Микроорганизмами (микробами) называют одноклеточные организмы размером менее 0,1 мм, которые невозможно увидеть невооруженным глазом. К ним относятся бактерии, микроводоросли, некоторые низшие мицелиальные грибы, дрожжи, простейшие (рис. 1). Их изучением занимается микробиология.

На рис. 2. можно увидеть некоторых представителей одноклеточных простейших. Иногда к объектам данной науки относят самые примитивные организмы на Земле — вирусы, не имеющие клеточную структуру и представляющие собой комплексы из нуклеиновых кислот (генетического материала) и белка. Чаще их выделяют в совершенно отдельную область исследования (Вирусологию), так как микробиология скорее направлена на изучение микроскопических одноклеточных.

Такие науки, как альгология и микология, изучающие водоросли и грибы, соответственно, являются отдельными дисциплинами, перекрывающимися с микробиологией в случае исследования микроскопических живых объектов. Бактериология является истинным разделом микробиологии. Данная наука занимается изучением исключительно прокариотных микроорганизмов (рис. 3).


В отличие от эукариот, к которым относятся все многоклеточные организмы, а также простейшие, микроскопические водоросли и грибы, у прокариот отсутствует оформленное ядро, содержащее генетический материал и настоящие органоиды (постоянные специализированные структуры клетки).

К прокариотам относятся истинные бактерии и археи, по современной классификации обозначенные, как домены (надцарства) Archaea и Eubacteria (рис. 4).

Особенности строения бактерий

Бактерии являются важным звеном в круговороте веществ в природе, разлагают растительные и животные остатки, очищают загрязненные органикой водоемы, модифицируют неорганические соединения. Без них не могла бы существовать жизнь на земле. Данные микроорганизмы распространены везде, в почве, воде, воздухе, организмах животных и растений.

Бактерии различаются по следующим морфологическим особенностям:

  1. Форма клеток (округлые, палочковидные, нитчатые, извитые, спиралевидные, а также различные переходные варианты и звездообразная конфигурация).
  2. Наличие приспособлений для движения (неподвижные, жгутиковые, за счет выделения слизи).
  3. Сочленение клеток друг с другом (изолированные, сцепленные в виде пар, гранул, ветвящиеся формы).

Среди структур, образуемых округлыми бактериями (кокками) выделяют клетки, находящиеся в паре после деления и затем распадающиеся на одиночные образования (микрококки) или остающиеся все время вместе (диплококки). Квадратичную структуру из четырех клеток образуют тетракокки, цепочку – стрептококки, гранулу из 8-64 единиц – сарцины, грозди – стафилококки.


Палочковидные бактерии представлены многообразием форм вследствие большой изменчивости длинны (0,1-15 мкм) и толщины (0,1-2 мкм) клетки. Форма последних также зависит от способности бактерий к образованию спор – структур с толстой оболочкой, позволяющей переживать микроорганизмам неблагоприятные условия. Клетки с такой способностью называет бациллами, а не обладающие такими свойствами просто палочковидными бактериями.

Особыми видоизменениями палочковидных бактерий являются нитчатые (вытянутые) формы, цепочки и ветвящиеся структуры. Последнюю образуют актиномицеты на определенной стадии развития. «Кривые» палочки называют извитыми бактериями, среди которых выделяют вибрионы; спириллы, имеющие два изгиба (15-20 мкм); спирохеты, напоминающие волнистые линии. Их длины клеток 1-3, 15-20 и 20-30 мкм, соответственно. На рис. 5 и 6 представлены основные морфологические формы бактерий, а также типы расположения споры в клетке.

Основные клеточные структуры бактерий: нуклеоид (генетический материал), предназначенные для синтеза белка рибосомы, цитоплазматическая мембрана (часть оболочки клетки), которая у многих представителей дополнительно сверху защищена клеточной стенкой, капсулой и слизистым чехлом (рис. 7).


По классификации бактерий выделяют более 20 типов. Например, экстремально термофильные (любители высоких температур) Aquificae, анаэробные палочковидные бактерии Bacteroidetes. Однако наиболее доминантным типом, включающим в себя многообразных представителей, является Actinobacteria. К нему относятся бифидобактерии, лактобациллы, актиномицеты. Уникальность последних заключается в способности формировать мицелий на определенной стадии развития.

В простонародье это называется грибница. Действительно, разветвления клеток актиномицет напоминают гифы грибов. Несмотря на такую особенность, актиномицеты относят к бактериям, так как они являются прокариотами. Естественно их клетки по особенностям структуры менее сходны с грибами.

