میکرو ارگانیسم ها

مقدمه :
بنام او که نامش درمان دلهای خسته، یادش شفای قلبهای شکسته و معرفتش معراج عارفان است. دنیایی که ما در آن زندگی می کنیم، از میلیون ها سال نوری در عمق فضا گرفته تا هزاران کیلومتر در اعماق زمین از دشت ها و جنگلها و کوهستانها گرفته تا دریاها و اقیانوس های بیکران، همه و همه دارای اسرار ناشناخته و رموز کشف نشده ای هستند، که در ذهن بشر چراها و

چگونه هایی را پدید می آورد و پاسخ به این سؤالات یک نیاز اساسی برای هر فرد محسوب می شود. بشر از همان ابتدا درصدد پاسخ به این نیاز خود برآمده است و گام هایی را در زمینه های مختلف علم برداشته است. از زمان انسان اولیه تا انسان غرق در زندگی ماشینی قرن بیست و یکم این اکتشافات به طرق مختلف ثبت شده اند تا همگان از آنها بهره ببرند. ما نیز با بهره گیری از این نتایج و تحقیقات به ثبت رسیده و تلاش خود این تحقیق را گردآوری نموده ایم تا گامی هر چند کوچک در راه بی پایان علم در زمینه میکروارگانیسم ها برداشته باشیم.

میکروارگانیسم ها، قدیمی ترین موجودات زنده روی زمین هستند ولی چون اندازه آنها بسیار کوچک است از آخرین موجوداتی هستند که شناخته شده اند. این موجودات اهمیت ویژه ای برای انسان دارند. از ملموس ترین اثرات میکروارگانیسم ها بر روی جهان اطراف ما تجزیه است، اگر

میکروارگانیسم ها نبودند نفتی هم وجود نداشت و یا اینکه جهان مملو از برگهای تجزیه نشده بود. همچنین بعد از شناخته شدن میکروارگانیسم ها پیشرفت قابل توجهی درامر بهداشت حاصل گردیده است از جمله تولید آنتی بیوتیکها چرا که دانشمندان با مطالعه میکروارگانیسمهای مفید و مضر(۸۰% مفید و ۲۰% پاتوژن یا بیماری زا) و با استفاده از علم میکروبیولوژی که همان علم مطالعه و شناخته میکروارگانیسم هاست طول عمر آدمی را افزایش داده اند و دیگر از اپیدمی های کشنده نظیر آبله، طاعون، سرخک، دیفتری و … همانند گذشته خبری نیست.

در صنعت نیز آدمی با استفاده از علم بیوتکنولوژی و نقش ارگانیسم ها به عنوان کاتالیست ، از میکروارگانیسم ها استفاده کرده است. در واقع میکروبیولوژی صنعتی، واژه ای قدیمی است که در مورد استفاده میکروارگانیسم ها در صنعت بیان شده است و امروزه آن را به تکنولوژی میکروبی( Microbial Technalogy ) تغییر داده اند. میکروارگانیسم ها در صنعت کاربردهایی فراوان دارند. در صنایع غذایی، پزشکی و استخراج منابع و معادن و … که مربوط به همان تکنولوژی میکروبی است و در ادامه بیشتر با آن آشنا خواهیم شد.

روش تحقیق و جمع آوری اطلاعات :
۱-بخش عمده این تحقیق با استفاده از روش کتابخانه ای گردآوری شده است. بدین ترتیب که ما با مراجعه کردن به کتابخانه های عمومی در سطح شهر از جمله کتابخانه های امیرکبیر و امام خمینی و …. منابع و مآخذی را که می توانست به ما در انجام این تحقیق کمک کند از طریق نام کتاب، نوع موضوع و یا نام مؤلف کتاب و نیز برگردان های موجود در کتابخانه ها جمع آوری کردیم. پس از مطالعه این کتاب ها و استخراج کلمات دشوار ویافتن معانی آن ها در دایره المعارف های پزشکی، توانستیم بهره برداری لازم از این کتاب ها را انجام دهیم.

 

۲-روش دوم ما در این تحقیق استفاده از سایت های اینترنتی برای دست یافتن به آخرین اخبار بوده است که در بخش منابع و مآخذ آدرس دقیق آن ها ذکر شده است.
۳-مصاحبه با دو نفر از کارشناسان ارشد رشته میکروبیولوژی و تهیه گزارش و فیلمبرداری از صحبتها و کارهای عملی این عزیزان در آزمایشگاه رازی و شرکت نفت کرج نیز باعث گسترده شدن دامنه اطلاعات ما در این زمینه شد.

 

هدف تحقیق:
هر فردی با زندگی در اجتماع و رشد و تکامل، سؤالهایی در ذهنش ایجاد می شود. که به دنبال یافتن پاسخ آن سوال ها مسیری را پیش می گیرد تا در انتها به هدف نهایی اش که در واقع پاسخ به آن سوالات است دست پیدا کند. زمانی که موضوع این پژوهش مطرح گردید در ذهن ما سؤالاتی ایجاد شد که به دنبال یافتن پاسخ برای سوالاتی نظیر میکروارگانیسم ها چه هستند؟ منشأ تولید آن ها چیست و آن ها چگونه به وجود آمده اند؟ آیا آنها تقسیم بندی خاصی دارند یا تنها به یک

گروه محدود می شوند؟ ویژگی های آنها چیست؟ این موجودات چه نقشی در زندگی ما انسان ها می توانند داشته باشند؟ آیا ما با آنها تماس مستقیم داریم یا اینکه به طور غیر مستقیم از آنها بهره می بریم؟ فواید و ضرر های آنها چیست؟ تأثیر آنها بر صنعت چیست و آنها منجر به تولید کدام مواد صنعتی می شوند؟ آیا ما در علم پزشکی هم می توانیم از آنها کمک بگیریم؟ در تولید فرآورده

های دارویی نظیر آنتی بیوتیک چطور؟ آنتی بیوتیک از چه ماده ای ساخته شده و مکانیسم عمل آن چگونه است؟ میکروارگانیسمها چگونه در تمام زمان ها وجود دارند و شیوه های تکثیر و تولیدمثل آن ها چگونه است؟ با همکاری یکدیگر و همت و تلاش فراوان این پژوهش را انجام دادیم تا بتوانیم به

پاسخ داده شد و ما با انجام این پژوهش و همکاری خوبی که با یکدیگر داشتیم، توانستیم در این امتحان که سوالات آن به صورت فهرست وار در ذهنمان حک شده بود نمره خوبی کسب کنیم.

چکیده :
امروزه با مطالعات فراوانی که دانشمندان در عرصه های مختلف انجام داده اند، می توان بی اغراق ادعا کرد که استفاده از میکروارگانیسم ها انقلاب عظیمی در همه ابعاد زندگی انسان به وجود آورده است. بشر با شناخت میکروارگانیسم ها از گذشته تا کنون هم توانسته فعالیت های نامناسب آنها را بر زندگی انسان کنترل کند در واقع از آنها بر علیه خودشان استفاده کند وهم از آنها در زمینه های گوناگون بهره ببرد.

در حال حاضر شاهد کاربرد میکروارگانیسم ها در تولید انواع محصولات دارویی از جمله آنتی بیوتیک ها هستیم. و یا از دیگر مواد حاصل از متابولیت آنها برای مصارف پزشکی و افزودنی های غذایی نظیر الکل ها، و یتامین ها، آنزیم ها و … بهره می بریم. همچنین در صنعت شاهد نقش موثر این موجودات ریز در زمینه های مختلف هستیم.

ما در این تحقیق سعی نموده ایم ابتدا با شناخت کامل از میکروارگانیسم ها، انواع، تاریخچه و منشأ آنها به کاربرد این موجودات در همه زندگی انسان پی ببریم همانند نقش آنها در سلامت انسان و افزایش طول عمر آدمی و یا پیشرفت صنعت و فناوری ، که صد البته همه کاربردهای این ریز سازواره ها با شناخت و طبق قوانین علم زیست شناسی میسر می گردد.

فصل اول :
آشنایی اولیه با میکروارگانیسم ها

بخش ۱ ) میکرو ارگانیسم ها و تاریخچه ی آنها
بخش ۲ ) انواع میکرو ارگانیسم ها

بخش ۱) میکروارگانیسم ها و تاریخچه آنها
میکروارگانیسم ها موجودات ریز میکروسکپی هستند که با چشم دیده نمی شوند و طول آنها کمتر از ۱mm می باشد. این ریزسازواره ها با وجود تشکیلات ساده شان قادر به فعالیت های اساسی فیزیولوژی هستند که موجودات آلی با ساختمان چند سلولی این کارها را انجام می دهند.

تاریخچه ی میکروارگانیسم ها
جهان میکروارگانیسم ها (میکروب ها) را اولین بار تاجری هلندی به نام آنتوان وان لیونهوک مشاهده کرد. او با میکروسکوپ های ساده ای که ساخته بود، دانه های گیاهی، مو، آب، شیر، خون، بزاق، چرک لثه و اطراف دندان را مورد بررسی قرار داد و توانست قسمت های مختلف گیاهان، گلبول های خون و از همه مهمتر باکتری هایی را که امروزه می شناسیم ببیند و شکل آنها را ترسیم کند.

بعد از لیونهوک میکروسکوپ به تدریج تکمیل شد و به صورت امروزی در آمد. دانشمندان مختلف از جمله پاستور کم کم به کارهای میکروسکوپی پرداختند و نتایج خوبی را به دست آوردند. در واقع بعد از آنکه لیونهوک نشان داد که موجودات میکروسکوپی زیادی در طبیعت وجود دارند، دانشمندان راجع به منشأ این موجودات ریز میکروسکوپی مشتاق به مطالعه شدند. در زمینه مبدأ میکروارگانیسم ها از ابتدا دو نظریه مطرح شد :

۱) برخی از دانشمندان عقیده داشتند که این موجودات ریز میکروسکوپی (میکروارگانیسمها) خود به خود و از مواد بیجان بوجود آمده اند. که این نظریه تا سالهای زیادی بدون اثبات پذیرفته شده بود.
بعد ازچندین سال یک کشیش ایتالیایی به نام «لازارو اسپالانزانی » ثابت کرد :
۲) میکروارگانیسم ها نیز مانند جانوران و گیاهان از همنوعان خود به وجود می آیند. که این نظریه تا کنون هم پابرجاست.

بخش ۲) انواع میکروارگانیزم ها
میکروارگانیسم ها شامل : باکتری ها ، قارچ ها ، ویروسها ، جلبکها ، پروتوزواها ، گلسنگ ها، مخمرها و کپک ها هستند که در نگاه کلی تر می توان به ریکتزیاها، لوورها، سیانو با کتریها، کلامیدها و میکوپلاسماها هم اشاره کرد.

«باکتری ها» :
از نظر تعداد، باکتری ها بزرگترین گروه میکروارگانیسمها در مقایسه با سایر جمعیت آن است. باکتریها برای رشد به منبع کربن و انرژی نیاز دارند. برای انواعی از باکتری هایی که جهت اغلب عملیاتهای بیولوژیکی به کاربرده می شوند یک ترکیب آلی بعنوان منبع کربن و انرژی مورد استفاده قرار می گیرد. بدین صورت که میکروارگانیسم ماده ای آلی را اکسید نموده و مصرف می نماید.

