تقسیم بندی باکتری ها |به روزترین توانبخشی درمنطقه 1 شهرداری البرز 09121623463

تقسیم بندی باکتری ها |به روزترین توانبخشی درمنطقه 1 شهرداری البرز 09121623463

در طبقه بندی موجودات (Taxonomy) از روش های مختلفی استفاده می کنیم . Taxo یعنی طبقه و تاقچه و nomy به معنی قرار دادن یا شناسایی است.

علم Taxonomy از سه قسمت تشکیل شده :        

علم قرار دادن موجودات و باکتری ها در داخل Taxo یا Taxon هاست.                           1) Classification

علم نامیدن یا نامگذاری باکتری ها و موجودات است. 2) Nomencluture (Nomination)                     

علم شناسایی و تعیین هویت موجودات و باکتری ها.                                        3) Identification

 

برای نامگذاری موجودات از روش ابداع شده توسط Calr von linne استفاده می کنیم. در این روش، اساس کار Binomial system است. بنابراین نامگذاری علمی موجودات از جمله انسان شامل دو نام است. (اسم اول و اسم دوم).

برای بکار بردن این نامگذاری از همین سیستم استفاده می کنیم.

نام اول! جنس Genus

نام دوم! گونه Species

برای اسم جنس از روش ها ومنشاء های مختلفی در مورد باکتری ها استفاده شده گاهی نام دانشمند کاشف باکتری مثل Salmonella که آقای سالمون این باکتری را جداسازی کرد. یا shigella آقای shiga ی ژاپنی آن را کشف کرد یا Brucella که آقای دیوید بروس اولین بار آن را شناسایی کرد. گاهی اسم دانشمند نیست مثل Bacillus  که مشخصات خاصی از این جنس را تعریف می کند. (گرم مثبت، اسپوردار، هوازی، میله ایی شکل).

حرف اول اسم اول که اسم جنس است بزرگ نوشته می شود و همین طور کل مجموعه را بصورت ایتالیک یا زیر آن خط داشته باشد اما اسم دوم اسم گونه است که ایتالیک و کوچک نوشته می شود مثل:
 Bacillus anthracis، salmonella enterica ، Escherichia coli، Shigella dysanteriac (S.dysanterioe).

اسم  گونه گاهی معرف بیماری ایجاد کننده است. معمولاً نوشتن نام کامل اسم و گونه در مورد موضوع مشخص نیازی نیست، می توانیم از مخفف استفاده کنیم. مثلاً :

E.coli                                                                                        =Escherchia coli

اگر حروف اول نام اول یکی بود می توانیم قسمتی از اسم که متمایز کننده است بنویسیم. مثل :

Staphylococcus aureus= Staph.aureus                                                               

Streptococcus pyogenes= Strep.pyogenes                                                            

برای بعضی باکتری ها از این روش نامگذاری دوقسمتی استفاده نشده. مثلاً اسم عامل سوزاک یک قسمتی است اما نام علمی آن دو قسمتی است. بعضی مواقع در Taxonamy باکتری ها تغییراتی ایجاد می شود گاهی براساس مطالعات متوجه می شوند جایگاه باکتری در یک گروه دیگر است. در این مواقع مجبور می شوند که جایگاه باکتری را از نظر Taxonomy تغییر دهند. مثل Coryno bacterium pyogenes

حدود 20 سال  پیش مشخص شد که این باکتری بیشتر به جنس Actinomyces pyogenes  قرابت  دارد اخیراً مشخص شده که خصوصیات آن بیشتر به جنس Actinobacterium pyogenes نزدیک است. اما گونه ثابت مانده است.

در سلسله موجودات، Taxanomic Ranks داریم (ترتیب های تاکسوتومیک) که از بالاترین شروع و به پایین ترین می رسد اصطلاح Rank در مباحث دیگر هم مطرح می شود.

باکتری ها در امپراطور Domaine) ) یوباکتری ها قرار می گیرند. بحث ما درباره باکتری هاست. این Domaine طبقات مختلفی دارد. قلمرو باکتری شامل ردیف های  مختلفی است که دربرگیرنده باکتری های مختلفی در زمینه دامپزشکی، پزشکی و…است. یکی از این Kingdom ها یا سلسله ها Proteobacteria  است که خود دارای  بخش های (section) مختلفی است. که شامل proteobacter –  ؛ بتاپروتئوباکتر، گاماپروتئوباکتر، دلتا پروتئوباکتر و اپسیلون پروتئوباکتر می باشد. هرکدام از این بخش ها دارای کلاس ها (class) یا دسته های مختلفی است که یکی از آنها Zymobacteria است.بعد از این Rank دیگری است بنام Order یا رده که یکی از این رده ها Enterobacteriales است این Order دارای خانواده های مختلفی است (family) که یکی از آن ها Enterobacteriaceae است. ردیف هفتم ردیف جنس (Genus) است که بیش از سی جنس دارد مثل سالمونلا (Salmonella)، اشرشیا (Escherichia) سراشیا (Serratia)، پروتئوس (Proteus)، کلبسیلا (Klebsiella)، شیگلا (Shigella) و…..

در هر یک از این جنس ها، گونه ها را داریم (Species) بنابراین 8 rank را رعایت می کنیم.

1-Domain      Eubacteria                                                                                       

2-Kingdom    Proteobacteria                                                                                 

3-Section       

4-Class            zymobacteria

5-Order           Enterobacteriales

6-Family         Enterobacteriaceae                                                                        

7-Genus          Salmonella                                                                                     

                        Escherichia                                                                                   

                         Serratia

                         Proteus

                         Klebsiella

                         Shigella

8-Species                                                                                                             

اما در نام بردن از باکتری ها بیشتر از Rank و 8 و 7 استفاده می کنیم اما اگر خواستیم بصورت Toxonomic سلسله مراتب یک باکتری را ذکر کنیم نباید هر 8 تا Rank  را ذکر کنیم. اما تعداد گونه ها همانند جنس ها می تواند زیاد باشد مثلاً در Salmonella دو گونه داریم :1 -Salmonella  enterica    2-Salmonella  bongari  و یا در Proteus دو گونه داریم :1-Proteus   mirabilis                    2-Proteus   Volgaris    یا در شگیلا :1 -Shigella  Sonei،  2-S.dysenteriae ، 3-S.Flexi و 4-S.boydi

این 8 ردیف، 8 ردیف علمی و رسمی است علاوه بر این ranking ها، Ranking های دیگری هم داریم که بعد از گونه قرار می گیرند.

نکات و آزمایش های مختلف روی باکتری ها این ranking ها را ایجاد می کند یکی از آن ها  سرووار (سروتایپ) Serovar=Serotype است، که  بیانگر تفاوت های موجود در ساختارهای پادتنی و آنتی ژنی در داخل باکتری های موجود در یک گونه است این تفاوتهای پادتنی را بوسیله سرم های تشخیصی که بر علیه این آنتی ژن ها تهیه شده تشخیص می دهیم به همین دلیل به آنها Serovar می گویند.  در جنس سالمونلا و گونه انتریکا، 2700 سروار یا سروتایپ داریم که تفاوت آنها در ساختارهای پادتنی است . ازجمله این سروارها سالمونلا تیفی S.Typhi است که عفونت خونی می دهد ، سروار دیگر typhimorium  است . S.dublin ، S.enteritidis   سروارهای دیگر می باشد.

طبقه بندی دیگر تحت گونه یا زیرگونه (Sub Species) است. برخی گونه های باکتری ها را به تحت گونه هایی تقسیم می کنند بعنوان مثال S.enterica خود به تحت گونه تقسیم می شود که یکی S.entenica تحت گونه enterica است. بعضی باکتری ها تحت گونه و Serovar ندارند فقط اسم گونه و جنس است. 

Rank دیگر: Biavar =Biotype: (بیووار یا بیوتایپ است): اصطلاحی است که در واقع تفاوت های موجود در بین باکتری های بین گونه را از نظر خواص فیزیولوژیک و بیوشیمیایی بررسی می کند. بعضی باکتری ها دارای Biovar هایی هستند که تفاوت آنها در خواص فیزیولوژیک و بیو شیمیایی است.

Pasteurella multocida براساس تخریب قند لاکتوز به چند بیووار تقسیم می شود.

Pasteurella haemalytica براساس تخریب قندهای Arabinose وTrenaloase تقسیم می شود. به دو بیوتایپ T, A تقسیم می شود.

به این عمل Biotyping می گویند براساس آن می توانیم با آزمایشات تفاوتها را در داخل باکتری های یک گونه پیدا کنیم.

