بخشی از مقاله
مقدمه :
بنام او که نامش درمان دلهای خسته، یادش شفای قلبهای شکسته و معرفتش معراج عارفان است. دنیایی که ما در آن زندگی می کنیم، از میلیون ها سال نوری در عمق فضا گرفته تا هزاران کیلومتر در اعماق زمین از دشت ها و جنگلها و کوهستانها گرفته تا دریاها و اقیانوس های بیکران، همه و همه دارای اسرار ناشناخته و رموز کشف نشده ای هستند، که در ذهن بشر چراها و
چگونه هایی را پدید می آورد و پاسخ به این سؤالات یک نیاز اساسی برای هر فرد محسوب می شود. بشر از همان ابتدا درصد پاسخ به این نیاز خود برآمده است و گام هایی را در زمینه های مختلف علم برداشته است. از زمان انسان اولیه تا انسان غرق در زندگی ماشینی قرن بیست و یکم این اکتشافات به طرق مختلف ثبت شده اند تا همگان از آنها بهره ببرند. ما نیز با بهره گیری ا
ز این نتایج و تحقیقات به ثبت رسیده و تلاش خود این تحقیق را گردآوری نموده ایم تا گامی هر چند کوچک در راه بی پایان علم در زمینه میکروارگانیسم ها برداشته باشیم. میکروارگانیسم ها، قدیمی ترین موجودات زنده روی زمین هستند ولی چون اندازه آنها بسیار کوچک است از آخرین موجوداتی هستند که شناخته شده اند. این موجودات اهمیت ویژه ای برای انسان دارند. از ملموس ترین
وجود نداشت و یا اینکه جهان مملو از برگهای تجزیه نشده بود. همچنین بعد از شناخته شدن میکروارگانیسم ها پیشرفت قابل توجهی درامر بهداشت حاصل گردیده است از جمله تولید آنتی بیوتیکها چرا که دانشمندان با مطالعه میکروارگانیسمهای مفید و مضر(80% مفید و 20% پاتوژن یا بیماری زا) و با استفاده از علم میکروبیولوژی که همان علم مطالعه و شناخته میکروارگانیسم هاست طول عمر آدمی را افزایش داده اند و دیگر از اپیدمی های کشنده نظیر آبله، طاعون، سرخک، دیفتری و ... همانند گذشته خبری نیست.
در صنعت نیز آدمی با استفاده از علم بیوتکنولوژی و نقش ارگانیسم ها به عنوان کاتالیست
از میکروارگانیسم ها استفاده کرده است. در واقع میکروبیولوژی صنعتی، واژه ای قدیمی است که در مورد استفاده میکروارگانیسم ها در صنعت بیان شده است و امروزه آن را به تکنولوژی میکروبی Microbial Technalogy تغییر داده اند. میکروارگانیسم ها در صنعت کاربردهایی فراوان دارند. در صنایع غذایی، پزشکی و استخراج منابع و معادن و ... که مربوط به همان تکنولوژی میکروبی است که در ادامه بیشتر با آن آشنا خواهیم شد.
روش تحقیق و جمع آوری اطلاعات :
1-بخش عمده این تحقیق با استفاده از روش کتابخانه ای گردآوری شده است. بدین ترتیب که ما با مراجعه کردن به کتابخانه های عمومی در سطح شهر از جمله کتابخانه های امیرکبیر و امام خمینی و .... منابع و مآخذی را که می توانست به ما در انجام این تحقیق کمک کند از طریق نام کتاب، نوع موضوع و یا نام مؤلف کتاب و نیز برگردان های موجود در کتابخانه ها جمع آوری کردیم. پس از مطالعه این کتاب ها و استخراج کلمات دشوار ویافتن معانی آن ها در دایره المعارف های پزشکی، توانستیم بهره برداری لازم از این کتاب ها را انجام دهیم.
2-روش دوم ما در این تحقیق استفاده از سایت های اینترنتی برای دست یافتن به آخرین اخبار بوده است که در بخش منابع و مآخذ آدرس دقیق آن ها ذکر شده است.
3-مصاحبه با دو نفر از کارشناسان ارشد رشته میکروبیولوژی و تهیه گزارش و فیلمبرداری از صحبتها و کارهای عملی این عزیزان در آزمایشگاه رازی و شرکت نفت کرج نیز باعث گسترده شدن دامنه اطلاعات ما در این زمینه شد.
هدف تحقیق:
هر فردی با زندگی در اجتماع و رشد و تکامل، سؤالهایی در ذهنش ایجاد می شود. که به دنبال یافتن پاسخ آن سوال ها مسیری را پیش می گیرد تا در انتها به هدف نهایی اش که در واقع پاسخ به آن سوالات است دست پیدا کند. زمانی که موضوع این پژوهش مطرح گردید در ذهن ما سؤالاتی ایجاد شد که به دنبال یافتن پاسخ برای سوالاتی نظیر اینکه اصلاً میکروارگانیسم ها چه هستند؟ منشأ تولید آن ها چیست و آن ها چگونه به وجود آمده اند؟ آیا آنها تقسیم بندی خاصی دارند یا
تنها به یک گروه محدود می شوند؟ ویژگی های آنها چیست؟ این موجودات چه نقشی در زندگی ما انسان ها می توانند داشته باشند؟ آیا ما با آنها تماس مستقیم داریم یا اینکه به طور غیر مستقیم از آنها بهره می بریم؟ فواید و ضرر های آنها چیست؟ تأثیر آنها بر صنعت چیست و آنها منجر به تولید کدام مواد صنعتی می شوند؟ آیا ما در علم پزشکی هم می توانیم از آنها کمک بگیریم؟ در تولید فرآورده های دارویی نظیر آنتی بیوتیک چطور؟ آنتی بیوتیک اصلا از چه ماده ای
ساخته شده و مکانیسم عمل آن چگونه است؟ میکروارگانیسمها چگونه در تمام زمان ها وجود دارند و شیوه های تکثیر و تولیدمثل آن ها چگونه است؟ با همکاری یکدیگر و همت و تلاش فراوان این پژوهش را انجام دادیم تا بتوانیم به قسمتی از سوالهای درون مغزمان پاسخ دهیم که همین هم شد و حدود 90% از سوالات ما پاسخ داده شد و ما با انجام این پژوهش و همکاری خوبی که با یکدیگر داشتیم، توانستیم در این امتحان که سوالات آن به صورت فهرست وار در ذهنمان حک شده بود نمره خوبی کسب کنیم.
