میکروبیولوژی (عمومی، محیطی، غذایی، بیوتکنولوژی میکروبی – پزشکی)

عنوان:میکروبیولوژی (عمومی، محیطی، غذایی، بیوتکنولوژی میکروبی – پزشکی)
گروه کتاب: جامع
مولف:
اسما خیراللهی، سلماز صادقی، دکتر داوود اسماعیلی
درباره مولف:
دکتر داود اسماعیلی: استادیار گروه میکروب شناسی و ویروس شناسی دانشگاه علوم پزشکی بقیه الله (عج)
معرفی کتاب:
از ویژگی‌های این کتاب جمع‌آوری مطالب و مفاهیم اساسی در میکروب‌شناسی از کتب و منابع می‌باشد که بسیار جامع و کامل می‌باشد و با استفاده از تجربیات استاد در تدریس توانسته حجم مطالب را کاهش داده و مفید باشد.
این کتاب شامل 6 فصل می‌باشد: 1ـ میکروب عمومی.2ـ میکروبیولوژی محیطی.3ـ بیوتکنولوژی میکروبی
4ـ میکروبیولوژی غذایی. 5ـ ترکیبات میکروبی و آنتی بیوتیک. 6ـ باکتری شناسی که نیاز به مطالعه منابع دیگر را برطرف ساخته است.
مقدمه کتاب:
دانش میکروبیولوژی به مطالعه میکرواورگانیسم‌ها می‌پردازد. این علم با داشتن شاخه‌های متنوع در حوزه‌های علوم کاربردی و محض بسیار گسترده می‌باشد. از آنجایی که هر مبحث دارای منابعی متعدد و جداگانه می‌باشد، فراگیری دانش میکروبیولوژی همواره یکی از دغدغه‌های مهم دانشجویان بوده است.
کتاب حاصل گلچینی از مفاهیم اساسی و مهم در میکروب شناسی می‌باشد. یکی از ویژگی‌های شاخص این کتاب استفاده از منابع روز و مطرح می‌باشد. در کتاب حاضر، حوزه‌های مهم میکروبیولوژی در قالب شش فصل مورد بحث قرار گرفته اند.در نگارش این کتاب سعی بر این بوده که مطالب هر بخش از مهم‌ترین و جامع‌ترین کتاب‌های حاضر در پیرامون آن مبحث گردآوری شوند که به عنوان منابع اصلی در آزمون‌های تحصیلات تکمیلی نیز مطرح می‌باشند. این امر داوطلبان را از مطالعه پراکنده و وقت گیر منابع بسیار، بی نیاز می‌سازد. همچنین، با بکارگیری مطالب پایه‌ای و مسیرهای بیوشیمیایی، سعی شده درکی ساده و روشن از مباحث به خواننده داده شود و بدین سبب از حجم مطالب فرار کاسته شود.امید می‌رود که مطالعه این کتاب بتواند برای کلیه دانشجویان رشته زیست شناسی و رشته‌های مرتبط مفید واقع گردد.
بی شک در تهیه این اثر کمی‌ها و کاستی‌های فراوانی وجود خواهد داشت که نیازمند اصلاح و تکمیل می‌باشند. با امید بر این که دوستان عزیز، خوانندگان گرامی و صاحب نظران، بر این کاستی‌ها و اشتباهات به چشم اغماض نگریسته و با راهنمایی‌ها و نظرات سازنده خود، به ما در بهبود و اصلاح آن‌ها یاری رسانند.
در انتها، بر خود لازم میدانیم از جناب آقای دکتر خلیلی به دلیل زحمات و حمایتهای بی دریغشان در تهیه و چاپ این اثر کمال تشکر را داشته باشیم. جامعه هدف:
با توجه به خلاصه بودن و حجم کم کتاب و جمع‌آوری بسیار خوب مطالب و مفاهیم مهم این کتاب برای دانشجویان گروه زیست‌شناسی و رشته‌های مرتبط با آن می‌تواند مفید باشد.

