باکتری ها را بر چه اساسی گروه بندی می کنند؟ — طبقه بندی باکتری ها به زبان ساده

طبقه بندی باکتری ها چیست؟

اگرچه واگرایی ژنتیکی روابط تکاملی باکتری‌ها را برجسته می‌کند، ویژگی‌های مورفولوژیکی و بیوشیمیایی باکتری‌ها در شناسایی و طبقه بندی این موجودات مهم هستند. در واقع، باکتری‌ها بر اساس ویژگی‌های زیادی طبقه بندی می‌شوند. طبقه بندی باکتری ها بر اساس شکل سلول، ماهیت تجمعات چند سلولی، تحرک، تشکیل اسپور و واکنش به رنگ آمیزی گرم مهم است. این ویژگی‌های ریخت شناسی، از جمله شکل و رنگ کلنی‌های باکتریایی، همیشه ثابت نیستند و می‌توانند تحت تأثیر شرایط محیطی قرار گیرند. آزمایشات بیوشیمیایی از جمله تعیین نوع مواد مغذی که یک سلول می‌تواند استفاده کند، محصولات متابولیسم آن، واکنش به مواد شیمیایی خاص و وجود آنزیم‌های مشخصه خاص همچنین در شناسایی جنس و گونه باکتری مهم است.

سایر معیارهای مورد استفاده برای شناسایی برخی از انواع باکتری‌ها ممکن است ترکیب آنتی ژنی، زیستگاه، تولید بیماری و نیاز به مواد مغذی خاص باشد. برخی از آزمایشات بر اساس زیرساخت باکتری‌هایی است که در زیر میکروسکوپ الکترونی با رنگ آمیزی منفی و تهیه لام‌های آزمایشگاهی آشکار می‌شوند.

باکتری چیست؟

باکتری‌ها میکروب‌های تک سلولی هستند که ساختار سلولی آن‌ها ساده‌تر از سایر موجودات است زیرا هیچ اندامک متصل به هسته یا غشایی در آن‌ها وجود ندارد. در عوض مرکز کنترل آن‌ها که حاوی اطلاعات ژنتیکی بوده در یک حلقه DNA وجود دارد. برخی از باکتری‌ها دارای یک حلقه اضافی از مواد ژنتیکی به نام پلاسمید هستند. پلاسمید اغلب حاوی ژن‌هایی است که به باکتری مزیت‌هایی را نسبت به سایر باکتری‌ها می‌دهد. به عنوان مثال ممکن است حاوی ژنی باشد که باکتری را در برابر آنتی بیوتیک خاصی مقاوم می‌کند.

ویژگی های باکتری ها

پروکاریوت‌ها از نظر اندازه کوچک‌تر (۰/۲ تا ۱۰ میکرون) از یوکاریوت‌ها بوده و به دلیل عدم وجود اندامک‌های داخلی (به عنوان مثال، میتوکندری)، وجود دیواره سلولی و تقسیم سلولی آن‌ها توسط شکافت دوتایی به جای تقسیم میتوز، از یوکاریوت‌ها متمایز می‌شوند. باکتری‌ها تعدادی ساختار مشترک دارند که در زیر به طور مختصر توضیح داده شده است.

• پلی ساکارید خارج سلولی: این ماده خارج سلولی است که به طور شل با باکتری‌ها مرتبط است و در برخی از گونه‌های باکتریایی وجود دارد که رشد و تکثیر روی سطوح صاف و مصنوعی مانند کاتترهای داخل عروقی را تسهیل می‌کند.
• کپسول: این پوشش بیرونی پلی ساکارید سطح باکتری اغلب در جلوگیری از فاگوسیتوز باکتری‌ها نقش دارد.
• پپتیدوگلیکان (دیواره سلولی): شکل و سفتی باکتری را فراهم می‌کند. دیواره سلولی متشکل از واحدهای متناوب N-acetylglucosamine و N-acetylmuramic acid است. زنجیره‌های پلی ساکارید توسط یک پل پپتیدی به هم متصل می‌شوند. این هدف اصلی درمان ضد میکروبی است، زیرا مخصوص پروکاریوت‌ها است.
• غشای سیتوپلاسمی: این یک ساختار دو لایه فسفولیپیدی است که بسیاری از عملکردهای اندامک‌های یوکاریوتی مانند فرایندهای بیوسنتز را بر عهده می‌گیرد.
• فلاژلا یا تاژک: این ساختارها باکتری‌ها را برای حرکت آماده کرده و باعث حرکت باکتری می‌شوند.
• پیلی: این ساختارها از سطح سلول بیرون می‌آیند و باکتری‌ها را قادر می‌سازد تا به سطوح بافت میزبان بچسبند. بر اساس ساختار اسید آمینه آن‌ها، میل آن‌ها به سطوح خاص بافت میزبان می‌تواند به طور قابل توجهی خاص باشد.
• محصولات جانبی: انواع مختلفی از این محصولات وجود دارد از جمله اگزوتوکسین‌ها که به صورت سموم AB گروه‌بندی می‌شوند (مانند آن‌هایی که توسط vibrio، عامل وبا ایجاد شده است)، سموم آسیب رسان به غشاء (به عنوان مثال، همولیزین) و آنزیم‌های هیدرولیتیک قادر به تخریب بافت میزبان و ماتریکس‌های خارج سلولی هستند.

باکتری ها را بر چه اساسی گروه بندی می کنند؟

طبقه بندی باکتری ها به دلایل مختلفی صورت می‌گیرد. به دلیل این تنوع کاربرد، ممکن است باکتری‌ها با استفاده از روش‌های مختلفی گروه بندی شوند. ویژگی مهم همه این سیستم‌های طبقه بندی این است که یک موجود زنده توسط یک فرد (دانشمند، پزشک، اپیدمیولوژیست) شناسایی می‌شود و توسط افراد دیگر به عنوان یک موجود زنده شناخته می‌شود. در حال حاضر روش‌های گروه بندی مورد استفاده توسط پزشکان و میکروبیولوژیست‌های بالینی بر طرح‌های طبقه بندی فنوتیپی (بر اساس ظاهر) تکیه دارند. این روش‌ها از ریخت شناسی باکتریایی و ویژگی‌های رنگ آمیزی ارگانیسم و همچنین نیازهای رشد گونه‌ها به O_۲ به همراه انواع آزمایش‌های بیوشیمیایی استفاده می‌کنند.

برای متخصصین بالینی، مخزن محیط زیستی ارگانیسم، ناقل‌ها و راه‌های انتقال عامل بیماری زا نیز از اهمیت بالایی برخوردار هستند. طرح‌های طبقه بندی که بیشتر توسط پزشکان و میکروبیولوژیست‌های بالینی مورد استفاده قرار می‌گیرد در ادامه مورد بحث قرار گرفته است. دانشمندان علاقه مند به تکامل میکروارگانیسم‌ها، بیشتر به تکنیک‌های طبقه بندی علاقه مند هستند که امکان مقایسه ژن‌های بسیار محافظت شده را در بین گونه‌های مختلف فراهم می‌کند. در نتیجه این مقایسه‌ها می‌توان درخت فیلوژنتیک ایجاد کرد که میزان ارتباط موجودات زنده مختلف را نشان می‌دهد. یکی از کاربردهای نسبتاً جدید این فناوری، شناسایی و بررسی عوامل بیماری زای غیرقابل کشت و بیماری‌هایی است که آن‌ها ایجاد می‌کنند.

معرفی فیلم آموزشی میکروبیولوژی پزشکی (میکروب شناسی)

میکروبیولوژی پزشکی شاخه‌ای از میکروبیولوژی است که به مطالعه میکروارگانیسم‌هایی که در پزشکی اهمیت دارند و قادر به ایجاد بیماری‌های عفونی در انسان هستند از جمله انواع باکتری‌ها و میکروب‌ها، می‌پردازد. میکروب شناسی پزشکی یکی از اصلی‌ترین دروس آموزشی رشته‌هایی چون پزشکی، دندانپزشکی، داروسازی، علوم آزمایشگاهی، پرستاری، مامایی، فوریت‌های پزشکی، تکنسین‌های دهان و دندان، بهداشت عمومی و حرفه‌ای، و پیش نیاز بسیاری از رشته‌های زیر مجموعه پزشکی مقاطع تحصیلات تکمیلی است.

در این فرادرس که توسط دکتر مجتبی هدایتی چکوسری دارای مدرک دکترای توکسین‌های میکروبی از دانشگاه علوم پزشکی بقیه الله تهیه و تدوین شده است، طی دو بخش اصلی شامل میکروبیولوژی عمومی و باکتری شناسی سیستماتیک به توضیح و بررسی میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا می‌پردازد. این فرادرس برای دانشجویان رشته‌های پزشکی، پیراپزشکی و گرایش‌های مختلف زیست شناسی مفید است.

طبقه بندی باکتری ها بر اساس ظاهر

ویژگی‌های ظاهری باکتری‌ها صفاتی است که از روی ساختار سلولی و روش‌های مانند رنگ آمیزی گرم بررسی شده است و باکتری‌ها بر اساس آن‌ها در گروه‌های مختلفی قرار می‌گیرند که به محققان و متخصصان در شناسایی انواع قدیمی و همچنین شناخت و طبقه بندی گونه‌های جدید کمک می‌کند. در ادامه به بررسی روش‌های طبقه بندی باکتری ها از روی ظاهر (فنوتیپ) آن‌ها می‌پردازیم.

طبقه بندی باکتری ها بر اساس رنگ آمیزی گرم چگونه است؟

از بین تمام سیستم‌های طبقه بندی مختلف، رنگ آمیزی گرم در طی گذر زمان تغییر نکرده است. این روش کشف شده توسط H.C. گرم در سال ۱۸۸۴ همچنان یک تکنیک مهم و مفید است. این روش اجازه می‌دهد تا بخش بزرگی از باکتری‌های مهم بالینی را بر اساس ریخت شناسی و ویژگی‌های رنگ آمیزی متفاوت به عنوان گرم مثبت یا منفی طبقه بندی کنند. لام‌های آزمایشگاهی باکتری‌ها به طور متوالی با بنفش کریستال، ید و با الکل رنگ آمیزی می‌شوند و سپس با سافرانین رنگ زدایی می‌شوند. در این روش باکتری‌های گرم مثبت رنگ آبی – بنفش و باکتری‌های گرم منفی رنگ قرمز – صورتی را نشان می‌دهند. اعتقاد بر این است که تفاوت بین این دو گروه به دلیل پپتیدوگلیکان (دیواره سلولی) بسیار بزرگ‌تر در انواع گرم مثبت است. در نتیجه ید و بنفش کریستالی در دیواره سلولی ضخیم MID 1 رسوب می‌کنند و بر خلاف گرم منفی‌ها که در آن بنفش کریستالی به راحتی از باکتری‌ها خارج می‌شود، در گرم مثبت‌ها توسط الکل شسته نمی‌شوند.

برخی از باکتری‌ها مانند مایکوباکتریوم (عامل بیماری سل) به دلیل وجود لیپید زیاد در پپتیدوگلیکان رنگ آمیزی قابل قبولی ندارند. بنابراین از تکنیک‌های رنگ آمیزی جایگزین (کینیون یا رنگ آمیزی سریع اسیدی) استفاده می‌شود که از مقاومت طولانی‌تری پس از رنگ آمیزی اولیه استفاده می‌کنند.

ویژگی های تمایز بین باکتری های گرم مثبت و منفی

باکتری‌های گرم مثبت دارای ساختار پپتیدوگلیکان بزرگ هستند. برخی از باکتری‌های گرم مثبت همچنین قادر به ایجاد اسپور در شرایط استرس زای محیطی مانند محدودیت عنصر کربن و نیتروژن هستند. بنابراین اسپورها به باکتری‌ها اجازه می‌دهند در معرض شرایط شدید زنده بمانند و می‌توانند منجر به عفونت مجدد شوند (به عنوان مثال، کولیت شبه غشایی ناشی از Clostridium difficle). باکتری‌های گرم منفی دارای یک لایه پپتیدوگلیکان کوچک هستند اما دارای یک غشای اضافی، غشای سیتوپلاسمی خارجی هستند. این یک مانع نفوذپذیری اضافی ایجاد می‌کند و منجر به نیاز به مکانیسم‌های انتقال در سراسر این غشا می‌شود.

اندوتوکسین یکی از اجزای اصلی غشای سیتوپلاسمی است که منحصر به انواع گرم منفی است. این جزء برای بقای باکتری‌ها ضروری است. اندوتوکسین دارای سه جزء است: گروه لیپید A، پلی ساکارید هسته‌ای بسیار محافظت شده و آنتی ژن O ویژه گونه (همچنین پلی ساکارید). اندوتوکسین برعکس اگزوتوکسین‌های ترشح شده مربوط به سلول است اما MID 1 می‌تواند در حین تقسیم سلولی یا مرگ سلولی آزاد شود. بخشی از اندوتوکسین لیپید مسئول سپسیس است که ممکن است کشنده باشد. سپسیس از نظر بالینی با گیجی، تب، افت فشار خون و در نهایت نارسایی چند عضو مشخص می‌شود. اندوتوکسین (همچنین به عنوان لیپوپلی ساکارید – LPS شناخته می‌شود.

طبقه بندی باکتری ها بر اساس شکل ظاهری

در سال ۱۸۷۲ دانشمند «کوهِن» (Cohn) باکتری‌ها را به ۴ نوع عمده بر اساس شکل آن‌ها طبقه بندی کرد:

کوکسی‌ها

این نوع باکتری‌ها تک سلولی، کروی یا بیضوی هستند. یا ممکن است به عنوان یک سلول واحد باقی بمانند یا برای پیکربندی‌های مختلف با هم جمع شوند. انواع آن‌ها به شرح زیر است:

• مونوکوکوس: آن‌ها همچنین میکروکوک نامیده می‌شوند و توسط یک دور مجزا نشان داده می‌شوند مثال: میکروکوک فلاووس.
• دیپلوکوکوس: سلول دیپلوکوکوس سلول‌ها را در یک صفحه خاص تقسیم می‌کند و پس از تقسیم، سلول‌ها به یکدیگر متصل می‌مانند. مثال: عامل ذات الریه دیپلوکوکوس است.
• استرپتوکوکوس: در این حالت سلول‌ها به طور مکرر در یک صفحه تقسیم شده و زنجیره‌ای از باکتری‌ها را تشکیل می‌دهند. مثال: استرپتوکوکوس پیوژنز.
• تتراکوکوس: این شامل چهار سلول گرد است که در دو صفحه در زاویه‌ای راست با یکدیگر مخالف هستند. مثال: Gaffkya tetragena.
• استافیلوکوکوس: در اینجا سلول‌ها به سه سطح تقسیم می‌شوند و مانند خوشه‌های انگور ساختار یافته و دارای ساختار نامنظم هستند. مثال: استافیلوکوکوس اورئوس.
• سارسینا: در این حالت سلول‌ها به سه صفحه تقسیم می‌شوند اما یک ساختار مکعبی مانند هشت یا شانزده سلول را تشکیل می‌دهند که شکل منظمی دارند. مثال: Sarcina lutea.

باسیل ها

باسیل‌ها یک گروه طبقه بندی از باکتری‌ها هستند که شامل دو گروه باسیل‌ها و لاکتوباسیل‌ها می‌شوند و چندین عامل بیماری زای معروف مانند باسیلوس آنتراسیس (عامل سیاه زخم) در این گروه جای می‌گیرند. این‌ها باکتری‌های میله‌ای شکل یا استوانه‌ای هستند که به صورت جداگانه یا جفت باقی می‌مانند. مثال: Bacillus cereus.

ویبریو

ویبریو از جنس باکتری‌های گرم منفی است که دارای شکل میله خمیده (کاما) است. چندین گونه از آن ها می‌توانند باعث عفونت ناشی از غذا شوند که معمولاً با خوردن غذاهای دریایی نپخته مرتبط است. همه اعضای این جنس متحرک هستند. آن‌ها قادرند تاژک قطبی یا جانبیِ با غلاف یا بدون غلاف داشته باشند. مثال: Vibro cholerae.

اسپیریلا

اسپیریلا (Spirilla) این نوع باکتری‌ها مارپیچ یا فنری هستند با انحنای متعدد و تاژک انتهایی. باکتری‌های مارپیچی را می‌توان با تعداد پیچ ​​خوردگی در هر سلول، ضخامت سلول، انعطاف پذیری و تحرک طبقه بندی کرد. مثال: Spirillum volutans.

اسپیروکت

اسپیروکت (spirochetes) یک باکتری مارپیچی بسیار نازک، کشیده، منعطف و متحرک است که از طریق تاژک‌های داخلی پری پلاسمایی در داخل غشای خارجی متحرک است. رنگ آمیزی اسپیروکت‌ها به دلیل ویژگی‌های مورفولوژیکی آن‌ها دشوار است، اما ممکن است با استفاده از میکروسکوپ زمینه تاریک یا رنگ آمیزی Warthin – Starry دیده شوند.

طبقه بندی باکتری ها بر اساس تشکیل اسپور

باکتری‌ها در شرایط سخت می‌توانند با تشکیل ساختارهایی به نام اسپور از بقای خود محافظت کنند. بر این اساس باکتری‌ها به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که در ادامه بررسی کرده ایم.

باکتری های تشکیل دهنده اسپور

آن دسته از باکتری‌هایی که در شرایط نامساعد اسپور تولید می‌کنند. این موجودات به دو گروه تقسیم می‌شوند:

• باکتری‌های تشکیل دهنده اندوسپور: اسپور در داخل سلول باکتریایی تولید می‌شود. مثال‌ها. باسیلوس، کلستریدیوم، اسپوروسارسینا و غیره.
• باکتری‌های تشکیل دهنده اگزوسپور: اسپور در خارج از سلول تولید می‌شود. مثال. متیلوسینوس.

باکتری های فاقد اسپور

این گروه شامل آن دسته از باکتری‌هایی هستند که اسپور تولید نمی‌کنند. به عنوان مثال. E. coli ، سالمونلا.

معرفی مجموعه فیلم‌های آموزشی دروس پایه نهم

طبقه بندی باکتری ها بر اساس واکنش های بیوشیمیایی

اکثر باکتری‌ها بر اساس واکنش‌های آن‌ها در یک سری آزمایشات بیوشیمیایی شناسایی و طبقه بندی می‌‌شوند. برخی از آزمایش‌ها به طور معمول برای بسیاری از گروه‌های باکتری (اکسیداز، کاهش نیترات، آنزیم‌های تجزیه کننده اسید آمینه، تخمیر یا استفاده از کربوهیدرات‌ها) استفاده می‌شود، برخی دیگر تنها به یک خانواده، جنس یا گونه محدود می‌شوند (آزمایش کواگولاز برای استافیلوکوک‌ها، آزمایش پیرولیدونیل آریلامیداز برای کوکوس‌های گرم مثبت). هم تعداد آزمایشات مورد نیاز و هم آزمایش‌های واقعی مورد استفاده برای شناسایی از یک گروه از موجودات به گروه دیگر متفاوت است. بنابراین، مدت زمانی که یک آزمایشگاه باید در تشخیص و شناسایی موجودات زنده طی کند لازم است در هر آزمایشگاه بر اساس عملکرد آن، نوع جمعیتی که ارائه می‌دهد و منابع آن تعیین شود.

امروزه آزمایشگاه‌های بالینی میکروبیولوژی معمولاً یک عامل بیماری زا را در یک نمونه بالینی شناسایی می‌کنند، میکروارگانیسم‌ها را با قرار دادن یک کلنی از آن در یک صفحه جداگانه خالص‌سازی می‌کنند و سپس یک سری مطالعات بیوشیمیایی را انجام می‌دهند که گونه‌های باکتری را شناسایی می‌کند. به عنوان مثال، آزمایشگاه مرجع مراکز کنترل و پیشگیری از بیماری (CDC) از حداقل ۴۶ آزمایش برای شناسایی اعضای انتروباکتریاسه استفاده می‌کند، با استفاده از کیت‌های شناسایی تجاری یا آزمایش‌های ساده سریع، جدا شده‌ها را با معیارهای بسیار کمتری شناسایی می‌کنند. در ادامه انواع روش‌های طبقه بندی باکتری ها بر اساس ویژگی‌های شیمیایی آن‌ها را بررسی کرده ایم.

طبقه بندی بر اساس نیاز به اکسیژن

میکروارگانیسم‌ها را می‌توان بر اساس نیاز به اکسیژن برای رشد گروه بندی کرد. باکتری‌های بی هوازی به طور پیش فرض می‌توانند در اکسیژن بالا یا محیط اکسیژن کم رشد کنند و از جمله باکتری‌های متنوع هستند. در مقابل، باکتری‌های کاملا بی‌هوازی فقط در شرایطی رشد می‌کنند که اکسیژن در آن کم است یا اکسیژن در آن وجود ندارد. باکتری‌هایی مانند باکتروئیدهای موجود در روده بزرگ نمونه‌ای از بی هوازی‌ها هستند. هوازی‌های سخت‌گیر فقط در حضور مقادیر قابل توجهی اکسیژن رشد می‌کنند. «سودوموناس» (Pseudomonas aeruginosa)، یک بیماری زای فرصت طلب، نمونه‌ای از یک هوازی سخت‌گیر است. باکتری‌های میکروآئروفیلیک در شرایط کاهش اکسیژن رشد می‌کنند و گاهی اوقات به افزایش سطح دی اکسید کربن نیز نیاز دارند. گونه‌های نایسریا (به عنوان مثال، عامل سوزاک) نمونه‌هایی از باکتری‌های میکروآروفیلیک هستند. در ادامه انواع گروه‌های باکتریایی را بر اساس نیاز به اکسیژن نام برده ایم.

• هوازی اجباری: برای زندگی به اکسیژن نیاز دارند. مثال: سودوموناس، پاتوژن شایع بیمارستانی.
• بی‌هوازی اختیاری (وابسته به شرایط): می‌توانند از اکسیژن استفاده کنند، اما در غیاب آن نیز می‌توانند رشد کنند. آن‌ها مجموعه پیچیده‌ای از آنزیم‌ها را دارند. مثال‌ها: E. coli، استافیلوکوکوس، مخمرها و بسیاری از باکتری‌های روده‌ای.
• بی هوازی‌های اجباری: نمی‌توانند از اکسیژن استفاده کنند و در اثر وجود اشکال سمی اکسیژن آسیب می‌بینند. مثال‌ها: باکتری‌های کلستریدیوم که باعث کزاز و بوتولیسم می‌شوند.
• بی هوازی‌های تحمل کننده اکسیژن: نمی‌توانند از اکسیژن استفاده کنند، اما حضور آن را تحمل می‌کنند. می‌توانند اشکال سمی اکسیژن را تجزیه کنند. مثال: لاکتوباسیلوس تخمیر را بدون در نظر گرفتن وجود اکسیژن انجام می‌دهد.
• میکروآئروفیل‌ها: به اکسیژن نیاز دارند، اما در غلظت‌های پایین. به اشکال سمی اکسیژن حساس هستند. مثال: کمپیلوباکتر.

طبقه بندی باکتری ها بر اساس نیاز دمایی

باکتری‌ها را می‌توان بر اساس درجه حرارت مورد نیاز به انواع زیر طبقه بندی کرد:

• «سایکروفیل‌ها» (Psychrophiles): باکتری‌هایی که می‌توانند در دمای ۰ درجه سانتی‌گراد یا کمتر رشد کنند اما دمای مطلوب رشد ۱۵ درجه سانتی‌گراد یا کمتر و حداکثر دما ۲۰ درجه سانتی‌گراد است، سایکروفیل‌ها نامیده می‌شوند. سایکروفیل‌ها در غشای سلولی خود دارای اسیدهای چرب اشباع نشده هستند که حتی در دمای پایین، طبیعتی سیال به غشای سلولی می‌بخشد. مثال‌ها: Vibrio psychroerythrus ،vibrio marinus ،Polaromonas vaculata ، Psychroflexus.
• «سایکروتروف‌ها» (Psychrotrops): آن دسته از باکتری‌ها که می‌توانند حتی در ۰ درجه سانتی‌گراد رشد کنند اما دمای مطلوب برای رشد آن‌ها (۲۰ تا ۳۰) درجه سانتی‌گراد است.
• «مزوفیل‌ها» (Mesophiles): آن دسته از باکتری‌هایی که می‌توانند بین دمای (۲۵ تا ۴۰) درجه سانتی‌گراد بهترین رشد را داشته باشند اما دمای مطلوب برای رشد ۳۷ درجه سانتی‌گراد است. بیشتر عوامل بیماری زای انسانی ماهیت مزوفیلی دارند. مثال‌ها: E. coli ، Salmonella ، Klebsiella ، Staphylococci.
• «ترموفیل‌ها» (Thermophiles): آن دسته از باکتری‌هایی که می‌توانند در دمای بالای ۴۵ درجه سانتی‌گراد رشد کنند. ترموفیل‌هایی که می‌توانند در محدوده مزوفیلیک رشد کنند، ترموفیل‌های اختیاری نامیده می‌شوند. ترموفیل‌های واقعی را «استنوترموفیل» (Stenothermophiles) می‌نامند، آن‌ها ترموفیل‌های اجباری هستند، ترموفیل‌ها حاوی اسیدهای چرب اشباع شده در غشای سلولی خود هستند بنابراین غشای سلولی آن‌ها حتی در دمای بالاتر خیلی مایع نمی‌شود. مثال‌ها: باسیلوس استئاروترموفیلوس، استرپتوکوکوس ترموفیلس و ترموس آکواتیکوس.
• «هایپرترموفیل» (Hypethermophiles): آن دسته از باکتری‌ها که دمای رشد مطلوب بالای ۸۰ درجه سانتی‌گراد دارند. بیشتر Archeobacteria هایپرترموفیل هستند. غشای سلولی تک لایه Archeobacteria در برابر حرارت مقاوم‌تر است و در دمای بالاتر رشد می‌کند. مثال‌ها: Thermodesulfobacterium ، Aquifex ، Pyrolobus fumari ، Thermotoga.

طبقه بندی بر اساس نیازهای غذایی

باکتری‌ها بر اساس اینکه بتوانند غذای خود را به روش‌های مختلف تولید کرده یا از محیط به دست آورند به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که در ادامه توضیح داده ایم.

اتوتروف ها

آن باکتری‌هایی که از کربن دی اکسید به عنوان تنها منبع کربن برای تهیه غذای خود استفاده می‌کنند اتوتروف هستند. اتوتروف‌ها بر اساس انرژی مورد استفاده برای جذب کربن دی اکسید به دو نوع تقسیم می‌شوند. یعنی فوتو اتوتروف‌ها و شیمیو اتوتروف‌ها.

• فوتوتروف‌ها: فوتوتروف‌ها باکتری‌هایی هستند که از نور انرژی می‌گیرند. بر اساس منبع الکترون، تکه‌های نوری به دو گروه تقسیم می‌شوند. فوتولیتوتروف‌ها: این باکتری‌ها از نور انرژی می‌گیرند و از ترکیبات معدنی کاهش یافته مانند H_۲S به عنوان منبع الکترون استفاده می‌کنند. به عنوان مثال. Chromatium okenii. فوتورگانوتروف‌ها: این باکتری‌ها از نور انرژی می‌گیرند و از ترکیبات آلی مانند سوکسینات به عنوان منبع الکترون استفاده می‌کنند.
• کموتروف‌ها یا شیمیوتروف‌ها: این باکتری‌ها از ترکیبات شیمیایی انرژی می‌گیرند. آن‌ها نمی‌توانند فتوسنتز کنند. کموتروف‌ها بر اساس منبع الکترون به دو گروه تقسیم می‌شوند. شیمیولیتروف‌ها: آن‌ها از اکسیداسیون ترکیب شیمیایی انرژی دریافت می‌کنند و ترکیبات معدنی مانند NH_۳ را به عنوان منبع الکترون کاهش می‌دهند. به عنوان مثال: نیتروزوموناس. شیمیوارگانوتروف‌ها: آن‌ها از ترکیبات شیمیایی انرژی می‌گیرند و از ترکیبات آلی مانند گلوکز و اسیدهای آمینه به عنوان منبع الکترون استفاده می‌کنند. به عنوان مثال. Pseudomonas pseudoflava.

هتروتروف ها

باکتری‌هایی هستند که از ترکیب آلی به عنوان منبع کربن استفاده می‌کنند. آن‌ها فاقد توانایی تصحیح CO_۲ هستند. بیشتر باکتری‌های بیماری زای انسان دارای طبیعت هتروتروپیک هستند. برخی از هتروتروف‌ها ساده هستند، زیرا نیازهای تغذیه‌ای ساده‌ای دارند. با این حال، برخی از باکتری‌ها برای تغذیه خود به مواد مغذی خاصی نیاز دارند. به عنوان هتروتروف‌های سرسخت شناخته می‌شود.

طبقه بندی باکتری ها بر اساس نیاز فشار اسمزی

برخی از باکتری‌ها در محیط‌هایی با فشار اسمزی بالا یا پایین از بین می‌روند و برای زنده ماندن یا تکثیر خود به قرار گرفتن در فشار اسمزی خاصی نیاز دارند. در ادامه انواع حالات فشار اسمزی را بررسی می‌کنیم.

• هالوفیل‌ها: نیاز به غلظت متوسط ​​تا زیاد نمک دارد. غشای سلولی باکتری‌های هالوفیل از گلیکوپروتئین با محتوای بالای گلوتامیک اسید و اسید آسپارتیک با بار منفی تشکیل شده است. بنابراین غلظت بالای یون Na+ برای محافظت از بار منفی مورد نیاز است. آب اقیانوس حاوی ۳/۵ درصد نمک است. اکثر چنین باکتری‌هایی در اقیانوس‌ها وجود دارد. Archeobacteria ، Halobacterium ، Halococcus.
• هالوفیل های اجباری: نیاز به غلظت نمک بسیار بالا (۲۰ تا ۳۰ درصد) دارند. باکتری‌های دریای مرده (در دره ریفت اردن)، مخازن آب‌نمک.
• هالوفیل های اختیاری: برای رشد نیازی به غلظت بالای نمک ندارند، اما نمک تا ۲ درصد یا بیشتر را تحمل می‌کنند.

طبقه بندی باکتری ها بر اساس pH رشد

باکتری‌ها بر اساس نیاز به اسیدیته خاص برای رشد و تکثیر به گروه‌های مختلفی تقسیم می‌شوند که در ادامه آن‌ها را بیان کرده ایم.

• اسیدوفیل‌ها: این باکتری‌ها در pH اسیدی به بهترین شکل رشد می‌کنند. سیتوپلاسم این باکتری‌ها ماهیت اسیدی دارد. برخی اسیدوفیل‌ها طبیعت گرما دوست دارند، به چنین باکتری‌هایی ترمو اسیدوفیل می‌گویند. مثال‌ها: Thiobacillus thioxidans ، Thiobacillus ، ferroxidans ، Thermoplasma ، Sulfolobus.
• آلکالوفیل‌ها (قلیادوست‌ها): این باکتری‌ها در pH قلیایی به بهترین شکل رشد می‌کنند. مثال: PH مطلوب رشد باکتری ویبریو کلرلا ۸/۲ است.
• نوتروفیل‌ها: این باکتری‌ها در pH خنثی (۶/۵ تا ۷/۵) بهترین رشد را دارند. بیشتر باکتری‌ها در pH خنثی رشد می‌کنند. مثال: E. coli.

طبقه بندی بر اساس مخازن محیطی

هنگام بررسی عوامل بیماری زا، همچنین مهم است که بدانید کدام یک از گونه های مختلف در مکان های مختلف یافت می شوند. مخازن محیطی عموماً به مخازن درون زا (یعنی روی یا درون بدن انسان) و برون زا (جایی در محیط) تقسیم می‌شوند. هنگام در نظر گرفتن علت احتمالی عفونت، منبع عفونت در تشخیص افتراقی مهم است. به عنوان مثال، یک ارگانیسم بی هوازی ساکن روده بزرگ علت احتمالی آبسه شکمی است که پس از جراحی روده بزرگ ایجاد می‌شود. بثورات پوستی در کوهنوردان با سابقه گزش کنه‌های متعدد به احتمال زیاد بورلیا عامل بیماری لایم است.

شیوع مسمومیت غذایی ناشی از پنیر غیر پاستوریزه وارداتی ممکن است به دلیل لیستریا باشد. مخازن درون زا بخش بزرگی از عفونت‌های انسان را تشکیل می دهند. بسیاری از قسمت‌های بدن ریزاندامگان طبیعی خود را دارند. S. epidermidis روی پوست یافت می‌شود. استرپتوکوک‌های ویریدانس بخشی از فلور نرمال حلق و بینی و «استافیلوکوکوس اورئوس» (S. aureus) همزیست به بیضه قدامی است.

معرفی فیلم آموزش میکروبیولوژی ۱

میکروبیولوژی از پر اهمیت‌ترین شاخه‌های علوم زیستی، و درس پایه در بسیاری از رشته‌ها و گرایش‌های زیست‌شناسی و علوم پزشکی و دندانپزشکی است. به غیر از بیماری‌زایی، باکتری‌ها در جنبه‌های مثبتی مانند تولید آنزیم‌ها، ویتامین‌ها، پروتئین‌ها، الکل، صنعت مواد غذایی، صنعت محیط زیست و کشاورزی استفاده می‌شوند. همچنین میکروب‌ها یکی از ارگانیسم‌هایی هستند که نقش اساسی در چرخه طبیعت دارند.

میکروبیولوژی گرایش‌های مختلفی مانند میکروب‌شناسی عمومی، میکروبیولوژی پزشکی، بیوتکنولوژی میکروبی و میکروبیولوژی صنعتی دارد که هریک به مباحث خاصی می‌پردازند. در این فرادرس که توسط محمدحسین عباسپور مطلق مقدم، رتبه ۲ آزمون کارشناسی ارشد، دانشجوی بیوتکنولوژی میکروبی دانشگاه تهران و دارنده مدال برنز در بیست و یکمین المپیاد علمی دانشجویی زیست‌ شناسی ارائه شده است، تاریخ میکروبیولوژی، میکروسکوپ، ژنتیک، متابولیسم و رشد میکروارگانیسم‌ها در هشت فصل با استفاده از فیلم آموزشی، تصاویر گویا و توضیحات مفصل مورد بحث قرار گرفته‌اند. این آموزش ویدئویی برای دانشجویان رشته‌های زیست شناسی، علوم آزمایشگاهی، بیوتکنولوژی و گرایش‌های مرتبط دیگر مناسب است.

طبقه بندی باکتری ها بر اساس ژنوتیپ

اطلاعات ژنتیکی همه سلول‌ها در توالی بازهای نیتروژنی در مولکول‌های بسیار طولانی DNA قرار دارد. برخلاف DNA موجود در سلول‌های یوکاریوتی که در هسته قرار دارد، DNA سلول‌های باکتریایی در اندامک متصل به غشا جدا نمی‌شود بلکه به صورت یک سیم پیچ بلند توزیع شده از طریق سیتوپلاسم ظاهر می‌شود. در بسیاری از باکتری‌ها DNA به عنوان یک کروموزوم دایره‌ای وجود دارد، اگرچه برخی از باکتری‌ها ممکن است حاوی دو کروموزوم باشند و در برخی موارد DNA به جای اینکه دایره‌ای باشد خطی است. تعدادی متغیر از مولکول‌های DNA کوچک‌تر، معمولاً دایره‌ای (هرچند گاه خطی) که پلاسمید نامیده می‌شوند، می‌توانند اطلاعات کمکی را حمل کنند. توالی بازها در DNA برای صدها باکتری تعیین شده است. بر اساس ویژگی‌های ژنوتیپی باکتری‌ها به چند روش طبقه بندی می‌شوند که در ادامه به آن‌ها پرداخته ایم.

طبقه بندی بر اساس درخت فیلوژنتیک جهانی

Woese یک درخت فیلوژنتیک جهانی برای همه موجودات زنده ایجاد کرده است که تقسیم سه جانبه‌ای از همه موجودات زنده شامل باکتری‌ها، آرکئاها و یوکاریوت‌ها را ایجاد می‌کند. کار این سیستم بر اساس مقایسه توالی RNA ریبوزومی ۱۶s است. این توالی‌ها بسیار حفاظت شده هستند و با سرعت کند، تدریجی و ثابت تغییر می‌کنند. بنابراین آن‌ها برای مقایسه بین موجودات زنده مختلف مفید هستند.

طبقه بندی بر اساس تجزیه و تحلیل توالی RNA ریبوزومی (rRNA)

این به عنوان یک روش اصلی برای طبقه بندی ظاهر شده است. از آن (همانطور که در بالا توضیح داده شد) برای ایجاد یک درخت فیلوژنتیک استفاده شده است. علاوه بر این، در حال حاضر نیز برای تشخیص سریع عامل بیماری زا مسئول عفونت، کمک به انتخاب درمان مناسب و شناسایی میکروارگانیسم‌های غیرقابل کشت استفاده می‌شود.

طبقه بندی باکتری ها بر اساس زیر گروه مولکولی

گاهی اوقات لازم است تعیین شود که سویه‌های یک گونه یکسان یا متفاوت هستند. به عنوان مثال، در صورت شیوع عفونت‌هایی که به دلیل همان گونه باکتریایی ظاهر می‌شوند، اپیدمیولوژیست بیمارستان می‌خواهد بداند که آیا همه عفونت‌ها ناشی از فشار یکسان هستند یا خیر. با بررسی مطالعات بیوشیمیایی یا مشخصات حساسیت به آنتی بیوتیک می‌توان سرنخ‌ها را بدست آورد، اما روش مطمئن تری با تجزیه و تحلیل مولکولی است. الکتروفورز ژل میدان پالسی (PFGE) رایج ترین روش مولکولی است. DNA کروموزومی با یک آنزیم محدود کننده هضم می‌شود که برش‌های نسبتاً کمی در DNA ایجاد می‌کند و در نتیجه قطعات DNA بزرگی ایجاد می‌کند. سپس قطعات DNA از سویه‌های مختلف بر روی ژل اجرا شده و مقایسه می‌شود.