Introduction to Medical Microbiology PDF

‫الثقة قافلة تحملك لألمام‬ ‫_المرحلة_الثانية‬1_‫أحياء_مجهرية_محاضرة‬ ‫ اسعد عباس‬.‫د‬.‫م‬ ‫ مصطفى ادخيل‬-:‫الترجمة‬ ‫مقدمة في علم األحياء الدقيقة الطبية‬ An...

‫الثقة قافلة تحملك لألمام‬ ‫_المرحلة_الثانية‬1_‫أحياء_مجهرية_محاضرة‬ ‫ اسعد عباس‬.‫د‬.‫م‬ ‫ مصطفى ادخيل‬-:‫الترجمة‬ ‫مقدمة في علم األحياء الدقيقة الطبية‬ An Introduction to Medical Microbiology Microbiology: is a subject which deals in the living organisms that are individually too small to be seen with the naked eye. ‫ هو العلم الذي يتناول الكائنات الحية التي تكون صغيرة جدًا بشكل فردي بحيث‬:‫علم األحياء الدقيقة‬ ‫ة‬.‫ال يمكن رؤيتها بالعين المجردة‬ It considers the microscopic forms of life and deals about their reproduction, physiology..‫ويتناول األشكال المجهرية للحياة ويتناول تكاثرها وعلم وظائف األعضاء‬ and participation in the process of nature, helpful and harmful relationship with other living things, and significance in science and industry. ‫ وأهميتها في‬،‫ والعالقة المفيدة والضارة مع الكائنات الحية األخرى‬،‫والمشاركة في عملية الطبيعة‬.‫العلم والصناعة‬ All ecosystems contain microorganisms. Billions of them populate the healthy human body and some of them may be recorded as participants in bodily functions. One of the classical example that the bacteria play a role in the degradation of intestinal contents. ‫ المليارات منهم يسكنون الجسم البشري السليم وقد يتم‬.‫تحتوي جميع النظم البيئية على كائنات دقيقة‬ ‫ أحد األمثلة الكالسيكية هو أن البكتيريا تلعب دورًا‬.‫تسجيل بعضهم كمشاركين في وظائف الجسم‬.‫في تحلل محتويات األمعاء‬ 1  ‫الميكروبات في حياتنا‬ ‫‪Microbes in Our Lives‬‬ ‫‪1. Living things too small to be seen with the unaided eye are‬‬ ‫‪called microorganisms.‬‬ ‫الكائنات الحية الصغيرة جدًا التي ال يمكن رؤيتها بالعين المجردة‬ ‫تسمى الكائنات الحية الدقيقة‪.‬‬ ‫‪2. Microorganisms are important in maintaining Earth's‬‬ ‫‪ecological balance.‬‬ ‫الكائنات الحية الدقيقة مهمة في الحفاظ على التوازن البيئي لألرض‪.‬ت‬ ‫‪3. Some microorganisms live in humans and other animals and‬‬ ‫‪are needed to maintain good health.‬‬ ‫تعيش بعض الكائنات الحية الدقيقة في البشر والحيوانات األخرى‬ ‫وهي ضرورية للحفاظ على صحة جيدة‪.‬‬ ‫‪4. Some microorganisms are used to produce foods and‬‬ ‫‪chemicals.‬‬ ‫وتستخدم بعض الكائنات الحية الدقيقة إلنتاج األطعمة والمواد الكيميائية‪.‬‬ ‫‪5. Some microorganisms cause disease.‬‬ ‫بعض الكائنات الحية الدقيقة تسبب المرض‪.‬‬ ‫‪2‬‬  ‫ نظرة عامة‬:‫مقارنة الخاليا بدائية النواة وحقيقية النواة‬ Comparing Prokaryotic and Eukaryotic Cells: An Overview The world of living things is classified in the three domains bacteria. archaea, and eucarya. In this system, each domain is subdivided into kingdoms. Pathogenic microorganisms are found in the domains bacteria and eucarya. J ‫ في هذا‬.‫ و حقيقيات النوى‬،‫ العتيقة‬.‫يصنف عالم الكائنات الحية في المجاالت الثالثة البكتيريا‬ ‫ تم العثور على الكائنات الحية الدقيقة المسببة لألمراض في‬.‫ يتم تقسيم كل مجال إلى ممالك‬،‫النظام‬.