Mikrobiologija proučava strukturu, životnu aktivnost, uslove života i razvoj najmanjih organizama, zvanih mikrobi ili mikroorganizmi.

„Nevidljivi, oni stalno prate osobu, upadaju u njen život ili kao prijatelji ili kao neprijatelji“, rekao je akademik V. L. Omelyansky. Zaista, mikrobi su svuda: u vazduhu, u vodi i u zemljištu, u ljudskom telu i životinjama. Mogu biti korisni i koriste se u proizvodnji mnogih namirnica. Mogu biti štetne, uzrokovati da se ljudi razbole, pokvare hranu itd.

Mikrobe je otkrio Holanđanin A. Leeuwenhoek (1632-1723) krajem 17. vijeka, kada je napravio prva sočiva koja su dala povećanje od 200 puta ili više. Pogodio ga je mikrokosmos koji je vidio; Leeuwenhoek je opisao i skicirao mikroorganizme koje je pronašao na raznim predmetima. On je postavio temelje za deskriptivnu prirodu nove nauke. Otkrića Louisa Pasteura (1822-1895) dokazala su da se mikroorganizmi razlikuju ne samo po obliku i strukturi, već i po svojoj vitalnoj aktivnosti. Pasteur je otkrio da kvasci izazivaju alkoholnu fermentaciju, a neki mikrobi su sposobni uzrokovati zarazne bolesti kod ljudi i životinja. Pasteur je ušao u istoriju kao izumitelj metode vakcinacije protiv bjesnila i antraks. Svjetski je poznat doprinos mikrobiologiji R. Kocha (1843-1910) - otkrio je uzročnike tuberkuloze i kolere, I. I. Mechnikov (1845-1916) - razvio fagocitnu teoriju imuniteta, osnivač virologije D. I. Ivanovsky (18 -1920), N F. Gamaleya (1859-1940) i mnogi drugi naučnici.

Klasifikacija i morfologija mikroorganizama

mikrobi - To su najmanji, pretežno jednoćelijski živi organizmi, vidljivi samo kroz mikroskop. Veličina mikroorganizama se mjeri u mikrometrima - mikronima (1/1000 mm) i nanometrima - nm (1/1000 mikrona).

Mikrobe karakterizira ogromna raznolikost vrsta koje se razlikuju po strukturi, svojstvima i sposobnosti postojanja u različitim uvjetima okoline. Mogu biti jednoćelijski, višećelijski i nećelijski.

Mikrobi se dijele na bakterije, viruse i fage, gljive, kvasce. Odvojeno, postoje sorte bakterija - rikecije, mikoplazme, a posebnu grupu čine protozoe (protozoe).

bakterije

bakterije- pretežno jednostanični mikroorganizmi veličine od desetinki mikrometra, na primjer, mikoplazma, do nekoliko mikrometara, au spirohetama - do 500 mikrona.

Postoje tri glavna oblika bakterija - sferni (koki), štapićasti (bacili itd.), zavijeni (vibrio, spirohete, spirile) (Sl. 1).

Globularne bakterije (koke) obično su sferne, ali mogu biti blago ovalne ili u obliku graha. Koke mogu biti locirane pojedinačno (mikrokoke); u paru (diplokoki); u obliku lanaca (streptokoki) ili grozdova (stafilokoki), paket (sarcinas). Streptokoki mogu uzrokovati upalu krajnika i erizipela, stafilokoke - razne upalne i gnojne procese.

Rice. 1. Oblici bakterija: 1 - mikrokoki; 2 - streptokoki; 3 - sardine; 4 - štapići bez spora; 5 - štapići sa sporama (bacili); 6 - vibrio; 7- spirohete; 8 - spirila (sa flagelama); stafilokoka

bakterije u obliku štapa najčešći. Štapići mogu biti pojedinačni, spojeni u paru (diplobakterije) ili u lancima (streptobakterije). Bakterije u obliku štapića uključuju Escherichia coli, patogene salmoneloze, dizenterije, trbušnog tifusa, tuberkuloze, itd. Neke bakterije u obliku štapića imaju sposobnost stvaranja u nepovoljnim uvjetima sporova.Šipke koje stvaraju spore nazivaju se bacili. Bacili u obliku vretena se nazivaju klostridija.

Sporulacija je složen proces. Spore se značajno razlikuju od normalne bakterijske ćelije. Imaju gustu ljusku i vrlo malu količinu vode, ne zahtijevaju hranjive tvari, a reprodukcija se potpuno zaustavlja. Spore su u stanju da izdrže sušenje, visoke i niske temperature dugo vremena i mogu biti u održivom stanju desetinama i stotinama godina (spore antraksa, botulizma, tetanusa itd.). Jednom u povoljnom okruženju, spore klijaju, odnosno pretvaraju se u uobičajeni vegetativni oblik razmnožavanja.

Uvijene bakterije može biti u obliku zareza - vibrio, sa nekoliko kovrča - spirila, u obliku tankog uvijenog štapića - spirohete. Vibrioni su uzročnik kolere, a uzročnik sifilisa je spiroheta.

bakterijska ćelija ima ćelijski zid (ljusku), često prekriven sluzi. Često sluz formira kapsulu. Ćelijska membrana odvaja sadržaj ćelije (citoplazmu) od membrane. Citoplazma je prozirna proteinska masa u koloidnom stanju. Citoplazma sadrži ribozome, nuklearni aparat sa molekulama DNK i razne inkluzije rezervnih nutrijenata (glikogen, mast, itd.).

mikoplazme - Bakterije koje nemaju ćelijski zid koje zahtijevaju faktore rasta sadržane u kvascu za svoj razvoj.

Neke bakterije mogu da se kreću. Kretanje se vrši uz pomoć flagella - tankih niti različitih dužina koje čine rotacionim pokretima. Flagele mogu biti u obliku jedne dugačke niti ili u obliku snopa, mogu se nalaziti na cijeloj površini bakterije. Flagele su prisutne u mnogim bakterijama u obliku štapa i gotovo svim zakrivljenim bakterijama. Sferne bakterije, u pravilu, nemaju flagele, one su nepokretne.

