آشنایی اولیه با میکروارگانیسم ها

آشنایی اولیه با میکروارگانیسم 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 سوالات یک نیاز اساسی برای هر فرد محسوب می شود. بشر از همان ابتدا درصد 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(80% مفید و 20% 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 که در ادامه بیشتر با آن آشنا خواهیم شد.

روش تحقیق و جمع آوری اطلاعات :
1-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 مولف 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.
2-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.
3-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، سوالهایی 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 سوالاتی ایجاد شد که به دنبال یافتن پاسخ برای سوالاتی نظیر اینکه اصلاً میکروارگانیسم ها چه هستند؟ منشا 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؟ تاثیر 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 اصلا 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 قسمتی از سوالهای درون مغزمان پاسخ دهیم که همین هم شد و حدود 90% از سوالات ما 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 دیگ 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 منشا 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.
بخش 1) میکروارگانیسم ها و تاریخچه آنها
میکروارگانیسم ها1 موجودات ریز میکروسکپی هستند که با چشم دیده نمی شوند و طول آنها کمتر از 1mm 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 لیونهوک2 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 منشا این موجودات ریز میکروسکوپی مشتاق به مطالعه شدند. در زمینه مبدا میکروارگانیسم ها از ابتدا دو نظریه مطرح شد :
1) 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 از سال یک کشیش ایتالیایی به نام "لازارو اسپالانزانی3" ثابت کرد :
2) میکروارگانیسم ها نیز مانند جانوران و گیاهان از همنوعان خود به وجود می آیند. که این نظریه تا کنون هم پابرجاست.

بخش 2) انواع میکروارگانیزم ها
میکروارگانیسم ها شامل : باکتری ها4، قارچ ها5، ویروسها6، جلبکها7، پروتوزواها8، گلسنگ ها، مخمرها و کپک ها هستند که در نگاه کلی تر می توان به ریکتزیاها، لوورها، سسیانو 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 تامین گشته که این منبع، کربن و کربن دی اکسید می باشد.
باکتری ها به عنوان یک گروه عمومی در ابتدا بر اساس اختلالات فیزیولوژی و مورفولوژی با استفاده از گوناگونی 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 نیازمند دارند.
دسته دوم : باکتری های غیر هوازی اختیاری که قادر به رشد محدود یافته 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 8 تا 9 ماه از سال یخبندان می باشد و درجه حرارت محیط از تجاوز نمی نماید. میکروارگانیسم های سرمادوست به بیش از Kg 106 می رسد. در این شرایط باکتری هایی که تحمل درجه حرارت پایین را دارند. در حالت خوابیده باقی مانده و در فصل بهار در شرایط جدید 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 :
1-هسته باکتری ها : باکتری ها پروکاریوتند و بر خلاف یوکاریوت ها، ماده ای وراثتی آنها درون هسته سازمان نیافته قرار دارد.
اندازه سلولی : بیش تر باکتری ها در حدود 1µ m قطر دارند. سلولهای یوکاریوتی به طور متوسط 10 برابر بزرگتر از باکتریها که پروکاریوتند هستند.
3-چند سلولی بودن : باکتری های تک سلولی اند.9 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.
4-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. (مراجعه به شکل شماره )
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-10 و g+11 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 19 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 تامین 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 پاستور12 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.
بخش 1) 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 (7-5 روز) است.
یک آنتی بیوتیک باید دارای ویژگی هایی باشد تا بتوان از آن برای درمان بیماریها استفاده کرد :
1) در بدن موجود زنده قدرت ضد میکروبی قوی داشته باشد. 2)در بدن فرد، واکنش های زیان بخش و نامطلوب ایجاد ننماید؛ به عبارت دیگر سمی نبوده و دارای اثرات هیستامین مانند آلرژیک نباشد.
2) باید در آب، سرم فیزیولوژیک و …
3) باید ساختمانی نسبتا پایدار وثابت داشته باشد.
برای شناخت بهتر آنتی بیوتیک ها بهتر است تاریخچه آن ها را مورد بررسی قرار دهیم.
تاریخچه آنتی بیوتیک ها:
در سال 1889، اولین بار وویمن اصطلاح آنتی بیوز، یعنی تضاد بین یک میکروارگانیسم و فرآورده میکروارگانیسم دیگر را که موجب از بین رفتن میکروارگانیسم اولی می شود بکار برد. مدتهای مدید مشاهده شده بود که از رشد کلنی های موجود در کشتهای آزمایشگاهی در اثر آلودگی با یکی از میکروارگانیسم های خاک یا هوا جلوگیری می شود. کم کم این نظریه به وجود آمد اگر در کشتها از رشد باکتریهای مضر جلوگیری شود ممکن است موادی که این میکروارگانیسمها تولید می کنند برای درمان بیماریها مفید باشند. " لو"13 و " امریک14" در سال 1899 دریافتند که " پایوسیاناز15" یعنی ماده ترشح شده از " سودو موناس" آئروژونیوز16" برخی از باکتریهای گرم مثبت و گرم منفی را نابود می کند اما این تحقیقات به تولید آنتی بیوتیک منجر نشد، تا سال 1929 که پنی سیلین به عنوان اولین آنتی بیوتیک توسط الکساندر فلمینگ17 در آزمایشگاه بیمارستان "سنت مری" (لندن) کشف شد.
این دانشمندان ضمن بررسی کشت استافیلوکوک در سطح پتری دیش حاوی آگار مشاهده کرد که قسمتی از محیط کشت شده به وسیله کپکی به نام پنی سیلین نوتاتوم18 آلوده شده است. و این کپک از رشد استافیلوکوک جلوگیری کرده است. و همچنین دریافت که مایع حاصل از کشت قارچ مذکور، رشد باکتریها را متوقف می سازد. فلمینگ این ماده ضد میکروبی موجود در عصاره استخراج شده از کشت پنی سیلین نوتاتوم را پنی سیلین نامید. که البته، امروزه پنی سیلین از پنی سیلیوم کریزوژنوم19 تهیه می شود زیرا پنی سیلیوم نوتاتوم به علت بازده کم تقریبا منسوخ شده است.
شاید اگر در محقق انگلیسی به نام های"فلوری20" و " شن21" در سال 1939 عصاره پنی سیلیوم را استخراج و خالص نمی نمودند و این کار را در سطح وسیع به منظور آزمایش های درمانی به کار نمی بردند نتایج بدست آمده توسط فلمینگ در بوته فراموشی می افتاد. نتایج به دست آمده از کار این دو محقق بسیار جالب بود و کاملاً قابل استفاده دیگر دانشمندان قرار گرفت. در واقع این دو محقق طریقه ی بدست آوردن آنتی بیوتیک ها از کشت ها را ابداع نمودند.
همچنین جنگ جهانی دوم لزوم کشت قارچ و تهیه تجارتی پنی سیلین را تایید نمود و ارزش و اهمیت پنی سیلین را آشکار کرد.
بعد از کشف پنی سیلین "دوبو22" در سال 1939 یک آنتی بیوتیک به نام تایروتریسین23 را در کشتهای فیلتر شده یافت. سپس نشان داد که این آنتی بیوتیک دارای دو پلی پپتید است به نام های گرامسیدین24 و تایروسیدین25. که گرامسیدین علیه باکتریهای استرپتوکوک همولینک، پنوموکوک، تتائوس (عامل کزاز) و گانگزن عمل می کند، در حالی که تایروسیدین بر انواع مختلفی از باکتریهای گرام مثبت موثر است.
امروز این دو ماده را برای استعمال موضعی در انسان و تلقیح در گیاهان به کار می برند.
جستجو برای یافتن آنتی بیوتیک های دیگر، بخصوص علیه باکتریهای گرم منفی (مانند: عامل بیماری سل) ادامه یافت. تا اینکه در سال 1994، واکسمن26 و همکاران او، استرتپومایسین را از استرپتومایسیس گریزئوس27 موجود در خاک ایزوله کردند، که این ماده عامل سل موثر است.
بخش 2) انواع آنتی بیوتیک ها:
– آنتی بیوتیک های بتالاکتام (B.laktaim):
این دسته از آنتی بیوتیک ها شامل پنام ها و سفام ها می باشد.
1) پنام ها: دارای ساختمان پنامی بوده و فقط توسط قارچ ها تولید می شوند.
2) سفام ها: توسط قارچ ها و کپک ها تولید می شود و نسبت به پنام ها از اهمیت بیشتری برخوردارند. از سفام ها می توان به نوکاردیسین و کلاوم ها28 اشاره کرد.
– نوکاردیسین: یک آنتی بیوتیک نسبتا ضعیف است که علاوه بر استرپرتومیسین ها، توسط قارچ نوکاردیا تولید می شود و جنبه ی تحقیقاتی نیز دارد.
– کلاوم ها: اخیرا وارد بازار دارویی شده اند و اهمیت زیادی دارند. کلاونیک اسید29 بعنوان مهم ترین آنتی بیوتیک این گروه بوده و از سال 1995 وارد بازار دارویی آمریکا، اسپانیا و پرتغال شده است و بر روی باکتریهای g- و g+ اثر دارد.
کلاونیک اسید غالبا با آمپی سیلین و آموکسی سیلین به کار می رود.
– منوباکتام: تفاوت اساسی این گروه از آنتی بیوتیک ها با بتالاکتام ها30 در حلقه بتالاکتام است که این گروه فقط یک حلقه بتالاکتامی دارند. و دارای طیف اثر وسیع هستند.
– آمینوگلیوکوزیدها: از نظر درمانی و صنعتی دومین گروهی هستند که در شرایط آزمایشگاهی تولید می شوند و به صورت تزریقی مصرف می شوند. استرپتومایسین31 اولین آمینوگلیکوزیدی بود که چهار سال پس از پنی سیلین کشف شد، و هنوز هم پس از گذشت حدود 62 سال کاربرد وسیع درمانی دارد، از آنتی بیوتیک های دیگر این گروه می توان کانامایسین32، جنتامایسین33، آمیکاسین34، نئومایسین35 و … را نام برد. که در این قسمت به شرح مختصری از انواع این آنتی بیوتیک ها می پردازیم.
– استرپتومایسین: مهم ترین عضو این گروه بوده و هم زمان با کشف آن کاربردهای فراوانی را به دنبال داشت. دارای طیف اثر وسیع بوده و بر روی باکتریهای g+ و g- عمل می کند.
– نئومایسین: این آنتی بیوتیک در سال 1949 از استرپتومایسیس فرادیا36 بدست آمد و تنها آمینوگلیکوزید خوراکی است و برای ضد عفونی دستگاه گوارشی است.
– لیدیومایسین: بر علیه باکتریهای g+ و g- بسیار موثر است. و حتی بر روی باکتریهای مقاوم نیز موثر است و توسط استرپتومایسیس لیویدوس تولید می گردد.
– کانامایسین: در سال 1957 کشف گردید. و در دهه 90 به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت. این دارو از استرپتومایسیس کانامتیتکوس تولید می شود.
– جنتامایسین: از میکرومونوسپو را پوره پوره آ و میکرومونوسپور اکینوسپورا تولید می شود. و به صورت ترکیبی از سه شکل C1 و C1a و C2 مصرف می شود.
– ماکرولیدها37: در سال 1952 از سویه ای به نام استرپتوماسیس اریتروئوس تولید شد. که در درمان عفونتها مفید است. و از انواع آن تتراسیکلین است که از استرپتوماسیس اورئوفاسینس تولید و بعد از آن 6 زیر شاخه آن وارد بازار دارویی آمریکا شد:
1) متاسیکلین38 2) منوسایکلین39 3) تتراسیکلین40 4) دملکوسیکلین41 5) اکسی تتراسیکلین42 6) داکسی سایلکین43.
– آنتی بیوتیک های متفرقه: وانکومایسین44 در سال 1956 کشف شد و 1449 دالتون وزن دارد. از انواع این دسته از آنتی بیوتیک ها مکیندامایسین (1962 سال از استرپتومایسس لینکونیس) و کاپورومایسین45 (مصرف عضلانی) و کلرامفنیکل (1947 سال از استرپتو ونزوئلا) را می توان نام برد.
– آنتی بیوتیک های ضد قارچ: این گروه طیف اثر نسبتا وسیعی دارند و بر روی مخمرها و قارچ های گوناگون اثر دارند. آمفوتویسین B46 و نیستاتین47 دو آنتی بیوتیک ضد قارچ اند.
– مواد ضد میکروبی: این گروه طیف وسیعی از میکروارگانیسم ها هستند که اثر ضد میکروبی نشان می دهند و بر باکتریها حساسیت فراوان دارند. اما اکنون استفاده از بعضی از آنها به علت سمیت منع شده است.
– مواد ضد ویروسی: تعداد معدودی از این گروه در درمان عفونت های ویروسی انسان بکار می روند. محل های هدف احتمالی این داروها جلوگیری از جذب سطحی ذره ویروس از سلول میزبان، جلوگیری از نفوذ داخلی سلول ویروس جذب شده و همچنین ممانعت از سنتز پروتئین یا اسید نوکلئیک می باشد.

بخش 3) چگونگی تولید آنتی بیوتیک ها به وسیله میکروارگانیسم ها:
آنتی بیوتیک ها به طور کل از سه منبع بزرگ بدست می آیند. این منابع عبارت اند از:
1) میکروارگانیسم ها 2) مصنوعی: از طریق روشهای مصنوعی 3) نیمه مصنوعی: به این معنا که قسمتی از مولکول توسط عمل تبخیر از یک میکروارگانیسم تولید می شود و سپس محصول بدست آمده توسط یک روش شیمیایی، تغییر یافته یا اصلاح می گردد که تعدادی از پنی سیلین ها و سفالوسپورین ها از این طریق بدست می آیند.
همانطور که گفته شد در تولید آنتی بیوتیک ها به وسیله میکرو ارگانیسم ها: قارچ ها، کپک ها، باکتریها و … شرکت دارند.
روش های گوناگونی برای تولید آنتی بیوتیک ها به وسیله میکروارگانیسم ها وجود دارد.
الف) روش های جدا کردن و تفکیک:
1) در یکی از روش های جدا کردن میکروارگانیسم ها مولد آنتی بیوتیک مقدار معینی را از خاک گرفته و در محیط آگار غذایی کشت داده و آن را در حرارت مناسب برای رشد باکتری ها قرار می دهند. میکروارگانیسم هایی که ضد میکروب هستند و می توانند از رشد باکتریهای مضر جلوگیری کنند در اطراف خود هاله هایی را بوجود می آورند و مانع رشد باکتریها در اطراف خود شده و یا آنها را می کشند. از این قبیل میکروارگانیسم ها کشت خالص تهیه می کنند و سپس مواد (آنتی بیوتیک ها) را از آن استخراج می نمایند.
2) در روش دیگر قبلاً باکتری معینی را در محیط آگار کشت می دهند و بعد از دو روز اتووگذاری در حرارت 37-28 درجه سانتی گراد، ذرات خاک را روی آن ریخته و بار دیگر در اتوو می گذارند تا هاله ها بوجود آیند.
سپس مشاهده می کنند کدام میکروارگانیسم هاله وسیعی را در اطراف خود بوجود می آورد و بعد از سنجش های متعدد کشت حاصل را صاف نموده و مایع آنتی بیوتیک را استخراج می کنند.
سنجش قدرت ضد باکتریایی و قارچی: برای سنجش این مورد به روش زیر عمل می کنند: حیوانی آزمایشگاهی مانند موش و یا جنین جوجه را با ویروس آلوده کرده و عملکرد آنتی بیوتیک بدست آمده از کشت را روی آن بررسی می کنند. و اما برای جلوگیری از کشف مجدد آنتی بیوتیک هایی که قبلا کشف شده اند باید هویت عصاره خام آن را تعیین کرد. سنجش جذب اشعه ی ماوراء بنفش و مادون قرمز، سنجش نقطه ذوب و … برای شناخت آنتی بیوتیک ها موثر است.
ب) روش خالص کردن آنتی بیوتیک: اولین مرحله جدا کردن میکروارگانیسم مولد آنتی بیوتیک از محیط کشت است. سپس با صافی مایع را صاف می کنند و سپس به وسیله دستگاه تخمیر آنتی بیوتیک را که به صورت محلول است جمع آوری می کنند. بعنوان مثال تولید پنی سیلین از این طریق بدست می آید.
برای مثال کشت پنی سیلین را بررسی می کنیم.
پنی سیلین ها مجموعه ای از 3 اسیدآمینه هستند: 1) آلفا آمینوآدیپیک a-Amino adipic Acid 2) -l والین L-valin 3) -l سیستئین L-sistein
میکروارگانیسم هایی که قادرند پنی سیلین تولید کنند دو نوع اند: 1) میکروارگانیسم هایی که آنتی بیوتیک های غیر قطبی تولید می کنند نظیر پنی سیلیوم گریزوژنوم که محلول در چربی می باشند و با افزودن ریشه های جانبی مختلف به آن انواع مختلفی از پنی سیلین تولید می شود که دارای اهمیت صنعتی نیز هستند نظیر پنی سیلین G و پنی سیلین V میکروارگانیسم هایی که فقط پنی سیلین نوع N تولید می کنند و از محصولات جانبی آن می توان به سفالوسپورین اشاره کرد.

چگونگی عملکرد فرمانتور (تخمیرکننده صنعتی):
میکروارگانیسم هایی مانند باکتری ها و مخمرها قادر به تولید انواع مختلفی مواد مفید برای انسان ها هستند.
پنی سیلین، انسولین و آنزیم های پودرهای شست و شو، تنها سه مورد ازا ین مواد مفید هستند، برای دستیابی به مقدار زیاد این محصولات، باید میکروب ها را در مقادیر زیاد کشت داد.
یکی از تخمیر کننده ها (فرمانتور) در شکل ( ) نشان داده شده است. بدنه ی تخمیر کننده از فولاد ضد زنگ و به شکل یک ظرف بزرگ طراحی شده است. درون ظرف نیز از یک محیط کشت پایه ی مناسب پر می شود.
پس از طی 24 ساعت اول، قارچها سریع رشد می کنند.
سپس غلظت قندهای موجود در محیط کشت کاهش می یابد و در این حالت قارچها پنی سیلین تولید می کنند.
پس از حدود یک هفته غلظت پنی سیلین در محیط کشت به حداکثر می رسد. سپس محصول جمع آوری و تصفیه می شود. محیط کشت مایع را از فیلترهای مخصوص عبور می دهند و قارچ ها پشت فیلتر می مانند و پنی سیلین نیز از محیط کشت استخراج می شود.
این محیط کشت نوعی مایع غذائی و قند همراه با برخی مواد دیگر که برد شد و تکثیر سریع میکروب ها کمک می کنند، است. برخی میکروب ها فقط نیازمند کربوهیدرات ها و مواد معدنی هستند و برخی دیگر به پروتئین ها و ویتامین ها نیز نیازمندند. اغلب قارچ ها برای رشد و تکثیر سریع نیازمند کربوهیدرات ها، مواد معدنی و ویتامین ها هستند، در حالی که مخمرها فقط به قند و مواد معدنی نیاز دارند. نوع خاصی میکروب به این محیط کشت پایه اضافه می شود، تا میکروب ها در آن به رشد و تکثیر بپردازند. درون تخمیر کننده، برای به گردش درآمدن کشت و ساکن نبودن آن، هم زن های پره مانندی وجود دارد که توسط یک موتور به چرخش درمی آیند. در حین تخمیر میکروبی انرژی زیادی ایجاد می شود. این انرژی باعث گرم شدن محیط کشت می شود، بنابراین بدنه دستگاه باید خنک شود. پس از اتمام کار، مخلوط درون ظرف توسط شیری که در پایین ظرف است جمع آوری می شود. سپس محصول را از کل مخلوط جدا و آن را خالص می کنند.

در این مرحله لازم است با کشت دادن و روش های آن آشنا شویم.
روش های کشت بسته و کشت پیوسته: پس از گذشت مدت زمان لازم جهت رشد و تکثیر میکروب ها و تولید محصول، باید محصول را از مخلوط موجود درون تخمیرکننده جدا کرد، برای این کار دو روش عمده وجود دارد.
اگر پس از استخراج محصول، دستگاه را بشوییم و کلیه مراحل را، برای کشت بعدی، از اول آغاز کنیم، این روش را (کشت بسته) می گویند. این روش قدیمی است.
روش جدید و پیشرفته تر استفاده از یک لوله یا مجرای تخیله کننده در دستگاه تخمیرکننده است، یعنی یکبار دستگاه را آماده می کنند تا، پس از گذشت زمان لازم، محصول تولید شود، سپس محتویات درون دستگاه مدام توسط لوله ی تخلیه کننده به بیرون هدایت می شود و محصول نیز به طور مداوم استخراج می شود. به همان سرعتی که محتویات از دستگاه تخلیه می شود، باید محیط کشت جدید به دستگاه اضافه شود تا حجم کلی ثابت باقی بماند که به این روش کشت پیوسته گفته می شود. این سیستم به طور کامل خودکار است و شبانه روز فعالیت دارد.

تولید صنعتی پنی سیلین نمونه ای از کشت بسته است:
یک مقدار اولیه از قارچ پنی سیلیوم به محیط کشت مایع در دستگاه تخمیرکننده اضافه می شود. این محیط کشت حاوی انواع مختلف قندهاست. دمای محیط نیز همواره باید 24 درجه سانتی گراد ثابت باشد. تراکم و میزان اکسیژن محیط نیز باید با دقت کنترل شود. محیط پنی سیلین بستگی به دو عامل دارد: یکی به تراکم اکسیژن و دیگری به غلظت قندهای مختلف موجود در محیط کشت.
بخش 4) آنتی بیوتیک ها در صنعت و اقتصاد
آنتی بیوتیک ها در صنعت: همانطور که گفته شد آنتی بیوتیک ها محصولات متابولیسم ثانویه هستند که از رشد میکروارگانیسم های (پاتوژن) دیگر جلوگیری می کنند، حتی در غلظت های پایین.
ممانعت از رشد میکروارگانیسم ها توسط دیگر میکروارگانیسم ها در کشت مخلوط، مدّت زمان زیادی است که شناخته شده است. و این موضوع از زمان فلمینگ و کشف پنی سیلین تا زمان جنگ جهانی دوم خیلی جدی گرفته نشد و در زمان جنگ جهانی دوم تقاضا برای معالجه زخمهای عفونی، به توسعه ی فرآیند تولید پنی سیلین و آغاز تحقیقات آنتی بیوتیک صنعتی انجامید. امروزه این فعالیت ها مهم ترین زمینه در میکروبیولوژی صنعتی است. برنامه های وسیع گزینش در تمام کشورهای صنعتی برای افزایش شمار آنتی بیوتیک ها تداوم دارد. در این رابطه تخمین زده می شود که سالانه 100 تا 200 ترکیب جدید آنتی بیوتیک کشف گردد.
آنتی بیوتیک ها در اقتصاد:
تولید جهانی آنتی بیوتیک ها بالغ بر 000/100 تن در سال است و درآمدهای ناخالص برآورد شده برای سال 1980 حدود 2/4 بیلیون دلار بوده است.
از نظر فروش سفالوسپورین در مقام اول سپس آمپی سیلین و تتراسیکلینها در مکان های بعدی قرار دارند.
و آنتی بیوتیک های افزودنی بر مواد غذایی سالانه 100 میلیون دلار است.

