وسط النمو

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 8 صور
الموسوعة الحرة
طبق أجار - مثال على وسط نمو بكتيري*: على وجه التحديد، إنه طبق تخطيط ؛ تتكون الخطوط والنقاط البرتقالية من مستعمرات بكتيرية.

وسط النمو أو وسط الاستنبات هو مادة صلبة أو سائلة أو شبه صلبة مصممة لدعم نمو مجموعة من الكائنات الحية الدقيقة أو الخلايا من خلال عملية تكاثر الخلايا [ 1 ] أو النباتات الصغيرة مثل طحلب فيزكوميتريلا باتنس [ 2 ] . تُستخدم أنواع مختلفة من الأوساط لزراعة أنواع مختلفة من الخلايا [ 3 ] .

يُعدّ نوعان رئيسيان من أوساط النمو هما أوساط زراعة الخلايا ، التي تستخدم أنواعًا محددة من الخلايا المشتقة من النباتات أو الحيوانات، وأوساط زراعة الكائنات الدقيقة ، التي تُستخدم لنمو الكائنات الدقيقة مثل البكتيريا والفطريات . أكثر أوساط النمو شيوعًا للكائنات الدقيقة هي المرق المغذي وأطباق الآجار ؛ وقد تتطلب بعض الكائنات الدقيقة وزراعة الخلايا أوساطًا متخصصة. [ 1 ] بعض الكائنات الحية، التي تُسمى بالكائنات الدقيقة المتطلبة ، تحتاج إلى بيئات متخصصة نظرًا لاحتياجاتها الغذائية المعقدة. الفيروسات ، على سبيل المثال، طفيليات داخلية إجبارية ، وتتطلب وسط نمو يحتوي على خلايا حية.

الأنواع

عالم من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية يجري اختبارات للكشف عن السالمونيلا
مزرعة بكتيريا السالمونيلا

أكثر بيئات النمو شيوعًا للكائنات الدقيقة هي المرق المغذي (الوسط المغذي السائل) أو وسط مرق التحلل . غالبًا ما تُخلط الأوساط السائلة مع الآجار وتُسكب عبر موزع أوساط معقم في أطباق بتري لتتصلب. توفر أطباق الآجار هذه وسطًا صلبًا يمكن زراعة الميكروبات عليه. وتبقى صلبة، لأن عددًا قليلًا جدًا من البكتيريا قادر على تحليل الآجار (باستثناء بعض الأنواع من أجناس: سيتوفاجا ، وفلافوباكتيريوم ، وباسيلوس ، وبسودوموناس ، وألكاليجينيس ). غالبًا ما تُشكل البكتيريا التي تُزرع في مزارع سائلة معلقات غروانية . [ 4 ] [ 5 ]

يكمن الفرق بين أوساط النمو المستخدمة في زراعة الخلايا وتلك المستخدمة في زراعة الكائنات الحية الدقيقة في أن الخلايا المشتقة من الكائنات الحية الكاملة والمُستزرعة غالبًا ما لا تستطيع النمو دون إضافة عوامل نمو، مثل الهرمونات أو عوامل النمو ، التي توجد عادةً في الكائن الحي . [ 6 ] في حالة الخلايا الحيوانية، تُعالج هذه الصعوبة عادةً بإضافة مصل الدم أو بديل صناعي للمصل إلى الوسط. أما في حالة الكائنات الحية الدقيقة، فلا توجد مثل هذه القيود، لأنها غالبًا ما تكون كائنات وحيدة الخلية . ومن الفروق الرئيسية الأخرى أن الخلايا الحيوانية في المزارع تُزرع عادةً على سطح مستو تلتصق به، ويُقدم الوسط في صورة سائلة تُغطي الخلايا. في المقابل، يمكن زراعة البكتيريا، مثل الإشريكية القولونية، على أوساط صلبة أو سائلة.

