تاريخچه ي ميكروسكوپي

تاریخچه ی میکروسکوپی (۱۶۳۲-۱۷۲۳) Anton van Leeuwenhoek که در Delft-Holland زندگی می کرد احتمال قریب به یقین اولین شخصی بود که توانست یک میکروارگانیسم را به طور واحد ببیند. او یک میکروسکوپ ساده ساخت که قابلیت بزرگنمایی حدود ۱۰۰ تا ۳۰۰ برابر را دارا بود. این ابزار به آنچه ما امروزه به نام میکروسکوپ می شناسیم شباهتی نداشت. این ابزار که از لنزهای باریکی تشکیل شده بود در اصل عینکی بود که دارای قدرت بزرگنمایی بسیار بالایی بود. (شکل ۱-۳) متمرکز شدن توسط این ابزار آنقدر سخت بود که Anton یک میکروسکوپ جدید برای هر نمونه ساخت و میکروسکوپ قبلی را با آن نمونه رها می کرد. هنگامی که خارجی ها به لابراتوار Anton برای دیدن نمونه ها آمدند، او از آنها خواست که دستهایشان را به پشت شان بزنند تا از لمس شدن ابزار تمرکز کردن توسط آنها جلوگیری به عمل آید.
در نامه ای به جامعه سلطنتی لندن در سال ۱۶۷۶، Anton اولین مشاهده اش از باکتری ها و تک یاخته ای ها در آب را توصیف کرد. اما به هر حال او تکنیک مشاهده اش را به عنوان یک سر نگه داشت. حتی امروز ما در مورد روش روشن سازی او مطمئن نیستیم، اگرچه احتمال این را می دهیم که از نوردهی غیرمستقیم استفاده می کرده است با دادن نور از کناره های نمونه، به جای گذراندن نور از میان نمونه ها. Anton همچنین دوست نداشت که هیچ از ۴۱۹ میکروسکوپی را که ساخته بود از خود جدا کند. تقریباً نزدیک فرارسیدن مرگش بود که دخترش با راهنمایی او ۱۰۰ تا از آن میکروسکوپ ها را به جامعه ی سلطنتی فرستاد.
پس از مرگ Anton درسال ۱۹۷۳، هیچ کس در صدد تکمیل این طرح و ساختن میکروسکوپ های بهتر برنیامد و پیشرفت میکروبیولوژی متوقف شد. تا آن زمان او هنوز اولین گام ها را برداشته بود. از طریق نامه های Anton به جامعه ی سلطنتی در اواسط دهه ی ۷۰، وجود میکروب ها برای جامعه ی علمی قطعی شد و در سال ۱۶۸۳ او باکتری های گرفته شده از دهان خودش را توصیف کرد. به هر حال Anton می توانست جزئیات بسیار کمی از آنها را ببیند. همان گونه که خواهیم دید مطالعات بیشتری لازم بود تا میکروسکوپ های پیشرفته تر به وجود آیند.
اصول میکروسکوپی (ذره بینی) واحد های متریک میکروسکوپی یعنی تکنولوژی قابل دید کردن اشیاءِ خیلی ریز برای چشم انسان. به علت اینکه میکروارگانیسم ها بسیار بسیار کوچک هستند، واحدهای به کار رفته برای اندازه گیری آنها به نظر می رسد برای دانش آموزان مبتدی ناآشنا با جهان میکروسکوپی نامأنوس باشد. (جدول ۱٫ ۳)
شکل b10-2 نشان می دهد که چگونه یک مولکول گلوکز در محلول مجدداً چید ه می شود و به خود می پیوندد تا یک حلقه ی بسته را تشکیل دهد. طرح سه بعدی نشان داده شده در شکل c10-2 به شکل دقیق تری شکل واقعی مولکول را نشان می دهد. در مطالعه ی فرمول های ساختاری تجسم هر مولکول به عنوان یک شیءِ سه بعدی از اهمیت خاصی برخوردار است.
