میکروبیولوژی (Microbiology) علمی است که درباره میکروارگانیسمها یا جانداران ذره ‌بینی بحث و گفتگو می‌کند. جانداران ذره‌ بینی به کلیه موجوداتی اطلاق می‌شوند که به علت کوچک بودن ابعاد فقط با ذره بین یا میکروسکوپ قابل مشاهده هستند.

دید کلی

تنوع بیولوژیکی در میکروارگانیسمها بیش از سایر موجودات می‌باشد. میکروارگانیسمها موجوداتی هستند که با چشم غیر مسلح مشاهده نمی‌شوند. شکل ، عمل و خصوصیات بیوشیمیایی یا مکانیزم ژنتیکی آنها ، بر اساس محدودیتهای مولکولی بنا شده است. میکروبیولوژی راههای مفیدی را برای شناسایی میکروارگانیسمها فراهم ساخته است. در طبقه بندی موجودات زنده ، ارگانیسمهایی را که حاوی هسته بوده و هسته توسط غشایی احاطه شده است، از پروکاریوتها که DNA آنها بطور فیزیکی از سیتوپلاسم جدا نشده است، مجزا کرده‌اند. بطور کلی میکروبیولوژی درباره ویروسها ، میکروارگانیسمهای پروکاریوتی و میکروارگانیسمهای یوکاریوتی بحث می‌کند.

تاریخچه

علم میکروبیولوژی از سال 1674 هنگامی که آنتوان لوون هوک ، با عدسی شیشه‌ای خود دنیایی از موجودات ریز را در قطره آب برکه مشاهده کرد. در اواخر قرن 17 نظریه تولید خودبخودی مورد بحث قرار گرفت. در این زمان بسیاری از دانشمندان از جمله فرانسیکوردی ، فکر می‌کردند میکروارگانیسمها از مواد غیر زنده ایجاد شده‌اند. در سال 1766 اسپالانزانی نتیجه گرفت که میکروبها از هوای غیرسترون وارد محلولهای غذایی شده و آنها را فاسد می‌کنند. دو ابرمرد دنیای علم که به کنار گذاشتن نظریه خلق‌الساعه کمک شایانی کردند شیمیدان فرانسوی به نام پاستور و پزشک انگلیسی به نام تندال بود. در 100 سال گذشته میکروب شناسان موفق به دریافت چند جایزه نوبل شده‌اند.

ویروسها

ویروسها به علت داشتن خصوصیات خاصی با سایر موجودات زنده تفاوت دارند. یک ذره ویروس دارای مولکول اسید نوکلئیک DNA یا RNA بوده که توسط پوشش پروتئینی یا کپسید احاطه شده است. اسید نوکلئیک ویروس برای تکثیر در درون سلول به آنزیمهای سلول میزبان وابسته است. از تجمع اسید نوکلئیک و قطعات پروتئینی که به تازگی سنتز شده‌اند، ذرات کامل ویروسی تشکیل می‌شود که به محیط خارج سلول رها می‌گردند. ویروسها بسیار متنوع بوده و از نظر ساختمان ، تشکیلات ژنوم ، بیان ژنوم ، راههای تکثیر و سرایت باهم تفاوت زیادی دارند. ویروسها قادرند باکتریها ، گیاهان و جانوران را آلوده کنند.

پریونها

برخی کشفیات قابل توجه در سه دهه گذشته منجر به شناسایی خصوصیات مولکولی و ژنتیکی عاملی قابل انتقال به نام عامل بیماری اسکراپی که نوعی بیماری تخریب کننده سیستم عصبی مرکزی در گوسفندان است، شده است. ساختمان پریونها فقط از پروتئین ساخته شده و فاقد اسید نوکلئیک است. بیماریهای ناشی از پریون در انسان به علت اینکه به صورت بیماریهای ژنتیکی و عفونی بروز می‌کند کاملا اختصاصی هستند. بررسی بر روی بیولوژی پریونها ، ضرورتی در تحقیقات پزشکی محسوب می‌شود.

باکتریها

باکتریها متنوع‌ترین و مهمترین میکروارگانیسمها هستند. تعداد کمی از آنها در انسان و حیوانات و گیاهان بیماریزا است. بطور کلی بدون فعالیت آنها ، حیات بر روی زمین مختل می‌گردد. بطور یقین یوکاریوتها از موجودات زنده باکتری مانند بوجود آمده‌اند. 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 فرایندهای حیاتی آنها انجام داده‌اند. درباره نحوه رشد و مرگ باکتریها ، متابولیسم باکتریها ، ژنتیک باکتریها ، ارتباط آنها با ویروسها و ... مطالعات گسترده‌ای صورت گرفته است.

قارچها

قارچها دسته جداگانه‌ای از یوکاریوتها را تشکیل می‌دهند. این دسته از میکروارگانیسمها همگی هتروتروف بوده و برای رشد و تکثیر به ترکیبات آلی جهت اخذ انرژی و کربن نیاز دارند. قارچها هوازی و یا بیهوازی اختیاری هستند. اکثر قارچها ساپروفیت بوده و در خاک و آب به سر می‌برند و در این نواحی ، بقایای گیاهی و جانوری را تجزیه می‌نمایند. قارچها مانند باکتریها در تجزیه مواد و گردش عناصر در طبیعت دخالت داشته و حائز اهمیت هستند. علم مطالعه قارچهای انگل برای انسان را قارچ شناسی پزشکی گویند. که این انگلها بیماریهای زیادی را بوجود می‌آورند.

پروتوزوئرها

پروتوزوئرها جانداران یوکاریوتیک تک سلولی هستند که به قلمرو آغازیان تعلق دارند. پروتوزوئرها از نظر ساختمان تفاوت بسیاری با یکدیگر دارند. این دسته از جانداران ساکن آب و خاک بوده و از ذرات مواد غذایی و باکتریها تغذیه می‌کنند. عده‌ای از آنها بخشی از فلور طبیعی بدن جانداران را تشکیل می‌دهند. مطالعات این جانداران در محدوده علم میکروبیولوژی قرار دارد.

میکروبیولوژی خاک

خاک یکی از مخازن عمده میکروارگانیسمها محسوب می‌شود. فراوانترین میکروارگانیسمها در خاک ، باکتریها هستند. خاک باغچه در هر گرم محتوی میلیونها باکتری است. در جاهای عمیق تعداد آنها کاهش می‌یابد. قارچها به تعداد کمتر از باکتریها در خاک یافت می‌شوند. شاید مهمترین نقش میکروارگانیسمهای خاک ، شرکت آنها در چرخه‌های بیو- ژئوشیمیایی است که به گردش برخی عناصر شیمیایی در طبیعت کمک کرده و آنها را قابل مصرف می‌سازد. میکروبیولوژیستها در این زمینه تحقیقات زیادی انجام داده‌اند.

میکروبیولوژی آب

در میکروبیولوژی آب ، میکروارگانیسمها و فعالیت آنها در آبهای طبیعی نظیر دریاچه‌ها ، برکه‌ها ، رودخانه‌ها و دریاها مورد مطالعه قرار می‌گیرد. و میکروارگانیسمهای مفید و مضر برای انسان و سایر جانداران شناسایی می‌شوند.

میکروبیولوژی مواد غذایی

میکروارگانیسمها تغییرات مطلوب و نامطلوب در مواد غذایی پدید می‌آورند. و از طرف دیگر تهیه بسیاری از فرآورده‌های غذایی بدون کمک میکروارگانیسمها ، امکان‌پذیر نیست. مانند کلم شور ، زیتون رسیده و پنیر. اسیدهای حاصل توسط میکروارگانیسمها و اضافه کردن آنها به مواد غذیی مانند خیار شور آنها را از گزند میکروارگانیسمهای نامطلوب حفظ می‌کند. این بخش از میکروبیولوژی ، امروزه کاربرد زیادی دارد.

عوامل ضد میکروبی

مواد دارویی موادی هستند که برای درمان بیماریهای عفونی یا جلوگیری از وقوع بیماری بکار می‌روند . این مواد معمولا از باکتریها و قارچها بدست می‌آیند و اخیرا برخی از آنها را در کارخانجات می‌سازند. از مواد شیمیایی هنگامی می‌توان برای درمان بیماریهای عفونی استفاده کرد که دارای اثر سمی انتخابی باشند. یعنی ضمن متوقف کردن رشد یا نابودی عامل مولد بیماری ، به سلول میزبان آسیبی نرسانند. علاوه بر سمیت انتخابی ، داروها باید بتوانند به داخل بافتها و سلولهای میزبان نفوذ کننده و تغییری در مکانیزم دفاعی طبیعی میزبان بوجود نیاورند. از عوامل ضد میکروبی می‌توان به آنتی بیوتیکها اشاره کرد.

