מיקרוביולוגיה .הענף בביולוגיה העוסק במיקרואורגניזמים

.יצור= אורגניזם . קטן= מיקרו .יצורים שניתן לראות רק בעזרת מיקרוסקופ

מיקרואורגניזמים

חיידקיםBacteria

פטריותFungi

אצותAlgae

תאיים-חדProtozoa

נגיפיםviruses

.כצברים או כרבדים בבתי גידול מימיים, המיקרואורגניזמים מתקיימים כבודדים .בגופם של יצורים חיים; באוויר; בקרקע; במים: נמצאים בכל מקום

מיקרואורגניזמים 1014. (ג"ק 1 –בגוף של אדם מתקיימים מיקרואורגניזמים במשקל של כ ).ממספר תאי הגוף 10שהם פי

לחץ אוסמוטי ; נמוכה/ גבוהה ' טמפ: חיידקים יכולים להתקיים בתחום רחב מאוד של תנאים

ריכוז חמצן נמוך לכן יימצאו ; חושך/ אור ; נמוכה/ דרגת חומציות גבוהה ; נמוך/ גבוה .י רעלים"באזורים מזוהמים ע, בים המלח, במעיינות חמים,חיידקים במעמקי הים

Bacteria חיידקים

tuberculosis bacteria streptococcus staphylococcus

Salmonella spirillum Ecoli

Fungi & algae פטריות ואצות

תאיות-פטריות חד

תאיות-אצות חד

אצות חוטיות

Protozoa תאיים-חד

Viruses נגיפים

Polio virus

HIV bacteriophage

י"המיקרוסקופ פותח ע. בעקבות המצאת המיקרוסקופ 17 –המיקרואורגניזמים התגלו במאה ה .שתחביבו היה ליטוש עדשות ובניית מיקרוסקופים לוונהוק ון אנטוניסוחר בדים הולנדי בשם

.היה הראשון שראה ותיעד מיקרואורגניזמים לוונהוק ון

שנה מגילוי המיקרואורגניזמים 200במשך ראו בהם חיות. לא ייחסו להם כל חשיבות

לא חשדו בדבר מעורבותם , קטנות ולא יותר .בגרימת מחלות

Robert Koch (1843 – 1910)

:קצת היסטוריה

.היה רופא כפרי בגרמניה קוךרוברט ; tuberculosisשחפת ; anthraxחלת ג –הוכיח שהגורמים למחלות רבות הם חיידקים

.choleraכולרה בגופם של חולי שחפת . הבחין שבגוף חיות חולות בגחלת היו תמיד חיידקים מסוג בצילוס

.היו תמיד חיידקים אחרים מסוג בצילוס

:קוךהעקרונות של הראה שחיידקים אלו הם אכן הגורם למחלות באמצעות

יש להראות שהאורגניזם הנחשב כגורם המחלה נמצא . 1 .בגוף החולה

יש לבודד את האורגניזם הנחשב כגורם המחלה ולגדלו. 2 .בתרבית נקייה

הזרקת האורגניזם מהתרבית לגופם של פרטים בריאים. 3 .חייב לגרום לתופעות האופייניות למחלה

:מאוחר יותר נוסף עקרון רביעי

לגדלו בתרבית נקייה, יש לבודד שוב את גורם המחלה. 4

.ולהשוותו עם התרבית הראשונה

.קוךבן זמנו של , פסטר היה כימאי לואי גילה ששמרים מעורבים בתהליך התסיסה והם אלה • .ענבים ליין שהופכים מיץ

הראה שלא מתקיימת בריאה ספונטנית של • .מיקרואורגניזמים אלא כל תא נוצר מתא שקדם לו

. הראה שחיידקים הם הגורמים לפירוק וריקבון• .נרקב לא, שנשמר בכלי אטום, בשר מבושל. בשר נא נרקב . הסברה הייתה שהעדר חמצן הוא הגורם לאי הריקבון שאפשר כניסת חמצן אך Sפסטר הרתיח מרק בשר בבקבוקים אליהם חיבר צינור בצורת . מנע כניסת מיקרואורגניזמים .התפתחו –ובבשר הנא , בבשר המבושל לא התפתחו מיקרואורגניזמים

Louis Pasteur (1822 – 1895)

.גילה שיין מתקלקל בגלל נוכחות חיידקים בו•דקות אפשר להיפטר מהחיידקים בלי לפגוע 20למשך C60◦ -י חימום היין ל "מצא שע

.פיסטורתהליך זה נעשה עד היום ונקרא .באיכות היין

גילה את הטפיל שגורם למות זחלי פרפר המשי וגילה דרך לזהות את הביצים הנגועות • . בטפיל

.הציל בכך את תעשיית המשי בצרפת

.של תרנגולות ונגד כלבת כולירהפיתח חיסון נגד •

.ח"צמחים ובע: 18 –במאה ה לינאוסי "המיון הראשון של האורגניזמים החיים הוצע ע .speciesושם המין genusשם הסוג : קבע גם שלכל יצור יינתנו שני שמות

.קבוצת פרטים המתרבים בטבע בינם לבין עצמם ומעמידים צאצאים פוריים: מין אי אפשר לקבוע אילו מהם שייכים לאותו , מאחר ויצורים הבנויים מתא אחד מתרבים בחלוקה

.מין על פי היכולת להתרבות , מעורבבים מדי, הם קטנים מדי: "אמר ש. לא מצא דרך למיין את המיקרואורגניזמים לינאוס

"...אין לנו ברירה אלא לשייכם לממלכת התוהו ובוהו, איש לא יידע לעולם דבר לאשורו אודותם

Carl Linnaeus (1707 – 1778)

פרוקריוטיתא אאוקריוטיתא

μ2 – 0.5: גודל μ10 –כ : גודל

: קרום תא וקרומים נוספיםושלד אנדופלסמטיתרשת

ואברונים , תוך תאי, גרעין: העטופים בקרום

, כלורופלסטים, מיטוכונדריה .וחלוליתי 'גולג' מע

אין קרומים , קרום תא בלבדנוספים בתא ואין אברונים

.העטופים בקרום

eurokariaעל פי הסתכלות במיקרוסקופ המיקרואורגניזמים מוינו לבעלי גרעין .prokaryotsוחסרי גרעין

–י הדמיון בחומר התורשתי ולפי הרכב הבסיסים של ה "מיון המיקרואורגניזמים נעשה עפRNA הריבוזומי.

שלש , הראתה שיש שלש קבוצות הריבוזומי RNA –של ה המולקולריהשוואת המבנה :ממלכות של יצורים

החיידקים הקדומים Archaea ארכיאה

החיידקים האמיתיים Bacteriaבקטריה .אאוקריוטיים, יצורים בעלי גרעין Eukaria אאוקריה

ישנם הבדלים במבנה הקרום ובמסלולים ביוכימיים הריבוזומי RNA –בנוסף להבדלים ב

.שונים

Bacteriaחיידקים

.מקלות קטנים= bacteria. חי דק= חיידק סוכר שיש בו גם חומצות-רב, peptidoglycan מפפטידוגליקןדופן בנוי בעיקר : מבנה

.אמיניות בעיקר , מגן מפני שינויים סביבתיים. שלו מולקולרית-די בשכבה חד, חזק וקשיח .שינויים אוסמוטיים

:הדופן קובע את צורת החיידק

coccus נקד .בערך 1µבקוטר של , כדורי

או diploccocci, נקדים יכולים להיות מאורגנים בזוגות ,או בצברים streptoccocciבשרשראות

.staphyloccocciאשכולות

Bacillusמתג .3µ -תא גלילי באורך של כ

.המתגים מתארגנים בזוגות או בשרשראות

Spirillum סליל8 – 10µ

תמיד בבודדים

סליל מתג נקד coccus bacillus spirillum

תוספות מבנה בחיידקים

:יש חיידקים שבנוסף לדופן יש להם

Capsule קופסית .סוכר-מעטה ריר המורכב מרב

. פאגוציטים= י תאים בולעניים "מקשה על זיהוי של החיידקים ע

Pili ריסים .משפרים את היכולת של החיידק להיצמד לתאים בגוף

.י ריסים"חיידקי עששת נצמדים לשיניים ע

Flagella שוטונים .יש חיידקים בעלי שוטון יחיד ויש בעלי מספר שוטונים

.flagellin פלגלין, השוטון בנוי מחלבון מיוחד (E. coli)מגוף החיידק 10שוטון יכול להיות ארוך פי . השוטונים משמשים לתנועה

תוספות מבנה בחיידקים

capsuleקופסית

piliריסים

flagellaשוטונים

endospores נבגים

. מספר קטן של חיידקים יכולים לייצר מעטפת עבה ולהוציא מגופם כמות גדולה של מים .במצב זה החיידק נקרא נבג

.בצורת הנבג החיידק כמעט ולא מקיים חילוף חומרים ואינו מתרבה .קיצוני pH -ב; נמוכה/ גבוהה ' בטמפ; יובשב –קורה כשתנאי החיים לא נוחים

תא החיידק קולט מים , כשתנאי המחיה חוזרים להיות נוחים המעטפת הנוקשה מתפרקת .וממשיך להתרבות