چکیده :
امروزه با مطالعات فراوانی که دانشمندان در عرصه های مختلف انجام داده اند، می توان بی اغراق ادعا کرد که استفاده از میکروارگانیسم ها انقلاب عظیمی در همه ابعاد زندگی انسان به وجود آورده است. بشر با شناخت میکروارگانیسم ها از گذشته تا کنون هم توانسته فعالیت های نامناسب آنها را بر زندگی انسان کنترل کند. در واقع از آنها بر علیه خودشان استفاده کند وهم از آنها در زمینه های گوناگون بهره ببرد.
در حال حاضر شاهد کاربرد میکروارگانیسم ها در تولید انواع محصولات دارویی از جمله آنتی بیوتیک ها هستیم. و یا از دیگ مواد حاصل از متابولیت آنها برای مصارف پزشکی و افزودنی های غذایی نظیر الکل ها، و یتامین ها، آنزیم ها و ... بهره می بریم.
همچنین در صنعت شاهد نقش موثر این موجودات ریز در زمینه های مختلف هستیم.
ما در این تحقیق سعی نموده ایم ابتدا با شناخت کامل از میکروارگانیسم ها، انواع، تاریخچه و منشأ آنها به کاربرد این موجودات در همه زندگی انسان پی ببریم همانند نقش آنها در سلامت انسان و افزایش طول عمر آدمی و یا پیشرفت صنعت و فناوری که صد البته همه کاربردهای این ریز سازواره ها با شناخت و طبق قوانین علم زیست شناسی میسر می گردد.
بخش 1) میکروارگانیسم ها و تاریخچه آنها
میکروارگانیسم ها موجودات ریز میکروسکپی هستند که با چشم دیده نمی شوند و طول آنها کمتر از 1mm می باشد. این ریزسازواره ها با وجود تشکیلات ساده شان قادر به فعالیت های اساسی فیزیولوژی هستند که موجودات آلی با ساختمان چند سلولی این کارها را انجام می دهند.
تاریخچه ی میکروارگانیسم ها
جهان میکروارگانیسم ها (میکروب ها) را اولین بار تاجری هلندی به نام آنتوان وان لیونهوک مشاهده کرد. او با میکروسکوپ های ساده ای که ساخته بود، دانه های گیاهی، مو، آب، شیر، خون، بزاق، چرک لثه و اطراف دندان را مورد بررسی قرار داد و توانست قسمت های مختلف گیاهان، گلبول های خون و از همه مهمتر باکتری هایی را که امروزه می شناسیم ببیند و شکل آنها را ترسیم کند.
بعد از لیونهوک میکروسکوپ به تدریج تکمیل شد و به صورت امروزی در آمد. دانشمندان مختلف از
جمله پاستور کم کم به کارهای میکروسکوپی پرداختند و نتایج خوبی را به دست آوردند. در واقع بعد از آنکه لیونهوک نشان داد که موجودات میکروسکوپی زیادی در طبیعت وجود دارند، دانشمندان راجع به منشأ این موجودات ریز میکروسکوپی مشتاق به مطالعه شدند. در زمینه مبدأ میکروارگانیسم ها از ابتدا دو نظریه مطرح شد :
1) برخی از دانشمندان عقیده داشتند که این موجودات ریز میکروسکوپی (میکروارگانیسمها) خود به خود و از مواد بیجان بوجود آمده اند. که این نظریه تا سالهای زیادی بدون اثبات پذیرفته شده بود. بعد از سال یک کشیش ایتالیایی به نام «لازارو اسپالانزانی » ثابت کرد :
2) میکروارگانیسم ها نیز مانند جانوران و گیاهان از همنوعان خود به وجود می آیند. که این نظریه تا کنون هم پابرجاست.
بخش 2) انواع میکروارگانیزم ها
میکروارگانیسم ها شامل : باکتری ها ، قارچ ها ، ویروسها ، جلبکها ، پروتوزواها ، گلسنگ ها، مخمرها و کپک ها هستند که در نگاه کلی تر می توان به ریکتزیاها، لوورها، سسیانو با کتریها، کلامیدها و میکوپلاسماها هم اشاره کرد.
«باکتری ها» :
از نظر تعداد، باکتری ها بزرگترین گروه میکروارگانیسمها در مقایسه با سایر جمعیت آن است. باکتریها برای رشد به منبع کربن و انرژی نیاز دارند. برای انواعی از باکتری هایی که جهت اغلب عملیاتهای بیولوژیکی به کاربرده می شوند یک ترکیب آلی بعنوان منبع کربن و انرژی مورد استفاده قرار می گیرد. بدین صورت که میکروارگانیسم ماده ای آلی را اکسید نموده و مصرف می نماید.
برای سایر باکتری ها مانند کموسنتیک اتوتروفها یا کمولیتوتروفها منبع انرژی از اکسیداسیون یک ترکیب غیر آلی تأمین گشته که این منبع، کربن و کربن دی اکسید می باشد.
باکتری ها به عنوان یک گروه عمومی در ابتدا بر اساس اختلالات فیزیولوژی و مورفولوژی با استفاده از گوناگونی خصوصیات متابولیکی- فیزیکی خود، برای موقعیتشان تقسیم بندی می شوند. در واقع پاسخ گروه های مختلف باکتری به اکسیژن منجر به طبقه بندی آنها در سه دسته می شود :
دسته اول : باکتری های هوازی هستند که جهت رشد و فعالیت به اکسیژن نیازمند دارند.
دسته دوم : باکتری های غیر هوازی اختیاری که قادر به رشد محدود یافته در حضور و یا عدم حضور اکسیژن می باشند.
دسته سوم : باکتری های غیر هوازی حقیقی که فقط در محیط های عاری از اکسیژن رشد می نمایند.
از نظر درجه حرارت، تعداد زیادی از گونه های باکتری توانایی مقاومت در مقابل درجه حرارت پایین را دارند و در طی ماه های سرد زمستان در خاک یخ زده به سر می برند.
در مورد مناطقی که 8 تا 9 ماه از سال یخبندان می باشد و درجه حرارت محیط از تجاوز نمی نماید. میکروارگانیسم های سرمادوست به بیش از Kg 106 می رسد. در این شرایط باکتری هایی که تحمل درجه حرارت پایین را دارند. در حالت خوابیده باقی مانده و در فصل بهار در شرایط جدید فعالیت خود را شروع می نمایند. گونه ای دیگر از باکتریها در شرایط گرم وخشک که رشد متوقف می شود، یافت می شوند که از جمله آنها می توان به باسیلهای اسپورزا اشاره کرد.
