9:06 ص
البيولوجيا
كتاب : الدليل العملي في علم الأحياء الدقيقة التطبيقي
الهندسة الوراثية هي مثال على كيفية تداخل مجالات علم الأحياء الدقيقة الأساسي والتطبيقي. تعتبر الهندسة الوراثية في المقام الأول مجال علم الأحياء الدقيقة التطبيقي (أي استغلال الكائنات الحية الدقيقة لمنتج أو استخدام معين). تم تطوير الأساليب المستخدمة في الهندسة الوراثية في البحوث الأساسية لعلم الوراثة الميكروبية. على العكس من ذلك ، يمكن أن تصبح الطرق المستخدمة والكمال في علم الأحياء الدقيقة التطبيقي أدوات لعلم الأحياء الدقيقة الأساسي. ومع ذلك ، يمكن تقسيم علم الأحياء الدقيقة التطبيقي تحت العناوين التالية.
ميكروبيولوجيا التربة
ومهما كانت التربة "الميتة" قد تظهر ، فهي في الواقع تعج بملايين أو بلايين من الخلايا الميكروبية لكل جرام ، اعتمادًا على خصوبة التربة والبيئة. ترسب النباتات الميتة والمخلفات البشرية والحيوانية والحيوانات الميتة في التربة أو عليها. بمرور الوقت تتحلل جميعها إلى مواد تساهم في التربة ، والميكروبات مسؤولة إلى حد كبير عن هذه التحولات.
اثنان من كبار علماء الأحياء الدقيقة في التربة هما مارتنوس دبليو بيجيرينك (1851-1931) ، وهو هولندي ، وسيرجي ن. وينوجرادسكي (1856-1953) ، وهو روسي. قام هؤلاء الباحثون بعزل وتحديد أنواع جديدة من البكتيريا من التربة ، وخاصة البكتيريا ذاتية التغذية ، التي تستخدم المواد الكيميائية غير العضوية كمغذيات وكمصدر للطاقة. تم اكتشاف العلاقة بين البقوليات والبكتيريا في عقيدات جذور البقول من قبل علماء آخرين في عام 1888. تحتوي العقيدات على أعداد كبيرة من البكتيريا (Rhizobium) القادرة على تثبيت النيتروجين في الغلاف الجوي في مركبات يمكن أن تستخدمها النباتات.
تتكون بيئة التربة الخصبة من جذور النباتات والحيوانات مثل القوارض والحشرات والديدان ومجموعة من الكائنات الحية الدقيقة - الفيروسات والبكتيريا والطحالب والفطريات والأوليات. يمكن التعبير عن دور هذه النباتات الميكروبية بشكل ملائم في الدورات الطبيعية للأرض. في دورة النيتروجين ، على سبيل المثال ، تلتقط الكائنات الحية الدقيقة غاز النيتروجين من الغلاف الجوي وتحوله إلى شكل مركب من النيتروجين يمكن للنباتات استخدامه كمغذٍ ؛ يقوم النبات بتجميع مركبات النيتروجين العضوية التي يستهلكها الإنسان والحيوان ؛ تصل مركبات النيتروجين المستهلكة في النهاية إلى التربة ؛ تكمل الكائنات الحية الدقيقة الدورة عن طريق تحلل هذه المركبات مرة أخرى إلى النيتروجين الجوي والجزيئات غير العضوية البسيطة التي يمكن أن تستخدمها النباتات. في دورات مماثلة لعناصر أخرى مثل الكربون والكبريت والفوسفور ، تلعب الميكروبات دورًا ؛ هذا يجعلها ضرورية للحفاظ على الحياة على الأرض.
علم الأحياء الدقيقة لإمدادات المياه ومياه الصرف والبيئات المائية الأخرى
قبل وقت طويل من تأسيس علم الأحياء الدقيقة كعلم ، كان يُشتبه في أن الماء هو الناقل للكائنات الحية المنتجة للأمراض. ولكن لم يكن ذلك حتى عام 1854 ، عندما ثبت أن وباء الكوليرا كان مصدره في المياه الملوثة ، فقد اعتبرت المياه الملوثة أكثر خطورة كمصدر للمرض. منذ ذلك الوقت ، كان هناك بحث مستمر حول علم الأحياء الدقيقة لإمدادات المياه العامة ، بما في ذلك تطوير الإجراءات المخبرية لتحديد ما إذا كانت المياه صالحة للشرب ، أو صالحة للاستهلاك البشري. في الوقت نفسه ، ظهرت إجراءات تنقية لهذه الإمدادات.