.תא חיידק יכול לשרוד במצב של נבג עד עשרות שנים

צביעת גרם

).1884 –ב (נקראת על שם הרופא דני שפיתח אותה . שיטה לצביעה של חיידקים .הרכב הדופן שלהם פי"עצביעת גרם מאפשרת להבחין בין שתי קבוצות חיידקים

.גרם חיובייםחיידקים הנצבעים בשיטת גרם נקראים .גרם שלילייםחיידקים שלא נצבעים בשיטת גרם נקראים

Hans Christian Gram (1853 – 1938)

.מפפטידוגליקןדפנות תאי החיידקים הגרם חיוביים עבים יותר ובנויים בעיקר פפטידוגליקןמכילים מעט , דפנות תאי החיידקים הגרם שליליים דקים יותר

.והרבה ליפידים) מולקולריתשכבה חד או דו (

.למשל רגישות לחומרים שונים, מבנה הדופן מבטא תכונות נוספות של החיידקים .שליליים הגראםחיוביים רגישים יותר לחומרי חיטוי ולאנזימים מיוחדים מאשר הגראם

,רגישים לפניצילין+ גראם. גם הרגישות לחומרים אנטיביוטיים שונה בין שתי הקבוצות .לא רגישים – גראם

מקורות מזון של חיידקים o אוטוטרופייםחיידקים .ומים CO2 -וחמצן מ גלוקוזנצלים את אנרגיית האור לייצור מ – פוטואוטוטרופיים תרכובות חימצון. אמוניה או מתאן או מימן גופרתי: קור האנרגיהמ – כמואוטוטרופיים .גלוקוזמספק את האנרגיה ואת המימן הדרוש לבניית אלה o הטרוטרופייםחיידקים מנצלים חומרים אורגניים מוכנים כמקור לאנרגיה ולחומרי בניין לבניית התרכובות .האורגניות שלהם .יש שניזונים מחומר אורגני חי מפרישים אנזימים לסביבתם . המפרקים= ספרופיטים= יש שניזונים מחומר אורגני מת .שמפרקים את היצור שמת חלק מתוצרי הפירוק נספגים לגופם ומשמשים להם כמקור אנרגיה ומקור לתרכובות י אורגניזמים החיים בקרקע "וחלק מתוצרי הפירוק נשארים בסביבה ומנוצלים ע, פחמן .י צמחים הקולטים אותם דרך השורשים"או ע .בדרך זו המפרקים ממחזרים חומרים רבים

הפקת אנרגיה

.בנוכחות חמצן, אווירנית= בנשימה אירובית .נשימתם של רוב האורגניזמים החיים ובכלל זה רוב המיקרואורגניזמים

.ללא חמצן, אווירנית-אל, בנשימה אנאירובית

תהליכים מטבוליים ייחודיים לחיידקים

חומצה = חומצת חלב , אצטיתחומצה = חומצת חומץ , ישנם חיידקים המייצרים אצטון .מתאן, לקטית

אצטון

.אצטון היה בשימוש בתהליך ייצור חומר נפץ גילה דרך לגדל חיידקי , מדען יליד רוסיה שעבד באנגליה, (1952 – 1874)ר חיים ויצמן "ד

.כך שניתן להפיק מהם כמויות מסחריות של אצטון קלוסטרידיוםבמלחמת העולם . עד לגילוי של ויצמן אצטון יוצר מעצים בגרמניה ויובא לאנגליה

). גרמניה נלחמה באנגליה(הראשונה נפסקה אספקת האצטון לאנגליה גם כאות הוקרה לויצמן על , יש הטוענים שבין מכלול הסיבות לפרסום הצהרת בלפור

. התגלית הזו

חומצת חומץ .הופכים כהל אתילי לחומצת חומץ (Acetobacter) אצטובקטרחיידקים מסוג

.אצטובקטרחשוף לחמצן מתפתחים בו חיידקי = כשיין נשאר חשוף לאוויר

חלוקת תא חיידק

.הכרומוזום קשור בנקודה מסוימת לקרום. הכפלת הכרומוזום1.

.הכרומוזום שנוצר נקשר לנקודה חדשה בקרום2. .יצירת מחיצה בין שני תאי הבת. הגדלת נפח התא ותוספת דופן

.fission השתנצות3.

גידול אוכלוסיות חיידקים ?לשם מה מגדלים חיידקים

שתן לתרבית; ישטח גרוןמ –זיהוי גורמי מחלה. קביעת איכות מים ואיכות מזון. תעשיית תרופות; תעשיות כימיות; תעשיית מזון -שימוש בתעשייה. מחקר רפואי וגנטי -שימוש במחקר.

.בזכות קצב ההתרבות המהיר של החיידקים מתקבלות תוצאות בזמן קצר

?כיצד מגדלים חיידקים

.מתאימה' בטמפמתאים והמוחזק pH, מזון, במצע גידול המכיל מים

מצע גידול מוצק הוא מצע גידול נוזלי בתוספת . מצע הגידול יכול להיות נוזלי או מוצק .אגארהמופק (לטין 'בדומה לג, נמס במים חמים וסופח מים, סוכר המופק מאצות-הוא רב אגאר ). ח"מבע

.החיסרון במצע נוזלי הוא שהחיידקים מעורבבים ולא ניתן לבודד סוג מסוים של חיידקים

כל חיידק יתרבה וייצור . במצע מוצק החיידקים לא יכולים לנוע אך יכולים להתרבות .כל מושבה מורכבת מסוג אחד של חיידקים כיוון שתחילתה בחיידק בודד. מושבה

אך , אאוקריוטייםחיידקים ומיקרואורגניזמים אחרים מתחלקים בקצב מהיר יחסית לתאים

.גם קצב הגידול של חיידקים שונה מחיידק לחיידקE.Coli דקות 20כל , בתנאים נוחים, מתחלק.

.שעות 15-20חיידקי שחפת מתחלקים כל .ל שעה בערךכ –חיידקים אחרים

או פרק הזמן הממוצע , מ להתחלק לשניים"פרק הזמן הדרוש לחיידק אחד ע: זמן דור הדרוש

.לאוכלוסיית חיידקים להכפיל את מספר הפרטים שבה

Growth curveעקומת גידול של חיידקים

מספר החיידקים זמן הדור בדקות מספר הדור

0 0 1

1 20 2

2 40 4

3 60 8

4 80 16

5 100 32

6 120 64

7 140 128

8 160 256

9 180 512

10 200 1024 0

200

400

600

800

1000

1200

0 100 200 300

יםדק

חייר

ספמ

זמן בדקות

.yהגורם המגביל בעקומה זו הוא ציר " נגמר" y –ציר ה , במציאות מתחילים תרבית ממספר רב של חיידקים ולא מחיידק אחד

.מהר מאוד

.מתארת גידול של אוכלוסיית חיידקים :דקות 20העלייה במספר החיידקים שמקורם בחיידק אחד כשזמן הדור הוא

כדי להתגבר על הבעיה הטכנית ברישום עקומי גידול של חיידקים נהוג להשתמש בקנה 10יתאר מספר חיידקים גדול פי yכלומר כל רווח על ציר , yמידה לוגריתמי לציר

.מהמספר המתואר ברווח הקודם

, חיידקים 100הרווח שאחריו , חיידקים 10כשמתחילים בחיידק אחד הרווח הבא יתאר .'וכו 1000הרווח הבא

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

10000000

100000000

1E+09

0 100 200 300 400 500 600

ם קי

ידחי

הפר

מסlo

g

זמן בדקות

.ללא גבול, באופן תיאורטי, גידול של אוכלוסיית חיידקים היה יכול להמשך

, קיימים אויבים טבעיים, במציאות הדבר לא קורה כיוון שקיימות בטבע מגבלות של מזון ומים .שינויים בריכוז החמצן ומגע עם תאים אחרים, pH–שינויים ב , הצטברות פסולת

.למעט הימצאותם של אויבים טבעיים, גם בגידול במעבדה מתקיימות כל המגבלות האלה

:במהלך חייה של אוכלוסיית חיידקים הגדלה במערכת סגורה ניתן להבחין בארבעה שלבים

lag phase ההשהייהשלב .זהו שלב ההשהיה. כשמעבירים חיידקים למצע גידול טרי הם עוברים תקופת הסתגלות

מייצרים אנזימים וחומצות גרעין , בשלב זה הם נערכים לניצול מקורות המחייה החדשים .וצוברים חומרים החיוניים לחלוקה

.שלב זה נמשך עד שהחיידקים מגיעים למצב בו הם יכולים להתחלק .כ זמן קצר"שלב ההשהיה נמשך בד

log phase, בקיצור, או logarithmic phase המעריכישלב הגידול

כלומר מספרם עולה , בכל דור מספרם מוכפל. בשלב זה החיידקים מתחלקים בקצב קבוע .טור לוגריתמי= בקצב של טור מעריכי

.העכירות של מצע הגידול גדלה המעריכיבשלב הגידול כ עד שצפיפות החיידקים מגיעה "בד, שלב זה נמשך כל עוד תנאי הגידול מתאימים

