Систематика, номенклатура микроорганизма, принципы классификации микроорганизмов. Принципы классификации микроорганизмов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И ТОРГОВЛИ ИМЕНИ МИХАИЛА ТУГАН-БАРАНОВСКОГО

Кафедра товароведения и экспертизы продовольственных товаров

Кудинова О.В.

«микробиология»

Конспект лекций

По дисциплине

для студентов профессионального направления – 6.030510.01.01 – «Товароведение непродовольственных товаров и коммерческая деятельность»

Донецк 2011
Модуль 1

Тема: Основы классификации и морфологии микроорганизмов

1. Систематика, классификация и номенклатура микроорганизмов.

2. Размеры, форма, строение и подвижность бактериальной клетки.

3. Общая характеристика грибов.

3.1. Строение и способы размножения.

3.2. Систематика грибов.

3.3. Общая характеристика дрожжей.

Систематика, классификация и номенклатура микроорганизмов.

Микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, вирусы) систематизированы по их сходству, различиям ивзаимоотношениям между собой. Этим занимается специальная наука - систематика микроорганизмов .

Классификация - раздел систематики, распределяющий микроорганизмы по таксономическим категориям - таксонам (от греч. taxis - расположение, порядок) на основе сходства однородных признаков. В основу таксономии микроорганизмов положены их морфологические, физиологические, биохимические и молекулярно-биологические свойства. Чем больше сведений имеется о микроорганизмах, тем точнее их можно отнести к соответствующей таксономической категории. Различают следующие основные таксономические категории : царство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид .

Номенклатура - это система названий таксономических категорий в соответствии с международными правилами.

Одной из основных таксономических категорий является вид (species). Вид - это совокупность особей, имеющих общее происхождение, близких между собой по генетическим, морфологическим и физиологическим признакам, приспособленных к определенной среде обитания, обладающих сходным обменом веществ и характером межвидовых отношений.

В микробиологии, как и в биологии, для обозначения вида бактерий принята двойная (бинарная) номенклатура, которая характеризуется тем, что каждый микроорганизм имеет родовое и видовое название.

Если при изучении бактерий обнаруживают отклонения от типичных видовых свойств, то такую культуру рассматривают как подвид .Различают также типы (варианты) , т.е. внутривидовые подразделения, которые основаны на отличии особей какими-либо небольшими наследственными свойствами.

Совокупность однородных микроорганизмов, выросших на питательной среде, обладающая сходными морфологическими, тинкториальными (отношение к красителям), культуральными, биохимическими и антигенными свойствами, называется чистой культурой .

Чистая культура микроорганизмов, выделенных из определенного источника и отличающихся от других представителей вида, называется штаммом.

Близким к штамму является понятие клона.Клон представляет собой совокупность особей, выращенных из одной микробной клетки.

Американский микробиолог Д. Берги (1938-1999) выпустил первый международный определитель бактерий. Последующие издания определителя под названием «Bergey"s Manual of Determinative Bacteriology» подготовлены Международным комитетом по систематике бактерий. В них детально и полно приводятся последние сведения о микроорганизмах, их таксономии, номенклатуре и принципах идентификации, дана экологическая характеристика (место обитания, ниши) и другие свойства. В связи с постоянным появлением новых сведений о свойствах микроорганизмов каждое очередное издание определителя отличается от предыдущего.

Все живые организмы делят на следующие группы : прокариоты, эукариоты и вирусы .

Вирусы имеют неклеточное строение.

Согласно с новым Кодексом номенклатуры бактерий выделяют следующие классификационные категории царства Procaryotae: отдел – Класс – Порядок – Семейство – Род – вид.

В восьмом издании (1974) «Руководства Берги по определению бактерий» все микроорганизмы объединены в царство прокариоты (Procaryotae ), в которое включены два отдела – цианобактерии и бактерии (Приложение 1).

В девятом (1984) издании «Руководства Берги по определению бактерий» все микроорганизмы разделены на 4 отдела и объединены в царство Procaryotae.

1. Отдел грацикулиты (Gracilicutes ) (т.е. тонкостенные, грамотрицательные бактерии) (классы Scotobacteria, Anoxyphotobacteria, Oxyphotobacteria ) объединяет грамотрицательные, полиморфные, бесспоровые микроорганизмы, у которых в состав ригидной клеточной стенки входит пептидогликан (муреин). Сверху упругой
стенки располагается наружная мембрана, покрытая слоем белка
и гликопротеида. Между клеточной стенкой и цитоплазматической мембраной грациликут имеется периплазматическое пространство.

2. Отдел фермикуты (Firmicutes ) (т.е. толстостенные, грамположительные бактерии) (классы Firmibacteria, Tallobacteria ) объединяет грамположительные палочковидные, шаровидные и нитевидные микроорганизмы. Среди них имеются аэробы, анаэробы и факультативные анаэробы. Подвижные и неподвижные формы, образующие эндо- и экзоспоры.

3. Отдел тенерикуты (Tenericutes ) (класс Mollicutes ). Молликуты - полиморфные прокариоты, которые не синтезируют пептидогликан, а следовательно, не образуют клеточной стенки. Функцию стенки выполняет прочная трехслойная цитоплазматическая мембрана. Молликуты нечувствительны к пенициллину. Собирательное название таких микроорганизмов - микоплазмы.

4. Отдел мендозикуты (Mendosicutes ) (класс Archaeobacteria ) включает прокариоты с несовершенной клеточной стенкой, в которой вместо муреина содержится псевдомуреин, в котором отсутствует мурамовая
кислота. Клетки имеют форму кокков, палочек и спиралей, а также пирамид, квадратов и т. д.

Похожая информация.

С этим файлом связано 20 файл(ов). Среди них: лекция кормл молодняк крс3Word.docx, кормление свинейWord.docx, Tischenko_Tango.pdf, Khachaturyan_Cello_part.pdf, cello_part_Bach__Brandenburg_Concerto.pdf, Тревожные расстройства в неврологии.ppt.ppt, Травмы головного мозга.pptx.pptx, Токсические поражения нервной системы PPT.ppt, Медицинская микробиология.doc и ещё 10 файл(а).
Показать все связанные файлы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 … 60

1. Основы микробиологии

Микробиология как самостоятельная наука , имеющая свои объекты и методы исследования, сформировалась во второй половине 19 века благодаря работам Пастера, Коха, Эрлиха, Мечникова, Ру и др., но и в настоящее время, также как и тесно связанные с ней, биотехнология и генная инженерия , постоянно и интенсивно развивается.

Зародившись, как наука о возбудителях болезней , т.е. как отрасль медицины, к настоящему времени в зависимости от решаемых задач делится на :

· промышленную;

· сельскохозяйственную;

· ветеринарную;

· санитарную;

· медицинскую микробиологию.

Предметом изучения медицинской микробиологии являются микроорганизмы — представители нормальной микрофлоры тела человека и возбудители различных заболеваний человека , а также методы лабораторной диагностики , специфической профилактики и этиотропной терапии вызываемых ими заболеваний.

2. Классификация (систематика) микроорганизмов

Микроорганизмы — это организмы , невидимыеневооруженнымглазом из-за их незначительных размеров. Этот критерий — единственный, который их объединяет. В остальном мир микроорганизмов еще более разнообразен, чем мир макроорганизмов. Согласно современной систематике, микроорганизмы относятся к трем царствам:

· Vira — к ним относятся вирусы;

· Eucariotae — к ним относятся простейшие и грибы;

· Procariotae — к ним относятся истинные бактерии, риккетсии, хламидии,

микоплазмы, спирохеты, актиномицеты.

Основные отличия прокариот от эукариот состоят в том, что прокариоты не имеют :

· морфологически оформленного ядра (нет ядерной мембраны и отсутствует ядрышко ), его эквивалентом является нуклеоид , или генофор , представляющий собой замкнутую кольцевую двунитевую молекулу ДНК , прикрепленную в одной точке к цитоплазматической мембране; по аналогии с эукариотами эту молекулу называют хромосомной бактерией;

· сетчатого аппарата Гольджи ;

· эндоплазматической сети ;

· митохондрий .

Имеется также ряд признаков или органелл , характерных для многих, но не для всех прокариот, которые позволяют отличать их от эукариотов :

· многочисленные инвагинациицитоплазматической мембраны , которые называются мезосомы , они связаны с нуклеоидом и участвуют вделении клетки , спорообразовании , и дыхании бактериальной клетки ;

· специфический компонент клеточной стенки — муреин , по химической структуре — это пептидогликан (диаминопиеминовая кислота);

· плазмиды — автономно реплицирующиеся кольцевидные молекулы двунитевой ДНК с меньшей, чем хромосома бактерий молекулярной массой. Они находятся наряду с нуклеоидом в цитоплазме, хотя могут быть и интегрированы в него, и несут наследственную информацию , не являющуюся жизненно необходимой для микробной клетки, но обеспечивающую ей те или иные селективные преимущества в окружающей среде . Наиболее известны плазмиды :

— (F-плазмиды) , обеспечивающие конъюгационный перенос между бактериями;

— (R-плазмиды) — плазмиды лекарственной устойчивости, обеспечивающие циркуляцию среди бактерий генов, детерминирующих устойчивость к используемым для лечения различных заболеваний химиотерапевтическим средствам.

