کاربردهای میکروبیولوژی

مقدمه‌ای بر کاربردهای میکروبیولوژی

ارگانیسم های کوچک و فعالیت های آن ها برای تمام فرایندهای کره زمین از اهمیت حیاتی برخوردار است. میکروارگانیسم ها از این جهت که بر همه جنبه های زندگی ما تأثیر می گذارند مهم می باشند. میکروبیولوژی که از سه بخش میکرو به معنای ریز، بیو به معنای زیست و لوژی به معنای شناسایی تشکیل شده است، مطالعه کلیه موجودات زنده است که برای مشاهده با چشم غیرمسلح بسیار کوچک هستند.

این موجودات شامل باکتری ها، آرکی باکتری ها، ویروس ها، قارچ ها، پریون ها، تک یاخته ها و جلبک ها هستند که در مجموع به عنوان “میکروب یا میکروارگانیسم” شناخته می شوند. میکروارگانیسم ها  در چرخه طبیعی مواد غذایی، تخریب زیستی، تغییرات آب و هوایی، فساد مواد غذایی، علت و کنترل بیماری و بیوتکنولوژی نقش مهمی دارند.

امروزه میکروارگانیسم ها از جهات مختلف نظیر ساخت داروهای حیاتی، تولید سوخت های زیستی، از بین بردن آلودگی ها و تولید و فرآوری مواد غذایی و نوشیدنی ها مورد استفاده قرار می گیرند.

علم میکروبیولوژی با مطالعه ساختار و عملکرد میکروارگانیسم ها به طبقه بندی پرداخته و همچنین روش های بهره برداری و کنترل فعالیت های میکروارگانیسم ها را مورد بررسی قرار می دهد. میکروبیولوژی به بخش هایی از جمله باکتری شناسی، ویروس شناسی، قارچ شناسی، انگل شناسی و … تقسیم می شود. محققانی که در زمینه میکروب شناسی تخصص دارد میکروبیولوژیست نامیده می شوند.

تقسیم بندی و کاربرد های میکروبیولوژی

میکروبیولوژی را می توان به چندین زیرشاخه تقسیم کرد:

• فیزیولوژی میکروبی: مطالعه نحوه عملکرد بیوشیمیایی سلول میکروبی است که شامل مطالعه رشد، متابولیسم و ساختار سلول میکروبی است.
• ژنتیک میکروبی: مطالعه نحوه تنظیم و بیان ژن ها در میکروب ها در رابطه با عملکردهای سلولی آنهاست. این شاخه با حوزه زیست شناسی مولکولی مرتبط است.
• میکروبیولوژی مولکولی: مطالعه زیست شناسی مولکولی و ژنومیک میکروارگانیسم ها.
• میکروب شناسی پزشکی: بررسی نقش میکروب ها در بیماری های انسانی. شامل مطالعه پاتوژنز میکروبی و اپیدمیولوژی و مربوط به مطالعه آسیب شناسی بیماری و ایمونولوژی است.
• میکروبیولوژی دامپزشکی: بررسی نقش میکروب ها در داروهای دامپزشکی یا تاکسونومی حیوانات.
• میکروبیولوژی محیطی: مطالعه عملکرد و تنوع میکروب ها در محیط طبیعی آنهاست. این شاخه شامل مطالعه بوم شناسی میکروبی، چرخه مواد غذایی با واسطه میکروبی، ژئوميكروبيولوژي، تنوع ميكروبي و پالايش زيستي است.
• میکروبیولوژی تکاملی: مطالعه تکامل میکروب ها. شامل مطالعه سیستماتیک و طبقه بندی باکتریایی است.
• میکروبیولوژی صنعتی: بهره برداری از میکروب ها برای استفاده در فرآیندهای صنعتی، به عنوان مثال می توان به تخمیر صنعتی و تصفیه فاضلاب اشاره کرد. این شاخه ارتباط تنگاتنگی با صنعت بیوتکنولوژی دارد.
• ایرومیکربیولوژی: مطالعه میکروارگانیسم های موجود در هوا.
• میکروبیولوژی غذایی: مطالعه میکروارگانیسم های باعث فساد مواد غذایی.
• میکروبیولوژی دارویی: مطالعه میکروارگانیسم های ایجاد کننده آلودگی و فساد دارویی.

