الثقافات النقية هي العقيدة الرئيسية لعلم الأحياء الدقيقة في القرن العشرين. لفهم جوهر هذا المفهوم ، يجدر بنا أن نتذكر أن البكتيريا صغيرة جدًا ويصعب تمييزها شكليًا. لكنهم يختلفون في العمليات الكيميائية الحيوية ، وهذه هي بالتحديد السمة الرئيسية لأنواعهم. لكن في البيئة الطبيعية ، لا نتعامل مع نوع واحد من البكتيريا ، ولكن مع منطقة حيوية كاملة - مجتمع يؤثر على بعضنا البعض ، ومن المستحيل تحديد دور كائن حي دقيق واحد. وهذا هو المكان الذي نحتاج فيه إلى ثقافة أو سلالة نقية من نوع معين.
صيادو الميكروبات وأجار أجار
تعود الفكرة الرائعة لعزل الثقافات النقية للميكروبات إلى عالم الأحياء الدقيقة الطبي هاينريش هيرمان روبرت كوخ (1843-1910). من اكتشف العامل المسبب لمرض الجمرة الخبيثة والكوليرا والسل ويعتبر بجدارة مؤسس علم الجراثيم وعلم الأوبئة.
هو الشخصاخترع طريقة الزراعة النقية ، عندما يتم تطبيق ثقافة ميكروبات مخففة على وسط غذائي يعتمد على عديد السكاريد أجار أجار وتنمو مستعمرة من الكائنات الحية المتطابقة تمامًا من خلية واحدة. إنه مرئي بوضوح للعين المجردة وهو خاص بكل نوع.
أعطى اختراعه قوة دفع لتطوير علم الأحياء الدقيقة وتصنيف الكائنات الحية الدقيقة. بعد كل شيء ، كان من الممكن زراعة أي ميكروب في شكله النقي وفحص مائة مليون خلية كخلية واحدة.
بدون التقليل من إنجازات كوخ
من الجدير بالذكر أن شركاء وطلاب كوخ ساهموا في هذا الاختراع. لذا ، فإن فكرة استخدام أجار أجار تنتمي إلى فاني أنجلينا هيس ، زوجة مساعد كوخ - دبليو هيس.
اقترح مساعد آخر لكوخ ، عالم البكتيريا جوليوس ريتشارد بيتري (1852-1921) ، زراعة مستعمرات من البكتيريا في أطباق زجاجية مسطحة. اليوم ، حتى أطفال المدارس يعرفون عن أطباق بتري.
عقيدة علم الأحياء الدقيقة
الثقافة النقية (الزقارية) - مجموعة (مجموعة أو سلالة) من الكائنات الحية الدقيقة التي لها خصائص مورفولوجية وكيميائية حيوية متطابقة وتنحدر من خلية واحدة.
انعزال الثقافة النقية يتضمن تنفيذ ثلاث مراحل:
- الحصول على ثقافة الكائنات الحية الدقيقة و تكديسها.
- انعزال الثقافة النقية
- تحديد والتحقق من نقاء الثقافة
طرق عزل الثقافة النقية
في علم الأحياء الدقيقة ، يتم استخدام الطرق التالية للحصول على الثقافة الممحوضةالكائنات الحية:
- الطرق الميكانيكية (التلقيح على أطباق بتري بملعقة أو حلقة ، التلقيح بتخفيف أجار - ينتشر اللوح ، طريقة الفصل على أساس حركية الكائنات الحية الدقيقة).
- بيولوجي - طريقة يتم فيها إصابة حيوانات المختبر المعرضة لمسببات الأمراض. هذه هي الطريقة التي يتم بها عزل الثقافات النقية للبكتيريا من جسم الفئران (على سبيل المثال ، المكورات الرئوية وعصيات التولاريميا).
- طرق تعتمد على المقاومة الانتقائية للكائنات الحية الدقيقة لعوامل معينة. عند التسخين ، على سبيل المثال ، تموت جميع البكتيريا المكونة للجراثيم ، بينما تبقى البكتيريا غير المكونة للجراثيم في مزرعة نقية. عند تعرضها للأحماض ، تموت البكتيريا الحساسة لها ، بينما تعيش البكتيريا المقاومة للأحماض (على سبيل المثال ، عصيات السل). تأثير المضادات الحيوية يترك على الوسط مزرعة نقية من الكائنات الحية الدقيقة التي لا حساسة لها. خلق بيئة خالية من الأكسجين سيفصل الأكياس الهوائية عن اللاهوائية.
ما هو ل
الثقافات النقية تنطبق:
- في التصنيف العلمي عند تصنيف الكائنات الدقيقة (تحديد مكان النشوء والتطور في النظام).
- في دراسة الوراثة وتنوع الكائنات الحية
- في تشخيص الأمراض المعدية واكتشاف مسببات الأمراض.
- عند عزل ثقافة بكتيريا نقية تؤدي إلى تلف الطعام
- في إنتاج الفيتامينات والإنزيمات والمضادات الحيوية والأمصال واللقاحات.
- في صناعة المواد الغذائية (إنتاج الخبز ، النبيذ ،كفاس والبيرة (بكتيريا الخليك والخميرة الفطرية أحادية الخلية) ومنتجات حمض اللاكتيك (العصيات اللبنية وبكتيريا حمض اللاكتيك)).
- في التكنولوجيا الحيوية و في دراسة الفيروسات
في الطبيعة ، كل شيء مختلف تمامًا
في التسعينيات من القرن الماضي ، تغير كل شيء فجأة فيما يتعلق بالثقافات النقية. اتضح أنه عندما يتم دمج الكائنات الحية الدقيقة من سلالتين نقيتين في أنبوب اختبار واحد ، فإنها تتصرف بشكل مختلف تمامًا عما تفعله بمفردها. تؤثر العمليات الكيميائية الحيوية لنشاطها الحيوي (قمع أو تحفز) بعضها البعض. هذا هو بالضبط ما يحدث في المناطق الأحيائية الطبيعية.
الاستنتاج بسيط: خصائص الثقافة النقية في المختبر لا يمكن استقراءها في المناطق الأحيائية الطبيعية.
الثورة الجينية
ضربة أخرى تم التعامل معها من خلال التحديد الجيني للكائنات الحية الدقيقة. في البداية ، من أجل التحليل الجيني للكائنات الحية الدقيقة ، اختار علماء الوراثة الجزيئية منطقة من الحمض النووي الريبوزي المشتركة لجميع البكتيريا. وفقًا للاختلافات في تسلسل النوكليوتيدات في هذا الحمض النووي ، تم توزيع جميع البكتيريا على أساس علاقة النشوء والتطور.
هذا عندما اتضح أن السلالات المستنبتة وتلك البكتيريا التي درسناها تشكل حوالي 5٪ من جميع البكتيريا التي تعيش على كوكبنا. وعلى عكس السلالات الثقافية ، لا نعرف شيئًا عن خصائصها وكيمياءها الحيوية.
بعد العثور على التسلسل المقابل في جينوم سلالة طبيعية ، يمكننا فقط وضعه على شجرة النشوء والتطور وافترض أنه في الطبيعة له نفس خصائص أقرب سلالة ذات صلة من خط نقي.
وماذا بعد؟
تسلسل الجينوم البكتيري من خلية واحدة لا يزال في المستقبل. اليوم ، بينما هو مكلف وصعب للغاية. وهكذا تظل الخطوط النقية "الاحتياطي الذهبي" لعلم الأحياء الدقيقة.
رغم استمرار الصعوبات. على سبيل المثال ، تمت دراسة بكتيريا "المدخنين السود" الموجودة في قاع المحيط مؤخرًا. تم وصف الكائن الدقيق وتسلسل الجينوم الخاص به دون عزل ثقافة نقية.
يوجد وضع مماثل مع البكتيريا التي تعيش في أعماق مناجم الذهب. اتضح أن هذا هو خط نقي من الكائنات الحية الدقيقة - أحفاد بكتيريا واحدة.
ومع ذلك ، فإن هذه الكائنات لا تنمو على وسائط المغذيات ، وحتى الآن لم ينجح أحد في تنمية مستعمرة من سلالة نقية.
أخبار التكنولوجيا الحيوية
تواجه البشرية العديد من الأسئلة في تطوير هذا الفرع من المعرفة التطبيقية. وليس بيولوجيًا فحسب ، بل أخلاقيًا أيضًا. إلى أي مدى يمكن للإنسان أن يغير العالم من حوله ولا يضره؟ السؤال يبقى مفتوحا
ولكن اليوم يتم إدخال التكنولوجيا الحيوية في حياتنا. لذلك ، فقد تم بالفعل تربية سلالات من البكتيريا القادرة على التغذي على البلاستيك وتحللها. طالما أنهم يفعلون ذلك ببطء. لكن العلماء يعملون على جينومهم. لا أحد مندهش من أن كل الأنسولين البشري "مصنوع" من بكتيريا الإشريكية القولونية المعدلة وراثيًا.
تخليق حيوي اصطناعيتزودنا بالفعل اليوم بالغاز الحيوي والوقود الحيوي في شكل كربوهيدرات عالية الجزيئية من أصل طبيعي (نفايات البكتيريا ، الفطريات الأولية التي تعالج الكتلة الحيوية لنفاياتنا إلى وقود وطاقة ومواد كيميائية).
تعد الأراضي الصالحة للزراعة والمياه العذبة اليوم أهم مكون من الموارد الطبيعية المحدودة. تقدم التقنيات الحيوية الجديدة (المعالجة الحيوية) إمكانية استخدام الكائنات الحية الدقيقة لاستعادة إمكاناتها وإزالة الملوثات.
وهذا كل شيء - المستقبل هنا بالفعل