ارتباط میکروبیولوژی با سایر علوم

میکروبیولوژی یک علم کاربردی است که با بسیاری از شاخه‌های علوم رابطه نزدیک دارد. از جمله می‌توان به ژنتیک ، پزشکی ، زیست شناسی سلولی ، انگل شناسی ، قارچ شناسی پزشکی و بیوشیمی اشاره کرد.

مباحث مرتبط با عنوان

• اثرات محیط بر باکتریها
• انگل شناسی
• پزشکی
• زیست شناسی
• قارچ شناسی پزشکی
• گروههای عمده باکتریها
• منشا میکروارگانیسمها
• میکروبیولوژی صنعتی
• میکروبیولوژی مواد غذایی
• ویروس شناسی

• نقش میکروارگانیزم ها در ایجاد بیماری
• عوامل ضد میکروبی
  • آنتی بیوتیک
    • پیشگیری با آنتی بیوتیکها
    • مکانیزم اثر آنتی بیوتیکها
• منابع

میکروبیولوژی__ علم مطالعه موجودات ریز میکروسکوپی است.
اصطلاح میکروبیولوژی اولین بار توسط لویی پاستور شیمیدان فرانسوی به کار برده شده وی ضمن مطالعات خود ثابت کرد که تخمیر توسط باکتریها !و مخمرها انجام میشود.
اصطلاح میکروب را اولین بار سدیو درسال 1878 به کاربرد که اکنون کلمه میکروارگانیزم جایگزین آن شده است .
میکروارگانیزم ها با وجود تشکیلات وساختمان سلولی تقریباََساده اشان دارای همان فعالیتهای اساسی فیزیولوژیکی هستند که در موجودات عالی با ساختمان چند سلولی دیده می شودنظیر مصرف غذا تولید ماکروملکولهای جدید و ایجاد انرژی .به طور کلی از نظر بیولوژیکی نیز مانند سایر موجودات زنده هستند .میکروارگانیزمها شامل پروتوزاها جلبکها ،قارچها ،باکتریها و ویروسها هستند.

نقش میکروارگانیزم ها در ایجاد بیماری

پاستور توجه زیادی به فاسد شدن آبجو و شراب نشان داد و میکروارگانیزمهایی را که موجب فاسد شدن آنها می شدند ،میکروارگانیزمهای مولد بیماری آبجو و شراب نامید.در حقیقت ،او متو جه شده بود که میکروارگانیزمهادر ایجاد بیماری در موجودات عالی دخالت دارند.
از سال 1840 روشها و تکنیکهای جراحی پیشرفت زیادی کرد و در مدت کوتاهی جراحان موفق به انجام اعمال جراحی پیچیده ای شدند که قبل از آن انجام نمی شد.ولی همیشه یک مشکل وجود داشت وآن عفونتهایی بودکه بعد از جراحی موجب
مرگ بیمار می شد .
در سال 1867،جوزف لیستر،جراح انگلیسی ثابت کرد که روش او در آغشته کردن نوارهای زخم بندیبه فنل در کاهش عفونتهای بعد از جراحی بسیار مؤثر است .لیستر با مطالعه تجارب پاستور در مورد انتشار باکتریها در فضا و نقش آنها در انجام تخمیر،فضای داخل اتاق جراحی را نیز با فرمل اشباع می کرد و عمل جراحی را در غباری از مواد ضدعفونی کننده انجام می داد.ضمناَ با دقت بسیار زیاد،وسایل جراحی را استریل می کرد. بتدریج روش لیستر در استفاده از مواد ضدعفونی کننده رواج
یافت و معمول شد.

عوامل ضد میکروبی

مواد دارویی موادی هستند که برای درمان بیماریهای عفونی یا جلوگیری از وقوع بیماری به کار می روند . این مواد معمولاً از باکتریها و قارچها به دست می آیند و اخیراً برخی از آنها را در کارخانجات می سازند.
از مواد شیمیایی هنگامی می توان برای درمان بیماریهای عفونی استفاده کردکه دارای اثر سمی انتخابی باشند ، یعنی ضمن متوقف کردن رشد یا نابودی عامل مولد بیماری ،به سلول میزبان آسیبی نرساند.علاوه بر سمیت انتخابی ، داروها باید بتوانند به داخل بافتها و سلولهای میزبان نفوذ کننده و تغیری در مکانیزم دفاعی طبیعی میزبان به وجود نیاوند.