Bakterije se razmnožavaju dijeljenjem na dva dijela. Brzina podjele može biti vrlo visoka (svakih 15-20 minuta), dok se broj bakterija brzo povećava. Ova brza podjela se vidi u hrani i drugim supstratima bogatim hranjivim tvarima.

Virusi

Virusi- posebna grupa mikroorganizama koji nemaju ćelijsku strukturu. Virusi se mjere u nanometrima (8-150 nm), tako da se mogu vidjeti samo elektronskim mikroskopom. Neki virusi se sastoje samo od proteina i jedne od nukleinskih kiselina (DNK ili RNK).

Virusi izazivaju uobičajene ljudske bolesti kao što su gripa, virusni hepatitis, boginje, kao i bolesti životinja – slinavka i šapa, kuga životinja i mnoge druge.

Bakterijski virusi se nazivaju bakteriofagi, virusi gljivica - mikofagi itd. Bakteriofagi se nalaze svuda gde postoje mikroorganizmi. Fagi uzrokuju smrt mikrobnih stanica i mogu se koristiti za liječenje i prevenciju nekih zaraznih bolesti.

Pečurke su posebni biljni organizmi koji nemaju hlorofil i ne sintetiziraju organske tvari, ali trebaju gotove organske tvari. Stoga se gljive razvijaju na različitim supstratima koji sadrže hranjive tvari. Neke gljive su sposobne da izazovu bolesti biljaka (karcinom i plamenjaču krompira, itd.), insekata, životinja i ljudi.

Gljivične ćelije se razlikuju od bakterijskih po prisutnosti jezgara i vakuola i slične su biljnim stanicama. Najčešće su u obliku dugih i razgranatih ili isprepletenih niti - hife. Od hifa se formira micelijum, ili gljiva. Micelij se može sastojati od ćelija sa jednim ili više jezgara, ili može biti nećelijski, predstavljajući jednu džinovsku multinuklearnu ćeliju. Na miceliju se razvijaju plodna tijela. Tijelo nekih gljiva može se sastojati od pojedinačnih ćelija, bez stvaranja micelija (kvasac, itd.).

Gljive se mogu razmnožavati na različite načine, uključujući vegetativno dijeljenjem hifa. Većina gljivica se razmnožava aseksualno i spolno uz pomoć formiranja posebnih ćelija za razmnožavanje - spor. Spore obično mogu opstati dugo vremena spoljašnje okruženje. Zrele spore se mogu prenositi na značajne udaljenosti. Jednom u hranljivom mediju, spore se brzo razvijaju u hife.

Opsežna grupa gljiva je gljivice(Sl. 2). Široko rasprostranjene u prirodi, mogu rasti na prehrambenim proizvodima, formirajući dobro vidljive plakove različitih boja. Kvarenje hrane često uzrokuju mucor gljive, koje formiraju pahuljastu bijelu ili sivu masu. Mukozna gljiva rhizopus izaziva „meku trulež“ povrća i bobičastog voća, a gljiva botritis oblaže i omekšava jabuke, kruške i bobičasto voće. Uzročnici kalupa mogu biti gljive iz roda Peniiillium.

Odvojeni tipovi gljive ne samo da mogu dovesti do kvarenja hrane, već proizvode i otrovne tvari za ljude - mikotoksine. To uključuje neke vrste gljiva iz roda Aspergillus, roda Fusarium itd.

Korisna svojstva određenih vrsta gljiva koriste se u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji i drugim industrijama. Na primjer, gljive iz roda peniiillium koriste se za proizvodnju antibiotika penicilina i u proizvodnji sireva (Roquefort i Camembert), gljive iz roda Aspergillus koriste se u proizvodnji limunske kiseline i mnogih enzimskih preparata.

aktinomiceti- mikroorganizmi koji imaju karakteristike i bakterija i gljivica. Po strukturi i biohemijskim svojstvima aktinomiceti su slični bakterijama, a po prirodi razmnožavanja, sposobnosti formiranja hifa i micelija slični su gljivama.

Rice. 2. Vrste plesni: 1 - peniiillium; 2- aspergillus; 3 - mukor.

Kvasac

Kvasac- jednoćelijski nepokretni mikroorganizmi veličine ne veće od 10-15 mikrona. Oblik ćelije kvasca je češće okrugao ili ovalan, rjeđe štapićast, srpast ili sličan limunu. Ćelije kvasca po strukturi su slične gljivama, imaju i jezgro i vakuole. Reprodukcija kvasca se odvija pupanjem, diobom ili sporama.

Kvasci su široko rasprostranjeni u prirodi, mogu se naći u tlu i na biljkama, na prehrambenim proizvodima i raznim otpadnim proizvodima koji sadrže šećere. Razvoj kvasca u prehrambenim proizvodima može dovesti do kvarenja, uzrokujući fermentaciju ili kiseljenje. Neke vrste kvasca imaju sposobnost pretvaranja šećera u etilni alkohol i ugljični dioksid. Ovaj proces se naziva alkoholna fermentacija i široko se koristi u prehrambenoj i vinskoj industriji.

Neke vrste kvasca Candida izazivaju ljudsko oboljenje koje se zove kandidijaza.

zajednički dio

LABORATORIJSKA DIJAGNOSTIKA INFEKTIVNIH

Shevchenko A.A., Shevchenko L.V., Chernykh O.Yu., Shevkoplyas V.N.

Krasnodarska teritorija

I Odjeljenje za nauku i obrazovnu administraciju

Uz podršku Ruske fondacije za osnovna istraživanja

KRASNODAR

Vladimir Nikolajevič Ševkopljas

Oleg Yurievich Chernykh

Ljudmila Vasiljevna Ševčenko

Aleksandar Aleksejevič Ševčenko

POLJOPRIVREDNI UNIVERZITET

DRŽAVA KUBAN

Obrazovanje

RUSKA FEDERACIJA

KRASNODAR

LABORATORIJSKA DIJAGNOSTIKA ZARAZNIH BOLESTI ŽIVOTINJA

V.N. SHEVKOPLAS

O.Yu. BLACK

L. V. ŠEVČENKO

A. A. SHEVCHENKO

POLJOPRIVREDNI UNIVERZITET

DRŽAVA KUBAN

Obrazovanje

RUSKA FEDERACIJA

MINISTARSTVO POLJOPRIVREDE

Federal State Educational

ustanova visokog stručnog

Tutorial

BOLESTI ŽIVOTINJA. Krasnodar: KubGAU, 2009. 584 str.

Vodič navodi glavna opća pitanja i metode

laboratorijska dijagnostika zaraznih bolesti životinja,
uzrokovane bakterijama i virusima.

Za studente visokoškolskih ustanova fakulteta
veterinarske i biološke specijalnosti.

RECENZENTI:

I.A. Bolotsky - doktor veterinarskih nauka, gl. laboratorija
Krasnodar NIVI

Yu.F. Mišanin - doktor biološke nauke, akademik RAE,
Profesor Kubanske državne tehnologije
univerzitet.

FGOU VPO „Država Kuban poljoprivredni univerzitet»

350044, Krasnodar, ul. Kalinina, 13

Mikrobi su uglavnom jednoćelijski organizmi prokariotskog tipa bez hlorofila. Oblikom se razlikuju sferni, štapićasti i uvijeni mikrobi (slika 1).

Rice. 1. Glavni oblici mikroorganizama (šema):

sferni: 1 - stafilokoki, 2 - diplokoki, 3 - streptokoki, 4 - tetrakoki, 5 - sarcini; u obliku štapa: 6 - bakterije, 7 - streptobakterije, 8 - bacili, 9 - streptobacili; uvrnut:
10 - vibrio, 11 - spirila, 12 - spirohete.

Štapićasti ili cilindrični oblici obično se dijele na bakterije i bacile. bakterije -štapićasti oblici koji ne formiraju spore (pišu Bact, na primjer Bact. aceti). bacili -štapićaste forme koje formiraju spore (pišu vam, na primjer, vi. subtilis). Bakterije i bacili dolaze u različitim oblicima i veličinama. Krajevi štapića su često zaobljeni, ali se mogu rezati pod pravim uglom (uzročnik antraksa), ponekad i suženi. Kod malih bakterija razlika između dužine i širine je mala; on izgled podsjećaju na koke, zbog čega se takvi oblici nazivaju coccobacteria(uzročnik bruceloze).

Organizmi koji stvaraju spore boje se uglavnom gram-pozitivno. Većina ih je u obliku štapa, a samo Sporosarcina je sferna.

Među šipkastim oblicima koji formiraju spore razlikuju se bacili i klostridije. Bacili, osim tebe. antracis, mobilni. Bacili su aerobi. Kod bacila spore ne prelaze debljinu vegetativne ćelije. Klostridije su anaerobi. Spore su deblje od vegetativne ćelije. Takvi oblici podsjećaju na vreteno, reket, limun, batak. Klostridije učestvuju u mnogim procesima u prirodi. Uzročnici su anaerobnih infekcija. Izaziva amonizaciju proteina, uree. Razgraditi organofosforna jedinjenja. Fiksirajte molekularni dušik, itd.

Štapovi, kao i koke, mogu biti raspoređeni u parove ili u lancu. Bakterije se spajaju u parove kako bi se formirale diplobakterije, sa istom kombinacijom bacila - diplobacili. shodno tome, streptobacteria i streptobacili, ako su ćelije raspoređene u lanac. Oblici u obliku štapa ne formiraju tetrade i pakete, jer se dijele u jednoj ravni okomitoj na uzdužnu os. Termin "bakterije" koristi se za označavanje štapićastih oblika koji ne stvaraju spore, i to je tačno, dok ga mnogi autori koriste kao zbirni naziv za različite mikroorganizme. Smatramo da umjesto "bakterije" treba koristiti riječ "mikroorganizmi", ili ukratko "mikrobi".

Uvijeni oblici mikroba određuju se ne samo dužinom i promjerom, već i brojem kovrča. vibrije u obliku zareza. Spirilla- uvijeni oblici, koji formiraju do 3-5 kovrča. spirohete - tanke duge uvijene forme sa mnogo kovrdža. Zauzimaju srednju poziciju između bakterija i protozoa. mikobakterije -štapići sa bočnim izraslinama (uzročnici tuberkuloze, paratuberkuloze). corynebacteria podsjećaju na mikobakterije, ali se od njih razlikuju po zadebljanjima nastalim na krajevima i inkluzijama zrna u citoplazmi (bacil difterije). Filamentous Bakterije su višećelijski organizmi koji su u obliku niti. miksobakterije - klizeći mikrobi u obliku štapića ili vretena. Prostecobacteria može biti trokutasta ili na neki drugi način. Neki od njih imaju simetriju zraka. Takvi organizmi su dobili ime po prisutnosti šiljastih izraslina - prostek. Razmnožavaju se diobom ili pupljenjem. Dakle, kod trokutastih oblika na jednom od vrhova formira se bubreg, koji se, kada dostigne veličinu matične ćelije, odvaja. Uz pomoć prosteka, koji se nalazi na druga dva vrha, hvata se hrana. Prostekobakterije su obično nepokretne; pokretni oblici formiraju kružne pokrete. Ne stvaraju spore i ne boje se po Gramu. Uzgajati na podlozi od krompira (agar) na 28°C.