‫مجاالت البكتيريا وحقيقة النواة‬ Prokaryotes and eukaryotes both contain nucleic acids, proteins, lipids, and carbohydrates. They use the same kinds of chemical reactions to metaboliz.h ‫تحتوي كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى على األحماض النووية والبروتينات والدهون‬.‫ يستخدمون نفس أنواع التفاعالت الكيميائية لعملية التمثيل الغذائي‬.‫والكربوهيدرات‬ food, build proteins, and store energy. It is primarily the structure of cell walls and membranes, and the absence of organelles ( specialized cellular structures that have specific functions), that distinguish prokaryotes from eukaryotes. ‫ وغياب العضيات‬،‫ إن بنية جدران الخاليا واألغشية‬.‫ وتخزين الطاقة‬،‫ وبناء البروتينات‬،‫الغذاء‬ ‫ هي في المقام األول ما يميز بدائيات النوى‬،)‫(الهياكل الخلوية المتخصصة التي لها وظائف محددة‬.‫عن حقيقيات النوى‬ 3 The chief distinguishing characteristics of prokaryotes ( from the Greek words meaning prenucleus) are as follows: )‫الخصائص الرئيسية المميزة لبدائيات النوى (من الكلمات اليونانية التي تعني النواة‬ :‫هي كما يلي‬ 1. Typically their DNA is not enclosed within a membrane and is usually a singular, circularly arranged chromosome. Gemma obscuriglobus has a double membrane around its nucleus. ( Some bacteria, such as Vibrio cholerae, have two chromosomes, and some bacteria have a linearly arranged chromosome.) ‫عادة ال يكون الحمض النووي الخاص بهم محاطًا بغشاء وعادة ما يكون كروموسو ًما فرديًا ومرتبًا‬ ،‫ (بعض البكتيريا‬.‫ غشاء مزدوج حول نواتها‬Gemma obscuriglobus ‫ تمتلك‬.‫بشكل دائري‬ ).‫ وبعض البكتيريا لها كروموسوم مرتب خطيًا‬،‫ لها كروموسومان‬،Vibrio cholerae ‫مثل‬ 2. Their DNA is not associated with histones ( special chromosomal proteins found in eukaryotes) ; other proteins are associated with the DNA. ‫ال يرتبط الحمض النووي الخاص بهم بالهستونات (بروتينات الكروموسومات الخاصة الموجودة‬.‫في حقيقيات النوى)؛ وترتبط بروتينات أخرى بالحمض النووي‬ 3. They generally lack organelles: Advances in microscopy reveal a few membrane- enclosed organelles ( for example, some inclusions). however, prokaryotes lack other membrane enclosed organelles such as nuclei, mitochondria, and chloroplasts. ‫ يكشف التقدم في الفحص المجهري عن عدد قليل من العضيات‬:‫وهي تفتقر عمو ًما إلى العضيات‬ ‫ تفتقر بدائيات النوى إلى عضيات‬،‫ ومع ذلك‬.)‫ بعض الشوائب‬،‫المغلفة بغشاء (على سبيل المثال‬ ‫ى‬.‫أخرى محاطة بغشاء مثل النوى والميتوكوندريا والبالستيدات الخضراء‬ 4. Their cell walls almost always contain the complex polysaccharide peptidoglycan..‫تحتوي جدران خالياها دائ ًما تقريبًا على الببتيدوغليكان المعقد متعدد السكاريد‬ 4  5. They usually divide by binary fission, where DNA is copied, and the cell zingiqonoim splits into two cells. This involves fewer structures and processes than eukaryotic cell division. ‫ وتنقسم خلية‬،‫ حيث يتم نسخ الحمض النووي‬،‫وعادة ما تنقسم عن طريق االنشطار الثنائي‬.‫ وهذا ينطوي على هياكل وعمليات أقل من انقسام الخاليا حقيقية النواة‬.