Microbiology - Introduction to Microbiology PDF

COLLEGE OF ANESTHESIOLOGY 1st Class / 2nd Semester/1st Lac MICROBIOLOGY- INTRODUCTION TO MICROBIOLOGY MSC Мохаммед Гази Microbiology: is the science that deals with microscopic organisms, eit...

COLLEGE OF ANESTHESIOLOGY 1st Class / 2nd Semester/1st Lac MICROBIOLOGY- INTRODUCTION TO MICROBIOLOGY MSC Мохаммед Гази Microbiology: is the science that deals with microscopic organisms, either unicellular, multicellular, or acellular (lacking cells). The term microbiology was given by French chemist Louis Pasteur (1822-95). ‫ هو‬:‫علم األحياء الدقيقة‬ ‫ سواء كانت أحادية الخلية أو متعددة الخاليا أو ال خلوية‬، ‫العلم الذي يتعامل مع الكائنات المجهرية‬ ‫ مصطلح علم األحياء الدقيقة أطلقه الكيميائي الفرنسي لويس باستو ر‬.(‫)تفتقر إلى الخاليا‬ Microbes, also called microorganisms, are minute living things that are usually too small to be seen with the unaided eye (a diameter of 1 mm or less). The Microorganisms include; bacteria, fungi (yeasts and molds), protozoa, and microscopic algae. It also includes viruses, those non-cellular entities sometimes regarded as straddling the border between life and nonlife. Microorganisms are present everywhere on earth which includes humans, animals, plants and other living creatures, soil, water, and atmosphere. ‫ هي كائنات حية دقيقة وعادة ما تكون صغيرةج ًدًا‬، ‫ التي تسمى أيضًا الكائنات الحية الدقيقة‬، ‫الميكروبات‬ ‫ الكائنات الدقيقة تشمل ؛ البكتيريا والفطريات‬.(‫ مم أو أقل‬1 ‫بحيث ال يمكن رؤيتها بالعين المجردة )قطرها‬ ‫ تلك الكيانات غير الخلوية‬، ‫ ويشمل أيضًا الفيروسات‬.‫)الخمائر والعفن( واألوليات والطحالب المجهرية‬ ‫ الكائنات الحية الدقيقة‬.‫التي ينُظر إليها أحيانًا على أنها متداخلة على الحدود بين الحياة وغير الحية‬ ‫موجودة في كل مكان على األرض بما في ذلك البشر والحيوانات والنباتات والكائنات‬ ‫الحية األخرى والتربة والمياه والغالف الجوي‬ HISTORY OF MICROBIOLOGY ‫تاريخ علم األحياء الدقيق ة‬ 1. 1665- Robert Hooke referred as 'cells'. ‫أشار روبرت هوك إلى "الخاليا‬ 2. 1676 -Antony Van Leeuvenhoek discovers ‘animalcules’. ‫اكتشف أنتوني‬ ‫فان‬ ‫ليفينهوك "الحيوانات الصغيرة‬ 3. 1839 -Theodor Schwann and Mathias Schleiden established the cell  theory. ‫أسس ثيودور شوان وماتياس شاليدن نظرية الخلي ة‬ 4. (Louis Pasteur): 1822-1895  Discovered Fermentation. ‫اكتشاف التخمير‬  Sterilization and pasteurization.  Vaccination smallpox. ‫ لقاح الجدر ي‬.‫التعقيم والبسترة‬ 5. Robert Koch (1876-1882 ) ‫روبرت كوخ‬  He isolated and identified the causative agent of Cholera, Anthrax, and Tuberculosis. He cultured bacteria on gelatin. ‫عزل وحدد‬ ‫ زرع البكتيريا على الجيالتين‬.‫العاماللمسبب لمرض الكوليرا والجمرة الخبيثة والسل‬ (Koch‘s postulations) ‫فرضية كوخ‬ (1) The microorganism must be found in diseased but not healthy individuals. ‫يجب العثور على الكائنات الحية الدقيقة في األفراد المرضى ولكن‬.‫ليس األصحاء‬ (2) The microorganism must be cultured from the diseased individual. ‫يجب أن يعيد تلقيح الفرد السليم بالكائنات الحية الدقيقة المستزرعة تلخيص المر ض‬ (3) Inoculation of a healthy individual with the cultured microorganism must recapitulated the disease ‫يجب أن يعيد تلقيح الفرد‬ ‫السليم بالكائنات الحية الدقيقة المستزرعة تلخيص المر ض‬ (4) The microorganism must be re-isolated from the inoculated, diseased individual and matched to the original microorganism. ‫يجب إعادة عزل الكائنات الحية الدقيقة عن الفرد الملقح والمريض ومطابقتها مع‬ ‫الكائن الدقيق األصلي‬ 6. 1892- Dmitry Ivanovski provides evidence for virus causation of T.M.V. ‫قدم ديمتري إيفانوفسكي أدلة على التسبب في فيروس‬ 7. 1929 - Alexander Fleming discovered penicillin. 8. 1953- Watson and Crick propose the double helix structure for DNA. ‫اقترح واطسون وكريك بنية الحلزون المزدوج للحمض النووي‬ 9. 1954- Jonas Salk develops the first polio vaccine. ‫قام جوناس سالك بتطوير‬.‫أول لقاح ضد شلل األطفال‬ FIVE KINGDOMS CLASSIFICATIONS BY ROBERT WHITTAKER From the 1930s to 1959 several systems of classification were proposed but the one that is most widely accepted was given by Robert H. Whittaker (1969), an American taxonomist at Cornell University. This system places all living things (except the viruses) into five kingdoms based on cell type (eukaryotic or prokaryotic), cell organization (unicellular or multicellular), mode of nutrition (autotrophs or heterotrophs), reproduction (sexual or asexual), and phylogenetic relationships. ‫تصنيفات خمسة ممالك بواسطة روبرت ويتاكر‬ ‫ لكن النظام األكثر‬، ‫ تم اقتراح العديد من أنظمة التصنيف‬،1959 ‫من ثالثينيات القرن العشرين إلى عام‬ ‫ يضعهذا النظام‬.‫ عالم التصنيف األمريكي في جامعة كورنيل‬، (1969) ‫قبوالً قدمه روبرت إتش ويتاكر‬ ‫جميع الكائنات الحية )باستثناء الفيروسات( في خمس ممالك بنا ًء على نوع الخلية )حقيقية النواة أو‬ ‫ وطريقة التغذية )ذاتية التغذية أو‬، (‫ وتنظيم الخلية )أحادي الخلية أو متعدد الخاليا‬، (‫بدائية النواة‬ ‫ العالقا ت‬.‫ والتطور‬، (‫ والتكاثر )الجنسي أو الالجنسي‬، (‫غيرية التغذية‬  The procaryotae or monera ‫وحيدة الخاليا‬  The protista ‫الطفيليات‬  The myceteae or fungi ‫الفطريا ت‬  The plantae ‫النباتات‬  The animalia ‫الحبوان‬ The Five Kingdoms Monera Protista Fungi Plantae Animalia Figure 1:1: illustrates the five kingdom classification system.  Table1:1 – Demonstrates the main characteristics of the five Kingdoms. The Kingdoms Characteristic s Monera ‫وحيدة‬ Protista Fungi Plantae ‫نباتات‬ Animalia ‫حيوان‬ ‫الخاليا‬ ‫الطالئعيات‬ ‫الفطريات‬ Cell type ‫ نوع‬Prokaryotic‫بدائية‬ Eukaryotic Eukaryotic Eukaryotic Eukaryotic‫حقيقة‬ ‫الخلية‬ ‫النواة‬ ‫حقيقية النواة‬ ‫حقيقية النواة‬ ‫حقيقية النواة‬ ‫النواة‬ Cell ‫ تنظيم الخلية‬Most unicellular Most Most Most Organization ‫أحادية الخلية‬ unicellular/ multicellula multicellular multicellular Some r ‫معظمها‬ ‫معظمها متعددة‬ ‫متعدد الخاليا‬ multicellular ‫متعددة الخاليا‬ ‫الخاليا‬ ‫معظمها‬ ‫أحاديالخلية‬ ‫والبعض متعدد‬ ‫الخاليا‬ Cell wall Polysaccharides Present in Usually Cellulose Non ‫ال يوجد‬ composition &Amino some Chitin ‫عادة‬ ‫سيلوز‬ ‫ مكونات جدار‬acids ‫السكريات‬ composition ‫الكيتين‬ ‫الخلية‬ ‫األمينية‬ ‫األحماض‬ varies ‫موجود فيه‬ ‫بعض المكونات‬ Mode of Photosynthesis Photosynthesis Absorption Photosynthesi Ingestion ‫ابتالع‬ nutrition ‫ نوع‬Chemosynthesis , ingestion or ‫امتصاص‬ s ‫التمثيل الضوئي‬ ‫التغذية‬ absorption Absorption ‫التمثيل الضوئي‬ ‫التمثيل الضوئي أو‬ ‫التمثيل الكيميائي‬ ‫االبتالع أو‬ ‫امتصاص‬ ‫االمتصاص‬ Nervous Absent ‫غير‬ Absent ‫ غير‬Absent ‫ غير‬Absent ‫غير‬ Present ‫موجود‬ system ‫نظام‬ ‫موجود‬ ‫موجود‬ ‫موجود‬ ‫موجود‬ ‫العصبي‬ Locomotion Present in some Present in Absent ‫غير‬ Absent ‫غير‬ Present ‫موجود‬ ‫الحركة‬ ‫موجود في البعض‬ some ‫موجود موجود‬ ‫موجود‬ ‫في البعض‬ Taxonomic Hierarchy Categories Taxonomic hierarchy is the process of arranging various organisms into successive levels of the biological ‫‪classification either in a decreasing or an increasing order from kingdom to‬‬ ‫‪species and vice versa. Following are the important taxonomic hierarchies in‬‬ ‫فئات التسلسل الهرمي التصنيفي التسلسل ‪which different organisms are classified:‬‬ ‫الهرمي التصنيفي هو عملية ترتيب الكائنات الحية المختلفة في مستويات متتالية من التصنيف‬ ‫البيولوجي إما بترتيب تنازلي أو متزايد من مملكة إلى نوع والعكس صحيح‪.‬فيما يلي التسلسالت‬ ‫الهرمية التصنيفية المهمة التي يتم فيها تصنيف الكائنات الحية المختلفة‪:‬‬ ‫‪1- Kingdom is the highest level of classification, which is divided into‬‬ ‫المملكة هي أعلى مستوى تصنيف وتنقسم إلى مجموعات فرعية ‪subgroups at various levels.‬‬ ‫على مستويات مختلف‬ ‫ة الشعب ة ‪- Phylum‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪This is the next level of classification and is more specific than the kingdom.‬‬ ‫هذا هو المستوى التالي من التصنيف وهو أكثر تحديًدًا من المملك ة‬ ‫الرتبة ‪3- Class‬‬ ‫‪Class was the most general rank in the taxonomic hierarchy until phyla were‬‬ ‫كانت الرتبة هي المرتبة األكثر عمومية في التسلسل الهرمي التصنيفي حتى ‪not introduced.‬‬ ‫الترتيب ‪ 4- Order‬لميتم إدخال الشعبة‬ ‫‪Order is a more specific rank than class. The order constitutes one or more than‬‬ ‫الترتيب هو مرتبة أكثر تحديًدًا من الدرجة‪.‬يشكل النظام عائلة واحدة ‪one similar families.‬‬ ‫العائلة ‪ 5- Family‬أوأكثر من عائلة واحدة مماثل ة‬ ‫‪This category of the taxonomic hierarchy includes various genera that share a‬‬ ‫سا مختلفة تشترك ‪few similarities‬‬ ‫ت تضمن هذه الفئة من التسلسل الهرمي التصنيفي أجنا ً‬ ‫فيبعض أوجه التشاب ه‬ ‫الجنس ‪6- Genus‬‬ ‫س ‪A group of similar species forms a genus.‬‬ ‫تشكل مجموعة من األنواع المتشابهة جن ً‬ ‫النوع ‪7- Species‬‬ Species is the lowest level of the taxonomic hierarchy. It refers to a group of organisms that are similar in shape, form, and reproductive features. Species can be further divided into sub-species. ‫األنواع هي أدنى مستوى في التسلسل الهرمي‬ ‫ يشير إلى مجموعة من الكائنات الحية المتشابهة في الشكل والشكل والخصائص‬.‫التصنيفي‬ ‫ يمكن تقسيم األنواع إلى أنواع فرعي ة‬.‫التناسلية‬ Figure 1:2- Shows the Taxonomic Hierarchy. BINOMIAL NOMENCLATURE RULES The Binomial Nomenclature system or also called binary nomenclature is a formal system of naming that was introduced by the scientist Carolus Linnaeus. He is regarded as the founder of modern taxonomy. According to this system, each organism is known by two names – the Genus name and the species name. These names are all written in Latin. The genus name and species name of an organism written together are called its scientific name. Some rules that are followed while writing these names are mentioned hereunder. ‫قواعد التسمية ذات الحدين نظام التسمية ذو الحدين أو ما‬ ‫ يعتبر مؤسس‬.‫يسمى أيضًا بالتسمية الثنائية هو نظام رسمي للتسمية قدمه العالم كارولوس لينيوس‬ ‫ كل‬.‫ اسم الجنس واسم النوع‬- ‫ يعُرف كل كائن حي باسمين‬، ‫ وفقًا لهذا النظام‬.‫التصنيف الحديث‬.‫ يُطلق على اسم جنس واسم نوع كائن حي مكتوب معًا اسمه العلمي‬.‫هذهاألسماء مكتوبة بالالتينية‬ ‫بعض القواعد التي يتم اتباعها أثناء كتابة هذه األسماء مذكورة أدناه‬ 1. The scientific names must be written in the Latin language. ‫يجب أن تكتب‬ ‫األسماء العلمية باللغة الالتينية‬ 2. The scientific names must be written in an italic font or must be underlined if handwritten. ‫يجب كتابة األسماء العلمية بخط مائل أو تسطيرها بخط اليد‬ 3. The scientific name is made up of two parts; the first name refers to the genus and the second name denotes a species. ‫ االسم األول‬.‫يتكون االسم العلمي من جزأين‬ ‫يشير إلى الجنس واالسم الثاني يشير إلى نوع‬ 4. The name of the genus begins with an uppercase while the name of the species starts with a lowercase (eg. Haemophilus influenza). ‫يبدأ اسم الجنس‬ (‫بأحرف كبيرة بينما يبدأ اسم النوع بأحرف صغيرة )مثل المستدمية النزلية‬ IMPORTANT FEATURES OF MICROBES Many of the essential characteristics of these organisms are described in Table 1–2. One salient feature is that bacteria, fungi, protozoa, and helminths are cellular, whereas viruses are not. This distinction is based primarily on three criteria: ‫تم وصف‬ ‫العديد من الخصائص األساسية لهذه الكائنات في الجدول‬1-2 ‫ إحدى السمات البارزة هي أن‬. ‫ يعتمد هذا‬.‫ في حين أن الفيروسات ليست كذلك‬، ‫البكتيرياوالفطريات واألوليات والديدان الطفيلية خلوية‬ ‫التمييز بشكل أساسي على ثالثة معايير‬ (1) Structure. Cells have a nucleus or nucleoid, which contains DNA; this is surrounded by cytoplasm, within which proteins are synthesized and energy is generated. Viruses have an inner core of genetic material (either DNA or RNA) but no cytoplasm, and so they depend on host cells to provide the machinery for protein synthesis and energy generation. ‫الهيكل‬ ‫ تحتوي الخاليا على نواة أو نواة‬. ‫تحتوي عل ى حمض نووي منقوص األوكسجين؛ هذا‬ ‫ حيث يتم تصنيع البروتينات‬، ‫ تحتوي الفيروسات على محاط بالسيتوبالزم‬.‫وتوليد الطاقة‬ ( ‫نواة داخلية من المادة الجينية) اما حمض نووي منقوصاألوكسجين او حمض نووي الريبي‬ ‫ وبالتالي فهي تعتمد على‬، ‫ولكنها ال تحتوي على سيتوبالزم‬ ‫الخاليا المضيفة لتوفير آلية لتخليق البروتين وتوليد الطاق ة‬ (2) Method of replication. Cells replicate either by binary fission or by mitosis, during which one parent cell divides to make two progeny cells while retaining its cellular structure. Prokaryotic cells (e.g., bacteria) replicate by binary fission, whereas eukaryotic cells replicate by mitosis. In contrast, viruses disassemble, produce many copies of their nucleic acid and protein, and then reassemble into multiple progeny viruses. ‫ تتكاثر الخاليا إما‬.‫ حيث طريقة النسخ‬، ‫عن طريق االنشطار الثنائي أو عن طريق االنقسام‬  ‫تنقسم إحدى الخاليا األم لتكوين خليتينذريتين مع االحتفاظ ببنيتها الخلوية‪.‬تتكاثر الخاليا‬ ‫الثنائي ‪ ،‬بينما تتكاثر الخاليا حقيقية النواة ‪ ،‬بدائية النواة )مثل البكتيريا( عن طريق االنشطار‬ ‫عن طريق االنقسام‪.‬في المقابل ‪ ،‬تتفكك الفيروساتوتنتج نس ًخا عديدة من الحمض النووي‬ ‫والبروتين ‪ ،‬ثم تتجمع في فيروسات ذرية متعد د‬ ‫‪(3) Nature of the nucleic acid. Cells contain both DNA and RNA, whereas‬‬ ‫طبيعة الحمض النووي‪.‬تحتوي ‪viruses contain either DNA or RNA, but not both.‬‬ ‫الخاليا على كليهما ‪ ،‬بينما تحتوي الفيروسات على أحدهما حمض نووي منقوص األوكسجين او‬ ‫حمض نووي الريبي وليس كليهما‪.‬‬ ‫الجدول ‪TABLE 1–2 Comparison of Medically Important Organisms 2 - 1‬‬ ‫مقارنة بين الكائنات المهمة طبي ا‬ ‫‪1‬‬ ‫‪For comparison, a human red blood cell has a‬‬ ‫‪diameter of 7 μm. 2Yeasts divide by budding,‬‬ ‫‪whereas molds divide by mitosis. 3Helminth cells‬‬ ‫‪divide by mitosis, but the organism reproduces‬‬ ‫‪ 1‬للمقارنة‪itself by complex, sexual life cycles. ،‬‬ ‫يبلغ قطر خلية الدم الحمراء البشرية ‪ 7‬ميكرومتر ‪ 2.‬تقسم‬ ‫الخمائر على التبرعم ‪ ،‬بينما تقسم الفطريات باالنقسام‬ ‫االختزالي‪ 3.‬تنقسم الخاليا الدودية عن طريق االنقسام‬ ‫االختزالي ‪ ،‬لكن الكائن الحي يتكاثر من خالل دورات الحياة‬ ‫الجنسية المعقد ة‬