باکتری درمانی و فواید آن در سیستم دفاعی

باکتری ها نوعی سلول بیولوژیکی هستند. آن ها بخش بزرگی از میکروارگانیسم های پروکاریوتی را تشکیل می دهند. باکتری ها جزء اولین اشکال زندگی در کره زمین ظاهر شدند و در اکثر زیستگاه های آن وجود دارند. این ارگانیسم ها در خاک، آب، چشمه های آب اسیدی، زباله های رادیواکتیو و زیست کره عمیق پوسته زمین ساکن هستند.

باکتری ها همچنین در روابط همزیستی و انگلی با گیاهان و حیوانات زندگی می کنند. بیشتر باکتری ها مشخص نشده اند و فقط در حدود 27 درصد از phyla باکتریایی گونه هایی دارند که می توانند در آزمایشگاه رشد کنند. چند سالی است که ایمنی درمانی در خط مقدم تحقیقات سرطان قرار گرفته است. ایمنی درمانی سرطان را بزرگترین تحول علمی سال 2013 می توان دانست.

محققان طبق پژوهش هایی که بر روی بیماران مبتلا به سرطان ریه یا کلیه انجام دادند، نشان دادند کسانی که آنتی بیوتیک مصرف کرده بودند -مثلا برای عفونت دندان- سیستم میکروبی بدنشان به هم خورده بود و با وجود ایمنی درمانی، تومور سرطانی رشد می کرد. پس از آزمایش این میکروب در موش ها به نظر رسید که افزایش میزان این میکروب باعث تقویت سیستم ایمنی موش ها شده باشد.

کاربرد باکتری ها در درمان سرطان

مقاومت به درمان های ضد سرطان در بیماران مبتلا به تومورهای جامد پیشرفته نیاز به درمان های جدید را آشکار می سازد. در درمان ایده آل، سلول های سرطانی با حداقل عوارض جانبی ریشه کن خواهند شد.

باکتری ها به روش های مختلف در درمان سرطان به کار می روند که کاربرد آن به صورت اثرات مستقیم ضد توموری و یا انتقال عواملی دارای این آثار می باشد. دو روش برای استفاده از باکتری ها به عنوان وکتور وجود دارد؛ که شامل همانندسازی باکتریایی اختصاصی تومور و انتقال پلاسمید داخل سلولی می باشد. سموم باکتریایی از طریق کشتن سلول ها و تغییر فرآیندهای سلولی کنترل کننده تکثیر، آپوپتوز و تمایز که با سرطان در ارتباط است عمل می کند.

واکسن DNA شکل دیگر کاربرد باکتری های اسپور می باشد که اشکال بسیار مقاوم باکتریایی هستند .کاربرد دیگر باکتری ها به شکلی می باشد که از طریق ارائه آنتی ژن های سرطانی سیستم ایمنی را علیه سلول سرطانی به کار می گیرند. در دوره کارآموزی میکروبیولوژی ژنیران، شما آنچه را که در پژوهش بر روی باکتری ها نیاز است به شکل کلی فرا خواهید گرفت. این دوره شامل مجموعه‌ای از تکنیک های کاربردی در این زمینه می باشد. امید است که با پیشرفت این مطالعه های یک بعد جدید به درمان سرطان اضافه شود.

آینده میکروبیولوژیست ها

کارآموزی میکروبیولوژی ژنیران برای افراد علاقه‌مند به پژوهش در این زمینه که در رشته های مختلف زیشت شناسی، زیست فناوری، پزشکی، داروسازی، دامپزشکی و رشته های دیگر مانند مهندسی مواد، مهندسی پزشکی و … تحصیل می کنند، می تواند دوره کاربردی باشد. عموماً میکروبیولوژی لازمه تمامی افرادی می باشد که در بخش های مربوط به میکروارگانیسم آزمایشگاه های مختلف کار می کنند.

اما اگر صرفاً به تکنیک های میکروبیولوژی به عنوان تخصص نگاه کنیم، افراد متخصص در این زمینه می توانند در شرکت های بزرگ داروسازی، آزمایشگاه های غذا و دارو، شرکت های تولید محصولات بیوتکنولوژی، شرکت های لبنیاتی و سیستم های تولید صنعتی آنزیم مشغول به کار شوند.

باید توجه داشت که بخش اعظمی از علم بیوتکنولوژی در حال تولید به واسطه میکروب ها می باشد و با توجه به برنامه بزرگ ۲۰ ساله کشور در رابطه با بیوتکنولوژی، شناخت تکنیک ها و کاربرد های این رشته نیازمند هر محققی در این زمینه است.

مطالعه صدها مطلب علمی در حوزه بیولوژی

آرشیو جدیدترین خبرهای روز دنیای بیولوژی