Глава 1 СИСТЕМАТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ

Виды, обладающие многими общими признаками, объединяют в таксоны более высокого уровня, называемые родами, которые, в свою очередь, группируются в таксоны еще более высокого порядка — семейства и т. д. Такое расположение соподчиненных таксонов в восходящий ряд составляет иерархическую систему классификации, или таксономическую иерархию. Основанием этой системы являются отдельные особи, а ее вершиной — один всеобъемлющий таксон царство.

В бактериологии используют следующие основные уровни таксономической иерархии: царство (Regnum), отдел (Divisio), класс (Klassis), порядок (Ordo), семейство (Familia), род (Genus), вид (Species).

Кроме перечисленных имеются промежуточные таксоны подцарство, подотдел, подкласс, подпорядок, подсемейство, подрос, подвид.

Названия бактерий (включая актиномицеты) регламентируются Международным кодексом номенклатуры бактерий.

Названия микроорганизмов пишут буквами латинского алфавита и подчиняют правилам латинской грамматики, т. е. они являются латинскими, или латинизированными, если даже заимствованы из других языков.

Названия таксонов, у которых ранг выше вида, состоят только из одного слова и поэтому относятся к одинарным, или унитарным. Некоторые таксоны имеют стандартные окончания. Например, названия порядков бактерий должны оканчиваться на - ales (Bacteriales), семейств на - aceae (Enterobacteriaceae), родов, на - us, um (Bacillus, Streptococcus, Clostridium, Lactobacterium).

Для обозначения видов микроорганизмов применяют бинарную (биноминальную), или двойную, номенклатуру, т. е. названия видов состоят из двух слов и поэтому относятся к двойным, или бинарным. Первое слово обозначает название рода, к которому этот вид принадлежит, второе - вид, например Lactobacterium acidophiium (молочная палочка кислотолюбивая), Streptococcus thermophilus (стрептококк теплолюбивый). Родовое слово пишут с прописной буквы, видовое - со строчной. После того как полное название вида было упомянуто в тексте, первое слово (родовое название) можно сократить при последующем упоминании.

Если при изучении бактерий обнаруживают отклонения от типичных видовых свойств, то такие культуры рассматривают как подвиды. Название подвида состоит из полного названия вида, к которому он относится, и следующего за ним слова, обозначающего сам подвид, перед которым сокращенно указывают промежуточный таксон subspecies (подвид). Например, Lactococcus lactis subsp. cremoris -лактококк молочный, подвид сливочный. Названия подвидов состоят из трех слов (исключая слово subspecies подвид) и называются поэтому тринарными.

Кроме подвида различают также инфраподвидовые подразделения (варианты) микроорганизмов, которые не располагаются в порядке классификационных рангов. Они основаны на различии особей какими-либо незначительными наследственными свойствами: антигенными -: еровар (серотип), морфологическими - морфовар, химическими -хемовар, физиологическими - биовар, патогенностью - патовар, отношением к бактериофагам - фаговар.

В микробиологии широко применяют термины «штамм» и «клон». Штамм - более узкое понятие, чем вид. Штаммами называют различные культуры одного и того же вида микроорганизма, выделенные из конкретного источника. Если микроорганизм выделен из воды, его называют водным штаммом, из сыра - сырным и т. п.

Они могут различаться отдельными незначительными признаками, например интенсивностью кислотообразования, устойчивостью к лекарственным и дезинфицирующим препаратам, способностью синтезировать ароматические вещества и антибиотики и др.

Клон означает расплодку микроорганизмов, или, как принято в микробиологии, культуру (популяцию), являющуюся потомством одной клетки. Популяция микробов, состоящая из особей одного вида, называется чистой или аксенической культурой, а состоящая из особей разных видов — смешанной.

КЛАССИФИКАЦИЯ БАКТЕРИЙ

Все бактерии объединены в царство прокариот, состоящее из двух отделов: автотрофных фотобактерий и гетеротрофных хемобактерий, в каждый из которых входит 3 класса бактерий (схема 1).

Первый отдел объединяет классы: 1-й - синезеленые фотобактерии (цианобактерии), 2-й - пурпурные (розовые) и 3-й - зеленые фотобактерии.

Во второй отдел входят следующие классы: 1-й - собственно бактерии (эубактерии), 2-й - риккетсии (внутриклеточные бактерии), 3-й -микоплазмы (бактерии, лишенные клеточной стенки).

Микроорганизмы первого отдела (сапрофитные фототрофные микроорганизмы) широко распространены в природе. Они находятся в почве, пресной и морской воде, сточных водах, богатых органическими веществами. Для молочной промышленности эта группа бактерий значения не имеет.

Гетеротрофные хемобактерии потребляют для своего развития энергию химических реакций, происходящих с использованием органических веществ. Они являются индифферентными к свету. Объектом изучения курса «Микробиология молока и молочных продуктов» являются в основном собственно бактерии.

Предложена также классификация бактерий, основанная на строении и составе клеточной стенки. При этом царство прокариот подразделяется на 4 отдела: Firmicutes, Gracilicutes, Tenericutes, Mendosicutes.

К фирмикутным (от лат. firmus - крепкий, cutes - кожа) относятся грамположительные бактерии, в клеточной стенке которых содержатся пептидогликан, тейхоевые и тейхуроновые кислоты.

Грациликутными (от лат. gracilis - тонкий) являются грамотрицательные бактерии, не содержащие в клеточной стенке пептидогликана, тейхоевых и тейхуроновых кислот.

Отдел тенерикутных бактерий (от лат. tenerus - мягкий, нежный) представляют собой микроорганизмы, которые в процессе эволюции утратили клеточную стенку и окружены цитоплазматической мембраной. К ним относятся микоплазмы и некоторые другие прокариоты.

Мендозикутные (от лат. mendosis - имеющий дефект) не содержат в клеточной стенке пептидогликана и мураминовой кислоты. Их клетки покрыты макромолекулами протеина и гетерополисахаридами. Большинство мендозикутных бактерий являются неспорообразующими подвижными анаэробами.

В девятом издании «Определителя бактерий Берджи» все прокариоты с целью дифференциации (но не классификации) разделены по фенотипическим (генетическим) признакам на четыре основные категории:

1. Грамотрицательные эубактерии (собственно бактерии), имеющие клеточные стенки.

2. Грамположительные эубактерии, имеющие клеточные стенки.

3. Микоплазмы.

4. Архебактерии (преимущественно почвенные или водные микроорганизмы).

КЛАССИФИКАЦИЯ ГРИБОВ

Эту группу организмов ранее относили к растениям. В настоящее время грибы, насчитывающие около 100 тыс. видов, выделены в самостоятельное царство, поскольку по ряду биологических свойств они отличаются от бактерий, растений и животных.

Клетки грибов в отличие от бактерий являются эукариотами. От растений их отличают отсутствие хлорофилла и использование для питания готового органического вещества, т. е. по типу питания они являются гетеротрофами. Запасным питательным веществом у грибов служит гликоген, а не крахмал, характерный для большинства растений. По способу питания (всасывание) и неограниченному росту грибы приближаются к растениям. С животными их сближает то, что в обмене веществ участвует мочевина. Грибы характеризуются также образованием выраженной клеточной стенки, размножением спорами, неподвижностью в вегетативном состоянии и др.

В основе классификации грибов лежат способы размножения и особенности морфологии.

Царство грибы Mycetalia, Fungi, Mycota подразделяется на два подцарства (схема 2): низшие грибы (Myxobionta) и высшие грибы (Mycobionta).

Низшие грибы характеризуются наличием зачаточного, а также одноклеточного мицелия. К ним относятся грибы отдела Myxomycota с подотделом Myxomycotina, объединяющим класс Phycomycetes (фикомицеты) — водные грибы.

Класс фикомицеты включает около 700 видов грибов. Фикомицеты имеют хорошо развитый одноклеточный несептированный (не имеющий перегородок) многоядерный мицелий. Грибы этого класса подразделяют на порядок мукоровые Mucorales, семейство Mucoraceae, объединяющее роды Mucor, Rhizopus и Thamnidium, являющиеся возбудителями пороков (порчи) молочных и других продуктов.

К высшим грибам относятся спорообразующие дрожжи, а также грибы, характеризующиеся многоклеточным мицелием. В клетках имеется по одному ядру, у многих — по два и более.

Подцарство высшие грибы включает отдел истинные (настоящие) грибы (Eumycota), подотдел истинные грибы (Eumycotina), объединяющий три класса: Ascomycetes — аскомицеты, или сумчатые грибы, Basidiomycetes — базидиомицеты, или базидиальные грибы, и класс несовершенные грибы (Deuteromycetes — дейтеромицеты, Fungi imperfecti).

Класс аскомицеты (от лат. ascus - сумка + греч. myces - гриб) объединяет более 30 тыс. видов. Характерным признаком для всего класса является половое спороношение и наличие в клетках (сумках) обычно 8 эндогенных спор (аскоспор), иногда 4-х или 2-х. В класс аскомицетов входит порядок Endomycetales, в который включено семейство Endomycetaceae, куда входят немицелиальные одноклеточные спорообразующие грибы, называемые дрожжами, в частности дрожжи рода Saccharomyces. Эти дрожжи используют при изготовлении хлеба, вина, пива, спирта и др. К спорообразующим дрожжам относят и молочные дрожжи видов Saccharomyces lactis и S. casei.

Класс базидиомицеты (от греч. basidion - небольшое основание, фундамент + myces - гриб) объединяет более 20 тыс. видов грибов, имеющих развитый септированный мицелий. Основным органом спороношения у них являются дубинкообразные структуры — базидии (гомолог аска). Из базидиоспор развивается первичный (гаплоидный) мицелий, который в результате слияния гиф дает вторичный (диплоидный) мицелий со слиянием ядер, т. е. начинается половое размножение.

В класс базидиомицетов входят многие пищевые, несъедобные и ядовитые шляпные грибы, а также дереворазрушающие — трутовики, паразиты хлебных злаков — ржавчинные и головневые грибы и др.

В класс несовершенных грибов входят более 25 тыс. грибов, не имеющих полового спороношения. Они имеют развитый многоклеточный мицелий. В этот класс отнесены также неспорообразующие дрожжи.

Отсутствие полового цикла у несовершенных грибов вынуждает исследователей сводить грибы в порядки, семейства и роды лишь на основе морфологии. Поэтому для грибов этого класса предложено несколько классификаций.

По характеру конидиального спороношения класс дейтеромицетов делят на несколько порядков, среди которых наибольшее значение имеют гифомицелиальные (Hyphomycetales) грибы (от греч. hyphe - ткань + myces - гриб) и Protoascales (протоасковые грибы). В порядок гифомицелиальных грибов входит семейство Moniliaceae, к которому относят роды плесеней Aspergillus, Penicillium, Cladosporium, Alternaria, Catenularia, а также молочную плесень Geotrichum (Oidium, Endomyces) lactis, являющиеся частыми возбудителями пороков молочных продуктов.

В порядок протоасковых грибов входит семейство Cryptococcaceae, объединяющее одноклеточные аспорогенные дрожжи родов Torulopsis, Candida, Rhodotorula, которые могут вызывать порчу молочных и других пищевых продуктов.

Грибы рода Candida могут образовывать псевдомицелий, формирующийся из множественных почкующихся клеток.

Виды рода Rhodotorula отличаются желтой, оранжевой и красной окраской различных оттенков, зависящей от присутствия каротиноидов. Могут вызывать пороки цвета молока и других пищевых продуктов.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИРУСОВ

Вирусы являются доклеточными микроорганизмами, которые отличаются от прокариотов и эукариотов как в структурном, так и в функциональном отношении.

Характерные особенности вирусов — очень малые размеры (10-200 нм), содержание нуклеиновой кислоты только одного типа. Они не имеют клеточного строения, являются внутриклеточными паразитами, не способны к росту и бинарному делению, не имеют собственных метаболических систем, используют рибосомы клетки хозяина для синтеза собственных белков.

Вместе с тем вирусы содержат собственную генетическую информацию, которую они передают своему потомству.

В основу классификации вирусов положены следующие свойства: тип нуклеиновой кислоты, ее молекулярная масса, количество нитей в нуклеиновой кислоте, процентное содержание нуклеиновой кислоты в вирусной частице, форма вирусной частицы, число структурных субъединиц (капсомеров) в белковой оболочке, тип симметрии расположения капсомеров.

На основании этих признаков вирусы выделены в отдельное царство Vira, которое подразделено по типу нуклеиновой кислоты на два подцарства — рибовирусы и дезоксивирусы. Подцарства делят на семейства, роды, виды и типы.

Вирусы человека и животных распределены в 19 семейств, из них 7 - ДНК-содержащие и 12 — РНК-содержащие.

По отношению к организму-хозяину вирусы подразделяют на следующие группы: паразиты бактерий — бактериофаги, паразиты высших растений и паразиты позвоночных.

В молочной промышленности имеют большое значение (негативное) бактериофаги, так как они вызывают гибель клеток заквасочных культур. Большинство фагов имеют сперматозоидную форму, содержат РНК и ДНК. Различают шесть морфологических типов фагов.

К первому типу относят нитевидные ДНК-содержащие фаги. Вторую группу составляют мелкие РНК-содержащие фаги, фаги с одной спиралью ДНК и с аналогом хвостового отростка. В третий тип включены фаги без отростка, в четвертый — фаги с коротким отростком и двунитчатой ДНК. К пятому типу относятся ДНК-содержащие фаги с несокращающимся «чехлом» отростка и головкой разных формы и величины. Шестой тип — это фаги с сокращающимся «чехлом» отростка и сложной структурой.

Необходимо отметить, что достаточно четкой классификации вирусов до настоящего времени нет.