انواعی از سوخت های طبیعی

بر اساس این گزارش، دانشمندان در فرآیند تولید این سوخت طبیعی از دو نوع باکتری برای تبدیل ترکیب نور خورشید و دی‌ اکسید کربن و تولید نوعی هیدروکربن استفاده کردند. این هیدورکربن نیز پس از انجام یک سری فعل و انفعالات می‌تواند به سوخت تبدیل شود که از سوی دانشمندان فرآیند «تولید فنا ناپذیر» نامگذاری شده است.

مواردی از این چشم انداز:

1- دانشمندان با استفاده از باکتری‌ها موفق به تولید سوخت از دی اکسیدکربن و نورخورشید شدند.

این فرآیند در ابتدا با کمک باکتری‌ای به نام « Synechococcus» آغاز می‌شود که دی اکسید کربن را با استفاده از انرژی نور خورشید تبدیل به نوعی شکر می‌کند. این شکر نیز با کمک باکتری دیگری به نام « Shewanella» بدل به سوخت می‌شود.

این باکتری، شکر تولیدی را مصرف و نوعی اسید چرب تولید می‌کند. در ادامه این فرآیند، این اسید چرب بدل به کتون می‌شود که سوخت ارگانیک به شمار می‌رود. در نهایت، این کتون با انجام دادن یک سری فعل و انفعالات شیمیایی تبدیل به گازوئیل می شود.

این کشف از آنجایی دارای اهمیت بسیار است که در اتمسفر کره زمین دی اکسیدکربن به وفور یافت می شود و البته رایگان است و اگر این کشف به مرحله تولید انبوه برسد، می تواند به مقدار بسیار زیادی به کاهش آلودگی‌های زیست محیطی کمک کند.

گفتنی است، این کشف مربوط به تز دکترای خانم جانیکا فریس، دانشجوی رشته بیوشیمی است.

2جلبک های ریز(Microalgae) و تولید سوخت:

برای تولید سوخت از جلبک ویژگی هایی باید مورد توجه قرار گیرند ، که شامل دارا بودن میزان زیاد چربی ،  توانایی رشد در بیشتر مکان ها و داشتن رشد سریع است. بیودیزل می تواند طی واکنش هر منبع روغنی و چربی با الکل تولید شود. برای تولید بیودیزل تری گلسیرید ها با متانول طی واکنش ترانس استریفیکاسیون واکنش داده که طی آن اسید چرب یا متیل استر تولید می شود. منابع بازی قوی مثل هیدروکسید سدیم (NaOH) و هیدروکسید پتاسیم (KOH) بطور معمول بعنوان کاتالیست برای افزایش میزان تولید بیودیزل استفاده می شوند. طی تولید بیودیزل در ابتدا سه مولکول اسید چرب با یک مولکول گلیسرول استریفیه شده و تولید تری گلیسرول می کند. طی واکنش ترانس استریفیکاسیون به ازای هر مولکول تری گلیسیرید نیاز به 3 مول الکل است. لیپاز نیز می تواند بعنوان کاتالیست برای تولید بیشتر استفاده شود ، که هزینه بالای آن انجام این امر را کم می کند. کاتالیز توسط قلیا در دمایی حدود 60 درجه و تحت فشار اتمسفر انجام می شود ، و زمان لازم برای انجام واکنش 60 دقیقه است. در پایان واکنش ها بیودیزل توسط شستشوی مکرر بوسیله آب و دفع متانول و گلیسرول بازیافت می شوند

3محققان سوئدی در راستای برنامه "تحقیق برای سوخت آینده" ، این بار برای طرح خود به جای چاههای نفت ساحلی از دریا الهام گرفتنه اند جایی که جلبک های سبز- ابی رشد می کنند.

محققان دانشگاه KTH استکهلم از جلبکهای سبز-آبی و نورخورشید،دی اکسید کربن و باکتری برای تولید بوتانول که میتواند به عنوان سوخت برای وسائل نقلیه مورد استفاده قرار گیرد، استفاده میکنند.

نکته مثبت بوتانول این است که مواد اولیه آن به فراوانی یافت شده و تجدید پذیر هستند و نیز بوتانول را میتوان به میزان 20 برابر بیشتر از ساقه نیشکر یا ذرت بدست آورد.

پاول هدسون، محقق دپارتمان بیوتکنولوژی دانشگاه KTH  که سرپرستی این تحقیق را بر عهده دارد در این باره می گوید :"با استفاده از اصلاح ساختار ژنتیکی سیانو باکتری ها (باکتری های قند ساز) توانستیم متابولیسم طبیعی جلبک را با تولید بوتانول پیوند دهیم . ما از طریق اصلاح ژنهای مربوطه در زنوم سیانو باکتری ها توانستیم سلولهای جلبک را فریب دهیم تا انها به جای پروسه طبیعی خود بوتانول تولید کنند."

این تیم نشان داد که میتوان از طریق تغییرات محیط اطراف میتوان تولید بوتانول را کنترل کرد و این فرصت هایی را برای تغییر میزان بوتانول در زمانهای خاصی در طول روز در به وجود می آورد.

4   اتانول يا الکل اتيليک مايعي زلال و بي رنگ بوده و به آساني مي سوزد و از احتراق آن آب و گاز کربنيک حاصل مي شود.

   هزينه توليد اتانول، نسبت به قيمت مواد اوليه، قيمت تحويل آن به بخش فرايند و همچنين تركيب مواد اوليه، حساسيت بالايي دارد. بنابراين، موفقيت در توليد اتانول و رقابت آن با بنزين مي‌تواند به موقعيت جغرافيايي منطقه، نوع آب و هوا، روش توليد، خواص محصولات كشاورزي و نوع ضايعات آنها بستگي داشته باشد. سيستمي كه براساس هزينه پايين مواد اوليه، دسترسي آسان به مواد اوليه و استفاده از محصولات جانبي تأسيس شده باشد، ممكن است توجيه اقتصادي داشته باشد.

استفاده از ضايعات گياهي و سلولزي سبب كاهش آلودگيهاي زيست محيطي و بهبود وضعيت بهداشتي جامعه مي‌گردد . يكي از مهمترين مشكلات زيست محيطي، گرم شدن كرة زمين بدليل مصرف زياد سوختهاي فسيلي مي‌باشد، استفاده از سوختهاي جايگزين سوختهاي فسيلي در توقف اين پديدة نامطلوب مؤثر مي‌باشد .

  سلولز فراوانترين ماده آلي موجود بر روي كرة زمين مي‌باشد . تودة زيستي گياهي بيشتر از سه تركيب سلولز (40%)، همي سلولز (33%) و ليگنين (23%) تشكيل شده است.

    تخمين زده مي‌شود كه در حدود 1010 ×4 تن سلولز در سال بوسيلة گياهان آلي توليد مي‌شود. يا به عبارتي به ازاي هر نفر در هر روز 70 كيلوگرم سلولز سنتز مي‌شود. بنابراين كاربرد آنزيمهايي كه توانايي تغيير و تبديل در سلولز را داشته باشند مورد توجه قرار گرفته است . اگر بتوان با فرايندي كارآمد و اقتصادي سلولز موجود در ضايعات گياهي و كشاورزي را به قندهاي ساده و قابل تخمير همچون گلوكز تبديل كرد، تحولي بزرگ در صنايع غذايي و توليد سوختهاي طبيعي جايگزين شونده نظير اتانول روي خواهد داد .

انانول را مي توان به روشهاي شيميايي و نيز روشهاي بيولوژيكي توليد كرد . در روشهاي شيميايي از هيدراسيون مستقيم ( سنتز ) و در روشهاي بيولوژيكي از تخمير نشاسته ، سلولز و همي سلولز توسط ميكروارگانيسم ها ،اتانول توليد مي شود .

 در روش تخميري چون اتانول از تخمير مواد طبيعي مانند گياهان قندي، نشاسته اي و سلولزي حاصل مي شود، اصطلاحاً به آن بيواتانول گفته مي شود. براين اساس بايد گفت که بيواتانول الکلي است که از تخمير يا تقطير مواد اوليه متعددي به دست مي آيد و تفاوت آنها در آن است که قندها معمولاً به طور مستقيم و توسط ميکروارگانيسم ها به اتانول تبديل مي شوند ولي مواد نشاسته اي و سلولزي بايد ابتدا هيدروليز شده و به قند تبديل شوند و نهايتاً پس از تخمير به اتانول تبدیل شوند.

در حال حاضر، افزون‌بر 98 درصد از اتانول توليدي در جهان، با استفاده از روش تخمير قندها، حاصل مي‌شود.

منابع توليد اتانول تخميري ( بيواتانول ) را مي توان در3 گروه دسته بندي كرد:

ـ قندهاي ساده : نيشكر ، چغندر و ملاس

ـ مواد نشاسته اي : سيب زميني ، حبوبات و ذرت

ـ مواد ليگنوسلولزي : چوب ، ضايعات كشاورزي ( كاه گندم و برنج ، ساقه ذرت ، باگاس نيشكر) . كاغذهاي باطله ، ضايعات چوبي وغیره .

روش‌‌هاي توليد اتانول از مواد ليگنوسلولزي

در حال حاضر،پنج روش متداول ارائه مي‌شود كه از ميان اين روش‌ها، به نظر مي‌رسد فرايند آبكافت و تخمير همزمان از لحاظ اقتصادي و بازدهي، روش مناسب‌تري باشد.
- فرايند هيدروليز اسيدي (رقيق) خنثي‌سازي و تخميز
- هيدروليز اسيد (غليظ) خنثي‌سازي - تخمير
- فرايند آبكافت و تخمير همزمان سلولز (SSF)
- تخريب آمونياكي هيدروليز آنزيمي  - تخمير
- تخمير اسيدي و تخمير توسط ميكروارگانيسم‌هاي ترانس ژنتيك شده

برای توليد گلوكز از مواد سلولزي و تبديل آن به اتانول مراحل زير انجام مي‌گيرد

•        توليد انبوه آنزيم سلولاز ميكروبي

•        جداسازي ميكروارگانيسمهاي توليد كننده سلولاز

•        تغييرات اوليه بر روي تودة زيستي حاوي سلولز

•        مرحله ساكاريفيكاسيون (Saccharification)

•        مرحله توليد اتانول

توليد انبوه آنزيم سلولاز ميكروبي

 موفقيت طرح تبديل ضايعات سلولزي به مواد قندي و سوختي در گرو توليد موفقيت آميز و با صرفه آنزيم سلولاز مي باشد. توليد سلولاز، پر هزينه ترين قسمت اين فرايند مي باشد كه در حدود 40% هزينه كل را شامل مي شود. به همين سبب تحقيقات بسياري جهت كاستن هزينه توليد آنزيم در جريان است.

بايد به اين نكته توجه داشته باشيم كه آنزيم سلولاز يك آنزيم خاص نيست و يك سيستم آنزيمي شامل سه قسمت عمده مي باشد:

1- آنزيم Endo - ß- glucanase كه زنجيره سلولزي را به طور پیوسته مي شكند و حاصل عمل آن گلوكز و Cello – oligo Saccharides مي باشد.

2- آنزيم Exo - ß - glucosidase كه به انتهاي غير احيا كننده زنجيره سلولزي حمله كرده و توليد سلوبيوز مي كند.

3- آنزيم ß – glucosidase كه سلوبيوز را به گلوكز تبديل مي كند

جداسازي ميكروارگانيسمهاي توليد كننده آنزیم سلولاز

•        قارچها مهمترين گروه توليد كننده اين آنزيم هستند اگر چه گزارشاتي هم درمورد باكتريها و آكتينوميست‌هاي توليد كننده اين آنزيم وجود دارد. مهمترين قارچهاي توليد كننده اين آنزيم متعلق به جنسهاي Trichoderma و Aspergillus مي‌باشند

•        براي جداسازي ميكروارگانيسمهاي فوق تكنيكهاي خاصي وجود دارد كه توضيح آن خارج از حوصله اين بحث مي‌باشد .

•        پس از جداسازي ميكروارگانيسم مناسب،  مي‌توان با استفاده از عمل موتان زايي به ميكروبهايي دست پيدا كرد كه توان زياد تري جهت توليد آنزيم سلولاز داشته باشند. جهت موتان زايي مي‌توان از اشعة UV و ماده (NTG) nitrosoguanidine استفاده كرد .

•        بسياري از سويه‌هايي كه امروزه جهت توليد آنزيم سلولاز به كار برده مي‌شوند موتانهاي حاصل از Trichoderma reesei مي‌باشند .

•        امروزه با استفاده از روشهاي مهندسي ژنتيك به سويه‌هايي دست يافته‌اند كه توانايي بيشتري جهت توليد اين آنزيم دارند. همچنين دانشمندان با دستكاري ساختار پروتئيني اين آنزيمها، آنزيمهايي بسيار مقاوم به حرارت كه فعاليتشان در دماهاي بالا متوقف نمي‌شود توليد نموده‌اند .پس ا ز انتخاب سوية مناسب بايد آن را در محيط كشت ويژه رشد داد تا در حين رشد به توليد آنزيم بپردازد. جهت اين كار از محيطهايي مثل آب پنير، باگاس و كاه برنج استفاده شده است. محيطهاي نامبرده شده ارزان و در دسترس مي‌باشند. اما جهت اين كار محيطهايي مخلوط از چند سوبسترا تهيه گرديده كه نسبتاً گران ولي كارآمد مي‌باشند.

تغييرات اوليه بر روي تودة زيستي حاوي سلولز

•        تودة زيستي (Biomass) ليگنوسلولزي حاوي سلولز، همي سلولز، ليگنين و خاكستر مي‌باشند كه در ساختماني پيچيده با هم ارتباط دارند .

•        اعمال اوليه يا Pre-treatment  بر روي اين مواد سبب افزايش سلولز كريستالينه شده و همزمان با آن سبب برداشت عوامل مهاري آنزيم نظير ليگنين مي‌شود.  Pre-treatment سبب افزايش سطح تماس سلولز با آنزيم و متعاقباً عملكرد بهتر آنزيم مي‌شود .