Veličine mikroba Mikrobi su mikroskopski organizmi. Njihove dimenzije su određene u mikrometrima (µm) (10-6 m prema SI sistemu). Prečnik sfernih oblika je 0,7-1,2 mikrona; dužina u obliku štapa
1,6-10 µm, širina 0,3-1 µm. Virusi su još manja stvorenja. Njihove veličine su određene u nanometrima (1 nm = 10-9 m).

Približne veličine nekih mikroba, mikrona

Mikroorganizmi (mikrobi) su jednoćelijski organizmi veličine manje od 0,1 mm koji se ne mogu vidjeti golim okom. To uključuje bakterije, mikroalge, neke niže filamentozne gljive, kvasce i protozoe (slika 1). Mikrobiologija ih proučava.

Rice. 1. Predmeti mikrobiologije.

Na sl. 2. možete vidjeti neke predstavnike jednoćelijskih protozoa. Ponekad predmeti ove nauke uključuju najprimitivnije organizme na Zemlji - viruse koji nemaju staničnu strukturu i predstavljaju komplekse nukleinskih kiselina (genetski materijal) i proteina. Češće su izolirani u potpuno odvojenom području istraživanja (virologija), budući da je mikrobiologija više usmjerena na proučavanje mikroskopskih jednoćelijskih organizama.

Rice. 2. Pojedinačni predstavnici jednoćelijskih eukariota (protozoe).

Nauke kao što su algologija i mikologija, koje proučavaju alge i gljive, odvojene su discipline, koje se preklapaju sa mikrobiologijom u slučaju proučavanja mikroskopskih živih objekata. Bakteriologija je prava grana mikrobiologije. S obzirom na nauku bavi se proučavanjem isključivo prokariotskih mikroorganizama (slika 3).

Rice. 3. Šema prokariotske ćelije.

Za razliku od eukariota, koji uključuju sve višećelijske organizme, kao i protozoe, mikroskopske alge i gljive, prokarioti nemaju formalizirano jezgro koje sadrži genetski materijal i prave organele (stalne specijalizirane ćelijske strukture).

U prokariote spadaju prave bakterije i arheje, koje su prema savremenoj klasifikaciji označene kao domene (nadkraljevstva) Archaea i Eubacteria (Sl. 4).

Rice. 4. Domeni savremene biološke klasifikacije.

Značajke strukture bakterija

Bakterije su važna karika u kruženju supstanci u prirodi, one razgrađuju biljne i životinjske ostatke, pročišćavaju vodene površine zagađene organskim materijama i modificiraju neorganska jedinjenja. Bez njih život na zemlji ne bi postojao. Ovi mikroorganizmi su rasprostranjeni svuda, u zemljištu, vodi, vazduhu, životinjskim i biljnim organizmima.

Bakterije se razlikuju po sljedećim morfološkim karakteristikama:

1. Oblik ćelija (zaobljeni, štapićasti, filamentni, uvijeni, spiralni, kao i razne prijelazne opcije i konfiguracija u obliku zvijezde).
2. Prisustvo sprava za kretanje (fiksne, flagelirane, zbog lučenja sluzi).
3. Artikulacija ćelija jedna s drugom (izolovane, povezane u obliku parova, granula, granastih oblika).

Među strukturama koje formiraju zaobljene bakterije (koke) izdvajaju se ćelije koje se nakon diobe nalaze u paru, a zatim se raspadaju u pojedinačne formacije (mikrokoke) ili ostaju zajedno cijelo vrijeme (diplokoki). Kvadratnu strukturu od četiri ćelije formiraju tetrakoki, lanac formiraju streptokoki, granule od 8-64 jedinice formiraju sarcini, klastere formiraju stafilokoki.

Bakterije u obliku štapa su predstavljene raznim oblicima zbog velike varijabilnosti u dužini ćelije (0,1-15 µm) i debljini (0,1-2 µm). Oblik potonjeg također ovisi o sposobnosti bakterija da formiraju spore - strukture s debelom ljuskom koja omogućava mikroorganizmima da prežive. nepovoljnim uslovima. Ćelije sa ovom sposobnošću nazivaju se bacili, a one koje nemaju takva svojstva su jednostavno štapićaste bakterije.

Posebne modifikacije štapićastih bakterija su nitasti (izduženi) oblici, lanci i granaste strukture. Potonje formiraju aktinomiceti u određenoj fazi razvoja. "Krive" šipke nazivaju se uvijene bakterije, među kojima se razlikuju vibrioni; spirila sa dva zavoja (15-20 mikrona); spirohete koje liče na valovite linije. Dužina njihovih ćelija je 1-3, 15-20 i 20-30 µm, respektivno. Na sl. 5 i 6 prikazuju glavne morfološke oblike bakterija, kao i tipove lokacije spora u ćeliji.

Rice. 5. Osnovni oblici bakterija.

Rice. 6. Bakterije prema vrsti lokacije spora u ćeliji. 1, 4 - u centru; 2, 3, 5 - krajnja lokacija; 6 - sa strane.

Glavne ćelijske strukture bakterija: nukleoid (genetski materijal), namijenjen sintezi proteina, ribozomi, citoplazmatska membrana (dio ćelijske membrane), koja je kod mnogih predstavnika dodatno zaštićena odozgo, kapsula i sluznica (Sl. 7. ).

Rice. 7. Shema bakterijske ćelije.

Prema klasifikaciji bakterija, razlikuje se više od 20 vrsta. Na primjer, izuzetno termofilni (ljubavnici visoke temperature) Aquificae, anaerobne štapićaste bakterije Bacteroidetes. Međutim, najdominantniji tip, koji uključuje mnoge različitih predstavnika, je aktinobakterija. Uključuje bifidobakterije, laktobacile, aktinomicete. Jedinstvenost potonjeg leži u sposobnosti formiranja micelija u određenoj fazi razvoja.

U običnom narodu to se naziva micelijum. Zaista, grananje ćelija aktinomiceta nalikuje hifama gljiva. Uprkos ovoj osobini, aktinomiceti su klasifikovani kao bakterije, budući da su prokarioti. Naravno, njihove ćelije su po strukturnim karakteristikama manje slične gljivama.

Aktinomicete (slika 8) su sporo rastuće bakterije i stoga se ne mogu takmičiti za lako dostupne supstrate. Oni su u stanju da razgrađuju tvari koje drugi mikroorganizmi ne mogu koristiti kao izvor ugljika, posebno ugljovodonike ulja. Stoga se aktinomiceti intenzivno proučavaju u području biotehnologije.

Neki predstavnici se koncentrišu u područjima naftnih polja, te stvaraju poseban bakterijski filter koji sprječava prodor ugljikovodika u atmosferu. Aktinomicete su aktivni proizvođači praktički vrijednih spojeva: vitamina, masnih kiselina, antibiotika.

Rice. 8. Predstavnik aktinomiceta Nocardia.

Gljive u mikrobiologiji

Predmet mikrobiologije su samo gljive niže plijesni (posebno rhizopus, mucor). Kao i sve gljive, one nisu u stanju same sintetizirati tvari i trebaju hranjivi medij. Micelij nižih predstavnika ovog kraljevstva je primitivan, nije odvojen pregradama. Posebnu nišu u mikrobiološkim istraživanjima zauzimaju kvasci (slika 9), koji se odlikuju odsustvom micelija.

Rice. 9. Oblici kolonija kultura kvasca na hranljivoj podlozi.

Trenutno je prikupljeno mnogo znanja o njihovim korisnim svojstvima. Međutim, kvasac se i dalje proučava zbog sposobnosti sintetiziranja praktički vrijednih organskih spojeva i aktivno se koristi kao model organizama u genetskim eksperimentima. Od davnina, kvasac se koristi u procesima fermentacije. Metabolizam varira od osobe do osobe. Stoga su za određeni proces neki kvasci prikladniji od drugih.

Na primjer, Saccharomyces beticus, koji je otporniji na visoke koncentracije alkohola, koristi se za stvaranje jakih vina (do 24%). Dok, kvasac S. cerevisiae može proizvesti niže koncentracije etanola. Prema smjeru primjene, kvasci se dijele na stočne, pekarske, pivske, žestoke, vinski.

patogeni

Patogeni ili patogeni mikroorganizmi nalaze se posvuda. Uz dobro poznate viruse: gripa, hepatitis, boginje, HIV i drugi opasni mikroorganizmi su rikecije, kao i streptokoki i stafilokoki koji izazivaju trovanje krvi. Među bakterijama u obliku štapa ima mnogo patogena. Na primjer, difterija, tuberkuloza, trbušni tifus, (Sl. 10). Mnogi predstavnici mikroorganizama opasnih za ljude nalaze se među protozoama, posebno malarijski plazmodijum, toksoplazma, leishmania, giardia, trichomonas, patogena ameba.

Rice. 10. Fotografija bakterije Bacillus anthracis, koja uzrokuje antraks.

Mnogi aktinomiceti nisu opasni za ljude i životinje. Međutim, mnogi patogeni predstavnici nalaze se među mikobakterijama koje uzrokuju tuberkulozu, gubu (gubu). Neki aktinomiceti pokreću bolest kao što je aktinomikoza, praćena stvaranjem granuloma, ponekad i povećanjem tjelesne temperature. Određene vrste plijesni su sposobne proizvoditi tvari otrovne za ljude - mikotoksine. Na primjer, neki predstavnici roda Aspergillus, Fusarium. Patogene gljive uzrokuju grupu bolesti koje se nazivaju mikoze. Dakle, kandidijazu ili, jednostavno rečeno, drozd izazivaju gljivice slične kvascu (Sl. 11). Oni su uvijek sadržani u ljudskom tijelu, ali se aktiviraju tek kada je imunitet oslabljen.

Rice. 11. Candida gljivica - uzročnik drozda.

Gljivice mogu uzrokovati razne lezije na koži, posebno sve vrste lišajeva, osim herpesa (herpesa), koji je uzrokovan virusom. Kvasac Malassezia - stalni stanovnici ljudske kože sa padom aktivnosti imunološkog sistema može uzrokovati. Nemojte odmah trčati da operete ruke. Kvasac i oportunističke bakterije u dobrom zdravlju obavljaju važnu funkciju, sprječavajući razvoj patogena.

Virusi kao predmet mikrobiologije

Virusi su najprimitivniji organizmi na zemlji. U slobodnom stanju u njima se ne odvijaju metabolički procesi. Tek kada uđu u ćeliju domaćina, virusi počinju da se razmnožavaju. U svim živim organizmima, nosilac genetskog materijala je deoksiribonukleinska kiselina (DNK). Samo među virusima postoje predstavnici sa genetskom sekvencom kao što je ribonukleinska kiselina (RNA).

Često virusi nisu klasifikovani kao istinski živi organizmi.

Morfologija virusa je veoma raznolika (slika 12). Obično se njihove dijametralne dimenzije kreću od 20 do 300 nm.

Rice. 12. Raznolikost virusnih čestica.

Pojedinačni predstavnici dosežu dužinu od 1-1,5 mikrona. Struktura virusa sastoji se od okruženja genetskog materijala posebnim proteinskim okvirom (kapsidom), koji se odlikuje različitim oblicima (spiralni, ikosaedarski, sferični). Neki virusi također imaju ljusku na vrhu, formiranu od membrane ćelije domaćina (superkapsid). Na primjer, (slika 13) je poznat kao uzročnik bolesti koja se zove (SIDA). Sadrži RNK kao genetski materijal, utiče na određenu vrstu ćelija imunog sistema (pomoćnici t-limfocita).

Rice. 13. Struktura virusa humane imunodeficijencije.

Mikroorganizmi su predstavljeni predćelijskim oblicima (virusi - carstvo Vira) i ćelijskim oblicima (bakterije, arhebakterije, gljive i protozoe). Na nov način vrhunski nivo u hijerarhiji klasifikacije među ćelijskim oblicima života razlikuju se 3 domene (ili "carstva"): "Bakterije", "Arheje", "Eukarije":

domena "Bakterije" - prokarioti predstavljeni pravim bakterijama (eubakterije);

domena "Archaea" - prokarioti predstavljeni arhebakterijama;

Eukarya domena su eukarioti čije ćelije imaju jezgro sa nuklearnom membranom i nukleolus, a citoplazma se sastoji od visokoorganizovanih organela - mitohondrija, Golgijevog aparata itd. U domen Eukarije spada carstvo Fungi (gljive); životinjsko carstvo Animalia (uključuje protozoe - podcarstvo Protozoa); biljno carstvo Plantae.

Domeni uključuju kraljevstva, tipove, klase, redove, porodice, rodove, vrste. Jedna od glavnih taksonomskih kategorija je vrsta. Vrsta je skup jedinki ujedinjenih sličnim svojstvima, ali se razlikuju od ostalih članova roda.

Skup homogenih mikroorganizama izolovanih na hranljivom mediju, koji se karakterišu sličnim morfološkim, tinktorijalnim, kulturnim, biohemijskim i antigenskim svojstvima, naziva se čista kultura.

Soj je čista kultura mikroorganizama izolovanih iz određenog izvora i različita od ostalih predstavnika vrste. Soja je uži pojam od vrste ili podvrste. Blizak konceptu soja je koncept klona. Klon je skup potomaka uzgojenih iz jedne mikrobne ćelije.

1.3. Struktura i klasifikacija bakterija (prokariota).

Odluka Međunarodnog kodeksa za bakterije preporučuje sljedeće taksonomske kategorije: klasa, odjel, red, porodica, rod, vrsta. Naziv vrste odgovara binarnoj nomenklaturi, tj. sastoji se od dvije riječi. Na primjer, uzročnik difterije je napisan kao Corynebacterium diphtheriae, uzročnik meningitisa je Neisseria meningitides, a uzročnik tuberkuloze je Mycobacterium tuberculosis. Prva riječ je naziv roda i piše se velikim slovom, druga riječ označava vrstu i piše se malim slovom.

Bakterije su prokarioti, tj. prenuklearni mikroorganizmi, budući da imaju primitivno jezgro bez membrane, nukleolu, histona, a u citoplazmi nema visoko organiziranih organela (mitohondrije, Golgijev aparat, lizozomi itd.).

Prema drugom izdanju (2001) Bergeyjevog priručnika za sistematsku baturologiju, bakterije su podijeljene u 2 domene: "Bacteria" i "Archaea". U domenu "Bakterije" mogu se razlikovati sledeće bakterije: 1) bakterije sa tankim ćelijskim zidom - gram-negativne; 2) bakterije sa debelim ćelijskim zidom - gram-pozitivne; 3) bakterije bez ćelijskog zida (mikoplazma). Arhebakterije ne sadrže peptidoglikan u svom ćelijskom zidu. Termin "arhebakterije" pojavio se 1977. Ovo je jedan od drevnih oblika života, na šta ukazuje prefiks "archaea". Među njima nema uzročnika zaraznih bolesti.

Domen "Bakterije" obuhvata 22 vrste, od kojih su sledeće od medicinskog značaja:

Phylum Proteobacteria

Klasa alfaproteobakterija. Rodovi: Rickettsia, Orientia, Ehrlichia, Bartonella, Brucella.

Klasa Betaproteobakterije. Rodovi: Burkholderia, Alcaligenes, Bordetella, Neisseria, Kingella, Spirillum.

Klasa gamaproteobakterija. Rodovi: Francisella, Legionella, Coxiella, Pseudomonas, Moraxella, Acinetobacter, Vibrio, Enterobacter, Callimatobacterium, Citrobacter, Edwardsiella, Erwinia, Escherichia, Hafnia, Klebsiella, Morganella, Proteus, Providensia, Salmonella, Serrasiaur, Yygella, Salmonella.

Klasa Deltaproteobacteria. Rod Bilophila.

Klasa Epsilonproteobacteria. Rodovi: Campylobacter, Helicobacter, Wolinella.

Tip Firmicutes (uglavnom Grap-pozitivni)

Klasa klostridija. Rodovi: Clostridium, Sarcina, Peptostreptococcus, Eubacterium, Peptococcus, Veillonella.

Mollicute class. Rodovi: Mycoplasma, Ureaplasma.

Bacilli class. Rodovi: Bacillus, Sporosarcina, Listeria, Staphylococcus, Gemella, Lactobacillus, Pediococcus, Aerococcus, Leuconostoc, Streptococcus, Lactococcus.

Tip Actinobacteria

Class Actinobacteria. Rodovi: Actinomyces, Arcanodacterium, Mobiluncus, Micrococcus, Rothia, Stomatococcus, Corynebacterium, Mycobacterium, Nocardia, Propionibacterium, Bifidobacterium, Gardnerella.

Tip Clamydiae

Klasa Clamydiae. Rodovi: Clamydia, Clamidophila.

Tip Spirochaetes

Klasa Spirochaetes. Rodovi: Spirochaeta, Borrelia, Treponema, Leptospira.

Phylum Bacteroidetes

Class Bacteroidetes. Rodovi: Bacteroides, Porphyromonas, Prevotella.

Klasa Flavobacteria. Rodovi: Flavobacterium.

Oblici bakterija. Postoji nekoliko osnovnih oblika bakterija - kokoidne, štapićaste, uvijene i granaste, nitaste.

Kuglasti oblici ili koke su sferne bakterije koje se prema međusobnom rasporedu dijele na mikrokoke, diplokoke, streptokoke, tetrakoke, sarcine i stafilokoke.

Mikrokoke karakterizira pojedinačni, upareni ili nasumični raspored stanica. Oni su saprofiti, stanovnici vode, vazduha.