يُعدّ التمييز بين أنواع أوساط النموّ المختلفة، والمُحدّدة كيميائيًا وغير المُحدّدة، أمرًا بالغ الأهمية. [ 1 ] يتميّز الوسط المُحدّد بمعرفة كميات جميع المكوّنات. بالنسبة للكائنات الدقيقة، فهو يُوفّر العناصر النزرة والفيتامينات اللازمة لها، وخاصةً مصادر مُحدّدة للكربون والنيتروجين . غالبًا ما يُستخدم الجلوكوز أو الجلسرين كمصادر للكربون، وأملاح الأمونيوم أو النترات كمصادر غير عضوية للنيتروجين. أما الوسط غير المُحدّد ، فيحتوي على بعض المكوّنات المُعقّدة، مثل خلاصة الخميرة أو مُحلّلات الكازين، والتي تتكوّن من خليط من العديد من المواد الكيميائية بنسب غير معروفة. يُختار الوسط غير المُحدّد أحيانًا بناءً على السعر، وأحيانًا أخرى بدافع الضرورة، إذ لم يسبق زراعة بعض الكائنات الدقيقة على أوساط مُحدّدة.

يُعدّ نقيع الشعير المستخدم في صناعة البيرة مثالًا جيدًا على وسط النمو . يحتوي نقيع الشعير على جميع العناصر الغذائية اللازمة لنمو الخميرة، وفي ظل ظروف لاهوائية ، يُنتج الكحول. عند اكتمال عملية التخمير ، يصبح مزيج الوسط والميكروبات الكامنة، أي البيرة، جاهزًا للاستهلاك. الأنواع الرئيسية هي

  • وسائل الإعلام الثقافية
  • الوسائط البسيطة
  • وسائل الإعلام الانتقائية
  • الوسائط التفاضلية
  • وسائل النقل
  • وسائل الإعلام المؤشرة

وسائل الإعلام الثقافية

تحتوي أوساط الاستنبات على جميع العناصر التي تحتاجها معظم البكتيريا للنمو وهي غير انتقائية، لذلك يتم استخدامها للاستنبات العام والحفاظ على البكتيريا المحفوظة في مجموعات الاستنبات المختبرية.

نباتات Physcomitrella patens تنمو بشكل معقم على أطباق أجار ( طبق بتري  ، قطر9

يحتوي الوسط غير المحدد (المعروف أيضًا بالوسط القاعدي أو المعقد) على:

  • مصدر للكربون مثل الجلوكوز
  • ماء
  • أملاح متنوعة
  • مصدر للأحماض الأمينية والنيتروجين (مثل لحم البقر، مستخلص الخميرة)

هذا وسط غير محدد لأن مصدر الأحماض الأمينية يحتوي على مجموعة متنوعة من المركبات؛ التركيب الدقيق غير معروف.

الوسط المحدد (المعروف أيضًا باسم الوسط المحدد كيميائيًا أو الوسط الاصطناعي) هو وسط يكون فيه

  • جميع المواد الكيميائية المستخدمة معروفة
  • لا يوجد خميرة أو أنسجة حيوانية أو نباتية

أمثلة على أوساط التغذية:

الوسائط البسيطة

يُطلق على الوسط الغذائي المُحدد الذي يحتوي على الحد الأدنى من المكونات اللازمة لدعم النمو اسم "الوسط الغذائي الأدنى". ويختلف عدد المكونات التي يجب إضافتها إلى الوسط الغذائي الأدنى اختلافًا كبيرًا تبعًا لنوع الكائن الحي الدقيق المراد زراعته. [ 7 ] الأوساط الغذائية الدنيا هي تلك التي تحتوي على الحد الأدنى من العناصر الغذائية اللازمة لنمو المستعمرات، وعادةً ما تخلو من الأحماض الأمينية، ويستخدمها علماء الأحياء الدقيقة وعلماء الوراثة غالبًا لزراعة الكائنات الحية الدقيقة "النمط البري". كما يمكن استخدام الأوساط الغذائية الدنيا لاختيار أو استبعاد الكائنات المُعاد تركيبها أو المُقترنة .

يحتوي الوسط الأدنى عادةً على:

تُعدّ الأوساط الغذائية التكميلية البسيطة أوساطًا غذائية بسيطة تحتوي أيضًا على عامل مُنتقى واحد، عادةً ما يكون حمضًا أمينيًا أو سكرًا. تسمح هذه الإضافة باستزراع سلالات مُحددة من الكائنات المُعاد تركيبها ذاتية التغذية .

الوسائط الانتقائية

وسط أجار انتقائي خالٍ من الدم وقائم على الفحم (CSM) لعزل كامبيلوباكتر
تُستخدم أطباق أجار الدم عادةً لتشخيص العدوى. على اليمين مزرعة إيجابية للمكورات العنقودية ؛ وعلى اليسار مزرعة إيجابية للمكورات العقدية .

تُستخدم الأوساط الانتقائية لنمو كائنات دقيقة مُحددة فقط. على سبيل المثال، إذا كان أحد الكائنات الدقيقة مقاومًا لمضاد حيوي معين ، مثل الأمبيسيلين أو التتراسيكلين ، فيمكن إضافة هذا المضاد الحيوي إلى الوسط لمنع نمو الخلايا الأخرى غير المقاومة. وقد شاع استخدام الأوساط التي تفتقر إلى حمض أميني، مثل البرولين، بالإضافة إلى بكتيريا الإشريكية القولونية غير القادرة على تصنيعه، من قِبل علماء الوراثة قبل ظهور علم الجينوم لرسم خرائط الكروموسومات البكتيرية.

تُستخدم أوساط النمو الانتقائية أيضًا في زراعة الخلايا لضمان بقاء أو تكاثر الخلايا ذات الخصائص المحددة، مثل مقاومة المضادات الحيوية أو القدرة على تصنيع مستقلب معين . عادةً، يمنح وجود جين معين أو أليل من جين ما الخلية القدرة على النمو في الوسط الانتقائي. في هذه الحالة، يُطلق على الجين اسم " العلامة" .

تحتوي أوساط النمو الانتقائية للخلايا حقيقية النواة عادةً على النيوميسين لاختيار الخلايا التي تم نقل جين مقاومته للنيوميسين إليها بنجاح باستخدام بلازميد كعلامة. ويُعدّ غانسيكلوفير استثناءً لهذه القاعدة، إذ يُستخدم تحديدًا لقتل الخلايا التي تحمل علامته الخاصة، وهي إنزيم ثيميدين كيناز لفيروس الهربس البسيط .

أربعة أنواع من أطباق الآجار تُظهر نموًا تفاضليًا اعتمادًا على عملية التمثيل الغذائي للبكتيريا

أمثلة على وسائل الإعلام الانتقائية:

الوسائط التفاضلية

يُعد وسط UTI agar وسطًا كروموجينيًا للتمييز بين الكائنات الحية الدقيقة الرئيسية التي تسبب التهابات المسالك البولية (UTIs).

تُستخدم الأوساط التفريقية أو المؤشرة لتمييز أنواع الكائنات الدقيقة النامية على نفس الوسط. [ 12 ] يعتمد هذا النوع من الأوساط على الخصائص البيوكيميائية للكائنات الدقيقة النامية في وجود مغذيات أو مؤشرات محددة (مثل الأحمر المتعادل ، والأحمر الفينولي ، والإيوسين Y ، أو الأزرق الميثيليني ) تُضاف إلى الوسط، وذلك لإظهار الخصائص المميزة للكائن الدقيق بشكل واضح. تُستخدم هذه الأوساط للكشف عن الكائنات الدقيقة، كما يستخدمها علماء الأحياء الجزيئية للكشف عن السلالات المُعاد تركيبها من البكتيريا.

أمثلة على الوسائط التفاضلية:

وسائل النقل

ينبغي أن تستوفي وسائل النقل هذه المعايير:

  • التخزين المؤقت للعينات المنقولة إلى المختبر لزراعتها
  • الحفاظ على حيوية جميع الكائنات الحية في العينة دون تغيير تركيزها
  • يحتوي فقط على مواد منظمة للأس الهيدروجيني والملح
  • نقص الكربون والنيتروجين وعوامل النمو العضوية لمنع تكاثر الميكروبات
  • يجب أن تكون وسائط النقل المستخدمة في عزل الكائنات اللاهوائية خالية من الأكسجين الجزيئي.

