وقتی دنیاي میکروبی در قرن 17 کشف گردید شکی نبود که این اجرام ذره بینی زنده، بر حسب شکل ورفتار، جزء گیاهان یا جانوران قرار دارند. مهمترین خاصیت جانوران قدرت حرکت و طعمه خواري ومهمترین خاصیت گیاهان، عدم حرکت و توانایی فتوسنتز است.
بر این اساس جلبک ها جزء گیاهان و تاژکداران و مژکداران جزء جانوران قرار گرفتند. این تقسیم بندياشکالات عمده اي داشت . مثلا چون قارچ ها غیر متحرکند در جوار گیاهان قرار گرفته بودند اگر چه شباهت هاي اندکی با گیاهان دارند. قارچ ها با آن که ماهیت غیر فتوسنتزي دارند(جزء مواد استثناء) جزء
گیاهان طبقه بندي شدند. همچنین تاژکداران که تنها خاصیت مشترکشان با حیوانات، حرکتشان است، جزء جانوران جاي داده شدند.
به منظور پیشگیري از قرار گرفتن موجودات حد واسط در قلمرو گیاهان و یا جانوران، هگل در سال 1866پیشنهاد نمود که میکروارگانیسم ها را در یک قلمرو مجزا به نام پروتیست ها (آغازیان) جاي دهند. بنا به تعریف هگل، پروتست ها شامل جلبک ها، قارچ ها، باکتري ها و تک یاخته ها می شوند .در اواسط
قرن حاضر و با دسترس قرار گرفتن تکنیک هاي میکروسکوپ الکترونی، مشخص شد که باکتري ها از نظر ساختمانی با سه گروه دیگر تفاوت هایی دارند.
جلبک ها، پروتوزوئرها و قارچ ها داراي سلول هایی هستند که شباهت بسیار با سلول هاي گیاهان و خوانده می شوند. 1 جانوران دارند و به نام سلول هاي یوکاریوت نامیده می شود. 2 برعکس، سلول باکتري داراي ساختمان ساده و ابتدایی بوده و به نام سلول پریوکاریوت به این ترتیب باکتري ها در یک سلسله مستقل جاي گرفتند و به نام سلسله ي پروکاریوت ها یا سلسله ي مونرا نامیده شدند
در سال 1969 ، ویتاکر قارچ ها را نیز (به دلیل تفاوتهاي اساسی که با گروه پروتوزوئرها و جلبک ها دارند) از سلسله آغازیان جدا کرد و در سلسله ي جداگانه اي قرار داد و به این ترتیب سیستم پنج سلسله اي را براي طبقه بندي موجودات زنده پیشنهاد کرد:
-1 سلسله جانوران
-2 سلسله گیاهان
-3 سلسله قارچ ها
-4 سلسله آغازیان
-5 سلسله باکتري ها (پروکاریوت ها)
بدیهی است که در سیستم پنج سلسله اي، میکروارگانیسم ها در داخل سه سلسله جاي گرفته اند. در سال 1987 آقاي کارل ووز( Woese Carl (سیستمی را براي طبقه بندي همـه موجـودات معرفـی کرد
. وي همه ي موجودات را در سه گروه زیر قرار داد :
-1 باکتري ها (که داراي دیواره ي سلولی حاوي پپتیدوگلیکان هستند)
-2 آرکیا (که دیواره ي سلولی ندارند و یا اگر داشته باشند فاقد پپتیدوگلیکان است.)
-3 یوکاریوت ها که شامل گروه هاي زیر هستند :
– پروتوزوآها
– قارچ ها
– گیاهان
– حیوانات
میکروارگانیسم ها شامل :
.1 باکتري ها (Bacteria
.2 سیانوباکترها ( Archaea
.3 قارچ ها (Fungi (که خود شامل دو گروه مخمر ها (yeasts (و کپک ها (Molds (هستند .
.4 پروتوزآ (Protozoa
.5 جلبک ها (Algea
.6 ویروس ها (Viruses
.7 انگل هاي حیوانی (Parasites Animal Multicellular
: 1 طبقه بندي تاکسونومی
طبقه بندي و نامگذاري گیاهان ، جانوران و میکروارگانیسم ها تاکسونومی نامیده می شود که از دو کلمه یونانی تاکسیک به معنی ترتیب و نظام و نوموس به معنی قاعده و قانون گرفته شده است . باکتریها را به ترتیب زیر دسته بندي می کنند :
• دامنه (Domain
• شاخه (Phylum
• رده (Class
• راسته (Order
• خانواده (Family
• جنس یا سرده (Genus
• گونه (Species
اصطلاحات میکروبیولوژي :
باکتریولوژي : علمی است که باکتري ها را مطالعه می کند .
