Types of microorganism

This is prepared for Nursing and allied health students

1. Types Of Microorganism
Muhammad Azhar
MSc in Microbiology
BScN Generic
BscBiochemistry
[phone]
Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 1

2. •Microorganisms differ from each other not only in size, but also in structure, habitat, 
metabolism, and many other characteristics. While we typically think of microorganisms 
as being unicellular, there are also many multicellular organisms that are too small to be 
seen without a microscope. Some microbes, such as viruses, are even acellular (not 
composed of cells).
Until the late 1970s it was generally accepted that all bacteria are closely related in 
evolutionary development. This concept was challenged in 1977 by Carl R. Woese and 
coinvestigators at the University of Illinois, whose research on ribosomal RNA from a 
broad spectrum of living organisms established that two groups of bacteria evolved by 
separate pathways from a common and ancient ancestral form. 
This discovery resulted in the establishment of a new terminology to identify the major 
distinct groups of microbes—namely, the eubacteria (the traditional or “true” bacteria), 
the archaea (bacteria that diverged from other bacteria at an early stage of evolution and 
are distinct from the eubacteria), and the Eukarya (the eukaryotes).
Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 2

3. Microorganisms are found in each of the three domains of life: 
i.Bacteria
ii.Archaea
iii.and Eukarya. 
Microbes within the domains Bacteria and Archaea are all prokaryotes (their cells 
lack a true membrane-bound nucleus), whereas microbes in the domain Eukarya are 
eukaryotes (their cells have a nucleus and membrane bound organelles). Some 
microorganisms, such as viruses, do not fall within any of the three domains of life.
Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 3

4. EUKARYOTES & PROKARYOTES:
Cells have evolved into two fundamentally different types, eukaryotic and prokaryotic, which can 
be distinguished on the basis of their structure and the complexity of their organization. 
Fungi, protozoa, and helminths are eukaryotic, whereas bacteria are prokaryotic.
i. The eukaryotic cell has a true nucleus with multiple chromosomes surrounded by a nuclear 
membrane and associated proteins.
ii.The nucleoid of a prokaryotic cell consists of a single circular molecule of loosely organized 
DNA, lacking a nuclear membrane and mitotic 
iii.Eukaryotic cells contain organelles, such as mitochondria and lysosomes, and larger (80S) 
ribosomes, whereas prokaryotes contain no organelles and smaller (70S) ribosomes.
iv.Most prokaryotes have a rigid external cell wall that contains peptidoglycan, a polymer of 
amino acids and sugars, as its unique structural component. Eukaryotes, on the other hand, do 
not contain peptidoglycan. Either they are bound by a flexible cell membrane, or, in the case of 
fungi, they have a rigid cell wall with chitin
v.The eukaryotic cell membrane contains sterols, whereas  prokaryotes does not have it, except 
the wall-less Mycoplasma
vi.Motility is another characteristic by which these organisms can be distinguished. Most protozoa 
and some bacteria are motile, whereas fungi and viruses are nonmotile
Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 4

5. Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 5

6. Bacteria:
Bacteria are unicellular free-living organisms without chlorophyll having both DNA and
RNA. They are capable of performing all essential processes of life, e.g. growth,
metabolism and reproduction.
i.Bacteria are found in nearly every habitat on earth, including within and on humans.
ii.Most bacteria are harmless or helpful, but some are pathogens, causing disease in humans and 
other animals.
iii.Bacteria are prokaryotic because their genetic material (DNA) is not housed within a true 
nucleus. t
iv.Bacteria are microscopic, with a few extremely rare exceptions, such as Thiomargarita 
namibiensis (750um) to be visible to the naked eye.
v.Most bacteria have cell walls that contain peptidoglycan.
vi.Bacteria are often described in terms of their general shape.
Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 6

7. Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 7

8. Common shapes include  
Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 8

9. Shapes of Bacteria
Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 9

10. vii.Shape of bacteria: On the basis of shape, bacteria are classified as under: 
a.Cocci (from kakkos, meaning berry): They are spherical. On the basis of arrangement of 
individual organisms, they are described as staphylococci (clusters like bunches of grapes), 
streptococci (arranged in chains), diplococci (forming pairs), tetrads and sarcina are cocci 
arranged in groups of four and cubical packet of eight cell respectivel
b. The cylindrical or rod shaped organisms are called bacilli (from baculus, meaning rods). 
They are of following types. In some of the organisms length may approximate the width of 
the organisms. These are called coccobacilli, e.g. brucella.
c. Vibrio: These are comma shaped, curved rods and derive the name from their characteristic vibratory 
motility. 
d.Spirochaetes (from speria meaning coil, chaete meaning hair). They are relatively longer, thin, 
flexible organisms having several coils.
e.Actinomycetes (actis meaning ray, mykes, meaning fungus) are branching filamentous bacteria, so 
called because of resemblance to radiating sunrays.
Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 10

11. f.Mycoplasma are organisms which lack cell wall and so do not possess a stable
morphology. They are round or oval bodies with interlacing filaments.
viii.Their genome is usually a circular bacterial chromosome – a single loop of DNA, 
although they can also have small pieces of DNA called plasmids. 
ix.Bacteria have an enclosing cell wall, which provides strength and rigidity to their cells.
x. They reproduce by binary fission or sometimes by budding, but do not 
undergo meiotic sexual reproduction.
Examples of bacterial cells. Escherichia coli gut normal flora (UTI), Streptococcus mutans 
(surfaces of teeth dental carries), Staphylococcus epidermidis (catheters HAI ), Mycoplasma 
tuberculosis (TB)
Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 11

12. A Typical Bacterial cell
Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 12

13. Gram staining
i.Distinguishes two major classes of 
bacteria 
ii. Bacteria that have been starved or treated 
with antibiotics exhibit variable staining.
iii.Gram-positive bacteria have a thick cell 
wall and stain purple.
iv.Gram-negative bacteria have a thin cell 
wall and stain red.
v. Gram-resistant bacteria (e.g., 
Mycobacterium and Mycoplasma species) 
stain poorly or not at all with Gram stain
vi.Gram-positive and gram-negative bacteria 
have similar internal structures but 
structurally different cell envelopes
Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 13

14. Cell Walls of Acid-Fast
Bacteria
Mycobacteria (e.g., 
Mycobacterium
tuberculosis) have an 
unusual cell wall, resulting 
in their inability to be 
Gram-stained . These 
bacteria are said to be acid
-fast because they resist 
decolorization with acid–
alcohol after being stained 
with carbolfuchsin. This 
property is related to the 
high concentration of 
lipids, called mycolic
acids, in the cell wall of 
mycobacteria.
Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 14

15. Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 15

16. Bacterial Spores:
These highly resistant structures which are formed in response to adverse conditions 
by certain Bacteria.
Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 16

17. Bacterial growth curve:
When placed in a new medium, bacteria exhibit a typical pattern of growth and 
multiplication marked by four phases. Bacteria reproduce by binary fission, a process 
by which one parent cell divides to form two progeny cells. Because one cell gives rise 
to two progeny cells, bacteria are said to undergo exponential growth (logarithmic 
growth).
Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 17

18. Growth requirements
 Different bacteria require different nutrients for growth in the body and in culture. Characteristic nutrient 
requirements and metabolic products can be used to identify bacteria.
1. Oxygen requirement
i.Obligate aerobes require oxygen for growth.
ii.Anaerobes do not require oxygen for growth.
iii.Obligate anaerobes, which are damaged by oxygen, include normal colonizers of the gastrointestinal tract, 
respiratory tract, and/or skin.
iv. Aerotolerant anaerobes can survive in the presence of small amounts of oxygen but grow best in its absence.
v. Facultative anaerobes can grow under aerobic or anaerobic conditions.
2. Nutrient requirements
i.Undemanding eaters can be cultured on simple media (e.g., E. coli, Salmonella species, and other gram-negative 
enteric bacteria). 
ii.Demanding eaters require complex media/Enriched media containing numerous growth factors (e.g. 
Haemophilus and Neisseria species).
3. Temperature requirements
 Most pathogenic bacteria of medical importance grow optimally at 35°C to 37°C, near
normal body temperatures
Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 18

19. The Archaea:  are a group of organisms that were originally thought to be bacteria due 
to their physical similarities. More reliable genetic analysis revealed that the Archaea 
are distinct from both Bacteria and Eukaryotes, earning them their own domain in the 
Three Domain Classification originally proposed by Woese in 1977.
i.Archaea are procaryotes differing from true bacteria in cell wall and plasma 
membrane chemistry as well as 16S rRNA sequences.
ii.Plasma membrane in archaea is in the L-isomeric form, while bacteria and 
eukaryotes have the D-isomeric form.
iii.An ether-linkage between the glycerol and the side chain present in Archaea while 
the ester-linked lipids found in bacteria and eukaryotes.
The plasma membrane of Archaea is made up of  monolayers while Bacteria and 
eukaryotes only have lipid bilayers
 archaea lack peptidoglycan and have pseudomurein
Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 19

20. Prepared by Muhammad Azhar MSc, BScN , BSc 20