Мікробіологія

Мікробіологія вивчає будову, життєдіяльність, умови життя та розвитку дрібних організмів, званих мікробами, або мікроорганізмами.

Мікроби були відкриті голландцем А. Левенгуком (1632-1723) наприкінці XVII ст., коли він виготовив перші лінзи, що давали збільшення у 200 і більше разів.

Класифікація та морфологія мікроорганізмів

Мікроби — це найдрібніші, переважно одноклітинні живі організми, видимі лише у мікроскоп. Розмір мікроорганізмів вимірюється в мікрометрах – мкм (1/1000 мм) та нанометрах – нм (1/1000 мкм).

Мікроби характеризуються величезною різноманітністю видів, що відрізняються будовою, властивостями, здатністю існувати у різних умовах середовища. Вони можуть бути одноклітинними, багатоклітинними і неклітинними.

Мікроби поділяють на бактерії, віруси та фаги, гриби, дріжджі. Окремо виділяють різновиди бактерій - рикетсії, мікоплазми, особливу групу складають найпростіші (протозої).

Бактерії

Бактерії — переважно одноклітинні мікроорганізми розміром від десятих часток мікрометра, наприклад мікоплазми, до кількох мікрометрів, а спірохет — до 500 мкм.

Розрізняють три основні форми бактерій - кулясті (коки), паличкоподібні (бацили та ін), звивисті (вібріони, спірохети, спірили) (рис. 1).

Кулясті бактерії (коки) зазвичай мають форму кулі, але можуть бути трохи овальної або бобовидної форми. Коки можуть розташовуватися поодинці (мікрококи); попарно (диплококи); у вигляді ланцюжків (стрептококи) або виноградних грон (стафілококи), пакетом (сарцини). Стрептококи можуть викликати ангіну і бешихове запалення, стафілококи - різні запальні та гнійні процеси.

Мал. 1.Форми бактерій: 1 - мікрококи; 2 - стрептококи; 3 - сардини; 4 - палички без суперечок; 5 - палички зі спорами (бацили); 6 - вібріони; 7- спірохети; 8 - спірили (зі джгутиками); стафілококи

Паличкоподібні бактерії найпоширеніші. Палички можуть бути одиночними, попарно з'єднуватися (диплобактерії) або в ланцюжка (стрептобактерії). До паличкоподібних відносяться кишкова паличка, збудники сальмонельозу, дизентерії, черевного тифу, туберкульозу та ін. Деякі паличкоподібні бактерії мають здатність при несприятливих умовах утворювати суперечки. Спороутворюючі палички називають бацилами. Бацили, що нагадують формою веретено, називають клостридіями.

Спороутворення є складним процесом. Спори суттєво відрізняються від звичайної бактеріальної клітини. Вони мають щільну оболонку і дуже малу кількість води, їм не потрібні поживні речовини, а розмноження повністю припиняється. Спори здатні тривалий час витримувати висушування, високі та низькі температури і можуть перебувати в життєздатному стані десятки та сотні років (спори сибірки, ботулізму, правця та ін.). Потрапивши у сприятливе середовище, суперечки проростають, тобто перетворюються на звичайну вегетативну форму, що розмножується.

Покручені бактерії можуть бути у вигляді коми - вібріони, з декількома завитками - спірили, у вигляді тонкої звивистої палички - спірохети. До вібріонів відноситься збудник холери, а збудник сифілісу - спірохета.

Бактеріальна клітина має клітинну стінку (оболонку), часто вкриту слизом. Нерідко слиз утворює капсулу. Вміст клітини (цитоплазму) відокремлює від оболонки клітинну мембрану.Цитоплазма є прозорою білковою масою, що знаходиться в колоїдному стані. У цитоплазмі знаходяться рибосоми, ядерний апарат з молекулами ДНК, різні включення запасних поживних речовин (глікогену, жиру та ін.).

Мікоплазми - бактерії, позбавлені клітинної стінки, які потребують свого розвитку в ростових факторах, що містяться в дріжджах.

Деякі бактерії можуть рухатися. Рух здійснюється за допомогою джгутиків - тонких ниток різної довжини, що здійснюють обертальні рухи. Джгутики можуть бути у вигляді одиночної довгої нитки або у вигляді пучка, можуть розташовуватись по всій поверхні бактерії. Джгутики є у багатьох паличкоподібних бактерій і майже у всіх вигнутих бактерій. Кулясті бактерії, як правило, не мають джгутиків, вони нерухомі.

Розмножуються бактерії розподілом на дві частини. Швидкість поділу може бути дуже високою (кожні 15-20 хв), при цьому кількість бактерій швидко зростає. Такий швидкий поділ спостерігається на харчових продуктах та інших субстратах, багатих на поживні речовини.

Віруси

Віруси - Спеціальна група мікроорганізмів, що не мають клітинної будови. Розміри вірусів вимірюються нанометрами (8-150 нм), тому їх можна побачити лише електронним мікроскопом. Деякі віруси складаються лише з білка та однієї з нуклеїнових кислот (ДНК або РНК).

Віруси викликають такі поширені хвороби людини, як грип, вірусний гепатит, кір, а також хвороби тварин – ящур, чуму тварин та багато інших.

Віруси бактерій називають бактеріофагами, віруси грибів мікофагами і т.д. п. Бактеріофаги зустрічаються усюди, де є мікроорганізми.Фаги викликають загибель мікробної клітини та можуть використовуватися для лікування та профілактики деяких інфекційних захворювань.

Ріккетсії - мікроорганізми, що займають проміжне положення між бактеріями та вірусами. Вони є нерухомими паличками довжиною не більше 1,0 мкм, що не утворюють спор і капсул. Як і віруси, вони є внутрішньоклітинними паразитами.

Гриби

Гриби є особливими рослинними організмами, які не мають хлорофілу і не синтезують органічні речовини, а потребують готових органічних речовин. Тому гриби розвиваються на різних субстратах, що містять поживні речовини. Деякі гриби здатні викликати хвороби рослин (рак та фітофтори картоплі та ін.), комах, тварин та людини.

Клітини грибів відрізняються від бактеріальних наявністю ядер та вакуолей і схожі на рослинні клітини. Найчастіше вони мають форму довгих ниток, що гілкуються або переплітаються. гіфів. З гіфів утворюється міцелій, або грибниця. Міцелій може складатися з клітин з одним або декількома ядрами або бути неклітинним, являючи собою одну гігантську багатоядерну клітину. На міцелії розвиваються плодові тіла. Тіло деяких грибів може складатися з одиночних клітин, без утворення міцелію (дріжджі та ін.).

Гриби можуть розмножуватися різними шляхами, у тому числі вегетативним шляхом у результаті розподілу гіф. Більшість грибів розмножуються безстатевим та статевим шляхами за допомогою утворення спеціальних клітин розмноження. суперечка. Спори, як правило, здатні довго зберігатися у зовнішньому середовищі. Дозрілі суперечки можуть переноситися на значні відстані. Потрапляючи в живильне середовище, суперечки швидко розвиваються у гіфи.

Велику групу грибів представляють плісняві гриби (рис. 2). Широко поширені у природі, можуть рости на харчових продуктах, утворюючи добре видні нальоти різного забарвлення. Причиною псування продуктів часто є мукорові гриби, що утворюють пухнасту білу або сіру масу. Мукоровий гриб ризопус викликає «м'яку гниль» овочів та ягід, а гриб ботритіс покриває нальотом та розм'якшує яблука, груші та ягоди. Збудниками пліснявлення продуктів можуть бути гриби з роду пенієліум.

Окремі види грибів здатні не тільки призводити до псування продуктів, але й виробляти токсичні речовини для людини — мікотоксини. До них відносяться деякі види грибів роду аспергіллус, роду фузаріум та ін.

Корисні властивості окремих видів грибів використовують у харчовій та фармацевтичній промисловості та інших виробництвах. Наприклад, гриби роду пеніїліум застосовуються для отримання антибіотика пеніциліну і у виробництві сирів (рокфору та камамберу), гриби роду аспергіллус — у виробництві лимонної кислоти та багатьох ферментних препаратів.

Актиноміцети - Мікроорганізми, що мають ознаки і бактерій, і грибів. За будовою та біохімічними властивостями актиноміцети аналогічні бактеріям, а за характером розмноження, здатності утворювати гіфи та міцелій схожі на гриби.

Мал. 2. Види цвілевих грибів: 1 - пеніїліум; 2- аспергіллус; 3 - мукор.

Дріжджі

Дріжджі - Одноклітинні нерухомі мікроорганізми розміром не більше 10-15 мкм. Форма клітини дріжджів буває частіше круглою або овальною, рідше паличкоподібною, серповидною або схожою на лимон. Клітини дріжджів своєю будовою схожі на гриби, вони також мають ядро ​​та вакуолі. Розмноження дріжджів відбувається брунькуванням, розподілом чи спорами.

Дріжджі широко поширені в природі, їх можна виявити у ґрунті та на рослинах, на харчових продуктах та різних відходах виробництва, що містять цукру. Розвиток дріжджів у харчових продуктах може призводити до їх псування, викликаючи бродіння чи закисання. Деякі види дріжджів мають здатність перетворювати цукор на етиловий спирт і вуглекислий газ. Цей процес називається спиртовим бродінням і широко використовується в харчовій промисловості та виноробстві.

Деякі види дріжджів кандиду викликають захворювання людини кандидоз.