فهرست مطالب:
فصل اول: میکروبیولوژی عمومی
1-1اندازه، شکل و آرایش سلول پروکاریوتی............. 9
2-1 ساختار‌های درون سلولی..................................... 11
شبه هسته........................................................................... 11
ساختمان‌های ماتریکس سيتوپلاسمي...................... 12
3-1 پوشش سلول پروکایوتی............................................... 14
1-3-1 غشاي پلاسمایی.......................................................... 14
2-3-1 دیواره سلولی............................................................... 19
پپتیدوگلیکان.................................................................... 19
دیواره سلولی باکتری‌های گرم مثبت......................... 21
دیواره سلولی باکتری‌های گرم منفی ........................ 22
دیواره سلولی و حفاظت اسموتیک............................. 26
4-1 اجزاء خارج از دیواره سلولی......................................... 27
1-4-1 کپسول، لایه لعابی، گلیکوکالیکس و لایه S...... 27
2-4-1 پيلي و فیمبریه .......................................................... 30
3-4-1 فلاژل و حرکت .......................................................... 31
5-1 شیمیوتاکسی.................................................................... 34
6-1 اندوسپور باکتریایی.......................................................... 35
اسپورولاسیون................................................................... 37
ژرميناسيون........................................................................ 38
7-1 رنگ آميزي  باکتری ها.................................................. 38
فصل دوم: میکروبیولوژی محیطی
1-2مقدمه.................................................................................... 42
2-2 اثرات مفيد و مضر ميكروارگانيسم‌هاي محيطي..... 46
3-2 عوامل محيطي و پاسخ ميكروارگانيسم‌ها به آن‌ها.. 49
اکسیژن................................................................................ 49
pH...................................................................................... 50
دما......................................................................................... 52
آب آزاد................................................................................ 56
اشعه‌ي ماوراء بنفش......................................................... 58
فشار...................................................................................... 59
4-2 روابط ميكروارگانيسم‌ها.................................................. 59
رابطه خنثي........................................................................ 60
كامنساليسم یا همسفرگی ............................................ 60
سينرژيسم (Protocooperation)...................... 61
موچاليسم .......................................................................... 63
رقابت.................................................................................... 65
آمنساليم (هم آزاری)...................................................... 65
رابطه شكاري..................................................................... 66
رابطه انگلی......................................................................... 67
5-2 ميكروب شناسي خاك................................................... 68
خواص فيزيكي و شيميايي خاك و اثر آن بر ميكروارگانيسم‌ها............................................................ 69
باكتري‌هاي خاك............................................................ 71
قارچ‌های خاک................................................................. 74
كپك‌هاي لزج.................................................................. 76
6-2 چرخه ی عناصر.............................................................. 77
1-6-2 چرخه‌ازت یا چرخه نیتروژن................................. 77
تثبيت ازت....................................................................... 77
تثبيت ازت در ازتوباكتر............................................... 78
تثبيت ازت در هم‌زيست‌ها.......................................... 82
تثبيت ازت در هميارها................................................. 88
آمونيفيكاسيون................................................................ 89
نيتريفيكاسيون................................................................ 89
دنيتريفيكاسيون............................................................. 90
2-6-2 چرخه‌ي گوگرد......................................................... 92
3-6-2چرخه‌ي كربن............................................................. 98
تثبيت CO2.................................................................. 98
تجزيه‌پلي‌مرها ............................................................. 101
تجزيه‌بيولوژيكي متان................................................ 106
4-6-2 چرخه‌ي آهن.......................................................... 106
اكسيداسيون آهن........................................................ 106
احياء آهن...................................................................... 108
5-6-2 چرخه‌ي فسفر......................................................... 108
7-2 آزمايشات ميكروبي آب.............................................. 108
8-2 میکروب شناسی فاضلاب‌ها و تصفیه آن‌ها.......... 110
ميكروبيولوژي لجن فعال......................................... 114
9-2 ميكروبيولوژي نفت..................................................... 115
11-2 تولید بيوگاز............................................................... 116
عوامل موثر در تولید بیوگاز.................................... 118
فصل سوم: بیوتکنولوژی میکروبی
1-3 مقدمه.............................................................................. 121
2-3 انتخاب میکرواورگانیسم مناسب............................ 122
3-3 محیط کشت تخمير صنعتي................................... 123
1-3-3 ترکیبات مغذی محیط کشت............................ 124
منبع کربن................................................................... 124
منبع نیتروژن.............................................................. 125
مواد معدنی.................................................................. 126
2-3-3 ترکیبات غیر مغذی محیط کشت.................... 126
4-3 شرایط فیزیکی و محیطی مناسب در یک فرآیند صنعتی
................................................................................................... 127
5-3 انواع سیستم‌های کشت در فرآیند تخمیر ...................... 127
سیستم کشت غير مداوم ........................................... 127
سیستم کشت نيمه بسته (fed-batch)............ 128
سیستم کشت مداوم..................................................... 128
6-3 مراحل رشد میکرواورگانیسم ها............................... 129
7-3 متابوليت‌هاي اوليه و ثانویه......................................... 131
8-3آنتی بیوتیک ها............................................................... 133
1-8-3 كاربرد آنتي بيوتيك‌ها............................................ 135
2-8-3تولید صنعتی آنتي بيوتيك‌ها................................ 135
 3-8-3پني‌سيلين‌ها............................................................. 137
بیوسنتز پنیسیلین G.................................................. 137
روش‌های تولید پنی سیلین....................................... 138
تولید صنعتی پنیسیلین.............................................. 139
عوامل موثر بر تولید پنیسیلین.................................. 140
4-8-3 استرپتومایسین........................................................ 141
5-8-3 باسيتراسين............................................................... 142
9-3 تولید متابولیت‌های اولیه............................................. 142
1-9-3 تولید اتانول............................................................... 142
مرحله :I از مایه غذایی تا قند‌های قابل تخمیر............       143
مرحله II: از قند تا الکل............................................. 144
مرحله III: بازیافت الکل............................................ 149
2-9-3 تخمیر گليسرول ..................................................... 149
3-9-3 تخمير استون و بوتانول......................................... 150
بيوشيمی تخمير کلستریدیومی استون- بوتانول 151
فرآيند صنعتی تخمير کلستریدیومی...................... 151
فاکتور‌های موثر بر تولید حلال‌های آلی................. 152
4-9-3 توليد اسيد استيك و فرآيند سركه‌ سازي....... 154
ميكروارگانيسم‌هاي مولد استيك اسيد................... 154
بیوشیمی تولید استيك اسيد.................................... 155
تکنیک‌های تولید صنعتی استیک اسید................ 157
5-9-3 تخمیر اسيد سيتريك............................................ 159
میکرواورگانیسم‌های مورد استفاده درتوليد اسيد سيتريك                160
بیوشیمی تولید اسید سیتریک................................. 160
فرآیند صنعتی توليد اسيد سيتريك....................... 162
استخراج و خالص سازي اسید سیتریک................ 164
6-9-3 تخمیر آمینواسیدها................................................ 165
L-گلوتامیک اسید....................................................... 165
بیوشیمی تولید گلوتاميك اسيد............................... 166
عوامل موثر بر ترشح گلوتامیک اسید..................... 167
تولید صنعتی گلوتامیک اسید................................. 168      سایر آمینواسیدها         168
10-3 شیر و فرآوده‌های تخمیری آن............................... 169
باکتری‌های تخمیری.................................................... 170
عوامل مهار کننده رشد برخی از باکتری‌های لاکتیک اسید               175
1-10-3 توليد صنعتی ماست............................................ 177
سوش‌های مهم در تولید ماست................................ 179
ترکیبات آروماتیک موجود در فرآورده‌های لبنی. 180
2-10-3 سایر شیر‌های تخمیر یافته................................ 182
3-10-3 تولید پنير............................................................... 183
11-3 تولید پرتئين تك ياخته ......................................... 186
12-3 توليد مخمر نان.......................................................... 189
13-3 تولید پلي ساكاريدهای میکروبی........................... 191
1-13-3 گزانتان ................................................................... 192
2-13-3 آلژينات ................................................................... 194
3-13-3 دكستران................................................................. 194
4-13-3 اسكلروگلوكان....................................................... 195
14-3 توليد صنعتی ويتامين‌ها.......................................... 196
ويتامين B2 (ريبوفلاوين)......................................... 196
ويتامين B12 (سيانوكوبالامين)............................. 197
15-3 حشره‌كش‌هاي ميكروبي.......................................... 197
16-3 فرآیند‌های دگرگون سازی...................................... 198
فصل چهارم: میکروبیولوژی غذایی
1-4 مقدمه................................................................................ 200
2-4 میکرواورگانیسم‌ها و مواد غذایی............................... 201
3-4 میکرواورگانیسم‌ها و فساد مواد غذایی.................... 201
1-3-4 فاکتور‌های ذاتی....................................................... 202
محتویات مواد مغذی  ................................................. 202
pH  ................................................................................ 203