.ל מצע"חיידקים למ) 109( לכמיליארד

stationary phase שלב הגידול היציב המזון פוחת וחומרי הפסולת -כשצפיפות החיידקים גדלה חלה הרעה בתנאי הגידול

התרבות החיידקים מואטת והם מתחילים . pH –עלול לחול גם שינוי ב . הולכים ומצטברים .למות

כלומר מספר החיידקים, בשלב זה יש איזון בין התרבות החיידקים לבין תמותת החיידקים .החיים נשאר פחות או יותר קבוע

.שלב זה נמשך מספר שעות עד מספר חודשים

death phase שלב התמותה הולך ומשתנה , ככל שפוחת המזון במצע הגידול ועולה כמות חומרי הפסולת הרעילים

מספר. האיזון שהתקיים בין מספר החיידקים המתרבים לבין מספר החיידקים המתים .החיידקים מתרבים הולך ופוחת לכן הולך ויורד מספר החיידקים החיים

. אם יוסיפו בשלב זה מצע טרי החיידקים ישובו להתרבות

או את , בתעשייה ובמחקר מעוניינים לקבל כמויות גדולות של חיידקים בעלי חיוניות גבוהה .התוצרים שלהם

,באופן מבוקר, כלומר מערכת שמוסיפה, י גידול החיידקים במערכת פתוחה"ניתן להשיג זאת ע .מצע מזון טרי ומרחיקה כמות זהה של מצע ישן

.chemostat כמוסטטמערכת זו נקראת

מניעת גידול של חיידקים

; במזון הביתי: לעתים יש צורך במניעת גידול של חיידקים ומיקרואורגניזמים אחרים .חולים-בבתי; בתעשיית המזון

: י יצירת תנאים שאינם נוחים להתרבותם"מניעת גידול של מיקרואורגניזמים נעשית ע .pH –ב ; בכמות המים'; בטמפשינוי

שינוי בטמפרטורה

חימום

פיסטור .שניות 15למשך C◦70-חימום של מזון ל

.לא נפגע הערך התזונתי של המזון ולא נגרם שינוי בטעמו: היתרונות, ולא הנבגים, ניתן לאכסן את המזון למשך זמן מוגבל מפני שלא כל החיידקים: החיסרון

.הפיסטורנהרסים בתהליך

עיקור .דקות 20אטמוספרות למשך 1.5או חימום בלחץ של , למשך כשעה C◦100 -חימום ל

.בעיקור נהרסים כל החיידקים וכל הנבגים .חולים ובמעבדות-תהליך העיקור משמש לשימור מזון ולחיטוי מכשירים בבתי

המכשיר המעוקר הוא לא / כל עוד לא פותחים את האריזה של המזון המעוקר : יתרון .יתקלקל ולא יזדהם

.חלק ממרכיבי המזון נהרסים וטעמו של המזון עלול להשתנות: חסרונות

קירור

תהליך הנשימה , בין השאר, לכן מואטים האנזימטייםנמוכה מואטים התהליכים ' בטמפ .וקצב ההתרבות

← נוצרת פחות חומצת חלב ← פחות נשימה של חיידקי החמצת החלב : במוצרי חלב .החלב מחמיץ לאט יותר

הקפאה

.אין פעילות של מיקרואורגניזמים← אנזימטיתאין פעילות ← קפיאה של המים .המיקרואורגניזמים חוזרים להיות פעילים עם ההפשרה

הרחקת מים .היפרטוניתי יצירת סביבה "ע • .הם יתייבשו וימותו, מים יצאו מתאי החיידקים .המלחה של דגים ובשר; יצירת תמיסת סוכר מרוכזת בריבות: למשל .י ייבוש באמצעות אוויר חם ויבש"ע• .פירות יבשים; אבקת מרק: למשל

pHשינוי .י הוספת בסיסים או חומצות"לבסיסי יותר או חומצי יותר ע pH –שינוי דרגת ה

.החמצה של מזונות כמו יוגורט או מלפפונים חמוצים: למשליוצרים סביבה אנאירובית בה החיידקים , בהחמצה של ירקות מכניסים את הירקות למים

בתהליך נשימתם הם . משגשגים, שהם אנאירוביים, האירוביים מתים וחיידקי ההחמצה .מייצרים חומצת חלב

.וסיפים חיידקי החמצה לחלבמ –בתעשיית היוגורט

חומרים משמרים

.מלחים או חומצות חלשות שמעכבים גידול של מיקרואורגניזמים או גורמים למותם

קרינה

.כתוצאה מכך המיקרואורגניזמים לא יכולים להתרבות. גורמת להרס של חומצות גרעין .חלב עמיד: למשל

סינון

.עדינים שמונעים מעבר של מיקרואורגניזמים, פילטרים, ניתן לסנן חומרים שונים בעזרת מסננים

עישון

.גבינות; דגים; בשר: עישון של מזון

.מגוון חומרי הרעל שבעשן הורג את המיקרואורגניזמים

שאליו קשורים חומרים " שלד"הוא יוצר . פחמן הוא מרכיב בסיסי של כל התרכובות האורגניות .פחמן מהווה את המרכיב העיקרי בכל החומרים האורגניים. זרחן ועוד, חנקן, חמצן, מימן: נוספים

.אנאורגניתתרכובת , CO2, חמצני-באטמוספרה הפחמן קשור לחמצן בצורת פחמן דו נקשר לתרכובת פחמן אורגני הוא תהליך אנאורגניהתהליך העיקרי בו פחמן .י יצורים שיש בהם כלורופיל"הפוטוסינתזה המתבצע ע

,שריפה, חמצני בתהליכי נשימה-כפחמן דו לאטמוספירהחלק מהפחמן משתחרר חזרה

.ח וצמחים שמתו"ח וגופות של בע"תסיסה ופירוק של הפרשות של בע .י מיקרואורגניזמים רבים"תהליכי הפירוק נעשים ע

.גז טבעי ופחם הם תוצר של יצורים שמתו, נפט: חלק גדול ממקורות הדלק על פני כדור הארץ

.הצטברו בקרקעית האוקיאנוסים במשך מאות מיליוני שנים, שמתו) פלנקטון ואצות(יצורים ימיים CO2 –בהעדר חמצן שיחמצן את התרכובות האורגניות חזרה ל , בהעדר יצורים שיפרקו אותם

ובתנאי החום והלחץ השוררים במעמקים התרחשו שינויים כימיים שהפכו את שיירי היצורים .בהדרגה לנפט ולגז טבעי

.אותם התנאים גרמו ליצורים יבשתיים להפוך בהדרגה לפחם

.פחמנים 20ועד , מתאן, CH4, מפחמן אחד, הנפט והגז הם תערובות של פחמימנים .בתהליך של זיקוק מפרידים בין הפחמימנים השונים

.בוטאןביניהם גז הבישול , הם גזים C1-4, הפחמימנים הקצרים ביותר

.נוזלים לניקוי יבש, משמשים כממסים C5-7הפחמימנים C6-12 במעורב משמשים כבנזין.

C16-20 וזלין; שמני סיכה –שמנים . . זפת; פרפין. מוצקים – 20מעל

י חיידקים באחת"עפירוק התאית תהליך פירוק נוסף של תרכובות פחמן הוא תהליך

.הקיבות של מעלי הגרה

מחזור החנקן

.ונוקלאוטידיםהחנקן חיוני לבניית חומצות אמיניות אבל רוב רובם של היצורים החיים לא , מהגזים באטמוספרה 79%מהווה N2 המולקולריהחנקן

, רק מספר קטן של חיידקים מסוגלים לקבע חנקן. יכולים לנצל חנקן גזי לבניית תרכובות אורגניותחיידקים אלה . שאותה יכולים יצורים אחרים לנצל NH3לאמוניה N2כלומר לקשור חנקן גזי

.חנקן מקבעינקראים

. חנקן שחיים חופשיים בקרקע ויש שחיים בשיתוף עם צמחים מקבעייש חיידקים .חיים בתוך פקעיות חנקן בשורשי צמחים ממשפחת הקטניות הריזוביוםחיידקי

NH4 האמוניה הופכת במים ליון אמוניום +

NO3 קבוצת חיידקים אחרת מחמצנת את יוני האמוניום לחנקות, חינקוןזהו תהליך . -

.ניטריפיקציה

צמחים יכולים לקלוט תרכובות אמוניום וחנקות מהקרקע ולנצל אותן לבניית חומצות .וחומצות גרעין, אמיניות ומהן חלבונים

.י הצמחים"ח מקבלים את החנקן מהתרכובות האורגניות שיוצרו ע"בע

י חיידקים "ופירוק יצורים שמתו ע, בהן יש בין השאר תרכובות חנקן, ח"הפרשות בע

.ופטריות תורמים להשבת חנקן לקרקע

.חוזר החנקן לאטמוספרה, דניטריפיקציה, בתהליך חיזור של החנקות לחנקן גזי .י חיידקים"רק ע – דניטריפיקציה

יחסי גומלין בין מיקרואורגניזמים

יחסי גומלין בין אוכלוסיות התפתחות אוכלוסייה ממין אחד מאפשרת התפתחות אוכלוסיותיחסי גומלין בהם • .ממינים אחרים ).בעלי אנזימים מתאימים(מיקרואורגניזמים שיכולים להמיס מינרלים : למשל

