دانشگاه اصفهان
دانشکده علوم
گروه زیست شناسی
پایان نامه ی کارشناسی ارشد رشته ی زیست شناسی گرایش میکروبیولوژی
بررسی اتصال و تشکیل بیوفیلم باکتریایی بر روی سطوح و اثر عوامل ضد میکروبی بر روی آن
استاد راهنما:
دکتر روحا کسری کرمانشاهی
استاد مشاور:
دکتر گیتی امتیازی
پژوهشگر:
شهریار شاکری
خرداد ماه 1384
دانشگاه اصفهان
دانشکده علوم
گروه زیست شناسی
پایان نامه ی کارشناسی ارشد رشته ی زیست شناسی گرایش میکروبیولوژی آقای شهریار شاکری تحت عنوان
بررسی اتصال و تشکیل بیوفیلم باکتریایی بر روی سطوح و اثر عوامل ضد میکروبی بر روی آن
در تاریخ 2/3/1384 توسط هیات داورن زیر بررسی و با درجه عالی به تصویب نهایی رسید.
1- استاد راهنمای پایان نامه دکتر روحا کسری کرمانشاهی با مرتبه ی علمی استاد امضاء
2- استاد مشاور پایان نامه دکتر گیتی امتیازی با مرتبه ی علمی استاد امضاء
3- استاد داور داخل گروه دکتر ناصر گلبانگ با مرتبه ی علمی استادیار امضاء
4- استاد داور خارج گروه دکتر بیژن بینا با مرتبه ی علمی امضاء
امضاء مدیر گروه
یا رب ز ره راست نشانی خواهم از باده آب و خـــاک جانی خواهم
از نعـمت چو?بـهرمـندم کـردی در شـکرگزاریـت زبـانی خـواهـم
با سپاس از الطاف همیشگی خداوند بزرگ
و با تشکر از استاد بزرگوارم سرکار خانم دکتر روحا کسری کرمانشاهی و استاد مشاور گرانقدرم سرکار خانم دکتر گیتی امتیازی که افتخار سه سال شاگردی در محضر ایشان را داشته ام و در لحظه لحظه این تحقیق، راهنما و همراه من بودند.
سپاس بیکران از
یکایک افراد خانواده ام، به ویژه پدر، مادر و همسر مهربانم که بزرگوارانه مرا یاری دادند و بر کوتاهی های من به دیده اغماض نگریستند.
با تشکر صمیمانه از:
جناب آقای دکتر بیژن بینا داور خارج این پایان نامه و دکتر گلبانگ داور داخل
با تشکر از:
مدیر گروه محترم زیست شناسی جناب آقای دکتر سید جمال مشتاقیان و اساتید محترم گروه زیست شناسی دانشگاه اصفهان، به خصوص بخش میکروبیولیژی، جناب دکتر نحوی، دکتر بوذری، دکتر روغنیان، دکتر زرکش و مهندس امامی که در دوران تحصیل از وجود ایشان کسب فیض نمودم.
با تشکر از
کلیه دوستان عزیزم به ویژه آقایان کیخسروی، شیخ بیگلو، عباسی، حسینی، قائم مقامی، حسن شاهیان، کاردی، قزلباش، حمیدی، قنواتی و رومانی و خانم ها الله بخشی، قربانی، نصر اصفهانی، برزگری، پورنادری، جعفری، رازبان، قلی پور، رئیسی و روحانی
تقدیم به با ارزش ترین گوهر های زندگیم:
پدر بزرگوارم
که همچون مشعل فروزان، مظهر روشنایی زندگیم بوده
و نور وجودش برای من همیشه جاودانیت را به ارمغان آورده است.
و مادر فداکارم
که وجودش همچون ستاره ای درخشان،
روشنایی دهنده مسیر زندگیم است.
و همسر مهربانم
که همچون شقایق در زندگیم،
امید زندگی دوباره بوده و خواهد بود.
