طرق العيش في البكتيريا Mode of living in Bacteria يمكن ان تصنف البكتيريا نظرا لمتطلبات الاكسجين إلى : Considering the oxygen demands of bacteria, it can be classified into: هوائية إختيارية Aerobes. They require free supply of oxygen. هوائية 2. Anaerobes They grow in complete absence of oxygen. لاهوائية 3. Facultative aerobes They can live either in presence or absence of oxygen.
Mode of living in Bacteria يمكن ان تصنف البكتيريا إلى قسمين من ناحية التغذية: 1- ذاتية التغذية Autotrophic البكتيريا التي تستطيع بناء مواد عضوية معقدة مثل الكربوهيدرات من مصادر غير عضوية بسيطة مثل الماء وثاني اكسيد الكربون CO2 2- غير ذاتي التغذية (متغاير التغذية)Heterotrophic هي البكتيريا التي لاتستيطيع بناء الكربوهيدارت من المصادر الغير عضوية البسيطة وهي تعتمد على اخذها من النبات والحيوان والانسان ، وهي تستطيع العيش على مركبات معقدة وتكسيرها إلى جزيئات ابسط بواسطة أنزيمات معينة تساعدها في ذلك. If we consider the mode of nutrition, bacteria can be divided into two categories: 1. Autotrophic. They can build up complex organic substances such as carbohydrates from simple inorganic sources (CO2 and water). 2. Heterotrophic. They cannot build up carbohydrates from simple inorganic sources. They depend on ready made organic materials derived from plants , animals of humans. They can live on such compounds , break it down , enzymatically.
البكتيريا ذاتية التغذية I: Autotrophic Bacteria The autotrophs can be divided into two types: I: Photoautotrophs II: Chemoautotrophs. ذاتية التغذية الضوئية ذاتية التغذية الكيميائية
Green sulphur bacteria أ- ذاتية التغذية الضوئية: هي البكتيريا التي تحتوي على الكلوروفيل الذي يعرف بالكلوروفيل البكتيري الذي يدخل في عملية البناء الضوئي ويستمد الطاقة من الضوء مثال على green sulphur bacteria. ذلك Photoautotrophs. They contain in their cells a chlorophyll known as bacterial chlorophyll by which they can perform photosynthesis. Here, the energy used in building up processes is derived from light. As an example of such bacteria is the green sulphur bacteria. Light Energy 6CO2 + 12 H2S C6H12O6 + 6 H2O + 12 S Green sulphur bacteria
ب- ذاتية التغذية الكيميائية: في هذا النوع تفتقر الخلايا إلى الكلوروفيل وبناء على ذلك ينبغي ان يكون مصدر الطاقة غير الضوء. الطاقة المستخدمة هنا يتم تحريرها من التفاعلات الكيمائية التي تقوم بها هذه البكتيريا. B. Chemoautotrophs: Here the cells lack chlorophll. Accordingly the source of energy should be something else than light. The energy used here is released from chemical reactions carried out by such bacteria.
وهنا سوف نأخذ ثلاثة امثلة لبكتيريا تستخدم تفاعلات الاكسدة Three examples we have : 1) Nitrosomonas, oxidizes ammonia or ammonium salts to nitrites with a release of energy : 2NH3 + 3O2 2 HNO2 + 2H2o + Energy 2) Nitrobacter, oxidizes nitrites to nitrates with a release of energy : 2HNO2 + O2 2 HNO3 + Energy 3)Thiobacillus thiooxidans, oxidizes sulphur with a release of energy : 2S +3O2 + 2H2O 2 H2SO4 + Energy وتستخدم الطاقة المنطلقة من أي تفاعلات الأكسدة بواسطة كائنات معينة تستطيع بناء الكربوهيدرات العضوية من المصادر غير عضوية بسيطة. The energy released from any of these oxidation reactions is utilized by the specific organism in building up organic carbohydrates from the simple inorganic sources.
البكتيريا متباينة التغذية II. Heterotrophic Bacteria Heterotrophs live either as متطفلة متكافلة Saprophytes on dead organic matter. مترممة Parasites on plants, animals and humans causing serious diseases. Symbionts with other living organisms sharing benefit, e.g. Rhizobium (nodule bacteria) which lives in symbiosis with the roots of legumes forming root nodules. It can fix nitrogen and build proteins and other nitrogenous compounds to be partially delivered, to the higher plant and get in return the carbohydrates from the latter.
النمو البكتيري Bacterial growth النمو البكتيري حسابيا بسيط إلى حد ما. حيث ان كل خلية اصلية تنقسم إلى خليتين جديدتين، مع فقدان الخلية الأم الأصلية. النمو البكتيري يمكن أن يوصف في شكل سلسلة رياضية: 1، 2، 4، 8، 16،... يمكن أن تكتب على النحو التالي …25, 24, 23, 22, 21, 20 The mathematics of bacterial growth is fairly simple, since each original cell divides to form two new cells, with the loss of the original parent. the mathematical series describing growth is: 1, 2, 4, 8, 16, … . This can be written as 20, 21, 22, 23, 24, 25, ..