Актиномицеты (рис. 8) являются медленно растущими бактериями, поэтому не имеют возможности конкурировать за легкодоступные субстраты. Они способны разлагать вещества, которые другие микроорганизмы не могут использовать в качестве источника углерода, в частности углеводороды нефти. Поэтому актиномицеты интенсивно исследуются в области биотехнологии.

Некоторые представители концентрируется в зонах нефтяных месторождений, и создают специальный бактериальный фильтр, препятствующий проникновению углеводородов в атмосферу. Актиномицеты являются активными продуцентами практически ценных соединений: витаминов, жирных кислот, антибиотиков.

Грибы в микробиологии


Объектом микробиологии являются только низшие плесневые грибы (ризопус, мукор, в частности). Как все грибы они не способны синтезировать вещества сами и нуждаются в питательной среде. Мицелий у низших представителей данного царства примитивен, не разделен перегородками. Особую нишу в микробиологических исследованиях занимают дрожжи (рис. 9), отличающиеся отсутствием мицелия.

В настоящее время об их полезных свойствах собраны многочисленные знания. Однако дрожжи продолжают исследоваться на способность синтезировать практически ценные органические соединения и активно применяются в качестве модельных организмов при проведении генетических экспериментов. С древних времен дрожжи использовались в бродильных процессах. Метаболизм у разных представителей отличается. Поэтому для какого-то конкретного процесса одни дрожжи больше подходят, чем другие.

Например, Saccharomyces beticus, более устойчивые к высоким концентрациям спирта, используются для создания крепких вин (до 24%). В то время как, дрожжи S. cerevisiae способны вырабатывать более низкие концентрации этанола. По направлениям их применения дрожжи классифицируются на кормовые, пекарские, пивные, спиртовые, винные.

Болезнетворные микроорганизмы

Болезнетворные или патогенные микроорганизмы встречаются повсеместно. Наряду с широко известными вирусами: гриппом, гепатитом, корью, ВИЧ и прочее опасными микроорганизмами являются риккетсии, а также стрепто- и стафилококки, вызывающие заражение крови. Среди палочковидных бактерий много возбудителей заболеваний. Например, дифтерия, туберкулез, брюшной тиф, сибирская язва (рис. 10). Немало опасных для человека представителей микроорганизмов встречается среди простейших, в частности малярийный плазмодий, токсоплазма, лейшмания, лямблия, трихомонада, патогенные амебы.


Многие актиномицеты не опасны для человека и животных. Однако немало патогенных представителей встречается среди микобактерий, вызывающих туберкулез, проказу (лепру). Некоторые актиномицеты инициируют такое заболевание, как актиномикоз, сопровождающийся образованием гранулем, иногда повышением температуры тела. Отдельные виды плесневых грибов способны вырабатывать токсические для человека вещества – микотоксины. Например, некоторые представители рода Aspergillus, Fusarium. Патогенные грибы вызывают группу заболеваний, называемых микозами. Так, кандидоз или, попросту говоря, молочницу вызывают дрожжеподобные грибы (рис. 11). Они всегда содержаться в организме человека, но активизируются только при ослаблении иммунитета.

Грибы могут вызывать разнообразные поражения кожи, в частности всевозможные виды лишая, кроме опоясывающего (герпеса), который вызывается вирусом. Дрожжи Malassezia – постоянные обитатели кожи человека при спаде активности иммунной системы могут вызвать себорейный дерматит. Не стоит сразу бежать мыть руки. Дрожжи и условно патогенные бактерии при хорошем здоровье выполняют важную функцию, препятствуют развитию болезнетворных микроорганизмов.

Вирусы как объект микробиологии


Вирусы – самые примитивные организмы на земле. В свободном состоянии в них не происходят никакие обменные процессы. Только при попадании в клетку-хозяина вирусы начинают размножаться. У всех живых организмов носителем генетического материала является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Только среди вирусов встречаются представители с генетической последовательностью типа рибонуклеиновой кислоты (РНК).

Часто вирусы не относят к истинно живым организмам.

Кроме паразитов, специализирующихся на животных и человеке, среди них встречаются фитопатогенные представители, то есть повреждающие только клетки растений; бактериофаги – «пожиратели бактерий». Известно, что вирусы способны даже развиваться в погибших клетках, у которых осталась относительно целая структура, а генетический материал погиб. Раньше во время эпидемий сжигали тела умерших как при бактериальных, так и вирусных заболеваниях.