על סלע היא ממיסה" מתיישבת"כשאוכלוסייה של מיקרואורגניזמים כאלה מינרלים שהיו כלואים בסלע הופכים זמינים גם לאוכלוסיות חיידקים. אותו מעין חברת –דומה לתהליך של סוקצסיה . (אחרות שלא יכולות להמיס סלעים ).חלוץ

.התפתחות אוכלוסייה ממין אחד מעכבת התפתחות של אוכלוסייה ממין אחר• חיידקי החמצת החלב מפרישים חומצה המונעת. בתהליך החמצה של מזון: למשל

)מעין אללופתיה. (התפתחות של חיידקים אחרים

יחסי גומלין בין מיקרואורגניזמים לבין יצורים אחרים טריפה• .תאיים-אמבות טורפות חיידקים וחד

סימביוזה• ).מסוג הדדיות( מוטואליזםסימביוזה מסוג .חיי שיתוף המועילים לשני השותפים .לעתים שני השותפים תלויים זה בזה לקיומם :דוגמאות חיידקי המעיים .K –ו Bהאדם מרוויח הגנה מחיידקים פתוגניים וייצור של ויטמינים .מזון ומים, קבועה, החיידקים מרוויחים סביבת חיים מוגנת

העיכול של מעלי הגרה' במעחיידקים מפרקי תאית .גלוקוזמרוויח ח"בעה .החיידקים מרוויחים סביבת חיים נוחה

חיידקים קושרי חנקן צמחים לא . ונוקלאוטידיםהצמח מרוויח תרכובות חנקן הנחוצות לו לבניית חומצות אמיניות .יכולים לנצל חנקן גזי . מזון ומים, החיידקים מרוויחים סביבת חיים מוגנת

חזזית .הפטרייה מרוויחה סוכר .האצה מרוויחה הגנה מיובש

מיקוריזה .גלוקוזיקר בע –ומינרלים משורשי הצמח גלוקוז, הפטרייה מרוויחה מים קורי הפטרייה סופגים מים ומינרלים במרחק גדול מזה שאליו מגיעים . שורשי העץ .וטפילים אחרים פטריות –הפטרייה גם מגינה על השורשים מפתוגנים

חיידקים מאירים בדגPhotoblepharon .את האור" לכבות"ו" להדליק"בעזרת תריס הדג יכול . חיים בתוך איבר מתחת לעיני הדג י פתיחה רגעית של התריס נוצר הבזק של אור והדג"ע –מנצל את האור לבלבל דגים טורפים . מיד משנה את כיוון השחייה שלו

קומנסליזם•

.אחרים/ חיי שיתוף המועילים לאחד השותפים ולא מזיקים לאחר י "מנצלים את החמצן שבמעי ויוצרים ע, שהם אירוביים פקולטטיביים, E.coliחיידקי : למשל

.אובליגטוריים לחיות אנאירוביםכך סביבה אנאירובית בה יכולים חיידקים טפילות•

.תועלת לשותף אחד ונזק לאחר .ישנם חיידקים זעירים שהם טפילים בתוך חיידקים אחרים

או שכלולים , י חומרים רעילים שהם מייצרים"ישנם חיידקים הגורמים למחלות שונות ע .במבנה שלהם ומשתחררים לגוף עם מותם

העברה של גנים בין חיידקים :דרכים בשלש פרוקריוטיםגנים מועברים בין

conjunction קוניוגציה

בין חיידקים ציטופלסמטימגע ויצירת גשר .מעורב חיידק מקבל וחיידק תורם קוניוגציהכל

). fertility –מ F ,F factor )Fחלקיק = DNAהחיידק התורם מכיל מולקולה קטנה של .+Fחיידקים המכילים גורם זה מכונים

מחוץ לכרומוזום, הנמצא בתא החיידק כיחידה עצמאית DNAקטע = הוא פלסמיד Fחלקיק נמצאים בו גנים הקשורים בהכפלתו העצמית וגנים האחראים לייצור שערות. החיידק

F pili . באמצעות שערות אלה מתקשר החיידק לחיידקF – =) ציטופלסמטיגשר.(

transformationטרנספורמציה

DNA עובר מתא תורם לתא מקבל ללא מגע בין התאים. קטעים קטנים . שבו משתחרר לסביבה DNA –לאחר מותו והתפרקותו של תא חיידק ה

.י חיידק אחר"יכולים להיקלט ע DNAשל

ויש חיידקים המסוגלים לקלוט גם , מאותו סוג חיידק DNAיש חיידקים הקולטים רק DNA מחיידקים אחרים.

!העברה של גנים בין חיידקים איננה צורת רבייה

.זהו אמצעי להגדלת השונות באוכלוסיית חיידקים

transduction טרנסדוקציהDNA ים'בקטריופאזמועבר מחיידק לחיידק באמצעות.

חיידקי נארז DNAקורה שקטע , הגנום הנגיפי בתוך מעטפת נגיפית" אריזת"במהלך .'הפאזשל DNAבמקום

כאורך הגנום, בכל מקרה הוא קטן .'הפאזתלוי בגודל ' בפאז" נארז"ה DNA –אורך קטע ה .י'הפאז

!העברה של גנים בין חיידקים איננה צורת רבייה

.זהו אמצעי להגדלת השונות באוכלוסיית חיידקים

י חיידקים"מחלות הנגרמות ע

Anthrax גחלת

גמלים ואוכלי עשב , בשיםכ –החיים בבקר , חיוביים מייצרי נבגים גראםי מתגים "נגרמת ע .אחרים

.לא מדבקת מאדם לאדם .לכן קיימת בעיקר באזורים חקלאיים, ח נגוע"בעמ –ההדבקה

:הדבקה

דרך פצע או חתך, הדבקה דרך העור -ח נגוע "י טיפול בבשר מבע"ע. דבקה דרך מערכת העיכולה –ח נגוע "אכילה של בשר שלא בושל מספיק מבע. דבקה דרך מערכת ה –למשל בעת טיפול בצמר מכבשים נגועות , שאיפה של הנבגים

.הנשימה

:הסימפטומים : בהדבקה עורית

.הפצע והכיב לא מכאיבים. פצע קטן שמתפתח לכיב שבמרכזו איזור שחור ממקרי ההדבקה העורית יסתיימו 20% –כ . החיידקים יכולים להתפזר מהכיב לכל הגוף

.במוות ללא טיפול

:בהדבקה דרך המעי .חום וכאבי בטן קשים, שלשול דמי, הקאה, אובדן תיאבון, בחילה

.מההדבקות 25-60% –גורם למוות ב

:בהדבקה דרך מערכת הנשימה , בהמשך מתפתח שיעול. כאבי שרירים, חום נמוך, כאב גרון: דומה להצטננות –בתחילה

.הלם, קוצר נשימה .הידבקות דרך מערכת הנשימה כמעט תמיד קטלנית

. העיכול' מעימים מיום ההדבקה בהדבקה עורית ובהדבקה דרך 7הסימפטומים מופיעים .ימים מיום ההדבקה 42הנשימה יכולים להופיע עד ' מעבהדבקה דרך

נשלחו במעטפות בדואר לכתובות – ביולוגית לוחמהנעשה שימוש בנבגי אנטרקס ב

.ב"שונות בארה

:מניעה .י חיסון עדרים ומעקב וטרינרי"ע .אדם-י חיסון בני"ע

:טיפול .אנטיביוטי

Tuberculosis (T.B.) שחפת

.הקטלנית ביותר בעולם המדבקתהמחלה .פוגעת בריאות אבל יכולה לפגוע בכל איבר בגוף כ"בדר, י מתגים"נגרמת ע

.מתעטש או מדבר, כשאדם משתעל, ברסיסי רוק וליחה, מועברת מאדם לאדם באוויר .רק בשהייה ממושכת עם חולה שחפת, לא נדבקים בשחפת בקלות

:סימפטומים

.הזעות לילה, שיעול דמי, חום, )מכאן המילה שחיף(אובדן משקל , אובדן תיאבון, עייפות, שיעול

,בין השאר, כאשר חיידקי השחפת חודרים לגוף הם מעוררים תגובה חיסונית נגדם המתבטאת .מוקדים שנראים היטב בצילום חזה, המבודד אותם שעוותיעבה של חומר " חומה"ביצירת

האדם לא חולה, יכולים להישאר כך מספר שנים, בלתי פעילההחיידקים נמצאים בגוף בצורה .ולא מדבק

.שחפת פעילההחיידקים פורצים ואז מתחילה , כשמערכת החיסון נחלשת

:מניעה .חיסון

:טיפול

.אנטיביוטיקה לזמן ממושך

שחפת היא. שחפת ואיידס יוצרים שילוב קטלני כי נגיפי האיידס מחלישים את מערכת החיסון .גורם מוות משמעותי בקרב חולי איידס

:סבלו משחפת

אק'רחל המשוררת יאנוש קורצ גולדשמיטסלע הנריק בלובשטייןרחל

)1890-1931) (1878-1942( החלים משחפת בה . חלה בילדותו

כוב'אנטון צ)1860-1904(

פרנץ קפקא)1883-1924(

לורנס. ה. ד)1885-1930(

אורוול' ורג'ג אריק ארתור בלייר

)1903-1950(

שופן פרדריק)1810-1849(

Alexander fleming (1881 – 1955)

גילוי הפניצילין

. 1928 –ב פלמינגי הבקטריולוג אלכסנדר "פניצילין התגלה עחזר ללונדון מחופשה ומצא בין צלחות הפטרי זרועות החיידקים שהשאיר פלמינגבשנה זו

. צלחות בהן התפתח עובש, במסגרת מחקריו בבקטריולוגיה, במעבדתו .הוא שם לב שהאזורים שסביב מושבות העובש היו נקיים מחיידקים

מאחר והעובש. הניח שפטריות העובש מפרישות חומר המונע התפתחות חיידקים פלמינג .הוא קרא לחומר ששיער שמופרש על ידו פניצילין Penicillium notatumהיה מסוג

–בודד ב (שנים בגלל קושי בבידודו 15בידוד הפניצילין והניסויים הקליניים בו ארכו

.ובגלל העדר תקציבי מחקר עם פרוץ מלחמת העולם) 1939 .1943 –פניצילין נכנס לשימוש קליני ב

Viruses נגיפים .RNAאו DNA, יצורים הבנויים ממעטפת חלבונית ובתוכה חומצת גרעין

.יש נגיפים העטופים גם במעטפת שומניתהם מתרבים רק לאחר שחדרו לתא מסוג ; אין להם חילוף חומרים; הם טפילים מוחלטים

.לכל סוג נגיף תא אליו הוא חודר –מסוים .בעלי צלעות רבות; עגולים; אליפטיים; מוארכים יש –לנגיפים צורות שונות

.אאוקריוטייםמתאים 30-50מחיידקים ופי 3-5קטנים פי , מיקרון 0.03-0.3 גודלם בין

נגיף פוליו HIV' בקטריופאזנגיף מוזאיקת הטבק 0.3μ 0.2μ 0.1μ 0.03μ

)גודל של ריבוזום(

התרבות של נגיפים .נגיפים מתרבים רק בתוך תאים חיים

1שלב

.הנגיף נצמד לתא

.הנגיף נצמד לרצפטורים על פני התא בעזרת חלבונים ייחודיים שעל המעטפת שלושרק אליו יש לנגיף . (בין נגיף ממין מסוים לבין תא ממין מסוים, ההצמדה היא ייחודית

את ).החלבונים המתאימים להיקשר לרצפטור שלו

2שלב

.חדירת הנגיף לתא

.יש נגיפים שמחדירים רק את החומר התורשתי לתא ויש נגיפים שחודרים לתא בשלמותם

מחדירים את החומר התורשתי , חיידקים= הנגיפים שתוקפים בקטריה , ים'בקטריופאזה .בלבד

.חודרים לתוכם בשלמותם, ח"תאי צמחים או בע, אאוקריוטייםהנגיפים התוקפים תאים

בעיקר חרקים , וקטורים= י נשאים "כ ע"נגיפים התוקפים צמחים חודרים לתאי הצמח בד

כשהנשאים פוצעים . הנגיפים קיימים בגוף החרק או הפטרייה מבלי לגרום להם נזק. ופטריות .הנגיפים חודרים לתאי הצמח, למשל בזמן החדרת חדק המציצה של כנימות, תאי צמח

3שלב

.התרבות הנגיפים בתא

:ים'בבקטריופאזהחומר התורשתי הנגיפי מכפיל את עצמו ובעקבות זאת נוצרים חלבוני המעטפת של 1.

.רבים ים'בקטריופאזהנגיפים כלומר נוצרים משתחררים החוצה ומסוגלים , שנוצרו גורמים להמסת דופן תא החיידק ים'הבקטריופאז

.התפרקות, המסה lysisמלשון , המסלול הליטיזהו . להדביק תאי חיידקים נוספים

ליזוגנימסלול 2.בכל פעם שהחומר . החומר התורשתי הנגיפי משתלב בחומר התורשתי של החיידק

אך הוא לא ',הפאזגם החומר התורשתי של משוכפל, התורשתי של החיידק משוכפל .המידע ליצירתם נשמר בכרומוזום של החיידק ושל צאצאיו. ים'פאזלא נוצרים , פעיל

בהשפעת גורמי סביבה שונים , לשלב הליטי הליזוגניבשלב כלשהו יחול מעבר מהשלב .שמחלישים את החיידק

:ח"בתאי בע .נוצרים נגיפים חדשים ופורצת המחלה, הנגיפים חודרים לתא

ואז המחלה לא, הנגיפים החדשים נמשכת מספר ימים עד מספר שבועות הווצרותלעתים

.אינקובציה, דגירה= פורצת מייד אחרי חדירת הנגיפים אלא לאחר תקופת התרבותם .יום 17-20אדמת ; ימים 1-2גירה של ד –שפעת

היווצרות הנגיפים החדשים ופריצת המחלה יכול , בנגיפים מסוימים אחרי ההדבקה

החומר התורשתי של הנגיף להשתלב בחומר התורשתי של התא המאכסן בלי להתבטא .מצב סמוי=

.המצב הסמוי יכול להימשך מספר שנים או , או עליית חום הגוף/בזמן מחלה למשל ו, כשהפעילות של מערכת החיסון יורדת

.הנגיף חוזר להיות פעיל, אצל נשים הורמונלייםבעקבות שינויים .צהבת; איידס; נגיפי הרפס: דוגמאות לנגיפים שיכולים לעבור למצב סמוי

4שלב

.שחרור הנגיפים

:בחיידקים .ומשתחררים ממנוממיסים את דופן תא החיידק ים'פאז

:בצמחים

.המחברים תאים סמוכים ציטופלסמטייםדרך גשרים הנגיפים עוברים מתא לתא בצמח .בהזדקנות טבעית או בפציעה, נגיפים יעברו מצמח לצמח רק בעקבות הרס רקמת הצמח

:ח"בבע

.נגיפי פוליו: למשל. וכך יוצאים ממנוהרס קרום התא יש נגיפים שגורמים ל •הנגיפים משתחררים . שחרור הדרגתי של נגיפים דרך קרום התא. budding הנצהי "ע •

.כשהם עטופים בקטע מקרום התא

transduction טרנסדוקציה

DNA ים'בקטריופאזמועבר מחיידק לחיידק באמצעות.

חיידקי נארז DNAקורה שקטע , הגנום הנגיפי בתוך מעטפת נגיפית" אריזת"במהלך .'הפאזשל DNAבמקום

כאורך הגנום, בכל מקרה הוא קטן .'הפאזתלוי בגודל ' בפאז" נארז"ה DNA –אורך קטע ה .י'הפאז

!העברה של גנים בין חיידקים איננה צורת רבייה

.זהו אמצעי להגדלת השונות באוכלוסיית חיידקים

מניעת מחלות נגיפיות

ועיקור פיסטור שמירה על ניקיון

חיסון

:בדומה למניעת כל מחלה זיהומית

.יפי איידסנג –יש נגיפים הנהרסים בחשיפה לאור

מחלת האבעבועות השחורות חוסלה בעקבות החיסונים .כמעט ולא קיימת, פוליו, מחלת שיתוק הילדים

ריפוי מחלות נגיפיות

ולא בתאים , ריפוי מחלות נגיפיות הוא בעייתי כי קשה למצוא תרופה שתפגע רק בנגיפים .שמאכסנים אותם

הנזק לאדם . בחומרים הפוגעים בתאים שמתחלקים, בטיפות או במשחה, ישנו טיפול מקומי

.זניח והתרבות הנגיפים נפגעת

טיפול המעכב שלבים שונים בהתפתחות הנגיף ניתן בבליעה רק במקרים בהם הסיכון .למשל במחלת האיידס, בפעילות הנגיף עולה על הנזק שייגרם לגוף מהתרופה

:י נגיפים"בתא נגוע ע .י אנזימי התא"זר ופירוקו ע DNAזיהוי • האינטרפרון עובר . י תאים מודבקים בנגיפים והפרשתו אל מחוץ לתא"ע אינטרפרוןייצור • .בדיפוזיה לתאים השכנים וגורם לייצור חלבון המונע התרבות נגיפים

מחלות נגיפיות AIDSאיידס

Acquired Immune Deficiency Syndromeכשל חיסוני נרכש

HIV Human Immunodeficiency Virusי נגיף "נגרמת ע .דבר הפוגע ביכולת ההתנגדות של האדם למחלות, Tפוגע בלימפוציטים מסוג

, נוזל זרע, דם: ההדבקה בנגיף האיידס היא רק במגע ישיר של נוזל גוף של אדם נגוע

.עם דם, ריריות ובכלל זה רירית הנרתיק

: הנגיפים יכולים לעבור מאדם נגוע באיידס לאדם בריא . חתך באברי המין/ במידה ויש שריטה , במגע מיני לא מוגן• . במחט מזרק לא מחוטאת• .חתך בעור/ מגע עם דם כשיש שריטה • .עירוי דם נגוע•

