CLASIFICAREA MICROORGANISMELOR

Noţiunea de microorganism nu are semnificaţie taxonomică, reuneşte un grup heterogen de organisme diferite ca poziţie sistematică.

Trei proprietăţi comune ale microorganismelor

1.Toate au dimensiuni microscopice

2.În general au organizare unicelulară.

3.Structura lor internă este relativ simplă,

comparativ cu a macroorganismelor.

Heterogenitatea microorganismelor este definită

de alte trei caracteristici:

1.- poziţia sistematică a microorganismelor este

foarte diferită;

2.- activităţile biologice (fiziologice) pe care le

desfăşoară sunt foarte diversificate

3.- morfologia si structura internă a diferitelor

grupe de microorganisme sunt foarte diferite.

Clasificarea microorganismelor

Procariote

• Eubacteria (bacterii adevărate);

• Cyanobacteria (fostele “alge” albastre-verzi)

• Archaea, un grup de microorganisme asemănătoare cu

bacteriile adevărate, din punct de vedere morfologic şi

structural.

Eucariote

• Fungii microscopici, cu un număr mare de reprezentanţi;

1.Levurile (drojdiile).

2.Mucegaiurile (fungi filamentoşi);

• Algele microscopice

• Protozoarele.

Conform clasificării în 5 regnuri

microorganismele sunt repartizate în 3 dintre ele

•Regnul MONERA

Eubacteria

Archaea

Cyanobacteria

•Regnul PROTISTA

Protophyta

Protozoa

•Regnul FUNGI

Drojdiile

Fungii filamentoşi (mucegaiuri)

Conform clasificării în trei domene microorganismele

sunt prezente în toate dintre ele :

Regnul Monera cuprinde microorganisme a căror celule sunt primitive, de tip procariot, lipsite de

nucleu adevărat şi de organite celulare nespecifice, dar cu un înveliş suplimentar numit perete celular.

nu au nucleu adevãrat ci un cromozom haploid format dintr-o moleculã circularã de ADNlipsite de organite celulare comune cu excepţia ribozomilorau perete celular rigidSe divid direct

Methanosarcina acetivorans

REGNUL MONERA

Acest regn este integral reprezentat de

microorganisme. Caracterul de bază al

acestei grupe sistematice este lipsa

nucleului structurat

1. Subregnul ARCHAEA

Originea filogenetică distinctă se

bazează pe secvenţa nucleotidelor din ARNr

corelată cu maniera unică în transferul ARN.

Multe specii nu conţin acid muramic, de aceea

nu formează peptidoglican. Morfologic pot

apare sub formă de coci, bastonaşe, filamente

sau au o formă neregulată. Multe specii sunt

pleomorfice (pot avea forme diferite). Sunt

Gram-negative şi nu formează endospori.

Multe specii au flageli. Include specii

metanogene, strict halofile şi termoacidofile.

REGNUL MONERA

Methanobrevibacter ruminantium trăieşte în

stomacul rumegătoarelor ca endosimbiont.

Este absolut indispensabil acestora alături de

alte specii de bacteri şi de protiste.

1. Subregnul ARCHAEA

Methanolobus vulcani a fost identificat

în craterele unor vulcani oceanici abisali.

Arhebacteriile halofile trăiesc în apele sărate sau alcaline. În mediile extreme trăiesc

sub formă de spori. Formele halofile sunt aerobe.

Halobacterium salinarium

trăieşte în apele hiperhaline.

Halobacterium sodomense se

întâlneşte în apele cu înalte

concentraţii de magneziu.

Arhebacteriile termoacidofile se găsesc în apele sulfuroase de pe fundul oceanelor, în unele „hot springs”, în sursele geotermale, în geizere, în conurile încă active ale unor vulcani submarini etc. Au pereţii celulari foarte rezistenţi la acizi deoarece sunt formaţi din glicoproteine dispuse sub formă de hexagoane.

Sulfolobus acidocaldaricus trăieşte în apele fierbinţi la 90º C şi la un pH de 1 sau 2.

Thermoplasama acidofilum a fost izolată din geizerele firbinţi din Parcul Naţional Yellowstone

REGNUL MONERA

2. Subregnul EUBACTERIA

În funcţie de prezenţa şi particularităţile de structură ale peretelui celualr,

Gibbson şi Murray (1978) au propus clasificare a procariotelor în diviziuni

categorii:

Firmacutes (lat. firmus – tare; cutis – piele, înveliş): bacterii Gram – pozitive

cu perete celular gros, lipsit de membrană externă.

Gracilicutes (lat. gracilis– subţire; cutis – piele, înveliş): bacterii Garm-

negative cu perete celular subţire şi cu membrană externă în structura sa.

Mollicutes (lat. mollis – moale, delicat; cutis – piele, înveliş): bacterii lipsite

de perete celular care similar bacteriilor Gram-negative nu acceptă coloraţia după

Gram.

Diviziunea GRACILICUTES

Cuprinde bacterii Gram-negative ce

prezintă un perete cu o structură complexă

formatdin straturi externe şi interne fine de

peptidoglican (care conţine acid muramic) şi

un variat complex de alte componente între

aceste straturi fine. Celulele sunt de formă

sferică, ovală,curbată, helicală sau

filamentoasă. Unele dintre aceste forme pot

fi acoperite cu o teacă (capsulă).

Reproducerea se realizează prin

diviziune binară sau multiplă

(Pleurocapsales). Nu formează endospori.

Se pot forma mixospori la Myxobacteriales.

Cele mai multe specii sunt parazite

obligatorii intracelulare.

Diviziunea Molicutes (MYCOPLASMA)

Micoplasma bovis

Micoplasmele au un aspect morfologic variat, de la coci cu diametrul de 300 nm la forma alungita (de sticla sau plosca), pana la forma filamentoasa. Micoplasmelesunt cele mai mici organisme autoreplicante vii. Din cauza lipsei peretelui celular, prezinta forme diferite, nu se coloreaza cu metoda Gram si nu sunt susceptibile la majoritatea antibioticelor, incluzand betalactaminele. Prezinta cel mai mic genom, comparativ cu celelalte bacterii, format dintr-o molecula de ADN circular. Avand capacitate limitata de codificare a biosintezelor necesare existentei, sunt obligate sa aiba o viata de tip parazitar, nevoile nutritionale complexe fiind asigurate de celula gazda. Anumite specii poseda un numar minim de gene, implicate in metabolismul energetic si de biosinteza, dar au toate genele necesare pentru replicarea ADN, pentru transcriptie si translatie.

Diviziunea FIRMICUTES

Procariote Gram-pozitive. Peretele este puternic şi durabil.

Celulele au formă de coci, filamente sau bacili, neramificate.

Prezintă diviziune binară. Formează endospori sau spori pe

hife. Sunt heterotrofe, aerobe, anaerobe sau facultativ anaerobe

Încrengătura ENDOSPORAGenuri:Bacillus ; Sporosarcina; Sporomusa,

Sporolactobacillus; Lactobacillus ; Heliobac

terium ; Peptococcus,;Peptostreptococcus,

Sporosarcina;Streptococcus

Bacillus anthracis

Sporosarcina urea Lactobacillus bulgaricusStreptococcus aureus

SUBREGNUL CYANOBACTERIA

Bacterii fotosintetizante care

prezintă un aparat fotosintetic

particular. Se mai numesc alge

albastresau alge albastre-verzi.

Peretele celular are o

structură tipică pentru bacteriile

Gram-negativeşi este frecvent

acoperit de o teacă gelatinoasă,

polizaharidică sau fibroasă.

Genomul este reprezentat de o

moleculă de ADN dublu helicală,

circulară, de dimensiuni variabile .

Cianobacteriile sunt foarte răspândite în natură în toate mediile.

Unele trăiesc chiarşi în deşert, în izvoarele termale până la

temperaturi de 75ºC. Provoacă „înflorirea” apelor.Unele specii trăiesc

în simbioză cu alte plante, formează talul lichenilor etc.

•are toate caracterele celulelor evoluate•nucleu •organite celulare comune•nu are perete celular•se divide prin direct sau prin mitoza

Regnul Protista cuprinde microorganisme a căror celule

sunt evoluate, de tip eucariot, cu nucleu şi organite

celulare nespecifice cum sunt reticolul endoplasmatic,

ergastoplasma etc.

Celula de tip eucariot

Algele sunt microorganisme acvatice, fotosintetizante, de la dimensiuni microscopice pâna

la forme gigante, pluricelulare, filamentoase.

Protozoarele sunt microorganisme unicelulare eucariote,

evoluate structural şi în general mobile, asemnănându-se cu

celulele animale. Cele de interes medical se încadrează în 4

clase: flagelata, rhizopoda, sporozoa şi ciliata.

REGNUL FUNGI

Cuprinde 2 diviziuni de microorganisme:

Fungi filamentoşi şi

Levuri (drojdii)

DROJDII (LEVURI)

Drojdiile - un grup complex şi eterogen de microorganisme

monocelulare de tip eucariot (celule cu nucleu diferenţiat),

care se înmulţesc prin înmugurire, ca formă generală de

reproducere şi în mod particular prin ascospori formaţi pe

cale asexuată şi sexuată.

Denumirea de levuri provine de la verbul „lever” (limba

franceză – a ridica) ce sugerează creşterea în volum a

aluatului la fabricarea pâinii.

Importanţă şi rol

Caracteristica

principală

Capacitatea de a produce fermentarea

glucidelor simple cu formare de alcool etilic

şi dioxid de carbon

Utilizate ca sursă de proteine în alimentaţia umană, cu denumirea de SCP

(single cell protein – proteine din monocelulare) sau în alimentaţia

animalelor, deoarece pe lângă 45-55% proteină brută/100 g s.u., aduc în raţie

aminoacizi (lizină etc.) şi vitamine ale grupului B (tiamină şi riboflavină).

