Mikroorganizmy (mikróby) sa považujú za jednobunkové organizmy, ktorých veľkosť nepresahuje 0,1 mm. Zástupcovia tejto veľkej skupiny môžu mať odlišnú bunkovú organizáciu, morfologické vlastnosti a metabolické schopnosti, to znamená, že hlavnou črtou, ktorá ich spája, je veľkosť. Samotný pojem "mikroorganizmus" nemá taxonomický význam. Mikróby patria do širokej škály taxonomických jednotiek a iní zástupcovia týchto jednotiek môžu byť mnohobunkové a dosahovať veľké veľkosti.
Všeobecné prístupy ku klasifikácii mikroorganizmov
V dôsledku postupného hromadenia faktografického materiálu o mikróboch bolo potrebné zaviesť pravidlá pre ich popis a systematizáciu.
Klasifikácia mikroorganizmov je charakterizovaná prítomnosťou nasledujúcich taxónov: doména, kmeň, trieda, rad, čeľaď, rod, druh. V mikrobiológii vedci používajú binomický systém charakteristík objektov, to znamená, že nomenklatúra zahŕňa mená rodu a druhu.
Pre väčšinu mikroorganizmovje charakteristická extrémne primitívna a univerzálna štruktúra, preto ich rozdelenie na taxóny nemožno uskutočniť len podľa morfologických znakov. Ako kritériá sa používajú funkčné vlastnosti, molekulárne biologické údaje, vzorce biochemických procesov atď.
Funkcie identifikácie
Na identifikáciu neznámeho mikroorganizmu prebieha výskum zameraný na štúdium nasledujúcich vlastností:
- Cytológia buniek (primárne patriacich pro- alebo eukaryotickým organizmom).
- Morfológia buniek a kolónií (za špecifických podmienok).
- Kultúrne charakteristiky (charakteristiky rastu na rôznych médiách).
- Komplex fyziologických vlastností, na ktorých je založená klasifikácia mikroorganizmov podľa typu dýchania (aeróbne, anaeróbne)
- Biochemické znaky (prítomnosť alebo absencia určitých metabolických dráh).
- Súbor molekulárno-biologických vlastností, vrátane zohľadnenia nukleotidovej sekvencie, možnosti hybridizácie nukleových kyselín s materiálom typových kmeňov.
- Chemotaxonomické ukazovatele, ktoré berú do úvahy chemické zloženie rôznych zlúčenín a štruktúr.
- Sérologické charakteristiky (reakcie "antigén - protilátka"; najmä pre patogénne mikroorganizmy).
- Prítomnosť a povaha citlivosti na špecifické fágy.
Systematika a klasifikácia mikroorganizmov súvisiacich s prokaryotmi sa vykonáva pomocou „Burgeyho sprievodcu systematikou baktérií“. Identifikácia sa vykonáva pomocouBurgeyho determinant.
Rôzne spôsoby klasifikácie mikróbov
Na určenie taxonomickej príslušnosti organizmu sa používa niekoľko metód klasifikácie mikroorganizmov.
Pri formálnej numerickej klasifikácii sa všetky znaky považujú za rovnako významné. To znamená, že sa berie do úvahy prítomnosť alebo absencia konkrétnej funkcie.
Morfofyziologická klasifikácia zahŕňa štúdium celkových morfologických vlastností a znakov toku metabolických procesov. V tomto prípade je obdarený významom a významom konkrétnej vlastnosti objektu. Zaradenie mikroorganizmu do konkrétnej taxonomickej skupiny a priradenie názvu závisí predovšetkým od typu bunkovej organizácie, morfológie buniek a kolónií a rastových vzorcov.
Zohľadnenie funkčných charakteristík poskytuje možnosť využitia rôznych živín mikroorganizmami. Dôležitá je aj závislosť od niektorých fyzikálnych a chemických faktorov prostredia a najmä spôsobov získavania energie. Existujú mikróby, ktoré si vyžadujú chemotaxonomické štúdie na ich identifikáciu. Patogénne mikroorganizmy vyžadujú sérodiagnostiku. Kvalifikátor sa používa na interpretáciu výsledkov vyššie uvedených testov.
