Mikroorganizmais (mikrobais) laikomi vienaląsčiai organizmai, kurių dydis neviršija 0,1 mm. Šios didelės grupės atstovai gali turėti skirtingą ląstelių organizaciją, morfologines ypatybes ir medžiagų apykaitos galimybes, tai yra, pagrindinė juos vienijanti savybė yra dydis. Pats terminas „mikroorganizmas“neturi taksonominės prasmės. Mikrobai priklauso labai įvairiems taksonominiams vienetams, o kiti šių vienetų atstovai gali būti daugialąsčiai ir pasiekti didelius dydžius.
Bendrieji mikroorganizmų klasifikavimo metodai
Pamažu kaupiantis faktinei medžiagai apie mikrobus, iškilo būtinybė įvesti jų aprašymo ir sisteminimo taisykles.
Mikroorganizmų klasifikacijai būdingas šių taksonų buvimas: sritis, prieglauda, klasė, tvarka, šeima, gentis, rūšis. Mikrobiologijoje mokslininkai naudoja dvinarę objektų charakteristikų sistemą, tai yra, į nomenklatūrą įtraukiami genties ir rūšies pavadinimai.
Daugumai mikroorganizmųbūdinga itin primityvi ir universali struktūra, todėl jų skirstymas į taksonus negali būti vykdomas tik pagal morfologines ypatybes. Funkcinės savybės, molekuliniai biologiniai duomenys, biocheminių procesų modeliai ir kt. naudojami kaip kriterijai.
Identifikavimo funkcijos
Norint nustatyti nežinomą mikroorganizmą, atliekami tyrimai, siekiant ištirti šias savybes:
- Ląstelių citologija (visų pirma priklauso pro- arba eukariotų organizmams).
- Ląstelių ir kolonijų morfologija (tam tikromis sąlygomis).
- Kultūros ypatybės (augimo ypatybės įvairiose terpėse).
- Fiziologinių savybių kompleksas, kuriuo grindžiamas mikroorganizmų klasifikavimas pagal kvėpavimo tipą (aerobinis, anaerobinis)
- Biocheminiai požymiai (tam tikrų medžiagų apykaitos takų buvimas arba nebuvimas).
- Molekulinių biologinių savybių rinkinys, įskaitant atsižvelgimą į nukleotidų seką, galimybę hibridizuoti nukleino rūgštis su tipo štamų medžiaga.
- Chemotaksonominiai rodikliai, kuriuose atsižvelgiama į įvairių junginių ir struktūrų cheminę sudėtį.
- Serologinės charakteristikos (reakcijos „antigenas – antikūnas“; ypač patogeniniams mikroorganizmams).
- Jautrumo konkretiems fagams buvimas ir pobūdis.
Sistematika ir mikroorganizmų, susijusių su prokariotais, klasifikacija atliekama naudojant „Burgey's Bakterijų sistematikos vadovą“. Identifikavimas atliekamas naudojantBurgey lemiamas veiksnys.
Įvairūs mikrobų klasifikavimo būdai
Siekiant nustatyti organizmo taksonominę priklausomybę, naudojami keli mikroorganizmų klasifikavimo metodai.
Taikant formalią skaitmeninę klasifikaciją, visos savybės laikomos vienodai reikšmingomis. Tai yra, atsižvelgiama į tam tikros funkcijos buvimą ar nebuvimą.
Morfofiziologinė klasifikacija apima morfologinių savybių ir medžiagų apykaitos procesų eigos ypatybių visumos tyrimą. Šiuo atveju jam suteikiama tam tikros objekto savybės reikšmė ir reikšmė. Mikroorganizmo patekimas į tam tikrą taksonominę grupę ir pavadinimo suteikimas pirmiausia priklauso nuo ląstelių organizavimo tipo, ląstelių ir kolonijų morfologijos bei augimo modelių.
Funkcinių savybių apskaičiavimas suteikia galimybę mikroorganizmams panaudoti įvairias maistines medžiagas. Taip pat svarbi priklausomybė nuo tam tikrų fizinių ir cheminių aplinkos veiksnių, o ypač energijos gavimo būdų. Yra mikrobų, kuriems nustatyti reikalingi chemotaksoniniai tyrimai. Patogeniniams mikroorganizmams reikalinga serodiagnostika. Kvalifikatorius naudojamas anksčiau minėtų testų rezultatams interpretuoti.
Molekulinėje genetinėje klasifikacijoje analizuojama svarbiausių biopolimerų molekulių struktūra.
Mikroorganizmų nustatymo procedūra
Šiandien konkretaus mikroskopinio organizmo identifikavimas prasideda nuo tojo grynosios kultūros išskyrimas ir 16S rRNR nukleotidų sekos analizė. Taigi, nustatoma mikrobo vieta filogenetiniame medyje, o vėlesnis patikslinimas pagal gentis ir rūšis atliekamas naudojant tradicinius mikrobiologinius metodus. 90 % sutapimo vertė leidžia nustatyti gentį, o 97 % - rūšį.
Dar aiškesnis mikroorganizmų diferencijavimas pagal gentis ir rūšis galimas naudojant polifiletinę (daugiafazę) taksonomiją, kai nukleotidų sekų nustatymas derinamas su informacijos panaudojimu įvairiuose lygmenyse, iki ekologinio. Tai yra, pirmiausia atliekama panašių padermių grupių paieška, po to nustatomos šių grupių filogenetinės padėties, nustatomi skirtumai tarp grupių ir artimiausių kaimynų ir renkami duomenys grupėms atskirti.
Pagrindinės eukariotinių mikroorganizmų grupės: dumbliai
Ši sritis apima tris grupes, kuriose yra mikroskopinių organizmų. Mes kalbame apie dumblius, pirmuonius ir grybus.
Dumbliai yra vienaląsčiai, kolonijiniai arba daugialąsčiai fototrofai, vykdantys deguonies fotosintezę. Šiai grupei priklausančių mikroorganizmų molekulinės genetinės klasifikacijos kūrimas dar nebaigtas. Todėl šiuo metu praktiškai naudojama dumblių klasifikacija pagal pigmentų ir atsarginių medžiagų sudėtį, ląstelės sienelės struktūrą, judrumą ir dauginimosi būdą.
Tipiniai šios grupės atstovai yravienaląsčiai organizmai, priklausantys dinoflagellatams, diatomams, euglenoidams ir žaliesiems dumbliams. Visiems dumbliams būdingas chlorofilo ir įvairių karotinoidų formų susidarymas, tačiau gebėjimas sintetinti kitų formų chlorofilus ir fikobilinus grupės atstovuose pasireiškia įvairiai.
Šių ar tų pigmentų derinys lemia ląstelių dažymąsi skirtingomis spalvomis. Jie gali būti žali, rudi, raudoni, auksiniai. Ląstelių pigmentacija yra būdinga rūšiai.
Diatomos yra vienaląstės planktoninės formos, kurių ląstelės sienelė atrodo kaip dvigeldis silicio apvalkalas. Kai kurie atstovai gali judėti pagal slydimo tipą. Dauginimasis yra ir nelytinis, ir seksualinis.
Vienaląsčių euglena dumblių buveinės yra gėlo vandens telkiniai. Jie juda vėliavėlių pagalba. Ląstelės sienelės nėra. Gali augti tamsoje dėl organinių medžiagų oksidacijos proceso.
Dinoflagellatai turi ypatingą ląstelės sienelės struktūrą, ją sudaro celiuliozė. Šie planktoniniai vienaląsčiai dumbliai turi dvi šonines žiogeles.
Mikroskopiniams žaliųjų dumblių atstovams buveinės yra gėlo ir jūrinio vandens telkiniai, dirvožemis ir įvairių sausumos objektų paviršius. Yra nejudrių rūšių, o kai kurios gali judėti naudodamos žvynelius. Kaip ir dinoflagellatai, žali mikrodumbliai turi celiuliozės ląstelių sienelę. Būdingas krakmolo laikymas ląstelėse. Dauginimasis yra ir nelytinis, ir seksualinisbūdas.
Eukariotiniai organizmai: pirmuonys
Pagrindiniai pirmuoniams priklausančių mikroorganizmų klasifikavimo principai yra pagrįsti morfologinėmis savybėmis, kurios labai skiriasi tarp šios grupės atstovų.
Visur paplitęs, saprotrofinio ar parazitinio gyvenimo būdo palaikymas daugiausia lemia jų įvairovę. Maistu laisvai gyvenantys pirmuonys – tai bakterijos, dumbliai, mielės, kiti pirmuonys ir net smulkūs nariuotakojai, taip pat negyvi augalų, gyvūnų ir mikroorganizmų liekanos. Dauguma atstovų neturi ląstelės sienelės.
Jie gali gyventi nejudantį gyvenimą arba judėti naudodamiesi įvairiais prietaisais: žvyneliais, blakstienomis ir prolegomis. Taksonominėje pirmuonių grupėje yra dar kelios grupės.
Paprasčiausių dalykų atstovai
Amebos maitinasi endocitozės būdu, juda pseudopodų pagalba, dauginimosi esmė slypi primityvus ląstelės dalijimasis į dvi dalis. Dauguma amebų yra laisvai gyvenančios vandens formos, tačiau yra ir tokių, kurios sukelia žmonių ir gyvūnų ligas.
Infuzorijos ląstelės turi du skirtingus branduolius, nelytinis dauginimasis susideda iš skersinio dalijimosi. Yra atstovų, kuriems būdingas lytinis dauginimasis. Judėjime dalyvauja koordinuota blakstienų sistema. Endocitozė atliekama paimant maistą specialioje burnos ertmėje, o likučiai pašalinami perskylė gale. Gamtoje blakstienėlės gyvena organinėmis medžiagomis užterštuose vandens telkiniuose, taip pat atrajotojų prieskrandyje.
Vėlynėms būdingas žvynelių buvimas. Ištirpusių maistinių medžiagų įsisavinimą vykdo visas CPM paviršius. Dalijimasis vyksta tik išilgine kryptimi. Tarp vėliavėlių yra ir laisvai gyvenančių, ir simbiotinių rūšių. Pagrindiniai žmonių ir gyvūnų simbiontai yra tripanosomos (sukelia miego ligą), leišmania (sukelia sunkiai gyjančias opas), giardija (sukelia žarnyno sutrikimus).
Sporozojų gyvenimo ciklas yra sudėtingiausias iš visų pirmuonių. Garsiausias sporozojų atstovas yra maliarinis plazmodis.
Eukariotiniai mikroorganizmai: grybai
Mikroorganizmų klasifikacija pagal mitybos tipą šios grupės atstovams priskiriami heterotrofai. Daugumai būdingas grybienos susidarymas. Kvėpavimas dažniausiai yra aerobinis. Tačiau yra ir fakultatyvinių anaerobų, kurie gali pereiti prie alkoholinės fermentacijos. Dauginimosi būdai yra vegetatyviniai, nelytiniai ir seksualiniai. Būtent ši savybė yra tolesnio grybų klasifikavimo kriterijus.
Jeigu kalbėtume apie šios grupės atstovų reikšmę, tai čia įdomiausia yra kombinuota netaksonominė mieliagrybių grupė. Tai apima grybus, kurie neturi grybienos augimo stadijos. Tarp mielių yra daug fakultatyvinių anaerobų. Tačiau yra ir patogeninių rūšių.
Pagrindinės prokariotinių mikroorganizmų grupės:archaea
Prokariotinių mikroorganizmų morfologija ir klasifikacija sujungia juos į dvi sritis: bakterijas ir archajas, kurių atstovai turi daug reikšmingų skirtumų. Archėjos neturi bakterijoms būdingų peptidoglikano (mureino) ląstelių sienelių. Jiems būdingas kitas heteropolisacharidas – pseudomureinas, kuriame nėra N-acetilmuramo rūgšties.
Archaea yra padalinta į tris filus.
Bakterijų struktūros ypatumai
Mikroorganizmų, jungiančių mikrobus šioje srityje, klasifikavimo principai yra pagrįsti ląstelės membranos struktūrinėmis savybėmis, ypač peptidoglikano kiekiu joje. Šiuo metu domene yra 23 filialai.
Bakterijos yra svarbi medžiagų ciklo gamtoje grandis. Jų reikšmės šiame globaliame procese esmė – augalų ir gyvūnų liekanų skaidymas, organinėmis medžiagomis užterštų vandens telkinių valymas, neorganinių junginių modifikavimas. Be jų gyvybės egzistavimas Žemėje būtų neįmanomas. Šie mikroorganizmai gyvena visur, jų buveinė gali būti dirvožemis, vanduo, oras, žmogaus kūnas, gyvūnai ir augalai.
Atsižvelgiant į ląstelių formą, judėjimo įtaisų buvimą, ląstelių tarpusavio santykį, ši sritis atliekama vėlesnėje mikroorganizmų klasifikacijoje. Mikrobiologija pagal ląstelių formą laiko šias bakterijų rūšis: apvalias, lazdelės formos, siūlines, vingiuotas, spiralines. Priklausomai nuo judėjimo tipo, bakterijos gali būti nejudrios, suragėjusios arba judėti dėl išskyrimo.gleivių. Atsižvelgiant į tai, kaip ląstelės jungiasi viena su kita, bakterijas galima išskirti, susieti poromis, granulėmis ir išsišakojusių formų.
Patogeniniai mikroorganizmai: klasifikacija
Patogeninių mikroorganizmų yra daug tarp lazdelės formos bakterijų (difterijos, tuberkuliozės, vidurių šiltinės, juodligės sukėlėjai); pirmuonys (maliarinė plazmodija, toksoplazma, leišmanija, giardija, trichomonos, kai kurios patogeninės amebos), aktinomicetai, mikobakterijos (tuberkuliozės, raupsų sukėlėjai), pelėsiai ir į mieles panašūs grybai (mikozių, kandidozės sukėlėjai). Grybai gali sukelti visų rūšių odos pažeidimus, pavyzdžiui, įvairių tipų kerpes (išskyrus juostinę pūslelinę, kurioje dalyvauja virusas). Kai kurios mielės, būdamos nuolatinės odos gyventojais, normaliomis imuninės sistemos sąlygomis neturi žalingo poveikio. Tačiau jei imuninės sistemos aktyvumas sumažėja, jie sukelia seborėjinio dermatito atsiradimą.
Patogeniškumo grupės
Epidemiologinis mikroorganizmų pavojus yra kriterijus, pagal kurį visi patogeniniai mikrobai suskirstomi į keturias grupes, atitinkančias keturias rizikos kategorijas. Taigi mikroorganizmų patogeniškumo grupės, kurių klasifikacija pateikta žemiau, yra labiausiai įdomios mikrobiologams, nes jos tiesiogiai veikia gyventojų gyvenimą ir sveikatą.
Saugiausia, 4-oji patogeniškumo grupė, apima mikrobus, kurie nekelia pavojaus asmens sveikatai (arba šios grėsmės rizika yra nereikšmingamažas). Tai reiškia, kad užsikrėtimo rizika yra labai maža.
3 grupei būdinga vidutinė rizika užsikrėsti individui, maža rizika visai visuomenei. Teoriškai tokie patogenai gali sukelti ligas, ir net jei sukelia, yra įrodytas veiksmingas gydymas, taip pat prevencinių priemonių rinkinys, galintis užkirsti kelią infekcijos plitimui.
2-oji patogeniškumo grupė apima mikroorganizmus, kurie kelia didelį pavojų asmeniui, bet mažą visai visuomenei. Tokiu atveju ligos sukėlėjas gali sukelti sunkią žmonių ligą, tačiau jis neplinta nuo vieno užsikrėtusio žmogaus kitam. Galimi veiksmingi gydymo ir profilaktikos metodai.
1-ajai patogeniškumo grupei būdinga didelė rizika tiek asmeniui, tiek visai visuomenei. Patogenas, sukeliantis sunkią žmogaus ar gyvūno ligą, gali būti lengvai perduodamas įvairiais būdais. Veiksmingų gydymo ir prevencinių priemonių paprastai nėra.
Patogeniniai mikroorganizmai, kurių klasifikacija lemia jų priklausymą vienai ar kitai patogeniškumo grupei, didelę žalą visuomenės sveikatai daro tik tada, kai priklauso 1 ar 2 grupei.