Diplokoki se dijele u jednoj ravni i formiraju uparene koke, povezane u dvije jedinke. U diplokoke spadaju: meningokok, gonokok, pneumokok.

Streptokoki se dijele u istoj ravni i raspoređeni su u lancima razne dužine. Streptokoki patogeni za ljude uzrokuju gnojno-upalne bolesti.

Tetrakoki su raspoređeni po četiri, jer. podijeljen u dvije međusobno okomite ravni. Ne izaziva bolest kod ljudi.

Sarcini se dijele u tri međusobno okomite ravnine i izgledaju kao bale od 8, 16 ili više ćelija. Često se nalaze u zraku i ne uzrokuju zarazne bolesti.

Stafilokoki su koke u obliku grozda koje se dijele u različitim ravnima i uzrokuju gnojno-upalne bolesti kod ljudi.

Bakterije u obliku štapića dijele se na bakterije, bacile i klostridije. Bakterije uključuju takve štapićaste mikroorganizme koji u pravilu ne stvaraju spore (crijevni, tifus, dizenterija, difterija, tuberkuloza itd.). Bacilima (lat. Vacillus - bacil) i klostridijama (lat.closter - vreteno) pripadaju mikrobi koji formiraju spore (antraks, bacil tetanusa i dr.). Po obliku, štapićaste bakterije su kratke (tularemija, veliki kašalj, bruceloza), dugačke (antraks), sa zaobljenim krajevima (većina štapića), sa šiljastim krajevima (fuzobakterije), sa zadebljanjima u obliku batine na krajevima (difterija).

Uvijeni oblici bakterija. U ovu grupu bakterija spadaju vibrio, spirilla, campylobacter, helicobacter, spirochetes.

Vibrioni su ćelije čiji je zavoj jednak ¼ spiralnog uvojaka u obliku zareza.Patogeni predstavnik je Vibrio cholerae, uzročnik kolere.

Spirille su uvijeni oblici bakterija koji imaju zavoje s jednim ili više zavoja spirale. Od uzročnika bolesti poznata je jedna vrsta Spirillum minor - uzročnik sodokua - bolesti koja se prenosi ujedom pacova i drugih glodara.

Campylobacter, Helicobacteria - imaju zavoje poput krila letećeg galeba. Campylobacter je zoonoza bakterijska infekcija koja prvenstveno pogađa probavni trakt. Helikobakterije su uvjetno patogeni mikroorganizmi koji mogu uzrokovati kronično oštećenje sluznice želuca i dvanaestopalačnog crijeva.

Spirohete su zastupljene sa 3 roda patogena za ljude: treponema, borrelia, leptospira.

Treponeme izgledaju kao tanke uvijene niti nalik vadičepu sa 8-12 ravnomjerno malih uvojaka. Patogeni predstavnik je T. Pallidum, uzročnik sifilisa.

Borelije su, za razliku od treponema, duže, imaju 3-8 velikih kolutova. To uključuje uzročnika borelioze koju prenose krpelji ili lajmske bolesti - B. Burgdorferi.

Leptospire imaju kovrče koje su plitke i česte - u obliku upletenog užeta. Krajevi ovih spiroheta su zakrivljeni poput udica sa zadebljanjima na krajevima. Patogeni predstavnik L interrogans izaziva leptospirozu.

Nitaste (bakterije sumpora, bakterije gvožđa - stanovnici vodenih tijela; aktinomicete - granaste, filamentne ili štapićaste gram-pozitivne bakterije, poput gljiva formiraju micelij). To uključuje bakterije iz rodova Corynebacterium, Mycobacterium, Nocardia). Patogene aktinomicete izazivaju aktinomikozu, nokardija izazivaju nokardiozu, mikobakterije uzrokuju tuberkulozu i lepru, a korinebakterije difteriju.

Hlamidije su obavezne intracelularne kokoidne gram-negativne bakterije. Kod ljudi klamidija uzrokuje oštećenje očiju (trahom, konjuktivitis), urogenitalnog trakta i pluća.

Mikoplazme su male bakterije, zbog nedostatka stanične stijenke, imaju različite oblike: kokoidne, filamentne, u obliku bočice.

Bakterijska stanica je okružena membranom koja se sastoji od ćelijskog zida i citoplazmatske membrane. Ispod ljuske nalazi se protoplazma, koja se sastoji od citoplazme sa inkluzijama i jezgra zvanog nukleoid. Postoje dodatne strukture: kapsula, mikrokapsula, sluz, flagella, pili. Neke bakterije u nepovoljnim uslovima mogu formirati spore.

Ćelijski zid je čvrsta, elastična struktura koja bakterijama daje određeni oblik, učestvuje u procesu stanične diobe i transporta metabolita, ima receptore za bakteriofage. U ćelijskom zidu gram-pozitivnih bakterija glavna komponenta je višeslojni peptidoglikan (murein), s kojim su kovalentno povezane teihoične kiseline. Kod gram-negativnih bakterija glavna komponenta je dvostruki sloj lipida. Unutrašnji sloj vanjsku membranu predstavljaju fofolipidi, a lipopolisaharid se nalazi u vanjskom sloju. Sposobnost gram-pozitivnih bakterija da zadrže gentian violet u kompleksu s jodom (plavo-ljubičasta boja bakterija) kada se boje po Gramu povezana je sa svojstvom višeslojnog peptidoglikana da stupa u interakciju sa bojom. Osim toga, naknadno tretiranje razmaza bakterija alkoholom uzrokuje sužavanje pora u peptidoglikanu i na taj način zadržava boju u ćelijskom zidu. Gram-negativne bakterije nakon izlaganja alkoholu gube boju, što je zbog manje količine peptidoglikana u ćelijskom zidu, obezbojenjuju se alkoholom i postaju crvene kada se tretiraju fuksinom. U slučaju kršenja sinteze ćelijskog zida bakterije pod utjecajem lizozima, penicilina itd., nastaju stanice promijenjenog sfernog oblika - protoplasti - bakterije koje su potpuno lišene stanične stijenke. Bakterije sa djelimično očuvanim ćelijskim zidom su sferoplasti. Bakterije sfero- ili protoplastnog tipa koje su izgubile sposobnost sintetiziranja peptidoglikana pod utjecajem antibiotika ili drugih faktora i sposobne su da se razmnožavaju nazivaju se L-oblici (od naziva D. Lister instituta, gdje su prvi put proučavane) . L-oblici također mogu nastati kao rezultat mutacija. L-oblici mogu formirati mnoge patogene zaraznih bolesti.

Citoplazmatska membrana je dinamička struktura sa pokretnim komponentama, pa je predstavljena kao pokretna fluidna struktura. Okružuje vanjski dio citoplazme bakterije i uključen je u regulaciju osmotskog tlaka, transport tvari i energetski metabolizam stanice. S prekomjernim rastom (u usporedbi s rastom ćelijskog zida), citoplazmatska membrana formira invaginate - invaginacije u obliku složeno uvijenih membranskih struktura, nazvanih mezozomi.

Citoplazma zauzima najveći dio bakterijske stanice i sastoji se od topljivih proteina, ribonukleinskih kiselina, inkluzija i brojnih malih granula - ribozoma odgovornih za sintezu proteina. Bakterijski ribozomi su veličine oko 20 nm i imaju koeficijent sedimentacije od 70S, za razliku od eukariotskih ćelija (80S). Stoga se neki antibiotici vežu za bakterijske ribozome i inhibiraju sintezu bakterijskih proteina bez utjecaja na sintezu proteina u eukariotskim stanicama.

U citoplazmi se nalaze različite inkluzije: granule volutina, lipoproteinska tijela, glikogen, granuloza, nakupine pigmenta, sumpor, kalcijum. Biološki značaj granula volutina i inkluzija lipoproteina je u tome što služe kao rezervni hranjivi materijal i koriste ih bakterije s nedostatkom nutrijenata. Karakterističan raspored granula volutina detektuje se u bacilu difterije Neisserovim bojenjem.

Nukleiod je ekvivalent jezgri kod bakterija. Nalazi se u središnjoj zoni bakterija u obliku dvolančane DNK zatvorene u prsten. Jezgro bakterija nema nuklearnu membranu, nukleolu i bazične proteine ​​(histone). Bakterijska ćelija sadrži jedan hromozom, predstavljen molekulom DNK zatvorenom u prsten.

Kapsula, mikrokapsula, sluz. Prilikom ulaska u makroorganizam, patogene bakterije mogu formirati kapsule debljine veće od 0,2 μm. Kapsula je snažan mukozni sloj oko ćelijskog zida. Otkriva se posebnim metodama bojenja razmaza po Burri-Gins (antraks, klebsiela, pneumokok). Kapsula se sastoji od polisaharida ili polipeptida. Kapsula sprečava fagocitozu bakterija, ona je antigen: antitijela protiv kapsule uzrokuju njeno povećanje (reakcija oticanja kapsule). Mnoge bakterije formiraju mikrokapsulu - sluzavu formaciju manju od 0,2 µm, koja se otkriva samo elektronskom mikroskopom. Sluz treba razlikovati od kapsule - mukoidnih egzopolisaharida koji nemaju jasne vanjske granice. Mukoidni egzopolisaharidi su karakteristični za mukoidne sojeve Pseudomonas aeruginosa, koji se često nalaze u sputumu pacijenata sa cističnom fibrozom. Kapsula i sluz štite bakterije od oštećenja, isušivanja.

Sporovi. Kada su izložene nepovoljnim uvjetima okoline (sušenje, nedostatak hranjivih tvari), bakterije stvaraju spore. Sporulacija se javlja u vanjskom okruženju (tlo, hranljivi mediji) i ne opaža se u ljudskim i životinjskim tkivima. Jednom u povoljnim uslovima, spore klijaju i ponovo se pretvaraju u vegetativne oblike. Bakterije koje stvaraju spore iz roda Bacillus, kod kojih veličina spora ne prelazi promjer ćelije, nazivaju se bacili. Bakterije koje stvaraju spore, kod kojih veličina spora prelazi promjer ćelije, zbog čega imaju oblik vretena, nazivaju se klostridijum, na primjer, bakterije iz roda Clostridium. Spore su otporne na kiseline, pa su prema Orzeszko metodi obojene crvenom bojom, a vegetativna stanica plava. Oblik spora može biti ovalan, sferičan; lokacija u ćeliji je terminalna, tj. na kraju štapa (kod uzročnika tetanusa), subterminalnom - bliže kraju štapa (kod uzročnika botulizma, gasne gangrene) i centralnom (kod bacila antraksa).

Bakterijske flagele određuju pokretljivost bakterijske ćelije. To su tanki filamenti koji potiču iz citoplazmatske membrane, koji su duži od same ćelije. Flagele se sastoje od proteina - flagelina, koji je antigen - tzv. H - antigen. Broj flagela kod bakterija različitih vrsta varira od jedne (monotrih) kod Vibrio cholerae do deset ili stotina flagela koje se protežu duž perimetra bakterije (peretrich) u Escherichia coli, Proteus, itd. kraj ćelije. Amfitrihi imaju jedan bičak ili snop flagela na suprotnim krajevima ćelije. Flagele se otkrivaju pomoću elektronske mikroskopije.

Resice ili pili (fimbria) su nitaste tvorevine, tanje i kraće od flagela. Pili se protežu od površine ćelije i sastoje se od proteina pilina. Postoje pili odgovorni za adheziju, tj. za pričvršćivanje bakterija na zahvaćenu ćeliju, kao i pili odgovorni za ishranu, metabolizam vode i soli i seks (F-pio), odnosno konjugaciju.