Unit 1 Introduction

หน่วยที่ 1 วนิดำ ศรอี ินทร์

บทนำจุลชวี วิทยำ

ควำมหมำยของจุลชีววทิ ยำ
จลุ ชีววทิ ยา (Microbiology) เป็นวิชาทีศ่ กึ ษาเก่ียวกบั จลุ ินทรีย์ ในดา้ นรูปร่าง โครงสร้าง การสืบพันธ์ุ

สรีรวิทยา การจดั จาแนก การแพรก่ ระจายในธรรมชาติ ความสัมพนั ธ์ระหวา่ งจลุ นิ ทรยี ์กบั สง่ิ มีชวี ิตอื่น การ
เปลีย่ นแปลงทางเคมแี ละกายภาพในสภาพแวดลอ้ มท่จี ุลินทรีย์เจริญ
กำรศึกษำจลุ ินทรยี ์แบง่ เป็นด้ำนตำ่ งๆ ดงั น้ี
1. Virology (วิสาวิทยา) ศึกษาเก่ยี วกับไวรสั ไวรอยด์ พรอิ อน
2.Bacteriology (แบคทเี รยี วิทยา) ศกึ ษาเกี่ยวกับแบคทีเรีย
3.Mycology (ราวทิ ยา) ศึกษาเกีย่ วกับฟังไจ (Fungi)
4.Phycology (สาหร่ายวิทยา) ศกึ ษาเกี่ยวกับสาหร่าย
5.Protozoology (โปรโตซวั วทิ ยา) ศกึ ษาเกย่ี วกบั โปรโตซัว
จลุ นิ ทรียม์ ที ้ังกลุ่มทีม่ ปี ระโยชน์ (Beneficial microorganism) เชน่ การเป็นผ้ยู ่อยสลายในระบบนิเวศ เพิม่
สารอาหารและแรธ่ าตใุ ห้กับดิน บางชนดิ เป็นเชื้อฉวยโอกาส (Opportunists) ซ่ึงพบในร่างกายเป็นปกติ แตจ่ ะ
ก่อโรคได้ถ้าสถานทแ่ี ละเวลาเหมาะสม และมีเพียงส่วนน้อยท่เี ป็นจลุ นิ ทรยี ์ก่อโรค (Pathogens)
นกั วทิ ยำศำสตรค์ นสำคัญของจุลชวี วิทยำ
- Leeuwenhoek ค้นพบ Animacules หรือ ส่งิ มีชวี ิตเล็กๆ ปจั จบุ นั ก็คือ จลุ ินทรีย์ โดยการมองผา่ นกล้อง
จุลทรรศนท์ เี่ ขาผลติ ขน้ึ

- Pasteur พิสูจน์ให้เห็นว่าทฤษฏกี ารเกดิ ขนึ้ เองตามธรรมชาตนิ นั้ ไมจ่ ริง และได้พัฒนาเทคนิคการฆ่าเชือ้ ข้ึน

- Koch อธิบายความสัมพนั ธข์ องโรคกบั เชื้อจลุ ินทรยี ์ พัฒนาเทคนคิ การทาเช้ือบรสิ ุทธิ์ ไดร้ วบรวมและสรปุ มา
ตงั้ เป็น Koch’s Postulates ซ่ึงเป็นตน้ กาเนดิ ของทฤษฏกี ารเกิดโรค โดยอธบิ ายไว้ดงั นี้

• เชอื้ โรคชนิดตา่ ง ๆ มกั จะทาให้เกดิ โรคกบั สิง่ มชี วี ิตชนดิ ใดชนิดหน่ึงเท่านนั้
• สามารถแยกเช้ือโรคจากสัตว์ที่เปน็ โรคและนามาทาเป็นเช้ือบรสิ ุทธิ์ (Pure culture) ในห้องปฏบิ ัติการได้
• เม่ือนาเช้ือบรสิ ทุ ธ์ิไปฉดี ใหก้ บั สตั วท์ อ่ี อ่ นแอต่อโรค ทาใหส้ ตั ว์นัน้ เป็นโรคได้

- Fleming คน้ พบยาเพนนิซลิ นิ ซง่ึ สรา้ งมาจากเช้ือรา และสามารถยบั ยง้ั การเจรญิ เติบโตของเช้ือแบคทีเรยี ได้

กำรจัดหมวดหมู่ของจุลนิ ทรีย์

1. อาณาจักร Monera ส่ิงมชี ีวิตในอาณาจักรน้ีมีเซลลแ์ บบโปรคารโิ อต (Prokaryotic cell) ได้แก่ แบคทเี รยี
และไซยาโนแบคทีเรยี (สาหร่ายสเี ขยี วแกมน้าเงนิ )
2. อาณาจกั ร Protista ได้แก่จลุ นิ ทรียท์ มี่ เี ซลล์แบบยคู าริโอต (Eukaryotic cell) ไดแ้ ก่ สาหร่าย และโปรโตซัว
3. อาณาจกั ร Fungi มเี ซลลแ์ บบยูคาริโอต (Eukaryotic cell) ไดแ้ ก่ จลุ นิ ทรียพ์ วกรา และยีสต์
กำรแบง่ ชนดิ องแบคทเี รยี โดยใช้รูปร่ำงเปน็ เกณฑ์

1. Cocci - ทรงกลม
2. Diplococci - ทรงกลมจัดเรยี งเปน็ คู่
3. Streptococci - ทรงกลมจัดเรียงเปน็ สาย
4. Straphylococci - ทรงกลมจดั เรียงเป็นพวงองนุ่
5. Sarcinae - 8 เซลล์ 4 ระนาบ
6. Tedtrad - ทรงกลมจดั เรียง 4
7. Coccobacilli - ทรงกลมรี
8. Bacilli - ทอ่ น
9. Diplobacilli - ทอ่ นเรียงคู่
10. Streptobacilli - ทอ่ นเรียงเป็นสาย
11. Fusiform bacilli -
12. Enlarge Rod
13. Filamentous bacillary form
14. Vibrios - ทอ่ นส้ัน

15. Comma's Form - รูปคอมมา
16. Club Rod
17. Helical Form - เซลลบ์ ดิ เกลียว
18. Corkscrew's form
19. Filamentous
20. Spirochete - เกลยี ว
อำณำจักรมอเนอรำ
-เป็นส่ิงมชี ีวติ เซลล์เดยี ว ทม่ี ีโครงสรา้ งเซลล์แบบโพรคารโิ อต (prokaryote)ในขณะท่ีสิ่งมีชวี ิตอื่นๆ ทุก
อาณาจักรมีโครงสรา้ งเซลล์แบบยูคารีโอต(eukaryote)
-ลักษณะของเซลลโ์ พรคาริโอต เป็นเซลลแ์ บบงา่ ยที่ไมม่ นี ิวเคลียสเด่นชดั (ไม่มเี ย่ือหมุ้ นวิ เคลยี สและ DNA ไม่
จับกบั โปรตีนเปน็ โครโมโซม) และไมม่ อี อร์แกเนลล์ต่างๆเหมือนเซลลย์ ูคารีโอต
อำณำจักรมอเนอรำ แบ่งยอ่ ยเปน็ 2 ไฟลัม
-ไฟลัมชโิ ซไฟตา (Schizophyta)
-ไฟลัมไซยาโนไฟตา (Cyanophyta)
ไฟลมั ชิโซไฟตำ
ไดแ้ ก่ พวกแบคทีเรีย เป็นสงิ่ มีชีวติ เซลล์เดียวขนาดเลก็ มาก อาศยั อย่ไู ด้ท่วั ไปในสิ่งแวดล้อมแทบทุกแหง่ ท้ังใน
อากาศ พน้ื ดนิ นา้ (ตั้งแตน่ า้ แข็งจนถึงนา้ พุร้อน) แม้แตใ่ นร่างกายส่ิงมีชีวิตทง้ั พชื และสตั ว์

ลกั ษณะสาคญั

-ขนาดประมาณ 1-5 ไมโครเมตร (0.001-0.005 มิลลเิ มตร)
-มีเซลลแ์ บบโพรคารโี อต ประกอบด้วย เยือ่ หุ้มเซลล์ โพรโทพลาสซึม ไมม่ ีเยื่อหุ้มนวิ เคลียส
-DNA วงเล็กๆเรียกวา่ พลาสมดิ (plasmid)ท่ีถา่ ยทอดไปให้แบคทีเรยี อ่นื ได้โดยใชว้ ธิ ี คอนจูเกชนั

-มีผนังเซลล์ (cell wall) เปน็ สาร peptidoglycan หุม้ เย่ือหุม้ เซลล์ และบางชนิดยงั สรา้ งแคปซลู เปน็ สารเมือก
หมุ้ ภายนอกอีกชัน้ หน่งึ
-แบคทีเรียบางชนิดเคลื่อนท่ีได้ เพราะมีแฟลกเจลลมั (flagellum) ช่วยในการเคลือ่ นที่ มโี ครงสร้างเป็นเส้นใย
โปรตีน ท่ีแตกตา่ งจากแฟลกเจลลมั ของเซลล์ยคู ารโี อต (โครงสร้างเป็นโปรตีนไมโครทิวบูล เรียงตัวแบบ 9+2)
-บางชนิดมคี ลอโรฟิลล์ (แบคเทอริโอคลอโรฟลิ ล์)
-แบคทีเรยี มักจะถูกแบ่งเปน็ กลุ่มต่างๆโดยใชล้ กั ษณะต่างๆเป็นเกณฑ์ เชน่ รูปรา่ ง โครงสรา้ ง ผนงั เซลล์ การ
ย้อมตดิ สแี กรม(Gram's stain)การใชห้ รอื ไม่ใช้ออกซิเจน ฯลฯ
-ชนดิ แบคทเี รีย แบง่ โดยใช้รปู รา่ งของเซลล์เป็นเกณฑ์ มี 3 กลุ่ม
พวกคอคคัส (coccus) เปน็ แบคทีเรียรปู รา่ งกลม (sphere) พวกบาซลิ ลสั (bacillus) เปน็ แบคทีเรยี รปู รา่ งเป็น
แท่ง (rod) พวกสไปรลิ ลัมหรือสไปโรขีต (spirillum or spirochete) เปน็ แบคทเี รยี รปู ร่างเปน็ เกลียว (spiral)

-ชนิดแบคทีเรยี แบง่ โดยใชโ้ ครงสร้างผนังเซลลเ์ ปน็ เกณฑไ์ ด้แก่พวกทมี่ ีผนงั เซลลบ์ าง ย้อมตดิ สีแกรมลบพวกท่ี
มผี นงั เซลลห์ นา ย้อมตดิ สีแกรมบวกพวกที่ไม่มีผนงั เซลล์ พวกที่มผี นงั เซลล์เปน็ สารอืน่ ที่ไมใ่ ช่peptidoglycan
ทพี่ บตามปกติ

-ชนดิ แบคทเี รีย แบ่งโดยการใช้ การใช้ออกซิเจนเป็นเกณฑ์ ไดแ้ ก่พวกท่หี ายใจแบบใช้ออกซิเจน (aerobic
bacteria)พวกทีห่ ายใจแบบไม่ใช้ออกซเิ จน (anaerobic bacteria) ตวั อยา่ งเชน่ แบคทีเรยี ท่ีทาให้เกิดโรค
บาดทะยัก (clostridium tetani)พวกที่หายใจแบบใช้หรอื ไมใ่ ชอ้ อกซิเจนก็ได้ (facultative aerobic
bacteria)
-การดารงชวี ติ ของแบคทเี รีย สว่ นใหญส่ ร้างอาหารเองไม่ได้ (heterotroph) ซงึ่ มที ง้ั พวกทด่ี ารงชีวติ แบบปรสิต
และแบบย่อยสลายหลายพวกสร้างอาหารเองได้ (autotroph) แบคทเี รียที่สร้างอาหารเองได้ แบ่งเปน็ 2 พวก
ได้แก่พวกสังเคราะห์แสง (photosynthesis) มีแบคเทอรโิ อคลอโรฟลิ ล์ การสังเคราะหแ์ สงของแบคทเี รียบาง
ชนดิ เชน่ purple sulpher bacteria ใช้H2Sเป็นวัตถุดบิ แทนH2O พวกสงั เคราะห์เคมี (chemosynthesis)
ใชพ้ ลังงานจากการออกซิเดชันสารอนินทรีย์บางชนิดในการสรา้ งอาหาร ตัวอยา่ งเชน่ H2S(sulpher bacteria
บางชนิด), H2(hydrogen bacteria), NH3(nitrifying bacteria) และFe (iron bacteria) เป็นตน้
กำรสบื พนั ธ์ุของแบคทีเรีย
-สืบพันธแ์ุ บบไม่อาศัยเพศ โดยการแบ่งตัวเปน็ สองส่วน(binary fission)

-ในภาวะแวดล้อมท่เี หมาะสม แบคทเี รยี อาจแบ่งตวั ทุก20-40 นาที สมมตวิ ่าแบคทเี รยี แบ่งตัวทุก 30 นาที
ภายใน 15 ชวั่ โมง แบคทเี รีย1เซลลส์ ามารถเพิม่ จานวนถงึ หนึง่ พันลา้ นเซลล์ กลายเปน็ กลมุ่ เรียกว่า โคโลนี
(colony) ซึง่ อาจมองเหน็ ไดด้ ้วยตาเปล่า
-แบคทีเรีย บางชนดิ เม่ืออยู่ในภาวะแวดล้อมไม่เหมาะสม สามารถเปลยี่ นแปลงกระบวนการแบ่งตัวให้สรา้ งเอน
โดสปอร์ ขนึ้ ภายในเซลล์ มผี นังห้มุ หนาทนทานได้ตั้งแตอ่ ุณหภมู ิ-250 ถึงมากกวา่ 100องศาเซลเซียส การสร้าง
เอนโดสปอร์ไม่ถือว่าเปน็ การสืบพนั ธ์ุ เพราะหน่ึงเซลล์สรา้ งเพียงหนึ่งเอนโดสปอร์เท่าน้ัน ไมม่ ีการเพ่ิมจานวน
ขน้ึ

ประโยชน์ของแบคทเี รีย
นอกจากมีบทบาทเปน็ ผยู้ ่อยสลายท่ีสาคญั ของระบบนเิ วศ (ทาให้การหมนุ เวยี นของสารภายไปในส่งิ แวดล้อม)
มนษุ ย์ยังนาแบคทีเรียมาใช้ประโยชนต์ ่างๆอีกมาก เชน่
-ผลติ อาหารหมกั -นา้ ปลา ปลาร้า ปลาส้ม กุ้งจ่อม ผกั ดอง นา้ บดู ู นมเปรี้ยว น้าสม้ สายชู

-ผลิตยาปฏชิ ีวนะ -สเตรปโตมยั ซิน (Streptomyces griseus) คลอแรมฟินคิ อล (Streptomyces
venezuelae) ออรโี อมยั ซนิ (Streptomyces aureofacien)

-ใช้เป็นปยุ๋ เช่น ไรโซเบยี ม (Rhizobium sp.) และอะโซแบคเตอร์ (Azobactor sp.) เปน็ แบคทเี รยี ท่ีตรงึ
ไนโตรเจนในอากาศได้ (เปลย่ี น N2NO3) ไนตรไิ ฟองิ แบคทีเรยี (เปลี่ยนNH3NO3)

-ใช้ฟอกหนัง โดยแบคทเี รยี ทาใหข้ นร่วง เนอ้ื เป่ือยยยุ่ ออกจากหนงั
-ใชใ้ นการศกึ ษาวจิ ยั ชวี วิทยาพ้นื ฐาน ประยกุ ต์ และพนั ธุวศิ วกรรม -แบคทเี รยี ถูกใช้เป็นตวั อย่างเซลลส์ าหรับ
ทดลอง เพราะมโี ครงสรา้ งเซลล์ไม่ซับซ้อน วัฏจักรชีวิตสัน้ สบื พนั ธุเ์ ร็ว นาDNAอน่ื เขา้ ไปใส่ไดโ้ ดยใช้พลาสมดิ
-ใชใ้ นเทคโนโลยชี ีวภาพ โดยใชเ้ ทคนิคพันธวุ ิศวกรรมสร้างแบคทเี รยี ท่ผี ลนิ ฮอรโ์ มนและเอนไซม์บางชนดิ

โทษของแบคทีเรีย
-โรคในคนและสัตวท์ เ่ี กิดจากแบคทเี รีย ได้แก่ ไทฟอยด์ อหิวาตกโรค ปอดบวม ไอกรน บาดทะยัก ซฟิ ลิ สิ
โกโนเรยี โรคแอนแทรกซ์ ฯลฯ

-โรคในพืชท่มี สี าเหตจุ ากแบคทีเรีย ได้แก่ โรครากเนา่ โรคใบไหม้ของสาลี่ โรคขอบใบแห้ง ในข้าวฯลฯ

-ทาให้อาหารบูดเน่า
-ทาให้ฟันผุ (เปลยี่ นนา้ ตาลในปากให้เปน็ กรดแลคติกกัดกร่อนฟัน)

-การทดสอบแบคทเี รียในอาหาร สามารถทาได้โดยหยดเมทิลีนบลลู งไปจานเพาะเชอื้ ที่มีอาหารวุน้ ท่ีผ่านการฆ่า
เชอ้ื (จาน 1 และจาน2) ทั้งสองจานมสี นี ้าเงินใช้ห่วงเขยี่ เช้ือ จ่มุ นมสด ลากเปน็ ทางบนผิวว้นุ ในจานตง้ั ท้งิ ไว้3-4
วนั จาน 1 เกิดกลุม่ ของแบคทีเรยี หลายกล่มุ บริเวณทม่ี ีกลุ่มแบคทีเรีย สีอาหารวนุ้ จะจางลง กลุ่มแบคทีเรีย
ขยายใหญ่ข้นึ บริเวณท่มี ีสจี างขยายขนาดข้นึ ด้วยอัตราเร็วของการจางของสีเมทิลีนบลขู ึ้นอยกู่ บั จานวน
แบคทีเรยี แบคทีเรยี มาก สีของเมทิลีนบลูจางเร็ว เนื่องจากเมทิลนี บลจู ะมสี นี ้าเงนิ เม่ืออยใู่ นสภาพออกซิไดซ์
(อยูใ่ นอากาศ หรือเติมNH4OH) เปลี่ยนเปน็ ไม่มสี ี เมื่ออยู่ในสภาพรีดิวซ์