أمثلة على وسائل النقل:

  • مرق الثيوغليكولات مخصص للكائنات اللاهوائية الإجبارية .
  • وسط نقل ستيوارت [ 13 ] [ 14 ] هو عبارة عن هلام أجار ناعم غير مغذي يحتوي على عامل مختزل لمنع الأكسدة، وفحم لمعادلة الحموضة.
  • تُستخدم بعض مثبطات البكتيريا لعلاج المكورات البنية، ويُستخدم محلول الجلسرين الملحي المخفف لعلاج العصيات المعوية.
  • يتم استخدام وسط فينكاتارامان راماكريشنا (VR) لـ V. cholerae .

الوسائط المُثرية

تحتوي الأوساط المُخصبة على العناصر الغذائية اللازمة لدعم نمو مجموعة واسعة من الكائنات الحية، بما في ذلك بعض الكائنات الأكثر تطلبًا. وتُستخدم عادةً لجمع أكبر عدد ممكن من أنواع الميكروبات الموجودة في العينة. يُعدّ أجار الدم وسطًا مُخصبًا يُضاف إليه الدم الكامل الغني بالعناصر الغذائية الأساسية. أما أجار الشوكولاتة، فيُخصب بالدم المُعالج حراريًا ( 40-45 درجة مئوية أو 104-113 درجة فهرنهايت )، والذي يتحول لونه إلى البني، مما يُعطي الوسط اللون الذي سُمّي به.  

الأهمية الفسيولوجية

قد يؤثر اختيار وسط الاستنبات على الملاءمة الفيزيولوجية لنتائج تجارب استنبات الأنسجة ، لا سيما في الدراسات الأيضية. [ 15 ] بالإضافة إلى ذلك، تبين أن اعتماد سلالة خلوية على جين أيضي يتأثر بنوع الوسط. [ 16 ] عند إجراء دراسة تشمل عدة سلالات خلوية، قد يساهم استخدام وسط استنبات موحد لجميع السلالات في تقليل التحيز في مجموعات البيانات الناتجة. كما أن استخدام وسط نمو يحاكي المستويات الفيزيولوجية للمغذيات بشكل أفضل يُحسّن الملاءمة الفيزيولوجية للدراسات المختبرية ، وقد طُوّرت مؤخرًا أنواع من الأوساط، مثل بلازماكس [ 17 ] ووسط شبيه ببلازما الإنسان (HPLM) [ 18 ] .

وسط استنبات للخلايا الثديية

يُعدّ اختيار وسط زراعة الخلايا أمرًا بالغ الأهمية لزراعة خلايا الثدييات بكفاءة، إذ يؤثر بشكل كبير على نمو الخلايا وإنتاجيتها وتجانسها بين الدفعات. [ 19 ] وفي مجال التعبير البروتيني، يمكن أن يؤثر اختيار الوسط أيضًا على الخصائص العلاجية للبروتينات المنتجة من خلال عمليات مثل الغلكزة. [ 20 ] ولكل نوع من أنواع الأوساط، كالأوساط المحتوية على المصل، والخالية من المصل، والخالية من البروتين، والأوساط المُحددة كيميائيًا، مزايا وعيوب مختلفة.

تُعدّ الأوساط الحاوية على المصل غنية بعوامل النمو، لكنها قد تُسبب تباينًا ومشاكل تلوث. يُستخدم مصل الأبقار الجنيني (FBS) على نطاق واسع نظرًا لقدرته العالية على دعم نمو الخلايا، على الرغم من أنه يُثير مخاوف تتعلق بالسلامة الحيوية بسبب تركيبه غير المتجانس. [ 19 ] في المقابل، تُوفر الأوساط الخالية من المصل (SFM) تركيبات موحدة تُعزز الموثوقية وتُقلل من مخاطر التلوث. صُممت هذه الأوساط لتشمل مغذيات أساسية مثل الأحماض الأمينية والفيتامينات والجلوكوز، ولكنها قد تُوفر أحيانًا أداءً أضعف في النمو مقارنةً بالبدائل الحاوية على المصل. [ 21 ] يهدف تطوير الأوساط الخالية من البروتين والمُحددة كيميائيًا إلى تحقيق اتساق وتحكم أكبر في عمليات زراعة الخلايا.

في نهاية المطاف، يؤثر تركيب وسط الاستنبات بشكل مباشر على حيوية الخلايا وإنتاجيتها، مما يجعل الاختيار والتصميم الدقيقين لأوساط الاستنبات أمراً ضرورياً لنجاح استنبات خلايا الثدييات. [ 22 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 مادجان م، مارتينكو ج، محرران. (2005). بيولوجيا الكائنات الدقيقة لبروك (  الطبعة الحادية عشرة). برنتيس هول. ISBN 0-13-144329-1.
  2. ↑ بيرجيت هادلر؛ سيركا شولز؛ رالف ريسكي (1995). "يؤثر الجيلريت والأجار بشكل مختلف على حساسية الطحالب للسيتوكينين". مجلة فسيولوجيا النبات . 146 (146): 369-371 . Bibcode : 1995JPPhy.146..369H . doi : 10.1016/S0176-1617(11)82071-7 .
  3. ↑ ريان كيه جيه، راي سي جي، محرران (2004). شيريس في علم الأحياء الدقيقة الطبية ( الطبعة الرابعة). ماكجرو هيل. ISBN  0-8385-8529-9.
  4. ↑ هانز غونتر شليغل (1993). علم الأحياء الدقيقة العام . جامعة كامبريدج. ص 459. ISBN  978-0-521-43980-0تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أغسطس 2013 .
  5. ↑ باريجا، شوبهاش تشاندرا (1 يناير 2009). كتاب علم الأحياء الدقيقة والمناعة . إلسيفير الهند. ص 45. ISBN  978-81-312-2163-1تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أغسطس 2013 .
  6. ↑ كوبر، جي إم (2000). "أدوات بيولوجيا الخلية". الخلية: منهج جزيئي . واشنطن العاصمة: مطبعة الجمعية الأمريكية لعلم الأحياء الدقيقة. ISBN 0-87893-106-6.
  7. ↑ إنجراهام، جون ل.؛ إنجراهام، كاثرين أ. (2000). مقدمة في علم الأحياء الدقيقة . شركة بروكس/كول للنشر. ISBN 978-0-534-55224-4.
  8. ↑ كوري، جانيت إي إل؛ كورتيس، جي دي دبليو؛ بيرد، روزاموند إم، محرران (1995). "أجار ديكلوران روز بنغال كلورامفينيكول (DRBC)". أوساط الاستنبات لعلم الأحياء الدقيقة الغذائية . التقدم في علم الأحياء الدقيقة الصناعية. المجلد 34. الصفحات 303-305 . doi : 10.1016/s0079-6352(05)80036-0 . ISBN   978-0-444-81498-2.
  9. ↑ إسلام، فرزانة؛ أوهغا، شوجي (12 مارس 2013). "تأثير تركيبة الوسط الغذائي على نمو وشكل الفطريات الجذرية الخارجية وعلاقتها بالنبات المضيف" . إشعارات البحوث العلمية الدولية . 2013 e317903. doi : 10.1155/2013/317903 .
  10. ^ شيتالي بهاتاشاريا. ألوك أدهوليا. "عرض ثقافة الفطريات الخارجية" . bookstore.teri.res.in . تم الاسترجاع بتاريخ 2023-02-04 .
  11. ↑ فيرسالوفيتش، جيمس؛ الجمعية الأمريكية لعلم الأحياء الدقيقة، المحررون. (2011). دليل علم الأحياء الدقيقة السريري ( الطبعة العاشرة). واشنطن العاصمة: مطبعة الجمعية الأمريكية لعلم الأحياء الدقيقة. ISBN  978-1-55581-463-2. OCLC 657027913 . 
  12. ↑ واشنطن، جيه إيه (1996). "مبادئ التشخيص". في بارون، إس؛ وآخرون (محررون). علم الأحياء الدقيقة الطبية لبارون ( الطبعة الرابعة). فرع جامعة تكساس الطبي. ISBN   0-9631172-1-1تمت أرشفة هذا النص من النسخة الأصلية في 18 أكتوبر 2007.
  13. ↑ ميتسوهاشي، جون (2002). "تحضير الأوساط". طرق زراعة أنسجة اللافقاريات . ص 25-32 . doi : 10.1007/978-4-431-67875-5_3 . ISBN  978-4-431-70313-6.
  14. ↑ سمريتي، سيفون نهار (2023-09-07). "أوساط الاستنبات: التعريف والأنواع وطرق التحضير" . GreenLeen.Com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2023-09-07 .
  15. ↑ لاغزيل، شوفال؛ غوتليب، إيال؛ شلومي، تومر (2020). "انتبه لوسائل الإعلام الخاصة بك". مجلة نيتشر ميتابوليزم . 2 (12): 1369-1372 . doi : 10.1038/s42255-020-00299-y . PMID 33046912 . 
  16. ↑ لاغزيل، س؛ لي، و.د؛ شلومي، ت (2019). "استنتاج اعتماد السرطان على الجينات الأيضية من خلال عمليات المسح الجيني واسعة النطاق" . بي إم سي بيولوجي . 17 (1): 37. doi : 10.1186/s12915-019-0654-4 . PMC 6489231. PMID 31039782 .  
  17. ↑ فاندي فورد، ج؛ أكرمان، ت؛ فيتزر، ن؛ سامبتون، د؛ ماكاي، ج؛ كالنا، ج؛ وآخرون . (2019). "تحسين دقة التمثيل الغذائي لنماذج السرطان باستخدام وسط زراعة خلايا فسيولوجي" . ساينس أدفانسز . 5 (1) eaau7314. Bibcode : 2019SciA....5.7314V . doi : 10.1126 / sciadv.aau7314 . PMC 6314821. PMID 30613774 .   
  18. ↑ كانتور جيه آر، أبو ريمايله إم، كاناريك إن، فرينكمان إي، غاو إكس، لويسسان إيه؛ وآخرون . (2017). " الوسط الفيزيولوجي يُعيد برمجة الأيض الخلوي ويكشف حمض اليوريك كمثبط داخلي لإنزيم UMP سينثاز" . مجلة Cell . 169 (2): 258–272.e17. doi : 10.1016/j.cell.2017.03.023 . PMC 5421364. PMID 28388410 .   {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  19. 1 2 مارك، جاكلين كار كي؛ ليم، كريستال سيو يينغ؛ نوردين، فازلينا؛ تاي، جي جون (2022). "التعبير عن البروتينات الثديية لأغراض التشخيص والعلاج: مراجعة" . تقارير البيولوجيا الجزيئية . 49 (11): 10593-10608 . doi : 10.1007/s11033-022-07651-3 . PMC 9175168. PMID 35674877 .  
  20. ↑ أوفلاهيرتي، روزين؛ بيرجين، آدم؛ فلامبوري، إيفانجيليا؛ موتا، ليتيسيا مارتينز؛ عبيدي، إسماعيل؛ كويجلي، أندرو؛ شي، يونغجينغ؛ بتلر، مايكل (2020). "زراعة الخلايا الثديية لإنتاج البروتينات المؤتلفة: مراجعة للخطوات الحاسمة في تصنيعها الحيوي". Biotechnology Advances . 43 107552. doi : 10.1016/j.biotechadv.2020.107552 . PMID 32416132 . 
  21. ↑ لي، ويفنغ؛ فان، تشنلين؛ لين، يان؛ وانغ، تيان يون (2021). "وسط خالٍ من المصل للتعبير عن البروتين المؤتلف في خلايا مبيض الهامستر الصيني" . مجلة فرونتيرز في الهندسة الحيوية والتكنولوجيا الحيوية . 9 646363. doi : 10.3389/fbioe.2021.646363 . PMC 8006267. PMID 33791287 .  
  22. ↑ ليوبولد، ب.؛ ستروتز، ج.؛ فايس، إ. (21 سبتمبر 2019). "نمو وتكاثر وحيوية وتكوين الأوعية الدموية والنمط الظاهري للخلايا البطانية البشرية الأولية في أوساط زراعة الخلايا البطانية المختلفة المتاحة تجاريًا: التغذية الرشيدة" . علم الأنسجة وعلم الأحياء الخلوي . 152 : 377-390 . doi : 10.1007/s00418-019-01815-2 . PMC 6842357 . 
  • "الاحتياجات الغذائية للخلايا"