•        Pre-treatment را مي‌توانيم به دو روش انجام دهيم: استفاده از مواد قليايي و استفاده از بخار فشرده.

•        Pre-treatment قليايي با استفاده از هيدروكسيد سديم انجام مي‌گيرد. نسبت قليايي مصرفي نسبت به تودة زيستي براي توليد مناسب حدود 1 به 12/ . مي باشد كه در دماي 80 تا 0C100و به مدت بيش از 2 – 5/1 ساعت انجام مي‌پذيرد. استفاده از بخار فشرده جهت تغيير سلولز زماني به كار مي‌رود كه استفاده از قليا پاسخگو نباشد .

مرحلة ساكاريفيكاسيون (Saccharification)

•        در اين مرحله مي‌توان آنزيم سلولاز توليد شده را خالص سازي كرد يا بدون خالص سازي محيط كشت حاوي آن را به عنوان محيط حاوي سلولاز به كار برد. تودة زيستي كه از مرحلة قبل بدست آمد را تحت آنزيم سلولاز قرار مي‌دهند. آنزيم سلولاز با فعاليت خود سبب شكسته شدن پيوند بين مولكولهاي گلوكز شده و آنها را آزاد مي‌كند. اين عمل را مي‌توان به صورت توليد غير پيوسته يا پيوسته انجام داد .

•        هر چه زمان تماس و ميزان آنزيم سلولاز بيشتر باشد در نهايت قند بيشتري توليد مي‌گردد.

•        جهت بازيافت قند توليد شده تكنيكهاي چندي پيشنهاد گرديده است اما هم اكنون بهترين روش استفاده از Reverse osmosis مي‌باشد .

•        كار ديگري كه در اين مرحله مي‌توانيم انجام دهيم بازيافت آنزيم سلولاز موجود در محيط مي‌باشد. از آنجا كه آنزيمها همانند كاتاليزور عمل مي‌كنند و در پايان واكنش دست نخورده باقي مي‌ماند مي‌توانيم آنها را جداسازي نموده و در موارد ديگر آنها را بكار ببريم. تكنيكهاي كروماتوگرافي مهمترين روشها برای جداسازي آنزيم فوق مي‌باشند .

5تولید سوخت خودرو از سیب زمینی

وسط محققان کشور محققان مرکز تحقیقات بیو انرژی دانشگاه تربیت مدرس از ضایعات سیب زمینی بیواتانول برای سوخت خودروها تولید کردند که کاربردی کردن آن در خودروها موجب بهبود احتراق در موتور خودروها می شود.

جمال فیاضی- از محققان این پروژه تحقیقاتی در گفتگو با مهر با اشاره به اجرای این پروژه در مرکز تحقیقات بیو انرژی دانشگاه تربیت مدرس، افزود: در این پروژه با طراحی دستگاهی موفق به تولید بیواتانول از ضایعات سیب زمینی شدیم.

وی با تاکید بر اینکه از هر دانه روغنی می توان بیودیزل تولید کرد، اظهار داشت: هر دانه روغنی مانند مواد سلولزی و نیشکر که قابلیت تخمیر را داشته باشند می توان به عنوان منبع تولید بیواتانول از آن استفاده کرد.

فیاضی با بیان اینکه در این تحقیقات از سیب زمینی برای تولید بیواتانول استفاده شد، یادآور شد: در این پروژه تحقیقاتی با طراحی و ساخت دستگاهی از ضایعات سیب زمینی بیواتانول تولید کردیم.

این محقق با اشاره به عملکرد این دستگاه خاطر نشان کرد: این دستگاه ضایعات سیب زمینی را تخمیر و آن را تبدیل به بیو اتانول می کند. بیو اتانول سوخت جایگزین بنزین است که در حال حاضر در دنیا به صورت افزودنی به بنزین استفاده می شود.

وی بهسوزی خودروها را از مزایای استفاده از بیواتانول نام برد و ادامه داد: از مهمترین کارکردهای بیواتانول این است که عدد اکتان بنزین را افزایش می دهد این امر باعث بهسوزی در فرآیند احتراق موتورهای بنزینی می شود.

فیاضی کاربری آسان از این بیو اتانول در خودروهای بنزینی را از مزایای این سوخت نام برد و توضیح داد: برای استفاده از بیواتانول های تولید شده به عنوان سوخت خالص و یا ترکیب در نسبت های مختلف با سوختهای فسیلی لازم است در موتورهای دیزلی و یا بنزینی تغییراتی ایجاد کرد.

وی اضافه کرد: در صورتی که در نسبت های 2 تا 5 درصد از این بیواتانول استفاده شود نیاز به ایجاد تغییر خاصی در موتور نیست.

6 تولید پروتئاز بوسیله میکروارگانیسم ها

پروتئازها یکی از سه خانواده اصلی آنزیم های تولیدی در مقیاس صنعتی هستند و 60 درصد فروش جهانی را به خود اختصاص داده اند و در صنایع ابریشم ، کاغذ ، چرم ، فرآورده های گوشتی و..... کاربرد دارند . پروتئاز در تمام موجودات زنده ، گیاهان ، حیوانات و میکروارگانیسم ها تولید می شوند . با این حال استخراج پروتئاز میکروبی به دلیل هزینه کمتر ، سرعت بیشتر و عدم آسیب به موجود زنده و اکوسیستم بسیار مورد توجه است . با این حال نه تنها این گروه از آنزیم ها بسیار پر اهمیت می باشند بلکه رسیدن به حداکثر بازده نیز مهم است . اینکه از چه دستگاه ها و ابزاری برای رسیدن به هدف استفاده کنیم ، کمتر از خود هدف نیست .

استفاده از ضایعات خام برای تولید آلکالین پروتئاز به مراتب ارزان تر و بهینه تر از استفاده از سوبستراهای معمول می باشد و تولید آلکالین پروتئاز در روش تخمیر جامد تحت تاثیر خصوصیات فیزیولوژیکی و شیمیایی طبیعت یک سوبسترای بسیار ساده ، ارزان و معمولی ( پوسته عدس ) و همچنین قدرت رشد ، انطباق پذیری و توان باسیلوس سوبتیلیس می باشد. مقاومت در برابر گرما و توانایی داشتن عملکرد در یک بازه دمایی عریض ممکن است مسیری باشد برای رسیدن به این نتیجه که در آینده این خانواده از باکتری ها قادرند نقشی بیشتر در تولید پاک کننده ها و صنایعی که به پروتئاز ها    وابسته اند ایفا کنند .

 

نانوبیوتکنولوژی

نانوتکنولوژی+بیوتکنولوژی=نانوبیوتکنولوژی

بیوتکنولوژی در اوایل قرن بیستم وارد عرصه جهانی شد. لیکن مهندسی بیوفرایند بعد از جنگ جهانی دوم و با تولید صنعتی پنی سیلین به روش تخمیر وارد معادلات علمی، تجاری و اقتصادی جهان شد. بیوتکنولوژی یک مفهوم کلی و یک موضوع بین رشته ای است که دامنه وسیعی از علم (مهندسی، پزشکی، کشاورزی، صنایع غذایی . . .) را شامل می شود. شاید یکی از تعاریف ساده و نزدیک به ذهن در بیوتکنولوژی، انواع دسته بندیهای محصولات حاصل از تخمیر باشد که عمده ترین آن شامل مولکول های کوچک (Small Molecules) ، ماکرومولکولها (مانند آنزیمها و پروتئین ها) ، مواد ساده سلولی(مانند مخمرنان) و محصولات کمپلکس(مانند غذاهای تخمیری و محصولات کشاورزی) است.

ماکرومولکولها که از مهمترین محصولات حاصل از تخمیر به شمار می آیند، بخش بسیار وسیعی از فرایندهای بالادستی و پایین دستی بیوتکنولوژی را به خود اختصاص داده و بیوتکنولوژی نیز بیشترین پیشرفت و توسعه را به این دست از محصولات اختصاص داده است. به لحاظ اهمیت و گستره این محصولات، لقب نسل اول مواد و یا محصولات بیوتکنولوژیکی (First Generation) را می توان به آنها اطلاق کرد.

اما در سالهای اخیر علاقه مندی بشر به نسل دیگری از محصولات بیوتکنولوژیکی افزون شده، تا جایی که تکنیکهای بالا دستی و پایین دستی را کاملاً تحت شعاع خود قرار داده است. امروزه نیاز فراوانی برای تولید، بازیافت و خالص سازی نانو بیومواد (محصولات) نظیر پلاسمید DNA و ویروس ها برای ژن درمانی، اسمبلی ماکرومولکولها (مانند پروتئین نانو ساختارها)، بعنوان حامل دارو و ذرات ویروس مانند (Virus-like particle) برای استفاده در واکسن ها (Vaccine Components) وجود دارد و محققین، خود را مواجه با مشکلات و معضلات جدیدی در این خصوص می بینند. نانو بیو مواد بواسطه اندازه ویژه شان (با قطر10-300 نانومتر)، شیمی سطح پیچیده و ارگانیزمهای درونی شان، تکنیکهای بالا دستی و پایین دستی گسترش یافته برای نسل اول مواد بیولوژیکی را به چالش طلبیده و روش های جدیدی را برای تولید و بازیافت طلب می کنند. به همین منظور با یک دسته بندی منطقی می توان این دست از محصولات بیو تکنولوژیکی را نسل دوم (Second Generation) محصولات نامیده و راه کارهای جدید را در مواجهه با آنها جستجو کرد.

تعریف:
نانوتکنولوژی مجموعه ای است از فناوری هایی که بصورت انفرادی یا با هم برای به کارگیری و یا درک بهتر علوم مورد استفاده قرار می گیرند. بعضی از این فناوری ها هم اکنون در دسترس و بعضی نیز در حال توسعه و پیشرفت اند که ممکن است در طی سالها و یا دهه های بعد مورد استفاده واقع شوند. بیوتکنولوژی جزو فناوری های در حال توسعه است که با به کارگیری مفهوم نانو به پیشرفتهای بیشتری دست خواهد یافت.یک تعریف کلاسیک از تعامل بیوتکنولوژی و نانو تکنولوژی بصورت زیر بیان می شود:

»بیوتکنولوژی به نانو تکنولوژی مدل ارایه می دهد، در حالی که نانوتکنولوژی با در اختیار گذاشتن ابزار برای بیوتکنولوژی آنرا برای رسیدن به اهدافش یاری می رساند.«

پر واضح است که تعامل بیوتکنولوژی و نانوتکنولوژی و یا به تعبیری نانوبیوتکنولوژی بسیار فراتر از این است. شاید بتوان گفت نانو بیوتکنولوژی مترادف با استفاده از قابلیت های نانو در کاربردهای زیستی است. این شاخه از فناوری به ما اجازه می دهد تا اجزا و ترکیبات را داخل سلولها بصورت عام قرار داده و یا با استفاده از روش های جدید خود آرایی و مکان آرایی در موج اول نانو بیوتکنولوژی، نانو بیو مواد را ساخته و با تکنیکهای پیشرفته به خالص سازی و باز یافت آنها بپردازیم. بی گمان زمینه ها و فازهای بعدی این فناوری جدید به تولید وسایل نانو بیو (موج دوم) و در نهایت به ارایه ماشین های هوشمند و روبات ها منجر خواهد شد (موج سوم)که کاربردهای فراوانی در حوزه های مهم بیوتکنولوژی مانند پزشکی، کشاورزی و صنایع غذایی خواهند داشت.
سؤالی که به ذهن متواتر شده و محققان و متخصصان علوم بیوتکنولوژی و نانو بیوتکنولوژی را متوجه آن کرده، این است که مرز بیوتکنولوژی و نانو بیوتکنولوژی در کجاست؟
اگر چه این دو فناوری هم پوشانیهای زیادی دارند و به تعبیری دارای مرزهای نامشخص (Fuzzy) هستند، اما شاید دسته بندی محصولات بیوتکنولوژیکی به نسل اول و نسل دوم کمک قابل توجهی به این موضوع کند. حوزه ای از فناوری که با تولید، باز یافت و بکارگیری نسل دوم مواد و محصولات بیوتکنولوژیکی سروکار دارد، همان نانوبیوموادی که تولید و بازیافت و خالص سازیشان خصوصاً در ابعاد صنعتی به شدت تکنیک های موجود را به مخاطره انداخته و روشهای نوین را می طلبد، می تواند محدوده کاری نانوبیوتکنولوژی و یا بیونانو تکنولوژی باشد.
با تقسیم بندی اولویت های تحقیقاتی نانو بیوتکنولوژی به سه موج نانو بیومواد، نانو وسایل و نانو ماشین ها، لزوم تمایز بیوتکنولوژی و نانو تکنولوژی بطور وضوح در محدوده کاری موج اول نانو بیوتکنولوژی خود را نمایان می سازد. چون بی تردید موج های دوم و سوم این فناوری هم پوشانی بسیار ناچیزی با بیوتکنولوژی به معنای عام خواهند داشت.

نانوبیوتکنولوژی، بیش از آنکه شاخه ای از بیوتکنولوژی باشد، شاخه ای از نانوتکنولوژی است. توضیح این مطلب که بیوتکنولوژی، استفاده از سازواره های زنده در کاربردهای صنعتی مختلف است ولی نانوبیوتکنولوژی، استفاده از قابلیت های نانوتکنولوژی در کاربردهای زیستی است. بنابراین واژه نانوبیوتکنولوژی نیز همانند واژه ها یی چون "بیومکانیک" و "بیومتریال"، به استفاده از تکنولوژی های مختلف در کابردهای زیستی اشاره دارد و نه به استفاده از قابلیت های ارگانیزم های حیاتی در کاربردهای مختلف صنعتی. البته نانوبیوتکنولوژی، ابزاری کارآمد در پیشبرد بیوتکنولوژی بوده و نقش آن در توسعه تحقیقات بیوتکنولوژی حائز اهمیت است؛ لذا بعضاً همانند "بیوانفورماتیک"، به عنوان شاخه ای از بیوتکنولوژی نیز مطرح شده است:

طبق تعریف، نانوتکنولوژی تولید کارآمد مواد، دستگاه ها و سیستم ها با کنترل ماده در مقیاس نانومتری می باشد و اساس آن بر مبنای توانایی کار در سطح مولکولی و اتم به اتم و ایجاد ساختارهای بزرگ بوده که موجب بهره برداری از خواص و پدیده های نوظهوری می شود که در مقیاس نانو توسعه یافته اند.

