میکروب شناسی (باکتری)
باکتری
باکتری یک میکروارگانیسم است که غشا و کروموزوم دارد، همزمان دارایDNA وRNA است و غشای هسته ندارد. برای اکثر باکتریهاpH بهینه برای رشد در محدوده 6.5 تا 7.5 می‌باشد.
پروکاریوت‌ها فاقد اندامک‌های سیتوپلاسمی از جمله میتوکندری، کلروپلاست و رتیکولوم اندوپلاسمی و لیزوزوم بوده و ریبوزوم70s مشابه میتوکندری و کلروپلاست دارند.
دیواره سلولی
دیواره سلولی باکتری‌های گرم مثبت شامل تیکوئیک اسید (TA)و لیپوتیکوئیک اسید (LTA)است. دیواره سلولی باکتری‌های گرم منفی شامل پپتیدوگلیکان، فضای پری پلاسمیک و غشای خارجی است.
به طور کلی دیواره‌ی سلولی سه جزء مهم دارد:
- داربست متشکل از مولکول‌هایN استیل گلوکز آمین وN استیل مورامیک اسید
- زنجیره‌های تتراپپتیدی جانبی متصل بهN استیل مورامیک اسید
- مجموعه پل‌های عرضی
لیپیدA (داخلی ترین جزءLPS) دارای واحدهای تکراری گلوکز آمین فسفریله است که به تعدادی اسید چرب بلند (بتاهیدروکسی میریستیک اسید) متصل میشود. بتاهیدروکسی میریستیک اسید (C14)خاص لیپیدA و مسئول توکسیک بودنLPS است.
تفاوت اگزوتوکسین با اندوتوکسین:
- اگزوتوکسین: اغلب پروتئینی و کشنده. انتقال از طريق فاژ و پلاسمید (ژن آن روی کروموزوم باکتری وجود ندارد). در تماس با حرارت غیر فعال و تبدیل به توکسوئید.
- اندوتوکسین: از جنسLPS و جزئی از دیوارهای سلولی باکتری‌های گرم منفی. معمولا غیر کشنده. به حرارت مقاوم.
انتقال مواد از غشا:
با سه مکانیسم صورت می‌گیرد:
1- انتقال غیرفعال: بدون مصرف انرژی است که خود به دو نوع انتشار ساده و انتشار تسهیل شده تقسیم میشود.
2- انتقال فعال : به دو نوع تقسیم میشود:
الف)Ion- coupled که به ماده مورد نظر در اثر شیب غلظتی خود یا یون دیگر منتقل میشود.
ب) انتقالABC ( ATP - binding cassette ):ATP مستقیما در این نوع انتقال نقش دارد.
3- انتقال گروهی: برای افزایش جذب بعضی قندها استفاده می شود و سوبسترا در این روش فسفریله میشود.
کپسول یا گلیکوکالیکس یک پوشش پلی ساکاریدی است که به عنوان یک فاکتور ویرولانس و عامل محافظتی برای باکتریها محسوب می شود تا سلول‌های ایمنی نظیر ماکروفاژها قادر به فاگوسیتوز باکتریها نباشند. کپسول یک اندامک حیاتی برای باکتری نیست و فقط برخی از باکتریها دارای این ویژگی هستند، برای مثال به استرپتوکوک موتانس در اتصال به مینای دندان کمک می‌کند.
منحنی رشد باکتریها
- فاز تأخیری (Lag phase): مدت زمانی که باکتری با محیط جدیدش سازگار میشود. در این مرحله تکثیر وجود ندارد و سرعت رشد صفر است.
- فاز رشد لگاریتمی (Exponential phase): باکتری با سرعت ثابت تکثیر میشود. در این فاز آنتی بیوتیک‌ها بیشترین اثر را دارند؛ چون بسیاری از آنتی بیوتیک‌ها بر سنتز دیواره سلولی موثرند.
- فاز سکون (stationary phase): به دلیل کاهش مواد غذایی یا تجمع مواد سمی رشد جمعیت متوقف میشود ( سرعت رشد صفر میشود. یعنی به اندازه‌ای که باکتری متولد میشود به همان اندازه هم میمیرد ( جمعیت زنده ثابت است ). توجه کنید اسپورزایی همین جا اتفاق می‌افتد.
- فاز کاهش (decline phase): سرعت مرگ تا رسیدن به یک سطح ثابت افزایش پیدا می‌کند. در نهایت تعدادی از سلول‌ها برای ماه‌ها تا سال‌ها زنده می‌مانند (اسپور).
روش‌های استریلیزاسیون
1. حرارت: اتوکلاو با حرارت مرطوب جهت استریل مایعات یا مواد نیمه جامد، محیط کشت میکروب شناسی، وسایل جراحی، لباس‌های اتاق عمل و بسیاری از وسایل و اشیای فلزی و شیشه‌ای استفاده می شود. در واقع با استفاده از اتوکلاو با حرارت ۱۲۱ درجه به مدت ۱۵ دقیقه می‌توان هر چیزی را استریل و حتی از اسپور پاک کرد.
برای استریل کردن وسایلی که به رطوبت حساس اند از فور یاOven با حرارت ۱۶۰ تا ۱۷۰ به مدت یک ساعت می‌توان استفاده کرد.
برای استریلیزاسیون مایعات یا مواد نیمه جامدی که توسط حرارت‌های اتوکلاو یا دستگاه فور تخریب می‌شوند مانند قندها یا مواد بیولوژیک از تیندالیزاسیون استفاده میشود.
۲. اشعه دهی: اشعه‌ی ماورای بنفش خاصیت اسپوروسیدال دارد؛ ولی اشعه‌های یونیزه کننده علاوه بر اسپورکشی، خاصیت باکتریسیدال هم دارند. اشعه ماورای بنفش از طریق ایجاد دیمرهای تیمین و آسیب بهDNA عمل می‌کند.
3. آلدهیدها: گلوتارالدهید برای استریل کردن (مخصوصا استریل کردن سرد) وسایل جراحی، اندوسکوپی و دستگاه‌های احیای سیستم تنفسی استفاده میشود (یعنی خاصیت اسپوروسیدال و باکتریسیدال هم دارد).
4. بیس فنل‌ها:ترکیب اصلی شوینده‌های دست و صابون‌های آنتی سپتیک هستند.
۵. عوامل آزاد کننده هالوژن: ترکیباتی هستند که پروتئینها را نابود می‌کنند و در غلظت‌های بالا، فعالیت اسپورکشی دارند؛ مانند کلرین، دی اکسید کلرین، سدیم هیپوکلریت و سدیم دی کلرو ایزوسیانات.
6. پراکسیژن‌ها:این ترکیبات در غلظت‌های بالا فعالیت ضداسپوری دارند ولی سرطان‌زا هستند.
7. مشتقات فلزات سنگین: ترکیبات این دسته مانند سولفادیازین نقره و مشتقات جیوه مانند مرکورکروم از طریق اتصال به اجزای سلولی همچونDNA اثر مهاری خود را اعمال می‌کنند.
۸. فنل‌ها:ترکیباتی با خاصیت آنتی سپتیک، ضدعفونی کننده و نگهدارنده هستند. ترکیبات فنل اثرات کشنده بر روی باکتریها، قارچ‌ها و باسیل سل دارند اما بر روی اسپورها مؤثر نیستند و بیشتر برای رفع آلودگی محیط بیمارستان و سطوح آزمایشگاه مناسب‌ند اما در بخش نوزادان مشکلزا هستند. مکانیسم عمل این ترکیبات به صورت پایین آوردن کشش سطحی و دناتوره کردن پروتئینها است. فعالیت میکروب‌کشی عوامل شیمیایی ضدمیکروبی مختلف در مقایسه با فنل سنجیده میشود.
9. استریل کننده‌های گازی:برای استریل ابزارهای پزشکی حساس به حرارت و اتاق های جراحی استفاده میشود؛ مثل اکسید اتیلن، فرمالدهید، هیدروژن پراکسید و پر استیک اسید.
۱۰. ترکیبات آمونیوم چهار ظرفیتی:ترکیباتی هستند که به غشای سلولی آسیب می زنند. در واقع موجب از دست رفتن نفوذپذیری نسبی غشا و خروج ترکیبات حاوی نیتروژن و فسفر از داخل سلول شده و ورود مواد مخرب پروتئین‌های درون سلول می‌شوند. این ترکیبات اسپورواستاتیک هستند و دترجنت های کاتیونیک نیز نامیده می‌شوند.
الكل‌ها (مانند اتيل الكل و ایزوپروپیل الکل) خاصیت اسپورکشی ندارند. اتانول برای ضدعفونی کردن دماسنج طبی و پوست قبل از تزریقات جلدی استفاده میشود. ایزوپروپانول فعالیت باکتریسید قوی‌تری از اتانول دارد. مکانیسم عمل الكل‌ها دناتوره کردن پروتئینها است.
محیط کری بلیر محیط کشت نیمه جامد غیر مغذی برای حمل‌و‌نقل و نگهداری نمونه میکروارگانیسم‌هاست.
محیط کشت متداول در آزمایش آنتی بیوگرام برای تعیین حساسیت باکتری به آنتی بیوتیک، مولر هینتون آگار است.
محیط کشت مناسب برای جداسازی اولیه‌ی باکتری پاتوژن بی هوازی از آبسه، تیوگلیکولات سدیم است.
باکتریها برای حذف محصولات سمی اکسیژن سه آنزیم می‌توانند داشته باشند: 1- سوپراکسید دیسموتاز، ۲- کاتالاز، ۳- پراکسیداز.
آنزیم سوپراکسید دیسموتاز در بسیاری از باکتریها، سوپراکسید حاصل از متابولیسم هوازی را به پراکسید هیدروژن (آب اکسیژنه) و کاتالاز هم آب اکسیژنه را به آب و اکسیژن تبدیل می‌کند. باکتری‌های بی هوازی اجباری هیچ کدام از این دو آنزیم را ندارند.
ژنتیک میکروبی
Conjugation (هم يوغی): انتقال کروموزوم تک رشته‌ای (فاکتورf) بوسیله تماس نزدیک از باکتری دهنده (+f) به باکتری گیرنده (-f). پلاسمیدها اکثرا از این راه منتقل می‌شوند.
Transduction:DNA دهنده در پوشش فاژ حمل میشود و توسط مکانیسمی که برای آلودگی فاژ وجود دارد (لیزوژنی) به درون گیرنده منتقل میشود. این روش در انتقال ژن بین ۲ جمعیت از باکتری کاربرد دارد.
Transformation: جذب مستقیمDNA از محیط توسط سلول‌های صلاحیت‌دار (Competent cell) بدون دخالت فاژ و پیلی جنسی. اکثر باکتریها قادر به انجام ترانسفورماسیون طبیعی نیستند که در این موارد ترانسفورماسیون با استفاده از کلسیم کلرید و شوک انجام میشود. انجام ترانسفورماسیون طبیعی تنها در صورت حضور فاکتورهای سازگاری امکان‌پذیر است.
Transposition: انتقال ژن درون باکتری از بخشی از کروموزوم به بخشی دیگر یا به پلاسمید. این انتقال توسط ترنسپوزون‌ها انجام میشود که قطعاتی از ژنوم هستند که جابجایی ژنها بین لوکوس را کد می کنند وinsertion mutation را می‌سازند. ترنسپوزون‌های مسئول این موتاسیونinsertion sequence نامیده می‌شوند. تمام اتفاقات درون باکتری صورت می‌گیرد.
Insertion sequence در انتقال ژن‌های مقاومت آنتی بیوتیکی در باکتریها نقش ندارد.
فلور نرمال
پوست: گونه‌هایی از پروپیونی باکتریوم و کورینه باکتریوم، استافیلوکوک‌های کوآگولاز منفی و دیفتروئیدها
دهان: فوزوباکتریوم، کاپنوسایتوفاگا، استرپتوکوک‌های ویریدنس، پرهوتلا، پورفیروموناس، هموفیلوس پاراآنفولانزا و ...
واژن: لاكتوباسیل
ملتحمه‌ی چشم: دیفتروئیدها، استاف اپیدرمایدیس (شایع ترین)، استرپ‌های غیرهمولیتیک و گاهی هم نایسریا و هموفیلوس‌ها
بینی: کورینه باکتر، استافیلوکوک‌ها، استرپتوکوک‌ها