برای سایر باکتری ها مانند کموسنتیک اتوتروفها یا کمولیتوتروفها منبع انرژی از اکسیداسیون یک ترکیب غیر آلی تأمین گشته که این منبع، کربن و کربن دی اکسید می باشد.
باکتری ها به عنوان یک گروه عمومی در ابتدا بر اساس اختلافات فیزیولوژی با استفاده از گون

اگونی خصوصیات متابولیکی- فیزیکی خود، برای موقعیتشان تقسیم بندی می شوند. در واقع پاسخ گروه های مختلف باکتری به اکسیژن منجر به طبقه بندی آنها در سه دسته می شود :
دسته اول : باکتری های هوازی هستند که جهت رشد و فعالیت به اکسیژن نیاز دارند.
دسته دوم : باکتری های غیر هوازی اختیاری که قادر به رشد در حضور و یا عدم حضور اکسیژن می باشند.

دسته سوم : باکتری های غیر هوازی حقیقی که فقط در محیط های عاری از اکسیژن رشد می نمایند.
از نظر درجه حرارت، تعداد زیادی از گونه های باکتری توانایی مقاومت در مقابل درجه حرارت پایین را دارند و در طی ماه های سرد زمستان در خاک یخ زده به سر می برند.
در مورد مناطقی که ۸ تا ۹ ماه از سال یخبندان می باشد و درجه حرارت محیط از تجاوز نمی نماید میکروارگانیسم های سرمادوست به بیش از Kg 106 می رسند. در این شرایط باکتری هایی ک

 

فعالیت خود را شروع می نمایند. گونه ای دیگر از باکتریها در شرایط گرم وخشک که رشد متوقف می شود، یافت می شوند که از جمله آنها می توان به باسیلهای اسپورزا اشاره کرد.
در صورت وجود داشتن نیتروژن کافی، قبل از افزودن مواد آلی، باکتری ها و قارچها اولین

میکروارگانیسمهایی هستند که در هر اکوسیستمی شروع به رشد می نمایند ولی در محیط های اسیدی این گروه میکروبی غالبا کمتر از یک درصد تعداد کل میکروبهای زنده را تشکیل می دهد.
ساختار باکتری ها :
۱-هسته باکتری ها : باکتری ها پروکاریوتند و بر خلاف یوکاریوت ها، ماده ی وراثتی آنها درون هسته سازمان نیافته قرار دارد.

۲- اندازه سلولی : بیش تر باکتری ها در حدود ۱µ m قطر دارند. سلولهای یوکاریوتی به طور متوسط ۱۰ برابر بزرگتر از باکتریها که پروکاریوتند هستند
.۳-چند سلولی بودن : باکتری های تک سلولی اند. گاهی بعضی از باکتریها به هم می چسبند و ساختارهای رشته مانندی را پدید می آورند. اما نمی توان چنین ساختارهایی را پر سلولی نامید و در واقع سیتوپلاسم آنها ارتباط مستقیمی با یکدیگر ندارد.

۴-تولیدمثل : باکتری ها از تقسیم دوتایی تولید مثل می کنند. کروموزوم باکتری از DNA حلقوی تشکیل شده است اما کروموزوم های یوکاریوتی حاوی DNA خطی هستند باکتری ها به یکی از سه شکل : با سیلوس (میله ای شکل)، کوکوس(کروی شکل) و اسپیریلیوم(مارپیچی

شکل) دیده می شوند و به دو دسته کلی آرکی باکتری و یوباکتری طبقه بندی می شوند.
بیش تر بویی که از خاک استشمام می شود به دلیل باکتریهای هتروتروف است که به همراه

قارچها، تجزیه کننده های اصلی دنیا می باشند. باکتری ها را بر اساس نوع دیواره سلولی آنها به دو گروه تقسیم می کنند :
گرم-مثبت و گرم-منفی، وقتی که با یک عفونت بیمار می شویم، یکی از اولین مواردی که پزشک درباره باکتری مسبب بیماری می خواهد بداند، واکنش گرم آنهاست چرا که باکتری های g- و g+ توسط آنتی بیوتیک های گوناگون نابود می شوند. پس دانستن واکنش گرم باکتری ها مهم است

چون حساسیت باکتریها به آنتی بیوتیک ها متفاوت است و این تفاوت باعث تجویز بهترین نوع آنتی بیوتیک علیه بیماری می شود. اختلاف باکتری های گرم مثبت وگرم منفی در این است که باکتری های گرم-مثبت نسبت به باکتریهای گرم-منفی، لایه پپتیدی و گلیکانی ضخیم تری دارند.
« قارچها» :

تا زمان های طولانی زیست شناسان قارچها و گیاهان را در یک گروه قرار می دادند چون قارچها متحرک نیستند، دیواره سلولی دارند و بعضی از آنها اندامهایی مانند ریشه می دوانند. اما قارچها ویژگی های منحصر به فرد دیگری دارند که باعث قرار گرفتن آنها در فرمانروایی جداگانه می شود. قارچها کلروفیل ندارند و بنابراین قادر به انجام فرایند فتوسنتز نیستند و از آنجایی که قارچها

هتروتروف اند انرژی خود را از راه تجزیه مولکولهای آلی موجود در محیط خود به دست می آورند.
« ویروسها» :
ویروس قطعه ای از نوکلئیک اسید است که درون پوششی از پروتئین قرار دارد. ویروسها از باکتری ها بسیار کوچک ترند و اکثر آنها با میکروسکوپهای الکترونی قابل مشاهده اند. ویروسها برای تولیدمثل وارد سلول فرد میزبان می شوند و ماده ژنتیک خود را به درون سلول فرد وارد می کنند و از این طریق فرد را بیمار می نمایند.

ویروس توسط دانشمندانی که به دنبال عامل بیماری موزائیک گیاه تنباکو بودند در قرن ۱۹ کشف شد و از نظر شکل، ویروسها به دو دسته مارپیچی و چند وجهی تقسیم می شوند.
« جلبکها» :
جلبکها نوعی از گیاهان دریایی یا به عبارتی دیگر میکروارگانیزم های آبزی هستند که عمل فتوسنتز را به خوبی انجام می دهند. این میکروارگانیسم ها در مناطق مرطوب و دریاها زیست می کنند و

اکثرا اتروتروف هستند و به دو دسته تک یاخته و پر یاخته تقسیم می شوند. به طور کلی درباره این میکروارگانیسم ها می توان گفت که آن ها گیاهانی با ساختمان ساده و بر خلاف گیاهان آلی فاقد آهن هستند. برخی از جلبک ها تک سلولی و برخی دیگر پر سلولی اند که براساس نوع رنگیزه فتوسنتزی و شکل سلول و پیکرشان تقسیم بندی می شوند. اگر جلبکها را بر اساس رنگیزه ها تقسیم بندی کنیم آن ها در سه گروه جلبک های قرمز، جلبک های سبز و جلبک های قهوه ای

قرار می گیرند.

« پرتوزواها » :
میکروارگانیزم های تک یاخته ای هستند که بسیاری از فعالیت های حیوانات پر یاخته ای را از خود نشان می دهند. پرتوزواها در خاک و آب و یافت می شوند، دارای غشاء هسته اند و بر خلاف باکتری ها می توانند از مواد جامد استفاده کنند.

« گلسنگ ها» :
جاندارانی هستند استثنائی که حاصل هم زیستی بین یک قارچ و یک فتوسنتز کننده مثل جلبک سبز می باشند. جزء فتوسنتز کننده کربوهیدراتها را می سازد و جزء قارچی تأمین مواد معدنی و محافظت از فتوسنتز کننده را بر عهده دارد.

گلسنگ ها می توانند در برابر خشکی و انجماد مقاومت کنند. در چنین شرایطی آنها به خواب می روند و در صورت بروز علائم لازم زیستی دوباره به محیط باز می گردند و به رشد خود ادامه می دهند.
« مخمر » :
مخمر ها موجودات یوکاریوتی هستند که دارای یک پلاسمید می باشند و بنابراین به عنوان ناقل در تکنیک های مهندسی ژنتیک شرکت می کنند.
مخمر میکروارگانیسمی است که به سادگی نگهداری می شود و در مقیاس بزرگ آزمایشگاه قابل کشت است. میکروارگانیسم هایی که باعث ترش شدن شراب می شوند از نوع مخمرها هستند و نخستین بار توسط لویی پاستور کشف شدند.

او دریافت که در شراب دو نوع مخمر وجود دارد و در واقع مخمرها جزیی از شرابند که در شیره میوه رشد می کنند و قند آن را به الکل تبدیل می نمایند که البته نوع خوب مخمر باعث این تبدیل می شود و نوع دیگر آن سبب تبدیل الکل به یک نوع اسید می شود. سلولهای مخمر در گرمای زیاد قادر به ادامه فعالیت نیستند و از بین می روند. با این کشف پاستور صنعت شراب سازی فرانسه نجات پیدا کرد. زیرا خطر ترش شدن شرابهای آنان همیشه تهدیشان می کرد.

« کپک ها» :

میکروارگانیسمهایی هستند که روی مواد غذایی رشد و نمو می نمایند. اگر چه رشد کپکها بر روی مواد غذایی آنها را غیرقابل مصرف می سازد واز عوامل فساد در مواد غذایی هستند ولی کپک های مفیدی نیز وجود دارند که در تهیه بعضی از مواد غذایی مثل بعضی پنیرها و ماکارونی و … شرکت می نمایند.

فصل دوم:
نقش میکروارگانیسم ها در داروسازی (آنتی بیوتیک سازی)

بخش ۱) آنتی بیوتیک ها وتاریخچه ی آن ها
بخش ۲) انواع آنتی بیوتیک ها
بخش ۳) چگونگی تولید آنتی بیوتیک ها بوسیله ی میکروارگانیسم ها
بخش ۴) آنتی بیوتیک ها در صنعت و اقتصاد

بخش ۱) آنتی بیوتیک ها و تاریخچه آن ها :
آنتی بیوتیک به ماده ای گفته می شود که توسط میکروارگانیسم ها تولید می شود و یا به صورت غیر مستقیم از محصولات تولید شده توسط آنها بدست می آید. و وظیفه آنها ممانعت از رشد میکروارگانیسمهای دیگر (پاتوژن) است. البته امروزه اغلب دانشمندان نام آنتی بیوتیک را به مواد ضد میکروبی که از گیاهان آلی گرفته اند می شوند می دهند.

میکروارگانیسم های تولید کننده آنتی بیوتیک شامل: قارچها، باکتریها، کپکها، مخمرها، الگ ها و … اند. این مواد به عنوان متابولیت ثانویه میکروارگانیسم ها به طور معمول در زمان رشد حداکثر میکروب تولید می شوند. و بیشترین غلظت آنتی بیوتیک ها در زمان مرگ میکروارگانیسم به دست می آید ؛ بنابراین تولید آن مستلزم زمان نسبتا طولانی (۷-۵ روز) است.

یک آنتی بیوتیک باید دارای ویژگی هایی باشد تا بتوان از آن برای درمان بیماریها استفاده کرد :
۱) در بدن موجود زنده قدرت ضد میکروبی قوی داشته باشد.
۲)در بدن فرد، واکنش های زیان بخش و نامطلوب ایجاد ننماید؛ به عبارت دیگر سمی نبوده و دارای اثرات هیستامین مانند آلرژیک نباشد.
۳) باید در آب، سرم فیزیولوژیک و…… قابل حل باشند .
۴) باید ساختمانی نسبتا پایدار وثابت داشته باشد.
برای شناخت بهتر آنتی بیوتیک ها بهتر است تاریخچه آن ها را مورد بررسی قرار دهیم.