بررسی ها نشان می دهد که نظام سیستماتیک ماده در مقیاس نانومتری، کلیدی برای سیستم های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی با خواص جدید و بهتر می باشد. نانوبیوتکنولوژی عبارت است از شاخه ای از نانوتکنولوژی که در زمینه های بیولوژی (ژنتیک مولکولی و سلولی) و بیوتکنولوژی کاربرد یافته است. بدین ترتیب نانوبیوتکنولوژی به عنوان یک رویکرد جدید و همگراکننده حوزه های مختلف علوم پایه، فنی مهندسی، کشاورزی و صنایع غذایی، محیط زیست، علوم پزشکی و بیوتکنولوژی بوده و کاربردهای فراوانی خواهد داشت.

نانوبیوتکنولوژی به ما اجازه می دهد تا اجزا و ترکیبات را داخل سلول ها قرار داده و مواد جدیدی را با استفاده از روش های جدید مثل خود‌اسمبلی بسازیم. در روش خوداسمبلی، برای سرهم کردن اجزا، نیاز به روبات یا ابزار دیگری نیست.

ایجاد ساختارهایی بر مبنای DNA در علوم پزشکی، داروسازی، مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی، ایجاد یک تحول و انقلاب جدید در این علوم خواهد بود. تحقیقات گسترده و سرمایه گذاری‌های جهانی در ساخت سیستم‌ها، فرایندها یا فراورده‌های زیر، نشان دهنده رویکرد جدید محققین علوم و صنایع زیستی، صاحبان سرمایه و دولت هایی همچون آمریکا، ژاپن، روسیه و کشورهای اروپایی به نانوبیوتکنولوژی است:

۱) ساخت سیستم‌هایی به­منظور رهایش دارو در بدن

۲) ساخت قطعات سازگار برای جایگزینی اعضای بدن

۳) بیوسنسورهایی به­منظور آزمایشگاه­های کامل طراحی‌شده روی یک تراشه بسیار کوچک

۴) تشخیص همزمان چندین بیماری از روی یک قطره خون (براساس تشخیص از رویDNA)

۵) ساخت یک مولکول بیولوژی ناروماتیک از DNA

۶) ساخت ابزارهای نانومتری بر پایه DNA.

اجزای سازنده بدن از مولکول‌هایی چون پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک، لیپیدها و کربوهیدرات ها با خواص منحصربه‌فرد تشکیل شده است. اعمال فیزیکوشیمیایی داخل سلول ها و اجزای بدن در مقیاس نانو، کنترل و هدایت می شوند. بررسی ها نشان می دهد که تحقیقات در بخش نانوبیوتکنولوژی تاثیرات زیادی در حوزه های پزشکی، داروسازی، ژنتیک مولکولی و بیوتکنولوژی داشته و خواهد داشت؛مثلاً:نانوبیوتکنولوژی می تواند با فرمولاسیون جدید داروها و مشخص کردن مسیرهایی برای رهایش دارو، موجب بهینه‌کردن کاربرد و مصرف دارو شود. نانوذرات این امید را می دهند که دارو دقیقاً به بافت های مشخصی برسد.

در ژن‌درمانی نیز با استفاده از داروهای نانو (نانوذرات)، می توان نوع خاصی از سلول ها را هدف گیری کرد. نانوذرات قادرند اسیدهای نو کلئیک را به سلول های مشخص و حتی جزء مشخصی از سلول (سیتو­پلاسم یا هسته) و یا هر جا که لازم باشد، تحویل دهند.

همچنین تحقیقات نشان می دهد که استفاده از ابزارها و سیستم های نانوساختاری می تواند فرآیند آزمایشگاهی کنونی توالی ژن ها و تشخیص حالت ژن را بسیار کارآمد کرده و قطعاً تشخیص ساختار ژنتیک فردی، روش های شناسایی و درمان بیماری ها را دچار انقلاب خواهد کرد.

با توجه به اهمیت رشته های DNA در ژنتیک مولکولی و بیوتکنولوژی و با عنایت به اینکه DNA یک ساختار بسیار مهم و مناسب برای کاربردهای نانوتکنولوژی است، تحقیقات زیادی در مورد ایجاد اشکال پیوندی با استفاده از مولکول های DNA شاخه دار و پایدار انجام شده است.

این شاخه در توسعه تکنولوژی های جدید مربوط به تشخیص و درمان زودتر بیماری ها، تولید داروهایی هدفمند و با تاثیرات جانبی بسیار اندک، تولید محصولات اختصاصی بیوتکنولوژی در صنایع کشاورزی، تولید بیوسیستم ها، بیومواد و سرامیک های سازگار با محیط، نانوبیوسنسورها، دستگاه‌هایی برای تشخیص و کاهش اثرات سلاح های بیوشیمایی و میکروبی، تکنولوژی های جدید مربوط به ژنومیک و الگوبرداری و تحلیل DNA، نانوبیوتکنولوژی نشان داده است که می تواند نقش اصلی را ایفا کند.

قطعاً توانمندی‌های بدست آمده از این طریق در بالا بردن بهداشت جامعه و فرد و طولانی شدن عمر انسان ها، رفع تنگنا های موجود در تولید داروها و تولید مواد غذایی و مبارزه با سلاح های بیولوژیکی و تولید داروهای مربوط به درمان کامل سرطان، ایدز، آلزایمر وMS موثر است و به‌عنوان یک فرصت در ایجاد توانمندی برای تولید سلاح‌های جدید ژنتیکی و بیولوژیکی، وارد شدن به حریم خصوصی افراد (شناسایی بیماری های ژنتیکی و دست یابی به قابلیت های فردی و استعداد افراد) از طریق آزمایش های مرتبط با ژنومیک انسانی و ایجاد موجودات ناشناخته از طریق تولید DNA مصنوعی، به عنوان یک تهدید برای کشورها محسوب می شود،در نتیجه نانوتکنولوژی به عنوان انقلاب صنعتی آینده جهان، در حال تغییر وضعیت کنونی جهان است. در این میان به نظر می رسد که تاثیرات نانوبیوتکنولوژی به عنوان رشته ای که حیات موجودات زنده را دگرگون می کند، از اهمیت ویژه ای در بررسی پیامدهای صنعتی و اجتماعی این انقلاب، برخوردار است. به نظر می رسد که برای بررسی فرصت ها و تهدیدهای نانوبیوتکنولوژی به دلیل اینکه ماهیتی بسیار پیچیده در پیشرفت تکنولوژی کشورها دارند، می باید دانشمندان، سیاستمداران و مردم هر کشور در مورد نانوتکنولوژی مطالعه کنند تا بتوانند با تحلیل صحیح از انقلاب آینده جهان، مسایلی که پیرامون فرصت ها و تهدیدهای نانوبیوتکنولوژی به وجود خواهد آمد را درک نمایند. در خاتمه باید به این نکته توجه داشت که تاثیرات نانوبیوتکنولوژی در همه نقاط جهان یکسان نبوده و بسته به میزان تحقیقات، سرمایه گذاری و تلاش سیاستمداران و اعتماد ملت ها، متغیر خواهد بود.در ایران وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشكي، در ميان شاخه‌هاي مختلف كاربرد نانوتكنولوژي در پزشكي نيز اقدام به تعيين اولويت مشخص نموده است تا بتوان منابع محدود موجود را بر روي اهداف روشني متمركز ساخت. محور فعاليت‌هاي تحقيقاتي وزارت بهداشت در حوزة نانو تكنولوژي، تشخيص و درمان سرطان با استفاده از تكنيك‌هاي نانويي دارورساني ( Drug Delivery ) قرار داده شده است.
اما موضوع بعدی که ضرورت شفاف سازی و بیان واژه ها در آن مهم است، تشابه و تمایز نانوبیوتکنولوژی و بیونانو تکنولوژی است. به بیان دیگر اصولاً فرقی بین این دو واژه وجود دارد و اگر چنین است این تمایزات چیست؟

برای ساخت تمام نانو موادها(ذرات) همواره دو روش در نانوتکنولوژی مد نظر است. ابتدا روشهای بالا به پایین (Top down) و سپس روش های پایین به بالا (Bottom up) . نانو بیو ذرات نیز از این قاعده مستثنا نبوده و از طریق یکی از این دو روش تولید می شوند. اگر یک نانو بیو محصول از روش های بالا به پایین تولید شود، به بیان دیگر با تکیه براصول و مبانی اصلی بیوتکنولوژی، و در ادامه با روشهای اصلاح شده خالص سازی و بازیافت – که با کمک تکنیکهای جدید توسعه یافته و برای محصولات نسل دوم (نانو بیوموادها) بکار گرفته می شود به محصول نهایی (End Product) تبدیل شود، به این مجموعه از فناوریها بیونانو تکنولوژی اطلاق می شود. به عنوان مثال بیو راکتوری را در نظر بگیرید که یک سلول حیوانی خاص در آن کشت داده شده و در شرایط ویژه رشد کند. محصول مورد نظر یک ویروس درون سلولی است که برای استفاده در ژن درمانی با درجه خلوصی ویژه مورد نیاز است. بدین ترتیب نانو بیو محصول مورد نظر در درون سلول تولید شده و سپس بازیافت می شود (از بالا به پایین). از طرف دیگر اگر با بهره گیری مستقیم از فناوری نانو یک نانو بیو محصول از پایین به بالا ساخته شود، می توان این حوزه از فناوری نانو را نانو بیوتکنولوژی دانست. مثال واضح آن تولید تمام نانو بیو ذرات از طریق خود آرایی و مکان آرایی است که با در کنار هم قرار گرفتن اجزای تشکیل دهنده، محصول مطلوب تولید می شود. اسمبلی ماکرومولکولها و بطور خاص پروتئین نانو ساختارها از مثال های جالب تولید از پایین به بالای نانو بیو مواد است که می توانند بعنوان حاملهای دارو استفاده شوند. بکارگیری این روش در ابعاد آزمایشگاهی خوشبختانه در داخل کشور آغاز شده و در حال گسترش و تکامل است.

بطور کل بنظر می رسد که پژوهشگران دنیا در ساخت مواد از بالا به پایین تا حدود زیادی موفق بوده و از ساخت توده ای مواد و بازیافتشان (بیونانو تکنولوژی) و رسیدن به بیوذرات در اندازه نانو بهره گرفته اند. ضروری است در ایران نیز با برنامه ریزی مدون، این مهم را گسترش داد و تقویت کرد. (البته پژوهشگران ایرانی در اندازه های آزمایشگاهی موفق بوده اند و باید در فاز بعدی به سمت تولید انبوه و صنعتی بروند). ساخت از پایین به بالای بیوذرات در دستور کار مراکز تحقیقاتی جهان قرار دارد و پیش بینی ها حاکی از آن است که دنیا بتواند به تولیدات قابل توجهی در این خصوص تا سال2015 میلادی دست یابد.
همانند مبحث قبلی (مرزهای بیوتکنولوژی و نانو بیوتکنولوژی) با عبور از موج اول تحقیقات و تولیدات، اهمیت شفاف سازی واژه ها بین بیونانوتکنولوژی و نانو بیوتکنولوژی نیز کم رنگ شده و نانو بیوتکنولوژی تا حد زیادی موج های دوم و سوم تحقیقات و فعالیتها را در انحصار خود قرار می دهد.
محققان همواره برای رسیدن به اهداف ریز و درشت علمی تحقیقاتی خود به دسته بندی ها و اولویت بندیها نیاز دارند. با توفیقات نسبتاًَ خوبی که در زمینه های تحقیقاتی بیونانو تکنولوژی در فرآیندهای بالا دستی بوجود آمده است، لزوم توجه بیشتر به فرآیندهای پایین دستی بیونانو تکنولوژی بیش از پیش نمایان می شود. البته نیاز پژوهشگران به بهینه سازی تولید نانو بیو مواد در ابعاد صنعتی همچنان از دغدغه های جدی در سالهای آینده است.
در کنار بیو نانو تکنولوژی که به تعبیری مقدم بر نانو بیو تکنولوژی است، باید با جدیت به نانو بیوتکنولوژی و سه موج مهم آن پرداخت و براساس اولویت های مطرح شده برای رسیدن به اهداف کوتاه مدت، میان مدت و بلند مدت برنامه ریزی کرد تا بتوان همگام با دیگران در جهان، شعار تعلق قرن بیست و یکم به نانو تکنولوژی را به منصه ظهور رساند.