Pri molekulovo genetickej klasifikácii sa analyzuje štruktúra molekúl najdôležitejších biopolymérov.
Postup identifikácie mikroorganizmov
Dnes začína identifikácia konkrétneho mikroskopického organizmuizolácia jeho čistej kultúry a analýza nukleotidovej sekvencie 16S rRNA. Stanoví sa tak miesto mikróbu na fylogenetickom strome a následná špecifikácia podľa rodu a druhu sa uskutoční tradičnými mikrobiologickými metódami. Hodnota zhody 90 % vám umožňuje určiť rod a 97 % - druh.
Ešte jasnejšia diferenciácia mikroorganizmov podľa rodu a druhu je možná pomocou polyfyletickej (polyfázovej) taxonómie, kedy sa určovanie nukleotidových sekvencií kombinuje s využitím informácií na rôznych úrovniach, až po ekologické. To znamená, že najprv sa vykoná vyhľadávanie skupín podobných kmeňov, po ktorom nasleduje určenie fylogenetických pozícií týchto skupín, stanovenie rozdielov medzi skupinami a ich najbližšími susedmi a zber údajov na rozlíšenie skupín.
Hlavné skupiny eukaryotických mikroorganizmov: riasy
Táto doména zahŕňa tri skupiny, v ktorých sú mikroskopické organizmy. Hovoríme o riasach, prvokoch a hubách.
Riasy sú jednobunkové, koloniálne alebo mnohobunkové fototrofy, ktoré vykonávajú kyslíkovú fotosyntézu. Vývoj molekulárnej genetickej klasifikácie mikroorganizmov patriacich do tejto skupiny ešte nebol ukončený. Preto sa v súčasnosti v praxi používa klasifikácia rias na základe zloženia pigmentov a rezervných látok, štruktúry bunkovej steny, prítomnosti pohyblivosti a spôsobu rozmnožovania.
Typickými predstaviteľmi tejto skupiny sújednobunkové organizmy patriace medzi dinoflageláty, rozsievky, euglenoidy a zelené riasy. Všetky riasy sa vyznačujú tvorbou chlorofylu a rôznych foriem karotenoidov, ale schopnosť syntetizovať iné formy chlorofylov a fykobilínov sa u predstaviteľov skupiny prejavuje rôznymi spôsobmi.
Kombinácia týchto alebo tých pigmentov určuje zafarbenie buniek v rôznych farbách. Môžu byť zelené, hnedé, červené, zlaté. Pigmentácia buniek je charakteristická pre druh.
Rozsievky sú jednobunkové planktónové formy, ktorých bunková stena vyzerá ako obal kremíkového lastúrnika. Niektorí zástupcovia sú schopní pohybu podľa typu kĺzania. Rozmnožovanie je asexuálne aj sexuálne.
Bitopmi jednobunkových rias euglena sú sladkovodné nádrže. Pohybujú sa pomocou bičíkov. Neexistuje žiadna bunková stena. Schopný rásť v tme v dôsledku procesu oxidácie organických látok.
Dinoflageláty majú špeciálnu štruktúru bunkovej steny, pozostáva z celulózy. Tieto planktonické jednobunkové riasy majú dva bočné bičíky.
Pre mikroskopických zástupcov zelených rias sú biotopmi čerstvé a morské vodné útvary, pôda a povrch rôznych suchozemských objektov. Existujú nepohyblivé druhy a niektoré sú schopné pohybu pomocou bičíkov. Rovnako ako dinoflageláty, aj zelené mikroriasy majú bunkovú stenu z celulózy. Charakteristické je ukladanie škrobu v bunkách. Rozmnožovanie je asexuálne aj sexuálnespôsobom.
Eukaryotické organizmy: prvoky
Základné princípy klasifikácie mikroorganizmov patriacich do prvokov sú založené na morfologických charakteristikách, ktoré sa medzi zástupcami tejto skupiny značne líšia.
