Microbiologie

CURS I

INTRODUCERE

Obiectul de studiu al microbiologiei

Obiectul de studiu al microbiologiei este biologia microorganismelor, mai precis forma, structura şi activitatea fiziologică a acestora.

Microorganismele sunt organisme mici, vizibile doar la microscop. Deoarece micros (gr.) = mic, bios (gr.) = viaţă, logos (gr.) = ştiinţă, termenul de microbiologie ar însemna ştiinţa despre organisme cu viaţă scurtă, provenind de la cuvântul „microb”, introdus de Sedillot (1878). Acest termen se referă în special la microorganismele patogene şi, deşi frecvent folosit, nu este ştiinţific.

Noţiunea de microorganism nu are semnificaţie taxonomică, deoarece reuneşte un grup foarte vast, heterogen de organisme diferite ca poziţie sistematică, dar care prezintă o serie de caractere comune:

- au dimensiuni microscopice, dimensiunile lor se exprimă în µm (10-6m), iar ale organitelor lor în nm (10-9m) sau chiar în Å (10-10m);

- prezintă organizare în general unicelulară, sub două forme:

o celule de tip procariot

o celule de tip eucariot. Chiar dacă unele microorganisme formează asociaţii pluricelulare, acestea nu prezintă diferenţiere celulară pentru a forma ţesuturi şi organe, iar o celulă izolată din aceste asociaţii îşi păstrează viabilitatea, creşte, se divide şi reface asociaţia;

- structura lor internă este în general simplă.

Heterogenitatea microorganismelor este definită prin alte caracteristici:

- poziţia sistematică diferită;

- activitatea biologică diversă;

- morfologia şi structura internă a diferitelor grupe de microorganisme sunt de asemenea diverse.

În categoria microorganismelor intră:

- celule procariote:

o Eubacterii (bacterii adevărate)

o Cianobacterii (bacterii albastre-verzi)

o Actinomicete (bacterii filamentoase, cu organizare de tip micelial)

o Arhebacterii (microorganisme foarte asemănătoare din punct de vedere morfologic şi structural cu bacteriile adevărate, care se găsesc în medii de viaţă variate şi corespund bacteriilor extremofile)

- celule eucariote:

o Fungi microscopici, care includ:

 levuri (drojdii)

 mucegaiuri (fungi filamentoşi, cu organizare pluricelulară)

o Alge microscopice

o Protozoare.

Microbiologia studiază şi virusurile şi entităţile moleculare infecţioase cu organizare subvirală (viroizii şi prionii), deşi acestea nu sunt microorganisme şi nu au structură celulară.

Diviziunile microbiologiei

Diversitatea proceselor fiziologice bacteriene, rolul lor esenţial în ecosistemele naturale, capacitatea de a sintetiza substanţe utile sau dea produce procese infecţioase la organismele superioare au determinat diversificarea domeniilor de studiu al microorganismelor.

Clasificarea diferitelor domenii se poate face după criterii taxonomice (bacteriologie, virologie, algologie, micologie, protozoologie), după criterii funcţionale (fiziologia, biochimia, ecologia, genetica microorganismelor), după mediul din care provin microorganismele (microbiologia solului, hidromicrobiologia, geomicrobiologia) şi după aplicaţiile practice ale diferitelor categorii de microorganisme (microbiologie industrială, medicală, biotehnologia).

Ecologia microorganismelor studiază legităţile generale de evoluţie şi interacţiune a microorganismelor în natură, interacţiunile dintre microorganisme şi interrelaţiile microorganismelor cu macroorganismele.

Genetica microorganismelor studiază substratul molecular al eredităţii şi variabilităţii microorganismelor şi mecanismele de transfer al materialului genetic la bacterii.

Microbiologia solului studiază ansamblul microorganismelor din sol, rolul lor în fertilitatea solului şi în circuitul elementelor biogene în natură, precum şi interacţiunile dintre aceste microorganisme şi plante.

Hidromicrobiologia studiază microorganismele din mediile acvatice şi rolul lor în lanţurile trofice.

Geomicrobiologia studiază în principal microbiologia petrolului, având un pronunţat caracter utilitar. Studiază rolul microorganismelor în geneza petrolului şi a zăcămintelor minerale, posibilitatea utilizării acestora în exploatarea, biodegradarea sau recuperarea petrolului şi zăcămintelor.

Microbiologia insectelor studiază relaţiile dintre microorganisme şi artropode, care pot avea un rol important ca vectori în patologia umană, animală şi vegetală.

Microbiologia industrială s-a dezvoltat pornind de la descoperirea proceselor fermentative de către Louis Pasteur. Ea studiază utilizarea diferitelor microorganisme producătoare de substanţe utile pentru alimentaţie, terapeutică sau industrie.

Microbiologia medicală studiază microorganismele patogene pentru om şi animale, patogenitatea şi virulenţa acestora, factorii care condiţionează virulenţa, modul lor de transmitere şi modalităţile de combatere.

Microbiologia generală este o ştiinţă biologică fundamentală, care studiază particularităţile organizării structurale şi funcţionale ale celulei bacteriene, biologia şi sistematica bacteriilor, răspândirea lor în natură, relaţiile lor ecologice cu alte microorganisme sau cu macroorganismele, originea şi evoluţia lor, fenomenele de ereditate şi variabilitate microbiană. Este o ştiinţă de sinteză şi se bazează pe date din domeniile aplicative ale microbiologiei. Cunoaşterea principiilor fundamentale ale microbiologiei generale este o necesitate pentru orice biolog, indiferent de domeniul său de activitate.

Istoricul microbiologiei

Descoperirea microorganismelor datează din 1676, când olandezul Anton van Leevenhoek a examinat picături de apă din diferite surse naturale, picături de salivă, picături de puroi cu ajutorul unui un aparat optic propriu de mărire a imaginii. Cu ajutorul acestui microscop special, care mărea de 270 de ori, el a observat o lume fascinantă, într-o mişcare perpetuă. În descrierile sale, printre alte organisme, se recunosc şi bacteriile, pe care Leevenhoek le-a denumit animalcule, considerându-le nişte „pui” ale animalelor acvatice mai mari. El nu a sesizat noutatea lumii pe care a văzut-o, de aceea, deşi 24 aprilie 1676 este considerată ziua de naştere a microbiologiei, Leevenhoek nu este considerat întemeietorul microbiologiei ca ştiinţă.

Botanistul Carl Linaeus, în lucrarea sa „Systema naturae” (1735), grupează sistematic toate vieţuitoarele cunoscute, introducând microorganismele în categoria „chaos”.

Întemeietorul microbiologiei ca ştiinţă este considerat Ferdinand Cohn (1875), cercetător care a intuit caracterele aparte ale microorganismelor, iar lucrările lui Louis Pasteur (1822 - 1895) au avut o importanţă deosebită pentru evoluţia acestei ştiinţe.

Pasteur a înfiinţat primele laboratoare de cercetare microbiologică şi a studiat procesele fermentative. A demonstrat că fermentaţiile sunt procese biologice produse de acţiunea unor microorganisme facultativ anaerobe, fiecare fiind determinată de o categorie specifică de germeni. A studiat bolile fermentaţiilor, cauzate de contaminarea acestora cu organisme străine care le deviază cursul normal şi a pus la punct o metodă de evitare a contaminării fermentaţiilor cu agenţi nedoriţi (pasteurizarea).