În microbiologia industrială, din biomasă de drojdie se obţin:

extracte (plasmolizate, autolizate), folosite ca aditivi alimentari sau

pentru îmbogăţirea în substanţe azotate a mediilor de cultură destinate

fermentaţiilor;

vitamine hidrosolubile: B1, B2, PP, ergosterol;

enzime: β-fructofuranozidaza şi β-galactozidaza;

prin hibridizări şi inginerie genetică, din mutanţi ai speciei Saccharomyces

cerevisiae s-a obţinut interferonul – substanţă cu efect antiviral şi citostatic.

Răspândire în natură

În sol în straturile superficiale până la adâncimi

de aprox. 30 cm, în concentraţii de 102 – 105/g.

În aer

În ape

din sol, prin acţiunea unor factori

(fizici, mecanici, biologici)

din sol şi aer - unele specii pot fi

întâlnite chiar la adâncimi de 4000 m.

În regnul

vegetalpe suprafaţa frunzelor, fructelor, florilor, în rădăcini

În regnul

animal

sunt prezente în microflora intestinală şi se elimină

natural prin produse de dejecţie; în cantităţi

mai reduse se întâlnesc în cavitatea bucală şi pe piele

Caractere morfologice generaleCelula de drojdie are în mod obişnuit formă sferică, ovală sau

cilindrică, cu dimensiuni medii de 4-14 µm.

forma ovală

(elipsoidală)g. Saccharomyces

forma sferică g. Torulopsis

forma apiculată

(de lămâie)

g. Kloeckera

şi Hanseniaspora

forma de butelie g. Saccharomycodes

Prin cultivarea celulelor de drojdie pe medii nutritive solide sau solidificate, în cazul în

care la suprafaţă se află o celulă unică, rezulta prin înmugurire succesivă o biomasă de

celule de acelaşi fel, respectiv o colonie cu caractere morfologice specifice. Coloniile de

drojdii au diametrul între 0,2-2 cm au aspect cremos, lucioase sau mate, de culoare în

general alb-crem; În funcţie de specie, colonia în secţiune poate avea un profil lenticular,

semicircular sau triunghiular cu perimetrul circular, umbonat, cu margini ondulate.

Structura celulei de drojdie

Organizarea internă a celulei de

drojdie:

cm - cicatrice mugurală

G - corp Golgi

L - incluziuni lipidice

Lz - lizozomi

Mt - mitocondrie

N - nucleu

n - nucleol

Pc - perete celular

Pl - plasmalemă

RE - reticul endoplasmatic

V - vacuolă

In - înveliş nuclear prevăzut cu pori

Ipl - învaginări plasmalemale

Caractere fiziologice generale ale drojdiilor

DROJDIILE

C6H12O6 -----→ 2CH3-CH2-OH + 2CO2 + 117kj

În condiţii

anaerobe

În condiţii

de aerare

6O2

C6H12O6 -----→ 6CO2 + 6H2O + 2840 kj

Fermentaţia

alcoolică

Acumulare

de biomasă

Celulele de drojdie, în funcţie de condiţiile de cultivare si vârstă

pot prezenta activitate metabolică diferenţiată concretizată prin

trei stări în care se pot afla celulele si anume:

starea de metabioză (activă), în care celulele au activitate

metabolică maximă. În condiţii favorabile de cultură, celulele

cresc, se reproduc şi acumulează intracelular substanţe de

rezervă glicogen şi trehaloză;

starea de anabioză (latentă), celulele îşi menţin

caracteristicile vitale, dar nu se pot înmulţi. Această stare apare

când substanţele nutritive ale mediului sunt epuizate, iar celulele

consumă din substanţele de rezervă intracelulare;

starea de autoliză (moartea fiziologică). Se produce o

solubilizare a compuşilor intracelulari sub acţiunea enzimelor

proprii celulei.

Caractere fiziologice generale ale drojdiilor

Reproducerea drojdiilorForma generală de reproducere a drojdiilor este înmugurirea

vegetativă (calea asexuată) care are la bază un proces simplificat de

mitoză, când din celula mamă se formează noua celulă, identică din

punct de vedere genetic.

Unele drojdii au capacitatea de a se înmulţi prin sporulare, ce poate

avea loc pe cale asexuată (prin procesul de meioză) şi pe cale

sexuată (prin procese de copulare). Sporularea este condiţionată

genetic are loc în anumite condiţii de mediu.

Înmugurirea la drojdii:

1 - mugure; 2 - canal de legătură; 3 - nucleu; 4 - vacuolă adiacentă

nucleului; 5 - nucleol.

Ciclul de viaţă a drojdiilor din genul Saccharomyces

Fungii miceliali MucegaiuriMucegaiuri – microorganisme a căror celule sunt de tip eucariot. Mucegaiurile se reproduc prin spori obţinuţi pe cale sexuată sau asexuată

Activitatea mucegaiurilor este foarte complexă,

datorită capacităţii de a produce o gamă largă de

enzime: amilaze sintetizate în scopul degradării

amidonului; proteaze sintetizate în scopul degradării

proteinelor; celulaze – degradează celuloza; lipaze –

degradează lipidele.

Mucegaiurile, împreună cu bacteriile şi

actinomycetele, contribuie la formarea humusului –

rezerva de substanţe minerale ale solului care dau

fertilitate solului.

Penicillium

Trichoderma

Fusarium