Mikroorganismen (Mikroben) gelten als Einzeller, deren Größe 0,1 mm nicht überschreitet. Vertreter dieser großen Gruppe können unterschiedliche zelluläre Organisationen, morphologische Merkmale und metabolische Fähigkeiten aufweisen, das heißt, das Hauptmerkmal, das sie vereint, ist die Größe. Der Begriff "Mikroorganismus" selbst hat keinen taxonomischen Sinn. Mikroben gehören zu einer Vielzahl von taxonomischen Einheiten, und andere Vertreter dieser Einheiten können mehrzellig sein und große Größen erreichen.
Allgemeine Ansätze zur Klassifizierung von Mikroorganismen
Als Ergebnis der allmählichen Anhäufung von Faktenmaterial über Mikroben wurde es notwendig, Regeln für ihre Beschreibung und Systematisierung einzuführen.
Die Klassifizierung von Mikroorganismen ist durch das Vorhandensein der folgenden Taxa gekennzeichnet: Domäne, Stamm, Klasse, Ordnung, Familie, Gattung, Art. In der Mikrobiologie verwenden Wissenschaftler das Binomialsystem der Objektmerkmale, d. h. die Nomenklatur umfasst die Namen der Gattung und Art.
Für die meisten MikroorganismenCharakteristisch ist eine äußerst primitive und universelle Struktur, daher kann ihre Einteilung in Taxa nicht nur nach morphologischen Merkmalen erfolgen. Als Kriterien werden funktionelle Merkmale, molekularbiologische Daten, Muster biochemischer Prozesse etc. herangezogen.
Identifikationsmerkmale
Um einen unbekannten Mikroorganismus zu identifizieren, wird an folgenden Eigenschaften geforscht:
- Zellzytologie (hauptsächlich zu pro- oder eukaryotischen Organismen gehörend).
- Morphologie von Zellen und Kolonien (unter bestimmten Bedingungen).
- Kulturelle Merkmale (Wachstumsmerkmale auf verschiedenen Medien).
- Der Komplex physiologischer Eigenschaften, auf dem die Klassifizierung von Mikroorganismen nach Art der Atmung (aerob, anaerob) basiert
- Biochemische Anzeichen (Vorhandensein oder Fehlen bestimmter Stoffwechselwege).
- Eine Reihe molekularbiologischer Eigenschaften, einschließlich der Berücksichtigung der Nukleotidsequenz, der Möglichkeit der Hybridisierung von Nukleinsäuren mit dem Material von Typusstämmen.
- Chemotaxonomische Indikatoren, die die chemische Zusammensetzung verschiedener Verbindungen und Strukturen berücksichtigen.
- Serologische Merkmale (Reaktionen "Antigen - Antikörper"; speziell für pathogene Mikroorganismen).
- Vorhandensein und Art der Empfindlichkeit gegenüber bestimmten Phagen.
Systematik und Klassifizierung von Mikroorganismen, die mit Prokaryoten in Verbindung stehen, wird unter Verwendung des "Burgey's Guide to the Systematics of Bacteria" durchgeführt. Die Identifikation erfolgt überBurgeys Determinante.
Unterschiedliche Arten der Mikrobenklassifizierung
Um die taxonomische Zugehörigkeit eines Organismus zu bestimmen, werden verschiedene Methoden zur Klassifizierung von Mikroorganismen verwendet.
Bei einer formalen numerischen Klassifikation werden alle Merkmale als gleich signifikant betrachtet. Das heißt, das Vorhandensein oder Fehlen eines bestimmten Merkmals wird berücksichtigt.
Die morphophysiologische Klassifikation umfasst die Untersuchung der Gesamtheit morphologischer Eigenschaften und Merkmale des Ablaufs von Stoffwechselprozessen. In diesem Fall ist es mit Bedeutung und Bedeutung einer bestimmten Eigenschaft eines Objekts ausgestattet. Die Einordnung eines Mikroorganismus in eine bestimmte taxonomische Gruppe und die Zuordnung eines Namens hängen in erster Linie von der Art der Zellorganisation, der Zell- und Koloniemorphologie und den Wachstumsmustern ab.
Die Berücksichtigung funktioneller Merkmale bietet die Möglichkeit, verschiedene Nährstoffe durch Mikroorganismen zu verwerten. Wichtig ist auch die Abhängigkeit von bestimmten physikalischen und chemischen Faktoren der Umwelt und insbesondere der Wege der Energiegewinnung. Es gibt Mikroben, die chemotaxonomische Studien erfordern, um sie zu identifizieren. Pathogene Mikroorganismen erfordern eine Serodiagnostik. Der Qualifizierer wird verwendet, um die Ergebnisse der obigen Tests zu interpretieren.
