Je obvyklé uvažovat o jednobuněčných organismech, jejichž velikost nepřesahuje 0,1 mm. Zástupci této velké skupiny mohou mít různou buněčnou organizaci, morfologické vlastnosti a metabolické schopnosti, to znamená, že hlavním rysem, který je spojuje, je velikost. Samotný termín "mikroorganismus" nemá taxonomický význam. Mikrobi patří do různých taxonomických jednotek a další zástupci těchto jednotek mohou být mnohobuněční a dosahovat velkých velikostí.
V důsledku postupného hromadění faktografického materiálu o mikrobech bylo nutné zavést pravidla pro jejich popis a systematizaci.
Klasifikace mikroorganismů je charakterizována přítomností následujících taxonů: doména, kmen, třída, řád, čeleď, rod, druh. V mikrobiologii vědci používají binomický systém vlastností objektů, to znamená, že nomenklatura zahrnuje jména rodu a druhu.
Většina mikroorganismů se vyznačuje extrémně primitivní a univerzální strukturou, proto jejich rozdělení na taxony nelze provádět pouze na základě morfologických znaků. Jako kritéria se používají funkční znaky, molekulárně biologická data a vzorce biochemických procesů atd.
K identifikaci neznámého mikroorganismu se provádějí studie ke studiu následujících vlastností:
Systematika a klasifikace mikroorganismů souvisejících s prokaryoty se provádí pomocí Bergey's Guide to the Systematics of Bacteria. A identifikace se provádí pomocí Burgeyho determinantu.
K určení taxonomické příslušnosti organismu se používá několik metod klasifikace mikroorganismů.
Při formální numerické klasifikaci jsou všechny znaky považovány za stejně významné. To znamená, že se bere v úvahu přítomnost nebo nepřítomnost určité funkce.
Morfofyziologická klasifikace zahrnuje studium souhrnu morfologických vlastností a rysů průběhu metabolických procesů. V tomto případě je obdařena významem a významem konkrétní vlastnosti předmětu. Umístění mikroorganismu do jednoho nebo druhého a přiřazení jména závisí především na typu buněčné organizace, morfologii buněk a kolonií a také na povaze růstu.
Zohlednění funkčních charakteristik poskytuje možnost využití různých živin mikroorganismy. Důležitá je také závislost na některých fyzikálních a chemických faktorech prostředí, a zejména na způsobech získávání energie. Existují mikroby, které k jejich identifikaci vyžadují chemotaxonomické studie. Patogenní mikroorganismy vyžadují sérodiagnostiku. K interpretaci výsledků výše uvedených testů se používá kvalifikátor.
V molekulárně genetické klasifikaci je analyzována struktura molekul nejdůležitějších biopolymerů.
V dnešní době identifikace konkrétního mikroskopického organismu začíná izolací jeho čisté kultury a analýzou nukleotidové sekvence 16S rRNA. Stanoví se tak místo mikroba na fylogenetickém stromě a následná specifikace podle rodu a druhu se provádí tradičními mikrobiologickými metodami. Hodnota koincidence rovna 90% umožňuje určit druhovou příslušnost a 97% - druh.
Ještě zřetelnější diferenciace mikroorganismů podle rodu a druhu je možná pomocí polyfyletické (polyfázové) taxonomie, kdy se určování nukleotidových sekvencí kombinuje s využitím informací na různých úrovních, až po ekologické. To znamená, že nejprve se provede hledání skupin podobných kmenů, poté se určí fylogenetické pozice těchto skupin, stanoví se rozdíly mezi skupinami a jejich nejbližšími sousedy a shromáždí se údaje pro odlišení skupin.
Tato doména zahrnuje tři skupiny, kde existují mikroskopické organismy. Řeč je o řasách, prvokech a houbách.
Řasy jsou jednobuněčné, koloniální nebo mnohobuněčné fototrofy, které provádějí kyslíkovou fotosyntézu. Vývoj molekulárně genetické klasifikace mikroorganismů patřících do této skupiny dosud nebyl dokončen. Proto se v současnosti řasy v praxi klasifikují na základě složení pigmentů a rezervních látek, struktury buněčné stěny, přítomnosti pohyblivosti a způsobu rozmnožování.
Typickými zástupci této skupiny jsou jednobuněčné organismy patřící mezi dinoflageláty, rozsivky, euglenoidy a zelené řasy. Všechny řasy se vyznačují tvorbou chlorofylu a různých forem karotenoidů, ale schopnost syntetizovat další formy chlorofylů a fykobilinů u zástupců skupiny se projevuje různými způsoby.
Kombinace těchto nebo těch pigmentů způsobuje barvení buněk v různých barvách. Mohou být zelené, hnědé, červené, zlaté. Pigmentace buněk je druhovou charakteristikou.
Rozsivky jsou jednobuněčné planktonní formy, které mají vzhled křemíkové lastury mlžů. Někteří zástupci jsou schopni pohybu podle typu klouzání. Rozmnožování je jak asexuální, tak sexuální.
Biotopy jednobuněčných organismů jsou sladkovodní nádrže. Pohybují se pomocí bičíků. Neexistuje žádná buněčná stěna. Schopný růst ve tmě díky procesu oxidace organických látek.
Dinoflageláty mají speciální strukturu buněčné stěny, skládá se z celulózy. Tyto planktonní jednobuněčné řasy mají dva boční bičíky.
Pro mikroskopické zástupce jsou biotopy sladké a mořské vodní útvary, půda a povrch různých suchozemských objektů. Existují nepohyblivé druhy a některé jsou schopné pohybu pomocí bičíků. Stejně jako dinoflageláty mají zelené mikrořasy celulózovou buněčnou stěnu. Charakteristické je ukládání škrobu v buňkách. Rozmnožování se provádí jak nepohlavně, tak pohlavně.
Základní principy klasifikace mikroorganismů patřících do prvoků jsou založeny na morfologických charakteristikách, které se mezi zástupci této skupiny značně liší.
Mohou vést stacionární životní styl nebo se pohybovat pomocí různých zařízení: bičíků, řasinek a pseudopodů. V rámci taxonomické skupiny prvoků existuje několik dalších skupin.
Améby provádějí výživu endocytózou, pohybují se pomocí pseudopodů, podstata rozmnožování spočívá v primitivu ve dvou. Většina améb jsou volně žijící vodní formy, ale existují i takové, které způsobují onemocnění u lidí a zvířat.
Infusoriové buňky mají dvě různá jádra, nepohlavní rozmnožování spočívá v příčném dělení. Existují zástupci, pro které je charakteristická sexuální reprodukce. Pohybu se účastní koordinovaný systém řasinek. Endocytóza se provádí zachycením potravy ve speciální dutině ústní a zbytky jsou vylučovány otvorem na zadním konci. V přírodě žijí nálevníci ve vodních plochách znečištěných organickými látkami a také v bachoru přežvýkavců.
Bičíkovci se vyznačují přítomností bičíků. Absorpce rozpuštěných živin se provádí celým povrchem CPM. K dělení dochází pouze v podélném směru. Mezi bičíkovci existují volně žijící i symbiotické druhy. Hlavními symbionty lidí a zvířat jsou trypanozomy (způsobují spavou nemoc), leishmánie (způsobují obtížně se hojící vředy), giardie (vedou ke střevním poruchám).
Sporozoani mají ze všech prvoků nejsložitější životní cyklus. Nejznámějším zástupcem sporozoanů je malarický Plasmodium.
Klasifikace mikroorganismů podle řadí zástupce této skupiny mezi heterotrofy. Většina se vyznačuje tvorbou mycelia. Dýchání je obvykle aerobní. Existují ale i fakultativní anaeroby, které mohou přejít na alkoholové kvašení. Způsoby rozmnožování jsou vegetativní, asexuální a sexuální. Právě tato vlastnost slouží jako další kritérium
Pokud mluvíme o významu zástupců této skupiny, pak je zde největší zájem o kombinovanou netaxonomickou skupinu kvasinek. To zahrnuje houby, které nemají fázi růstu mycelia. Mezi kvasinkami existuje mnoho fakultativních anaerobů. Existují však i patogenní druhy.
Morfologie a klasifikace prokaryotických mikroorganismů je spojuje do dvou domén: bakterie a archaea, jejichž zástupci mají mnoho významných rozdílů. Archaea nemají peptidoglykanové (mureinové) buněčné stěny typické pro bakterie. Vyznačují se přítomností dalšího heteropolysacharidu - pseudomureinu, ve kterém není žádná N-acetylmuramová kyselina.
Archaea se dělí na tři kmeny.
Principy klasifikace mikroorganismů, které kombinují mikroby do této domény, jsou založeny na strukturních vlastnostech buněčné membrány a zejména obsahu peptidoglykanu v ní. V současné době je v doméně 23 kmenů.
Bakterie jsou důležitým článkem koloběhu látek v přírodě. Podstatou jejich významu v tomto globálním procesu je rozklad rostlinných a živočišných zbytků, čištění vodních ploch znečištěných organickou hmotou a modifikace anorganických sloučenin. Bez nich by existence života na Zemi byla nemožná. Tyto mikroorganismy žijí všude, jejich životním prostředím může být půda, voda, vzduch, lidské tělo, zvířata a rostliny.
Podle tvaru buněk, přítomnosti zařízení pro pohyb, artikulace buněk mezi sebou se tato doména provádí v rámci následné klasifikace mikroorganismů. Mikrobiologie zvažuje následující typy bakterií na základě tvaru buněk: kulaté, tyčinkovité, vláknité, svinuté, spirálovité. Podle druhu pohybu mohou být bakterie nepohyblivé, bičíkaté nebo se pohybují v důsledku vylučování hlenu. Na základě způsobu artikulace buněk mezi sebou lze bakterie izolovat, spojovat ve formě párů, granulí a nacházejí se i větvené formy.
Mezi tyčinkovitými bakteriemi je mnoho patogenních mikroorganismů (původci záškrtu, tuberkulózy, břišního tyfu, antraxu); prvoky (malarické plazmodium, toxoplazma, leishmanie, giardie, trichomonas, některé patogenní améby), aktinomycety, mykobakteria (původci tuberkulózy, lepry), plísně a kvasinkám podobné houby (původci mykóz, kandidózy). Houby mohou způsobit všechny druhy kožních lézí, například různé druhy lišejníků (s výjimkou pásového oparu, na kterém se virus podílí). Některé kvasinky, které jsou stálými obyvateli kůže, nemají za normálních podmínek imunitního systému škodlivý účinek. Pokud se však aktivita imunity sníží, způsobí výskyt seboroické dermatitidy.
Epidemiologická nebezpečnost mikroorganismů je kritériem pro sloučení všech patogenních mikrobů do čtyř skupin odpovídajících čtyřem rizikovým kategoriím. Skupiny patogenity mikroorganismů, jejichž klasifikace je uvedena níže, jsou tedy pro mikrobiology největší zájem, protože přímo ovlivňují život a zdraví populace.
Nejbezpečnější, 4. skupina patogenity, zahrnuje mikroby, které neohrožují zdraví jedince (nebo je riziko tohoto ohrožení zanedbatelné). To znamená, že riziko infekce je velmi malé.
3. skupina se vyznačuje středním rizikem infekce pro jednotlivce, nízkým rizikem pro celou společnost. Takové patogeny by teoreticky mohly způsobit onemocnění, a i kdyby ano, existují ověřené účinné způsoby léčby a také soubor preventivních opatření, která mohou zabránit šíření infekce.
Do 2. skupiny patogenity patří mikroorganismy, které představují vysoké riziko pro jedince, ale nízké pro společnost jako celek. V tomto případě může patogen způsobit těžké onemocnění u lidí, ale nepřenáší se z jedné infikované osoby na druhou. Existují účinné metody léčby a prevence.
1. skupina patogenity se vyznačuje vysokým rizikem jak pro jedince, tak pro společnost jako celek. Patogen, který způsobuje těžké onemocnění u člověka nebo zvířete, se může snadno přenášet různými způsoby. Účinná léčba a preventivní opatření obvykle nejsou k dispozici.
Patogenní mikroorganismy, jejichž klasifikace určuje jejich příslušnost k jedné nebo druhé skupině patogenity, způsobují velké škody na zdraví společnosti pouze tehdy, pokud patří do 1. nebo 2. skupiny.
Přednáška č. 5 Morfologie a systematika mikroorganismů. Prokaryota (bakterie a aktinomycety).
1 Morfologie a systematika mikroorganismů. Morfologie mikroorganismů studuje jejich vzhled, tvar a strukturní znaky, schopnost pohybu, tvorbu spór a způsoby rozmnožování. Morfologické znaky hrají důležitou roli v rozpoznávání a klasifikaci mikroorganismů. Od pradávna se živý svět dělí na dvě říše: říši rostlin a říši zvířat. Když byl objeven svět mikroorganismů, byly odděleny do samostatného království. Až do 19. století se tak celý svět živých organismů dělil na tři království. Na začátku byla klasifikace mikroorganismů založena na morfologických charakteristikách, protože o nich člověk nevěděl nic víc. Do konce 19. století bylo popsáno mnoho druhů; různí vědci, především botanici, rozdělili mikroorganismy do skupin přijatých pro klasifikaci rostlin. V roce 1897 se pro systematiku mikrobů začaly používat spolu s morfologickými a fyziologickými znaky. Jak se později ukázalo, pro vědecky podloženou klasifikaci některé znaky samy o sobě nestačí. Proto se používá sada funkcí:
Morfologické (tvar buněk, velikost, pohyblivost, reprodukce, sporulace, Gramovo barvení);
Kulturní (charakter růstu na tekutých a pevných živných půdách);
Fyziologické a biochemické (povaha nahromaděných produktů);
Genotypové (fyzikální a chemické vlastnosti DNA).
Genosystematika umožňuje určit typ mikroorganismů nikoli podle podobnosti, ale podle příbuzenství. Bylo zjištěno, že nukleotidové složení celkové DNA se během vývoje mikroorganismů za různých podmínek nemění. S- a R-formy jsou identické ve složení DNA. Byly také nalezeny mikroorganismy, které mají podobné nukleotidové složení DNA, i když patří do různých systematických skupin: Escherichia coli a některé korynebakterie. To naznačuje, že systematika (taxonomie) mikrobů by měla brát v úvahu různé znaky.
Až donedávna byly všechny živé bytosti buněčné struktury, v závislosti na vztahu jádra a organel s cytoplazmou, složení buněčné stěny a dalších znaků, rozděleny do dvou skupin (říší):
1.1 Prokaryota-prenukleární (klasifikované - organismy, které nemají jasně definované jádro, reprezentované molekulou DNA ve formě prstence; buněčná stěna obsahuje peptidoglykan (murein) a kyseliny teichoové; ribozomy mají sedimentační konstanty 70; energetická centra buňky jsou umístěny v mezozomech a nejsou tam žádné organely).
1.2 Jaderná eukaryota (s jasně definovaným jádrem odděleným od cytoplazmy membránou; v buněčné stěně chybí peptidoglykan a teichoové kyseliny; cytoplazmatické ribozomy jsou větší; sedimentační konstanta je 80; energetické procesy probíhají v mitochondriích; existuje Golgiho komplex z organel atd.).
Později se ukázalo, že mezi mikroorganismy existují i nebuněčné formy-viry, a proto byla identifikována třetí skupina (království) - vira.
Pro označení mikroorganismů je přijata dvojitá (binární) nomenklatura, která zahrnuje jméno rodu a druhu. Rodové jméno se píše s velkým písmenem, druhové jméno (i odvozené od příjmení) se píše s malým (malým). Například bacil antraxu se nazývá Bacillus anthracis, Escherichia coli se nazývá Escherichia coli, černý aspergillus se nazývá Aspergillus niger.
Základní (nižší) taxonomickou jednotkou je druh. Druhy jsou seskupeny do rodů, rody do čeledí, čeledi do řádů, řády do tříd, třídy do oddílů a oddíly do království.
Druh je soubor jedinců stejného genotypu s výraznou fenotypovou podobností.
Kultura - mikroorganismy získané ze zvířecího, lidského, rostlinného nebo environmentálního substrátu a pěstované na živném médiu. Čisté kultury se skládají z jedinců stejného druhu (potomstvo získané z jedné buňky je klon).
Kmen je kultura stejného druhu, izolovaná z různých stanovišť a charakterizovaná menšími změnami vlastností. Například E. coli izolovaná z lidského těla, dobytka, vodních ploch, půdy, mohou být různých kmenů.
2 Prokaryota (bakterie a aktinomycety). Bakterie (prokaryota) jsou velkou skupinou mikroorganismů (asi 1600 druhů), z nichž většina je jednobuněčná. Tvar a velikost bakterií. Hlavní formy bakterií jsou kulovité, tyčovité a svinuté. Kulovité bakterie - koky mají obvyklý tvar koule, jsou zploštělé, oválné nebo fazolovité. Koky mohou být ve formě jednotlivých buněk - monokoků (mikrokoků) nebo spojených v různých kombinacích: v párech - diplokoky, čtyři buňky - tetrakoky, ve formě více či méně dlouhých řetězců - streptokoky, a také ve formě shluků krychlový tvar (ve formě balíčků) osmi buněk uspořádaných ve dvou vrstvách nad sebou, jsou sarciny. Jsou zde hrozny nepravidelného tvaru, připomínající hrozny - stafylokoky. Tyčinkovité bakterie mohou být jednotlivé nebo spojené v párech – diplobakterie, řetězce tří až čtyř i více buněk – streptobakterie. Poměry mezi délkou a tloušťkou tyčinek jsou velmi rozdílné. Zakřivené nebo zakřivené bakterie se liší délkou, tloušťkou a stupněm zakřivení. Tyčinky mírně zakřivené ve formě virgule se nazývají vibria, tyčinky s jednou nebo více kudrlinami vývrtky se nazývají spirilla a tenké tyčinky s četnými kudrlinami se nazývají spirochéty. Díky použití elektronového mikroskopu ke studiu mikroorganismů v přírodních substrátech byly nalezeny bakterie, které mají zvláštní tvar buněk: uzavřený nebo otevřený prstenec (toroidy); s výrůstky (prostekami); červovitý - dlouhý se zakřivenými velmi tenkými konci; a také v podobě šestihranné hvězdy.
Bakterie jsou velmi malé, pohybují se od desetin mikrometru (µm) do několika mikrometrů. Průměrná velikost těla většiny bakterií je 0,5-1 mikronu a průměrná délka tyčinkovitých bakterií je 2-5 mikronů. Existují bakterie, jejichž velikosti jsou mnohem větší, než je průměr, a některé jsou na hranici viditelnosti v běžných optických mikroskopech. Tvar těla bakterií, stejně jako jejich velikost, se mohou lišit v závislosti na věku a podmínkách růstu. Za určitých, relativně stabilních podmínek si však bakterie zachovávají svou velikost a tvar, který je tomuto druhu vlastní. Hmotnost bakteriální buňky je velmi malá, přibližně 4-10-1:! G.
Struktura bakteriální buňky . Buňka prokaryotických organismů, mezi které patří bakterie, má základní rysy ultrastruktury. Buněčná stěna (skořápka) je důležitým stavebním prvkem většiny bakterií. Buněčná stěna tvoří 5 až 20 % sušiny buňky. Má elasticitu, slouží jako mechanická bariéra mezi protoplastem a okolím, dává buňce určitý tvar. Buněčná stěna obsahuje heteropolymerní sloučeninu specifickou pro prokaryotické buňky – peptidoglykan (murein), který v buněčných stěnách eukaryotických organismů chybí. Podle metody barvení navržené dánským fyzikem H. Gramem (1884) se bakterie dělí na dvě skupiny: grampozitivní a gramnegativní. Gram-pozitivní buňky si barvivo udrží, zatímco gramnegativní buňky nikoli, kvůli rozdílům v chemickém složení a ultrastruktuře jejich buněčných stěn. Grampozitivní bakterie mají silnější, amorfní buněčné stěny, obsahují velké množství mureinu (od 50 do 90 % sušiny buněčné stěny) a teichoových kyselin. Buněčné stěny gramnegativních bakterií jsou tenčí, vrstvené, obsahují hodně lipidů, málo mureinu (5-10 %) a žádné kyseliny teichoové.
Buněčná stěna bakterií je často pokryta hlenem. Slizniční vrstva může být tenká, sotva viditelná, ale může být významná, může tvořit pouzdro. Často je pouzdro mnohem větší než bakteriální buňka. Sliz buněčných stěn je někdy tak silný, že pouzdra jednotlivých buněk splývají do slizovitých hmot (zoogelů), ve kterých jsou vtroušeny bakteriální buňky. Slizovité látky tvořené některými bakteriemi se nezadržují ve formě kompaktní hmoty kolem buněčné stěny, ale difundují do okolí. Při rychlém množení v tekutých substrátech je mohou hlenotvorné bakterie proměnit v souvislou mazlavou hmotu. Tento jev je někdy pozorován u cukernatých extraktů z řepy při výrobě cukru. Cukrový sirup se může během krátké doby proměnit ve viskózní slizkou hmotu. Maso, uzeniny, tvaroh jsou vystaveny hlenu; sleduje se viskozita mléka, láků, nakládané zeleniny, piva, vína. Intenzita tvorby hlenu a chemické složení hlenu závisí na typu bakterií a podmínkách kultivace. Kapsle má užitečné vlastnosti, hlen chrání buňky před nepříznivými podmínkami - u mnoha bakterií se za takových podmínek zvyšuje tvorba hlenu. Pouzdro chrání buňku před mechanickým poškozením a vysycháním, vytváří další osmotickou bariéru, slouží jako překážka průniku fágů, protilátek, někdy je zdrojem rezervních živin. Cytoplazmatická membrána odděluje obsah buňky od buněčné stěny. Toto je povinná struktura každé buňky. Pokud je narušena integrita cytoplazmatické membrány, buňka ztrácí svou životaschopnost. Cytoplazmatická membrána tvoří 8-15 % sušiny buňky. Membrána obsahuje až 70-90 % buněčných lipidů, její tloušťka je 7-10 nm 1 . Na řezech buněk v elektronovém mikroskopu je viditelný ve formě třívrstvé struktury - jedna lipidová vrstva a dvě bílkovinné vrstvy k ní na obou stranách přiléhající. Cytoplazmatická membrána místy vyčnívá do buňky a tvoří všechny druhy membránových struktur. Obsahuje různé enzymy; je polopropustný, hraje důležitou roli při výměně látek mezi buňkou a prostředím. Cytoplazma bakteriální buňky je polotekutý, viskózní, koloidní systém. Místy je prostoupen membránovými strukturami – mesozomy, které vznikly z cytoplazmatické membrány a zachovaly si s ní spojení. Mezozomy plní různé funkce; v nich a v cytoplazmatické membráně s nimi spojené se nacházejí enzymy podílející se na energetických procesech – na zásobování buňky energií. Dobře vyvinuté mezozomy se nacházejí pouze u grampozitivních bakterií, u gramnegativních bakterií jsou vyvinuty špatně a mají jednodušší strukturu. Cytoplazma obsahuje ribozomy, jaderný aparát a různé inkluze. Ribozomy jsou rozptýleny v cytoplazmě ve formě 20–30 nm granulí; Ribozomy tvoří asi 60 % ribonukleové kyseliny (RNA) a 40 % bílkovin. Ribozomy jsou zodpovědné za syntézu buněčného proteinu. V bakteriální buňce, v závislosti na jejím stáří a životních podmínkách, může a nemusí být 5-50 tisíc ribozomů. Jaderný aparát bakterií se nazývá nukleoid. Elektronová mikroskopie ultratenkých řezů bakteriálních buněk umožnila prokázat, že nositelem genetické informace buňky je molekula deoxyribonukleové kyseliny (DNA). DNA má formu dvoušroubovicového vlákna uzavřeného v prstenci; nazývá se také „bakteriální chromozom“. Nachází se v určité oblasti cytoplazmy, ale není od ní oddělena vlastní membránou.
Cytoplazmatický zařazení bakteriální buňky jsou rozmanité, hlavně se jedná o rezervní živiny, které se ukládají v buňkách, když se vyvíjejí v podmínkách nadbytku živin v prostředí, a jsou spotřebovány, když buňky upadnou do podmínek hladovění. V bakteriálních buňkách se ukládají polysacharidy: glykogen, škrobu podobná granulóza, které se používají jako zdroj uhlíku a energie. Lipidy se nacházejí v buňkách ve formě granulí a kapiček. Tuk je dobrým zdrojem uhlíku a energie. Mnoho bakterií akumuluje polyfosfáty; jsou obsaženy ve volutinových granulích a jsou využívány buňkami jako zdroj fosforu a energie. Molekulární síra se ukládá v buňkách sirných bakterií.
Mobilita bakterií . Kulové bakterie jsou většinou nepohyblivé. Tyčinkovité bakterie jsou mobilní i nepohyblivé. Zakřivené a spirálovité bakterie jsou mobilní. Některé bakterie se pohybují klouzáním. Pohyb většiny bakterií se provádí pomocí bičíků. Bičíky jsou tenká, spirálovitě stočená vlákna proteinové povahy, která mohou provádět rotační pohyby. Délka bičíků je různá a tloušťka je tak malá (10-20 nm), že je lze ve světelném mikroskopu vidět až po speciálním zpracování buňky. Přítomnost, počet a umístění bičíků jsou pro tento druh stálými znaky a mají diagnostickou hodnotu. Bakterie s jedním bičíkem na konci buňky se nazývají monotrichní; se svazkem bičíků - lofotrichs ", se svazkem bičíků na obou koncích buňky - amfitrichní; bakterie, u kterých jsou bičíky umístěny na celém povrchu buňky, se nazývají peritrichní. Rychlost pohybu bakterií je vysoká: v za sekundu může buňka s bičíky urazit vzdálenost 20-50krát větší, než je délka jejího těla.Za nepříznivých podmínek života, stárnutím buňky, mechanickým působením může dojít ke ztrátě pohyblivosti.Kromě bičíků, na povrchu některých bakterií je velké množství vláknitých útvarů, mnohem tenčích a kratších než bičíky - fimbrie (neboli pili) .
Rozmnožování bakterií. Prokaryotické buňky se vyznačují jednoduchým dělením na dvě části. Dělení buněk začíná zpravidla nějakou dobu po rozdělení nukleoidu. Tyčinkovité bakterie se dělí napříč, kulovité tvary v různých rovinách. V závislosti na orientaci štěpné roviny a jejich počtu vznikají různé formy: jednotlivé koky, párové, řetízkové, ve formě balíků, shluků. Rysem reprodukce bakterií je rychlost procesu. Rychlost dělení závisí na typu bakterií, kultivačních podmínkách: některé druhy se dělí každých 15-20 minut, jiné - po 5-10 hodinách.S tímto rozdělením počet bakteriálních buněk za den dosahuje obrovského počtu. To je často pozorováno u potravinářských výrobků: rychlé kysání mléka v důsledku rozvoje bakterií mléčného kvašení, rychlé zkažení masa a ryb v důsledku rozvoje hnilobných bakterií atd.
Sporulace. Spory v bakteriích vznikají obvykle za nepříznivých podmínek vývoje: při nedostatku živin, změnách teploty, pH, při hromadění produktů látkové výměny nad určitou úroveň. Tyčinkovité bakterie mají schopnost tvořit spory. Každá buňka produkuje pouze jednu sporu (endosporu).
Sporulace je složitý proces, rozlišuje se v něm několik fází: za prvé je pozorována restrukturalizace genetického aparátu buňky a morfologie nukleoidních změn. V buňce se zastaví syntéza DNA. Jaderná DNA je vytažena jako vlákno, které je následně rozštěpeno; jeho část je soustředěna na jednom z pólů buňky. Tato část buňky se nazývá sporogenní zóna. Ve sporogenní zóně se cytoplazma zahustí, poté je tato oblast oddělena od zbytku buněčného obsahu přepážkou (septem). Odříznutou oblast pokrývá membrána mateřské buňky, vzniká tzv. prospora. Prospora je struktura umístěná uvnitř mateřské buňky, od které je oddělena dvěma membránami: vnější a vnitřní. Mezi membránami se vytváří korová vrstva (kortex), která se chemickým složením podobá buněčné stěně vegetativní buňky. Kromě peptidoglykanu obsahuje kůra kyselinu dipikolinovou (C 7 H 8 O 4 Mg), která ve vegetativních buňkách chybí. Následně se na vrcholu prospory vytvoří skořápka spor, která se skládá z několika vrstev. Počet, tloušťka a struktura vrstev se u různých druhů bakterií liší. Povrch vnějšího pláště může být hladký nebo s výrůstky různých délek a tvarů. Na skořápce výtrusu se často tvoří tenký obal, který výtrus obklopuje ve formě pochvy, exosporium.
Výtrusy mají obvykle kulatý nebo oválný tvar. Průměr výtrusů některých bakterií přesahuje šířku buňky, v důsledku čehož se mění tvar výtrusných buněk. Buňka má podobu vřetena (klostridium) , pokud se výtrus nachází v jeho středu, nebo tvar paličky (plektridium) když je výtrus blízko konce buňky.
Po dozrání výtrusy mateřská buňka odumře, její obal je zničen a výtrus se uvolní. Proces tvorby spor trvá několik hodin.
Přítomnost husté, nepropustné membrány ve sporách bakterií, nízký obsah vody v ní, velké množství lipidů a také přítomnost vápník A kyselina dipikolinová určit vysokou odolnost spor vůči faktorům prostředí. Spory mohou přežít stovky nebo dokonce tisíce let. Například z mrtvol mamutů a egyptských mumií, které jsou staré tisíce let, byly izolovány životaschopné spory. Spory jsou odolné vůči vysokým teplotám: v suchém stavu zemřou po zahřátí na 165-170 ° C po dobu 1,5-2 hodin a s přehřátou párou (v autoklávu) - při 121 ° C po dobu 15-30 minut.
Za příznivých podmínek spora vyklíčí ve vegetativní buňku; tento proces obvykle trvá několik hodin.
Klíčící spora začne aktivně absorbovat vodu, aktivují se její enzymy a zintenzivňují se biochemické procesy vedoucí k růstu. Při klíčení spor se kůra mění v buněčnou stěnu mladé vegetativní buňky; kyselina dipikolinová a vápník se uvolňují do vnějšího prostředí. Vnější obal výtrusu se roztrhne, mezerami vyjde „výhonek“ nové buňky, ze které se pak vytvoří vegetativní bakteriální buňka.
Zkažení potravin je způsobeno pouze vegetativními buňkami. Znalost faktorů, které přispívají k tvorbě spor v bakteriích, a faktorů, které způsobují jejich růst do vegetativních buněk, je důležitá při výběru způsobu zpracování produktů, aby se zabránilo jejich mikrobiálnímu znehodnocení.
Výše uvedené informace charakterizují především tzv. pravé bakterie. Existují další, více či méně odlišné od nich, mezi které patří následující.
Filamentózní (vláknité bakterie). Jedná se o mnohobuněčné organismy ve formě různě dlouhých vláken, o průměru 1 až 7 mikronů, pohyblivé nebo připojené k substrátu. Většinou vlákna se slizkým pláštěm. Mohou obsahovat oxid hořečnatý nebo oxidy železa. Žijí ve vodních útvarech, nacházejí se v půdě.
Myxobakterie. Jedná se o tyčinkovité bakterie, které se pohybují klouzáním. Tvoří plodnice – shluky buněk uzavřené ve slizu. Buňky v plodnicích přecházejí do klidového stavu – myxospory. Tyto bakterie žijí v půdě, na různých rostlinných zbytcích.
Bakterie pučení a stonku se množí pučením, tvorbou stonků nebo obojím. Existují druhy s výrůstky - prostheca. Žijí v půdě a vodních plochách.
Aktinomycety. Bakterie jsou rozvětvené. Některé jsou mírně rozvětvené tyčinky (viz obr. 2, e), jiné jsou ve formě tenkých větvících vláken, která tvoří jednobuněčné mycelium. Myceliální aktinomycety, nazývané „zářivé houby“, se rozmnožují sporami, které se vyvíjejí na vzdušných větvích mycelia. Aktinomycety jsou barevné; jsou v přírodě široce rozšířeny. Nacházejí se také na potravinářských výrobcích a mohou způsobit zkažení. Výrobek získává charakteristický zemitý zápach. Mnoho aktinomycet produkuje antibiotika. Existují druhy, které jsou patogenní pro lidi a zvířata.
Mykoplazmata. Organismy bez buněčné stěny jsou pokryty pouze třívrstvou membránou. Buňky jsou velmi malé, někdy ultramikroskopické velikosti (asi 200 nm), pleomorfní (různých tvarů) - od kokoidních až po vláknité. Některé způsobují nemoci u lidí, zvířat, rostlin.
Základy taxonomie bakterií Moderní bakteriální klasifikační systémy jsou v podstatě umělé, kombinují bakterie do určitých skupin na základě jejich podobnosti, pokud jde o komplex morfologických, fyziologických, biochemických a genotypových znaků.K tomuto účelu slouží Bergiho průvodce definicí bakterií (1974, 8. vydání a 1984). - 9. vydání). Podle 8. vydání jsou všechna prokaryota rozdělena do dvou oddílů – sinice a bakterie. První sekce – sinice (modrozelené řasy) – jsou fototrofní mikroorganismy. Druhá sekce jsou bakterie. Toto oddělení je rozděleno do 19 skupin. Do 17. skupiny patří aktinomycety. Podle 9. vydání je říše prokaryot rozdělena do čtyř sekcí v závislosti na přítomnosti nebo nepřítomnosti buněčné stěny a jejím chemickém složení: první sekce zahrnuje tenkostěnné skupiny bakterií, gramnegativní, fototrofní a sinice; na 2. oddělení - tvrdokožka jsou zařazeny skupiny bakterií pozitivní na Gramovo barvení; třetí oddíl zahrnuje mykoplazmata – bakterie, které nemají buněčnou stěnu; čtvrtá sekce zahrnuje metanotvorné a archebakterie (zvláštní skupina bakterií, která žije v extrémních podmínkách prostředí a je jednou z nejstarších forem života).
Morfologie mikroorganismů je věda, která studuje jejich tvar, stavbu, způsoby pohybu a rozmnožování.
Mikroby, které se nejčastěji vyskytují při přípravě potravin, se dělí na bakterie, plísně, kvasinky a viry. Většina mikrobů jsou jednobuněčné organismy měřené v mikrometrech - mikronech (1/1000 mm) a nanometrech - nm (1/1000 mikronů).
bakterie.
Bakterie jsou jednobuněčné, nejvíce studované mikroorganismy o velikosti 0,4-10 mikronů. Bakterie jsou kulovitého tvaru, tyčovitého tvaru a svinutého tvaru (obr. 1). Kulovité bakterie se nazývají koky.
Podle velikosti a umístění buněk se rozlišují mikrokoky (jednobuněčné), diplokoky (skupina dvou buněk), streptokoky (ve formě řetězce buněk), stafylokoky (shluky buněk ve formě hroznu chomáč). Velikost buněk kulovitých bakterií je 0,2-2,5 mikronů.
Tyčinkovité bakterie se nacházejí ve formě jednoduchých tyčinek, stejně jako ve formě dvojitých a spojených v řetězci.
Různé tvary buněk se vyznačují spletitými bakteriemi, které mají různé délky a tloušťky. Patří sem vibria, spirilla, spirochéty.
Délka tyčinkovitých a svinutých bakterií je od 1 do 5 mikronů.
Velikost a tvar bakterií se může lišit v závislosti na různých faktorech prostředí.
Struktura bakteriální buňky.
Buňka je oddělena od vnějšího prostředí hustou membránou – buněčnou stěnou. Buněčná stěna tvoří 5 až 20 % sušiny buňky. Buněčná stěna je kostrou buňky, dává jí určitý tvar, chrání ji před nepříznivými vnějšími vlivy, podílí se na metabolismu buňky s prostředím.
Vnější vrstva skořápky u mnoha bakterií může být slizovitá a tvoří ochranný obal - kapsli.
Hlavní částí buňky je cytoplazma – průhledná, polotekutá viskózní proteinová hmota napuštěná buněčnou mízou. Cytoplazma chrání buňku před mechanickým poškozením a vysycháním. Cytoplazma obsahuje rezervní živiny (zrna škrobu, tukové kapičky, glykogen, bílkoviny) a další buněčné struktury. V cytoplazmě jsou membránové struktury - mesozomy. Mezozomy obsahují enzymy. Cytoplazma obsahuje jaderný aparát bakteriální buňky, který se nazývá nukleoid. Jedná se o dvojitou šroubovici DNA ve formě uzavřeného prstence.
Některé bakterie mají bičíky. Bičíky jsou tenká, spirálovitě stočená vlákna. Pomocí bičíků se mohou některé druhy bakterií aktivně pohybovat. Kulovité bakterie (koky) jsou nepohyblivé. Některé typy tyčinkovitých bakterií jsou pohyblivé a všechny jsou spletité. Bakterie se mohou pohybovat pomocí řasinek.
Cytoplazmatická membrána odděluje obsah buňky od buněčné stěny. Je polopropustný a hraje důležitou roli při výměně látek mezi buňkou a vnějším prostředím.
Cytoplazma obsahuje také ribozomy a různé inkluze. Ribozomy v cytoplazmě jsou prezentovány ve formě malých granulí. Jsou asi z poloviny tvořeny ribonukleovou kyselinou (RNA) a bílkovinami. RNA se podílí na syntéze proteinů.
Reprodukce. Bakterie se rozmnožují nepohlavně, především prostým buněčným dělením na dvě.
Reprodukce probíhá za příznivých podmínek. Charakteristickým znakem množení bakterií je rychlost procesu. Doba reprodukce bakterií je od 30 minut do několika hodin. Názvy mikroorganismů se skládají ze dvou latinských slov, z nichž první znamená rod, druhé znamená druh.
Některé tyčinkovité bakterie tvoří za nepříznivých podmínek spory (zahuštěná cytoplazma pokrytá hustou membránou). Výtrusy nepotřebují výživu, nejsou schopny se rozmnožovat, ale zachovávají si životaschopnost při vysokých teplotách, sušení, mrazu po dobu několika měsíců (botulinum bacillus) nebo i mnoho let (anthrax bacillus). Spory odumírají během sterilizace (zahřívání na 120°C po dobu 29 minut). Za příznivých podmínek vyklíčí v normální (vegetativní) bakteriální buňku. Bakterie tvořící spory se nazývají bacily.
Houby tvoří velkou skupinu organismů, které jsou izolovány v samostatné říši Mycota (Mycota). Houby jsou v přírodě široce rozšířeny. Houby jsou eukaryota. Do říše hub patří mikroskopické vláknité houby (plísně).
Struktura. Buňky plísně mají podobu podlouhlých propletených nití - hyf o tloušťce 1 - 15 mikronů, tvořících tělo formy - mycelium (mycelium), skládající se z jedné nebo více buněk. Na povrchu mycelia se vyvíjejí plodnice, ve kterých dozrávají výtrusy.
Struktura. Buňky mikroskopických hub mají protáhlý tvar a nazývají se hyfy. Proplétající se vláknité hyfy tvoří tělo houby ve formě vaty, chmýří a dalších podobných útvarů, které se nazývají mycelium nebo mycelium. Podhoubí se skládá ze dvou částí: horní plodonosné a spodní, která slouží k uchycení na živném médiu - substrátu - a výživě houby. Houby jsou viditelné pouhým okem.
Myceliální buňky mají buněčnou stěnu, která má ochranné vlastnosti. Buněčná stěna také určuje tvar buňky. Uvnitř buňky je vyplněna cytoplazma, která obsahuje jádra, ribozomy, mitochondrie a vakuoly.
Jádra regulují proces metabolismu, rozmnožování a přenosu dědičných znaků. Ribozomy jsou centrem syntézy bílkovin a energetické procesy probíhají v mitochondriích. Vakuoly jsou kulaté dutiny vyplněné buněčnou mízou, kde se ukládají rezervní živiny (glykogen, tuk, volutin).
Reprodukce. Mikroskopické houby se rozmnožují především dvěma způsoby: nepohlavně (vegetativně) a pohlavně.
Při nepohlavním rozmnožování se tvoří spory.
Při sexuální reprodukci se nejprve spojí dvě sousední buňky. Pak proces rozmnožování probíhá u různých druhů hub různými způsoby. Některé tvoří buňku zvanou zygota, která pak klíčí. U jiných hub se tvoří plodnice, uvnitř které se vyvíjejí váčky (asci) s výtrusy. Jakmile jsou v příznivých podmínkách, výtrusy dozrávají, pytel se roztrhne. Spory plísní jsou velmi odolné vůči vnějším vlivům, mohou zůstat životaschopné i několik let.
Mikroskopické houby potřebují ke svému vývoji kyslík, to znamená, že jsou aerobní a množí se pouze tehdy, když je k dispozici vzduch! Optimální podmínky pro jejich rozmnožování jsou teplota 25-35°C a relativní vlhkost 70-80%.
Pokud jde o strukturu, buňky plísní se liší od bakteriálních buněk tím, že mají jedno nebo více jader a vakuol (dutiny vyplněné buněčnou tekutinou).
Kvasinky jsou eukaryotické mikroorganismy. Tvoří velkou skupinu jednobuněčných, nepohyblivých mikroorganismů, které jsou v přírodě široce rozšířeny. Většina kvasinek patří do třídy hub - askomycety Tvarově jsou kvasinky kulaté, oválné, vejčité a protáhlé. Velikosti kvasinkových buněk jsou od 2 do 12 mikronů.
Kvasinky jsou v přírodě široce rozšířeny. Jsou schopny štěpit (kvasit) cukry na alkohol a oxid uhličitý.
Buněčná struktura. Buňky kvasinek jsou odděleny od vnějšího prostředí buněčnou stěnou. Chrání buňku před nepříznivými vlivy a určuje její tvar. Pod buněčnou stěnou se nachází cytoplazmatická membrána, která hraje důležitou roli v metabolismu. Buňka je vyplněna cytoplazmou, která obsahuje jádro, mitochondrie, ribozomy, vakuoly.
Jádro je obklopeno dvojitou membránou. Funkcemi jádra jsou regulace metabolických procesů a dalších chemických procesů v buňce, přenos dědičných znaků.
Mitochondrie jsou malé částice různých tvarů. Probíhají v nich energetické procesy a ukládá se energie.
Ribozomy jsou nejmenší tělíska, která jsou centrem syntézy bílkovin. Vakuoly jsou vezikuly naplněné buněčnou mízou. Uvnitř vakuol jsou náhradní látky - tuky, sacharidy (glykogen), volutin.
Reprodukce. Kvasinky se za příznivých podmínek rozmnožují dvěma způsoby: nepohlavně nebo vegetativně (pučení) a pohlavně (sporulace).
Vegetativní množení probíhá následovně. Nejprve se na původní (mateřské) buňce – ledvině, vytvoří malý tuberkul, který se s růstem zvětšuje. Přitom je jádro rozděleno na dvě části. Jedno z jader s částí cytoplazmy a dalšími prvky buňky přechází v mladou (dceřinou) buňku.
Jak dceřiná buňka roste, zúžení, které ji spojuje s mateřskou buňkou, se zužuje, a tak se dceřiná buňka jakoby šněruje a pak se odděluje a odděluje od mateřské buňky. Tento proces trvá několik hodin.
Sporulace může nastat i splynutím dvou vegetativních buněk za vzniku zygoty, ve které se následně tvoří spory, které vyklíčí do vegetativních buněk. Poté se rozmnožují pučením.
Viry jsou mikroorganismy velmi malých velikostí, od 35 do 125 nanometrů, takže je lze detekovat pouze elektronovým mikroskopem.
Ve tvaru jsou viry kulaté, spirálovité, stejně jako ve formě tyčinek a mnohostěnů. Mají jednoduchou strukturu a různé chemické složení.
Viry nemají buněčnou strukturu. Jsou odolné vůči vysychání a nízkým teplotám. K jejich destrukci dochází při zahřátí na 60-80 °C.
Viry způsobují řadu závažných onemocnění: neštovice, spalničky, poliomyelitidu, chřipku atd. Virus pronikající do hostitelských buněk se množí a způsobuje jejich smrt.
Otázky pro sebeovládání
1. Bakterie. Struktura. Klasifikace. Reprodukce.
2. Houby. Struktura. Klasifikace. Reprodukce.
3. Kvasnice. Struktura. Klasifikace. Reprodukce.
4. Viry. Struktura. Klasifikace. Reprodukce.
Naprostá většina bakterií je jednobuněčná. Podle tvaru buněk mohou být kulaté (koky), tyčinkovité (bacily, klostridie, pseudomonády), svinuté (vibria, spirilla, spirochéty), méně často - hvězdicovité, čtyřboké, krychlové, C- nebo O- tvarovaný. Tvar určuje takové schopnosti bakterií, jako je přichycení k povrchu, pohyblivost, vstřebávání živin. Bylo například zjištěno, že oligotrofy, tedy bakterie žijící s nízkým obsahem živin v prostředí, mají tendenci zvyšovat poměr povrchu k objemu, například tvorbou výrůstků (tzv. ).
Z povinných buněčných struktur se rozlišují tři: * nukleoid * ribozomy * cytoplazmatická membrána (CPM)
Na vnější straně CPM je několik vrstev (buněčná stěna, pouzdro, sliznice), nazývaných buněčná membrána, a také povrchové struktury (bičíky, klky). CPM a cytoplazma jsou spojeny dohromady v konceptu protoplastu.
2. Genetika virů. Viry patogenní pro člověka mají dvě hlavní vlastnosti - dědičnost A variabilita, jejíž studium je předmětem speciální vědní disciplíny - genetiky virů. Populační struktura virů a povaha procesů v nich probíhajících jsou určeny následujícími faktory. Vysoká populace, což zvyšuje pravděpodobnost mutací, které mohou být zachyceny přirozeným výběrem, když se změní podmínky pro existenci virů. Rychlá generační obměna umožňuje studovat variabilitu virů nejen v experimentu, ale také sledovat jejich přirozený vývoj v přírodě. Haploidie a nepohlavní rozmnožování určit: genetickou čistotu populace (absence hybridů); nemožnost zachování rezerv variability v důsledku diploidie; okamžitý vstup mutantů pod kontrolu selekce.
Malá kapacita genomu a nedostatek repetitivních genů. Funkční integrita všech genů je nezbytná pro realizaci infekčního cyklu.
Nepatrná změna jednoho z nich může způsobit smrtelný nebo podmíněně smrtelný účinek pro virus.
Kontinuita v dynamice epidemického procesu, protože předpokladem ochrany v přírodě je přenos na nové citlivé hostitele. Populace virů dobře přizpůsobené vnějším podmínkám a dlouhodobě nepodléhají výrazným změnám. Když se změní podmínky pro přežití populace, je to nutné přeskupení dědičné struktury adaptovat se na nové prostředí. Taková restrukturalizace je možná pouze v případě, že v obecném genofondu existuje populace změněných genů. Genofond virových populací se vytváří a doplňuje ze čtyř hlavních zdrojů: vnitřní faktory: mutace, rekombinace. Externí: zahrnutí genetického materiálu hostitelské buňky do genomu (vznik genomů obsahujících nový materiál), Fenotypové míšení (obohacení genofondu díky příjmu genů z jiných virových populací).
3. Původci cholery. Taxonomie. Charakteristický. Mikrobiologická diagnostika. Specifická prevence a léčba. Rodina vibrionaceae, rod vibrio, Pohled V. cholerae Cholera je starověká antroponóza; od dob Hippokrata je známá jako „magi mara“ – „velký mor“. Vyžádalo si to miliony životů. karanténní infekce.
Morfologie. Gram (-), mírně zakřivené tyčinky (čárkovité, výtrusy a tobolky (kromě kmene Bengal) se netvoří, kmen Bengal tvoří v těle pouzdro Obligátní aeroby Monotrichní, délka bičíku může být 2- 3násobek délky soma, což způsobuje vysokou pohyblivost. kulturní vlastnosti. Dobře rostou na jednoduchých živných půdách s alkalickou reakcí (pH 8,5 - 9,5). Na 1% peptonové vody vytváří jemný film (aerobní). Na alkalický agar- častěji hladké průhledné kolonie s namodralým odstínem, méně často (v procesu disociace) - hrubé a složené kolonie. biochemické vlastnosti. V laboratorní praxi se používá biochemická klasifikace podle Heiberga(pro celý rod Vibrio). Existuje 8 skupin, do kterých patří původci cholery 1. skupina(manóza k, sacharóza k, arabinóza -). Tvoří indol. Antigenní struktura:(1) obecné vido specifické H-AG - bičíky (2) údajně specifické O-AG - somatické Podle O-AG se rozlišuje 80 séroskupin; V. cholerae, el-tor - séroskupina 01 (02 způsobuje enteritidu, gastroenteritidu). O1-AG se skládá z frakcí A, B a C, jejich kombinace tvoří sérovary. 3 sérovar : Inaba (AC), Ogawa (AB) (hlavní patogeny), Gikoshima (ABC) (střední). Bengálský kmen - sérovar 0-139. Patogenní faktory:(1) bičíky- aktivní podpora bakterií k enterocytům ve vrstvě hlenu; (2) přilnavost- pil; (3) kapsle v kmeni Bengal; (4) toxiny: 1 typ - endotoxin(O-AG), 2 typy - exoenterotoxin- cholerogen, hlavní symptom; identické u všech tří patogenů. 2 podjednotky: B - netoxický, podporuje adhezi toxinů k enterocytům; A - samotný toxin proniká do enterocytů, kde aktivuje AC, což vede k akumulaci cAMP, což zvyšuje vylučování vody, sodíku a chlóru z buněk a narušuje vstřebávání draslíku; 3 druhy - termostabilní toxin, ovlivňuje sodno-draselnou ATPázu; v důsledku toho - průjem, těžká dehydratace těla; (Pět) neuraminidáza- podporuje adhezi vibrií na enterocytech a pronikání do buňky; Choroba.Zdroj- nemocný, vibrionosič. Zásobník- hydrobionti. Cesta infekce- alimentární, při pití kontaminované vody (zelenina, hydrobionti atd.). Hlavní klinické formy- cholerová enteritida, gastroenteritida. Inkubační doba- několik hodin - 6 dní. První příznak- průjem, Druhý příznak- hojné opakované zvracení s fontánou, dehydratace, demineralizace těla, svalová slabost, závratě, chrapot, prudká ztráta kožního turgoru. Mikrobiologická diagnostika: (1) expresní metody: pro stanovení AG patogenů: RIF, RNGA dle Knighta, metoda vibrio imobilizace pomocí O-cholerového séra; účtování v temném poli a mikroskopu s fázovým kontrastem. (2) hlavní metoda - bakteriologické.(3) další- sérologické: stanovení vibriocidních protilátek v séru pacienta pomocí bakteriolýzní reakce (pro rekonvalescenty). (4) genetický- použití molekulárně genetických sond ke genům tox+ patogenů toxinu. Léčba. Za prvé - obnovení metabolismu voda-sůl a poté - užívání antibiotik, chemoterapie. Obnovení metabolismu voda-sůl by mělo být provedeno zavedením solných roztoků per os nebo intravenózně: KCl, NaCl, NaHCO3, glukóza atd. Objem vstřikované a odebrané tekutiny musí být přísně kontrolován. Prevence. 6měsíční imunita, nebraňte se kmeni Bengal. 1) vakcína proti korpuskulární choleře inaktivovaná z V. cholerae, V. el-tor; 2) chemická vakcína proti choleře - mono (obsahuje cholerogen-anatoxin a O-AG serovaru Inaba); 3) chemická vakcína proti choleře - bi (sérovary Ogawa, Inaba).
1. Principy klasifikace bakterií. Pro bakterie doporučují se následující taxonomické kategorie: třída, oddělení, řád, čeleď, rod, druh. Druhové jméno odpovídá binárnímu názvosloví, tj. skládá se ze dvou slov. Například původce syfilis je psán jako Treponema pallidum. První slovo je název rodu a píše se s velkým písmenem, druhé slovo označuje druh a píše se s malým písmenem. Když je druh znovu zmíněn, je druhové jméno zkráceno na počáteční písmeno, například: T.pallidum. bakterie patří k prokaryotům, tj. předjaderným organismům, protože mají primitivní jádro bez obalu, jadérko, histony a v cytoplazmě nejsou žádné vysoce organizované organely Bakterie jsou rozděleny do 2 domén:« bakterie" A "Archaea". V doméně "bakterie» lze rozlišit následující bakterie:
1) bakterie s tenkou buněčnou stěnou, gram (-);
2) bakterie se silnou buněčnou stěnou, gram(+);
3) bact. bez CS (třída Mollicutes - mykoplazmata)
archebakterie neobsahují peptidoglykan v buněčné stěně. Mají speciální ribozomy a ribozomální RNA (rRNA). Mezi tenkostěnnými gram (-) eubakteriemi rozlišovat:
Sférické formy nebo koky (gonokoky, meningokoky, veillonella);
Svinuté formy - spirochéty a spirilla;
Tyčinkovité formy, včetně rickettsie.
K tlustostěnným gram(+) eubakteriím zahrnout:
Kulovité tvary nebo koky (stafylokoky, streptokoky, pneumokoky);
Tyčinkovité formy, dále aktinomycety (větvivé, vláknité bakterie), korynebakterie (paličkovité bakterie), mykobakterie a bifidobakterie.
Tenkostěnné gram(-) bakterie: Meningokoky, gonokoky, Veillonella, Rods, Vibrios, Campylobacter, Helicobacter, Spirilla, Spirochetes, Rickettsia, Chlamydia.
Silnostěnné gram(+) bakterie: Pneumokoky, streptokoky, stafylokoky, tyčinky, bacily, klostridie, korynebakterie, mykobakterie, bifidobakterie, aktinomycety.
2. Mechanismy lékové rezistence patogenů infekčních chorob. Způsoby, jak to překonat. Antibiotická rezistence je rezistence mikrobů na antimikrobiální chemoterapeutika. Bakterie by měly být považovány za odolné, pokud nejsou neutralizovány takovými koncentracemi léčiva, které se v makroorganismu skutečně vytvářejí. Odpor může být přirozený a získaný.
Přirozená udržitelnost. Některé mikrobiální druhy jsou přirozeně rezistentní vůči určitým rodinám antibiotik, buď v důsledku chybějícího vhodného cíle (například mykoplazmata nemají buněčnou stěnu, takže nejsou citlivá na všechna léčiva působící na této úrovni), popř. jako výsledek bakteriální nepropustnosti pro daný lék (například gramnegativní mikroby méně propustné pro velké molekulární sloučeniny než grampozitivní bakterie, protože jejich vnější membrána má „malé“ póry).
Získaná odolnost. Získání rezistence je biologický vzorec spojený s adaptací mikroorganismů na podmínky prostředí. Platí, i když v různé míře, pro všechny bakterie a všechna antibiotika. Chemoterapeutickým lékům se přizpůsobují nejen bakterie, ale i další mikrobi – od eukaryotických forem (prvoci, houby) až po viry. Problém vzniku a šíření lékové rezistence u mikrobů je významný zejména u nozokomiálních infekcí způsobených tzv. "nemocničními kmeny", které mají zpravidla mnohonásobnou rezistenci vůči antibiotikům (tzv. polyrezistence).
Genetický základ získané rezistence. Rezistence na antibiotika je určována a udržována geny rezistence (r-geny) a podmínkami, které podporují jejich šíření v mikrobiálních populacích. Získaná léková rezistence může vzniknout a šířit se v populaci bakterií v důsledku:
Mutace v chromozomu bakteriální buňky, následovaná selekcí (tj. selekcí) mutantů. Selekce je obzvláště snadná v přítomnosti antibiotik, protože za těchto podmínek získávají mutanti výhodu nad jinými buňkami v populaci, které jsou citlivé na lék. Mutace se vyskytují bez ohledu na použití antibiotika, to znamená, že lék sám o sobě neovlivňuje frekvenci mutací a není jejich příčinou, ale slouží jako selekční faktor. Rezistentní buňky dále rodí a mohou být přeneseny do těla dalšího hostitele (člověka nebo zvířete), přičemž vytvářejí a šíří odolné kmeny. Mutace mohou být: 1) jednoduché (pokud se mutace vyskytla v jedné buňce, v důsledku čehož se v ní syntetizují změněné proteiny) a 2) mnohočetné (série mutací, v jejichž důsledku ne jedna, ale celý soubor změny proteinů, například proteiny vázající penicilin u pneumokoka rezistentního na penicilin);
Přenos plasmidů přenosné rezistence (R-plasmidy). Rezistentní plazmidy (přenosné) obvykle kódují zkříženou rezistenci k několika rodinám antibiotik. Poprvé byla taková mnohonásobná rezistence popsána japonskými vědci ve vztahu ke střevním bakteriím. Nyní se ukázalo, že se vyskytuje i u jiných skupin bakterií. Některé plazmidy mohou být přenášeny mezi bakteriemi různých druhů, takže stejný gen rezistence lze nalézt v bakteriích, které jsou od sebe taxonomicky vzdálené. Například beta-laktamáza, kódovaná plazmidem TEM-1, je široce distribuována v gramnegativních bakteriích a vyskytuje se v Escherichia coli a dalších střevních bakteriích, stejně jako v gonokoku rezistentním na penicilin a Haemophilus influenzae rezistentním na ampicilin;
Přenos transpozonů nesoucích r-geny (nebo migrující genetické sekvence). Transpozony mohou migrovat z chromozomu do plazmidu a naopak, stejně jako z plazmidu do jiného plazmidu. Geny rezistence tak mohou být předány dceřiným buňkám nebo rekombinací do jiných recipientních bakterií.
Implementace získané stability. Změny v genomu bakterií vedou k tomu, že se mění i některé vlastnosti bakteriální buňky, v důsledku čehož se stává odolnou vůči antibakteriálním lékům. Antimikrobiální účinek léčiva se typicky provádí tímto způsobem: činidlo se musí vázat na bakterii a projít její membránou, poté musí být doručeno na místo působení, načež léčivo interaguje s intracelulárními cíli. Realizace získané lékové rezistence je možná v každé z následujících fází:
úprava cíle. Cílový enzym lze změnit natolik, že nedojde k narušení jeho funkcí, ale prudce se sníží schopnost vázat se na chemoterapeutikum (afinita) nebo lze zapnout „bypass“ metabolismu, tj. v buňce se aktivuje jiný enzym, který není tímto lékem ovlivněna.
„nedostupnost“ cíle v důsledku snížení permeability buněčné stěny a buněčných membrán nebo „effluko-mechanismu“, kdy buňka ze sebe antibiotikum jakoby „vytlačí“.
inaktivace lék s bakteriálními enzymy. Některé bakterie jsou schopny produkovat specifické enzymy, které činí léky neaktivními (např. beta-laktamázy, enzymy modifikující aminoglykosidy, chloramfenikol acetyltransferáza). Beta-laktamázy jsou enzymy, které rozkládají beta-laktamový kruh za vzniku neaktivních sloučenin. Geny kódující tyto enzymy jsou široce distribuovány mezi bakteriemi a mohou být buď v chromozomu, nebo v plazmidu.
K potírání inaktivačního účinku beta-laktamáz se používají látky - inhibitory (například kyselina klavulanová, sulbaktam, tazobaktam). Tyto látky obsahují ve svém složení beta-laktamový kruh a jsou schopny se vázat na beta-laktamázy, čímž zabraňují jejich destruktivnímu účinku na beta-laktamy. Současně je vlastní antibakteriální aktivita takových inhibitorů nízká. Kyselina klavulanová inhibuje většinu známých beta-laktamáz. Je kombinován s peniciliny: amoxicilin, tikarcilin, piperacilin.
Zabránit vzniku antibiotické rezistence u bakterií je téměř nemožné, je však nutné používat antimikrobiální léky tak, aby nepřispívaly ke vzniku a šíření rezistence (zejména antibiotika používat přísně podle indikací, vyhýbat se jejich užívat k profylaktickým účelům, po 10-15 dnech antibiotické terapie změnit lék, používat pokud možno úzkospektrální léky, omezit používání antibiotik ve veterinární medicíně a nepoužívat je jako růstový faktor).
Morfologie mikroorganismů je věda, která studuje jejich tvar, stavbu, způsoby rozmnožování a pohybu.
Tato věda je poměrně rozsáhlá a zabývá se studiem mnoha problémů. Navzdory skutečnosti, že všechny mikroorganismy jsou pro lidské oči neviditelné, stále existují a jsou pro tělo „dobré“ i špatné.
Mikroby lze nalézt ve všech sférách projevu života: ve vodě, půdě, vzduchu i v jiných organismech.
Slavný vědec Levenguk, který se zabýval výrobou prvních čoček, poprvé umožnil až dvěstěnásobné zvětšení objektů, dozvěděl se o bakteriích. A to, co viděl, ho naprosto ohromilo. Vědec zjistil, že mikrobi jsou všude a všichni se od sebe liší. Leeuwenhoek se tak stal objevitelem mikroorganismů.
Louis Pasteur se začal zabývat takovou otázkou, jako je morfologie mikroorganismů, a zjistil, že mají nejen odlišnou strukturu a tvar, ale liší se i ve způsobech pohybu a rozmnožování. Zjistil, že některé jsou pro lidské tělo a některé jsou naopak užitečné. Také objevil, že mikroby, jako jsou kvasinky, mohou vést k fermentačním procesům.
Morfologie organismů umožnila mnoha vědcům vynalézt různé vakcíny, které pomáhají vyrovnat se se smrtelnými lidskými nemocemi.
Mikroorganismy jsou považovány za nejmenší zástupce, kteří žijí na planetě Zemi. Nejčastěji jsou jednobuněčné a lze je vidět pouze velmi výkonným mikroskopem.
Velikost této formy života se měří v mikrometrech a nanometrech. V přírodě je jich obrovské množství, takže mají značné rozdíly ve struktuře, způsobech existence a pohybu.
Podle ustáleného se dělí na nebuněčné, jednobuněčné a mnohobuněčné. Zároveň se dělí na tyto kategorie: plísně, kvasinky, fágy, bakterie a viry.
Při studiu takového tématu, jako je morfologie mikroorganismů, je třeba věnovat velkou pozornost bakteriím. Nejčastěji se jedná o jednobuněčné organismy (i když existují výjimky) a mají poměrně různé velikosti. Některé z nich dosahují 500 mikronů.
Existuje několik druhů bakterií, které se liší svým tvarem. Patří mezi ně tyčinkovité, kulovité a svinuté organismy. Pojďme se na jednotlivé typy podívat blíže.
V lékařství se jim říká "koky". Nejčastěji mají kulatý tvar, i když někdy se vyskytují i oválné a fazolovité mikroorganismy. Mohou být umístěny nejen jednotlivě, ale také v párech, ve formě řetězů nebo lián.
Mnohé z nich mají negativní vliv na lidský organismus. Například streptokoky způsobují alergie a stafylokoky způsobují tvorbu hnisavých a zánětlivých procesů.
Tyčinkovité bakterie jsou považovány za nejběžnější. Patří sem mikroorganismy, které vedou k tuberkulóze, břišnímu tyfu, úplavici.
Některé typy tyčinek tvoří za špatných podmínek prostředí spory. Tyto bakterie se nazývají bacily.
Tvorba spor je velmi zajímavý a složitý proces, protože samotná buňka tohoto typu je velmi odlišná od obvyklého bacilu. Každá spóra má hustou a silnou skořápku, přičemž obsahuje zanedbatelné množství vody. Taková buňka vůbec nepotřebuje živiny, přestane se pohybovat a množit. Současně mohou být spory v hrozných podmínkách pro život, jako jsou příliš vysoké nebo nízké teploty. Jakmile však pro ně nastane příznivé prostředí, okamžitě zahájí svou životně důležitou činnost.
Stočené bakterie se nejčastěji vyskytují ve formě virgulí nebo přeslenů. Typicky takové mikroorganismy způsobují onemocnění, jako je syfilis a cholera.
Mnoho bakterií se dokáže pohybovat, a to pomocí bičíků různých tvarů a délek.
Bakterie se rozmnožují dělením. Tento proces je velmi rychlý (každých patnáct až dvacet minut). Nejrychlejší reprodukci lze pozorovat na potravinářských výrobcích a v jiných prostředích, která jsou vysoce výživná.
Viry lze připsat zvláštní skupině mikroorganismů, které nemají buněčnou strukturu. Takové formy života jsou extrémně malé, takže je lze vidět pouze pod elektronovým mikroskopem. Některé typy virů se mohou skládat pouze z proteinů a nukleových kyselin.
Každý člověk se alespoň jednou v životě setkal s nemocemi způsobenými těmito mikroorganismy. Patří sem chřipka, hepatitida, spalničky a mnoho dalších nemocí.
Tato skupina mikroorganismů je také zvláštní. Houby neobsahují chlorofyl a také nesyntetizují organické látky. Potřebují hotové jídlo. Proto se houby nejčastěji vyskytují na úrodných půdách nebo na potravinářských výrobcích.
Houby mají různé způsoby rozmnožování. To zahrnuje nejen asexuální a sexuální metody, ale také vegetativní.
Kvasinky jsou jednobuněčné, nepohyblivé organismy, které mají širokou škálu tvarů. Existují jak kulaté a oválné druhy, tak i tyčinkovité a srpkovité.
Tento typ mikroorganismu je poměrně rozšířený. Lze je nalézt na rostlinách, v půdě a také v potravinách, které se kazí. Některé z nich jsou schopny přeměnit cukry na oxid uhličitý a ethylalkohol. Tento proces se nazývá fermentace. V potravinářském průmyslu je velmi žádaný.
Stojí za zvážení, že bakterie jsou první formou života, která se objevila na naší planetě. Jejich hlavním znakem je struktura buňky. Na rozdíl od eukaryot (buňky obsahující jádro) neobsahují prokaryota (bakterie) jádro.
Takové mikroorganismy žijí ve všech sférách života a přímo ovlivňují i život člověka.
Vědci také klasifikují bakterie podle principu užitečnosti. Existují druhy prospěšné a škodlivé. Užitečné se zapojují do procesu fotosyntézy, mají pozitivní vliv na trávicí systém člověka a velmi často se využívají i v průmyslu.
Studium morfologie mikroorganismů poskytuje obecnou představu o jejich existenci a také umožňuje zjistit jejich výhody a škody v určitých situacích.
Standardní bakteriální buňka se skládá z následujících složek:
Plazmatická membrána. Tento buněčný prvek se neliší od eukaryotické membrány.
Mezozom je speciální komponenta, s jejíž pomocí je možné k buňce připojit dědičný materiál.
Nukleotid. Je to neúplně vytvořené jádro. Obsahuje všechny chromozomy.
Ribozomy jsou speciální organely, které zabírají asi čtyřicet procent buněčného prostoru.
Kromě prvků uvedených výše zahrnuje prokaryotická buňka také: pouzdro, buněčnou stěnu a sliznici. Mnoho bakterií se může pohybovat nezávisle a ulpívat na povrchu. Dělají to pomocí speciálních bičíků a klků.
Virus je zvláštní organismus, který nemá buněčnou strukturu. Každá z jeho částic se skládá z obalu a také z informací umístěných ve středu jádra.
Struktura je však složitější než u jiných mikroorganismů. Mezi jejich buňky patří také jádra a vakuoly. Strukturou jsou velmi podobné rostlinám, ale mají jiný tvar. Vypadají jako dlouhá a rozvětvená vlákna nazývaná hyfy. Obvykle takové hyfy tvoří mycelium.
Kvasinkové buňky obsahují všechny prvky eukaryot, ale kromě toho mají i další složky. Jejich jedinečnost spočívá v tom, že mají vlastnosti zvířat i rostlin.
Morfologie a fyziologie mikroorganismů nám umožňuje pochopit hlavní etapy jejich života. Bakterie, stejně jako složitější formy života, syntetizují lipidy, tuky a sacharidy. Zároveň se však procesy probíhající v jejich buňkách liší.
Vědci rozlišují dva typy eukaryot: autotrofní a heterotrofní.
První typ je schopen syntetizovat organické látky z anorganických sloučenin, zatímco druhý typ produkuje transformační procesy organických složek.
Existují také saprofyti. Živí se syntetizovanými látkami mrtvých organismů.
Morfologie struktury mikroorganismů je poměrně důležitou součástí studia života bakterií. Kromě struktury buňky však stojí za zvážení také typy metabolismu. Typ konstrukce byl diskutován výše. Dochází také k výměně energie.
Vědci rozlišují následující typy výroby energie:
Fotosyntéza. Tento postup lze provádět jak v přítomnosti kyslíku, tak bez něj.
Kvašení. K této energetické reakci dochází v důsledku oddělení molekul, které přenášejí kyselinu fosforečnou na ADP.
Dech. Mikroorganismy mohou dýchat nejen s kyslíkem, ale také pomocí organických a minerálních sloučenin.
Existuje několik způsobů přenosu dědičné informace prokaryoty (v tomto článku je také popsána morfologie a systematika mikroorganismů). Zvažme každou z nich podrobně:
konjugace - způsob přenosu dědičné informace z jednoho mikroorganismu na druhý pouze jejich přímým kontaktem;
transformace – typ převodu, během kterého dárci sdílejí informace s příjemci;
transdukce – způsob přímého přenosu dědičného materiálu pomocí fágů.
Pro co nejpřesnější studium struktury prokaryot se používají metody jako mikroskopie a barvení.
Morfologie mikroorganismů jsou vytvářeny elektronovými a světelnými mikroskopy. Odborníci vyvinuli několik metod pro co nejpřesnější výsledky.
Morfologická metoda výzkumu umožňuje pomocí mikroskopu zkoumat strukturu buňky, její pohyblivost a schopnost reprodukce.
Fyziologická metoda nám umožňuje uvažovat o reakci mikroorganismů na různé podněty a také o schopnosti přizpůsobit se různým podmínkám.
Pomocí kultivační metody je možné provádět studie mikroorganismu v živném médiu. Tato technika umožňuje identifikovat schopnost růstu a reprodukce.
Morfologie mikroorganismů (mikrobiologie) je velmi důležitá věda, která studuje bakterie a další jednobuněčné organismy. Nemyslete si, že bakterie způsobují pouze poškození přírody a lidského těla. To zdaleka není pravda. Bez nich by život na planetě Zemi nebyl možný.
