نظرية الاحتمالية: البكتيريا البرازية للرضع باعتبارها بروبيوتيك جديد. نظرية باستير الميكروبية في علم الأحياء

البكتيريا هي أقدم مجموعة من الكائنات الحية الموجودة حاليًا على الأرض. ربما ظهرت البكتيريا الأولى منذ أكثر من 3.5 مليار سنة، وكانت لما يقرب من مليار سنة هي الكائنات الحية الوحيدة على كوكبنا. وبما أن هؤلاء كانوا أول ممثلي الطبيعة الحية، كان لجسمهم هيكل بدائي.

وبمرور الوقت، أصبحت بنيتها أكثر تعقيدًا، ولكن حتى يومنا هذا تعتبر البكتيريا أكثر الكائنات وحيدة الخلية بدائية. ومن المثير للاهتمام أن بعض البكتيريا لا تزال تحتفظ بالسمات البدائية لأسلافها القدماء. ويلاحظ هذا في البكتيريا التي تعيش في الينابيع الكبريتية الساخنة والطين الناقص الأكسجين في قاع الخزانات.

معظم البكتيريا عديمة اللون. عدد قليل فقط من اللون الأرجواني أو الأخضر. لكن مستعمرات العديد من البكتيريا لها لون مشرق، ناجم عن إطلاق مادة ملونة في البيئة أو تصبغ الخلايا.

كان مكتشف عالم البكتيريا أنتوني ليفينهوك، عالم الطبيعة الهولندي في القرن السابع عشر، الذي ابتكر لأول مرة مجهرًا مكبرًا مثاليًا يكبر الأشياء بمقدار 160-270 مرة.

تصنف البكتيريا على أنها بدائيات النوى وتصنف في مملكة منفصلة - البكتيريا.

شكل الجسم

البكتيريا كائنات حية عديدة ومتنوعة. أنها تختلف في الشكل.

اسم البكتيريا	شكل البكتيريا	صورة البكتيريا
كوتشي		على شكل كرة
عصية		على شكل قضيب
الضمة		مقوسة الشكل
سبيريللوم		حلزوني
العقديات		سلسلة من المكورات
المكورات العنقودية		مجموعات من المكورات
المكورات الثنائية		اثنان من البكتيريا المستديرة محاطة بكبسولة مخاطية واحدة

طرق النقل

بين البكتيريا هناك أشكال متحركة وغير متحركة. تتحرك الحركة بسبب تقلصات تشبه الموجة أو بمساعدة الأسواط (خيوط حلزونية ملتوية)، والتي تتكون من بروتين خاص يسمى فلاجيلين. قد يكون هناك واحد أو أكثر من السوط. في بعض البكتيريا، توجد في أحد طرفي الخلية، وفي حالات أخرى - عند طرفين أو على السطح بأكمله.

لكن الحركة متأصلة أيضًا في العديد من البكتيريا الأخرى التي تفتقر إلى الأسواط. وهكذا فإن البكتيريا المغطاة من الخارج بالمخاط تكون قادرة على الحركة الانزلاقية.

تحتوي بعض البكتيريا المائية والتربة التي تفتقر إلى السوط على فجوات غازية في السيتوبلازم. قد يكون هناك 40-60 فجوات في الخلية. كل واحد منهم مملوء بالغاز (من المفترض النيتروجين). ومن خلال تنظيم كمية الغاز في الفجوات، يمكن للبكتيريا المائية أن تغوص في عمود الماء أو ترتفع إلى سطحه، ويمكن لبكتيريا التربة أن تتحرك في الشعيرات الدموية في التربة.

الموئل

نظرًا لبساطة تنظيمها وبساطتها، فإن البكتيريا منتشرة على نطاق واسع في الطبيعة. توجد البكتيريا في كل مكان: في قطرة من أنقى مياه الينابيع، وفي حبيبات التربة، وفي الهواء، وعلى الصخور، وفي الثلج القطبي، ورمال الصحراء، وفي قاع المحيط، وفي النفط المستخرج من أعماق كبيرة، وحتى في مياه الينابيع الساخنة بدرجة حرارة حوالي 80 درجة مئوية. تعيش على النباتات والفواكه والحيوانات المختلفة وفي البشر في الأمعاء وتجويف الفم والأطراف وعلى سطح الجسم.

البكتيريا هي أصغر الكائنات الحية وأكثرها عددًا. نظرًا لصغر حجمها، فإنها تخترق بسهولة أي شقوق أو شقوق أو مسام. هاردي للغاية ويتكيف مع الظروف المعيشية المختلفة. إنها تتحمل الجفاف والبرد الشديد والتسخين حتى 90 درجة مئوية دون أن تفقد صلاحيتها.

لا يوجد عمليا أي مكان على وجه الأرض لا توجد فيه البكتيريا، ولكن بكميات متفاوتة. الظروف المعيشية للبكتيريا متنوعة. يحتاج بعضهم إلى الأكسجين الجوي، والبعض الآخر لا يحتاج إليه ويستطيعون العيش في بيئة خالية من الأكسجين.

في الهواء: ترتفع البكتيريا إلى الغلاف الجوي العلوي لمسافة تصل إلى 30 كيلومتراً. و اكثر.

يوجد الكثير منهم بشكل خاص في التربة. 1 غرام من التربة يمكن أن يحتوي على مئات الملايين من البكتيريا.

في الماء: في طبقات الماء السطحية في الخزانات المفتوحة. تعمل البكتيريا المائية المفيدة على تمعدن المخلفات العضوية.

في الكائنات الحية: تدخل البكتيريا المسببة للأمراض إلى الجسم من البيئة الخارجية، ولكن فقط في ظل ظروف مواتية تسبب الأمراض. يعيش التكافلي في الأعضاء الهضمية، ويساعد على هضم الطعام وامتصاصه، وتصنيع الفيتامينات.

الهيكل الخارجي

الخلية البكتيرية مغطاة بقشرة كثيفة خاصة - جدار الخلية الذي يؤدي وظائف الحماية والدعم، ويعطي البكتيريا شكلًا مميزًا دائمًا. يشبه جدار خلية البكتيريا جدار الخلية النباتية. إنه منفذ: من خلاله تمر العناصر الغذائية بحرية إلى الخلية، وتخرج المنتجات الأيضية إلى البيئة. في كثير من الأحيان، تنتج البكتيريا طبقة واقية إضافية من المخاط أعلى جدار الخلية - كبسولة. يمكن أن يكون سمك الكبسولة أكبر بعدة مرات من قطر الخلية نفسها، ولكنه قد يكون أيضًا صغيرًا جدًا. الكبسولة ليست جزءا أساسيا من الخلية، بل تتشكل تبعا للظروف التي تجد البكتيريا نفسها فيها. يحمي البكتيريا من الجفاف.

يوجد على سطح بعض البكتيريا أسواط طويلة (واحد أو اثنان أو أكثر) أو زغابات رفيعة قصيرة. يمكن أن يكون طول السوط أكبر بعدة مرات من حجم جسم البكتيريا. تتحرك البكتيريا بمساعدة السوط والزغابات.

الهيكل الداخلي

يوجد داخل الخلية البكتيرية سيتوبلازم كثيف غير متحرك. إنه ذو هيكل متعدد الطبقات، ولا توجد فجوات، وبالتالي توجد البروتينات المختلفة (الإنزيمات) والمواد المغذية الاحتياطية في مادة السيتوبلازم نفسه. لا تحتوي الخلايا البكتيرية على نواة. تتركز المادة التي تحمل معلومات وراثية في الجزء المركزي من خليتها. البكتيريا - الحمض النووي - الحمض النووي. لكن هذه المادة لا تتشكل في نواة.

التنظيم الداخلي للخلية البكتيرية معقد وله خصائصه الخاصة. يتم فصل السيتوبلازم عن جدار الخلية بواسطة الغشاء السيتوبلازمي. يوجد في السيتوبلازم مادة رئيسية أو مصفوفة وريبوسومات وعدد صغير من الهياكل الغشائية التي تؤدي مجموعة متنوعة من الوظائف (نظائرها من الميتوكوندريا والشبكة الإندوبلازمية وجهاز جولجي). غالبًا ما يحتوي سيتوبلازم الخلايا البكتيرية على حبيبات مختلفة الأشكال والأحجام. وقد تتكون الحبيبات من مركبات تعمل كمصدر للطاقة والكربون. توجد أيضًا قطرات من الدهون في الخلية البكتيرية.

في الجزء المركزي من الخلية، يتم توطين المادة النووية - الحمض النووي، الذي لا يتم تحديده من السيتوبلازم بواسطة غشاء. هذا نظير للنواة - نووي. لا يحتوي النواة على غشاء أو نواة أو مجموعة من الكروموسومات.

طرق الأكل

للبكتيريا طرق تغذية مختلفة. من بينها هناك ذاتية التغذية وغيرية التغذية. الكائنات ذاتية التغذية هي كائنات قادرة على إنتاج مواد عضوية بشكل مستقل لتغذيتها.

تحتاج النباتات إلى النيتروجين، لكنها لا تستطيع امتصاص النيتروجين من الهواء بنفسها. تقوم بعض البكتيريا بدمج جزيئات النيتروجين الموجودة في الهواء مع جزيئات أخرى، مما ينتج عنه مواد متاحة للنباتات.

تستقر هذه البكتيريا في خلايا الجذور الشابة، مما يؤدي إلى تكوين سماكات على الجذور تسمى العقيدات. تتشكل هذه العقيدات على جذور نباتات الفصيلة البقولية وبعض النباتات الأخرى.

توفر الجذور الكربوهيدرات للبكتيريا، وتوفر البكتيريا الموجودة في الجذور مواد تحتوي على النيتروجين والتي يمكن أن يمتصها النبات. إن تعايشهم مفيد للطرفين.

تفرز جذور النباتات الكثير من المواد العضوية (السكريات والأحماض الأمينية وغيرها) التي تتغذى عليها البكتيريا. ولذلك فإن العديد من البكتيريا تستقر بشكل خاص في طبقة التربة المحيطة بالجذور. تقوم هذه البكتيريا بتحويل بقايا النباتات الميتة إلى مواد متاحة للنبات. تسمى هذه الطبقة من التربة بالريزوسفير.

هناك عدة فرضيات حول تغلغل البكتيريا العقيدية في أنسجة الجذر:

من خلال تلف أنسجة البشرة والقشرة.
من خلال الشعيرات الجذرية.
فقط من خلال غشاء الخلية الشابة.
بفضل البكتيريا المرافقة التي تنتج الإنزيمات المحللة للبكتين؛
بسبب تحفيز تخليق حمض الإندول أسيتيك ب من التربتوفان، الموجود دائمًا في إفرازات جذور النبات.

تتكون عملية إدخال البكتيريا العقيدية إلى أنسجة الجذر من مرحلتين:

عدوى شعر الجذر.
عملية تشكيل العقيدات.

في معظم الحالات، تتكاثر الخلية الغازية بشكل نشط، وتشكل ما يسمى بخيوط العدوى، وعلى شكل مثل هذه الخيوط، تنتقل إلى الأنسجة النباتية. تستمر البكتيريا العقيدية الخارجة من خيط العدوى في التكاثر في الأنسجة المضيفة.

تبدأ الخلايا النباتية المليئة بخلايا البكتيريا العقيدية التي تتكاثر بسرعة في الانقسام بسرعة. يتم ربط العقيدات الصغيرة بجذر نبات البقوليات بفضل الحزم الليفية الوعائية. خلال فترة العمل، عادة ما تكون العقيدات كثيفة. بحلول الوقت الذي يحدث فيه النشاط الأمثل، تكتسب العقيدات اللون الوردي (بفضل صبغة الليموجلوبين). فقط تلك البكتيريا التي تحتوي على الليغيموجلوبين هي القادرة على تثبيت النيتروجين.

تنتج البكتيريا العقيدية عشرات ومئات الكيلوجرامات من الأسمدة النيتروجينية لكل هكتار من التربة.

الاسْتِقْلاب

تختلف البكتيريا عن بعضها البعض في عملية التمثيل الغذائي. في بعض الأحيان يحدث بمشاركة الأكسجين، في حالات أخرى - بدونه.

تتغذى معظم البكتيريا على المواد العضوية الجاهزة. عدد قليل منها فقط (الأزرق والأخضر، أو البكتيريا الزرقاء) قادر على إنتاج مواد عضوية من مواد غير عضوية. لقد لعبوا دورًا مهمًا في تراكم الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض.

تمتص البكتيريا المواد من الخارج، وتمزق جزيئاتها إلى قطع، وتجميع قشرتها من هذه الأجزاء وتجديد محتوياتها (هكذا تنمو)، وتتخلص من الجزيئات غير الضرورية. تسمح قشرة وغشاء البكتيريا بامتصاص المواد الضرورية فقط.