Všadeprítomné rozšírenie, udržiavanie saprotrofného alebo parazitického životného štýlu do značnej miery určuje ich rozmanitosť. Potravinové voľne žijúce prvoky sú baktérie, riasy, kvasinky, iné prvoky a dokonca aj malé článkonožce, ako aj odumreté zvyšky rastlín, živočíchov a mikroorganizmov. Väčšina zástupcov nemá bunkovú stenu.
Môžu viesť stacionárny život alebo sa pohybovať pomocou rôznych zariadení: bičíky, riasinky a prolegy. V rámci taxonomickej skupiny prvokov existuje niekoľko ďalších skupín.
Zástupcovia najjednoduchších
Améby sa živia endocytózou, pohybujú sa pomocou pseudopodov, podstata rozmnožovania spočíva v primitívnom rozdelení bunky na dve časti. Väčšina améb sú voľne žijúce vodné formy, ale existujú aj také, ktoré spôsobujú choroby u ľudí a zvierat.
Bunky nálevníkov majú dve rôzne jadrá, nepohlavné rozmnožovanie spočíva v priečnom delení. Existujú zástupcovia, pre ktorých je charakteristická pohlavná reprodukcia. Na pohybe sa zúčastňuje koordinovaný systém riasiniek. Endocytóza sa uskutočňuje zachytením potravy v špeciálnej ústnej dutine a zvyšky sa vylučujúotvor na zadnom konci. V prírode žijú nálevníky vo vodných útvaroch znečistených organickými látkami, ako aj v bachore prežúvavcov.
Bičíkovce sa vyznačujú prítomnosťou bičíkov. Absorpcia rozpustených živín prebieha celým povrchom CPM. Delenie prebieha len v pozdĺžnom smere. Medzi bičíkovci existujú voľne žijúce aj symbiotické druhy. Hlavnými symbiontmi ľudí a zvierat sú trypanozómy (spôsobujú spavú chorobu), leishmánia (spôsobujú ťažko sa hojace vredy), giardia (vedú k črevným poruchám).
Sporozoány majú najkomplexnejší životný cyklus zo všetkých prvokov. Najznámejším zástupcom sporozoanov je malarické plazmodium.
Eukaryotické mikroorganizmy: huby
Klasifikácia mikroorganizmov podľa druhu výživy označuje predstaviteľov tejto skupiny k heterotrofom. Väčšina sa vyznačuje tvorbou mycélia. Dýchanie je zvyčajne aeróbne. Existujú však aj fakultatívne anaeróby, ktoré môžu prejsť na alkoholovú fermentáciu. Metódy rozmnožovania sú vegetatívne, asexuálne a sexuálne. Práve táto vlastnosť slúži ako kritérium pre ďalšiu klasifikáciu húb.
Ak hovoríme o význame zástupcov tejto skupiny, tak tu najzaujímavejšia je kombinovaná netaxonomická skupina kvasiniek. Patria sem huby, ktoré nemajú štádium rastu mycélia. Medzi kvasinkami je veľa fakultatívnych anaeróbov. Existujú však aj patogénne druhy.
Hlavné skupiny prokaryotických mikroorganizmov:archaea
Morfológia a klasifikácia prokaryotických mikroorganizmov ich spája do dvoch domén: baktérie a archaea, ktorých zástupcovia majú veľa významných rozdielov. Archaea nemá peptidoglykánové (mureínové) bunkové steny typické pre baktérie. Vyznačujú sa prítomnosťou ďalšieho heteropolysacharidu - pseudomureínu, ktorý neobsahuje kyselinu N-acetylmuramovú.
Archaea sú rozdelené do troch kmeňov.
Vlastnosti štruktúry baktérií
Princípy klasifikácie mikroorganizmov, ktoré spájajú mikróby v tejto doméne, sú založené na štrukturálnych vlastnostiach bunkovej membrány, a to najmä na obsahu peptidoglykánu v nej. Momentálne je v doméne 23 kmeňov.