چکیده
بیوفیلم بیانگر یک جامعه است که در آن ارتباطات درونی بین گروه‌های متفاوت باکتری وجود دارد. بیوفیلم می‌تواند از یک گونه و یا گونه‌های مختلف میکروبی تشکیل شود. این ساختار نشان می‌دهد که میکروارگانیسم‌ها توانایی به کار گرفتن میان کنش‌های بین سلولی برای سازگاری خود با تغییر پارامترهای محیطی را دارند. اکثر بیوفیلم‌ها دارای یک جمعیت ناهمگون از سلول‌ها، چند لایه ی احاطه شده در یک ماتریکس پلی‌ساکاریدی و کانال‌های آب هستند. هدف این تحقیق بررسی ساختمان بیوفیلم ها، همچنین بررسی اتصال باکتری های بیوفیلم به سطوح به منظور درک خصوصیات سطحی باکتری های بیوفیلم و در نهایت سنجش اثر بعضی از عوامل ضد میکروبی روی بیوفیلم به منظور حذف بیوفیلم یا کشتن سلول های درون آن می باشد. در این تحقیق ابتدا از بیوفیلم های موجود در سیسـتم خنـک کننده کارخانـه پلی اکریل اصفهان نمونه برداری صورت گرفت. سپس باکتری های g+ و g- بیوفیلم جداسازی و شناسایی شدند. در ادامـه، بـرای بـررسـی خصـوصـیات سطـحی ایـن باکتـری هـا، از روش هــای MATH ، Co- MATH ،Bio- MATH ، اسلاید شیشه ای و میکروپلیت استفاده شد. سپس بررسی ساختمان بیوفیلم توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی انجام شد. در نهایت کارآیی اثر چند بیوساید با غلظت های متفاوت روی بیوفیلم به منظور حذف بیوفیلم و کشتن سلول های درون آن از طریق روش جدید میکروپلیت مورد سنجش قرار گرفت. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که باکتری های بیوفیلم دارای خصوصیات سطحی بسیار متفاوت می باشند. همچنین باکتری ها به طور برنامه ریزی شده بیوفیلم را تشکیل می دهند و می توانند ساختار های منحصر به فردی را بوجود آورند. در نهایت در این تحقیق، قابلیت بیوساید های مورد آزمایش از نظر توانایی در حذف یا کشتن سلول های درون بیوفیلم، نشان داد که توانایی حذف بیوفیلم باکتری ها به طور جداگانه و بیوفیلم مخلوط آن ها با هم، توسط بیوساید های اکسید کننده مثل هیدروژن پراکساید و هیپوکلریت سدیم در مقایسه با غیر اکسید کننده ها مثل سولفاتیازول و الکیل دی متیل آمونیوم کلراید بسیار بالا می باشد. در نتیجه این بیوساید ها برای کنترل بیوفیلم های پایدار روی سطح، مناسب می باشند. همچنین مشخص شد که بیوساید های غیر اکسید کننده در کنترل بیوفیلم های پایدار کارآیی ندارند. در حقیقت این بیوساید ها را باید برای جلوگیری از رشد بیوفیلم به کار برد. یعنی در حالتی که بیوفیلم هنوز رشد نکرده است کاربرد این بیوساید ها مناسب می باشد. زیرا در کشتن سلول های باکتریایی کارآیی خوبی دارند.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مروری بر منابع 1
1- مقدمه 1
1-1- جوامع میکروبی 1
1-2- رفتارهای جمعی 2
