تاژك باكتريايي چيست؟ 

به نظر شما آيا تا كنون ماشيني ساخته شده است كه بازده آن 100%  باشد؟ خير بشر تا كنون نتوانسته است چنين ماشيني را بسازد و حتي كارآمد ترين ماشين هايي كه به دست بشر ساخته شده است حداقل مقداري از انرژي را به صورت حرارت يا ... حدر مي دهند. اما جالب است بدانيد كه طبيعت ، ماشيني را كاملاً هنرمندانه توليد كرده است كه باز دهي آن نزديك به 100% است (99.9999%) .

اين ماشين حيرت آور چيزي نيست جز تاژك باكتريايي ! حسادت نكنيد ، از اين ماشين حيرت آور نسخه اي با عملكردي متفاوت در بدن ما و هر موجودي كه داراي ميتوكندري مي باشد نيز وجود دارد.

تاژك باكتريايي داراي نقش حركتي براي باكتري ها ميباشد و در برخي خانواده هاي باكتريايي داراي خواص آنتي ژنتيكي بالايي مي باشد به طوري كه طبقه بندي آن دسته از باكتري ها به وسيله ي خواص آنتي ژنتيكي تاژك آنها صورت مي گيرد. در اين مبحث ابتدا به بيان تفاوت هاي تاژك هاي يوكاريوتي و پروكاريوتي مي پردازيم سپس به تشريح ساختار و عملكرد و اهميت تاژك در باكتري ها مي پردازيم.

تفاوت هاي تاژك يوكاريوتي و پروكاريوتي چيست؟

در زير اصلي ترين تفاوت هاي بين تاژك هاي يوكاريوتي و پروكاريوتي فهرست شده است.كه در ادامه اين مبحث به شرح آنها خواهيم پرداخت.

  ·     زير واحد هاي تشكيل دهنده تاژك باكتريايي از پروتئيني به نام فلاژلين تشكيل شده است  حال اينكه واحدهاي تشكيل دهنده تاژك هاي يوكاريوتي پروتئيني به نام توبولين است.

  ·    همانطور كه مي دانيد و در شكل نشان داده شده است آرايش تاژك هاي يوكاريوتي متشكل از 9 جفت توبولين مي باشد و يك جفت هم در وسط قرار ميگيرد. اما تاژك هاي پروكاريوتي داراي ساختماني تو خالي مي باشد و واحد هاي سازنده تاژك به صورتي كنار يكديگر قرار مي گيرند كه يك لوله تو خالي را به وجود مي آورند.

·     

نيروي محركه لازم جهت چرخش تاژك در يوكاريوت ها از هيدروليز ATP    تامين مي گردد. اين نيرو در باكتري ها از نيروي محركه پروتوني تامين مي گردد كه در ادامه بحث به طور كامل تري به آن مي پردازيم.

  ·  نحوه حركت تاژك نيز در يوكاريوت ها و پروكاريوت ها متفاوت مي باشد به طوري كه در پروكاريوت ها حركت تاژك به صورت چرخشي بوده و تاژك حول يك محور فرضي مي چرخد ولي در يوكاريوت ها تاژك داراي حركاتي شلاقي ميباشد كه شايد بهترين مثالي كه از آن بتوان ياد آور شد حركات شلاقي اسپرم باشد. در اين رابطه نيز به طور مفصل تري توضيح داده خواهد شد.

ساختمان تاژك باكتريايي 

·      حركت در اكثر گونه هاي باكتريايي توسط ماشين مولكولي پيچيده اي به نام تاژك انجام مي شود كه در آن  مقدار بسيار زيادي پروتئين مختلف به كار رفته است كه اصلي ترين آنها پروتئين فلاژين  مي باشد. اين نانو ماشين حيرت آور تا  300 دور بر ثانيه چرخش دارد و نيروي گشتاور آن برابر با 1400 پيكونيوتن نانومتر بر ثانيه (1400 piconewton-nms) مي باشد. طول تاژك از پيلي بلند تر بوده و داراي حركت است اينها اصلي ترين تفاوت هاي ظاهري تاژك و پيلي مي باشد كه در شكل زير به خوبي نشان داده شده است.

همانطور كه مشاهده ميشود حتي پيلي جنسي (F Pillus  ) هم كه يكي از بزرگترين پيلي هاست به بلندي تاژك نيست.

تاژك داراي سه بخش اساسي است :

                                             1) بخش بازال  

                                            2) هوك يا قلاب 

                                           3) فيلامنت يا رشته.

  1)       جسم بازال يا پايه (basal  )  : 

اين بخش درون غشاء سيتوپلاسمي باكتري قرار دارد و مسئول اتصال تاژك به باكتري مي باشد ، بخش موتوري تاژك كه باعث چرخش تاژك مي شود نيز در قسمت بازال قرار دارد.

بخش بازال از حلقه هاي متعددي تشكيل شده است كه تعداد اين حلقه ها در باكتري هاي گرم مثبت و گرم منفي متفاوت است به طوريكه در باكتري هاي گرم مثبت تعداد آنها 2 عدد ودر گرم منفي ها تعداد آنها 4 عدد است. نحوه ي قرار گيري حلقه هاي تاژك در باكتري هاي گرم منفي به اين صورت است كه در سمت داخلي غشاي سيتوپلاسمي حلقه ي M  قرار دارد وسمت خارجي غشاء سيتوپلاسمي حلقه ي S   وجود دارد. همانطور كه در شكل مشاهده گاهي اين دو حلقه را با يكديگر به نام حلقه ي M_S  مي نامند.

حلقه ي ديگر حلقه ي P   مي باشد كه در فضاي پري پلاسمي  ديواره سلولي و به طور مشخص درون پپتيدوگليكان باكتري قرار دارد.

همانطور كه در شكل مشاهده مي شود خارجي ترين حلقه بخش بازال تاژك ، حلقه ي L    مي باشد كه در غشاء خارجي باكتري قرار دارد . همانطور كه انتظار مي رود حلقه هاي P  و L در باكتري هاي گرم مثبت وجود ندارد .( زيرا در باكتري هاي گرم مثبت فضاي پري پلاسمي اي وجود ندارد كه حلقه P در آن قرار بگيرد و همچنين غشاي خارجي هم در اين باكتري ها وجود ندارد در نتيجه  حلقه ي L در اين باكتري ها وجود ندارد.)

كار اين حلقه ها چيست؟

حال كه مكان اين حلقه ها را توضيح داديم اين سوال پيش مي آيد كه كار اين حلقه ها چيست. اين حلقه ها در واقع به عنوان يك بوش (bush) عمل مي كنند. آيا مي دانيد بوش چيست؟ بوش به وسيله اي گويند كه حلقوي شكل بوده به دور يك ميله قرار ميگيرد و ميله را در يك سوراخ عريض تر از قطر ميله  فيكس ميكند. حال به شكل زير توجه كنيد ، اگر اين حلقه ها نباشند چه اتفاقي مي افتد؟ بدون اين حلقه ها، در هنگام چرخش، ميله زرد رنگي كه در شكل نشان داده شده است و  از ميان اين حلقه ها عبور كرده است آزادانه با حركاتي نا منظم درون فضاي قسمت بازال تاژك كه از قطر ميله عريض تر است مي چرخد !

پروتئين Mot كه با رنگ كرمي در شكل نشان داده شده است مسئول چرخش تاژك است (Mot مخفف كلمه موتور است). باكتري ها در حالت عادي بوسيله پمپ هاي پروتوني پيوسته يون هاي با بار مثبت را به بيرون پمپ مي كنند. نتيجه اين عمل باعث مي شود كه هميشه درون باكتري داراي كمبود بار مثبت باشد و در نتيجه بار منفي بيشتر باشد و بيرون از باكتري داراي بار مثبت بيشتري نسبت به داخل باكتري باشد. در نتيجه ي اختلاف پتانسيل الكتروشيميايي بوجود آمده يونهاي مثبت ميل به ورود به درون باكتري دارند ، و جالب است بدانيد كه يكي از اصلي ترين مكان هاي  ورود اين يونها به درون باكتري همين قسمت بازال تاژك و مشخاصاً پروتئين Mot است و يونها براي ورود به درون باكتري مجبورند كه از اين مكان عبور كنند. با عبور يونها، پروتئين Mot باعث چرخش ميله وسط (Rod) مي شود و اين پروتئين نيز نيرو را به بخش بيروني تاژك انتقال داده و تاژك مي چرخد. اين مكانيسم نيز در كمپلكس Atp ase  كه در غشاي داخلي ميتوكندري ها قرار دارد ديده ميشود با اين تفاوت كه به جاي بخش خارجي تاژك ، ميله مركزي با قسمت سر كمپلكس Atp ase   در ارتباط است و با هر چرخش توليد Atp   ميكند.

