Mikrobiologia

Posted on by admin

Oppimistavoitteet

  • Luettele eri mikro-organismityypit ja kuvaile niiden määritteleviä ominaisuuksia
  • Neuvo esimerkkejä erityyppisistä solu- ja virusperäisistä mikro-organismeista ja tartunnanaiheuttajista
  • Kuvaile arkeoiden ja bakteerien yhtäläisyyksiä ja eroja
  • Anna yleiskatsaus mikrobiologian alaan

Suurin osa mikrobeista on yksisoluisia ja sen verran pieniä, että ne vaativat keinotekoisen suurennoksen, jotta ne voidaan nähdä. On kuitenkin olemassa joitakin yksisoluisia mikrobeja, jotka näkyvät paljain silmin, ja joitakin monisoluisia organismeja, jotka ovat mikroskooppisia. Esineen on oltava kooltaan noin 100 mikrometriä (µm), jotta se voidaan nähdä ilman mikroskooppia, mutta useimmat mikro-organismit ovat moninkertaisesti tätä pienempiä. Jos haluat hieman perspektiiviä, ajattele, että tyypillisen eläinsolun läpimitta on noin 10 µm, mutta se on silti mikroskooppisen pieni. Bakteerisolut ovat tyypillisesti noin 1 µm:n kokoisia, ja virukset voivat olla 10 kertaa bakteereja pienempiä (kuva 1). Katso mikrobiologiassa käytetyt pituusyksiköt taulukosta 1.

Alhaalla oleva palkki osoittaa eri kohteiden koon. Äärimmäisenä oikealla on noin 1 mm:n kokoinen muna. Vasemmalla ovat ihmisen muna ja siitepölynjyvä, joiden koko on noin 0,1 mm. Seuraavaksi on tavallinen kasvi- ja eläinsolu, joiden koko vaihtelee 10-100 µm:n välillä. Seuraavana on punasolu, jonka koko on hieman alle 10 µm. Seuraavaksi mitokondrio ja bakteerisolu, joiden koko on noin 1 µm. Seuraavaksi on isorokkovirus noin 500 nm:ssä. Seuraavaksi influenssavirus noin 100 nm:ssä. Seuraavaksi poliovirus noin 50 nm:ssä. Seuraavaksi tulevat proteiinit, joiden koko on 5-10 nm. Seuraavaksi tulevat lipidit, joiden koko on 2-5 nm. Seuraavana on C60 (fullereenimolekyyli), joka on noin 1 nm. Lopuksi atomit ovat noin 0,1 nm:n kokoisia. Valomikroskoopilla voidaan tarkastella yli 100 nm:n (flunssaviruksen koko) kokoisia kohteita. Elektronimikroskoopilla voidaan tarkastella materiaaleja, joiden koko on 1,5 nm:stä (atomia suurempi) 1 µm:iin (monen bakteerin koko).
Kuva 1. Erilaisten mikroskooppisten ja ei-mikroskooppisten kohteiden suhteelliset koot. Huomaa, että tyypillisen viruksen koko on noin 100 nm eli 10 kertaa pienempi kuin tyypillisen bakteerin (~1 µm), joka on vähintään 10 kertaa pienempi kuin tyypillinen kasvi- tai eläinsolu (~10-100 µm). Kohteen on oltava kooltaan noin 100 µm, jotta se voidaan nähdä ilman mikroskooppia.

.

Taulukko 1. Mikrobiologiassa yleisesti käytetyt pituusyksiköt
Metrinen yksikkö Etuliitteen merkitys Metrinen vastine
metri (m) – 1 m = 100 m
desimetri (dm) 1/10 1 dm = 0.1 m = 10-1 m
senttimetri (cm) 1/100 1 cm = 0.01 m = 10-2 m
millimetri (mm) 1/1000 1 mm = 0,001 m = 10-3 m
mikrometri (mikrometri (mikrometri) 1/1 000 000 1 mikrometri (mikrometri) = 0.000001 m = 10-6 m
nanometri (nm) 1/1.000.000.000 1 nm = 0,000000001 m = 10-9 m

Mikro-organismit eroavat toisistaan koon lisäksi myös rakenteensa, elinympäristönsä, aineenvaihduntansa ja monien muiden ominaisuuksiensa puolesta. Vaikka yleensä ajattelemme mikro-organismien olevan yksisoluisia, on olemassa myös monia monisoluisia eliöitä, jotka ovat liian pieniä, jotta niitä voisi nähdä ilman mikroskooppia. Jotkut mikrobit, kuten virukset, ovat jopa akellulaarisia (eivät koostu soluista).