در صورت وجود داشتن نیتروژن کافی، قبل از افزودن مواد آلی، باکتری ها و قارچها اولین میکروارگانیسمهایی هستند که در هر اکوسیستمی شروع به رشد می نمایند ولی در محیط های اسیدی این گروه میکروبی غالبا کمتر از یک درصد تعداد کل میکروبهای زنده را تشکیل می دهد.
ساختار باکتری ها :
1-هسته باکتری ها : باکتری ها پروکاریوتند و بر خلاف یوکاریوت ها، ماده ای وراثتی آنها درون هسته سازمان نیافته قرار دارد.
اندازه سلولی : بیش تر باکتری ها در حدود 1µ m قطر دارند. سلولهای یوکاریوتی به طور متوسط 10 برابر بزرگتر از باکتریها که پروکاریوتند هستند.
3-چند سلولی بودن : باکتری های تک سلولی اند. گاهی بعضی از باکتریها به هم می چسبند و ساختارهای رشته مانندی را پدید می آورند. اما نمی توان چنین ساختارهایی را پر سلولی نامید و در واقع سیتوپلاسم آنها ارتباط مستقیمی با یکدیگر ندارد.
4-تولیدمثل : باکتری ها از تقسیم دوتایی تولید مثل می کنند. کروموزوم باکتری از DNA حلقوی تشکیل شده است اما کروموزوم های یوکاریوتی حاوی DNA خطی هستند باکتری ها به یکی از سه شکل : با سیلوس (میله ای شکل)، کوکوس(کروی شکل) و اسپیریلیوم(مارپیچی شکل) دیده می شوند و به دو دسته کلی آرکی باکتری و یوباکتری طبقه بندی می شوند. (مراجعه به شکل شماره )
بیش تر بویی که از خاک استشمام می شود به دلیل باکتریهای هتروتروف است که به همراه قارچها، تجزیه کننده های اصلی دنیا
می باشند. باکتری ها را بر اساس نوع دیواره سلولی آنها به دو گروه تقسیم می کنند :
گرم-مثبت و گرم-منفی، وقتی که با یک عفونت بیمار می شویم، یکی از اولین مواردی که پزشک درباره باکتری مسبب بیماری می خواهد بداند، واکنش گرم آنهاست چرا که باکتری های g- و g+ توسط آنتی بیوتیک های گوناگون نابود می شوند. پس دانستن واکنش گرم باکتری ها مهم است چون حساسیت باکتریها به آنتی بیوتیک ها متفاوت است و این تفاوت باعث تجویز بهترین نوع آنتی بیوتیک علیه بیماری می شود. اختلاف باکتری های گرم مثبت وگرم منفی در این است که باکتری های گرم-مثبت نسبت به باکتریهای گرم-منفی، لایه پپتیدی و گلیکانی ضخیم تری دارند.
« قارچها» : تا زمان های طولانی زیست شناسان قارچها و گیاهان را در یک گروه قرار می دادند چون قارچها متحرک نیستند، دیواره سلولی دارند و بعضی از آنها اندامهایی مانند ریشه می دوانند. اما قارچها ویژگی های منحصر به فرد دیگری دارند که باعث قرار گرفتن آنها در فرمانروایی جداگانه می شود. قارچها کلروفیل ندارند و بنابراین قادر به انجام فرایند فتوسنتز نیستند و از آنجایی که قارچها هتروتروف اند انرژی خود را از راه تجزیه مولکولهای آلی موجود در محیط خود به دست می آورند.
« ویروسها» :
ویروس قطعه ای از نوکلئیک اسید است که درون پوششی از پروتئین قرار دارد. ویروسها از باکتری ها بسیار کوچک ترند و اکثر آنها با میکروسکوپهای الکترونی قابل مشاهده اند. ویروسها برای تولیدمثل وارد سلول فرد میزبان می شوند و ماده ژنتیک خود را به درون سلول فرد وارد می کنند و از این طریق فرد را بیمار می نمایند.
ویروس توسط دانشمندانی که به دنبال عامل بیماری موزائیک گیاه تنباکو بودند در قرن 19 کشف شد و از نظر شکل، ویروسها به دو دسته مارپیچی و چند وجهی تقسیم می شوند.
« جلبکها» :
جلبکها نوعی از گیاهان دریایی یا به عبارتی دیگر میکروارگانیزم های آبزی هستند که عمل فتوسنتز را به خوبی انجام می دهند. این میکروارگانیسم ها در مناطق مرطوب و دریاها زیست می کنند و اکثرا اتروتروف هستند و به دو دسته تک یاخته و پر یاخته تقسیم می شوند. به طور کلی درباره این میکروارگانیسم ها می توان گفت که آن ها گیاهانی با ساختمان ساده و بر خلاف گیاهان آلی فاقد آهن هستند. برخی از جلبک ها تک سلولی و برخی دیگر پر سلولی اند که براساس نوع رنگیزه
فتوسنتزی و شکل سلول و پیکرشان تقسیم بندی می شوند. اگر جلبکها را بر اساس رنگیزه ها تقسیم بندی کنیم آن ها در سه گروه جلبک های قرمز، جلبک های سبز و جلبک های قهوه ای قرار می گیرند.
« پرتوزواها » :
میکروارگانیزم های تک یاخته ای هستند که بسیاری از فعالیت های حیوانات پر یاخته ای را از خود نشان می دهند. پرتوزواها در خاک و آب و یافت می شوند، دارای غشاء هسته اند و بر خلاف باکتری ها می توانند از مواد جامد استفاده کنند.
« گلسنگ ها» :
جاندارانی هستند استثنائی که حاصل هم زیستی بین یک قارچ و یک فتوسنتز کننده مثل جلبک سبز می باشند. جزء فتوسنتز کننده کربوهیدراتها را می سازد و جزء قارچی تأمین مواد معدنی و محافظت از فتوسنتز کننده را بر عهده دارد.
گلسنگ ها می توانند در برابر خشکی و انجماد مقاومت کنند. در چنین شرایطی آنها به خواب می روند و در صورت بروز علائم لازم زیستی دوباره به محیط باز می گردند و به رشد خود ادامه می دهند.
« مخمر » :
مخمر ها موجودات یوکاریوتی هستند که دارای یک پلاسمید می باشند و بنابراین به عنوان ناقل در تکنیک های مهندسی ژنتیک شرکت می کنند.
مخمر میکروارگانیسمی است که به سادگی نگهداری می شود و در مقیاس بزرگ آزمایشگاه قابل کشت است. میکروارگانیسم هایی که باعث ترش شدن شراب می شوند از نوع مخمرها هستند و نخستین بار توسط لویی پاستور کشف شدند.
او دریافت که در شراب دو نوع مخمر وجود دارد و در واقع مخمرها جزیی از شرابند که در شیره میوه رشد می کنند و قند آن را به الکل تبدیل می نمایند که البته نوع خوب مخمر باعث این تبدیل می شود و نوع دیگر آن سبب تبدیل الکل به یک نوع اسید می شود. سلولهای مخمر در گرمای زیاد قادر به ادامه فعالیت نیستند و از بین می روند. با این کشف پاستور صنعت شراب سازی فرانسه نجات پیدا کرد. زیرا خطر ترش شدن شرابهای آنان همیشه تهدیشان می کرد.
« کپک ها» :
میکروارگانیسمهایی هستند که روی مواد غذایی رشد و نمو می نمایند. اگر چه رشد کپکها بر روی مواد غذایی آنها را غیرقابل مصرف می سازد واز عوامل فساد در مواد غذایی هستند ولی کپک های مفیدی نیز وجود دارند که در تهیه بعضی از مواد غذایی مثل بعضی پنیرها و ماکارونی و ... شرکت می نمایند.
بخش 1) آنتی بیوتیک ها و تاریخچه آن ها :
آنتی بیوتیک به ماده ای گفته می شود که توسط میکروارگانیسم ها تولید می شود و یا به صورت غیر مستقیم از محصولات تولید شده توسط آنها بدست می آید. و وظیفه آنها ممانعت از رشد میکروارگانیسمهای دیگر (پاتوژن) است. البته امروزه اغلب دانشمندان نام آنتی بیوتیک را به مواد ضد میکروبی که از گیاهان آلی گرفته اند می شوند می دهند.
میکروارگانیسم های تولید کننده آنتی بیوتیک شامل: قارچها، باکتریها، کپکها، مخمرها، الگ ها و ... اند. این مواد به عنوان متابولیت ثانویه میکروارگانیسم ها به طور معمول در زمان رشد حداکثر میکروب تولید می شوند. و بیشترین غلظت آنتی بیوتیک ها در زمان مرگ میکروارگانیسم به دست می آید ؛ بنابراین تولید آن مستلزم زمان نسبتا طولانی (7-5 روز) است.
یک آنتی بیوتیک باید دارای ویژگی هایی باشد تا بتوان از آن برای درمان بیماریها استفاده کرد :
1) در بدن موجود زنده قدرت ضد میکروبی قوی داشته باشد. 2)در بدن فرد، واکنش های زیان بخش و نامطلوب ایجاد ننماید؛ به عبارت دیگر سمی نبوده و دارای اثرات هیستامین مانند آلرژیک نباشد.
2) باید در آب، سرم فیزیولوژیک و ...
3) باید ساختمانی نسبتا پایدار وثابت داشته باشد.
برای شناخت بهتر آنتی بیوتیک ها بهتر است تاریخچه آن ها را مورد بررسی قرار دهیم.
تاریخچه آنتی بیوتیک ها:
در سال 1889، اولین بار وویمن اصطلاح آنتی بیوز، یعنی تضاد بین یک میکروارگانیسم و فرآورده میکروارگانیسم دیگر را که موجب از بین رفتن میکروارگانیسم اولی می شود بکار برد. مدتهای مدید مشاهده شده بود که از رشد کلنی های موجود در کشتهای آزمایشگاهی در اثر آلودگی با یکی از میکروارگانیسم های خاک یا هوا جلوگیری می شود. کم کم این نظریه به وجود آمد اگر در کشتها از رشد باکتریهای مضر جلوگیری شود ممکن است موادی که این میکروارگانیسمها تولید می کنند برای درمان بیماریها مفید باشند. « لو» و « امریک » در سال 1899 دریافتند که « پایوسیاناز » یعنی ماده ترشح شده از « سودو موناس» آئروژونیوز » برخی از باکتریهای گرم مثبت و گرم منفی را نابود می کند اما این تحقیقات به تولید آنتی بیوتیک منجر نشد، تا سال 1929 که پنی سیلین به عنوان اولین آنتی بیوتیک توسط الکساندر فلمینگ در آزمایشگاه بیمارستان «سنت مری» (لندن) کشف شد.
این دانشمندان ضمن بررسی کشت استافیلوکوک در سطح پتری دیش حاوی آگار مشاهده کرد که قسمتی از محیط کشت شده به وسیله کپکی به نام پنی سیلین نوتاتوم آلوده شده است. و این کپک از رشد استافیلوکوک جلوگیری کرده است. و همچنین دریافت که مایع حاصل از کشت قارچ مذکور، رشد باکتریها را متوقف می سازد. فلمینگ این ماده ضد میکروبی موجود در عصاره استخراج شده از کشت پنی سیلین نوتاتوم را پنی سیلین نامید. که البته، امروزه پنی سیلین از پنی سیلیوم کریزوژنوم تهیه می شود زیرا پنی سیلیوم نوتاتوم به علت بازده کم تقریبا منسوخ شده است.
شاید اگر در محقق انگلیسی به نام های«فلوری » و « شن » در سال 1939 عصاره پنی سیلیوم را استخراج و خالص نمی نمودند و این کار را در سطح وسیع به منظور آزمایش های درمانی به کار نمی بردند نتایج بدست آمده توسط فلمینگ در بوته فراموشی می افتاد. نتایج به دست آمده از کار این دو محقق بسیار جالب بود و کاملاً قابل استفاده دیگر دانشمندان قرار گرفت. در واقع این دو محقق طریقه ی بدست آوردن آنتی بیوتیک ها از کشت ها را ابداع نمودند.
همچنین جنگ جهانی دوم لزوم کشت قارچ و تهیه تجارتی پنی سیلین را تایید نمود و ارزش و اهمیت پنی سیلین را آشکار کرد.
بعد از کشف پنی سیلین «دوبو » در سال 1939 یک آنتی بیوتیک به نام تایروتریسین را در کشتهای فیلتر شده یافت. سپس نشان داد که این آنتی بیوتیک دارای دو پلی پپتید است به نام های گرامسیدین و تایروسیدین . که گرامسیدین علیه باکتریهای استرپتوکوک همولینک، پنوموکوک، تتائوس (عامل کزاز) و گانگزن عمل می کند، در حالی که تایروسیدین بر انواع مختلفی از باکتریهای گرام مثبت موثر است.