.בחום ובאור, רגיש לתנאי הסביבה ומתפרק במהירות ביובש HIV –נגיף ה

.ב"בארה 1980 –איידס התגלה ב בקרב גברים צעירים הומוסקסואליים שהתבטאה , לא מוכרת, התגלתה מחלה חדשה

איבוד משקל מהיר ומגוון מחלות , שלשולים, נפיחות של קשרי הלימפה, חולשה, בחום .קאפוסיש "ע סרקומה, דלקת ריאות: שלא נראו קודם אצל אנשים צעירים

.באפריקה" נולדה"המחלה

הבחינו בדמיון הרב בין, שטיפלו בחולים ממרכז אפריקה, רופאים בפריז ובבריסל הסימפטומים

שעבדו ואירופאייםאפריקאיים עשירים שבאו לקבל טיפול באירופה (של המטופלים שלהם במרכז

.לבין תאור הסימנים הקליניים של איידס בקרב החולים האמריקאיים) אפריקה כ לקניה ושמעו מהתושבים"ב יצאה לזאיר ולרואנדה ואח"קבוצת חוקרים מאירופה ומארה

.על הקוף הירוק שחי בלהקות שתוקפות בנשיכות את החקלאים בשדות

.שחי במרכז אפריקה, מקור מחלת האיידס כנראה בקוף הירוק

כריתת יערות כדי לפנות שטחים למגורים ולחקלאות צמצמו את שטח .וכן קרבו את בני האדם אל מקום מחיית הקופים, המחיה של הקופים

כנראה בגלל צמצום שטח המחיה וכמות, הקופים הפכו תוקפניים יותר .ונשכו את החקלאים שהחלו לעבוד בסמוך אליהם, המזון

בנוסף לכך תושבי האזור נוהגים לאכול את מוחם של הקופים כשאינו .מבושל וכן להשתמש בדמם של הקופים לטכסים שבטיים

שלא גרם לקופים אלה " נגיף הקוף הירוק"מדמם של הקופים בודד

נזק אך כשהודבקו בו זנים אחרים של קופים הם פיתחו תופעות מאוד .דומות לאיידס

נמצא , ב"במעבדות שונות בארה, שנה בהקפאה 30 –ו 20מחקר של מנות דם וזרע שנשמרו .ב לפני אמצע שנות השבעים"לא היה קיים בארה HIV –שנגיף ה .1959 –יש עדויות להמצאות הנגיף ב , לעומת זאת, באפריקה

?י הרופאים המקומיים"מדוע לא אובחנה המחלה ע

מצב הבריאות של אוכלוסייה. באפריקה מקרים של זיהומים חוזרים הם מרובים ושכיחים .שלשולים כרוניים ואובדן משקל מהיר מאפיינים הרבה מצבי תחלואה, זו ירוד המחשבה שתופעות אלו נובעות מחוסר תזונה מתאימה ולא בשל מחלה חדשה הייתה .סבירה רק כשהחלה תנועה של . פגיעתו הראשונה של הנגיף הייתה בכפרים מבודדים באפריקה אוכלוסייה מהכפרים אל הערים והנגיף פגע בריכוזי אוכלוסייה בערים הובן שמדובר .במחלה חדשה

הדבר משך תשומת לב , כשהחלו אנשים צעירים ובריאים למות מגורם בלתי ידוע, ב"בארה .מיידית

.נכון להיום אין תרופה לאיידס ואין חיסון נגדו .reverse transcriptaseשמעכב AZTכגון , ישנן תרופות המעכבות את התרבות הנגיף

.הדרך היחידה לא לחלות באיידס היא להימנע מהידבקות במחלה זוג שאין וודאות שאינו חולה או נשא של איידס-להשתמש בקונדום בכל מגע מיני עם בן.

פעמיים חדשים או במזרקים מעוקרים-שימוש במזרקים חד. פעמיות בטיפול באנשים-שימוש בכפפות חד.

.HIVלקבל עירוי דם רק במקומות בהם מנות הדם נבדקות לנגיף להשתמש תמיד בקונדום, ליידע בני זוג, הל אורח חיים אחראילנ –לחולים ולנשאים ,

.לתרום דם לא

Poliomyelitis שיתוק ילדים

.י נגיפי מעיים"מחלה הנגרמת עמופרשים לחלל המעי ויוצאים , הנגיפים מתרבים בריריות של מערכת העיכול ושל הפה והלוע

.עם הצואה .המחלה מאוד מדבקת

, כל מקור מים שמעורב במי שופכין מהווה מקור להדבקה. fecal oralמהצואה לפה : הדבקה .וכן בריכות שחיה

:ישנן שתי צורות של פוליו

Minor שעות 48-72נמשכת , נראית כשפעת. Major מחלה קשה . מתפתחת דלקת בקרום העוטף את המח. מקרים 200-250אחד מכל

.אך עוברת ללא השפעות קבועות .גרם שיתוק בלתי הפיך לשרירי הגפיים ושרירי הנשימהנ –צורה קשה ביותר ונדירה ביותר

.1961 –חיסון נגד פוליו ניתן לכל האוכלוסייה החל מ

:פותחו שני תרכיבי חיסון נגד פוליו

סייביןתרכיב סאלקתרכיב 1959 –אושר לשימוש ב 1960 –אושר לשימוש ב נגיפים מומתים נגיפים מוחלשים ניתן בהזרקה ניתן בבליעה נגיפים שיחדרו . אדם שחוסן ויידבק לא יחלה

אבל נגיפים , י נוגדנים בדם"לדם יחוסלו עי האדם באמצעות "שיתרבו בתאי המעי יופצו ע

.הצואה

אדם שחוסן ויידבק לא יחלה. לא תהיה כניסת נגיפים לדם וגם לא לתאי

על כן , בזכות נוגדנים מקומיים במעיים, המעי .הנגיפים לא יתרבו בגופו ולא יופצו על ידו

נגיפים , בצואה, בעקבות החיסון יופרשו מגופו .תהיה הפצה של החיסון ←מוחלשים

Dr. Jonas Salk (1914-1995) Dr. Albert Sabin (1906-1993)

.סירב לרשום את החיסון שפיתח כפטנט ודרש שהוא יינתן בחינם סייבין

Hepatitis צהבת נגיפית

.B –ו A: הנפוצים ביותר. ישנם מספר סוגי נגיפים הגורמים לצהבת .נגיפי צהבת תוקפים את תאי הכבד

Aצהבת

.מועברת במזון ובמים מזוהמים .וצהבת) בצבע תה חזק(שתן כהה מאוד , הקאה, בחילה, חוסר תיאבון, מתבטאת בחום

.מאותה הסיבה, הצואה בהירה מאוד. השתן כהה מאוד בגלל הפרשת בילירובין לשתןפגיעה בלתי הפיכה בכבד נדירה . כ מעצמה תוך מספר חודשים"המחלה מסתיימת בד

.מאוד .שבועות 2-6: משך הדגירה

.נגיפים עמידים למדי .חיסון ניתן לצוותים רפואיים וליוצאים לאזורים נגועים בעולם

Bצהבת .מועברת דרך דם ונוזלי גוף

.וכן לסרטן הכבד, עלולה לגרום לפגיעה חמורה בכבד עד כדי צורך בהשתלהאצל חלק מהנדבקים לא מופיעים סימפטומים קליניים לכן הם עלולים להדביק את סביבתם

.מתוך חוסר ידיעה .לכן הסיכון להדבקות גבוה יותר, HIVנגיף עמיד יותר ונפוץ יותר מנגיף

.לצוותים רפואיים וליוצאים לאזורים נגועים בעולם, 1992 –חיסון ניתן לכל התינוקות מ

Cצהבת .אין חיסון נגדה, Bמסוכנת כמו צהבת

Smallpox ; Variola אבעבועות שחורות

.מחלה שהוכחדה בזכות חיסון האוכלוסייהכאב בכל הגוף ופריחה שמתפתחת לאבעבועות על פני , כאב ראש, מתבטאת בחום גבוה

.כל הגוף .כ נוצר מעליהן קרום והן נושרות תוך שלשה שבועות"אח, האבעבועות מתמלאות מוגלה

הדבקה . בגדים, מצעים –מועברת דרך נוזלי גוף גם כשהם על חפצים , מחלה מאוד מדבקת .נדירה –דרך האוויר

.1977 –מקרה אחרון של אבעבועות שחורות תועד ב .1972 –חיסונים הופסקו ב

green algae-; bluecyanobacteriaאצות כחוליות .אורגניזמים שהוגדרו בעבר כאצות כחוליות וכיום מוגדרים כחיידקים

.לחלכח –צבען ירוק .כמושבות או כחוטים, תאיים-מאורגנים כחד

.פרוקריוטיותמוינו בעבר כאצות כי במיקרוסקופ אור אי אפשר לראות שהן .לא נמצא בכלורופלסטים, כמו בחיידקים, בכחוליותבנוסף לכך הכלורופיל

:למרות שבכמה תכונות הן דומות יותר לאצות, כיום מקובל על רוב החוקרים שהן חיידקים יש להן כלורופילa ,ושונה מהכלורופיל הקיים בחיידקים, שהוא הפיגמנט הקיים באצות. משתחרר חמצן הכחוליותבפוטוסינתזה של.

