الاثنين، 1 أغسطس، 2011

البكتيريا الأرجوانيه والخضراء Purple and green bacteria


البكتيريا الأرجوانيه والخضراء Purple and green bacteria (2/3)

المزارع الغنيه

البكتيريا الارجوانيه والخضراء الكبريتيه تتواجد بشكل عام في مناطق هوائيه من البيئات المائيه, غالباً عندما يتراكم كبريتيد الهيدروجين. هذه الكائنات الحيه يمكن أن تكون غنيه بواسطة تضاعف المسكن في المختبر. تستخدم بيئة الأملاح المعدنيه الاساسيه, حيث تضاف البيكربونات كمصدر لثاني أكسيد الكربون. بما أن البكتيريا ذاتية التغذيه الضوئيه تتطلب فيتامين B12, يضاف هذا الفيتامين عادةً. مدى الرقم الهيدروجيني الأمثل هو 6 الى 8, ودرجة الحراره المثلى للأنواع المحبه لدرجة الحراره المتوسطه هي 30 درجه مئويه. التحضين لاهوائي, وتضاف كميه قليله من سلفات الصوديوم (0.05-0.1 % Na2S.9H2O) كمانح لإلكترون البناء الضوئي. اختيار الظروف الضوئيه الملائمه مهم. شدة الاضاءه لا يجب أن تكون عاليه جداً, حيث أن هذه البكتيريا عادةً تعيش في مناطق عميقه من البحيرات أو المساكن اللاهوائيه الأخرى حيث الاضاءه قليله. الشده بين 200 و 1000 لوكس lux كافيه (الشده حوالي 1-2 قدم بعيداً عن 40 واط من الإضاءه العاليه). نوعية الضوء أيضاً مهمه. البكتيريا الارجوانيه والخضراء تستخدم الإشعاع القريب من الاشعه تحت الحمراء, 700-1000 نانومتر, والذي يكون أكثر سهوله الحصول عليه في المختبر عن طريق استخدام مصباح التنجستن التقليدي. المصباح الفلورسينتي عادةً ناقص في الاشعه تحت الحمراء ولا يعتبر مقنع, خصوصاً للبكتيريا الارجوانيه. البكتيريا الارجوانيه التي تحتوي كلوروفيل بكتيري b يمكن أن تكون غنيه بواسطة استخدام مرشحات الاشعه تحت الحمراء التي تتجاوز أطوال موجيه أعلى من 900 نانومتر, حيث الكلوروفيل البكتيري b له امتصاص أقصى عند 1020 نانومتر. بعد التحضين, أنابيب أو قوارير الزراعه تحضن لعدة أسابيع وتفحص بشكل دوري لرؤية علامات النمو. الأوساط الغذائيه الغنيه يجب أن تظهر مصبوغه, والفحص المجهري للأوساط الغذائيه الموجبه يجب أن تكشف الأعضاء لتشبه البكتيريا الارجوانيه والخضراء. يمكن الحصول على المزارع النقيه من المزارع الغنيه الموجبه بواسطة طرق الانبوبه الهزازه, بالتأكيد يجب الحرص, لإبقاء المزارع اللاهوائيه في كافة الأنحاء. ومع ذلك, البكتيريا الارجوانيه والخضراء ليست حساسه للأكسجين مثل اللاهوائيات الأخرى, لذلك الإجراءات الوقائيه المتطرفه لإبقاء الظروف اللاهوائيه عادةً غير ضروري. أوساط مستخدمه بشكل واسع في مزارع البكتيريا الارجوانيه والخضراء الكبريتيه موضحه في الجدول 4.

للبكتيريا الارجوانيه والخضراء الغير كبريتيه, تركيز كبريتات الوسط يجب أن ينخفض الى تركيز منخفض جداً, 0.005-0.01% Na2S.9H2O (أو الكبريتات يمكن أن تزال كامله), وتضاف المركبات العضويه لتزويد مصدر الكربون و/أو مانح الإلكترون. لأن العديد من البكتيريا الارجوانيه والخضراء الغير كبريتيه لها متطلبات عوامل – نمو متعدده, عادةً واحد أو أكثر من فيتامين B, يضاف 0.01% مستخلص الخميره كمصدر لعوامل النمو الموصى به. المواد العضويه المستخدمه يجب أن تكون غير متخمره (لتجنب التنافس في المزارع الغنيه مع الكائنات المتخمره), الاسيتيت, الايثانول, البينزويت, الايزوبروبانول, البيوتيريت أو الأحماض ثنائية الكاربوكسيل مثل السكينيت هي مثاليه.

الهيليوباكتيريا يمكن أن تعزل باستغلال الخصائص الرئيسيه المشتركه على ما يبدو بواسطة كل الممثلات. كل الهيليوباكتيريا المعروفه تنمو جيداً عند درجة حراره تصل الى 42 درجه مئويه ومعظم الأنواع تنتج جراثيم داخليه. درجة الحراره هذه تقييده لمعظم بكتيريا التغذيه الضوئيه الأخرى. لذلك, للهيليوباكتيريا الغنيه, المزارع الغنيه اللاهوائيه المحتويه مستخلص الخميره المخفف وقليلة الكبريتات تلقح مع التربه (الهيليوباكتيريا شديدة المقاومه الى الجفاف وهكذا التربه الجافه غالباً ستتواجد فيها سلالات هذه الكائنات) المبستره الى إزالة البكتيريا الارجوانيه, وتحضن في الضوء عند 40-42 درجه مئويه.

يجب ملاحظة أن العديد من البكتيريا الارجوانيه والخضراء هي غير قادره على استيعاب الكبريتات المختزل, لذا يجب أن تعطى مصدر مختزل للكبريت. إضافة الكبريتيد الى الوسط ليس فقط لإبقاء الأكسجين مرتفعاً ولتخدم كمانح للإلكترون, لكن تزويد هذا المصدر للكبريت المختزل. إذا مانح الإلكترون مثل الهيدروجين والمركبات العضويه سوف يتم استخدامها, والكبريتيد يجب تجنبها لعدة أسباب, إذن فمن الضروري أضافه مصدر آخر للكبريت المختزل, مثل الميثيونين أو السيستين (إذا أضيف مستخلص الخميره, فإنه يخدم غالباً كمصدر للكبريت المختزل وبالإضافه لذلك كمصدر عامل نمو).

الجدول 4: أوساط فينيج لزراعة بكتيريا التغذيه الضوئيه الكبريتيه

المحلول

الوسط

المحلول 1

0.83جرام CaCl2.2H2O في 2.5 لتر ماء. للكائنات الحيه البحريه, يضاف 130 جرام كلوريد الصوديوم.

المحلول 2

67مل ماء؛ 1جرام KH2PO4؛ 1جرام NH4Cl؛ 1جرام MgCl2.2H2O؛ 1جرام KCl؛ 3 مل محلول فيتامين B12 (2مليجرام/100 مل ماء)؛ 30 مل محلول عنصر مؤثر (1 لتر ماء؛ 500جم حمض رباعي الاسيتيك ثنائي الأمين الأيثلين؛ 200ملجرام FeSO4.7H2O؛ 10ملجرام ZnSO4.7H2O؛ 3ملجرام MnCl2.4H2O؛ 30 ملجرام H3PO3؛ 20ملجرام CoCl2.6H2O؛ 1ملجرام CuCl2.2H2O؛ 2ملجرام NiCl2.6H2O؛ 3ملجرام Na2MoO4.2H2O, pH 3)

المحلول 3

3جرام بيكربونات الصوديوم؛ 900 مل ماء؛ تعقيم في حاويه مناسبه للتعقيم من التسمم الغازي بثاني أكسيد الكربون

المحلول 4

3جرام Na2S.9H2O؛ 200 مل ماء؛ تعقيم في قاروره تحتوي قضيب أثاره مغناطيسي مغطى بالتيفلون

البكتيريا الارجوانيه الغير كبريتيه

هذه البكتيريا تسمى البكتيريا الارجوانيه الغير كبريتيه بسبب انه أصلاً اعتقد أنها غير قادره على استخدام الكبريتيد كمانح للإلكترون لاختزال ثاني أكسيد الكربون الى مواد الخليه. مع ذلك, الكبريتيد يمكن أن تستخدم من قبل معظم الأنواع لتزويد التركيز لابقاءه عند مستوى منخفض. يبدو بأن تراكيز الكبريتيد المستغله جيداً من قبل البكتيريا الارجوانيه والخضراء الكبريتيه تكون سامه لمعظم البكتيريا الارجوانيه الغير كبريتيه. بعض البكتيريا الارجوانيه الغير كبريتيه يمكن أيضاً أن تنمو لاهوائياً في الظلام باستخدام أيض التخمر ومعظمها يمكن أن تنمو هوائيا في غياب الظلام بالتنفس. تحت الظروف الأخيره, مانح الإلكترون يمكن أن يكون مركب عضوي, أو في بعض الأنواع مركب غير عضوي مثل الهيدروجين. البكتيريا الارجوانيه الغير كبريتيه هي هكذا بين الأكثر متعددة الاستعمال بشكل نشيط من كل بدائيات النواه. مع ذلك, بسبب قدرتها الغير ذاتيه الضوئيه الكبيره, هذه الكائنات غنيه وتزرع تحت ظروف تغذيه ضوئيه مع مركبات عضويه كمصدر رئيسي للكربون. معظم أعضاء هذه المجموعه أيضاً تتطلب فيتامينات, لذلك مستخلص الخمائر أو بعض المصادر الأخرى للفيتامينات عادةً تتم اضافتها.

التنوع المورفولوجي لهذه المجموعه مثالي مقارنةً للبكتيريا الأرجوانيه والخضراء الأخرى (جدول 5), ومن الواضح أنها مجموعه غير ذاتية التغذيه لما تحتويه من أجناس سوطيه محيطيه عديده أو قطبيه, والأخيره تنمو عن طريق التبرعم.

بعض البكتيريا الارجوانيه الغير كبريتيه لها القدره الى استغلال الميثانول كمصدر كربوني وحيد للنمو بالتغذيه الضوئيه. عندما ينمو لاهوائياً مع الميثانول, البعض من تثبيت النيتروجين ضروري:-

2CH3OH + CO2 → 3(CH2O) + H2O

محتويات الخليه

ثاني أكسيد الكربون مطلوب بسبب الميثانول وهو أكثر تخفيض لحالة الأكسده من محتويات الخليه, وثاني أكسيد الكربون يخدم كمستقبل للإلكترون.

المزارع الغنيه للبكتيريا الارجوانيه الغير كبريتيه يمكن أن تصنع بانتقاء عالي عن طريق مصادر النيتروجين الثابته المحذوفه مثل الأمونيا والنترات من الوسط, واستبدال إمداد كافي من غاز النيتروجين. معظم البكتيريا الارجوانيه الغير كبريتيه هي مثبته نشطه لغاز النيتروجين وتنمو جيداً في الوسط عندما غاز النيتروجين هو المصدر النيتروجيني الوحيد.

