MICROBIOLOGIE

Introducere

SCURT ISTORIC In antichitate, prezena fiinelor vii era explicat prin teoria generaiei spontanee, conform creia organismele se dezvoltau din materia nevie sau n descompunere.

filozoful roman Lucretius (aprox. 98-55 .C)-unele boli erau cauzate de fiine invizibile. Aristotel (384-322 .c.) -unele nevertebrate simple apruser spontan din sol, plante sau animale. Vergiliu considera c albinele apar din materia nevie. fizicianul Girolamo Fracastoro (1478-1553) sustinea teoria lui Lucretius.

Teoria generaiei spontene a fost nlturat n final n timpul Renasterii ca urmare a experimentelor fizicianului italian ,

Francesco Redi (1626-1697) care a demonstrat c larvele nu puteau s apar din carnea alterat dect dac aceasta era infestat cu ou de insecte

Microbiologia apare ca stiinta n a doua jumtate a secolului al XVII-lea i debuteaz cu o perioad lung de observaii morfologice

Spallanzani (1729-1799) demonstreaz c microorganismele sunt aduse din aer, deoarece o infuzie rmne steril dac este nchis ermetic i fiart, demontand astfel teoria generatiei spontane.

2

SCURT ISTORIC Antony van Leeuwenhoek (1632-1723), utilizand un microscop simplu, o lup de construcie proprie, cu o putere de mrire de 50-300 ori, a observat, printre altele, numeroase microorganisme, alge unicelulare, flagelate, levuri i bacterii, crora le-a dat denumirea generic de animalicule, fcnd aprecieri juste asupra dimensiunilor lor, prin simple deducii matematice.

3

SCURT ISTORIC Cea de a doua perioad n dezvoltarea microbiologiei este perioada fiziologic, n care se remarc marele savant francez - chimist i medic,

Louis Pasteur (1822-1895), a stabilit principiile de baz ale microbiologiei, valabile i astzi i a fcut descoperiri de importan teoretic i practic fundamental:

4

-a studiat condiiile de distrugere a microorganismelor stabilind procedeele de sterilizare i metodica aseptic n practica de laborator. - a stabilit rolul drojdiilor n fermentaia alcoolic i a demonstrat c fiecare proces fermentativ este datorat unui microorganism specific. Cercetrile lui Pasteur asupra fermentaiilor l-au condus la urmtoarele concluzii fundamentale: 1) fermentaiile sunt produse de microorganisme anaerobe; 2) fiecare tip de fermentaie este produs de un anumit microorganism; 3) dezvoltarea microorganismelor strine deviaz cursul normal al fermentaiei n

dauna calitii; 4) microorganismele strine care produc bolile vinului i ale berii sunt consecina

contaminrilor din aer sau din alte surse, iar multiplicarea lor poate fi prevenit prin procedeul utilizat sub denumirea de pasteurizare

SCURT ISTORIC Pe plan medical, activitatea lui Pasteur s-a concretizat in: - a demonstrat legtura cauzal dintre microbi i boal i a studiat boli precum holera

ginilor, infecia crbunoas .a., descoperind agenii care le produceau. - a realizat pentru prima oar vaccinurile antiholeric i antirabic, punnd bazele unei noi

tiine - imunologia. Pasteur arat c un mediu de cultur sterilizat poate rmne steril timp indefinit dac se evit contaminarea lui cu germeni din aer.

5

Robert Koch (1843-1910): -a artat c microbii sunt cauzele bolilor infecioase; -a descoperit vibrionul holerei, -agentul tuberculozei, studii ce-i aduc n 1905 premiul Nobel pentru fiziologie i medicin. Koch a introdus n practica de laborator mediile de cultur solidificate, ceea ce a permis izolarea n culturi pure a microorganismelor din natur

SCURT ISTORIC Winogradski (1856- 1953), ntemeietorul microbiologiei solului n 1897, Eduard Buchner a demonstrat c i extractul acelular de drojdie

poate produce fermentaia glucozei, datorit sistemului enzimatic pe care l conine.

Hansen (1842-1909) pune bazele microbiologiei industriale moderne, prin utilizarea culturilor pure ca starteri de fermentaie.

Fleming (1881-1955) deschide, prin lucrrile sale, era antibioticelor, prin descoperirea penicilinei, a crei tehnologie de producere i purificare elaborat de ctre Florey i Chain (1940) reprezint una dintre cele mai importante realizri ale nceputului de secol XX.

Metchnikoff (1845-1916) a demonstrat prezena i importana celulelor fagocitare n reaciile de aprare a organismului fa de bacteriile patogene, unele dintre primele noiuni ale imunitii celulare.

6

SCURT ISTORIC Behring i Kitasato (1890) definiesc noiunea de imunitate umoral si descopera serotipia.