1-3- ساختار و تمایز در بیوفیلم‌ها 2
1-4- فوائد اکولوژیکی؛ چرا یک بیوفیلم تشکیل می‌شود؟ 3
1-4-1- حفاظت در برابر محیط اطراف 3
1-4-2- محافظت در برابر مواد ضد عفونی کننده 4
1-4-3- کسب مواد غذایی و همکاری‌های متابولیکی 4
1-4-3-1- کسب مواد غذایی 4
1-4-3-2- همکاری‌های متابولیکی 5
1-4-4- کسب خصوصیات ژنتیک جدید 5
1-4-5- جنبه‌های ژنتیکی تشکیل بیوفیلم 6
1-5-فرایندهای اولیه در تشکیل بیوفیلم و تمایز ساختاری حاصل از آنها 7
1-5-1- تمایز ساختاری 7
1-5-2- تمایز فنوتیپی و اتصال اولیه 8
1-5-3- اتصال برگشت‌ناپذیر 8
1-6- بلوغ بیوفیلم 9
1- 7-کنده شدن به عنوان یک بخش از تکامل بیوفیلم 9
1- 8- تشکیل بیوفیلم به عنوان یک فرایند تکاملی 11
1-9- ارتباطات سلول-سلول در طول تشکیل بیوفیلم 12
1- 10- خصوصیات بارز بیوفیلم 13
1-10-1- بیوفیلم به عنوان جوامع میکروبی مرتبط از نظر فیزیولوژیکی 13
1-10-2- بیوفیلم به عنوان جوامع میکروبی مرتبط از نظر رفتاری 13
1-10-3- بیوفیلم به عنوان جوامع میکروبی با ساختار پیشرفته 13
1-11- فاکتورهای شرکت کننده در گسترش و بلوغ بیوفیلم 14
1-11-1- جنس سطح مواد 15
1-11-2- مناسب بودن سطح مورد نظر 15
1-11-3- صاف و صیقلی بودن سطح 15
1-11-4- شدت جریان آب 15
1-11-5- محدودیت مواد غذایی 16
1-12- بیوفیلم و انسان 16
1-13- بیوفیلم در سیستم‌های آبی 18
1-14- فرایندهای تمیزسازی 20
1-15- میکروارگانیسم‌های برج‌های خنک کننده 21
1-15-1- جلبک‌ها 22
1-15-2- قارچ‌ها 23
1-15-3- باکتری‌ها 24
1-16- چگونگی تغذیه‌باکتری‌ها در آب 25
1-17- مشکلات ایجاد شده در سیستم‌ برج‌های خنک کننده‌ توسط باکتری‌ها 25
1-18- خوردگی میکروبی 27
1-19- مسائل خوردگی 27
1-20- مسائل ایجاد رسوبات 28
1-21- باکتری‌های تولید کننده‌ی لایه لعابی 29
1-22- مراحل ایجاد تخریب زیستی در سیستم برج‌های خنک کننده 30
1-23- بیوسایدها 30
1-23-1- خصوصیات اصلی یک بیوساید 31
1-23-2- بیوسایدهای اکسید کننده 31
1-23-2-1- کلرین 32
1-23-2-2- بروماین و مشتقات آن 33
1-23-2-3- اوزون 34
1-23-2-4- پراکسید هیدروژن 34
1-23-3- بیوسایدهای غیر اکسید کننده 34
1-23-3-1- گلوتارآلدئید 35
1-23-3-2- ترکیبات آمونیوم چهار ظرفیتی 35
1-23-3-3- ایزوتیازولون‌ها 36
1-24- مکانیسم‌های مقاومت باکتری‌ها در بیوفیلم به عوامل ضد میکروبی 38
1-24-1- جلوگیری از انتشار به درون بیوفیلم 38
1-24-2- مقاومت از طریق آنزیم 38
1-24-4- حالت متابولیک ارگانیسم‌ها در بیوفیلم 39
1-24-3- واکنش خنثی‌سازی عوامل ضد میکروبی توسط بیوفیلم 39
1-24-5- سازش ژنتیکی 40
فصل دوم: مواد و روش ها 41
2-1- مواد و وسایل 41
2-1-1- دستگاه‌ها و وسایل مورد استفاده 41
2-1-2- مواد ضد میکروبی یا بیوسایدها 42