مایکولوژي : علمی است که در مورد قارچ هـا مطالعه می کند .
پارازیتولوژي : علم مطالعه ي انگل هاست .
ایمنولوژي : علم مسمومیت است و در مورد مسمومیت مطالعه می کند .
ویرولوژي : علم بررسی ویروس ها است .
بیوتکنولوژي : استفاده ي تجاري از میکروارگانیسم ها براي تهیه ي مواد غذایی ، شیمیایی و دارویی را گویند.
بیوتکنولوژي در واقع استفاده ي عملی از علم میکروبیولوژي است .
سیانوباکترها یا آرکیا ( Archaea (: آرکیاها پروکاریوت اند . اینها یا دیوار هی سلولی ندارند یا اگر هم داشته باشند فاقد پپتیدوگلیکان می باشد.
سیانوباکترها در شرایط سخت و حاد رشد می کنند .
سیانوباکترها (باستانیان) نیز همانند باکتريها، پروکاریوت (پیشهستهاي یا بدون هسته) هستند و در درون یاختههاي خود هسته سلولی یا اندامک دیگري ندارند. در گذشته، این گروه به عنوان یک گروه غیرعادي از باکتريها قلمداد میشد و از آنها به عنوان آرکیباکتريها (باستانباکتريها) یاد میشد.
گونههایی از باستانیان در اعماق اقیانوسها و مکان هاي ظلمانی کشف شدهاند و میتوانند در جایی که حتی ذرهاي از نور خورشید به آن نفوذ نمیکند، زنده بمانند. آرکی باکتريها معمولاً در شرایط سختی مانند دماي بالا، یا غلظت زیاد نمک زندگی میکنند. این شاخه کمتر از 100 گونه را تشکیل میدهد؛ شامل گروههاي هوازي و بیهوازي اند که با محیطهاي افراطی سازگار شده اند.
سیانوباکترها به سه دسته تقسیم می شوند :
.1 متانوژ نها ( Methanogenus (که در محیطی که متان باشد رشد می کنند .
.2 هالوفیل ها (holophilic Extreme (که نمک دوست هستند .
.3 ترموفیل ها (thermophilic Extreme (که گرما دوست هستند .
قار چ ها (Fungi (:
یوکاریوت اند و شامل دو دسته ي کپک ها( Molds (و مخمرها (Yeasts (می باشند .
قارچها دستهاي جداگانه از یوکاریوت ها را تشکیل میدهند و نه گیاه هستند و نه جانور. در دیواره یاختههاي ندارند. 1 آنها کیتین وجود دارد و توان فتوسنتز قارچها همگی هتروتروف یا دگرخوار بوده و براي رشد و تکثیر به ترکیبات آلی براي دریافت انرژي و کربن نیاز دارند. قارچها هوازي یا بی هوازي اختیاري هستند. اکثر قارچها گندروي (ساپروتروف) بوده، در خاك و آب به سر میبرند و در این نواحی، بقایاي گیاهی و جانوري را تجزیه میکنند. قارچ ها مانند باکتریها در تجزیه مواد و گردش عناصر در طبیعت دخالت داشته، حائز اهمیتند.
گونهاي دیگر باعث سیاه شدن رنگ کاشیهاي حمام میشود و گونه هاي دیگر قارچ، باعث ایجاد یا درمان بیماري میشوند یا باعث پوسیدگی چوب یا رویش
دوباره ریشه گیاه میشوند. قارچها بر خلاف گیاهان نمیتوانند مواد مورد نیاز خود را تولید کنند؛ بنابر این براي ادامه زندگی ناچارند مصرفکننده باشند(هتروتروف).
بعضی از قارچها با تثبیت نیتروژن به گیاهان کمک میکنند و بعضی دیگر به خاطر داشتن این ویژگی با گیاهان به طور همزیست زندگی میکنند.
کپک عنوانی کلیاست که به همه گونههاي قارچهاي ذرهبینی که به صورت رشتههاي چندسلولی رشد میکنند اطلاق میشود.
قارچ ها انواع خوراکی نیز دارند که زیرشاخه بازیدیومایکوتا و از نوع قارچ چتري هستند.قارچهاي خوراکی از لحاظ نوع تغذیهشان به دو دسته : تجزیهکنندههاي اولیه و تجزیه کنندههاي ثانویه تقسیم میشوند. تجزیه کنندههاي اولیه به دستهاي از قارچ ها اطلاق میگردد که توانایی تجزیه سلولز و بقایاي مرده گیاهی را
دارند؛ اما تجزیهکنندههاي ثانویه براي رشد و تغذیه به محیطی احتیاج دارند که قبلاً توسط میکروبها تجزیه شده باشند.
قارچ ها از لحاظ تعداد سلول به دو دسته تقسیم می شوند :
.1 تک سلولی : مثل مخمر ها
.2 پرسلولی : مهمترین گروه قارچ هاي پرسلولی ، کپک ها هستند.
قارچ ها دیواره ي سلولی کششی دارند . آنها شرایطی محیطی با قند بالا و یا شرایط اسیدي را مـی تواننـد تحمل کنند .
کپک ها از رشته هاي در هم برهم تشکیل شده اند که مجموع آنها را میسیلیوم می گویند . تکثیر قار چ ها از دو طریق جنسی و غیر جنسی انجام می پذیرد .
پروتوزآ ها (Protozoa (:
در برخی از روشهاي طبقه بندي، تکیاختگان (پروتوزوآ یا پروتوزوئرها) دسته بزرگی از یوکاریوتهاي تکیاختهاي هستند.
تکیاختگان گروهی بسیار متنوع هستند. متشکل از میکروارگانیسمهاي تکیاختهاي با خصوصیات شبیه به گیاهان یا جانوران.
در گذشته پروتوزوآ به عنوان جانداران تکیاختهاي تعریف میشدند که ویژگیهاي جانور مانند دارند، مثل توانایی حرکت و شکار.معناي نام لاتین آن هم «جانورمانند» معنی میدهد. این جانداران را در مقابل جانداران تکیاختهاي گیاه مانند (protophyta (که توانایی فتوسنتز دارند تعریف میکردند. پروتوزوآ همچنین به طور غیررسمی به آغازیان تکسلولی غیرفتوسنتزي مانند آمیب ها، مژكداران و تاژكداران اطلاق میشوند. تکیاختگان در سلسله جانوري پایینترین جانوران میباشند و گروههاي دیگرجانوران، پریاختگان یا متازوئرها هستند. از لحاظ ساختمان، یک پروتوزوئر با یک سلول از بدن جانور متازوئر قابل تطبیق است؛ ولی
از نظر عمل و وظیفه یک ارگانیسم کامل است و داراي تعادل فیزیولوژیکی است و تمام اعمال ضروري زندگی یک جانور را انجام میدهد. بعضی از پروتوزوئرها از لحاظ ساختمان بسیار ساده و بعضی دیگر پیچیده و داراي «اندامهاي سلولی هستند.
یاخته تکیاختگان داراي هسته است و به خاطر این ویژگی، در یوکاریوتها قرار دارند. بسیاري از پروتوزوئرها زندگی مستقل وبرخی زندگی انگلی دارند و یا به طور آزاد شنا میکنند، درحالیکه بعضی بی حرکت و بعضی هر دو صورت را دارا میباشند و کلنیهایی تشکیل میدهند. بقیه در روي یا داخل بعضی از گونههاي گیاهان و تمام انواع جانوران از پروتوزوئرها تا انسان زندگی میکنند. بسیاري از پروتوزوئرها براي جانوران بسیار کوچک دیگر به منزله غذا میباشند. بعضی دیگر در تصفیه آبهایی که به وسیله صافیها انجام میشود و بسترهاي فاضلابها مفیدند ولی گونههاي بیماریزا از قبیل عوامل اسهال خونی آمیبی، مالاریا و بیماري
خواب آفریقایی نیز موجود میباشند.
تکثیر آنها به دو روش جنسی و غیر جنسی است .
جلبک ها ( Algae (:
جلبک به موجودات گیاه مانند آبی میگویند. هر جا که اندکی خیس و یا مرطوب باشد رشد می کنند. اکثر آنها نزدیک و یا داخل آب زندگی میکنند و ریشه حقیقی ندارند .
