Fundamentos de Microbiología
La microbiología estudia la estructura, la actividad vital, las condiciones de vida y el desarrollo de los microorganismos más pequeños llamados microbios o microorganismos.
"Invisible, constantemente acompañan a una persona, invadiendo su vida como amigos, luego como enemigos", dijo el académico VL Omelyansky. De hecho, los microbios están en todas partes: en el aire, en el agua y en el suelo, en el cuerpo humano y los animales. Pueden ser útiles y se usan en la producción de muchos alimentos. Pueden ser dañinos, causar enfermedades, dañar productos, etc.
Los microbios fueron descubiertos por los holandeses A. Levengook (1632-1723) a fines del siglo XVII, cuando produjo los primeros lentes, que dieron un aumento de 200 o más veces. El micromir visto lo golpeó, Leuvenook describió y esbozó los microorganismos que había descubierto en varios sitios. Inició el carácter descriptivo de la nueva ciencia. Los descubrimientos de Louis Pasteur (1822-1895) demostraron que los microorganismos difieren no solo en forma y estructura, sino también en las características de la actividad vital. Pasteur descubrió que la levadura causa la fermentación del alcohol, y algunos microbios son capaces de causar enfermedades contagiosas de humanos y animales. Pasteur pasó a la historia como el inventor del método de vacunación contra la rabia y el ántrax. La contribución mundialmente famosa a la microbiología R. Koch (1843-1910) - descubrió los agentes causantes de la tuberculosis y el cólera, II Mechnikov (1845-1916) - desarrolló una teoría fagocítica de la inmunidad, el fundador de la virología, DI Ivanovskii (1864-1920), H F. Gamalei (1859-1940) y muchos otros científicos.
Clasificación y morfología de microorganismos
Los microbios son los organismos vivos más pequeños, predominantemente unicelulares, visibles solo en un microscopio. El tamaño de los microorganismos se mide en micrómetros - μm (1/1000 mm) y nanómetros - nm (1/1000 μm).
Los microbios se caracterizan por una gran variedad de especies, que difieren en estructura, propiedades, capacidad de existir en diferentes condiciones ambientales. Pueden ser unicelulares, multicelulares y no celulares.
Los microbios se dividen en bacterias, virus y fagos, hongos y levaduras. Separar distinguir especies de bacterias - rickettsia, micoplasma, un grupo especial es el protozoo (protozoos).
Bacteria
Las bacterias son predominantemente microorganismos unicelulares que varían en tamaño desde décimas de micrómetro, por ejemplo micoplasmas, a varios micrómetros, y en espiroquetas a 500 micras.
Hay tres formas principales de bacterias: globulares (cocos), con forma de bastón (bacilos, etc.), rizadas (vibrios, espiroquetas, espirillas) (Figura 1).
Las bacterias globulares (cocos) generalmente tienen forma de bola, pero pueden ser un poco ovaladas o en forma de frijol. Kokki se puede ubicar solo (micrococci); en parejas (diplococci); en forma de cadenas (estreptococos) o racimos de uva (estafilococos), un paquete (sarcina). Los estreptococos pueden causar dolor de garganta y erisipela, estafilococos, diversos procesos inflamatorios y purulentos.
Fig. 1. Formas de bacterias: 1 - micrococos; 2 - estreptococos; 3 - sardinas; 4 - palos sin esporas; 5 - palos con esporas (bacilos); 6 - vibrios; 7 - espiroquetas; 8 - espirillas (con flagelos); estafilococos
Las bacterias con forma de varilla son las más comunes. Las barras pueden ser simples, conectadas por pares (diplobacterias) o en cadenas (estreptobacterias). Los E. coli, los agentes causantes de la salmonelosis, la disentería, la fiebre tifoidea, la tuberculosis, etc. se encuentran entre los que tienen forma de barra. Algunas bacterias en forma de barra tienen la capacidad de formar esporas en condiciones adversas . Las barras que forman esporas se llaman bacilos. Los bacilos, que recuerdan la forma del huso, se llaman clostridios.
La formación de esporas es un proceso complejo. Las disputas difieren significativamente de las células bacterianas usuales. Tienen una concha densa y una cantidad muy pequeña de agua, no necesitan nutrientes y la reproducción se detiene por completo. Las esporas son capaces de resistir el secado durante un tiempo prolongado, altas y bajas temperaturas y pueden estar en un estado viable durante docenas y cientos de años (ántrax, botulismo, tétanos, etc.). Una vez que se encuentran en un ambiente favorable, las esporas crecen, es decir, se convierten en una forma reproductiva vegetativa normal.
Las bacterias prensadas pueden tener la forma de una coma-vibrios, con varios rizos -espirila, en forma de un delgado y enrevesado bastón- espiroquetas. Los vibrioides incluyen el agente causal del cólera, y el agente causante de la sífilis es la espiroqueta.
La célula bacteriana tiene una pared celular (membrana), a menudo cubierta de moco. A menudo, el moco forma una cápsula. El contenido celular (citoplasma) separa la membrana celular de la membrana. El citoplasma es una masa proteica transparente, que se encuentra en estado coloidal. En el citoplasma hay ribosomas, un aparato nuclear con moléculas de ADN, varias inclusiones de nutrientes de reserva (glucógeno, grasa, etc.).
Los micoplasmas son bacterias que carecen de una pared celular, que necesitan su desarrollo en los factores de crecimiento contenidos en la levadura.
Algunas bacterias se pueden mover. El movimiento se lleva a cabo con la ayuda del flagelo: hilos delgados de diferente longitud, que realizan movimientos de rotación. El flagelo puede tener la forma de un solo filamento largo o en forma de haz, y puede ubicarse en toda la superficie de la bacteria. El flagelo se encuentra en muchas bacterias con forma de barra y casi todas las bacterias dobladas. Como regla general, las bacterias globulares no tienen flagelos, son inamovibles.
Las bacterias se multiplican dividiéndose en dos partes. La velocidad de fisión puede ser muy alta (cada 15-20 minutos), y el número de bacterias aumenta rápidamente. Tal división rápida se observa en productos alimenticios y otros sustratos ricos en nutrientes.
Virus
Virus : un grupo especial de microorganismos que no tienen una estructura celular. Los tamaños de los virus se miden por nanómetros (8-150 nm), por lo tanto, se pueden ver solo con la ayuda de un microscopio electrónico. Algunos virus consisten solo en proteínas y uno de ácidos nucleicos (ADN o ARN).
Los virus causan enfermedades humanas tan comunes como la gripe, la hepatitis viral, el sarampión y las enfermedades de los animales: fiebre aftosa, peste animal y muchos otros.
Los virus de bacterias se llaman bacteriófagos , virus de hongos, micophagos , etc. Los bacteriófagos se encuentran en todas partes donde hay microorganismos. Los fagos causan la muerte de una célula microbiana y se pueden usar para tratar y prevenir ciertas enfermedades infecciosas.
Rickettsia son microorganismos que ocupan una posición intermedia entre bacterias y virus. Son palos fijos de no más de 1.0 μm, que no forman esporas ni cápsulas. Al igual que los virus, son parásitos intracelulares.
Setas
Los hongos son organismos vegetales especiales que no tienen clorofila y no sintetizan sustancias orgánicas, pero necesitan sustancias orgánicas listas. Por lo tanto, los hongos se desarrollan en diversos sustratos que contienen nutrientes. Algunos hongos son capaces de causar enfermedades de las plantas (cáncer y phytophthora de las patatas, etc.), insectos, animales y humanos.
Las células de hongos difieren de las bacterianas por la presencia de núcleos y vacuolas y son similares a las células vegetales. Muy a menudo tienen la forma de hilos largos y ramificados o entrelazados: hifas. De las hifas se forma un micelio o micelio. El micelio puede consistir en células con uno o más núcleos o ser no celular, que representa una célula gigante multinucleada. Los cuerpos fructíferos se desarrollan en el micelio. El cuerpo de algunos hongos puede consistir en células individuales, sin la formación de micelio (levadura, etc.).
Los hongos pueden reproducirse de diferentes maneras, incluso de forma vegetativa como resultado de la división de las hifas. La mayoría de los hongos se reproducen asexualmente y sexualmente mediante la formación de células especiales de reproducción: esporas. Las disputas, por regla general, pueden persistir durante mucho tiempo en el entorno externo. Las esporas maduras pueden transportarse a distancias considerables. Al entrar en el medio nutriente, las esporas se convierten rápidamente en hifas.
Un amplio grupo de hongos están representados por hongos de moho (Fig. 2). Generalizados en la naturaleza, pueden crecer en productos alimenticios, formando incrustaciones bien visibles de diferentes colores. La causa del daño a los productos es a menudo hongos mucor, formando una masa esponjosa blanca o gris. Mukorovy mushroom rizopus causa "pudrición blanda" de vegetales y bayas, y botrytis setas cubre con un toque y suaviza manzanas, peras y bayas. Los agentes causantes de los productos de moldeo pueden ser hongos del género Singiaillium.
Los tipos específicos de hongos no solo pueden provocar el deterioro de los productos, sino también producir sustancias tóxicas para los seres humanos: micotoxinas. Estos incluyen algunas especies de hongos del género Aspergillus, el género Fusarium y otros.
Las propiedades útiles de ciertos tipos de hongos se usan en las industrias alimenticia y farmacéutica y en otras industrias. Por ejemplo, los hongos del género Singiaillium se usan para la preparación de antibióticos de penicilina y en la producción de quesos (roquefort y camembert), hongos Aspergillus, en la producción de ácido cítrico y muchas preparaciones enzimáticas.
Los actinomicetos son microorganismos con signos de bacterias y hongos. La estructura y las propiedades bioquímicas de los actinomicetos son similares a las bacterias, pero por la naturaleza de la reproducción, la capacidad de formar hifas y micelios es similar a la de los hongos.
Fig. 2. Tipos de hongos de moho: 1 - singiaillium; 2-Aspergillus; 3 - la harina.
Levadura
Las levaduras son microorganismos inmóviles unicelulares que no miden más de 10-15 micras de tamaño. La forma de la célula de levadura es más a menudo redonda u ovalada, con menos frecuencia en forma de bastón, en forma de hoz o de limón. Las células de levadura son similares en estructura a los hongos, también tienen un núcleo y vacuolas. La reproducción de la levadura ocurre por brotación, división o esporas.
Las levaduras están ampliamente distribuidas en la naturaleza, se pueden encontrar en el suelo y en las plantas, en productos alimenticios y en varios desechos de producción que contienen azúcares. El desarrollo de la levadura en los alimentos puede provocar su deterioro, causando fermentación o agruras. Algunos tipos de levadura tienen la capacidad de convertir el azúcar en alcohol etílico y dióxido de carbono. Este proceso se llama fermentación alcohólica y es ampliamente utilizado en la industria alimentaria y enología.
Algunos tipos de levadura causan la enfermedad de una persona: candidiasis.