إذا كان غلاف البكتيريا وغشاءها غير منفذين تمامًا، فلن تدخل أي مواد إلى الخلية. ولو كانت نفاذية لجميع المواد، لاختلطت محتويات الخلية مع الوسط، وهو المحلول الذي تعيش فيه البكتيريا. للبقاء على قيد الحياة، تحتاج البكتيريا إلى غلاف يسمح بمرور المواد الضرورية، ولكن ليس المواد غير الضرورية.

تمتص البكتيريا العناصر الغذائية الموجودة بالقرب منها. ماذا حدث بعد ذلك؟ إذا كان بإمكانه التحرك بشكل مستقل (عن طريق تحريك السوط أو دفع المخاط للخلف)، فإنه يتحرك حتى يجد المواد اللازمة.

إذا لم يتمكن من التحرك، فإنه ينتظر حتى يؤدي الانتشار (قدرة جزيئات مادة واحدة على اختراق غابة جزيئات مادة أخرى) إلى جلب الجزيئات اللازمة إليها.

تقوم البكتيريا، مع مجموعات أخرى من الكائنات الحية الدقيقة، بعمل كيميائي هائل. ومن خلال تحويل المركبات المختلفة، يحصلون على الطاقة والمواد المغذية اللازمة لحياتهم. تتنوع العمليات الأيضية وطرق الحصول على الطاقة والحاجة إلى مواد لبناء مواد أجسامها في البكتيريا.

وتلبي أنواع أخرى من البكتيريا جميع احتياجاتها من الكربون اللازم لتركيب المواد العضوية في الجسم على حساب المركبات غير العضوية. يطلق عليهم ذاتية التغذية. البكتيريا ذاتية التغذية قادرة على تصنيع المواد العضوية من المواد غير العضوية. من بين هؤلاء:

التركيب الكيميائي

يعد استخدام الطاقة الإشعاعية هو الطريقة الأكثر أهمية، ولكنها ليست الطريقة الوحيدة لتكوين مادة عضوية من ثاني أكسيد الكربون والماء. من المعروف أن البكتيريا لا تستخدم ضوء الشمس كمصدر للطاقة لمثل هذا التوليف، بل تستخدم طاقة الروابط الكيميائية التي تحدث في خلايا الكائنات الحية أثناء أكسدة بعض المركبات غير العضوية - كبريتيد الهيدروجين والكبريت والأمونيا والهيدروجين وحمض النيتريك ومركبات الحديدوز. الحديد والمنغنيز. يستخدمون المادة العضوية المتكونة باستخدام هذه الطاقة الكيميائية لبناء خلايا أجسامهم. ولذلك، تسمى هذه العملية التخليق الكيميائي.

أهم مجموعة من الكائنات الحية الدقيقة المصنعة كيميائيًا هي البكتيريا الآزوتية. تعيش هذه البكتيريا في التربة وتقوم بأكسدة الأمونيا المتكونة أثناء تحلل البقايا العضوية إلى حمض النيتريك. ويتفاعل الأخير مع المركبات المعدنية الموجودة في التربة ويتحول إلى أملاح حمض النيتريك. تتم هذه العملية على مرحلتين.

تقوم بكتيريا الحديد بتحويل الحديدوز إلى حديد أكسيد. يستقر هيدروكسيد الحديد الناتج ويشكل ما يسمى بخام الحديد المستنقعي.

توجد بعض الكائنات الحية الدقيقة نتيجة لأكسدة الهيدروجين الجزيئي، مما يوفر طريقة تغذية ذاتية التغذية.

السمة المميزة لبكتيريا الهيدروجين هي القدرة على التحول إلى نمط حياة غيري التغذية عند تزويدها بالمركبات العضوية وغياب الهيدروجين.

وبالتالي، فإن الكائنات ذاتية التغذية الكيميائية هي كائنات ذاتية التغذية نموذجية، لأنها تقوم بشكل مستقل بتوليف المركبات العضوية الضرورية من مواد غير عضوية، ولا تأخذها جاهزة من كائنات حية أخرى، مثل الكائنات غيرية التغذية. تختلف البكتيريا ذاتية التغذية الكيميائية عن النباتات الضوئية في استقلالها الكامل عن الضوء كمصدر للطاقة.

التمثيل الضوئي البكتيري

بعض بكتيريا الكبريت المحتوية على الصباغ (الأرجواني والأخضر)، والتي تحتوي على أصباغ محددة - بكتيريا الكلوروفيل، قادرة على امتصاص الطاقة الشمسية، والتي يتم من خلالها تكسير كبريتيد الهيدروجين في أجسامها وإطلاق ذرات الهيدروجين لاستعادة المركبات المقابلة. تشترك هذه العملية كثيرًا مع عملية التمثيل الضوئي وتختلف فقط في أن المتبرع بالهيدروجين في البكتيريا الأرجوانية والخضراء هو كبريتيد الهيدروجين (أحيانًا الأحماض الكربوكسيلية)، وفي النباتات الخضراء يكون الماء. وفي كلاهما يتم فصل ونقل الهيدروجين بسبب طاقة الأشعة الشمسية الممتصة.

تسمى عملية التمثيل الضوئي البكتيري، التي تحدث دون إطلاق الأكسجين، بالاختزال الضوئي. يرتبط الاختزال الضوئي لثاني أكسيد الكربون بنقل الهيدروجين ليس من الماء، بل من كبريتيد الهيدروجين:

6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2О

إن الأهمية البيولوجية للتخليق الكيميائي والتمثيل الضوئي البكتيري على نطاق الكوكب صغيرة نسبيًا. تلعب البكتيريا المصنعة كيميائيًا فقط دورًا مهمًا في عملية تدوير الكبريت في الطبيعة. تمتصه النباتات الخضراء على شكل أملاح حمض الكبريتيك، ويتم اختزال الكبريت ويصبح جزءًا من جزيئات البروتين. علاوة على ذلك، عندما يتم تدمير بقايا النباتات والحيوانات الميتة بواسطة البكتيريا المتعفنة، يتم إطلاق الكبريت على شكل كبريتيد الهيدروجين، والذي يتأكسد بواسطة بكتيريا الكبريت لتحرير الكبريت (أو حمض الكبريتيك)، مما يشكل كبريتيت في التربة يمكن للنباتات الوصول إليها. تعتبر البكتيريا الكيميائية والضوئية ضرورية في دورة النيتروجين والكبريت.

التجرثم

تتشكل الجراثيم داخل الخلية البكتيرية. أثناء عملية التبويض، تخضع الخلية البكتيرية لعدد من العمليات البيوكيميائية. تتناقص كمية الماء الحر فيه ويقل النشاط الأنزيمي. وهذا يضمن مقاومة الجراثيم للظروف البيئية غير المواتية (ارتفاع درجة الحرارة، تركيز الأملاح العالي، التجفيف، وما إلى ذلك). يعتبر التبويض من سمات مجموعة صغيرة فقط من البكتيريا.

تعتبر الجراثيم مرحلة اختيارية في دورة حياة البكتيريا. يبدأ التبويض فقط بنقص العناصر الغذائية أو تراكم المنتجات الأيضية. يمكن للبكتيريا التي تكون على شكل جراثيم أن تظل في حالة سبات لفترة طويلة. يمكن للجراثيم البكتيرية أن تتحمل الغليان لفترة طويلة والتجميد لفترة طويلة جدًا. عندما تتوفر الظروف المواتية، تنبت الجراثيم وتصبح قابلة للحياة. تعتبر الجراثيم البكتيرية وسيلة تكيف للبقاء على قيد الحياة في ظروف غير مواتية.

التكاثر

تتكاثر البكتيريا عن طريق تقسيم خلية واحدة إلى خليتين. وبعد أن وصلت إلى حجم معين، تنقسم البكتيريا إلى نوعين من البكتيريا المتطابقة. ثم يبدأ كل منهم بالتغذية والنمو والانقسام وما إلى ذلك.

بعد استطالة الخلية، يتشكل حاجز عرضي تدريجيًا، ثم تنفصل الخلايا الوليدة؛ في العديد من البكتيريا، في ظل ظروف معينة، بعد الانقسام، تظل الخلايا متصلة في مجموعات مميزة. في هذه الحالة، اعتمادا على اتجاه مستوى التقسيم وعدد الأقسام، تنشأ أشكال مختلفة. يحدث التكاثر بالبراعم كاستثناء في البكتيريا.

في ظل ظروف مواتية، يحدث انقسام الخلايا في العديد من البكتيريا كل 20-30 دقيقة. مع هذا التكاثر السريع، فإن نسل بكتيريا واحدة في 5 أيام قادر على تكوين كتلة يمكن أن تملأ جميع البحار والمحيطات. تظهر عملية حسابية بسيطة أنه يمكن تكوين 72 جيلًا (720.000.000.000.000.000.000 خلية) يوميًا. إذا تم تحويله إلى وزن - 4720 طنًا. ومع ذلك، فإن هذا لا يحدث في الطبيعة، لأن معظم البكتيريا تموت بسرعة تحت تأثير أشعة الشمس، والتجفيف، ونقص الغذاء، والتدفئة إلى 65-100 درجة مئوية، نتيجة للصراع بين الأنواع، وما إلى ذلك.

بعد أن تمتص البكتيريا (1) كمية كافية من الطعام، يزداد حجمها (2) وتبدأ في الاستعداد للتكاثر (انقسام الخلايا). يتضاعف الحمض النووي (في البكتيريا، جزيء الحمض النووي مغلق في حلقة) (تنتج البكتيريا نسخة من هذا الجزيء). تجد جزيئتا الحمض النووي (3،4) نفسيهما ملتصقتين بجدار البكتيريا، ومع استطالة البكتيريا، تتباعدان (5،6). في البداية ينقسم النوكليوتيدات ثم السيتوبلازم.

وبعد تباعد جزيئين من الحمض النووي، يظهر انقباض على البكتيريا، مما يؤدي إلى انقسام جسم البكتيريا تدريجيا إلى قسمين، يحتوي كل منهما على جزيء الحمض النووي (7).

ويحدث (في Bacillus subtilis) أن تلتصق بكتريا معًا ويتكون جسر بينهما (1،2).

ينقل العبور الحمض النووي من بكتيريا إلى أخرى (3). مرة واحدة في بكتيريا واحدة، تتشابك جزيئات الحمض النووي، وتلتصق ببعضها البعض في بعض الأماكن (4)، ثم تتبادل المقاطع (5).

دور البكتيريا في الطبيعة

دوامة

تعتبر البكتيريا الحلقة الأهم في الدورة العامة للمواد في الطبيعة. تنتج النباتات مواد عضوية معقدة من ثاني أكسيد الكربون والماء والأملاح المعدنية الموجودة في التربة. وتعود هذه المواد إلى التربة مع الفطريات الميتة والنباتات وجثث الحيوانات. تقوم البكتيريا بتفكيك المواد المعقدة إلى مواد بسيطة، والتي تستخدمها النباتات بعد ذلك.

تقوم البكتيريا بتدمير المواد العضوية المعقدة من النباتات الميتة وجثث الحيوانات، وإفرازات الكائنات الحية والنفايات المختلفة. تتغذى البكتيريا المتحللة على هذه المواد العضوية وتحولها إلى دبال. هذه هي نوع من النظاميات لكوكبنا. وهكذا، تشارك البكتيريا بنشاط في دورة المواد في الطبيعة.

تكوين التربة

نظرًا لأن البكتيريا منتشرة في كل مكان تقريبًا وتوجد بأعداد كبيرة، فإنها تحدد إلى حد كبير العمليات المختلفة التي تحدث في الطبيعة. في الخريف، تتساقط أوراق الأشجار والشجيرات، وتموت براعم الأعشاب الموجودة فوق الأرض، وتتساقط الأغصان القديمة، ومن وقت لآخر تتساقط جذوع الأشجار القديمة. كل هذا يتحول تدريجيا إلى الدبال. في 1سم3 تحتوي الطبقة السطحية من تربة الغابات على مئات الملايين من بكتيريا التربة الراميّة من عدة أنواع. تقوم هذه البكتيريا بتحويل الدبال إلى معادن مختلفة يمكن امتصاصها من التربة بواسطة جذور النباتات.

بعض بكتيريا التربة قادرة على امتصاص النيتروجين من الهواء، واستخدامه في العمليات الحيوية. تعيش هذه البكتيريا المثبتة للنيتروجين بشكل مستقل أو تستقر في جذور النباتات البقولية. بعد أن اخترقت هذه البكتيريا جذور البقوليات، فإنها تسبب نمو خلايا الجذر وتكوين العقيدات عليها.

تنتج هذه البكتيريا مركبات النيتروجين التي تستخدمها النباتات. تحصل البكتيريا على الكربوهيدرات والأملاح المعدنية من النباتات. وبالتالي فإن هناك علاقة وثيقة بين النبات البقولي والبكتيريا العقدية، مما يعود بالنفع على أحدهما وعلى الكائن الآخر. هذه الظاهرة تسمى التكافل.

بفضل التعايش مع البكتيريا العقيدية، تعمل النباتات البقولية على إثراء التربة بالنيتروجين، مما يساعد على زيادة المحصول.

التوزيع في الطبيعة

الكائنات الحية الدقيقة موجودة في كل مكان. الاستثناءات الوحيدة هي فوهات البراكين النشطة والمناطق الصغيرة في بؤر القنابل الذرية المنفجرة. لا درجات الحرارة المنخفضة في القارة القطبية الجنوبية، ولا تيارات غليان السخانات، ولا المحاليل الملحية المشبعة في برك الملح، ولا التشميس القوي لقمم الجبال، ولا التشعيع القاسي للمفاعلات النووية، تتداخل مع وجود وتطور البكتيريا. تتفاعل جميع الكائنات الحية باستمرار مع الكائنات الحية الدقيقة، وغالبًا ما لا تكون مستودعاتها فحسب، بل أيضًا موزعيها. الكائنات الحية الدقيقة هي سكان كوكبنا الأصليين، وتستكشف بنشاط الركائز الطبيعية الأكثر روعة.

البكتيريا في التربة

عدد البكتيريا الموجودة في التربة كبير للغاية - مئات الملايين والمليارات من الأفراد لكل جرام. يوجد عدد منهم في التربة أكثر بكثير من الماء والهواء. يتغير العدد الإجمالي للبكتيريا في التربة. ويعتمد عدد البكتيريا على نوع التربة وحالتها وعمق طبقاتها.

على سطح جزيئات التربة، توجد الكائنات الحية الدقيقة في مستعمرات صغيرة صغيرة (20-100 خلية لكل منها). غالبًا ما تتطور في سماكة جلطات المواد العضوية، على جذور النباتات الحية والمحتضرة، في الشعيرات الدموية الدقيقة والكتل الداخلية.

النباتات الدقيقة في التربة متنوعة للغاية. توجد هنا مجموعات فسيولوجية مختلفة من البكتيريا: بكتيريا التعفن، والبكتيريا الآزوتية، والبكتيريا المثبتة للنيتروجين، وبكتيريا الكبريت، وما إلى ذلك. ومن بينها الكائنات الهوائية واللاهوائية، والأشكال البوغية وغير البوغية. الميكروفلورا هي أحد العوامل في تكوين التربة.

منطقة تطور الكائنات الحية الدقيقة في التربة هي المنطقة المجاورة لجذور النباتات الحية. يطلق عليه اسم منطقة الجذور، ويطلق على مجمل الكائنات الحية الدقيقة الموجودة فيه اسم النباتات الدقيقة في منطقة الجذور.

البكتيريا في الخزانات

الماء بيئة طبيعية تتطور فيها الكائنات الحية الدقيقة بأعداد كبيرة. الجزء الأكبر منهم يدخل الماء من التربة. عامل يحدد عدد البكتيريا في الماء ووجود العناصر الغذائية فيه. وأنظف المياه تأتي من الآبار والينابيع الارتوازية. الخزانات والأنهار المفتوحة غنية جدًا بالبكتيريا. تم العثور على أكبر عدد من البكتيريا في الطبقات السطحية للمياه، بالقرب من الشاطئ. ومع ابتعادك عن الشاطئ وزيادة العمق، يتناقص عدد البكتيريا.

تحتوي المياه النظيفة على 100-200 بكتيريا لكل مل، والمياه الملوثة تحتوي على 100-300 ألف أو أكثر. هناك العديد من البكتيريا في الحمأة السفلية، وخاصة في الطبقة السطحية، حيث تشكل البكتيريا فيلما. يحتوي هذا الفيلم على الكثير من بكتيريا الكبريت والحديد التي تعمل على أكسدة كبريتيد الهيدروجين إلى حمض الكبريتيك وبالتالي تمنع موت الأسماك. هناك أشكال أكثر حاملة للأبواغ في الطمي، في حين تسود الأشكال غير الحاملة للأبواغ في الماء.

من حيث تكوين الأنواع، تشبه النباتات الدقيقة في الماء النباتات الدقيقة في التربة، ولكن هناك أيضًا أشكال محددة. من خلال تدمير النفايات المختلفة التي تدخل الماء، تنفذ الكائنات الحية الدقيقة تدريجيا ما يسمى بالتنقية البيولوجية للمياه.

البكتيريا الجوية

النباتات الدقيقة في الهواء أقل عددًا من النباتات الدقيقة في التربة والمياه. ترتفع البكتيريا إلى الهواء مع الغبار، ويمكن أن تبقى هناك لبعض الوقت، ثم تستقر على سطح الأرض وتموت بسبب نقص التغذية أو تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية. يعتمد عدد الكائنات الحية الدقيقة في الهواء على المنطقة الجغرافية، والتضاريس، والوقت من السنة، والتلوث الغباري، وما إلى ذلك. كل ذرة من الغبار هي حاملة للكائنات الحية الدقيقة. معظم البكتيريا موجودة في الهواء فوق المنشآت الصناعية. الهواء في المناطق الريفية أنظف. الهواء النظيف موجود فوق الغابات والجبال والمناطق الثلجية. تحتوي الطبقات العليا من الهواء على عدد أقل من الميكروبات. تحتوي البكتيريا الهوائية على العديد من البكتيريا المصبوغة والحاملة للأبواغ، والتي تكون أكثر مقاومة للأشعة فوق البنفسجية من غيرها.

الميكروفلورا في جسم الإنسان

إن جسم الإنسان، حتى لو كان يتمتع بصحة جيدة، هو دائمًا حامل للنباتات الدقيقة. عندما يتلامس جسم الإنسان مع الهواء والتربة، تستقر الكائنات الحية الدقيقة المختلفة، بما في ذلك الكائنات المسببة للأمراض (عصيات الكزاز، والغرغرينا الغازية، وما إلى ذلك) على الملابس والجلد. الأجزاء الأكثر تعرضًا في جسم الإنسان ملوثة. تم العثور على الإشريكية القولونية والمكورات العنقودية على اليدين. يوجد أكثر من 100 نوع من الميكروبات في تجويف الفم. يعد الفم بدرجة حرارته ورطوبته وبقايا العناصر الغذائية بيئة ممتازة لتطور الكائنات الحية الدقيقة.

تتميز المعدة بتفاعل حمضي، فتموت غالبية الكائنات الحية الدقيقة الموجودة فيها. بدءا من الأمعاء الدقيقة، يصبح التفاعل قلويا، أي. مواتية للميكروبات. النباتات الدقيقة في الأمعاء الغليظة متنوعة للغاية. يفرز كل شخص بالغ حوالي 18 مليار بكتيريا يوميًا في البراز، أي. عدد الأفراد أكبر من عدد الأشخاص الموجودين على الكرة الأرضية.

الأعضاء الداخلية غير المرتبطة بالبيئة الخارجية (الدماغ، القلب، الكبد، المثانة، إلخ) عادة ما تكون خالية من الميكروبات. تدخل الميكروبات إلى هذه الأعضاء فقط أثناء المرض.

البكتيريا في دورة المواد

تلعب الكائنات الحية الدقيقة بشكل عام والبكتيريا بشكل خاص دورًا كبيرًا في دورات المواد المهمة بيولوجيًا على الأرض، حيث تقوم بإجراء تحولات كيميائية لا يمكن للنباتات أو الحيوانات الوصول إليها على الإطلاق. يتم تنفيذ مراحل مختلفة من دورة العناصر بواسطة كائنات من أنواع مختلفة. إن وجود كل مجموعة من الكائنات الحية يعتمد على التحول الكيميائي للعناصر الذي تقوم به المجموعات الأخرى.

دورة النيتروجين

يلعب التحول الدوري للمركبات النيتروجينية دورًا أساسيًا في توفير الأشكال الضرورية من النيتروجين لكائنات المحيط الحيوي ذات الاحتياجات الغذائية المختلفة. أكثر من 90% من إجمالي تثبيت النيتروجين يرجع إلى النشاط الأيضي لبعض أنواع البكتيريا.

دورة الكربون

يتطلب التحول البيولوجي للكربون العضوي إلى ثاني أكسيد الكربون، المصحوب باختزال الأكسجين الجزيئي، نشاطًا أيضيًا مشتركًا لمختلف الكائنات الحية الدقيقة. تقوم العديد من البكتيريا الهوائية بأكسدة كاملة للمواد العضوية. في ظل الظروف الهوائية، يتم تكسير المركبات العضوية في البداية عن طريق التخمر، وتتأكسد المنتجات النهائية العضوية للتخمر عن طريق التنفس اللاهوائي في حالة وجود متقبلات الهيدروجين غير العضوية (النترات أو الكبريتات أو ثاني أكسيد الكربون).

دورة الكبريت

يتوفر الكبريت للكائنات الحية بشكل رئيسي على شكل كبريتات قابلة للذوبان أو مركبات كبريتية عضوية مختزلة.

دورة الحديد

تحتوي بعض مسطحات المياه العذبة على تركيزات عالية من أملاح الحديد المخفضة. في مثل هذه الأماكن، تتطور البكتيريا البكتيرية المحددة - بكتيريا الحديد، التي تؤدي إلى أكسدة الحديد المختزل. يشاركون في تكوين خامات الحديد المستنقعية ومصادر المياه الغنية بأملاح الحديد.

البكتيريا هي أقدم الكائنات الحية، حيث ظهرت منذ حوالي 3.5 مليار سنة في الدهر الأركي. لقد هيمنوا على الأرض لنحو 2.5 مليار سنة، وشكلوا المحيط الحيوي، وشاركوا في تكوين الغلاف الجوي للأكسجين.

البكتيريا هي واحدة من الكائنات الحية الأكثر بساطة في التركيب (باستثناء الفيروسات). ويعتقد أنهم أول الكائنات الحية التي ظهرت على الأرض.

حاليا، تم وصف أكثر من 2.5 مليون نوع من الكائنات الحية على الأرض. ومع ذلك، فإن العدد الحقيقي للأنواع الموجودة على الأرض أكبر بعدة مرات، حيث لا يتم أخذ العديد من أنواع الكائنات الحية الدقيقة والحشرات وما إلى ذلك في الاعتبار. بالإضافة إلى ذلك، يُعتقد أن التركيبة الحالية للأنواع لا تمثل سوى حوالي 5% من تنوع الأنواع الحياتية أثناء وجودها على الأرض.
يتم استخدام المنهجيات والتصنيف والتصنيف لتنظيم هذا التنوع في الكائنات الحية.

التصنيف - فرع من فروع علم الأحياء يتعامل مع وصف وتعيين وتصنيف الكائنات الحية الموجودة والمنقرضة إلى أصناف.
تصنيف - توزيع مجموعة الكائنات الحية بأكملها وفقًا لنظام معين من المجموعات التابعة هرميًا - الأصناف.
التصنيف - قسم من علم التصنيف يطور الأسس النظرية للتصنيف. الأصنوفة هي مجموعة من الكائنات الحية التي تم تحديدها بشكل مصطنع من قبل الإنسان، والتي ترتبط بدرجة أو بأخرى من القرابة، وفي نفس الوقت معزولة بما فيه الكفاية بحيث يمكن تعيين فئة تصنيفية معينة لها من رتبة أو أخرى.

يوجد في التصنيف الحديث التسلسل الهرمي التالي للأصناف:

مملكة؛
القسم (النوع في تصنيف الحيوانات)؛
فصل؛
النظام (النظام في تصنيف الحيوانات)؛
عائلة؛

بالإضافة إلى ذلك، يتم تمييز الأصناف المتوسطة: المملكة الفائقة والفرعية، والتقسيمات الفائقة والفرعية، والفئات الفائقة والفرعية، وما إلى ذلك.

إن تصنيف الكائنات الحية يتغير ويحدث باستمرار. حاليا يبدو مثل هذا:

أشكال غير خلوية

فيروسات المملكة

الأشكال الخلوية

مملكة بروكاريوتا:

مملكة البكتيريا ( البكتيريا، البكتيريا),
مملكة البكتيريا الأثرية ( العتائق، العتائق),
مملكة الطحالب بدائية النواة

قسم الطحالب الخضراء المزرقة أو السيانيا ( سيانوبيونتا);
قسم الطحالب البروكلوروفيتية أو البروكلوروفيت ( بروكلوروهيتا).

المملكة الفائقة حقيقيات النوى (Eycariota)

مملكة النباتات ( نباتية، Phitobiota أو Plantae):

مملكة باجريانكا الفرعية ( رودوبيونتا);
المملكة الفرعية الطحالب الحقيقية ( فيكوبيونتا);
المملكة الفرعية النباتات العليا ( جنينية);

مملكة الفطر ( الفطريات، Mycobionta، Mycetalia أو Mycota):

المملكة الفرعية الفطريات السفلى (أحادية الخلية) ( ميكسوبيونتا);
المملكة الفرعية الفطريات العليا (متعددة الخلايا) ( ميكوبيونتا);

مملكة الحيوانات ( أنيماليا، زوبيونتا)

المملكة الفرعية البروتوزوا، أو وحيدة الخلية ( البروتوزوا، البروتوزوبيونتا);
مملكة متعددة الخلايا ( ميتازوا، ميتازوبيونتا).

يميز عدد من العلماء في مملكة بدائيات النوى الفائقة مملكة واحدة هي دروبيانكا، والتي تضم ثلاث ممالك فرعية: البكتيريا، والبكتيريا الأثرية، والبكتيريا الزرقاء.

الفيروسات والبكتيريا والفطريات والأشنات

مملكة الفيروسات

توجد الفيروسات في شكلين: في راحه(خارج الخلية)، عندما لا تظهر خصائصها كأنظمة حية، و داخل الخلاياعندما تتكاثر الفيروسات. تتكون الفيروسات البسيطة (مثل فيروس تبرقش التبغ) من جزيء حمض نووي وقشرة بروتينية - قفيصة.

قد تحتوي بعض الفيروسات الأكثر تعقيدًا (الأنفلونزا، والهربس، وما إلى ذلك)، بالإضافة إلى البروتينات القفيصة والحمض النووي، على غشاء البروتين الدهني والكربوهيدرات وعدد من الإنزيمات. تحمي البروتينات الحمض النووي وتحدد الخصائص الأنزيمية والمستضدية للفيروسات. يمكن أن يكون شكل القفيصة على شكل قضيب، أو خيطي، أو كروي، وما إلى ذلك.

اعتمادًا على الحمض النووي الموجود في الفيروس، يتم التمييز بين الفيروسات التي تحتوي على RNA والفيروسات التي تحتوي على DNA. يحتوي الحمض النووي على معلومات وراثية، عادة حول بنية البروتينات القفيصة. يمكن أن يكون خطيًا أو دائريًا، على شكل DNA مفرد أو مزدوج، أو RNA مفرد أو مزدوج.

يهاجم الفيروس المسبب لمرض الإيدز (متلازمة نقص المناعة المكتسب) خلايا الدم التي توفر مناعة الجسم. ونتيجة لذلك، يمكن أن يموت مريض الإيدز من أي عدوى. يمكن لفيروسات الإيدز أن تدخل جسم الإنسان أثناء الاتصال الجنسي أو أثناء الحقن أو العمليات إذا لم يتم اتباع شروط التعقيم. تتمثل الوقاية من مرض الإيدز في تجنب ممارسة الجنس العرضي، واستخدام الواقي الذكري، واستخدام المحاقن التي تستخدم لمرة واحدة.

بكتيريا

جميع بدائيات النوى تنتمي إلى نفس مملكة Drobyanka. أنه يحتوي على البكتيريا والطحالب الخضراء المزرقة.

هيكل ونشاط البكتيريا.

الخلايا بدائية النواة لا تحتوي على نواة، المنطقة التي يوجد فيها الحمض النووي في السيتوبلازم تسمى النواة، جزيء الحمض النووي الوحيد مغلق في حلقة ولا يرتبط بالبروتينات، الخلايا أصغر من الخلايا حقيقية النواة، يحتوي جدار الخلية على جليكوببتيد - مورين، توجد طبقة مخاطية أعلى جدار الخلية، والتي تؤدي وظيفة وقائية، ولا توجد عضيات غشائية (البلاستيدات الخضراء، الميتوكوندريا، الشبكة الإندوبلازمية، مجمع جولجي)، يتم تنفيذ وظائفها عن طريق غزوات غشاء البلازما (الميزوسومات)، الريبوسومات صغيرة، الأنابيب الدقيقة غائبة، وبالتالي فإن السيتوبلازم بلا حراك، لا توجد مراكز ومغازل، والأهداب والسوط لها بنية خاصة. يتم انقسام الخلايا عن طريق الانقباض (لا يوجد انقسام أو انقسام منصف). ويسبق ذلك تضاعف الحمض النووي، ثم تتباعد النسختان، ويحملهما غشاء الخلية المتنامي.

هناك ثلاث مجموعات من البكتيريا: البكتيريا الأثرية والبكتيريا الحقيقية والبكتيريا الزرقاء.

البكتيريا الأثرية- البكتيريا القديمة (المنتجة للميثان، وما إلى ذلك، حوالي 40 نوعا معروفة في المجموع). لديهم سمات هيكلية مشتركة مع بدائيات النوى، ولكنها تختلف بشكل كبير في عدد من الخصائص الفسيولوجية والكيميائية الحيوية عن البكتيريا الحقيقية. يوباكتيريا- البكتيريا الحقيقية، وهي شكل لاحق من الناحية التطورية. البكتيريا الزرقاء (البكتيريا الزرقاء والطحالب الخضراء المزرقة)- كائنات بدائية النواة ضوئية التغذية تقوم بعملية التمثيل الضوئي مثل النباتات العليا والطحالب مع إطلاق الأكسجين الجزيئي.

بناءً على شكل الخلايا، يتم تمييز مجموعات البكتيريا التالية: كروية - كوتشيعلى شكل قضيب - عصيات، مقوس - الاهتزازات، حلزوني - سبيريلا و اللولبيات. العديد من البكتيريا قادرة على الحركة المستقلة بسبب السوط أو تقلص الخلايا. البكتيريا هي كائنات وحيدة الخلية. بعضها قادر على تكوين مستعمرات، لكن الخلايا الموجودة فيها موجودة بشكل مستقل عن بعضها البعض.

في ظل الظروف غير المواتية، تكون بعض البكتيريا قادرة على تكوين الجراثيم بسبب تكوين غلاف كثيف حول جزيء الحمض النووي مع جزء من السيتوبلازم. لا تعمل الأبواغ البكتيرية على التكاثر، كما هو الحال في النباتات والفطريات، ولكنها تعمل على حماية الجسم من تأثيرات الظروف غير المواتية (الجفاف والحرارة وغيرها).

بالنسبة للأكسجين، تنقسم البكتيريا إلى التمارين الرياضية(تتطلب بالضرورة الأكسجين)، اللاهوائية(الموت في وجود الأكسجين) و نماذج اختيارية.

بناءً على طريقة تغذيتها، تنقسم البكتيريا إلى: ذاتي التغذية(يستخدم ثاني أكسيد الكربون كمصدر للكربون) و عضوية التغذية(استخدام المواد العضوية). وتنقسم الكائنات ذاتية التغذية بدورها إلى صور(استخدام الطاقة من ضوء الشمس) و كيميائي(استخدام طاقة أكسدة المواد غير العضوية). تشمل الصور الفوتوغرافية البكتيريا الزرقاء(الطحالب الخضراء المزرقة) التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي، مثل النباتات، وتطلق الأكسجين، و البكتيريا الخضراء والأرجوانيةالتي تقوم بعملية التمثيل الضوئي دون إطلاق الأكسجين. كيميائي التغذية أكسدة المواد غير العضوية ( البكتيريا النتروجينية، البكتيريا المثبتة للنيتروجين، بكتيريا الحديد، بكتيريا الكبريت، إلخ.).

تكاثر البكتيريا.

تتكاثر البكتيريا لاجنسيا - انقسام الخلية(بدائيات النوى لا تحتوي على الانقسام والانقسام الاختزالي) بمساعدة الانقباضات أو الحواجز، في كثير من الأحيان عن طريق البراعم. يسبق هذه العمليات مضاعفة جزيء الحمض النووي الدائري.

وبالإضافة إلى ذلك، تتميز البكتيريا بعملية جنسية - اقتران. أثناء الاقتران من خلال قناة خاصة تتكون بين خليتين، يتم نقل جزء من الحمض النووي من خلية واحدة إلى خلية أخرى، أي أن المعلومات الوراثية الموجودة في الحمض النووي لكلتا الخليتين تتغير. وبما أن عدد البكتيريا لا يزيد، فمن أجل الصحة يتم استخدام مفهوم "العملية الجنسية"، ولكن ليس "التكاثر الجنسي".

دور البكتيريا في الطبيعة وأهميتها للإنسان

بفضل عملية التمثيل الغذائي المتنوعة للغاية، يمكن للبكتيريا أن تتواجد في مجموعة واسعة من الظروف البيئية: الماء والهواء والتربة والكائنات الحية. دور البكتيريا كبير في تكوين النفط والفحم والجفت والغاز الطبيعي، في تكوين التربة، في دورات النيتروجين والفوسفور والكبريت وغيرها من العناصر في الطبيعة. البكتيريا السامّةالمشاركة في تحلل البقايا العضوية للنباتات والحيوانات وتمعدنها إلى ثاني أكسيد الكربون، H2O، H2S، NH3 وغيرها من المواد غير العضوية. جنبا إلى جنب مع الفطر، فهي المحللات. البكتيريا العقدية(تثبيت النيتروجين) يشكل تعايشًا مع النباتات البقولية ويشارك في تثبيت النيتروجين الجوي في المركبات المعدنية المتاحة للنباتات. النباتات نفسها لا تملك هذه القدرة.

يستخدم البشر البكتيريا في التخليق الميكروبيولوجي، وفي محطات معالجة مياه الصرف الصحي، لإنتاج عدد من الأدوية (الستربتوميسين)، وفي الحياة اليومية وفي صناعة الأغذية (إنتاج منتجات الحليب المخمر، وصناعة النبيذ).

فطر المملكة

الخصائص العامة للفطر.ويصنف الفطر إلى مملكة خاصة يبلغ عددها حوالي 100 ألف نوع.

الاختلافات بين الفطريات والنباتات:

وضع التغذية غير المتجانسة
تخزين الجليكوجين المغذيات
وجود الكيتين في جدران الخلايا

الاختلافات بين الفطر والحيوانات:

نمو غير محدود
امتصاص الطعام عن طريق الشفط
التكاثر باستخدام الجراثيم
وجود جدار الخلية
عدم القدرة على التحرك بنشاط
يتنوع هيكل الفطر - من الأشكال أحادية الخلية إلى أشكال الغطاء المعقدة

الأشنات

هيكل الأشنات.يبلغ عدد الأشنات أكثر من 20 ألف نوع. هذه كائنات تكافلية تتكون من الفطريات والطحالب. علاوة على ذلك، فإن الأشنات هي كائن متكامل شكليا وفسيولوجيا. يتكون جسم الأشنة من خيوط فطرية متشابكة، توجد بينها طحالب (خضراء أو زرقاء وخضراء). تقوم الطحالب بتصنيع المواد العضوية، وتمتص الفطريات الماء والأملاح المعدنية. حسب بنية الجسم ( thalli ) هناك ثلاث مجموعات من الأشنات: حجم ، أو القشرية(يظهر الثالوس على شكل لويحات أو قشور تندمج بإحكام مع الركيزة) ؛ على شكل ورقة (على شكل ألواح متصلة بالركيزة بواسطة حزم من الخيوط)؛ كثيف (على شكل سيقان أو شرائط، عادة ما تكون متفرعة ومدمجة مع الركيزة عند القاعدة فقط). تنمو الأشنات ببطء شديد - بضعة ملليمترات فقط في السنة.

استنساخ الأشناتيتم تنفيذه إما جنسيًا (بسبب المكون الفطري) أو لا جنسيًا (تكوين الجراثيم أو قطع أجزاء من الثالوس).
معنى الأشنات.نظرًا لطبيعتها "المزدوجة" ، فإن الأشنات شديدة التحمل. يتم تفسير ذلك من خلال إمكانية التغذية الذاتية وغير المتجانسة، وكذلك القدرة على الوقوع في حالة من الرسوم المتحركة المعلقة، حيث يعاني الجسم من الجفاف الشديد. في هذه الحالة، يمكن للأشنات أن تتسامح مع تأثيرات العوامل البيئية الضارة المختلفة (ارتفاع درجة الحرارة الشديد أو انخفاض حرارة الجسم، والغياب الكامل تقريبا للرطوبة، وما إلى ذلك). تسمح السمات البيولوجية للأشنات باستعمار الموائل غير المواتية. غالبًا ما يكونون روادًا في استيطان منطقة معينة من الأرض، وتدمير الصخور وتشكيل طبقة التربة الأولية، والتي يتم بعد ذلك استعمارها بواسطة كائنات حية أخرى.
في الوقت نفسه، الأشنات حساسة للغاية للتلوث البيئي بواسطة المواد الكيميائية المختلفة، مما يسمح باستخدامها المؤشرات الحيويةالظروف البيئية.
تستخدم الأشنات للحصول على الأدوية وعباد الشمس والعفص والأصباغ. طحلب الرنة (طحلب الرنة) هو الغذاء الرئيسي لحيوانات الرنة. بعض الشعوب تأكل الأشنات كغذاء. نظرًا لأن نمو الأشنات بطيء جدًا، فمن الضروري اتخاذ تدابير لحمايته: تنظيم رعي الغزلان، والحركة المنظمة للمركبات، وما إلى ذلك.

المادة النظرية
مملكة البكتيريا (= ج. بدائيات النوى).

وهي وحيدة الخليةمجهرية الكائنات الحية التي لا تحتوي على نواة مشكلة.ظهرت أقدم الكائنات الحية منذ أكثر من 3 مليارات سنة. موزعة في كل مكان: الأهم من ذلك كله - في التربة، وأقل - في الماء، وحتى أقل - في الهواء. هناك الكثير منهم في الكائنات الحية

1. بنية الخلية:

الخلية مغطاة بغشاء بلازمي يتبعه جدار خلوي (من مورينا).

تحتوي معظمها على كبسولة مخاطية تحمي الخلية من الجفاف وتحتوي على سموم.

لا توجد عضيات غشائية (يتم تنفيذ وظائفها بواسطة الجسيمات المتوسطة - غزوات الغشاء)

هناك ريبوسومات أصغر من تلك الموجودة في الخلايا حقيقية النواة؛

- الجهاز الوراثي - NUCLEOID- جزيء DNA دائري غير مرتبط بالبروتينات (يؤدي وظيفة الكروموسوم؛

يوجد في السيتوبلازم البلازميدات - جزيئات الحمض النووي الصغيرة التي تحدد الخصائص الفردية للبكتيريا.

عضيات الحركة هي السوط والأهداب.

2. أشكال البكتيريا

كروية - المكورات (المكورات العقدية والمكورات العنقودية)

على شكل قضيب - عصيات (عصيات البطاطس، بكتيريا حمض اللاكتيك)

ملتوية حلزونيا - اللولبيات واللولبيات (اللولبيات الشاحبة - العامل المسبب لمرض الزهري)

على شكل فاصلة - الضمات (ضمة الكوليرا)

نشاط الحياة

تَغذِيَة:

ذاتية التغذية

(تشكل المواد العضوية)

متغاير

(تتغذى على المواد العضوية الجاهزة)

صور

كيميائي

فطريات مترممة

المتعايشين

(يستخدم الطاقة الشمسية)

* البكتيريا الزرقاء

(طحلب اخضر مزرق)

(استخدام طاقة الروابط الكيميائية)

بكتيريا

*بكتيريا الحديد

السابروتروفس

(تتغذى على المواد العضوية غير الحية)

*بكتيريا حمض اللبنيك

(استخدام العضوية

مواد الجسم المضيف)

* البكتيريا المسببة للأمراض

(تعيش على حساب الكائنات الأخرى فتنتفع بها)

* البكتيريا العقدية (تعيش في تعايش مع النباتات البقولية)

* الإشريكية القولونية (تصنع فيتامينات ب، ك)

يتنفس:

الاستنساخ: النصف كل 20 دقيقة
التجرثم- تشكيل النزاعات.بوغ - جزء من الخلية مغطى بغشاء كثيف.معنى: تحمل الظروف غير المواتية (البرد والجفاف).

يمكن أن تظل الجراثيم خاملة لعقود من الزمن ويمكن أن تحملها المياه والرياح. إنها ليست خائفة من الجفاف والبرد والحرارة. عامل قتل الجراثيم هو أشعة الشمس المباشرة أو التشعيع الاصطناعي بالأشعة فوق البنفسجية (UVR). عند تعرضها لبيئة مواتية، تتشكل البكتيريا بسرعة من البوغ.

معنى البكتيريا :

فائدة:

الارتباط في السلسلة الغذائية (غذاء الكائنات وحيدة الخلية)

تشكل البكتيريا المتحللة الدبال

تقوم بكتيريا التربة بتحويل الدبال إلى أملاح معدنية

تقوم البكتيريا العقدية (الموجودة على جذور النباتات البقولية) بتحويل نيتروجين الهواء إلى أملاح تمتصها الجذور على شكل مذاب

تستخدم بكتيريا حمض اللاكتيك في صناعة الألبان وأعلاف الأعلاف

تتشكل رواسب الكبريت بواسطة بكتيريا الكبريت، وتتكون رواسب خام الحديد بواسطة بكتيريا الحديد

في التكنولوجيا الحيوية (تخليق الأنسولين)

ضرر:

إنهم يفسدون الطعام، والكتب في مستودعات الكتب، والقش في أكوام

مسببات الأمراض تسبب الأمراض: التيفوس، الكوليرا، الخناق، الكزاز، السل، التهاب اللوزتين، الجمرة الخبيثة، داء البروسيلات، الطاعون، التسمم الغذائي، السعال الديكي، الأمراض التناسلية

6. طرق مكافحة البكتيريا:

أ) معالجة UFL؛

ب) المعالجة بالبخار الساخن.

ج) التعقيم (التسخين إلى +1200 درجة مئوية تحت الضغط)

د) التطهير (المعالجة بالمواد الكيميائية - المطهرات)

ه) البسترة - التطهير عند 60-70 درجة مئوية لمدة 20-30 دقيقة.

و) في المنزل: تخليل حامض الخليك، وتمليح، وتبريد وتجميد الأطعمة؛

ز) استخدام المضادات الحيوية

مملكة الفيروسات

الفيروسات (من الفيروس اللاتيني - السم) هي جسيمات تشكل شكلاً انتقالياً بين المادة الحية وغير الحية وليس لها بنية خلوية.

افتتح في عام 1892 العالم الروسي د. إيفانوفسكي. اكتشف ووصف فيروس فسيفساء التبغ. يهاجم هذا الفيروس التبغ، مما يؤدي إلى تدمير الكلوروفيل، مما يجعل بعض المناطق تبدو فاتحة اللون.

الاختلافات عن المادة غير الحية:

القدرة على إعادة إنتاج أشكال مماثلة لنفسه (إعادة الإنتاج)
امتلاك الوراثة والتقلب.

هيكل الفيروسات:

جزيء RNA أو DNA محاط بغلاف بروتيني يسمى القفيصة (الشكل 16).

أرز. 18 عاثية البكتيريا

ملامح الحياة

بعد أن يخترق الفيروس الخلية، يغير عملية التمثيل الغذائي، ويوجه كل نشاطه نحو إنتاج الحمض النووي الفيروسي والحمض النووي الفيروسي. البروتينات .
داخل الخلية، يحدث التجميع الذاتي للجزيئات الفيروسية من جزيئات الحمض النووي والبروتينات المركبة.
في بعض الأحيان في تم دمج الحمض النووي الفيروسي في الحمض النوويل إتكي- المضيف عن طريق التسبب في إنتاج الحمض النووي الخلوي للحمض النووي الفيروسي.
قبل الموت، يمكن تصنيع عدد كبير من الجزيئات الفيروسية في الخلية. وفي نهاية المطاف، تموت الخلية، وتنفجر قشرتها، وتغادر الفيروسات الخلية المضيفة (الشكل 17).

الأمراض الفيروسية:

معنى الفيروس :

المطفرات البيولوجية (تسبب الطفرات).

تستخدم العاثيات في الطب ضد البكتيريا.

يستخدم في الهندسة الوراثية.

مسببات الأمراض.

فيروس نقص المناعة البشرية هو فيروس نقص المناعة البشرية.

تم اكتشاف مرض الإيدز في عام 1981، وفي عام 1983. تم الكشف عن العامل الممرض - فيروس نقص المناعة البشرية. يمتلك فيروس نقص المناعة البشرية تقلبًا فريدًا، وهو أكبر بخمس مرات من تباين فيروس الأنفلونزا وأكبر 100 مرة من تباين فيروس التهاب الكبد B. يؤدي التباين الجيني والمستضدي المستمر للفيروس في السكان البشريين إلى ظهور فيروسات جديدة لفيروس نقص المناعة البشرية. مما يعقد بشكل كبير مشكلة الحصول على لقاح ويجعل من الصعب إدارة الوقاية الخاصة من الإيدز.

الإيدز لديه فترة حضانة طويلة جدا. في البالغين يكون متوسطا 5 سنوات. ويعتقد أن فيروس نقص المناعة البشرية يمكن أن يستمر في جسم الإنسان مدى الحياة.

طرق انتقال العدوى بفيروس نقص المناعة البشرية:

1. الجنس (مع الحيوانات المنوية والإفرازات المهبلية) - مع شريك جنسي غير منتظم وعلاقات مثلية. مع التلقيح الاصطناعي.

2. عند استخدام الأدوات الطبية الملوثة، يستخدم مدمنو المخدرات حقنة واحدة.

3. من الأم إلى الطفل: في الرحم، أثناء الولادة، أثناء الرضاعة.

4. عن طريق الدم: أثناء عمليات نقل الدم وزراعة الأعضاء والأنسجة.

يهاجم الفيروس ذلك الجزء من جهاز المناعة البشري المرتبط به تي - الخلايا الليمفاويةالدم، وتوفير المناعة الخلوية والخلطية. نتيجة للمرض، يصبح جسم الإنسان أعزل ضد الأمراض المعدية والأورام، والتي يتعامل معها الجهاز المناعي الطبيعي.

مراحل مرض الإيدز.

أنا. عدوى فيروس نقص المناعة البشرية:حمى أسبوعية، تضخم الغدد الليمفاوية، طفح جلدي. وبعد شهر، يتم اكتشاف الأجسام المضادة لفيروس نقص المناعة البشرية في الدم.

ثانيا. فترة مخفية(من عدة أسابيع إلى عدة سنوات): تقرحات في الغشاء المخاطي، الالتهابات الفطرية في الجلد، فقدان الوزن، الإسهال، ارتفاع درجة حرارة الجسم.

ثالثا. الإيدز: الالتهاب الرئوي والأورام (ساركوما كابوزي) والإنتان والأمراض المعدية الأخرى.

يتم قتل مسبب مرض الإيدز عن طريق:

50 - 70 درجة كحول → بضع ثوان.

الغليان → على الفور.

ثم = 56 درجة مئوية → 30 دقيقة.

المطهرات (الكلورامين، التبييض) → على الفور.

دخول الجهاز الهضمي → يتم تدميره بواسطة الإنزيمات الهاضمة وحمض الهيدروكلوريك.

اختبار المهام بتنسيق OGE

المهمة 3. مملكة البكتيريا. مملكة الفيروسات.

3.1 لا تحتوي البكتيريا على نواة مشكلة، لذلك يتم تصنيفها على أنها

1) حقيقيات النوى 2) بدائيات النوى 3) ذاتية التغذية 4) كائنات مغايرة التغذية

3.2. تختلف الخلايا البكتيرية عن الخلايا النباتية والحيوانية في غياب:

1) غشاء الخلية 2) السيتوبلازم 3) النواة 4) الريبوسومات

3.3. ما هي البكتيريا التي تعتبر "ممرضات الكوكب"؟

1) التعفن 2) حمض الأسيتيك 3) حمض اللاكتيك 4) العقيدات

3.4. تلعب معظم البكتيريا في الدورة دورًا

1) منتجو المواد العضوية 2) مستهلكو المواد العضوية

3) مدمرات المواد العضوية 4) مركزات المواد العضوية

3.5. ل تدخل بكتيريا اللوبين في التعايش مع النباتات البقولية، مما يحسن تغذيتها

1) البوتاسيوم 2) الفوسفور 3) النيتروجين 4) الكالسيوم

3.6. تتكاثر البكتيريا

1) الجراثيم 2) بمساعدة الخلايا الجرثومية 3) نباتيا 4) عن طريق انقسام الخلايا

3.7. معظم البكتيريا عن طريق طريقة التغذية

1) منتجي المواد العضوية 2) الكائنات الحية التكافلية

3) مستهلكو المواد غير العضوية 4) مدمرات المواد العضوية

3.8. البكتيريا العقيدية التي تعيش في جذور النباتات البقولية هي

3.9.تحتوي على المادة الوراثية للبكتيريا

تشكل النواة 3) عدة كروموسومات

في جزيء DNA دائري 4) في جزيء RNA دائري

3.10. تسمى البكتيريا التي تستخدم الأكسجين للتنفس

3.11. البكتيريا التي تعيش مع الكائنات الحية الأخرى هي

3.12. البكتيريا الزرقاء الخضراء الضوئية هي

3.13. توفر الجراثيم البكتيرية

1) تحمل الظروف غير المواتية 2) التكاثر الجنسي

3) التكاثر الخضري. 4) التكاثر اللاجنسي

3.14. ما هو الكائن البيولوجي الذي يظهر في الصورة؟

1) الخلية البكتيرية 2) الجراثيم الفطرية 3) فيروس نقص المناعة البشرية 4) بذور النبات

3.15. ما هي طريقة مكافحة البكتيريا المسببة للأمراض الأكثر فعالية في غرفة العمليات؟

1) البسترة 2) التهوية المنتظمة

3) التشعيع بالأشعة فوق البنفسجية 4) غسل الأرضيات بالماء الساخن

3.16. إلى أي مجموعة من الكائنات الحية ينتمي الجسم الموضح في الشكل:

1) حقيقيات النوى 2) الروبوتات النانوية 3) بدائيات النوى 4) الفيروسات

المهمة 23. اختر ثلاث إجابات صحيحة من أصل ستة واكتب الأرقام المشار إليها تحتها.