آب...................................................................................... 204
پتانسیل اکسید- احیا................................................... 205
ساختار فیزیکی.............................................................. 206
آنزیم‌ها و ترکیبات ضد میکروبی.............................. 207
2-3-4 فاکتور‌های خارجی.................................................. 208
رطوبت نسبی.................................................................. 208
دما .................................................................................... 208
اتمسفر گازی................................................................... 209
3-3-4 فاکتورهای ضمنی.................................................... 210
4-3-4 فاکتورهای پردازشی............................................... 211
4-4 فساد مواد غذایی............................................................ 211
1-4-4 فرآورده‌های گیاهی........................................................... 212
2-4-4 فرآورده‌های حیوانی................................................ 216
3-4-4 فرآوده‌های تولیدی ................................................. 219
5-4 کنترل فساد مواد غذایی.............................................. 220
1-5-4  فیلتراسیون.............................................................. 220
2-5-4 کاهش دما.................................................................. 221
3-5-4 افزایش دما................................................................. 222
4-5-4 کاهش فعالیت آب................................................... 224
5-5-4 نگه دارنده‌های شیمیایی........................................ 224
6-5-4 پرتو افشانی................................................................ 225
7-5-4 کنسرو کردن............................................................. 226
8-5-4 باکتریوسین ها......................................................... 227
6-4 میکروبیولوژی غذاهای تخمیری............................... 227
تخمیر شیر...................................................................... 227
تخمیر گوشت وماهی................................................... 229
تخمیر و تولید نوشیدنی‌های الکلی ........................ 230
7-4 میکرواورگانیسم‌ها به عنوان غذا و اصلاحات غذایی 230
8-4 بیماری‌های با منشاء مواد غذایی............................... 231
9-4 تشخیص پاتوژن‌های غذایی........................................ 235
فصل پنجم:ترکیبات ضد میکروبی وآنتی بیوتیک‌ها
1-5 اصطلاحات ..................................................................... 237
2-5 کنترل جمعیت میکروبی با استفاده از مواد شیمیایی 240
فنولیک‌ها ........................................................................ 241
الکل ها............................................................................. 241
هالوژن ها......................................................................... 242
فلزات سنگین................................................................. 243
ترکیبات آمونیوم نوع چهار......................................... 243
آلدهید ها......................................................................... 244
گازهای استریل کننده................................................. 244
3-5 شرایط اثرگذار بر فعالیت ترکیبات ضد میکروبی 245     4-5 داروهای ضد میکروبی              246
1-4-5 مهار سنتز ديواره‌ي سلولي................................... 248
2-4-5 مهار سنتز پروتئين................................................. 254
مهار كننده‌هاي رونويسي............................................. 254
مهار كننده‌هاي زير واحد کوچک ريبوزوم............. 255
مهار كننده‌هاي زير واحد بزرگ ريبوزوم................ 257
3-4-5 مهار عملکرد غشاي سلولي................................... 261
4-4-5  مهار عملكرد DNA............................................. 263
5-4-5  آنتی‌متابولیت‌ها و مهار آنزیم‌های کلیدی........ 265
فصل ششم: باکتری شناسی
1-6 استافیلوکوک‌ها.............................................................. 268
2-6 استرپتوکوک‌ها ............................................................. 282
3-6 باسیلوس‌ها...................................................................... 289
4-6 کلستریدیوم.................................................................... 292
5-6 کورینه باکتریوم و کورینه فورم ها........................... 298
6-6 لیستریا و اریزیپلوتریکس........................................... 302
7-6 اکتینومایست‌ها ............................................................ 304
8-6 مایکوباکتریوم ............................................................... 307
9-6 باسیل‌های گرم منفی روده‌ای (انتروباکتریاسه) ...........       313
10-6 سودوموناس و بورخولدریا........................................ 322
11-6 ویبریو، آئروموناس و پلزیوموناس ......................... 325
12-6 کمپیلوباکتر و هلیکوباکتر....................................... 328
13-6 یرسینیا، فرانسیسلا و پاستورلا ............................. 331
14-6 بروسلا............................................................................ 334
15-6 هموفیلوس و بوردتلا................................................. 335
16-6 لژیونلا و بارتونلا ......................................................... 340
17-6 خانواده نایسریاسه...................................................... 342
18-6 اسپیروکت ها.............................................................. 347
19-6 مایکوپلاسماها............................................................. 355
20-6 کلامیدیا ....................................................................... 358
21-6 ریکتزیا و ارلیشیا ................................................................. 365