تاریخچه میکروب شناسی

تاریخچه میکروب شناسی

• دانش میکروب‌شناسی از سال ۱۶۷۷ (قرن ۱۷) آغاز شد.
• آنتوان لیوون هوک برای اولین بار میکروارگانیسم‌ها را با لنزهای اولیه مشاهده کرد.
• او اولین فردی بود که موجودات ذره‌بینی را مطالعه و آن‌ها را Animalcules نامید.
• روبرت هوک میکروسکوپ را اختراع کرد.
• میکروسکوپ الکترونی در سال ۱۹۴۰ توسط Ruska ساخته و اختراع شد.
• هنله تئوری جرم را مطرح کرد، فرانسکوردی و اشریش روی آن کار کردند و پژوهش‌های پاستور و کخ این تئوری را اثبات کردند.
• الکساندر فلمینگ در سال ۱۹۲۸ موفق به جداسازی پنی‌سیلین از پنیسیلیوم نوتاتوم شد.
• ادوارد جنر در سال ۱۷۹۶ پدیده واریولاسیون (واکسن ضد آبله) را کشف کرد.
• فرناند کهن اولین طبقه‌بندی میکروارگانیسم‌ها را ارائه داد و اتوکلاو را برای تخریب اسپور اختراع کرد.
• پاستور به عنوان پدر علم میکروب‌شناسی شناخته می‌شود، همچنین پاستوریزاسیون و واکسن هاری و سیاه زخم توسط او کشف شد.
• کخ عامل بیماری‌های وبا (ویبریو کلره)، سل (مایكوباکتریوم توبرکلوزیس) و سیاه زخم (باسیلوس آنتراسیس) را شناسایی کرد.
• فلیپ سملوایز مبتکر استفاده از مواد ضدعفونی‌کننده و سترون‌سازی برای جلوگیری از تب پس از زایمان در سالن‌های مامایی بود.
• ژوزف لیستر اولین فردی بود که از عمل جراحی آسپتیک استفاده کرد و از فنل در اتاق عمل بهره برد.
• PCR در سال ۱۹۸۵ توسط Kary Mullis کشف شد، با استفاده از PCR امکان تکثیر DNA فراهم گردید.
• کریستین گرم رنگ‌آمیزی افتراقی گرم را ابداع کرد که امروزه رایج‌ترین روش رنگ‌آمیزی باکتری‌ها است.

طبقه‌بندی موجودات زنده

• یوکاریوت‌ها شامل جانوران، گیاهان، آغازیان (جلبک‌ها)، تک‌یاخته‌ها، قارچ‌ها و کپک‌ها هستند.
• پروکاریوت‌ها شامل یوباکتری‌ها و آرکئوباکتری‌ها هستند.

مقایسه سلول‌های پروکاریوت و یوکاریوت

• اندازه یوکاریوت‌ها بزرگتر از پروکاریوت‌ها است.
• یوکاریوت‌ها دارای میتوکندری، غشای هسته، کلروپلاست، دستگاه گلژی، شبکه اندوپلاسمی، هستک، میکروتوبول و پروتئین‌های هیستون هستند.
• ریبوزوم در یوکاریوت‌ها S80 است و در میتوکندری ATP تولید می‌شود.
• ریبوزوم S80 یوکاریوتی از دو زیرواحد S40 و S60 تشکیل شده است.
• هسته یوکاریوت‌ها توسط غشایی محدود می‌شود.
• کروموزوم‌های یوکاریوتی DNA خطی دارند که به صورت مارپیچ دوگانه قرار گرفته‌اند.
• DNA یوکاریوتی به وسیله پیوندهای یونی به پروتئین‌های هیستون متصل می‌شود.
• اندازه پروکاریوت‌ها یک میکرومتر است.
• پروکاریوت‌ها فاقد میتوکندری، غشای هسته، هسته حقیقی، کلروپلاست، دستگاه گلژی، شبکه اندوپلاسمی، هستک و میکروتوبول هستند.
• پروکاریوت‌ها دارای ریبوزوم S70 هستند که از زیرواحدهای S30 و S50 تشکیل شده است.
• پروکاریوت‌ها دارای پروتئین‌های شبه هیستون هستند.

اندازه باکتری‌ها

• واحد اندازه‌گیری باکتری‌ها میکرون یا میکرومتر (۰.۰۰۱ میلی‌متر) است.
• اندازه گونه‌های باکتریایی بیماری‌زا از حدود ۰.۴ تا ۲ میکرون است.

رده‌بندی باکتری‌ها

• یوکاریوت‌های میکروبی یا آغازیان (پروتیست‌ها) شامل جلبک‌ها، تک‌یاخته‌ها، قارچ‌ها و کپک‌ها هستند.
• پروکاریوت‌ها شامل یوباکتری‌ها (باکتری‌های واقعی) و آرکئوباکتری‌ها (باکتری‌های باستانی) هستند.

طبقه‌بندی ژنتیکی یا ژنوتیپی

• این روش دقیق‌ترین روش است و شامل موارد زیر است:
• تعیین درصد G+C
• تعیین توالی یا سکانس DNA
• هیبریداسیون DNA برای شناسایی باکتری‌ها در حد جنس و گونه
• آنالیز پلاسمیدها
• ریبوتایپینگ
• الگوی قطعات DNA کروموزومی (RFLP) برای تعیین زیرگونه‌های باکتری و مقاصد اپیدمیولوژی به‌کار می‌رود.

طبقه‌بندی فنوتیپی

• خصوصیات قابل رؤیت مانند خصایص ماکروسکوپی، میکروسکوپی، بیوتایپینگ، سروتایپینگ، الگوی آنتی بیوگرام و فاژتایپینگ به عنوان معیار طبقه‌بندی در نظر گرفته می‌شود
• روش‌های آنالیتیک، با تکرارپذیری بالا، به ابزار گران نیاز دارند، و شامل موارد زیر می‌شوند:
• آنالیز اسید چرب دیواره سلولی
• آنالیز پروتئین‌های کل سلول
• آنالیز اسیدهای کل سلول
• کروماتوگرافی اسید مایکولیک در مایکوباکتریوم‌ها
• مولتی لوکوس آنزیم الکتروفورز برای شناسایی باکتری‌ها در سطحی پایین‌تر از گونه به‌کار می‌رود.

طبقه‌بندی بر اساس شکل و اندازه

• بیشتر باکتری‌های مهم از نظر پزشکی به صورت میله‌ای (باسیل) یا کروی (کوکسی) هستند.
• سایر باکتری‌ها به صورت مارپیچی (اسپیروکت)، باسیل‌های کوتاه و پهن (کوکوباسیل) یا باسیل‌های خمیده و ویبریو شکل هستند.
• باسیل‌ها و کوکوس‌هایی که به صورت زنجیره در می‌آیند به ترتیب استرپتوباسیل و استرپتوکوک نامیده می‌شوند.
• قرار گرفتن خوشه‌ای از کوکوس‌ها به شکل استافیلوکوک به معنی دسته‌ای بسته است

طبقه بندی بر اساس خصوصیات رنگ آمیزی گرم

• شناسایی اولیه باکتریهای بدست امده از نمونه های کلینیکی بوسیله کشت خاص در محیط کشت مصنوعی و بررسی شکل و رنگ ان, پس از قرار دادن روی لام میکروسکوپی و رنگ آمیزی انجام می گیرد.
• رنگ آمیزی گرم اولین روش کلیدی در تشخیص است

طبقه بندی بر اساس خصوصیات رنگ آمیزی گرم

• گراسیلی کوتس (Gracilicutes): باکتری‌های گرم منفی
• فیرمی کوتس (Firmicutes): باکتری‌های گرم مثبت
• تنری کوتس (Tenericutes): باکتری‌های بدون دیواره سلولی (مایکوپلاسما)
• میندوزیکوتس (Mindosicutes): آرکئوباکترها

روش رنگ آمیزی گرم

• روش رنگ آمیزی گرم در سال ۱۸۸۰ توسط Christian Gram ابداع شد.
• مقدار جزئی از باکتری را در یک قطره مایع روی لام حل کرده و در هوا خشک می‌کنند.
• قطره خشک شده باید کمی کدر باشد.
• اجازه دهید لام خنک شود
• باکتری روی لام را با حرارت ثابت می‌کنند.
• لام را با کریستال ویوله رنگ نموده و سپس می‌شویند و محلول دندانه (Mordant) به نام محلول لوگل استفاده می‌کنند.
• مجدداً لام را شسته و با الکل-استون رنگ‌بری کرده و سپس سافرانین اضافه می‌کنند.
• باکتری‌های گرم مثبت به رنگ آبی یا ارغوانی و باکتری‌های گرم منفی به رنگ قرمز یا صورتی دیده می‌شوند.
• رنگ‌آمیزی گرم دو گروه اصلی باکتری‌ها را بر اساس پوشش سلولی آن‌ها از هم جدا می‌کند.

باکتری‌های مقاوم در برابر رنگ‌آمیزی گرم

• تقسیم‌بندی گرم در مورد برخی از باکتری‌ها امکان‌پذیر نیست.
• این باکتری‌ها یا به سختی رنگ می‌گیرند یا فاقد دیواره سلولی هستند.
• اعضای جنس‌های مایکوباکتریوم و مایکوپلاسما در این دسته قرار دارند.
• مایکوباکتریوم‌ها به دلیل موم زیاد در پوشش سلولی‌شان به سختی رنگ می‌گیرند.
• باکتری‌های مشکوک به مایکوباکتریوم با روش زیل-نلسون (Xiehl-Neelsen) رنگ‌آمیزی می‌شوند.