23.1. اختر الظروف التي تسمح للبكتيريا الرمية بالنمو في الطبيعة

1) تعقيد البنية الداخلية 4) القدرة على التمثيل الضوئي

2) تعقيد عملية التمثيل الغذائي 5) بساطة البنية الداخلية

3) القدرة على التكاثر السريع 6) التغذية بالمواد العضوية

23.2. اختر العبارات الصحيحة

1) البكتيريا العقيدية تثري التربة بالنيتروجين

2) تجعل البكتيريا من الصعب على النباتات امتصاص المعادن

4) تتغذى بكتيريا الاضمحلال على بقايا النباتات والحيوانات

5) تخليل الملفوف وسيلاج العلف يحدث بسبب بكتيريا حمض اللاكتيك

6) لمنع الطعام من الفساد، يحتاجون إلى الوصول إلى الأكسجين

المهمة 25. المطابقة: لكل عنصر من عناصر العمود الأول، حدد العنصر المقابل من العمود الثاني.

25.1. مباراة

علامات مملكة الكائنات الحية

1) حقيقيات النوى

2) يستخدم لخبز الخبز أ) الفطر

3) البكتيريا وحيدة الخلية ومتعددة الخلايا ب) البكتيريا

4) يوجد كروموسوم واحد في الخلية

5) بعضها قادر على البناء الكيميائي والتمثيل الضوئي

6) العديد من مسببات الأمراض

25.2. مباراة

الخصائص نوع الخلية

1) لا توجد نواة متكونة أ) بدائية النواة

2) توجد الكروموسومات في النواة ب) حقيقية النواة

3) يوجد جهاز جولجي

4) يوجد كروموسوم حلقة واحدة في الخلية

5) يتكون ATP في الميتوكوندريا

المهمة 27. اختر من القائمة المقترحة وأدخل الكلمات المفقودة في النص باستخدام تسمياتها الرقمية. اكتب أرقام الكلمات المحددة مكان الفجوات في النص.

27.1. الفيروسات

الفيروسات - ---------- (أ) أشكال الحياة التي تظهر بعض خصائص الكائنات الحية فقط داخل الخلايا الأخرى. يتكون الفيروس من مادة وراثية و -------(B). تتكون المادة الوراثية من ------(B): DNA أو RNA. تقوم فيروسات الحمض النووي، بعد دخولها إلى الخلية، بدمج الحمض النووي الخاص بها في المادة الوراثية الخاصة بالخلية. الفيروسات التي تحتوي على RNA، بعد دخولها الخلية، تقوم أولاً بتحويل المعلومات من RNA الخاص بها إلى DNA، عن طريق -------(D)، ومن ثم يتم دمجها في المادة الوراثية للخلية.

قائمة المصطلحات:

2) الحمض النووي

3) غشاء الخلية

4) قفيصة البروتين

5) النسخ العكسي

6) البث

7) وحيدة الخلية

8) غير الخلوية

اكتب الأرقام المحددة في الجدول تحت الحروف المقابلة. إجابة:

27.2. بكتيريا

البكتيريا هي في الأساس _______ (أ) كائنات حية. في ظل الظروف غير المواتية، يمكن أن تشكل ______ (ب). تحتوي العديد من البكتيريا على ______(B) التي تتحرك بها. يتم تخزين المعلومات الوراثية في هذه الكائنات الحية الدقيقة في النموذج ______ (د).

قائمة المصطلحات:

2) المادة النووية

3) الأرجل الكاذبة

7) وحيدة الخلية

8) متعدد الخلايا

اكتب الأرقام المحددة في الجدول تحت الحروف المقابلة.

27.3. التكنولوجيا الحيوية

التكنولوجيا الحيوية هي مجال يدرس إمكانيات استخدام الأشياء البيولوجية لإنشاء كائنات حية ذات الخصائص اللازمة. تم تحقيق أعظم النجاحات في مجال تغيير الجهاز الوراثي للبكتيريا. لقد تعلمت البكتيريا إدخال جينات جديدة في الجينوم باستخدام جزيئات الحمض النووي الدائرية الصغيرة - _______ (أ)، الموجودة في الخلايا البكتيرية. يتم "لصق" _______(ب) الضرورية فيها، ثم يتم إضافتها إلى الثقافة البكتيرية، على سبيل المثال _______(ب). بعد ذلك، يتكاثر الحمض النووي الدائري الهجين _______(G) في الخلية، لينتج العشرات من نسخه، والتي تضمن تخليق بروتينات جديدة. 3.7

AAABBBB

عباب

الأدب

زياتس ر.ج.، بوتيلوفسكي في.إي.، دافيدوف في.في. مادة الاحياء. المنهج الدراسي بأكمله موجود في الجداول. مينسك: كتاب مفتوح، 2016.-448 ص.

زياتس آر جي، راشكوفسكايا آي في، بوتيلوفسكي في إي، دافيدوف في. علم الأحياء للمتقدمين: أسئلة، إجابات، اختبارات، مهام. - مينسك: Unipress، 2011. - 768 ص.

"سوف أحل OGE": علم الأحياء. نظام تدريب ديمتري جوشين [مورد إلكتروني] - URL: http:// oge.sdamgia.ru

نظرية التحضير للكتلة رقم 4 من امتحان الدولة الموحدة في علم الأحياء: مع نظام وتنوع العالم العضوي.

بكتيريا

بكتيريا تنتمي إلى كائنات بدائية النواة لا تحتوي على أغشية نووية أو بلاستيدات أو ميتوكوندريا أو عضيات غشائية أخرى. وتتميز بوجود DNA دائري واحد. حجم البكتيريا صغير جدًا، 0.15-10 ميكرون. بناءً على شكل الخلايا يمكن تقسيمها إلى ثلاث مجموعات رئيسية: كروية ، أو كوتشي , على شكل قضيب و مجعد . البكتيريا، على الرغم من أنها تنتمي إلى بدائيات النوى، لديها بنية معقدة إلى حد ما.

هيكل البكتيريا

الخلية البكتيرية مغطاة بعدة طبقات خارجية. جدار الخلية ضروري لجميع البكتيريا وهو المكون الرئيسي للخلية البكتيرية. يعطي جدار الخلية البكتيرية الشكل والصلابة، بالإضافة إلى أنه يؤدي عددًا من الوظائف المهمة:

يحمي الخلية من التلف
يشارك في عملية التمثيل الغذائي
سامة للعديد من البكتيريا المسببة للأمراض
يشارك في نقل السموم الخارجية

المكون الرئيسي لجدار الخلية البكتيرية هو السكاريد مورين . اعتمادًا على بنية جدار الخلية، تنقسم البكتيريا إلى مجموعتين: غرام إيجابي (ملطخة بجرام عند تحضير الاستعدادات للفحص المجهري) والبكتيريا سالبة الجرام (غير ملطخة بهذه الطريقة).

أشكال البكتيريا: 1 - المكورات الدقيقة. 2 - المكورات المزدوجة والمكورات الرباعية. 3 - السارسين. 4 - العقديات. 5 - المكورات العنقودية. 6، 7 - قضبان، أو عصيات؛ 8 - الاهتزازات. 9 - سبيريلا. 10 - اللولبيات

هيكل الخلية البكتيرية: أنا - كبسولة؛ 2 - جدار الخلية. 3 - الغشاء السيتوبلازمي.4 - النواة. 5 - السيتوبلازم. 6 - كروماتوفورس. 7 - ثايلاكويدات. 8 - ورم متوسط. 9 - الريبوسومات. 10 - السوط. ثانيا - الجسم القاعدي. 12 - شرب. 13- قطرات من الدهن

جدران الخلايا للبكتيريا إيجابية الجرام (أ) وسالبة الجرام (ب): 1 - الغشاء. 2 - موكوبيبتيدات (مورين)؛ 3- البروتينات الدهنية والبروتينات

مخطط هيكل غشاء الخلية البكتيرية: 1 - الغشاء السيتوبلازمي. 2 - جدار الخلية. 3 - كبسولة دقيقة. 4 - كبسولة. 5- الطبقة المخاطية

هناك ثلاثة هياكل خلوية إلزامية للبكتيريا:

نووي
الريبوسومات
الغشاء السيتوبلازمي (CPM)

أعضاء حركة البكتيريا هي السوط، والتي يمكن أن يكون من 1 إلى 50 أو أكثر. تتميز المكورات بغياب السوط. تمتلك البكتيريا القدرة على توجيه أشكال الحركة - سيارات الأجرة.

سيارات الأجرةتكون إيجابية إذا كانت الحركة موجهة نحو مصدر المثير، وسلبية عندما تكون الحركة بعيدة عنه. يمكن تمييز الأنواع التالية من سيارات الأجرة.

انجذاب كيميائي- الحركة على أساس الاختلافات في تركيز المواد الكيميائية في البيئة.

انجذاب هوائي- على الفرق في تركيزات الأكسجين.

عند التفاعل مع الضوء والمجال المغناطيسي، فإنها تنشأ على التوالي انجذاب ضوئيو الانجذاب المغناطيسي.

أحد العناصر المهمة في بنية البكتيريا هي مشتقات غشاء البلازما - الشعرة (الزغابات). تشارك بيلي في دمج البكتيريا في مجمعات كبيرة، وربط البكتيريا بالركيزة، ونقل المواد.

تغذية البكتيريا

بناءً على نوع التغذية، تنقسم البكتيريا إلى مجموعتين: ذاتية التغذية وغيرية التغذية. تقوم البكتيريا ذاتية التغذية بتصنيع المواد العضوية من المواد غير العضوية. اعتمادًا على الطاقة التي تستخدمها الكائنات ذاتية التغذية لتخليق المواد العضوية، فإنها تميز بين البكتيريا الضوئية (بكتيريا الكبريت الخضراء والأرجوانية) والبكتيريا المصنعة كيميائيًا (البكتيريا الآزوتية، وبكتيريا الحديد، وبكتيريا الكبريت عديمة اللون، وما إلى ذلك). تتغذى البكتيريا غير المتجانسة على المواد العضوية الجاهزة من البقايا الميتة (السابروفات) أو النباتات الحية والحيوانات والبشر (المتعايشين).

تشمل Saprotrops البكتيريا المتعفنة والتخمير. الأول يكسر المركبات المحتوية على النيتروجين، والثاني - المركبات المحتوية على الكربون. وفي كلتا الحالتين، يتم إطلاق الطاقة اللازمة لحياتهم.

وتجدر الإشارة إلى الأهمية الهائلة للبكتيريا في دورة النيتروجين. فقط البكتيريا والبكتيريا الزرقاء قادرة على استيعاب النيتروجين في الغلاف الجوي. بعد ذلك، تقوم البكتيريا بتفاعلات الأمونيا (تحلل البروتينات من المواد العضوية الميتة إلى الأحماض الأمينية، والتي يتم بعد ذلك تحويلها إلى الأمونيا وغيرها من المركبات البسيطة التي تحتوي على النيتروجين)، والنترجة (تتأكسد الأمونيا إلى نتريت، والنتريت إلى نترات)، نزع النتروجين (يتم تحويل النترات إلى غاز النيتروجين).

تنفس البكتيريا

بناءً على نوع التنفس، يمكن تقسيم البكتيريا إلى عدة مجموعات:

نموذج تعهد: تنمو مع حرية الوصول إلى الأكسجين
اللاهوائية الاختيارية: تتطور مع إمكانية الوصول إلى الأكسجين الجوي وفي غيابه
اللاهوائية ملزمة: تتطور في الغياب التام للأكسجين في البيئة

تكاثر البكتيريا

تتكاثر البكتيريا عن طريق الانقسام الثنائي البسيط للخلايا. ويسبق ذلك التضاعف الذاتي (النسخ المتماثل) للحمض النووي. يحدث التبرعم كاستثناء.

تم العثور على أشكال مبسطة للعملية الجنسية في بعض أنواع البكتيريا. على سبيل المثال، في الإشريكية القولونية، تشبه العملية الجنسية الاقتران، حيث يتم نقل جزء من المادة الوراثية من خلية إلى أخرى عند الاتصال المباشر بينهما. وبعد ذلك يتم فصل الخلايا. ويظل عدد الأفراد نتيجة للعملية الجنسية كما هو، ولكن يحدث تبادل للمواد الوراثية، أي يحدث إعادة التركيب الجيني.

يعتبر التبويض من سمات مجموعة صغيرة فقط من البكتيريا التي يوجد فيها نوعان من الأبواغ: داخلية المنشأ، تتشكل داخل الخلية، والأكياس الدقيقة، تتشكل من الخلية بأكملها. عندما تتشكل الجراثيم (الأكياس الصغيرة) في الخلية البكتيرية، تقل كمية الماء الحر، وينخفض النشاط الأنزيمي، وتنقبض البروتوبلاست وتصبح مغطاة بقشرة كثيفة للغاية. توفر الجراثيم القدرة على تحمل الظروف غير المواتية. يمكنها تحمل التجفيف لفترة طويلة، والتسخين فوق 100 درجة مئوية والتبريد إلى الصفر المطلق تقريبًا. في حالتها الطبيعية، تكون البكتيريا غير مستقرة عندما تجف، وتتعرض لأشعة الشمس المباشرة، وترتفع درجة الحرارة إلى 65-80 درجة مئوية، وما إلى ذلك. وفي ظل ظروف مواتية، تنتفخ الجراثيم وتنبت، وتشكل خلية بكتيرية نباتية جديدة.

على الرغم من الموت المستمر للبكتيريا (أكلها من قبل الأوليات، والتعرض لدرجات حرارة عالية ومنخفضة وغيرها من العوامل غير المواتية)، فقد تمكنت هذه الكائنات البدائية من البقاء على قيد الحياة منذ العصور القديمة بسبب قدرتها على التكاثر بسرعة (الخلايا يمكن أن تنقسم كل 20-30 دقيقة)، شكل جراثيم، مستقرة للغاية للعوامل البيئية وانتشارها على نطاق واسع.

تلقيح

إذا تذكرنا المناقشات الساخنة حول مسائل التطور والحيوية، يجب ألا ننسى أن اهتمام الناس بالبيولوجيا النظرية نشأ نتيجة للدراسات المكثفة في الطب والدراسة المستمرة للاضطرابات الوظيفية في الجسم. بغض النظر عن مدى سرعة تطور العلوم البيولوجية من الناحية النظرية، بغض النظر عن مدى ابتعدت عن الاحتياجات اليومية للممارسة، كان عليها عاجلاً أم آجلاً العودة إلى احتياجات الطب.
إن دراسة النظرية ليست بأي حال من الأحوال مجردة وغير مبررة، لأن إدخال إنجازات العلوم النظرية يسمح للممارسة بالمضي قدما بسرعة. وعلى الرغم من أن العلوم التطبيقية يمكن أن تتطور بشكل تجريبي بحت، إلا أن هذا التطور بدون نظرية يكون أبطأ بكثير وأكثر غموضا.
على سبيل المثال، النظر في تاريخ دراسة الأمراض المعدية. حتى بداية القرن التاسع عشر. في الواقع، كان الأطباء عاجزين تمامًا أثناء أوبئة الطاعون أو الأمراض المعدية الأخرى التي اندلعت من وقت لآخر على كوكبنا. الجدري هو أحد الأمراض التي عانت منها البشرية. كان الأمر المأساوي هو أنه انتشر ككارثة طبيعية حقيقية، حيث مات كل ثلث من أصيبوا بالمرض، وظل الناجون مشوهين لبقية حياتهم: وجوههم المغطاة بالرماد تنفر حتى أحبائهم.
ومع ذلك، فقد لوحظ أن النجاة من المرض توفر مناعة في حالة تفشي المرض التالي. لذلك، رأى الكثيرون أنه من الأجدر عدم تجنب المرض، بل تحمله، ولكن بشكل ضعيف جدًا، لا يهدد حياة المريض ولا يشوه المريض. وفي هذه الحالة يكون الإنسان مضموناً ضد الأمراض المتكررة. لقد حاولت دول مثل تركيا والصين منذ فترة طويلة إصابة الأشخاص بمحتويات البثرات من مرضى يعانون من شكل خفيف من الجدري. وكان الخطر كبيرا، لأن المرض كان شديدا في بعض الأحيان. في بداية القرن الثامن عشر. تم إجراء تطعيمات مماثلة في إنجلترا، لكن من الصعب القول ما إذا كانت أكثر فائدة أو ضررا. أثناء ممارسة الطب، درس الإنجليزي إدوارد جينر (1749-1823) الخصائص الوقائية لمرض جدري البقر المعروف في الطب الشعبي: حيث أصبح الأشخاص المصابون به محصنين ضد كل من جدري البقر والجدري البشري. وبعد ملاحظات طويلة ودقيقة، في 14 مايو 1796، قام جينر لأول مرة بتطعيم صبي يبلغ من العمر ثماني سنوات بمرض جدري البقر، باستخدام مادة مأخوذة من امرأة مصابة بجدري البقر. وكان التطعيم مصحوبا بالمرض. وبعد شهرين أصيب الصبي بالقيح من بثرة مريض الجدري - وظل بصحة جيدة. وفي عام 1798، وبعد تكرار هذه التجربة عدة مرات، نشر جينر نتائج عمله. واقترح تسمية الطريقة الجديدة بالتطعيم (من الكلمة اللاتينية جدري البقر - جدري البقر).
كان الخوف من الجدري كبيرا لدرجة أن طريقة جينر تم قبولها بحماس، وسرعان ما تم كسر مقاومة الأكثر تحفظا. وانتشر التطعيم في جميع أنحاء أوروبا، وانحسر المرض. وفي البلدان ذات الطب المتطور للغاية، لم يعد الأطباء يشعرون بالعجز في مكافحة الجدري. في تاريخ البشرية، كانت هذه هي الحالة الأولى لانتصار سريع وجذري على مرض خطير.
ولكن لا يمكن تحقيق المزيد من النجاح إلا من خلال تطوير النظرية. في ذلك الوقت، لم يكن أحد يعرف العوامل المسببة للأمراض المعدية، ولم يكن من الممكن الاعتماد على الأشكال الخفيفة لاستخدامها لأغراض التطعيم. لقد واجه علماء الأحياء مهمة تعلم كيفية "تصنيع" "الأنواع" الخاصة بهم من الأشكال الخفيفة من المرض، لكن هذا يتطلب معرفة أكثر بكثير مما كان معروفًا في زمن جينر.

النظرية الجرثومية للمرض

علم الجراثيم

من المستحيل أن نأمل أن يكون من الممكن عزل الأشخاص تمامًا عن الميكروبات المسببة للأمراض. عاجلاً أم آجلاً يكون الشخص معرضاً لخطر الإصابة بالعدوى. كيفية علاج المريض؟ بالطبع، لدى الجسم بعض الوسائل الخاصة به لمكافحة الميكروبات: بعد كل شيء، كما تعلمون، في بعض الأحيان يتعافى المريض حتى دون مساعدة. تمكن عالم الأحياء الروسي المتميز إيليا إيليتش ميتشنيكوف (1845-1916) من إظهار مثال على مثل هذه "المعركة المضادة للبكتيريا" للجسم. وأظهر أن الكريات البيض تؤدي وظيفة الحماية ضد العوامل المسببة للأمراض التي دخلت جسم الحيوانات والبشر: فهي تترك الأوعية الدموية وتندفع إلى موقع الإصابة، حيث تتكشف المعركة الحقيقية بين خلايا الدم البيضاء والبكتيريا. أطلق متشنيكوف على الخلايا التي تؤدي دورًا وقائيًا في الجسم اسم الخلايا البلعمية.
بالإضافة إلى ذلك، يرافق الشفاء من العديد من الأمراض تطور المناعة (المناعة)، على الرغم من عدم اكتشاف أي تغييرات مرئية. ويمكن تفسير ذلك بشكل منطقي تمامًا من خلال حقيقة أن جسم الشخص الذي تعافى من المرض ينتج أجسامًا مضادة لها القدرة على قتل أو تحييد الميكروبات الغازية. وتشرح هذه الفكرة أيضًا تأثير التطعيم؛ تتكون في جسم الشخص الملقّح أجسام مضادة تنشط ضد كل من ميكروب جدري البقر وميكروب الجدري المشابه له. والآن أصبح النصر مضمونا، ولكن ليس على المرض نفسه، بل على الميكروب الذي يسببه.
أوجز باستور طرق مكافحة الجمرة الخبيثة، وهو مرض فتاك يقضي على قطعان الحيوانات الأليفة. وجد العامل المسبب للمرض وأثبت أنه ينتمي إلى نوع خاص من البكتيريا. قام باستور بتسخين مستحضر البكتيريا لتدمير قدرتها على التسبب في المرض (الإمراضية). أدى إدخال البكتيريا الضعيفة (الموهنة) إلى جسم الحيوان إلى تكوين أجسام مضادة قادرة على مقاومة البكتيريا المسببة للأمراض الأصلية.
في عام 1881، أجرى باستور تجربة كاشفة للغاية. وللتجربة، تم أخذ قطيع من الأغنام، تم حقن جزء منه ببكتيريا الجمرة الخبيثة الضعيفة، وبقي الجزء الآخر غير محصن. وبعد مرور بعض الوقت، أصيبت جميع الأغنام بالسلالات المسببة للأمراض. ولم تظهر على الأغنام الملقحة أي علامات مرضية؛ أصيبت الأغنام غير المحصنة بالجمرة الخبيثة وماتت.
استخدم باستور أساليب مماثلة لمكافحة كوليرا الدجاج، والأهم من ذلك، أحد أفظع الأمراض - داء الكلب (أو رهاب الماء)، الذي ينتقل إلى البشر من الحيوانات البرية أو الأليفة المصابة.
أدى نجاح نظرية باستور الجرثومية إلى إحياء الاهتمام بالبكتيريا. درس عالم النبات الألماني فرديناند يوليوس كوهن (1828-1898) الخلايا النباتية تحت المجهر. فقد أظهر، على سبيل المثال، أن بروتوبلازمات الخلايا النباتية والحيوانية متطابقة بشكل أساسي. في الستينيات من القرن التاسع عشر، تحول إلى دراسة البكتيريا. كان أعظم إنجازات كوهن هو إنشاء الطبيعة النباتية للبكتيريا. كان أول من فصل البكتيريا عن الكائنات الأولية بشكل واضح وحاول تنظيم البكتيريا حسب الجنس والأنواع. وهذا يسمح لنا باعتبار كوهن مؤسس علم الجراثيم الحديث.
كان كوهن أول من لاحظ موهبة الطبيب الألماني الشاب روبرت كوخ (1843–1910). في عام 1876، عزل كوخ البكتيريا المسببة للجمرة الخبيثة وتعلم كيفية زراعتها. لعب دعم كوهن، الذي أصبح على دراية بعمل كوخ، دورًا مهمًا في حياة عالم الأحياء الدقيقة العظيم. قام كوخ بزراعة البكتيريا على وسط صلب - الجيلاتين (الذي تم استبداله لاحقًا بالأجار المستخرج من الأعشاب البحرية)، وليس في سائل يُسكب في أنابيب الاختبار. وقد جلب هذا التحسن التقني العديد من الفوائد. في البيئة السائلة، تختلط البكتيريا بأنواعها المختلفة بسهولة، ومن الصعب تحديد أي منها يسبب مرضًا معينًا. إذا تم تطبيق الثقافة كمسحة على وسط صلب، فإن البكتيريا الفردية، التي تنقسم بشكل متكرر، تشكل مستعمرات من الخلايا الجديدة، ثابتة بشكل صارم في موضعها. حتى لو كانت المزرعة الأصلية تتكون من خليط من أنواع مختلفة من البكتيريا، فإن كل مستعمرة عبارة عن مزرعة خلايا نقية، مما يجعل من الممكن تحديد نوع الميكروبات المسببة للأمراض بدقة. قام كوخ في البداية بسكب الوسيط على قطعة مسطحة من الزجاج، لكن مساعده يوليوس ريتشارد بيتري (1852–1921) استبدل الزجاج بطبقين زجاجيين مسطحين وغير عميقين، كان أحدهما بمثابة غطاء. لا تزال أطباق بيتري تستخدم على نطاق واسع في علم البكتيريا. وباستخدام الطريقة المطورة لعزل المزارع الميكروبية النقية، تمكن كوخ وزملاؤه من عزل العوامل المسببة للعديد من الأمراض، بما في ذلك مرض السل (1882).