2-1-3- مواد مورد استفاده 42
2- 1-4- محیط‌های کشت 43
2-2- سویه‌های باکتری مورد استفاده 44
2-2-1- سویه‌های ایزوله شده‌ی مورد استفاده در این تحقیق 44
2-2-2- مشخصات سویه‌ی استاندارد مورد استفاده در این تحقیق 44
2- 3- مواد و روش‌های به کار رفته برای نمونه‌برداری 45
2-3- 1-روش‌های به کار رفته برای نمونه‌برداری 45
2-3-1-1- روش نمونه‌برداری از آب سیستم و لایه‌های بیوفیلم موجود در دیواره‌ی برج‌های خنک کننده 45
2-3-1- 2- نمونه‌برداری از طریق گذاشتن کوپن‌های فلزی در معرض جریان آب سیستم خنک کننده 47
2-4- روش‌های به کار رفته برای جداسازی و شناسایی باکتری‌های تشکیل دهنده‌ی بیوفیل روی سطح کوپن و یا باکتری‌های موجود در آب نمونه‌برداری شده 48
2-4- 1- روش به کار رفته برای کشت و جداسازی باکتری‌ها 48
2-4-1-1- روش جداسازی و کشت باکتری‌ها از نمونه‌ی کوپن 48
2-4-1-2- روش جداسازی و کشت باکتری‌ها از نمونه‌ی آب سیستم 48
2-4-2- شناسایی باکتری‌های جداسازی شده 49
2-4-2-1- روش به کار رفته برای شناسایی باکتری‌ها 49
2-4-2-2- باکتری‌ استاندارد 49
2-4-2-3- نمودار های شناسایی باکتری‌ها 49
2-4-2-3-1- شناسایی اولیه‌ی باکتری‌های جنس باسیلوس 50
2-4-2-3-2- شناسایی مربوط به باکتری میکروکوکوس لوتئوس 51
2-4-2-3-3- شناسایی اولیه‌ی باکتری‌های جنس آسینتوباکتر و برانهاملا 52
2-4-2-3-4- شناسایی اولیه‌ی باکتری‌ اکتینوباسیلوس 53
2-5- روش‌های به کار رفته برای سنجش هیدروفوبیسیتی سطح سلول‌های پلانکتونیک 54
2-5-1- روش به کار رفته برای تعیین هیدروفوبیسیتی سطح سلول‌های پلانکتونیک 54
2- 5-1-1- روش MATH برای سنجش هیدروفوبیسیتی سطح سلول‌ها 54
2-6- روش‌ به کار رفته برای سنجش هم اتصالی بین سویهء Micrococcus با سایر باکتری‌های جدا شده از بیوفیلم 56
2-6-1- روش آزمایش co-adhesion MATH برای تعیین هم اتصالی 57
2-7- روش‌ به کار رفته برای سنجش هیدروفوبیسیتی سطح سلول‌های موجود در بیوفیلم 58
2-7-1- روش MATH برای سلول‌های موجود در بیوفیلم 58
2-7- 1-1- روش تست لوله‌ای برای سلول‌های موجود در بیوفیلم 58
2-7-1-2- روش انجام آزمایش MATH برای سلول‌های موجود در بیوفیلم 59
2- 8- روش‌های به کار رفته در ارزیابی قدرت اتصال هر یک از باکتری‌ها به سطوح و بررسی ساختار بیوفیلم 59
2-8-1- روش تشکیل بیوفیلم روی اسلایدهای شیشه‌ای به منظور ردیابی تشکیل بیوفیلم 60
2-8-1-1- روش رنگ‌آمیزی اسلایدهای شیشه‌ای 61
2-8-1-2- روش شمارش و شناسایی باکتری‌های متصل به سطح اسلاید 61
2-8-2- تعیین کمی تشکیل بیوفیلم و مقایسه‌ی بین قدرت باکتری‌های ایزوله شده برای تشکیل بیوفیلم

مطلب مرتبط :   پایان نامه دربارهدانش آموز، دانش آموزان، داستان کوتاه

Comments (0):

Write a comment: