Par mikroorganismiem (mikrobiem) tiek uzskatīti vienšūnu organismi, kuru izmērs nepārsniedz 0,1 mm. Šīs lielās grupas pārstāvjiem var būt atšķirīga šūnu organizācija, morfoloģiskās īpašības un vielmaiņas spējas, tas ir, galvenā iezīme, kas tos vieno, ir izmērs. Pats termins "mikroorganisms" nav apveltīts ar taksonomisku nozīmi. Mikrobi pieder pie ļoti dažādām taksonomiskām vienībām, un citi šo vienību pārstāvji var būt daudzšūnu un sasniegt lielus izmērus.
Vispārīgas pieejas mikroorganismu klasifikācijai
Pakāpeniski uzkrājoties faktiskajam materiālam par mikrobiem, radās nepieciešamība ieviest noteikumus to aprakstīšanai un sistematizēšanai.
Mikroorganismu klasifikāciju raksturo šādu taksonu klātbūtne: domēns, patvērums, klase, kārta, ģimene, ģints, suga. Mikrobioloģijā zinātnieki izmanto objektu īpašību binomiālo sistēmu, tas ir, nomenklatūrā ir iekļauti ģints un sugu nosaukumi.
Lielākajai daļai mikroorganismuraksturīga ārkārtīgi primitīva un universāla struktūra, tāpēc to sadalīšanu taksonos nevar veikt tikai pēc morfoloģiskām pazīmēm. Kā kritēriji tiek izmantotas funkcionālās pazīmes, molekulārie bioloģiskie dati, bioķīmisko procesu modeļi utt..
Identifikācijas līdzekļi
Lai identificētu nezināmu mikroorganismu, tiek veikti pētījumi, lai izpētītu šādas īpašības:
- Šūnu citoloģija (galvenokārt pieder pro- vai eikariotiskiem organismiem).
- Šūnu un koloniju morfoloģija (īpašos apstākļos).
- Kultūras īpatnības (izaugsmes īpašības dažādos medijos).
- Fizioloģisko īpašību komplekss, uz kura balstās mikroorganismu klasifikācija pēc elpošanas veida (aerobā, anaerobā)
- Bioķīmiskās pazīmes (noteiktu vielmaiņas ceļu esamība vai neesamība).
- Molekulāri bioloģisko īpašību kopums, tai skaitā, ņemot vērā nukleotīdu secību, nukleīnskābju hibridizācijas iespēju ar tipa celmu materiālu.
- Ķīmotaksonomiskie rādītāji, kuros ņemts vērā dažādu savienojumu un struktūru ķīmiskais sastāvs.
- Seroloģiskie raksturlielumi (reakcijas "antigēns - antiviela"; īpaši attiecībā uz patogēniem mikroorganismiem).
- Jūtības pret konkrētiem fāgiem klātbūtne un raksturs.
Ar prokariotiem saistīto mikroorganismu sistemātika un klasifikācija tiek veikta, izmantojot "Baktēriju sistemātikas ceļvedi". Identifikācija tiek veikta, izmantojotBērdžija noteicējs.
Dažādi veidi, kā klasificēt mikrobus
Organisma taksonomiskās piederības noteikšanai tiek izmantotas vairākas mikroorganismu klasifikācijas metodes.
Izmantojot formālu skaitlisku klasifikāciju, visas pazīmes tiek uzskatītas par vienlīdz nozīmīgām. Tas nozīmē, ka tiek ņemta vērā noteiktas funkcijas esamība vai neesamība.
Morfofizioloģiskā klasifikācija ietver vielmaiņas procesu plūsmas morfoloģisko īpašību un pazīmju kopuma izpēti. Šajā gadījumā tas ir apveltīts ar objekta konkrētas īpašības nozīmi un nozīmi. Mikroorganisma izvietojums noteiktā taksonomiskā grupā un nosaukuma piešķiršana galvenokārt ir atkarīga no šūnu organizācijas veida, šūnu un koloniju morfoloģijas un augšanas modeļiem.
Funkcionālo īpašību uzskaite nodrošina iespēju mikroorganismiem izmantot dažādas uzturvielas. Svarīga ir arī atkarība no noteiktiem vides fizikāliem un ķīmiskiem faktoriem un jo īpaši enerģijas iegūšanas veidiem. Ir mikrobi, kuru identificēšanai ir nepieciešami ķīmijaksonomiski pētījumi. Patogēniem mikroorganismiem nepieciešama serodiagnoze. Apzīmētājs tiek izmantots, lai interpretētu iepriekš minēto testu rezultātus.
Molekulārģenētiskajā klasifikācijā tiek analizēta svarīgāko biopolimēru molekulu struktūra.
Mikroorganismu noteikšanas procedūra
Šodien konkrēta mikroskopiskā organisma identificēšana sākas artās tīrkultūras izolēšana un 16S rRNS nukleotīdu secības analīze. Tādējādi tiek noteikta mikroba vieta uz filoģenētiskā koka, un turpmākā specifikācija pa ģints un sugām tiek veikta, izmantojot tradicionālās mikrobioloģiskās metodes. Sakritības vērtība 90% ļauj noteikt ģints, bet 97% - sugas.
Vēl skaidrāka mikroorganismu diferenciācija pēc ģints un sugām iespējama, izmantojot polifilētisko (daudzfāzu) taksonomiju, kad nukleotīdu secību noteikšana tiek apvienota ar informācijas izmantošanu dažādos līmeņos, līdz pat ekoloģiskajam. Tas nozīmē, ka vispirms tiek veikta līdzīgu celmu grupu meklēšana, pēc tam nosaka šo grupu filoģenētiskās pozīcijas, nosaka atšķirības starp grupām un to tuvākajiem kaimiņiem un vāc datus, lai atšķirtu grupas.
Galvenās eikariotu mikroorganismu grupas: aļģes
Šajā domēnā ir iekļautas trīs grupas, kurās ir mikroskopiski organismi. Mēs runājam par aļģēm, vienšūņiem un sēnēm.
Aļģes ir vienšūnu, koloniāli vai daudzšūnu fototrofi, kas veic skābekļa fotosintēzi. Šai grupai piederošo mikroorganismu molekulāri ģenētiskās klasifikācijas izstrāde vēl nav pabeigta. Tāpēc šobrīd praksē tiek izmantota aļģu klasifikācija, pamatojoties uz pigmentu un rezerves vielu sastāvu, šūnas sieniņas struktūru, mobilitātes klātbūtni un vairošanās metodi.
Tipiski šīs grupas pārstāvji irvienšūnu organismi, kas pieder pie dinoflagellātiem, kramaļģēm, euglenoīdiem un zaļajām aļģēm. Visām aļģēm raksturīga hlorofila un dažādu karotinoīdu formu veidošanās, bet spēja sintezēt citas hlorofila un fikobilīna formas grupas pārstāvēs izpaužas dažādi.
Šo vai citu pigmentu kombinācija nosaka šūnu iekrāsošanos dažādās krāsās. Tie var būt zaļi, brūni, sarkani, zeltaini. Šūnu pigmentācija ir sugai raksturīga.
Diatomas ir vienšūnu planktona formas, kurās šūnu siena izskatās kā silīcija divvāku apvalks. Daži pārstāvji spēj pārvietoties pēc slīdēšanas veida. Vairošanās ir gan aseksuāla, gan seksuāla.
Vienšūnu euglena aļģu biotopi ir saldūdens rezervuāri. Viņi pārvietojas ar flagella palīdzību. Nav šūnu sienas. Spēj augt tumsā organisko vielu oksidēšanās procesa dēļ.
Dinoflagellātiem ir īpaša šūnas sienas struktūra, tā sastāv no celulozes. Šīm planktona vienšūnu aļģēm ir divas sānu karogs.
Mikroskopiskiem zaļaļģu pārstāvjiem biotopi ir saldūdens un jūras ūdenstilpes, augsne un dažādu sauszemes objektu virsma. Ir nekustīgas sugas, un dažas spēj pārvietoties, izmantojot flagellas. Tāpat kā dinoflagelātiem, arī zaļajām mikroaļģēm ir celulozes šūnu siena. Raksturīga ir cietes uzglabāšana šūnās. Reprodukcija ir gan aseksuāla, gan seksuālaveids.
Eukariotiskie organismi: vienšūņi
Pie vienšūņiem piederošo mikroorganismu klasifikācijas pamatprincipi balstās uz morfoloģiskām īpašībām, kas šīs grupas pārstāvjiem ļoti atšķiras.
Visur izplatītā izplatība, saprotrofa vai parazitāra dzīvesveida uzturēšana lielā mērā nosaka to daudzveidību. Pārtikas brīvi dzīvojoši vienšūņi ir baktērijas, aļģes, raugs, citi vienšūņi un pat mazi posmkāji, kā arī augu, dzīvnieku un mikroorganismu mirušās atliekas. Lielākajai daļai pārstāvju nav šūnu sienas.
Viņi var dzīvot nekustīgi vai pārvietoties, izmantojot dažādas ierīces: flagellas, skropstas un prolegus. Vienšūņu taksonomiskajā grupā ir vēl vairākas grupas.
Vienkāršākā pārstāvji
Amēbas barojas ar endocitozi, pārvietojas ar pseidopodu palīdzību, vairošanās būtība slēpjas šūnas primitīvā sadalīšanā divās daļās. Lielākā daļa amēbu ir brīvi dzīvojošas ūdens formas, taču ir dažas, kas izraisa cilvēku un dzīvnieku slimības.
Infuzorijas šūnām ir divi dažādi kodoli, aseksuālā reprodukcija sastāv no šķērsvirziena dalīšanās. Ir pārstāvji, kuriem raksturīga seksuālā reprodukcija. Kustībā piedalās koordinēta skropstu sistēma. Endocitozi veic, satverot pārtiku īpašā mutes dobumā, un atliekas tiek izvadītas caurcaurums aizmugurējā galā. Dabā skropstas dzīvo ar organiskām vielām piesārņotās ūdenstilpēs, kā arī atgremotāju spureklī.
Flagellates raksturo flagellas. Izšķīdušo barības vielu uzsūkšanos veic visa CPM virsma. Sadalīšana notiek tikai garenvirzienā. Starp flagellātiem ir gan brīvi dzīvojošas, gan simbiotiskas sugas. Galvenie cilvēku un dzīvnieku simbionti ir tripanosomas (izraisa miega slimību), leišmānija (izraisa grūti dzīstošas čūlas), žiardija (izraisa zarnu darbības traucējumus).
Sporozojiem ir vissarežģītākais dzīves cikls no visiem vienšūņiem. Slavenākais sporozoīdu pārstāvis ir malārijas plazmodijs.
Eukariotu mikroorganismi: sēnītes
Mikroorganismu klasifikācija pēc uztura veida šīs grupas pārstāvjus attiecina uz heterotrofiem. Lielākajai daļai ir raksturīga micēlija veidošanās. Elpošana parasti ir aeroba. Bet ir arī fakultatīvi anaerobi, kas var pāriet uz alkoholisko fermentāciju. Reprodukcijas metodes ir veģetatīvās, aseksuālās un seksuālās. Tieši šī īpašība kalpo par kritēriju turpmākai sēņu klasifikācijai.
Ja runājam par šīs grupas pārstāvju nozīmi, tad visinteresantākā šeit ir apvienotā netaksonomiskā rauga grupa. Tas ietver sēnes, kurām nav micēlija augšanas stadijas. Starp raugiem ir daudz fakultatīvu anaerobu. Tomēr ir arī patogēnas sugas.
Galvenās prokariotu mikroorganismu grupas:arheja
Prokariotu mikroorganismu morfoloģija un klasifikācija apvieno tos divās jomās: baktērijās un arhejās, kuru pārstāvjiem ir daudz būtisku atšķirību. Arhejām nav baktērijām raksturīgu peptidoglikāna (mureīna) šūnu sieniņu. Tos raksturo cita heteropolisaharīda - pseidomureīna - klātbūtne, kas nesatur N-acetilmuramīnskābi.
Arhejas ir sadalītas trīs filās.
Baktēriju struktūras iezīmes
Mikroorganismu klasifikācijas principi, kas apvieno mikrobus šajā jomā, ir balstīti uz šūnas membrānas strukturālajām iezīmēm un jo īpaši uz peptidoglikāna saturu tajā. Pašlaik domēnā ir 23 fila.
Baktērijas ir svarīga saikne vielu ciklā dabā. To nozīmes būtība šajā globālajā procesā ir augu un dzīvnieku atlieku sadalīšanās, ar organiskām vielām piesārņoto ūdenstilpju attīrīšana un neorganisko savienojumu modificēšana. Bez tiem dzīvības pastāvēšana uz Zemes nebūtu iespējama. Šie mikroorganismi dzīvo visur, to dzīvotne var būt augsne, ūdens, gaiss, cilvēka ķermenis, dzīvnieki un augi.
Atbilstoši šūnu formai, pārvietošanās ierīču klātbūtnei, šūnu savstarpējai savienošanai, šī joma tiek veikta turpmākajā mikroorganismu klasifikācijā. Mikrobioloģija ņem vērā šādus baktēriju veidus, pamatojoties uz šūnu formu: apaļas, stieņa formas, pavedienu, vītņotas, spirāles. Atbilstoši kustības veidam baktērijas var būt nekustīgas, saraustītas vai pārvietoties izdalīšanās dēļ.gļotas. Pamatojoties uz šūnu savstarpējo artikulāciju, baktērijas var izolēt, saistīt pāru, granulu un sazarotu formu veidā.
Patogēnie mikroorganismi: klasifikācija
Patogēno mikroorganismu ir daudz nūjiņveida baktēriju vidū (difterijas, tuberkulozes, vēdertīfa, Sibīrijas mēra izraisītāji); vienšūņi (malārijas plazmodijs, toksoplazma, leišmānija, žiardija, trichomonas, dažas patogēnas amēbas), aktinomicīti, mikobaktērijas (tuberkulozes, spitālības izraisītāji), pelējums un rauga sēnītes (mikozes, kandidozes izraisītāji). Sēnes var izraisīt visa veida ādas bojājumus, piemēram, dažāda veida ķērpjus (izņemot herpes zoster, kurā ir iesaistīts vīruss). Dažiem raugiem, kas ir pastāvīgi ādas iemītnieki, normālos imūnsistēmas apstākļos nav kaitīgas iedarbības. Taču, ja imūnsistēmas aktivitāte ir samazināta, tad tās izraisa seborejas dermatīta parādīšanos.
Patogenitātes grupas
Mikroorganismu epidemioloģiskā bīstamība ir kritērijs visu patogēno mikrobu grupēšanai četrās grupās, kas atbilst četrām riska kategorijām. Tādējādi mikroorganismu patogenitātes grupas, kuru klasifikācija sniegta zemāk, mikrobiologiem ir vislielākā interese, jo tās tieši ietekmē iedzīvotāju dzīvi un veselību.
Visdrošākajā, 4. patogenitātes grupā ietilpst mikrobi, kas nerada draudus indivīda veselībai (vai šī apdraudējuma risks ir niecīgsmazs). Tas nozīmē, ka inficēšanās risks ir ļoti mazs.
3.grupai raksturīgs mērens inficēšanās risks indivīdam, zems risks sabiedrībai kopumā. Teorētiski šādi patogēni var izraisīt slimības, un pat tad, ja tie izraisa, ir pierādītas efektīvas ārstēšanas metodes, kā arī preventīvu pasākumu kopums, kas var novērst infekcijas izplatīšanos.
2.patogenitātes grupā ietilpst mikroorganismi, kas rada augstu risku indivīdam, bet zemu sabiedrībai kopumā. Šajā gadījumā patogēns var izraisīt smagas slimības cilvēkiem, bet tas neizplatās no vienas inficētās personas uz otru. Ir pieejamas efektīvas ārstēšanas un profilakses metodes.
1.patogenitātes grupai raksturīgs augsts risks gan indivīdam, gan sabiedrībai kopumā. Patogēns, kas cilvēkam vai dzīvniekam izraisa smagas slimības, var tikt viegli pārnests dažādos veidos. Efektīva ārstēšana un profilakses pasākumi parasti nav pieejami.
Patogēnie mikroorganismi, kuru klasifikācija nosaka to piederību vienai vai otrai patogenitātes grupai, lielu kaitējumu sabiedrības veselībai rada tikai tad, ja tie pieder pie 1. vai 2. grupas.