زمن الجيل أو التوالد (الوقت اللازم للخلية لتنقسم إلى قسمين) يختلف حسب الأنواع والظروف السائدة. على سبيل المثال، البكتيريا التي تنقسم كل 30 دقيقة ان زمن الجيل يكون كل 30 دقيقة على حسب الشكل 1. The generation time (time needed for the cell to divide into two) differs according to species and prevailing conditions. For example, a bacterium that divides every 30 min has a generation time of 30 min. (Fig 1)
The bacterial growth curve منحنى النمو البكتيري Bacterial growth over time can be graphed as cell number versus time. This is called a growth curve. This curve typically has four distinct phases: Lag Exponential Stationary Death phase (log) phase phase phase النمو البكتيري يمكن رسمه بيانيا بوضع عدد الخلايا البكتيرية مقابل الزمن. وهذا ما يسمى منحنى النموgrowth curve . يتميز منحنى النمو بأربعة مراحل : المرحلة التمهيدية (طور الركود ) مرحلة النمو اللوغاريتمي مرحلة السكون (طور الثبات ) مرحلة الموت
Lag phase:. Is the first phase. No increase in cell number Lag phase: * Is the first phase. * No increase in cell number * Cells are actively metabolizing, in preparation for cell division. * It may be short or very long, according to the growth medium. المرحلة التمهيدية (طور الركود): Lag phase هي المرحلة الأولى. لا توجد زيادة في عدد الخلايا خلايا تكون نشطة أيضيا وتستعد لعمية الانقسام. قد تكونه هذه المرحة قصيرة أو طويلة جداً، وفقا لوسط النمو.
مرحلة النمو اللوغاريتمي Exponential or log phase هي المرحلة الثانية في منحنى النمو البكتيري. تسمى مرحلة النمو الاسي أو اللوغاريتمي. في هذه المرحلة يكون نمو الخلايا سريعا والتضاعف في عدد الخلايا يكون بمعدل ثابت. إن الزمن الذي تؤخذه للتضاعف يسمى زمن التوالد (زمن الجيل). زمن التوالد يعتمد على عدة عوامل وهي 1-الكائن الحي 2- وسط النمو 3- درجة الحرارة Exponential or log phase * Is the second phase. * called the exponential or log phase. * This is the period in which the cells grow most rapidly, doubling at a fairly constant rate. * The time it takes the culture to double is called the generation time. * The generation time depends on several factors:. 1. the organism . 2. the growth medium 3. temperature
Stationary phase: مرحلة الثباتStationary phase: هي المرحلة الثالثة من منحى النمو يكون فيها العمليات الايضية بطيئة تتوقف الخلايا عن الانقسام السريع بسب: 1- كثافة الخلايا مرتفعة 2- تستنفذ المغذيات 3- تراكم النفايات * Is third phase . * metabolism slows. * cells cease rapid cell division. Why? Due to : * high cell density. * depletion of nutrients . * accumulation of waste products. Stationary phase:
Death phase:. Is the final phase Death phase: * Is the final phase . * cells quickly lose the ability to divide. * exponential death. مرحلة الموتDeath phase : هي المرحلة الاخيرة من منحنى النمو البكتيري تفقد الخلايا القدرة على الانقسام الموت الاسي (السريع)
العوامل المؤثرة على النمو البكتيري Factors affecting bacterial growth هناك عدة عوامل تؤثر على زمن التوالد في الخلية البكتيرية Many factors affect the generation time of the bacterium: Temperature pH oxygen salt concentration and nutrients تركيز الاملاح والمغذيات درجة الحرارة الاس الهيدروجيني الاكسجين While most bacteria grow best when these parameters are optimum
درجة الحرارة Temperature According the temperature degree that bacteria survive, they can classified to : وفقا لدرجات الحرارة وبقاء البكتيريا حية يمكن أن تقسم إلى: psychrophiles mesophiles thermophiles extremophiles. The bacteria that grow best from about 0 - 20 ºC grow best at ambient temperatures 20 -40 ºC The bacteria that have an optimum temperature above 40 ºC that grow well at 100- 120 ºC
وفقا لدرجات الحرارة وبقاء البكتيريا حية يمكن أن تقسم إلى: البكتيريا المحبة لدرجة الحرارة المنخفضة Psychrophiles هي التي تفضل النمو عند درجات الحرارة منخفضة بين صفر -20 م° البكتيريا المحبة لدرجة الحرارة المتوسطة Mesophiles هي التي تفضل النمو عند درجات الحرارة المعتدلة بين 20 -40 م° البكتيريا المحبة لدرجة الحرارة المرتفعة Thermophiles هي التي تفضل النمو عند درجات الحرارة المرتفعة أكثر من 40 م° البكتيريا المحبة للظروف القاسية Extremophiles هي التي تنمو جيدا عند درجة حرارة تتراوح بين 100-120 م°
pH Microbes have different optimum pH requirements: 1- Acidophiles: محبة للوسط الحمضي Some bacteria 2- Neutrophiles: محبة للوسط القاعدي most microbes 3- Alkalinophiles: محبة للوسط القاعدي
OXYGEN • Required for aerobic respiration and energy production • Organisms are classified according to their gaseous requirements: Obligate aerobes هوائية اجباري Facultative anaerobes لا هوائية اختياري 3. Obligate anaerobes لا هوائية اجباري
Salinity (salt concentration) تركيز الاملاح 1- Halophiles: Bacteria that specifically requires NaCl for growth 2- Moderates Halophiles: • Grow best at 3% NaCl solution • Many ocean dwelling bacteria Extreme Halophiles: • Grow well at NaCl concentrations of greater than 15% e.g salt lakes, pickle barrels