امروز این دو ماده را برای استعمال موضعی در انسان و تلقیح در گیاهان به کار می برند.
جستجو برای یافتن آنتی بیوتیک های دیگر، بخصوص علیه باکتریهای گرم منفی (مانند: عامل بیماری سل) ادامه یافت. تا اینکه در سال 1994، واکسمن و همکاران او، استرتپومایسین را از استرپتومایسیس گریزئوس موجود در خاک ایزوله کردند، که این ماده عامل سل موثر است.
بخش 2) انواع آنتی بیوتیک ها:
- آنتی بیوتیک های بتالاکتام (B.laktaim):
این دسته از آنتی بیوتیک ها شامل پنام ها و سفام ها می باشد.
1) پنام ها: دارای ساختمان پنامی بوده و فقط توسط قارچ ها تولید می شوند.
2) سفام ها: توسط قارچ ها و کپک ها تولید می شود و نسبت به پنام ها از اهمیت بیشتری برخوردارند. از سفام ها می توان به نوکاردیسین و کلاوم ها اشاره کرد.
- نوکاردیسین: یک آنتی بیوتیک نسبتا ضعیف است که علاوه بر استرپرتومیسین ها، توسط قارچ نوکاردیا تولید می شود و جنبه ی تحقیقاتی نیز دارد.
– کلاوم ها: اخیرا وارد بازار دارویی شده اند و اهمیت زیادی دارند. کلاونیک اسید بعنوان مهم ترین آنتی بیوتیک این گروه بوده و از سال 1995 وارد بازار دارویی آمریکا، اسپانیا و پرتغال شده است و بر روی باکتریهای g- و g+ اثر دارد.
کلاونیک اسید غالبا با آمپی سیلین و آموکسی سیلین به کار می رود.
- منوباکتام: تفاوت اساسی این گروه از آنتی بیوتیک ها با بتالاکتام ها در حلقه بتالاکتام است که این گروه فقط یک حلقه بتالاکتامی دارند. و دارای طیف اثر وسیع هستند.
- آمینوگلیوکوزیدها: از نظر درمانی و صنعتی دومین گروهی هستند که در شرایط آزمایشگاهی تولید می شوند و به صورت تزریقی مصرف می شوند. استرپتومایسین اولین آمینوگلیکوزیدی بود که چهار سال پس از پنی سیلین کشف شد، و هنوز هم پس از گذشت حدود 62 سال کاربرد وسیع درمانی دارد، از آنتی بیوتیک های دیگر این گروه می توان کانامایسین ، جنتامایسین ، آمیکاسین ، نئومایسین و ... را نام برد. که در این قسمت به شرح مختصری از انواع این آنتی بیوتیک ها می پردازیم.
- استرپتومایسین: مهم ترین عضو این گروه بوده و هم زمان با کشف آن کاربردهای فراوانی را به دنبال داشت. دارای طیف اثر وسیع بوده و بر روی باکتریهای g+ و g- عمل می کند.
- نئومایسین: این آنتی بیوتیک در سال 1949 از استرپتومایسیس فرادیا بدست آمد و تنها آمینوگلیکوزید خوراکی است و برای ضد عفونی دستگاه گوارشی است.
- لیدیومایسین: بر علیه باکتریهای g+ و g- بسیار موثر است. و حتی بر روی باکتریهای مقاوم نیز موثر است و توسط استرپتومایسیس لیویدوس تولید می گردد.
- کانامایسین: در سال 1957 کشف گردید. و در دهه 90 به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت. این دارو از استرپتومایسیس کانامتیتکوس تولید می شود.
- جنتامایسین: از میکرومونوسپو را پوره پوره آ و میکرومونوسپور اکینوسپورا تولید می شود. و به صورت ترکیبی از سه شکل C1 و C1a و C2 مصرف می شود.
- ماکرولیدها : در سال 1952 از سویه ای به نام استرپتوماسیس اریتروئوس تولید شد. که در درمان عفونتها مفید است. و از انواع آن تتراسیکلین است که از استرپتوماسیس اورئوفاسینس تولید و بعد از آن 6 زیر شاخه آن وارد بازار دارویی آمریکا شد:
1) متاسیکلین 2) منوسایکلین 3) تتراسیکلین 4) دملکوسیکلین 5) اکسی تتراسیکلین 6) داکسی سایلکین .
- آنتی بیوتیک های متفرقه: وانکومایسین در سال 1956 کشف شد و 1449 دالتون وزن دارد. از انواع این دسته از آنتی بیوتیک ها مکیندامایسین (1962 سال از استرپتومایسس لینکونیس) و کاپورومایسین (مصرف عضلانی) و کلرامفنیکل (1947 سال از استرپتو ونزوئلا) را می توان نام برد.
- آنتی بیوتیک های ضد قارچ: این گروه طیف اثر نسبتا وسیعی دارند و بر روی مخمرها و قارچ های گوناگون اثر دارند. آمفوتویسین B و نیستاتین دو آنتی بیوتیک ضد قارچ اند.
- مواد ضد میکروبی: این گروه طیف وسیعی از میکروارگانیسم ها هستند که اثر ضد میکروبی نشان می دهند و بر باکتریها حساسیت فراوان دارند. اما اکنون استفاده از بعضی از آنها به علت سمیت منع شده است.
- مواد ضد ویروسی: تعداد معدودی از این گروه در درمان عفونت های ویروسی انسان بکار می روند. محل های هدف احتمالی این داروها جلوگیری از جذب سطحی ذره ویروس از سلول میزبان، جلوگیری از نفوذ داخلی سلول ویروس جذب شده و همچنین ممانعت از سنتز پروتئین یا اسید نوکلئیک می باشد.
بخش 3) چگونگی تولید آنتی بیوتیک ها به وسیله میکروارگانیسم ها:
آنتی بیوتیک ها به طور کل از سه منبع بزرگ بدست می آیند. این منابع عبارت اند از:
1) میکروارگانیسم ها 2) مصنوعی: از طریق روشهای مصنوعی 3) نیمه مصنوعی: به این معنا که قسمتی از مولکول توسط عمل تبخیر از یک میکروارگانیسم تولید می شود و سپس محصول بدست آمده توسط یک روش شیمیایی، تغییر یافته یا اصلاح می گردد که تعدادی از پنی سیلین ها و سفالوسپورین ها از این طریق بدست می آیند.
