2.Принципы современной классификации микробов.
Микробы, или микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, вирусы), систематизированы по их сходству, различиям и взаимоотношениям между собой. Этим занимается специальная наука - систематика микроорганизмов, которая включает три части: классификацию, таксономию и идентификацию. В основу таксономии микроорганизмов положены их морфологические, физиологические, биохимические и молекулярно-биологические свойства. Различают следующие таксономические категории: царство, подцарство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид, подвид и др. В рамках той или иной таксономической категории выделяют таксоны - группы организмов, объединенные по определенным однородным свойствам.
Микроорганизмы представлены доклеточными формами (вирусы - царство Vira) и клеточными формами (бактерии, архебактерии, грибы и простейшие). Различают 3 домена :
□ домен «Bacteria» - прокариоты, представленные настоящими бактериями (эубактериями);
□ домен «Archaea» - прокариоты, представленные архебактериями;
□ домен «Eukarya» - эукариоты, клетки которых имеют ядро с ядерной оболочкой и ядрышком, а цитоплазма состоит из высокоорганизованных органелл - митохондрий, аппарата Гольджи и др. Домен «Eukarya» включает: царство Fungi (грибы); царство животных Animalia (включает прстейшие – подцарство Protozoa); царство растений Plante. Домены включают царства, типы, классы, порядки, семейства, роды, виды.
Вид . Одной из основных таксономических категорий является вид (species). Вид - это совокупность особей, объединенных по близким свойствам, но отличающихся от других представителей рода.
Чистая культура . Совокупность однородных микроорганизмов, выделенных на питательной среде, характеризующихся сходными морфологическими, тинкториальными (отношение к красителям), культуральными, биохимическими и антигенными свойствами, называется чистой культурой.
Штамм . Чистая культура микроорганизмов, выделенных из определенного источника и отличающихся от других представителей вида, называется штаммом. Штамм - более узкое понятие, чем вид или подвид.
Клон . Близким к понятию штамма является понятие клона. Клон представляет собой совокупность потомков, выращенных из единственной микробной клетки.
Для обозначения некоторых совокупностей микроорганизмов, отличающихся по тем или иным свойствам, употребляется суффикс var (разновидность) вместо ранее применявшегося type.
Биовариант –
Серовариант –
Фаговариант –
3.Основные методы исследования морфологии бактерий .
Морфологические свойства бактерий . Бактерии- микроорганизмы, не имеющие оформленного ядра (прокариоты).
Бактерии имеют разнообразную форму и довольно сложную структуру, определяющую многообразие их функциональной деятельности. Для бактерий характерны четыре основные формы: сферическая (шаровидная), цилиндрическая (палочковидная), извитая и нитевидная.
Бактерии шаровидной формы - кокки - в зависимости от плоскости деления и расположения относительно друг друга отдельных особей подразделяются на микрококки (отдельно лежащие кокки), диплококки (парные кокки), стрептококки (цепочки кокков), стафилококки (имеющие вид виноградных гроздьев), тетракокки (образования из четырех кокков) и сарцины (пакеты из 8 или 16 кокков).
Палочковидные бактерии располагаются в виде одиночных клеток, дипло- или стрептобактерий.
Извитые формы бактерий - вибрионы и спириллы, а также спирохеты. Вибрионы имеют вид слегка изогнутых палочек, спириллы - извитую форму с несколькими спиральными завитками.
Размеры бактерий колеблются от 0,1 до 10 мкм. В состав бактериальной клетки входят капсула, клеточная стенка, цитоплаз-матическая мембрана и цитоплазма, в которой содержатся нуклеоид, рибосомы и включения. Некоторые бактерии снабжены жгутиками и ворсинками. Ряд бактерий образуют споры, которые располагаются терминально, субтерминально или центрально; превышая поперечный размер клетки, споры придают ей веретенообразную форму.
Методы окраски . Окраску мазка производят простыми или сложными методами. Простые заключаются в окраске препарата одним красителем; сложные методы (по Граму, Цилю - Нильсену и др.) включают последовательное использование нескольких красителей и имеют дифференциально-диагностическое значение. Отношение микроорганизмов к красителям расценивают как тинкториальные свойства. Существуют специальные методы окраски, которые используют для выявления жгутиков, клеточной стенки, нуклеоида и разных цитоплазматических включений.
микроскопический метод: световая, фазово-контрастная, флуоресцентная, электронная;
культуральный метод (бактериологический, вирусологический);
биологический метод (заражение лабораторных животных);
молекулярно-генетический метод (ПЦР - полимеразная цепная реакция)
серологический метод - выявления антигенов микроорганизмов или антител к ним;
Сложные методы окраски применяют для изучения структуры клетки и дифференциации микроорганизмов. Окрашенные мазки микроскопируют в иммерсионной системе. Последовательно нанести на препарат определенные красители, различающиеся по химическому составу и цвету, протравы, спирты, кислоту и др.
Клеточная стенка окрашивается по методу Пешкова – приготовленный и высушенный препарат помещают в жидкость Карнуа (смесь этилового спирта, хлороформа и ледяной уксусной кислоты, 6:3:1) на 15 минут, промывают водой, протравливают в 10% растворе танина 6-8 минут, промывают, окрашивают водным фуксином 30 сек., высушивают.
Капсула по Бурри-Гинсу
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 ⇒
Читайте также:
Классификация, или систематика микроорганизмов (от греч. Systёmatikos — упорядоченный, систематизированный), — это раздел микробиологии, занимающийся вопросами создания классификации микроорганизмов на основе их свойств и родственных взаимосвя-зей.
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.
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.
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.
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.
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 ).
Принято считать одноклеточных организмов, размер которых не превышает 0,1 мм. Представители этой многочисленной группы могут иметь различную клеточную организацию, морфологические признаки и возможности метаболизма, то есть главным признаком, объединяющим их, является размер. Сам термин «микроорганизм» не наделен таксономическим смыслом. Микробы принадлежат к самым разным таксономическим единицам, причем другие представители этих единиц могут быть многоклеточными и достигать больших размеров.
Общие подходы к классификации микроорганизмов
В результате постепенного накопления фактического материала о микробах возникла необходимость введения правил для их описания и систематизации.
Для классификации микроорганизмов характерно наличие следующих таксонов: домен, филум, класс, порядок, семейство, род, вид. В микробиологии ученые используют биномиальную систему характеристики объекта, то есть номенклатура включает названия рода и вида.
Для большинства микроорганизмов характерно крайне примитивное и универсальное строение, следовательно, их разбиение на таксоны невозможно осуществить только по морфологическим признакам. В качестве критериев привлекаются и функциональные особенности, и молекулярно-биологические данные, и схемы протекания биохимических процессов и т. д.
Особенности идентификации
Чтобы идентифицировать неизвестный микроорганизм проводят исследования по изучению следующих свойств:
- Цитология клеток (прежде всего принадлежность к про- или эукариотическим организмам).
- Морфология клеток и колоний (в конкретных условиях).
- Культуральные характеристики (особенности роста на разных средах).
- Комплекс физиологических свойств, на котором основана классификация микроорганизмов по типу дыхания (аэробные, анаэробные)
- Биохимические признаки (наличие или отсутствие определенных метаболических путей).
- Набор молекулярно-биологических свойств, включающий учет последовательности нуклеотидов, возможности гибридизации нуклеиновых кислот с материалом типовых штаммов.
- Хемотаксономические показатели, подразумевающие учет химического состава различных соединений и структур.
- Серологические характеристики (реакции «антиген - антитело»; особенно для патогенных микроорганизмов).
- Наличие и характер чувствительности к специфическим фагам.
Систематика и классификация микроорганизмов, относящихся к прокариотам, осуществляется с помощью «Руководства Берджи по систематике бактерий». А идентификация осуществляется с использованием определителя Берджи.
Различные способы классификации микробов
Чтобы определить таксономическую принадлежность того или иного организма, применяют несколько методов классификации микроорганизмов.
При формальной нумерической классификации все признаки считаются одинаково значимыми. То есть учитывается наличие или отсутствие того или иного признака.
Морфофизиологическая классификация подразумевает изучение совокупности морфологических свойств и особенностей протекания метаболических процессов. В данном случае наделяется смыслом и значимость того или иного свойства у объекта. Помещение микроорганизма в ту или иную и присвоение имени зависят прежде всего от типа клеточной организации, морфологии клеток и колоний, а также характера роста.
Учет функциональных характеристик предусматривает возможность использования микроорганизмами различных питательных веществ. Также важна зависимость от определенных физико-химических факторов среды, а в частности пути получения энергии. Есть такие микробы, для идентификации которых необходимо проведение хемотаксономических исследований. Патогенные микроорганизмы нуждаются в серодиагностике. Для интерпретации результатов вышеуказанных тестов применяется определитель.
При молекулярно-генетической классификации анализируют строение молекул важнейших биополимеров.
Порядок идентификации микрорганизмов
В наше время идентификация конкретного микроскопического организма начинается с выделения его чистой культуры и проведения анализа нуклеотидной последовательности 16S рРНК. Таким образом, осуществляется определение места микроба на филогенетическом древе, а последующая конкретизация по роду и виду проводится с помощью традиционных микробиологических методов. Значение совпадений, равное 90 % позволяет определить родовую принадлежность, а 97 % - видовую.
Еще более четкая дифференцировка микроорганизмов по роду и виду возможна при использовании полифилетической (полифазной) таксономии, когда определение последовательностей нуклеотидов сочетается с использованием информации различных уровней, вплоть до экологического. То есть предварительно осуществляется поиск групп схожих штаммов с последующим определением филогенетических позиций этих групп, фиксацией различий между группами и их ближайшими соседями, сбором данных, позволяющих дифференцировать группы.
Основные группы эукариотических микроорганизмов: водоросли
Этот домен включает в себя три группы, где есть микроскопические организмы. Речь идет о водорослях, простейших и грибах.
Водоросли являются одноклеточными, колониальными или многоклеточными фототрофами, осуществляющими оксигенный фотосинтез. Разработка молекулярно-генетической классификации микроорганизмов, относящихся к этой группе, еще не закончена. Поэтому на данный момент на практике применяется классификация водорослей на основе учета состава пигментов и запасных веществ, строения клеточной стенки, наличия подвижности и способа размножения.
Типичными представителями этой группы являются одноклеточные организмы, принадлежащие к динофлагеллятным, диатомовым, эвгленовым и зеленым водорослям. Для всех водорослей характерно образование хлорофилла и различных форм каротиноидов, а вот способность к синтезу других форм хлорофиллов и фикобилинов у представителей группы проявляется по-разному.
Сочетание тех или иных пигментов обусловливает окрашивание клеток в различные цвета. Они могут быть зелеными, бурыми, красными, золотистыми. Пигментация клеток является видовой характеристикой.
Диатомовые водоросли являются одноклеточными планктонными формами, у которых имеет вид кремниевого двустворчатого панциря. Часть представителей способна к передвижению по типу скольжения. Размножение как бесполое, так и половое.
Местами обитания одноклеточных являются пресноводные водоемы. Передвигаются при помощи жгутиков. Клеточной стенки нет. Способны к росту в условиях темноты за счет процесса окисления органических веществ.
У динофлагеллят особое строение клеточной стенки, она состоит из целлюлозы. У этих планктонных одноклеточных водорослей имеются два боковых жгутика.
Для микроскопических представителей местами обитания являются пресные и морские водоемы, почва и поверхность разных наземных объектов. Есть неподвижные виды, а некоторые способны к передвижению с использованием жгутиков. Так же как у динофлагеллят, у зеленых микроводорослей есть целлюлозная клеточная стенка. Характерно запасание крахмала в клетках. Размножение осуществляется как бесполым, так и половым способом.
Эукариотические организмы: простейшие
Основные принципы классификации микроорганизмов, принадлежащих к простейшим, основаны на морфологических характеристиках, которые сильно различаются у представителей данной группы.
Они могут вести неподвижный образ жизни или передвигаться с помощью различных приспособлений: жгутиков, ресничек и ложноножек. Внутри таксономической группы простейших есть еще несколько групп.
Представители простейших
Амебы осуществляют питание путем эндоцитоза, передвигаются при помощи ложноножек, суть размножения заключается в примитивном надвое. Большая часть амеб - свободноживущие водные формы, однако есть и такие, которые вызывают болезни человека и животных.
В клетках инфузорий имеются два разных ядра, бесполое размножение заключается в поперечном делении. Есть представители, для которых характерно половое размножение. В движении принимает участие скоординированная система ресничек. Эндоцитоз осуществляется путем захвата пищи специальной ротовой полостью, а остатки выводятся через отверстие на заднем конце. В природе инфузории обитают в загрязненных органическими веществами водоемах, а также рубце жвачных животных.
Для жгутиконосцев характерно наличие жгутиков. Поглощение растворенных питательных веществ осуществляется всей поверхностью ЦПМ. Деление происходит только в продольном направлении. Среди жгутиконосцев есть как свободноживущие, так и симбиотические виды. Основные симбионты человека и животных - трипаносомы (вызывают сонную болезнь), лейшмании (вызывают труднозаживающие язвы), лямблии (приводят к кишечным расстройствам).
У споровиков из всех простейших самый сложный жизненный цикл. Самый известный представитель споровиков - малярийный плазмодий.
Эукариотические микроорганизмы: грибы
Классификация микроорганизмов по относит представителей этой группы к гетеротрофам. Для большинства характерно образование мицелия. Дыхание, как правило, аэробное. Но встречаются и факультативные анаэробы, которые могут переключиться на спиртовое брожение. Способы размножения - вегетативное, бесполое и половое. Именно этот признак служит критерием для дальнейшей
Если говорить о значении представителей этой группы, то наибольший интерес здесь представляет сборная нетаксономическая группа дрожжей. Туда входят грибы, у которых отсутствует мицелиальная стадия роста. Среди дрожжей много факультативных анаэробов. Однако встречаются и патогенные виды.
Основные группы микроорганизмов-прокариотов: археи
Морфология и классификация микроорганизмов-прокариотов объединяет их в два домена: бактерии и археи, представители которых имеют много существенных отличий. У архей нет типичных для бактерий пептидогликановых (муреиновых) клеточных стенок. Для них характерно наличие другого гетерополисахарида - псевдомуреина, в котором нет N-ацетилмурамовой кислоты.
Археи делятся на три филума.
Особенности строения бактерий
Принципы классификации микроорганизмов, объединяющие микробов в данный домен, основаны на особенностях строения клеточной оболочки, а в частности содержании в ней пептидогликана. На данный момент в домене насчитывается 23 филума.
Бактерии - это важное звено круговорота веществ в природе. Суть их значения в этом глобальном процессе состоит в разложении растительных и животных остатков, очищении загрязненных органикой водоемов, модифицировании неорганических соединений. Без них существование жизни на Земле стало бы невозможным. Эти микроорганизмы живут везде, их метом обитания могут быть почва, вода, воздух, организм человека, животных и растений.
По форме клеток, наличию приспособлений для движения, сочленению клеток между собой этого домена осуществляется внутри последующая классификация микроорганизмов. Микробиология рассматривает следующие типы бактерий исходя из формы клеток: округлые, палочковидные, нитчатые, извитые, спиралевидные. По типу движения бактерии могут быть неподвижными, жгутиковыми или передвигаться за счет выделения слизи. Исходя из способа сочленения клеток друг с другом, бактерии могут быть изолированными, сцепленными в виде пар, гранул, также встречаются ветвящиеся формы.
Патогенные микроорганизмы: классификация
Патогенных микроорганизмов много среди палочковидных бактерий (возбудители дифтерии, туберкулеза, брюшного тифа, сибирской язвы); простейших (малярийный плазмодий, токсоплазма, лейшмания, лямблия, трихомонада, некоторые патогенные амебы), актиномицетов, микобактерий (возбудители туберкулеза, проказы), плесневых и дрожжеподобных грибов (возбудители микозов, кандидоза). Грибы способны вызвать всевозможные поражения кожи, например разные виды лишая (за исключением опоясывающего, в появлении которого участвует вирус). Некоторые дрожжи являясь постоянными обитателями кожи, в условиях нормальной работы иммунной системы не оказывают пагубного влияния. Однако если активность иммунитета снижается, то они вызывают появление себорейного дерматита.
