מבוא למיקרוביולוגיה
Download
Report
Transcript מבוא למיקרוביולוגיה
מבוא למיקרוביולוגיה
ד"ר מור פריד – קורס ממשק חליבה
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
מהי מיקרוביולוגיה?
מיקרו = זעיר
ביו = חיים
לוגיה = תורה
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
אבי המיקרוביולוגיה
• אנטוני ואן לוונהוק 1632-
,1723הולנד
• הראשון לראות תאים ויצורים
זעירים במיקרוסקופ שפיתח
בעצמו
• דגם מי גשם "חיות קטנות"
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
מיון עולם החי
•
•
•
•
קארל פון לינה 1707-1778
שבדיה ,בוטנאי ורופא
Systema Naturea 1735
שם קצר ומדויק ,דו-שמי,
תיאור הגיוני
למשל יונקים mammals
(עטין = ) mamma
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
טקסונומיה
חלוקה ע"פ תכונות חיצוניות
משותפות (ללא ידע גנטי)...
ממלכה
מערכה
מחלקה
סדרה
משפחה
סוג
מין
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
• לינה התייחס רק לשתי ממלכות:
בעלי חיים וצמחים
• כיום מקובל לחלק לשתי על-
ממלכות:
.1פרוקריוטה:
ממלכת החיידקים האמיתיים וממלכת
החיידקים הקדומים
.2איאוקריוטה:
ממלכת הצומח ,ממלכת הפטריות
וממלכת בעלי החיים
3ממלכות לפי Ernst Haekel
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
טקסונומיה -דוגמאות
על ממלכה -
איאוקריוטה
ממלכה – בעלי חיים
מערכה – בעלי
חוליות
מחלקה -יונקים
סדרה – שסועי פרסה
משפחה -פריים
סוג -פר
מין – ?
על ממלכה -
איאוקריוטה
ממלכה – בעלי חיים
מערכה – בעלי
חוליות
מחלקה -יונקים
סדרה – טורפים
משפחה -כלביים
סוג -כלב
מין – ?
על ממלכה -פרוקריוטה
ממלכה – איאובקטריה
מערכה –
פרוטיאובקטריה
מחלקה – גאמא-
פרוטאובקטריה
סדרה – אנטרובקטריאה
משפחה -
אנטרובקטריאציאה
סוג -אשריכיה
מין – ?
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
תא פרוקריוטי מול איאוקריוטי
• ההבדל העיקרי הוא היעדר גרעין תא בו מאורגן
המטען הגנטי בתא הפרוקריוטי
• בתא פרוקריוטי חסרים מבנים פונקציונלים
מסודרים "אברונים"
• לעומת זאת בפרוקריוטה יש דופן תא.
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
הגדרת החיידקים
•
•
•
•
ישנן חלוקות שונות להגדרה של קבוצות החיידקים:
לפי צביעה (צביעת גרם)
לפי תנאי גידול מיטביים – טמפרטורה ,חמצן ,רמת
,pHריכוז המלח.....
לפי צורת החיידק (מורפולוגיה)
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
דופן תא החיידק
•
•
•
•
לדופן התא תפקידים בהגנה מפני לחצים
אוסמוטים ,תנאי סביבה משתנים ,העברת מידע
מהסביבה החיצונית פנימה ,חלוקת התא
דופן תא החיידקים עשויה "שלד" פפטידוגליקן
ייחודי
דופן התא מחלקת את החיידקים לשני סוגים
עיקריים (גרם +וגרם )-
דופן התא היא המטרה לפעילות חומרים
אנטימיקרוביאלים.
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
דופן תא חיידק
גרם חיובי
דופן תא חיידק
גרם שלילי
בממברנה החיצונית
יש LPS
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
צביעת גרם
• החיידקים לרב חסרי צבע.
• הצביעה נועדה לאבחנה
ראשונה בין סוגי
החיידקים
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
מורפולוגיה (צורה)
•
•
•
•
•
•
גודל תא החיידק – מיקרונים בודדים
(תא איאוקריוטי עשרות-מאות
מיקרונים) 1מיקרון = מיליונית המטר
צורות שונות:
נקד= כדור cocuus -בצברים או
שרשראות
מתג = בציל – לרב בשלשלאות
מתג מפותל = ויבריו
סלילי – לרב כבודדים
• שוטון = פלגלה = לתנועה
• פילי = להיצמדות
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
E.Coliעם שוטונים
E.Coliעם פילי
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
סטאפ.אוראוס
אנטרקס
א.קולי
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
תנאי סביבה משתנים
• החיידקים זקוקים לצורך קיום במקור אנרגיה,
טמפרטורה מתאימה ,pH ,חמצן .-/+
• דרישה לחמצן:
• חמצן חיוני לגדילה = אירובים מוחלטים (מיעוט
החיידקים)
• היעדר חמצן חיוני לגדילה = אנ-אירובים מוחלטים
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
דרישה לטמפרטורה
= טרמופילים
טמפרטורות ביניים (סביב 30מעלות) = מזופילים
= פסיכרופילים
איזו קבוצה בעייתית במחלבה?
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
רביה
•
•
•
•
רביה אל-מינית
הנפוצה :חלוקת התא לשניים
(בינארית)
נבגים ) :(sporeיצירת תא נוסף
בעלי "מזווה" ,רדום עד לשינוי
בתנאי הסביבה
הנצה
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
רביה – המשך..
• זמן דור = הזמן הדרוש לאוכלוסיית חיידקים
להכפיל את מספרה
• א.קולי = 20דקות בתנאי מעבדה
• קצב מוטציות גבוה
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
שלבים בגידול החיידקים
•
•
•
•
שלב הסתגלות – יצור
חומרים בתא ,אין רביה
שלב אקספוננציאלי –
רביה מואצת בקצב זמן
הדור
שלב סטטי – אוכלוסיה
גדלה ,זמינות חומרים
פחתה ,אין רביה
שלב תמותה
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
פתוגניות החיידקים
•
•
•
•
•
פתוגניות היא היכולת לחולל מחלה
פתוגניות הוא תהליך רב גורמי התלוי ב:
מערכת החיסון של המאכסן
התכונות הוירולנטיות של החיידק
מספר החיידקים בחשיפה הראשונה.
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
פתוגניות – המשך...
• כולנו נושאים חיידקים
(מערכת העיכול ,עור,
נשימה)
• כולם נחשפים כל העת
לחיידקים – אוויר ,מים ,מזון
• באופן תקין החשיפה אינה
מזיקה תודות למנגנוני הגנה
יעילים.
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
• רוברט קוך ,1843-1910
רופא גרמני
• גילה את חיידק השחפת,
פיתח שיטה לגידול חיידקי
אנתרקס במעבדה
• קבע את "הנחות קוך" = כדי
לקבוע שאורגניזם הוא
פתוגן
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
פוסטולטים של קוך
•
•
•
•
החיידק חייב להימצא במאכסן החולה
חייבים לבודד את החיידק מהחולה ולגדלו
בתרבית טהורה
החיידק שבודד חייב לגרום למחלה כאשר יוצג
לפרט רגיש (הוקעה)
יש לבודד שנית את החיידק מהפרט בו בצענו
הוקעה
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
שלבים בתהליך הפתוגני
•
•
•
•
העברה/חשיפה = אירוסול ,מגע ,עיכול..
היצמדות = לתאי אפיתל
חדירה והתפשטות = יש החודרים לתא מקומי
ויש העוברים לזרם הדם ומתפשטים לאיברים
נוספים
הפרשת חומרים "מנטרלים" סביבה (בקיבה)
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
הפגיעה במאכסן
• אקסוטוקסינים= חלבונים המופרשים ע"י
החיידק ,בעלי פעילות אנזימטית הרסנית
בעלי אפקט אקוטי (עד מוות) -בוטוליזם,
אנטרקס.
במידה והמאכסן שורד יפעלו נוגדנים
מנטרלים כנגד הטוקסין.
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
הפגיעה במאכסן
• אנדוטוקסינים=רכיבים טוקסיים ממעטפת החיידק,
למשל . LPS
מפעילים באופן לא ספציפי את מערכת החיסון.
• הפעלת מערכת החיסון באופן הפוגע במאכסן
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
אבחון
•
•
•
•
•
זיהוי החיידק במעבדה חיוני לטיפול בפרט
ובקהילה (זיהוי מחלות מדבקות)
האבחון הפשוט והזול במעבדה מתבסס על תרבית
נקייה של החיידק
מתבססים על תכונות מורפולוגיות ומטבוליות
ביצוע מבחני רגישות ככלי עזר לקביעת הטיפול
המתאים
שיטות מולקולריות מתקדמות
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
טיפול אנטימיקרוביאלי
• עיקור = סילוק כל החיידקים באופן לא
סלקטיבי .למשל בתהליך של חום 121מעלות
• חיטוי = הורדת מספר החיידקים בסדר גודל
משתנה
• חומרים אנטימיקרוביאלים הם סלקטיבים
לחיידקים מבלי לפגוע במאכסן.
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
טיפול אנטימיקרוביאלי
• נחלקים לשתי קבוצות:
• בקטריוצידים = הורגים
• בקטריוסטטים = מעכבים
גידול
המונח אנטיביוטיקה מתייחס רק לחומרים ממקור
ביולוגי (מיוצר ע"י פטריות ,חיידקים) ,להבדיל
מחומרים כימיים שסונטזו באופן מלאכותי ואינם
קיימים בטבע
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
גילוי האנטיביוטיקה
•
•
•
•
•
אלכסנדר פלמינג 1881-1955
סקוטלנד
רופא ומדען
סלקטיביות של חומרים קוטלי
חיידקים (בעקבות )1WW
גילוי הפניצילין ( 1928עובש על
צלחת חיידקים)
– 1941יצור מסחרי של פניצילין
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
אופן פעילות אנטיביוטיקה
• פגיעה בדופן התא = עיכוב יצירת פפטידוגליקן=
בקטריוצידי למשל פניצילין ,צפלוספורין .אין הגנה על
התא מפני הסביבה והוא נהרס
• פגיעה ביצירת חלבונים תוך תאיים (מרבית
הבקטריוסטטים) – גנטמיצין,טטרציקלין
• פגיעה בסינטזה של החומר הגנטי (בקטריוצידי),
קווינולון
• פגיעה במטבוליזם ,למשל של ח.פולית = בקטריוסטטי
TMS
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
• אנטיביוטיקה תעבוד בשילוב המערכת החיסונית של
המאכסן
• אינדקס תרפויטי = היחס בין המינון הרעיל למאכסן למינון
האפקטיבי (למינון הרעיל לחיידק)
מה עדיף ,אינדקס תרפויטי גבוה או נמוך??
