Mikroorganizmi (mikrobi) se smatraju jednoćelijskim organizmima čija veličina ne prelazi 0,1 mm. Predstavnici ove velike grupe mogu imati različitu ćelijsku organizaciju, morfološke karakteristike i metaboličke sposobnosti, odnosno glavna karakteristika koja ih ujedinjuje je veličina. Sam izraz "mikroorganizam" nije obdaren taksonomskim smislom. Mikrobi pripadaju velikom broju taksonomskih jedinica, a ostali predstavnici ovih jedinica mogu biti višećelijski i dostići velike veličine.
Opći pristupi klasifikaciji mikroorganizama
Kao rezultat postepenog gomilanja činjeničnog materijala o mikrobima, postalo je neophodno uvesti pravila za njihov opis i sistematizaciju.
Klasifikaciju mikroorganizama karakteriše prisustvo sledećih taksona: domen, tip, klasa, red, porodica, rod, vrsta. U mikrobiologiji, naučnici koriste binomni sistem karakteristika objekata, odnosno nomenklatura uključuje nazive roda i vrste.
Za većinu mikroorganizamakarakteristična je izuzetno primitivna i univerzalna struktura, pa se njihova podjela na svojte ne može izvršiti samo prema morfološkim karakteristikama. Funkcionalne karakteristike, molekularno biološki podaci, obrasci biohemijskih procesa, itd. se koriste kao kriterijumi.
Obilježja identifikacije
Da bi se identifikovao nepoznati mikroorganizam, provode se istraživanja radi proučavanja sljedećih svojstava:
- Citologija ćelija (primarno pripada pro- ili eukariotskim organizmima).
- Morfologija ćelija i kolonija (pod specifičnim uslovima).
- Kulturne karakteristike (karakteristike rasta na različitim medijima).
- Kompleks fizioloških svojstava na kojima se zasniva klasifikacija mikroorganizama po tipu disanja (aerobno, anaerobno)
- Biohemijski znakovi (prisustvo ili odsustvo određenih metaboličkih puteva).
- Skup molekularno bioloških svojstava, uključujući uzimanje u obzir sekvence nukleotida, mogućnost hibridizacije nukleinskih kiselina sa materijalom tipskih sojeva.
- Hemotaksonomski indikatori, koji uzimaju u obzir hemijski sastav različitih jedinjenja i struktura.
- Serološke karakteristike (reakcije "antigen - antitijelo"; posebno za patogene mikroorganizme).
- Prisustvo i priroda osjetljivosti na specifične fage.
Sistematika i klasifikacija mikroorganizama vezanih za prokariote se vrši korištenjem "Burgeyjevog vodiča za sistematiku bakterija". Identifikacija se vrši pomoćuBurgeyeva determinanta.
Različiti načini klasifikacije mikroba
Da bi se odredila taksonomska pripadnost organizma, koristi se nekoliko metoda klasifikacije mikroorganizama.
Uz formalnu numeričku klasifikaciju, sve karakteristike se smatraju jednako značajnim. To jest, prisustvo ili odsustvo određene karakteristike se uzima u obzir.
Morfofiziološka klasifikacija uključuje proučavanje sveukupnosti morfoloških svojstava i karakteristika toka metaboličkih procesa. U ovom slučaju, on je obdaren značenjem i značajem određenog svojstva objekta. Smeštanje mikroorganizma u određenu taksonomsku grupu i dodeljivanje imena zavise prvenstveno od tipa ćelijske organizacije, morfologije ćelije i kolonije i obrasca rasta.
Obračun funkcionalnih karakteristika daje mogućnost upotrebe različitih nutrijenata od strane mikroorganizama. Važna je i zavisnost od određenih fizičko-hemijskih faktora životne sredine, a posebno načina dobijanja energije. Postoje mikrobi koji zahtijevaju kemotaksonomske studije da bi ih identificirali. Patogeni mikroorganizmi zahtijevaju serodijagnostiku. Kvalifikator se koristi za tumačenje rezultata gornjih testova.
U molekularno-genetičkoj klasifikaciji analizira se struktura molekula najvažnijih biopolimera.
Procedura za identifikaciju mikroorganizama
Danas počinje identifikacija određenog mikroskopskog organizmaizolacija njegove čiste kulture i analiza nukleotidne sekvence 16S rRNA. Tako se određuje mjesto mikroba na filogenetskom stablu, a naknadna specifikacija po rodu i vrsti vrši se tradicionalnim mikrobiološkim metodama. Vrijednost slučajnosti od 90% omogućava vam da odredite rod, a 97% - vrstu.
Još jasnija diferencijacija mikroorganizama po rodu i vrsti moguća je korišćenjem polifiletske (polifazne) taksonomije, kada se određivanje nukleotidnih sekvenci kombinuje sa upotrebom informacija na različitim nivoima, do ekoloških. To jest, prvo se vrši potraga za grupama sličnih sojeva, nakon čega se utvrđuje filogenetski položaj ovih grupa, fiksiraju razlike između grupa i njihovih najbližih susjeda i prikupljaju se podaci za razlikovanje grupa.
Glavne grupe eukariotskih mikroorganizama: alge
Ova domena uključuje tri grupe u kojima postoje mikroskopski organizmi. Govorimo o algama, protozoama i gljivama.
Alge su jednoćelijski, kolonijalni ili višećelijski fototrofi koji provode fotosintezu kiseonika. Razvoj molekularne genetičke klasifikacije mikroorganizama koji pripadaju ovoj grupi još nije završen. Stoga se trenutno u praksi koristi klasifikacija algi na osnovu sastava pigmenata i rezervnih supstanci, strukture ćelijskog zida, prisutnosti pokretljivosti i načina razmnožavanja.
Tipični predstavnici ove grupe sujednoćelijski organizmi koji pripadaju dinoflagelatima, dijatomejima, euglenoidima i zelenim algama. Sve alge karakteriše stvaranje hlorofila i raznih oblika karotenoida, ali sposobnost sinteze drugih oblika hlorofila i fikobilina kod predstavnika grupe se manifestuje na različite načine.
Kombinacija ovih ili onih pigmenata određuje bojenje ćelija u različite boje. Mogu biti zelene, smeđe, crvene, zlatne. Pigmentacija ćelija je karakteristika vrste.
Dijatomeje su jednoćelijske planktonske forme, kod kojih ćelijski zid izgleda kao silikonska školjka školjke. Neki predstavnici su sposobni za kretanje po vrsti klizanja. Razmnožavanje je i aseksualno i seksualno.
Staništa jednoćelijskih algi euglene su slatkovodni rezervoari. Kreću se uz pomoć flagela. Ne postoji ćelijski zid. Može rasti u mraku zbog procesa oksidacije organskih supstanci.
Dinoflagelati imaju posebnu strukturu ćelijskog zida, sastoji se od celuloze. Ove planktonske jednoćelijske alge imaju dvije bočne flagele.
Za mikroskopske predstavnike zelenih algi staništa su slatka i morska vodena tijela, tlo i površina raznih kopnenih objekata. Postoje nepokretne vrste, a neke su sposobne za kretanje pomoću flagela. Baš kao i dinoflagelati, zelene mikroalge imaju celulozni ćelijski zid. Karakteristično je skladištenje škroba u ćelijama. Razmnožavanje je i aseksualno i seksualnonačin.
Eukariotski organizmi: protozoe
Osnovni principi klasifikacije mikroorganizama koji pripadaju protozoama zasnovani su na morfološkim karakteristikama koje se jako razlikuju među predstavnicima ove grupe.
Sveprisutna distribucija, održavanje saprotrofnog ili parazitskog načina života u velikoj mjeri određuje njihovu raznolikost. Protozoe koje slobodno žive u hrani su bakterije, alge, kvasac, druge protozoe, pa čak i mali člankonošci, kao i mrtvi ostaci biljaka, životinja i mikroorganizama. Većina predstavnika nema ćelijski zid.
Mogu voditi stacionarni život ili se kretati uz pomoć raznih sprava: bičaka, cilija i pronoga. Postoji još nekoliko grupa unutar taksonomske grupe protozoa.
Predstavnici najjednostavnijih
Amebe se hrane endocitozom, kreću se uz pomoć pseudopoda, suština reprodukcije leži u primitivnoj podeli ćelije na dva dela. Većina ameba su slobodnoživuće vodene forme, ali postoje neke koje uzrokuju bolesti kod ljudi i životinja.
Ćelije infuzorije imaju dva različita jezgra, aseksualna reprodukcija se sastoji u poprečnoj podeli. Postoje predstavnici za koje je karakteristično spolno razmnožavanje. U kretanju učestvuje koordiniran sistem cilija. Endocitoza se izvodi hvatanjem hrane u posebnu usnu šupljinu, a ostaci se izlučuju putemrupa na zadnjem kraju. U prirodi, cilijati žive u vodenim tijelima zagađenim organskim tvarima, kao iu buragu preživara.
Blagelate karakteriše prisustvo flagela. Apsorpciju otopljenih nutrijenata vrši cijela površina CPM-a. Podjela se događa samo u uzdužnom smjeru. Među flagelatima postoje i slobodnoživuće i simbiotske vrste. Glavni simbionti ljudi i životinja su tripanozomi (izazivaju bolest spavanja), lajšmanije (uzrokuju teško zacjeljive čireve), giardije (dovode do crijevnih poremećaja).
Sporozoanci imaju najkompleksniji životni ciklus od svih protozoa. Najpoznatiji predstavnik sporozoana je malarijski plazmodijum.
Eukariotski mikroorganizmi: gljive
Klasifikacija mikroorganizama prema vrsti ishrane odnosi predstavnike ove grupe u heterotrofe. Većinu karakterizira stvaranje micelija. Disanje je obično aerobno. Ali postoje i fakultativni anaerobi koji se mogu prebaciti na alkoholnu fermentaciju. Načini razmnožavanja su vegetativni, aseksualni i seksualni. Upravo ova karakteristika služi kao kriterijum za dalju klasifikaciju gljiva.
Ako govorimo o značaju predstavnika ove grupe, onda je ovde najzanimljivija kombinovana netaksonomska grupa kvasaca. Ovo uključuje gljive koje nemaju stadij rasta micelija. Među kvascima ima mnogo fakultativnih anaeroba. Međutim, postoje i patogene vrste.
Glavne grupe prokariotskih mikroorganizama:archaea
Morfologija i klasifikacija prokariotskih mikroorganizama kombinuje ih u dva domena: bakterije i arheje, čiji predstavnici imaju mnogo značajnih razlika. Arheje nemaju peptidoglikanske (mureinske) ćelijske zidove tipične za bakterije. Karakterizira ih prisustvo još jednog heteropolisaharida - pseudomureina, koji ne sadrži N-acetilmuramsku kiselinu.
Arheje su podijeljene u tri tipa.
Obilježja strukture bakterija
Principi klasifikacije mikroorganizama koji objedinjuju mikrobe u ovom domenu zasnivaju se na strukturnim karakteristikama ćelijske membrane, a posebno na sadržaju peptidoglikana u njoj. Trenutno postoje 23 tipa u domeni.
Bakterije su važna karika u ciklusu supstanci u prirodi. Suština njihovog značaja u ovom globalnom procesu je razgradnja biljnih i životinjskih ostataka, prečišćavanje vodnih tijela zagađenih organskom materijom i modifikacija neorganskih jedinjenja. Bez njih bi postojanje života na Zemlji bilo nemoguće. Ovi mikroorganizmi žive svuda, njihovo stanište može biti zemlja, voda, vazduh, ljudsko telo, životinje i biljke.
Prema obliku ćelija, prisustvu uređaja za kretanje, artikulaciji ćelija među sobom, ovaj domen se sprovodi u okviru naknadne klasifikacije mikroorganizama. Mikrobiologija razmatra sljedeće vrste bakterija na osnovu oblika ćelija: okrugle, štapićaste, filamentne, uvijene, spiralne. Prema vrsti kretanja, bakterije mogu biti nepokretne, flagelirane ili se kreću zbog izlučivanja.sluz. Na osnovu načina na koji se ćelije međusobno artikulišu, bakterije se mogu izolovati, povezati u obliku parova, granula, a takođe se mogu naći i oblici grananja.
Patogeni mikroorganizmi: klasifikacija
Patogeni mikroorganizmi su brojni među bakterijama u obliku štapa (uzročnici difterije, tuberkuloze, trbušnog tifusa, antraksa); protozoe (malarijski plazmodijum, toksoplazma, lajšmanija, giardija, trihomonas, neke patogene amebe), aktinomicete, mikobakterije (uzročnici tuberkuloze, lepre), plijesni i gljivice slične kvascu (uzročnici mikoza, candidia). Gljive mogu uzrokovati sve vrste kožnih lezija, na primjer, različite vrste lišajeva (osim herpes zostera, u kojem je virus uključen). Neki kvasci, koji su stalni stanovnici kože, nemaju štetno dejstvo u normalnim uslovima imunološkog sistema. Međutim, ako je aktivnost imunog sistema smanjena, onda izazivaju pojavu seboroičnog dermatitisa.
Grupe patogenosti
Epidemiološka opasnost od mikroorganizama je kriterijum za grupisanje svih patogenih mikroba u četiri grupe koje odgovaraju četiri kategorije rizika. Dakle, grupe patogenosti mikroorganizama, čija je klasifikacija data u nastavku, su od najvećeg interesa za mikrobiologe, jer direktno utiču na život i zdravlje stanovništva.
Najsigurnija, 4. grupa patogenosti, uključuje mikrobe koji ne predstavljaju prijetnju zdravlju pojedinca (ili je rizik od ove prijetnje zanemarljivmali). Odnosno, rizik od infekcije je veoma mali.
3. grupu karakteriše umereni rizik od infekcije za pojedinca, nizak rizik za društvo u celini. Takvi patogeni bi teoretski mogli uzrokovati bolest, a čak i ako jesu, postoje dokazano učinkoviti tretmani, kao i niz preventivnih mjera koje mogu spriječiti širenje infekcije.
Druga grupa patogenosti uključuje mikroorganizme koji predstavljaju visok rizik za pojedinca, ali nizak za društvo u cjelini. U ovom slučaju, patogen može izazvati tešku bolest kod ljudi, ali se ne širi s jedne zaražene osobe na drugu. Dostupne su efikasne metode liječenja i prevencije.
1. grupu patogenosti karakteriše visok rizik i za pojedinca i za društvo u cjelini. Patogen koji uzrokuje tešku bolest kod čovjeka ili životinje može se lako prenijeti na različite načine. Djelotvorni tretmani i preventivne mjere općenito nisu dostupne.
Patogeni mikroorganizmi, čija klasifikacija određuje njihovu pripadnost jednoj ili drugoj grupi patogenosti, nanose veliku štetu javnom zdravlju samo ako pripadaju 1. ili 2. grupi.
