Basic of Microbiology

จุลชีววทิ ยาเบื้องต้นBasic of Microbiology อุไรวรรณ แสนรักษ์ ส่วนคบคุมจุลชีววทิ ยา

ประวตั ศิ าสตร์ของจุลชีววทิ ยา• แบคทีเรียถูกคน้ พบเป็นคร้ังแรกโดย แอนโทนี แวน ลเี วนฮุค ในปี1676 (พ.ศ. 2219) เขาเป็นคนแรกท่ีสงั เกตเห็นและสามารถบรรยายองคป์ ระกอบของเซลลโ์ ดยอาศยั กลอ้ งจุลทรรศนข์ องเขาที่สร้างข้น• เขาไดร้ ับการยกยอ่ งวา่ เป็นนักจุลชีววทิ ยาคนแรกของโลก

จุลชีววทิ ยา• จุลชีววทิ ยา (Microbiology) คือการศกษาเกี่ยวกบั ส่ิงมีชีวติ ซ่งมองไม่ เห็นดว้ ยตาเปล่า ซ่งเรียกวา่ จุลนิ ทรีย์

ประเภทของจุลนิ ทรีย์

ประเภทของจุลนิ ทรีย์จุลินทรียเ์ มื่อแบ่ง ออกเป็นกลุ่มตามขนาด รูปร่าง และคุณสมบตั ิอ่ืน ได้ ดงั น้ี1. เชื้อไวรัส• เป็นจุลินทรียท์ ่ีขนาดเลก็ ทสี่ ุดตอ้ งใชก้ ลอ้ งจุลทรรศนอ์ ิเลก็ ตรอนท่ีมี กาลงั ขยายเป็นหมื่นเท่าจงจะมองเห็นได้• เรายงั ไม่สามารถเพาะเล้ียงเช้ือไวรัสไดใ้ นอาหารเพาะเล้ียง• เช้ือไวรัสเจริญเพมิ่ จานวนไดเ้ ม่ืออยใู่ นเซลลข์ องส่ิงมีชีวติ เท่าน้นั• ตวั อยา่ งโรคท่ีเกิดจากเช้ือไวรัส ไดแ้ ก่ พษิ สุนัขบ้า โปลโิ อ หัด คางทูม และ อสี ุกอใี ส เป็นตน้

ประเภทของจุลนิ ทรีย์2. เชื้อแบคทีเรีย (Bacteria)• มีขนาดใหญ่กวา่ เช้ือไวรัส• สามารถมองเห็นไดเ้ ม่ือส่องขยายดว้ ยกลอ้ งจุลทรรศน์ธรรมดา• ส่วนมากทาหนา้ ท่ีเป็นผยู้ อ่ ยลสลายในธรรมชาติ แต่อาจมีบางชนิดท่ี สามารถสงั เคราะห์แสงได้

ประเภทของจุลนิ ทรีย์3. เชื้อรา (fungus)• มีขนาดใหญ่กวา่ เช้ือแบคทีเรีย• พบวา่ มีรูปร่าง 2 แบบ คือ ราแบบรูปกลม เรียกวา่ ยสี ต์ และราแบบเป็น สาย เรียกวา่ สายรา• ราบางชนิดจะมีรูปร่างไดท้ ้งั 2 แบบ ข้นอยกู่ บั สิ่งแวดลอ้ มในธรรมชาติ• เราอาจมองเห็นกลุ่มของเช้ือราไดด้ ว้ ยตาเปล่า ราบางชนิดจะสร้างสปอร์ สาหรับสืบพนั ธุเ์ กิดเป็นเห็ดข้น

ประเภทของจุลนิ ทรีย์4. สาหร่ายเซลล์เดียว (blue green algae)• เป็นจุลินทรียท์ ี่สามารถสงั เคราะห์แสงเองได้ เพราะมีรงคว์ ตั ถุเพื่อการ สงั เคราะห์แสงอยใู่ นเซลล์• จดั เป็นผผู้ ลิตเร่ิมตน้ ของห่วงโซ่อาหาร

สภาพแวดล้อมทมี่ ผี ลต่อการเจริญของจุลนิ ทรีย์อุณหภูมิ (Temperature)• จุลินทรียม์ ีความตอ้ งการอุณหภูมิเพอื่ การเจริญแตกต่างกนั• สามารถแบ่งจุลินทรียเ์ ป็น 3 กลุ่ม ตามอุณหภูมิที่ใชใ้ นการเจริญ - Psychrophiles จุลินทรียท์ ี่เจริญไดด้ ีท่ี 0 o C หรือต่ากวา่ - Mesophiles จุลินทรียท์ ี่เจริญไดด้ ีท่ีอุณหภูมิปานกลางระหวา่ ง 25-40 o C - Thermophiles จุลินทรียท์ ่ีเจริญไดด้ ีที่อุณหภูมิสูงระหวา่ ง 45-60 o C

สภาพแวดล้อมทม่ี ผี ลต่อการเจริญของจุลนิ ทรีย์ก๊าซ (Gases)• ก๊าซท่ีจาเป็นต่อการเจริญของจุลินทรีย์ คือ O2 และ CO2• สามารถแบ่งจุลินทรียเ์ ป็น 4 กลุ่ม ตามความตอ้ งการ O2 - Aerobic microorganisms จุลินทรียท์ ี่ตอ้ งการ O2 เพื่อใชส้ ร้างพลงั งาน - Facultative microorganisms จุลินทรียท์ ี่เจริญในที่มี O2 หรือไม่มีกไ็ ด้ - Microaerophilic microorganisms จุลินทรียท์ ่ีเจริญในท่ีมี O2 นอ้ ย - Anaerobic microorganisms จุลินทรียท์ ี่เจริญในท่ีไม่มี O2

สภาพแวดล้อมทม่ี ผี ลต่อการเจริญของจุลนิ ทรีย์ความเป็ นกรด-เบส (pH)• แบคทีเรียส่วนใหญ่มีคา่ pH ท่ีเหมาะสมต่อการเจริญเติบโตระหวา่ ง 6.5-7.5• ราส่วนใหญ่และยสี ต์ เจริญไดท้ ี่ pH ต่า และpH ที่เหมาะสมคือ 5

สภาพแวดล้อมทม่ี ผี ลต่อการเจริญของจุลนิ ทรีย์แรงดนั ออสโมตกิ (Osmotic pressure)• แรงดนั ท่ีเกิดข้นในกระบวนการออสโมซิสเพื่อตา้ นการเคล่ือนท่ีของตวั ทาละลายผา่ นเยอื่ หุม้ เซลล์• สามารถแบ่งจุลินทรียเ์ ป็น 4 กลุ่ม - Osmophile จุลินทรียท์ ่ีชอบแรงดนั ออสโมติก สามารถปรับตวั ใหเ้ หมาะกบั สภาพ ท่ีมีแรงดนั ออสโมติกสูง ได้ และสามารถเจริญและเพ่มิ จานวนไดด้ ว้ ย - Halophile จุลินทรียท์ ี่ชอบความเขม้ ขน้ ของเกลือสูง

สภาพแวดล้อมทม่ี ีผลต่อการเจริญของจุลนิ ทรีย์รังสี (Radiation)• รังสี UV มีผลในการทาลายแบคทีเรีย - รังสี UV มีความสามารถในการทะลุทะลวงต่า จงสามารถใชฆ้ ่าจุลินทรียเ์ ฉพาะที่ พ้นื ผวิ วตั ถุเท่าน้นั

สภาพแวดล้อมทม่ี ผี ลต่อการเจริญของจุลนิ ทรีย์ความกดดนั เนื่องจากนา้ (Hydrostatic pressure)• แบคทีเรียจากทะเลจะทนความกดดนั ไดด้ ีกวา่ พวกอยบู่ นบก หรือในน้า จืด• ความกดดนั อาจมีผลทาใหร้ ูปร่างของแบคทีเรียเปลี่ยนไป - รังสี UV มีความสามารถในการทะลุทะลวงต่า จงสามารถใชฆ้ ่าจุลินทรียเ์ ฉพาะที่ พ้ืนผวิ วตั ถุเท่าน้นั

สาขาของจุลชีววทิ ยาเน้ือหาของจุลชีววทิ ยาสามารถแบ่งออกเป็นสาขายอ่ ยไดม้ ากมาย ไดแ้ ก่• สรีรวทิ ยาของจุลนิ ทรีย์ ศกษาหนา้ ที่ทางชีวเคมี การเจริญเติบโต เมตาบอลิซม และโครงสร้างของ เซลลข์ องจลุ ินทรีย์• พนั ธุศาสตร์ของจุลนิ ทรีย์ ศกษาความสมั พนั ธ์ระหวา่ งหนา้ ที่ของเซลลข์ องจุลนิ ทรียแ์ ละการสร้าง หรือควบคุมยนี สาขาน้ีมีความเก่ียวขอ้ งกบั อณูชีววทิ ยา• จุลชีววทิ ยาทางการแพทย์ ศกษาบทบาทของจุลินทรียใ์ นโรคของมนุษย์ กระบวนการก่อโรคของ จุลินทรีย์ และระบาดวทิ ยา สาขาน้ีมีความเก่ียวขอ้ งกบั พยาธิวทิ ยาและวทิ ยาภูมิคมุ้ กนั• จุลชีววทิ ยาของส่ิงแวดล้อม ศกษาหนา้ ท่ีและความหลากหลายของจุลินทรียใ์ นส่ิงแวดลอ้ มตาม ธรรมชาติ รวมท้งั นิเวศวทิ ยาของจุลินทรีย์ บทบาทของจุลินทรียใ์ นวฏั จกั รสารอาหาร• จุลชีววทิ ยาของอุตสาหกรรม ศกษาการใชจ้ ุลินทรียใ์ นกระบวนการทางอุตสาหกรรม ตวั อยา่ งเช่น การหมกั การบาบดั น้าเสีย สาขาน้ีมีความเก่ียวขอ้ งกบั เทคโนโลยชี ีวภาพ• จุลชีววทิ ยาของอากาศ ศกษาจุลินทรียท์ ี่อยใู่ นอากาศ• จุลชีววทิ ยาของอาหาร ศกษาการเน่าเสียของอาหารที่มีสาเหตุจากจุลินทรีย์

ประโยชน์ของการศึกษาจุลชีววทิ ยา• ขณะท่ีจุลินทรียม์ กั จะถูกมองในแง่ลบเน่ืองจากเกี่ยวขอ้ งกบั โรคภยั ไข้ เจบ็ ของมนุษย์• จุลินทรียบ์ างชนิดกม็ ีความจาเป็นในกระบวนการที่เป็นประโยชน์ เช่น การหมัก (ใชผ้ ลิตแอลกอฮอลแ์ ละผลิตภณั ฑต์ ่าง จากนม) การผลิตยา ปฏิชีวนะ และเป็นส่ือสาหรับโคลนนิ่งสิ่งมีชีวิตช้นั สูงอยา่ งเช่นพืช• นอกจากน้ี นกั วทิ ยาศาสตร์ยงั ตอ้ งใชค้ วามรู้เก่ียวกบั จุลนิ ทรียใ์ นการผลิต เอนไซมท์ ี่สาคญั ดว้ ยวิธีทางเทคโนโลยชี ีวภาพ

ประโยชน์ของจุลนิ ทรีย์

จุลนิ ทรีย์ทพ่ี บในโรงงานยา• Coliform• Pseudomonas aeruginosaไม่พบในนา้ 100 mL• Total Bacteriaพบจุลนิ ทรีย์ได้ไม่เกนิ 100 CFU/mL

Coliform• โคลฟิ อร์ม คือ กล่มุ ของแบคทเี รีย แกรมลบ (gram negative bacteria) รูปร่างเป็ นท่อน ไม่สร้างสปอร์ (non spore forming) เป็ นแบคทเี รียที่ เจริญได้ท้งั มีอากาศและไม่มีอากาศ (facultative anaerobe)• แบคทเี รียกล่มุ นีม้ ักพบในลาไส้ของสัตว์เลือดอุ่น

Coliform• แบคทเี รียในกล่มุ คลอริฟอร์มส่วนใหญ่ไม่ใช่จุลนิ ทรีย์ก่อโรค (non- pathogen) แต่ปริมาณของคลอริฟอร์มแบคทเี รีย (coliform bacteria count ) ใช้เป็ นดัชนีช้ ี้สุขาภบิ าลอาหาร (food sanitation) และนา้• การพบคลอริฟอร์มแบคทเี รีย ในอาหารและนา้ ปริมาณมากบ่งชีถ้ ึงความ ไม่สะอาด ไม่ถูกสุขลกั ษณะ อาจมีการปนเปื้ อนของอจุ จาระของคน

แบคทเี รียในกลุ่มโคลฟิ อร์ม• Escherichia• Citrobacter• Enterobacter• Hafnia• Klebsiella• Serratia

ประเภทของโคลฟิ อร์ม ประเภทของคลอริฟอร์มแบ่งออกเป็ น 2 กลุ่ม คือ• fecal coliform เป็ นคลอริฟอร์ม ทพ่ี บใน อจุ จาระ ของคน และ สัตว์เลือดอ่นุ เพราะ อาศัยอยู่ในลาไส้ใหญ่ ได้แก่ Eschericia• non-fecal coliform เป็ นคลอริฟอร์ม ทพ่ี บในดิน ในพืช แต่ไม่พบใน อจุ จาระ ได้แก่ Enterobacter, Klebsiella , Citrobacter,Serratia,Hafnia

Pseudomonas aeruginosa• Pseudomonas aeruginosa เป็น แบคทีเรียแกรมลบ มีรูปร่างแท่ง aerobic เป็นแบคทีเรียในวงศ์ Pseudomonadaceae สามารถเคลื่อนท่ีไดโ้ ดย flagellum 1 เสน้ ท่ีติดอยตู่ รงหวั• ปกติจะพบกระจายในดิน น้า ขยะ หรือในพืช และเป็นnormal flora ใน ลาไสค้ น Pseudomonas aeruginosa สามารถทาใหเ้ กิดโรคในคน ได้ รวมท้งั สตั ว์ แมลงและตน้ ไมไ้ ด้

Pseudomonas aeruginosa• Pseudomonas aeruginosa เป็นเช้ือโรคฉวยโอกาสจะมีการติดเช้ือกบั ผทู้ ่ีภูมิคุม้ กนั ต่าหรือป่ วยมาก หรือผปู้ ่ วยท่ีพกั รักษาตวั ในโรงพยาบาล บางทีจงเรียกโรคติดเช้ือ ท่ีเกิดจาก Pseudomonas aeruginosa วา่ โรคติดเชื้อในโรงพยาบาล• โรคติดเช้ือจาก Pseudomonas สามารถแพร่กระจายภายในโรงพยาบาลโดย บุคลากร อุปกรณ์การแพทย์ ผวิ หนงั น้ายาฆ่าเช้ือ และอาหาร โรคติดเช้ือน้ีเป็น ปัญหาที่รุนแรงมากในโรงพยาบาลมากเนื่องจาก ผปู้ ่ วยซ่งมีอาการหนักอยแู่ ลว้ จะ เสียชีวติ เน่ืองจากโรคติดเช้ือจาก Pseudomonas และ Pseudomonas ด้ือต่อยา ปฏิชีวนะมาก ทาใหย้ ากตอ่ การรักษา