Microbiology 1 Principles of Microbiology PDF

1 Principles of Microbiology Bacteria are single-celled microorganisms that lack a nuclear membrane, are metabolically active and divide by binary ssion. ،‫البكتيريا هي كائنات حية دقيقة وحيدة الخلية تفتقر إلى الغشاء النووي‬.‫وهي نشطة في عملية التمثيل الغذائي وتنقسم عن طريق...

1 Principles of Microbiology Bacteria are single-celled microorganisms that lack a nuclear membrane, are metabolically active and divide by binary ssion. ،‫البكتيريا هي كائنات حية دقيقة وحيدة الخلية تفتقر إلى الغشاء النووي‬.‫وهي نشطة في عملية التمثيل الغذائي وتنقسم عن طريق االنشطار الثنائي‬ Medically they are a major cause of disease..‫ومن الناحية الطبية فهي سبب رئيسي للمرض‬ Most diseases now known to have a bacteriologic etiology have been recognized for hundreds of years. ‫من املعروف اآلن أن معظم األمراض ذات طبيعة بكتريولوجية‬.‫تم التعرف على املسببات منذ مئات السنني‬ Many bacteria multiply at rapid rates, and different species can utilize an enormous variety of compounds, and also hydrocarbon substrates, including phenol, rubber, and petroleum. ‫ ويمكن لألنواع املختلفة‬،‫تتكاثر العديد من البكتيريا بمعدالت سريعة‬ ،‫ وكذلك الركائز الهيدروكربونية‬،‫استخدام مجموعة هائلة من املركبات‬.‫بما في ذلك الفينول واملطاط والبترول‬ In developing countries, a variety of bacterial infections often exert a devastating effect on the health of the inhabitants. ‫ غالبًا ما يكون ملجموعة متنوعة من‬،‫في البلدان النامية‬.‫االلتهابات البكتيرية تأثير مدمر على صحة السكان‬ fi fl Malnutrition, parasitic infections, and poor sanitation are a few of the factors contributing to the increased susceptibility of these individuals to bacterial pathogens. ‫يعد سوء التغذية وااللتهابات الطفيلية وسوء الصرف الصحي من بني‬ ‫العوامل القليلة التي تساهم في زيادة تعرض هؤالء األفراد ملسببات‬.‫األمراض البكتيرية‬ There are hundreds of thousands of species of bacteria. Pathogenic bacteria constitute only a small proportion of bacterial species; many nonpathogenic bacteria are bene cial to humans (i.e. intestinal ora produce vitamin K) and participate in essential processes such as fi.‫هناك مئات اآلالف من أنواع البكتيريا‬ ‫تشكل البكتيريا املسببة لألمراض نسبة صغيرة فقط من األنواع البكتيرية العديد من‬ ‫البكتيريا غير املسببة لألمراض هي مفيد للبشر‬ ‫)أي أن النباتات املعوية تنتج فيتامني ك( واملشاركة في العمليات األساسية مثل‬ nitrogen xation, waste breakdown, food production, drug preparation, and environmental bioremediation. ،‫ وإعداد األدوية‬،‫ وإنتاج الغذاء‬،‫ وتحلل النفايات‬،‫تثبيت النيتروجني‬.‫واملعالجة الحيوية البيئية‬ The Essential two Groups of Bacteria ‫املجموعتان األساسيتان للبكتيريا‬ Christian Gram : has applied a special staining technique by which he used an original stain (crystal violet) where all bacteria are stained by one color (violet) ‫ حيث استخدم صبغة أصلية‬، ‫لقد طبق تقنية تلطيخ خاصة بواسطة‬ ‫)البنفسجي البلوري( حيث يتم صبغ جميع البكتيريا بلون واحد‬ (‫)البنفسجي‬ Then he used alcohol to remove the stain, one group of bacteria retained the stain (did not loose it) even used alcohol (for short period) this group he called Gram positive. ‫ثم استخدم‬ ‫ مجموعة واحدة من البكتيريا احتفظت‬،‫الكحول إلزالة البقعة‬ ‫بالبقعة )لم تخففها( حتى استخدمت الكحول )لفترة قصيرة( هذه‬.