مفاهیم کلی میکروبیولوژی آب و فاضلاب

فهرست:

• مقدمه
• ساختار سلول پروکاریوت ها (اندازه سلول، غشاء سیتوپلاسمی،دیواره سلولی و بیرونی، گلیکوکالیکس، تحرک سلول، تشکیل اسپور در باکتری ها، پینی، جایگاه محصولات ذخیره ای، واکوئل های گازی، اندوسپورها)
• ساختار سلول یوکاریوت ها (هسته، شبکه اندوپلاسمی، میتوکندری، لیزوزوم ها، کلروپلاست ها)
• باکتری ها (اشکال غیرمعمول باکتری ها، باکتری های جوانه زن، اکتینومیست ها، سیانوباکترها، تقسیم بندی باکتری ها از نظر محدوده درجه حرارت بهینه)
• پروتوزوآ (آمیب ها، تاژک داران، مژک داران، اسپورداران، ساکتوریا)
• سخت پوستان
• روتیفرها
• کرم ها
• ویروس ها
• قارچ ها ( فایکومیست ها یا زیگومایکوتینا، آسکومیست ها یا آسکومایکوتیناها، بازیدومیست ها یا بازیدومایکوتیناها، قارچ های ناقص)
• جلبک ها (تقسیم بندی جلبک ها بر اساس نوع پیگمان، ساختار دیواره سلولی، نوع کلروفیل، جلبک های سبز آبی یا سیانوفایتا یا سیانوباکتر، جلبک های قهوه ای یا فلوفایتا، جلبک های طلایی – قهوه ای کریزوفایتا، جلبک های قرمز یا رودوفایتا، پیروفایتا یا دینوفلاژنه ها، اوگلینوفایتا، تقسیم بندی جلبک ها بر اساس محل رویش، بتامزوساپروبیک)
• الک ها و مشکلات ناشی از آنها

مقدمه:

میکروبیولوژی علم مطالعه میکروارگانیسم ها و فعالیت آنها است. واژه میکروارگانیسم از لغت یونانی میکرو (Micro) به معنای خرد و کوچک سرچشمه می گیرد. علم میکروبیولوژی همچنین با اشکال، ساختمان، تکثير (تولید مثل)، فیزیولوژی، متابولیسم و شناسایی میکروارگانیسم ها مرتبط است

برای مطالعه میکروارگانیسم ها می بایستی با توزیع آنها در طبیعت، روابط آنها با یکدیگر و دیگر ارگانیسم های زنده، اثرات مفید و مضرشان بر انسان و تغیرات فیزیکی و شیمیایی ایجاد شده توسط آنها در محیط آشنا شویم.

گروهای اصلی میکروارگانیسم ها شامل باکتری ها، جلبک ها، قارچ ها، ویروس ها، پروتوزوئرها (تک یاخته ها) می باشد، که همگی آنها بطور گستردهای در طبیعت پراکنده هستند.

ویروس ها، باکتری ها، قارچ ها، جلبک ها و ریکتزیاها را در زمره سلول های گیاهی در نظر می گیرند و پروتوزوئرها، روتیفرها و روستاسه ها را در زمره سلول های حیوانی منظور می کنند.

شخصی بنام هگل، میکروارگانیسم ها را تحت عنوان پروتیست ها طبقه بندی نمود، که بعدh مشخص شد این پروتیست ها از نظر سلولی تفاوت هایی را با هم دارند، لذا آنها را تحت دو دسته طبقه بندی نمود:

١- اوکاریوتها (Eucaryote)

که شامل جلبک ها، پروتوزوئرها و قارچ ها هستند، دارای هسته حقیقی بوده و سلول آنها بیشتر شبیه به گیاهان و جانوران (حیوانات) است.

٢- پروکاریوتها (Procaryote)

که در ابتدا شامل شاخه باکتری ها بوده، اما بعد مشاهده کردند که باکتری ها تفاوت هایی را از نظر ساختمانی و نحوه زندگی دارند. لذا آنها را به دو دسته تقسیم نمودند

الف: فتوباکتری ها (Photobacteria): این باکتری ها انرژی خود را از نور خورشید بدست می آورند و شامل انواع، سبز آبی (سیانوفيسه ا)، سبز و قرمز می باشند.

ب: اسکوترباکتری ها (scotobacteria): که شامل باکتری های معمولی، باکتری های بدون دیواره سلولی نظیر مایکوپلاسماها و باکتری هایی که زندگی داخل سلولی اجباری دارند، نظیر ریکتزیاها و کلامیدیاها می باشند. اما بر اساس جدیدترین طبقه بندی که در سال ۱۹۸۶ ارانه گردیده است، پروکاریوت ها را به چهار دسته تقسیم می کنند:

۱) گراسیلیکوتس (Gracilicutes)

باکتریهایی هستند با دیواره سلولی نازک، ساختمان پیچیده و گرم منفی و شامل انواع زیر می باشند:

• اسکوتوباکتری ها (scotobacteria): باکتری های گرم منفی، غیر فتوسنتتیک که از انرژی شیمیایی استفاده می کنند.
• آنوکسی فتوباکتری ها (Anoxyphotobacteria): كه فتوسنتتیک بوده و تحت شرایط آنوکسیک فعالیت می کنند.
• اکسی فتوباکتری ها (Oxyphotobacteria): که فتوسنتتیک بوده و تحت شرایط اکسیک فعالیت می کنند.

۲) فيرميكوتس (Firmicules)

باکتری هایی هستند که دارای دیواره سلولی قوی و سختی بوده و شامل دو کلاس زیر می باشند:

• فیرمی باکتری ها (Firmibacteria): که باکتری های گرم مثبت ساده را شامل می شود.
• تالوباکتری ها (Thallobacteria): که شامل باکتریهای گرم مثبت شاخه ای شکل است.

۳) تنریکوتس (Tenericutes)

باکتری هایی هستند که دارای غشاء نرم و قابل انعطاف و فاقد دیواره سلولی هستند و در حال حاضر یک کلاس را شامل می شوند، تحت عنوان Mollicutes.

4) مندوزیکوتس (Mendosicutes)

باکتری هایی هستند که دیواره سلولی آنها فاقد پپتيدوگلیکان است و کلا یک کلاس هستند، تحت عنوان آرشیو باکتریه ا (Archaebacteria)

نکته: گاهی برخی از میکروارگانیسم ها و ویروس ها را در دسته خاصی بنام آکاریوت (Acaryote) قرار می دهند.

ساختار سلول پروکاریوتها اندازه سلول

به استثناء باکتری های فیلامنتوس، سلول های پروکاریوتی عموما کوچکتر از سلول های یوکاریوت هستند. سلولهای کوچک دارای نرخ رشد بالاتری نسبت به سلول های بزرگ هستند. این مسئله با توجه به این حقیقت قابل توضیح است که سلول های کوچک از نسبت سطح به حجم بالاتری نسبت به سلول های بزرگ برخوردار هستند. از این رو، فعالیت متابولیکی بیشتر سلول های کوچک مربوط به سطح غشاء اضافی موجود برای انتقال نوترینت ها به درون سلول و دفع محصولات دفعی از سلول است.

غشاء سیتوپلاسمی

غشاء سیتوپلاسمی یک غشاء نيمه تراوا به ضخامت حدود ۴۰ – ۸۰A (آنگستروم) است که از دو لایه فسفولیپید با لایه ای از پروتئین ها در داخل آن تشکیل شده است. کاتیون های خاصی نظیر ^۲+Ca و ²⁺Mg به تثبیت ساختار غشاء کمک می کنند. سلول های پروکاریوتی برخلاف سلول های یوکاریوتی دارای استرول (نوعی چربی) هستند. از آنجا که سلول های پروکاریوتی در سیتوپلاسم سلول خود فاقد میتوکندری و شبکه غشانی پیچیده ای هستند (نظیر شبکه آندوپلاسمیک)، آنزیم های انتقال الكترونی در غشاء سیتوپلاسمی استقرار یافته اند.

دیواره سلولی

تمامی باکتری ها بجز مایکوپلاسماها دارای یک دیواره سلولی هستند. دیواره سلولی مواد را در داخل سلول نگهداری کرده و سیتوپلاسم را در یک شکل و حجم حفظ می نماید. از طرفی سلول را در برابر فشارهای اسمزی داخل سلولی محافظت می نماید.

در ساختار دیواره سلولی یک موکوپلی ساکارید بنام پپتيدوگلیکان بکار رفته است. خاصیت رنگ پذیری سلول به دیواره سلولی برمی گردد. اختلاف بین باکتری های منفی و گرم مثبت در ترکیب دیواره سلولی است.