الحشرات

العوامل الغذائية

خلال الثلث الأخير من القرن الماضي، هيمنت نظرية جرثومة المعدة على أذهان معظم الأطباء، ولكن كان هناك أيضًا من كان لهم رأي مختلف. وكان عالم الأمراض الألماني فيرشو، أشهر المعارضين لنظرية باستور، يعتقد أن الأمراض تنتج عن اضطراب في الجسم نفسه وليس عن عوامل خارجية. كانت ميزة فيرشو هي أنه على مدى عدة عقود من العمل في بلدية برلين والهيئات التشريعية الوطنية، حقق تحسينات كبيرة في مجال النظافة مثل تنقية مياه الشرب وإنشاء نظام فعال لتطهير مياه الصرف الصحي. عالم آخر، بيتنكوفر، قام بالكثير في هذا المجال. يمكن اعتباره وفيرتشو مؤسسي النظافة الاجتماعية الحديثة (دراسة الوقاية من الأمراض في المجتمع البشري).
وبطبيعة الحال، لم تكن مثل هذه التدابير لمنع انتشار الأوبئة أقل أهمية من التأثير المباشر على الميكروبات نفسها.
ومن الطبيعي أن الاهتمام بالنظافة، الذي بشر به أبقراط، احتفظ بأهميته حتى عندما أصبح دور الميكروبات واضحا للجميع. كما ظلت نصائح أبقراط بشأن الحاجة إلى نظام غذائي مغذٍ ومتنوع سارية المفعول، وأصبحت أهميتها واضحة ليس فقط للحفاظ على الصحة بشكل عام، ولكن أيضًا كوسيلة محددة للوقاية من بعض الأمراض. كانت فكرة أن سوء التغذية يمكن أن يسبب المرض تعتبر فكرة "قديمة الطراز" - كان العلماء مفتونين بالميكروبات - ولكن كانت هناك أدلة جيدة تدعمها.
وفي عصر الاكتشافات الجغرافية العظيمة، كان الناس يقضون أشهرا طويلة على متن السفن، ولا يأكلون إلا تلك الأطعمة التي يمكن حفظها بشكل جيد، حيث لم يكن استخدام التبريد الاصطناعي معروفا بعد. كانت الآفة الرهيبة للبحارة هي الاسقربوط. لفت الطبيب الاسكتلندي جيمس ليند (1716-1794) الانتباه إلى حقيقة أن الأمراض لا تحدث على متن السفن فحسب، بل أيضًا في المدن والسجون المحاصرة - في أي مكان يكون فيه الطعام رتيبًا. ربما يكون سبب المرض هو عدم وجود بعض المنتجات في الغذاء؟ حاول ليند تنويع النظام الغذائي للبحارة الذين يعانون من الاسقربوط، وسرعان ما اكتشف التأثير العلاجي للحمضيات. أدخل الملاح الإنجليزي العظيم جيمس كوك (1728-1779) الفواكه الحمضية في النظام الغذائي لطاقم رحلاته في المحيط الهادئ في السبعينيات من القرن الثامن عشر. ونتيجة لذلك، توفي شخص واحد فقط من الاسقربوط. في عام 1795، خلال الحرب مع فرنسا، تم إعطاء عصير الليمون للبحارة في البحرية البريطانية، ولم يتم الإبلاغ عن حالة واحدة من الاسقربوط.
ومع ذلك، فإن مثل هذه الإنجازات التجريبية البحتة، في غياب المبررات النظرية اللازمة، تم تقديمها ببطء شديد. في القرن 19 الاكتشافات الكبرى في مجال التغذية المتعلقة بتحديد دور البروتين. وقد وجد أن بعض البروتينات "الكاملة"، الموجودة في النظام الغذائي، يمكن أن تدعم الحياة، في حين أن البعض الآخر، "الأقل شأنا"، مثل الجيلاتين، غير قادر على القيام بذلك. وجاء التفسير فقط عندما أصبحت طبيعة جزيء البروتين معروفة بشكل أفضل. في عام 1820، بعد معالجة جزيء الجيلاتين المعقد بالحمض، تم عزل جزيء بسيط منه، والذي كان يسمى الجلايسين. ينتمي الجلايسين إلى فئة الأحماض الأمينية. في البداية كان من المفترض أنه بمثابة لبنة بناء للبروتينات، تماما كما أن السكر البسيط، الجلوكوز، هو لبنة البناء التي يبنى منها النشا. ومع ذلك، بحلول نهاية القرن التاسع عشر. أصبح تناقض هذه النظرية واضحا. من مجموعة واسعة من البروتينات، تم الحصول على جزيئات بسيطة أخرى - جميعها، تختلف فقط في التفاصيل، تنتمي إلى فئة الأحماض الأمينية. تبين أن جزيء البروتين لا يتم بناؤه من واحد، ولكن من عدد من الأحماض الأمينية. وبحلول عام 1900، كانت العشرات من "وحدات بناء" الأحماض الأمينية المختلفة معروفة. الآن لم يعد من غير المعقول أن تختلف البروتينات في نسبة الأحماض الأمينية التي تحتوي عليها. كان أول عالم أظهر أن بروتينًا معينًا قد يفتقر إلى واحد أو أكثر من الأحماض الأمينية التي تلعب دورًا مهمًا في حياة الجسم هو عالم الكيمياء الحيوية الإنجليزي فريدريك جولاند هوبكنز (1861-1947). وفي عام 1903، اكتشف حمضًا أمينيًا جديدًا - التربتوفان - وطوّر طرقًا للتعرف عليه. الزين، وهو بروتين معزول من الذرة، أعطى رد فعل سلبي وبالتالي لا يحتوي على التربتوفان. وتبين أنه بروتين غير مكتمل، لأنه البروتين الوحيد في النظام الغذائي، ولا يوفر الوظائف الحيوية للجسم. ولكن حتى إضافة صغيرة من التربتوفان جعلت من الممكن إطالة عمر حيوانات التجارب.
أظهرت التجارب اللاحقة التي أجريت في العقد الأول من القرن العشرين بوضوح أن بعض الأحماض الأمينية يتم تصنيعها في جسم الثدييات من مواد توجد عادة في الأنسجة. ومع ذلك، يجب أن تأتي بعض الأحماض الأمينية من الطعام. إن غياب واحد أو أكثر من هذه الأحماض الأمينية "الأساسية" يجعل البروتين غير مكتمل، مما يؤدي إلى المرض وأحيانا الموت. هكذا تم تقديم مفهوم العوامل الغذائية الإضافية - وهي مركبات لا يمكن تصنيعها في جسم الحيوان والإنسان ويجب تضمينها في الغذاء لضمان وظائف الحياة الطبيعية.
بالمعنى الدقيق للكلمة، الأحماض الأمينية ليست مشكلة طبية خطيرة لأخصائيي التغذية. عادة ما يحدث نقص الأحماض الأمينية فقط مع اتباع نظام غذائي صناعي ورتيب. الأطعمة الطبيعية، حتى لو لم تكن غنية جدًا، تزود الجسم بمجموعة كافية من الأحماض الأمينية.
وبما أن مرض مثل الاسقربوط يمكن علاجه بعصير الليمون، فمن المعقول الافتراض أن عصير الليمون يزود الجسم ببعض العوامل الغذائية المفقودة. ومن غير المرجح أن يكون حمض أميني. في الواقع، كل شيء معروف لعلماء الأحياء في القرن التاسع عشر. الأجزاء المكونة لعصير الليمون مجتمعة أو منفصلة لا يمكنها علاج الاسقربوط. ويجب أن يكون هذا العامل الغذائي عبارة عن مادة مطلوبة فقط بكميات صغيرة جدًا ومختلفة كيميائيًا عن المكونات الغذائية العادية.
تبين أن اكتشاف المادة الغامضة ليس بالأمر الصعب. وبعد تطور مذهب الأحماض الأمينية الضرورية للحياة، تم تحديد عوامل غذائية أكثر دقة لا يحتاجها الجسم إلا بكميات ضئيلة، لكن هذا لم يحدث في عملية دراسة مرض الإسقربوط.

الفيتامينات

في عام 1886، تم إرسال الطبيب الهولندي كريستيان إيكمان (1858-1930) إلى جاوة لمكافحة مرض البري بري. كان هناك سبب للاعتقاد بأن هذا المرض يحدث نتيجة لسوء التغذية. عانى البحارة اليابانيون كثيرًا من مرض البري بري ولم يتوقفوا عن المرض إلا عندما تم إدخال الحليب واللحوم في نظامهم الغذائي، والذي كان يتكون بشكل حصري تقريبًا من الأرز والأسماك، في الثمانينيات من القرن التاسع عشر. ومع ذلك، كان إيكمان مفتونًا بنظرية باستير عن الجراثيم، وكان مقتنعًا بأن مرض البري بري مرض بكتيري. أحضر معه الدجاج على أمل أن ينقل إليهم الجراثيم. لكن كل محاولاته باءت بالفشل. ومع ذلك، في عام 1896، أصيب الدجاج فجأة بمرض مشابه لمرض البري بري. وبالتعرف على ظروف المرض، اكتشف العالم أنه قبل ظهور المرض مباشرة، تم تغذية الدجاج بالأرز المصقول من مستودع أغذية المستشفى. وعندما تم تحويلهم إلى نفس الطعام، بدأ التعافي. تدريجيًا، أصبح إيجكمان مقتنعًا بأن هذا المرض يمكن أن يحدث ويعالج عن طريق تغييرات بسيطة في النظام الغذائي.
في البداية، لم يقدر العالم الأهمية الحقيقية للبيانات التي تم الحصول عليها. واقترح أن حبات الأرز تحتوي على نوع من السموم التي يتم تحييدها بواسطة شيء موجود في قشرة الحبوب، وبما أن القشرة تتم إزالتها عندما يتم تقشير الأرز، تبقى السموم غير المحايدة في الأرز المصقول. ولكن لماذا نخلق فرضية حول وجود مادتين غير معروفتين، مادة سامة ومضادة للسموم، في حين أنه من الأسهل بكثير افتراض وجود نوع ما من العوامل الغذائية اللازمة بكميات ضئيلة؟ وقد شارك في هذا الرأي هوبكنز وعالم الكيمياء الحيوية الأمريكي كازيمير فونك (ولد عام 1884). واقترحوا أنه ليس فقط مرض البري بري، ولكن أيضًا أمراض مثل الإسقربوط والبلاجرا والكساح، يمكن تفسيرها بغياب كميات ضئيلة من بعض المواد في الطعام.
لا يزال فانك تحت الانطباع بأن هذه المواد تنتمي إلى فئة الأمينات، واقترح في عام 1912 تسميتها بالفيتامينات (أمينات الحياة). ظل الاسم عالقًا وتم الحفاظ عليه حتى يومنا هذا، على الرغم من أنه أصبح من الواضح منذ ذلك الحين أنه لا علاقة لهم بالأمينات.
تمت صياغة فرضية فيتامين هوبكنز-فونك بالكامل في الثلث الأول من القرن العشرين. أظهر أنه يمكن علاج الأمراض المختلفة عن طريق وصف نظام غذائي معقول ونظام غذائي. على سبيل المثال، اكتشف الطبيب الأمريكي جوزيف جولدبرجر (1874-1929) (1915) أن مرض البلاجرا، الشائع في الولايات الجنوبية من الولايات المتحدة، ليس من أصل ميكروبي. في الواقع، كان سببه غياب بعض الفيتامينات ويختفي بمجرد إضافة الحليب إلى النظام الغذائي للمرضى. في البداية، كل ما كان معروفًا عن الفيتامينات هو قدرتها على الوقاية من بعض الأمراض وعلاجها. في عام 1913، اقترح عالم الكيمياء الحيوية الأمريكي إلمر فيرنون ماكولوم (و. 1879) تسمية الفيتامينات بأحرف الأبجدية؛ وهكذا ظهرت الفيتامينات A وB وC وD، ومن ثم أضيف إليها فيتامين E وK، وتبين أن الأغذية التي تحتوي على فيتامين B تحتوي في الواقع على أكثر من عامل يمكن أن يؤثر على أكثر من مجموعة أعراض. بدأ علماء الأحياء يتحدثون عن الفيتامينات B1 وB2 وما إلى ذلك.
اتضح أن نقص فيتامين ب 1 هو الذي يسبب مرض البري بري، ونقص فيتامين ب 2 يسبب مرض البلاجرا. أدى نقص فيتامين سي إلى الإصابة بالاسقربوط (وجود كميات صغيرة من فيتامين سي في عصير الحمضيات يفسر تأثيرها العلاجي، مما سمح لليند بشفاء الاسقربوط)، وأدى نقص فيتامين د إلى الكساح. نقص فيتامين أ يؤثر على الرؤية ويسبب العمى الليلي. نقص فيتامين ب12 يسبب فقر الدم الخبيث. هذه هي الأمراض الرئيسية الناجمة عن نقص الفيتامينات. مع تراكم المعرفة حول الفيتامينات، لم تعد كل هذه الأمراض مشكلة طبية خطيرة. بالفعل في الثلاثينيات من القرن العشرين، بدأوا في عزل الفيتامينات في شكلها النقي وتنفيذ تركيبها.