La vita è un germe, un germe è vita. - Louis Pasteur
La microbiologia è la branca della biologia e della medicina che studia i microrganismi, con particolare attenzione alle loro caratteristiche fisiche-chimiche, genetiche e metaboliche, alla loro classificazione e all'interazione che hanno l'uno con l'altro e nei confronti dell'ambiente e degli altri esseri viventi.
Lo strumento principe della microbiologia è il microscopio; attraverso l'attenta osservazione e opportune colorazioni è possibile riconoscere la maggior parte dei microrganismi. Benché ne esistano diversi tipi, il microbiologo sfrutta essenzialmente il classico microscopio ottico, utilizzato sia a basso ingrandimento per visualizzare la morfologia della colonie batteriche, sia ad alto ingrandimento, per analizzare le caratteristiche dei singoli batteri. Il microscopio elettronico viene invece utilizzato a scopo di ricerca nella virologia, la scienza che studia i virus, piccole entità biologiche che non possono essere apprezzate con la normale microscopia.
Batteri, virus, funghi e protozoi possono essere inoltre coltivati; si utilizzano dei terreno di coltura, particolari miscele di diverse sostanze in grado di apportare il nutrimento necessario alle colonie di microrganismi in accrescimento. Mentre i batteri ed i funghi crescono su terreni relativamente semplici, come brodi o gelatine, i virus necessitano di colture cellulari, piastre che contengono cellule umane o animali in grado di fornire gli apparati replicativi ed energetici di cui i virus hanno bisogno. Questi terreni sono molto importanti perché, in base alle preferenze "alimentari" di alcuni batteri, si riesce a riconoscere il genere e talora la specie di cui fanno parte. Un esempio è la capacità che hanno alcuni batteri di crescere in terreni arricchiti con bile (Enterobacteriaceae), con sale (Staphylococcus) o tellurito (Corynebacterium).
Un batterio è un microrganismo unicellulare procariota. Questo significa che un batterio non ha un nucleo delimitato da membrane e il suo materiale genetico fluttua nel citoplasma. La grandezza di un batterio varia fra ogni genere; i batteri più piccoli possono raggiungere gli 0.2 μm, quelli più grandi anche 30 µm. I primi sono di solito intracellulari, termine che indica la capacità che hanno questi batteri di "abitare" e nascondersi all'interno delle cellule; tra questi i più importanti fanno parte del genere Mycoplasma, Chlamydia e Rickettsia. Alcuni batteri, tra questi le spirochete (dimensioni 20-30 µm), hanno la capacità di spostarsi attraverso i flagelli o di aderire ai tessuti e proteggersi dalla fagocitosi grazie ad una capsula.
Un virus è un parassita endocellulare obbligato; in parole povere, un virus non può replicarsi se non infettando le cellule per sfruttarne gli apparati replicativi ed energetici. I virus sono molto più piccoli dei batteri e per questo possono essere osservati solo con strumenti appositi quale il microscopio elettronico a trasmissione; tra i più piccoli (20-30 nm) ci sono i Picornaviridae, famiglia che comprende il virus della poliomielite e del raffreddore, tra i più grandi (più di 200 nm) spiccano i Poxviridae, famiglia del virus del vaiolo. I virus possono essere considerati dei "contenitori" di materiale genetico e vengono classificati sulla base di quest'ultimo: esistono virus a DNA e virus a RNA, virus a singolo filamento e a doppio filamento, virus il cui RNA deve essere prima convertito a DNA, virus con RNA che deve essere ricopiato al contrario per funzionare (trascrittasi inversa) e virus il cui materiale genomico è segmentato, come il virus dell'influenza.
Molti antibiotici sono prodotto da microrganismi; la penicillina, ad esempio, è prodotta da una muffa, il Penicillium notatum.
Metodiche di ingegneria genetica hanno permesso di ricavare dal Saccharomyces cerevisiae, comunemente conosciuto come lievito di birra, il moderno vaccino per l'epatite B.
Le spore di Clostridium tetani, bacillo responsabile del tetano, resistono per decenni nel terreno senza essere inattivate.
Il virus dell'HIV possiede una retrotrascrittasi, enzima in grado di fare integrare il suo materiale genomico al nostro DNA.
I funghi dimorfi sono organismi in grado di trasformarsi da muffa a lievito in base alla temperatura esterna.
La malaria è provocata da un protozoo chiamato Plasmodium trasportato dalle zanzare del genere Anopheles.
Il nome vaccino deriva da vacca, animali il cui virus del vaiolo veniva usato da Edward Jenner per indurre resistenza al vaiolo umano.
La parete cellulare di alcuni funghi è composta da chitina, polisaccaride strutturale che forma l'esoscheletro degli insetti.
Alexander Fleming fu un medico e scienziato britannico, tra le massime figure della batteriologia, Premio Nobel per la medicina. Nel 1928 Fleming osservò casualmente che colture di batteri contaminate da una muffa non si sviluppavano formando una patina confluente, ma che intorno al punto in cui era presente la colonia della muffa esisteva una superficie priva di batteri. La sua conclusione fu che quel tipo di muffa,
Penicillium notatum, produceva una sostanza, che chiamò Penicillina, in grado di impedire la crescita dei batteri.
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