‫زينيقونويم إلى خليتين‬ Eukaryotes: ( from the Greek words meaning true nucleus) have the following distinguishing characteristics: n ‫ (من الكلمة اليونانية التي تعني النواة الحقيقية) لها الخصائص‬:‫حقيقيات النوى‬ :‫المميزة التالية‬ 1. Their DNA is found in the cell's nucleus, which is separated from the cytoplasm by a nuclear membrane, and the DNA is found in multiple chromosomes. ‫ والتي يتم فصلها عن السيتوبالزم بواسطة‬،‫ويوجد الحمض النووي الخاص بهم في نواة الخلية‬.‫ ويوجد الحمض النووي في كروموسومات متعددة‬،‫غشاء نووي‬ 5 Table 1.2 Characteristics of Prokaryotic (Eubacteria) and Eukaryotic (Fungi, Protozoans) Microorganisms ‫) وحقيقية النواة‬Eubacteria( ‫ خصائص الكائنات الحية الدقيقة بدائية النواة‬1.2 ‫الجدول‬ )‫(الفطريات واألوالي‬ Characteristic Prokaryotes (bacteria) Eukaryotes (fungi, ‫مميزة‬ )‫ بدائيات النوى (البكتيريا‬protozoans) )‫ األوليات‬،‫حقيقيات النوى (الفطريات‬ Nuclear structure Circular DNA molecule not Complex of DNA and basic ‫ البنية النووية‬covered with proteins proteins ‫جزيء الحمض النووي الدائري غير‬ ‫مجمع الحمض النووي والبروتينات‬ ‫مغطى بالبروتينات‬ ‫األساسية‬ Localization of Dense tangle of DNA in cyto- In nucleus surrounded by nuclear structure plasm; no nuclear nuclear membrane ‫ توطين الهيكل النووي‬membrane; nucleoid or ‫في النواة محاطة بغشاء نووي‬ nuclear equivalent ‫تشابك كثيف للحمض النووي في‬ ‫السيتوبالزم؛ ال يوجد غشاء نووي النووية‬ ‫أو ما يعادلها النووية‬ DNA Nucleoid and plasmids In nucleus and in mitochon- ‫الحمض النووي‬ ‫ النووية والبالزميدات‬dria ‫في النواة وفي الميتوكوندريا‬ Cytoplasm No mitochondria and no Mitochondria and endoplas- ‫ السيتوبالزم‬endo- plasmic reticulum, 705 mic reticulum, 805 ribo- somes ribosomes ‫ال توجد ميتوكوندريا وال شبكة‬ ،‫الميتوكوندريا والشبكة اإلندوبالزمية‬ ‫ ريبوسومات‬705 ،‫اندوبالزمية‬ ‫ ريبوسومات‬805 Cell wall Usually rigid wall with Present only in fungi: ‫ جدار الخلية‬murein layer; exception: glucans, mannans, chitin, mycoplasmas chitosan, cellulose ‫عادة ما يكون الجدار صلبًا مع طبقة‬ ،‫ الجلوكان‬:‫موجود فقط في الفطريات‬ ‫ الميكوبالزما‬:‫مورين؛ االستثناء‬ ‫ السليلوز‬،‫ الشيتوزان‬،‫ الكيتين‬،‫المان‬ Reproduction Asexual, by binary transverse In most cases sexual, ‫ التكاثر‬fission possibly asexual ‫ عن طريق االنشطار العرضي‬،‫ وربما الجنسي ال جنسي‬،‫في معظم الحاالت جنسي‬ ‫الثنائي‬ 6  ‫بعض فروع علم األحياء الدقيقة‬ Some Branches of Microbiology Bacteriology: Small single- celled prokaryotic organisms.j ‫ الكائنات الحية بدائية النواة الصغيرة وحيدة الخلية‬:‫علم الجراثيم‬ Mycology: The fungi, a group of eukaryotes that includes both microscopic eukaryotes ( molds and yeasts) and larger organisms )mushrooms, puffballs ( ‫ وهي مجموعة من حقيقيات النوى تشمل كال من حقيقيات النوى‬،‫ الفطريات‬:‫علم الفطريات‬.)‫ البافبول‬،‫المجهرية (العفن والخمائر) والكائنات األكبر حجما (الفطر‬ Protozoology: The protozoa- animal- like and mostly single- celled ( sveinum eukaryotes ‫ الكائنات األولية الشبيهة بالحيوان وحيدة الخلية في الغالب (حقيقيات النوى‬:‫علم األوليات‬.)