جدول 5:- أجناس البكتيريا الارجوانيه الغير كبريتيه وخصائصها

الخصائص

الجنس

مجموعة 16S rRNA

DNA

(mole %GC)

لولبيه, قطبيه الأسواط

Rhodospirillum

ألفا ارجوانيه

62-66

عصويه, قطبيه الأسواط; تنقسم بالتبرعم

Rhodopseudomonas

ألفا ارجوانيه

62-72

عصويه, تنقسم بالانشطار الثنائي

Rhodobacter

ألفا ارجوانيه

65-71

اهليليجيه, محيطيه عديدة الأسواط; تنمو بالتبرعم وتشكيل الهيفات

Rhodomicrobium

ألفا ارجوانيه

61-63

كرويه كبيره, الرقم الهيدروجيني المثالي 5

Rhodopila

ألفا ارجوانيه

66

حلقية الشكل أو لولبيه

Rhodocyclus

بيتا ارجوانيه

64-72

عصويه منحنيه

Rhodovivax

بيتا ارجوانيه

70-72

عصويه منحنيه

Rhodoferax

بيتا ارجوانيه

59-60

البكتيريا الارجوانيه الكبريتيه

البكتيريا الارجوانيه التي تخزن الكبريت وتأكسده الى كبريتات هي بكتيريا متنوعه مورفولوجياً (جدول 6). الخلايا عادة اكبر من خلايا البكتيريا الخضراء, وفي البيئات الغنيه بالكبريتيد ربما تمتلئ بالحبيبات الكبريتيه, بالرغم من أن هذه الحبيبات الكبريتيه في الأجناس ذات الخلايا الصغيره لا تكون واضحه. البكتيريا الارجوانيه الكبريتيه عادة توجد في المناطق اللاهوائيه للبحيرات بالإضافه الى الينابيع الكبريتيه, وبسبب لونها الأرجواني الواضح فهي ترى بسهوله كازدهار أو كتل كبيره. الجنس Ectothiorhodospira مهم بسبب تخزينه للكبريت خارجياً ولأنه محب للملوحه, ينمو عند تركيزات لكلوريد الصوديوم تقترب من الإشباع, غالباً عند رقم هيدروجيني عالي. يوجد في البحيرات الملحيه, بحيرات الصودا, الموالح, والأجسام الأخرى في المياه عالية الملوحه.

البكتيريا الارجوانيه الكبريتيه لها قدره محدوده على استخدام المركبات العضويه كمصدر للكربون للتغذيه الضوئيه. الاسيتيت والبيوريفيت تستخدم من قبل كل الأنواع, وبعض الأنواع تستخدم مركبات عضويه أخرى قليله. قليل من البكتيريا الارجوانيه الكبريتيه تنمو بالتغذيه الكيميائيه الغير العضويه في الظلام مع الثيوسلفايت Thiosulfate كمانح للإلكترون, والجنس Thiocapsa ينمو بالتغذيه الكيميائيه الغير العضويه على الاسيتيت.

جدول 6:- أجناس البكتيريا الارجوانيه الغير كبريتيه وخصائصها

الخصائص

الجنس

DNA

(mole %GC)

كبريت مخزن خارجياً:

لولبيه, قطبيه الأسواط

Ectothiorhodospira

62-70

كبريت مخزن داخلياً:

لا تحتوي فجوات غازيه اهليليجيه أو عصويه, قطبيه الأسواط

كرويه, كرويه مضاعفه, رباعيه, غير متحركه

كرويه أو اهليليجيه, قطبيه الأسواط

لولبيه كبيره, قطبيه الأسواط

لولبيه صغيره

Chromatium

Thiocapsa

Thiocystis

Thiospirillum

Thiorhodovibrio

48-70

63-70

62-68

45

61

كبريت مخزن داخلياً:

تحتوي فجوات غازيه

كرويه شاذه, اهليليجيه, عصويه غير متحركه

كرويه, اهليليجيه, قطبيه الأسواط

عصويه, غير متحركه, شبكه شاذة الشكل

كرويه, غير متحركه, صفائح مستويه الشكل رباعيه, بعض الأنواع غير متوفره في المزارع النقيه

Amoebobacter

Lamprobacter

Lamprocystis

Thiodictyon

Thiopedia

65

64

64

65-66

62-64

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق