Mikroorganizmy tvoria asi polovicu váhy živej hmoty na Zemi – zrejme nie je miesta na Zemi, kde by sa mikroorganizmy nevyskytovali. Najviac je ich v pôde (v ornej pôde 108 mikroorganizmov na 1 gram), vo vode (napr. v rybníku 106/g), ale veľa ich je napr. vo vzduchu (ktorým sa šíria), na telách iných organizmov – aj človeka. Nájdeme ich aj v extrémnych podmienkach, tam, kde sa iné formy života nevyskytujú – napr. v soľných jazerách, horúcich prameňoch, atď.

Mikroorganizmy sú základnými faktormi, ktoré ovplyvňujú tvorbu a zachovanie životného prostredia na Zemi, kde živá príroda ako celok je v stave dynamickej rovnováhy. Mikroorganizmy majú opačnú „úlohu“ ako je proces fotosyntézy zelených rastlín – teda mineralizácia organických látok na látky anorganické. Sú schopné rozložiť všetky prirodzené organické látky, čím vrátia chemické prvky do kolobehu prvkov v prírode. Táto rozkladná funkcia mikroorganizmov je ich hlavným aj najväčším významom v prírode a je súčasťou tzv. samočistenia vodných tokov a v priemysle sa využíva pri čistení odpadových vôd.

Pri kontakte s makroorganizmom, teda aj človekom, sa väčšina mikroorganizmov správa pasívne, lebo nenachádza vhodné podmienky na svoj rast a rozmnožovanie. No niektoré druhy kolonizujú a vytvárajú tak vzťahy medzi mikro- a makro- organizmus, ktoré môžeme rozdeliť na saprofytizmus, komenzalizmus a parazitizmus.


 

Negatívne vplyvy mikroorganizmov pre človeka a prírodu

  • ochorenia – vyvolávajú ich patogénne mikroorganizmy – v prípade nesprávnej hygieny ich rýchle rozmnožovanie môže viesť až k vzniku pandémii – ktoré v minulosti spôsobovali masové vymieranie (cholera, mor,...)

  • nežiaduci rozklad potravín a potravinárskych surovín (hnilobné procesy) – niektoré mikroorganizmy sa však využívajú aj na predĺženie trvanlivosti potravín – napr. pri výrobe kyslomliečnych výrobkov, kedy sa využívajú mikroorganizmy zastavujúce rast nežiaducej mikroflóry

  • mikrobiálny korózia – poškodzovanie textilu, kože, dreva, niektorých plastov a výrobkov z nich vplyvom hlavne vláknitých húb, najčastejšie na miestach, kde je vlhko a teplo


 

Pozitívne vplyvy mikroorganizmov pre človeka a prírodu

  • v tradičnom kvasnom a mliekarenskom priemysle

  • vo farmaceutickom priemysle pri výrobe napr. antibiotík, vitamínov,...

  • využitie pri zabezpečovaní výživy ľudstva – mikroorganizmu syntetizujú plnohodnotné bielkoviny väčšou rýchlosťou než iné organizmy

  • význam pri produkcii cudzích peptidov/bielkovín pomocou geneticky pozmenených buniek – napr. inzulín

  • nezastupiteľná úloha v rôznych výskumoch (genetický, molekulárno-biologický, biochemický, farmaceutický...)

 

 

Mikroorganizmami sa zaoberá samostatný vedný odbor – mikrobiológia – veda o tvare, stavbe buniek, fyziológii, biochémii, dedičnosti, premenlivosti, systematike, taxonómii a systematike, identifikácii, ekológii a metódach skúmania mikroorganizmov, teda prokaryotických baktérii, eukaryotických húb, rias, prvokov ale aj vírusov (vírusy nemajú bunkovú štruktúru).

Technológie, ktoré využívajú mikroorganizmy či ich súčasti na výrobu alebo modifikáciu produktov, šľachtenie živočíchov, rastlín alebo mikroorganizmov na špecifické využitie, voláme biotechnológie. Biotechnológie využívajú poznatky z prírodných vied (biológia, chémia,...) a inžinierskych disciplín k priemyselnej aplikácii mikroorganizmov.

 

Mikroorganizmy sa napr. vo priemysle využívali už v staroveku – napr. pri výrobe vína, piva, alebo octu. Vývoj napr. fermentačného priemyslu môžeme neskôr rozdeliť na etapy:

  • priemyselná fermentačná výroba octu a alkoholu

  • 1900 – 1940 – fermentačná výroba kvasníc, kyseliny mliečnej, citrónovej, ...

  • 1940 – výroba penicilínu a iných antibiotík, stimulátorov rastu, atď.

  • 1960 – výroba mikrobiálnych bielkovín z lacných prírodných surovín

  • 1979 – začína výroba inzulínu, rastových hormónov a niektorých enzýmov


Mnohé mikroorganizmy využívajú človeka ako prostredie na svoje rozmnožovanie, pričom niektoré z ich touto činnosťou vyvolávajú rôzne ochorenia, niektoré končiace aj smrťou. Príležitosť mikroorganizmov sa v ľudskom organizme rozmnožovať jed daná podmienkami hostiteľa – v tomto prípade človeka – dostupnosťou živín a rastových faktorov, pH či teplotou a vlastnosťami mikróba – nároky na výživu a jeho fyziologické vlastnosti.

Ľudský jedinec sa rodí väčšinou ako bezmikróbny jedinec – s mikroorganizmami sa stretáva až v okamihu pôrodu, po prvom nadýchnutí – mikroorganizmy ho postupne osídľujú ako hostiteľa – čím sa časom vyvinie vzťah – symbióza. Koža zdravého človeka obsahuje približne 1014 mikróbov. Mikróby nás tak sprevádzajú od narodenia až po smrť, kedy, po smrti degradujú odumretú organickú hmotu na minerálne látky, čím zabezpečia kolobeh prvkov v prírode.


Naopak, nežiaducim mikroorganizmom sa v lepšom prípade snažíme vyhnúť alebo sa ich snažíme brániť. K ich inaktivácii sa používajú rôzne metódy. Prvým úspešným dezinfekčným prostriedkom bola kyselina karbolová (fenol)používala sa vo forme zriedených roztokov napr. pri operáciách. K likvidácii nežiaducich mikroorganizmov na rôznych predmetoch a v okolí používame sterilizačné a dezinfekčné postupy, mikróby ktoré prenikli do vnútra organizmu ničíme antiinfektívami – antibiotikami a chemoterapeutikami. Antibiotiká definujeme ako prirodzené látky produkované živými mikroorganizmami, ktoré v nízkych koncentráciách potláčajú rast iných organizmov, chemoterapiou rozumieme liečbu infekčných chorôb syntetickými preparátmi a antimikrobiálnym účinkom ale chemoterapeutikami rozumieme aj cytostatiká – používané pri liečbe nádorových ochorení. Antibiotiká a chemoterapeutiká označujeme spoločným názvom antimikrobiálne látky.


 

Antibiotiká podľa chemickej príbuznosti rozdeľujeme na:

  • betalaktámové – napr. penicilín

  • tetracyklíny

  • amfenikoly

  • makrolidy (napr. azitromycín, ...)

  • aminoglykozidy (napr. streptomycín) a deoxystreptamínové (napr. neomycín)

  • linkozamidy (napr. klindamycín)

  • cyklické polypeptidy (napr. bacitracín)

  • glykopeptidové (napr. vankomycín)

  • ATB s inými štruktúrami

 

Používanie antibiotík sa stalo veľmi úspešným – znížila sa úmrtnosť na mnohé ochorenia, čo prispelo aj k predĺženiu života. No na druhej strane rizikom pri používaní antibiotík je rezistencia (odolnosť) vočiantibiotikám, ktorá môže byť prirodzená alebo získaná. Prirodzená rezistencia je daná druhom a vlastnosťami mikroorganizmu, ktorý je odolný preto, lebo pre dané antibiotikum nemá tzv. zásahové miesto. Získaná rezistencia vzniká napr. pri častom a nevhodnom používaní antibiotík, ako dôsledok mutácii alebo rôznych genetických prenosov. Mikroorganizmy primárne citlivé na určité antibiotikum postupne sa stávajú naň odolné. Napríklad, penicilín bol objavený pre inhibičný účinok na zlatého stafylokoka – dnes je viac ako 90% kmeňov tohto druhu voči penicilínu odolných.

Preto je dôležité, neužívať antibiotiká pri každej infekcii – na vírusovú infekciu antibiotiká nezaberajú (napr. chrípka). Spoľahlivým ukazovateľom nutnosti užívať antibiotiká je hladina C- reaktívneho proteínu – CRP. Vyšetrenie trvá niekoľko minút a celkom spoľahlivo informuje o tom, či v tele prebieha vírusové (nízka hladina CRP) alebo bakteriálne ochorenie (vysoká hladina CRP).

Dezinfekčné prostriedky sú antimikrobiálne látky slúžiace na dekontamináciu prostredia – nemôžu sa užívať vnútorne, pretože pre organizmus sú toxické. Antiseptiká a dezinfekčné prostriedky nachádzajú svoje využitie v zdravotníctve, farmácii ale napr. i v domácnostiach.

Dezinfekciou rozumieme postup, ktorý vedie k usmrteniu pôvodcov infekcie a patogénnych organizmov – odstraňujú ale aj mnohé nepatogénne organizmy. Sterilizáciou sa odstraňujú alebo usmrcujú všetky formy života v uzavretom systéme. Sterilita je stav, kedy nie sú prítomné žiadne živé mikróby, naopak, pri dezinfekcii môže povrch predmetov ostať osídlený určitým počtom nepatogénnych mikroorganizmov. Na sterilizáciu a dezinfekciu sa používajú rôzne chemické a fyzikálne metódy. Napríklad, na dezinfekciu sa používa fenol a príbuzné látky, alebo napríklad zlúčeniny chlóru, na sterilizáciu napríklad formaldehyd. Z fyzikálnych metód sa používa napr. sterilizácia teplotou, alebo ničenie mikróbov žiarením, mechanickými vplyvmi a ultrazvukom, filtráciou filtrami zachytávajúcimi mikroorganizmy a pod.



Zopakujte si:
1. Ako rozdeľujeme vzťahy medzi mikroorganizmom a makroorganizmom?
2. Aký je rozdiel medzi dezinfekciou a sterilizáciou?
3. Čo je to rezistencia na antibiotiká?
4. Ako sa môžeme dozvedieť, či je užívanie antibiotík skutočne nevyhnutné?

Použitá literatúra:
vlastné poznámky
https://www.uniba.sk/fileadmin/user_upload/editors/subory/veda/091127_mikrobiologia_hudecova_s.pdf
http://www.statpedu.sk/files/documents/svp/gymnazia/vzdelavacie_oblasti/biologia_isced3.pdf