Также как для растений и животных, для названия микроорганизмов применяется бинарная номенклатура , — то есть родовое и видовое название , но если видовую принадлежность исследователям определить не удается и определена только принадлежность к роду, то употребляется термин «species». Чаще всего это имеет место при идентификации микроорганизмов имеющих нетрадиционные пищевые потребности или условия существования.

Название рода обычно или основано на морфологическом признаке соответствующего микроорганизма (например, Staphylococcus, Vibrio, Mycobacterium) либо являются производными от фамилии автора, который открыл или изучил данный возбудитель (например, Neisseria, Shigella, Escherichia, Rickettsia, Gardnerella).

Видовое название часто связано с наименованием основного вызываемого этим микроорганизмом заболевания (например, Vibrio cholerae — холеры, Shigella dysenteriae — дизентерии, Mycobacterium tuberculosis — туберкулеза) или с основным местом обитания (например, Escherihia coli — кишечная палочка).

Кроме того, в русскоязычной медицинской литературе возможно использование соответствующего русифицированного названия бактерий (например, вместо Staphylococcus epidermidis — эпидермальный стафилококк; Staphylococcus aureus — золотистый стафилококк и т. д.).

Царство прокариот включает в себя отдел цианобактерий и отдел эубактерий , который, в свою очередь, подразделяется на порядки :

· собственно бактерии (отделы Gracilicutes, Firmicutes, Tenericutes, Mendosicutes);

· актиномицетов;

· спирохет;

· риккетсий;

· хламидий.

Бактерии — это прокариотические , преимущественно одноклеточные микроорганизмы , которые могут также образовывать ассоциации (группы) сходных клеток , характеризующиеся клеточными , но не организменными сходствами.

Порядки подразделяются на группы . Основными таксономическими критериями , позволяющими отнести штаммы бактерий к той или иной группе , являются :

· морфология микробных клеток (кокки, палочки, извитые);

· отношение к окраске по Граму — тинкториальные свойства (грамположительные и грамотрицательные);

· тип биологического окисления — аэробы, факультативные анаэробы, облигатные анаэробы;

· способность к спорообразованию.

Дальнейшая дифференциациягрупп на семейства , рода и виды , которые являются основной таксономической категорией , проводится на основании изучения биохимическихсвойст в. Этот принцип положен в основу классификации бактерий, приведенной в специальных руководствах — определителях бактерий .

Вид является эволюционно сложившейся совокупностью особей, имеющих единый генотип , который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими, физиологическими, биохимическими признаками . Для патогенных бактерий определение «вид» дополняется способностью вызывать определенные нозологические формы заболеваний. Существует внутривидовая дифференцировка бактерий на варианты:

· по биологическим свойствам (биовары или биотипы);

· по биохимической активности (ферментовары);

· по антигенному строению (серовары или серотипы);

· по чувствительности к бактериофагам (фаговары или фаготипы);

· по устойчивости к антибиотикам (резистентовары).

В микробиологии широко применяют специальные термины — культура, штамм, клон.

Культура — это видимая глазом совокупность бактерий на питательных средах . Культуры могут быть чистыми () и смешанными (совокупность бактерий двух или более видов ).

Штамм — это совокупность бактерий одного вида , выделенных из разных источников или из одного источника в разное время . Штаммы могут различаться по некоторым признакам, не выходящим за пределы характеристики вида.

Клон — это совокупность бактерий, являющихся потомством одной клетки .

1 2 3 4 5 6 7 8 9 … 60

перейти в каталог файлов

Систематика микроорганизмов.

Стр 1 из 26Следующая ⇒

Систематика- распределение 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 (три аспекта, три кита систематики)- классификация, идентификация и номенклатура.

Классификация- распределение (объединение) организмов в соответствии с их общими свойствами (сходными генотипическими и фентипическими 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

Основывается на использовании максимального количества сопоставляемых признаков и математическом учете степени соответствия.

окраске по Граму .

субстраты

аутотрофы, гетеротрофы) , азотного ( .

8.Способность к спорообразованию , характер спор.

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).

Медицинская микробиология. Медицинская микробиология

Идентификация.

Номенклатура-

Штамм серотипами (серовариантами- сокращенно сероварами) фаготипами , биохимическим свойствам- хемоварами 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

культур .

Морфология бактерий.

мкм ) х 2- 3 мкм.

2.Палочковидные.

3.Извитые.

4.Нитевидные.

Кокковидные бактерии (кокки)

1.Микрококки .

2.Диплококки.

3.Стрептококки.

4.Тетракокки . Деление в двух взаимоперпендикулярных плоскостях с образованием тетрад (т.е. по четыре клетки).

Медицинского значения не имеют.

5.Сарцины . Деление в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, образуя тюки (пакеты) из 8, 16 и большего количества клеток. Часто обнаруживают в воздухе.

6.Стафилококки (от лат.- гроздь винограда).

Делятся беспорядочно в различных плоскостях, образуя скопления, напоминающие грозди винограда. Вызывают многочисленные болезни, прежде всего гнойно- воспалительные.

2.Бациллы- аэробные спорообразующие микробы.

Диаметр споры обычно не превышает размера (“ширины”) клетки (эндоспоры).

Необходимо иметь в виду, что термин “бактерия” часто используют для обозначения всех микробов- прокариот. В более узком (морфологическом) значении бактерии- палочковидные формы прокариот, не имеющих спор.

Основные группы бактерий Роды бактерий

скользя-

Щие бактерии

спирохеты Borrelia, Leptospira

эубактерии

myces, Nocardia, Strep-

Б.Простые одноклеточные

2/свободноживущие

грамположительные:

кокки Streptococcus, Staphy-

teria, Erysipelothrix

спорообразующие палочки

б. грамотрицательные:

кокки Neisseria

некишечные палочки

в т.ч. спиральной формы Spirillum

Yersinia, Francisella,

Haemophilus, Borde-

кишечные палочки

факультативные анаэробы Escherichia, Salmone-

lla, Shigella, Klebsiel-

la, Proteus, Vibrio

12345678910Следующая ⇒

2. Систематика и номенклатура микроорганизмов

В качестве синонима понятия «систематика микроорганизмов» иногда используется также термин «таксономия».

В настоящее время нет универсальной, единственно правиль-ной, классификации.

В зависимости от поставленной задачи микро-организмы могут быть классифицированы по морфологическим признакам (палочки, кокки, извитые и т.д.), по тинкториальным при-знакам (грамположительные, грамотрицательные и т.д.), по физио-логическим признакам (термофильные, психрофильные, ацидофиль-ные, аэробные и т.д.), по экологическим признакам (азотфиксирующие, нитрифицирующие, сульфатредуцирующие, целлюлозоразрушающие и т.д.), по межвидовым отношениям (антагонисты, синнергисты, комменсалы и т.п.), по видам таксиса, генотипическим и филоге-нетическим признакам.

Микроорганизмы классифицируются также по степени опасности для человека, животных и окружающей среды. Таким образом, классификация микроорганизмов представляет собой субъективную обработку объективных характеристик.

Современная систематика микроорганизмов включает в себя три основных направления:

Характеристика микроорганизмов — получение всевоз-можных сведений о свойствах и параметрах, необходимых для отне-сения определяемых микроорганизмов к тому или иному таксону.

Классификация или таксономия , т.е. процесс упорядо-ченного расположения микроорганизмов в таксономические груп-пы на основе подобия.

3. Номенклатура — присвоение научных названий таксономи-ческим группам (таксонам).

Основной таксономической единицей в систематике микро-организмов является вид .

По общебиологическим представлени-ям, вид — это группа близких между собой организмов, имеющих общий корень происхождения и на данном этапе эволюции характеризующийся определенными морфологическими, биохимически-ми и физиологическими признаками, обособленных отбором от дру-гих видов и приспособленных к определенной среде обитания. Важ-ным видовым признаком является способность организмов скре-щиваться и давать потомство.

Определение вида у бактерий принципиально отличается от классического определения биологического вида, так как у них от-сутствует половой способ размножения.

По современным представ-лениям, к одному виду бактерий относят близкородственные орга-низмы, с 70%-ным уровнем гомологии ДНК и сходные по совокупно-сти морфологических, биохимических и физиологических признаков.

В иерархической классификации микроорганизмов использу-ются также следующие таксономические категории: подвид — груп-па близкородственных сходных организмов внутри вида с уровнем ДНК-гомологии выше 70%; род — таксономическая группа, объе-диняющая родственные виды, и далее — семейство , подпорядок, порядок, подкласс, класс, царство и домен (или надцарство ).

В настоящее время в большей степени описаны семейства и доме-ны, в то время как остальные таксономические группы находятся в процессе систематизации.

Домены являются наивысшими таксонами микроорганизмов, соответствующими ранее выделяемым царствам. Согласно совре-менной классификации все разнообразие микроорганизмов представ-лено тремя доменами: Bacteria (прокариотиые микроорганиз-мы, истинные бактерии), Archaea (другая эволюционная ветвь прокариоптых микроорганизмов) и Eukarya (эукариотные мик-роорганизмы) (рис.

2). Из них два домена (Bacteria и Archaea) включают только представителей прокариотов, которые выделены в отдельное надцарство — Procariolae .

Рис.2. Универсальное филогенетическое древо живых организмов.

Наиболее точной, информативной и удобной в использовании, является такая система классификации, в которой таксоны опреде-лены, исходя из разнообразных согласующихся характеристик, по-лученных с использованием различных современных методов.

По-добный подход к выделению таксонов называется полифазным.

Основными методами современной полифазной таксономии являются: генотипический, фенотипический и филогенетический.

Генотипический метод является доминирующим в полифаз-ной таксономии.

Он основан на изучении Ц+Г состава ДНК, на ис-следовании ДНК-рРНК гомологии, на установлении родственных отношений между микроорганизмами, которые закодированы в нуклеотидных последовательностях генов 16S или 23S р-РНК. Напри-мер, при определении принадлежности микроорганизма к опреде-ленному виду уровень сходства нуклеотидных последовательнос-тей ДНК около 70% играет первостепенную роль. Поэтому геноти-пический метод часто называют методом геномной дактилоско-пии.

Фенотипические исследования используются чаще всего в раз-личных схемах идентификации микроорганизмов, для формального описания таксона, от разновидности и подвида до рода и семейства.

В то время как генотипические данные необходимы для размещения таксона на филогенетическом древе и в системе классификации, фенотипическая характеристика дает описательную информацию, позволяющую идентифицировать тот или иной вид микроорганизма. Классические фенотипические характеристики включают в себя морфологические, физиологические, биохимические, хемотаксономические и серологические особенности микроорганизмов.

Морфологические признаки указывают, какие размеры и форму имеет микроорганизм (кокк, палочка, спирилла), есть ли у него капсу-ла или споры, объединяются ли клетки в цепочки, тетрады или пакеты, есть ли у них жгутики и как они расположены, окрашиваются ли клет-ки по Граму.

Морфология бактерий включает в себя изучение культуральных свойств, т.е. характер роста на питательных средах, форму колоний на плотных питательных средах, пигментообразование.

Физиологические особенности характеризуют механизм об-мена веществ, способ получения энергия, способность данного микроорганизма к трансформации тех или иных веществ, его отно-шение к углероду, азоту, кислороду, температуре, рН среды.

Биохимические признаки определяются способностью микро-организмов разлагать определенные сахара, образовывать серово-дород, аммиак и другие соединения.

Хемотаксономические особенности характеризуют химичес-кий состав цитоплазмы клетки.

Таксономическая специфичность состава жирных кислот, липопротеидов, липополисахаридов, пигмен-тов, полиаминов, белков и других химических компонентов клетки широко используется при классификации микроорганизмов.

Серологические свойства, или серотипирование, основаны на выявлении вариабильности антигенных компонентов бактериаль-ных клеток.

Такими компонентами могут быть жгутики, фимбрии. капсулы, клеточная стенка, ферменты и токсины. Для выявления антигенных свойств бактериальной клетки используются различ-ные серологические реакции: реакция преципитации, реакция скле-ивания комплемента, осаждение и др.

Таким образом, фенотипические характеристики отличаются большим объемом и разнообразием получаемой информации, ко-торую сложно обработать вручную.

Возникла необходимость в ком-пьютерном, числовом анализе получаемых данных. Появилась нумерическая (числовая) таксономия, позволяющая с помощью компьютерных программ анализировать фенотипические и генотипические характеристики микроорганизмов. Использование нумерического анализа в таксономической практике получило название «компьютерная идентификация».

Филогенетические методы (от греч. phylon — род, племя и genesis — происхождение, возникновение) позволяют проследить про-цесс исторического развития микроорганизмов как в целом, так и их отдельных таксономических групп: видов, подвидов, родов, се-мейств, подпорядков, порядков, подклассов, классов, царств и до-менов.

Филогенетические связи между микроорганизмами изучают-ся методами геномной дактилоскопии, молекулярной биологии, ком-пьютерной идентификации.

На основании полученных данных стро-ятся филогенетические древа, которые отражают эволюционные взаимоотношения между микроорганизмами (рис. 3). Создаваемые филогенетические древа не могут быть использованы для постро-ения иерархической классификации микроорганизмов и не заменя-ют собою систематику. Они являются одним из ее элементов.

Номенклатура — занимается вопросами точных и единообраз-ных названий. Эго система наименований, применяемых в определен-ной области знаний.

В соответствии с международными правилами таксономическим группам микроорганизмов присваиваются имена.

Еще до введения первых правил номенклатуры было описа-но огромное количество микроорганизмов. Причем одна и та же бактерия могла быть отнесена к разным по названию таксонам. Во избежание этого Международным Кодексом номенклатуры были определены все приоритетные названия бактерий, опубли-кованные с 1 мая 1753 года. В результате был создан «Список признанных названий бактерий», который вступил в силу с 1 янва-ря 1980 года.

В настоящее время название микроорганизмам при-сваивается в соответствии с правилами Международного Кодек-са номенклатуры бактерий. Компетенция Кодекса распространя-ется только на правила присвоения и использования научных на-званий микроорганизмов. Вопросы классификации решаются вне зависимости от Кодекса на базе проводимых таксономических исследований.

3. Филогенетическое древо бактерий.

В микробиологии, как и в биологии, для обозначения видов бактерий принята двойная (бинарная) номенклатура, предложенная еще в 1760 году Карлом Линнеем.

Первое слово обозначает название рода. Обычно это латинс-кое слово, оно пишется с прописной буквы и характеризует какой-либо морфологический или физиологический признак, либо фами-лию ученого, открывшего этот микроб. Например, в честь фран-цузского ученого Л. Пастера назван род «пастерелла», американс-кого микробиолога Сальмона — род «сальмонелла», немецкого уче-ного Т.

Эшериха — род «эшерихиа», японского микробиолога Шига — род «шигелла», английских бактериологов Д. Брюса и С. Эрвина — роды «бруцелла» и «эрвиния», русских ученых Кузнецова и Лямбля — роды «кузнецовия» и «лямблия» и т.д. Название рода микроорга-низма обычно сокращается до одной-двух букв.

Второе слово обозначает видовой эпитет в названии микроор-ганизма и, как правило, представляет собой производное от суще-ствительного, дающее описание цвета колонии, источника проис-хождения микроорганизма, вызываемого им процесса или болезни.

Название вида пишется со строчной буквы и никогда не сокраща-ется. Например, Escherichia coli означает, что эшерихии обитают в кишечнике, Pasterella pestis — пастереллы, вызывающие чуму, Bordetetia pertussis — бордетеллы, вызывающие кашель, Clostridium tetani — клостридии, вызывающие столбняк и т.д.

Виноградский и М. Бейеринк, учитывая многообразие метаболизма бактерий, предложили в названии рода отражать при-знаки, связанные с морфологией, экологией, биохимией и физиоло-гией микроорганизмов. Так появились названия, являющиеся клю-чом к характеристике микроорганизма: Acetobacter (кислотообра-зующие бактерии), Nitrosomonas (нитрифицирующие бактерии), Azotobakter (бактерии, связывающие азот атмосферы), Chromobakterium (пигментированные бактерии), В.

stearothermophiliis (восковые теплолюбивые бактерии) и т.д.

Иногда в качестве составной части систематики рассматри-вается идентификация (определение) микроорганизмов. Однако это не совсем корректно, так как идентификация использует уже построенные системы классификации и конкретные, указанные в идентификационных ключах (таблицах), характеристики микроор-ганизмов.

Схемы идентификации микроорганизмов являются своеобразным тестом качества системы классификации. Дня иденти-фикации микроорганизмов широко используются фенотипические и генотипические методы, методы компьютерной идентификации ана-лиза и геномной дактилоскопии.

В 1923 году Д.

Берджи выпустил первый международный определитель бактерий. Последующие издания были подготов-лены Международным комитетом по систематике бактерий. Де-вятое, последнее американское издание «Руководства по опреде-лению бактерий Берджи» (Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology), вышло в 1994 году. Сокращенное название Руковод-ства -BMDB-9. В русском переводе BMDB-9 издано в 1997 году.

Оно знакомит с многообразием прокариот и делает шаг навстре-чу попыткам идентификации микроорганизмов, выделяемых из ок-ружающей среды.

Согласно BMDB-9 бактерии подразделяются (по фенотипи-ческим признакам) на четыре основные категории:

1. Грамотрицательные эубактерии, имеющие клеточные стенки.

2. Грамположительные эубактерии, имеющие клеточные стенки.

Эубакгерии, лишенные клеточных стенок.

4. Архебактерии.

Основным объектом в идентификации микроорганизмов яв-ляется чистая культура выделенной бактерии, называемая «штам-мом» или «клоном».

Штамм (от нем.

stammen — происходить) — это бактериальная культура одного и того же вида, выделенная из разных объектов или из одного объекга в разное время, и отличающаяся незначи-тельными изменениями свойств (например, по чувствительности к антибиотикам, ферментативной активности, способности к образо-ванию токсинов). Обычно штаммы одного вида приспособлены к определенной среде обитания.

Под термином «бактериальная культура » понимают попу-ляцию микробных клеток в данном месте и в данное время.

Это могут быть микроорганизмы, выращенные на плотной или жидкой питательной среде в условиях лаборатории. Культуру микроорга-низмов, выращенных на плотной или жидкой питательной среде из особей одного вида путем последовательных пересевов одиночной колонии, называют чистой.

Чистые бактериальные культуры, полученные из одной исход-ной клетки, называют клонами (от греч.

klon — отпрыск). Клон пред-ставляет собой генетически однородную популяцию.

Смешанной называют культуру из неоднородных микроорга-низмов, выделенных из исследуемого материала, например, из воды, почвы, воздуха.

Дата публикования: 2015-11-01; Прочитано: 4841 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.003 с)…

Систематика – это наука, занимающаяся вопросами классификации (распределения) микроорганизмов по группам (таксонам) в соответствии с определенными признаками, их номенклатурой и идентификацией. Под таксоном понимают группу организмов, обладающих заданной степенью однородности.

Основной таксономической единицей в биологии является вид. Вид – это эволюционно сложившаяся совокупность особей одного генотипа, обладающих сходными морфологическими, физиологическими, культуральными, биохимическими и другими признаками.

Виды в микробиологии подразделяются на подвиды или варианты, штаммы и клоны. Бактерии вариантов отличаются отдельными своими признаками: морфологическими (морфовары), биологическими (биовары), ферментативными (ферментовары), устойчивостью к антибиотикам (резистенсвары) и бактериофагам (фаговары), антигенной структурой (серовары), патогенностью для определенных хозяев (патовары).

Штамм — это культура микробов, выделенная из определенного источника (организма человека, животного, окружающей среды) разными авторами и в разное время.

Систематика бактерий

Клон — культура микроорганизмов полученная из одной особи. Под термином «культура» понимают микроорганизмы, выращенные на жидкой или плотной питательной среде.

Существует два принципа систематики: филлогенетическая , в основе которой лежит установление родственных связей между организмами (систематика высших организмов) ипрактическая (искусственная), целью которой является выявление степени сходства между микроорганизмами для быстрой идентификации и отнесения к определенным таксонам.

В основе современной таксономии микроорганизмов лежат следующие признаки:

Морфологические: -форма, окраска по Граму, подвижность, споро- и капсулообразование, размеры;

2. Биохимические : тип метаболизма, ферментация сахаров и многоатомных спиртов, протеолитические свойства и др.

3. Физиологические : отношение к источникам С, О, азота, температуре, рН, влажности;

Культуральные признаки: характер роста на плотных и жидких средах;

5. Молекулярно биологические (особенности строения ДНК).

В настоящее время принята международная систематика бактерий по Берги. Берги — американский ученый, возглавивший школу микробиологов, которыми под его руководством была составлена систематика прокариотов. Ее первое издание («Руководство по систематике бактерий») вышло в 1923 г, девятое – I т в 1984 г, 2 т – в 1986, 3 т – в 1989 .

По данной систематике в зависимости от строения клеточной стенки все прокариоты разделены на 4 отдела:

Gracilicutes (gracilis — тонкий, стройный, cutes — кожа). В отдел внесены все грамотрицательные микроорганизмы.

2. Firmicutes — (firmis — крепкий, прочный). В отдел включены грамположительнве кокки, палочки и нити.

3. Tenericute s — (tenes — мягкий, нежный).

В отдел включены микоплазмы, у которых отсутствует клеточная стенка.

4. Mendosicutes (mendosi — несовершенная клеточная стенка). Включены микроорганизмы не содержащие муреина и живущие в экстремальных условиях — метанообразующие, сероокисляющие, галофилы, термоацидофильные и др.

После отдела идут следующие таксоны: класс, группа (или секция), порядок (суффикс — ales), семейство (— ceae), род, вид .

В микробиологии используется биноминальная номенклатура предложенная К.Линнеем: первое слово обозначает — род и пишется с большой буквы, второе — видовое название и пишется с малой буквы.

В название рода включен какой-то морфологический, физиологический признаки или фамилия автора, изучавшего этот род. Название вида — это описание колонии (цвета, ее формы) или источника происхождения.

Дата публикования: 2014-11-29; Прочитано: 3259 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.001 с)…

Систематика микроорганизмов крайне сложна. Многие микроорганизмы имеют одинаковые морфологические признаки, но различные физиологические свойства. Эволюция многих микроорганизмов неизвестна, а родственные связи между ними часто неясны. Кроме того, понятие «вид» для микроорганизмов до сих пор не имеет четкого определения. Обычно к одному виду относят микроорганизмы, обладающие общими морфологическими и физиологическими свойствами, сходные по антигенной структуре.

В среде обитания микроорганизмы, составляющие данный вид, вызывают сходные процессы в результате своей жизнедеятельности. Наименование вида у микроорганизмов дают по биноминальной (двойной) номенклатуре, предложенной Линнеем в 1760 г.

1. Систематика микроорганизмов.

Первое слово в названии микроорганизма означает род и обычно является латинским, второе слово - видовое название микроба. Наименование рода пишется с прописной буквы, а видовое -со строчной, например Bacillus anthracis - сибиреязвенная палочка, возбудитель сибирской язвы.

При написании родовое название бактерии принято сокращать до начальной буквы, например Е. coli (Escherichia coli) - кишечная палочка.

В названии микроорганизмов могут быть отражены имена открывших их ученых. Так, бруцеллы описаны английским ученым- Брюсом, лямблии -русским врачом Лямблем. В честь американского микробиолога Сальмона назван род «сальмонелла», немецкого ученого Эшериха - род «эшерихиа», японского микробиолога Шига - род «шигелла».

Иногда название микроорганизмов связано с названием органа, который они поражают: например, менингококки вызывают поражение мозговых оболочек, пневмококки - легких и т. д. Эти названия не согласуются с правилами номенклатуры.

Систематика микроорганизмов

Систематика — распределение 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 (три аспекта, три кита систематики)- классификация, идентификация и номенклатура. Другими словами, основная цель систематики — идентифицировать микроорганизм. Классификация — распределение (объединение) организмов в соответствии с их общими свойствами (сходными генотипическими и фентипическими 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.

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

Больщое число сравниваемых фенотипических признаков и принцип их равной значимости затрудняло классификацию.

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 окраске 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.

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.

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.

Белковый спектр (полипептидный профиль).

12. Чувствительность к антибиотикам и другим лекарственным препаратам.

13. Генотипические (использование методов геносистематики).

Классификация микроорганизмов

Классификация микроорганизмов (корневой таксон) – это распределение микроорганизмов по сходным или отличительным признакам в упорядоченные группы.
Классификация микроорганизмов является одним из наиболее трудных разделов микробиологии.

Чем полнее наши сведения об организмах, тем точнее мы их классифицируем.
Современная классификация микроорганизмов построена по иерархическому принципу. Различные уровни иерархии (таксономические категории, ряды, ранги) имеют собственные названия (от высших к низшим): царство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид.

Принято, что любой конкретный микроорганизм должен последовательно принадлежать ко всем 7 категориям.

Царство (лат.

regnum) – это иерархическая ступень научной классификации микроорганизмов, таксон самого высокого уровня среди основных. Исторически выделяют пять царств живых организмов: животные; растения; грибы; бактерии; вирусы. С 1977 года к ним присоединены ещё два царства: протисты; археи. С 1998 выделяют ещё одно: хромисты.

Отдел (лат. dvisio) один из высших рангов таксономической иерархии в микробиологии. В иерархии таксономических категорий отдел находится выше класса и ниже царства.
Названия отделов, как и названия других таксонов, ранг которых выше рода, являются униномиальными, то есть состоят из одного слова – существительного, или прилагательного, используемого как существительное, во множественном числе, написанного с заглавной буквы.Класс (лат.

classis) - один из основных рангов иерархической классификации в биологической систематике. В иерархии систематических категорий класс стоит ниже отдела и выше порядка. Названия классов, как и названия других таксонов, ранг которых выше рода, являются униномиальными. Порядок (лат. ordo) один из основных рангов иерархической классификации. В иерархии систематических категорий стоит ниже класса и выше семейства. В бактериологии для названия порядков используется стандартизированное окончание –ales.

Карл Линней высказал мнение, что «порядок есть подразделение классов, вводимое для того, чтобы не разграничивать роды в числе большем, чем их легко может воспринять разум». Семейство (лат.

familia) один из основных рангов иерархической классификации в биологической систематике. В иерархии систематических категорий семейство стоит ниже порядка и выше рода. Названия семейств образуются по правилам, регулируемым международным кодексом номенклатуры бактерий. Название семейства образуется от названия типового рода, к основе которого добавляется стандартное окончание aceae.

Род (лат. genus) один из основных рангов иерархической классификации в биологической систематике.
В иерархии систематических категорий род стоит ниже семейства и выше вида. Научное название рода униномиально, то есть состоит из одного слова. Кодексы биологической номенклатуры требуют, чтобы это слово было по форме латинским, то есть было написано буквами латинского алфавита и подчинялось правилам латинской грамматики.

Название рода рассматривается как имя существительное в единственном числе и пишется с заглавной буквы. Других ограничений нет, поэтому названием рода может быть как слово, заимствованное из классической латыни, так и латинизированное слово из любого языка (чаще всего из древнегреческого). Нередко название рода является словом, образованным от фамилии или имени (например, Escherichia) от имени ученого Эшериха.

От основы родового названия образуются названия таксонов группы семейства. Правила образования и применения родовых названий устанавливаются правилами, зафиксированными в международном кодексе номенклатуры бактерий. Вид (лат. species) таксономическая, систематическая единица, группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды.

Вид реально существующая единица живого мира, основная структурная единица в системе организмов. В классификации микроорганизмов проблема вида является самой важной и трудной. Без определения вида нельзя строить классификацию.

Вид совокупность микроорганизмов, имеющих единое происхождение и генотип, сходные морфологические и биологические свойства.

Вид у бактерий определяется суммой разнообразных признаков и свойств и представляет собой продукт эволюции живой материи, имеющий свою историю развития, формирования и стабилизации в результате приспособления к условиям существования. Чистая культура совокупность однородных микроорганизмов, выделенных на питательной среде, для которых характерно сходство биологических свойств.

Штамм чистая культура микроорганизма, выделенная из определенного источника, и отличающаяся от других представителей вида.
Клон совокупность потомков, выращенных из единственной микробной клетки.

В современных классификациях используют любой признак, лишь бы он выделялся и давал возможность распознать изучаемый микроорганизм. Сравнительно новым является понятие надцарства, или биологического домена.

Оно было предложено в 1990 Карлом Вёзе и ввело разделение всей биомассы Земли на три домена:
1) эукариоты (домен, объединивший все организмы, клетки которых содержат ядро);
2) бактерии;
3) археи.

На основании особенностей строения микроорганизмов и других одноклеточных их разделяют на две четко различающиеся группы: эукариоты и прокариоты.
Эукариоты — высшие микроорганизмы, или протисты.

Клетки их по строению сходны с растительными и животными клетками. К эукариотам относят водоросли, грибы и простейшие. В клетках эукариотов имеется дифференцированное ядро, отграниченное от цитоплазмы ядерной мембраной. Внутри ядра находится набор хромосом, которые, удваиваясь в процессе деления - митоза, передаются дочерним клеткам. В цитоплазме эукариотов имеются развитая эндоплазматическая сеть, происходящая из цитоплазматической мембраны, а также митохондрии и различные органеллы - пластиды.

Прокариоты - низшие протисты.

К ним относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. Прокариоты по своей структуре резко отличаются от всех остальных живых организмов. В клеточной стенке прокариотов обнаружены пептидогликаны (гликопротеиды), не выявленные в составе клеток эукариотов. Ядро прокариотической клетки не дифференцировано: дезоксирибоиуклеиновая кислота (ДНК), составляющая хромосому, свободно погружена в цитоплазму, ядерная оболочка отсутствует. Эндоплазматическая сеть развита слабо, поэтому деление на «отсеки» в цитоплазме не выражено.

До сих пор единая международная классификация микроорганизмов отсутствует. Грибы, простейшие и вирусы имеют свою определенную классификацию, которая будет изложена в соответствующих разделах.

Существуют также различные схемы классификаций бактерий и сине-зеленых водорослей. В настоящее время все большее признание получает систематика Берджи, изложенная в «Определителе бактерий», последний раз изданном в 1974 г. В нем описано и систематизировано более 1500 видов микроорганизмов, относящихся к прокариотам.

Микроорганизмы, относящиеся к прокариотам, в определит еле Берджи разделены на два отдела: I - циано-бактерии (сине-зеленые водоросли) и II - бактерии. Наиболее подробно описан и систематизирован отдел бактерий. В него входят, помимо собственно бактерий (кокки, палочки, спириллы), такие микроорганизмы, как спирохеты, актиномицеты, риккетсии, хламидии, микоплазмы.Отдел бактерий разделен на 19 групп, или частей, что соответствует подотделам или подклассам.

В эти группы входят порядки, семейства, роды и виды, которые имеют большое значение для человека. Среди микроорганизмов, вызывающих заболевания человека, можно назвать: спирохеты (группа 5), гонококки, стафилококки, стрептококки (группы 10 и 14), возбудители кишечных инфекций, в том числе холеры (группа 8), возбудители анаэробных инфекций и сибирской язвы (группа 15), актиномицеты и микобактерии (группа 17), риккетсии и хламидии (группа 18), микоплазмы (группа 19).

Идентификация микроорганизмов

Основные фено- и генотипические характеристики, используемые для классификации микроорганизмов, используются и для идентификации, т.е. установления их таксономического положения 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 международными правилами.

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.

В микробиологии часто используется и ряд других терминов для характеристики микроорганизмов.

В микробиологии существуют еще понятия «штамм» и «клон».

Штамм - микроорганизмы одного вида, выделенные одномоментно из одного источника: от больного или носителя, а также с объектов внешней среды (из воды, пищевых продуктов, с предметов обихода). Штаммы отличаются между собой отдельными признаками, например устойчивостью к антибиотикам, сульфаниламидам, способностью вызывать неодинаковое по тяжести, клиническому течению и исходу инфекционное заболевание. Однако штаммы одного вида обладают всеми признаками, характеризующими их как вид.

Они сохраняют также свое видовое название, к которому добавляют начальные буквы фамилии или инициалы больных, от которых был выделен данный штамм, или название территории, на которой он был обнаружен. Например, различные штаммы вируса гриппа получили свое название по месту их выделения: «азиатский» штамм вируса гриппа, штамм вируса гриппа «Гонконг».

Клон - культура микроорганизмов, полученная при размножении одной клетки данного вида или штамма.

Термин «культура», или «популяция», используют для обозначения совокупности микробов, вырастающих на питательной среде из одной или нескольких клеток одного вида (от франц. population - население). Популяция микробов, состоящая из особей одного вида, называется чистой культурой, а из особей разных видов - смешанной культурой.

Основной принцип бактериологической работы — выделение и изучение свойств только чистых (однородных, без примеси посторонней микрофлоры) культур .

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Нумерическая (численная) таксономия основывается на использовании максимального количества сопоставляемых признаков и математическом учете степени соответствия. Больщое число сравниваемых фенотипических признаков и принцип их равной значимости затрудняло классификацию.

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.

Идентификация.

Основные фено- и генотипические характеристики, используемые для классификации микроорганизмов, используются и для идентификации, т.е.

установления их таксономического положения 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.

Номенклатура- название микроорганизмов в соответствии с международными правилами.

В микробиологии часто используется и ряд других терминов для характеристики микроорганизмов.

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 .

Морфология бактерий.

Прокариоты отличаются от эукариот по ряду основных признаков .

1.Отсутствие истинного дифференцированного ядра (ядерной мембраны).

2.Отсутствие развитой эндоплазматической сети, аппарата Гольджи.

3.Отсутствие митохондрий, хлоропластов, лизосом.

4.Неспособность к эндоцитозу (захвату частиц пищи).

5.Клеточное деление не связано с циклическими изменениями строения клетки.

Значительно меньшие размеры (как правило). Большая часть бактерий имеет размеры 0,5- 0,8 микрометров (мкм ) х 2- 3 мкм.

По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов.

1.Шаровидные или кокки (с греч.- зерно).

2.Палочковидные.

3.Извитые.

4.Нитевидные.

Кокковидные бактерии (кокки) по характеру взаиморасположения после деления подразделяются на ряд вариантов.

1.Микрококки .

Клетки расположены в одиночку. Входят в состав нормальной микрофлоры, находятся во внешней среде. Заболеваний у людей не вызывают.

2.Диплококки. Деление этих микроорганизмов происходит в одной плоскости, образуются пары клеток. Среди диплококков много патогенных микроорганизмов- гонококк, менингококк, пневмококк.

3.Стрептококки. Деление осуществляется в одной плоскости, размножающиеся клетки сохраняют связь (не расходятся), образуя цепочки.

Много патогенных микроорганизмов- возбудители ангин, скарлатины, гнойных воспалительных процессов.

4.Тетракокки . Деление в двух взаимоперпендикулярных плоскостях с образованием тетрад (т.е. по четыре клетки). Медицинского значения не имеют.

5.Сарцины .

Деление в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, образуя тюки (пакеты) из 8, 16 и большего количества клеток. Часто обнаруживают в воздухе.

6.Стафилококки (от лат.- гроздь винограда). Делятся беспорядочно в различных плоскостях, образуя скопления, напоминающие грозди винограда.

Вызывают многочисленные болезни, прежде всего гнойно- воспалительные.

Палочковидные формы микроорганизмов.

1.Бактерии- палочки, не образующие спор.

2.Бациллы- аэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры обычно не превышает размера (“ширины”) клетки (эндоспоры).

3.Клостридии- анаэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры больше поперечника (диаметра) вегетативной клетки, в связи с чем клетка напоминает веретено или теннисную ракетку.

Необходимо иметь в виду, что термин “бактерия” часто используют для обозначения всех микробов- прокариот.

В более узком (морфологическом) значении бактерии- палочковидные формы прокариот, не имеющих спор.

Извитые формы микроорганизмов.

1.Вибрионы и кампилобактерии- имеют один изгиб, могут быть в форме запятой, короткого завитка.

2.Спириллы- имеют 2- 3 завитка.

3.Спирохеты- имеют различное число завитков, аксостиль- совокупность фибрилл, специфический для различных представителей характер движения и особенности строения (особенно концевых участков).

Из большого числа спирохет наибольшее медицинское значение имеют представители трех родов- Borrelia, Treponema, Leptospira.

Характеристика морфологии риккетсий, хламидий, микоплазм, более подробная характеристика вибрионов и спирохет будет дана в соответствующих разделах частной микробиологии.

Данный раздел завершаем краткой характеристикой (ключем) для характеристики основных родов микроорганизмов, имеющих медицинское значение, на основе критериев, применяемых в определителе бактерий по Берджи (Berge).

Ключ к основным группам бактерий

Основные группы бактерий | Роды бактерий

1.Изгибающиеся бактерии с тонкими стенками, подвиж-

ность обеспечивается за счет скольжения- скользя-

щие бактерии

2.Изгибающиеся бактерии с тонкими стенками, подвиж- Treponema

ность связана с наличием осевой нити- спирохеты Borrelia, Leptospira

3.Ригидные бактерии с толстыми стенками, неподвиж-

ные или подвижные благодаря жгутикам- эубактерии

Мицелиальные формы Mycobacterium, Actino-

myces, Nocardia, Strep-

Б.Простые одноклеточные

2/свободноживущие

грамположительные:

кокки Streptococcus, Staphy-

неспорообразующие палочки Corynebacterium, Lis-

teria, Erysipelothrix

спорообразующие палочки

в т.ч. обязательные аэробы Bacillus

в т.ч. обязательные анаэробы Clostridium

б. грамотрицательные:

кокки Neisseria

некишечные палочки

спиральной формы Spirillum

в т.ч. прямые, очень мелкие палочки Pasteurella, Brucella,

Yersinia, Francisella,

Haemophilus, Borde-

кишечные палочки

в т.ч. факультативные анаэробы Escherichia, Salmone-

lla, Shigella, Klebsiel-

la, Proteus, Vibrio

в т.ч. облигатные аэробы Pseudomonas

в т.ч. облигатные анаэробы Bacteroides, Fuso-

4.Без клеточных стенок Mycoplasma, Urea-

3.Строение бактериальной клетки.

Обязательными органоидами являются : ядерный аппарат, цитоплазма, цитоплазматическая мембрана.

Необязательными (второстепенными) структурными элементами являются : клеточная стенка, капсула, споры, пили, жгутики.

1.В центре бактериальной клетки находится нуклеоид — ядерное образование, представленное чаще всего одной хромосомой кольцевидной формы.

Систематика и классификация микроорганизмов

Состоит из двухцепочечной нити ДНК. Нуклеоид не отделен от цитоплазмы ядерной мембраной.

2.Цитоплазма — сложная коллоидная система, содержащая различные включения метаболического происхождения (зерна волютина, гликогена, гранулезы и др.), рибосомы и другие элементы белоксинтезирующей системы, плазмиды (вненуклеоидное ДНК), мезосомы (образуются в результате инвагинации цитоплазматической мембраны в цитоплазму, участвуют в энергетическом обмене, спорообразовании, формировании межклеточной перегородки при делении).

3.Цитоплазматическая мембрана ограничивает с наружной стороны цитоплазму, имеет трехслойное строение и выполняет ряд важнейших функций- барьерную (создает и поддерживает осмотическое давление), энергетическую (содержит многие ферментные системы- дыхательные, окислительно- восстановительные, осуществляет перенос электронов), транспортную (перенос различных веществ в клетку и из клетки).

4.Клеточная стенка — присуща большинству бактерий (кроме микоплазм, ахолеплазм и некоторых других не имеющих истинной клеточной стенки микроорганизмов).

Она обладает рядом функций, прежде всего обеспечивает механическую защиту и постоянную форму клеток, с ее наличием в значительной степени связаны антигенные свойства бактерий. В составе — два основных слоя, из которых наружный- более пластичный, внутренний- ригидный.

Основное химическое соединение клеточной стенки, которое специфично только для бактерий- пептидогликан (муреиновые кислоты). От структуры и химического состава клеточной стенки бактерий зависит важный для систематики признак бактерий- отношение к окраске по Граму .

В соответствии с ним выделяют две большие группы- грамположительные (“грам+”) и грамотрицательные (“грам — “) бактерии. Стенка грамположительных бактерий после окраски по Граму сохраняет комплекс йода с генциановым фиолетовым (окрашены в сине- фиолетовый цвет), грамотрицательные бактерии теряют этот комплекс и соответствующий цвет после обработки и окрашены в розовый цвет за счет докрашивания фуксином.

Особенности клеточной стенки грамположительных бактерий.

Мощная, толстая, несложно организованная клеточная стенка, в составе которой преобладают пептидогликан и тейхоевые кислоты, нет липополисахаридов (ЛПС), часто нет диаминопимелиновой кислоты.

Особенности клеточной стенки грамотрицательных бактерий.

Клеточная стенка значительно тоньше, чем у грамположительных бактерий, содержит ЛПС, липопротеины, фосфолипиды, диаминопимелиновую кислоту.

Устроена более сложно- имеется внешняя мембрана, поэтому клеточная стенка трехслойная.

При обработке грамположительных бактерий ферментами, разрушающими пептидогликан, возникают полностью лишенные клеточной стенки структуры- протопласты .

Обработка грамотрицательных бактерий лизоцимом разрушает только слой пептидогликана, не разрушая полностью внешней мембраны; такие структуры называют сферопластами . Протопласты и сферопласты имеют сферическую форму (это свойство связано с осмотическим давлением и характерно для всех безклеточных форм бактерий).

L- формы бактерий.

Под действием ряда факторов, неблагоприятно действующих на бактериальную клетку (антибиотики, ферменты, антитела и др.), происходит L — трансформация бактерий, приводящая к постоянной или временной утрате клеточной стенки.

L- трансформация является не только формой изменчивости, но и приспособления бактерий к неблагоприятным условиям существования. В результате изменения антигенных свойств (утрата О- и К- антигенов), снижения вирулентности и других факторов L- формы приобретают способность длительно находиться (персистировать ) в организме хозяина, поддерживая вяло текущий инфекционный процесс.

Утрата клеточной стенки делает L- формы нечувствительными к антибиотикам, антителам и различным химиопрепаратам, точкой приложения которых является бактериальная клеточная стенка.

Нестабильные L- формы способны реверсировать в классические (исходные) формы бактерий, имеющие клеточную стенку. Имеются также стабильные L- формы бактерий, отсутствие клеточной стенки и неспособность реверстровать которых в классические формы бактерий закреплены генетически.

Они по ряду признаков очень напоминают микоплазмы и другие молликуты — бактерии, у которых клеточная стенка отсутствует как таксономический признак. Микроорганизмы, относящиеся к микоплазмам- самые мелкие прокариоты, не имеют клеточной стенки и как все бактериальные бесстеночные структуры имеют сферическую форму.

К поверхностным структурам бактерий (необязательным, как и клеточная стенка), относятся капсула, жгутики, микроворсинки.

Капсула или слизистый слой окружает оболочку ряда бактерий.

Выделяют микрокапсулу , выявляемую при электронной микроскопии в виде слоя микрофибрилл, и макрокапсулу , обнаруживаемую при световой микроскопии. Капсула является защитной структурой (прежде всего от высыхания), у ряда микробов- фактором патогенности, препятствует фагоцитозу, ингибирует первые этапы защитных реакций- распознавание и поглощение. У сапрофитов капсулы образуются во внешней среде, у патогенов- чаще в организме хозяина. Существут ряд методов окраски капсул в зависимости от их химического состава.

Капсула чаще состоит из полисахаридов (наиболее распространенная окраска- по Гинсу ), реже- из полипептидов.

Жгутики. Подвижные бактерии могут быть скользящие (передвигаются по твердой поверхности в результате волнообразных сокращений) или плавающие, передвигающиеся за счет нитевидных спирально изогнутых белковых (флагеллиновых по химическому составу) образований- жгутиков.

По расположению и количеству жгутиков выделяют ряд форм бактерий.

1.Монотрихи- имеют один полярный жгутик.

2.Лофотрихи- имеют полярно расположенный пучок жгутиков.

3.Амфитрихи- имеют жгутики по диаметрально противоположным полюсам.

4.Перитрихи- имеют жгутики по всему периметру бактериальной клетки.

Способность к целенаправленному движению (хемотаксис, аэротаксис, фототаксис) у бактерий генетически детерминирована.

Фимбрии или реснички — короткие нити, в большом количестве окружающую бактериальную клетку, с помощью которых бактерии прокрепляются к субстратам (например, к поверхности слизистых оболочек).

Таким образом, фимбрии являются факторами адгезии и колонизации .

F- пили (фактор фертильности) — аппарат конъюгации бактерий , встречаются в небольшом количестве в виде тонких белковых ворсинок.

Эндоспоры и спорообразование.

Спорообразование — способ сохранения определенных видов бактерий в неблагоприятных условиях среды.

Эндоспоры образуются в цитоплазме, представляют собой клетки с низкой метаболической активностью и высокой устойчивостью (резистентностью ) к высушиванию, действию химических факторов, высокой температуры и других неблагоплиятных факторов окружающей среды. При световой микроскопии часто используют метод выявления спор по Ожешко . Высокая резистентность связана с большим содержанием кальциевой соли дипиколиновой кислоты в оболочке спор.

Расположение и размеры спор у различных микроорганизмов отличается, что имеет дифференциально- диагностическое (таксономическое) значение. Основные фазы “жизненного цикла” спор- споруляция (включает подготовительную стадию, стадию предспоры, образования оболочки, созревания и покоя) и прорастание , заканчивающееся образованием вегетативной формы. Процесс спорообразования генетически обусловлен.

Некультивируемые формы бактерий.

У многих видов грамотрицательных бактерий, не образующих спор, существует особое приспособительное состояние- некультивируемые формы.

Они обладают низкой метаболической активностью и активно не размножаются, т.е. не образуют колоний на плотных питательных средах, при посевах не выявляются. Обладают высокой устойчивостью и могут сохранять жизнеспособность в течение нескольких лет. Не выявляются классическими бактериологическими методами, обнаруживаются только при помощи генетических методов (полимеразной цепной реакции- ПЦР ).

Заварсин определил:
Систематика - теория многообразия организмов, которая изучает отношение между группами организмов.
Систематика учитывает филогенетическое родство: эволюционное развитие, общность происхождения организмов, а также те механизмы, которые привели к разнообразию видов.
Классификация - деление организмов на группы на основе определенных общих признаков.
Таксономия - наименование таксонов организмов, установление их границ и отношения подчинения в них.
Таксон - это любая таксономическая группа (род, вид, класс).
Номенклатура - сборник правил наименования таксонов, дополненный списком этих наименований.
В микробиологи принята бинарная номенклатура. Каждый организм родовое название (пишется вначале с большой буквы) и видовое (с маленькой буквы) Например: Staphilococcus aureus (albus, citreus, cereus).

Классификация микроорганизмов

Классификация микроорганизмов осуществляется по иерархической схеме от меньшей единицы к большей. В растительном и животном мире наименьшая единица - вид. Вид - это популяция особей, которая обладает общими морфологическими и функциональными признаками, имеющих общее происхождение в естественных условиях скрещивания между собой.
Все популяции одного вида имеют общий генофонд, что позволяет им скрещиваться между собой в естественных условиях.
Наименьшая единица у микроорганизмов - это штамм - культура микроорганизмов с малейшими отклонениями от вида. Штамм - это микроорганизм одного вида, но выделенный из различных источников. В микробиологии существует понятие «клоны» - это полученные совокупности дочернихклеток из одной материнской клетки с идентичными признаками и генотипом.
Вид - это совокупность штаммов, выделенных из различных источников, имеющих комплекс общих коррелирующих между собой признаков отличных от других видов.
У высших оргаизмов виды объединяются в род: вид - род - смейство - порядки (для растений) и отряды (животные) - классы - тип (наибольшая таксономическая единица). Например:
ЧЕЛОВЕК
Тип - хордовые
Класс - млекопитающие
Отряд - приматы
Семейство - человекообразных
Род - Homo (человек)
Вид - sapiens (разумный)
В микробиологии: штамм - вид - род - триб (окончание: еа, присутствует не у всех) - семейство (окончание асеае) - порядок (ales) - класс.
Различают 2 вида классификаций: естественная (филогенетическая) и искусственная (фенотипическая).
Конвергенция - схождение признаков в результате общего существования.
Естественная классификация своей коечной целью должна преследовать установление родства микроорганизмов.
Искусственная классификация преследует цель объединить и определить микроорганизмы на основе их фенотипического сходства для идентификации и распознавания микроорганизмов. Универсальным определителем является определитель Берджи.

Принципы разделения микроорганизмов для классификации

Признаки:
морфологические (внешний вид);
анатомофизиологические.
Морфологические: форма клеток, наличие жгутиков, капсул, способность образовывать эндоспоры, окраска по Грамму (тип клеточной стенки).
Физиолого-биохимические: состав клетки, клеточной стенки, капсулы, включений, жирных кислот, цитохромов, отношение к температуре, кислороду, диапазон рН и т.д.
Культуральные: особенности роста на питательных средах, потребности микроорганизма в питательных веществах, факторах роста.
Серологические (иммунологические): антигеный состав (серотип) микроорганизма. Антигенами могут быть компоненты клетки, её структур, которые индуцируют появление антител и могут связываться с ними в комплекс (капсулы, тейхоевые кислоты, и т.д.)
Экологические: место обитания микроорганизма.
Нуклеотидный состав ДНК. Определяется различными методами. Чаще всего это процентное соотношение ГЦ- и АТ-пар; метод не является абсолютным, несмотря на то, что все близкородственные микроорганизмы часто имеют близкое соотношение ГЦ/АТ при сравнении, в то же время встречаются микроорганизмы, которые не имеют общего происхождения, но и имеют близкое %-соотношение. Использование метода молекулярной гибридизации ДНК - ДНК. Заключается в том, что под действием температуры ДНК денатурируется и каждая цепь ДНК фиксируется, затем связывают фиксированную ДНК известного микроорганизма с комплеметарными денатурированными цепями изучаемого микроорганизма. При понижении температуры происходит ренатурация цепей и содержание ренатурировавших участков 2-цепочечной ДНК служит мерой определения филогенетического родства микрооргаизмов (чем больше участков, тем ближе микроорганизмы филогенетически). Метод трудоемок и у микроорганизмов распространено явление генетической рекомбинации (передача генетического материала от одной клетки к другой и встраивание этого материала в геном второй клетки по средствам: плазмид, транспозонов, вирусной нуклеиновой кислоты. Таким образом, этот признак также нельзя рассматривать как универсальный филогенетический маркер.
Нумерическая таксономия, постороена на основе нумерического анализа. Суть метода состоит в том, что микроорганизмы сравниваются по определенным признакам. Рассчитывается коэффициент попарного сходства (согласно Смиту):
S=a/b∙100%, где а - количество признаков;
в - всех признаков.
Недостаток метода: все признаки принимаются однозначными.
Определение генетического кода рибосомальной РНК (метод полимеразной цепной реакции). Основан на том, что рибосомы очень консервативны и мало изменились в процессе эволюции.
Все микроорганизмы разделяют на 4 категории:
Граммотрицательные эубактерии имеющие клеточную стенку.
Граммположиетельные эубактерии неимеющие клеточную стенку.
Эубактерии лишенные клеточной стенки.
Архебактерии
Каждая из этих категорий включает группы микроорганизмов, которые разбиты на подгруппы, а подгруппы включают определенное количество родов.

Микробиология: конспект лекций Ткаченко Ксения Викторовна

2. Систематика и номенклатура микроорганизмов

Основной таксономической единицей систематики бактерий является вид.

Вид – это эволюционно сложившаяся совокупность особей, имеющая единый генотип, который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими, физиологическими, биохимическими и другими признаками.

Вид не является конечной единицей систематики. Внутри вида выделяют варианты микроорганизмов, отличающиеся отдельными признаками. Так, различают:

1) серовары (по антигенной структуре);

2) хемовары (по чувствительности к химическим веществам);

3) фаговары (по чувствительности к фагам);

4) ферментовары;

5) бактериоциновары;

6) бактериоциногеновары.

Бактериоцины – вещества, продуцируемые бактериями и губительно действующие на другие бактерии. По типу продуцируемого бактериоцина различают бактериоциновары, а по чувствительности – бактерициногеновары.

Для видовой идентификации бактерий необходимо знать следующие их свойства:

1) морфологические (форму и структуру бактериальной клетки);

2) тинкториальные (способность окрашиваться различными красителями);

3) культуральные (характер роста на питательной среде);

4) биохимические (способность утилизировать различные субстраты);

5) антигенные.

Виды, связанные генетическим родством, объединяют в роды, роды – в семейства, семейства – в порядки. Более высокими таксономическими категориями являются классы, отделы, подцарства и царства.

Согласно современной систематике патогенные микроорганизмы относятся к царству прокариот, патогенные простейшие и грибы – к царству эукариот, вирусы объединяются в отдельное царство – Vira.

Все прокариоты, имеющие единый тип организации клеток, объединены в один отдел – Bacteria. Однако отдельные их группы отличаются структурными и физиологическими особенностями. На этом основании выделяют:

1) собственно бактерии;

2) актиномицеты;

3) спирохеты;

4) риккетсии;

5) хламидии;

6) микоплазмы.

В настоящее время для систематики микроорганизмов используется ряд таксономических систем.

1. Нумерическая таксономия. Признает равноценность всех признаков. Для ее применения необходимо иметь информацию о многих десятках признаков. Видовая принадлежность устанавливается по числу совпадающих признаков.

2. Серотаксономия. Изучает антигены бактерий с помощью реакций с иммунными сыворотками. Наиболее часто применяется в медицинской бактериологии. Недостаток – бактерии не всегда cодержат видоспецифический антиген.

3. Хемотакcономия. Применяются физико-химические методы, с помощью которых исследуется липидный, аминокислотный состав микробной клетки и определенных ее компонентов.

4. Генная систематика. Основана на способности бактерий с гомологичными ДНК к трансформации, трансдукции и конъюгации, на анализе внехромосомных факторов наследственности – плазмид, транспозонов, фагов.

Совокупность основных биологических свойств бактерий можно определить только у чистой культуры – это бактерии одного вида, выращенные на питательной среде.

Из книги Микробиология: конспект лекций автора Ткаченко Ксения Викторовна

2. Антигены микроорганизмов Инфекционные антигены – это антигены бактерий, вирусов, грибов, простейших.Существуют следующие разновидности бактериальных антигенов:1) группоспецифические (встречаются у разных видов одного рода или семейства);2) видоспецифические

Из книги Микробиология автора Ткаченко Ксения Викторовна

2. Систематика и номенклатура микроорганизмов Основной таксономической единицей систематики бактерий является вид.Вид – это эволюционно сложившаяся совокупность особей, имеющая единый генотип, который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими,

Из книги Тесты по биологии. 7 класс автора Бенуж Елена

МНОГООБРАЗИЕ ЖИВОГО И НАУКА СИСТЕМАТИКА ОТ КЛЕТКИ ДО БИОСФЕРЫ. ЧАРЛЗ ДАРВИН. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ВИДОВ. СИСТЕМАТИКА Вставьте пропущенное слово.1. Закончите предложения, вставив необходимые по смыслу слова.Все живые организмы имеют сходство в строении – все они состоят из

Из книги Экология автора Митчелл Пол

Систематика 1. Выберите правильную последовательность систематических категорий.A. Вид, семейство, род, отряд, класс, тип, подтип, царствоБ. Вид, род, семейство, отряд, класс, подтип, тип, подцарство, царствоB. Род, вид, семейство, класс, отряд, тип, подтип, царствоГ. Вид, подвид,

Из книги Путешествие в страну микробов автора Бетина Владимир

ЭКОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ Людей впечатляют большие размеры. Наверное поэтому, вспоминая о юрском периоде, мы в первую очередь представляем себе гигантских динозавров, когда-то «правивших» нашей планетой. Однако, если какие-то организмы и «управляют» Землей, то это

Из книги Популярно о микробиологии автора Бухар Михаил

6. Жизнь и смерть микроорганизмов Жизнь есть творение К. Бернар Микробы в движении Левенгук, сообщая Лондонскому королевскому обществу о наблюдаемых им «зверушках», писал, что они отличаются способностью очень быстро передвигаться. Мы уже рассказывали, что, по

Из книги Тайна Бога и наука о мозге [Нейробиология веры и религиозного опыта] автора Ньюберг Эндрю

Рост и размножение микроорганизмов Как сказал известный французский физиолог XIX века Клод Бернар, жизнь есть творение. Живые организмы отличаются от неживой природы главным образом тем, что растут и размножаются. Их рост и размножение лучше всего наблюдать у таких

Из книги Антропология и концепции биологии автора

Пределы жизни микроорганизмов Жизнь и размножение микробов зависят от многих внешних факторов. К основным относится прежде всего температура окружающей среды. Самая низкая из известных нам температур, при которой прекращается тепловое движение молекул и атомов, - это

Из книги Поведение: эволюционный подход автора Курчанов Николай Анатольевич

Предел выносливости микроорганизмов Итак, мы уже узнали, что микробы выносят значительные колебания температуры, гораздо большие, чем человек. Посмотрим же, как реагируют они на другие неблагоприятные условия.Давление воздуха на уровне моря и на 45° географической

Из книги автора

Дружба микроорганизмов Среди разнообразнейших представителей мира микробов развились и «дружеские», симбиотические отношения. Интересны, например, взаимоотношения между некоторыми простейшими и водорослями. В клетках инфузорий часто живут симбиотические зеленые или

Из книги автора

Глава 12 Распространенность микроорганизмов Нас - тьмы, и тьмы, и тьмы. А. Блок Микроорганизмы - всюду. В воздухе, в воде, в почве - и везде их великое множество. Достаточно сказать, что только в одном кубическом сантиметре ризосферы (это часть почвы, непосредственно

Из книги автора

Систематика ума: абстрагирующий оператор Абстрагирующий оператор, вероятнее всего связанный с активностью теменной доли левого мозгового полушария, обеспечивает формирование обобщенной концепции из отдельных фактов. Скажем, он позволяет нам понять, что такса,

Из книги автора

Систематика и филогения Если первые системы организмов были искусственными, т. е. основанными на произвольно выбранных признаках, то современная систематика строится на принципах филогении.Филогения – это историческое развитие организмов. Графически филогения

Из книги автора

Систематика Tracheophyta: 1) Lycophyta – плауны;2) Sphenophyta – хвощи;3) Pterophyta – папоротники;4) Cycadophyta – саговники;5) Ginkgophyta – гинкговые;6) Gnetophyta – гнетовые;7) Coniferophyta – хвойные;8) Anthophyta – покрытосеменные (или цветковые).Исключительный интерес представляет флора каменноугольного периода

Из книги автора

7.1. Характеристика и систематика млекопитающих Млекопитающие – это гомотермные животные с исключительно высоким уровнем интенсивности обмена веществ, для которых характерно вскармливание новорожденных детенышей молоком. Их кожа покрыта волосами и имеет

Из книги автора

2.5. Эволюционная биология и систематика Теоретические положения эволюционной биологии имеют основополагающее значение для принципов систематики. Вне систематики нет биологии. Без учета систематики не может рассматриваться ни одна биологическая проблема, в том числе и

Тема 2. ПРИНЦИПЫ СИСТЕМАТИКИ. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

2.1 Принципы систематики микроорганизмов

Наука о распределении живых организмов по отдельным группам (таксонам) в соответствии с определенными признаками и присвоении им научного названия называется систематикой.

Еще на ранних этапах развития биологии мир живых организмов ученые делили на 2 царства – царство растений и царство животных. С открытием микроорганизмов делались попытки распределить их между этими двумя царствами. Основой для определения принадлежности микробов к животным или растительным организмам служили два признака: подвижность и способность к фотосинтезу. Однако, постепенное накопление знаний о микроорганизмах, их чрезвычайное разнообразие сделало затруднительным отнесение некоторых видов к определенному царству, так как они сочетали признаки тех и других клеток или даже существенно отличались от них.

Поэтому в 1886 году немецкий ученый Геккель предложил выделить микроорганизмы в третье царство – царство протистов (простейших).

В настоящее время благодаря развитию электронной микроскопии царство протистов разделилось на 5 царств в зависимости от структуры их клеточной организации (табл. 2.1).

Таблица 2.1 - Распределение микроорганизмов на царства в зависимости от структуры их клеточной организации

Надцарство	Царство	Структура клеточной организации
Эукариоты	Простейшие Водоросли Грибы	По своему строению сходны с клетками животных и растений. Важнейшая отличительная особенность эукариотов - наличие в клетке оформленного ядра
	Прокариоты (бактерии)	Доядерные микроорганизмы. Имеется ядроподобное образование – нуклеоид
	Ациты (вирусы)	Не имеют клеточного строения. Вирусная частица состоит из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белковой оболочки

Целями систематики являются:

¨ Классификация – распределение отдельных единиц по группам более высокого ранга (таксономия). Для группирования родственных микроорганизмов по иерархической схеме используют следующие таксономические категории:

вид ® род ® семейство ® порядок ® класс ® отдел ® царство.

При распределении микроорганизмов на группы учитывают следующие их свойства:

морфологические (внешний вид (форма и размеры клеток, их взаимное расположение), клеточное строение, способность образовывать споры, особен-ности размножения, наличие жгутиков);

физиологические (тип питания, характер получения энергии, потребность в кислороде, патогенность, отношение к температуре и др.);

культуральные (характер роста на питательных средах: форма и размер колоний, их цвет, прозрачность, край, профиль, структура, поверхность и др.);

биохимические (различия в путях превращения и синтеза органических веществ).

Основной таксономической единицей является вид – совокупность организмов, имеющих общее происхождение, характеризующихся общими морфологическими и физиологическими свойствами и приспособленных к существованию в определенных условиях внешней среды. Другими словами, микроорганизмы одного вида имеют одинаковый генотип.

Более узким является понятие штамм. Штаммами называются чистые культуры микроорганизмов одного и того же вида, выделенные из различных природных сред или из одной среды, но в разное время. Штаммы одного вида имеют одинаковые свойства, но отличаются по отдельным признакам. Штаммы культурных дрожжей называются расами . Например, расы дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae , которые используются во многих отраслях пищевой промышленности (например: в производстве хлеба, спирта, пива, кваса и др.), отличаются друг от друга по скорости и степени использования углеводов, по бродильной активности, по количеству образуемых побочных продуктов и т.д.

Различают 2 подхода при распределении микроорганизмов на группы: создание естественных классификаций (филогенетический) и создание искусственных классификаций.

При создании естественных классификаций изучается генетическая дифференциация микроорганизмов, количественное соотношение азотистых оснований, входящих в состав ДНК (гуанин+цитозин к аденину+тиамину). У близких по родству микроорганизмов это отношение имеет близкие значения.

При создании искусственных классификаций микроорганизмы объединяются в группы на основе их сходства. Искусственная классификация рассчитана на использование ее в качестве ключа для определения видовой принадлежности микроорганизмов. В настоящее время все классификации микроорганизмов являются искусственными.

¨ Номенклатура – присвоение микроорганизму названия после подробного его изучения.

Для названия микроорганизмов используют бинарную номенклатуру (название из двух латинских слов), предложенную Линнеем еще в XVIII веке.

Первое слово – название рода. Это имя существительное, пишется с прописной буквы и обычно характеризует какой-либо морфологический или физиологический признак, или же особый отличительный признак, например, место обитания.

Второе слово – это имя прилагательное, пишется со строчной буквы и характеризует какую-либо особенность данного вида.

Например: название микроорганизма Streptococcus lactis. Streptococcus – родовое название. К этому роду относятся бактерии сферической формы (кокки), которые обычно располагаются цепочками (морфологический признак). Второе слово обозначает основное местообитание этого стрептококка – стрептококк молочнокислый.

Названия микроорганизмам присваиваются в соответствии с правилами Международного Кодекса номенклатуры микроорганизмов, они едины во всех странах мира.

¨ Идентификация – распознавание микроорганизмов. Это третья цель систематики. Пользуясь определителями бактерий, грибов, дрожжей, можно определить название микроорганизма, выделенного из окружающей среды.