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
מבחן רגישות לאנטיביוטיקה
עמיד או רגיש?
עמיד או רגיש?
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
גורמים המשפיעים על הצלחת הטיפול
האנטיביוטי
•
•
•
•
•
אופן המתן – אורלי ,סיסטמי ,טופיקלי ,תוך-עטיני
מינון – ריכוז
משך הטיפול
פיזור בגוף הפרט
עמידות החיידק
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
עמידות לאנטיביוטיקה
•
•
•
•
•
•
עמידות קלינית מתרחשת כאשר MICנדרש גבוה
מהמינון אליו ניתן להגיע מבלי לפגוע במאכסן
השינויים יכולים לנבוע מ:
חדירות ירודה של האנטיביוטיקה לתא החיידק
אינאקטיבציה של האנטיביוטיקה ע"י אנזימים תוך
תאיים
שינויים באתר המטרה של האנטיביוטיקה
כל זאת כתוצאה ממוטציות ,ברירה טבעית,
בקטריופאז'
השימוש באנטיביוטיקה חייב להיות מושכל!!
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
אבחון מולקולרי
• כיום שיטות מולקולריות מהוות חלק חשוב
מתפקוד המעבדה המודרנית.
• ישנן שיטות שונות לדיאגנוסטיקה מולקולרית
במעבדה.
• העקרון הוא אבחון של מולקולות חומצות גרעין
ספציפיות שמקורן במיקרואורגניזם
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
דנ"א
• החומר הגנטי של כל היצורים החיים (למעט מיעוט
וירוסים)
• מולקולה סלילית דו-גדילית (המבנה פורסם בשנת
1953ווטסון וקריק )
• בנוי מרצפים של נוקלאוטידים .גן בנוי מ 500עד
10,000בסיסים
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
• דנ"א מורכב מ 4 -בסיסים:
ACGT
• הצירופים השונים של 4הבסיסים יוצרים
את מגוון הגנים
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
זואונוזה
• מחלה ראשונית של בע"ח העוברת לאדם באופן
ישיר או עקיף עם אוכלוסיית בע"ח הנגוע
• ברוצלה – מגע ישיר(הפרשות) עקיף (גבינה)
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
זואונוזה
דבר
ליסטריה
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
נגיפים
•
•
•
•
חומר גנטי עטוף מעטפת
חלבונית (קפסיד)
גודלם 50-10ננומטר
צורות שונות ומשתנות-
כדור ,אליפסה ,מקל..
טפילים אובליגטורים.
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
הגדרת נגיפים
מיון ע"פ החומר הגנטי:
• דנ"א או רנ"א
• סליל יחיד או כפול
• ישר או מעגלי
מיון ע"פ המבנה:
• סימטריה
• מעטפת שומנית כן /לא
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
מחזור חיים
•
•
•
•
•
•
היצמדות
חדירה לתא המאכסן
השלת הקפסיד
יצור חומר גנטי נגיפי וחלבונים בתוך התא
בניית הנגיפים החדשים
שחרור – ע"י הרס התא או הנצה
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
נגיפים -דוגמאות
•
•
•
•
•
כלבת
פה וטלפיים
רוטה
שפעת
הרפס
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
טיפול נגד נגיפים
• רובם רגישים לחום ולתנאי סביבה קשים ,אך
יש יוצאים מהכלל השורדים גם בהקפאה
• בעייתיות בטיפול מכיוון שהם יחידה אחת עם
התא המאכסן
• קשה ליצור ספציפיות של תרופה לנגיף ,בעיה
של רעילות למאכסן
האם אנטיביוטיקה יעילה נגד נגיפים??
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
טיפול מונע
•
•
•
•
•
•
חיסונים
חיסון עצמי של הגוף ע"י יצירת נוגדנים
חיסון מלאכותי :
פעיל = חי או מומת
סביל
יש נגיפים המאופיינים בקצב מוטציות
גבוה – HIV ,קשה לפתח חיסון נגדם
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב
תועלת מיקרואורגניזם לאדם /לחיה
•
•
•
•
•
•
מזון :גבינות ,יין
איכות הסביבה (פירוק כתמי נפט)
הנדסה גנטית –הפקת אינסולין
(ניצול זמן דור מהיר)
חיידקי הכרס
טיפול אנטיסרטני
הדברה ביולוגית
המועצה לענף החלב בישראל -המערך הארצי לבריאות העטין ואיכות החלב