نمو البكتيريا وتغذيتها
يصف نمو البكتيريا وتغذيتها كيف تحصل الكائنات الدقيقة على العناصر الغذائية والطاقة التي تحتاجها وكيف تزداد أعدادها بمرور الوقت، مما يوفر الأساس الكمي لزراعة الكائنات الدقيقة والتحكم فيها.
Definition
نمو البكتيريا وتغذيتها هو دراسة متطلبات الكائنات الدقيقة من المغذيات والطاقة والديناميكيات الكمية التي تزداد بها أعداد الكائنات الدقيقة، وتتراجع، وتستجيب لبيئتها الفيزيائية والكيميائية.
Scope
يغطي هذا الموضوع الفئات الغذائية المحددة بمصدر الكربون والطاقة؛ المغذيات الكبرى والصغرى وعوامل النمو المطلوبة؛ النقل عبر الغشاء؛ الانشطار الثنائي ورياضيات النمو الأسي؛ مراحل النمو في المزرعة الدفعية؛ الزراعة المستمرة في الكيموستات؛ وتأثير درجة الحرارة، ودرجة الحموضة، والأكسجين، وتوافر الماء على النمو. ويربط الفسيولوجيا بالزراعة المخبرية والتحكم البيئي.
Core questions
- كيف تحصل الكائنات الدقيقة على الكربون والطاقة والمغذيات الأساسية؟
- ما الذي يحدد معدل وحدود نمو الأعداد؟
- كيف تشكل العوامل البيئية مثل درجة الحرارة، ودرجة الحموضة، والأكسجين النمو؟
- كيف يمكن التحكم في معدل النمو تجريبيًا في الزراعة المستمرة؟
Key concepts
- الفئات الغذائية ومصادر الطاقة
- المغذيات الكبرى والصغرى وعوامل النمو
- الانشطار الثنائي وزمن الجيل
- مراحل منحنى النمو الدفعي
- الزراعة المستمرة والكيموستات
Key theories
- النمو الأسي ومنحنى النمو
- في المزرعة المغلقة، تنمو الأعداد بشكل أسي بينما تكون المغذيات وفيرة، ثم تدخل مراحل التباطؤ، والثبات، والموت مع تغير الظروف، مما يوفر وصفًا كميًا قابلاً للتكرار لنمو الميكروبات.
Mechanisms
تمتص الخلايا المغذيات عبر أنظمة النقل الغشائي وتستخدمها للحفاظ على الطاقة والتخليق الحيوي. عندما تكون المغذيات وفيرة، يستمر النمو عن طريق الانشطار الثنائي في زمن جيل مميز، مما يؤدي إلى زيادة أسية. عندما ينضب المغذي المحدد أو تتراكم الفضلات، يتباطأ النمو وتدخل الأعداد مرحلة الثبات؛ في الزراعة المستمرة، يؤدي توفير مغذٍ محدد بمعدل ثابت إلى إبقاء الأعداد في حالة مستقرة.
Clinical relevance
تستند المعرفة بمتطلبات النمو وحركياته إلى الأوساط الزرعية وظروف الحضانة المستخدمة لعزل وتحديد الميكروبات، وتصميم عمليات التخمير في الصناعة، واستراتيجيات الحد من نمو الميكروبات في حفظ الأغذية والصرف الصحي.
History
تقدمت الدراسة الكمية لنمو الميكروبات في القرن العشرين من خلال عمل باحثين مثل جاك مونو، الذي أضفت دراساته حول النمو على أوساط محددة والكيموستات طابعًا رسميًا على العلاقة بين تركيز المغذيات ومعدل النمو، بناءً على أساليب الزراعة النقية التي وضعها علماء الأحياء الدقيقة الأوائل.
Key figures
- Jacques Monod
- Sergei Winogradsky
Related topics
Seminal works
- madigan2018
- willey2020
Frequently asked questions
- ما هو زمن الجيل؟
- زمن الجيل، أو زمن التضاعف، هو الفترة الزمنية المطلوبة لتضاعف عدد الأعداد البكتيرية في ظل ظروف معينة. وهو يختلف اختلافًا كبيرًا بين الأنواع ومع العوامل البيئية مثل درجة الحرارة وتوافر المغذيات.