 

تفسیر سورة الحجرات‏ آیات 1 تا 5

سورة الحجرات‏

بِسمِ اللَّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيمِ يَأَيهَا الَّذِينَ ءَامَنُوا لا تُقَدِّمُوا بَينَ يَدَىِ اللَّهِ وَ رَسولِهِوَ اتَّقُوا اللَّهَإِنَّ اللَّهَ سمِيعٌ عَلِيمٌ‏(1) يَأَيهَا الَّذِينَ ءَامَنُوا لا تَرْفَعُوا أَصوَتَكُمْ فَوْقَ صوْتِ النَّبىّ‏ِ وَ لا تجْهَرُوا لَهُ بِالْقَوْلِ كَجَهْرِ بَعْضِكمْ لِبَعْضٍ أَن تحْبَط أَعْمَلُكُمْ وَ أَنتُمْ لا تَشعُرُونَ‏(2) إِنَّ الَّذِينَ يَغُضونَ أَصوَتَهُمْ عِندَ رَسولِ اللَّهِ أُولَئك الَّذِينَ امْتَحَنَ اللَّهُ قُلُوبهُمْ لِلتَّقْوَىلَهُم مَّغْفِرَةٌ وَ أَجْرٌ عَظِيمٌ‏(3) إِنَّ الَّذِينَ يُنَادُونَك مِن وَرَاءِ الحُْجُرَتِ أَكثرُهُمْ لا يَعْقِلُونَ‏(4) وَ لَوْ أَنهُمْ صبرُوا حَتى تخْرُجَ إِلَيهِمْ لَكانَ خَيراً لَّهُمْوَ اللَّهُ غَفُورٌ رَّحِيمٌ‏(5(

آيه 1-
شأن نزول:
در مورد نزول نخستين آيه اين سوره نقل شده كه:
پيامبر صلّى اللّه عليه و اله به هنگام حركت به سوى «خيبر» مى‏خواست كسى را به جاى خود در «مدينه» نصب كند، عمر شخص ديگرى را پيشنهاد كرد آيه نازل شد و دستور داد بر خدا و پيامبر پيشى مگيريد.
تفسير:
چنانكه در محتواى سوره اشاره كرديم در اين سوره يك رشته از مباحث مهم اخلاقى و دستورات انضباطى نازل شده كه آن را شايسته نام «سوره اخلاق» مى‏كند، در آغاز سوره به دو قسمت از اين دستورات اشاره شده است:
نخست تقدم نيافتن بر خدا و پيامبر صلّى اللّه عليه و اله، و ديگرى در محضر پيامبر صلّى اللّه عليه و اله سر و صدا و قال و غوغا راه نينداختن.
در مورد اول مى‏فرمايد: «اى كسانى كه ايمان آورده‏ايد! چيزى را بر خدا و رسولش مقدّم نشمريد (و پيشى مگيريد) و تقواى الهى پيشه كنيد، كه خداوند شنوا و داناست» (يا أَيُّهَا الَّذِينَ آمَنُوا لا تُقَدِّمُوا بَيْنَ يَدَيِ اللَّهِ وَ رَسُولِهِ وَ اتَّقُوا اللَّهَ إِنَّ اللَّهَ سَمِيعٌ عَلِيمٌ).
                        برگزيده تفسير نمونه، ج‏4، ص: 493
منظور از مقدم نداشتن چيزى در برابر خدا و پيامبر پيشى نگرفتن بر آنها در كارها، و ترك عجله و شتاب در مقابل دستور خدا و پيامبر صلّى اللّه عليه و اله است.
 آيه 2-
شأن نزول:
گروهى از طايفه «بنى تميم» و اشراف آنها وارد مدينه شدند هنگامى كه داخل مسجد پيامبر صلّى اللّه عليه و اله گشتند صدا را بلند كرده، از پشت حجره‏هائى كه منزلگاه پيامبر صلّى اللّه عليه و اله بود فرياد زدند: «يا محمّد اخرج الينا اى محمد! بيرون بيا».
اين سر و صداها و تعبيرات نا مؤدبانه، پيامبر صلّى اللّه عليه و اله را ناراحت ساخت هنگامى كه بيرون آمد گفتند: آمده‏ايم تا با تو مفاخره كنيم! اجازه ده تا «شاعر» و «خطيب» ما افتخارات قبيله «بنى تميم» را بازگو كند، پيامبر اجازه داد.
نخست خطيب آنها برخاست و از فضائل خيالى طائفه «بنى تميم» مطالب بسيارى گفت.
پيامبر به «ثابت بن قيس» «1» فرمود: پاسخ آنها را بده، او برخاست خطبه بليغى در جواب آنها ايراد كرد.
سپس «شاعر» آنها برخاست و اشعارى در مدح اين قبيله گفت كه «حسان بن ثابت» شاعر معروف مسلمان پاسخ كافى به او داد.
در اين موقع پيامبر صلّى اللّه عليه و اله براى جلب قلب آنها دستور داد هداياى خوبى به آنها دادند آنها تحت تأثير مجموع اين مسائل واقع شدند و به نبوّت پيامبر صلّى اللّه عليه و اله اعتراف كردند.
تفسير:
اين آيه اشاره به دستور دوم كرده، مى‏گويد: «اى كسانى كه ايمان آورده‏ايد! صداى خود را فراتر از صداى پيامبر نكنيد و در برابر او بلند سخن نگوئيد (و داد و فرياد نزنيد) آن گونه كه بعضى از شما در برابر بعضى بلند صدا مى‏كنند مبادا اعمال شما نابود گردد در حالى كه نمى‏دانيد» (يا أَيُّهَا الَّذِينَ آمَنُوا لا تَرْفَعُوا

 (1) «ثابت بن قيس» خطيب انصار و خطيب پيامبر صلّى اللّه عليه و اله بود، همان گونه كه «حسان بن ثابت» شاعر حضرت بود.
                        برگزيده تفسير نمونه، ج‏4، ص: 494
أَصْواتَكُمْ فَوْقَ صَوْتِ النَّبِيِّ وَ لا تَجْهَرُوا لَهُ بِالْقَوْلِ كَجَهْرِ بَعْضِكُمْ لِبَعْضٍ أَنْ تَحْبَطَ أَعْمالُكُمْ وَ أَنْتُمْ لا تَشْعُرُونَ).
پيامبر صلّى اللّه عليه و اله كه جاى خود دارد اين كار در برابر پدر و مادر و استاد و معلم نيز مخالف احترام و ادب است.
بديهى است اگر اين گونه اعمال به قصد توهين به مقام شامخ نبوت باشد موجب كفر است و بدون آن ايذاء و گناه.
در صورت اول، علت حبط و نابودى اعمال روشن است زيرا كفر علت حبط (از بين رفتن ثواب عمل نيك) مى‏شود.
و در صورت دوم نيز مانعى ندارد كه چنين عمل زشتى باعث نابودى ثواب بسيارى از اعمال گردد.
 (آيه 3)- اين آيه براى تأكيد بيشتر روى اين موضوع پاداش كسانى را كه به اين دستور الهى عمل مى‏كنند، و انضباط و ادب را در برابر پيامبر صلّى اللّه عليه و اله رعايت مى‏نمايند چنين بيان مى‏كند: «آنها كه صداى خود را نزد رسول خدا كوتاه مى‏كنند همان كسانى هستند كه خداوند دلهايشان را براى تقوا خالص نموده براى آنان آمرزش و پاداش عظيمى است» (إِنَّ الَّذِينَ يَغُضُّونَ أَصْواتَهُمْ عِنْدَ رَسُولِ اللَّهِ أُولئِكَ الَّذِينَ امْتَحَنَ اللَّهُ قُلُوبَهُمْ لِلتَّقْوى‏ لَهُمْ مَغْفِرَةٌ وَ أَجْرٌ عَظِيمٌ).
 (آيه 4)- اين آيه براى تأكيد بيشتر، اشاره به نادانى و بى‏خردى كسانى مى‏كند كه اين دستور الهى را پشت سر مى‏افكنند، و چنين مى‏فرمايد: « (ولى) كسانى كه تو را از پشت حجره‏ها بلند صدا مى‏زنند بيشترشان نمى‏فهمند»! (إِنَّ الَّذِينَ يُنادُونَكَ مِنْ وَراءِ الْحُجُراتِ أَكْثَرُهُمْ لا يَعْقِلُونَ).
اصولا هر قدر سطح عقل و خرد انسان بالاتر مى‏رود بر ادب او افزوده مى‏شود، زيرا «ارزشها» و «ضد ارزشها» را بهتر درك مى‏كند.
  آيه 5 -

در اين آيه براى تكميل اين معنى مى‏افزايد: «اگر آنها صبر مى‏كردند تا خود به سراغشان آيى، براى آنها بهتر بود» (وَ لَوْ أَنَّهُمْ صَبَرُوا حَتَّى تَخْرُجَ إِلَيْهِمْ لَكانَ خَيْراً لَهُمْ).                        برگزيده تفسير نمونه، ج‏4، ص: 495
 درست است كه عجله و شتاب گاه سبب مى‏شود كه انسان زودتر به مقصود خود برسد، ولى شكيبائى و صبر در چنين مقامى مايه رحمت و آمرزش و اجر عظيم است، و مسلما اين بر آن برترى دارد.
و از آنجا كه افرادى نا آگاهانه قبلا مرتكب چنين كارى شده بودند، و با نزول اين دستور الهى طبعا به وحشت مى‏افتادند، قرآن به آنها نيز نويد مى‏دهد كه اگر توبه كنند مشمول رحمت خداوند مى‏شوند، لذا در پايان آيه مى‏فرمايد: «و خداوند آمرزنده و رحيم است» (وَ اللَّهُ غَفُورٌ رَحِيمٌ).
نكته‏ها:
1- ادب برترين سرمايه است:
در اسلام اهميت زيادى به مسأله رعايت آداب، و برخورد توأم با احترام و ادب با همه كس، و هر گروه، وارد شده است.
على عليه السّلام مى‏فرمايد: «رعايت ادب همچون لباس نو، فاخر و زينتى است».
و در جاى ديگر مى‏فرمايد: «ادب انسان را از افتخارات پدران و نياكان بى‏نياز مى‏كند».
اصولا دين مجموعه‏اى است از آداب: ادب در برابر خدا، ادب در مقابل پيامبر صلّى اللّه عليه و اله و پيشوايان معصوم عليهم السّلام، ادب در مقابل استاد و معلم، و پدر و مادر، و عالم و دانشمند.
2- انضباط اسلامى در همه چيز و همه جا:
مسأله مديريت و فرماندهى بدون رعايت انضباط هرگز به سامان نمى‏رسد و اگر كسانى كه تحت پوشش مديريت و رهبرى قرار دارند بخواهند بطور خود سرانه عمل كنند شيرازه كارها به هم مى‏ريزد، هر قدر هم رهبر و فرمانده لايق و شايسته باشند.
بسيارى از شكستها و ناكاميها كه دامنگير جمعيتها و گروهها و لشكرها شده از همين رهگذر بوده است، و مسلمان نيز طعم تلخ تخلف از اين دستور را بارها در زمان پيامبر صلّى اللّه عليه و اله يا بعد از او چشيده‏اند كه روشنترين آنها داستان شكست احد به خاطر بى‏انضباطى گروه اندكى از جنگجويان بود.

سیکلوهگزن

اکسایش یک الکل به معنای حذف یک یا چند هیدروژن افزایش اکسیژن به سوبسترا و گزلتن که از کربن حاصل گروه  OH  می باشد.یک الکل نوع اول دارای ۲ هیدروژن α می باشد و می تواند یکی از آنها را از دست داده و به یک آلدئید تبدیل شود و یا هر دو هیدروژن را از دست داده و به یک کربوکسیلیک اسید تبدیل شود.

برای جلوگیری از تشکیل اسید کربوکسیلیک که محصول نامطلوب است کرومیک اسید را به الکل اضافه می کنند تا عامل اکسنده اضافی در مخلوط واکنش نباشد و آلدئید تشکیل شده را تقطیر می کنند.

یک الکل نوع ۲ می تواند تنها هیدروژن α خود را از دست داده و به یک کتون تبدیل شود.

یک الکل نوع ۳ فاقد هیدروژن α می باشد ولی یک عامل اکسید کننده ی اسیدی می تواند الکل را آبگیری نموده و به یک الکن تبدیل کرده و سپس آن را اکسید کند.

اکسایش الکلها بخش بزرگی را در سنتز ترکیات آلی تشکیل می دهند.از میان واکنش گرهایی که می توان برای اکسایش الکلها استفاده کرد می توان به ترکیبات Mn(VII) ,Cr(VI) اشاره نمود.اینها اکسنده های مناسبی هستند چون نمی توانند به آسانی کتون حاصل را اکسید کنند.

واکنش اکسایش سیکلوهگزانون به سیکلو هگزانول به صورت زیر است:

در این واکنش Cr(VI) به Cr(III) تبدیل می گردد که تغییر رنگ نارنجی به سبز تیره را به همراه دارد.

سرعت اکسایش الکلها با کرومیک اسید بسیار است و اگر اجسامی در محیط اسیدی قوی تجزیه شونده کرومیک ایندرید را در پیریدین حل می کنند یا KMNO4 بازی را به عنوان اکسنده به کار میبرند.

سیکلوهگزانون را میتوان از اکسایش سیکلوهگزانول توسط اسید کرومیک تهیه کرد. بدلیل اینکه کرومیک اسید نمی تواند به مدت طولانی پایدار بماند باید آنرا به مقدار لازم و تازه تهیه کرد. برای این کار از مخلوط سدیم بی کرومات یا پتاسیم بی کرومات و اسید سولفوریک استفاده می شود.

 

 

روش کار

۱۰ سی سی سولفوریک اسید غلیظ را به ۵۰ سی سی آب سرد در یک ارلن ۲۵۰ سی سی اضافه کنید. سپس ۱۰ گرم سیکلوهگزانول به آن اضافه کرده و کاملا به هم بزنید. در یک بشر کوچک محلولی از ۱۰٫۵ (ده و نیم) گرم سدیم دی کرومات دو آبه در ۲۰ سی سی آب تهیه کرده وآنرا به قیف جدا کننده منتقل کنید. دمای محلول اسید و الکل را در حدود ۳۰ درجه سانتیگراد تنظیم کرده و محلول دی کرومات را ضمن به هم زدن قطره قطره همراه به هم زدن شدید به آن اضافه کنید. واکنش گرمازا بوده و دمای مخلوط واکنش به سرعت زیاد خواهد شد. سرعت افزایش معرف را به گونه ای تنظیم کنید که دما از ۵۰ درجه سانتیگراد بالاتر نرود. در صورت افزایش بیش از حد دما، ارلن محتوی مخلوط واکنش را در حمام آب سرد بگذارید و دما را تا حدود ۵۰ درجه سانتیگراد پایین بیاورید. بعد از افزایش تمام دی کرومات، مخلوط واکنش را تا هنگامی به هم بزنید که دیگر افزایش دما مشاهده نشود. پس از آن محتوی ارلن را به مدت ۴۰ دقیقه ضمن به همزدن ملایم در دمای آزمایشگاه به حال خود بگذارید.

مخلوط واکنش را به یک بالن تقطیر ۲۵۰ سی سی منتقل کرده و حدود ۷۰ سی سی آب به آن اضافه کنید. مبرد را برای تقطیر ساده وصل کرده و با افزایش دو تکه سنگ جوش تقطیر مخلوط را تا به دست آوردن ۶۰ سی سی مایع تقطیر شده ادامه دهید.

 

 

 لایه آبی جمع آوری شده را با (نمک خوراکی) NaCl اشباع نموده (حدود ۱۰ گرم) و لایه آلی (بالایی) که سیکلوهگزانون میباشد را توسط قیف جداکننده جدا کنید. در صورت تمایل به راندمان گیری دقیق، فاز آبی را با کمی اتر و یا دی‌کلرو متان استخراج کرده و پس از تبخیر حلال، باقیمانده را به سیکلوهگزانون قبلی اضافه کنید. سیکلوهگزانون ناخالص حاصل را با کمی منیزیم سولفات انیدر (MgSO₄) خشک کنید و سپس آنرا در یک بالن تقطیر کوچک ریخته و تقطیر کنید. مایع جمع آوری شده در محدوده دمایی ۱۵۵ – ۱۵۱ درجه سانتیگراد، سیکلوهگزانون خالص میباشد.

عنوان آزمایش: الکتروفورز

الکتروفورز:

به سبب اينکه ماکرومولکول هاي زيستي مانند DNA و پروتئين ها باردار هستند مي‌توان با قرار دادن آنها در يک ميدان الکتريکي، آنها را بر اساس خواص فيزيکي مانند شکل فضايي، وزن مولکولي و بار الکتريکي، تفکيک کرد. براي اين منظور از روشي بنام الکتروفورز استفاده مي‌شود. روش هاي مختلف الکتروفورزي براي تفکيک و مطالعه بيومولکول ها اعم از اسيد هاي نوکلئيک يا پروتئين ها ابداع شده است.

تاریخچه:

l     اولين تجارب در جداسازي ماكرومولكولها توسط الکتروفورز دوبعدي به کارهاي Smithies  و Poulik در سال 1956 باز مي گردد

l      جداسازي پروتئين هاي سرم

l     دهه 40 و 50 نقطه ي عطف در توسعة الكتروفورز

l     الكتروفورز ژل پلي آكريل آميد به همراه سديم دو دسيل سولفات در سال 1970

کاربرد:

تعيين جرم مولكولي نسبي (Mr)

مشخص كردن غلظت پروتئين

شناسايي تغييرات پروتئين و DNA

تعيين نقشه پپتيدي

و...

فاکتور های همم در الکتروفورز:

ميزان بار الكتريكي نمونه

وزن نمونه

اندازه و شكل نمونه

ميزان ولتاژ و جريان اعمالي

نوع ژل و ميزان تخلخل آن

نحوه آماده سازي نمونه

نحوه رنگ اميزي

عوامل محيط

روشهای مختلفی برای الکتروفورز وجود دارد:

الكتروفورز در بعد اول

پروتئين ها بر اساس بار الکتريکي, که يک خصوصيت ذاتي و وابسته به ساختار اسيد آمينه هايشان است, از يکديگر جدا مي شوند

الكتروفورز در دو بعد

جداسازي بر اساس بار الكتريكي و وزن مولكولي

مراحل مختلفدرفرايند الكتروفورز:

اماده سازي نمونه و ژل

لود كردن نمونه

رنگ آميزي ژل

در روشهاي مختلف الكتروفورز يك سري تفاوتهاي جزئي وجود دارد.

براي درست کردن ژل دو انتخاب وجود دارد:

continuous system

يک غلطت و يک نوع بافر و pH در کل پروسه

discontinuous system

تفاوت قسمت هاي مختلف پروسه  از نظر غلظت و بافر و pH    

براي DNA يک نوع ژل (معمولا با غلظت کم) درست ميکنيم و براي پروتئين (معمولا) دو نوع

محلول‌ها و بافرهاي مورد نياز براي الكتروفورز آگارز

 

1-    آگارز

2-    محلول TAE

 

TAE     x 50  :

    محلول EDTA (8= PH و M 5/0)

   دي سديم 2H2O . EDTA (Panreac) 1/186 گرم

NaOH    (MERCK)       حدود 20 گرم

    مقدار g242  از Tris-base و ml1/57 از Glacial  Acetic  Acid  را در ml800  آب مقطر حل         كرده و مقدار ml100 EDTA  M5/0  با PH معادل 8 به آن اضافه مي كنيم . سپس حجم محلول را با       استفاده از آب مقطر به 1  ليتر مي رسانيم .

3 -  بافر بارگذاري

0.05%                   w/v    برموفنل بلو

50% (v/v)                 گليسرول 

EDTA             0.05 %                                                    

 

مواد ذكر شده به اندازه‌اي به آب مقطر اضافه مي‌شوند كه غلظت نهايي آنها در محلول به ميزان ذكر شده باشد. محلول حاصل در دماي 4 درجه سانتيگراد نگهداري شود.                         

4- محلول اتيديوم برومايد mg/ml10

اتيديوم برومايد (MERCK)10 ميلي‌گرم

آب مقطر 1 ميلي‌ليتر

10 ميلي‌‌گرم در يك ميلي‌ليتر آب مقطر حل شد و براي چند ساعت روي همزن مغناطيسي و زير هود شيميايي قرار داده شد تا كاملاً حل شود محلول انيديوم در ظرف تيره و دور از نور در دماي اتاق نگهداري شود.

 

وسايل مورد نياز

 1- دستگاه توليد كننده نور ماوراءبنفش

 2 -تانك الكتروفورز ـ پليت- شانه ژل  (Life Technologies)

3- تامين ‌كننده جريان الكتريسيته

 

روش كار

 

جهت تهيه مثلاً آگارز 2% ، براي حجم  40 سي سي، مقدار 8/0 گرم پودر آگارز را در ارلن حاوي40 سي سي بافر TAE 1Xمي ريزيم. سپس ارلن حاوي اين مواد درون مايكروويو تا مرز جوشيدن حرارت داده مي‌شود (حدود 2 دقيقه) تا اين مجموعه با هم تركيب گردند. در نتيجة حرارت، واحدهاي تكرار شونده در آگارز از حالت حلقوي نامنظم به شكل مولكول‌هاي مارپيچ دوتايي درمي آيند و يك شبكه از منافذ با قطر 80 الي 250 نانومتر توليد مي‌كنند. غلظت بالاتر آگارز منافذ ريزتري را ايجاد مي‌كند. وقتي اين مجموعه قدري خنك شد (C º40) در حالت مايع به آن 5/1 ـ 1 ميكروليتر اتيديوم برومايد اضافه مي‌شود. ما بايد باندي ببينيم که نشان دهنده انجام PCR  مي باشد. بايد توجه داشت كه سطح قالب كاملاً‌ تراز باشد. قطر ژل تا 5 ميلي‌متر كافي مي‌باشد. درون قالب با استفاده از شانه‌هاي پلاستيكي حفراتي ايجاد مي‌كنيم.

ژل را همراه با قالب آن در تانك الكتروفورز، كه حاوي 1xTAE است، مي‌گذاريم تا اين كه محلول كاملاً سطح آنرا بپوشاند. دستگاه مولد برق را به تانك الكتروفورز متصل مي‌كنيم. در اين حالت بايستي توجه داشت كه جهت حركت از قطب منفي به مثبت ‌باشد. سپس دستگاه را روشن نموده و بر روي ولتاژ 100 – 50 ولت تنظيم نموده و صبر مي‌كنيم تا رنگ بروموفنل بلو يک سوم طول ژل را طي نمايد. ژل را از تانك خارج و آنرا با استفاده از نور UV بررسي مي‌نماييم.

 

تذكر: بايستي توجه داشت كه اتيديوم برومايد يك ماده جهش‌زا بوده و تماس آن با پوست و حتي استنشاق بخارات آن خطرناك مي‌باشد.

 

 

 

 

-  قدرت جداسازي مولکولهاي DNA  توسط غلظتهاي مختلف آگارز

درصد آگارز	قدرت جداسازي DNA
3	100-1000bp
2	200- 1500bp
1.5	300- 3000bp
1	500 – 5000bp
0.8	1000- 7000bp
0.6	10 – 30kbp
0.4	30 – 50kbp

 

 

Polyacrylamide  Gel  Electrophoresis

الكتروفورز با ژل پلي آكريل آميد

 

اين ژل از پليمرهاي آکريلاميد ساخته ميشود که بيس آکريلاميد به صورت نوارهاي عرضي اين پليمر را به طور منظم به هم ارتباط ميدهد طوري که منافذ با قطر معين و يکسان در ژل ايجاد ميشود پليمريزاسيون ژل با اضافه کردن آمونيوم پرسولفات (يا ريبوفلاوين) شروع ميشود و با افزودن TEMED (يا DMAPN ) تسريع ميشود.

TEMED = N,N,N',N'–tetramethyethylenediamine
DMAPN=3-dimethylamino-propionitrile

TEMED موجب تشکيل راديکال هاي آزاد از پرسلفات آمونيوم ميشود و اين راديکال‌ها پليمريزاسيون را باعث ميشوند چون باز آزاد موجود در TEMED براي اين پروسه ضروري است لذا در pH پايين پليمريزاسيون است و يا کاملا متوقف ميشود .

افزايش TEMED (يا APS) سرعت پليمريزاسيون را افزايش ميدهد.

محلولهاي لازم در الكتروفورز ژل پلي آكريل آميد

 

1ـ آكريل آميد 30%: براي تهيه 100 ميلي‌ليتر از اين محلول، gr 29 از پودر آكريل آميد را با gr1 از پودر بيس‌آكريل آميد مخلوط كرده و حجم آنرا با آب ‌مقطر به 100 ميلي‌ليتر مي‌رسانيم.

2ـ TBE5X : براي تهيه 1000 ميلي‌ليتر از اين محلول ،gr54 از پودر Tris را با gr5/27 بوريك اسيد مخلوط كرده و 20 ميلي‌ليتر M)EDTA5/0( به آن اضافه مي‌كنيم و با آب مقطر حجم محلول را به 1000 ميلي‌ليتر مي‌رسانيم.

3ـ آمونيوم پرسولفات 10%: براي تهيه 10 ميلي‌ليتر از اين محلول، gr1 از پودر APS را با آب مقطر به حجم 10 ميلي‌ليتر مي‌رسانيم. اين محلول را بايستي در يخچال و در دماي C º 4 نگهداري كرد.

4ـ TEMED  بصورت آماده وجود دارد كه اين محلول بسيار بد بو و جهش‌زا مي‌باشد. بنابراين هنگام استفاده بايستي زير هود كار شود و خيلي سريع كار انجام گيرد

5-  بافر لود با  حاوي فرم آميد : ml 10فرم آميد ، μl200  EDTA  M5/0  با PH 8  ، mg15  گزيلن سيانول و mg3 برومو فينول بلو را مخلوط مي كنيم .

 

وسايل لازم براي الكتروفورز :

1ـ‌ تانك

2ـ شيشه‌هاي ساخت ژل 

3ـ شانه‌هاي مخصوص براي ايجاد چاهكهايي در ژل

4ـ گيره براي نگهداري شيشه‌هاي ژل

5ـ Spacer

 

  طرز تهيه ژل :

 

ژل 8-5% براي PAGE مناسب است و ما در پژوهش خود از ژل 8% استفاده كرديم كه براي ساختن آن در حجم cc 32 بصورت زير عمل كرديم.

 در اين روش ابتدا شيشه هاي مورد استفاده جهت تهيه ژل عمودي را با آب مقطر به خوبي شستشو داده و با استفاده از الكل به خوبي تميز مي كنيم . سپس شيشه ها را به شكل عمودي به هم متصل كرده و آنها را براي تهيه ژل آماده مي كنيم . سپس محلول آكريل آميد 8% را مطابق زير تهيه مي كنيم:

        ml15/13  آب مقطر ( ddH2O ) و ml25/6 محلول آكريل آميد ( 30% ) ، μl350 محلول APS ( آمونيوم پرسولفات ) 10% و ml 5  محلول TBE يا Tris-base  Boric acid  EDTA x 5 را با هم مخلوط كرده سپس به  ml5 از اين محلول مقدار μl5 Temed اضافه  مي كنيم.

سپس محلول فوق را بين شيشه ها ريخته و از آن جهت پركردن شكافهاي موجود بين فاصله دهنده هاSpacer) ) استفاده مي كنيم . سپس به بقيه محلول مقدار 10 ميكروليتر Temed اضافه كرده و آنرا بين شيشه ها مي ريزيم و شانه را درون ژل قرار مي دهيم . بايد دقت داشته باشيم كه حباب هوا درون ژل وجود نداشته باشد . پس از بستن ژل شانه و فاصله دهنده پايين را به دقت از درون آن خارج مي كنيم و شيشه  حاوي ژل را با استفاده از گيره روي تانك محكم مي كنيم بايد توجه داشته باشيم كه در قسمت پايين تانك و در زير شيشه حباب هوا وجود نداشته باشد . از   TBE x 1  به عنوان بافر استفاده مي كنيم . قبل از لود كردن چاله هاي بدست آمده را با استفاده از سرنگ به خوبي شستشو  مي دهيم . سپس محصول هضم آنزيم را درون چاله هاي بدست آمده مي ريزيم . در اين مرحله مقدار μl5 از Loading  buffer حاوي فرم آميد را به  μl10 از هر يك از محصولات PCR هضم آنزيمي اضافه مي كنيم . پس از مخلوط كردن بافر با محتويات هرتيوپ را درون هر چاله لود مي كنيم .

پس از ريختن نمونه به داخل چاله هاي ژل آنرا به مدت 5/3 ساعت با ولتاژ 200 الكتروفوز مي كنيم.

نتيجه حاصل از هضم آنزيمي به شکل دو باند که مربوط به SMN1 و SMN2 به ترتيب با اندازه هاي 188و 149 قابل مشاهده مي باشد که بر روي اين باندها آناليز دانسيتومتري انجام مي گيرد.

تهیه ی ژل:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

سوالات:

چرا ژل پلی آکریل آمید عمودی تهیه میشود؟

مقاومت این ژل به جریان الکتریسیته بالاست در صورتیکه بافر از روی آن عبور کند جریان ترجیح میدهد از بافر عبور کند و لذا ترکیبات موجود در ژل تفکیک نمیشود

 

 

انواع ژل در الکتروفورز؟

ژل نشاسته

در مطالعات ملکولی مختلف بسته به نوع مولکول مورد بررسی یکی از این ژلها مورد استفاره قرار میگیرند. بعنوان مثال ژل نشاسته بهترین ژل برای مطالعه آیزوزایم ها است زیرا قدرت وضوح آن در مورد آیزوزایم ها بیشتر از سایر بسترها است. از ژل آگارز بیشتر برای تعیین اندازه قطعات دی ان آ یا آر ان آ استفاده میباشد.

ژل اگارز

آگارز مخلوطي از دو پلي‌ساكاريد آگارز و آگاروپكتين است كه از بعضي از انواع گونه‌هاي جلبك دريايي بدست مي‌آيد

جداسازي پروتئين‌ هاي بسيار بزرگ

ژل پلي اكريلاميد

پليمريزاسيون مونومرهاي اكريل آميد و بيس آكريل آميد

جداسازي پروتئين‌ ها و پلي‌ نوكلئوتيدهاي با طول 5 تا 2000 جفت باز

ژل  استات سلولز

برای جداسازی پروتئین

و...

رنگ های موجود در بافر نمونه و سرعت حرکت آن ها؟

برموفنول بلو که آبی است و حرکت تند دارد.

زایلن سیانول که آبی سبز است و حرکت کند دارد.

 

نحوه ی عمل اتیدیوم برماید؟

این رنگ میتواند به NH2 بازهای آلی متصل شود.با اتصال به NH2 در زیر u.v رنگ نارنجی میگیرد.

 

میکروبیولوژی هوا

مقدمه

تعداد میکرو ارگانیسمهای موجود در هوا در مقایسه با خاک و آب بسیار کم بوده و معمولا از نظر متابولیسمی فعال نیستند. در واقع هوا ، محیط زیست میکرو ارگانیسمها نیست، بلکه تنها محیط و وسیله انتقال فعال میکروبها می‌باشد. منشا میکرو ارگانیسمهای هوا می‌تواند گیاهی ، جانوری ، خاک ، آبهای طبیعی ، مواد غذایی و غیره باشد. تعداد و ترکیب میکرو ارگانیسمهای هوا در فضاهای بسته و باز و همچنین در محیطهای شهری و روستایی متفاوت است.

به منظور بررسی میکرو بیولوژیکی ، همراه شناخت و بررسی دقیق لایه‌های اتمسفر ، حرکات و جابجایی هوا ، شناخت اثر عوامل مختلف فیزیکی و شیمیایی بر تغییرات و جابجایی میکرو ارگانیسمهای هوا ضروری است. حرکات و جابجایی‌های هوا از مهمترین عوامل انتشار میکرو ارگانیسمها است و عمدتا در اثر تغییرات حرارتی ، باد ، حرکت موجودات زنده گیاهی و جانوری ایجاد می‌شود.

 

میکروبیولوژی هوا

هوای محیطهای باز

در هوای محیطهای باز ، معمولا میکرو ارگانیسمهای هوا دارای منشا گیاهی ، خاک و تا حدودی جانوری هستند. در هوای باز معمولا تعداد اسپور قارچها زیاد است.

هوای محیطهای بسته

میکرو ارگانیسمهای موجود در فضای بسته عمدتا از منابع انسانی هستند. ولی علاوه بر آن میکروبهای موجود در هوای بیرون نیز می‌توانند وارد آن شوند. برخی از سطوح و اشیا در فضای بسته نیز ممکن است از منابع انتشار میکروبی باشند.

جابجایی و انتشار میکروبها

جابجایی و انتشار میکروبها در هوای آزاد عمدتا از طریق باد ، جابجایی حرارتی به هنگام باد و تا حدودی حرکت موجودات است. در حالی که در محیطهای بسته فعالیتهای انسانی ، بیشترین تاثیر را در انتشار میکرو ارگانیسمها دارد و شامل میکروبهای سطح بدن جانوران و انسان و میکروبهای دستگاه تنفسی می‌باشد.

میکرو بیولوژی سطوح بدن جانوران و انسان

انسان و گونه‌های مختلف جانوران در سطح بدن خود میکروبهای مختلفی دارند که تراکم و تنوع آنها توسط عوامل زیر کنترل می شود.

• حرارت بدن
• مقدار کرک و پشم ، پر و غیره که در تعیین حرارت پوست موثرند.
• تغذیه موجود که در ترکیب ترشحات پوستی ، عرق و پوست دخالت دارند.

قارچهای سطح پوست عمدتا شامل مخمرها ، از جمله مخمر معروف کاندیدا آلبیکلنس هستند که به صورت ساپروفیت زندگی می‌کنند. مخمرهای دیگری نیز مانند پیتوسپورم اورال ، پیستیوسپورم اربیکولار ، بعضی از درماتوفیتهای بیماریزای متداول مانند میکروسپورم و تریکوفیتون نیز می‌توانند در پوست سالم به صورت ساپروفیت زندگی کنند. پوسته‌های بدن فرد بالغ حاوی باکتریهای مختلف و عمدتا گرم مثبت است. در حالی که در سطح پوست نوزادان ، بیشتر باکتریهای گرم منفی وجود دارد.

در دهان ، گونه‌های استرپتوکوک غالب هستند. استرپتوکوکوس موتانز در تخریب دندانها نقش مهمی دارد. بدن انسان یکی از مهمترین منابع میکروبی در محیطهای بسته و هوای باز مناطق شهری و پر تراکم است. میکروارگانیسمهای سطح پوست می‌توانند در اثر حمام کردن ، خشک کردن دست با حوله و تماس پوست با ملافه و به همراه بخشهایی از پوست در هوا آزاد شوند.

 

میکرو ارگانیسمها و دستگاه تنفسی انسان

دستگاه تنفسی مهمترین منبع میکروبی فضاهای بسته است. دستگاه تنفس انسان به گونه‌ای است که بسیاری از ذرات موجود در هوای تنفسی را در خود جای می‌دهد. این ذرات می‌توانند موجب عفونت و حساسیت شوند. جای گرفتن ذرات و میکرو ارگانیسمها در مجاری مختلف تنفسی ارتباط کامل با اندازه آنها دارد و پیشگیری از انتقال این بیماریها دارای اهمیت زیادی است. میکروارگانیسمهای دستگاه تنفس از طریق حرف زدن ، سرفه ، عطسه و غیره وارد هوا می‌شوند.

در عطسه که شدیدترین حالت ورود میکروبها به هوا است، در حدود 10 ذره بزاق با قطر 10 تا 100 میکرومتر وارد هوا می‌شود. میکربهای ذرات ریز آب ، بسرعت در اثر تبخیر این ذرات وارد هوا می‌شوند. تبخیر این ذرات در هوا در کمتر از یک ثانیه انجام می‌شود. جالب است بدانیم تعداد ذرات آب آزاد شده در هوا در اثر دو بار سرفه و یا 4000 کلمه حرف زدن در حدود 10 خواهد بود. ذرات آب حاصل از سرفه از جنس ترشحات حلق بوده که به مراتب غلیظ‌تر از بزاق است، در نتیجه اندازه این ذرات درشت تر است. بدیهی است هر قدر تعداد میکروبهای موجود در گلو و دهان بیشتر باشد، قطر این ذرات نیز بیشتر خواهد بود.

 

مراحل آزمایش:

ابتدا پلیت های حاوی محیط کشت NA و SDA را به مدت 30دقیقه یا 0/5 ساعت در محیط های مختلف قرار میدهیم(ما د راتاق اساتید قرار دادیم)

پلیت ها را به طور برگردان د ر30درجه انکوبه کرده

نتایج:

محیط NA:پلیت اول 73 کلنی

محیط NA:پلیت دوم 36کلنی

36+73=109/2=54/5

محیطSDA:پلیت اول 10 کلنی

محیطSDA:پلیت دوم 7 کلنی

10+7=17/2=8/5

 

میکروب شناسی آب:

 

میکروب شناسی آب:

آبی که به صورت باران,تگرگ و برف بر سطح زمین می ریزد دارای میکروب های موجود در هواست .هنگام نزول باران مقدار قابل ملاحظه ای از میکروارگانیسم های هوا کاسته می شود.آب باران پس از شستن سطح خاک به طرف دریاچه ها و اقیانوس عا سرازیر می شود و میکروبهای هوا و خاک را با خود به طرف منابع طبیعی آب میبرد.آبی که از طبقات مختلف زمین عبور می کند و به قسمت های عمیق خاک میرود در مراحل مختلف اکثر میکروبهای خود را از دست می دهد.در حقیقت طبقات مختلف زمین مانند صافی عمل کرده جمعیت میکروبهای اینگونه آبها را کم می کنند.به طور کلی چون منشا آبهای مختلف با یکدیگر تفاوت دارند لذا نوع میکروارگانیسم های موجود در آنها نیز با هم متفاوت اند.

مباحث مختلف میکروب شناسی آب شامل میکروب شناسی اقیانوس ها ,دریاها,تالابها,حوضچه ها,نهرها,رودخانه ها,آب آشامیدنی و فاضلابهاست.

چون آب قادر به حمل میکروارگانیسم های مختلف است لذا می تواند یکی از عوامل مهم و اساسی مؤثر در بهداشت یک منطقه باشد.عوامل بیماریزا که توسط آب منتقل می شوند بیشتر در دستگاه گوارش بیماری تولید می کنند.عوامل بیماریزا در مدفوع افراد آلوده وجود دارند و چنانچه این عوامل در شرایطی از طریق فاضلاب ها با آب آشامیدنی تماس حاصل کنندباعث بروز بیماری در افراد سالم می گردد.آبی که فاقد میکروارگانیسم های بیماری زا و مواد شیمیایی زیان آور باشد “آب آشامیدنی” و آبی که به وسیله فاضلاب آلوده شده باشد “آب آلوده ” خوانده می شود.

تشخیص آلودگی آب از نظر باکتری شناسی:

آبی که کاملا شفاف و بدون بو و طعم است ممکن است آلوده به میکروارگانیسم باشد.آزمایشهای باکتری شناسی برای تشخیص میزان آلودگی آب فقط مربوط به تشخیص عوامل بیماری زای موجود در آب نیستزیرا عوامل بیماری زا به  تعداد خیلی کم وارد آب می شوند و اکثراً پس از ورود به آب برای مدت طولانی قادر به ادامه زندگی نیستند .در نتیجه برای تشخیص آلودگی آب وجود گروهی از باکتری هاکه در حالت طبیعی در روده ی انسان و جانوران زندگی می کنند و به نام کلی فرم ها موسوم اند و همچنین استرپتوکوکوس فکالیس,کلاستریدیوم ولشی ای ,کلاستریدیوم پرفرژنس در آب جستجو می شوند.

تشخیص انواع ذکر شده در آب دلیل بر آلودگی آن توسط مدفوع است و از طرفی چون عوامل بیماری زا از طریق مدفوع افراد آلوده وارد آب می شوند,وجود و تشخیص انواعی از باکتری ها مانند کلی فرم ها در آب دلیل بر آلودگی آب توسط مدفوع است.انتخاب کلی فرم ها به ویژه گونه اشریشیاکلی به عنوان شاخص آلودگی به این علت است که این باکتری در روده ی آدمی به تعداد زیادی وجود دارد و در مقایسه با انواع باکتری های بیماری زا مدت طولانی تری در آب زنده می ماند.کلی فرم ها گروهی از باسیل های گرم منفی بدون هاگ هوازی یا بی هوازی اختیاری و تولید کننده ی گاز در محیط واجد لاکتوز هستند.نمونه های اصلی این گروه از باسیل ه عبارتند از اشریشیا کلی و انتروباکتر آئروژنز.

برای تشخیص آلودگی آب وهنگام نمونه برداری رعایت نکات زیر ضروری است:

۱-      نمونه ها باید تحت شرایط سترون و در بطری های سترون گرفته شوند

۲-      نمونه ها باید معرف مخزنی باشند آب از آن مصرف شده است

۳-      هنگام نمونه برداری باید دقت شود آلودگی اضافی رخ ندهد

۴-      جهت از بین بردن (خنثی کردن ) کل موجود در آب باید در داخل بطری نونه گیری قبل از استریلآن مقداری کریستال تیوسولفات سدیم ریخت

۵-      نمونه ها باید هرچه زودتر پس از جمع آوری مورد آزمایش قرار گیرند و چنانچه آزمایش آب با تأخیر همراه باشدنمونه ها باید در دمای بین صفر تا ۱۰ درجه سانتی گراد نگه داری شوند.

آزمایش های باکتری شناختی که جهت تشخیص آلودگی آب انجام می شود عبارتند از:

۱-      آزمایش برای تشخیص کلی فرم ها در آب

۲-      شمارش تعداد باکتری های موجود در آن

شمارش تعداد باکتری ها در آب:

روش کار:

۱-      برای شمارش تعداد باکتری ها در آب دو نمونه آب لوله کشی و آب نهر را انتخاب کرده

۲-      در مورد آب نهر آن را تا رقت ⁵ ̄ ۱۰ رقیق کنید و آب لوله کشی را بدون رقیق کردن مورد استفاده قرار دهید

۳-      از آب های مورد استفاده روی پلیت ها کشت می دهیم و پلت ها را ۴۸ ساعت در گرمخانه ی ۳۵ درجه سانتی گراد بگذارید سپس به بررسی و شمارش تعداد کلنی ها یا تعداد باکتری های موجود در ۱ سی سی از آب بپردازید.

از روی تعداد کلی باسیل های موجود در آب آبها را به سه دسته زیر تقسیم می کنند:

الف – آب بسیار خوب که در هر ۱۰۰ سانتی متر مکعب آن کمتر از یک اشریشیا کلی وجود دارد

ب – آب خوب که در هر ۱۰۰ سانتی متر مکعب آن یک تا دو اشریشیاکلی وجود دارد

ج – آب مشکوک که در هر ۱۰۰ سانتی متر مکعب آن بیش از ۱۰ اشریشیاکلی وجود دارد

 

تشخیص کلی فرم ها در آب:

برای شناسایی و شمارش کلی فرم ها محیط های انتخابی و افتراقی و روش خاصی لازم است.به این منظور دو روش اساسی شناخته شده است: الف – روش MPN (Most probable Number ) ب – روش فیلتر غشایی

الف – روش MPN :در این روش کلی فرم ها را در چند مرحله شناسائی می کنند: ۱- مرحله احتمالی ۲- مرحله تأییدی ۳- مرحله تکمیلی. در مرحله احتمالی رقت هایی از نمونه آب را به لوله های محتوی لاکتوز براث دار  اضافه کرده و آنها را تا ۲۴ الی ۴۸ ساعت در گرمخانه قرار می دهند.تخمیر لاکتوز به اسید و گاز نشانه مثبت بودن واکنش است. در آزمایش احتمالی متداول در ۱۵ لوله حاوی محیط کشت نمونه آب را کشت میدهند (در هر یک از ۵ لوله اول ۱۰ میلی لیتر ,در ۵ لوله دوم یک میلی لیتر و در ۵ لوله سوم ۱/۰ میلی لیتر) .اگر اسید و گاز در هیچ یک از لوله ها پیدا نشود آب از نظر بهداشتی رضایت بخش در نظر گرفتته می شود و از نظر آماری این حالت نشانگر کمتر از ۲/۲ کلی فرم در هر ۱۰۰ میلی لیتر آب است .

هرگاه یک سری از لوله ها در آزمایش احتمالی نتیجه مثبت نشان دهند,تست اضافی انجام می گیرد زیرا میکروب های دیگری غیر از کلی فرم ها می توانند لاکتوز را با تولید گاز تخمیر نمایند. در آزمایش تأییدی از لوله های مثبت برداشت کرده و بر روی محیط افتراقی (ائوزین متیلن بلو آگار ) و اندوآگار به طور خطی کشت می دهند.با توجه به اینکه کلی فرم ها از لاکتوز اسید تولید می کنند لذا کلنی هایی با مرکز تیره رنگ ایجاد می کنند .در عین حال اشریشیاکلی کلنی های بزرگ با مرکز تیره رنگ با درخشندگی ویژه,متمایل به سبز ایجاد می کند که علت ایجاد این درخشندگی یا جلای فلزی سبز ,آزاد شدن آزاد شدن ائوزین از محیط E.M.B و اکسید شدن آن در مجاورت هواست .ائوزین در محیط به صورت ترکیب با سولفیت سدیم است.در اثر رشد اشریشیاکلی از تخمیر لاکتوز ماده حدوسطی از جنس استالدئید تشکیل می شود که این ماده با سولفیت سدیم ترکیب شده سبب آزاد شدن معرف ائوزین می گردد.

پیدایش این نوع کلنی ها نشانگر مثبت بودن آزمایش تأییدی است.در آزمایش تکمیلی تک تک کلنی ها را از محیط تأییدی برداشت کرده و در لاکتوز براث دار و همچنین در محیط TSI ,24 ساعت در ۳۵ درجه قرار می دهند.هرگاه در این محیط ها اسید و گاز ایجاد شود و کلنی جدا شده گرم منفی , میله ای شکل و بدون اسپور باشد نتیجه آزمایش تکمیلی را مثبت اعلام می کنند.

ب)کلی فرم ها را همچنین می توان با روش فیلترهای غشائی نیز شناسایی کرد. بدین ترتیب ۱۰۰ میلی لیتر از آب مورد آزمایش را از فیلتر غشائی که قطر منافذ آن ۴۵/۰ میکرون است عبور می دهند.باکتری ها بر سطح فیلتر باقی می مانند,آنگاه پالایه را بر روی محیط کشت قرار می دهند.باکتری های کلی فرم بر روی فیلتر آغشته به ماده غذایی کلنی هایی مشخص رشد می کنند.هرگاه فقط یک کلنی از این ۱۰۰ میلی لیتر آب رشد کند آب را معمولاٌ از نظر آشامیدن سالم و بهداشتی می شناسند.

 نتایج:

مرحله ی تخمینی:

هر 3 لوله در هر 3رقت 10ml  1ml  0/1mlدارای کدورت و ایجاد گاز دز لوله درهام بودند

مرحله ی تائیدی:

د رمحیط کشت EMB, E.coli جلای فلزی سبز و انتروباکتر کلنی های صورتی تشکیل داد.

د رمحیط کشت اندوآگار, E.coli کلنی های صورتی و انتروباکتر بی رنگ بود

مرحله ی تکمیلی:

محیط سیترات:آبی شده بود و احتمالا E.aerogenesکه تست سیرات آن مثبت است وجود داشته

محیطN.A:چون رنگش زرد مانده احتمالا E.coli نبوده

mRvp: نمونه را به طور مساوی به 2لوله منتقل کرده سپس معرف متیل رد را به یکی اضافه کرده =قرمز شد+

معرف koH 4قطره اضافه کرده بلافاصله متیل رد= زرد شد تست منفی است

محیط لاکتوز براث:گاز دارد و رشد و کدورت

تفسیر: 

محیط کشت متیل رد – وژوسپروسکار Methylred-Vegesproskaure broth (MR-VP)

 

این محیط ملاک آزمایشی می باشد برای تفکیک مسیرهای تخمیر گلوکز و نهایتا ایجاد ترکیبات اسیدهای آلی بوتاندیول یا بوتیلن گلایکول بوده که از این آزمایش در تفکیک و تشخیص کلی فرمها از هم مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین در تمایز بین استافیلوکوک و میکروکوک و گونه های آن از این محیط استفاده می شود.

آزمایش  MR: پس از انجام کشت و انکوباسیون 37 درجه سانتیگراد به مدت 48 ساعت ، مقدار 6/0 میلی لیتر معرف رنگی متیل رد اضافه نموده و در صورت ظهور رنگ قرمز آزمایش MR مثبت می باشد. در صورت پیدایش رنگ نارنجی آزمایش MR مثبت ضعیف می باشد و در صورت عدم تغییر و پایداری رنگ زرد آزمایش MR منفی می باشد.                                                                         

                                                                                                                                                  

نتیجه: ظهور رنگ قرمز---------آزمایش مثبت  (PH=4/4)

        ظهور رنگ نارنجی-------آزمایش مثبت ضعیف(PH=5/3)

        ظهور رنگ زرد ---------آزمایش منفی (PH=5/3)

.

  آزمایش VP: به لوله کشت داده شده و انکوبه شده حدود6/0 میلی لیتر معرف آلفا نفتول (معرف A) و مقدار 2/0 میلی لیتر محلول پتاس (معرف B)  اضافه کرده و خوب تکان می دهیم. اگر تغییر رنگ صورت نگرفت آنرا به مدت سی دقیقه به حال خود گذاشته و در صورتی که ظهور رنگ صورتی  تا قرمز پدیدار شود، آزمایش VP مثبت ،واگر تغییر رنگی صورت نپذیرد ، آزمایش VP منفی خواهد بود.

نتیجه: مثبت=  ظهور رنگ صورتی تا قرمز

        منفی=  تغییر رنگی صورت نمی گیرد.

 

محیط کشت سیمون سیترات  آگار  Simmons Citrate agar

 

برای تعیین قدرت باکتری در استفاده از سیترات به عنوان تنها عامل کربندار موجود در محیط میباشد. باکتریهایی که قادر به رشد در این محیط باشند در حقیقت توانسته اند از سیترات که تنها عامل کربن دار در محیط است استفاده کنند و در نتیجه در مجاورت معرف رنگی بروموتیمول بلو به رنگ آبی در می آیند.در غیر این صورت به علت عدم رشد باکتری و عدم تغییر رنگ محیط  آزمایش سیترات منفی است. 

 محیط کشت لاکتوز براث

تایید برای تولید گاز و مشاهده ی کدورت

محیط کشت N.A

تائید برای اینکه رنگ صورتی یا سیاه مربوط به خودش است یا خیر در E.coli

چرخه ی نیتروژن

حدود 78 درصد از جوّ زمین را نیتروژن تشکیل داده است. مقدار معینی از این نیتروژن، به طور مداوم از جوّ گرفته و به آن بازپس داده می شود. به گردش مداوم نیتروژن بین خاک، آب، هوا و موجودات زنده «چرخه ی نیتروژن» می گویند. تمام موجودات زنده برای ادامه ی حیات به نیتروژن احتیاج دارند. در واقع نیتروژن یکی از اجزای تشکیل دهنده ی پروتئینها و اسیدهای نوکلئیک است که وجود هر دو برای ادامه ی حیات ضروری است.

قسمتی از نیتروژن موجود در هوا هنگام رعد و برق از آن جدا می شود. تخلیه ی ناگهانی بار الکتریکی باعث می شود مقداری از اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا با هم ترکیب شوند و اکسیدهای نیتروژن به وجود آید. اکسیدهای نیتروژن پس از حل شدن در آب با سایر عناصر ترکیب می شوند و ترکیبات نیتروژن دار تولید می کنند.

برخی از باکتریها و جلبکها نیز نیتروژن موجود در هوا را جذب می کنند. باکتریهای خاصیّ که در ریشه ی برخی از گیاهان مثل نخود، لوبیا، نخودفرنگی و غیره وجود دارند، نیتروژن هوا را به طور مستقیم جذب می کنند و در اختیار گیاه قرار می دهند.

گیاهان با استفاده از نیتروژن، پروتئین می سازند و جانوران با خوردن گیاهان، این پروتئینها را وارد بدن خود می کنند.

گیاهان و جانوران پس از مرگ توسط تجزیه کنندگان موجود در خاک تجزیه می شوند. به این ترتیب ترکیبات نیتروژن دار وارد خاک شده، توسط گیاهان مصرف می شوند. جانوران، ترکیبات نیتروژن دار را با خوردن گیاهان یا سایر جانوران گیاهخوار وارد بدن خود می کنند.

باکتریهای تجزیه کننده ی موجود در خاک مقداری از ترکیبات نیتروژن دار خاک را به نیتروژن گازی شکل تبدیل می کنند. به این ترتیب تقریباً همان اندازه نیتروژنی که از هوا گرفته و مصرف می شود، مجدداً به آن باز می گردد.

در واقع نیتروژن موجود در هوا از خاک، اندامهای مختلف گیاهان و بدن جانوران عبور می کند و در نهایت دوباره هوا می شود. این کار ممکن است هزاران و یا حتّی میلیونها سال طول بکشد؛ ولی هر مولکول نیتروژن سرانجام به هوا باز می گردد.

نتایج:

نیترات	نیتریت	نسلر	محیط/معرف
-         /بی رنگ	-/بی رنگ	+/نارنجی	آمونیوم
-/بی رنگ	-/بی رنگ	-/بی رنگ	نیتریت
+/آبی	+/صورتی	-/بی رنگ	نیترات

 

 

تفسیر:

نیترات	آبی+
نیتریت	صورتی+
آمونیوم (نسلر)	نارنجی+
بی رنگ	-

 

در لوله ی حاوی آمونیوم:

به دلیل تولید آمونیوم ,معرف نسلر نارنجی شده است.

تست معرف نیتریت و نیترات منفی شده و عدم حضور این دو را بیان میکند.

در لوله ی حاوی نیتریت:

عدم تجزیه نیترات,پس هر 3 تست منفی است.

در لوله ی حاوی نیترات:

بدلیل تجزیه نیترات و تبدیل آن به نیتریت تست: معرف نیتریت +صورتی

بدلیل تجزیه نیترات:تست معرف نیتریت +آبی

مرحله ی تجزیه نیتریت به آمونیوم صورت نگرفته :- بی رنگ

 

 

بررسی مورفولوژی کلنی ها و شمارش تعداد باکتری های خاک به شیوه ی pour plate method

بررسی مورفولوژی کلنی ها و شمارش تعداد باکتری های خاک به شیوه ی pour plate method

هدف از این آزمایش تعیین تعداد باکتری های موجود در یک نمونه ی خاک می باشد. در این شیوه در واقع تعداد باکتری های زنده شمارش می شود. برای انجام آزمایش ابتدا نمونه های با رقت های مختلف از باکتری های موجود در خاک تهیه کردیم. برای این منظور ابتدا با اضافه کردن 1 گرم خاک به 9cc آب استریل 10ml محلول با رقت 0.1 از باکتری های خاک تهیه کردیم. برای تهیه ی رقت 0.01 از باکتری های موجود در خاک 1ml از نمونه ی موجود در لوله ی شماره ی 1 را به 9ml آب سترون اضافه کردیم. برای تهیه ی رقت های بیشتر هر بار 1ml از محلول موجود در لوله را به لوله ی بعدی که حاوی 9ml آب مقطر بود اضافه کردیم و به این ترتیب رقت های 10^-1,10^-2,10^-3,10^-4,10^-5 از باکتری های موجود در خاک به دست آمد. برای شمارش تعداد باکتری ها نیاز به کشت باکتری و شمارش کلنی های حاصل بود. برای این منظور از محیط کشت NA استفاده کردیم. مسلما تعداد باکتری های موجود در لوله ی شماره ی 1 که حاوی باکتری با رقت 0.1 است بسیار بیشتر از محدوده ی 300-30 (محدوده ی قابل شمارش) می باشد بنابراین از لوله ی شماره ی 1 کشتی تهیه نشد. برای تهیه ی کشت ابتدا 0.1ml از نمونه ی موجود در هر لوله را به پلیت سترون منتقل کردیم و سپس NA مذاب را در دمایی که باعث مرگ باکتری ها نشود به پلیت منتقل کردیم و برای اینکه باکتری ها به خوبی در محیط کشت پراکنده شوند پلیت محتوی محیط کشت و باکتری ها را به آرامی به صورت حرکت 8 جابجا کردیم و در انکوباتور قرار دادیم.

 

 

 

شمارش :

تعداد کلنی های موجود در لوله ی شماره ی 2 (10^-2) غیر قابل شمارش بود. در لوله ی شماره ی 5 (10^-5) تقریبا کلنی مشاهده نمی شد (کمتر از 30 کلنی) بنابراین فقط تعداد کلنی ها ی موجود در پلیت های مربوط به لوله های 3 (10^-3) و 4 (10^-4) شمارش شدند که نتایج در جدول زیر خلاصه شده است :

شماره لوله	رقت	تعداد کلنی شمارش شده	تعداد باکتری
3	10^-3	139
4	10^-4	48

 

برای محاسبه ی تعداد باکتری های موجود در نمونه ی خاک تعداد کلنی های شمارش شده در هر پلیت را در عکس ضریب رقت لوله ی مربوط به آن پلیت ضرب می کنیم . ضمنا چون 0.1ml از هر نمونه به پلیت منتقل شده است باید در 10 نیز ضرب شوند.

جداسازی و شمارش میکروارگانیسم های خاک به روش کشت

موضوع:

 جداسازی و شمارش میکروارگانیسم های خاک به روش کشت

هدف:

 از این آزمایش تعیین تعداد باکتری های موجود در یک نمونه ی خاک می باشد. در این شیوه در واقع تعداد باکتری های زنده شمارش می شود.

مقدمه:

 یك قاشق چايخوری از خاك فعال حاوی ميليون ها موجود زنده است که بعضی منشاء حيوانی و بعضی ديگر منشاء گياهی دارند. ارگانيسم‌ ها از نظر اندازه بسيار متفاوت هستند . بعضی از آنها با چشم غير مسلح نيز قابل دیدن هستند مانند كرم خاكی، دم فنری، كنه دامی. اكثر آنها بسيار كوچک بوده و فقط با ميكروسكوپ ديده می شوند بنابراين ميكروارگانيسم ناميده می شوند.

مهمترين ميكروارگانيسم ها باكتری‌ها، و پروتوزوآها هستند. ميكروارگانيسم ها عناصر كليدی كيفيت و باروری خاك هستند اما برای ما انسان ها بطور غير قابل دیدن اين كار را انجام می دهند. آنها دارای گونه های زيادی هستند و هر چه تعداد آنها بيشتر باشد، بیشتر باعث حاصلخيزی طبيعی خاك می شوند.

به طور مثال برخی از ارگانيسم های بزرگ خاک عبارتند از: کرم خاکی، عنکبوت، حلزون، لیسه، سوسک، دم فنری ها، کنه ها و هزارپا.

بعضی از ميكروارگانيسم های خاک عبارتند از: باکتری ها، جلبک ها، قارچ ها، پروتوزوآها و اکتینومیست ها.

تأثیرات مهم ميكروارگانيسم های خاک:

1 - به تجزيه مواد ارگانيك كمك كرده و باعث توليد هوموس (ماده ی بیوشیمیایی مفید حاصل از ترکیب مواد آلی و معدنی) می شوند.

2- باعث مخلوط شدن مواد ارگانيك با ذرات خاك شده و اين امر باعث توليد ذرات پايدار خاك می شوند.

3- با ايجاد تونل‌هايی در خاک، باعث تشويق ريشه دوانی گياهان و نیز تهويه بهتر خاك می شوند و همچنين باعث آزاد شدن مواد غذايی از ذرات معدنی می‌‌‌ گردند.

4- باعث كنترل آفات و ارگانيسم های بيماريزا كه روی ريشه گياهان اثر می‌ گذارند، می شوند.

5- اغلب ارگانيسم های خاك به تغييرات رطوبت و دمای خاك خيلی حساس هستند. از آنجا كه ريشه گياهان و ارگانيسم های خاك از هوا استفاده می كنند جريان هوای خوب در خاك برای توسعه و رشد آنها بسيار مهم است. فعاليت ارگانيسم های خاك هنگامی كه خاک خيلی خشك، خيلی مرطوب و يا خيلی گرم باشند كاهش می يابد. ميكرو ارگانيسم ها بيشترين نقش را در تعادل هوای گرم و مرطوب خاك و وجود مواد غذايی دارا هستند.

مراحل آزمایش:

برای انجام آزمایش ابتدا نمونه های با رقت های مختلف از باکتری های موجود در خاک تهیه کردیم. برای این منظور ابتدا با اضافه کردن 1 گرم خاک به 9cc آب استریل 10ml محلول با رقت 0.1 از باکتری های خاک تهیه کردیم. برای تهیه ی رقت 0.01 از باکتری های موجود در خاک 1ml از نمونه ی موجود در لوله ی شماره ی 1 را به 9ml آب سترون اضافه کردیم. برای تهیه ی رقت های بیشتر هر بار 1ml از محلول موجود در لوله را به لوله ی بعدی که حاوی 9ml آب مقطر بود اضافه کردیم و به این ترتیب رقت های 10^-1,10^-2,10^-3,10^-4,10^-5 از باکتری های موجود در خاک به دست آمد. برای شمارش تعداد باکتری ها نیاز به کشت باکتری و شمارش کلنی های حاصل بود. برای این منظور از محیط کشت NA استفاده کردیم. مسلما تعداد باکتری های موجود در لوله ی شماره ی 1 که حاوی باکتری با رقت 0.1 است بسیار بیشتر از محدوده ی 300-30 (محدوده ی قابل شمارش) می باشد بنابراین از لوله ی شماره ی 1 کشتی تهیه نشد. برای تهیه ی کشت ابتدا 0.1ml از نمونه ی موجود در هر لوله را به پلیت سترون منتقل کردیم و سپس NA مذاب را در دمایی که باعث مرگ باکتری ها نشود به پلیت منتقل کردیم و برای اینکه باکتری ها به خوبی در محیط کشت پراکنده شوند پلیت محتوی محیط کشت و باکتری ها را به آرامی به صورت حرکت 8 جابجا کردیم و در انکوباتور قرار دادیم.

نتایج:

محیط کشت SEA:

10^-7	10^-6	10^-5	10^-4
13	25	109	202

 

محیط کشت N.A:

10^-7	10^-6	10^-5	10^-4
51	غیر قابل شمارش	67	179

 

محیط کشت SDA:

10^-7	10^-6	10^-5	10^-4
1	5	10	31

 

 

محاسبات:

 

 

 

 

 

برای محاسبه ی تعداد باکتری های موجود در نمونه ی خاک تعداد کلنی های شمارش شده در هر پلیت را در عکس ضریب رقت لوله ی مربوط به آن پلیت ضرب می کنیم . ضمنا چون 0.1ml از هر نمونه به پلیت منتقل شده است باید در 10 نیز ضرب شوند.

محیط کشت SEA:  

202+109=311

2=155/5÷311  میانگین کلونی های هر رقت شمارش شده

N=155/5 ÷(10^-4 +10^-5)=14136363.63

 

محیط کشت N.A:

179+67+51=297

3=99÷297  میانگین کلونی های هر رقت شمارش شده

N=99÷(10^-4 +10^-5+10^-7)=99×8991825.61

 

محیط کشت SDA:

1=31÷ 31میانگین کلونی های هر رقت شمارش شده

N=31÷(10^-4)=3100000

 

موضوع:بررسی تنوع و آرایش میکروارگانیسم ها به روش لام خاک مدفون

موضوع:بررسی تنوع و آرایش میکروارگانیسم ها به روش لام خاک مدفون

مقدمه

روش لام خاک مدفون توسط راس و کلدنی ابداع شده است.

خاک به عنوان یکی از مهمترین اکوسیستم‌های میکروبی محل رشد و تکثیر انواع مختلف میکروارگانیسمها است. وسیعترین تعداد میکروارگانیسمهای شناخته شده در خاک یافت می‌شوند. انواع میکرو ارگانیسمهای مختلف از جمله باکتریها، قارچها ، جلبکها ، گلسنگها و پروتوزوآها در خاک یافت می‌شوند و باکتریها فراوان‌ترین میکروارگانیسمهای موجود در خاک هستند.

باکتریهای خاک شامل آرتروباکتریها ، سودوموناسها ، باسیلهای اسپورزا ، باکتریهای میله‌ای غیر اسپورزا ، اکتینومیستها و سیانوباکتریها هستند.

 

 

آرتروباکترها

این باکتریها از نظر تعداد جنس ، در خاک غالب هستند. این باکتریها چند شکلی بوده و از نظر واکنش گرم متغیر هستند. سلولهای آنها در مراحل اولیه رشد میله‌ای شکل و ^-G و در مراحل بعدی میله‌ای کوتاه و یا کروی ⁺G است. بسیاری از آرتروباکترها دارای تحرک ضعیف هستند. از آنجا که طیف وسیعی از مواد موجود در خاک به عنوان ماده اولیه متابولیسمی آنها مورد استفاده قرار می‌گیرند، لذا این باکتریها در خاک پراکندگی وسیعی دارند. این باکتریها دارای سرعت رشد کم بوده و قدرت رقابت زیادی ندارند.

آدوموناسها

باکتریهای سودوموناس میله‌ای راست یا خمیده ^-G و دارای تاژههای قطبی هستند. این باکتریها به جز گونه‌های دینترینیه همگی هوازی هستند. برخی از گونه‌های این جنس برای گیاهان بیماری‌زا بوده و بسیاری دیگر که غیر بیماری‌زا هستند با گیاهان ارتباط نزدیکی دارند. سودوموناسها به قندها ، اسیدهای آمینه ، الکلها ، چربیها و بسیاری از سموم حمله کرده و آنها را به عنوان ماده غذایی مورد استفاده قرار می‌دهند. بسیاری از گونه‌های این جنس ، بویژه در محیطهای فقیر از نظر آهن ، مولد رنگدانه‌های فلورسانت هستند و این مواد در انتقال آهن سه ظرفیتی مشابه EDTA عمل می‌کنند. گونه‌های گرانتوموناس برای بسیاری از گیاهان بیماری‌زا بوده و بسیاری از آنها را از روی میزبان اختصاصی شناسایی می‌کنند. بطور کلی سودموناسها بین 5 تا 20 در صد کل باکتریهای شماره شده خاک در سطح پلیت 1 تشکیل می‌دهد.

باسیلهای اسپورزا

اعضای جنس باسیلوس باکتریهای ⁺G نامتغیر از نظر واکنش گرم و اغلب متحرک هستند. این اسیلها می‌توانند از نوع هوازی مطلق یا بی هوازی مطلق و یا هر دو باشند. این باکتریها در اثر تخمیر گلوکز می‌توانند محصولاتی مانند اتانول ، H₂ ، استن و اسیدهای استیک ، فورمیک ، لاکتیک و سوکسینیک را تولید کنند. یک گونه از این جنس (باسیلوس پلی میک) قادر به تثبیت ازت مولکولی است، و چند گونه دیگر قادر به تولید آنتی بیوتیک هستند. سم تولید شده توسط باکتری باسیلوس تورینجیز برای بسیاری از حشرات بسیار سمی است. بعضی از گونه‌های بی‌هوازی از جنس کلستریدیوم مثل کلستریدیوم بوتریکوم و کلستریدیوم پاستوریانوم قادر به تثبیت ازت مولکولی هستند.

 

باکتریهای میله‌ای غیر اسپورزا

ازتوباکتریها از مهمترین باکتریهای خاک هستند که در حالت آزاد |ازت ملکولی را تثبیت می‌‌کنند. ریزوبیومها و برادی ریزوبیومها از باکتریهای تثبیت کننده ازت در حالت همزیستی با گیاهان هستند، که پراکندگی آنها در خاک موجب افزایش حاصلخیزی خاک می‌شود. نیتروزموناسها و نیتروباکترها به عنوان عامل نیتریفیکاسیون در خاک شناخته شده‌اند. لاکتوباسیلها از جمله ارگانوترونهای تخمیرگر هستند که به دلیل قدرت تولید اسید لاکتیک به این نام خوانده می‌شوند. انتروباکترها از دیگر باکترهای تخمیرگر هستند.

اکتینومیستها

اکتینومیستها یکی از مهمترین گروههای میکروبی خاک را تشکیل می‌دهند. این گروه شامل 5 نوع میکرومونوسپورا ، نوکاردیا ، استرپتومیسس ، استرپتو اسپورانزیوم و ترمواکتینومیسس هستند که از میان آنها جنس استرپتومیسس 90% از اکتینومیسیتهای جدا شده از خاک را تشکیل می‌دهد. بسیاری از استرپتومیستها مولد آنتی بیوتیک هستند.

 

سیانوباکتریها

سیانوباکتریها ، پروکاریوتهای فتوسنتز کننده ، کلروفیل‌دار بوده و حاوی رنگدانه‌هایی مانند فیکوسیانین نیز می‌باشند. سیانوباکتریها به صورت تک سلولی ، توده‌ای یا رشته‌ای دیده می‌شوند و سیانو باکتریها دارای حرکت کند و خزنده هستند. در سیتوپلاسم این باکتریها اجزا فتوسنتز کننده موسوم به تیلاکوئید وجود دارند که در سطح آنها ذرات حاوی رنگدانه یافت می‌شود. سیانو باکتریها به صورت همزیست با پاره‌ای از گیاهان یافت می‌شوند. به علاوه این گروه باکتریها می‌توانند در تثبیت ازت مهم باشند. شواهدات نشان می‌دهند که هسته و سیستمها محل تثبیت ازت بوده و ترکیبات از این سلولها به سلولهای مجاور انتقال می‌یابد.

 

روش آزمایش:

لام ها را به مدت 3هفته در زیر خاک باغچه مدفون نمودیم تا میکروارگانیسم ها روی آن رشد کنند.

2لام در نظر گرفتیم که به سطح یکی از لام ها توسط سوآپ NAمحیط کشت  زدیم تا میکروارگانیسم ها بتوانند تغذیه کنند.و لام ها را با پارافین به هم چسباندیم تا فقط در یک سطح رشد کنند تا کار مشاهده آسانتر باشد.

لام ها را در ظرف حاوی خاک گذاشتیم  (3هفته)

لام را فیکس کردیم

رنگ آمیززی گرم انجام دادیم

میکروسکوپ مشاهده

مشاهدات:

آکتینومیست