جلبک ها سادهترین موجودات واجد کلروفیل هستند. سه تفاوت عمده بین جلبک ها و گیاهان عالی وجود دارد. اولا جلبک ها فاقد ریشه ، ساقه و برگ هستند، ثانیا در اطراف اندامها یا ساختارهاي زایشی جلبک ها یاختههاي محافظ وجود ندارد، ثالثا جنین در جلبک ها دیده نمیشود. در طبیعت جلبک ها در محیط هاي گوناگون یافت میشوند. آب محیطی است که بیشترین جلبک ها را در خود جاي داده است. در سطح خاك هاي مرطوب نیز تعداد بسیار زیادي جلبک یافت میشود. بخشهاي هوایی درختان و همچنین سنگ ها و صخرهها محل هاي دیگري هستند که جلبک ها میتوانند بر روي آنها رشد کنند. بعضی از جلبک ها میتوانند در محیط هاي غیر معمولی ، مثل دریاچههاي نمک ، چشمههاي آب گرم و یخچالهاي طبیعی و حتی در درون بدن و بافتهاي موجودات زنده زیست کنند.
اندازه تال در جلبک ها از چند میکرون تا چندین متر میرسد. همچنین تال به اشکال مختلف از قبیل تک یاختهاي (متحرك و غیر متحرك) ، کلونی ، ریسهاي ، پارانشیمی و سیفونی دیده میشود. ساختار یاختهاي جلبک ها نیز به دو صورت پروکاریوتی و یوکاریوتی است. ساختار پروکاریوتی مربوط به جلبکهاي سبز –
آبی و ساختار یوکاریوتی مربوط به بقیه جلبک هاست.
دیواره یاختهاي در جلبک ها بسیار حائز اهمیت است. علت آن وجود مواد مختلفی است که بعضی از آنها کاربرد صنعتی ، دارویی و پزشکی دارند. دیواره یاختهاي در جلبک ها معمولا از دو لایه تشکیل شده است لایه بیرونی لایهاي است ژلاتینی از مواد پکتینی ساخته شده و در آب گرم حل میشود. لزج بودن جلبک ها بدلیل وجود این لایه بیرونی است. لایه درونی از جنس سلولز است که در آب گرم نامحلول است. هر دو این مواد نوعی پلی ساکارید هستند در اکثر موارد ترکیبات دیگر از قبیل پروتئین ، کربنات کلسیم ، آهن ، سیلیس ، کتین و غیره در ساختار دیواره یاختهاي جلبک ها دیده میشود.
یکی از مهمترین اجزاي یاختهاي در جلبک ها کلروپلاست . در داخل کلروپلاست ، رنگیزههایی از انواع کلروفیل ، کاروتنوئید و … وجود دارند که باعث میشوند تا کلروپلاست و در نتیجه یاخته جلبک ها به انواع رنگهاي مختلف دیده شود.
اغلب جلبک ها یا خود متحركاند و یا یاختههاي زایشی آنها متحرك است. در بین جلبک ها فقط دو گروه یعنی جلبک هاي سبز – آبی و جلبک هاي قرمز از این قاعده مستثنی هستند. فرمهاي متحرك و یاختههاي زایشی متحرك در آنها دیده نمیشود. وسیله حرکت یاختهاي متحرك ، تاژك نام دارد که از نظر شکل ظاهري بر دو نوع است. یکی تاژك شلاقی که سطح آن صاف و دیگري تاژك پر مانند که سطحی ناصاف و همانند پر دارد. همچنین تعداد تاژك و محل قرار گرفتن در جلبک هاي گوناگون متفاوت است.
جلبک ها قادرند فتوسنتز کنند و غذاي خود را بسازند . جلبک ها اشکال مختلفی دارند . دیواره ي سلولی جلبک ها ، مثل گیاهان از جنس سلولز است . جلبک ها بـه دلیـل فتوسـنتزي کـه انجـام می دهند در توازن طبیعت نقش مهمی دارند .
تکثیر جلبک ها از دو طریق جنسی و غیرجنسی انجام می پذیرد .
ویروس ها ( Viruses (:
ویروس قطعهاي از نوکلئیک اسید است که درون یک پوشش پروتئینی (کپسید) محصور شدهاست. ویروسها از باکتريها بسیار کوچکتر هستند و اغلب با میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهدهاند. ویروس با استفاده از امکانات سلولی میزبان، تکثیر میشود و فعالیت اصلی یاختههاي میزبان را مختل میکند. ویروسها بسیاري از جانوران و گیاهان و باکتريها را مبتلا میکنند اما فقط برخی از آنها انسانها را بیمار میکنند.همچنین ویروسها در محیط خنثی ولی در سلولهاي زنده تکثیر میکنند و انگل اجباري داخل سلولی میباشند.
ویروسها هیچ کدام از ویژگیهاي حیات را به غیر از فاز ژنتیک ندارند، زیست شناسان آها را زنده نمیدانند. ویروسها رشد نمیکنند و به دلیل نداشتن آنزیمهاي اصلی واکنشهاي متابولیسمی در آنها رخ نمیدهد.
فقط دو آنزیم در آنها یافت میشود، آنزیمATP آز و آنزیم رو نوشت بردار معکوس (مخصوص RNA داره ) . ویروسها ممکن است کروي، مارپیچی و یا چند وجهی باشند. یک ویژگی مخصوص ویروسهاي جانوري این است که یک پوششی از جنس غشا ي سلولی (پروتئین، لیپید و گلیکو پروتئین) دارند. این
پوشش را از میزبان قبلی خود بدست میآورند. ویروسهایی که به باکتريها حمله میکنند، باکتریوفاژ نام دارند که از سایر ویروسهاي گیاهی و جانوري پیچیده ترند. این بدان علت است که شامل دو پوشش چند وجهی (به عنوان کپسید) و پوشش مارپیچی (به عنوان دم) میباشند.
ویروس ها فرم سلولی ندارند و ساختاري ساده دارنـد. ویـروس هـا از لحـاظ اسـیدنوکلئیک یا محتوي DNA هستند یا RNA که می تواند تک رشته اي یا دو رشته اي باشد.
ویروس ها وقتی به صورت انگل هستند زنده محسوب می شوند.
باکتریوفاژ:
ویروس هایی هستند که فقط قادرند در باکتري ها تکثیر یابند. هر باکتریوفاژ فقط میزبان باکتري هاي خاصی است. ساختمان باکتریوفاژ معمولا از دو قسمت اصلی تشکیل شده است:
-1 هسته (Core (: که از جنس اسید نوکلئیک است و بوسیله ي یک پوشش پروتئینی به اسم کپسید (Capsid (پوشانده شده است.
-2 دم (Tail (: که از خلال آن، اسید نوکلئیک خود را به داخل میزبان تزریق می کند. دم ممکن است که در سطح خود، غلاف دمی و در انتهاي خود، رشته هاي دمی را دارا باشد. رشته هاي دمی (fibers Tail( باعث اتصال فاژ به گیرنده ي خاصی در سطح باکتري میزبان می شوند.
باکتریوفاژها به دو تیپ عمده ي:
-1 لیتیک یا ویرولانت
2 -آرام (Temperate (یا لیزوژن یا غیر ویرولانت تقسیم می شوند.
اگر باکتري توسط یک فاژ لیتیک آلوده شود، فاژ مذکور با به خدمت گرفتن DNA و سیستم آنزیمی باکتري، تعداد زیادي ویروس هاي مشابه خود را همانند سازي و مونتاژ خواهد نمود و در نهایت در اثر کثرت و فراوانی ویروس ها، باکتري میزبان لیز خواهد شد و تعداد زیادي فاژ جدید از آن آزاد می گردد تا یاخته هاي
دیگر را آلوده نماید. به این جریان، چرخه ي انهدامی یا چرخه ي لیتیک گفته می شود. اما اگر یک باکتري توسط فاژ آرام آلوده شود، نتیجه ي امر بزودي مشخص نمی شود. زیرا اسید نوکلئیک ویروس به سلول میزبان الحاق می شود و از نسلی به نسل بعدي انتقال می یابد، بدون این که موجبات انهدام سلول فراهم گردد. به این حالت، کنورسیون لیزوژنی می گویند. ژنوم فاژ را در این حالت پروفاژ می نامند. در عین حال ممکن است فاژهاي آرام خودبخود و یا در اثر القاء محیطی، عفونت زا شوند. یعنی یکباره ژنوم ویروس الحاق شده در DNA میزبان، بطور خودمختار و بطور پی در پی همانند سازي می نماید و تعداد زیادي کپسید و دم ویروس حاصل می آید و در نهایت میزبان خود را منهدم می نماید