‫الوريدية‬ Virology: Viruses- minute, noncellular particles that parasitize cells.u.‫ جزيئات دقيقة غير خلوية تتطفل على الخاليا‬- ‫ الفيروسات‬:‫علم الفيروسات‬ Parasitology: Parasitism and parasitic organisms- traditionally including pathogenic protozoa, helminth worms, and certain insects.j ‫ بما في ذلك تقليديًا الكائنات االولية المسببة لألمراض‬- ‫ التطفل والكائنات الطفيلية‬:‫علم الطفيليات‬.‫والديدان الطفيلية وبعض الحشرات‬ 7  ‫التصنيف الميكروبي‬ Microbial Taxonomy Systematics: is the term used to define the study of the diversity of life and their relationships.k.‫ هو المصطلح المستخدم لتعريف دراسة تنوع الحياة وعالقاتها‬:‫علم الالهوت النظامي‬ Taxonomy: tends to be restricted to the theory and practice of classifying organisms.m.‫ يميل إلى أن يقتصر على نظرية وممارسة تصنيف الكائنات الحية‬:‫التصنيف‬ Classification: attempts to group organisms according to their similarity. H.‫ محاوالت تصنيف الكائنات الحية حسب تشابهها‬:‫التصنيف‬ TAХОN: A group or category of related organisms.j ‫ مجموعة أو فئة من الكائنات الحية ذات الصل‬:‫تصنيف‬ There are two key characteristics of taxa are: :‫هناك نوعان من الخصائص الرئيسية لألصناف هي‬ 1. Members of lower- level taxa ( e.g. Species) are more similar to each other than are members of higher level taxa ( eg. Kingdom or domain). ‫أعضاء األصناف ذات المستوى األدنى (مثل األنواع) أكثر تشابهًا مع بعضهم البعض‬.)‫من أعضاء األصناف ذات المستوى األعلى (مثل المملكة أو المجال‬ 8 2. Member of specific taxa are more similar to each other than any are to members of different specific taxa found at the same hierarchical level ( eg. humans are more similar to apes, i.e., comparison between species, than either is similar to, for example, Escherichia coli). ‫يكون أعضاء األصناف المحددة أكثر تشابهًا مع بعضهم البعض من أي أعضاء‬ ‫ البشر أكثر‬،‫من أصناف محددة مختلفة موجودة في نفس المستوى الهرمي (على سبيل المثال‬ ،‫ أكثر من تشابه أي منهما‬،‫ أي المقارنة بين األنواع‬،‫تشابهًا مع القردة‬.)‫ اإلشريكية القولونية‬،‫على سبيل المثال‬ Thus, once you know that two individuals are member of the same taxon, you can inter certain similarities between the two organisms. ‫ يمكنك دمج بعض‬،‫ بمجرد أن تعرف أن فردين عضوان في نفس األصنوفة‬،‫وبالتالي‬.‫أوجه التشابه بين الكائنين‬ 9  ‫التسمية ذات الحدين‬ BINOMIAL NOMENCLATURE Organisms are named using binomial nomenclature ( viruses are exceptions) ‫يتم تسمية الكائنات الحية باستخدام التسميات ذات الحدين‬ (‫)الفيروسات هي االستثناءات‬ - Binomial nomenclature employs the names of the two level taxa, genus and species, to name a specie. Binomial nomenclature includes:.