Ivanovski , 1892, demonstreaz existena virusurilor.

Diferenele ntre natura virusurilor i a microorganismelor au fost evideniate de ctre Beijerinck (1851-1895) ;

Twort (1915) i dHerelle (1917) au descoperit bacteriofagii.

Dezvoltarea biologiei moleculare cunoate un avnt fr precedent dup descoperirea, n 1953, de ctre J.D.Watson i F.M.Crick, a structurii dublu helicoidale a ADN-ului, ceea ce a fcut posibil cunoaterea modului de transmitere a informaiei genetice n celule. La dezvoltarea tiinelor microbiologice i-au adus contribuia o serie de savani romni, dintre care se pot meniona Victor Babe (1854- 1926), Ioan Cantacuzino (1863-1934), tefan S. Nicolau (1896-1967) i alii, care au efectuat numeroase cercetri n domeniul microbiologiei, virologiei, imunologiei, parazitologiei, geneticii bacteriene i virale etc.) 7

DEFINITII Microbiologia este un domeniu specific al biologiei care studiaz organismele prea mici pentru a fi observate cu ochiul liber numite microorganisme (n limba greac, micros = mic, logos = tiin). Microorganismele alctuiesc un grup vast i eterogen ca morfologie, activitate biologic i poziie sistematic, avnd drept caractere comune dimensiunile microscopice, organizarea n general unicelular i structura intern simpl. Din grupul microorganismelor fac parte: bacteriile, fungii (drojdiile i mucegaiurile), unele alge i protozoarele. La acestea se ataeaz virusurile - entiti corpusculare de dimensiuni infime, alctuite din componentele chimice eseniale i definitorii ale organismelor vii - proteine i acizi nucleici, dar lipsite de atributele structurale i funcionale ale organizrii celulare.

8

DEFINITII

9

Microbiologia - tiinele biologice cele mai largi i mai complexe, cuprinznd mai multe subramuri, n legtur cu cele mai diverse domenii de activitate : microbiologia general studiaz caracteristicile i legile de dezvoltare ale tuturor grupelor de microorganisme, precum i rolul lor n circuitul substanelor n natur, fiind o tiin de sintez; bacteriologia studiaz bacteriile - cele mai mici i mai simple organisme monocelulare; micologia studiaz fungii, un grup de organisme care include att forme microscopice - drojdiile i mucegaiurile - ct i forme de dimensiuni mai mari, cum sunt ciupercile cu plrie; protozoologia studiaz protozoarele, considerate protiste eucariote, cu nutriie heterotrof i diferite tipuri de locomoie;

DEFINITII

10

virologia studiaz virusurile - entiti acelulare de dimensiuni submicroscopice, care paraziteaz organismele vii;

parazitologia - studiaz fenomenul de parazitism i organismele parazite;

ficologia (algologia) - studiaz organismele acvatice numite alge, mono- sau pluricelulare;

morfologia microbian - studiaz structura detaliat a microorganismelor;

fiziologia microbian - studiaz metabolismul microbian la nivel molecular i celular;

taxonomia microbian studiaz clasificarea, denumirea i identificarea microorganismelor;

genetica microbian i biologia molecular - studiaz funciile materialului genetic i reaciile biochimice din celul implicate n metabolism i cretere;

ecologia microbian - studiaz interrelaiile dintre microorganisme i mediul nconjurtor i rolul microorganismelor n circuitul substanelor n sol, ap etc.

APLICATII MICROBIOLOGIE

11

APLICATII MICROBIOLOGIE

12

Proliferarea algelor in zilele calduroase

Descompunerea fructelor cu MO specifice solului

Rifturi termale MO speciale

Radacina de planta simbionta cu bacterii si mucegaiuri

Site extractiv a Cu de catre bacterii

Platforma de bioremediere ape poluate

TAXONOMIA MICROORGANISMELOR

13

Taxonomia (grecescul taxis = aranjament, nomos = lege) este definit ca tiina clasificrii biologice, constnd n trei pri separate dar n strns legtur: clasificarea, nomenclatura i identificarea. Clasificarea = aranjarea organismelor pe grupe sau taxa, (singular taxon) pe baz de similaritate sau criterii evolutive. Nomenclatura = denumirea grupelor taxonomice n acord cu anumite reguli. Identificarea = determin dac un izolat particular aparine unui anumit taxon (partea practic a taxonomiei).

CLASIFICAREA GENERAL A MICROORGANISMELOR

Chatton,1937, pe baza ultrastructurii celulelor, le clasifica in :

celule eucariote (din grecescul eu = adevrat, karyon = smbure)

celule procariote (din grecescul pro = nainte, karyon = smbure)

14 14

Woese-Fox - clasificare in functie de structura genetica a ribozomilor (super regnuri=domenii): Eukarya celule eucariote

Bacteria eubacteriile (bacterii cu structur celular procariot tipic)

Archea- archaebacteriile (bacterii cu structur celular i funcii atipice).