Phagovar = phagetype فاژتیپ: باکتری ها را براساس حساسیت به باکتریو فاژهای خاصی تقسیم بندی کنیم. مثلاً : سروا typhimorium S.که از salmonella entrica است که براساس فاژتیپ به 200 فاژتیپ مختلف تقسیم می شود. روش آن فاژتاپینیگ (phagctyping) نامیده می شود. برای مشخص کردن منشا باکتریها یکی از ابزارهای مهم Biotyping و phagetyping است. مثلاً فاژنتیپ  4 سالمونلا انتراتیدیس که یکی از عوامل مسمومیت درانسان است و ازطریق گوشت و تخم مرغ منتقل می شود.

Pathotype = Pathovar: تفاوت های پاتوژنر و بیماری زائی موجود در باکتری های یک گونه را بیان می کند.

Morphovar: اصطلاحی که کمتر استفاده می شود. تفاوت های مورفولوژیک را بیان می کند.

Strain: سویه یا سوش جمعیت خالصی از یک گونه است که ممکن است از نظر Biovar، Serovar، Pathavar، Phagavar با هم تفاوت هایی داشته باشند.

بعضاً سویه معرف گونه جانوری یا جایگاه یا منطقه ای است که آن باکتری از آن جدا شده مثلاً سویه مرغی، سویه گاوی، سویه اصفهانی، ….

Type Strain:  سویه شاخص سویه ای که در بین سویه های آن گونه شاخص و برجسته است.که معمولاً برای اولین باراین سویه جدا شده است.

Type Genus: جنس شاخص جنسی که در یک خانواده شاخص است.

Type Species: گونه شاخص گونه ای است که در داخل آن جنس برجسته و شاخص است بعنوان مثال در جنس Corynobacterium گونه های مختلفی دارد. ) عفونت های جلدی و مخاطی ایجاد می کند (اما گونه شاخص آن C.diphtheriae است یا در جنس استافیلوکوکوس S.aureus (استافیلوکوکوس آرئوس گونه شاخص است) سالمونلا S.typhy که عامل حصبه است می باشد.  S.dubiln در دامپزشکی گونه شاخص است.از آن بعنوان Reference Strain یا سویه مرجع یا Type strain نامیده می شود. سویه مرجع اهمیت زیادی در آزمایشات مختلف دارد. در این آزمایشات باید یک سویه استاندارد یا Type strain داشته باشیم که به وسیله مؤسسات خاصی در کشورهای مختلف جمع آوری می شود.

این گنجینه های میکروبی را Type Culture Collection (گنجینه کشت شاخص) می نامند. یکی از معروف ترین آنها American Type Culture Collection = ATCC است. برای اطمینان از درستی آزمایش از این سویه های مرجع استفاده می کنیم.

Iranian Type Culture Collection = ITCC

Razi Institute Type Culture Collection = RITCC

معمولاً به آنها شماره هم می دهند. اسامی ، ترتیب و طبقه بندی باکتری ها در منابع معتبر باید آورده شود.

مهم ترین منبعی که استفاده می کند کتاب :Bergey’s Manual of systematic Bacteriology آقای Bergey در سال 1923 طبقه بندی باکتری ها را جمع آوری کرد. آخرین چاپ دارای 5 جلد است. جلد اول در مورد باکتری های باستانی ، جلد دوم درباره ی پروتئوباکتری ها است ، جلد سوم (2009) درباره Firmicutes، جلد چهارم (2010) درباره باکتری های مختلف از جمله ی Bacteroides است و جلد پنجم Actinobacteria است.

کتاب دیگری به نام determinative Bacteriology  Bergey’s Manual of که می توان استفاده کرد.

وقتی سویه باکتری برای اولین بار توسط فردی جدا می شود. باید بوسیله مراکز معتبر علمی مورد تایید قرار بگیرد. اسم این باکتری جدید را در مجله International Jaurnal of Systematic Bacteriology چاپ شود. سویه شاخص این باکتری جدید باید توسط کلکسیون های کشت شاخص مورد تایید قرار می گیرد تا بعنوان سویه جدید ثبت شود.

www.cme.msu.edu/Bergeys/

اصولی که برای طبقه بندی موجودات استفاده می کنیم بر دو اساس و پایه است.    

1-National phonetic classification                                                                       

2-National phylogenetc classification                                                                  

1-قرار دادن باکتری ها براساس کلیه خواص است. (چه فنوتیپی و چه ژنوتیپی)

2-اساس فرایندهای تکاملی موجودات و باکتری هاست که منشاء و اساس طبقه بندی قرار می گیرد. از این طبقه بندی اولین بار آقای داروین در سال 1858 و 1859 استفاده کرد برای تعیین سیر تکامل موجودات و فرضیه ای به نام منشا گونه ها مطرح کرد (on the origin of species). طبقه بندی از طرف شجره نامه  :

در مورد باکتری ها در دهه های اخیر با پیشرفت علم ژنتیک و مولکولی از روش های مولکولی برای بیان سلسله مراتب میکروارگانیسم ها و طبقه بندی فیلوژنتیک استفاده می شود. می توان منشاء باکتری و….. را در بین اجرام مشابه پیدا کنیم . Phylogenetic: این روش های مولکولی + روش های ریاضی و… بیوانفوماتیک است که کمک به ترسیم شجره نامه یا طبقه بندی فیلوژنتیکی نماید.

روش فنوتیک شامل تمام خواصی است که می توانیم در یک موجود بررسی کنیم مثل مرفولوژیک، بیوشیمیایی، ساختمانی، کشت، ژنتیکی و مولکولی یکی از روش های مورد استفاده در تاکسونومی باکتری ها استفاده از نرم افزار کامپیوتر است. براساس طبقه بندی فنوتیک خواص مختلف باکتری ها را می توانیم بصورت خواص قابل فهم برای رایانه وارد کامپیوتر بکنیم. کامپیوتر براساس اطلاعات وارده خواص مختلف باکتری های مختلف را براساس برنامه با هم مقایسه و براساس شباهت ها و تفاوت ها در ردیف های دور از هم یا نزدیک هم قرار می دهد. با توجه به این که خواص را به صورت اعداد، وارد کامپیوتر می کنیم به آن تقسیم بندی عددی یا Numerical taxonomy می گویند. بیش از 50 مشخصه از باکتری ها وارد رایانه می شود و براساس برنامه ترتیب توالی مشخص می شود. اساس این کار معادلات ریاضی است از جمله جدول K براساس این مربع ضریب یا اندیس قرابت را یا ضریب همبستگی Association coefficient را بصورت Simple matching محاسبه می کنند.

A                                             

+  
B A
B

+

D C

                                               

                                                 (ضریب جفت شدن یا ضریب همبستگی ساده)

با افرایش تعداد باکتری ها از فرمول های دیگر استفاده می کنند.

بسیاری از تحقیقات که روی موجودات مختلف انجام می شود یکی از این موارد که باید مورد استفاده قرار بگیرد معادلات ریاضیات و انفورماتیک برای ضریب هاست. برای بررسی مشخصات ارتباط موجودات از معادلات ریاضی و بیوانفورماتیک استفاده می شود.

اما در Philogenetic toxonamy از این نرم افزارها استفاده می شود که بتواند رابطه تکاملی و منشا تکاملی باکتریها (تکاملی) را نشان دهد. یکی از این روش ها که در 1975 توسط Southern (ساترن) ابداع شد برای بررسی مولکولی موجودات و باکتری ها. از دهه 70 به بعد علاوه بر خواص متداول قدیمی (کشت، بیو شیمیایی،…) از فراساختارها و ساختارهای مولکولی برای بررسی ارتباطات فیلوژنتیک باکتری ها استفاده شد یکی از این اولین روش ها، روش آقای ساترن است. برای مقایسه مولکول های DNA روشی را ابداع کرد که به نام Southern blot معروف است. برای بررسی مشابهت و تفاوت های DNA بین دو موجود به صورت های مختلفی می توانیم مورد مقایسه قرار دهیم یکی از روش ها این است که دو زنجیر را از هم باز می کنیم و با زنجیره های استاندارد مشخص هیبرید (آمیخته) می کنیم. میزان این آمیختگی را بوسیله مواد رادیواکتیو یا بوسیله بروز رنگ مشخص میکنیم. اگر این هیبریداسیون صددرصد باشد نشان دهنده ی آن است که x DNA مطابق DNA استاندارد است هر چه میزان این آمیختگی کمتر باشد شباهت ها کمتر است. ساترن از این روش استفاده کرد.

روش دیگر که بعداً مورد استفاده قرار گرفت برای مشابهت مولکول های RNA بود. بعلت وجود هارمونی براساس هیبریداسیون Northern Blot نامگذاری شد. بعلاوه بر DNA و RNA می توانیم ساختارهای پروتئینی و یاخته ها از جمله باکتری ها را با هم مقایسه کنیم. راه دیگر بررسی ساختارهای پروتئینی است. از روش SDS PAGE (سدیم دودسیل سولفات) هم استفاده می شود که یک دترجنت است این ماده پروتئین ها را دناتوره کرده و ساختمان دوم و سوم و چهارم آنها را از بین می برد و آنها را بصورت خطی در می آورد.

SDS  PAGE Poly Acrilamid Gel Electerophosis

یک شبکه ایجاد می کند ” بعنوان غربال مولکولی ” پلی آ کربلامیدژل الکتروفوریس

پروتئین هایی که به صورت خطی در آورده با بار مشابه در این غربال مولکولی می ریزیم و پروتئین ها در یک میدان الکتریکی، الکتروفوز می شوند و براساس وزن مولکولی باندهای مختلفی را تشکیل می دهند. اگر 10 Ecoli دارای ساختمان pr ای مشابه باشند یک باند pr ای ایجاد می کنند اگر متفاوت باشند بیشتر.

به دنبال عمل SDS PAGE می توانیم توسط آنتی بادی های خاصی که ضد pr های موردنظر است. pr شاخص را پیدا کنیم به این عمل اصطلاحاً western blot می گویند. آکریلامید ماده خطرناکی است. ماده سرطانزائی است که کاربرد زیادی هم دارد. در برخی فرآورده ها مثل جوشاندن روغن اکریلامید وجود دارد. حرارت زیاد به روغن ها باعث تولید آکریلامید می شود. در برخی فرآورده ها تا 3000 برابر حد استاندارد آکریلامید وجود دارد.

روش های مولکولی دیگر هم مورد استفاده قرار می گیرد وقتی Kary Mullis در 1980 روش PCR را ابداع کرد روش هایی بر پایه آن ابداع شده که الان برای taxonomy باکتری ها و ویروس ها مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از این روش ها (RFLPS) Restriction Fragment Length Polymorphism است. همگونی یا پلی مورفیزم قطعات تعیین حدود شده توسط آنزیم های محدود کننده Enzyme Restriction  یا آنزیم های RE که در ژنتیک استفاده می شود کار می شود. روی DNA کار می شود.

روش دیگر مولکولی روش (RAPD) Random Amplified Polymorphic DNA است. با استفاده از پرایمرهای هگزامر می توانیم ساختار مولکولی DNA موجودات مختلف را بصورت تصادفی مورد مقایسه قرار دهیم. پرایمرهای هگزامر پرایمرهایی هستند حدود 6 بعضاً 8 نوکلئوتید و باز دارند. بهمین دلیل احتمال چسبیدن آنها به DNA زیاد است، ما می توانیم 10 تا E.coli را بعد از جدا کردن DNA با پرایمرهای هگزامر مورد مقایسه قرار دهیم.                                   

روش دیگر (PGFE) : pulsed field Gel electrophoresis  است.

روش بسیار مطمئنی است که در حضور RE ها و در جریان متناوب الکتریکی مولکول های DNA باکتری های مورد نظر را مورد مقایسه قرار می دهیم. اگر 10 تا E.coli مشابه باشند باندهای مشابهی ایجاد خواهند کرد اگر متفاوت باشند چند باند متفاوت ایجاد خواهند کرد. روش های دیگری هم وجود دارد که اساس آنها PCR است. در مواردی که RNA را مورد بررسی قرار می دهیم. RNA را می توانیم توسط آنزیم های Reverse Transcriptase یا رونوشت برداری معکوس RNA را تبدیل به DNA کنیم که به آن اصطلاحاً cDNA می گویند.   

ما برای بیان ژن ها در باکتری ها از این روش استفاده می کنیم.  و RNA را تبدیل به CDNA می کنیم. به PCR  ای که برای این روش انجام می شود RT-PCR می نامند. روش دیگر مولکولی که مطمئن تر از همه این روش هاست. DNA sequencing (روش تعیین ترتیب و توالی بازهای نوکلئوتیدی) است.   

 

Related posts