بیو تکنولوژی و تکنولوژی میکروبی و میکروبیولوژی صنعتی:
بیوتکنولوژی را تحت عنوان کاربرد سلول زنده (میکروارگانیسم ها) ، سیستم ها با فرآیند های زیستی در صنایع تولیدی و خدماتی تعریف کرده اند. در واقع بیوتکنولوژی بر یک پارچگی میکروب شناسی، زیست شناسی، مهندسی شیمی و کامپیوتر تاکید می ورزد. میکروبیولوژی صنعتی یا همان تکنولوژی میکروبی زیر شاخه ای از بیو تکنولوژی است که در زمینه ی میکرو ارگانیسم ها مطالعه می شود. تکنولوژی صنعتی با پروژه هایی چون تخمیرهای الکلی شروع شده است. نظیر تولید شراب و آبجو و ادامه ی آن باعث گسترش پروژه های تولیدی ترکیبات داروئی ، غذائی، شیمیایی و دیگر کاربردهای میکروارگانیسم به خصوص در صنعت همانند استخراج نفت، کشاورزی، تصفیه فاضلاب ها و … شده است.
در بیو تکنولوژی جدید، میکروبیولوژی صنعتی لازم است که با مهندسی ژنتیک همکاری داشته باشد تا بتوانند از میکرو ارگانیسم های مناسب استفاده کنند: 1) بیو تکنولوژی میکروبی در صنایع غذایی (لبنی و افزودنی) 2) بیولوژی در صنایع کشاورزی 3) بیو تکنولوژی میکروبی در استخراج صنایع نفتی و …
4) بیو تکنولوژی میکروبی در محیط زیست و تولید انرژی و پاکسازی آب و هوا .
که در این فصل به کاربرد میکروارگانیسم ها در بیو تکنولوژی و در واقع میکروبیولوژی صنعتی پرداخته ایم.
بخش 1) دیگر مواد حاصل از متابولیک میکروارگانیسم ها
در این قسمت به دیگر مواد حاصل از فعالیت متابولیک میکروارگانیسم ها می پردازیم.
الکل: الکل ها گروه دیگری از مواد هستند که توسط میکرو بها تولید شده و در صنایع داروئی مصارف فراوانی دارند. این مواد به عنوان حلال، ضد عفونی کننده و در برخی موارد به عنوان جزئی از داروهای ترکیبی مورد استفاده قرار می گیرند. به تبدیل بی هوازی گلوکز یا قندهای دیگر به الکل اتیلیک، تخمیر گفته می شود. تولید اتانول (نوعی الکل) امروزه به روش بیولوژیک انجام گرفته و نخستین بار، امیل کریستین هانسن – گیاه شناس دانمارکی – این موضوع را کشف کرد که مخمرها سبب تولید الکل اتیلیک می شوند. سال 1893 (استون) و (بوتانون) یا (بوتیل الکل) که دو کربن از اتانول بیش تر دارد، به عنوان حلال و یا در ساخت عطرها به کار گرفته می شود. و استون نیز به عنوان حلال در صنایع مختلف به کار گرفته می شود. برای تولید این دو ماده که از قند – که به پیروات تبدیل می شود – از هر کدام یک مولکول تولید می شود. روش پتروشیمیایی و بیولوژیک رقابت دارند که از روش مشکل و پر هزینه شیمیایی کمتر استفاده می شود.
گلیسرول: این ماده یک الکل سه عاملی است که به عنوان محیط پایه و یا حلال در صنایع داروئی مورد استفاده قرار می گیرد و تولید میکروبی آن از جنگ جهانی اول شروع شد. در این زمان انگلستان مانع ورود روغن های گیاهی به آلمان شد. روغن های گیاهی منبع اصلی تولید گلیسرول بود که در ساخت مواد منفجره به کار می رفت. بنابراین آلمانی ها با تلاش فراوان موفق شدند در مدت کوتاه این ماده را از تخمیر گلوکز با استفاده از مخمرها بدست آورند.
ویتامین ها: به دسته ای از مواد آلی گفته می شود که فاقد نقش انرژی زائی و ساختمانی در بدن است.
ولی کمبود ویتامین در رژیم غذایی افراد باعث بروز اختلال های شدید متابولیکی می شود و به دو دسته ی محلول در آب و چربی تقسیم می شوند.
و اما روش ساخت میکروبی ویتامین ها: ویتامین B12، برای اولین بار در سال 1950 از طریق کشت استرپتومایسین گریزئوس به عنوان یک فرآورده ی جانبی استرپتومایسین بدست آمد.
و از آن پس از باکتری های دیگری نظیر پسودوموناس به جای آن استفاده شد و یا دنیتریفیکانس برای تولید صنعتی آن به کار رگفته شد. ویتامین B2 یا ریبوفلاوین، اولین بار در سال 1897 از شیر جدا گردید ولی نقش ویتامینی آن در سال 1920 کشف گردید. (زرد رنگ است)
این ویتامین به صورت آزاد فقط در شیر و شبکیه چشم وجود دارد و در صنعت از قارچ ارموترکلوم اشبی نیز برای تولید آن استفاده می شود.
اسیدهای آمینه: توسط سویه های مختلف باکتری ها و … مانند کورینه باکتریوم و میکوباکتریوم و … تولید می گردند. از این گروه مواد مانند: گلوتامات، لیزین و فنیل آلانین به عنوان دارو در صنایع داروئی استفاده می شود.
پلی ساکاریدهای میکروبی: صنایع نفتی بزرگترین بازار بالقوه و منحصر به فرد پلی ساکاریدهاست. پلی ساکاریدهائی مانند: صمغ گزانتان که توسط گزانتوموناس کاچسترسیس تولید شده و در صنایع داروئی استفاده می شود. دلکستران از پلی ساکاریدهاست که به عنوان افزاینده ی حجم خون به کار می رود. و کاربرد آن در صنعت داروسازی به عنوان پوشش کپسول ها و قرص هاست. دلکستران توسط لوکونوستوک فرونتروئیدس تولید می شود.
استروئیدها: تعدادی از هورمون های انسانی استروئیدی هستند. چون تعدادی از استروئیدها مصرف داروئی دارند از میکروب ها برای تولید آن ها استفاده می شود. به عنوان مثال کپک ریزوپوس آریزوس می تواند پروژستون را هیدروکسیله نماید.
مواد فعال فارمالوژیک: این مواد که در صنایع داروئی حائز اهمیت اند به روش های مختلفی از منابع گیاهی بدست می آیند و به صورت صناعی ساخته می شوند. اما دانشمندان اخیرا آن ها را از میکروب ها بدست آورده اند. برای مثال: مونیولین (کاهنده ی کلسترول خون) از آسپرژیلوس ترئوس و یا آلکالوئید از ویسپس پورپوره آ بدست می آید.
بخش 2) کاربرد میکرو ارگانیسم ها در فرآورده های غذایی و شیمیایی:
بسیاری از غذاهایی که می خوریم، به وسیله انواع خاصی از باکتریها پردازش شده اند، مثلا غذاهایی که تخمیری نامیده می شوند به کمک باکتریها تولید می شوند. از این مواد غذایی می توان ماست و پنیر و سرکه را نام برد.
و همچنین در نگهداری غذا و پیش گیری از غفونت در غذاها و بویژه در تهیه شراب، آبجو و پروتئین های مصنوعی میکروارگانیسم ها از جمله باکتریها و مخمرها دخالت فراوان دارند.
در واقع مبدا کشف مخمر که نوعی میکروارگانیسم است از مواد غذایی شروع شد و به این ترتیب که لوئی پاستور توجه زیادی به فاسد شدن آبجو و شراب نشان داد و میکروارگانیسم های مولد بیماری آبجو و شراب را کشف نمود. در سال 1845 برکلی48 (Berkely) اثابت کرد که آفت سیب زمینی ایرلندی ، نوعی قارچ است که آسیب زیادی به اقتصادی ایرلند می رساند. در سال 1836 باسی49 براز داشت که قارچها عامل مولد بیماری در حیوانات هستند و در سال بعد، شوانلین50) ثابت کرد که قارچها عامل برخی از بیماری های پوستی در انسان هستند.
به کار گیری میکرو ارگانیسم ها در تهیه ی موادلبنی و غذایی:
شیر: شیر امولسیون پیچیده ای از پروتئین ، چربی، قند و موادمعدنی است. (شیر گاو: 87% آب، 5/3% چربی، 5/3% پروتئین و 5% لاکتوز). محصولات بدست آمده از تخمیر شیر، مزه های متفاوت دارند و به علت داشتن آب کمتر نسبت به شیر مقاومتشان در برابر عوامل فساد بیش تر است ، تخمیر شیر در شرایط دمائی مناسب صورت می گیرد و بسته به نوع مخمر، نوع فرآیند و محصول متفاوت است و در این شرایط میکروارگانیسم ها نقش موثری دارند . ارگانیسم های عمده ای که شیر را به محصولات لبنی فرعی تبدیل می کنند، شامل لاکتوباسیلوس ها و اسپرپتوکوک ها هستند.
از مهم ترین استرپتوکوک ها می توان (استرپتوکوکوس لاکتیل) و (کروموریس) و (توموفیلوس) را نام برد.
لاکتیل در C o 28 به سرعت در شیر رشد و آنرا ترش می کنند . متوقف شدن و غیر فعال شدن باکتری های + g به، به وجود آمدن یک انتی بیوتیک قوسی به نام نیسین بستگی دارد.
و اما لاکتوباسیلوس ها، لاکتوباسیل ها گونه مهم این خانواده، میله ای شکل باریک، دراز ، + g اند و بدون اسپور که در تهیه ی مواد فرعی لبنی نقش مهمی دارند.
پنیر و فرآیند رسیدن آن:
پنیر فرآورده ای است که در نتیجه ی انعقاد شیر گاو، گوسفند، بز و … بدست می آید . شیر مورد استفاده با یکی از روش ها پاستوریزه شده و با استفاده ی فراوان از باکتری ها (و مایه پنیر) روند تولید پنیر آغاز می شود.
فرآیند تولید پنیر تخمیری و آنزیمی است که در این بخش به نقش میکروارگانیسم ها در رسیدن پنیر می پردازیم. ابتدا لازم است با مفهوم بیو شیمیایی آشنا شویم، یک نوع تبدیل است که این تبدیل بیو شیمیایی بر روی ترکیبات لخته به وسیله ی آنزیم ها انجام می شود.
1) تهویه مرحله اول است که در آن اکسیژن لازم برای میکروب فراهم می شود
2) تاثیر آب یا رطوبت با میکروارگانیسم ها د ر محیط مرطوب بهتر رشد می کنند.
3) دما، عاملی است که رشد میکروارگانیسم ها را تنظیم می کند. مثلا : در مرحله اول دما را کم می کنند تا باکتری های لاکتیک فعالیت کنند و در مرحله دوم به منظور رشد باکتری های پروپیونیک برای ایجاد طعم مطلوب و پیدایش سوراخ های چشمی میزان دما را افزایش می دهند.
4) PH ، عامل موثر در تکثیر و فعالیت بیوشیمیایی میکروارگانیسم هاست که آن را مرتب تنظیم می کنند. به طور کلی باکتری های لاکتیک ، میکروارگانیسم های ثانویه ، مخمرها و قارچ ها و … در رسیدن پنیر نقش دارند.
ماست و کره: در تهیه ماست باکتری های استرپتوکوکوس ترموفیلوس و لاکتو باسیلوس بولگاریکوس نقش دارند. و اما کره، طعم کره توسط میکروارگانیسم ها ایجاد می شود. پس از تهیه ی آن به آن اسید سیتریک می زنند و مخلوطی از دو باکتری لوکونوستوک سیتروروم و استرپتوکوکوس کرموریس اضافه می کنند.
پنیر پیتزا : به شیر پاستوریزه میکروارگانیسم هایی نظیر استرپتوکوکوس ترموفیلوس و لاکتوباسیلوس بودگاریکوس می افزایند.
سرکه: در ادبیات انگلیسی و فرانسوی به آن شراب ترش گفته می شود. از شیمیایی مایعی است که یا به طور مستقیم از طریق تخمیر الکلی مواد قندی و یا به طور کلی از سیب و انگور و در ایران از مویز استفاده می شود.
روش سنتی آن یعنی استفاده از تخمیر این میوه ها (قند) در خمره ها است و لی امروز روش سریع تهیه ی آن استفاده از ژنراتور فرینچ است و در آن از میکروارگانیسم های استوباکتری نظیر: استوباکتراستی و استو باکترانسنس و استوباکترگزیلینیوم استفاده می شود.
پروتئین: اگر چه امروزه بسیاری از میکروارگانیسم ها مانند بعضی از مخمرها ، کپک ها و … برای انسان قابل مصرف و مهم شده اند، ولی امروز، از میان آن ها غالبا مخمرها ارزش تولیدی غذائی بیش تری دارند.
در زمان جنگ جهانی دوم ، آلمانی ها بعد از آن که به کمبود پروتئین و ویتامین در رژیم غذایی جامعه خود پی بردند، نوعی کپک به ننام ژئوتریکوم کاندیدوم را برای مصرف غذائی تولید کردند. بعد از جنگ جهانی، انگلیسی ها نیز کارخانه ای را برای تولید مخمر خوراکی در جامئیکا تاسیس کردند. در حال حاضر نیز کارخانه هائی را برای تولید مخمرهای خوراکی در آلما، سوئیس و فنلاند ساخته اند.
میکرو ارگانیسم های مختلفی مانند مخمرها، باکتری ها، قارچها و جلبک ها در تولید پروتئین نقش دارند باکتری ها نقش بسیار مهمی در تولید پروتئین دارند. از جمله فوائد تولید میکروبی پروتئین توسط باکتری ها:
1) باکتری ها توان رشد روی انواع زیادی از مواد را دارند.
2)دارای مقادیر زیادی پروتئین اند.
3) مدت زمان تکثیر آن ها کوتاه است.
با این حال به دلیل های بسیاری مخمر بهتر از باکتری است و استفاده از باکتری نیز محدودیت هائی دارد. استفاده از مخمر: 1) مقبولیت عمومی بیش تری دارد. 2) برداشت از آن ها به دلیل اندازه ی بزرگ و تمرکزساده است 3) موادی رشد می کنند که دارای PH پایین اند 4) دارای پروتئین و ویتاتمین ها ی گروه B (ریبوفلاوین و …) است.
ارزش غذایی پروتئین (و پروتئین تک سلولی) بر حسب میکروارگانیسم ها مورد استفاده است.
این مخمر خوراکی با داشتن پروتئین و ویتامین گروه B بسیار با ارزش است. در کل مخمرهای غذایی دارای مقادیر مختلف ویتامین های ریبوفلاوین، بیوتین، نیاسین ، اسید پانتوتنیک، کولین ، پیرید و لکسین، استرپتو جنیس و … هستند.
اسید گلوتامیک : برای جلوگیری از تولید بیش از اندازه ی یک ماده در میکروب ها، مکانیسم کنترل متابولیک وجود دارد، و در صورت عدم وجود این مکانیسم ها ، محصولی بیش از حد مورد نیاز ارگانیسم ها تولید می شود. بر پایه ی این واقعیت بیولوژیک، برای تولید انبوه یک محصول از میکروب های تولید کننده ای استفاده می کنند که مکانیسم کنترل متابولیک خود را برای یک محصول از دست داده است. بعنوان مثال : بعضی از اشکال جهش یافته ی کورینه ی باکتریوم ، گلوتامیکوم می تواند 200 برابر لیزین مورد نیاز خود را تولید کند.
با افزودن اسید آمینه ی حاصل از این کشت ها به غذای بسیاری از جانورانی که تغذیه آن ها با پروتئین گیاهی (که با لیزین کم است) کمبود این ماده هم برای آن ها جبران می شود. اسید گلوتامیک نوعی اسید آمینه است که سویه های کورینه باکترویوم ، آرتروباکتر ، بره وی باکتریوم ، میکروکوکوس کلوتامیکوس و … آن را تولید می کنند. و هم چنین نمک گلوتامات نیز از آن بدست آمده و برای ایجاد طعم در غذا استفاده می شود.
سالانه افزون بر 300هزار تن اسید گلوتامات از طریق کشت میکروبی بدست می آید .
لیزین، اسید گلوتامیک ، اسید اسپارتیک ، تریپتوفان و ترئو نین اسید آمینه هائی هستند که در مواد غذائی به انواع روش های استفاده ی مختلف مورد مصرف قرار می گیرند . این مواد را میکروارگانیسم های مختلف تولید می کنند. در سراسر دنیا توجه زیادی به فرآیند تخمیر می شود. از سال 1957 تولید لیزین با قارچ صورت پذیرفت.
کاربرد میکروارگانیسم ها در صنایع شمیایی:
آنزیم های میکروبی : آنزیم های دارای منشا میکروبی اثرات گوناگونی داشته و فوق العاده فعال هستند. موارد استفاده آنزیم در صنعت وسیع بوده و به تدریج جایگزین مواد تولیدی توسط گیاهان و جانوران می شوند. از آمیلاز کپک نان در صنعت آبجو سازی و تهیه ی الکل صنعتی و هم چنین در پختن نا ن استفاده می شود.از فیبرینولیزین که توسط استرپتوکوک تولید و ترشح می شود. برای حل کردن ترومبین در رگ ها ی خونی انسان استفاده می شود واز پروتئیناز میکروبی برای زدودن موی پوست در دباغی و لکه گیری لباس استفاده می شود. از آنزیم های هیدرولیز کننده ی سلولز برای تصفیه ی آب میوه و صنعت آبمیوه سازی استفاده می شود. در صنعت شیمیایی از آنزیم های میکروبی هم چنین برای تهیه آلکالوئیدهای و پلی ساکاریدها و استروئیدها استفاده می شود.
یکی از پروتئینازها (پاک کننده ی لباس) به نام عامی ستوبتالیزین از باسیلوس موتبیلس (g+ اسپوردار) کارشناسان شیمی از آنزیم ها میکروبی برای فرایند کاتالیز بخشی از ترکیبات زنجیره ای طویل استفاده کرده اند. تغییرات شیمیایی ایجاد شده به وسیله ی آنزیم های میکروبی وسیع و اختصاصی است. باکتری های پروپیونیک دارای فسفات واکنش های برگشت پذیر را کاتالیزور می کنند.
PEP +AMP + PPiATP+Pi
آنزیم های میکروبی همانند: هیدرولاماز، ترانسفرازها، آنزیم های اکسیداتیو، ایزومرها، راسهازها در اغلب باکتری های یافت می شوند ودر متابولیسم قندها نقش مهمی دارند. مانند آنزیم تریپتوفاناز که توسط برخی باکتریها تولید شده و باعث ایجاد گاز اندول می شود.
کپک ها و باکتری ها مقادیر زیادی از آمیلازها را تولید می کنند. آنزیم های هیدرولیتیک از کپک های ریزوپوس دلارموکورزوکسی ئی و از باکتری های بوباسیلوس سوبتیلپس تولید کننده ی عمده ی آمیلازها هستند.
آمیلاز کپکی : ریزوپوس دلار و موکوروزکسی ئی خیسانده ی دانه ی نشاسته ا ی که روی کپک رشد کرده است، استفاده می شود. این روند بیش تر مختص آماده سازی خیسانده ی مالت است که از طریق تخمیر الکلی (توسط کپک ها و مخمرها) صورت می گیرد.
آمیلاز باکتریائی : همان طور که گفته شد باکتری باسیلوس سویتیلین آمیلاز تولید می کند. این باکتری عمده ترین باکتری برای تولید آمیلاز است . و از دانه های باقلا، لوبیا و بادام زمینی برای آن استفاده می شود.
آمیلاز قارچی : در جدا سازی نشاسته میوه ها استفاده می شود به طور کل:
1) افزایش حلالیت نشاسته غیر محلول در صنعت آبجو سازی
2)تهیه آب میوه
3) تبدیل اسید به نشاسته ی شیرین برای تهیه ی شراب های داروئی
4) تغییر مالت در هنگام پختن نان
5)عمل باز آمدن و اصلاح قوام مایه ی خمیر
6) مناسب کردن خیسانده ی نشاسته ای برای تخمیر الکلی
به طور کلی انزیم ها در تسریع عملکرد واکنش ها و کاهش محصولات جانبی و … کاربرد دارند.
سلولهای میکروبی با داشتن زمان تخمیری کوتاه و محیط های رشد نسبتا ارزان عوامل مناسبی برای تولید آنزیم به شمار می رود. در این اواخر آنزیم های میکروبی به نحو چشمگیری مورد استقبال دست اندرکاران صنایع واقع شده اند. در همین راستا، صنایع آبجوسازی، نانوائی و نساجی از آمیلازهای باسیلوس و آسپرژیلوس به جای آمیلازهای مالت و جو و گندم استفاده شده است.
در صنعت دباغی و صنعت تولید مواد شوینده از پروتئازهای آسپرژیلوس و باسیلوس به جای پروئتاز پانکراس استفاده شده است.
بخش 3) کاربرد میکروارگانیسم ها در تصفیه فاضلاب ها و محیط زیست
تهیه بیوگاز توسط میکروارگانیسم ها:
استفاده از بیو گاز فواید بسیاری دارد که اول و مهم تر از همه حفظ جنگل ها و استفاده ی کمتر از سوخت های فسیلی است، صرفه جویی در منابع انرژی ، تامین سوخت و روشنایی و تولید انرژی مکانیکی، کنترل آلودگی حاصل از تمرکز فضولات و … از دیگر فوائد آن می باشد.
تکنولوژی بیوگاز: بخش اول عبارت است از تجزیه ی موا آلی به ترکیبات ساده توسط باکتری های اسیداز که به سرعت رشد وتکثیر می یابند. این نوع از باکتری ها در برابر شرایط محیطی خیلی حساس نیستند و قادرند مواد مواد پیچیده ی آلی را تجزیه کنند و اسید سیتریک به مقدار بیش تر و اسید یدوپیونیک به مقدار کمتر همراه با آمونیاک و دی اکسید کربن تولید کنند.
بخش دوم از تجزیه ی اسیدها به متان و دی اکسید کربن توسط باکتری ها که درمقابل شرایط محیطی کاملا حساس هستند صورت می گیرد.
کاربرد میکروارگانیسم ها در تصفیه فاضلاب ها و پساب ها
این امر در نگاه وسیع به کاربرد میکروارگانیسم های زنده در سیستم ها و فرآیندهای تولید انبوه در صنایع اتلاق می شود.
در واقع می توان گفت بیوتکنولوژی نقش مهمی در تصفیه ی بیولوژیکی پساب های شهری و صنعتی دریاها دارد. بیو تکنولوژی محیط زیست در واقع استفاده از میکرو ارگانیسم های موثر در راستای تصفیه ی آلودگی آب ها را یادآور شده که در مناطق مورد نظر جهت پاکسازی بیو تکنولوژی بایستی شرایط بخصوصی را دارا باشد. ابعاد وسیعی از میکرو ارگانیسم ها نظیر : باکتری ها، قارچها، مخمر ها، پروتوزوا با شناسائی مناطق آلوده می توانند در این زمینه موثر باشند. در تصفیه فاضلاب وآب درمرحله سوم یعنی تصفیه ثانویه از میکروارگانیسمها استفاده می شود.روی سنگ های صافی کننده لایه ای از میکروارگانیسمها رشد می کنند. باکتریها که بخش عمده این لایه ها را تشکیل می دهند، فاضلاب را به هنگام عبور از خلل و سوراخ های قلوه سنگ ها اکسیده و تصفیه می کنند.
میکروارگانیسم ها را براساس فعالیتی که در انجام روشهای مختلف تصفیه بیولوژیک فاضلاب دارندبه سه گروه باکتری، جلبک وتک یاخته ها تقسیم می شوند. میکروب ها نقش بسیار مهمی در تصفیه فاضلاب ها ایجاد می کنند. باکتریها، تجزیه کننده های اولیه مواد آلی فاضلا بها هستند.بنابراین واحدهای صنعتی بیولوژیک باید چنان طراحی شوند که باکتریها امکان رشد وتکثیر یابند، باسیل ها ( میله ای شکل ) از معمولی ترین انواع باکتریهای موجود در به کارگیری تصفیه فاضلاب ها هستند.منبع غذائی میکروارگانیسمها، مواد آلی موجود در فاضلاب ها هستند. مکانیسم تصفیه بیوتکنولوژیک بر پایه ایجاد تماس بین مواد آلی تشکیل دهنده فاضلاب با تعداد بیشتری میکروارگانیسم است تا سریعترین عمل صورت گیرد. تصفیه به دو صورت بیولوژیکی : 1) هوازی 2)بی هوازی که تصفیه بی هوازی به دلیل عدم احتیاج باکتری های هوازی به اکسیژن بهتر است.
فاضلابها حفاظت از محیط زیست:
میکروارگانیسم ها در حفاظت از محیط زیست و هوا نقش موثری دارند. بعنوان مثال سیانوباکتریها اکسیژن موجود در جو زمین را می سازند.
و یا اینکه گلسنگ ها نقشی کلیدی در ایجاد اکوسیستم ها دارند، چون قادرند نیتروژن را تثبیت کنند و آن را به صورتی که برای جانداران قابل استفاده باشد، به محیط وارد کنند.
اگر چه گلسنگ می تواند در دماهای زیاد یا کم به زندگی خود ادامه دهد اما نسبت به تغییرات شیمیایی محیط بسیار حساس اند و به همین دلیل آن را ابزاری زنده برای سنجش کیفیت هوا به شمار می آورند.
از دهه ی 1950 به بعد دانشمندان دریافتند که بیش تر گلسنگ ها برای رشد کردن به هوای پاکیزه نیاز دارند. مثلا مشاهده کردند که افزایش مه – دود موجب ناپدید شدن گلسنگ ها می شود.علاوه بر این در جاهائی که هوای پاکیزه وجود دارد، گلسنگ ها فراوانی بیش تری دارند. به همین سبب، دانشمندان از گلسنگ ها برای نشان داده آلودگی هوا استفاده می کنند.
به جرات می توان گفت که گلسنگ ها نسبت به دیگر میکروارگانیسم ها از اهمیت بیش تری برخوردارند.دیگر عملکرد این میکروارگانیسم نشان دادن میزان آلودگی است، گلسنگ ها ریشه ندارند، به همین دلیل مواد غذایی مورد نیاز خود را باید از هوا جذب کنند.
باران، مه، شبنم، سطح گلسنگ را مرطوب می کنند و در نتیجه گلسنگ می تواند ماده ای غذایی و هر نوع ماده ی آلوده کننده ای را که در هوا وجود دارد را جذب کند ، گلسنگ ها می توانند قرن ها زندگی کنند.به همین دلیل برای مطالعه ی تغییرات آلودگی ها طی دوره های طولانی بسیار مناسب است.بسیاری از گونه های گلسنگ پراکندگی جغرافیایی وسیعی دارند. بنابراین می توان برای نشان دادن کیفیت هوا در فواصل مختلفی نسبت به منبع آلودگی مثل کارخانه یا نیروگاه از یک گونه گلسنگ استفاده کرد.
برای نشان دادن کیفیت هوای یک منطقه به وسیله ی گلسنگ ها ، دانشمندان اغلب از پراکندگی گلسنگ ها د رمنطقه ی مورد نظر نقشه برداری می کنند، سپس تعداد گونه ها و فراوانی هر یک را شمارش و سپس مجموع سطح اشغال شده به وسیله ی هرگونه از گلسنگ ها را محاسبه می کنند.
دانشمندان با اندازه گیری غلظت فلزات و سایر آلاینده ها در گلسنگ ها می توانند اطلاعات کاملتری درباره آلودگی هوا بدست آورند.
بخش 4) کاربرد میکرو ارگانیسم ها در کشاورزی:
از آفت کش های میکروبی برای مدت نسبتا طولانی به صورت موفقیت امیز استفاده شده است . این مواد شامل عوامل میکروبی مانند ویروس ها، باکتری ها ، قارچ ها وقتی تک یافته ها و تشکلات سهمی حاصل از آن هاست که عوامل زنده میکروبی مانند ویروس ها، باکتری ها ، قارچها وقتی تک یافته ها و تشکلات سمی حاصل از آن هاست که در عوامل ایجاد کننده ی آفات تولید بیماری می کنند به طور کلی تا کنون 90 گونه از باکتری های مولد بیماری در حشرات شناخته شده است. و اما آفت کش های میکروبی که اکثرا باکتریائی اند در گونه های تجاری شامل باسیلوس ها هستند و بیش تر تولیدات عرضه شده به بازار با استفاده از باسیلوس تورین سین است (برای حشرات سمی). آفت کش های حاوی میکرو ارگانیسم باسیلوس تورین جین سین برای مقابله با حشرات بسیار موثر است. این گونه اولین بار در اوایل قرن بیستم در ژاپن از بدن کرم ابریشم کشف شد.آفت کش های ویروسی: روش های جدیدی از استفاده ی ویروس ها در انستیو ویروس شناسی شهر آکسفورد انگلستان در حال تکوین است. ویروس ها معمولا در بدن حشرات زنده تکثیر می یابند و رقیب مهمی برای آفت کش ها ی غیر بیولوژیک یعنی شیمیایی هستند. اما برای مدتی تولید آفت کش های بیولوژیک متوقف شد چرا که هر روز ترکیبات شیمیایی جدید وارد بازار می شود.
تولید ترکیبات سمی باکتریایی و افزایش رو به تزاید دانش ما، از مکانیسم و نحوه ی تاثیر قارچ ها و اکولوژی ویروس ها، همگی آینده ی بهتری را برای کنترل آفات نوید می دهد.
دیگر آفت کش هاو حشره کش در صنعت قارچ ها و باکتری و ویروس های انگلی است. متاسفانه علم مهندسی ژنتیک برای بررسی قارچ ها در مقایسه با باکتری ها و ویروس ها پیشرفت چندانی نداشته است. با این وجود مطالعات و بررسی های انجام شده، در این اواخز دانش بیش تری از خصوصیات ژنتیک بیو شیمیایی و فیزیولوژیک قارچی را فراهم نموده است.
این دانش رو به تزاید امکان تولید امکان تولید محصولات بهتر و موثرتر از این ارگانیسم های مفید را عملی ساخته است.
از میکرو ارگانیسم های بسیار فعال در حیطه ی صنعت کشاورزی می توان به باکتری ها اشاره کرد.
باکتری های شیمیواتوتروف: باکتری های شیمیواتوتروف انرژی خود را از طریق برداشتن الکترون های از مولکول های غیر آلی مانند آمونیاک (NH3) ، هیدروژن سولفید (H2S) بدست می آورند.
باکتری های شیمیو اتو تروفی که در خاک زندگی می کنند، (نیتروزوموناس) و (نیتروباکتر) از نظر کشاورزی و حفظ محیط زیست بسیار حائز اهمیت اند؛ چون نقش شوره گذاری را در چرخه ی نیتروژن بر عهده دارند. چنان که می دانید شوره گذاری فرایندی است که طی آن آمونیاک به وسیله ی اکسیداسیون به نیترات تبدیل می شود و نیترات رایج ترین شکل نیتروژن است که گیاهان از آن استفاده می کنند چرخه ی نیتروژنی: نوعی ترکیب نیتروژن دار غیر آلی به نام نیترات در خاک وجود دارد. نیترات در اب موجود در خاک حل و سپس جذب گیاهان می شود. گیاهان این نیترات را به اسیدهای آمینه و سپس اسیدهای آمینه را به پروتئین هنگامی که جانداری بخشی از گیاه را می خورد، نیتروژنی را که در آن به صورت پروتئین یا اسید نوکلئیک وجود داردبه بدن خود منتقل و بخشی از آن را به جسم خود تبدیل می کند. بدن گیاهان و جانوران پس از مرگ تجزیه می شود. باکتری های و قارچها ی تجزیه کننده پروتئین های بدن جانداران رابه آمونیاک تجزیه می شود. انواعی از باکتری ها که د رخاک وجود دارند سرانجام آمونیاک را به نیترات تبدیل می کنند.
به این ترتیب نیترات بار دیگر به خاک باز می گردد و دوباره مورد استفاده ی گیاهان قرار می گیرد. چنین باکتری هائی که خاک را برای رشد گیاهان مناسب می کنند باکتری های شوره گذار نامیده می شوند. بنابراین به تبادل نیتروژن بین جانداران و محیط، چرخه نیتروژن می گویند.
باکتری های هترو تروف: بیشن تر باکتری ها هتروتروف اند، یعنی از غذایی که به وسیله جانداران دیگر ساخته شده است تغذیه می کنند. باکتری های هتروتروف، همراه با قارچ ها، از تجزیه کنندگان اصلی دنیای زنده اند. تجزیه کنندگان ، پیکر موجودات مرده را تجزیه می کنند و مواد غذایی آن را در دسترس سایر جانداران قرار می دهند. بیش تر بوئی که از خاک استشمام می شود ناشی از باکتری های هترو تروف است.
ریزوبیوم ها، مهم ترین جانداران تثبیت کننده ی نیتروژن اند. این باکتری ها، که هتروتروف اند، معمولا در غده های روی ریشه ی گیاهان مانند سویا، لوبیا، بادام زمینی، یونجه و شبدر زندگی می کنند که در شکل نشان داده شده است.
کشاورزان از توانایی ریزوبیوم ها در تثبیت نبیتروژن استفاده مهمی می کنند. انان هر چند سال یک بار در زمین های کشاورزی خود گیاهانی از خانواده پروانه واران را می کارند تا خاک را از ترکیبات نیتروژن دار دوباره غنی سازند.
بخش 5) کاربرد میکرو ارگانیسم ها در استخراج معادن:
شرکت های بهره برداری از باکتریها برای تلخیص کردن (خالص نمودن) عنصر مورد نظر از سنگ معدن هایی که عیار پایین دارند استفاده می کنند.
این سنگ معدن ها که مقدار کمی از عنصر مورد نظر را در خود جای داده اند حاوی گوگرداند برخی از باکتری ها می توانند گوگرد را به ترکیبات محلول تبدیل کنند سنگ معدن را با اب شست و شو می دهند . آب ترکیبات محلول گوگردی را می شوید، و از سنگ معدن جدا می کنند. و در اخر کار آنچه باقی می ماند عنصر مورد نظر است.
از این روش برا استخراج مس و اورانیوم نیز استفاده می شود بعضی از باکتری ها می توانند مواد آلی مختلفی را متابولیزه کنند. از این باکتری ها برای پاکسازی آلودگی های نفتی و شیمیایی استفاده می کنند که به توضیح آن می پردازیم البته ابتدا باید با میکروارگانیسم های تجزیه کننده آشنا شویم.
میکرو ارگانیسم ها تجزیه کننده:
میکرو ارگانیسم هائی چون باکتری ها و قارچ ها و … عوامل اصلی و کلیدی تجزیه می باشند به طور کلی میکرو ارگانیسم ها را بر اساس منابع انرژی و کربن که مصرف می نمایند به دو دسته تقسیم بندی می کنند:
میکرو ارگانیسم های هتروتروفیک که از مواد آلی به عنوان منبع انرژی و کربن استفاده می کنند و دیگری میکرو ارگانیسم های اتو تروفیک که انرژی خود را از نور خروشید و اکسیداسیون ترکیبات غیر آلی بدست می آورند . قارچ ها و بیشتر باکتری ها اساسا هتروتروف هستند.

کاربرد میکرو ارگانیسم های تجزیه کننده در استخراج منابع و معادن طبیعی (نفت):
تجزیه زیستی یک فرایند طبیعی است که طی آن مواد آلی توسط میکرو ارگانیسم ها به مواد دیگری مثل اسیدهای چرب یا دی اکسید کربن تبدیل می شوند.
بسیاری از میکرو ارگانیسم ها دارای توانایی آنزیمی برای تجزیه ی هیدروکربن های نفتی می باشند، بعضی از میکرو ارگانیسم ها قادر به تجزیه مواد سمی موجود در نفت ها هستند که از این طریق نفت خالص را به وجود می آورند.
استخراج منابع نفتی به وسیله میکرو ارگانیسم ها امروزه بسیار رایج شده است. حذف آلودگی های نفت در دریاها به وسیله میکرو ارگانیسم های تجزیه کننده و نفت خوار اولین بار توسط گروهی از سازمان تحقیقاتی ناوال51 و گارد ساحلی آمریکا52 و آژانس حفاظت از محیط زیست آمریکا53 انجام شد و در سال 1980 کاملا این روش تایید گردید.
این روش به این ترتیب است که میکرو ارگانیسم ها برای رشد نیاز به منبع کربن و نیتروژن و فسفر دارند وقتی که مخلوطی از هیدروکربن های متعدد می باشد، قادر به تامین کردن و به عبارت دیگر منبع تامین انرژی برای میکرو ارگانیسم ها است.
در واقع همانطور که گفته شد سازمان تحقیقاتی ناوان حدود سال 1972 پانزده پروژه تحقیقاتی برروی نفت انجام داد و توانست سرب موجود در آلودگی های نفت دریاها را به وسیله تجزیه زیستی توسط میکرو ارگانیسم ها کاهش دهد.
در مجموع بیش از هفتاد نوع میکرو ارگانیسم ها شناخته شده است که قادر به تجزیه ی ترکیبات نفتی اند. که البته برای تجزیه زیستی کامل ترکیبات نفتی تعداد زیادی از گونه های مختلف میکرو ارگانیسم ها مورد نیاز می باشد.
از آنجا که مواد نفتی و اکثر هیدروکربن ها در آب به خوبی حل نمی شوند فصل مشترک نسبتا کوچک نفت در تماس با آب می تواند تجزیه ی میکروبی را محدود نماید بسیاری از میکرو ارگانیسم های مصرف کننده ی هیدروکربن مواد امولسیون کننده تولید می نمایند که تاثیر مثبت زیادی به مصرف و به کارگیری مواد نفتی دارد و اما عوامل موثر بر فعالیت میکرو ارگانیسم ها در تجزیه نفت:
PH :
– یکی از عوامل موثر بر فعالیت میکرو ارگانیسم ها در استخراج منابع نفتی PH محیط ها ی آبی می باشد. PH محیط های آبی یکنواخت پایدار و نسبتا قلیایی است تخلیه PH می تواند از طریق افزودن سنگ اهک ، اسیدها و … انجام شود. PH بین 8-4 برای فعالیت بیولوژیکی ایده آل در نظر گرفته شده است.
– از آنجایی که قارچ ها در شرایط اسیدی بهتر از باکتریها رشد و فعالیت می نمایند، لذا محیط اسیدی به عنوان یک عامل مناسب برای قارچ ها در جهت تجزیه ی موا د نفتی محسوب می گردد.
– رطوبت: به طور کلی رطوبت مناسب برای فرآیندهای فعال زنده ضروری و مهم بوده و میزان رطوبت در دامنه ی 2% الی 8% عموما برای تجزیه بیولوژیکی در خاک ها مناسب است.
درجه حرارت: درجه حرارت عاملی است که بر سرعت متابولیسم میکرو ارگانیسم ها همچون حالت فیزیکی هیدروکربن ها تاثیر می گذارد.
دمای بیشتر آبهای دریایی بین 2- 35 است که مشاهدات نشان می دهد در دماهای رو به پایین دریاها سرعت نیز کم می شود. و در واقع تنزل دما از 25 به سمت 10 ، 5 برابر سرعت واکنشها را کاهش داده است.
بدون شک یکی از عوامل بسیار موثر بر حذف آلودگی نفت دریاها تجزیه بیولوژیکی مواد نفتی می باشد.
مواد نفتی نزدیک سطح آب و مواد نفتی که کاملا در آب پراکنده شده اند به آسانی تحت تجزیه بیولوژیکی قرار می گیرند. میکرو ارگانیسم ها برای رشد نیاز به منبع کربن، نیتروژن و فسفر دارند و نفت خام که مخلوطی از هیدروکربنهای متعدد می باشد قادر به تامین منبع کربن و یا به عبارت بهتر انرژی برای میکرو ارگانیسم هاست.
به طور کلی به نظر می رسد تعداد میکرو ارگانیسم های مصرف کننده هیدروکربن ها و سهم آن ها استخراج نفت شاخص مخصوصی برای نشان دادن وجود هیدروکربن در آن محیط است.
در اکوسیستم های بدون نفت مصرف کننده های هیدروکربن ها عموما کمتر از 1/0 درصد جامعه میکروبی را تشکیل می دهند.
در حالی که در اکوسیستم های آلوده به نفت ممکن است این میکرو ارگانیسم ها تا 100 درصد جمعیت میکروبی را شامل شوند.
اکولوژیست ها یی که در مورد میکروب ها تحقیق می کنند، نشان داده اند که تعداد تجزیه کننده های نفت در رسوب ها و آبهای آزاد و دریاهای یخی زیاد شده اند. بنابراین نیازی به افزایش میکرو ارگانیسم ها در اکوسیستم های آلوده شده با نفت نیست.
مطالعات اخیز همچنین نشان اده است که افزایش ترکیبات تجاری به باکتری های تجزیه کننده ی نفت دریاها و یا افزایش کشت باکتریهای تجزیه کننده طبیعی نفت سرعت تجزیه زیستی نفت به افزایش مواد غذایی به طور قابل ملاحظه ای افزایش نمی دهد.
در آخر می توان به این پرسش در قالب مزایا و معایب استفاده از میکرو ارگانیسم ها پاسخ داد.
آیا روش تجزیه آلودگی (بیولوژیکی به وسیله ی میکروارگانیسم ها) در رفع آلودگی های نفتی در آب می باشد؟
1- معمولا زیست درمانی و استفاده از میکرو ارگانیسم ها در تجزیه ی الودگی باعث کمترین اختلال فیزیکی در مکان می شود. این خاصیت مخصوصا در سواحلی مهم است که روش های مختلف باعث صدمه به جانداران و گیاهان آن منطقه می شود.
2- وقتی از این تکنولوژی و استفاده از میکرو ارگانیسم ها در این صنعت به درستی بهره بگیریم هیچ اثر سوئی نخواهد داشت و یا اثر مضر آن بسیار کم می باشد.
3- این روش درکمک به حذف ترکیبات سمی نفت از مکان های آلوده بسیار مفید بوده و از روش های دیگر مانند تبخیر سریع تر است.
4- زیست درمانی مکان های آلوده به نفت در همان مکان انجام می گیرد و یک راه بسیار کامل و ساده تری نسبت به دیگر تکنولوژی های مکانیکی برای استخراج منابع نفتی ارائه می کند.

نتیجه گیری
حالا دیگر به جرات می توان گفت که هیچ یک از علوم به اندازه میکروبیولوژی (علم شناخت میکروارگانیزم ها) در تحولات زندگی انسان موثر نبوده است در واقع توسط این علم می توان به تمام سوالات در زمینه میکروارگانیسم ها پاسخ مناسبی داد و ساختار و منشا آن ها، کاربرد آنها در صنایع گوناگون و به خصوص آنتی بیوتیک سازی را شرح داد.
دانشمندان این علم تاکنون کشف کرده اند که میکروارگانیزم ها موجودات ریز میکروسکوپی هستند که با تولید مثل زیاد شده و اگر در محیط مناسب قرار گیرند قادر به رشد و تقسیم هستند و اینگونه این چرخه به صورت متوالی ادامه می یابد.
میکروارگانیسم ها انواع گوناگونی دارند و در واقع تمامی باکتری ها، قارچ ها، کپک ها و هر آنچه را که ما گاه در اخبار و … می شنویم و یا مجموعه ای از آن ها را بر روی محیط های کشت یا مواد غذایی می بینیم این موجودات ریزی که گاهی می بینیم و گاهی نمی بینیم چیزی جز نوعی از میکروارگانیزم ها نیستند. دیگر با دانستن این ها می توان اطمینان یافت که از مهم ترین آثار بر تحولات زندگی انسان در دست این ریز سازواره هایی است که غالباً با چشم غیر مسلح دیده نمی شوند و بسیار بسیار کوچک هستند. در واقع می توان گفت: این موجودات بسیار کوچک قادر به انجام کارهای بسیار بزرگی هستند.
به طور کلی می توانیم بگوییم که فواید این موجودات ریز بیش تر از مضرات آن ها است و به همین سبب این موجودات نقش بسیار مهمی در صنعت برای تولید صنایع گوناگون، در تهیه ی مواد غذایی مثل ماست، پنیرهای قارچی و خیارشور و …، در تولید فرآورده های دارویی از جمله آنتی بیوتیک ها را ایفا می کنند.
در واقع تولید فرآورده های دارویی مهم ترین فایده ی آن ها است زیرا با این کار در واقع جان بسیاری از انسان ها را در عصرهای گوناگون نجات می دهند و این شاید مهم ترین و ارزنده ترین فعالیتی باشد که هر موجود جاندار چه کوچک و چه بزرگ در روی این زمین خاکی بتواند انجام دهد.

گزارش و مصاحبه
گروه پژوهشی ما برای دست یابی به اطلاعات بیشتر درباره میکروارگانیزم ها و ارتباط و کاربرد آن ها در تولید آنتی بیوتیک ها، مصاحبه هایی را با چند پزشک و کارشناس ارشد در رشته ی علوم آزمایشگاهی از جمله آقای موذنی که در کلینیک شرکت نفت کرج مشغول به فعالیت هستند و همچنین خانم مقدم که در بخش آزمایشگاه در موسسه ی سرم سازی رازی مشغول به فعالیت و تدریس هستند داشته است که در ادامه به اختصار به متن این مصاحبه ها می پردازیم:
1- آیا شما می توانید ما را درباره منشاء میکروارگانیسم ها و کاربردهای آنها آگاه کنید؟
میکروارگانیزم ها موجودات بسیار ریز میکروسکوپی هستند که با چشم غیر مسلح دیده نمی شوند. میکروارگانیزم ها کاربردهای بسیار مختلف و گسترده ای در زندگی انسان از جمله: در زمینه های پزشکی بخصوص در علوم جراحی، صنعت، صنایع دارویی بخصوص در تولید آنتی بیوتیک ها و صنایع غذایی از جمله در تولید ماست که با تغییر و تبدیل باکتری های روی شیر امکان پذیر است و نیز در تولید پنیرهای قارچی که با تغییر و تبدیل قارچ های روی شیر و تعویض طعم آن این پنیرها را به دست می آورند و نیز از جمله تولیدات دیگر آن ها خیارشور است که با فرآیند تخمیر و توسط فعل و انفعالاتی که بر باکتری ها و قارچها انجام می دهند آن را تولید می کنند می توانیم اشاره کنیم.
میکروارگانیزم ها به دو دسته ی مفید و مضر تقسیم می شوند که حدود 80% این ریزسازواره ها مفید و 20% آن ها دپاتوژن (بیماری زا) هستند. متاسفانه از این 20% موادی چون شراب، الکل و … هم حاصل می آید که در کنار داشتن فواید فراوان در فعالیت های پزشکی و دارویی در جامعه تولید مشکل کرده اند و به همین دلیل نمود بیشتری نسبت به میکروارگانیسم های مفید یافته اند.
2- آیا شما می توانید به ما در زمینه ی کاربرد میکروارگانیسم ها در تولید کردن آنتی بیوتیک ها اطلاعاتی بدهید؟
آنتی بیوتیک ها بیش تر از قارچها تولید می شوند. برخی از تولیدات میکروارگانیسم ها می توانند به عنوان آنتی بیوتیک استفاده شوند. به این صورت که با قرار دادن کدهایی درون ژن های، آنها به طور انبوه تولید آنتی بیوتیک ها می کنند.
از میکروارگانیزم هایی که در تهیه ی آنتی بیوتیک ها نقش دارند می توان به میکروب ها، ویروس ها و قارچها اشاره کرد که طیف گسترده ای دارند و با پیشرفت علم این طیف گسترده ترمیم می شود.
3- لطفا چند نوع محیط کشت را نام ببرید و مواد سازنده ی آن ها و چگونگی تکثیر باکتری و قارچ را برای ما توضیح دهید؟
ما چندین نوع محیط کشت داریم که در ابتدا به محیط کشت بلادآگار می پردازیم.
در این محیط کشت که جامد و گرم منفی است میزان معینی ترکیب خون و جلبک دریایی (عامل جامد کننده (آگار)) را داریم که غالبا این مقدار به cc40 جلبک در cc1000 خون گوسفند می رسد و از دیگر محیط های کشت می توان به Emb اشاره کرد که محیط کشت گرم مثبت است و مایع و فاقد آگار است و به دلیل اینکه تنها خون گوسفند دارد مایع می باشد از محیط کشت های دیگر هم می توان به محیط کشت مایع نخاع اشاره کرد. برای تهیه ی این محیط کشت، پزشک مقداری از مایع نخاع را که از مهره های گردن تا انتهای کمر امتداد دارد را برداشت می کند و با تشخیص ماده ی آن یک نوع محیط کشت مخصوص را پیشنهاد می دهد.
برخی از باکتری ها را نیز از همولیز خون به دست می آورند، بدین صورت که خون را هیدرولیز کرده و از هاله ی روشنی که ایجاد می شود برای تولید باکتری استفاده می کنند. نوع دیگری از محیط کشت، محیط کشتی است که از ترکیب g18 پودر مویر در g250 آب بدست می آید. بدین صورت که پس از ترکیب این دو ماده با یکدیگر، ماده کلی را در پلیت های مخصوصی ریخته و پس از سرد شدن و استریل شدن محیط کشت حاصل می آید. برای خارج کردن محیط کشت از حالت استریل و کشت دادن میکروب می توان با فوت کردن در پلیت ها پس از 24 ساعت استقرار در مجاورت گرما در آن "باکتری" کشت داد و برای تولید قارچ هم باید پس از فوت کردن به مدت 48 ساعت در مجاورت حرارت درجه قرار گیرد تا قارچ تولید شود.
4- بطور کلی می توان چه عواملی را در تهیه ی محیط کشت موثر دانست؟
می توان گفت نکته ی اصلی در تهیه ی محیط کشت نسبت دقیق ماده و نیز استریل خوب است، و نیز برای استریل نگه داشتن محیط کشت می توان نمونه را در کنار هود قرار دارد تا میکروارگانیسم ها روی آن ننشیند ولی اگر بخواهیم میکروارگانیزم ها رشد بهتری داشته باشند باید آنها را در دمای oC37 (در دمای بدن انسان) قرار دهیم که برای تولید دمای oC37 می تواند از دستگاهی به نام "الکوباکتر" استفاده کرد. البته تعداد کمی از باکتری ها در دمای بیش تر از oC42 رشد بهتر دارند. برای رشد برخی باکتری ها نیاز به Co2 داریم و برای تولید و استفاده از آن، نمونه را باید در کنار حرارت قرار داد و بدین منظور آن را درون دستگاهی که در آن شمعی روشن است می گذارند تا حرارت بیش تری به همراه Co2 تولید شده به آن برسد و در مورد کشت قارچ هم از روشهای SCC و SC استفاده می شود که هر یک محیط کشت مخصوص خود را دارد. برای استفاده از محیط کشت Emb در آزمایشگاه ها یک نمونه روتین مریض را روی محیط های کشت قرار می دهیم تا ببینیم که آیا باکتری روی آن رشد می کند یا خیر. برای رشد باکتری های دیگر برای مثال باکتری ادرار و مدفوع محیط کشت های مخصوص دیگری داریم.
5- لطفا محیط های کشت را با هم مقایسه کنید و چند آنتی بیوتیک حاصل از ساخت و ترکیب میکروارگانیزم ها را نام ببرید؟
در مقایسه ی محیط های کشت می توان گفت که محیط کشت مایع بهتر از محیط کشت جامد است. وقتی که منحنی رشد باکتری ها به صورت صعودی باشد و باکتری ها به تصاعد زیاد شوند 1، 2، 4، 8، … در اینصورت این تعداد به حدی می رسد که در این حد باکتری به صورت عمده تکثیر می شود ولی اگر باکتری نتواند این حد را تحمل کند فورا به فاز مرگ وارد می شود و از تعداد آن ها کاسته می گردد. برای تشخیص نوع باکتری پس از رشد دادن نمونه روی محیط کشت، می توانیم بفهمیم که باکتری از چه نوعی است. باکتری ها انواع متفاوت با خصوصیات مختلفی دارند از جمله: پروتئازها (کاربرد در شوینده ها)، آمیلاز (کاربرد در شیرینی پزی و …) و … که بهترین اکوسیستم برای رشد آن ها خاک است که در آن باکتری روی محیط اختصاصی کشت داده می شود از جمله باسیلوس ها (باسیلهایی که اسپور تولید می کنند) که ماندگاری بیش تری دارند و فرآورده های بیش تری تولید می کنند. و از جمله آنتی بیوتیک ها می توان به پنی سیلین، کوتریموکسازول (که ترکیب دو عدد آنتی بیوتیک است)، جنتامایسین، تتراسایکلین و … اشاره کرد.

پیوست جداول:
نام
منبع
واکنش
کاربرد
آمیلاز
آسپرژیلوس
تبدیل نشاسته به قند
آبجوسازی/تولید شربت
نارینجیناز
آسپرژیلوس نیجر
حذف نارینجین
مزه تلخ آب نارنج و پرتغال را از بین می برد.
جدول شماره یک- آنزیم های میکروبی در صنایع غذایی
فرآورده
جنس
میکروارگانیسم
آمیلاز
آسپرژیلوس
باسیلوس
اندومیکوسپین
ایزوپوس
کپک
باکتری
مخمر
کپک
گلوکزآمیلاز
آسپرژیلوس
اندومیکوسپین
ایزوپوس
کپک
مخمر
کپک
گلوکزیداز
آسپرژیلوس
کپک
جدول شماره دو- آنزیم های میکروبی و منبع آن ها

آنزیم
منبع
کاربرد
آلف-آمیلاز
-ancilase
آسپرژیلوس اوزیرا
باسیلوس آمیلولیکوفاسینس
تهیه ی شربت های گلوکزی
برداشتن چسب نشاسته
بنا-گلوکاناز
باسیلوس لیکن فورمیس
آمپرژیلوس نیجر
باسیلوس آمیلولیکوفاسینس
محلول ساختنی مواد جانبی آبجو
بهبود کیفیت مالت
گلوکزآمیلاز
ایزوپوس
آسپرژیلوس نیرژگونه
هیدرولیز نشاسته
گلوکزایزومراز
گونه ی آرتوباکتروگونه
باسیلوس
شربت ذرت سرشار از فروکتوز
لاکتاز
گونه ی کلونی و رودمیسی
حذف لاکتوز از آب پنیر
لیپاز
کاندید الیپولیتیکا
بهبود طعم پنیر و کره
جدول شماره سه – آنزیم ها و منابع و کاربرد آن ها

عامل عفونت
داروی انتخابی اول
داروی انتخابی دوم
کوکسی هیا گرم – منفی
گونوکوک
مننگوکوک
پنی سیلین به اضافه پروتئین
سفتریاکسون
سولفونامیدها
اسپکتینومایسن، سفوکسیتین،
سولفونامید، کرامفیل
آمپی سیلین
کوکسی های گرم – مثبت
پنوموکوک
استرپتوکوک همولیتیک
گروههای G.C.A
استرپتوکوک ویریدانس
استافیلوک که پنی سیلین تولید نمی کند.
استافیلوک که پنی سیلین تولید می کند
پنی سیلین
پنی سیلین
آمپی سیلین به اضافه آمینوگلیکوزیدها
آمینوگلیکوزیدها
پنی سیلین
پنی سیلین

پنی سیلین مقاوم به پنی سیلیناز
اریترومایسین/سفالوسپورین
اریترومایسین/سفالوسپورین
وانکومایسین/سفالوسپورین
سفالوسپورین/وانکومایسین
سفالوسپورین
وانکومایسین

وانکومایسین
باسیل های گرم – منفی
آسینتوباکتری
باکتریوئیدها-نژادهای موجود در دهان و حلق و دستگاه گوارش
بروسلا-کامپلوباکتریا

آمینوگلیکوزید به اضافه اینمی پنم
پنی سیلین
مترونیدازول
تتراسایکلین به اضافه استرپتومایسین

سفالوسپورین
مینوسیکلین TMP-SMX
مترونیدازول
سفالوسپورین
سفوکسیتین

آمینوگلیکوزیدها
جدول شماره چهار- آنتی بیوتیک های مورد مصرف در بیماری های عفونی در سال 1988
آنتی بیوتیک
تاریخ کشف
منبع
ماهیت شیمیایی
موارد مصرف اختصاصی
پنی سیلین
1929
پنی سیلیوم نوتاتوم
دی پپتید
علیه باکتری های گرم منفی، گونوککها منگوکوکها و اسپیروکت ها
استرپتومایسین
1944
استرپتومیس تری رئوس
گلوکوزیدبازی
علیه سالمونلا و در درمان بیماری سل
نئومایسین
1949
استرپتومیسس فرادی
آمینوگلوکوزید
علیه باکتری های گرم مثبت و منفی و به کار رفتن آن ها به عنوان ضدعفونی کننده موضعی و عمومی
نیستاتین
1951
استرپتومیس نورسئی
نامشخص
موثر علیه قارچ کاندیدا آلبیکنس و سایر قارچ ها
کانامایسین
1957
استرپتومیسس نیوئوس
آمینوگلیکوزید
موثر علیه استافیلوکوکوس طلائی و اغلب باکتری های گرم منفی به جز سود و موناس و درمان عفونت مجاری ادراری
جدول شماره پنج- نقش آنتی بیوتیک ها در زندگی انسان
جدیدترین خبر درباره ی آنتی بیوتیک ها
تجویز آنتی بیوتیک، درمان یا …؟
به عقیده دانشمندان، استفاده از آنتی بیوتیک های غیر ضروری برای کودکان که به وسیله پزشکان تجویز می شود، نه تنها اثری جز دور ریختن پول والدین این کودکان به همراه ندارد بلکه برای آنها مضر نیز است. این مطالعات توسط دانشمندان دانشگاه هاروارد و با همکاری دانشگاه بوستون انجام شده است. با وجود درخواست های مکرر انجمن های پزشکی برای حفظ سلامت کودکان، جامعه پزشکی همچنان با مشکل تجویز آنتی بیوتیک های غیر ضروری برای کودکان توسط پزشکان اطفال روبه رو است.
بر اساس مطالعه ای روی 4 هزار کودک که به علت گلو درد به پزشک مراجعه کرده و مورد معاینه قرار گرفته اند، در بیشتر مواقع دلیل گلو درد در کودکان عامل ویروسی است و تنها چیزی حدود 15 تا 30 درصد از این گلودردها با عامل نوعی باکتری به نام استرپتوکوکوسی بوده که باید برای درمان آن از آنتی بیوتیک استفاده کرد.
محققان دریافته اند در 53 درصد موارد، پزشکان برای درمان گلو درد از آنتی بیوتیک استفاده می کنند که این آمار، بسیار بیش تر از 15 تا 30 درصد مورد نیاز است. این مطلب در روز 9 نوامبر در مجله انجمن پزشکان آمریکا نیز به چاپ رسیده است. علاوه بر اینها محققان دریافته اند بیشتر این پزشکان تست گلودرد میکروبی (گلودرد استرپتوکوکی) را انجام نمی دهند و در اکثر مواقع داروهای مناسبی نیز برای گلودرد استرپتوکوکی تجویز نمی شود.
دکتر جعفری لیندر، سرپرست گروه تحقیق می گوید: این روش با توصیه های رفتاری که برای پزشکان هنگام معاینه کودکان توصیه شده است، منافات دارد، زیرا پزشک در وهله اول باید آزمایش انجام دهد تا بفهمد گلو درد کودک ناشی از کدام گروه عفونت استرپتوکوکی است که به این آزمایش در علم پزشکی اصطلاحا تست GABHS گفته می شود. اگر نتیجه آزمایش مثبت باشد، دکتر باید برای درمان این گلودرد از پنی سیلین و خانواده آنتی بیوتیک ها استفاده کند و در صورت منفی بودن آزمایش، نباید برای کودک آنتی بیوتیک تجویز شود.
لیندر می افزاید: در بیشتر مواقع بدون آزمایش برای درمان گلودرد کودکان از آنتی بیوتیک استفاده می شود که این شیوه درمان بیشتر نتیجه عکس دارد و سبب بالا بردن قدرت و توان باکتری در برابر دارو می شود.
کودکانی که ناخواسته در معرض این داروها قرار می گیرند، علاوه بر درمان نشدن دچار فعل و انقعالاتی نظیر دل درد، اسهال و آلرژی نیز می شوند.
واژه نامه:
1- اکسیداسیون: عمل اکسید کردن / ترکیب جسمی با اکسیژن
2- پرتوپلاست: ماده ی سیال و بی رنگ زنده ی سلولهای گیاهی و جانوری که از دو جزء سیتوپلاسم و هسته تشکیل شده است.
3- لیزین فیزیولوژیکی: آمیختن فیزیولوژیکی
4- تلقیح: داخل کردن مایه آبله در بدن برای جلوگیری کردن از سرایت آن / واکسن زدن
5- فعالیت متابولیک میکروارگانیسم ها: فعالیت سوخت و ساز میکروارگانیسم ها
6- رشد کلنی: رشد همگانی و دسته جمعی
7- دیش: ظرفهای فلزی و مخصوص آزمایشگاه
8- سیانوباکتری: فتوسنتزکننده ای است که با یک پوشش رنگدانه دار احاطه شده است، معمولا روی خاک و یا اقیانوسها دیده می شود.
9- ماکدومولکول ها: مولکولهای درشت

منابع و مآخذ:
1- باکتریولوژی پزشکی – نوروزی، جمیله – انتشارات دانشگاه علوم پزشکی ایران.
2- میکروب شناسی کاربردی – مهرابیان، صدیقه – انتشارات شابک – چاپ دوم – بهار 1381
3- میکروب شناسی پزشکی – قناعت، جواد – راشد، طاهره – انتشارات فربد – چاپ اول – پاییز 1371
4- روش های آزمایشگاهی میکروب شناسی پزشکی- دپالیام، تریگان – ترجمه: نهائی، محمد رضا – جلالی، علی – انتشارات نیکنام تبریز – چاپ اول
5- باکتریولوژی عمومی و آنتی بیوتیک ها – بیات، پروین – انتشارات سهامی چهر، فروردین 1362
6- پایان نامه ی دانشگاهی راه های پاکسازی نفت – کمالی نژاد، سمانه – دانشگاه صنعتی امیرکبیر – 1379
7- کتاب زیست شناسی دوره ی پیش دانشگاهی – دفتر تالیف کتاب های درسی – شرکت چاپ و نشر کتاب های درسی ایران – چاپ سوم – 1383
8- پایان نامه دانشگاهی، کاربرد روشهای بیوتکنولوژی در رفع آلودگی های نفتی آب – خاکپور، مریم – دانشکده مهندسی شیمی تهران – 1376.
9- جاوتز (میکروبیوتکنولوژی) – آل هاشم – سعید – انتشارات آینده سازان – چاپ اول – 1371
10- بیوشیمی عمومی (جلد 2) – لاهوتی، مهرداد – رحیم زاده، رحیم – انتشارات: آستان قدس رضوی.
11- گیاه شناسی (جلد 2) – مقدم، فاطمه و ملک زاده – انتشارات: دانشگاه تهران
12- میکروبیولوژی صنعتی – کاظمی، اخترالملوک و سیدی – انتشارات: جهاد دانشگاه صنعتی شریف، تاریخ انتشار: 1372
13- میکروب شناسی دارویی – هوگو، و. ب – راسل، آ. د. ترجمه: فضلی بزاز، صدیقه-ناشر: دانشگاه علوم پزشکی مشهد – تاریخ انتشار: اسفند 1367
14- میکروبیولوژی عمومی – ملک زاده، فریدون – شهامت، منوچهر – ناشر: انتشارات تحقیق، تاریخ انتشار: 1380
15- تشخیص و درمان طبی بیماری ها – ادیب، عباس – انتشارات: دفتر علمی بخش نو
16- www.Sience.ir
17- www.Restriction.com
18- www.khaneh zist.org
19- www.Celltech group.com
20- www. Sciam.com
21- Scientific American / Des 2003
22- New Scientist / 11 octobr 2003
23- Scientific American / octobr 2003
24- New Scientist (weekly) / 15 Nov 2003

باکتری فاژها

دیپلوکوکوس ها (خاکستری) – ماکروفاژ (زرد) ماکروفاژها در حال دفاع از سیستم ایمنی بدن

دو نوع پروتوزوا

2 تا بلادآگار (کشت آنتی بیوتیک)

آنتی بیوتیک ها در حال مبارزه با باسیلوسها

پرتقال کپکی و دیگری سالم

ساختار درونی ویروس

گلسنگ

کپک (ریشه دوانده است)

اداره ی آموزش و پرورش ناحیه 3 شهرستان کرج
دبیرستان شاهد عصمت

موضوع پژوهش:
کاربرد میکروارگانیزم ها (زیرسازواره ها) در تولید آنتی بیوتیک ها
(پادزیست ها) و ارتباط آن با صنعت و فناوری در حوزه ی علم زیست شناسی

دبیر راهنما:
سرکار خانم مژده فروزش
پژوهشگران:
آیدا شیوا
سجیه آشوری
فاطمه شهرجردی

زمستان 84

با تشکر و قدردانی از سرکار خانمها زهره حسینی – مدیریت محترم و گرامی دبیرستان شاهد عصمت – به خاطر تمامی امکاناتی که در اختیارمان قرار دادند، مژده فروزش – دبیر راهنما – که با راهنمایی های خوب خودشان همواره ما را در تمامی مراحل اجرای این تحقیق صمیمانه یاری نمودند و تشکر ویژه از خانم: سمیه آشوری و جناب آقای موذنی و سایر اساتید مربوطه که در انجام این اثر نهایت همکاری را با ما
داشته اند.

"فهرست مطالب"
عنوان صفحه

مقدمه
روش تحقیق
هدف تحقیق
چکیده
فصل اول: آشنایی اولیه با میکروارگانیسم ها
بخش 1) میکروارگانیسم ها و تاریخچه ی آن ها
بخش 2) انواع میکروارگانیسم ها
فصل دوم: نقش میکروارگانیسم ها در داروسازی (آنتی بیوتیک سازی)
بخش 1) آنتی بیوتیک ها و تاریخچه ی آن ها
بخش 2) انواع آنتی بیوتیک ها
بخش 3) چگونگی تولید آنتی بیوتیک ها بوسیله ی میکروارگانیسم ها
بخش 4) آنتی بیوتیک ها در صنعت و اقتصاد
فصل سوم: نقش میکروارگانیسم ها در صنعت (بیوتکنولوژی)
بخش 1) دیگر مواد حاصل از متابولیک میکروارگانیسم ها
بخش 2) کاربرد میکروارگانیسم ها در صنایع غذایی و شیمیایی
بخش 3) کاربرد میکروارگانیسم ها در کشاورزی
بخش 4) کاربرد میکروارگانیسم ها در تصفیه ی فاضلاب ها و حفاظت از محیط زیست
بخش 5) کاربرد میکروارگانیسم ها در استخراج منابع و معادن (نفت)
نتیجه گیری
پیوست
فهرست پیوست:
گزارش
جدیدترین اخبار
جداول
جدول شماره یک
جدول شماره دو
جدول شماره سه
جدول شماره چهار
جدول شماره پنج
تصاویر
تصویر شماره 1
تصویر شماره 2
تصویر شماره 3
تصویر شماره 4
تصویر شماره 5
تصویر شماره 6
تصویر شماره 7
تصویر شماره 8
تصویر شماره 9
تصویر شماره 10
تصویر شماره 11
تصویر شماره 12
تصویر شماره 13
تصویر شماره 14
واژه نامه
منابع و مآخذ
1 . Micro organisms
2 . Antovan van lionhok
3 . L . Spallanzani
4 . Bacteria
5 . Fungi
6 . Riruse
7 . Algae
8 . Protozoa
9 . Unicellular
10 . Negative gram
11 . Possiseve gram
12 . Louis Pasteur
13 . Low
14 . Emmerich
15 . Pyocyanase
16 . Pseudomonas oeruginose
17 . Feleming
18 . Penecillium notutum.
19 . Penecillium Chrysoqenum
20 . Flori
21 . Shcene
22 . Dubou
23 . Tyrothricin
24 . Gramicidin
25 . Tyrosidin
26 . Vaksman
27 . Sterepte myces griseus
28 . Clavum & Nocardicin
29 . Clavunic acid
30 . B.lactams
31 . Strepto mycin
32 . Kanamaycin
33 . Gentamycin
34 . Amikacin
35 . Neomycin
36 . Strepto myces fradiae
37 . Macrolides
38 . Metacyclines
39 . Monocyclines
40 . Tetracyclines
41 . Demeclocyclin
42 . Oxy-tetracyclines
43 . Doxycyclines
44 . Vancomycin
45 . Capromycin
46 . Amphotericin B
47 . Nystatin
48. Berkely
49 . Bassi
50 . Schonlein
51 . Naval
52 . Biore mediation
53 . Biolegation
—————

————————————————————

—————

————————————————————

1