CLASIFICAREA GENERAL A MICROORGANISMELOR

15

Whittaker i Margulis (1978) - 5 regnuri:

1. Monera (procaryotae)

2. Protista

3. Myceteae (fungi)

4. Plantae

5. Animalia

16

CLASIFICAREA GENERAL A MICROORGANISMELOR 1. Regnul MONERA sau PROCARYOTAE cuprinde organisme cu celule

procariote, structura celular fiind principala trstur a acestui regn, Microorganismele aparinnd acestui regn se caracterizeaz prin:

nutriie de tip absorbtiv, chemosintetizant, fotoheterotrof sau fotoautotrof i metabolism anaerob, facultativ anaerob, microaerofil sau aerob;

reproducere asexuat, uneori recombinare genetic;

nonmotile sau motile prin flageli sau alunecare;

solitare, unicelulare, filamentoase, coloniale sau miceliene.

OBSERVATIE: Cf. clasificarii Woese-Fox Procaryotae cuprinde doua domenii: Bacteria si Archea (v. mai sus)

17

CLASIFICAREA GENERAL A MICROORGANISMELOR 2. Regnul PROTISTA conine organisme eucariote unicelulare sau coloniale din care fac parte protozoarele i algele microscopice. Caracteristici: nutritie - aerobe, cu nutriie absorbtiv sau prin ingestie sau, dac sunt fotoaututrofe, n plastide fotosintetizante

reproducere asexuat sau sexuat nonmotile sau motile prin cili, flageli sau alte modaliti. 3. Regnul MYCETEAE sau FUNGI cuprinde organisme eucariote uni- sau multicelulare, adesea multinucleate. Din acest regn fac parte drojdiile i mucegaiurile obinuite i alte tipuri de fungi mai puin familiari ca mucegaiurile productoare de mucus Caracteristici: microorganisme aerobe, cu nutriie absorbtiv, lipsite de flageli.

18

CLASIFICAREA GENERAL A MICROORGANISMELOR

4. Regnul PLANTAE 5. Regnul ANIMALIA Aceste dou ultime regnuri, cu excepia unor viermi i artropode, nu sunt incluse n domeniul microbiologiei, deoarece cuprind organisme mari, multicelulare. Virusurile nu sunt incluse n aceast clasificare, avnd n vedere c ele ocup un loc aparte datorit caracteristicilor lor: nu au structur celular i nici metabolism propriu, se reproduc numai n celula vie i nu posed dect un singur tip de acid nucleic, ADN sau ARN.

NOMENCLATURA MICROORGANISMELOR

19

Nivelele taxonomice Cele mai utilizate nivele taxonomice, n ordine ascendent sunt urmtoarele:

specia, genul, familia, ordinul, clasa, diviziunea (phillum) i regnul, domeniul

Unitatea taxonomic de baz este specia, care corespunde unei populaii de indivizi cu numeroase proprieti comune, denumite caractere cu specificitate de specie, care i deosebesc de alte specii. n cadrul speciei se deosebesc prin caractere distinctive subspecii, tulpini, varieti. Tulpina este o populaie de microorganisme care descind dintr-un singur organism sau dintr-un izolat al unei culturi pure. Microorganismele din aceeai tulpin se disting de ali indivizi din aceeai specie.

NOMENCLATURA MICROORGANISMELOR

20

Familia este un grup format din mai multe genuri nrudite, dintre care unul este denumit genul tip. Numele de familie se formeaz din: numele genului tip + sufixul -aceae adugat la rdcina numelui generic. De exemplu: genul Bacillus familia Bacillaceae. Ordinul este format dintr-un grup de familii nrudite Numele se obtine prin: substituirea cu sufixul -ales a sufixului aceae din numele familiei tip, De ex. familia Pseudomonadaceae- ordinul Pseudomonadales. Clasa este format din mai multe ordine nrudite. Diviziunea (phyllum) conine mai multe clase nrudite.

NOMENCLATURA MICROORGANISMELOR

21

MO sunt denumite dup sistemul binomial al botanistului suedez Carl von Linn.

Numele latinizat, scris cu litere italice: - prima parte, scris cu majuscul (gen), iar cea de a doua parte, scris cu liter mic (specia).

Nivelul taxonomic Denumirea Regn Procaryotae Diviziune (philum) Scotobacteria Clasa Bacteria Ordin Eubacteriales Familie Bacillaceae Gen Bacillus Specie subtilis

Exemplu, Bacillus subtilis : Exemplu, Homo sapiens