Bacterial Growth Curve PDF

‫منحني النمو البكتيري ‪Bacterial growth curve‬‬ ‫اذا لقح عدد قليل من الخاليا البكتيرية في بيئة جديدة‪ ،‬وكانت الظروف مالئمة للنمو‪ ،‬فان هناك‬ ‫تطورات عديدة تحدث للميكروب‪ ،‬هذه التغيرات تشمل عدد وحجم الخاليا ‪.‬فالخلية الواحدة من‬ ‫بكتريا ‪E.coli‬تنقسم كل ‪ 02‬دقيقة‪ ،‬وتستمر الخاليا في االنقسام ا...

‫منحني النمو البكتيري ‪Bacterial growth curve‬‬ ‫اذا لقح عدد قليل من الخاليا البكتيرية في بيئة جديدة‪ ،‬وكانت الظروف مالئمة للنمو‪ ،‬فان هناك‬ ‫تطورات عديدة تحدث للميكروب‪ ،‬هذه التغيرات تشمل عدد وحجم الخاليا ‪.‬فالخلية الواحدة من‬ ‫بكتريا ‪E.coli‬تنقسم كل ‪ 02‬دقيقة‪ ،‬وتستمر الخاليا في االنقسام المتكرر لفترة من الزمن ثم يقل‬ ‫المعدل نتيجة الستهالك مكونات البيئة واخراج نواتج االيض وتراكمها‪ ،‬وما يعقب ذلك من من‬ ‫ْ‬ ‫بطء معدل النمو ثم توقفة وموت العديد من الخاليا‪.‬واذا تتبعنا التغير في عدد الخاليا مع الزمن‬ ‫في المراحل المختلفة فأننا نحصل علي منحني يطلق علية منحني النمو ‪.growth curve‬‬ ‫اوال‪ :‬الطور الالجي ‪Lag phase‬‬ ‫عند نقل الخاليا الميكروبية لبيئة جديدة‪ ،‬فأنها التبدأ باالنقسام مباشرة‪ ،‬لكن تبقي متوقفة لفترة ثم‬ ‫تبدأ في االنقسام بمعدل بطيء يزداد تدريجيا ‪ ،‬وبذلك يمكن تمييز مرحلتين في هذا الطور‪:‬‬ ‫‪.1‬مرحلة ثبوت ‪ stationary phase‬وفيها تتوقف الخاليا عن االنقسام‪.‬‬ ‫‪.0‬مرحلة تذايد النمو ‪ the phase of increase growth‬وهي الفترة التي يبدأ فيها معدل‬ ‫النمو في التذايد ولكن ببطيء‪.‬‬ ‫في هذا الطور يبدا االنقسام متأخرا ويحدث ببطيء‪ ،‬اال ان عملية التخليق تظل مستمرة‪ ،‬فيزداد‬ ‫حجم الخلية الي ‪ 3-0‬اضعاف متوسط حجمها‪ ،‬كما يزداد معدل التنفس وااليض وتختفي حبيبات‬ ‫المواد المخزنة‪ ،‬فيظهر البروتوبالزم متجانسا‪.‬وتختلف مدة هذا الطور بتأثير عوامل مختلفة مثل‬ ‫كمية اللقاح وعمر الخاليا المنقولة ودرجة مالءمة الوسط الجديد للنمو ومدي مشابهته للوسط‬ ‫السابق‪.‬فكمية اللقاح الكبيرة تقصر من زمن هذا الطور‪ ،‬وكذلك الخاليا الحديثة والنشطة‬ ‫(المأخوذة من الطور اللوغاريتمي) بعكس الخاليا المسنة او المتجرثمة المأخوذة من االطوار‬ ‫التالية‪.‬‬ ‫ما أهمية طول وقصر الطور الالجي؟؟‬ ‫من الناحية التطبيقية اذا كان المطلوب انتاج مزارع ميكروبية او نشاط ميكروبي (في الصناعات‬ ‫الغذائية) يكون المستهدف قصر الطور الالجي‪ ،‬اما اذا كان نمو الميكروب غير مرغوب فية‬ ‫(أغذية محفوظة) تكون اطالة هذا الطور امرا اساسا‪.‬‬ ‫كيفية دفع الخاليا لالنقسام المتزامن؟؟‬  ‫تستخدم عدة طرق لدفع الخاليا لالنقسام معا منها‪:‬‬ ‫‪.1‬التغير المفاجيء في درجة الحرارة‪ :‬وذلك بنقل الخاليا المحفوظة علي درجة الصفر‬ ‫المئوي بسرعة الي حمام مائي علي درجة الحرارة المناسبة للميكروب فتنقسم الخاليا‬ ‫دفعة واحدة‪.‬‬ ‫‪.0‬فصل االحجام المختلفة عن بعضها‪ :‬حيث لوحظ ان الخاليا صغيرة الحجم تنقسم بسرعة‬ ‫اكبر من الخاليا الكبيرة في الحجم في نفس المزرعة‪.‬‬ ‫‪.3‬التخفيف المفاجيء‪ :‬بما ان التركيز العالي يثبط االنقسام‪ ،‬لذلك استخدم التخفيف المفاجيء‬ ‫لدفع الخاليا لالنقسام دفعة واحدة‪.