Baktérie sú dôležitým článkom v kolobehu látok v prírode. Podstatou ich významu v tomto globálnom procese je rozklad rastlinných a živočíšnych zvyškov, čistenie vodných plôch znečistených organickou hmotou a modifikácia anorganických zlúčenín. Bez nich by existencia života na Zemi nebola možná. Tieto mikroorganizmy žijú všade, ich biotopom môže byť pôda, voda, vzduch, ľudské telo, zvieratá a rastliny.
Podľa tvaru buniek, prítomnosti zariadení na pohyb, artikulácie buniek medzi sebou sa táto doména uskutočňuje v rámci následnej klasifikácie mikroorganizmov. Mikrobiológia zvažuje tieto typy baktérií na základe tvaru buniek: okrúhle, tyčinkovité, vláknité, stočené, špirálovité. Podľa druhu pohybu môžu byť baktérie nepohyblivé, bičíkovité alebo sa pohybujú v dôsledku vylučovania.hlien. Na základe spôsobu, akým sa bunky navzájom artikulujú, môžu byť baktérie izolované, spojené vo forme párov, granúl a rozvetvených foriem.
Patogénne mikroorganizmy: klasifikácia
Patogénne mikroorganizmy patria medzi tyčinkovité baktérie (pôvodcovia záškrtu, tuberkulózy, brušného týfusu, antraxu); prvoky (malarické plazmodium, toxoplazma, leishmania, giardia, trichomonas, niektoré patogénne améby), aktinomycéty, mykobaktérie (pôvodcovia tuberkulózy, lepry), plesne a kvasinkám podobné huby (pôvodcovia mykóz, kandidózy). Huby môžu spôsobiť všetky druhy kožných lézií, napríklad rôzne druhy lišajníkov (s výnimkou pásového oparu, na ktorom sa vírus podieľa). Niektoré kvasinky, ktoré sú stálymi obyvateľmi kože, nemajú za normálnych podmienok imunitného systému škodlivý účinok. Ak je však aktivita imunitného systému znížená, potom spôsobujú výskyt seboroickej dermatitídy.
Skupiny patogenity
Kritériom pre zoskupenie všetkých patogénnych mikróbov do štyroch skupín zodpovedajúcich štyrom rizikovým kategóriám je epidemiologické nebezpečenstvo mikroorganizmov. Skupiny patogenity mikroorganizmov, ktorých klasifikácia je uvedená nižšie, sú teda predmetom najväčšieho záujmu mikrobiológov, pretože priamo ovplyvňujú život a zdravie populácie.
Najbezpečnejšia, 4. skupina patogenity, zahŕňa mikróby, ktoré nepredstavujú hrozbu pre zdravie jednotlivca (alebo riziko tejto hrozby je zanedbateľnémalý). To znamená, že riziko infekcie je veľmi malé.
3. skupina sa vyznačuje stredným rizikom infekcie pre jednotlivca, nízkym rizikom pre spoločnosť ako celok. Takéto patogény by teoreticky mohli spôsobiť ochorenie, a ak aj áno, existujú osvedčené účinné spôsoby liečby, ako aj súbor preventívnych opatrení, ktoré môžu zabrániť šíreniu infekcie.
Do 2. skupiny patogenity patria mikroorganizmy, ktoré predstavujú vysoké riziko pre jednotlivca, ale nízke pre spoločnosť ako celok. V tomto prípade môže patogén spôsobiť ťažké ochorenie u ľudí, ale neprenáša sa z jednej infikovanej osoby na druhú. Dostupné sú účinné metódy liečby a prevencie.
1. skupina patogenity sa vyznačuje vysokým rizikom pre jednotlivca aj pre spoločnosť ako celok. Patogén, ktorý spôsobuje ťažké ochorenie u človeka alebo zvieraťa, sa môže ľahko prenášať rôznymi spôsobmi. Účinná liečba a preventívne opatrenia vo všeobecnosti nie sú dostupné.
Patogénne mikroorganizmy, ktorých klasifikácia určuje ich príslušnosť k tej či onej skupine patogenity, spôsobujú veľké škody na zdraví verejnosti len vtedy, ak patria do 1. alebo 2. skupiny.