.בפוטוסינתזה של החיידקים לא משתחרר חמצן ולאצות לכחוליותבתי גידול רבים משותפים.

הן מהוות מרכיב עיקרי בפיטופלנקטון והן מבצעות. חשיבות אקולוגית רבה הכחוליותלאצות .חלק משמעותי מהפוטוסינתזה המתקיימת על פני כדור הארץ

מיקרואורגניזמים בשרות האדם ?מתי מעדיפים שימוש במיקרואורגניזמים על פני ייצור כימי

כשיש צורך לייצר חלבונים שלא ניתן לייצר בדרך אחרת.

.הורמון הגדילה; אינסולין: למשל ח כי"אדם או מבע-י חיידקים עדיף על פני הפקה של החלבונים מבני"ייצור חלבונים ע . סכנת הזיהום בנגיפים או בפריונים קטנה יותר proteinacious infectious)חלקיקי חלבון מדבקים = פריונים (

כשהייצור באמצעות מיקרואורגניזמים זול יותר מייצור בתהליך כימי.

.הפרדת התוצר מתוצרי הלוואי; חומרי גלם יקרים; חשמל/בייצור כימי יש עלויות של דלק בעוד שבתהליכים כימיים נעשה, שימוש במיקרואורגניזמים לא גורם לזיהום סביבתי

.שעלולים להזיק לסביבה אנאורגנייםשימוש בזרזים . אנזימים לא מזיקים לסביבה

?אילו מיקרואורגניזמים ייבחרו לשימוש תעשייתי .כאלה שתנאי הגידול שלהם פשוטים וזולים • .בעלי חילוף חומרים מהיר והתרבות מהירה • .כאלה שמייצרים מעט תוצרי ביניים בתהליך ייצור החומר המבוקש •

:השימוש במיקרואורגניזמים נעשה כבר בעת העתיקה

o באשור הס"לפנ 6000(הכנת בירה.( o בנצרים העתיקה הס"לפנ 4000(התפחת בצק.( o י החמצתו"שימור חלב ע. o בספר בראשית(הכנת יין.( o השתמשו בחיידקים הניזונים משיירי הבשר וכך התקבל עור נקי ומוכן –עיבוד עורות .לעיבוד

o בתהליך הכנת בד הפשתן הפישתהעיבוד הסיבים של צמח. o ריפוי פצעים בעזרת עובש.

:בימינו

מיקרואורגניזמים בתעשיית המזון o יין שמרים שחיים באופן טבעי על קליפות הענבים מתערבבים, כשכותשים את הענבים למיץ כיוון שהתנאים בנוזל . גלוקוזהשמרים מתרבים במיץ הענבים כי יש בו שפע של . במיץ CO2 - וללכוהל אתילי הגלוקוזאנאירוביים הם מפרקים את

C6H12O6 → 2CH3CH2OH + 2CO2 (+ 2ATP)

חמצנית-י הוספת גופרית דו"ע(כיום משמידים את אוכלוסיית המיקרואורגניזמים הטבעית . ומוסיפים למיץ הענבים שמרים) פיסטורי "או ע .תהליך התסיסה מתבצע במכלי תסיסה בתהליך מבוקר

o חומץ בן יין שהופכים acetobacter אצטובקטרכשיין נשאר חשוף לאוויר מתפתחים בו חיידקים מסוג .את הכוהל לחומצת חומץ

CH3CH2OH + O2 → CH3COOH + H2O

o בירה הגלוקוזאת . לגלוקוזמפרקים את העמילן שבזרעי השעורה ) שעורה ומים(= שמרים בלתת .וכוהל CO2 -ל , בתהליך הנשימה התאית, השמרים מפרקים

o התפחת בצק מפרקים הגלוקוזואת , לגלוקוזהשמרים מפרקים את העמילן שבקמח . שמרים בקמח ומים .וכוהל CO2 -בתהליך הנשימה התאית ל

o מוצרי חלב . לחומצת חלב, לקטוז, בחלב מפרקים את סוכר החלב אנארובייםחיידקים

o החמצת ירקות .מפרקים סוכרוז לחומצת חלב אנארובייםחיידקים

o ליקר . וכוהל CO2 -שבמיץ ל והפרוקטוזשמרים במיץ פירות מפרקים את הסוכרוז

o בתעשיות אחרות :

בורסקאות

חיידקים מפרקי נפט

טיהור שפכים

הדברה ביולוגית

השבחה של מיקרואורגניזמים לתעשייה

שינוי ברצף = מוטציה (בשנות החמישים פותחה דרך להגברת שיעור המוטציות הטבעי הוא חומר כימי או קרינה שמגבירים את מוטגן. במוטגניםי שימוש "ע) DNA –הבסיסים ב

.שיעור המוטציות

לבדוק את כל, היא אקראית לכן יש להשרות כמות עצומה של מוטציות המוטגניםהשפעת .האורגניזמים המתקבלים ולברור את אלו בעלי המוטציה הרצויה

יותר פניצילין 10,000שמייצרות פי פניציליוםבדרך זו הצליחו להגיע לזן של פטריות

הנדסה גנטית

.בתאים חיים DNA –שינוי מלאכותי של הרכב ה החדרה של גן אנושי (= אנושי לתא חיידק DNAהחדרה של קטע : למשל

.רקומביננטי DNAמתקבל ). לתא חיידקDNA רקומביננטי =DNA המכיל קטעים שלDNA ממקורות שונים

).מיצורים שונים כ"בדר( מתרבה והמידע בו מתורגם הרקומביננטי DNA –ה , כשהחיידק מתרבה

.רקומביננטיחלבון = לחלבון זהה בכל היצורים , אוניברסליהוא DNA –אפשרית כי מבנה ה רקומביננטי DNAיצירת .החיים

פרוקריוטייםכי תאים אאוקריוטימאשר לתא פרוקריוטילתא DNAקל יותר להחדיר קטע .וטרנסדוקציהטרנספורמציה , בקוניוגציה –באופן טבעי DNAקולטים קטעי

יתרון נוסף בשימוש בהם – מאאוקריוטיםמתחלקים בקצב מהיר יותר פרוקריוטיםתאים .להנדסה גנטית

.בהצלחה E. coliבתאי חיידקי הורמון הגדילה שולב הגן האנושי לייצור 1979 –ב

.עד אז השתמשו בהורמון גדילה של פרות וחזירים .הוא מיוצר בכמויות קטנות, כמו כל הורמון, ההפקה שלו הייתה מסורבלת ויקרה כי

ח נחשפו לסכנת הדבקה בפריונים הגורמים "כמו כן אנשים שקיבלו הורמון שהופק מבע ".הפרה המשוגעת"למשל , למחלות של מערכת העצבים

.הורמון אנושי גם לא מעורר תגובה חיסונית

.E. coliגם הוא בחיידקי , אינסוליןהתחיל ייצור מסחרי של 1982 –ב

האורז הזהוב

.מכאן צבעם הזהוב, בגרגרי האורז נוצר קרוטן. שילוב של הגן לייצור קרוטן באורז

הייתה בעיה של מחסור , בהם המזון העיקרי הוא אורז, באזורים כפריים בדרום מזרח אסיה .בקרוטן

.מחסור בקרוטן בגיל הילדות גורם למספר בעיות שהקשה בהן היא עיוורון

.גנים לעמידות למחלות ולמזיקים שונים מוחדרים לצמחים .שחודרים למערכת האקולוגית, הדבר חוסך את הצורך בחומרי הדברה

כמו כן מאפשר קבלת יבול רב יותר באזורים בעולם בהם החקלאות לא מפותחת ואין שימוש .בחומרי הדברה

.חשש שמעבר הגנים ייצא מכלל שליטה, קיים חשש גדול בעולם ממזון מהונדס . במדינות מסוימות אסור שווק של פירות וירקות מהונדסים

Fungiסוגי פטריות

:הפטריות מתחלקות לשלש קבוצות שמריםyeasts תאיים-כ חד"בד. עובשים molds תפטיר= בנויים מסבך מסועף של קורים. פטריות כובעmushrooms לא שייכות למיקרואורגניזמים, תאיות-שהן רב.

yeastשמרים

molds עובשים

mushroomsפטריות כובע

:המשותף לכל הפטריות אין להן כלורופיל. חיות בסימביוזה או טפילות, ספרופיטיות - הטרוטרופיותהן. הסוכר שבונה את-ולא מתאית שהוא רב, סוכר-רב, דופן תאי הפטריות בנוי ברובו כיטין

.דפנות תאי הצמחים הן חסרות תנועה.

