguel Bugallo Sánchez (Lmbuga) / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) عبر Wikimedia Commons)

- التكاثر

يُعرف التكاثر من خلال الأبواغ في النباتات باسم "التبويض". في الطحالب ، تختلف دورة الحياة تمامًا عن دورة النباتات البتيريدية ، نظرًا لأن لديهم دورة جينية من النوع أحادي الطور.

هذا يعني أن المرحلة الخضرية لها حمل وراثي أحادي العدد وفي المنطقة القمية يتم إنتاج الأمشاج (حيث تنشأ الأمشاج). هم عمومًا أنواع ثنائية المسكن ، أي يتم فصل الجنسين في نباتات مختلفة.

المطر والرياح هي القوى الرئيسية التي تدفع الأمشاج الذكرية إلى الأمشاج الأنثوية لنبات آخر. بمجرد إخصاب الأمشاج الأنثوي ، يتم إنتاج الزيجوت الذي ينضج في البوغ.

في البوغ الناضج ، يتم تصنيع الأبواغ لتكوين أفراد أحادي العدد.

في البتيريدوفيتيس ، توجد البوغات على الجانب السفلي من الأوراق (الجزء السفلي). تنتج هذه الأبواغ الأبواغ الصغيرة التي ، عند وضعها في وسط مناسب ، تنتج gametangia.

تنتج الأمشاج الأمشاج الأنثوية والذكرية التي تتحد لإنتاج جنين ونبتة ناضجة جديدة.

- الوظيفة

تسمح الأبواغ في هذه الأنواع لها بالبقاء في حالة "كامنة" من الحياة حتى تصبح الظروف مناسبة لبدء النمو والنمو. على عكس بذور النباتات الوعائية ، لا تحتوي الأبواغ على جنين ، ولا تحتوي على أنسجة احتياطية.

ومع ذلك ، كانت هذه المجموعات من النباتات أول من استعمر البيئة الأرضية ، لأن الأبواغ سمحت لها بالبقاء على قيد الحياة لفترات طويلة من الزمن حتى كانت الرطوبة مثالية للنبات.

- التدريب

في الطحالب ، يتم إنتاج الجراثيم بعد تكوين البوغ. يبدأ النسيج البوغي داخل البوغ في الانقسام خلال دورة الانقسام الاختزالي ودورات متعددة من الانقسام. ينتج عن ذلك عدد كبير من الأبواغ التي ستؤدي إلى ظهور أطوار مشيمية جديدة.

يحدث شيء مشابه للنباتات الطحلبية في النباتات البتيريدية ؛ على الجانب السفلي من الورقة توجد مجموعة من meiosporangia تسمى synangia. يوجد في كل meiosporangium ثلاثة megasporangia ويوجد عدد كبير من الجراثيم في الداخل.

يتم إنشاء الجراثيم في megasporangium ، حيث تنشأ البوغ الأول من تمايز خلية بداخلها. يتحول وينضج إلى حجم ضخم ويخضع لعملية الانقسام الاختزالي وبعد ذلك دورات متعددة من الانقسام لتكوين مئات الأبواغ الجديدة.

المراجع

1. شافي ، ن. (2014). بيولوجيا الغراب للنباتات. حوليات علم النبات ، 113 (7) ، السابع.
2. ديكون ، جي دبليو (2013). علم الأحياء الفطري. جون وايلي وأولاده.
3. Feofilova ، EP ، Ivashechkin ، AA ، Alekhin ، AI ، & Sergeeva ، I. (2012). الجراثيم الفطرية: السكون والإنبات والتركيب الكيميائي والدور في التكنولوجيا الحيوية (مراجعة). Prikladnaia biokhimiia i mikrobiologiia، 48 (1) ، 5-17.
4. هيغ ، ديفيد وويلشيك ، أميتي. "الصراع الجنسي وتناوب الأجيال الفردية والمزدوجة الصبغية". المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية ب: العلوم البيولوجية 361. 1466 (2006): 335-343.
5. Maggs ، CA ، & Callow ، ME (2001). جراثيم الطحالب. ه LS.
6. سميث ، ب ، وشوستر ، م. (2019). السلع العامة والغش في الميكروبات. علم الأحياء الحالي، 29 (11) ، R442-R447.
7. Wiesner، J.، Reichenberg، A.، Heinrich، S.، Schlitzer، M.، & Jomaa، H. (2008). العضية الشبيهة بالبلاستيك لطفيليات apicomplexan كهدف للأدوية. التصميم الصيدلاني الحالي ، 14 (9) ، 855-871.