لایه های پپتيدوگلیکان در باکتری های گرم مثبت ضخیم تر از باکتری های گرم منفی است. علاوه بر ترکیب

پیتيدوگلیکان، باکتری های گرم مثبت حاوی اسید کونیک (۱) ساخته شده از الکل و گروه های فسفات هستند. از طرفی بیرون لایه پپتيدوگلیکان در باکتری های گرم منفی یک غشاء خارجی فسفولیپیدی وجود دارد، که در باکتری های گرم مثبت وجود ندارد. لازم به ذکر است که در ساختمان دیواره سلولی باکتری ها دو ماده بکار رفته است که در هیچ یک از موجودات زنده بجز جلبک های سبز-آبي (سیانوباکتری ها) که شبیه باکتری ها هستند، یافت نمی شود و این دو ماده اسید مورامیک و اسید دی آمینوپی ملیک هستند.

غشاء بیرونی

لایه بیرونی باکتری های گرم منفی حاوی فسفولیپیدها، لیپوپلی ساکاریدها (LPS) و پروتئین ها است. LPS حدود ٪۲۰ وزنی غشاء بیرونی و پروتئینها حدود ۶۰٪ وزنی غشاء بیرونی را تشکیل میدهند. برخی پروتئین ها تشکیل حفرات پر شده از آب (پورین ها) را میدهند که برای عبور ترکیبات هیدروفیلیک (آبدوست) است.

پروتئین های دیگر دارای نقش ساختاری بوده به نحوی که در اتصال غشاء بیرونی به دیواره سلولی کمک می کنند. غشاء بیرونی باکتری های گرم منفی یک سد مؤثر در برابر ترکیبات شیمیایی هیدروفوب (آبگریز) نظیر برخی آنتی بیوتیک ها و زنوبیوتیک ها، اما نفوذپذیر در برابر ترکیبات هیدروفیلیک، نظیر نوترینت های ضروری است. ترکیبات شیمیایی (نظیر EDTA) و عوامل فیزیکی (نظیر گرما، انجماد، خشک کردن و انجماد سرد) می توانند همانند تغییرات ژنتیکی، نفوذپذیری غشاء خارجی را نسبت به ترکیبات هیدروفوبیک افزایش دهند که این در نهایت نابودی سلول را به دنبال خواهد داشت.

گلیکوگالیکس (Glycocalyx)

ماده پلی مری خارج سلولی بوده که برخی سلول های میکروبی را احاطه نموده و بطور عمده از پلی ساکاریدها تشکیل شده است. در برخی سلول ها، گلیکوکالیکس به عنوان کپسول سازماندهی می شود. ترکیبات پلیمری خارج سلولی از نقطه نظر پزشکی و زیست محیطی مهم هستند:

1. کپسول ها در شدت بیماریزایی باکتری ها دخیل هستند.
2. سلول های کپسول دار از فاگوسیته شدن در بدن و محیط حفاظت می شوند.
3. ترکیبات پلیمری خارج سلولی به جذب سطحی باکتریها به سطوحی نظیر دندان ها و سطوح موکوسی کمک نموده و همین نقش را در مورد سطوحی نظیر لوله های توزیع آب نیز ایفاء می کنند.
4. کپسول ها سلول را در برابر خشک شدن محافظت می کنند.
5. ترکیبات گلیکوکالیکس نقش مهمی را در تشکیل کمپلکس فلزی بویژه در تصفیه خانه های فاضلاب ایفا می نمایند.
6. ترکیبات گلیکوکالیکس نقش عمده ای را در لخته سازی میکروبی در فرآیند لجن فعال بر عهده دارند.

تحرک سلول Cell Motility

سلول های میکروبی با استفاده از ابزارهای حرکتی نظیر فلاژله ها، مژک ها یا پاهای کاذب می توانند حرکت کنند. باکتری ها آرایش فلاژله ای متفاوتی داشته که بطور عمده شامل موارد زیر است:

Monotrichous: که تنها یک تاژک در یک انتهای سلول وجود دارد، مثل ویبریوکوما

Lophotrichous: که دو یا چند تاژک در یک طرف انتهایی سلول وجود دارد، مثل اسپريلوم ولوتانس

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ اصول مدیریت در خدمات بهداشتی