‫ لتسمية نوع ما‬،‫ الجنس والنوع‬،‫تستخدم التسميات ذات الحدين أسماء األصناف ذات المستويين‬ :‫تشمل التسميات ذات الحدين ما يلي‬ i. Genus comes before species ( e.g., Escherichia coli) ‫ اإلشريكية القولونية)م‬،‫يأتي الجنس قبل األنواع (على سبيل المثال‬ ii. Genus name is always capitalized ( e.g., Escherichia) ) ،‫يُكتب اسم الجنس دائ ًما باألحرف الكبيرة (على سبيل المثال‬ iii. Species name is never capitalized ( e.g., coli) )‫ القولون‬،‫ال يتم كتابة اسم النوع باألحرف الكبيرة أبدًا (على سبيل المثال‬ iv. Both names are always either italicized or underlined ( e.g Escherichia coli) ‫يتم دائ ًما كتابة كال االسمين بخط مائل أو تحته خط (مثل اإلشريكية القولونية)ن‬ v. The genus name may be used alone, but not the species name ( i.e saying or writing" Escherichia" alone is legitimate while saying or writing" coli" is not) ‫ ولكن ليس اسم النوع (أي قول أو كتابة "اإلشريكية" وحده أمر‬،‫يمكن استخدام اسم الجنس وحده‬ )‫مشروع بينما قول أو كتابة "القولونية" ليس كذلك‬ 10 ‫‪Domain ( Bacteria, Archaea, Eukarya): Bacteria‬‬ ‫المجال (البكتيريا‪ ،‬العتائق‪ ،‬حقيقيات النوى)‪ :‬البكتيريا‬ ‫‪Kingdom: Bacteria Phylum‬‬ ‫المملكة‪ :‬شعبة البكتيريا‬ ‫‪Division: Proteobacteria‬‬ ‫القسم‪ :‬البكتيريا البروتينية‬ ‫‪Class: Zymobacteria‬‬ ‫الفئة ‪ :‬بكتيريا‬ ‫‪Order: Enterobacterales‬‬ ‫الرتبة‪ :‬البكتيريا المعوية‬ ‫‪Family: Enterobacteriaceae‬‬ ‫العائلة‪ :‬البكتيريا المعوية‬ ‫‪Genus: Escherichia‬‬ ‫الجنس‪ :‬اإلشريكية‬ ‫‪Species: coli‬‬ ‫األنواع‪ :‬القولونية‬ ‫‪Scientific name: Escherichia coli‬‬ ‫االسم العلمي‪ :‬اإلشريكية القولونية‬ ‫‪11‬‬ ‫البكتيريا‬ Bacteria Bacteria are single- celled prokaryotic microorganisms, and their DNA is not contained within a separate nucleus as in eukaryotic cells. They are approximately 0.1-10.0 µm in size and exist in various shapes, including spheres ( cocci), curves, spirals and rods ( bacilli).v ‫ وال يوجد حمضها النووي داخل نواة‬،‫البكتيريا هي كائنات حية دقيقة وحيدة الخلية بدائية النواة‬ ‫ ميكرومتر وتوجد‬10.0-0.1 ‫ يبلغ حجمها حوالي‬.‫منفصلة كما هو الحال في الخاليا حقيقية النواة‬.)‫ بما في ذلك المجاالت (المكورات) والمنحنيات واللوالب والقضبان (العصيات‬،‫في أشكال مختلفة‬ ‫التصنيف البكتيري‬ Bacterial Classification Bacterial classification depends on the following characteristics.h.‫يعتمد تصنيف البكتيريا على الخصائص التالية‬ 1. Morphology and arrangement ‫التشكل والترتيب‬ 2. Staining ‫تلطيخ‬ 3. Cultural characteristics ‫الخصائص الثقافية‬ 4. Biochemical reactions ‫التفاعالت البيوكيميائية‬ 5. Antigenic structure ‫هيكل مستضدي‬ 6. Base composition of bacterial DNA ‫التركيب األساسي للحمض النووي البكتيري‬ 12 Morphology and staining of bacteria are the commonly used characteristics to classify bacteria. B.‫إن مورفولوجيا البكتيريا وتلطيخها هي الخصائص الشائعة االستخدام لتصنيف البكتيريا‬ ‫مورفولوجية البكتيريا‬ Morphology of bacteria When bacteria are visualized under light microscope, the following morphology are seen:j :‫ يتم رؤية الشكل التالي‬،‫عندما يتم تصوير البكتيريا تحت المجهر الضوئي‬ 1. Cocci ( singular coccus): Round or oval bacteria measuring about 0.5- 1.0umb in diameter. They are found in single, pairs, chains or clusters. ‫ تم‬.‫ مم‬1.0 - 0.5 ‫ بكتيريا مستديرة أو بيضاوية يبلغ قطرها حوالي‬:)‫المكورات (المكورة المفردة‬ ‫العثور عليها في أزواج أو سالسل أو مجموعات‬ 2. Bacilli ( singular bacillus): Stick- like bacteria with rounded, tapered square or swollen ends ; with a size measuring 1-10um in length by 0.3- 1.0µm in width..‫ بكتيريا تشبه العصا ذات أطراف مستديرة أو مربعة مدببة أو منتفخة‬:)‫العصيات (عصية مفردة‬.‫ ميكرومتر في العرض‬1.0 ‫ إلى‬0.3‫ ميكرومتر في الطول و‬10 ‫ إلى‬1 ‫بحجم يتراوح من‬ 3. Coccobacilli ( singular coccobacillus): Short rods..‫ العصيات القصيرة‬:)‫العصيات (المفرد المكورات‬ 13  4. Spiral: Spiral shaped bacteria with regular or irregular distance between twisting. Eg. Spirilla and spirochaetes. Depends to the arrangement the bacteria can be classified into: ‫ على سبيل‬.‫ بكتيريا حلزونية الشكل ذات مسافة منتظمة أو غير منتظمة بين االلتواءات‬:‫الحلزونية‬ :‫ اعتمادا على الترتيب يمكن تصنيف البكتيريا إلى‬.spirochaetes ‫ سبيريال و‬.‫المثال‬ Single cell ( coccus, bacillus and curved or spiral shape ‫ العصيات و‬،‫خلية واحدة ( المكورات‬ ‫شكل منحني أو حلزوني‬ Diplococci ( 2,3,4,5) x )2،3،4،5( ‫المكورات الثنائية‬ Streptococci ( 1) h )1 ( ‫العقديات‬ Staphylococci ( 8) v )8 ( ‫المكورات العنقودية‬ Streptobacilli ( 2, 3 in bacilli shape) b )‫ على شكل عصيات‬3 ،2( ‫العقديات‬ Tetrads ( 6)h )6 ( ‫رباعيات‬ Cubic ( 7)b )7 ( ‫مكعب‬ 14  ‫تلوين البكتيريا‬ 2. Staining of bacteria Bacterial staining is the process of coloring of colorless bacterial structural components using stains ( dyes).g ‫التلوين البكتيري هو عملية تلوين المكونات الهيكلية البكتيرية عديمة اللون باستخدام البقع‬.)‫(األصباغ‬ Staining reactions are made possible because of the physical phenomena of capillary osmosis, solubility, adsorption, and absorption of stains or dyes by cells of microorganisms. Types of microbiological stains.j ‫أصبحت تفاعالت التلطيخ ممكنة بسبب الظواهر الفيزيائية للتناضح الشعري والذوبان واالمتزاز‬.‫ أنواع البقع الميكروبيولوجية‬.‫وامتصاص البقع أو األصباغ بواسطة خاليا الكائنات الحية الدقيقة‬. Basic stains ‫البقع األساسية‬. Acidic stains ‫البقع الحمضية‬. Neutral stains ‫بقع محايدة‬ 15 Bacterial staining methods include: h :‫تشمل طرق التلوين البكتيري ما يلي‬ Simple stain.. ( ex. Methylene blue stain) b )‫ (مثل صبغة الميثيلين الزرقاء‬..‫صبغة بسيطة‬ Differential stain. ( ex. Gram stain, Acid fast stain) G )‫ الصبغة المقاومة لألحماض‬،‫الصبغة التفاضلية (مثل صبغة جرام‬ Special stain. ( Spore stain, Flagellar stain) V )‫ صبغة السوط‬،‫ (صبغة الجراثيم‬.‫صبغة خاصة‬ According to the Gram- stain technique the bacterial cells classified into: u :‫وفقا لتقنية جرام وصمة عار تنقسم الخاليا البكتيرية إلى‬ Gram- positive bacteria ( purpule color), and Gram- negative bacteria ( Pink- color). B ‫ والبكتيريا سالبة‬،)‫البكتيريا إيجابية الجرام (اللون األرجواني‬.)‫الجرام (اللون الوردي‬ Some bacterial cell cannot be stained with Gram- stain according to the difference of structure in the bacterial cell wall, thus it must be stained with other techniques such as Acid- Fast stain ،‫ال يمكن صبغ بعض الخاليا البكتيرية بالجرام ستين بسبب اختالف تركيب جدار الخلية البكتيرية‬ ‫لذا يجب صبغها بتقنيات أخرى مثل الصبغ الحمضي السريع‬ 16 Bacterial staining Methods ‫طرق التلوين البكتيري‬ 17