I microrganismi (microbi) sono considerati organismi unicellulari la cui dimensione non supera 0,1 mm. I rappresentanti di questo grande gruppo possono avere una diversa organizzazione cellulare, caratteristiche morfologiche e capacità metaboliche, ovvero la caratteristica principale che li unisce è la dimensione. Il termine stesso "microrganismo" non è dotato di un senso tassonomico. I microbi appartengono a un'ampia varietà di unità tassonomiche e altri rappresentanti di queste unità possono essere multicellulari e raggiungere grandi dimensioni.
Approcci generali alla classificazione dei microrganismi
Come risultato del graduale accumulo di materiale fattuale sui microbi, è diventato necessario introdurre regole per la loro descrizione e sistematizzazione.
La classificazione dei microrganismi è caratterizzata dalla presenza dei seguenti taxa: dominio, phylum, classe, ordine, famiglia, genere, specie. In microbiologia, gli scienziati usano il sistema binomiale delle caratteristiche dell'oggetto, cioè la nomenclatura include i nomi del genere e della specie.
Per la maggior parte dei microrganismiè caratteristica una struttura estremamente primitiva e universale, pertanto la loro divisione in taxa non può essere effettuata solo in base a caratteristiche morfologiche. Caratteristiche funzionali, dati biologici molecolari, modelli di processi biochimici, ecc. sono usati come criteri.
Caratteristiche di identificazione
Per identificare un microrganismo sconosciuto, sono in corso ricerche per studiare le seguenti proprietà:
- Citologia cellulare (appartenente principalmente a organismi pro o eucarioti).
- Morfologia di cellule e colonie (in condizioni specifiche).
- Caratteristiche culturali (caratteristiche di crescita su diversi media).
- Il complesso delle proprietà fisiologiche su cui si basa la classificazione dei microrganismi per tipo di respirazione (aerobica, anaerobica)
- Segni biochimici (presenza o assenza di determinate vie metaboliche).
- Un insieme di proprietà biologiche molecolari, inclusa la presa in considerazione della sequenza nucleotidica, la possibilità di ibridazione degli acidi nucleici con il materiale dei ceppi di tipo.
- Indicatori chemiotassonomici, che tengono conto della composizione chimica di vari composti e strutture.
- Caratteristiche sierologiche (reazioni "antigene - anticorpo"; in particolare per i microrganismi patogeni).
- Presenza e natura della sensibilità a specifici fagi.
La sistematica e la classificazione dei microrganismi correlati ai procarioti viene effettuata utilizzando la "Guida di Burgey alla sistematica dei batteri". L'identificazione viene effettuata utilizzandoDeterminante di Burgey.
Diversi modi di classificare i microbi
Per determinare l'affiliazione tassonomica di un organismo, vengono utilizzati diversi metodi di classificazione dei microrganismi.
Con la classificazione numerica formale, tutte le caratteristiche sono considerate ugualmente significative. Cioè, viene presa in considerazione la presenza o l'assenza di una particolare caratteristica.
La classificazione morfofisiologica prevede lo studio della totalità delle proprietà morfologiche e delle caratteristiche del flusso dei processi metabolici. In questo caso, è dotato di significato e significato di una particolare proprietà di un oggetto. La collocazione di un microrganismo in un particolare gruppo tassonomico e l'assegnazione di un nome dipendono principalmente dal tipo di organizzazione cellulare, dalla morfologia delle cellule e delle colonie e dai modelli di crescita.
La contabilizzazione delle caratteristiche funzionali prevede la possibilità di utilizzare vari nutrienti da parte dei microrganismi. Importante è anche la dipendenza da determinati fattori fisici e chimici dell'ambiente, ed in particolare dalle modalità di ottenimento dell'energia. Ci sono microbi che richiedono studi chemiotassonomici per identificarli. I microrganismi patogeni richiedono la sierodiagnosi. Il qualificatore viene utilizzato per interpretare i risultati dei test di cui sopra.
Nella classificazione genetica molecolare viene analizzata la struttura delle molecole dei più importanti biopolimeri.
Procedura per identificare i microrganismi
Oggi inizia l'identificazione di un particolare organismo microscopicoisolamento della sua coltura pura e analisi della sequenza nucleotidica dell'rRNA 16S. Pertanto, viene determinata la posizione del microbo sull'albero filogenetico e la successiva specificazione per genere e specie viene eseguita utilizzando metodi microbiologici tradizionali. Un valore di coincidenza del 90% consente di determinare il genere e il 97% - specie.
Una differenziazione ancora più chiara dei microrganismi per genere e specie è possibile utilizzando la tassonomia polifiletica (polifase), quando la determinazione delle sequenze nucleotidiche è combinata con l'uso di informazioni a vari livelli, fino a quello ecologico. Cioè, viene eseguita prima una ricerca di gruppi di ceppi simili, quindi determinando le posizioni filogenetiche di questi gruppi, fissando le differenze tra i gruppi e i loro vicini più prossimi e raccogliendo dati per differenziare i gruppi.
Gruppi principali di microrganismi eucariotici: alghe
Questo dominio include tre gruppi in cui sono presenti organismi microscopici. Stiamo parlando di alghe, protozoi e funghi.
Le alghe sono fototrofi unicellulari, coloniali o multicellulari che svolgono la fotosintesi ossigenata. Lo sviluppo di una classificazione genetica molecolare dei microrganismi appartenenti a questo gruppo non è stato ancora completato. Pertanto, al momento, in pratica, viene utilizzata la classificazione delle alghe in base alla composizione dei pigmenti e delle sostanze di riserva, alla struttura della parete cellulare, alla presenza di mobilità e al metodo di riproduzione.
I rappresentanti tipici di questo gruppo sonoorganismi unicellulari appartenenti a dinoflagellati, diatomee, euglenoidi e alghe verdi. Tutte le alghe sono caratterizzate dalla formazione di clorofilla e varie forme di carotenoidi, ma la capacità di sintetizzare altre forme di clorofille e ficobiline nei rappresentanti del gruppo si manifesta in modi diversi.
La combinazione di questi o quei pigmenti determina la colorazione delle cellule in diversi colori. Possono essere verdi, marroni, rossi, dorati. La pigmentazione cellulare è una caratteristica della specie.
Le diatomee sono forme planctoniche unicellulari, in cui la parete cellulare sembra un guscio bivalve di silicio. Alcuni rappresentanti sono in grado di muoversi in base al tipo di scorrimento. La riproduzione è sia asessuale che sessuale.
Gli habitat delle alghe euglena unicellulari sono serbatoi di acqua dolce. Si muovono con l'aiuto dei flagelli. Non c'è parete cellulare. Capace di crescere nell'oscurità grazie al processo di ossidazione delle sostanze organiche.
I Dinoflagellati hanno una struttura speciale della parete cellulare, costituita da cellulosa. Queste alghe unicellulari planctoniche hanno due flagelli laterali.
Per i rappresentanti microscopici delle alghe verdi, gli habitat sono corpi idrici freschi e marini, suolo e la superficie di vari oggetti terrestri. Esistono specie non mobili e alcune sono in grado di locomozione usando flagelli. Proprio come i dinoflagellati, le microalghe verdi hanno una parete cellulare di cellulosa. La conservazione dell'amido nelle cellule è caratteristica. La riproduzione è sia asessuale che sessualemodo.
Organismi eucariotici: protozoi
I principi di base della classificazione dei microrganismi appartenenti ai protozoi si basano su caratteristiche morfologiche che variano notevolmente tra i rappresentanti di questo gruppo.
La distribuzione onnipresente, il mantenimento di uno stile di vita saprotrofico o parassitario determina in gran parte la loro diversità. I protozoi senza cibo sono batteri, alghe, lieviti, altri protozoi e persino piccoli artropodi, nonché resti morti di piante, animali e microrganismi. La maggior parte dei rappresentanti non ha una parete cellulare.
Possono condurre una vita stazionaria o spostarsi con l'aiuto di vari dispositivi: flagelli, ciglia e proleg. Ci sono molti altri gruppi all'interno del gruppo tassonomico dei protozoi.
Rappresentanti dei più semplici
Le amebe si nutrono per endocitosi, si muovono con l'aiuto di pseudopodi, l'essenza della riproduzione risiede nella divisione primitiva della cellula in due. La maggior parte delle amebe sono forme acquatiche a vita libera, ma ce ne sono alcune che causano malattie negli esseri umani e negli animali.
Le cellule degli infusori hanno due nuclei diversi, la riproduzione asessuata consiste nella divisione trasversale. Ci sono rappresentanti per i quali la riproduzione sessuale è caratteristica. Un sistema coordinato di ciglia prende parte al movimento. L'endocitosi viene effettuata catturando il cibo in una speciale cavità orale e i resti vengono escretiforo nella parte posteriore. In natura i ciliati vivono in corpi idrici inquinati da sostanze organiche, oltre che nel rumine dei ruminanti.
I flagellati sono caratterizzati dalla presenza di flagelli. L'assorbimento dei nutrienti disciolti viene effettuato dall'intera superficie del CPM. La divisione avviene solo in direzione longitudinale. Tra i flagellati ci sono specie sia libere che simbiotiche. I principali simbionti dell'uomo e degli animali sono i tripanosomi (che causano la malattia del sonno), la leishmania (che causano ulcere di difficile guarigione), la giardia (che causano disturbi intestinali).
Gli sporozoi hanno il ciclo di vita più complesso di tutti i protozoi. Il rappresentante più famoso degli sporozoi è il plasmodio malarico.
Microrganismi eucariotici: funghi
La classificazione dei microrganismi in base al tipo di alimentazione rimanda i rappresentanti di questo gruppo agli eterotrofi. La maggior parte sono caratterizzati dalla formazione di micelio. La respirazione è generalmente aerobica. Ma ci sono anche anaerobi facoltativi che possono passare alla fermentazione alcolica. I metodi di riproduzione sono vegetativi, asessuali e sessuali. È questa caratteristica che serve come criterio per un'ulteriore classificazione dei funghi.
Se parliamo del significato dei rappresentanti di questo gruppo, il più interessante qui è il gruppo combinato non tassonomico di lieviti. Ciò include i funghi che non hanno uno stadio di crescita del micelio. Ci sono molti anaerobi facoltativi tra i lieviti. Tuttavia, esistono anche specie patogene.
Gruppi principali di microrganismi procarioti:archaea
La morfologia e la classificazione dei microrganismi procarioti li combina in due domini: batteri e archaea, i cui rappresentanti presentano molte differenze significative. Gli Archaea non hanno pareti cellulari peptidoglicano (mureina) tipiche dei batteri. Sono caratterizzati dalla presenza di un altro eteropolisaccaride, la pseudomureina, che non contiene acido N-acetilmuramico.
Gli Archaea sono divisi in tre phyla.
Caratteristiche della struttura dei batteri
I principi di classificazione dei microrganismi che uniscono i microbi in questo dominio si basano sulle caratteristiche strutturali della membrana cellulare, e in particolare sul contenuto di peptidoglicano in essa contenuto. Ci sono attualmente 23 phyla nel dominio.
I batteri sono un anello importante nel ciclo delle sostanze in natura. L'essenza del loro significato in questo processo globale è la decomposizione dei residui vegetali e animali, la purificazione dei corpi idrici inquinati da materia organica e la modifica dei composti inorganici. Senza di loro, l'esistenza della vita sulla Terra sarebbe impossibile. Questi microrganismi vivono ovunque, il loro habitat può essere suolo, acqua, aria, corpo umano, animali e piante.
Secondo la forma delle cellule, la presenza di dispositivi per il movimento, l'articolazione delle cellule tra loro, questo dominio si svolge nell'ambito della successiva classificazione dei microrganismi. La microbiologia considera i seguenti tipi di batteri in base alla forma delle cellule: rotondi, a forma di bastoncello, filamentosi, contorti, a spirale. A seconda del tipo di movimento, i batteri possono essere immobili, flagellati o muoversi a causa dell'escrezione.muco. In base al modo in cui le cellule si articolano tra loro, i batteri possono essere isolati, collegati sotto forma di coppie, granuli e si trovano anche forme ramificate.
Microrganismi patogeni: classificazione
I microrganismi patogeni sono numerosi tra i batteri bastoncelli (agenti causali di difterite, tubercolosi, febbre tifoide, antrace); protozoi (plasmodio malarico, toxoplasma, leishmania, giardia, trichomonas, alcune amebe patogene), actinomiceti, micobatteri (agenti causativi di tubercolosi, lebbra), muffe e funghi simili a lieviti (agenti causali di micosi, candidosi). I funghi possono causare tutti i tipi di lesioni cutanee, ad esempio diversi tipi di licheni (ad eccezione dell'herpes zoster, in cui è coinvolto il virus). Alcuni lieviti, essendo abitanti permanenti della pelle, non hanno un effetto dannoso in condizioni normali del sistema immunitario. Tuttavia, se l'attività del sistema immunitario è ridotta, provocano la comparsa di dermatite seborroica.
Gruppi patogeni
Il pericolo epidemiologico dei microrganismi è il criterio per raggruppare tutti i microbi patogeni in quattro gruppi corrispondenti a quattro categorie di rischio. Pertanto, i gruppi di patogenicità dei microrganismi, la cui classificazione è riportata di seguito, sono del massimo interesse per i microbiologi, poiché influenzano direttamente la vita e la salute della popolazione.
Il 4° gruppo di patogenicità più sicuro include microbi che non rappresentano una minaccia per la salute di un individuo (o il rischio di questa minaccia è trascurabilepiccolo). Cioè, il rischio di infezione è molto basso.
3° gruppo sono caratterizzati da un rischio moderato di infezione per un individuo, un rischio basso per la società nel suo insieme. Tali agenti patogeni potrebbero teoricamente causare malattie e, anche se lo facessero, esistono trattamenti efficaci dimostrati, nonché una serie di misure preventive che possono prevenire la diffusione dell'infezione.
Il 2° gruppo di patogenicità include microrganismi che rappresentano un rischio elevato per l'individuo, ma basso per la società nel suo insieme. In questo caso, l'agente patogeno può causare gravi malattie nell'uomo, ma non si diffonde da una persona infetta all' altra. Sono disponibili metodi efficaci di trattamento e prevenzione.
Il
1° gruppo di patogenicità è caratterizzato da un rischio elevato sia per l'individuo che per la società nel suo insieme. Un agente patogeno che causa gravi malattie in un essere umano o in un animale può essere facilmente trasmesso in vari modi. In genere non sono disponibili trattamenti e misure preventive efficaci.
I microrganismi patogeni, la cui classificazione determina la loro appartenenza all'uno o all' altro gruppo di patogenicità, provocano gravi danni alla salute pubblica solo se appartengono al 1° o al 2° gruppo.
