Mikroorganizmy (drobnoustroje) to powszechna nazwa jaką stosuje się dla organizmów które można obserwować jedynie pod mikroskopem. Zalicza się do nich bakterie i pokrewne im organizmy, wirusy, pierwotniaki, szereg glonów, a także niektóre grzyby. Można je znaleźć we wszystkich środowiskach, przy czym w niektórych z nich są one jedynymi organizmami żywymi. Mikroorganizmy są tak rozpowszechnione w ś
wiecie, że można nawet pokusić się o stwierdzenie, iż żyjemy w morzu drobnoustrojów. Można je znaleźć niemal wszędzie - na powierzchni oraz we wnętrzu naszego ciała, w powietrzu, wodzie, w pokarmach. Już od pierwszych chwil naszego życia, wtedy kiedy zaczerpniemy pierwszy haust powietrza, czy połkniemy pierwszy łyk pokarmu, do wnętrza naszego ciała wnika szereg mikroorganizmów, a wśród nich wirusy, bakterie oraz grzyby. Od tego momentu będą nam towarzyszyć już do końca naszego życia. Drobnoustroje mogą być organizmami autotroficznymi czyli samożywnymi (mają zdolność do przeprowadzania procesów fotosyntezy albo chemosyntezy ), bądź heterotroficznymi czyli cudzożywnymi (nie potrafią samodzielnie syntetyzować pokarmu, są saprofiami lub pasożytami). Z ekologicznego punktu widzenia drobnoustroje można umieścić we wszystkich trzech ogniwach łańcucha pokarmowego. Część z nich można zaliczyć do producentów, inne do grupy konsumentów, a zdecydowaną większość do reducentów, czyli organizmów zdolnych do przeprowadzania reakcji, w wyniku których następuje rozkład materii organicznej na proste nieorganiczne składniki. Bez ich udziału nie mógłby zatem prawidłowo i sprawnie funkcjonować w przyrodzie zamknięty obieg materii, a wszelkie formy życia na naszej planecie byłyby o wiele uboższe. To jak wielkie może być znaczenie drobnoustrojów w przyrodzie można sobie uświadomić jeśli pomyślimy, iż w każdym środowisku występują one w naprawdę olbrzymich ilościach np. powierzchnia 1 ha gleby może być pokryta nawet przez kilkanaście ton drobnoustrojów. Przyczyną tak wielkiej powszechności mikroorganizmów w przyrodzie jest ich szybka przemiana materii oraz bardzo duże możliwości "reprodukcyjne". Drobnoustroje odgrywają bardzo dużą rolę zarówno w przyrodzie, jak i w życiu człowieka. Mogą oddziaływać pozytywnie i negatywnie. Mikroorganizmy mogą bowiem być przyczyna szeregu chorób człowieka, a także zwierząt oraz roślin. Odgrywają one bardzo istotną rolę w powstawaniu gleby, mają zdolność mineralizowania związków organicznych, dzięki czemu dostarczają roślinom substancji nieorganicznych, które z łatwością mogą zostać przez nie przyswojone. Mikroorganizmy stanowią jedno z ważniejszych źródeł dwutlenku węgla w powietrzu. Biorą one czynny udział w procesach trawienia (mikroorganizmy przewodu pokarmowego), np. bakterie występujące w przedżołądkach przeżuwaczy pozwalają im przyswoić znaczną część błonnika pokarmowego oraz stanowią dodatkowe źródło protein. Są wykorzystywane w procesach produkcyjnych w przemyśle biotechnologicznym np. z ich udziałem wytwarzany jest alkohol etylowy, wina, piwo, antybiotyki, witaminy czy aminokwasy. Jednak aby w pełni zdać sobie sprawę z tego jaką rolę drobnoustroje mogą spełniać w przyrodzie oraz życiu ludzi należy również poznać ich budowę oraz zastanowić się jaki może być związek między nią, a funkcją jaką spełniają dane mikroorganizmy. W świecie mikroorganizmów wirusy stanowią przykład sukcesu jaki może wynikać z prostoty. Organizmy te są czynnikami infekcyjnymi o rozmiarach niż te, które osiągają komórki bakterii. Ich wielkość może dochodzić od mniej więcej 20 nawet do kilkuset nanometrów i zależy od rodzaju wirusa. Można stwierdzić, że wirusy to organizmy pozbawione organizacji komórkowej i dlatego mogące namnażać się jedynie w komórkach organizmu, który zainfekowały. Można stwierdzić, że ich zachowanie poza komórkami gospodarza przypomina martwe obiekty. We wnętrzu ich cząsteczek nie zachodzą bowiem żadne procesy enzymatyczne. Taką postać wirusa, która wydostaje się z właśnie zainfekowanej komórki, a potem zakaża następną nazywa się wirionem (inaczej jest to postać wirusa poza komórką). Materiałem genetycznym każdego wirusa jest zawsze tylko jeden z kwasów nukleinowych, czyli DNA lub RNA. Biorąc pod uwagę tę cechę możemy można je podzielić na dwie grupy: RNA wirusy oraz DNA wirusy. W przypadku wirusów, których materiałem genetycznym jest kwas rybonukleinowy przed rozpoczęciem biosyntezy białka w komórce gospodarza, informacja genetyczna wirusa musi zostać przepisana na DNA. odwrotnej transkrypcji. Wirusy mogą mieć kształty wielościenne (ikozaedralne) lub cylindryczne(helikalne). W cząsteczce każdego wirionu znajduje się kwas nukleinowy (jedna lub kilka cząsteczek) oraz kapsyd czyli białkowa otoczka. Jest ona zbudowana z wielu podjednostek nazywanych kapsomerami. Wirusy, po opuszczeniu komórki gospodarza (jest to proces przypominający pączkowanie) może być dodatkowo otoczony osłonką białkowo-lipidową, stanowiącą fragment błony komórkowej gospodarza. W tej dodatkowej osłonce obok białek pochodzących z komórki gospodarza, znajdują się również białka wirusowe. Jedną z typowych cech wirusów jest to, że po wniknięciu do komórki gospodarza podporządkowują swoim potrzebom aparat odpowiadający za biosyntezę białka. Przeciętnemu człowiekowi wirusy kojarzą się przede wszystkim z chorobami, których są przyczyną i dlatego właśnie rola jaką spełniają w przyrodzie oraz życiu człowieka odbierana jest raczej negatywni. Wirusy mogą infekować zarówno komórki człowieka, jak i innych zwierząt. Wywołują choroby u roślin także i są w stanie wnikać do komórek innych mikroorganizmów m.in. bakterii. Dowiedziono również, że mogą one przyczyniać się do powstawania pewnych rodzajów nowotworów u zwierząt oraz ludzi. To wszystko stawia wirusy w zdecydowanie niekorzystnym świetle. Choroby, które wywołują wirusy są rezultatem zachodzenia w komórce ich własnego cyklu życiowego oraz zmian metabolicznych jakie się w niej dokonują pod wpływem informacji niesionych przez wirusowy materiał genetyczny. Niekorzystne oddziaływanie wirusa przejawia się przede wszystkim w tym, że cały aparat biochemiczny gospodarza zaczyna pracować na korzyść wirusa i jest przestawiony głównie na namnażanie jego cząstek. Wirus opuszczając komórkę, najczęściej doprowadza do jej lizy. W cyklu życiowym wirusów występuje zazwyczaj okres kiedy przebywają one w komórce gospodarza i nie wywołują w niej istotnych zmian. Ich materiał genetyczny jest wtedy zintegrowany do genomu gospodarza. W ciele organizmów wielokomórkowych wirusy mogą się przemieszczać między komórkami za pomocą płynów ustrojowych lub, jak to ma miejsce u roślin, przez plazmodesmy. Jako przykład cyklu życiowego, w którym następuje liza komórki zainfekowanej może posłużyć cykl faga T4. Fagi (bakteriofagi) są wirusami zdolnymi do infekowania komórek bakterii. Są one zbudowane z główki, w której znajduje się kwas nukleinowy, otoczony płaszczem białkowym oraz z proteinowej nóżki, czasami zdolnej do kurczenia się i mającej walcowaty kształt. Nóżka ta bywa zakończona płytką, od której odchodzą kurczliwe włókienka. Przy ich pomocy wirus może zaadsorbować się (przyczepić się) do komórki bakterii. Jeśli dojdzie do takiej interakcji to do wnętrza komórki bakteryjnej może zostać wprowadzony materiał genetyczny faga. Zazwyczaj po około 40 minutach od momentu zakażenia ściana komórkowa bakterii zostaje zlizowana przez wirusowy lizozym, a kilkaset nowopowstałych wirusów wydostaje się z komórki. Tak przedstawia się budowa i cykl życiowy bakteriofaga T4. W jego cyklu życiowym można wyróżnić kilka faz. Pierwsza z nich to tzw. faza utajona czyli faza latencji, podczas której nie występują żadne objawy wskazujące na obecność wirusa w komórce. Druga to tzw. faza wczesna, w której zachodzi replikacja materiału genetycznego oraz dojrzewanie bakteriofagów potomnych. Trzecia to faza pośrednia. W trakcie jej trwania powstają białka kapsydu. W ostatniej - późnej fazie wokół namnożonych cząsteczek DNA, powstają osłonki i składane są wiriony potomne, które wydostają się z komórki. Włączanie własnego materiału genetycznego do DNA komórki gospodarza nie jest wyłączną cechą bakteriofagów. Podobnie zachowuje się również wirus HIV, będący przyczyną AIDS. Wirus HIV zaliczany jest do grupy tzw. retrowirusów. Właściwą im cechą jest złożona struktura wirionu, we wnętrzu której znajdują się dwie, liniowe i jednoniciowe cząsteczki RNA. Kiedy wirus wniknie do wnętrza komórki jego RNA jest w wyniku odwrotnej transkrypcji przepisywane na DNA. W procesie tym biorą udział cząsteczki enzymów wnoszone do komórki przez wirus. Powstały w tej reakcji DNA zawierający geny wirusowe włączany jest następnie do DNA znajdującego się w jądrze komórki gospodarza. Podlega on już normalnej transkrypcji, w wyniku której wytwarzane są nowe cząsteczki kwasu rybonukleinowego. Cześć z nich będzie pakowana do wirionów potomnych, natomiast inne będą ulegały translacji do białek regulujących i tych, które wchodzą w skład kapsydów. Wirusy atakują nie tylko ludzi. Wywołują szereg chorób również u innych zwierząt i u roślin. Do najbardziej znanych chorób występujących u ludzi, wywoływanych przez wirusy należą:
AIDS czyli zespół nabytego upośledzenia odporności, której czynnikiem etiologicznym jest wirus HIV. Zakażenie może nastąpić w wyniku kontaktów seksualnych z osobą zarażoną wirusem, po przetoczeniu zakażonej krwi oraz przez łożysko (z chorej matki na dziecko). Po zakażeniu występuje zazwyczaj zmiennej długości okres utajenia, po którym pojawiają się objawy chorobowe. Wystąpienie objawów chorobowych jest następstwem spadku liczby limfocytów T, spełniających istotne funkcje w procesach odpornościowych. Do początkowych objawów chorobowych zaliczamy: zwiększenie rozmiarów węzłów chłonnych, podniesienie temperatury ciała, obniżenie apetytu, utrata masy ciała, nawracające biegunki, osłabienie, nasilenie wydzielania potu.