.הטרוטרופיותהפטריות הן o מפרקות= ספרופיטיות. ח יכולים לפרק כמו"חיידקים מסוימים ומעט מאוד בע, מפרקות חומרים אורגניים שרק הן . עצמות; נייר; בולי עץ הן מפרישות אנזימים שמפרקים את התרכובות המורכבות לתרכובות פשוטות אותן הן .סופגות ומשתמשות בהן

o סימביוזה. .חזזיותה –הנפוץ ביותר . חיי שיתוף

o טפילות. . ח ולצמחים"הפטריות הטפילות הן הפתוגניות לבע

רבייה

.שמרים מתרבים בחלוקה או בהנצה

.זוויגית וגם ברבייה זוויגית-ופטריות כובע מתרבים גם ברבייה אל עובשים מאפשרים את, שהם תאים בעלי דופן נוקשה, נבגיםייצור : זוויגית-אחת מצורות הרבייה האל

.הפצת הפטריות למרחקים גדולים וכן מאפשרים הישרדות בתנאים קשים

נבגים של פטריות כובע נבגים של עובש מתפתחים בין דפים בחלק

התחתון של הכובע

פטריות באדם

; בקפל מתחת לשד; באברי המין; בין האצבעות: פטריות מתמקמות באזורים לחים בגוף .בבית השחי

.tinea= זיהום פטרייתי .רובן חיות בשכבה העליונה של האפידרמיס ולא חודרות עמוק יותר

.אנשים עם עודף משקל נוטים לפתח יותר זיהומים פטרייתיים כי יש להם יותר קפלי עור ".מועדים"כ באזורים ה"בד, זיהום פטרייתי בעור נראה אדום ולעתים קשקשי

.במקרים בהם הפטרייה גורמת לעור להיסדק יתכן זיהום חיידקי משני

.ר פתוגני לאדםשמ – קנדידה במעי ובנרתיק , בפה, קיום על העור-חי איתנו בדו, כמו הרבה מאוד מיקרואורגניזמים אחרים

.מבלי לגרום נזק .עלולה להתרבות הקנדידהכשמופר האיזון בין אוכלוסיות המיקרואורגניזמים

:האיזון בין אוכלוסיות מיקרואורגניזמים מופר כש .מתרבה, שלא נפגעת, והקנדידהנפגעות אוכלוסיות החיידקים . לוקחים אנטיביוטיקה • עלייה ברמת האסטרוגן בדם גורמת לשינויים . או בזמן הריון, לוקחים גלולות נגד הריון • .הקנדידהבנרתיק שהופכים אותו נח יותר לגדילת .למשל אצל חולי איידס, נפגע תפקוד מערכת החיסון •

מניעה של זיהום פטרייתי

:כיוון שפטריות מתפתחות בלחות במפשעה ובבתי השחי, לשמור על העור יבש בין אצבעות הרגליים.

שמאפשרים אידוי של הזעה " נושמים"ללבוש בגדים מבדים ; לנגב היטב אחרי מקלחת .פשתן; צמר; כותנה: בדים מסיבים טבעיים= מקלחת: לא ללכת יחפים על משטח רטוב במקומות בהם עלול להיות זיהום פטרייתי

.לנעול כפכפים). בצבא; בבריכה(ציבורית מברשות שעלולים להיות מזוהמים; מסרקים; לא לשאול מגבות.

טיפול פטרייתיות-משחות אנטי. פטרייתית בבליעה-ופה אנטיתר –במקרים חמורים. זיהום חיידקי משני מצריך טיפול אנטיביוטי.

פטריות בצמחים

.י פטריות"מרבית המחלות בצמחים נגרמות ע

קימחון

.נראית כמעטה קמחי לבן, בעלת תפטיר בהיר פטריה .הצמחים הנגועים מתקיימים זמן רב. גורמת נזק אטי ומתמשך לפונדקאי

.עמידה ללחות נמוכה

קימחון )בעלה דלעת(

חילדון

שהתפטיר שלה מתפתח בתוך רקמת הצמח והנבגים חשופים בשטח הפנים החיצוני פטריה .שלו

.הפטריהלנבגים צבע של חלודה ומכאן שם .גשם או טל, לאחר השקיה -הנבגים נובטים על העלים כשהצמח רטוב

אדמה-כימשון תפוחי

.במיוחד בתנאי לחות גבוהה, כמישת עלים וגבעולים ולעתים פגיעה בפקעותלמוות של מעל מיליון איש ולגל הגירה , 1845 –מחלה זו הביאה לרעב הגדול באירלנד ב

.ב"לארה

:פיתרונות למחלות בצמחיםo חיפוש זנים עמידים או פיתוח של זנים עמידים בהנדסה גנטית. o שימוש בחומרי הדברה. o הדברה ביולוגית.

כימשון )אדמה-בעלי תפוח(

הדברה ביולוגית

.שימוש בטורף או בטפיל של האורגניזם המזיק )לא כולל את כל האמצעים, הגדרה של הספר(

:מזיק בחקלאות יכול להיות .חיידק או נגיף, פטרייה: גורם מחלה • ,במיוחד זחלי חרקים שניזונים מעלים וגבעולים, חרקים למיניהם: אורגניזם שניזון מהצמח • . ותולעים שניזונות מהשורשים ).גם הן חרקים(כנימות : של הצמח השיפהאורגניזם שיונק מצינורות •

:סוגי הדברה ביולוגית

או נגיפים שפוגעים באופן ספציפי במזיק חיידקים – פיזור גורמי מחלה.

הזחלים הבוקעים ניזונים מגופו של . שמטילים ביצים בגוף הפונדקאי חרקים – פיזור טפילים .הפונדקאי וגורמים למותו

פיזור זכרים מעוקרים

פיזור פרומונים

טורפים

פרות משה רבנו תנשמות חתולים טורפות כנימות מסוימות טורפות מכרסמים טורפים עכברים ונחשים

דגי גמבוזיה טורפים זחלי יתושים

:יתרונות ההדברה הביולוגית חומרי הדברה= מפחית או מונע שימוש ברעלים.

כתוצאה , לא על קליפתם ולא בתוכם. (ירקות/ אין שיירים של חומרי הדברה בפירות ).מהדברה סיסטמית .אין חלחול של חומרי הדברה למי התהום ספציפיים למזיק.

:חיסרון

זהו סיכון קטן כשמשתמשים. סכנה של שגשוג בעלי החיים שהובאו להילחם במזיקים שעלול, וסיכון גדול כשמשתמשים במין מיובא, שיש לו אויבים טבעיים, במין מקומי .להפוך למין פולש

Malariaקדחת .אוויר רע mal aria: מאיטלקית

.אנמיה ותשישות, מחלה המתבטאת בהתקפות מחזוריות של חוםנקבת יתוש האנופלס י "המועברים ע, פלסמודיוםתאיים טפילים מהסוג -י חד"נגרמת ע

Anopheles.

.זור אחד ביתוש והשני באדםמח –התפתחות הטפיל כוללת שני מחזורים

:באדם הם חודרים לדם ומתמקמים. בעקבות עקיצה, הטפילים מועברים ברוק של נקבת היתוש • . בתאי הכבד למשך מספר דורות בהן הם גדלים עד שממלאים את, יוצאים מתאי הכבד לדם וחודרים לכדוריות דם אדומות • .כל נפח הכדורית כתוצאה . בזמן החלוקה כדוריות הדם נהרסות. הטפילים מתחלקים למספר תאי בת • מפירוק ההמוגלובין וחומרים נוספים משתחררים לדם תוצרי פירוק רעילים הגורמים ).שנמשך מספר שעות(להתקף חום המחזור. הטפילים שמשתחררים מהכדוריות האדומות חודרים לכדוריות אדומות חדשות • .מתחיל מחדש

משך הזמן בין . רוב הטפילים מתחלקים בבת אחת וגורמים בכך למחזוריות בהתקפות .שעות 72התקפים הוא

:טיפול .בזנים מסוימים נרפאים מהמחלה ללא טיפול

o כינין quinine - מחסל את הסימנים הקליניים אך אינו הורג את כל הטפילים, טיפול מדכא. o ותרופות נוספות הורגים את טפילי המלריה סולפונאמידים.

:מניעה פיזור. נקבות האנופלס מטילות את הביצים במקווי מים עומדים. חיסול זחלי יתושי האנופלס

למקווי מים, הניזונים מזחלי האנופלס, והכנסת דגי גמבוזיה, של זכרי יתושים מעוקרים .עומדים

לאחר ששיטות (י פיזור דגי גמבוזיה באגם "קדחת באזור אגם החולה הודברה עה –בארץ ).לא הועילו, אקליפטוסיםים ונטיעת -כמו הצפה במי, אחרות

Trypanosomiasis ; Narcolepsy מחלת השינה

ובשלב מאוחר יותר, שחיים בדם ובלימפה טריפסונומיהתאיים מסוג -י טפילים חד"נגרמת ע .פולשים למערכת העצבים

כתוצאה מכך החולה מאבד את . בין השאר למח, מונעים זרימת דם תקינה, חוסמים כלי דם .ומכאן שם המחלה, הכרתו באופן זמני

.Tsetse צה הצהי עקיצת זבוב "מועברת לבני אדם ע .נפוצה באפריקה

:סימפטומים

אנמיה וכאבי מפרקים, בהמשך מופיעים קשרי לימפה מוגדלים. צמרמורת, כאב ראש, חום .וגפיים

,לאחר תקופה של חודשים או שנים הטפיל חודר אל כלי הדם של מערכת העצבים המרכזית .למוות –חוסר הכרה וללא טיפול , נמנום, דבר הגורם לעייפות

.קיים טיפול תרופתי למחלת השינה