Mikroorganismer (mikrober) är encelliga organismer mindre än 0,1 mm i storlek som inte kan ses med blotta ögat. Dessa inkluderar bakterier, mikroalger, vissa lägre filamentösa svampar, jäst och protozoer (Fig. 1). Mikrobiologi studerar dem.
Ris. 1. Mikrobiologiobjekt.
I fig. 2. Du kan se några representanter för encelliga protozoer. Ibland inkluderar föremålen för denna vetenskap de mest primitiva organismerna på jorden - virus som inte har en cellulär struktur och är komplex av nukleinsyror (genetiskt material) och protein. Oftare är de isolerade i ett helt separat studieområde (Virologi), eftersom mikrobiologi snarare är inriktat på studiet av mikroskopiska encelliga organismer.
Ris. 2. Individuella representanter för encelliga eukaryoter (protozoer).
Vetenskaperna algologi och mykologi, som studerar alger respektive svampar, är separata discipliner som överlappar med mikrobiologi i studiet av mikroskopiska levande föremål. Bakteriologi är en sann gren av mikrobiologi. Denna vetenskap behandlar uteslutande studiet av prokaryota mikroorganismer (Fig. 3).
Ris. 3. Schema för en prokaryotisk cell.
Till skillnad från eukaryoter, som inkluderar alla flercelliga organismer, såväl som protozoer, mikroskopiska alger och svampar, har prokaryoter inte en bildad kärna som innehåller genetiskt material och verkliga organeller (permanenta specialiserade strukturer av cellen).
Prokaryoter inkluderar sanna bakterier och archaea, som enligt modern klassificering betecknas som domäner (superkingdoms) Archaea och Eubacteria (Fig. 4).
Ris. 4. Domäner av modern biologisk klassificering.
Strukturella egenskaper hos bakterier
Bakterier är en viktig länk i kretsloppet av ämnen i naturen de sönderdelar växt- och djurrester, rena vattenförekomster förorenade med organiskt material och modifierar oorganiska föreningar. Utan dem skulle livet på jorden inte kunna existera. Dessa mikroorganismer är distribuerade överallt, i mark, vatten, luft, djur- och växtorganismer.
Bakterier skiljer sig åt i följande morfologiska egenskaper:
Cellform (rund, stavformad, filamentös, lindad, spiral, samt olika övergångsalternativ och stjärnformad konfiguration).
Närvaron av anordningar för rörelse (orörliga, flagellerade, på grund av utsöndring av slem).
Artikulering av celler med varandra (isolerade, länkade i form av par, granulat, grenformer).
Bland de strukturer som bildas av runda bakterier (kocker) finns celler som är i par efter delning och sedan bryts upp i enstaka formationer (mikrokocker) eller förblir tillsammans hela tiden (diplokocker). En kvadratisk struktur av fyra celler bildas av tetrakocker, en kedja av streptokocker, en granul på 8-64 enheter av sarcina och kluster av stafylokocker.
Stavformade bakterier representeras av en mängd olika former på grund av den stora variationen i cellens längd (0,1-15 µm) och tjocklek (0,1-2 µm). Formen på den senare beror också på bakteriers förmåga att bilda sporer - strukturer med ett tjockt skal som gör att mikroorganismer kan överleva ogynnsamma förhållanden. Celler med denna förmåga kallas baciller, och de utan sådana egenskaper kallas helt enkelt stavformade bakterier.
Särskilda modifieringar av stavformade bakterier är filamentösa (förlängda) former, kedjor och grenstrukturer. Den senare bildas av aktinomyceter i ett visst utvecklingsstadium. "Böjda" stavar kallas krympta bakterier, bland vilka vibrios är isolerade; spirilla med två böjar (15-20 µm); spiroketer som liknar vågiga linjer. Deras celllängder är 1-3, 15-20 respektive 20-30 µm. I fig. Figurerna 5 och 6 visar de huvudsakliga morfologiska formerna av bakterier, såväl som typerna av sporarrangemang i cellen.
Ris. 5. Grundläggande former av bakterier.
Ris. 6. Bakterier enligt typen av sporplacering i cellen. 1, 4 – i mitten; 2, 3, 5 – ändläge; 6 – från sidan.
Bakteriers huvudsakliga cellulära strukturer: nukleoid (genetiskt material), ribosomer avsedda för proteinsyntes, cytoplasmatiskt membran (del av cellmembranet), som i många representanter dessutom skyddas ovanifrån av en cellvägg, kapsel och slemhinna (Fig. 7).
Ris. 7. Schema för en bakteriecell.
Enligt klassificeringen av bakterier finns det mer än 20 typer. Till exempel extremt termofila (högtemperaturälskare) Aquificae, anaeroba stavformade bakterier Bacteroidetes. Den mest dominerande filumen, som inkluderar olika representanter, är dock Actinobacteria. Det inkluderar bifidobakterier, laktobaciller och aktinomyceter. Det unika med det senare ligger i förmågan att bilda mycel i ett visst utvecklingsstadium.
I vanligt språkbruk kallas detta mycel. Faktum är att grencellerna hos aktinomyceter liknar svamphyfer. Trots denna egenskap klassificeras aktinomyceter som bakterier, eftersom de är prokaryoter. Naturligtvis är deras celler mindre lika i struktur till svampar.
Actinomycetes (fig. 8) är långsamväxande bakterier och har därför inte förmågan att konkurrera om lättillgängliga substrat. De kan bryta ner ämnen som andra mikroorganismer inte kan använda som kolkälla, i synnerhet petroleumkolväten. Därför studeras aktinomyceter intensivt inom bioteknikområdet.
Vissa representanter koncentrerar sig i områden med oljefält och skapar ett speciellt bakteriefilter som förhindrar att kolväten tränger in i atmosfären. Actinomycetes är aktiva producenter av praktiskt taget värdefulla föreningar: vitaminer, fettsyror, antibiotika.
Objektet för mikrobiologi är endast lägre mögelsvampar (rhizopus, mucor, i synnerhet). Liksom alla svampar kan de inte syntetisera ämnen själva och kräver ett näringsmedium.Mycelet för de lägre representanterna för detta rike är primitivt, inte uppdelat av skiljeväggar. En speciell nisch inom mikrobiologisk forskning upptas av jäst (fig. 9), kännetecknad av frånvaron av mycel.
Ris. 9. Former av kolonier av jästkulturer på ett näringsmedium.
För närvarande har mycket kunskap samlats in om deras fördelaktiga egenskaper. Men jäst fortsätter att studeras för sin förmåga att syntetisera praktiskt taget värdefulla organiska föreningar och används aktivt som modellorganismer i genetiska experiment. Sedan urminnes tider har jäst använts i jäsningsprocesser. Metabolismen skiljer sig åt mellan olika representanter. Därför är vissa jästsvampar mer lämpade för en viss process än andra.
Till exempel används Saccharomyces beticus, som är mer resistent mot höga alkoholkoncentrationer, för att skapa starka viner (upp till 24%). Medan jästen S. cerevisiae kan producera lägre koncentrationer av etanol. Beroende på användningsområdena klassificeras jäst i foder, bagare, bryggare, sprit och vin.
Sjukdomsframkallande eller patogena mikroorganismer finns överallt. Tillsammans med välkända virus: influensa, hepatit, mässling, HIV, etc., är farliga mikroorganismer rickettsia, liksom streptokocker och stafylokocker, som orsakar blodförgiftning. Bland stavformade bakterier finns många patogener. Till exempel difteri, tuberkulos, tyfoidfeber, mjältbrand (Fig. 10). Många representanter för mikroorganismer som är farliga för människor finns bland protozoer, särskilt malariaplasmodium, toxoplasma, leishmania, lamblia, trichomonas och patogena amöbor.
Ris. 10.Ett fotografi av bakterien Bacillus anthracis, som orsakar mjältbrand.
Många aktinomyceter är inte farliga för människor och djur. Men många patogena representanter finns bland mykobakterier som orsakar tuberkulos och spetälska. Vissa actinomycetes initierar en sjukdom som actinomycosis, åtföljd av bildandet av granulom och ibland en ökning av kroppstemperaturen. Vissa typer av mögelsvampar kan producera ämnen som är giftiga för människor - mykotoxiner. Till exempel några representanter för släktet Aspergillus, Fusarium. Patogena svampar orsakar en grupp sjukdomar som kallas mykos. Således orsakas candidiasis eller, enkelt uttryckt, trast av jästliknande svampar (fig. 11). De finns alltid i människokroppen, men aktiveras först när immunförsvaret är försvagat.
Ris. 11. Candidasvamp är det orsakande medlet för trast.
Svampar kan orsaka en mängd olika hudskador, särskilt alla typer av lavar, förutom herpes zoster, som orsakas av ett virus. Malassezia-jäst, permanenta invånare i mänsklig hud, kan orsaka seborroiskt eksem när immunsystemets aktivitet avtar. Skynda dig inte att tvätta händerna omedelbart. Jästsvampar och opportunistiska bakterier med god hälsa fyller en viktig funktion och förhindrar utvecklingen av patogena mikroorganismer.
Virus är de mest primitiva organismerna på jorden. I ett fritt tillstånd förekommer inga metaboliska processer i dem. Först när de kommer in i en värdcell börjar virus föröka sig. I alla levande organismer är bäraren av genetiskt material deoxiribonukleinsyra (DNA).Endast bland virus finns representanter med en genetisk sekvens som ribonukleinsyra (RNA).
Virus klassificeras ofta inte som verkligt levande organismer.
Förutom parasiter som specialiserar sig på djur och människor, bland dem finns det fytopatogena representanter, det vill säga de skadar endast växtceller; Bakteriofager är "bakterieätare". Det är känt att virus till och med kan utvecklas i döda celler, där en relativt intakt struktur finns kvar, och det genetiska materialet har dött. Tidigare, under epidemier, brändes kropparna av de som dog av både bakteriella och virussjukdomar.
Morfologin hos virus är mycket varierande (fig. 12). Typiskt sträcker sig deras diametrala storlekar från 20-300 nm.
Ris. 12. Mångfald av viruspartiklar.
Vissa representanter når en längd på 1-1,5 mikron. Virusets struktur består av att omge det genetiska materialet med en speciell proteinram (kapsid), som kännetecknas av en mängd olika former (spiralformad, icosaedrisk, sfärisk). Vissa virus har också ett hölje ovanpå bildat av värdcellmembranet (superkapsid). Till exempel är det humana immunbristviruset (fig. 13) känt som det orsakande medlet för en sjukdom som kallas (AIDS). Den innehåller RNA som genetiskt material och påverkar en viss typ av immunsystemceller (hjälpar-T-lymfocyter).
Ris. 13. Struktur av humant immunbristvirus.
Reproduktionscykeln för dessa parasiter börjar med stadiet av fastsättning till cellen. Målet innehåller speciella molekylära ändar (receptorer) genom vilka virus känner igen det. Därefter penetreras parasitens genetiska material, ofta med några andra komponenter i dess struktur.Reproduktion av viruset sker på grund av fördubbling (replikation) av gener och den efterföljande bildandet av de nödvändiga proteinerna. Därefter frigörs virusen från cellen i kopior och bildar sin struktur igen.
Det kan tyckas att det finns ett stort gap mellan virus och bakterier. Det visade sig dock att det i naturen finns övergångsformer som kallas rickettsia. Enligt modern klassificering tillhör dessa mikroorganismer phylum Proteobacteria (proteobacteria). Rickettsiae är jämförbara i storlek med stora virus och är intracellulära parasiter. Liksom virus kan rickettsiae bara reproducera sig i värdceller. Cellerna i dessa bakterier är orörliga. Rickettsiae är vanligtvis stavformade, men även kocker och filament finns.
Sjukdomar som orsakar rickettsia hos människor är ofta mycket allvarliga. Symtom på feber uppträder, åtföljd av skador på det centrala nervsystemet och kardiovaskulära systemen. Som regel överförs rickettsiae till människor genom bett av fästingar, loppor eller löss. I vektorernas celler finns parasiter i en vilande (inaktiv) form och aktiveras endast när de kommer in i värden. Rickettsia kan också överföras genom varmblodiga djur (råttor, möss, hundar), som de inte orsakar någon skada.