طبقه‌بندی باکتری‌ها بر اساس pH

• باکتری‌های اسیدوفیل در محیط با pH خارجی بین ۱ تا ۵، pH داخلی خود را حدود ۶/۵ حفظ می‌کنند.
• باکتری‌های آلکالوفیل در محیط با pH خارجی بین ۹ تا ۱۱، pH داخلی خود را حدود ۹/۵ حفظ می‌کنند.
• باکتری‌های نوترالوفیل در محیط با pH خارجی بین ۵/۵ تا ۸/۵، pH داخلی خود را حدود ۷/۵ حفظ می‌کنند.
• بیشتر باکتری‌های بیماری‌زا در pH بین ۷/۲ تا ۷/۶ قادر به رشد مطلوب هستند.

طبقه بندی باکتری ها بر اساس دما

• باکتری های ‎سرمادوست (psychrophilic): در دماهای پایین رشد می کنند.
• باکتری های ‎مزوفیلیک (Mesophilic): در دمای بین ‎درجه سانتی گراد رشد می کنند و اکثر باکتری های پاتوژن مزوفیلیک هستند. ‎  ۳۰ - ۳۷
• باکتری های ‎گرمادوست (thermophilic): در دمای بین ‎درجه سانتی گراد رشد می کنند. ‎  ۵۰ - ۶۰
• آرکئوباکتری‌های ‎‎ هیپرتروفیلیک در دماهای بالا رشد می کنند.

طبقه‌بندی بر اساس تحمل به اکسیژن

• هوازی اجباری: فقط در حضور اکسیژن رشد می‌کنند.
• بی‌هوازی اجباری: فقط در عدم حضور اکسیژن رشد می‌کنند.
• بی‌هوازی اختیاری: هم در حضور هوا و هم بدون حضور هوا رشد می‌کنند.
• Aerotolerant: در حضور مقدار کم اکسیژن (۱ تا ۲ درصد) رشد می‌کنند.
• Microaerophil: در حضور ۳ تا ۵ درصد اکسیژن رشد بهتری دارند.

قوانین نام‌گذاری میکروارگانیسم‌ها

• هر ارگانیسم فقط یک نام صحیح دارد و نام قدیمی‌تر اولویت دارد.
• نام‌ها نباید باعث ایجاد خطا و گمراهی شوند.
• تمام نام‌ها به لاتین هستند.
• حرف اول جنس با حروف بزرگ و حرف اول گونه با حروف کوچک نوشته می‌شود.
• انتهای نام راسته (-ales) و خانواده (-aceae) مشخص است (Eubacteriales و Enterobacteriaceae).

شناسایی و کاربرد میکروسکوپ‌ها

• بزرگنمایی مفید یک میکروسکوپ به بزرگنمایی گفته می‌شود که کوچک‌ترین ذرات قابل تفکیک را قابل مشاهده می‌سازد.
• بزرگنمایی عدسی شیئی ۱۰۰ برابر و بزرگنمایی عدسی چشمی ۱۰ برابر است.
• میکروسکوپ نوری (Light Microscope) برای دیدن باکتری‌ها (۰/۵ تا ۲ میکرون) استفاده می‌شود و قدرت تفکیک آن حدود ۳/۰ میکرون است.

میکروسکوپ‌ها

• میکروسکوپ فاز کنتراست ساختمان‌های داخلی سلول‌های زنده را قابل رویت می‌سازد.
• میکروسکوپ زمینه تاریک برای مشاهده باکتری‌های موجود در سوسپانسیون‌های رنگ‌آمیزی نشده استفاده می‌شود.
• میکروسکوپ فلورسانس برای تشخیص مایکوباکتریوم در نمونه‌های بالینی، با استفاده از تست‌های فلورسانس به کار می‌رود.
• میکروسکوپ هم‌کانون (Confocal) از لیزر و تصویرساز کامپیوتری برای تهیه تصاویر سه بعدی از نمونه‌های ضخیم فلوئورسنت استفاده می‌کند.

میکروسکوپ الکترونی

• جزئیات ساختمان سلول‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی با میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده هستند.
• SEM (اسکنینگ) برای تهیه تصاویر سه بعدی از سطح استفاده می‌شود.
• TEM (ترانسمیژن) قدرت تفکیک بیشتری دارد (۰.۰۰۱ میکرون) و SEM قدرت تفکیک کمتری دارد.
• قدرت تفکیک TEM حدود ۲۰۰ برابر میکروسکوپ نوری است.