پروتئين Fli  يا Switch motor  پروتئيني است كه عملكرد آن تغيير جهت چرخش تاژك باكتري است. به طوري كه مي دانيم زمانيكه تاژك در جهت خلاف عقربه هاي ساعت بچرخد باكتري را به جلو مي راند ولي زمانيكه در جهت خلاف عقربه هاي ساعت بچرخد باكتري ديگر حركت جهت داري نمي كند و در همان جا شروع به ملق زدن ميكند اين ملق زدن براي باكتري داراي اهميت است كه در ادامه همين بحث به طور جداگانه به آن اشاره خواهيم كرد (نحوه حركت باكتري در پايين توضيح داده شده است ). البته پروتئين هاي بخش بازال بسيار زياد هستند كه ما در اينجا به اساسي ترين و مهمترين هاي آنها اشاره كرديم.

2)  هوك يا قلاب (Hook) :

اين بخش كه در شكل با رنگ صورتي نمايش داده شده است رابط بين فيلامنت تاژك و بخش ميله اي جسم بازال (Rod) است و داراي شكلي خميده است كه همين خميده بودن از اهميت بالايي برخوردار است چرا كه اگر اين بخش وجود نداشته باشد و تاژك به صورت مستقيم به ميله ي بخش بازال (Rod)   متصل باشد، با چرخش تاژك باكتري ديگر به جلو حركت نخواهد كرد. براي تصور بهتر كافيست هليكوپتري را تصور كنيد كه داراي همه ي قسمت هاي موتور و محور مركزي (Rod) مي باشد اما داراي ملخ نيست ! موتور محور اصلي را مي چرخاند ولي هليكوپتر به بالا حركت نمي كند. در اينجا هم اين خميده بودن موجب مي شود تاژك از ديناميك مناسبي جهت جلو راندن باكتري در محيط مايع برخوردار شود.

3) فيلامنت يا رشته Filament :

اين بخش از تاژك خارجي ترين بخش تاژك مي باشد ، همانطور كه قبلآ اشاره شد داراي ساختماني تو خالي مي باشد كه به علت همين لوله اي بودن داراي استحكام فوق العاده اي مي باشد. اين تو خالي بودن تاژك در سنتز تاژك نيز داراي اهميت است به طوريكه ساب يونيت هاي تشكيل دهنده فيلامنت در هنگام سنتز تاژك از داخل همين فضاي خالي به انتهاي تاژك منتقل مي شوند.

حال به شكل زير نگاه كنيد :

در قسمت A شكل بالا مقايسه اي بين ساختمان تاژك در باكتري هاي گرم منفي و گرم مثبت صورت گرفته است.

× ادامه مطلب ×

+ | نوشته شده در: ۱۸ شهريور ۱۳۸۹ توسط: امين معظمي موضوع: ميكروب شناسي نظرات (0)

توكسين هاي باكتري ها را به طور كلي مي توان به دو دسته تقسيم بندي كرد:

۱) اندوتوكسين ها (Endotoxins) كه از اجزاي ديواره سلولي باكتريايي مانند غشاء خارجي ،مي باشد و پس از ليز باكتري ، به درون محيط آزاد مي شود كه بارز ترين مثال آن ليپوپلي ساكاريد lipopolysaccharide (LPS)  باكتريايي در باكتري هاي گرم منفي مي باشد كه به طور جداگانه به آن پرداخته ايم.

۲) دسته ي ديگر از توكسين هاي باكتريايي ، اگزوتوكسين ها (Exotoxins) هستند كه به طور عمده از جنس پروتئين بوده و به درون محيط زندگي باكتري ترشح مي شوند. كه خود از لحاظ عملكرد و مكانيسم به چندين كلاس تقسيم بندي مي شوند كه در اينجا به شرح آن خواهيم پرداخت.

توكسينو ژنسيز (Toxigenesis) به معناي توانايي توليد توكسين مي باشد كه در بسياري از باكتري هاي پاتوژن اين توانايي ديده مي شود. اگزوتوكسين باكتريايي معمولاً به محيط كشت و يا ميزبان ترشح مي شوند اما باكتري هايي هستند كه جهت آزاد سازي اگزوتوكسين توليد شده درون سيتوپلاسم سلولي بايد ليز شوند مانند عامل ديفتري ، كورينه باكتريوم ديفتريا ، كه تا زمانيكه ليز نشود توكسين توليد شده درون سيتوپلاسم آزاد نمي شود.

همانطور كه گفته شد اگزوتوكسين ها به طور عمده پروتئيني و گاهي اوقات قطعه اي پلي پپتيدي هستند. اگزوتوكسين ها اكثراً داراي فعاليت آنزيمي هستند و مي توان آنها را آنزيم هايي در نظر گرفت كه سوبستراي  (مواد اوليه مصرفي) آنها مواد حياتي سلولي مي باشد. براي مثال توكسين ديفتري كه توسط باكتري كورينه باكتريوم ديفتريا (Corynebacterium diphtheriae ) توليد مي شود چيزي جز يك آنزيم نيست كه سوبستراي آن EF2 (Elongation factor-2)    سلول هاي بدن ما مي باشد كه اين توكسين آنرا غير فعال مي كند . فاكتور EF2  يكي از فاكتور هاي اصلي پروتئين سازي در سلولها مي باشد كه پس از غير فعال شدن سلول ديگر توانايي توليد آنزيم ، رسپتور ، پمپ هاي غشائي ... و ديگر فراورده هاي پروتئيني سلولي را از دست مي دهد.

توكسين ها معمولاً در فاز لگاريتمي (Exponential growth) رشد باكتري ها ترشح مي شوند و قاعدتاً هم از باكتري  هاي زنده توليد مي شوند اما همانطور كه گفته شد در برخي موارد مانند باكتري ديفتري ، توكسين پس از ليز باكتري در محيط آزاد مي شود.

توليد توكسين معمولاً براي باكتري ها اختصاصي است به طوريكه فقط كورينه باكتريوم ديفتريا توليد توكسين ديفتري مي كند يا فقط كلسترديوم تتاني (Clostridium tetani ) توليد توكسين تتانوس (tetanus toxin) مي كند. در اين ميان فقط گونه هاي ويرولانت (بيماري زا) باكتري توانايي توليد توكسين دارند و گونه هاي غير بيماري زا و در اصطلاح غير ويرولانت (nonvirulent strains ) توانايي توليد توكسين را ندارند.

زماني تصور مي شد كه اگزوتوكسين فقط توسط باكتري هاي گرم مثبت توليد مي شود اما امروز مي دانيم كه هم باكتري هاي گرم مثبت و هم باكتري هاي گرم منفي توانايي توليد توكسين را دارند.

توكسين هاي باكتريايي جز كشنده ترين سموم شناخته شده مي باشند به طوريكه تخمين زده مي شود يك بطري نوشابه از سم باكتري كلستريدوم بوتولونيوم (botulinum Clostridium) مي تواند تمام انسانهاي رو زمين را از بين ببرد! در زير جدولي از حداقل دوز كشنده سموم مختلف مانند سم مار ، سم استركينين (يك نوع سم گياهي) ، و اندوتوكسين باكتريايي (LPS) مشاهده مي شود كه كشندگي آنها را با برخي از اگزو توكسين هاي باكترياي بر رو موش مقايسه كرده است. به حداقل دوز كشنده توكسين كلستريديوم بوتولونيوم توجه كنيد !

اسامي توكسين ها معمولاً به محل اثر توكسين برمي گردد براي مثال :

انتروتوكسين (enterotoxin) بر روي روده و دستگاه گوارشي اثر مي گذارد مانند انتروتوكسين E.coli

نروتوكسين (neurotoxin) بر روي نرون ها و اعصاب اثر مي گذارد مانند نروتوكسين شيگلا

لوكوسيدن (leukocidin) كه بر روي لوكوسيت ها اثر مي گذارد مانند لوكوسيدن استافيلوكوكوس اورئوس

هموليزين (hemolysin) كه بر روي سلولهاي گلبول قرمز خون اثر مي گذارد مانند هموليزين استرپتوكوك پايوژنز

سيتوتوكسين (cytotoxin )  كه به روي دسته ي گسترده اي از سلول هاي بدن ميزبان فعاليت توكسيسيته دارند و غيره.... كه به خوبي محل اثر توكسين را بيان مي كنند.

توكسين هايي كه باعث مرگ ميزبان خود مي شوند را توكسين هاي كشنده يا لتال توكسين مي نامند (lethal toxins)

برخي توكسين هاي باكتريايي ، توانايي تهاجم باكتري را افزايش مي دهند مانند الاستاز يا هيالورونيداز يا كلاژناز كه باعث تجزيه ماتريكس بين سلولي ميزبان مي شوند و باكتري به راحتي در بافت هاي ميزبان گسترش مي يابد كه به چنين توكسين هايي به صورت كلي اينواسين (invasins ) هم گفته مي شوند (يعني فاكتور هاي تهاجم) براي مثال در مورد باكتري استافيلوكوكوس اورئوس الاستاز ، هيالورونيداز ، فيبرينوليزين (استافيلوكيناز) توكسين هايي هستند كه ماتريكس بين سلولي باكتري ها را تجزيه مي كنند و جز فاكتور هاي تهاجم و گسترش باكتري محسوب مي شوند به اينواسين  هاي (invasins) اين باكتري معروف هستند .

توكسين هاي اثر كننده بر روي غشاء:

(A  فسوفوليپاز و لستيناز : برخي توكسين ها با تجزيه اجزاي غشاء سلولي ميزبان موجب از بين رفتن اين سلولها مي شوند . براي مثال باكتري كلستريديوم پرفرين جنز كه عامل بيماري گاز گانگرن مي باشد داراي توكسين لستيناز مي باشد كه لستين (فسفاتيديل كولين) غشائ سلولي را به دي آسيل گليسرول و فسفوكولين تجزيه مي كنند . برخي ديگر از باكتري ها داراي توكسيني هستند كه به عنوان يك فسوفوليپاز عمل كرده و موجب تجزيه فسفوليپيد هاي ديواره سلولي باكتري ها مي شود.

(B توكسين هاي تشكيل دهنده ي پور در غشاء سلولي : دسته ي ديگري از توكسين هاي اثر كننده بر روي غشاء باكتري ها توكسين هايي هستند كه در غشاء سلولي ميزبان ايجاد حفره هايي پروتيني به نام پور (Pore) مي كنند كه خاصيت نفوذپذيري انتخابي سلول را از بين مي برند و از آنجا كه سيتوپلاسم سلولي داراي پتانسيل اسمزي بالاتري نسبت به محيط بيرون سلولي مي باشد آب و الكتروليت ها به صورت كنترل نشده اي از طريق اين كانال هاي ايجاد شده ، به درون سلول وارد شده و در نهايت سلول از بين مي رود. اين دسته از توكسين ها به نام توكسين هاي تشكيل دهنده ي پور معروف هستند (Pore-forming toxins ) كه در ادامه بيشتر توضيح داده خواهند شد .

برخي از خواص عمومي توكسين هاي باكتري ها :

از آنجا كه توكسين هاي باكتريايي از جنس پروتئين هستند در نتيجه بسيار ايمونوژن هستند و سيستم ايمني را تحريك مي كنند و در نتيجه اين تحريك عليه آنها آنتي بادي اختصاصي ساخته مي شود كه موجب خنثي شدن توكسين مي گردد. البته در شرايط اين ويترو (in vitro) امكان دارد كه آنتي بادي به طور كامل توكسين را خنثي نكند كه اين امر نشان مي دهد كه شاخص هاي آنتي ژني توكسين الزاماً جايگاه فعال توكسين نيست. (براي مثال امكان دارد بخشي از توكسين كه مسئول توكسيسته ي توكسين است ، در بخش فوقاني توكسين قرار داشته باشد و بخشي از توكسين كه توسط آنتي بادي ها شناسايي مي شود در بخش تحتاني توكسين قرار داشته باشد.)

اما از آنجا كه توكسين ها در شرايط اين ويوو (in vivo) به صورت كامل توسط آنتي بادي هاي خنثي كننده ، خنثي مي شوند نتيجه گرفته مي شود كه فاكتور هاي ديگري در ايمني ميزبان جهت خنثي كردن توكسين نقش ايفا مي كنند.

(شرايط اين ويترو (in vitro) به شرايطي گفته مي شود كه يك آزمايش در شرايط آزمايشگاهي بررسي شود اما شرايط اين ويوو (in vivo) به شرايطي گفته مي شود كه يك آزمايش در سيستم طبيعي موجود زنده بررسي شود ).

توكسوئيد : خاصيت توكسيسيته (سميت) توكسين ها ناپايدار بوده و با گذشت زمان از توكسيسته ي توكسين ها كاسته مي شود و در نهايت حذف مي شود اما خاصيت آنتي ژنسيته ي آنها از بين نمي رود ، اين موضوع اولين بار توسط باكتريولوژيست آلماني پاول ارليخ (Ehrlich, 1854_1915 Paul) مطرح شد . وي از واژه ي توكسوئيد براي توكسيني كه خاصيت توكسيسيته ي خود را از دست داده است استفاده كرد. در نتيجه توكسوئيد همان توكسين غير فعال شده مي باشد كه خاصيت تحريك ايمني را دارا مي باشد و به عنوان واكسن نيز به كار مي رود براي مثال واكسن كزاز يا تتانوس (tetanus) از جنس واكسن هاي توكسوئيدي مي باشد.

جهت غيرفعال كردن توكسين و توليد توكسوئيد ، تركيباتي مانند فرمالين (به طور معمول) ، يدين ،پپسين ، اسيد آسكوربيك ... را بر روي توكسين اثر مي دهند و تركيب فوق را به مدت چند هفته در PH = 6_9 در دماي 37 درجه نگهداري مي كنند.

همانطور كه گفتيم توكسين ها چيزي جز آنزيم هايي كه سوبستراي آنها اجزاي بافت ميزبان مي باشد ، نيستند و در نتيجه خواص فيزيكي و شيميايي آنها مانند ديگر آنزيم ها است به طوريكه در دماي بالا دناتوره (denatured by heat) مي شوند ، نسبت به اسيد و فعاليت پروليتيك ديگر آنزيم ها حساس هستند، و داراي فعاليت اختصاصي عليه يك سوبستراي خاص مي باشند.(specificity of action).

توكسين هايي با ساختار (A+B) :

(A plus B Subunit Arrangement)

بسياري از توكسين هاي باكتريايي و بطور خاص آنهايي كه بصورت درون سلولي بر روي سلول ها اثر مي گذارند داراري ساختاري دو قسمتي هستند كه اين ويژگي را به توكسين مي دهند كه به درون سلول ميزبان وارد شوند و از شرايط اسيدي درون فاگوزوم ها فرار كرده و به سيتوپلاسم سلول دسترسي پ

دانشمندان نوار 8 سانتي‌متري شيشه‌اي ساخته‌اند كه مي‌تواند سه‌هزار ميكروب را در كمتر از 24 ساعت شناسايي كند. اين قابليت در تشخيص پزشكي، بهداشت عمومي و امنيت داروسازي كاربردهاي حياتي خواهد داشت.

با ساخت يك دستگاه 3 اينچي / 7.6 سانتي‌متري در آزمايشگاه ملي لارنس ليورمور مي‌توان ميكروب‌ها را با سرعت و دقت بالا شناسايي كرد. اين آشكارساز جديد مي‌تواند 3هزار گونه مختلف از ويروس‌ها و باكتري‌ها را در كم‌تر از 24 ساعت شناسايي كند.

به گزارش پاپ‌ساينس، آرايه شناسايي ميكروبي لارنس ليورمور يا به اختصار ال.ال.ام.دي.اي، يك اسلايد شيشه‌اي با 7.6 سانتي‌متر طول و 2.5 سانتي‌متر عرض است كه در درون آن 388هزار شناساگر تعبيه شده كه در مجموع قادر است بيش از 2 هزار ويروس و در حدود 900 باكتري گوناگون را شناسايي كند.

هر باكتري يا ويروس توسط چند ده شناساگر كه روي اين نوار تعبيه شده، شناسايي مي‌شوند. اين شناساگرها به دنبال نشانه‌هاي خاصي از عوامل بيماري‌زا مي‌گردند و در صورت تشخيص اين نشانه‌ها، وجود آن را اعلام مي‌كنند. از آن‌جايي كه هر شناسنده به طور مجزا كار مي‌كند، اين دستگاه قادر است چندين عامل بيماري‌زا و در حقيقت هر عامل بيماري‌زايي را كه محققان در اين دستگاه تعبيه كرده‌اند، در يك نمونه و با يك بار آزمايش شناسايي كند.

اين در حالي است كه روش واكنش زنجيره‌اي پليمراز مالتيپلكس (‏Multiplex-PCR‏)‏ در بهترين حالت مي‌تواند 50 عامل بيماري‌زا را در يك آزمايش شناسايي كند.

روش كار با اين دستگاه به اين صورت است كه يك نمونه تصفيه شده از دي.ان.اي يا آر.ان.اي كه با رنگ‌هاي فلوئورسنت برچسب‌گذاري شده، روي ال.ال.ام.دي.اي قرار گرفته و تا دماي 42 درجه سانتي‌گراد گرم مي‌شود. يك اسكنر فلوئورسنت از اين نمونه اسكن مي‌گيرد و زماني كه شناساگرها يك تطابق توالي دي.ان.اي را تشخيص دهند، رنگ مطابق با توالي روشن مي‌شود.

به اين ترتيب ال.ال.ام.دي.اي مي‌تواند به طور بالقوه جان بسياري از انسان‌ها را از مرگ نجات دهد. كاربرد اين دستگاه بخصوص زماني مشخص مي‌شود كه حملات شيميايي يا بيولوژيكي پيچيده‌اي صورت گيرد و بيش از يك عامل شيميايي در يك زمان در بين جمعيت منتشر شود. اما ال.ال.ام.دي.اي كاربردهايي با همان اهميت و در موقعيت‌هاي بي‌خطرتر نيز دارد.

با كمك آن مي‌توان امنيت توليد محصولات غذايي را بهبود بخشيد و كشاورزان را در شناسايي عوامل بيماري‌زاي گياهان ياري كرد و حتي يك مشكل پزشكي را به سرعت تشخيص داد.

براي مثال اين دستگاه توانسته يك ويروس حيواني را كه در يك واكسن نوزاد ساخته شده توسط شركت گلاكسو-سميث-‌كلاين شناسايي كند. البته با وجود آن‌كه مشخص شد اين ويروس بي‌خطر است، اما به هر حال تاثير فوق‌العاده موثر و بي‌نظير يك شناساگر بيولوژيكي همه كاره در اين موقعيت‌ها مشخص مي‌شود.  

شايد بهترين ويژگي اين آشكارساز اين است كه به طور كامل قابليت به روز رساني دارد. تيم ليورمور در حال تلاش براي ساخت آشكارساز نسل بعدي هستند كه داراي 2.1 ميليون شناساگر بوده و مي‌تواند 5هزار و 700 ويروس و هزاران باكتري را شناسايي كند. هم‌چنين قرار است در دستگاه نسل بعدي قارچ‌ها و تك‌ياخته‌ها نيز به عنوان ورودي به دستگاه داده شده و شناسايي شوند.