Морфология вирусов очень разнообразна (рис. 12). Обычно их диаметральные размеры колеблются в пределах 20-300 нм.

Отдельные представители достигают в длину 1-1,5 мкм. Структура вируса заключается в окружении генетического материала специальным белковым каркасом (капсидом), отличающимся разнообразием форм (спиральный, икосаэдрический, шарообразный). Некоторые вирусы сверху имеют еще оболочку, сформированную из мембраны клетки-хозяина (суперкапсид). Например, вирус иммунодефицита человека (рис. 13) известен как возбудитель заболевания, которое носит название (СПИД). Он содержит в качестве генетического материала РНК, поражает определенный тип клеток иммунной системы (т-лимфоциты хелперы).


Цикл размножения данных паразитов начинается с этапа прикрепления к клетке. Мишень содержит особые молекулярные концы (рецепторы), по которым ее распознают вирусы. Далее осуществляется проникновение внутрь генетического материала паразита, часто с некоторыми другими компонентами его структуры. Размножение вируса происходит за счет удвоения (репликации) генов и последующего формирования нужных белков. После этого вирусы копиями освобождаются из клетки и снова формируют свою структуру.

Риккетсии – примитивные бактерии

Может показаться, что между вирусами и бактериями большая пропасть. Однако оказалось, что в природе есть переходные формы, получившие название риккетсии. Данные микроорганизмы по современной классификации относятся к типу Proteobacteria (протеобактерии). Риккетсии по размеру сопоставимы с крупными вирусами и являются внутриклеточными паразитами. Как и вирусы, риккетсии способны размножаться только в клетках хозяина. Клетки данных бактерий неподвижны. Риккетсии, как правило, являются палочковидными, встречаются также кокки и нити.


Заболевания, которые вызывают риккетсии у человека, нередко протекают очень тяжело. Проявляются симптомы лихорадки, сопровождающейся поражением центральной нервной и сердечнососудистой систем. Как правило, риккетсии передаются человеку при укусе клещей, блох, вшей. В клетках переносчиков паразиты содержатся в покоящейся (неактивной) форме и активизируются только при попадании в хозяина. Риккетсии могут передаваться также через теплокровных животных (крыс, мышей, собак), которым они не приносят никакого вреда.

  Статьи раздела «Что мы знаем о микробах»Самое популярное 

Источник: microbak.ru

К микроорганизмам, широко используемым в микробиологической промышленности для получения микробной массы и продуктов метаболизма, относятся бактерии (роды Micrococcus, Bacillus, Nocardia, Brevibacterium, Pseudomonas, Mycobacterium, Corinebacterium, Aerobacter, Achromobacter), микроскопические грибы (роды Aspergillus, Rhizopus, Trichoderma, Cladosporium, Penicillium), актиномицеты (роды Streptomyces, Actinomyces) и дрожжи (роды Candida, Torulopsis, Rhodotorula, Hansenula, Pichia).

Типичные бактерии представляют собой одноклеточные организмы (рис. 1.1). За немногими исключениями они имеют форму шарообразную (кокки) или цилиндрическую (палочки, прямые или изогнутые). Диаметр кокков от 0,5 до 4 мкм, размер палочек от 0,5 до 20 мкм в длину и от 0,5 до 4 мкм в ширину. Размножаются бактерии, как правило, путем бинарного деления клетки. В природе при наличии воды бактерии могут существовать в аэробных и анаэробных условиях.


По типу питания бактерии делятся на автотрофы, гетеротрофы и фототрофы. Автотрофы получают энергию за счет окисления неорганических (NH3, NO2-, Fe2+, Н2, H2S) веществ, гетеротрофы для построения веществ своего тела получают энергию в процессе окисления или сбраживания органических (сахара, спирты, органические кислоты, углеводороды и т. д.) веществ, фототрофы, например синезеленые водоросли, в качестве источника энергии используют свет.

Микроскопические грибы рода Penicillium и Aspergillus (рис. 1.2), а также дрожжеподобные грибы рода Endomycopsis и Endomyces являются продуцентами многих биологически активных веществ: ферментов, аминокислот, витаминов, органических кислот, антибиотиков, средств защиты растений, бактериальных удобрений и др.

Плодовое тело микроскопических грибов состоит из сильно разветвленных, длинных, диаметром от 1 до 5 мкм грибных нитей (гиф), образующих грибницу или мицелий (рис. 1.3). У микроскопических грибов различают три типа размножения — половое, бесполое и вегетативное.

Половое размножение встречается редко и протекает в неблагоприятных условиях, например при недостаточном доступе кислорода. В основном грибы — это свободноживущие сапрофиты, но некоторые из них паразитируют на животных, а многие являются серьезными вредителями растений. Для своего роста, развития и синтеза метаболитов микроскопические грибы требуют наличия кислорода в среде.


Бактерии

Актиномицеты, или лучистые грибы, как и бактерии — одноклеточные организмы, не имеющие дифференцированного ядра (рис. 1.4). Подобно грибам они образуют длинный (свыше 600 мкм), ветвистый и очень тонкий мицелий, ширина гиф которого 0,8-1,4 мкм. На питательных средах актиномицеты образуют мицелий на самом субстрате, а также другой — воздушный мицелий, на кончиках которого в особых спороносных ветках образуются споры.

Плесневые грибы. Конидиеносцы и плодовые тела грибов

Актиномицеты могут также размножаться вегетативным путем. Подобно многим бактериям актиномицеты не переносят кислых условий среды. В отличие от истинных грибов некоторые представители актиномицетов являются анаэробами.

Мицелий микроскопических грибов. Актиномицеты

Дрожжи представляют собой одноклеточные микроорганизмы, по морфологическим признакам относящиеся к простейшим сумчатым грибам. Форма дрожжевых клеток чаще всего округлая или эллипсоидальная, но вообще она непостоянна и в зависимости от условий культивирования может меняться (рис. 1.5). Средние размеры дрожжевой клетки составляют 3-5 и 8-15 мкм. Дрожжи размножаются, как правило, вегетативно, почкованием, когда на материнской клетке образуется почка, которая вырастает в дочернюю клетку и, достигнув объема материнской, отделяется от нее. Особенность дрожжей и их отличие от многих других микроорганизмов заключаются в том, что они проявляют свою жизнедеятельность как в анаэробных, так и в аэробных условиях. В анаэробных условиях дрожжевые клетки, сбраживая сахар, получают необходимую им энергию и промежуточные продукты обмена, используемые клеткой для всех жизненных процессов. В противоположность этому в аэробных условиях дрожжи не сбраживают, а окисляют углеводы до диоксида углерода (углекислого газа) и воды. Спирт при этом почти не образуется, но резко ускоряется процесс размножения дрожжей, в результате их накапливается значительно больше, чем при их размножении в анаэробных условиях.

Дрожжи

Источник: www.spec-kniga.ru

Значение слова Микроорганизмы по Ефремовой:

Микроорганизмы — Мельчайшие, преимущественно одноклеточные, организмы, видимые только в микроскоп (бактерии, микроскопические грибы и водоросли, простейшие).

Микроорганизмы в Энциклопедическом словаре:

Микроорганизмы — (микробы) — мельчайшие, преимущественно одноклеточные,организмы, видимые только в микроскоп: бактерии, микроскопические грибы иводоросли, простейшие. Иногда к микроорганизмам относят вирусы.Характеризуются огромным разнообразием видов, способных существовать вразличных условиях (горячие источники, дно океана, снега гор и т. д.).Играют большую роль в круговороте веществ в природе. Используются впищевой и микробиологической промышленности (виноделие, хлебопечение,производство антибиотиков, витаминов, аминокислот, белка и др.), геннойинженерии. Патогенные микроорганизмы вызывают болезни растений, животных ичеловека.

Значение слова Микроорганизмы по словарю Брокгауза и Ефрона:

Микроорганизмы — см. Бактерии.

Определение слова «Микроорганизмы» по БСЭ:

Микроорганизмы — микробы, обширная группа преимущественно одноклеточных живых существ, различимых только под микроскопом и организованных проще, чем растения и животные. К М. относятся Бактерии, Микоплазмы, Актиномицеты, Дрожжи, микроскопические Грибы и Водоросли (иногда к М. причисляются Простейшие и Вирусы). М. делят на прокариотов (примитивное ядро содержит одну хромосому, не имеет оболочки и делится перетяжкой, в цитоплазме отсутствуют Митохондрии, большинство форм лишено хроматофоров) и эукариотов, сходных с клетками высших растений и животных (ядро содержит набор хромосом, имеет оболочку. у многих нормальный половой цикл, клетки их содержат эндоплазматическую сеть и митохондрии, у фотосинтетиков — хлоропласты). К М.-прокариотам относят бактерии, микоплазмы, актиномицеты, синезелёные водоросли, к М.-эукариотам — дрожжи, микроскопические грибы и водоросли. Изучением М. занимается Микробиология.
Морфология и жизненный цикл М. очень разнообразны. Так, большинство М. — одноклеточные. Однако многие плесневые грибы имеют многоклеточный мицелий. М., как правило, не содержат Хлорофилла, но пурпурные и зелёные фотоавтотрофные бактерии, как и микроскопические водоросли, содержат фотосинтетические пигменты — Бактериохлорофиллы и хлорофилл. Бактерии размножаются делением, дрожжи и микобактерии — почкованием, плесневые грибы — делением клеток и образованием конидий и спор. Бактерии произошли от различных в систематическом отношении организмов, актиномицеты родственны грибам, некоторые нитчатые бактерии близки к синезелёным водорослям, спирохеты — к простейшим и т.д. Все М. делят на патогенные (болезнетворные) и непатогенные. Возбудители большинства инфекционных заболеваний — бактерии, значительно реже — дрожжи, плесневые грибы, актиномицеты.
Микроскопические грибы, образующие пушистые налёты (колонии) белого, зелёного или чёрного цвета на пищевых продуктах, стали известны человеку раньше, чем дрожжи или бактерии. Изучение дрожжей и бактерий с помощью микроскопа было осложнено тем, что они выращивались на жидких питательных средах, что затрудняло получение чистых культур. Введение в практику плотных питательных сред открыло возможности для выращивания изолированных колоний определённого вида бактерий или дрожжей и тем самым — для изучения их различных свойств. Разработаны методы характеристики и определения систематического положения М. (см. Микробиологическая техника).
М. широко распространены в природе. В 1 г почвы или грунта водоёма может содержаться 2-3 млрд. М. Полагают, что современной микробиологии известно не более 10% видов М., существующих в природе: ежегодно описываются всё новые роды и виды М. (так, в 40-60-е гг. 20 в. число изученных видов актиномицетов возросло с 35 до 350).
В процессе эволюции М. адаптировались к самым различным экологическим условиям. Известны бактерии, размножающиеся при 65-75°C (см. Термофильные организмы), Психрофильные микроорганизмы, растущие при минус 6°C, Галофильные микроорганизмы, размножающиеся в среде, содержащей до 25% NaCl, бактерии, которые обитают в воде, охлаждающей атомные реакторы, и переносят облучение в 3-4 млн. p, осмофильные дрожжи, живущие в мёде и варенье, ацидофильные бактерии, размножающиеся в кислых средах при pH 1,0, Баротолерантные бактерии, выдерживающие давление в несколько сот атм. Необычайная устойчивость М. к различным факторам внешней среды позволяет им занимать крайние границы биосферы: их обнаруживают в грунте океана на глубине 11 км, на поверхности ледников и снега в Арктике, Антарктике и высоко в горах, в почве пустынь, в атмосфере на высоте 20 км и т.д.
Благодаря успехам биохимии М. и особенно развитию генетики микроорганизмов и молекулярной генетики было выяснено, что многие процессы биосинтеза и энергетического обмена (транспорт электронов, цикл трикарбоновых кислот, синтез нуклеиновых кислот, белка и др.) протекают у М. также, как в клетках высших растений и животных. Т. о., в основе роста, развития, размножения как высших, так и низших форм жизни лежат единые процессы. Наряду с этим М. присущи специфические ферментные системы и биохимические реакции, не наблюдаемые у др. существ.
На этом основана способность М. разлагать целлюлозу, лигнин, хитин, углеводороды нефти, кератин, воск и др. Необычайно разнообразны у М. пути получения энергии. Хемоавтотрофы получают её за счёт окисления неорганических веществ, фотоавтотрофные бактерии используют энергию света в той части спектра, которая недоступна высшим растениям, и т.д. Некоторые М. способны усваивать молекулярный азот (см. Азотфиксирующие микроорганизмы), синтезировать белок за счёт самых различных источников углерода, вырабатывать множество биологически активных веществ (антибиотики, ферменты, витамины, стимуляторы роста, токсины и др.). Применение М. в с.-х. практике и промышленности основано на этих специфических особенностях их обмена веществ. См. также ст. Брожение, Микробиологический синтез и литературу при них.
А. А. Имшенецкий.

Источник: xn—-7sbbh7akdldfh0ai3n.xn--p1ai

Что относится к микроорганизмам

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.