همانطور که گفته شد در تولید آنتی بیوتیک ها به وسیله میکرو ارگانیسم ها: قارچ ها، کپک ها، باکتریها و ... شرکت دارند.
روش های گوناگونی برای تولید آنتی بیوتیک ها به وسیله میکروارگانیسم ها وجود دارد.
الف) روش های جدا کردن و تفکیک:
1) در یکی از روش های جدا کردن میکروارگانیسم ها مولد آنتی بیوتیک مقدار معینی را از خاک گرفته و در محیط آگار غذایی کشت داده و آن را در حرارت مناسب برای رشد باکتری ها قرار می دهند. میکروارگانیسم هایی که ضد میکروب هستند و می توانند از رشد باکتریهای مضر جلوگیری کنند در اطراف خود هاله هایی را بوجود می آورند و مانع رشد باکتریها در اطراف خود شده و یا آنها را می کشند. از این قبیل میکروارگانیسم ها کشت خالص تهیه می کنند و سپس مواد (آنتی
بیوتیک ها) را از آن استخراج می نمایند.
2) در روش دیگر قبلاً باکتری معینی را در محیط آگار کشت می دهند و بعد از دو روز اتووگذاری در حرارت 37-28 درجه سانتی گراد، ذرات خاک را روی آن ریخته و بار دیگر در اتوو می گذارند تا هاله ها بوجود آیند.
سپس مشاهده می کنند کدام میکروارگانیسم هاله وسیعی را در اطراف خود بوجود می آورد و بعد از سنجش های متعدد کشت حاصل را صاف نموده و مایع آنتی بیوتیک را استخراج می کنند.
سنجش قدرت ضد باکتریایی و قارچی: برای سنجش این مورد به روش زیر عمل می کنند: حیوانی آزمایشگاهی مانند موش و یا جنین جوجه را با ویروس آلوده کرده و عملکرد آنتی بیوتیک بدست آمده از کشت را روی آن بررسی می کنند. و اما برای جلوگیری از کشف مجدد آنتی بیوتیک هایی که قبلا کشف شده اند باید هویت عصاره خام آن را تعیین کرد. سنجش جذب اشعه ی ماوراء بنفش و مادون قرمز، سنجش نقطه ذوب و ... برای شناخت آنتی بیوتیک ها موثر است.
ب) روش خالص کردن آنتی بیوتیک: اولین مرحله جدا کردن میکروارگانیسم مولد آنتی بیوتیک از محیط کشت است. سپس با صافی مایع را صاف می کنند و سپس به وسیله دستگاه تخمیر آنتی بیوتیک را که به صورت محلول است جمع آوری می کنند. بعنوان مثال تولید پنی سیلین از این طریق بدست می آید.
برای مثال کشت پنی سیلین را بررسی می کنیم.
پنی سیلین ها مجموعه ای از 3 اسیدآمینه هستند: 1) آلفا آمینوآدیپیک a-Amino adipic Acid 2) –l والین L-valin 3) –l سیستئین L-sistein
میکروارگانیسم هایی که قادرند پنی سیلین تولید کنند دو نوع اند: 1) میکروارگانیسم هایی که آنتی بیوتیک های غیر قطبی تولید می کنند نظیر پنی سیلیوم گریزوژنوم که محلول در چربی می باشند و با افزودن ریشه های جانبی مختلف به آن انواع مختلفی از پنی سیلین تولید می شود که دارای اهمیت صنعتی نیز هستند نظیر پنی سیلین G و پنی سیلین V میکروارگانیسم هایی که فقط پنی سیلین نوع N تولید می کنند و از محصولات جانبی آن می توان به سفالوسپورین اشاره کرد.
چگونگی عملکرد فرمانتور (تخمیرکننده صنعتی):
میکروارگانیسم هایی مانند باکتری ها و مخمرها قادر به تولید انواع مختلفی مواد مفید برای انسان ها هستند.
پنی سیلین، انسولین و آنزیم های پودرهای شست و شو، تنها سه مورد ازا ین مواد مفید هستند، برای دستیابی به مقدار زیاد این محصولات، باید میکروب ها را در مقادیر زیاد کشت داد.
یکی از تخمیر کننده ها (فرمانتور) در شکل ( ) نشان داده شده است. بدنه ی تخمیر کننده از فولاد ضد زنگ و به شکل یک ظرف بزرگ طراحی شده است. درون ظرف نیز از یک محیط کشت پایه ی مناسب پر می شود.
پس از طی 24 ساعت اول، قارچها سریع رشد می کنند.
سپس غلظت قندهای موجود در محیط کشت کاهش می یابد و در این حالت قارچها پنی سیلین تولید می کنند.
پس از حدود یک هفته غلظت پنی سیلین در محیط کشت به حداکثر می رسد. سپس محصول جمع آوری و تصفیه می شود. محیط کشت مایع را از فیلترهای مخصوص عبور می دهند و قارچ ها پشت فیلتر می مانند و پنی سیلین نیز از محیط کشت استخراج می شود.
این محیط کشت نوعی مایع غذائی و قند همراه با برخی مواد دیگر که برد شد و تکثیر سریع میکروب ها کمک می کنند، است. برخی میکروب ها فقط نیازمند کربوهیدرات ها و مواد معدنی هستند و برخی دیگر به پروتئین ها و ویتامین ها نیز نیازمندند. اغلب قارچ ها برای رشد و تکثیر
سریع نیازمند کربوهیدرات ها، مواد معدنی و ویتامین ها هستند، در حالی که مخمرها فقط به قند و مواد معدنی نیاز دارند. نوع خاصی میکروب به این محیط کشت پایه اضافه می شود، تا میکروب ها در آن به رشد و تکثیر بپردازند. درون تخمیر کننده، برای به گردش درآمدن کشت و ساکن نبودن آن، هم زن های پره مانندی وجود دارد که توسط یک موتور به چرخش درمی آیند. در حین تخمیر میکروبی انرژی زیادی ایجاد می شود. این انرژی باعث گرم شدن محیط کشت می شود، بنابراین
بدنه دستگاه باید خنک شود. پس از اتمام کار، مخلوط درون ظرف توسط شیری که در پایین ظرف است جمع آوری می شود. سپس محصول را از کل مخلوط جدا و آن را خالص می کنند.
در این مرحله لازم است با کشت دادن و روش های آن آشنا شویم.
روش های کشت بسته و کشت پیوسته: پس از گذشت مدت زمان لازم جهت رشد و تکثیر میکروب ها و تولید محصول، باید محصول را از مخلوط موجود درون تخمیرکننده جدا کرد، برای این کار دو روش عمده وجود دارد.
اگر پس از استخراج محصول، دستگاه را بشوییم و کلیه مراحل را، برای کشت بعدی، از اول آغاز کنیم، این روش را (کشت بسته) می گویند. این روش قدیمی است.
روش جدید و پیشرفته تر استفاده از یک لوله یا مجرای تخیله کننده در دستگاه تخمیرکننده است، یعنی یکبار دستگاه را آماده می کنند تا، پس از گذشت زمان لازم، محصول تولید شود، سپس محتویات درون دستگاه مدام توسط لوله ی تخلیه کننده به بیرون هدایت می شود و محصول نیز به طور مداوم استخراج می شود. به همان سرعتی که محتویات از دستگاه تخلیه می شود، باید محیط کشت جدید به دستگاه اضافه شود تا حجم کلی ثابت باقی بماند که به این روش کشت پیوسته گفته می شود. این سیستم به طور کامل خودکار است و شبانه روز فعالیت دارد.
تولید صنعتی پنی سیلین نمونه ای از کشت بسته است:
یک مقدار اولیه از قارچ پنی سیلیوم به محیط کشت مایع در دستگاه تخمیرکننده اضافه می شود. این محیط کشت حاوی انواع مختلف قندهاست. دمای محیط نیز همواره باید 24 درجه سانتی گراد ثابت باشد. تراکم و میزان اکسیژن محیط نیز باید با دقت کنترل شود. محیط پنی سیلین بستگی به دو عامل دارد: یکی به تراکم اکسیژن و دیگری به غلظت قندهای مختلف موجود در محیط کشت.
بخش 4) آنتی بیوتیک ها در صنعت و اقتصاد
آنتی بیوتیک ها در صنعت: همانطور که گفته شد آنتی بیوتیک ها محصولات متابولیسم ثانویه هستند که از رشد میکروارگانیسم های (پاتوژن) دیگر جلوگیری می کنند، حتی در غلظت های پایین.
ممانعت از رشد میکروارگانیسم ها توسط دیگر میکروارگانیسم ها در کشت مخلوط، مدّت زمان زیادی است که شناخته شده است. و این موضوع از زمان فلمینگ و کشف پنی سیلین تا زمان جنگ جهانی دوم خیلی جدی گرفته نشد و در زمان جنگ جهانی دوم تقاضا برای معالجه زخمهای عفونی، به توسعه ی فرآیند تولید پنی سیلین و آغاز تحقیقات آنتی بیوتیک صنعتی انجامید. امروزه این فعالیت ها مهم ترین زمینه در میکروبیولوژی صنعتی است. برنامه های وسیع گزینش در تمام کشورهای صنعتی برای افزایش شمار آنتی بیوتیک ها تداوم دارد. در این رابطه تخمین زده می شود که سالانه 100 تا 200 ترکیب جدید آنتی بیوتیک کشف گردد.
آنتی بیوتیک ها در اقتصاد:
تولید جهانی آنتی بیوتیک ها بالغ بر 000/100 تن در سال است و درآمدهای ناخالص برآورد شده برای سال 1980 حدود 2/4 بیلیون دلار بوده است.
از نظر فروش سفالوسپورین در مقام اول سپس آمپی سیلین و تتراسیکلینها در مکان های بعدی قرار دارند.
و آنتی بیوتیک های افزودنی بر مواد غذایی سالانه 100 میلیون دلار است.
بیو تکنولوژی و تکنولوژی میکروبی و میکروبیولوژی صنعتی:
بیوتکنولوژی را تحت عنوان کاربرد سلول زنده (میکروارگانیسم ها) ، سیستم ها با فرآیند های زیستی در صنایع تولیدی و خدماتی تعریف کرده اند. در واقع بیوتکنولوژی بر یک پارچگی میکروب شناسی، زیست شناسی، مهندسی شیمی و کامپیوتر تاکید می ورزد. میکروبیولوژی صنعتی یا همان تکنولوژی میکروبی زیر شاخه ای از بیو تکنولوژی است که در زمینه ی میکرو ارگانیسم ها مطالعه می شود. تکنولوژی صنعتی با پروژه هایی چون تخمیرهای الکلی شروع شده است. نظیر تولید شراب و آبجو و ادامه ی آن باعث گسترش پروژه های تولیدی ترکیبات داروئی ، غذائی، شیمیایی و دیگر کاربردهای میکروارگانیسم به خصوص در صنعت همانند استخراج نفت، کشاورزی، تصفیه فاضلاب ها و ... شده است.
در بیو تکنولوژی جدید، میکروبیولوژی صنعتی لازم است که با مهندسی ژنتیک همکاری داشته باشد تا بتوانند از میکرو ارگانیسم های مناسب استفاده کنند: 1) بیو تکنولوژی میکروبی در صنایع غذایی (لبنی و افزودنی) 2) بیولوژی در صنایع کشاورزی 3) بیو تکنولوژی میکروبی در استخراج صنایع نفتی و ...
4) بیو تکنولوژی میکروبی در محیط زیست و تولید انرژی و پاکسازی آب و هوا .
که در این فصل به کاربرد میکروارگانیسم ها در بیو تکنولوژی و در واقع میکروبیولوژی صنعتی پرداخته ایم.
بخش 1) دیگر مواد حاصل از متابولیک میکروارگانیسم ها
در این قسمت به دیگر مواد حاصل از فعالیت متابولیک میکروارگانیسم ها می پردازیم.
الکل: الکل ها گروه دیگری از مواد هستند که توسط میکرو بها تولید شده و در صنایع داروئی مصارف فراوانی دارند. این مواد به عنوان حلال، ضد عفونی کننده و در برخی موارد به عنوان جزئی از داروهای ترکیبی مورد استفاده قرار می گیرند. به تبدیل بی هوازی گلوکز یا قندهای دیگر به الکل اتیلیک، تخمیر گفته می شود. تولید اتانول (نوعی الکل) امروزه به روش بیولوژیک انجام گرفته و
نخستین بار، امیل کریستین هانسن – گیاه شناس دانمارکی – این موضوع را کشف کرد که مخمرها سبب تولید الکل اتیلیک می شوند. سال 1893 (استون) و (بوتانون) یا (بوتیل الکل) که دو کربن از اتانول بیش تر دارد، به عنوان حلال و یا در ساخت عطرها به کار گرفته می شود. و استون نیز به عنوان حلال در صنایع مختلف به کار گرفته می شود. برای تولید این دو ماده که از قند – که به پیروات تبدیل می شود – از هر کدام یک مولکول تولید می شود. روش پتروشیمیایی و بیولوژیک رقابت دارند که از روش مشکل و پر هزینه شیمیایی کمتر استفاده می شود.
گلیسرول: این ماده یک الکل سه عاملی است که به عنوان محیط پایه و یا حلال در صنایع داروئی مورد استفاده قرار می گیرد و تولید میکروبی آن از جنگ جهانی اول شروع شد. در این زمان انگلستان مانع ورود روغن های گیاهی به آلمان شد. روغن های گیاهی منبع اصلی تولید گلیسرول بود که در ساخت مواد منفجره به کار می رفت. بنابراین آلمانی ها با تلاش فراوان موفق شدند در مدت کوتاه این ماده را از تخمیر گلوکز با استفاده از مخمرها بدست آورند.
ویتامین ها: به دسته ای از مواد آلی گفته می شود که فاقد نقش انرژی زائی و ساختمانی در بدن است.
ولی کمبود ویتامین در رژیم غذایی افراد باعث بروز اختلال های شدید متابولیکی می شود و به دو دسته ی محلول در آب و چربی تقسیم می شوند.
و اما روش ساخت میکروبی ویتامین ها: ویتامین B12، برای اولین بار در سال 1950 از طریق کشت استرپتومایسین گریزئوس به عنوان یک فرآورده ی جانبی استرپتومایسین بدست آمد.
و از آن پس از باکتری های دیگری نظیر پسودوموناس به جای آن استفاده شد و یا دنیتریفیکانس برای تولید صنعتی آن به کار رگفته شد. ویتامین B2 یا ریبوفلاوین، اولین بار در سال 1897 از شیر جدا گردید ولی نقش ویتامینی آن در سال 1920 کشف گردید. (زرد رنگ است)
این ویتامین به صورت آزاد فقط در شیر و شبکیه چشم وجود دارد و در صنعت از قارچ ارموترکلوم اشبی نیز برای تولید آن استفاده می شود.
اسیدهای آمینه: توسط سویه های مختلف باکتری ها و ... مانند کورینه باکتریوم و میکوباکتریوم و ... تولید می گردند. از این گروه مواد مانند: گلوتامات، لیزین و فنیل آلانین به عنوان دارو در صنایع داروئی استفاده می شود.
پلی ساکاریدهای میکروبی: صنایع نفتی بزرگترین بازار بالقوه و منحصر به فرد پلی ساکاریدهاست. پلی ساکاریدهائی مانند: صمغ گزانتان که توسط گزانتوموناس کاچسترسیس تولید شده و در صنایع داروئی استفاده می شود. دلکستران از پلی ساکاریدهاست که به عنوان افزاینده ی حجم خون به کار می رود. و کاربرد آن در صنعت داروسازی به عنوان پوشش کپسول ها و قرص هاست. دلکستران توسط لوکونوستوک فرونتروئیدس تولید می شود.
استروئیدها: تعدادی از هورمون های انسانی استروئیدی هستند. چون تعدادی از استروئیدها مصرف داروئی دارند از میکروب ها برای تولید آن ها استفاده می شود. به عنوان مثال کپک ریزوپوس آریزوس می تواند پروژستون را هیدروکسیله نماید.
مواد فعال فارمالوژیک: این مواد که در صنایع داروئی
حائز اهمیت اند به روش های مختلفی از منابع گیاهی بدست می آیند و به صورت صناعی ساخته می شوند. اما دانشمندان اخیرا آن ها را از میکروب ها بدست آورده اند. برای مثال: مونیولین (کاهنده ی کلسترول خون) از آسپرژیلوس ترئوس و یا آلکالوئید از ویسپس پورپوره آ بدست می آید.
بخش 2) کاربرد میکرو ارگانیسم ها در فرآورده های غذایی و شیمیایی:
بسیاری از غذاهایی که می خوریم، به وسیله انواع خاصی از باکتریها پردازش شده اند، مثلا غذاهایی که تخمیری نامیده می شوند به کمک باکتریها تولید می شوند. از این مواد غذایی می توان ماست و پنیر و سرکه را نام برد.
و همچنین در نگهداری غذا و پیش گیری از غفونت در غذاها و بویژه در تهیه شراب، آبجو و پروتئین های مصنوعی میکروارگانیسم ها از جمله باکتریها و مخمرها دخالت فراوان دارند.
در واقع مبدا کشف مخمر که نوعی میکروارگانیسم است از مواد غذایی شروع شد و به این ترتیب که لوئی پاستور توجه زیادی به فاسد شدن آبجو و شراب نشان داد و میکروارگانیسم های مولد بیماری آبجو و شراب را کشف نمود. در سال 1845 برکلی (Berkely) اثابت کرد که آفت سیب
زمینی ایرلندی ، نوعی قارچ است که آسیب زیادی به اقتصادی ایرلند می رساند. در سال 1836 باسی براز داشت که قارچها عامل مولد بیماری در حیوانات هستند و در سال بعد، شوانلین ) ثابت کرد که قارچها عامل برخی از بیماری های پوستی در انسان هستند.
به کار گیری میکرو ارگانیسم ها در تهیه ی موادلبنی و غذایی:
شیر: شیر امولسیون پیچیده ای از پروتئین ، چربی، قند و موادمعدنی است. (شیر گاو: 87% آب، 5/3% چربی، 5/3% پروتئین و 5% لاکتوز). محصولات بدست آمده از تخمیر شیر، مزه های متفاوت دارند و به علت داشتن آب کمتر نسبت به شیر مقاومتشان در برابر عوامل فساد بیش تر است ، تخمیر شیر در شرایط دمائی مناسب صورت می گیرد و بسته به نوع مخمر، نوع فرآیند و محصول متفاوت است و در این شرایط میکروارگانیسم ها نقش موثری دارند . ارگانیسم های عمده ای که شیر را به محصولات لبنی فرعی تبدیل می کنند، شامل لاکتوباسیلوس ها و اسپرپتوکوک ها هستند.
از مهم ترین استرپتوکوک ها می توان (استرپتوکوکوس لاکتیل) و (کروموریس) و (توموفیلوس) را نام برد.
لاکتیل در C o 28 به سرعت در شیر رشد و آنرا ترش می کنند . متوقف شدن و غیر فعال شدن باکتری های + g به، به وجود آمدن یک انتی بیوتیک قوسی به نام نیسین بستگی دارد.