‫املجموعة سماها إيجابية الجرام‬ The other group lost the stain and stained by the counter stain (red) he called Gram negative ‫املجموعة األخرى‬ (‫فقدت الصبغة وتلطخت بالصبغة املضادة )الحمراء‬ ‫التي تسمى سلبية غرام‬  I- General Bacterial Morphology;.‫مورفولوجيا البكتيرية العامة‬ 1- cocci (spherical shape) (‫املكورات )شكل كروي‬ * Staphyllococci ‫املكورات العنقودية‬ * Diplococci ‫املكورات الثنائية‬ * Streptococci ‫العقديات‬ * Neisseria ‫النيسرية‬ * Sarcina ‫رزمية‬ 2- Bacilli (rod-shape) ‫ُصيات‬ َ ‫الع‬ * long bacilli ‫عصيات طويلة‬ * short bacilli ‫عصيات قصيرة‬ * cocco bacilli ‫عصيات املكورة‬ * vibios (comma-shape) (‫عصيات فايبوس )شكل فاصلة‬ 3- Spirochaetes (Spiral forms) (‫اللولبيات )األشكال الحلزونية‬ * Borrelia * Treponema * Leptospira General Bacterial Cell Structure ‫هيكل الخلية البكتيرية العامة‬ Important Chemical Components of Surface Structures;.‫املكونات الكيميائية الهامة للهياكل السطحية‬ Cell Wall Peptidoglycans: ‫* الببتيدوجاليكان طبقة الجدر الخلوية للبكتيريا الحقيقية‬ In Gram +ve it constitutes about 75-85 % of the cell wall, while in Gram ‒ve it is only 10-15 % ‫ من الخلية‬%85-75 ‫ يشكل حوالي‬Gram +ve ‫في‬ ‫ فقط‬%15-10 ‫الجدار بينما في الجرام تكون‬ It gives the rigidity and the shape of the bacteria ‫يعطي صالبة وشكل البكتيريا‬ The ß-1,4 glycosidic bond between N-acetylmuramic acid and N-acetylglucosamine is speci cally cleaved by the bacteriolytic enzyme lysozyme. ‫أسيتيل موراميك‬-N ‫ بني‬ß-1,4 ‫الرابطة الجليكوسيدية‬ ‫ بشكل خاص بواسطة‬N-acetylglucosamine ‫يتم شق الحمض و‬.‫إنزيم الليزوزيم املحلل للبكتيريا‬ When lysozyme is allowed to digest the cell wall of Gram- positive bacteria suspended in an osmotic stabilizer (such as 20% sucrose), protoplasts are formed. These protoplasts are able to survive and continue to grow on suitable media in the wall-less state. Gram-negative bacteria treated similarly produce spheroplasts, which retain much of the outer membrane structure. -‫عندما يُسمح لـ إنزيم ليزوزيم بهضم جدار الخلية لجرام‬ ‫ سكروز( وتتشكل‬%20) ‫البكتيريا اإليجابية املعلقة في املثبت األسموزي )مثل‬.‫البروتوبالستات‬ ‫هذه البروتوبالست قادرة على البقاء واالستمرار في النمو الوسائط املناسبة في‬ ‫ سلبية الجرام‬، ‫حالة عدم وجود جدار‬ ‫ والتي تحتفظ بالكثير من بنية‬،‫البكتيريا املعالجة باملثل تنتج البالستيدات الكروية‬.‫الغشاء الخارجي‬ In Gram +ve cell wall: :Gram + ve ‫في جدار الخلية‬ Teichoic Acids: Teichoic acids are polyol phosphate polymers bearing a strong negative charge. ‫ أحماض التيكويك عبارة عن بوليمرات بوليول فوسفات تحمل‬:‫أحماض التيكويك‬.‫شحنة سالبة قوية‬ Lipoteichoic Acids: Lipoteichoic acids as membrane teichoic acids that are considered as bridges connecting cell membrane to cell wall. ‫ أحماض الليبوتيكويك كأحماض تيكويك‬:‫أحماض الليبوتيكويك‬.‫الغشائية التي تعتبر جسو ًرا تربط غشاء الخلية بجدار الخلية‬ In Gram ‒ve cell wall : Lipopolysaccharide: A characteristic feature of Gram- negative bacteria is the possession of various types of complex macromolecular lipopolysaccharide (LPS). ‫ السمة املميزة للبكتيريا سالبة الجرام‬:‫عديد السكاريد الدهني‬ ‫هي امتالك أنواع مختلفة من عديد السكاريد الدهني الجزيئي‬.(LPS) ‫املعقد‬ The LPS of all Gram-negative species is also called endotoxin. ً ‫أيضا اسم الذيفان‬ ‫ لجميع األنواع سالبة الجرام‬LPS ‫يُطلق على‬.‫الداخلي‬ Cytoplasmic Structures ‫الهياكل السيتوبالزمية‬ Plasma Membrane: The bacterial plasma membrane is composed primarily of protein and phospholipid (about3:1). It performs many functions, including transport, biosynthesis, and energy transduction. ‫ هو الغشاء البالزمي البكتيري‬:‫الغشاء البالزمي‬.(1 :3 ‫يتكون بشكل أساسي من البروتني والدهون الفوسفورية )حوالي‬.‫ ونقل الطاقة‬،‫ والتخليق الحيوي‬،‫ بما في ذلك النقل‬،‫ويؤدي العديد من الوظائف‬ Cytoplasmic organelles; 1- Ribosomes; These are 18 nm. particles, which are scattered in thousands of them in the cytoplasm. Each particle (unit) is of 70S type, which consists of two subunits; large one of 50S, and a small one of 30S..‫ الريبوسومات‬-1 ‫ والتي تنتشر باآلالف‬،‫ الجسيمات‬.‫ نانومتر‬18 ‫هذه‬ ،70S ‫ كل جسيم )وحدة( هو من نوع‬.‫منهم في السيتوبالزم‬.30S ‫ وصغيرة واحدة من‬،50S ‫والذي يتكون من وحدتني فرعيتني؛ واحدة كبيرة من‬ 2- The Nucleoid ( the chromosome): It is circular in shape without membrane or nucleolus. Its length may reach up to 1000 micron. : (‫ النواة )الكروموسوم‬-2.‫ ميكرون‬1000 ‫ وقد يصل طوله إلى‬.‫وهي دائرية الشكل بدون غشاء أو نواة‬ Surface Appendages; fi Two types of surface appendages are found on bacteria; ‫الزوائد السطحية؛‬ ‫يوجد نوعان من الزوائد السطحية على البكتيريا؛‬ 1- Flagella: Which are long exible structures used for locomotion. Their number is different with the different species,may be one only or more. :‫األسواط‬ ‫ وهي هياكل مرنة طويلة تستخدم للتنقل‬.‫ فقد يكون واحدًا فقط أو أكثر‬،‫ ويختلف عددها باختالف األنواع‬. 2- Pili (or mbriae): These are short rigid hair-like structures scattered on the whole surface of the bacteria used for attachment. :(‫الشعيرة )أو الخمل‬ ‫وهي عبارة عن هياكل قصيرة صلبة تشبه الشعر منتشرة على كامل‬.‫سطح البكتيريا املستخدمة لاللتصاق‬ Capsules and Loose Slime ‫كبسوالت وساليم سائب‬ Some bacteria form capsules, which constitute the outermost layer of the bacterial cell and surround it with a relatively thick layer of viscous gel. It is consisting of 97 -98 % water and 2 -3 % dissolved solids. ‫تشكل بعض البكتيريا كبسوالت تشكل الطبقة الخارجية للخلية‬.‫البكتيرية وتحيطها بطبقة سميكة نسبيًا من الهالم اللزج‬.‫ مواد صلبة مذابة‬%3-2‫ ماء و‬%98-97 ‫ويتكون من‬ Endospores : Endospores are highly heat-resistant, dehydrated resting cells, formed intracellularly mainly in members of the genera Bacillus and Clostridium. : ‫األبواغ‬ ‫األبواغ الداخلية عبارة عن خاليا ساكنة مجففة ومقاومة‬ ‫ تتشكل داخل الخاليا بشكل رئيسي‬،‫للحرارة بشكل كبير‬.Clostridium‫ و‬Bacillus ‫في أعضاء أجناس‬ It is considered as a protective stage, while in fungi is a reproductive stage..‫وتعتبر مرحلة وقائية بينما في الفطريات تعتبر مرحلة تكاثر‬  Metabolism ‫التمثيل الغذائي‬ Metabolism : It includes all the chemical reactions that occur in the cell, which include two processes ‫ يشمل جميع التفاعالت الكيميائية التي‬: ‫التمثيل الغذائي‬ ‫ والتي تشمل عمليتني‬،‫تحدث في الخلية‬ 1- Anabolism; all the chemical reactions that lead to building up of cell structures and constituents where these reactions require energy ‫ جميع التفاعالت الكيميائية التي تؤدي إلى بناء هياكل‬.‫االبتنائية‬ ‫الخاليا ومكوناتها حيث تحتاج هذه التفاعالت إلى طاقة‬ 2- Catabolism; all the chemical reactions that lead to the breakingdown of macromolecules in to smaller and simpler ones where it leads to production of energy. ‫ جميع التفاعالت الكيميائية التي تؤدي إلى تحلل‬.‫ الهدم‬-2 ‫الجزيئات الكبيرة إلى جزيئات أصغر وأبسط حيث تؤدي إلى إنتاج‬.‫الطاقة‬ Translated by : Nabaa Dhiyaa