Группы патогенности
Эпидемиологическая опасность микроорганизмов является критерием для объединения всех болезнетворных микробов в четыре группы, соответствующие четырем категориям риска. Таким образом, группы патогенности микроорганизмов, классификация которых приведена ниже, представляют наибольший интерес для микробиологов, так как напрямую влияют на жизнь и здоровье населения.
Наиболее безопасная, 4-я группа патогенности, включает микробов, не представляющих угрозы здоровью отдельного человека (или риск этой угрозы ничтожно мал). То есть опасность заражения очень мала.
3-я группа характеризуются умеренным риском заражения для отдельного индивида, низким риском для общества в целом. Такие патогены теоретически могут вызвать заболевание, и даже если это произойдет, то имеются проверенные эффективные методы лечения, а также комплекс профилактических мер, способных предотвратить распространение инфекции.
Во 2-ю группу патогенности входят микроорганизмы, представляющие высокие показатели риска для индивидуума, но низкие для общества в целом. В этом случае патоген может вызывать тяжелое заболевание у человека, однако распространения его от одного инфицированного к другому не происходит. Эффективные методы лечения и профилактики имеются.
1-я группа патогенности характеризуется высоким риском как для индивидуума, так и для общества в целом. Патоген, вызывающий тяжелое заболевание у человека или животного, может легко передаваться различными способами. Эффективные методы лечения и профилактические меры обычно отсутствуют.
Патогенные микроорганизмы, классификация которых определяет их принадлежность к той или иной группе патогенности, приносят большой урон здоровью общества, только если относятся к 1-й или 2-й группе.
В настоящее время все микроорганизмы делятся на три царства:
- 1. Прокариоты - безядерные клетки, ядерные компоненты неотделены от цитоплазмы оболочкой. К ним относят бактерии и сине-зеленые водоросли.
- 2. Эукариоты - ядерные организмы, ядерная мембрана отграничивает ДНК от цитоплазмы. К ним относят микроскопические водоросли, микроскопические грибы(плесени и дрожжи).
- 3. Царство вирусов. К ним относят возбудителей инфекционных болезней и бактериофаги(вирусы бактерий).
Систематика (токсономия) - наука, занимающаяся вопросами классификации, номенклатуры и идентификации микроорганизмов.
Под классификацией микроорганизмов понимают распределение их по группам (таксонам) на основании общих признаков. Каждая группа имеет свое название: царств - regnum, отдел - divisio, секция - section, класс - ciassis, порядок - ordo, семейство - familia, род - genus, вид - species. Самой мелкой единицей классификации является вид - группа микроорганизмов, наделенная общими стабильными признаками и происходящая от общего предка.
Вид подразделяют на подвиды или варианты. Подвиды в свою очередь также могут подразделяться на основании отличия какого-либо признака - антигенного - серовар, биохимического - биовар, отношения к фагам - фаговар, патогенностью - патовар.
В микробиологии пользуются терминами «вид», «штамм», «клон», «культура».
Вид - это совокупность особей, имеющих общее происхождение и генотип, морфологические, физиологические и др. признаки, способные в определенных условиях вызывать одинаковые процессы.
Культура - это микроорганизмы, выделенные от животного, человека, растений и т.д. и выращенные на питательных средах. Культуры микробов могут быть чистыми (из одного вида микроорганизмов) или смешанными (из нескольких видов)
Штамм - культура одного и того же вида, но выделенная из различных объектов и поэтому отличающаяся незначительным изменением свойств.
Клон - культура микроорганизмов, выращенная из одной микробной клетки на искусственной питательной среде. Всё потомство обладает совершенно одинаковыми свойствами.
Для того чтобы отнести микроорганизм, к какой либо группе, необходимо определить основные его признаки: морфологию, подвижность, окраску по Грамму, наличие капсулы и способность образовывать эндоспору, культурально-биохимические свойства и некоторые другие признаки.
Идентификация - отнесение микроорганизмов к определенному таксону (виду) на основании конкретных признаков.
Номенклатура - система наименований, применяемых в определенной области знаний.
Название бактериям присваивается в соответствии с правилами Международного кодекса номенклатуры бактерий введенного с 1 января 1980 года. Принята двойная номенклатура, предложенная еще в 18 в. К. Линнеем. Название бактериям дается на латинском языке и состоит из двух слов. Первое слово обозначает род, к которому принадлежит данная бактерия, второе - название вида. Родовое название пишется с прописной буквы, видовое - со строчной.
В настоящее время классификации микроорганизмов основана на комплексе следующих признаков:
- 1.Фенотипические признаки - внешние признаки. Не связанные с наследственностью и генотипом. Фенотипические признаки определяют место микробов в классификации по их сходству по морфологическим признакам, культуральным, физиологическим, тинкториальным и др.Например, по классификации Красильникова микроорганизмы делятся на три группы(по внешнему виду):
- 1 - шаровидные(5 видов)
- 2 - палочковидные
- 3 - извитые
- 2. генотипические признаки . В основе геносистематики лежит изучение нуклеотидного состава ДНК и наиболее важных характеристик генома (величина, объем, молекулярная масса и др.). Генетическое родство между бактериями определяют по степени гомологии ДНК. Чем больше идентичных генов, тем выше степень гомологии ДНК и ближе генетическое родство. Т.е. генотипические признаки определяют место микробов в классификации по родству (происхождению).
Существует второй подход к систематике бактерий, преследующий практические цели, т.е. служит для идентификации бактерий - установления принадлежности к определенному виду. Для этого созданы определители, которыми пользуются при определении вида того или иного микроорганизма.
К международным определителям бактерий относится «Определитель бактерий 9», вышедший в свет в 1993 году. В составе 4 отделов прокариот выделено 35 групп родов. Отделы классифицируются по наличию клеточной стенки (пептидогликана).
- 1. Грациликуты (или тонкокожие) - грамотрицательные бактерии
- 2. Фирмикуты (или тостокожие) - грамположительные бактерии
- 3. Тенерикуты (или нежнокожие) - организмы, не имеющие клеточной стенки. Микоплазмы.
- 4. Мендосикуты - бактерии, большинство из которых хотя и имеют клеточную стенку, но она не содержит пептидогликан. Некоторые грамположительные. Другие грамотрицательные - сюда относятся архебактерии.
Задачи систематики показать степень родства между организмами и эволюционную связь. Принципы классификации изучает – таксономия (от греч. taxis-расположение, homos – закон) Основные таксономические единицы в систематики микроорганизмов следующие:
Царство в основе тип клеточной организации (прокариоты, эукариоты, вирусы)
Отдел – бактерии
Класс
Порядок
Семейство
Вид – бактерии это совокупность микроорганизмов одного генотипа, которые в одинаковых условиях имеют одинаковые фенотипические признаки. Например: Salmonella typhi (род, вид). В пределах одного вида отдельные признаки. Отдельные свойства могут варьировать, поэтому внутри вида могут вида могут определятся под виды (морфологические варианты, биоварианты, хемоварианты, фаговары, серовары(отличаются по антигенным свойствам)).
Установление принадлежности к роду и виду называется идентификацией бактерий. Для идентификации необходимо изучить все свойства микроорганизмов, обнаружить эти свойства в мире микроба. Идентификация микроорганизма происходит по набору следующих свойств: тинкториальный, кульруральных, биохимических, факторов патогенности, антигенных свойств и отношение к фагам. Для облегчения идентификации предложены специальные идентификационные ключи для определенных групп микроорганизмов это наборы признаков для микроорганизма – семейства, рода и вида. Идентификации подвергаются исключительно чистые культуры организма.
^ ЧКМ – микробы одного вида выращенные в лабораторных условиях на искусственных питательных средах.
Штамм – чистая культура выделенная из конкретного источника, либо чистая культура выделенная из одного источника, но в разное время.
^ Клон – чистая культура микробов полученная из одной бактериальной клетки
Популяция микробов – совокупность особей одного вида длительно существующих на определенной территории и изолированных от других особой того же вида, популяция единица эволюции. Например популяция сальмонеллы тифи северных регионов отличается от обитающих в южных регионов.
^ Генетическая таксономия
Идентификация бактерий на основании генетического родства. В основе определение генетических структур клетки - ДНК, внехромосомных структур – плазмиды, транспазоны. Доказано что состав основавний ДНК витоспецифичны т.е. определяется процентное содержание ГЦ от общего содержание всех оснований это может иметь значении е для определение вида. Определяется сходство или комплементарность кислот между различными организмами методом гибридизации. Устанавливают гомологию последовательности нуклеиновых кислот. Этим методом определяют родство между микроорганизмами. % сходства одного порядка равен 80%, для семейства 90%, рода 95% для вида почти 100%.
Первый труд в котором были описаны и классифицированы бактерий был составлен Берджи в 1923 г. В нем бактерии разделены на 25 группы. Патогенные всего 20 групп. В определителе бактерии разделены на Gracilicutes – тонкостенные, Firmicutes - толстостенные, Teniricutes – мягкотелые.
^ Ультраструктура бактериальной клетки
Бактериальная клетка имеет постоянные структуры – клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма, рибосомы, нуклеоид. Непостоянные – жгутики, ворсинки, капсула, включения, споры.
^ Постоянные структуры.
Клеточная стенка: Функции – защитная, формообразующая, участвует в делении, транспортная, рецепторная, определяет антигенные свойства бактерии, определяет тинкториальные свойства бактерии (диффузии краски). Нарушение синтеза клеточной стенки приводит либо к гибели бактерии, либо к образованию сферобластов, протобластов (теряют способноть к размножению) или L-формы (сохранили функцию размножения). Утрата связана с антибиотиками, влияние лизоцина. Утрата будет сопровождаться () процесса и антибиотиками не лечится.
Главный элемент к.С Муреин – полимер, связываются фрагменты связываются уникальными аминокислотами (есть только у прокариот), муреин является мишенью для антибиотиков именно избирательность антибиотиков связана с муреином. КлС Г(-) тонкая, в ней выделяют ригидный слой образованный пептидогликаном (20%) и пластичный слой его толщина значительна и в нем много липополисахарида (80%), который имеет базисную часть это молекула полисахарида, липид-А (отвечает за токсичность, пирогенность), О-специфические боковые фрагменты (состоят из полисахаридов, определяют антигенные свойства). Г(+) стенка толще состоит из многослойного пептидогликана 90%, тейхоевые кислоты. Тк пронизывают клеточную стенку и связываются с ПГ за счет них определяются антигенные свойства, липополисахаридов почти нет. Белки порины пронизывают КС бактерии, но размеры разные у Г(-) больше, у Г(+) меньше.
^ Цитоплазматическая мембрана: функция: избирательная проницаемость, осмотический барьер, участие метаболизме, энергетический обмен (в составе много ферментов – цитохромы, оксидазы, дегидрогиназы, атефазы) , репликация, участие в спорообразовании, выделительная.
Цитоплазма коллоидная система состоит из воды включений органелл, место где идет метаболизм.
Нуклеоид замкнутая ДНК (бактериальная хромосома) имеет гаплоидный набор. Методы выявления нуклеоида: специальная микрохимическая реакция по Фельгину, обнаружение в электронный микроскоп. Функции: хранение генетической информации, определение жизнеспособности клетки.
^ Непостоянные структуры.
Капсула : по химическому составу полисахаридное в-во, слизистый слой, белки, липиды. Может быть большой (больше чем клетка), маленькой можно обнаружить. Функции : защитная (от фагоцитоза макрофагами), дополнительный фактор патагенности, защищает от действия антилел, антибиотиков, придает адгезивные свойства. Продукция капсулы исключительно в живом организме, а не Вов внешней среде, на искусственной питательной среде (обогощенной полисахаридами) небольшая часть микробов может продуцировать капсулу (пневмококки, клепсиелы, возбудитель сибирской язвы).
Споры : является защитной реакцией присущей некоторым микроорганизмам, при попадании в неблагоприятные условия (внешняя среда - отсутствие воды, питательных веществ, старение культуры, неблагоприятная температура), обычно палочковидные (в зависимости от этого они делятся на бациллы, кластридии (Сп +) и остальные бактерии). Спорообразование у прокариот является формой сохранения генетического материала клетки при неблагоприятных условиях, а не метод размножения (из одной клетки 1 спора). Обязательное условия для спорообразования необходимо присутствие кислорода. Во внешней среде могут жить десятки лет. После прорастания (4-5 часов) вегетативная форма (способная к делению, метаболизму). Разрушаются оболочки споры, образуется ростовая трубочка, синтез клеточной стенки.