Mikro-organismeja esiintyy kaikilla kolmella elämänalueella: Archaea, Bacteria ja Eukarya. Bakteereihin ja arkeoihin kuuluvat mikrobit ovat kaikki prokaryootteja (niiden soluilla ei ole tumia), kun taas Eukaryaan kuuluvat mikrobit ovat eukaryootteja (niiden soluilla on tuma). Jotkin mikro-organismit, kuten virukset, eivät kuulu mihinkään kolmesta elämänalueesta. Tässä jaksossa esitellään lyhyesti kukin mikrobien laajoista ryhmistä. Myöhemmissä luvuissa perehdytään syvällisemmin kunkin ryhmän sisällä oleviin moninaisiin lajeihin.

Minkä kokoinen bakteeri tai virus on muihin kohteisiin verrattuna? Tutustu tähän interaktiiviseen verkkosivustoon saadaksesi käsityksen erilaisten mikro-organismien mittakaavasta.

Prokaryoottiset mikro-organismit

Bakteereja esiintyy lähes kaikissa maapallon elinympäristöissä, myös ihmisen sisällä ja päällä. Useimmat bakteerit ovat vaarattomia tai hyödyllisiä, mutta jotkut ovat patogeenejä, jotka aiheuttavat tauteja ihmisille ja muille eläimille. Bakteerit ovat prokaryoottisia, koska niiden perintöaines (DNA) ei sijaitse varsinaisessa ytimessä. Useimmilla bakteereilla on soluseinät, jotka sisältävät peptidoglykaania.

Bakteereja kuvataan usein niiden yleisen muodon perusteella. Yleisiä muotoja ovat pallomainen (coccus), sauvamainen (bacillus) tai kaareva (spirillum, spirokeetta tai vibrio). Kuvassa 2 on esimerkkejä näistä muodoista.

Kunkin muotomerkinnän yhteydessä on piirros ja mikrokuva. Coccus on pallomainen muoto. Bacillus on sauvan muotoinen. Vibrio on pilkun muotoinen. Coccobacillus on pitkänomainen soikea. Spirillum on jäykkä spiraali. Spirokeetta on joustava spiraali.
Kuva 2. Bakteerien yleisiä muotoja. Huomaa, kuinka coccobacillus on pallomaisen (coccus) ja sauvamaisen (bacillus) yhdistelmä. (luotto ”Coccus”: Janice Haney Carrin, Centers for Disease Control and Prevention, tekemän työn muokkaus; luotto ”Coccobacillus”: Janice Carrin, Centers for Disease Control and Prevention, tekemän työn muokkaus; luotto ”Spirochete”: Centers for Disease Control and Prevention)

Neillä on monenlaisia aineenvaihduntakykyjä, ja ne voivat kasvaa erilaisissa ympäristöissä käyttäen erilaisia ravintoaineyhdistelmiä. Jotkin bakteerit ovat fotosynteettisiä, kuten hapelliset syanobakteerit ja hapettomat vihreät rikki- ja vihreät rikittömät bakteerit; nämä bakteerit käyttävät auringonvalosta saatavaa energiaa ja sitovat hiilidioksidia kasvuunsa. Toiset bakteerityypit eivät ole fotosynteettisiä, vaan ne saavat energiansa ympäristönsä orgaanisista tai epäorgaanisista yhdisteistä.

Arkeat ovat myös yksisoluisia prokaryoottisia organismeja. Arkeoilla ja bakteereilla on erilainen evoluutiohistoria sekä merkittäviä eroja genetiikassa, aineenvaihduntareiteissä sekä soluseinien ja -kalvojen koostumuksessa. Toisin kuin useimmat bakteerit, arkeoiden soluseinät eivät sisällä peptidoglykaania, mutta niiden soluseinät koostuvat usein samankaltaisesta aineesta, jota kutsutaan pseudopeptidoglykaaniksi. Bakteerien tavoin arkeoja esiintyy lähes kaikissa maapallon elinympäristöissä, jopa äärimmäisissä ympäristöissä, jotka ovat hyvin kylmiä, hyvin kuumia, hyvin emäksisiä tai hyvin happamia (kuva 3). Osa arkeoista elää ihmiskehossa, mutta yhdenkään ei ole osoitettu olevan ihmisen patogeeni.

Kuva vesialtaasta, jonka väri muuttuu oranssista reunoilla siniseksi keskellä.
Kuva 3. Jotkut arkeologit elävät äärimmäisissä ympäristöissä, kuten Morning Glory -altaassa, Yellowstonen kansallispuiston kuumassa lähteessä. Altaan värierot johtuvat erilaisista mikrobiyhteisöistä, jotka pystyvät viihtymään erilaisissa veden lämpötiloissa.

Ajattele

  • Mitä kahta päätyyppiä prokaryoottiset organismit ovat?
  • Nimeä joitakin kummankin tyypin määritteleviä ominaisuuksia.

Eukaryoottiset mikro-organismit

Domain Eukarya sisältää kaikki eukaryootit, mukaan lukien yksi- tai monisoluiset eukaryootit, kuten protistit, sienet, kasvit ja eläimet. Eukaryoottien tärkein määrittelevä ominaisuus on, että niiden soluissa on tuma.

Protistit

Protistit ovat yksisoluisia eukaryootteja, jotka eivät ole kasveja, eläimiä tai sieniä. Levät ja alkueläimet ovat esimerkkejä protisteista.

Valomikroskooppikuva, jossa on musta tausta ja hehkuvia soluja. Soluilla on monia erilaisia muotoja ympyränmuotoisista suorakulmioiden pinoihin ja mantelinmuotoisiin soluihin. Mittakaavapalkki osoittaa, kuinka paljon tilaa 100 mikronia vie tässä kuvassa.
Kuva 4. Erilaisia diatomeja, eräs levälaji, elää vuotuisessa merijäässä McMurdo Soundissa Etelämantereella. Diatomien koko vaihtelee 2 μm:stä 200 μm:iin, ja ne on visualisoitu tässä valomikroskoopilla. (luotto: National Oceanic and Atmospheric Administrationin työn muokkaus)

Levät (yksikkö: levä) ovat kasvien kaltaisia protisteja, jotka voivat olla joko yksisoluisia tai monisoluisia (kuva 4). Niiden soluja ympäröi selluloosasta, eräänlaisesta hiilihydraatista, valmistettu soluseinämä. Levät ovat fotosynteettisiä eliöitä, jotka ottavat energiaa auringosta ja vapauttavat happea ja hiilihydraatteja ympäristöönsä. Koska muut eliöt voivat käyttää niiden jätetuotteita energiaksi, levät ovat tärkeä osa monia ekosysteemejä. Monet kuluttajatuotteet sisältävät levistä peräisin olevia ainesosia, kuten karrageenia tai algiinihappoa, joita on joissakin jäätelöissä, salaattikastikkeissa, juomissa, huulipunissa ja hammastahnoissa. Leväjohdannaisella on merkittävä rooli myös mikrobiologian laboratoriossa. Levästä saatua geeliä, agaria, voidaan sekoittaa erilaisiin ravinteisiin ja käyttää mikro-organismien kasvattamiseen petrimaljassa. Leviä kehitetään myös mahdolliseksi biopolttoaineiden lähteeksi.

Alkueläimet (yksikkö: alkueläimet) ovat alkueläimiä, jotka muodostavat monien ravintoverkkojen selkärangan tarjoamalla ravintoaineita muille organismeille. Alkueläimet ovat hyvin monimuotoisia. Jotkin alkueläimet liikkuvat hiusten kaltaisten rakenteiden, niin sanottujen värekarvojen, tai piiskan kaltaisten rakenteiden, niin sanottujen flagellojen, avulla. Toiset taas venyttävät osan solukalvostaan ja sytoplasmastaan liikuttaakseen itseään eteenpäin. Näitä sytoplasman ulokkeita kutsutaan pseudopodiksi (”valejaloiksi”). Jotkin alkueläimet ovat fotosynteettisiä, toiset taas syövät orgaanista ainesta. Jotkut elävät vapaana, kun taas toiset ovat loisia, jotka selviytyvät vain ottamalla ravinteita isäntäorganismista. Useimmat alkueläimet ovat vaarattomia, mutta jotkut ovat patogeenejä, jotka voivat aiheuttaa tauteja eläimille tai ihmisille (kuva 5).

SEM-mikroskooppikuva, jossa näkyy kolmionmuotoinen solu, jossa on kolme pitkää, ohutta uloketta; yksi solun päästä ja kaksi keskeltä. Solun koko on noin 3 x 8 µm.
Kuva 5. Giardia lamblia, suolistoperäinen alkueläinloinen, joka tarttuu ihmisiin ja muihin nisäkkäisiin aiheuttaen vakavaa ripulia. (luotto: Centers for Disease Control and Preventionin työn muokkaus)

Sienet

Sienet (yksikkö: fungus) ovat myös eukaryootteja. Jotkut monisoluiset sienet, kuten sienet, muistuttavat kasveja, mutta ne ovat itse asiassa aivan erilaisia. Sienet eivät ole fotosynteettisiä, ja niiden soluseinät koostuvat yleensä pikemminkin kitiinistä kuin selluloosasta.

Valomikrokuva, jossa on kirkas tausta ja sinisiä soluja. Pitkä solurivi muodostaa keskimmäisen säikeen. Siihen on kiinnittynyt monien pallomaisten solujen ryppäitä. Jokainen solu on noin 5 µm:n kokoinen ja sisältää tuman.
Kuva 6. Candida albicans on yksisoluinen sieni eli hiiva. Se on emättimen hiivasieni-infektioiden aiheuttaja sekä suun hiivasieni-infektion, joka vaivaa yleisesti pikkulapsia. C. albicansin morfologia muistuttaa kokkibakteerien morfologiaa; hiiva on kuitenkin eukaryoottinen organismi (huomaa tumat) ja paljon suurempi. (luotto: Centers for Disease Control and Preventionin työn muokkaus)

Ei-soluiset sienet – hiivat – kuuluvat mikrobiologian tutkimukseen. Tunnettuja lajeja on yli 1000. Hiivoja esiintyy monissa eri ympäristöissä syvänmeren syvyyksistä ihmisen napaan. Joillakin hiivoilla on hyödyllisiä käyttötarkoituksia, kuten leivän kohoaminen ja juomien käyminen, mutta hiivat voivat myös aiheuttaa elintarvikkeiden pilaantumista. Jotkut aiheuttavat jopa sairauksia, kuten emättimen hiivatulehduksia ja suun sammasta (kuva 6).

Muut mikrobiologeja kiinnostavat sienet ovat monisoluisia organismeja, joita kutsutaan homeiksi. Homeet koostuvat pitkistä säikeistä, jotka muodostavat näkyviä pesäkkeitä (kuva 7). Homeet esiintyvät monissa eri ympäristöissä maaperästä mätänevään ruokaan ja kosteisiin kylpyhuoneen nurkkiin. Homeilla on tärkeä rooli kuolleiden kasvien ja eläinten hajoamisessa. Jotkin homeet voivat aiheuttaa allergioita, ja toiset tuottavat mykotoksiineiksi kutsuttuja sairauksia aiheuttavia aineenvaihduntatuotteita. Homeista on valmistettu lääkkeitä, kuten penisilliiniä, joka on yksi yleisimmin määrätyistä antibiooteista, ja siklosporiinia, jota käytetään elinsiirron jälkeisen elimen hylkimisen estämiseen.

Kuva laatikosta homeisia appelsiineja.
Kuva 7. Suuria mikroskooppisten sienten pesäkkeitä voi usein havaita paljain silmin, kuten näiden homehtuneiden appelsiinien pinnalla.

Ajattele

  • Nimeä kaksi alkueläinlajia ja kaksi sienilajia.
  • Nimeä joitakin kunkin tyypin määritteleviä ominaisuuksia.

Helmintit

Multisoluiset loismadot, joita kutsutaan helminteiksi, eivät teknisesti ole mikro-organismeja, sillä useimmat niistä ovat tarpeeksi suuria, jotta ne voidaan nähdä ilman mikroskooppia. Nämä madot kuuluvat kuitenkin mikrobiologian alaan, koska helminttien aiheuttamiin sairauksiin liittyy mikroskooppisia munia ja toukkia. Yksi esimerkki helmintistä on helmimato eli Dracunculus medinensis, joka aiheuttaa huimausta, oksentelua, ripulia ja kivuliaita haavaumia jalkoihin ja jalkateriin, kun mato tunkeutuu ulos ihosta (kuva 8). Tartunta tapahtuu yleensä sen jälkeen, kun henkilö juo vettä, joka sisältää vesikirppuja, jotka ovat saaneet tartunnan helmimadon toukista. 1980-luvun puolivälissä marsutautitapauksia arvioitiin olleen 3,5 miljoonaa, mutta tauti on suurelta osin hävitetty. Vuonna 2014 raportoitiin vain 126 tapausta, kiitos Maailman terveysjärjestön (WHO) ja muiden juomaveden puhtaanapidon parantamiseen sitoutuneiden ryhmien koordinoitujen ponnistelujen.

Kuvassa a on valokuva pitkästä, litteästä, valkoisesta madosta, joka taittuu edestakaisin mustalla pohjalla. Kuvassa b on potilaan leesio. Mato on vedetty ulos leesiosta ja kääritty tulitikun ympärille
Kuva 8. (a) Naudan heisimato, Taenia saginata, tarttuu sekä nautoihin että ihmisiin. T. saginatan munat ovat mikroskooppisen pieniä (noin 50 µm), mutta kuvan kaltaiset aikuiset madot voivat olla 4-10 metrin pituisia ja asettua ruoansulatuskanavaan. (b) Aikuinen marsu, Dracunculus medinensis, poistetaan potilaan ihovaurion kautta kiertämällä se tulitikun ympärille. (luotto a, b: Centers for Disease Control and Preventionin työn muokkaus)

Virukset

Virukset ovat akellulaarisia mikro-organismeja, eli ne eivät koostu soluista. Pohjimmiltaan virus koostuu proteiineista ja geneettisestä materiaalista – joko DNA:sta tai RNA:sta, mutta ei koskaan molemmista – jotka ovat inerttejä isäntäorganismin ulkopuolella. Sisällyttämällä itsensä isäntäsoluun virukset pystyvät kuitenkin omaksumaan isännän solumekanismeja lisääntyäkseen ja tartuttaakseen muita isäntiä.

Virukset voivat tartuttaa kaikenlaisia soluja ihmisen soluista muiden mikro-organismien soluihin. Ihmisillä virukset aiheuttavat lukuisia tauteja tavallisesta flunssasta tappavaan Ebolaan (kuva 9). Monet virukset eivät kuitenkaan aiheuta sairauksia.

Kuvassa A on TEM-mikroskooppikuva, jossa näkyy suuria ympyröitä, joiden reunasta työntyy ulospäin monia pieniä ulokkeita. Mittakaavapalkki osoittaa, kuinka suuri 50 nanometriä on suhteessa tähän mikrokuvaukseen. Kuva B on TEM-mikrokuva, jossa näkyy pitkiä punaisia säikeitä, jotka muodostavat solmumaisen rakenteen.
Kuva 9. (a) Coronavirusperheen jäsenet voivat aiheuttaa hengitystieinfektioita, kuten flunssan, vakavan akuutin hengitystieoireyhtymän (SARS) ja Lähi-idän hengitystieoireyhtymän (MERS). Tässä niitä tarkastellaan läpäisyelektronimikroskoopilla (TEM). (b) Filovirusperheeseen kuuluva Ebolavirus visualisoituna TEM:n avulla. (luotto a: Centers for Disease Control and Preventionin työn muunnos; luotto b: Thomas W. Geisbertin työn muunnos)

Ajattele asiaa

  • Ovatko helmintit mikro-organismeja? Selitä miksi tai miksi ei.
  • Miten virukset eroavat muista mikro-organismeista?
Henkilö pellolla mittaamassa kananmunaa.
Kuva 10. Virologi ottaa tästä pesästä munia testattavaksi influenssa A -viruksen varalta, joka aiheuttaa lintujen lintuinfluenssaa. (luotto: U.S. Fish and Wildlife Service)

Mikrobiologia tieteenalana

Mikrobiologia on laaja käsite, joka kattaa kaikkien erilaisten mikro-organismien tutkimuksen. Käytännössä mikrobiologit kuitenkin erikoistuvat yleensä johonkin useista osa-alueista. Esimerkiksi bakteriologia tutkii bakteereja, mykologia sieniä, protozoologia alkueläimiä, parasitologia helminttejä ja muita loisia ja virologia viruksia (kuva 10).

Immunologia eli immuunijärjestelmän tutkimus sisältyy usein mikrobiologian tutkimukseen, koska isännän ja taudinaiheuttajan vuorovaikutussuhteet ovat keskeisessä asemassa ymmärtäessämme tartuntatautien prosesseja. Mikrobiologit voivat myös erikoistua tiettyihin mikrobiologian osa-alueisiin, kuten kliiniseen mikrobiologiaan, ympäristömikrobiologiaan, soveltavaan mikrobiologiaan tai elintarvikemikrobiologiaan.

Tässä oppikirjassa käsittelemme ensisijaisesti mikrobiologian kliinisiä sovelluksia, mutta koska mikrobiologian eri osa-alueet liittyvät läheisesti toisiinsa, keskustelemme usein sovelluksista, jotka eivät ole varsinaisesti kliinisiä.

Bioetiikka mikrobiologiassa

1940-luvulla Yhdysvaltain hallitus etsi ratkaisua lääketieteelliseen ongelmaan: sukupuolitautien yleistymiseen sotilaiden keskuudessa. Useissa nyt surullisenkuuluisiksi tulleissa hallituksen rahoittamissa tutkimuksissa käytettiin koehenkilöitä tutkimaan yleisiä sukupuolitauteja ja niiden hoitomuotoja. Eräässä tällaisessa tutkimuksessa amerikkalaiset tutkijat altistivat Guatemalassa tarkoituksellisesti yli 1 300 koehenkilöä kupalle, tippurille ja chancroidille selvittääkseen penisilliinin ja muiden antibioottien kykyä torjua näitä tauteja. Tutkimuksen kohteina oli guatemalalaisia sotilaita, vankeja, prostituoituja ja psykiatrisia potilaita, joista kenellekään ei ilmoitettu, että he osallistuivat tutkimukseen. Tutkijat altistivat koehenkilöt sukupuolitaudeille eri menetelmin, kuten helpottamalla yhdyntää tartunnan saaneiden prostituoitujen kanssa tai rokottamalla koehenkilöt bakteereilla, joiden tiedetään aiheuttavan tauteja. Jälkimmäiseen menetelmään kuului pienen haavan tekeminen koehenkilön sukupuolielimiin tai muualle kehoon ja bakteerien laittaminen suoraan haavaan. Vuonna 2011 kokeen tutkimisesta vastannut Yhdysvaltain hallituksen toimikunta paljasti, että vain osaa koehenkilöistä hoidettiin penisilliinillä, ja 83 koehenkilöä kuoli vuoteen 1953 mennessä, todennäköisesti tutkimuksen seurauksena.

Valitettavasti tämä on yksi monista kauhistuttavista esimerkeistä mikrobiologisista kokeista, joissa on rikottu eettisiä perusnormeja. Vaikka tämä tutkimus olisi johtanut hengenpelastavaan lääketieteelliseen läpimurtoon (ei johtanut), harva väittäisi, että sen menetelmät olivat eettisesti järkeviä tai moraalisesti perusteltavissa. Kaikki tapaukset eivät kuitenkaan ole näin yksiselitteisiä. Kliinisessä ympäristössä työskentelevät ammattilaiset joutuvat usein eettisten pulmien eteen, kuten työskennellessään sellaisten potilaiden kanssa, jotka kieltäytyvät rokotteesta tai hengenpelastavasta verensiirrosta. Nämä ovat vain kaksi esimerkkiä elämästä ja kuolemasta tehtävistä päätöksistä, jotka voivat olla ristiriidassa sekä potilaan että terveydenhuollon ammattilaisen uskonnollisten ja filosofisten vakaumusten kanssa.

Olipa tavoite kuinka jalo tahansa, mikrobiologisia tutkimuksia ja kliinistä käytäntöä on ohjattava tietyt eettiset periaatteet. Tutkimukset on tehtävä rehellisesti. Potilaat ja tutkimushenkilöt antavat tietoon perustuvan suostumuksen (eivät ainoastaan suostu hoitoon tai tutkimukseen vaan osoittavat ymmärtävänsä tutkimuksen tarkoituksen ja siihen liittyvät riskit). Potilaiden oikeuksia on kunnioitettava. Menetelmien on oltava laitoksen arviointilautakunnan hyväksymiä. Potilaiden kanssa työskenneltäessä tarkat kirjaukset, rehellinen viestintä ja luottamuksellisuus ovat ensiarvoisen tärkeitä. Tutkimuksessa käytettäviä eläimiä on kohdeltava inhimillisesti, ja kaikkien tutkimussuunnitelmien on oltava laitoksen eläinten hoito- ja käyttökomitean hyväksymiä. Nämä ovat vain muutamia eettisiä periaatteita, joita tarkastellaan Eye on Ethics -laatikoissa kautta kirjan.

Clinical Focus: Cora, resoluutio

Tämä esimerkki päättää Coran tarinan, joka alkoi kirjoissa Mitä esi-isämme tiesivät ja Systemaattinen lähestymistapa.

Coran aivoselkäydinnäytteissä ei näy merkkejä tulehduksesta tai infektiosta, kuten virustulehduksen kohdalla voisi odottaa. Hänen CSF:ssä on kuitenkin suuri pitoisuus tiettyä proteiinia, 14-3-3-proteiinia. Myös hänen aivotoimintaansa kuvaava elektroenkefalogrammi (EEG) on epänormaali. EEG muistuttaa neurodegeneratiivista sairautta, kuten Alzheimerin tai Huntingtonin tautia, sairastavan potilaan EEG:tä, mutta Coran nopea kognitiivinen heikkeneminen ei sovi kumpaankaan näistä sairauksista. Sen sijaan hänen lääkärinsä päättelee, että Coralla on Creutzfeldt-Jakobin tauti (CJD, Creutzfeldt-Jakobin tauti), joka on eräänlainen tarttuva spongiforminen enkefalopatia (TSE, transmissible spongiform encephalopathy).

CJD on äärimmäisen harvinainen tauti, jota esiintyy Yhdysvalloissa vain noin 300 tapausta vuodessa. Sitä ei aiheuta bakteeri, sieni tai virus, vaan pikemminkin prionit – jotka eivät sovi siististi mihinkään tiettyyn mikrobiluokkaan. Virusten tavoin prioneja ei löydy elämän puusta, koska ne ovat solukkomaisia. Prionit ovat erittäin pieniä, noin kymmenesosa tyypillisen viruksen koosta. Ne eivät sisällä geneettistä materiaalia, ja ne koostuvat ainoastaan eräänlaisesta epänormaalista proteiinista.

CJD:llä voi olla useita eri syitä. Sen voi saada altistumalla tartunnan saaneen henkilön tai eläimen aivo- tai hermostokudokselle. Tartunnan saaneen eläimen lihan nauttiminen on yksi tapa, jolla tällainen altistuminen voi tapahtua. On myös ollut harvinaisia tapauksia, joissa CJD:lle on altistuttu joutumalla kosketuksiin saastuneiden kirurgisten välineiden kanssa sekä sarveiskalvon ja kasvuhormonien luovuttajilta, joilla oli tietämättään CJD. Harvoissa tapauksissa tauti johtuu tietystä geneettisestä mutaatiosta, joka voi joskus olla perinnöllinen. Kuitenkin noin 85 prosentilla CJD-potilaista taudin syy on spontaani (tai sporadinen), eikä sillä ole tunnistettavaa syytä. Oireidensa ja niiden nopean etenemisen perusteella Coralla diagnosoidaan sporadinen CJD.

Coran onneksi CJD on kuolemaan johtava sairaus, johon ei ole olemassa hyväksyttyä hoitoa. Noin 90 % potilaista kuolee vuoden kuluessa diagnoosista. Hänen lääkärinsä keskittyvät rajoittamaan hänen kipuaan ja kognitiivisia oireita taudin edetessä. Kahdeksan kuukautta myöhemmin Cora kuolee. Hänen CJD-diagnoosinsa vahvistetaan aivojen ruumiinavauksessa.

Keskeiset käsitteet ja yhteenveto

  • Mikro-organismit ovat hyvin monimuotoisia ja niitä esiintyy kaikilla kolmella elämänalueella: Archaea, Bacteria ja Eukarya.
  • Archaea ja bakteerit luokitellaan prokaryooteiksi, koska niiltä puuttuu soluydin. Arkeat eroavat bakteereista evoluutiohistorian, genetiikan, aineenvaihduntatapojen sekä soluseinän ja kalvojen koostumuksen suhteen.
  • Arkeat elävät lähes kaikissa maapallon ympäristöissä, mutta yhtään arkeaa ei ole tunnistettu ihmisen taudinaiheuttajaksi.
  • Mikrobiologiassa tutkittuihin eukaryooteihin kuuluvat mm. levät, alkueläimet, sienet ja helmintit.
  • Levät ovat kasvien kaltaisia organismeja, jotka voivat olla joko yksisoluisia tai monisoluisia ja jotka saavat energiaa fotosynteesin avulla.
  • Alkueläimet ovat yksisoluisia organismeja, joilla on monimutkaisia solurakenteita; useimmat niistä ovat liikkuvia.
  • Mikroskooppisia sieniä ovat esimerkiksi homesienet ja hiivat.
  • Helmingot ovat monisoluisia loismatoja. Ne kuuluvat mikrobiologian alaan, koska niiden munat ja toukat ovat usein mikroskooppisia.
  • Virukset ovat akellulaarisia mikro-organismeja, jotka tarvitsevat isännän lisääntyäkseen.
  • Mikrobiologian ala on erittäin laaja. Mikrobiologit erikoistuvat yleensä johonkin monista osa-alueista, mutta kaikki terveydenhuollon ammattilaiset tarvitsevat vankan perustan kliinisestä mikrobiologiasta.

Multiple Choice

Mikä seuraavista mikro-organismityypeistä on fotosynteettinen?

  1. hiiva
  2. virus
  3. helmintti
  4. levä

Näyttäkää vastaus
Vastaus d. Levä on fotosynteettinen.

Mikä seuraavista on prokaryoottinen mikro-organismi?

  1. helmintti
  2. alkueläin
  3. protozoan
  4. cyanobakteeri
  5. home

Näytä vastaus
Vastaus c. Cyanobakteeri on prokaryoottinen mikro-organismi.

Mikä seuraavista on akellulaarinen?

  1. virus
  2. bakteeri
  3. sieni
  4. protozoan

Näytä vastaus
Vastaus a. Virukset ovat akellulaarisia.

Mikä seuraavista on sienimikro-organismien tyyppi?

  1. bakteeri
  2. alkioeläin
  3. levä
  4. hiiva

Näytä vastaus
Vastaus d. Hiiva on sienimikro-organismin tyyppi.

Mikä seuraavista ei ole mikrobiologian osa-alue?

  1. bakteriologia
  2. bakteerikologia
  3. botantiikka
  4. kliininen mikrobiologia
  5. virologia

Näytä vastaus
Vastaus b. Kasvitiede ei ole mikrobiologian osa-alue.

Täytä tyhjään

A ________ on tautia aiheuttava mikro-organismi.

Näytä vastaus
Patogeeni on tautia aiheuttava mikro-organismi.

Mikrobiologien tutkimia monisoluisia loismatoja kutsutaan ___________.

Show Answer
Mikrobiologien tutkimia monisoluisia loismatoja kutsutaan helminteiksi.

Virusten tutkiminen on ___________.

Show Answer
Virusten tutkiminen on virologiaa.

Prokaryoottisten eliöiden soluista puuttuu _______.

Show Answer
Prokaryoottisten eliöiden soluista puuttuu tuma.

Ajattele

  1. Kuvaile bakteerien ja arkeoiden välisiä eroja.
  2. Nimeä kolme rakennetta, joita erilaiset alkueläimet käyttävät liikkumiseen.
  3. Kuvaile viruksen, bakteerin ja kasvi- tai eläinsolun todellista ja suhteellista kokoa.
  4. Kontrastoi viruksen käyttäytymistä solun ulkopuolella ja solun sisällä.
  5. Mihin viruksen, bakteerin, eläinsolun ja prionin pitäisi kuulua tässä kaaviossa?

Alareunassa oleva palkki ilmaisee, minkä kokoisia eri kohteet ovat. Aivan oikealla on noin 1 mm:n kokoinen munasta. Vasemmalla ovat ihmisen muna ja siitepölynjyvä, joiden koko on noin 0,1 mm. Seuraavana on vajaan 10 µm:n punasolu. Seuraavana on mitokondrio, jonka koko on noin 1 µm. Seuraavana ovat proteiinit, joiden koko on 5-10 nm. Seuraavaksi tulevat lipidit, joiden koko on 2-5 nm. Seuraavana on C60 (fullereenimolekyyli), jonka koko on noin 1 nm. Lopuksi atomit ovat noin 0,1 nm.

  1. P. Rudge et al. ”Iatrogeeninen CJD johtuen aivolisäkkeestä peräisin olevasta kasvuhormonista, jonka geneettisesti määritetty itämisaika on jopa 40 vuotta”. Brain 138 no. 11 (2015): 3386-3399. ↵
  2. Kara Rogers. ”Guatemalan syfiliskoe: American Medical Research Project”. Encylopaedia Britannica. http://www.britannica.com/event/Guatemala-syphilis-experiment. Viitattu 24. kesäkuuta 2015. ↵
  3. Susan Donaldson James. ”Syphilis Experiments Shock, But So Do Third-World Drug Trials”. ABC World News. August 30, 2011. http://abcnews.go.com/Health/guatemala-syphilis-experiments-shock-us-drug-trials-exploit/story?id=14414902. Viitattu 24. kesäkuuta 2015. ↵
  4. C. Greenaway ”Dracunculiasis (Guinea Worm Disease).” Canadian Medical Association Journal 170 no. 4 (2004):495-500. ↵
  5. Maailman terveysjärjestö. ”Dracunculiasis (Guinea-matotauti)”. WHO. 2015. http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs359/en/. Viitattu 2. lokakuuta 2015. ↵
  6. Greg Botelho. ”Creutzfeldt-Jakobin tautitapaus vahvistettu New Hampshiressä.” CNN. 2013. http://www.cnn.com/2013/09/20/health/creutzfeldt-jakob-brain-disease/. ↵
  7. J.G. Heckmann et al. ”Creutzfeldt-Jakobin taudin siirtyminen sarveiskalvonsiirron kautta.” Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry 63 no. 3 (1997): 388-390. ↵
  8. National Institute of Neurological Disorders and Stroke. ”Creutzfeldt-Jakobin taudin tietolehtinen”. NIH. 2015. http://www.ninds.nih.gov/disorders/cjd/detail_cjd.htm#288133058. ↵
  9. National Institute of Neurological Disorders and Stroke. ”Creutzfeldt-Jakobin taudin tietolehtinen”. NIH. 2015. http://www.ninds.nih.gov/disorders/cjd/detail_cjd.htm#288133058. Viitattu 22. kesäkuuta 2015. ↵

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.