Мікроорганізмами (мікробами) називають одноклітинні організми розміром менше 0,1 мм, які неможливо побачити неозброєним оком. До них відносяться бактерії, мікроводорості, деякі нижчі міцеліальні гриби, дріжджі, найпростіші (рис. 1). Їх вивченням займається мікробіологія.
Рис. 1. Об'єкти мікробіології.
На рис. 2. можна побачити деяких представників одноклітинних найпростіших. Іноді до об'єктів даної науки відносять найпримітивніші організми на Землі віруси, що не мають клітинну структуру і представляють собою комплекси з нуклеїнових кислот (генетичного матеріалу) і білка. Найчастіше їх виділяють в абсолютно окрему область дослідження (вірусологія), так як мікробіологія швидше спрямована на вивчення мікроскопічних одноклітинних.
Рис. 2. Окремі представники одноклітинних еукаріот (найпростіших).
Такі науки, як альгологія і мікологія, які вивчають водорості і гриби, відповідно, є окремими дисциплінами, що перекриваються з мікробіологією в разі дослідження мікроскопічних живих об'єктів. Бактеріологія є істинним розділом мікробіології. Дана наука займається вивченням виключно прокариотних мікроорганізмів (рис. 3).
Рис. 3. Схема клітини прокаріотів.
На відміну від еукаріот, до яких відносяться всі багатоклітинні організми, а також найпростіші, мікроскопічні водорості і гриби, у прокаріотів відсутній оформлене ядро, що містить генетичний матеріал і справжні органели (постійні спеціалізовані структури клітини) .
До прокаріотів відносяться справжні бактерії і археї, за сучасною класифікацією позначені, як домени (надцарства) Archaea і Eubacteria (рис. 4).
Рис. 4. Домени сучасної біологічної класифікації.
Особливості будови бактерій
Хвороботворні або патогенні мікроорганізми зустрічаються повсюдно. Поряд з широко відомими вірусами: грип, гепатит, кір, ВІЛ та інше небезпечними мікроорганізмами є рикетсії, а також стрепто- і стафілококи, які викликають зараження крові. Серед паличковидних бактерій багато збудників захворювань. Наприклад, дифтерія, туберкульоз, черевний тиф, сибірська виразка (рис. 10). Чимало небезпечних для людини представників мікроорганізмів зустрічається серед найпростіших, зокрема малярійний плазмодій, токсоплазма, лейшмания, лямблії, трихомонада, патогенні амеби.
Рис. 10. Фотографія бактерії Bacillus anthracis, що викликає сибірську виразку.
Багато актиноміцети не є небезпечними для людини і тварин. Однак чимало патогенних представників зустрічається серед мікобактерій, що викликають туберкульоз, проказу (лепру). Деякі актиноміцети ініціюють таке захворювання, як актиномікоз, що супроводжується утворенням гранульом, іноді підвищенням температури тіла. Окремі види цвілевих грибів здатні виробляти токсичні для людини речовини — мікотоксини. Наприклад, деякі представники роду Aspergillus, Fusarium. Патогенні гриби викликають групу захворювань, які називаються мікозами. Так, кандидоз або, просто кажучи, молочницю викликають дріжджоподібні гриби (рис. 11). Вони завжди міститися в організмі людини, але активізуються тільки при ослабленні імунітету.
Рис. 11. Гриб Candida — збудник молочниці.
Гриби можуть викликати різноманітні ураження шкіри, зокрема всілякі види позбавляючи, крім оперізувального (герпесу), який викликається вірусом. Дріжджі Malassezia — постійні мешканці шкіри людини при спаді активності імунної системи можуть викликати . Не варто відразу бігти мити руки. Дріжджі і умовно патогенні бактерії при доброму здоров'ї виконують важливу функцію, перешкоджають розвитку хвороботворних мікроорганізмів.
Віруси як об'єкт мікробіології
Віруси — найпримітивніші організми на землі. У вільному стані в них не відбуваються ніякі обмінні процеси. Тільки при попаданні в клітину-господаря віруси починають розмножуватися. У всіх живих організмів носієм генетичного матеріалу є дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК). Тільки серед вірусів зустрічаються представники з генетичною послідовністю типу рибонуклеїнової кислоти (РНК).
Часто віруси не відносять до істинно живим організмам.
Крім паразитів, спеціалізуються на тварин і людину, серед них зустрічаються фітопатогенні представники, тобто ушкоджують тільки клітини рослин; бактеріофаги — «пожирачі бактерій». Відомо, що віруси здатні навіть розвиватися в загиблих клітинах, у яких залишилася щодо ціла структура, а генетичний матеріал загинув. Раніше під час епідемій спалювали тіла померлих як при бактеріальних, так і вірусних захворюваннях.
Морфологія вірусів дуже різноманітна (рис. 12). Зазвичай їх діаметральні розміри коливаються в межах 20-300 нм.
Рис. 12. Різноманітність вірусних частинок.
Окремі представники досягають в довжину 1-1,5 мкм. Структура вірусу полягає в оточенні генетичного матеріалу спеціальним білковим каркасом (капсидом), який вирізняється різноманітністю форм (спіральний, ікосаедрічеськая, кулястий). Деякі віруси зверху мають ще оболонку, сформовану з мембрани клітини-хазяїна (суперкапсид). Наприклад, вірус імунодефіциту людини (рис. 13) відомий як збудник захворювання, яке носить назву (СНІД). Він містить в якості генетичного матеріалу РНК, вражає певний тип клітин імунної системи (т-лімфоцити хелпери).
Рис. 13. Будова вірусу імунодефіциту людини.
Цикл розмноження даних паразитів починається з етапу прикріплення до клітини. Мішень містить особливі молекулярні кінці (рецептори), за якими її розпізнають віруси. Далі здійснюється проникнення всередину генетичного матеріалу паразита, часто з деякими іншими компонентами його структури. Розмноження вірусу відбувається за рахунок подвоєння (реплікації) генів і подальшого формування потрібних білків. Після цього віруси копіями звільняються з клітки і знову формують свою структуру.
Риккетсии — примітивні бактерії
Може здатися, що між вірусами і бактеріями велика прірва. Однак виявилося, що в природі є перехідні форми, що отримали назву рикетсії. Дані мікроорганізми за сучасною класифікацією належать до типу Proteobacteria (протеобактерии). Рикетсії за розміром можна порівняти з великими вірусами і є внутрішньоклітинними паразитами. Як і віруси, рикетсії здатні розмножуватися тільки в клітинах господаря. Клітини даних бактерій і без листя. Рикетсії, як правило, є паличкоподібними, зустрічаються також коки і нитки.
Захворювання, які викликають рикетсії у людини, нерідко протікають дуже важко. Виявляються симптоми лихоманки з ураженням центральної нервової і серцево-судинної систем. Як правило, рикетсії передаються людині при укусі кліщів, бліх, вошей. У клітинах переносників паразити містяться в спочиває (неактивної) формі і активізуються тільки при попаданні в господаря. Рикетсії можуть передаватися також через теплокровних тварин (щурів, мишей, собак), яким вони не приносять ніякої шкоди.