‬‬ ‫ثانيا‪ :‬الطور اللوغاريتمي ‪Log (exponential) phase‬‬ ‫من خصائص النمو النمو اللوغاريتمي ان معدل الزيادة في عدد الخاليا يبدأ بطيئا ثم يذداد الي‬ ‫اسرع ما يكون بمتوالية هندسية بسبب توافر المواد الغذائية في البيئة وعدم تراكم المواد السامة‬ ‫وكذلك انخفاض عدد الخاليا‪ ،‬ويفضل هذا الطور في المصانع مثل مصانع الخميرة‬ ‫ثالثا‪ :‬طور الثبوت ‪Stationary phase‬‬ ‫في المزرعة البكتيرية الموجودة في نظام مغلق (دون اضافة او ازالة) فأن الطور اللوغاريتمي ال‬ ‫يستمر الي ما ال نهاية‪ ،‬حيث تبدا المكونات الغذائية االساسية في النفاذ‪ ،‬او تتراكم بعض نواتج‬ ‫االيض في البيئة للمستوي المثبط للنمو‪ ،‬فيتوقف النمو بالمعدل اللوغاريتمي‪.‬هنا تصل المزرعة‬ ‫الي طور الثبوت‪.‬‬ ‫في هذا الطور ال توجد زيادة او نقصان في عدد الخاليا‪.‬ومع ذلك ال يحدث نمو‪ ،‬فأن كثيرا من‬ ‫الخاليا قد يستمر في اداء وظائفة من انتاج طاقة وعمليات تخليقية‪.‬ان بعض نواتج االيض يطلق‬ ‫عليها نواتج االيض الثانوية ‪ Secondary metabolites‬تنتج بصفة اساسية في هذا الطور‪،‬‬ ‫خاصة عند االنتقال من من نهاية الطور اللوغاريتمي الي طور الثبوت‪.‬ومن امثلة هذه النواتج‬ ‫المضادات الحيوية وبعض االنزيمات‪ ،‬وقد يستمر النمو في بعض الميكروبات خالل طور‬ ‫الثبوت غير ان بعض الخاليا والبعض االخر يموت ويكون هناك توازنا بين عدد الخاليا التي‬ ‫تنمو وتلك التي تموت‪ ،‬بحيث ال يكون هناك نقص او زيادة في العدد (الخاليا الحية) ويطلق علي‬ ‫هذا النمو (النمو الخفي ‪ )Cryptic growth‬وفي حالة البكتريا المكونة للجراثيم الداخلية ‪ ،‬فأن‬ ‫الجراثيم تتكون بعد وصول المزرعة لطور الثبوت‪.‬‬  ‫رابعا‪ :‬طور الهبوط أو الممات ‪Death phase‬‬ ‫في هذا الطور يزداد معدل موت الخاليا تدريجيا ويصبح لوغاريتميا وتظهر اشكال غريبة وغير‬ ‫منتظمة وغير متجانسة في الحجم او الشكل ويزداد وضوح تحبب البروتوبالزم‪ ،‬واذا كانت‬ ‫مكونة للجراثيم الدلخلية‪ ،‬تتحرر الجراثيم الداخلية‪.‬ويالحظ هنا حدوث ظاهرة التحلل الذاتي ‪Self‬‬ ‫‪ autolysis‬حيث تتغذي الخاليا الخاليا المتبقية علي بقايا الخاليا المتحللة ونتواتجها‪.‬والجدير‬ ‫بالذكر ان االطوار السابقة الذكر لمنحني النمو تعتبر انعكاس لما يحدث في مجموعة من الخاليا‬ ‫وليس في خاليا فردية‪ ،‬فاالطوار االربعة المذكورة ال يمكن تطبيقها علي خاليا فردية لكن علي‬ ‫مجموعات ‪ Population‬من الخاليا‪.‬‬ ‫المزرعة المستمرة ‪Continuous culture‬‬ ‫ما سبق الكالم عنه كان منحصرا علي المزرعة المغلقة ‪ Closed or batch culture‬حيث‬ ‫ي حدث النمو في حجم ثابت من البيئة‪ ،‬حيث تتغير مكونات البيئة نتيجة للنمو حتي تصبح غير‬ ‫مناسبة للنمو‪.‬ففي المراحل المبكرة من النمو بالمعدل اللوغاريتمي قد تبقي الظروف ثابتة نسبيا‬ ‫لكنها بعد ذلك تتغير بشدة مع تزايد عدد الخاليا‪.‬المزرعة المستمرة هي عبارة عن نظام متدفق‬ ‫لحجم ثابت تضاف اليه البيئة باستمرار ويؤخذ منها باستمرار ايضا كما هو الحال لميكروبات‬ ‫القناة الهضمية لالنسان والحيوان فهي تنمو وتعيش في صورة مزرعة مستمرة طبيعية‪.‬يعتبر الـ‬ ‫‪ Chemostat‬اكثر االنواع المستخدمة في المزرعة المستمرة‪.‬فهي تسمح بالتحكم في كال من‬ ‫كثافة الخاليا ومعدل النمو في المزرعة‪.‬‬