يعتمد إجراء مختبري روتيني وموحد للغاية لتحديد صلاحية المياه على اكتشاف وجود أو عدم وجود بكتيريا Escherichia coli. تعتبر الإشريكية القولونية من السكان الطبيعيين في القناة المعوية للإنسان ؛ يشير وجوده في الماء إلى أن المياه ملوثة بالنفايات المعوية وقد تحتوي على كائنات حية منتجة للأمراض. العمليات الرئيسية المستخدمة في محطة تنقية المياه البلدية هي الترسيب ، والترشيح ، والكلور. كل من هذه العمليات تزيل أو تقتل الكائنات الحية الدقيقة ، ويتم مراقبة الجودة الميكروبيولوجية للمياه المعالجة على فترات متكررة.
تعتبر إمدادات المياه المستخدمة في المجتمع ، والتي يشار إليها عادةً باسم مياه الصرف الصحي ، مهمة من الناحية الميكروبيولوجية بطريقتين. أولاً ، تعتبر مياه الصرف الصحي حاملة محتملة للكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض ، لذلك يجب تنفيذ تدابير مثل الكلورة لمنع هذه الميكروبات من تلويث إمدادات مياه الشرب. ثانيًا ، تعمل محطات معالجة مياه الصرف الصحي على تنقية المياه من خلال استغلال القدرات الكيميائية الحيوية للميكروبات في استقلاب الملوثات. تتم معالجة مياه الصرف الصحي الخام من خلال خزانات كبيرة ، أولاً من أجل التحلل اللاهوائي للركائز المعقدة ولاحقًا للأكسدة الهوائية للمنتجات القابلة للذوبان. يعتمد علاج "الحمأة المنشطة" هذا على ظروف الحضانة التي تساعد على النمو والنشاط الأيضي للكائنات الحية الدقيقة المناسبة.
جانب آخر من علم الأحياء الدقيقة للمياه يتعلق بالمسطحات المائية الطبيعية مثل البرك والبحيرات والأنهار والمحيطات. تقوم الميكروبات المائية بإجراء مجموعة من التحولات الكيميائية الحيوية وهي عنصر أساسي في السلسلة الغذائية في هذه البيئات. على سبيل المثال ، تتكون النباتات الميكروبية للبحر من البكتيريا والطحالب والفطريات والبروتوزوا. يشار إلى الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في البيئات المائية مجتمعة باسم العوالق ؛ تشير العوالق النباتية إلى ميكروبات التمثيل الضوئي (الطحالب بشكل أساسي) ، في حين أن البروتوزوا والحيوانات الصغيرة الأخرى هي عوالق حيوانية. العوالق النباتية هي المسؤولة عن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية - مكونات خلايا العوالق التي تعمل كغذاء لحياة مائية أعلى. يمكن تقدير حجم هذه العملية من خلال الحسابات التي تشير إلى أن الأمر يتطلب 1000 طن من العوالق النباتية لدعم نمو طن واحد من الأسماك.
تعيش مجموعات كبيرة من الأركيا في مرتفعات بركانية على ارتفاع 2600 متر (8500 قدم) تحت سطح المحيط في المناطق المحيطة مباشرة بالفتحات الحرارية المائية (الينابيع الساخنة في أعماق البحار). تنفث الفتحات الماء الساخن (350 درجة مئوية [662 درجة فهرنهايت]) الذي يحتوي على كبريتيد الهيدروجين (H2S) ؛ تتراوح درجة حرارة المياه المحيطة بالفتحات من 10 إلى 20 درجة مئوية (50-68 درجة فهرنهايت). تتركز العديد من البكتيريا في هذه المنطقة بسبب توفر غاز كبريتيد الهيدروجين الذي يمكنهم استخدامه للطاقة. تعتمد وفرة الحياة الحيوانية التي تسكن هذه المنطقة أيضًا اعتمادًا كليًا على الميكروبات في الغذاء....
-----------------
---------------------------
ليست هناك تعليقات: