Принципы систематики бактерий. Признаки, лежащие в основе систематики.

Систематика – наука о распределении микроорганизмов в соответствии с их происхождением и биологическим сходством. Систематика занимается всесторонним описанием видов организмов, выяснением степени родственных отношений между ними и объединением их в различные по уровню родства классификационные единицы - таксоны. Основные вопросы, решаемые при систематике - классификация, идентификация и номенклатура.

Классификация - распределение (объединение) организмов в соответствии с их общими свойствами (сходными генотипическими и фенотипическими признаками) по различным таксонам.

Таксономия - наука о методах и принципах распределения (классификации) организмов в соответствии с их иерархией.

Наиболее часто используют следующие таксономические единицы (таксоны) - штамм, вид, род. Последующие более крупные таксоны - семейство, порядок, класс.
В современном представлении вид в микробиологии- совокупность микроорганизмов, имеющих общее эволюционное происхождение, близкий генотип (высокую степень генетической гомологии, как правило более 60%) и максимально близкие фенотипические характеристики.
Штамм - любой конкретный образец (изолят) данного вида. Штаммы одного вида, различающиеся по антигенным характеристикам, называют серотипами (серовариантами - сокращенно сероварами), по чувствительности к специфическим фагам - фаготипами, биохимическим свойствам - хемоварами, по биологическим свойствам - биоварами и т.д.
Колония - видимая изолированная структура при размножении бактерий на плотных питательных средах, может развиваться из одной или нескольких родительских клеток. Если колония развилась из одной родительской клетки, то потомство называется клон.
Культура - вся совокупность микроорганизмов одного вида, выросших на плотной или жидкой питательной среде.
Основной принцип бактериологической работы - выделение и изучение свойств только чистых (однородных, без примеси посторонней микрофлоры) культур.

Нумерическая (численная) таксономия основывается на использовании максимального количества сопоставляемых признаков и математическом учете степени соответствия.

 

Идентификация, т.е. установление таксономического положения микроорганизмов и прежде всего видовой принадлежности - наиболее важного аспекта микробиологической диагностики инфекционных заболеваний. Идентификация осуществляется на основе изучения фено- и генотипических характеристик изучаемого инфекционного агента и сравнения их с характеристиками известных видов. При этой работе часто применяют эталонные штаммы микроорганизмов, стандартные антигены и иммунные сыворотки к известным прототипным микроорганизмам. У патогенных микроорганизмов чаще изучают морфологические, тинкториальные, культуральные, биохимические и антигенные свойства.

 

Номенклатура - название микроорганизмов в соответствии с правилами «Международного кодекса номенклатуры бактерий», разработанного в 1048 году. Для обозначения видов бактерий используют бинарную латинскую номенклатуру род/вид, состоящую из названия рода (пишется с заглавной буквы) и вида (со строчной буквы). Примеры - Shigella flexneri, Rickettsia sibirica.

 

При изучении, идентификации и классификации микроорганизмов чаще всего изучают следующие (гено- и фенотипические) характеристики:
1.Морфологические - форма, величина, особенности взаиморасположения, структура.
2.Тинкториальные - отношение к различным красителям (характер окрашивания), прежде всего к окраске по Граму. По этому признаку все микроорганизмы делят на грамположительные и грамотрицательные.
Морфологические свойства и отношение к окраску по Граму позволяют как правило отнести изучаемый микроорганизм к крупным таксонам - семейству, роду.
3.Культуральные - характер роста микроорганизма на питательных средах.
4.Биохимические - способность ферментировать различные субстраты (углеводы, белки и аминокислоты и др.), образовывать в процессе жизнедеятельности различные биохимические продукты за счет активности различных ферментных систем и особенностей обмена веществ.
5.Антигенные - зависят преимущественно от химического состава и строения клеточной стенки, наличия жгутиков, капсулы, распознаются по способности макроорганизма (хозяина) вырабатывать антитела и другие формы иммунного ответа, выявляются в иммунологических реакциях.
6.Физиологические - способы углеводного (аутотрофы, гетеротрофы), азотного (аминоавтотрофы, аминогетеротрофы) и других видов питания, тип дыхания (аэробы, микроаэрофилы, факультативные анаэробы, строгие анаэробы).
7.Подвижность и типы движения.
8.Способность к спорообразованию, характер спор.
9.Чувствительность к бактериофагам, фаготипирование.
10.Химический состав клеточных стенок - основные сахара и аминокислоты, липидный и жинокислотный состав.
11.Белковый спектр (полипептидный профиль).
12.Чувствительность к антибиотикам и другим лекарственным препаратам.
13.Генотипические (использование методов геносистематики).

 

В последние десятилетия для классификации микроорганизмов, помимо их фенотипических характеристик (см. пп.1 - 12), все более широко и эффективно используются различные генетические методы (изучение генотипа - генотипических свойств). Используются все более совершенные методы - рестрикционный анализ, ДНК - ДНК гибридизация, ПЦР, сиквенс и др. В основе большинства методов лежит принцип определения степени гомологии генетического материала (ДНК, РНК). При этом чаще исходят из условного допущения, что степень гомологии более 60% (для некоторых групп микроорганизмов - 80%) свидетельствует о принадлежности микроорганизмов к одному виду (различные генотипы - один геновид), 40 - 60% - к одному роду.

 

В настоящее время принято разделение прокариотических организмов по Берги (Д.Х. Берги – автор Определителя бактерий). Берги делит прокариоты на четыре отдела (по характеру строения клеточной стенки) и на 33 группы (по совокупности признаков).

 

3. Строение бактериальной клетки. Размножение и спорообразование у бактерий.

Микроорганизмы - это мельчайшие живые существа, невидимые невооружённым глазом. Большинство м/орг-ов имеют одноклеточное строение. Размеры м/орг-ов: микрометр - 10 мм нанометр- 10 мм. Вес 1 клетки - 10 микрограмм. Формы и размеры бактерий значительно изменяются в зависимости от возраста, культуры, состава среды, t и других факторов.

Характерные признаки микроорганизмов:

1)Микроскопически малая величина.

2) Преимущественно одноклеточное строение.

3) Простота видимой структуры.

По типу строения клетки различают 2 вида м/орг-ов:

1) Прокариоты - доядерные: в клетке нет оформленного ядра, ядерной оболочки, ДНК не связана с белком. Отсутствуют органеллы. Размножаются прокариоты простым делением клетки. Представители: сине - зелёные водоросли, бактерии, риккетсии, актиномицеты.

2) Эукариоты - ядерные: имеется оформленное ядро, молекулы ДНК

связаны с белком. В цитоплазме также присутствует аппарат Гольджи,

митохондрии и фотосинтез. Представители: зелёные водоросли, плесневые грибы.

По форме клеток выделяют шаровидные, палочковидные и извитые бактерии:

1) Кокки - шаровидные бактерии. В зависимости от взаимного расположения клеток после деления, различают: моно - или микрококки, диплококки, тетракокки, стрептококки, стафилококки, сарцины (16-32 и тд шт).

2) Палочковидные:

- собственно бактерии - тонкие, не способные образовывать спор внутри клетки (Azotobacter)

- бациллы - утолщённые, спорообразующие споры внутри клетки:

Clostridium (веретеновидная палочка), Plectridium (барабанная палочка). Для бациллярных клеток спора не является органом размножения, она выполняет приспособительную функциюцию.

Шаровидные и палочковидные клетки распространены в почве, на

растениях, а извитые - преимущественно в водной среде.

3) Извитые - водные обитатели:

- вибрионы - укороченные, в виде запятой

- спириллы - волнистые,

- спирахеты - спирально закрученные, являются переносчиками холеры.

На поверхности питательных сред м/орг-мы могут формировать колонии -

скопления слизистых клеток, образованные одной материнской. Колония

обычно видна невооруженным глазом. Часто имеет разнообразную окраску.

Многие бактерии способны передвигаться. Различают как беспорядочное, так и направленное их движение – таксисы: хемотаксис обусловлен разницей в концентрации химических веществ в среде; аэротаксис – разницей в содержании О2; фототаксис - разницей в интенсивности освещения.

Существует 2 типадвижения бактерий:

1) Скользящий (реактивный) - м/орг-мы передвигаются по поверхности
в результате волнообразных сокращений, вызывающих периодическое

изменение формы клеток или в результате выбрасывания слизистой

жидкости (серные бактерии).

2 ) При плавающем типе м/орг-мы передвигаются с помощью особых
нитевидных придатков - жгутиков, состоящих из белка флагеллина.

По количеству жгутиков различают:

- монотрихи -1 жгутик

- лофотрихи - жгутики на одном конце клетки

- амфитрихи - жгутики с обоих концов клетки

- перитрихи - жгутики по всей поверхности клетки

Жгутики являют приспособительным фактором, но не жизненно важным.

Кол-во жгутиков различно у разных видов бактерий: у спирилл от 5 до 30, у вибрионов от 1 до 3, у палочковидных бактерий до 100 и более жгутиков.

Кроме жгутиков, у бактерий обнаружены фимбрии, выполняющие роль

присосок. Имеются также пили, передающие при коньюгации бактерий

наследственную информацию от одной клетки к другой. Пили могут

служить для прикрепления патогенных бактерий к тканям животного или

человека. Фимбрии короче и тоньше жгутиков, но более многочисленны

(от 100 до нескольких тыс.шт.)

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: