همه چیز در مورد باکتری

[HAMID]

باکتریها گروهی از موجودات تک یاخته‌ای ذره بینی هستند که پوشش بیرونی نسبتا ضخیمی آنها را احاطه کرده است. این موجودات ساختار ساده‌ای دارند و به گروه پروکاریوتها تعلق دارند.
مقدمه

در عمل باکتریهایی که دارای خواص یکسانی باشند بندرت یافت می‌شوند، حتی باکتریهایی که از یک سلول منشا می‌گیرند ممکن است از نظر یک یا چند صفت با یکدیگر متفاوت باشند. این تفاوتها نتیجه تغییراتی است که به علت جهش ژنی یا موتاسیون در سلولهای باکتریایی پدید می‌آید. این باکتریهای تغییر یافته ، موتانت Mutant نامیده می‌شوند که از نظر بعضی از خواص نظیر ساختمان آنتی ‌ژن ، حساسیت در مقابل آنتی بیوتیکها و ... با سایر باکتریهای مشابه اختلاف دارند.

سهولت تغییرپذیری در باکتریها مربوط به سرعت تقسیم آنهاست. زمان تقسیم یا مدت زمانی که برای تولید یک سلول جدید در باکتریها لازم است، حدود 2 دقیقه و در مورد انسان 20 سال است. مثلا یک سلول باکتری در مدت 18 ساعت 54 نسل بوجود می‌آورد. درحالیکه برای ایجاد همین تعداد نسل انسان بیش از 1000 سال زمان لازم است. پس جهش ژنی در باکتریها نسبت به موجودات عالی خیلی سریع و قابل ملاحظه است.

تفاوت یوکاریوتها با باکتریها

در کره خاکی تنها دو نوع سلول توسط کلیه ارگانیسمهای زنده تولید می‌شود. سلولهای پروکاریوت (یا هسته ابتدایی). در این گروه هسته ، فاقد غشا است و شامل کلیه باکتریهاست. پروکاریوتها شامل یو‌باکتریها (باکتریهای حقیقی) و آرکئی باکترها (باکتریهای قدیمی) است. اما گروه دیگر یوکاریوتها هستند که دارای غشای هسته و هسته حقیقی می‌باشند. اینگونه هسته در تمام ارگانیسمهای دیگر مانند Algae (جلبکها) Fungi (قارچها) ، پروتوزوئرها (protozoa) و گیاهان (Plant) و جانوران (Animals) یافت می‌شود. پاتوژنهای انسانی تنها در میان یوباکتریها یافت می‌شوند.
مشخصات سلول باکتری

اکثر باکتریها پوشش سلولی (cell envelope) تولید می‌کنند که شامل غشای پلاسمایی ، دیواره سلولی (cell wall) و پروتئینها و پلی ساکاریدهای تشکیل دهنده آن می‌باشد. بعضی از باکتریها کپسول یا لایه چسبنده تولید می‌کنند. فیلامانهای خارجی (فلاژل و پیلی) ممکن است در باکتریها بوجود آید. دیواره سلولی ، ساختمان سخت و مقاومی است که پروتوپلاست را احاطه کرده و آن را از آسیب فیزیکی و شرایط کاهش فشار اسمزی محیط خارج حفاظت می‌کند. معمولا به باکتری اجازه می‌دهد تا در برابر سطح وسیعی از شرایط محیطی ایستادگی کند پروتوپلاست از غشای سیتوپلاسمی و محتویات آن تشکیل شده است.

از نظر محتویات سلولی ، باکتریها سلولهای ساده‌ای هستند. ساختمان اصلی سیتوپلاسم آنها شامل شبکه فیبریلی کروماتین مرکزی یا نوکلئوتید (Nucleoid) می‌باشد که توسط سیتوپلاسم بی‌شکل حاوی ریبوزوم‌ها احاطه شده‌است. اجسام انکلوزیون سیتوپلاسمی یا گرانولهای ذخیره انرژی ، بسته به گونه‌های باکتری ماهیت شیمیایی متفاوتی دارند و مقدار آنها به مرحله رشد و محیط بستگی دارد. بعضی از ساختمانهای سلولی از قبیل آندوسپورها فقط به تعداد کمی از باکتریها محدود می‌شوند.

طبقه بندی باکتریها

باکتریهای پست

این باکتریها تک یاخته‌ای بوده و اگر کروی یا بیضوی باشند، کوکوس و اگر میله‌ای شکل یا دراز باشند، باسیل و اگر خمیده باشند ویبریون و چنانچه مارپیچی شکل و غیرقابل انعطاف باشند، اسپریل و اگر فنری و قابل انعطاف باشند، اسپیروکت نامیده می‌شوند.
باکتریهای عالی یا رشته‌ای

این باکتریها رشته مانند و اغلب غلاف‌دار هستند و اغلب اوقات شاخه‌های حقیقی ایجاد کرده ، میسلیوم تشکیل می‌دهند و چون تشکیلات منشعب ایجاد می‌کنند، لذا اکتینومیست نامیده می‌شوند. بنابراین باکتریها از نظر شکل به 6 گروه گرد ، دراز ، خمیده ، مارپیچی ، فنری و منشعب تقسیم می‌شوند.
اجزای ساختمانی باکتریها

فلاژلها (Flagella)

فلاژلها ، فیلامانهای پروتئینی به طول و قطر یکنواخت می‌باشند و موجب تحرک شبیه به شنای سریع و مستقل اغلب باکتریها پاتوژنیک می‌گردند فلاژل در سه قسمت فیلامان ، قلاب و جسم پایه تشکیل شده است. پایه فلاژل در غشای پلاسمایی قرار گرفته است. لنگرگاه و تعداد فلاژل در باکتریها فرق خواهد کرد.
فیمبریاها

فیمبریاها که پیلی هم نامیده می‌شوند، فیبریلهای شبیه مو هستند به اندازه 0.004 تا 0.008 میکرون هستند. این ارگانل با میکروسکوپ الکترونی در سطح باکتریهای مختلف قابل رویت هستند. آنها مستقیم‌تر ، نازکتر و کوتاهتر از فلاژلها هستند. این رشته‌ها در غشای پلاسمایی سلول میکروبی لنگر می‌اندازد.
هسته باکتری

هسته سلول را میتوان بعد از رنگ آمیزی اختصاصی با میکروسکوپ نوری مشاهده کرد. در مقایسه با سلولهای عالی مواد ژنتیکی باکتریها و سایر سلولهای پست پراکنده ، ساده و بدون پوشش و کروموزوم حلقوی است غشای هسته وجود ندارد و کروموزوم به مزوزوم فرورفته در غشای سیتوپلاسمی چسبیده است. در سالهای اخیر پروتئینهای شبیه هیستون در باکتریها کشف شده است که احتمالا نقش مشابه هیستونها را در کروماتینهای سلولهای یوکاریوت ایفا می‌کنند.
سیتوپلاسم

بیش از 50 درصد پروتئین سلول در سیتوپلاسم قرار دارد و آنزیمهای متابولیسمی راههای گلیکولیز و بسیاری از آنزیمهای چرخه کربس ، انواع کاتالازها ، دهیدروژنازها ، و مواد حد واسط چرخه های متابولیکی در سیتوپلاسم وجود دارد. روابط اتمی ، یونی و الکترونی بین ترکیبهای مختلف سیتوپلاسمی با نظم خاص فعالیتهای حیاتی را ظاهر می‌سازد.
پوشش سلول (Cellenvelope)

کپسول و لعاب (Capsoles)

قدرت بیماری‌زایی پاتوژنها اغلب با تولید کپسول همراه است. باکتریهای کپسول‌دار در محیط جامد ، کلنیهای مخاطی (Mucoid) یا صاف (Smooth) می‌سازند. در مقابل باکتریهای فاقد کپسول کلنیهای خشن (Rough) دارند. اگر باکتری قدرت کپسول‌سازی خودش را از دست بدهد در مقابل قدرت ویرولانس (بیماریزایی) خود را از دست داده و در مقابل دستگاه ایمنی بدن میزبان تاب مقاومت نخواهد داشت.
دیواره سلولی

دیواره سلولی باکتریها بی‌نهایت پیچیده است و لایه سفت و سختی را در اطراف باکتریها ایجاد می‌کند که سلول را از گسیختگی و متلاشی شدن در مقابل فشار اسمزی خارج سلول محافظت می‌کند. همچنین دیواره محل تجمع عوامل آنتی‌ ژن می‌باشد که باکتریها را توسط این آنتی ‌ژنها از هم تمیز می‌دهند. باکتریها با روش رنگ‌آمیزی گرم (Gram stain) به دو دسته تقسیم می‌شوند.

گرچه هر دو گروه یعنی باکتریهای گرم مثبت و منفی دارای دیواره می‌باشند ولی فرق بین این دو گروه مربوط به خواصی است که در ساختمان دیواره سلولی آنها وجود دارد. اساس ساختمان در دیواره سلولی باکتریهای گرم مثبت یک لایه ضخیمی است از پپتیدوگلیکان (Poptidoglycan) ، ولی در باکتریهای گرم منفی ضخامت آن به حداقل می‌رسد.

غشای سیتوپلاسمی

غشای سیتوپلاسمی غشای داخلی نیز نامیده می‌شود. غشای سیتوپلاسمی باکتریها مشخص بوده و از فسفو لیپید و پروتئین ساخته شده است. این غشا در پروکاریوتها از غشای سیتوپلاسمی در یوکاریوتها به علت نداشتن استرول متمایز می‌شود. چین‌خوردگیهای غشای سیتوپلاسمی به درون سلول ساختارهای ویژه‌ای به نام مزوزوم ایجاد می‌کند که کروموزومهای باکتریها به مزوزومها متصل هستند. غشا همچنین به عنوان یک سد اسمزی برای سلول عمل می‌کند و دارای سیتوپلاسم انتقال دهنده برای مواد محلول است و انتقال تولیدات سلولی را در مقابل با محیط خارج سلولی تنظیم می‌کنند.

تولیدمثل باکتری

باکتریها به روشهای تقسیم مستقیم ، آمیختگی ، قطعه قطعه شدن یا بوسیله کنیدی و همچنین جوانه زدن تکثیر می‌یابند. برخی باکتریها توانایی ایجاد هاگ درونی را دارند. هاگ سبب مقاومت باکتری در برابر عوامل نامساعد محیط می‌شود. هر باکتری فقط یک هاگ می‌سازد و از هر هاگ یک باکتری بوجود می‌آید.

[HAMID]

باکتریها ارگانیسمهای تک‌سلولی هستند که اکثرا به صورت آزاد زندگی می‌کنند و دارای اطلاعات ژنتیکی و تولید انرژی و سیستمهای بیوسنتتیک لازم برای رشد و تولید مثل خود می‌باشند. باکتریها متنوع‌ترین میکروارگانیسمها هستند که شامل گروههای زیادی می‌باشند.
دید کلی

باکتریها مهمترین و متنوع‌ترین میکروارگانیسمها هستند و تعداد کمی در انسان جانوران و سایر موجودات بیماریزا بوده و بطور کلی بدون فعالیت آنها حیات بر روی زمین مختل می‌گردد. تنها تعداد کمی از باکتریها مانند کلامیدیاها و ریکتزیاها اجبارا انگل داخل سلولی هستند. باکتریها از جنبه‌هایی با یوکاریوتها تفاوت دارند. باکتریها ریبوزومهای 80S ، اندامکهای غشادار مانند هستهمیتوکندری ، کروموزوم حلقوی بدون پوشش دارند. باکتریها (به غیر از میکوپلاسماها) دارای دیواره سلولی هستند.

بطور یقین موجودات زنده یوکاریوتیک از موجودات زنده باکتری مانند بوجود آمده‌اند و نظر به اینکه باکتریها ساختمان ساده‌ای داشته و می‌توان به آسانی بسیاری از آنها را در شرایط آزمایشگاه کشت داد و تحت کنترل درآورد ، میکروب شناسان مطالعه وسیعی درباره فرآیندهای حیاتی آنها انجام داده‌اند. در این مبحث باکتریهای شایع با تاکید بر انواع بیماریزا در انسان معرفی می‌گردد.

،

اسپیروکتها

این باکتریها در آبهای آلوده ، فاضلابها ، خاک و مواد آلی در حال پوسیدن یافت می‌شوند. به شکل فنر پیچیده و متحرک هستند. اندازه آنها از چند میکرون تا 500 میکرون است. سه جنس از اسپیروکتها بیماریزا هستند:

• تروپونما: شامل گونه تروپونما پالیزم است که این باکتری عامل مولد بیماری سیفلیس
  
  می‌باشد.
• بورلیا: این باکتری عال مولد بیماری تب راجعه می‌باشد.
  
  
• لپتوسپیرا: این باکتری از راه شکافها و زخمهای پوست وارد می‌شود و شایع‌ترین شکل بیماری ، عفونت کلیه است.

کوکوسها و باسیلهای گرم منفی هوازی

جالب‌ترین باکتریها در این گروه انواع متعلق به جنس سودوموناس است یکی از گونه‌های سودوموناس ، سودوموناس آئروجینوزا می‌باشد که این باکتری عفونتهای مجاری ادراری ، عفونتهای زخمی و سوختگیها ، آبسه و مننژیت را ایجاد می‌کند. باکتریهای این گروه قادر به ساختنآنزیمهای متعددی هستند و بدین نحو در تجزیه مواد شیمیایی نظیر حشره کشهایی که به خاک افزوده می‌شوند، کمک می‌کنند. مقاومت این گروه به آنتی بیوتیکها از نظر پزشکی حائز اهمیت است.
باسیلهای گرم منفی بی‌هوازی اختیاری

آنتروباکتریاسه

این خانواده شامل گروهی از باکتریهای ساکن روده انسان و سایر جانوران است. جنسهای باکتریهای روده عباتند از: اشیرشیا ، شیگلا ، کلبسیلا ، آنتروباکتر و ... . اشیرشیاکلی یکی از ساکنین اصلی روده بوده و آشناترین میکروبی که پژوهشهای فراوانی بر روی آن صورت گرفته است. سالمونلا یکی از باکتریهای بیماریزا است که یکی از گونه‌های آن مولد بیماری تب تیفوئید می‌باشد. گونه‌های شیگلا عامل اسهال خونی است. کلبسیلا عامل عفونت مجاری تنفسی ذات‌الریه است. سرشیا عامل عفونت ادراری و تنفسی است و آنتروباکتر در عفونتهای مجاری ادراری نقش بر‌عهده دارند.
ویبریوناسه

جنسهای مهم این خانواده شامل ویبریو و آئروموناس می‌باشد. گونه بیماریزا ویبریوکلرا است که عامل بیماری وبا می‌باشد. باکتریهای متعلق به آئروموناس عامل بیماری ذات‌الریه و اختلالات روده می‌باشند.
هموفیلوس

یکی از گونه‌های آن به نام هموفیلوس آنفلوآنزا عامل مننژیت در کودکان و جوانان می‌باشد.
باکتریهای گرم منفی بی‌هوازی

در این گروه دو جنس مهم از نظر پزشکی به نامهای نایسریا و موراگزلا وجود دارد. نایسریا از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و انگل غشاهای مخاطی در انسان بوده و درجه حرارت نزدیک درجه حرارت بدن انسان زندگی می‌کند، گونه‌های بیماریزا شامل باکتری مولد بیماری سوزاک و باکتری مولد مننژیت می‌باشد. باکتریهای جنس موراگزلا در التهاب بافت ملتحمه چشم دخالت دارند.
کوکوسهای گرم منفی بی‌هوازی

این باکتریها اختصاصا به صورت دوتایی ، گاهی تک‌تک ، خوشه‌ای یا زنجیری قرار می‌گیرند. و همگی بدون حرکت و بدون اسپور هستند. باکتریهای متعلق به جنس ویلونلا بخش از میکروفلور طبیعی دهان و پلاک دندانی هستند.
کوکوسهای گرم مثبت

این گروه از باکتریها از نظر پزشکی شامل دو جنس استافیلوکوکوس و استروپتوکوکوس هستند. عده‌ای از باکتریهای استافیلوکوکوس مواد سمی تولید می‌کنند که گویچه‌های قرمز خون و گویچه‌های سفید خون را نابود می‌کنند. چندین نوع عفونت استافیلوکوکی بوسیله گونه استافیلوکوکوس اورائوس ایجاد می‌شود که در ایجاد عفونتهای پوستی ، ذات‌الریه و آبسه‌های مغزی دخالت دارند. استرپتوکوکها در تب زایمان ، تب مخملک ، گلودرد ، تب روماتیسمی و پوسیدگی دندان دخالت دارند.

باسیلها و کوکوسهای اسپوردار

دو جنس مهم اسپوردار باسیلوس و کلسترویدیوم می‌باشند. با‌سیلوس آنتراسیس عامل بیماری سیاه زخم که معمولا در گاو ، گوسفند و اسب بیماری تولید می‌کند، می‌تواند به انسان انتقال پیدا کند. باکتریهای متعلق به جنس کلستریدیوم بی‌هوازی اجباری هستند و بیماریهایی که تولید می‌کنند شامل کزاز و بوتولیسم می‌باشد.
باکتریهای میله‌ای شکل گرم مثبت بدون اسپور

مهمترین این گروه جنس لاکتو باسیلوس می‌باشد. لاکتوباسیلوسها در روده و حفره دهانی زندگی می‌کنند. در دهان این باکتریها نقشی در پوسیدگی دندان به عهده دارند. در صنعت از این باکتریها برای تولید کلم شور ، دوغ و ماست استفاده می‌شود. باکتری بیماریزای متعلق به این گروه "یستریا منوسایتوجنز" است که در تولید آبسه ، انسفالیت و آندوکاردیت ، دخالت دارد.
اکتینومیستها

از جنسهای مهم این گروه می‌توان کورینه باکتریوم ، مایکوباکتریوم ، نوکاردیا ، اکتینومیسس و استرپتومایسس را نام برد.

• معروفترین و شناخته شده ترین گونه کورینه باکتریوم ، کورینه باکتریوم دیفتریا می‌باشد که عامل بیماری دیفتری می‌باشد.
• دو گونه مهم مایکوباکتریوم توبرکلوزیسکه عامل سل و مایکوباکتریوم لپرا که عامل جذام می‌باشد.
• گونه‌های متعلق به نوکاردیا در عفونتهای ریوی و عفونت مخرب دست و پا دخالت دارند.

ریکتیساها

این گروه شامل ریکتسیا و کلامیدیا می‌باشند. این دسته از باکتریها ، انگلهای درون سلولی اجباری هستند که فقط در درون سلول میزبان قادر به تولید مثل هستند و از این لحاظ به ویروسها شباهت دارند. یکی از بیماریهایی که عامل مولد آن ریکتسیا می‌باشد، تیفوس است که بوسیه شپش منتقل می‌شود ، گونه‌هایی از کلامیدیاها موجب کوری در انسان می‌شوند.

مایکوپلاسما

مایکوپلاسما باکتریهای فاقد دیواره سلولیدستگاه تنفس و ندرتا مانند سایر ذات‌الریه‌ها ، عارض می‌شود. هستند. مهمترین گونه بیماریزا در انسان مایکوپلاسما نومونیا است که عامل ذات‌الریه ابتدایی آتیپیک می‌باشد. این بیماری در بخش فوقانی

[HAMID]

مقدمه

قبل از کشف میکروارگانیسم‌ها تمام موجودات زنده را به دو سلسله جانوری و گیاهی تقسیم می‌کردند. پس از آگاهی بر وجود میکروارگانیسم‌ها ، طبقه بندی آنها در یکی از دو سلسله فوق با اشکال روبرو شد. بر این اساس پروتوزئرها را به علت اینکه متحرک بوده و خاصیت فتوسنتز نداشتند، جزء جانوران و جلبکها و قارچها را که به نظر بی‌حرکت می‌رسیدند، جزء گیاهان قرار دادند. در این میان باکتریهای بی‌جا و مکان ماندند، تا اینکه ارنست هکل ، گیاه شناس آلمانی ، در سال 1866 راه حلی منطقی برای این مشکل ارائه داد و آن پیشنهاد سلسله سومی به نام پروتیستا یا آغازیان بود که پروتوزوئرها ، جلبکها ، قارچها و باکتریها را دربر می‌گرفت.

از آنجا که باکتریها از نظر ساختار یاخته بطور اساسی با سه گروه دیگر تفاوت دارند، لذا پروتوزوئرها ، جلبکها و قارچها را به علت داشتن هسته مشخص و کاملتر در یک گروه قرار دادند که یوکاریوتیک نامیده شدند و مجموع آنها تحت عنوان پروتیستا مورد بررسی قرار گرفتند. از سوی دیگر باکتریها را به مناسبت داشتن ساختار ابتدایی‌تر و نداشتن هسته مشخص پروکاریوتیک نام نهادند و آنها را تحت عنوان سلسله مستقل پروکاریوت بررسی می‌کنند.
مبانی تشخیصی و رده بندی باکتریها

ارزش عملی رده بندی میکروبها ارائه روش مطمئنی جهت شناسایی و تشخیص میکروارگانیسمهای ناشناخته است. برای نامگذاری میکروارگانیسمها از روش دو نامی استفاده می‌شود که در آن کلمه نخست مشخص کننده نام جنس (با حرف لاتین بزرگ شروع می‌شود) و کلمه دوم معرف گونه (با حرف لاتین کوچک) است. امروزه تشخیص و رده بندی باکتریهای بر مبنای ویژگیهای زیر استوار است.
ویژگیهای ریخت شناسی

این ویژگیها شامل شکل ظاهری باکتریها (گرد ، میله‌ای ، هلالی ، فنری ، مارپیچی و غیره) و نیز چگونگی قرار گرفتن آنها در کنار یکدیگر (منفرد ، دوتایی ، رشته‌ای ، توده‌ای و غیره) و همچنین دارا بودن هاگ ، کپسول ، تاژک و امثال آن است که می‌توانند به عنوان ویژگیهای تشخیصی میکروسکوپی باکتریها مورد استفاده قرار گیرند.
رنگ آمیزی افتراقی

این روش شامل رنگ آمیزیهای گرم و اسید فاست است. از آنجا که این روشها بیشتر مبتنی بر ساختار دیواره یاخته‌ای باکتریهاست، بنابراین برای تشخیص باکتریهای فاقد دیواره یا واجد دیواره غیر معمولی مناسب نیستند.

آزمونهای زیست شیمیایی

این آزمونها عمدتا مبتنی بر فعالیتهای زیست شیمیایی باکتریها هستند. به عنوان مثل باکتریهای روده‌ای گروه بزرگی از باکتریها هستند که شامل اشریشیا ، آنتروباکتر ، سالمونلاشیگلا می‌شوند. مبنای تشخیص اشریشیا و آنتروباکتر از سالمونلا و شیگلا این است که دو گروه اول قادر به تخمیر لاکتوز و تولید اسید و گاز هستند، در حالی که دو گروه دوم چنین توانی ندارند. استفاده از محیطهای کشت افتراقی که منجر به تولید کلنیهای ویژه میکروبی بر روی محیط کشت می‌شوند، نیز در باکتری شناسی تشخیصی پزشکی موارد استفاده زیادی دارند.
و آزمونهای سرم شناختی

این آزمونها مبتنی بر استفاده از سرم خون انسان و اصول ایمنی شناسی است. به عنوان باکتری مولد بیماری حصبه با سرم خون حاوی پادتن ضد میکروب حصبه واکنش نشان داده و رسوب می‌کند. این عمل به کمک آزمون آگلوتیناسیون بر روی لام انجام می‌گیرد.
آزمون حساسیت به باکتریوفاژ

از آنجا که باکتریوفاژها تنها بطور اختصاصی می‌توانند باکتری میزبان خود را آلوده کنند، یعنی رابطه فاژ و باکتری نوعی رابطه اختصاصی است، لذا امکان آلوده شدن و متلاشی شدن گروهی از باکتریها بوسیله یک فاژ ویژه نزدیکی آنها به یکدیگر از نظر رده بندی ، است.
ترادف آمینو اسیدها در پروتئینهای مهم زیستی

در این روش یک یا چند پروتئین اصلی و حیاتی انتخاب شده و ترادف آمینو اسیدها در مولکولهای این پروتئینها با یکدگیر مقایسه می‌شود. از آنجا که این ترادف نشانه ترادف نوکلئوتیدها در رشته DNA است، بنابراین میزان تفاوت موجود در این ترادف می‌تواند نشان دهنده فاصله باکتریها در روند تکاملی باشد.
تجزیه پروتئینی

در روش بررسی ترادف آمینو اسیدها تنها یک یا چند مولکول پروتئین حیاتی به عنوان معیار و مقیاس مورد بررسی قرار می‌گیرد. در حالی که در روش تجزیه پروتئینی کلیه پروتئینهای یک یا چند بخش از یاخته میکروبی متلاشی شده استخراج می‌گردند و به کمک پلی آکریل آمید ، ژل الکتروفورز (ADGE) شناسایی می‌شوند. در این روش هر مولکول ، بر حسب اندازه و بار الکتریکی خود مسافتی را بر روی ژل طی می‌کند و در محل شخص قرار می‌گیرد که پس از رنگ آمیزی قابل شناسایی است. در پایان ، ترکیب رنگی هر ستون نشان دهنده انواع پروتئینهای موجود در هر باکتری است. مقایسه این ستونها می‌تواند نشان دهنده نزدیکی یا دوری ساختار پروتئینی یک بخش حیاتی از باکتریها مانند سیتوکروم و در نتیجه قرابت باکتریها با یکدیگر باشند.

شاخه فتوباکتریها

فتوباکتریها یا باکتریهای فتوسنتز کننده انرژی خود را از نور خورشید بدست می‌آوردند و به سه رده تقسیم می‌شوند.

• فتوباکتریهای سبز _ آبی یا سیانوباکتریها که سابقا آنها را جلبکهای سبز _ آبی می‌نامیدند.
• فتوباکتریهای قرمز
• فتوباکتریهای سبز

شاخه اسکوتوباکتریها

اسکوتوباکتریها یا باکتریهای غیر فتوسنتز کننده از انرژی شیمیایی استفاده می‌کنند و به سه رده تقسیم می‌شوند.

• باکتریهای دارای دیواره
• باکتریهای بدون دیواره

باکتریهای که زندگی درون یاخته‌ای اجباری دارند. این گروه شامل دو دسته است: ریکتسیا و کلامیدیا
باکتریهای دارای دیواره

باکتریها دسته‌ای از موجودات زنده میکروسکوپی هستند، با اندازه‌ای کوچک و ساختاری نسبتا ساده. سیتوپلاسم آنها عاری از واکوئل است، هسته فاقد غشا و جزئیات آن نامشخص است. اطراف باکتری را پرده ضخیمی به نام دیواره می‌پوشاند. باکتریها اکثرا متابولیسم خود را از راه شیمیوسنتز اداره می‌کنند. برخی فاقد دیواره‌اند و عده ای زندگی درون یاخته‌ای اجباری دارند.

باکتریهای بدون دیواره

این باکتریها شامل جنس میکوپلاسما هستند. میکوپلاسماها برخلاف سایر باکتریها ، فاقد دیواره‌اند و از این رو خاصیت چند شکلی بودن دارند. نسبت به پنی‌سیلین و سایر آنتی بیوتیکهای متوقف کننده سنتز دیواره یاخته مقاوم هستند، ولی در مقابل تغییرات فشار اسمزی و عوامل محیطی بسیار حساس هستند. میکوپلاسما از صافیهای باکتریولوژیک عبور می‌کنند و کوچکترین میکروارگانیسمی هستند که به صورت آزاد به سر می‌برند. برخلاف اکثر باکتریها ، باکتریوفاژها بر روی میکوپلاسماها بی‌اثرند. این میکروارگانیسم‌ها دارای سیستم آنزیمی کامل و متابولیسم مستقلی هستند و می‌توانند روی محیطهای مصنوعی بدون وجود یاخته زنده رشد کنند.
ریکتیسیا

سابقا آنها را حد فاصل باکتریها و ویروسها می‌دانستند، ولی اکنون در شمار باکتریها محسوب می‌شوند، با این تفاوت که اندازه آنها کوچکتر و ساختارشان ساده است و فقط می‌توانند درون یاخته‌های زنده زندگی می‌کنند.
کلامیدیا

چون اندازه آنها کوچکتر از باکتریهاست و از صافیهای باکتریولوژیک قابل عبورند و انگلهای درون یاخته‌ای اجباری هستند، لذا آنها را جزء ویروسها می‌دانستند. ولی امروزه به لحاظ برخورداری از ویژگیهایی نظیر حساسیت به آنتی بیوتیکها و دارا بودن دیواره یاخته‌ای و ریبوزوم و طرز تکثیری همانند باکتریها و داشتن هر دو نوع ملکول DNA و RNA آنها را جزء باکتریها به شمار می‌آورند.

گروههای عمده باکتریها از نظر پزشکی

باکتریهایی که در انسان و سایر موجودات تولید بیماری می‌کنند زیاد است که به صورت تیتر‌وار به آنها اشاره می‌شود. اسپیروکتها ، باکتریهای مارپیچی و خمیده ، کوکوسها و باسیلهای گرم منفی ، باسیلهای گرم منفی بی‌هوازی اختیاری ، کوکوسهای گرم مثبت ، باسیلهای گرم مثبت بدون اسپور ، اکتینومیستها و میکروبهای وابسته ، ریکتسیاها و مایکوپلاسماها.

[HAMID]

دید کلی همه میکروارگانیسمها از جمله باکتریها تحت تاثیر عوامل محیطی قرار دارند. عوامل محیطی بر رشد ، تکثیر و مرگ باکتریها تاثیر می‌گذارند. بعضی از باکتریها حرارت بالا و برخی حرارت پایین را دوست دارند. تغییرات ph یعنی تغییر غلظت یون هیدروژن در محیط زندگی باکتریها ، بر روند زندگی باکتریها موثر است. بطور کلی هر باکتری خواهان یکسری شرایط اپتیمم برای زندگانی است که در صورت عدم تامین آن شرایط ، زیست آن با مشکل مواجه شده و به زودی از بین خواهد رفت.گرمامیدان حرارتی که در آن باکتریها رشد می‌کنند از چند درجه زیر صفر تا حدود 80 درجه می‌باشد. گاهی باکتریها را از روی این میدان حرارتی به سه گروه تقسیم بندی می‌کنند. باکتریهای سرما دوست فراوان هستند. صفت اصلی که باکتری سرما دوست را مشخص می‌کند توانایی رشد آن در صفر درجه است. اکثر باکتریهایی که مورد مطالعه بیشتر دانشمندان قرار گرفته‌اند از انواعی هستند که در گرمای متوسط بیشتر رشد می‌کنند درجه حرارت برای رشد این گروه بین 52 - 10 درجه است. باکتریهای گرما دوست درجه حرارتی را ترجیح می‌دهند که برای اکثر جانوران غیر قابل تحمل است.از باکتریهای مقاوم به حرارت می‌توان مایکوباکتریوم ، میکروکوکها ، استرپتوکوکها و برخی لاکتو باسیلها را نام برد. تاثیر درجه حرارت بر روی رشد باکتریها مکانیسم پیچیده‌ای دارد. سرعت واکنشهای آنزیمی با گرما تغییر می‌کند. این سرعت در گرمای پایین کند بوده و با بالا رفتن درجه حرارت افزایش می‌یابد. با استفاده از درجه حرارت بالا می‌توان اقدام به کشتن باکتریها کرد. هر قدر درجه حرارت بالاتر باشد زمان مرگ کوتاه‌تر است، باسیل سل در 58 درجه در مدت 30 دقیقه ، در 59 درجه در مدت 20 دقیقه و در 65 درجه در مدت 2 دقیقه کشته می‌شود. مقاومت گونه‌های مختلف در مقابل حرارت متفاوت است.پرتوهاپرتوها دو نوع اثر بر روی باکتریها دارند: اثر مرگ آور که در آن مرگ باکتریها سرانجام رخ می‌دهد به عبارت دیگر در هر لحظه از زمان درصد ثابتی از سلولهای زنده کشته می‌شوند و تولید جهش ژنی در بین توده باکتریهای زنده. پرتوهای آبی- بنفش اشعه خورشید به شدت رشد باکتریها را متوقف می‌سازند. هنگامی که میکروب در معرض پرتو فرا بنفش قرار داده شده و سپس تحت تاثیر نور مرئی قرار گیرد، بار دیگر زنده می‌شود، این پدیده را دوباره فعال شدن در مجاورت نور می‌نامند. پرتوتابی با پرتو فرابنفش ، جهش ایجاد می‌کند و با روشهای مناسب می‌توان جهش یافتگان را از بین توده باکتریها انتخاب کرد. از پرتوتابی با پرتو فرا بنفش برای سترون کردن مواد غذایی هم استفاده می‌شود.فشارباکتریها در برابر فشار مکانیکی و هیدروستاتیکی مقاومت قابل توجهی دارا هستند. باکتریهای بدون اسپور نظیر سراشیامارسینس و استرپتوکوکوس لاکتیس در اثر فشار زیاد کشته می‌شوند. دانشمندان نشان دادند که باکتریهای اسپوردار و بدون اسپور تحت تاثیر فشار هیدرواستاتیک بالا قادر به رشد کردن نیستند. باکتریهای دریازی بیش از باکتریهای خاکزی تحمل فشار بالا را دارند. تحت فشار تغییرات شکلی در باکتریها ایجاد می‌شود. برخی گونه‌ها تحرک خود را از دست می‌دهند و برخی قادر به تکثیر شدن نیستند.تاثیر ارتعاشات صوتیارتعاشات سوپرسونیک (9 هزار تا 200 هزار ارتعاش در ثانیه) سلولهای موجودات زنده عالی را به شدت تحت تاثیر قرار داده و موجب بهم ریختن محتویات سلول و سرانجام پاره شدن دیواره و متلاشی شدن کامل آن می‌گردد. سلول باکتری در مقایسه با سلول موجودات عالی به مراتب کوچکتر است و از اینرو به آسانی نمی‌توان اثرات امواج سوپرسونیک را بر روی آن مشاهده کرد. لذا باکتریها را می‌توان با امواج فرکانس بالا کشته و متلاشی کرد. حساسیت گونه‌های مختلف باکتری نسبت به امواج صوتی متفاوت است. نایسریا گونوره‌آ به آسانی بوسیله امواج از بین می‌رود، در صورتی که اسپور اکثر باکتریها تحت تاثیر ارتعاشات صوتی واقع نمی‌شوند.رطوبتآب محیطی است که بوسیله آن موجودات زنده از جمله باکتریها مواد غذایی را از آن بدست می‌آورند و فرآورده‌های زاید را به آن دفع می‌کنند. اکثر باکتریها محیط دارای آب فراوان را ترجیح می‌دهند. آبگوشت غذایی معمولی برای محیط کشت باکتریها دارای 98.7 درصد آب است. و با اضافه کردن 0.5 درصد کلرور سدیم بهتر رشد می‌کنند.فشار اسمزیاسمز عبارت است از انتشار مولکولهای حلال از خلال پرده نیمه تراوا. دو محلول با فشار اسمزی یکسان را اصطلاحا ایزوتونیک می‌نامند. هنگامی که دو محلول با فشار اسمزی نابرابر مقایسه می‌شوند، محلول واجد فشار بالا را هیپرتونیک و دیگری را هیپوتونیک می‌نامند. فشار اسمزی پروتوپلاسم سلول باکتری سالم بیشتر از فشار اسمزی محیط کشت می‌باشد و بنابراین آب جذب می‌کند و متورم می‌شود، چون باکتریها دارای دیواره سخت هستند در این حالت صدمه نمی‌بینند. هنگامی که یک باکتری سالم در محلول هیپرتونیک قرار می‌گیرد، پلاسمولیز حاصل می‌کند. پلاسمولیز روش مهمی برای کنترل رشد باکتریها بخصوص در صنایع غذایی می‌باشد.تراکم یون هیدروژنرشد باکتریها و فعالیت آنها به شدت تحت تاثیر ph قرار دارد. ولی بین نیازمندیهای انواع گونه‌ها و ph اختلاف زیادی وجود دارد. هر گونه فقط در حد معینی از ph می‌تواند رشد کند و سریع ترین رشد در ناحیه محدودی از ph انجام می‌شود.میدان ph باکتریهاباکتریهای روده‌ای به مراتب بیشتر از انگلهای جانوری ، محیط اسیدی و قلیایی را تحمل می‌کنند. این قبیل باکتریها فقط بعد از تحمل اسیدیته معده و خاصیت قلیایی صفرا در رودهمی‌توانند در آن چه فعالیت کنند. بسیاری از باکتریهای گیاهی و خاک شرایط نسبتا قلیایی را ترجیح می‌دهند. پتانسیل اکسیداسیون و احیاتوانایی یک باکتری برای رشد پس از انتقال یافتن به محیط تازه تا حدی به پتانسیل اکسیداسیون- احیا بستگی دارد. این پتانسیل بر حسب نوع باکتری متفاوت است. باکتریهای هوازی پتانسیل بیشتر را نسبت به باکتریهای بی‌هوازی تحمل می‌کنند. تهویه محیط کشت، پتانسیل مثبت در حد بین 300 - 200 میلی‌ولت تولید می‌کند ولی شروع رشد باکتریهای هوازی در پتانسیل نسبتا پایینی انجام می‌شود. در نتیجه جوشاندن محیط کشت به منظور خارج کردن اکسیژن ، پتانسیل را کاهش داده و برای تحریک رشد تعداد کمی از باکتریها مفید واقع می‌شود.

[HAMID]

مقدمه

مواد ژنتیکی به چند طریق می‌توانند در بین باکتریها انتقال یابند. در همه مکانیسمهای انتقال ، یک یاخته دهنده وجود دارد که بخشی از DNA خود را به یاخته گیرنده می‌دهد. معمولا پس از انتقال این بخش از DNA یاخته دهنده جزئی از یاخته گیرنده می‌شود و بقیه آن بوسیله آنزیمهای درون یاخته‌ای تجزیه می‌گردند. در این صورت یاخته گیرنده را ، که حاوی بخشی از DNA یاخته دهنده است نوترکیب می‌نامند. انتقال مواد ژنتیکی در باکتریها پدیده متداولی نیست و تنها ممکن است در میان یک درصد کل جمعیت باکتری رخ دهد.

انتقال ژنها در باکتریها به سه روش دگرگونی ، الحاق و انتقال صورت می‌گیرد.

دگرگونی در باکتریها

ژنها در طی فرآیند دگرگونی ، به صورت DNA عریان در محلول از یک باکتری دیگر منتقل می‌شوند. این پدیده نخستین بار در حدود 50 سال قبل بدون درک دقیق مکانیسم آن نشان داده شد. هنگامی که فردریک گریفیث به سال 1928 در انگلستان سرگرم مطالعه بر روی باکتری استرپتوکوکوس پنومونیه بود به این پدیده پی برد. این باکتری دارای دو نوع کپسول‌دار و بدون کپسول است که تنها نوع کپسول‌دار آن بیماریزا است. این دانشمند درصدد روشن کردن این مسئله بود که آیا پنوموکوک بیماریزای کشته شده در دمای 60 درجه سانتیگراد می‌تواند موش را بر علیه این بیماری واکسینه کند یا نه.





او در حین انجام آزمایشهای خود متوجه شد که موش تزریق شده با این نوع باکتری کشته شده، به بیماری مبتلا نمی‌شود ولی هنگامی که این باکتریهای کشته شده با نوع غیر بیماریزای زنده مخلوط و سپس تزریق شوند، موشها به بیماری مبتلا می‌شوند. در این حالت ، در خون موشهایی که در اثر بیماری مرده‌اند می‌توان باکتریهای کپسول‌دار را یافت. از این آزمایش چنین نتیجه گرفته شد که مواد وراثتی از باکتریهای بیماریزا وارد یاخته‌های زنده شده و آنها را از نظر ژنتیکی به گونه‌ای تغییر داده‌اند که به نوع کپسول‌دار مبدل شده‌اند. پژوهشهای بعدی انجام شده بر مبنای آزمایش گریفیث نشان داد که دگرگونی باکتریها می‌تواند با استفاده از روشهای استاندارد کشت میکروبی انجام شود.

در طبیعت برخی از باکتریها احتمالا پس از مردن و متلاشی شدن، DNA خود را در محیط آزاد می‌کنند. بخشهایی از این DNA می‌تواند بوسیله باکتریهای دیگر جذب شده و در آنها صفت یا صفات جدیدی را ایجاد کند. یاخته دریافت کننده این ژنها نوعی هیبرید یا یاخته نوترکیب است. این نوع دگرگونی یاخته‌ای در طبیعت تنها در میان انواع محدودی از باکتریها از جمله انواع باسیلوس ، هموفیلوس ، نایسریا ، ریزوبیوم و برخی از استرپتوکوکها یا استافیلوکوکها دیده می‌شود. در صورتی که یاخته‌های دهنده و گیرنده به یکدیگر نزدیک باشند عمل دگرگونی بهتر و ساده‌تر صورت می‌گیرد. وقتی یاخته دریافت کننده در شرایط فیزیولوژیکی مناسب برای دریافت و پذیرش DNA یاخته دهنده باشد Competent نامیده می‌شود.




الحاق در باکتریها

الحاق مکانیسم دیگری برای انتقال مواد ژنتیکی از یک باکتری به باکتری دیگر است. این عمل با وساطت پلاسمیدها که قطعات DNA کوچک و حلقوی بوده و مستقل از کروموزوم یاخته‌ای تکثیر می‌یابند انجام می‌گیرد. پلاسمیدها همانند کروموزومهای کوچکی هستند که از نظر ژنهای موجود ، با کروموزوم باکتری متفاوت‌اند. ژنهای موجود ، در پلاسمید غالبا برای رشد یاخته حیاتی و اساسی نیستند.
چگونگی پدیده الحاق

مطالعه پدیده الحاق عمدتا با استفاده از باکتری اشرشیاکلی صورت می‌گیرد. در این باکتری ، عاملی موسوم به نام F نخستین پلاسمیدی است که در طی عمل الحاق از یاخته‌ای به یاخته دیگر انتقال می‌یابد. یاخته دهنده دارای عامل F را یاخته F مثبت و یاخته گیرنده فاقد آن را یاخته F منفی می‌نامند. در برخی از یاخته‌های F مثبت ، عامل F شکسته شده و وارد کروموزوم یاخته‌ای می‌شود در این حالت یاخته را HFr گویند.

به هنگام الحاق یاخته HFr به یاخته F منفی ، کروموزوم یاخته HFr حاوی عامل F خرد شده، همانند سازی می‌کنند و تکثیر می‌یابد و نسخه جدیدی از این کروموزوم یا بخشی از آن به یاخته گیرنده منتقل می‌شود. در اثر این عمل ، یاخته گیرنده F منفی می‌تواند صاحب ژنهای جدیدی شود مانند پدیده دگرگونی.




تفاوت انتقال از طریق الحاق با دگرگونی

انتقال مواد ژنتیکی از طریق الحاق با انتقال این مواد از راه دگرگونی دو تفاوت اساسی دارد. یکی آن که الحاق به تماس مستقیم بین یاخته دهنده و گیرنده نیاز دارد. دیگر آن که یاخته های جفت شده در الحاق می بایست از دو نوع قابل جفت شدن باهم با وساطت مژکهای سطحی باشند. یعنی یاخته های دهنده باید دارای پلاسمید و یاخته های گیرنده فاقد آن باشند. این پلاسمید حاوی ژنهای سنتز کننده مژکهای جنسی است که مسئول تماس و اتصال یاخته‌های دهنده و گیرنده و انتقال پلاسمید هستند.
انتقال ژن در باکتریها

سومین مکانیسم انتقال مواد ژنتیکی در بین باکتریها ، از طریق فرآیند انتقال است. در این فرآیند DNA عریان از یاخته‌ای به یاخته دیگر منتقل نمی‌گردد و بلکه این انتقال بوسیله ویروسهای باکتریایی به نام باکتریوفاژ یا فاژ انجام می‌شود که از یاخته‌های دهنده به یاخته‌های گیرنده می‌روند. در این فرآیند ، ویروس به دیواره یاخته میزبان متصل شده و DNA خود را به درون آن تزریق می‌کند.

به هنگام همانند سازی DNA میزبان و DNA ویروس ، ناگهان کروموزوم باکتری شکسته شده و بخشی از آن در داخل غلاف پروتئینی ویروس جای می‌گیرد. در این صورت فاژ حاصله حاوی بخشی از DNA باکتری است. هنگامی که این فاژها باکتریهای جدید را آلوده می‌کنند به این ترتیب بخشی از DNA باکتری قبلی را به باکتریهای جدید منتقل می‌سازند. در این انتقال هر بخشی از DNA باکتری اول و یا هر ژنی از باکتری دهنده می‌تواند به باکتری دوم یا باکتری گیرنده منتقل شود، لذا این نوع انتقال را عمومی می‌گویند.
انتقال خصوصی

نوع دیگری از انتقال وجود دارد که اختصاصی نامیده می‌شود و طی آن تنها ژنهای خاصی از یک باکتری می‌توانند به باکتری دیگر منتقل شوند.

[HAMID]

قدمه

باکتریها گروهی از موجودات تک یاخته‌ای ذره بینی هستند که پوشش بیرونی نسبتا ضخیمی آنها را احاطه کرده است. این موجودات ساختار ساده‌ای دارند و اندازه آنها بین 0.3 تا 4 میکرون است. باکتریها فاقد شبکه آندوپلاسمی ، دستگاه گلژی ، لیزوزومها ، میتوکندریها و واکوئلهاسیتوپلاسم آنها تعداد زیادی ریبوزوم وجود دارد و غشای پلاسمایی آنها دارای زایده‌هایی است، به نام مزوزوم که قاعدتا ارزش میتوکندریها را دارند.

هسته باکتریها بدون غشا و هستک است و از سیتوپلاسم جدا نیست و علاوه بر آن بدون کروموزومهای غیرمشابه و جداگانه هستند. DNA در باکتریها رشته درازی است که با چسبیدن دو سر آن به هم به صورت حلقه درآمده است و غالبا فقط یک رشته غول پیکر DNA در باکتری وجود دارد که طول آن در حدود 100 میکرون است، اما این رشته به صورت کلاف در آمده و در نتیجه بسیار کوچک شده است.


هستند. اما در


بیشتر باکتریها فاقد کلروفیل هستند و متابولیسم خود را از راه شیمیوسنتز انجام می‌دهند. معدودی از باکتریها قادر به فتوسنتزاکسیژنگوگرد تولید می‌کنند. این موجودات تک یاخته‌ای ممکن است در هنگام رشد به یکدیگر متصل شوند و تشکیلاتی شبیه به خوشه انگور ، زنجیره و یا رشته بوجود آورند و یا در نوع عالی مانند اکتینومیستها ، میسیلوم تشکیل دهند. برخی باکتریها فاقد دیواره یاخته‌ای بوده (میکوپلاسما) و عده‌ای زندگی داخل یاخته‌ای اجباری دارند.
هستند، ولی برخلاف گیاهان در واکنشهای فتوسنتز به جای ، ساختار تشریحی باکتریها

پوشینه

در بعضی باکتریها ، غلاف ژلاتینی چسبناکی دیواره اسکلتی را احاطه کرده است. این غلاف که غالبا ساختار هیدرات کربنی دارد، پوشینه نام دارد. امروزه دانشمندان معتقدند که پوشینه توسط باکتریها ساخته شده و به خارج ترشح می‌شود، ولی به علت تراکم بسیار زیاد و عدم قابلیت نفوذ و رطوبت پذیری به صورت پوشش در اطراف باکتری باقی می‌ماند. جنس شیمیایی پوشینه بیشتر از پلی ساکاریدها همراه با مواد دیگر است.

پوشینه ، باکتری را تا حدی از عوامل نامساعد محیط حفظ می‌کند. وجود پوشینه در باکتریهای بیماری‌زا قدرت بیماری‌زایی آنها را افزایش می‌دهد و گاه باکتریها با از دست دادن پوشینه به نوع بی‌آزار تبدیل می‌شوند. بنابراین نتیجه می‌شود که انواع باکتریهای پوشینه‌دار در برابر دفاع بدن میزبان ، مثلا عمل ریزه خواری گویچه‌های سفید ، بیشتر پایدارترند. برای رنگ آمیزی پوشینه از روش خاصی به نام رنگ آمیزی منفی استفاده می‌کنند.
تاژک

باکتریهای متحرک دارای زواید رشته مانندی به نام تاژک هستند. تاژک اندامکی است بسیار نازک که قاعده آن در سیتوپلاسم قرار داشته، از دیواره عبور می‌کند و در خارج باکتری قرار می‌گیرد. طول تاژک چند برابر طول باکتری ، ولی قطر آن کم است. تاژک از لحاظ ساختار تشریحی از سه قسمت تشکیل شده است:

• رشته: بخشی که با رنگ آمیزی دیده می‌شود، رشته نام دارد. از نظر ساختار شیمیایی رشته متشکل از پروتئین ویژه‌ای به نام فلاژلین است. تاژک علاوه بر آنکه عامل حرکت است، از نظر مسائل ایمنی نیز اهمیت دارد، زیرا حاوی پادگن تاژکی یا H است. پادگن H نست به دما حساس است. تفاوت این پادگن در اعضای یک نوع باکتری ، مربوط به تفاوت آمینو اسیدهای تشکیل دهنده آن است. هرگاه در محلولی تاژک به علت تحریک مکانیکی یا عامل دیگری از بین برود، تاژک جدیدی به سرعت ساخته می‌شود.
  
  
• قلاب: انتهای رشته در طرف باکتری به قسمت پهن‌تری به نام قلاب متصل می‌شود که اندکی حالت خمیده دارد. قلاب به صورت ساختار مارپیچی بوده و احتمالا دارای الیاف درهم بافته پروتئینی است.
  
  
• پیکر پایه: این بخش از تاژک ، قلاب و رشته را به دیواره یاخته و غشای سیتوپلاسمی متصل می‌کند. پیکر پایه از محور کوچکی تشکیل یافته است که از مرکز چند جفت حلقه می‌گذرد. تعداد این حلقه‌ها در باکتریهای گرم منفی ، دو جفت و در باکتریهای گرم مثبت ، یک جفت است در باکتریهای گرم منفی جفت بالایی متشکل از دو حلقه است که به ترتیب در بخش لیپو پلی ساکارید و لایه پپتیدوگلیکان متمرکزند و جفت پایینی نیز که شامل دو حلقه است، به غشای سیتوپلاسمی قلاب می‌شود. باکتریهای گرم مثبت فاقد حلقه در جفت بالایی‌اند.

مژک

بعضی از انواع باکتریهای گرم منفی علاوه بر تاژک ضمایم کوچکی به نام مژک دارند. مژکها ، کوچکتر ، کوتاه‌تر و پرشمارتر از تاژکها هستند و ضمنا حرکت یکنواخت موجی نیز ندارند. مژکها بر حسب نوع عمل به دو دسته تقسیم می‌شوند:

• مژکهای معمولی: مژکهای معمولی عامل چسبندگی بوده و بر چند نوع‌اند. این نوع مژکها با چسبیدن به سطوح یاخته‌های جانوری و گیاهی و حتی مواد جامد باعث مهاجرت باکتری به طرف منابع سرشار از مواد غذایی می‌شوند و علاوه بر این ، عامل بیماری‌زایی می‌باشند. همچنین دارای خاصیت پادگنی هستند، ولی نوع پادگن آنها با پادگن تاژک متفاوت است.
  
  
• مژک جنسی: این نوع مژک از انواع بلندتر و ضخیم‌تر است. تعداد مژکهای جنسی اندک است. مژکها به صورت لوله‌هایی تو خالی از جنس پروتئین هستند، این لوله به ساختار تکمه‌ای شکلی در غشای سیتوپلاسمی منتهی می‌شود و دارای جایگاههای جذب اختصاصی برای برخی از ویروسهای باکتریایی است. تارهای جنسی در عمل آمیختگی نقش دارند.

دیواره

ساختار دیواره باکتری یکی از بارزترین خصوصیات تک یاخته‌ایهای واجد هسته پراکنده است. دیواره باکتری بلافاصله در قسمت بیرونی پرده سیتوپلاسمی قرار دارد و یاخته را از بیرون کاملا می‌پوشاند. هرچند جزئیات ساختار شیمیایی دیواره باکتریها در انواع مختلف ، متفاوت است، ولی چارچوب اصلی آن در تمام باکتریها یکسان بوده و از سه قسمت تشکیل شده است:

• اسکلت پلی ساکاریدی: از دو نوع واحد ساختاری به نام ان استیل گلوکز آمین و ان استیل مورامیک اسید تشکیل شده که بطور متناوب بوسیله اتصال بتا _ 1 ، 4 به یکدیگر متصل هستند. این ساختار در تمام باکتریها یکسان است.
  
  
• زنجیره‌های تتراپپتیدی: این زنجیره‌ها به مولکول ان استیل مورامیک اسید متصل هستند. هرچند ترکیب آمینو اسیدهای زنجیره در یک گونه ثابت است، ولی در گونه‌های متفاوت گوناگونیهایی به چشم می‌خورد.
  
  
• پلهای عرضی: این پلها از نوع پلی پپتید هستند و در انواع باکتریها ، ساختار متفاوتی دارند. پلهای عرضی جایگاه انتهای یک زنجیره تترا پپتیدی را به جایگاه سوم زنجیره مجاور متصل می‌کنند. باکتریها را بر اساس ساختار دیواره به دو گروه باکتریهای گرم مثبت و گرم منفی تقسیم می‌کنند. در باکتریهای گرم مثبت ، قسمت اعظم آن از موکو پپتید تشکیل شده و ساختاری چند لایه دارد.
  
  دیواره یاخته‌های گرم مثبت دارای مقادیر قابل ملاحظه‌ای از اسیدهای تیکوئیک است و به علت آنکه به سطح یاخته بار منفی می‌دهد، در تعیین موادی که وارد یاخته می‌شوند، نقش دارد. ضخامت لایه موکو پپتید دیواره در باکتریهای گرم منفی کمتر از باکتریهای گرم مثبت است. باکتریهای گرم منفی فاقد اسیدهای تیکوئیک هستند و سطح بیرونی موکو پپتید را لایه‌هایی می‌پوشانند که به ترتیب عبارتند از: لایه لیپوپروتئین ، غشای بیرونی و لایه لیپوپلی ساکارید.

غشای سیتوپلاسمی

غشای باکتری به صورت پرده نازکی در داخل دیواره باکتری قرار دارد و سیتوپلاسم را کاملا دربرمی‌گیرد. غشا از لحاظ ساختار شیمیایی از ترکیبات لیپیدی حاوی فسفاتید _ پروتئین و مقدار بسیار کمی مواد قندی تشکیل شده و به آسانی رنگهای بازی را به خود جذب می‌کند. در غشای سیتوپلاسمی پروکاریوتها ، استرول وجود ندارد. فضای بین غشای سیتوپلاسمی و دیواره را پرپیلاسم می‌نامند.

ساختار غشای سیتوپلاسمی باکتریها همانند سایر یاخته‌ها متشکل از مولکولهای چربی و پروتئین است. غشا ، نیمه تراوا است. معمولا مولکولهای کوچک می‌توانند از غشا عبور کنند، ولی مولکولهای بزرگ ابتدا توسط آنزیمهای خارجی باکتری به مولکولهای کوچکتر تبدیل و سپس جذب غشا می‌شوند. غشا در جذب و دفع مواد ، رنگ پذیری باکتریها و تقسیم یاخته‌ای
نقش دارد. مزوزومها

مزوزوم از فرورفتگی غشای سیتوپلاسمی به درون سیتوپلاسم و اغلب در محل تقسیم دیواره بوجود می‌آید. مزوزوم در باکتریهای گرم مثبت ، بزرگتر از باکتریهای گرم منفی است و تعداد مزوزومها در باکتریها یک یا چند عدد است. مزوزوم در عمل تقسیم DNA ، تقسیم یاخته‌ای و همچنین تبدیل باکتری به هاگ دخالت دارد.
سیتوپلاسم

در سیتوپلاسم باکتری قسمتهای زیر قابل تشخیص‌اند:

• ریبوزوم: ریبوزومها ذراتی کروی به قطر 200 آنگستروم هستند که در سیتوپلاسم پراکنده‌اند. ریبوزومها از پروتئین و اسید ریبونوکلئیک تشکیل شده‌اند و در سنتز پروتئین
  
  نقش مهمی دارند. ریبوزوم باکتریها از ریبوزوم یوکاریوتها کوچکتر است.
• مواد ذخیره‌ای: مواد ذخیره‌ای شامل دانه‌های ولوتین ، لیپید ، گلیکوژن ، نشاسته و گوگرد است. این مواد به هنگام کمبود مواد غذایی به حداقل اندازه خود می‌رسد.
  
  
• ماده زمینه: در ماده زمینه ذرات ریبوزوم و مواد ذخیره‌ای یاخته در مایعی به نام ماتریکس شناورند. ماده زمینه عبارتست از: آب و یونهای کانی ، آمینو اسیدها ، نوکلئوتیدها ، لیپید ، پروتئین ، کربوهیدرات ، سیتوپلاسم فاقد شبکه آندوپلاسمی ، میتوکندری ، دستگاه گلژی ، واکوئل و فعالیتهایی نظیر جنبش سیتوپلاسمی و حرکت آمیبی است.
  
  
• کروماتوفور (باکتریهای فتوسنتز کننده): کروماتوفور دستگاه فتوسنتزی موجودات زنده در تیلاکوئیدها یا کیسه‌ها قرار دارد. در گیاهان تیلاکوئید در درون کلروپلاستها جای دارند. در باکتریهای فتوسنتز کننده قطعه‌ای که ویژه دریافت نور است، در داخل غشای یاخته‌ای کیسه‌هایی به نام کروماتوفور قرار دارد. این کیسه‌ها از گسترش غشای سیتوپلاسمی بوجود می‌آیند. در باکتریهای سبز گوگردی دستگاه فتوسنتزی در کیسه‌های درونی قرار دارند که به غشای سیتوپلاسمی متصل نیستند.
  
  
• ماده ژنتیکی

ساز و کار حرکت باکتریها

حرکت باکتریها به تامین مداوم انرژی نیاز دارد. بعضی مواد طبق پدیده شیمیوتاکسی باکتری را جذب و برخی دیگر آن را دفع می‌کنند. باکتری بوسیله گیرنده‌های خود این مواد را حس می‌کند و با بکار انداختن تلمبه پروتون به حرکت ادمه داده و یا تغییر جهت می‌دهد. در صورتی که گوانوزین مونو فسفات حلقوی ماده واسطه است که موجب متیل زدایی پروتئین ویژه‌ای در غشا می‌شود.

مواد جاذب باکتری باعث ایجاد وقفه در متیل زدایی این پروتئینها و مواد دافع باعث تحریک آن می‌شوند. بدین سان به جذب و دفع باکتری تاثیر می‌گذارند. چگونگی حرکت تاژکها بدین طریق است که در باکتریهای واجد آرایش قطبی پرتاژکی ، ابتدا دسته تاژکهای قطبی به شکل مخروط درآمده و سپس باکتری به طرف نوک مخروط به شکل چرخشی حرکت می‌کند. حرکت معکوس نیز با تغییر جهت هر دو مخروط صورت می‌گیرد.

[HAMID]

مقدمه

میکروارگانیسمها موجودات ریز میکروسکوپی هستند که طول آنها کمتر از یک میلیمتر است و با چشم غیر مسلح دیده نمی‌شوند. اکثر آنها تک سلولی، بعضی از آنها به شکل مجموعه‌ای از سلول ، برخی به صورت رشته‌های دراز شامل واحدهای مجزا و تعدادی به صورت پروتوپلاستهای درون دیواره سلولی دیده می‌شوند. میکروارگانیسمها با وجود تشکیلات و ساختمان سلولی تقریبا ساده ، دارای همان فعالیتهای اساسی فیزیولوژیکی هستند که در موجودات عالی با ساختمان چند سلولی دیده می‌شود نظیر مصرف غذا ، تولید ماکرومولکولهای جدید و تولید انرژی.

میکروارگانیسمها شامل پروتوزوآها ، جلبکها ، قارچها ، باکتریها و ویروسها هستند. تصور می‌شود که در حدود 4.5 بیلیون سال قبل ، بعد از اینکه زمین تشکیل شد، اعماق بین کوهها و حفره‌های بین صخره‌ها از آب پر شد. در آن هنگام ، اتمسفر دارای بخار آب ، متان ، آمونیاک و هیدروژن بود و با گذشت زمان با تکامل مواد اولیه ، موجودات زنده اولیه یعنی میکروارگانیسمها شکل گرفتند.
تشکیل مواد مرکب

آبهای اولیه زمین ، مواد معدنی موجود در صخره‌ها را در خود حل کرد و هنوز پس از میلیونها سال ، مخزن مواد شیمیایی است. بر اثر واکنشهای اتفاقی بین مولکولهای متان ، زنجیره‌های دراز هیدروکربنی ، شکل گرفتند. هیدروکربنهای تشکیل شده، بر اثر فعل و انفعالات بعدی با آب ، موجب بوجود آمدن قندها ، الکلها و اسیدهای چرب شدند. از فعل و انفعال مواد کربن‌دار با آمونیاک و آب ، اسیدهای آمینه بوجود آمدند. بعضی از این فعل و انفعالات به علت تخلیه الکتریکی در اتمسفر یا در اثر نور ماورای بنفش به آسانی انجام گرفت.

انرژیهای فوق به علت فقدان گاز اکسیژن در جو زمین ، به زمین وارد شدند. در اثر واکنش مواد مرکب آلی تشکیل شده با یکدیگر ، مولکولهای پیچیده‌تر و بزرگتری بوجود آمدند. این جریان به آهستگی صورت گرفت، زیرا زمان مساله‌ای نبود و هیچ موجود زنده‌ای وجود نداشت که مواد آلی تشکیل شده را از بین ببرد یا مصرف کند. از اتحاد اسیدهای آمینه ، پلی پپتیدها بوجود آمدند. به نظر می‌رسد مواد پیش ساز پروتئینی دارای حالت کلوئیدی از محلول اولیه مجزا شده‌اند و قطرات میکروسکوپی یا توده را تشکیل داده‌اند. این توده‌ها به علت خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خود افزایش حجم یافتند.
اسیدهای نوکلئیک و آغاز زندگی

مواد مرکب پیچیده‌تری از اتحاد پورینها یا پیریمیدینها با قند و فسفات بدست آمدند. نوکلئوتیدها توانستند به یکدیگر متصل شوند و مولکولهای درازی شبیه زنجیر را که امروزه شکل مارپیچی دارند تشکیل دهند. اسیدهای نوکلئیک قادر بودند که اسیدهای نوکلئیک بیشتری از همان نوع و همچنین پروتئینهای خاصی را ایجاد کنند. تصور می‌شود که حیات از اینجا آغاز شده باشد. باید توجه داشت که تمام فعل و انفعالهای شیمیایی فوق‌الذکر بسیار کند و آهسته انجام می‌گرفت و چند صد میلیون سال گذشت تا اولین شکل تولید خود به خودی ظاهر گردید.




شکل اولیه زندگی

با استانداردهای فعلی ، شکل اولیه زندگی خیلی ساده و احتمالا مجموعه‌ای از اسیدهای نوکلئیک و پروتئین بوده است. به نظر می‌رسد شکل اولیه زندگی ، چیزی شبیه به ویروس بوده و یا در حقیقت به پروکاریوت اولیه شباهت داشته است. تصور می‌شود که این ویروس اولیه ، قادر به تامین اجزای اصلی خود از مواد آلی بوده که بر حسب اتفاق ، در استخرها و اقیانوسهای ما قبل تاریخ موجود بوده است. در حالی که ویروسهای امروزی ، شکلهای انحطاط یافته از میکروارگانیسمهای عالی هستند که به علت دسترسی مستقیم به مواد غذایی ، درون سلول به حالت انگل درآمده‌اند. عده‌ای از محققان معتقدند که ویروسهای امروزی ، نسلهای مستقیمی از ویروسهای اولیه هستند.
تکامل بیوشیمیایی

پروکاریوت اولیه‌ای که حدود 4 بیلیون سال قبل به طور خود به خودی بوجود آمده، موجودی هتروتروف بوده است. یعنی قادر بوده مواد مرکب آلی را که بر اثر فعل و انفعالات فتوشیمیایی در اتمسفر و آبهای اولیه زمین تشکیل می‌شد، مصرف کند. در آن زمان اکسیژن موجود در اتمسفر کم بود و این ارگانیزم هتروتروف می‌توانست انرژی مورد نیاز خود را از مواد غذایی موجود در شرایط بی‌هوازی (تخمیر) بدست آورد.کم‌کم مقداری دی‌اکسید کربن بر اثر بعضی از واکنشهای شیمیایی بوجود آمد.

هنگامی که رنگدانه‌های فتوسنتزی و مواد رنگی ضروری دیگر برای مصرف و تغییر شکل انرژی به انرژی بیوشیمیایی افزایش یافت، باکتریهای فتوسنتزی بی‌هوازی اولیه ظاهر شدند. آنها قادر بودند که گاز کربنیک موجود را در خود تثبیت کنند، مواد مرکب آلی را تولید کنند و هیدروژن و الکترون را از موادی مانند H2 بدست آورند.تکامل تدریجی رنگدانه‌های فتوسنتزی و عوامل انتقال الکترون موجب شد که مواد مرکب دارای نیتروژن مانند آمونیاک و هیدرازین به عنوان منابعی از الکترونها و هیدروژن مصرف شود و بالاخره سیستمی برای حفظ الکترونها و هیدروژن از آب توسعه یافت.

باکتریهای آبی- سبز در این هنگام ظاهر شدند. رهایی مولکول اکسیژن ، یکی از اختصاصات فعالیت فتوسنتزی بوده است که اساس ترکیب اتمسفر را تغییر داد و راه را برای تنفس هوازی و ظهور زندگی جانوری هموار کرد.تصور می‌شود که تمام موجودات یوکاریوتی امروزی از یک یوکاریوت اولیه بوجود آمده‌اند. حدود یک میلیون سال قبل ، هنگامی که یوکاریوت اولیه دارای پلاستید فتوسنتزی یعنی کلروپلاست شد، جلبک سبز بوجود آمد و جلبکهای دیگر و گیاهان عالی از آنها برخاستند.

خط دیگر تکاملی از یوکاریوتهای اولیه به میکروارگانیسمهای تک سلولی پروتوزوآ ، و از آنها به جانوران عالی و همچنین قارچهای امروزی هدایت شد. اساس تکامل بر رویدادهایی در مراحل انفرادی جهش ژنی استوار است که همراه با آن ، موجود جهش یافته ، شرایط محیطی را بهتر می‌پذیرد. بنابراین تعجب آور نیست که موجودات فرصت طلب پایدارتر هستند.

[HAMID]

رشد یک جاندار عبارت است از افزایش منظم کلیه اجزای شیمیایی بدن آن. بنابراین منظور از واژه رشد و نمو ، در حقیقت افزایش ماده زنده است که اکثرا به بزرگ شدن و تقسیم یاخته می‌انجامد در جانداران پریاخته‌ای ، تقسیم یاخته باعث بزرگتر شدن جثه آنها می‌شود در صورتی که در تقسیم تک یاخته‌ایها به افزایش عمده افراد می‌انجامد.




دید کلی

میکروارگانیسمها موجودات فعالی هستند که از زیستگاه خود به رشد و نمو و اعمال متابولیسمی مشغولند به بیان ساده‌تر میکروبها ماشینهایی متابولیسمی هستند با توانایی تکثیر فوق‌العاده زیاد رشد میکروبها ممکن است برای ما گاه سودمند و زمانی زیانبار باشد. تولید موادی که در شیمی درمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند یکی از نتایج سودمند رشد میکروبی است.

سایر مواد مفیدی نیز که از میکروبها بدست می‌آیند در تهیه و تولید مواد غذایی ، آشامیدنی ، الکلی ، استون و اسید سیتریک بکار گرفته می‌شوند. رشد میکروبها در یک محیط مشخص تابع قوانین معینی است که مطالعه آن امکان بررسی و پژوهش درباره صفحات گوناگونی از قبیل ویژگیهای فیزیولوژیک را میسر می‌سازد. توانایی ما در کنترل بیماریهای عفونی بستگی تام به آگاهی ما از چگونگی رشد و تکثیر باکتریها دارد.
انواع تولید مثل

تقسیم مستقیم

تولید مثل جنسی به روش دو نیم شدن یکی از خصوصیات بارز باکتریهاست. در این حالت باکتریها در محیط مناسب ، مواد مورد نیاز را جذب و قسمتی از آن را به پروتوپلاسم تبدیل می‌کنند و در نتیجه بر حجم باکتری افزوده می‌شود. وقتی رشد باکتری به حد معینی رسید پروتوپلاسم آن بر اثر پیدایش دیواره‌ای عرضی در قسمت میانی به دو قسمت تقسیم می‌شود و یک باکتری به دو باکتری تبدیل می‌گردد.




آمیختگی

نوع ویژه‌ای از تولید مثل جنسی است در اینگونه تولید مثل ، دو باکتری مجاور هم قرار می‌گیرند و یکی از آنها که ماده ارثی (DNA) را به دیگری می‌دهد، نر و دیگری که ماده ارثی را دریافت می‌کند. ماده به شمار می‌آید.
جوانه زدن

برخی از باکتریها به روش جوانه زدن تکثیر می‌یابند جوانه‌ها ابتدا به صورت زائده چسبیده به باکتری ظاهر می‌شوند و تدریجا بزرگ شده و از با کتری اصلی جدا می‌گردند.
سایر روشها

روش دیگر تولید مثل که در برخی از باکتریها نظیر اکتینومیستها مشاهده می‌شود که باکتری به صورت رشته‌ای دراز درمی‌آید، سپس این رشته قطعه قطعه شده و هر قطعه در نتیجه رشد تدریجی به یک باکتری حاصل تبدیل می‌شود.
شرایط رشد و تکثیر

رشد باکتریها و سایر میکروارگانیسمها به شرایط مناسب فیزیکی و شیمیایی و وجود مواد غذایی نیاز دارد. این شرایط بر حسب نوع ارگانیسمها متفاوت‌اند. این نیازها عبارتند از رطوبتانرژی و منابع کربن و عناصر اساسی.
، عناصر اساسی

تمام یاخته‌ها علاوه بر کربن به ذخایر هیدروژن ، اکسیژن ، نیتروژن ، فسفر و گوگرد نیاز دارند. و عواملی محیطی که بر بقا و رشد آنها تاثیر می‌گذارند عبارتند از : دما ، اسیدیته (PH) ، اکسیژن ، فشار اسمزی ، کشش سطحی و فشار هیدروستاتیکی. باکتریها برحسب محدوده‌ای از دما که بهترین رشد را در آن دارند به سه گروه گرما دوستها که دمای بهینه بدن آنها40ċ است و فرونیل که دمای 20 تا 40 را ترجیح می دهند و سرما دوستها که دمای بین 7 تا 20 قادر به زندگی هستند. دمای پایین باعث کندی رشد می‌شود.

باکتریها ، محیطهایی را که اندکی قلیایی باشد ترجیح می دهند. مثلا PH مناسب برای رشد باکتری اشرشیاکلی 4.5 تا 8 است اما بعضی از باکتریها PH های کاملا قلیایی یا کاملا اسیدی را بخوبی تحمل می‌کنند. بدن انسان متشکل از محیطهای گوناگونی با PH های متفاوت است. اکثر میکروارگانیسمها قادر به تحمل PH بسیار اسیدی معده انسان نیستند و فقط آن دسته از بیماریزا که قدرت تحمل چنین محیطی اسیدی را به مدت طولانی دارند و می‌توانند باعث عفونتهای گوارشی شوند. در مورد پوست بدن انسان نیز اسیدیته ، عامل محافظی در برابر عفونت به شمار می‌رود.




رشد تصاعدی و زمان تقسیم

تکثیر باکتریها از راه تقسیم دوتایی صورت می‌گیرد و چگونگی افزایش آنها تابع تصاعد هندسی است، بدین معنی که یاخته ابتدا به دو و سپس به چهار قسمت و هشت و ... تقسیم می‌شود و بدین سان تعداد یاخته‌ها با سرعت شگفت آوری افزایش می‌یابد. بنابراین هر نسل دو برابر تعداد یاخته‌های نسل پیشین را دارا است و به هنگام رشد فعال ، نرخ افزایش جمعیت میکروبی به صورت نمایی است شماره باکتریها در هر مقطعی از زمان بستگی به تعداد اولیه جمعیت و شماره نسلهای بوجود آمده دارد و این رابطه با فرمول روبرو نمایش داده می شود.

Bf = Bi x 2n

Bf = شماره نهایی باکتریها Bi = تعدا اولیه جمعیت و n شماره تعداد نسلهاست. طول زمانی را که تعداد جمعیت دو برابر می‌شود، زمان مضاعف شدن گویند. تعیین زمان مضاعف با استفاده از فرمول روبرو صورت می‌گیرد.

(G = t / 3.3log2(b/B

G = زمان مضاعف شدن ، t = طول زمانی که شماره باخته از نقطه B مرحله لگاریتمی به نقطه b می‌رسد. B = جمعیت اولیه ، b = جمعیت پس از زمان log2t بر مبنای log10 محاسبه می‌شود. 3.3 عامل تبدیل log2 به log10 است. زمان مضاعف شدن معمولا تحت شرایط ثابت فیزیکی و شیمیایی برای هر ارگانیسمی ثابت است. بطور نظری میکروارگانیسمی با زمان مضاعف شدن برابر 30 دقیقه ، طی 24 ساعت می‌تواند 248 یاخته بوجود آورد.

رشد لگاریتمی میکروبها تا هنگامی ادامه خواهد یافت که مواد غذایی در محیط وجود داشته باشد و از تجمع مواد زاید و سمی حاصل از متابولیسم به گونه‌ای جلوگیری دارد. در صورت برقرار نبودن شرایط فوق میزان رشد روبه کاهش می‌نهد و شاهد منحنی رشدی خواهیم بود که از چهار مرحله لگ ، لگاریتیمی ، رکورد (سکون) مرگ (نسبتی) تشکیل شده است نظیر مورد کشتهای پهن.

[HAMID]

جهش ژنی عبارتست از تغییراتی که در رشته DNA یاخته بوجود می‌آید و به نسلهای بعدی قابل انتقال است و منجر به ظهور یا ناپدید شدن یک یا چند صفت در موجود زنده می‌گردد.
مقدمه

تغییرات ژنتیکی در هنگام تقسیم یاخته‌ای و همانندسازی DNA ایجاد می‌شوند. یک ژن می‌تواند دارای اشکال مختلف باشد. شکلی از ژن که در میکروارگانیسمهای جدا شده از طبیعت وجود دارد به نام شکل اولیه یا وحشی شناخته می‌شود از آنجا که اشکال مختلف یک ژن را الل می‌نامند، لذا این ژن را الل وحشی گویند. انواع جهش یافته را موتانت و ژنهای مربوط به آنها را الل موتانتی می‌نامند.




انواع جهشها

• جهشهایی که در آن یک جفت باز نیتروژن‌دار به یک جفت باز نیتروژن دارد دیگر تبدیل می‌شود این نوع جهش در اثر یک جهش ثانوی قابل برگشت است.
  
  
• جهشهایی که در آن یک جفت بازی جدید به رشته DNA اضافه یا از آن حذف می‌شود. احتمال وقوع این نوع جهش از نوع اول کمتر است ولی مانند نوع اول برگشت پذیر است.
  
  
• جهشهایی که در آن تعداد زیادی بار از مولکول DNA حذف یا به آن اضافه می‌شود. تعداد این بازها گاه به صدها و هزاران می‌رسد و در نتیجه قطعه بزرگی از DNA تغییر می‌کند این نوع جهش برگشت پذیر نیست.

علل وقوع جهش

گرچه جهش بطور تصادفی انجام می‌گیرد ولی می توان امکان وقوع جهش را با استفاده از مواد جهش‌زا افزایش داد.
جهش آنی یا خود برانگیخته

این جهش بطور تصادفی صورت می‌گیرد. در فرایند رونویسی از DNA و تکثیر آن ، امکان خطا و اشتباه کمتر از یک در 500000 است. ولی از آنجا که این نوع جهش به نسبت یک در 108 تا 109 باز آلی در مولکول DNA رخ می‌دهد گاه تصادفا چنین اشتباهی صورت می‌گیرد و یک باز جدید وارد یکی از دو رشته تازه می‌شود و مدتی طول می‌کشد تا نتیجه آن در مقایسه با یاخته مادر که دارای DNA کامل است روشن شود.
جهش به دلیل شباهت بازی

با استفاده از بازهای همانند بازهای موجود در رشته DNA و افزودن آنها به محیط کشت می‌توان میزان این گونه اشتباهات و این نوع جهش را افزایش داد. مثلا باز 5- برمو اوراسیل که همانند تیمین است، می‌تواند به جای آن در رشته DNA قرار گیرد و موجب جهش شود. 5- برمو اوراسیل با آدنین جفت می‌شود و بندرت به جای آدنین با گوانین جفت می‌شود. در این صورت در نسل بعد ، به جای جفت بازی A-T ، جفت بازی G-C در رشته DNA وجود خواهد داشت.
تغییرات شیمیایی DNA

تعدادی از مواد جهش‌زا هستند که بر یک یا چند باز در رشته DNA اثر می‌گذارند و آنها را چنان تغییر می‌دهند که جفت شدنشان با باز مکمل خود به درستی انجام نشود. اسید نیترو از جمله این مواد است. اسید نیترو باعث تبدیل آدنین به هیپوگزانتین می‌شود که در طول تقسیم DNA با سیتوزین جفت می‌شود و بدین ترتیب جفت بازی A-T به G-C مبدل می‌گردد و یا در رشته DNA می‌تواند موجب تبدیل سیتوزرین به اوراسیل شود و از آنجا که اوراسیل با آدنین جفت می‌شود، جفت بازی G-C به A-T تبدیل می‌شود.
جهش ناشی از تغییر یا جابجایی در رونویسی کد ژنتیکی

آکریدین‌ها گروهی از رنگها هستند که بویژه می‌توانند موجب این نوع جهشها شوند. این نوع رنگها مولکولهایی دارند که می‌توانند بین دو جفت بازی در رشته DNA وارد شوند و به این ترتیب تمامی کدهای سه تایی بعد از خود را مختل سازند. از سوی دیگر ، حضور آکریدین ممکن است مانع شرکت یک باز در رشته DNA شود. بنابراین DNA به اندازه یک باز کوتاهتر شده و در این صورت نیز رونویسی تمامی کدهای سه تایی بعدی مختل می‌گردد.




جهش ناشی از پرتوها

پرتو فرابنفش عامل جهش‌زای بسیار موثری است پرتوهای فرابنفش با طول موج حدود 260 نانومتر ، بوسیله بازهای DNA به شدت جذب می‌شوند و این امر به ایجاد تغییرات شیمیایی در رشته DNA می‌انجامد. معروف‌ترین و شناخته شده‌ترین اثر پرتو فرابنفش بر روی بازهای رشته DNA این است که موجب پیوندهای دوتایی بین دو مولکول تیمین مجاور هم می‌شود.

نسخه برداری غیر طبیعی از این قسمتها که حاوی تیمین دیمر است موجب جهش می‌شود. بسیاری از ارگانیسمها دارای آنزیمهایی هستند که می‌توانند آسیبهای ناشی از پرتو را ترمیم کنند. پرتوهای یونیزه کننده مانند پرتو ایکس و پرتوهای اتمی نیز جهش‌زا هستند و باعث تغییرات شیمیایی در بازهای DNA و یا باعث شکسته شدن DNA یا حذف یک یا چند باز از رشته DNA می‌گردند.
جدا کردن و تشخیص جهش یاخته‌ها

هر یک از خواص میکروارگانیسمها در اثر جهش قابل تغییر است و کلیه این تغییرات با تغییرات آنزیمی سایر پروتئینهای یاخته‌ای ارتباط دارند. هر چند شناخت رابطه موجود بین تغییر فنوتیپ میکروبی و تغییرات حاصل در پروتئین یاخته‌ای دشوار است. یکی از انواع موتانتهای میکروبی به سادگی قابل شناخت است. موتانتهای غیر متحرک باکتریهای متحرک است. باکتریهای متحرک می‌توانند بر اثر جهشهای مختلف قدرت تحرک خود را از دست بدهند. کلنی باکتریهای موتانت فاقد کپسول نسبت یه انواع کپسول‌دار بر روی سطح محیط کشت جامد کوچکتر و خشن‌تر هستند و می‌توان آنها را نیز به سادگی از انواع وحشی باز شناخت. جهشی که منجر به از دست رفتن قدرت هاگزایی می‌شود بسیار فراوان است.





این مونتها را از طریق فقدان رنگدانه‌های هاگ که رنگ کلنی را باعث می‌شوند، باز می‌شناسند. مونتهایی که فاقد قدرت تولید آنزیمهای مختلف یاخته هستند نیز بسیار فراوانند. یکی از روشهای متداول برای جدا کردن موتانتهای جدید استفاده از روش انتخابی پنی‌سیلین است. به این ترتیب می‌توان موتانتهایی را که برای رشد خود به آمینو اسیدهایی خاص یا عوامل رشد ویژه‌ای نیاز دارند جدا کرد. افزودن پنی‌سیلین به محیط کشت فاقد این مواد ضروری برای رشد ، یاخته‌های اجدادی جهش نیافته که بر روی این محیط قادر به رشد هستند از بین می‌روند در حالی که یاخته‌های جهش یافته‌ای که در این محیط رشد نمی‌کنند همچنان باقی می‌مانند.
استفاده از صافی

استفاده از صافی نیز برای جدا کردن موتانتهای قارچی مولد هاگ متداول است. در میان باکتریها موتانتهای بسیاری یافت می‌شوند که قادر به تولید آنزیمهای کاتابولیسمی یا تجزیه کننده نیستند. شناسایی این موتانتها از دو طریق امکانپذیر است. به طریق کشت باکتریها در محیطی که تنها منبع کربن آن لاکتوز است که در این صورت موتانتهای لاکتوز رشد نمی‌کنند. و استفاده از محیط کشت مایع لاکتوز‌دار است انواعی که قدرت تجزیه لاکتوز را ندارند رشد نمی‌کنند.
روشهای شناسایی موتانتهای مقاوم به دارو

این روشها نسبتا ساده و عملی هستند به این ترتیب که با کشت تعداد زیادی یاخته بر روی محیط کشت جامدی که حاوی مقداری داروی معین است و تنها موتانتهای مقاوم به آن دارو در آن محیط رشد می‌کنند می‌توان موتانتها را شناسایی و جدا کرد.
استفاده از ویروسها

موتانتهای مقاوم در برابر ویروس نیز از انواعی هستند که مورد بررسی قرار گرفته‌اند. جدا کردن این موتانتها از طریق قرار دادن یاخته‌های باکتری در محیط حاوی مقدار زیادی ویروس انجام می‌گیرد. در این صورت تنها موتانتهایی که نسبت به ویروس مقاوم‌اند می‌توانند در چنین محیطی رشد کنند.
استفاده از گرما

از انواع دیگر موتانتها ، موتانتهای حساس به گرما هستند. این موتانتها پروتئینهایی دارند که از آمینو اسیدهای حساس به گرما ساخته شده‌اند. این موتانتها نیز مانند موتانتهای تغذیه‌ای در شرایط نامساعد از بین می‌روند.
کاربرد مواد جهش‌زا در صنایع میکروبی

ایجاد موتانت و جدا کردن انواع جدید میکروبی دارای کاربردهای زیادی در صنایع میکروبی و کلیه صنایعی است که در آنها به گونه‌ای از میکروارگانیسمها استفاده می‌شود شاید یکی از مهمترین و بزرگترین موفقیت در استفاده صنعتی از موتانتها ، تولید آنتی بیوتیک باشد. قارچ پنی سیلیوم که در ابتدای کشف این آنتی بیوتیک جدا شده بود، قادر به تولید مقدار کمی پنی سیلین بود (در حدود یک تا 10 میکروگرم در هر میلی لیتر محیط کشت).

ولی با ایجاد موتانتهای جدید این قارچ به کمک عوامل جهش‌زا ، بتدریج توانستند میزان تولید پنی سیلین را حداقل 1000 بار افزایش دهند. البته باید توجه داشت که ترکیب محیط کشت نیز در میزان تولید آنتی بیوتیک بسیار موثر است و موتانتی که در این محیط کشت قادر به تولید مقدار زیادی آنتی بیوتیک باشد، می‌تواند در محیط کشت دیگر پنی سیلین کمی را تولید کند. بنابراین ، تامین شرایط محیطی مناسب و ایده‌آل برای هر موتانت ، به منظور بهره‌برداری حداکثر از آن ضروری است.

[Ἑρμῆς]

وقتی بین موضوعاتی که بین زیست شناسی و پزشکی هستند مرزی وجود نداره
باید توقع همچینی مشکلاتی رو داشت

متاسفانه تو این انجمن خیلی چیزا هستن که با هم شباهت دارن ولی مربوط به موضع خاصی هستند

این تاپیک مربوط به زیست شناسی است نه پزشکی !

وقتی تاپیک زیست شناسی تو انجمن کشاورزی و دامداری میره نباید توقع داشت !