Процесс спорообразования:
1. образование спороносной зоны в которой находится нуклеоид,
2. образование проспоры при этом спорогенная зона отделяется,
3. образование кортекса – оболочки споры,
4. отмирание вегетативной части клетки и освобождение споры.
По локализации: спора может занимать центральное положение, субтерминальное, терминальное.
По величине: меньше чем диаметр палочки (бациллы), больше диаметра палочки (клостридии)
Свойство споры:
Устойчивость. Термо- связано с химическим составом: мало воды 5-10%, много солей кальция, есть дипиолиновая кислота, поэтому выдерживает пастеризацию, кипячение. Что бы убить спору нужна T=180-200 0 , 20 мин, т=120 0 + 1,5 атм.
Спорообразование присуще:
Бацилле антрацид – сибирская язва
Кластридии – гангрена, столбняк
Возбудителям ботулизма
Жгутики : органы движения. Поверхностные структуры в виже ниточек, обнаруживаются только в электронный микроскоп в составе сократительный белок флагелин, прикрепляются к цитоплазматической мембране. По количеству и расположению все делятся на: монотрихии, лофотрихии (пучок), амфотрихии (два пучка), перитрихии (по периметру), Длина Ж больше чем длина клетки. Наиболее подвижны монотрихии, лофотрихии.
Методы изучение подвижности:
Висячая капля
Раздавленная капля
Темнопольная микроскопия
Фазоконтрастная микросокпия
Ворсинки : тонкие полые нити белковой природы, коротенькие, которые покрывают поверхность клетки, очень много, не выполняют локомоторную функции. Функции : адгезия (ворсинки 1 типа, с ними связана патогенность бактерии), конъюгативная (половые ворсинки) их мало.
Включения : зерна волютина (метафосфатические обладают свойством метохромазии – способность окрашиваться не в цвет красителя), жировые зерна, гликоген. Запас питательного вещества.
О
^
СНОВНЫЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ФОРМЫ БАКТЕРИЙ.
Шаровидные
Палочковидные
Извитиые (вибрионы, спириллы (имеют лофотрихии), спирохеты)
Спирохеты
Рикеции
Актиномицеты
Хламидии
Микоплазмы
Спирохеты : нитевидные, спиральнозакрученые, извитые есть локомоторный внутренний аппарат представленный осевой нитью миофибрилл.
С 
емейства спирохет.
Борели – грубые завитки
Трепонемы – равномерные завитки
Лептоспиры имеют первичные завитки, и вторичные, утолщенные концы
Типы движения:
Винтообразные (трепонема, лептоспира)
Вперед-назад, право-лево
Плавные
Резкие
Риккетсии : прокариоты, маленьких размеров,
Полиморфные (коковидную, кокобактериольную, палочковидные, длинную нитевидную) связано с особенностями деления, перегородка неполная и по этому клетки могут принять различную форму.
Экологическая ниша: заселяют организм членистоногих, передаются трансмессивным путем (укусы) от насекомых – вши, блохи, клещи. Примеры: сыпной тиф.
Методы выявления: окраска – Романовскому – Гинзе, по Здоровскому, при этом клетки в которых находятся риккетсии окрашиваются в один цвет, ядро в другой, сама риккетсия в третий. Микроскопия: цветовая, фазово-контрастная, электронная.
Морфологические формы:
Внеклеточная – элементарное тельце, сферическая форма, маленького размера 0,3 мкм, имеющая клеточную стенку, мембрану
Внутриклеточная – ретикулярное тельце, находится на разных стадиях созревания, можно обнаружить только внутри клетки, там созревает и разрывает клетку.
Микоплазмы : болезни: пневмония, бронхит, урогенитальный микоплазмоз, неонатальная патология.
Актиномицеты : прокариоты имеющие сходство с грибами. Полиморфные (ветвистые, короткие палочки) способны образовывать мицелий, Грам + , кислотонеустойчивые. Растут медленно. Места обитание: внешняя среда, полость рта (нормальная микрофлора). Могут размножаться спорами.
Изучение: окраска – по Романовскому-Гинзе, культивирование.