Bei der molekulargenetischen Klassifikation wird die Struktur der Moleküle der wichtigsten Biopolymere analysiert.
Verfahren zur Identifizierung von Mikroorganismen
Heute beginnt die Identifizierung eines bestimmten mikroskopischen Organismus mitIsolierung seiner Reinkultur und Analyse der Nukleotidsequenz von 16S rRNA. Damit wird der Platz der Mikrobe im Stammbaum bestimmt und die anschließende Spezifizierung nach Gattung und Art mit traditionellen mikrobiologischen Methoden durchgeführt. Ein Koinzidenzwert von 90 % ermöglicht die Bestimmung der Gattung und 97 % die Art.
Eine noch deutlichere Differenzierung von Mikroorganismen nach Gattung und Art ist mit der polyphyletischen (Mehrphasen-)Taxonomie möglich, wenn die Bestimmung von Nukleotidsequenzen mit der Nutzung von Informationen auf verschiedenen Ebenen bis hin zur Ökologie kombiniert wird. Das heißt, zuerst wird eine Suche nach Gruppen ähnlicher Stämme durchgeführt, gefolgt von der Bestimmung der phylogenetischen Positionen dieser Gruppen, der Festlegung der Unterschiede zwischen den Gruppen und ihren nächsten Nachbarn und dem Sammeln von Daten zur Unterscheidung der Gruppen.
Hauptgruppen eukaryotischer Mikroorganismen: Algen
Dieser Bereich umfasst drei Gruppen, in denen es mikroskopisch kleine Organismen gibt. Wir sprechen von Algen, Protozoen und Pilzen.
Algen sind einzellige, koloniale oder vielzellige Phototrophe, die eine sauerstoffh altige Photosynthese betreiben. Die Entwicklung einer molekulargenetischen Klassifikation von Mikroorganismen dieser Gruppe ist noch nicht abgeschlossen. Daher wird in der Praxis derzeit die Einteilung der Algen nach der Zusammensetzung der Farb- und Reservestoffe, dem Aufbau der Zellwand, dem Vorhandensein von Mobilität und der Fortpflanzungsmethode verwendet.
Typische Vertreter dieser Gruppe sindeinzellige Organismen, die zu Dinoflagellaten, Diatomeen, Euglenoiden und Grünalgen gehören. Alle Algen zeichnen sich durch die Bildung von Chlorophyll und verschiedenen Formen von Carotinoiden aus, aber die Fähigkeit, andere Formen von Chlorophyll und Phycobiline zu synthetisieren, manifestiert sich bei den Vertretern der Gruppe auf unterschiedliche Weise.
Die Kombination dieser oder jener Pigmente bestimmt die Färbung von Zellen in verschiedenen Farben. Sie können grün, braun, rot, golden sein. Die Zellpigmentierung ist ein Artenmerkmal.
Kieselalgen sind einzellige planktonische Formen, bei denen die Zellwand wie eine Muschelschale aus Silizium aussieht. Einige Vertreter sind in der Lage, sich durch die Art des Gleitens zu bewegen. Fortpflanzung ist sowohl asexuell als auch sexuell.
Die Lebensräume der einzelligen Euglena-Algen sind Süßwasserreservoirs. Sie bewegen sich mit Hilfe von Flagellen. Es gibt keine Zellwand. Kann aufgrund des Oxidationsprozesses organischer Substanzen im Dunkeln wachsen.
Dinoflagellaten haben eine besondere Struktur der Zellwand, sie besteht aus Zellulose. Diese einzelligen Planktonalgen haben zwei seitliche Geißeln.
Für mikroskopisch kleine Vertreter der Grünalgen sind Lebensräume Süß- und Meerwasserkörper, Böden und die Oberfläche verschiedener terrestrischer Objekte. Es gibt nicht bewegliche Arten, und einige können sich mit Flagellen fortbewegen. Genau wie Dinoflagellaten haben grüne Mikroalgen eine Zellwand aus Zellulose. Charakteristisch ist die Einlagerung von Stärke in Zellen. Die Fortpflanzung ist sowohl asexuell als auch sexuellweg.
Eukaryotische Organismen: Protozoen
Die Grundprinzipien der Klassifizierung von Mikroorganismen, die zu den Protozoen gehören, beruhen auf morphologischen Merkmalen, die bei Vertretern dieser Gruppe stark variieren.
Die ubiquitäre Verbreitung, die Aufrechterh altung einer saprotrophen oder parasitären Lebensweise bestimmt maßgeblich ihre Vielf alt. Lebensmittel freilebende Einzeller sind Bakterien, Algen, Hefen, andere Einzeller und sogar kleine Arthropoden, sowie die toten Überreste von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen. Die meisten Vertreter haben keine Zellwand.
Sie können ein stationäres Leben führen oder sich mit Hilfe verschiedener Hilfsmittel fortbewegen: Geißeln, Flimmerhärchen und Prolegs. Es gibt mehrere weitere Gruppen innerhalb der taxonomischen Gruppe der Protozoen.
Vertreter des Einfachsten
Amöben ernähren sich durch Endozytose, bewegen sich mit Hilfe von Pseudopodien fort, das Wesen der Fortpflanzung liegt in der primitiven Zweiteilung der Zelle. Die meisten Amöben sind freilebende aquatische Formen, aber es gibt einige, die bei Menschen und Tieren Krankheiten verursachen.
Infusorienzellen haben zwei verschiedene Zellkerne, die asexuelle Fortpflanzung besteht in Querteilung. Es gibt Vertreter, für die die sexuelle Fortpflanzung charakteristisch ist. An der Bewegung ist ein koordiniertes Ziliensystem beteiligt. Die Endozytose wird durchgeführt, indem Nahrung in einer speziellen Mundhöhle aufgenommen und die Überreste ausgeschieden werdenLoch am hinteren Ende. Ciliaten leben in der Natur in mit organischen Stoffen belasteten Gewässern sowie im Pansen von Wiederkäuern.
Flagellaten sind durch das Vorhandensein von Flagellen gekennzeichnet. Die Aufnahme gelöster Nährstoffe erfolgt über die gesamte Oberfläche des CPM. Die Teilung erfolgt nur in Längsrichtung. Unter den Flagellaten gibt es sowohl freilebende als auch symbiotische Arten. Die Hauptsymbionten von Mensch und Tier sind Trypanosomen (verursachen Schlafkrankheit), Leishmaniose (verursachen schwer heilende Geschwüre), Giardien (führen zu Darmerkrankungen).
Sporozoen haben den komplexesten Lebenszyklus aller Protozoen. Der bekannteste Vertreter der Sporozoen ist das Malaria-Plasmodium.
Eukaryotische Mikroorganismen: Pilze
Einteilung der Mikroorganismen nach der Art der Ernährung verweist Vertreter dieser Gruppe auf Heterotrophe. Die meisten sind durch die Bildung von Myzel gekennzeichnet. Die Atmung ist normalerweise aerob. Es gibt aber auch fakultative Anaerobier, die auf alkoholische Gärung umstellen können. Fortpflanzungsmethoden sind vegetativ, asexuell und sexuell. Dieses Merkmal dient als Kriterium für die weitere Klassifizierung von Pilzen.
Wenn wir über die Bedeutung von Vertretern dieser Gruppe sprechen, dann ist das Interessanteste hier die kombinierte nicht-taxonomische Gruppe der Hefen. Dies schließt Pilze ein, die kein Myzelwachstumsstadium haben. Unter den Hefen gibt es viele fakultative Anaerobier. Es gibt jedoch auch pathogene Arten.
Hauptgruppen prokaryotischer Mikroorganismen:Archaeen
Morphologie und Klassifikation prokaryotischer Mikroorganismen fasst sie in zwei Domänen zusammen: Bakterien und Archaea, deren Vertreter viele signifikante Unterschiede aufweisen. Archaea haben keine für Bakterien typischen Peptidoglycan (Murein)-Zellwände. Sie sind durch das Vorhandensein eines anderen Heteropolysaccharids gekennzeichnet - Pseudomurein, das keine N-Acetylmuraminsäure enthält.
Archaea werden in drei Phyla unterteilt.
Strukturmerkmale von Bakterien
Die Prinzipien der Klassifizierung von Mikroorganismen, die Mikroben in diesem Bereich vereinen, basieren auf den strukturellen Merkmalen der Zellmembran und insbesondere auf dem Geh alt an Peptidoglycan darin. Derzeit gibt es 23 Phyla in der Domäne.
Bakterien sind ein wichtiges Glied im Stoffkreislauf der Natur. Ihre Bedeutung in diesem globalen Prozess liegt im Wesentlichen in der Zersetzung pflanzlicher und tierischer Reststoffe, der Reinigung von mit organischen Stoffen belasteten Gewässern und der Modifizierung anorganischer Verbindungen. Ohne sie wäre die Existenz von Leben auf der Erde unmöglich. Diese Mikroorganismen leben überall, ihr Lebensraum kann Boden, Wasser, Luft, menschlicher Körper, Tiere und Pflanzen sein.
Entsprechend der Form der Zellen, dem Vorhandensein von Bewegungsapparaten, der Artikulation der Zellen untereinander wird dieser Bereich innerhalb der nachfolgenden Klassifizierung von Mikroorganismen durchgeführt. Die Mikrobiologie betrachtet aufgrund der Form der Zellen folgende Bakterienarten: rund, stäbchenförmig, fadenförmig, gewunden, spiralförmig. Je nach Art der Bewegung können Bakterien unbeweglich, begeißelt oder durch Ausscheidung fortbewegt werden. Schleim. Basierend auf der Art und Weise, wie Zellen miteinander artikulieren, können Bakterien isoliert, in Form von Paaren, Granula und verzweigten Formen verknüpft werden.
Pathogene Mikroorganismen: Einstufung
Krankheitserreger sind unter den Stäbchenbakterien zahlreich (Erreger von Diphtherie, Tuberkulose, Typhus, Anthrax); Protozoen (Malaria Plasmodium, Toxoplasma, Leishmania, Giardia, Trichomonas, einige pathogene Amöben), Aktinomyceten, Mykobakterien (Erreger von Tuberkulose, Lepra), Schimmelpilze und hefeähnliche Pilze (Erreger von Mykosen, Candidiasis). Pilze können alle Arten von Hautläsionen verursachen, zum Beispiel verschiedene Arten von Flechten (mit Ausnahme von Herpes zoster, an dem das Virus beteiligt ist). Einige Hefen, die ständige Bewohner der Haut sind, haben unter normalen Bedingungen des Immunsystems keine schädliche Wirkung. Wenn jedoch die Aktivität des Immunsystems reduziert ist, verursachen sie das Auftreten einer seborrhoischen Dermatitis.
Pathogenitätsgruppen
Die epidemiologische Gefährlichkeit von Mikroorganismen ist das Kriterium für die Einteilung aller pathogenen Mikroben in vier Gruppen, die vier Risikokategorien entsprechen. Daher sind die Gruppen der Pathogenität von Mikroorganismen, deren Klassifizierung unten angegeben ist, für Mikrobiologen von größtem Interesse, da sie das Leben und die Gesundheit der Bevölkerung direkt beeinflussen.
Die sicherste, 4. Pathogenitätsgruppe, umfasst Mikroben, die keine Gefahr für die Gesundheit einer Person darstellen (oder das Risiko dieser Bedrohung vernachlässigbar istklein). Das heißt, das Infektionsrisiko ist sehr gering.
3. Gruppe zeichnen sich durch ein moderates Infektionsrisiko für den Einzelnen, ein geringes Risiko für die Gesellschaft insgesamt aus. Solche Krankheitserreger könnten theoretisch Krankheiten verursachen, und selbst wenn sie dies tun, gibt es erwiesenermaßen wirksame Behandlungen sowie eine Reihe von Präventivmaßnahmen, die die Ausbreitung einer Infektion verhindern können.
Die 2. Pathogenitätsgruppe umfasst Mikroorganismen, die ein hohes Risiko für den Einzelnen, aber ein geringes Risiko für die Gesellschaft als Ganzes darstellen. In diesem Fall kann der Erreger beim Menschen schwere Erkrankungen hervorrufen, er breitet sich aber nicht von einem Infizierten zum anderen aus. Wirksame Methoden zur Behandlung und Vorbeugung stehen zur Verfügung.
1. Pathogenitätsgruppe ist gekennzeichnet durch ein hohes Risiko sowohl für den Einzelnen als auch für die Gesellschaft als Ganzes. Ein Krankheitserreger, der bei Mensch oder Tier schwere Erkrankungen hervorruft, kann auf vielfältige Weise leicht übertragen werden. Wirksame Behandlungen und vorbeugende Maßnahmen sind im Allgemeinen nicht verfügbar.
Pathogene Mikroorganismen, deren Einstufung ihre Zugehörigkeit zu der einen oder anderen Pathogenitätsgruppe bestimmt, verursachen nur dann großen Schaden für die öffentliche Gesundheit, wenn sie zur 1. oder 2. Gruppe gehören.