مونوساکاریدها می توانند به شکل شکرهای دی اکسی و الکل های قندی تنزل پیدا کنند. (شکل ۱۱٫ ۲) قند دی اکسی deoxyribose که به جای یک گروه –OH در یکی از کربن هایش یک اتم هیدروژن دارد جزئی از DNA است. الکل های قندی معین، که به جای یک گروه آلوئید یا Ketone دارای یک گروه الکلی اضافی هستند قابل متابولیسم توسط میکروارگانیسم های خاص هستند Mannitol و دیگر الکل های قندی برای تشخیص بعضی از میکروارگانیسم های در آزمایش های تشخیصی استفاده می شوند.
دی ساکاریدها هنگامی که دو مونوساکارید توسط از دست دادن آب و تشکیل یک زنجیره ی glycosidic، یک الکل قندی پیوند قندی (شکل a12-2) به هم می پیوندند بوجود می آیند. ساکاروز، همین قند معمول مورد استفاده یک دی ساکارید است که از گلوکز و فروکتوز تشکیل شده است. (شکل b12-2) پلی ساکاریدها مانند starch، گلی کوژن، cellulose پلی مرهای گلوکز- زنجیره ی طویلی از واحدهای تکراری- هستند. به هر حال زنجیره های glycosidic در هر پلی مر به طور متفاوتی چیده شده اند. گیاهان و بیشتر جلبک ها نشاسته و سلولز تولید می کنند. نشاسته به عنوان راهی برای ذخیره ی انرژی عمل می کند و سلولز یکی از اجزای ساختاری دیواره ی سلولها می باشد. حیوانات گلی کوژن تولید و ذخیره می کنند که می توانند آن را به گلوکز شکسته و در هنگام نیاز از انرژی آن استفاده کنند.
میکروارگانیسم ها حاوی چندین پلی ساکارید مهم دیگر نیز هستند به طوری که در فصل های بعدی خواهیم دید جدول ۴٫ ۲ انواع کربوهیدرات ها را خلاصه کرده است.
جستجو در دنیای میکروب ها   
آیا به واقع ممکن است یک گاو بترکد؟
گاوها می توانند مواد مغذی تقریباً خوبی را از علف، علوفه و دیگر مواد سبز فیبری که برای انسان غیرقابل خوردن هستند بدست آورند. نمی توانیم سلولز را هضم کنیم که جزءِ اصلی ترکیب گیاهان می باشد. اگر انسان مجبور شود که با علف زندگی کند مطمئناً تا حد مرگ گرسنگی خواهد کشید. پس چطور گاوها و دیگر حیوانات با چنین جیره ی غذایی موفق به زندگی می شوند. با کمال تعجب باید بگوییم که گاوها نیز نمی توانند این کار را انجام دهند. اما آنها نیاز به چنین کاری هم ندارند چرا که این کار برایشان انجام می شود. گاوها و دیگر حیوانات مانند آنها در معده هایشان میزان جمعیت فراوانی از میکروارگانیسم ها هستند. این میکروارگانیسم ها سلولز را به قندهایی که حیوانات می توانند از آن ها استفاده کنند تجزیه می نمایند. در مورد موریانه هم این امر صدق می کند اگر میکروارگانیسم ها در جهاز هاضمه ی موریانه نبودند آنها نمی توانستند در سقف چوبی منزل شما ناهار یا شام میل کنند. سلولز بسیار زیاد به نشاسته شبیه است. هر دوی آها از زنجیره های طویل مولکول های گلوکز تشکیل شده اند. به هر حال زنجیره بین این مولکول ها از لحاظ شکل هندسی کمی متفاوت است. در نتیجه، آنزیمی که حیوانات برای تجزیه ی یک مولکول نشاسته به اجزایش به کار می برند هیچ تأثیری بر سلولز ندارد. در حقیقت ارگانیسم های خیلی معدودی هستند که می توانند آنزیم هایی تولید کنند که بتواند به سلولز حمله ور شود. حتی تک یاخته هایی که در معده ی گاوها و موریانه ها زندگی می کنند همیشه نمی توانند این کار را به تنهایی انجام دهند. دقیقاً همان گونه که گاوها و موریانه هایی که در معده ی گاوها و موریانه ها زندگی می کنند همیشه نمی توانند این کار را به تنهایی انجام دهند. دقیقاً همان گونه که گاوها و موریانه ها برای ادامه ی حیاتشان به تک یاخته های موجود در معده شان نیاز دارند، حیات این تک یاخته گان هم به باکتری های خاصی که در بین آن ها زندگی می کند وابسته است. در واقع این باکتری ها هستند که آنزیم های هضمی ضروری را تولید می کنند. فعالیت این میکروارگانیسم های روده ای که این خدمات هضمی را انجام می دهند هم برای گاوها و هم برای انسان هایی که از آنها نگهداری می کند یک موهبت است. این باکتری ها هم چنین گاز متان تولید می کند. CH4 به میزان فراوان بین ۱۹۰ تا ۳۸۰ لیتر در روز برای هر یک عدد گاو. تولید این گاز آنقدر سریع است که چنانچه گاو نتواند آروغ بزند ممکن است بترکد. البته راه هایی اختراع شده است که بتوان بدون آسیب رساندن به گاو، این گاز را مستقیماً از بدن گاو خارج کرد. هنگامی که این گاز به ناچار و با هر روشی از بدن گاو خارج می شود به اتمسفر وارد می شود. گمان می رود که این فرآیند در تولید گازهای گلخانه ای و گرم شدن هوای زمین تأثیر داشته باشد. (فصل۲۵). دانشمندان تخمین زده اند که گاوهای جهان سالانه ۵۰ میلیون تن گاز متان وارد جو می کنند که هنوز این تخمین گوسفندان، بزها، بزهای کوهی و دیگر حیوانات علف خوار را در نظر نگرفته است.
لیپیدها لیپیدها گروه شیمیایی متمایزی از مواد تشکیل می دهند که شامل چربی ها، فسفولیپیدها و استروئیدها می شوند. آنها نسبتاً در آب قابل حل نیستند اما در حلال های غیرقطبی مانند اتر و بنزن قابل حل هستند. لیپیدها بخشی از ساختار سلول ها خصوصاً ساختار غشایی آنها را تشکیل می دهد و ممکن است برای انرژی مورد استفاده قرار گیرند. عموماً لیپیدها حاوی میزان بیشتری هیدروژن و میزان کمتری اکسیژن نسبت به کربوهیدرات ها هستند و به همین دلیل حاوی انرژی بیشتری نسبت به آنها می باشند.
چربی ها حاوی سه- کربن الکل glycerol و یک یا بیشتر اسید چرب می باشند. یک اسید چرب از یک زنجیره ی طویل از اتم های کربن با اتم های مرتبط هیدروژن و یک گروه carboxyl در یک انتهای زنجیره می باشند. ترکیب یک چربی از glycerol و اسیدهای چرب شامل از دست دادن آب و تشکیل یک زنجیره ی ester بین گروه carboxyl اسیدهای چرب و یک گروه الکلی glycerol می شود. (شکل a13-2) triacylglycerol که سابقاً triglyceride نامیده می شد عبارت است از یک چربی که هنگامی که سه اسید چرب به glycerol می پیوندند تشکیل می شود. Diacylglycerols , Monacylglycerols به ترتیب حاوی یک و دو اسید چرب هستند و معمولاً از گوارش triacylglycerols تشکیل می شوند.
اسیدهای چرب می تواند اشباع شده و یا غیراشباع باشند. یک اسید چرب اشباع شده حاوی همه ی هیدروژن های ممکن می باشد، بدین معنی که از هیدروژن اشباع شده است. (شکل b13-2) یک اسید چرب غیراشباع حداقل دو اتم هیدروژن را از دست داده و حاوی یک زنجیره دوبله بین دو کربن است که هیدروژن از دست داده است. (شکل c 13. 2). بنابراین غیراشباع بدین معنی است که آن اسید به طور کامل از هیدروژن اشباع نشده است. اسید اولئیک یک اسید چرب غیراشباع می باشد. چربی های polyunsaturated، که تعداد زیادی از آنها روغن های گیاهی هستند که در دمای معمولی مایع هستند، حاوی اسیدهای چرب غیراشباع فراوانی هستند.

بعضی از لیپیدها حاوی یک یا چند مولکول علاوه بر اسیدهای چرب glycerol هستند. به عنوان مثال فسفولیپیدها، که در همه ی غشاهای سلول ها موجود هستند، از چربی ها توسط جایگزینی اسید فسفریک H3PO4 به جای یکی از اسیدهای چرب متمایز می شوند. (شکل a14. 2) گروه فسفات نوعاً به یک گروه دیگر می پیوندد. هر دو می توانند با آب مخلوط شوند اما آنی که دارای انتهایی با اسید چرب می باشد نمی تواند (شکل b 14. 2) ویژگی های این چنینی فسفولیپیدها در تعیین خصوصیات غشاهای سلولی دارای اهمیت هستند. (فصل ۴). استروئیدها یک ساختار چهار حلقه ای دارند و از دیگر لیپیدها کاملاً متمایز می باشند. آنها شامل کلسترول، هورمون های استروئید و ویتامین D می شوند. کلسترول (شکل b 15-2) در آب حل نمی شود و در غشای سلولی حیوانات و گروهی از باکتری ها که میکوپلاسماس نامیده می شوند یافت می شود. هورمون های استروئید و ویتامین D در حیوانات زیادی دارای اهمیت می باشد. «راهبردی به سلامتی»
آنقدر ظرف شسته اید که بدانید صابونها مواد روغنی را از ظرف ها پاک کرده و همراه آب از ظرف ها می زدایند. اگرچه شما ممکن است هرگز فکر نکرده باشید که این کار چگونه انجام می شود. موضوعات شیمیایی مربوط به صابون یکی از کاربردهایی است که شما در فصل ۲ در مورد آن مطالعه کردید. به خاطر اینکه آب یک مولکول قطبی است، یک کشش سطحی بلند دارد و به صورت دانه هایی بر روی سطح های تمیز قرار می گیرد. برای اینکه آب را “مرطوب تر” نمود لازم است که کشش سطح آب با اضافه کردن surfactant کاهش یابد. صابون ها ترکیباتی یونی هستند که از چربی ها و روغن ها ساخته شده و توسط آلکالی عمل آوری می شود. این فرآیند یک مولکول پیچیده با یک گروه carboxyl شارژ شده در یک انتها و یک هیدروکربن غیریونی اشباع شده در دیگر انتها تولید می نماید. واکنش شیمیایی بین گریس، صابون و آب ذره های غذایی چسبیده به ظروف را شل کرده و آنها را با آب به پایین می فرستد.
پروتئین ها            ویژگی های پروتئین ها و آمینواسیدها
در میان مولکول های پیدا شده در موجودات زنده، پروتئین ها دارای بیشترین تنوع از نظر ساختار و عملکرد می باشند. پروتئین ها از توده های ساختمانی که آمینواسیدها نامیده می شوند ساخته شده اند، که حداقل دارای یک گروه آمینو (-NHz) و یک کربوکسیل اسیدی (-COOH) می باشد. ساختار عمومی یک آمینواسید و تعدادی حدود ۲۰ آمینواسید دیگر که در پروتئین ها یافت می شوند در شکل ۱۶-۲ نشان داده شده است. هر آمینواسید به وسیله یک گروه شیمیایی متفاوت که گروه R نامیده می شود و به اتم کربن مرکزی آن متصل شده است از بقیه متمایز می شود. به علت اینکه همه ی آمینواسیدها حاوی کربن، هیدروژن، اکسیژن، و نیتروژن می شوند و بعضی از آنها هم حاوی سولفور می باشد. پروتئین ها هم حاوی این فاکتورها می باشند.
یک پروتئین یک پلی مر آمینواسید می باشد که به وسیله زنجیره های peptid به هم متصل شده اند. به این معنی که زنجیره های هم ظرفیت یک گروه آمینو از یک آمینو اسید را به یک گروه کربوکسیل یک آمینواسید دیگر پیوند می دهد. (شکل ۱۷-۲) دو آمینواسیدی که به هم پیوسته اند یک دی پپتید تشکیل می دهند، سه آمینواسید تری پپتید و چند آمینواسید یکی پلی پپتید را به وجود می آورند. علاوه بر گروه های آمینو و کربوکسیل، بعضی از آمینواسیدها یک گروه R دارند که گروه sulfhdryl (-SH) نامیده می شود.
این گروه زنجیره ی مجاور آمینواسیدها می توانند هیدروژن آزاد کرده و زنجیره های دی سولفید (-S-S-) از یک زنجیره به زنجیره بعدی را تشکیل دهند.
ساختار پروتئین ها
پروتئین ها چندین سطح ساختاری دارند. ساختار پایه ای پروتئین ها از یک توالی خاص آمینواسیدها در یک زنجیره پلی پپتید تشکیل می شود. (شکل     a 18-2) ساختار ثانویه پروتئین ها از داخل شدن یا قرار گرفتن مارپیچی شکل آمینواسیدها در داخل یک الگوی خاص تشکیل می شود مانند صفحات دارای چین و یا حلزونی شکل. (شکل b18-2). زنجیره های هیدروژن مسئول چنین الگویی هستند. خم شدن و پیچیدگی بیشتر مولکول های پروتئین به شکل دایره های نامنظم ساختار tertiary را شکل می دهد. بعضی از پروتئین های بزرگ مانند هموگلوبین دارای ساختار ۴-۴ هستند که از طریق ارتباط چندین ساختار ۳-۳ ای تشکیل می شوند. این دو ساختار اخیر از طریق پیوستگی دی سولفید، زنجیره های هیدروژن، و دیگر نیروهای بین گروه های R آمینواسید ابقا و نگه داری می شوند. شکل سه بعدی مولکول های پروتئین و حالتی از سایت ها که دیگر مولکول ها می توانند به آن بپیوندند در تعیین چگونگی عملکرد پروتئین در ارگانیسم های زنده بسیار مهم هستند.
شرایط فراوانی می توانند زنجیره های هیدروژن و دیگر نیروهای ضعیفی که ساختار پروتئین ها را حفظ می کنند را از هم جدا نماید. این شرایط، شامل محیط های خیلی اسیدی یا شرایط پایه ای و درجه حرارت بالای پنجاه درجه ی C می باشد. چنین از هم گسیختگی ساختارهای ۲دویی، ۳سه ای، و چهارچهاری تقلیب (denaturation) نامیده می شود. استریلزاسیون و ضدعفونی سازی اغلب از گرما و مواد شیمیایی استفاده می کنند که از طریق تقلیب پروتئین ها میکروارگانیسم ها را از بین می برد همچنین در آشپزی هم برای نازک کردن گوشت ها از تقلیب پروتئین ها استفاده می شود. بنابراین، میکروب ها و سلول های میکروارگانیسم ها بایستی در یک درجه حرارت و PH خاص قرار گیرند تا پروتئین های از تقلیب در امان بماند.
«دسته بندی پروتئین ها»
بیشتر پروتئین ها را به وسیله ی کار کردهای آن به عنوان پروتئین های ساختاری و یا آنزیم ها می توان دسته بندی کرد. پروتئین های ساختاری همانگونه که از اسم شان استنباط می شود در ساختار سه بعدی سلول ها، اجزای سلول ها، و غشاهای سلولی شرکت دارند. پروتئین های خاصی که motile نامیده می شوند هم در ساختار و هم در جابجایی مشارکت دارند. آنها مسئول انقباض سلول های ماهیچه ای حیوانات و مسئول بعضی جابجایی ها در میکروب ها می باشند. آنزیم ها کاتالیست های پروتئین هستند- موادی که میزان واکنش های شیمیایی در سلول را کنترل می کنند.
آنزیم ها
آنزیم ها سرعت واکنش های شیمیایی صورت گرفته در داخل میکروارگانیسم های زنده را در دمای سازگار با حیات آنان افزایش می دهد. ما آنزیم ها را به تفصیل در بخش ۵ مورد مطالعه قرار خواهیم داد. اما ویژگی های آنها را به طور خلاصه در این بخش ذکر می کنیم. به طور کلی، آنزیم ها سرعت واکنش ها را از طریق کاهش انرژی لازم برای شروع واکنش افزایش می دهند. آنها همچنین مولکول های واکنش گر را در یک جهت صحیح که در آن واکنش حاصل می شود نزدیک هم نگه می دارند. آنزیم ها یک مکان فعال دارند، که محلی است که در آن با شکل فرعی اش ترکیب می شود. آنزیم ها ویژگی های خاصی دارند، یعنی هر آنزیم به یک شکل فرعی خاص عمل می کند و یا فقط بر یک زنجیره ی شیمیایی خاص.
مانند کاتالیست ها در واکنش های شیمیایی غیرارگانیک، آنزیم ها در واکنشی که ایجاد می کنند مشارکت نکرده و تحت تأثیر قرار نمی گیرند. مولکول های آنزیم این قابلیت را دارند که بارها و بارها به عنوان کاتالیست یک واکنش عمل کنند اگرچه این تعداد نامحدود نیست. به علت این که آنزیم ها هم پروتئین هستند آنها هم در اثر حرارت زیاد و شرایط PH تقلیب می گردند.
Nucleotides & Nucleic Acids
خصوصیات شیمیایی این ها به این مواد مرکب اجازه می دهد که چندین کارکرد ضروری داشته باشند. یکی از کارکردهای کلیدی ذخیره ی انرژی در زنجیره های با انرژی بالاست. زنجیره هایی که هنگامی که می شکنند انرژی بیشتری از آنچه زنجیره های هم ظرفیت تولید می کنند، تولید می کنند. نئوکلوئیدهایی که برای تشکیل nucleicacid ها به هم می پیوندند. شاید قابل توجه ترین مواد بیوشیمیایی باشند. آنها اطلاعاتی را ذخیره می کنند که ساخت پروتئین ها را راهبری می کند و قابل انتقال از والدین به فرزندان می باشند. یک نئوکلوئید از سه بخش تشکیل می شود. ۱- یک بنیان نیتروژنی، به این دلیل به این نام نامیده شده است که حاوی نیتروژن است و خصوصیات آلکالین دارد. ۲- یک قند پنج کربنی و ۳- یک یا چند گروه فسفات. به طوری که شکل a20-2 برای نئوکلوئید adenosine triphosphate نشان می دهد. بنیان و قند به تنهایی یک nucleoside بوجود می آورد. (شکل b 20-2).

Nucleotide ATP  منبع مهم انرژی در سلول است زیرا آن انرژی شیمیایی را به گونه ای ذخیره می کند که سلول می تواند از آن استفاده کند. زنجیره ی بین فسفات ها در ATP که زنجیره های دارای انرژی فراوان می باشند به وسیله خطوط مواج مشخص شده اند. (شکل C 20-2) آنها انرژی بیشتری نسبت به زنجیره های هم ظرفیت می باشند، که در آن هنگام شکستن انرژی بیشتری آزاد می شود. آنزیم ها شکل گیری و تجزیه شدن زنجیره های با انرژی بالا را کنترل می کنند به طوری که به میزانی که انرژی لازم است، در بین سلول ها انرژی آزاد می شود. گرفتن، ذخیره کردن و استفاده از انرژی یک جزءِ مهم از متابولیسم سلولی است. (فصل ۵)
Nucleicacids از پلی مری های طویل nucleotide که polynucleotides نامیده می شوند تشکیل شده اند. آنها حاوی اطلاعات ژنتیکی هستند که تمام خصوصیات ارثی یک ارگانیسم زنده را معین می کند. چه آن موجود یک میکروب باشد چه یک انسان. این اطلاعات از نسلی به نسل دیگر منتقل می شوند و ساخت پروتئین در هر موجود زنده را راهبری می کند. با راهبری ساخت پروتئین nucleicacids تعیین می کند که یک ارگانیسم کدام پروتئین های ساختاری و آنزیم ها را خواهد داشت.
آنزیم ها تعیین می کنند که ارگانیسم ها چه موادی دیگری را می توانند تولید کنند و چه واکنش هایی از آن طریق قابل انجام است.
RNA یک زنجیره ی polynucleotide واحد است و DNA هم یک زنجیره ی دوبله از polynucleotide می باشد که به صورت یک حلزون دوبله چیده شده است. در هر دو اسید نئوکلوئیک مولکول های قند و فسفات یک ستون محکم ولی ناکارآمد را شکل می دهند که از آن زنجیره های هیدروژنی جلو می آیند. در DNA هر زنجیره به وسیله ی زنجیره های هیدروژن بین بنیان ها به هم متصل می شوند. به طوری که همه ی مولکول شبیه یک نردبان با تعداد زیادی پله می شود.
RNA , DNA تا حدودی دارای بلوک های ساختاری متفاوت هستند. RNA حاوی ribose قند می باشد، در حالی که DNA حاوی دی اکسی ریبوز می باشد که یک اتم هیدروژن از ribose کمتر دارد. سه بنیان نیتروژنی یعنی guanine, cytosine, adenine هم در DNA و هم RNA یافت می شود. علاوه بر این DNA حاوی بنیان thymine و RNA هم حاوی بنیان urasil می باشد. از بین این بنیان ها (bases) purines, guanine , adenine  هستند بنیان های نیتروژنی که حاوی ساختارهای دو حلقه ای هستند و pyrimidines , uracil , thymine , cytosine  هستند یعنی بنیان های نیتروژنی که حاوی یک ساختار تک حلقه ای هستند (شکل ۲۲-۲). همه ی ارگانیسم های بافت سلولی دارای RNA , DNA هستند. ویروس ها یا DNA دارند و یا RNA و هر دو را ندارند.
دو زنجیره ی DNA  nucleotide توسط زنجیره های هیدروژن بین بنیان ها و دیگر نیروها در کنار هم نگه داشته می شوند. زنجیره های هیدروژن همیشه adenine را به thymine و cytosine  را به guanine  پیوند می دهد همانگونه که در شکل b21-2 نشان داده شده است این به هم پیوستن بنیان های خاص را جفت شدگی تکاملی بنیان ها می نامند. این امر از طریق اندازه ها و شکل های بنیان ها تعیین می شود. همچنین جفت شدگی تکاملی هنگامی که اطلاعات در اول ساخت پروتئین از DNA به RNA منتقل می شود نیز به وقوع می پیوندد. (فصل ۷) در چنین موقعیتی adinine موجود در بنیان DNA با uracil موجود در RNA جفت می شود.
زنجیره های RNA , DNA  حاوی صدها و یا هزاران nucleotide هستند که بنیان های آنان با یک توالی خاص مرتب شده اند. این توالی nucleotide، مانند توالی حروف در لغات و جمله ها، حاوی اطلاعاتی است که مشخص می کند یک ارگانیسم چه پروتئین هایی می تواند داشته باشد. همان گونه که قبلاً مورد توجه قرار گرفت، آنزیم ها و پروتئین های ساختاری یک ارگانیسم، به نوبت، تعیین می کنند که یک ارگانیسم چه هست و چه کاری می تواند انجام دهد. مانند تغییر یک حرف در یک کلمه، تغییر یک nucleotide در یک توالی می تواند اطلاعاتی را که در آن حمل می کند را تغییر دهد. تعداد توالی های محتمل ممکن است تقریباً نامتناهی است. بنابراین RNA , DNA می توانند حاوی اطلاعات فوق العاده متفاوت و فراوانی باشند.
کارکردهای RNA , DNA  بستگی به توانایی شان در حمل اطلاعات دارد. DNA از یک نسل به نسل دیگر منتقل می شود و خصوصیات قابل انتقالی را شخص جدید را از طریق فراهم آوردن اطلاعات برای پروتئین هایی که سلول اش خواهد داشت در مقابل ………….. میکروسکوپی و زنگ زدگی (staining) (؟)
به یک سنجاق خانگی تمیز نزدیک تر شو. چه چیزی می بینی. احتمالاً چیزی بیشتر از همان چیزی که از دورتر می دیدی نخواهی دید. اگر شما از نگاه معمولی لذت می بری شما خواهید توانست ذرات گرد و غبار به کوچکی ۲۰ میکرومتر (۱ میکرومتر =   میلی متر) که در یک پرتو درخشان آفتاب ببنید. اما آنچه که تعجب برانگیز است آن مقدار چیزی است که شما نمی توانید ببینید. بیشتر باکتری ها فقط   تا ۲ میکرومتر درازا دارند. بنابراین بدون کمک میکروسکوپ هرگز نمی توان آنها را دید. فقط با یک افزایش ده برابری در میزان دید، شما می توانید دید زدن دنیای شلوغ و پرپیچ و خم میکروبی را شروع کنید. این دید افزایش یافته چقدر می تواند بر استفاده شما از آن چنگال “تمیز” که در دهانتان فرو می برید یا استفاده از آن سبزی های شسته شده تأثیر بگذارد؟ چند باکتری می توانند معادل آن ذره ی کوچک باشند؟ به این تصویرهای بزرگنمایی شده ی متوالی نگاه کنید و شروع به شمارش کنید و میله ی طلایی یک باکتری است که به طور مصنوعی رنگ شده است. اگر شما یک سنجاق را لمس کنید چند تا باکتری ممکن است در دست شما باقی بماند. چند تا از این باکتری ها لازم است تا بتواند یک عفونت ایجاد کند. گاهی اوقات حتی ۱۰ باکتری کافی است. سئوالاتی که به آنها خواهیم پرداخت؟ چگونه تکامل میکروسکوپی به تکامل میکروبیولوژی مرتبط می شود ۲- کدام واحدهای متریک برای اندازه گیری میکروبها مناسب تر است؟ ۳- رابطه بین طول موج، تجزیه و روزنه شمارشی چیست؟ ۴- چطور ویژگی هایی از نور که در زیر می آید به میکروبیولوژی مربوط می شود. انتشار، جذب، فلورانس، لومینسِ نس، و… ۵- کاربردها و اقتباس های خاص bright field و darkfield – تداخل های تمایزی و میکروبهای فلورانس چیست؟ ۶- اصول انتشار و اسکن الکترون میکروسکوپی چیست؟ ۷- چه تکنیک هایی برای آماده کردن و بالا بردن کنترات در نمونه ها در میکروسکوپ نوری استفاده می شود. ۸- استفاده ی لکه دار کردن رایج میکروبی چیست؟ ۹- کارکردها و نتایج هر یک از مراحل در روش لکه دار کردن Gram چیست؟