background image

Lec.1

                                                             Dr. Inas Khalifa Al-Sharquie

  

    

2012-2013 

 

 

Bacteriology 

Introduction to Microbiology 

Learning Outcomes: 

At the end of this lecture, the students should be able to: 

1.  Sate the general characteristics of microorganisms: Procaryotic / Eucaryotic 

and viruses. 

2.  Describe  the  bacterial  structure  and  composition  in  comparison  with 

eukaryotic cells (e.g., nucleoid and cytoplasm). 

Microbiology:

  

Is the science that studies a great variety of living organisms that are too small for 

us to see without of microscope- the microbes, or microorganisms, and that exist as 

single cells or cell clusters; it also includes viruses, which are microscopic but not 

cellular.

  

Microorganisms  have  a  tremendous  impact  on  all  life  and  the  physical  and 

chemical  makeup  of  our  planet.  They  are  responsible  for  cycling  the  chemical 

elements  essential  for  life,  including  carbon,  nitrogen,  sulfur,  hydrogen,  and 

oxygen;  more  photosynthesis  is  carried  out  by  microorganisms  than  by  green 

plants.

 

Humans also have an intimate relationship with microorganisms; more than 

90% of the cells in our bodies are microbes. 

Important features of Microbes: 

Microbes  that  cause  human  infectious  diseases  belong  to  five  major  groups  of 

organisms: bacteria, fungi, protozoa, helminthes, and viruses. These microbes have 

many  important  characteristics  features  shown  in  Table  1-1,  but  the  most 

significant one is that bacteria, fungi, protozoa and helminthes are cellular whereas 


background image

Lec.1

                                                             Dr. Inas Khalifa Al-Sharquie

  

    

2012-2013 

 

 

viruses are not but can replicate only within cells. This difference is based on the 

following criteria: 

1-  Structure: Cells have nucleus, while viruses are not cells and do not have                     

a nucleus.  

2-  Method  of  replication:  Cells  replicate  either  by  binary  fission  (e.g., 

bacteria)  or  by  mitosis  (e.g.,  fungi).  In  contrast,  viruses  disassemble, 

produce many copies of their nucleic acid and protein, and then reassemble 

into multiple progeny viruses.  

3-  Nature of the nucleic acid: All cells contain both DNA and RNA, whereas 

viruses contain either DNA or RNA, but not both.   

 

Table 1-1 Comparison of Medically important Organisms 

 

 

Discovery of Microorganisms & germ theory  

-Antony  van  Leewenhock  (1632-1723)  who  invented  the  first 

microscope  (50-300x),  was  first  to  accurately  observe  and  describe 

microorganisms. 


background image

Lec.1

                                                             Dr. Inas Khalifa Al-Sharquie

  

    

2012-2013 

 

 

-

 

The  French  chemist  and  microbiologist  Louis  Pasteur,  the  English 

surgeon  Joseph  Lister,  and  the  German  physician  Robert  Koch  are 

given  much  of  the  credit  for  development  and  acceptance  of  the  germ 

theory, the theory that certain diseases are caused by the invasion of the 

body by microorganisms. 

Cell structure 

Historically, it was the microscope that first revealed the presence of bacteria, the 

secrets of cell structure.

 

Today, it remains a powerful tool in cell biology. 

Optical Methods 

1-  The light microscope: Several types of light microscopes are commonly used 

in microbiology:  

1)  Bright-Field Microscope: These microscopes generally employ a 100-power 

objective  lens  with  a  10-power  ocular  lens,  thus  magnifying  the  specimen 

1000 times. 

2)  Phase Contrast Microscope: The phase contrast microscope was developed to 

improve  contrast  differences  between  cells  and  the  surrounding  medium, 

making it possible to see living cells without staining them; with bright-field 

microscopes, killed and stained preparations must be used.  

3)  Dark-Field  Microscope:  Is  a  light  microscope  in  which  the  lighting  system 

has been modified to reach the specimen from the sides only.  

4)  Fluorescence  Microscope:  Is  used  to  visualize  specimens  that  fluoresce

which is the ability to absorb short wavelengths of light (ultraviolet) and give 

off light at a longer wavelength (visible).  


background image

Lec.1

                                                             Dr. Inas Khalifa Al-Sharquie

  

    

2012-2013 

 

 

5)  Differential Interference Contrast (DIC) Microscope: Microscopes employ a 

polarizer to produce polarized light. The polarized light beam passes through 

a  prism  that  generates  two  distinct  beams;  these  beams  pass  through  the 

specimen  and  enter  the  objective  lens  where  they  are  recombined  into  a 

single  beam.  Because  of  slight  differences  in  refractive  index  of  the 

substances each beam passed through, the combined beams are not totally in 

phase  but  instead  create  an  interference  effect,  which  intensifies  subtle 

differences in cell structure.  

2-  The  electron  microscope:  The  superior  resolution  of  the  electron  microscope 

is  due  to  the  fact  that  electrons  have  a  much  shorter  wavelength  than  the 

photons of white light so it enlarges objects up to 0.01-0.2 Mm.  

1)  Transmission electron M. (TEM) 

2)  Scanning electron M. (SEM). 

3-  Confocal  Scanning Laser  Microscope: couples  a laser light source  to  a light 

microscope to get 3D image  

4-  Scanning  Probe  Microscopes:  measure  surface  features  by  moving  a  sharp 

probe over the object's surface. 

Eukaryotes and Prokaryotes 

Cells have evolved into two  fundamentally different  types, eukaryotic (Fungi and 

Protozoa) and prokaryotic (e.g., Bacteria).

  

Eukaryotes  and  prokaryotes  are  organisms  because  they  contain  all  of  enzymes 

required  for  the  replication  and  possess  the  biologic  equipment  necessary  for  the 

production  of  metabolic  energy  so  they  are  distinguished  form  viruses  which 

depend upon host cells for their necessary functions.  

 


background image

Lec.1

                                                             Dr. Inas Khalifa Al-Sharquie

  

    

2012-2013 

 

 

Bacterial cell structure 

1- The Nucleoid 

  The  prokaryotic  cells  have  nucleoid  filled  with  DNA  fibrils,  which 

equivalent to the eukaryotic nucleus and can be seen in light microscope. 

  Prokaryotes  generally  possess  only  a  single  circular  chromosome.  Since 

there is no nuclear membrane, the chromosome is bound to a specific site on 

the  cell  membrane  -  the  mesosome,  this  attachment  plays  a  role  in  the 

separation of the two sister chromosomes following replication. The number 

of copies of these chromosomes in a cell depends on the growth conditions. 

  Bacterial nucleoid contains no nuclear  membrane  and no  histones, there is 

little resemblance to the eukaryotic nucleus. (Figures 1A, B, and 2).  

2. Cytoplasmic structure  

  The  prokaryotic  cell,  in  contrast  to  the  eukaryotic  cell,  is  not 

compartmentalized.  Nuclear  membranes,  endoplasmic  reticulum,  Golgi 

body,  phagosomes,  lysosomes  and  mitochondria  are  not  present,  so  the 

electron  transport  enzymes  are  located  in  cell  membrane  instead  of 

mitochondria (Figures 1A, B, and 2).   

  The  bacterial  cytoplasm  contains  several  different  types  of  granules  that 

serve  as  storage  areas  for  nutrients  and  stain  with  certain  dyes.  When  the 

source  of  nitrogen,  sulfur  or  phosphorus  is  limited  or  when  the  pH  is  low, 

excess  carbon  in  the  medium  is  converted  to  starch  and  glycogen.  These 

granular are then used as carbon source when protein nucleic acid synthesis 

is resume. For example, volutin granules is a reserve of high energy stored 

and  it  stains  red  with  methylene  blue  dye,  so  then  it  appears  as  a 

metachromatic granules that are present in Corynebacterium diphtheria.    


background image

Lec.1

                                                             Dr. Inas Khalifa Al-Sharquie

  

    

2012-2013 

 

 

  Bacterial  ribosomes  are  the  site  of  protein  synthesis  as in  eukaryotic  cells, 

but they differ from eukaryotic ribosomes in size and chemical composition. 

The bacterial one is smaller than eukaryotic ribosome. 

  Bacterial  Plasmids  are  extrachromosomal,  double-stranded,  circular  DNA 

molecules  that  are  capable  of  replicating  independently  of  the  bacterial 

chromosomes (Figure 3). 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Lec.1

                                                             Dr. Inas Khalifa Al-Sharquie

  

    

2012-2013 

 

 

 

 

       

                   Figure 1: The prototype bacterial cell 

 


background image

Lec.1

                                                             Dr. Inas Khalifa Al-Sharquie

  

    

2012-2013 

 

 

 

                                              Figure 2:

 

An animal cell 

 

 

 

 

 

                                  Figure 3: Bacterial Plasmid 

 


background image

Lec.1

                                                             Dr. Inas Khalifa Al-Sharquie

  

    

2012-2013 

 

 

Summary 

•  Bacteria,  Fungi,  Protozoa  and  viruses  are  the  agents  of  human  infectious 

diseases   

•  There are two fundamentally two types of cells: Prokaryotes & Eukaryotes. 

•  Viruses are not cells and do not have a nucleus. 

•  Eukaryotes have membrane-bound organelles 

•  Eukaryotes may be multicellular with highly specialized cells 

•  Certain structures are unique to eukaryotes 

 

Main References: 

1.  Jawetz, Melnick and Adelberg’s Medical Microbiology (Brooks, 

Butel,Morse), 2010. 

2.  Review of Medical Microbiology and Immunology, 12th Edition, (2012). 

 
 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 15 عضواً و 294 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل