Mikroorganizmi (mikrobi) so enocelični organizmi, katerih velikost ne presega 0,1 mm. Predstavniki te velike skupine imajo lahko različno celično organizacijo, morfološke značilnosti in presnovne sposobnosti, torej je glavna značilnost, ki jih združuje, velikost. Izraz "mikroorganizem" sam po sebi ni obdarjen s taksonomskim smislom. Mikrobi spadajo v najrazličnejše taksonomske enote, drugi predstavniki teh enot pa so lahko večcelični in dosegajo velike velikosti.
Splošni pristopi k klasifikaciji mikroorganizmov
Zaradi postopnega kopičenja dejanskega gradiva o mikrobih je bilo potrebno uvesti pravila za njihov opis in sistematizacijo.
Za klasifikacijo mikroorganizmov je značilna prisotnost naslednjih taksonov: domena, tip, razred, red, družina, rod, vrsta. V mikrobiologiji znanstveniki uporabljajo binomski sistem značilnosti objektov, to pomeni, da nomenklatura vključuje imena rodu in vrste.
Za večino mikroorganizmovznačilna je izjemno primitivna in univerzalna struktura, zato njihove delitve na taksone ni mogoče izvesti le po morfoloških značilnostih. Funkcionalne značilnosti, molekularno biološki podatki, vzorci biokemičnih procesov itd. se uporabljajo kot merila.
Identifikacije
Za identifikacijo neznanega mikroorganizma se izvajajo raziskave za preučevanje naslednjih lastnosti:
- Celična citologija (predvsem pripada pro- ali evkariontskim organizmom).
- Morfologija celic in kolonij (pod posebnimi pogoji).
- Kulturne značilnosti (značilnosti rasti na različnih medijih).
- Kompleks fizioloških lastnosti, na katerih temelji razvrstitev mikroorganizmov po tipu dihanja (aerobno, anaerobno)
- Biokemični znaki (prisotnost ali odsotnost določenih presnovnih poti).
- Nabor molekularno bioloških lastnosti, vključno z upoštevanjem nukleotidnega zaporedja, možnost hibridizacije nukleinskih kislin z materialom tipskih sevov.
- Kemotaksonomski indikatorji, ki upoštevajo kemično sestavo različnih spojin in struktur.
- Serološke značilnosti (reakcije "antigen - protitelo"; zlasti za patogene mikroorganizme).
- Prisotnost in narava občutljivosti na določene fage.
Sistematika in klasifikacija mikroorganizmov, povezanih s prokarioti, se izvaja z uporabo "Burgeyjevega vodnika po sistematiki bakterij". Identifikacija se izvaja z uporaboBurgeyjeva determinanta.
Različni načini razvrščanja mikrobov
Za določitev taksonomske pripadnosti organizma se uporablja več metod razvrščanja mikroorganizmov.
S formalno številčno klasifikacijo se vse značilnosti štejejo za enako pomembne. To pomeni, da se upošteva prisotnost ali odsotnost določene funkcije.
Morfofiziološka klasifikacija vključuje preučevanje celote morfoloških lastnosti in značilnosti poteka metabolnih procesov. V tem primeru je obdarjen s pomenom in pomenom določene lastnosti predmeta. Umestitev mikroorganizma v določeno taksonomsko skupino in dodelitev imena sta odvisna predvsem od vrste celične organizacije, morfologije celic in kolonij ter vzorcev rasti.
Upoštevanje funkcionalnih značilnosti omogoča možnost uporabe različnih hranil s strani mikroorganizmov. Pomembna je tudi odvisnost od določenih fizikalnih in kemijskih dejavnikov okolja, predvsem pa načinov pridobivanja energije. Obstajajo mikrobi, ki zahtevajo kemotaksonomske študije za njihovo identifikacijo. Patogeni mikroorganizmi zahtevajo serodiagnostiko. Kvalifikator se uporablja za interpretacijo rezultatov zgornjih testov.
V molekularno genetski klasifikaciji je analizirana struktura molekul najpomembnejših biopolimerov.
Postopek za identifikacijo mikroorganizmov
Danes se identifikacija določenega mikroskopskega organizma začne zizolacijo njegove čiste kulture in analizo nukleotidnega zaporedja 16S rRNA. Tako se določi mesto mikroba na filogenetskem drevesu, nadaljnja specifikacija po rodu in vrstah pa se izvede s tradicionalnimi mikrobiološkimi metodami. Vrednost naključja 90% vam omogoča, da določite rod, 97% pa vrsto.
Še jasnejša diferenciacija mikroorganizmov po rodu in vrsti je možna z uporabo polifiletske (polifazne) taksonomije, ko se določanje nukleotidnih zaporedij kombinira z uporabo informacij na različnih ravneh, vse do ekološke. To pomeni, da se najprej izvede iskanje skupin podobnih sevov, čemur sledi določitev filogenetskih položajev teh skupin, določitev razlik med skupinami in njihovimi najbližjimi sosedi ter zbiranje podatkov za razlikovanje skupin.
Glavne skupine evkariontskih mikroorganizmov: alge
Ta domena vključuje tri skupine, kjer so mikroskopski organizmi. Govorimo o algah, praživalih in glivah.
Alge so enocelični, kolonialni ali večcelični fototrofi, ki izvajajo kisikovo fotosintezo. Razvoj molekularno genetske klasifikacije mikroorganizmov, ki spadajo v to skupino, še ni končan. Zato se trenutno v praksi uporablja klasifikacija alg na podlagi sestave pigmentov in rezervnih snovi, strukture celične stene, prisotnosti mobilnosti in načina razmnoževanja.
Tipični predstavniki te skupine soenocelični organizmi, ki pripadajo dinoflagelatom, diatomejem, evglenoidom in zelenim algam. Za vse alge je značilna tvorba klorofila in različnih oblik karotenoidov, vendar se sposobnost sinteze drugih oblik klorofilov in fikobilinov pri predstavnikih skupine kaže na različne načine.
Kombinacija teh ali onih pigmentov določa obarvanje celic v različnih barvah. Lahko so zelene, rjave, rdeče, zlate. Pigmentacija celic je značilnost vrste.
Diatomeje so enocelične planktonske oblike, pri katerih je celična stena videti kot silicijeva školjka školjke. Nekateri predstavniki so sposobni gibanja po vrsti drsenja. Razmnoževanje je tako nespolno kot spolno.
Habitati enoceličnih alg evglene so sladkovodni rezervoarji. Premikajo se s pomočjo flagel. Ni celične stene. Lahko raste v temi zaradi procesa oksidacije organskih snovi.
Dinoflagelati imajo posebno strukturo celične stene, sestavljena je iz celuloze. Te planktonske enocelične alge imajo dve stranski bičici.
Za mikroskopske predstavnike zelenih alg so habitati sladka in morska vodna telesa, tla in površina različnih kopenskih objektov. Obstajajo negibljive vrste, nekatere pa so sposobne gibanja s pomočjo flagel. Tako kot dinoflagelati imajo zelene mikroalge celulozno celično steno. Značilno je shranjevanje škroba v celicah. Razmnoževanje je tako nespolno kot spolnonačin.
evkariontski organizmi: protozoji
Osnovna načela klasifikacije mikroorganizmov, ki pripadajo protozojem, temeljijo na morfoloških značilnostih, ki se med predstavniki te skupine zelo razlikujejo.
Vseprisotna razširjenost, vzdrževanje saprotrofnega ali parazitskega življenjskega sloga v veliki meri določa njihovo raznolikost. Protozoji, prosto živeči v hrani, so bakterije, alge, kvasovke, drugi protozoji in celo majhni členonožci, pa tudi odmrli ostanki rastlin, živali in mikroorganizmov. Večina predstavnikov nima celične stene.
Lahko vodijo stacionarno življenje ali se gibljejo s pomočjo različnih naprav: bičkov, cilijev in pronog. V taksonomski skupini protozojev je še več skupin.
Predstavniki najpreprostejših
Amebe se hranijo z endocitozo, premikajo se s pomočjo psevdopodov, bistvo razmnoževanja je v primitivni delitvi celice na dva dela. Večina ameb je prostoživečih vodnih oblik, nekatere pa povzročajo bolezni pri ljudeh in živalih.
Celice infuzorije imajo dve različni jedri, nespolno razmnoževanje je sestavljeno iz prečne delitve. Obstajajo predstavniki, za katere je značilno spolno razmnoževanje. Pri gibanju sodeluje usklajen sistem cilijev. Endocitoza se izvaja z zajemanjem hrane v posebno ustno votlino, ostanki pa se izločajo skoziluknja na zadnji strani. V naravi ciliati živijo v vodnih telesih, onesnaženih z organskimi snovmi, pa tudi v vampu prežvekovalcev.
Za flagellate je značilna prisotnost bičkov. Absorpcijo raztopljenih hranilnih snovi izvaja celotna površina CPM. Delitev se zgodi le v vzdolžni smeri. Med bičevci so tako prostoživeče kot simbiotske vrste. Glavni simbionti ljudi in živali so tripanosomi (povzročajo spalno bolezen), lišmanije (povzročajo težko celjive razjede), giardia (sprožijo črevesne motnje).
Sporozoji imajo najkompleksnejši življenjski cikel od vseh praživali. Najbolj znan predstavnik sporozojev je malarijski plazmodij.
evkariontski mikroorganizmi: glive
Razvrstitev mikroorganizmov glede na vrsto prehrane uvršča predstavnike te skupine med heterotrofe. Za večino je značilna tvorba micelija. Dihanje je običajno aerobno. Obstajajo pa tudi fakultativni anaerobi, ki lahko preidejo na alkoholno vrenje. Metode razmnoževanja so vegetativne, aseksualne in spolne. Prav ta lastnost služi kot merilo za nadaljnjo klasifikacijo gliv.
Če govorimo o pomenu predstavnikov te skupine, potem je tu najbolj zanimiva kombinirana netaksonomska skupina kvasovk. Sem spadajo gobe, ki nimajo stopnje rasti micelija. Med kvasovkami je veliko fakultativnih anaerobov. Vendar pa obstajajo tudi patogene vrste.
Glavne skupine prokariotskih mikroorganizmov:archaea
Morfologija in klasifikacija prokariontskih mikroorganizmov jih združuje v dve domeni: bakterije in arheje, katerih predstavniki imajo veliko pomembnih razlik. Arheje nimajo peptidoglikanskih (mureinskih) celičnih sten, značilnih za bakterije. Zanje je značilna prisotnost še enega heteropolisaharida - psevdomureina, ki ne vsebuje N-acetilmuramske kisline.
Arheje so razdeljene na tri vrste.
Značilnosti strukture bakterij
Načela razvrščanja mikroorganizmov, ki združujejo mikrobe na tem področju, temeljijo na strukturnih značilnostih celične membrane in zlasti vsebnosti peptidoglikana v njej. Trenutno je v domeni 23 tipov.
Bakterije so pomemben člen v ciklu snovi v naravi. Bistvo njihovega pomena v tem globalnem procesu je razgradnja rastlinskih in živalskih ostankov, čiščenje vodnih teles, onesnaženih z organskimi snovmi, in modifikacija anorganskih spojin. Brez njih bi bil obstoj življenja na Zemlji nemogoč. Ti mikroorganizmi živijo povsod, njihov habitat je lahko zemlja, voda, zrak, človeško telo, živali in rastline.
Glede na obliko celic, prisotnost naprav za gibanje, artikulacijo celic med seboj se ta domena izvaja v okviru poznejše klasifikacije mikroorganizmov. Mikrobiologija upošteva naslednje vrste bakterij glede na obliko celic: okrogle, paličaste, nitaste, zvite, spiralne. Glede na vrsto gibanja so lahko bakterije nepremične, bičaste ali se premikajo zaradi izločanja.sluz. Glede na način, kako se celice med seboj artikulirajo, je mogoče izolirati bakterije, ki jih povezujemo v obliki parov, zrnc in najdemo tudi razvejane oblike.
Patogeni mikroorganizmi: klasifikacija
Patogeni mikroorganizmi so številni med paličastimi bakterijami (povzročitelji davice, tuberkuloze, tifusa, antraksa); protozoji (malarijski plazmodij, toksoplazma, lišmanija, giardia, trihomonas, nekatere patogene amebe), aktinomicete, mikobakterije (povzročitelji tuberkuloze, gobavosti), plesni in kvasovkam podobne glive (povzročitelji mikoz mikoze). Gobe lahko povzročijo vse vrste kožnih lezij, na primer različne vrste lišajev (z izjemo herpesa zoster, v katerega je vpleten virus). Nekatere kvasovke, ki so stalni prebivalci kože, v normalnih pogojih imunskega sistema nimajo škodljivega učinka. Če pa je aktivnost imunskega sistema zmanjšana, potem povzročijo pojav seboroičnega dermatitisa.
skupine patogenosti
Epidemiološka nevarnost mikroorganizmov je merilo za razvrščanje vseh patogenih mikrobov v štiri skupine, ki ustrezajo štirim kategorijam tveganja. Tako so skupine patogenosti mikroorganizmov, katerih razvrstitev je podana spodaj, najbolj zanimive za mikrobiologe, saj neposredno vplivajo na življenje in zdravje prebivalstva.
Najvarnejša, 4. skupina patogenosti, vključuje mikrobe, ki ne ogrožajo zdravja posameznika (ali pa je tveganje te grožnje zanemarljivomajhna). To pomeni, da je tveganje okužbe zelo majhno.
3. skupino je značilno zmerno tveganje okužbe za posameznika, nizko tveganje za družbo kot celoto. Takšni patogeni bi teoretično lahko povzročili bolezen, in tudi če je, obstajajo dokazano učinkovita zdravljenja, pa tudi niz preventivnih ukrepov, ki lahko preprečijo širjenje okužbe.
Druga skupina patogenosti vključuje mikroorganizme, ki predstavljajo veliko tveganje za posameznika, nizko pa za družbo kot celoto. V tem primeru lahko povzročitelj povzroči hudo bolezen pri ljudeh, vendar se ne širi z ene okužene osebe na drugo. Na voljo so učinkovite metode zdravljenja in preprečevanja.
1. skupino patogenosti je značilno visoko tveganje tako za posameznika kot za družbo kot celoto. Patogen, ki povzroči hudo bolezen pri človeku ali živali, se lahko zlahka prenaša na različne načine. Učinkovito zdravljenje in preventivni ukrepi na splošno niso na voljo.
Patogeni mikroorganizmi, katerih razvrstitev določa njihovo pripadnost eni ali drugi skupini patogenosti, povzročajo veliko škodo javnemu zdravju le, če spadajo v 1. ali 2. skupino.
