MIKROBIOLOGIA: KLASYFIKACJA BAKTERII I NASZA MIKROFLORA

MIKROBIOLOGIA

Nazwa pochodzi od słów greckich mikros- mały, bios – życie, logos – nauka.

Jest to dział biologii zajmujący się istotami dostrzegalnymi jedynie okiem uzbrojonym. Obecnie mikrobiologia zajmuje się drobnoustrojami należącymi do świata:

• roślinnego , tj. pierwotniaki roślinne, drożdże, pleśnie ( mykologia, mykos- grzyb)
• zwierzęcego , tj. pierwotniaki zwierzęce (patozoologia- działa zoologii, protos- pierwszy, zoon- zwierzęcy)
• drobnoustrojami stojącymi na pograniczu świata roślin i zwierząt-zajmuje się tym dział mikrobiologii zwany bakteriologią (bakterion- pałeczka)

Najmniejszymi z dotychczas poznanymi bezkomórkowymi istotami żywymi WIRUSAMI zajmuje się wirusologia (virus- jad) będąca pomostem pomiędzy światem ożywionym a nieożywionym.

Natomiast RIKETSJAMI, które są na pograniczu bakterii i wirusów zajmuje się riketsjologia.

Robert Whittaker w 1956 roku , jako pierwszy zaproponował podział ziemskich organizmów na 5 królestw:

1. Monera (wiciowce)
2. Protista (pierwotniaki)
3. Fungi (grzyby)
4. Plantae ( rośliny)
5. Animalia ( zwierzęta)

 wprowadził trzy wyższej rangi jednostki systematyczne -„domeny” lub „ superkrólestwa

1. Bacteria
2. Archea
3. Eukarya

Ze względów praktycznych mikrobiologia została podzielona na:

• mikrobiologię lekarską- zajmującą się drobnoustrojami chorobotwórczymi dla człowieka oraz stanowiącymi naturalną florę organizmu ludzkiego, które są niewielkim odsetkiem mikroorganizmów występujących w przyrodzie. W ramach mikrobiologii lekarskiej wydzielona jest dodatkowo mikrobiologia praktyczna.
• mikrobiologia weterynaryjna- zajmuje się drobnoustrojami występującymi wśród zwięrząt w tym i chorobotwórczymi
• mikrobiologia rolnicza- mikroflora gleby, wody, nawozów, pasz, żywności, szkodliwością i pożyteczną stroną pochodzenia roślinnego i zwierzęcego
• mikrobiologia przemysłowa- drobnoustroje wykorzystywane w przemyśle fermentacyjnym, mleczarskim, piekarniczym, spirytusowym, piwowarskim, winiarskim, farmaceutycznym, spożywczym

Antonii van Leeuwenhoek w 1686 r. jako pierwszy zobaczył , narysował i opisał „małe pałeczki” (stąd nazwa bacterion). Wykorzystał do tego własnej konstrukcji mikroskop (to był fenomen na tamte czasy, powiększał aż o 300 razy)

Po opisaniu przez niego bakterii , kolejny lekarz, Anglik Edward Jenrier (1749-1823) opracował metodę zapobiegania ospie prawdziwej. Był to okres przed odkryciem i opisaniem drobnoustrojów wywołujących choroby zakaźne u dojarek, które wcześniej przechorowały zakażenie po kontakcie z chorymi krowami. Naukowiec czynnie zakażał inne osoby wydzieliną ze zmian występujących u krów, uzyskując odporność ludzi na zakażenia ospą ludzką (1798)

Ten schemat postępowania profilaktycznego w odniesieniu do chorób zakaźnych do dzisiaj jest podobny.

Do celów bakteriologicznych mikroskop został wykorzystany dopiero przez francuskiego chemika Ludwika Pasteura (1822-1893), który uważany jest za twórcę współczesnej mikrobiologii. Jego odkrycia miały fundamentalne znaczenie dla rozwoju mikrobiologii , ponieważ

• obalił teorię samorództwa w wyniku stosowania metody wyjaławiania (sterylizacji) pożywek
• wyosobnił w 1877r. Po raz pierwszy czyste hodowle drobnoustrojów
• wprowadził szczepionkę przeciwko cholerze kur, wąglikowi (1881) oraz przeciw wściekliźnie (1885) wskazując drogę zapobiegania chorobom zakaźnym.

Pasteur wprowadził do prac badawczych i użytkowych hodowle bakterii na sztucznych podłożach, co pozwalało je izolować i hodować. Swoimi pracami umożliwił poznanie etiologii bakteryjnych i wirusowych chorób zakaźnych , ale przede wszystkim wskazał metody zapobiegania i zwalczania tych chorób, co zapoczątkowało rozwój IMMUNOLOGII.

Prace Pasteura wykorzystał angielski chirurg Józef Lister (1827- 1912), który w 1867 r. wprowadził metodę odkażania przed operacją chirurgiczną ludzkiego ciała, używając fenolu jako antyseptyka.

Drugim zasłużonym dla mikrobiologii uczonym obok Pasteura , współcześnie mu żyjącym był niemiecki lekarz ROBERT KOCH (1843-1919)- twórca nowoczesnej techniki mikrobiologicznej. Wprowadził on do hodowli bakterii podłoża stałe jak agar, żelatynę, surowicę ściętą, ziemniaki. Jednak Robert Koch zasłyną jako odkrywca PRĄDKA GRUŹLICY (1883) i wykorzystania tuberkuliny w diagnostyce gruźliczej. Ponadto odkrył przecinkowca cholery azjatyckiej w 1867r.

Ludwik Pasteur i Robert Koch wskazali swoimi badaniami kierunki walki z chorobami zakaźnymi.

Erę badań w mikrobiologii opartą na badaniach w mikroskopie elektronowym otworzył w 1938r. F Ruska, co pozwoliło poznać dokładniej strukturę bakterii.

Kamieniem węgielnym w rozwoju mikrobiologii było odkrycie w 1929r przez Fleminga PENICYLINY uzyskanej z hodowli pleśni co uruchomiło badania poszukujące antybakteryjnych substancji wytwarzanych przez pleśnie i grzyby.

Inną grupę czynników antybakteryjnych odkrył w 1934r. Domagk – chemioterapeutyk z grupy sulfonamidów.

NATURALNA MIKROFLORA ORGANIZMU CZŁOWIEKA

Rozpowszechnienie drobnoustrojów w środowisku otaczającym człowieka sprawia, że w jego wnętrzu: w układzie pokarmowym, oddechowym, płciowym, a także na włosach, skórze, błonach śluzowych, występuje ogromna liczba drobnoustrojów. Mikroby spełniają wiele pożytecznych cech, ale zaburzenia w funkcjonowaniu naszej flory bakteryjnej mogą doprowadzić do pojawienia się drobnoustrojów chorobotwórczych groźnych dla naszego zdrowia, a nawet życia.

Za mikroflorę naturalną uznaje się mikroorganizmy, które stale występują w naszym organizmie oraz te, których nie jesteśmy w stanie usunąć. Na to czy te maluchy są czy nie ma wpływ styl naszego życia, stan zdrowia, sposób odżywiania, wiek, nałogi oraz miejsce, w którym żyjemy.

Największą ilość mikrobów możemy odnaleźć w przewodzie pokarmowym. Jest to miejsce zasiedlane głównie przez rodzaje Eubacterium, Lactobacillus, Bifidobacterium, Bacteroides czy Escherichia. Na poziomie jelita czczego i dwunastnicy występują największe ilośći. Jelito kręte i dwunastnica zajęte są przez Enterococcus, Bifidobacterium, Clostridium, Staphylococcus czy Streptococcus.

Układ oddechowy też jest ważnym miejscem dla mikrobów, bogato zasiedlonym przez te maluchy. Bytują głównie w nozdrzach- są to przede wszystkim gronkowce, które niekiedy mogą ujawnić właściwości chorobotwórcze. W gardle na ogół siedzi Streptococcus pneumoniae.

Skóra jest siedliskiem bogatym w gronkowce, maczugowce, prątki. Laseczki czy drożdże.

Ze względu na korzystne warunki do rozwoju drobnoustrojów, ciało człowieka może być atakowane przez szereg mikro organizmów chorobotwórczych.  

  Mikroflorę dzielimy na dwie grupy:

1. mikroflorę stałą- swoista, normalna, pożyteczna- odgrywa ważną rolę w prawidłowym funkcjonowaniu organizmu (wytwarzanie witamin, aminokwasów, przyswajanie pokarmów, aktywizacja mechanizmów obronnych, antagonistyczne działanie na bakterie chorobotwórcze)
2. mikroflorę przejściową – nie osiedlającą się na stałe, przechodzącą z otoczenia, niechorobotwórczą. 

Istotny wpływ na skład każdej grupy mają czynniki środowiskowe, wiek, płeć, rodzaj odżywiania, zaburzenia hormonalne.

Podstawową często występującą mikroflorę naturalną tworzą:

• w przewodzie pokarmowym:
  Eschierichia coli, z grupy Enterobacteriaceae, Streptococcus faecalis, Clostriodium sp., Lactobacillus bifidus, Vibrio sp., błonniczopochodne.
• Na skórze:
  błonniczopochodne, Staphylococcus epidermidis, Staphulococcus aureus, Pityrosporum.
• W jamie ustnej i jamie nosowo-gardłowej:
  Streptococcus mitis, S.salivarius, Veillonella sp., Bacteriodaceae, Staphylococcu epidermidis, Treponema sp.,
• w nosie i uchu zewnętrznym:
  S. epidermidis, (S. aureus), Streptococcus
• w pochwie:
  pałeczki kwasotwórcze ( Doderleina), błonniczopodobne ( C. vaginale), Lactobacillus sp.(Candioda sp., Clostridium sp., Streptococcus)
• w narządach płciowych zewnętrznych :
  flora typowa dla skóry- Mycobacterium sp.

KLASYFIKACJA BAKTERII

Historycznie klasyfikacja bakterii była oparta na podobieństwie CECH FENOTYPOWYCH, tj. morfologicznych, biochemicznych, antygenowych, oraz zjadliwości szczepów dla zwierząt laboratoryjnych.

ZJADLIWOŚĆ BAKTERII- zdolność wniknięcia, namnażania się i uszkodzenia tkanek zainfekowanego organizmu przez dany patogen. (wartość dawki śmiertelnej lub wskaźnika śmiertelności w populacji)

W latach 60-tych oprócz cech fenotypowych do klasyfikacji wprowadzono BADANIE KWASU NUKLEINOWEGO.

Taksonomicznie ważny okazał się skład zasad DNA (G+C w mol% - mol/Ldl)

Analiza fragmentów DNA wysoce konserwatywnych umożliwia badanie pokrewieństwa filogenetycznego poszczególnych mikroorganizmów. Opierając się na badaniach podobieństw podejmowane są próby konstruowania również tabel ewolucyjnego i filogenetycznego podobieństwa.  

TAKSONOMIA – biologia zajmująca się klasyfikacją wszystkich organizmów żywych.

KLASYFIKACJA – podział organizmów żywych na spokrewnione grupy; podziału dokonuje się na podstawie występowania podobnych cech. Najniższy, najbardziej podstawowy poziom podziału stanowi SPECJACJA (określenie gatunku po raz pierwszy).

IDENTYFIKACJA – stwierdzenie, że pewien nieznany drobnoustrój należy do ustalonej już uprzednio grupy taksonomicznej.

 NAZEWNICTWO – nadawanie nazw poszczególnym taksonomicznym podziałom, zgodnie z między narodowymi zasadami:

1. drobnoustrój powinien mieć tylko jedną prawidłową nazwę (są jednak odstępstwa)
2. wszystkie nazwy, niezależnie od pochodzenia powinny być pisane po łacinie (odstępstwa w nazwach wirusów)
   - pierwsze słowo oznacza rodzaj, pisane dużą literą
   - drugie słowo oznacza gatunek, pisane małą literą
3. nową nazwę gatunku lub wyższej jednostki taksonomicznej (rodzaj, rodzina, rząd, itd.) wprowadza się przez publikację naukową. Legalizuje się ją przez międzynarodowe komitety taksonomiczne.

NAZWA GATUNKU – często odzwierciedla właściwości morfologiczne lub biochemiczne drobnoustroju albo pochodzi od nazwiska badacza.

SZCZEPY – stanowią pochodne czystej hodowli uzyskanej np. z materiału od ludzi, zwierząt, próbek wody, gleby. Typowy szczep jest przedstawicielem gatunku i nazywa się SZCZEPEM REFERENCYJNYM.

Jeden, kilka lub więcej gatunków tworzą RODZAJ, natomiast rodzaje tworzą RODZINY.

Nazwy rodzin mają końcówkę „aceae”, np. Enterobacteri- aceae