آنتی بیوتیک

به طور کلی ،آنتی بیوتیکهاموادی هستند که توسط میکروارگانیزمها تولید می شوند و مانع رشد بعضی از میکروارگانیزمها می گردند یا آنها را از بین می برند . پنماسیلین اولین آنتی بیوتیکی بود که در سال 1929 توسط فلمنیگ کشف شد .
برای آنکه یک آنتی بیوتیک برای درمان بیماری انسان مفید واقع شود باید دارای خواص زیر باشد:

1. دارای فعالیت ضد میکروبی در بدن باشد.
2. واکنشهای مضر یا نامطلوب در بدن بیمار ایجاد نکند . نباید سمی یا همولیتیک باشد و اثرات هیستامین یا واکنشهای آلرژی زا را تولید کند.
3. در آب نمک و مایعات بدن محلول باشد.
4. در بدن پایدار باشد.
5. نباید موجب پیدایش موتانهای (جهش های) مقاوم شود.
6. فلور طبیعی بدن را از بین نبرد ،زیرا این امر تعادل طبیعی بدن را مختل می سازد.
7. باید بتوان آن رابه طور خوراکی یا تزریقی تجویز کرد بدون اینکه به سلولهای بدن آسیبی برساند ، عوامل عفونی را نابود کند.
8. باید بتوان غلظت آنتی بیوتیک را در خون به اندازه ای بالا برد که بدون اینکه به سلولهای بدن آسیبی برساند ،عوامل عفونی را نابود کند. برخی از آنتی بیوتیکهای یافت شده ، بعضی از خواص فوق ر دارند اما فقط تعداد کمی از آنها دارای تمام خواص ذکر شده هستند.

پیشگیری با آنتی بیوتیکها

از دارو می توان به عنوان عامل پیشگیری ،در مواد زیر ،استفاده کرد:

1. پیشگیری توسط دارو در افرادی که در معرض خطر با باکتری بیماریزای خاصی قرار دارند . در چنین مواردی داروی اختصاصی باید تجویز شود ،مانند جلوگیری از پیدایش عفونت استرپتوکوک گروه در افراد مبتلا به روماتیسم.
2. پیشگیری دارویی در افرادی که استعداد بیمارشدن آنها بیش از افراد عادی است.مانند کسانی که بیماریهای قلبی . عفونت دستگاه تنفسی ، عفونتهای اداری عود کننده دارند و همچنین در پیشگیری شیمیایی طی اعمال جراحی و پیشگیری عفونت توسط باکتریهای فرصت طلب.

البته استفاده از آنتی بیوتیک جز در موارد ذکر شده فوق نباید به عنوان پیشگیری استفاده گردد.

مکانیزم اثر آنتی بیوتیکها

آنتی بیوتیکها به روشهای مختلفی به میکروارگانیزمها اثر می گذارند که بر طبق مکانیزم و عمل بیولوژیکی آنها را به صورت زیر طبقه بندی می کنند :
1-آنتی بیوتیکهایی که از سنتز دیواره سلولی جلوگیری می کند. مانند پنیسیلین ،سفالوسپورین ،وانکومایسین و .....
2-آنتی بیوتیکهایی که موجب اختلال در عمل غشای سیتوپلاسمی می شوند ، مانند پلی میکسین،تریکومایسین ،نیاستاتین و ...
3-آنتی بیوتیکهایی که به طور انتخابی از سنتز اسیدهای نوکلئیک جلوگیری می کند : مانند
الف)سنتز RNA را متوقف می کند مانند کانامایسین ،نئومایسین.
ب) سنتز DNA رامتوقف میکند مانند برونئومایسین ،میتومایسین .
4-آنتی بیوتیکهایی که از سنتز پروتئینها جلوگیری می کنند مانند لینکومایسین ،آمیکاسین ،جنتامایسین.
5-آنتی بیوتیکهایی که از فسفوریلاسیون اکسیداتیو جلوگیری می کنند مانند والینومایسین.
6-آنتی بیوتیکهایی که از سنتز پورین و یا پیریمیدین جلوگیری می کنند مانند سارکومایسین.
7-آنتی بیوتیکهایی که خواص ضد متابولیکی دارند . مانند برخی از مواد آنتی بیوتیکی که توسط استرپتومایسین ها و کپکها تولید می شوند.

منابع

• باکتریولوژی پزشکی دکتر جمیله نوروزی
• میکروبیولوژی محمد مهدی آل محمد
• باکتریولوژی عمومی و آنتی بیوتیکها پروین بیات