Современная классификация (группировка) микроорганизмов была предложена в 1980 г. амери-канским микробиологом Берджи. По этой классификации весь мир микробов делится на три царства: бактерии, грибы, вирусы.
Кто же это такие? Чтобы это выяснить, я обратилась в школьную библиотеку, где наш библиотекарь помогла мне поработать с литературой в поисках ответа.
Название микроорганизмы произошло от латинского слова микрос – малый. Следовательно, микроорганизмы (микробы) — одноклеточные организмы размером менее 0,1 мм., которые невозможно увидеть невооруженным глазом.
Микробы появились на Земле за много миллиардов лет до появления человека! Они имеют разнообразную форму. Некоторые неподвижны, а у других имеются реснички или жгутики, при помощи которых они передвигаются.
Большинство микробов дышат воздухом — это аэробы.
Для других воздух вреден — это анаэробы.
В мировой классификации микробы делят на патогенные (болезнетворные) и непатогенные микробы. К ним относятся бактерии, вирусы, низшие микроскопические грибы (мукор, дрожжи) и водоросли, простейшие (Приложение 1).
Приложение 1
Классификация микроорганизмов
| Бактерии |  |
| Вирусы |  |
| Одноклеточные грибы |  |
| Сине-зелёные водоросли |  |
| Простейшие |  |
Из уроков окружающего мира я узнала, что бактерии, ранее считавшиеся микроскопическими растениями, сейчас выделены в самостоятельное царство Бактерии – одно из четырех в нынешней системе классификации наряду с растениями, животными, грибами [11].
Бактерии (др. греч.
— палочка) — это одноклеточные микроорганизмы, характеризующиеся клеточными сходствами, имеющие разнообразную форму: шаровидные — кокки, палочковидные — бациллы, изогнутые — вибрионы, спиральные — спириллы, в виде цепочки — стрептококки, в виде гроздей — стафилококки (Приложение 2).
Приложение 2
Классификация бактерий по форме
| Название бактерии | Форма бактерии | Изображение бактерии |
| Кокки | Шарообразная | |
| Бацилла | Палочковидная | |
| Вибрион | Изогнутая, в виде запятой |  |
| Спирилла | Спиралевидная |  |
| Стрептококки | Цепочка |  |
| Стафилококки | Грозди | |
| Диплококки | Две круглые бактерии, заключенные в одну капсулу |
В настоящее время описано около десяти тысяч видов бактерий. Изучением бактерий занимается раздел микробиологии бактериология.
Вирусы (лат. virus яд) — самые примитивные организмы на земле размером 20-300 нм. Воспроизводятся только внутри живых клеток организма. Не имеют клеточного строения. В свободном состоянии в них не происходят никакие обменные процессы.
Грибы (низшие) это одноклеточные грибы. К таким грибам относится известная всем белая плесень (гриб мукор). Такой гриб часто развивается на хлебе или овощах и выглядит сначала как вата – белое пушистое вещество, которое постепенно превращается в черное. Несмотря на то, что в быту мукор вызывает порчу, в природе он играет полезную функцию, разлагая отмершие организмы.
Особую нишу в микробиологических исследованиях занимают дрожжи — группа одноклеточных грибов, обитающие в жидкой среде, богатых органическими веществами, использующиеся в бродильных процессах.
Синезеленые водоросли (цианобактерии) – тип древнейших крупных бактерий, способных к фотосинтезу, сопровождающемуся выделением кислорода.
Простейшие – множество разнообразных организмов, тело которых состоит из одной клетки (инфузория, амеба, эвглена зеленая…).
Таким образом, согласно рассмотренной мной классификации существует огромное количество микроорганизмов, которые существуют, и размножаются в комфортных для каждого вида условиях. Каждый вид микроорганизмов будет зависеть от среды обитания и выполнять определенные функции.
Морфология — учение о закономерностях строения и процессах формообразования организмов
Из всех микроорганизмов наиболее важными в товароведении пищевых продуктов являются бактерии, плесневые грибы и дрожжи. Представители этих групп относятся к низшим (бесхлорофильным) растениям и в большинстве являются одноклеточными организмами.
БАКТЕРИИ
Бактерии представляют собой наиболее изученную группу микроорганизмов. Величина их 0,4–10 мкм.
По форме бактерии подразделяют на несколько групп, основными из которых являются следующие: кокки — шаровидной формы, палочки (бактерии и бациллы), вибрионы — в виде запятых, спириллы — винтообразной, слегка изогнутой формы и спирохеты — длинные, тонкие, сильно извитые (рис. 1). Кокки не всегда имеют строго шаровидную форму, иногда они односторонне вогнуты или немного вытянуты.
Размеры и форма тела бактерий могут значительно изменяться под влиянием различных факторов внешней среды. Нетипичные или даже уродливые формы могут возникать под влиянием кислот, щелочей, температуры, накопления в среде продуктов жизнедеятельности и др.
СТРОЕНИЕ БАКТЕРИЙ
Между строением бактерий и строением высших форм живых организмов имеется существенная, разница. Высшие организмы построены весьма сложно — в них различают органы, состоящие из различных тканей которые в свою очередь сложены, из отдельных клеток. Схематично это выглядит так: клетка → ткани → органы → организм.
Рис. 1. Формы бактерий: 1 — микрококки; 2 — стрептококки; 3 — сарцины; 4 — палочки без спор; 5 — палочки со спорами (бациллы);
6 — вибрионы; 7 — спирохеты; 8 — спириллы
Бактерии же представлены лишь одной клеткой, которая является самостоятельным организмом (рис. 2).
Клетка бактерий покрыта оболочкой, которая выполняет защитные функции, придает клетке постоянную, характерную, для нее форму» (кокка, палочки, спириллы и др.).
Она обладает свойством иолу–проницаемости: через нее питательные вещества проникают в клетку, а продукты жизнедеятельности клетки (продукты обмена) выходят в окружающую среду. Это относится к веществам, находящимся в сильно диспергированном виде в водных растворах (в состоянии истинных растворов).
Крупные же молекулы, с большим молекулярным весом, через оболочку не проходят. Эта функция регулятора обмена веществ присуща всей оболочке, но в большей мере зависит от цитоплазматической мембраны.
Рис. 2. Схема строения клетки бактерий: 1 — нити дезоксирибонуклеиновой кислоты (диффузное ядро);
2 — рибосомы; 3 — жгутик;
4 — мезосомы; 5 — клеточная оболочка; 6 — цитоплазматическая мембрана;
7 — гликоген; 8 — волютин; 9 — вакуоль;
10 — запасной жир
Наружный, сравнительно рыхлый слой оболочки у некоторых бактерий может ослизняться, образуя капсулу. Толщина капсул может во много раз превосходить диаметр клеток. Капсулы не являются обязательной частью клеток — они образуются под влиянием условий внешней среды. Капсулы служат защитным покровом, участвуют в регуляции водного обмена, защищая клетки от высыхания.
Состоят капсулы в основном из полисахаридов, гликопротеидов. Слизеобразующие бактерии, быстро размножаясь на поверхности субстратов, вызывают их порчу, а жидкие среды могут превращать в сплошную слизистую массу. Это явление иногда наблюдается в молоке, пиве, сахаристых экстрактах из свеклы и др.
Слизеобразование активнее происходит при пониженных температурах — от 10 до –2° С.
Цитоплазма — полужидкая, прозрачная масса белкового характера, которая является основной частью клетки.
Наружная, более плотная часть цитоплазмы — цитоплазматическая мембрана наряду с оболочкой участвует в регуляции обмена веществ с внешней средой.
Во внутренней, жидкой, бесструктурной части цитоплазмы находятся важные клеточные структуры — рибосомы, мезосомы, ядро, запасные питательные вещества и др.
Рибосомы — зернистые образования, расположенные во всей цитоплазме. В них осуществляется синтез клеточных белков из поступающих веществ.
Мезосомы — тельца различной формы, находящиеся в цитоплазме и в пограничном с оболочкой слое. В них протекают энергетические процессы — освобождение энергии в результате окисления органических веществ пищи.
Ядро бактерий в отличие от других одноклеточных организмов некомпактно. Ядерное вещество равномерно распределено по всей цитоплазме. О наличии ядерного вещества судят по присутствию в составе бактериальной клетки дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК). ДНК является носителем наследственных свойств клетки.
Именно ядро ответственно за передачу всех признаков родительских организмов потомству (форма, типичные размеры, физиологические свойства и др.). При размножении каждая вновь образуемая клетка бактерий получает полный набор нуклеиновых кислот, имеющихся у родительского организма.
Свойства организма зашифрованы в структурных особенностях ДНК.
Дифференцированное, т. е. отграниченное от цитоплазмы, ядро характерно лишь для некоторых бактерий— нитчатых, миксобактерий.
Запасные питательные вещества в виде гранул или капелек часто находятся в цитоплазме. Однако их наличие не является постоянным признаком для микроорганизмов.
Эти вещества накапливаются при благоприятных условиях и расходуются на дыхание, а также для построения различных структур тела клеток.
Гранулы могут быть представлены крахмалом, гликогеном и белком волютином; запасной жир образует мелкие шарообразные капли.
Жгутики представляют собой нитевидные образования, выступающие из–под цитоплазматической мембраны над поверхностью клетки. Жгутики являются органами движения.
Расположение их может быть одиночным, в виде пучка на одном или обоих концах клетки и по всей поверхности. Сокращения и изгибания жгутиков позволяют клетке передвигаться на свежие участки субстрата, приводят к «вентилированию» и освежению среды, которая окружает клетку.
Жгутики очень тонки и легко теряются клетками при механических воздействиях, а также с возрастом.
Наличие жгутиков характерно не для всех бактерий, а лишь для некоторых палочковидных и шаровидных. Бактерии извитой формы передвигаются чаще путем волнообразного изгибания тела.
СПОРООБРАЗОВАНИЕ
Некоторые бактерии обладают способностью образовывать споры. Это относится прежде всего к палочковидным формам. У кокков спорообразование происходит редко, а для вибрионов и спирилл оно совсем неизвестно.
Процесс спорообразования заключается в том, что в определенном месте бактериальной клетки цитоплазма сгущается, затем этот участок покрывается плотной оболочкой. В течение нескольких часов бактериальная клетка превращается в спору.
Спора может располагаться в центре или на конце бактериальной клетки. Споры различных видов имеют неодинаковую форму. Они могут быть шаровидными, овальными. Иногда их диаметр превышает толщину клетки, и это приводит к ее деформации — вздутию. Эти особенности спорообразования у различных бактерий являются довольно постоянными признаками и часто используются в систематике бактерий.
Спорообразование усиливается при наступлении неблагоприятных для развития условий, обеднении питательной среды.
Жизненные процессы обменного характера, например дыхание, происходят в спорах крайне медленно.
Споры более устойчивы, чем вегетативные формы этих же бактерий, к действию проникающей радиации, ультразвука, высушивания, замораживания, разрежения, гидростатического давления, ядовитых веществ и др. Споры некоторых бактерий остаются жизнеспособными в течение 20 мин даже в кипящей концентрированной кислоте. Устойчивость спор повышается при их предварительном обезвоживании.
Плотная, многослойная оболочка хорошо защищает споры от проникновения вредных веществ.
Благодаря способности к образованию спор, обладающих исключительно высокой устойчивостью к внешним воздействиям, спорообразующие бактерии остаются жизнеспособными при крайне неблагоприятных условиях. Споры являются особой, устойчивой формой существования бактерий, способствующей сохранению данного вида.
Подавление жизнеспособности и уничтожение спорообразующих бактерий является одной из основных задач консервной промышленности, переработки и хранения сельскохозяйственных продуктов.
Спорообразование у бактерий не связано с размножением, так как бактериальная клетка способна образовывать лишь одну спору.
Если споры попадают в благоприятные условия, то каждая из них в течение нескольких часов прорастает в обычную (вегетативную) бактериальную клетку.
Вначале лопается оболочка споры, а затем в этом месте появляется проросток клетки, постепенно превращающийся в нормальную клетку.
В практике нередко приходится наблюдать так называемые дремлющие споры. Это те, которые отстают от общей массы в скорости прорастания и, сохраняя жизнеспособность в течение долгого времени, могут прорастать постепенно через продолжительные сроки — от нескольких суток до многих лет.
РАЗМНОЖЕНИЕ БАКТЕРИЙ
Существуют несколько способов размножения различных групп бактерий. Но подавляющее число их размножается путем деления клеток на две части.
В средней части клетки, физиологически подготовленной к размножению, образуется поперечная перегородка. Расщепляясь, она разделяет клетку. Образовавшиеся две новые клетки могут быть неодинаковыми по размеру, так как перегородка не всегда проходит посредине материнской клетки.
Некоторые бактерии обладают большой интенсивностью размножения. Скорость размножения зависит от условий питания, температуры, доступа воздуха и других факторов.
При благоприятных условиях клетка может делиться через каждые 20–30 мин, т. е. за сутки может происходить 48–72 цикла удвоения.
Если бы размножение постоянно происходило с такой скоростью, то за сутки из одной клетки могло образоваться громадное количество бактерий — 4 714 169 ž 1015 клеток, а за 5 дней объем ее потом ион оказался бы равным объему всех морей и океанов. Однако практически беспрерывного деления бактерий не происходит.
Их размножению препятствуют истощение питательной среды, накопление продуктов собственного обмена и другие физические, химические и биологические внешние факторы. Так, при снижении температуры на 10° С скорость размножения снижается в 2–3 раза.
Попадая в новые условия, на свежий субстрат, микробы не сразу начинают размножаться. В течение некоторого времени они приспосабливаются к среде обитания, затем начинается бурное размножение, замедляющееся по мере исчерпания питательных ресурсов и накопления продуктов жизнедеятельности.
Быстрое развитие микробиологической порчи продуктов (окисления, гниения и др.) обусловлено исключительно высокой скоростью развития и размножения бактерий.
Кокки в процессе размножения делятся в одной, двух или трех взаимно перпендикулярных плоскостях. После деления они остаются слабо скрепленными друг с другом, в результате чего возникают сочетания кокков, отличающиеся по взаимному расположению (см. рис. 1):
- диплококки — парные кокки;
- стрептококки — цепочки кокков;
- тетракокки— по четыре кокка;
- сарикны — в форме правильных тючков по 8, 16 штук;
- стафиллококки — скопления, напоминающие грозди винограда.
При очень слабой связи между возникающими при делении клетками образуются микрококки, во взаимном расположении которых нет никаких закономерностей. Они расположены поодиночке или в виде случайных скоплений по несколько экземпляров.
Палочки (бактерии бациллы), подобно коккам, могут располагаться парами по длине — диплобактерии и цепочками — стрептобактерии.
Большинство же палочек располагается одиночно, беспорядочно. По внешним очертаниям отдельные представители палочковидных заметно отличаются друг от друга.
Известны палочки строго цилиндрической формы, бочковидные, с резко обрубленными, вогнутыми или заостренными концами и др.
ПРИНЦИП СИСТЕМАТИКИ БАКТЕРИЙ
Систематизация, т. е. упорядочение представлений о любых объектах и группах живых существ, в том числе микроорганизмов, необходима для облегчения распознавания этих объектов, установления степени родства или хотя бы сходства между отдельными особями или группами особей. Систематизация микроорганизмов существенно облегчает практическую работу с ними.
В настоящее время в микробиологической практике все бактерии в зависимости от типичной формы клеток принято делить на семейства палочковидных, шаровидных и извитых.
Поскольку в каждое семейство объединяется множество весьма разнообразных организмов, семейства подразделяют на роды.
Так, семейство шаровидных бактерий в зависимости от характера объединения клеток в группы делят на роды микрококков, стрептококков, сарцин.
В отдельных разделах микробиологии, например медицинской, выделяют еще роды диплококков и тетракокков.
В семействе палочковидных бактерий различают два рода: род собственно бактерий, к которому относят все неспособные к образованию спор, и род бацилл, объединяющий те палочковидные бактерии, которые способны образовывать споры.
Семейство извитых бактерий принято делить в зависимости от степени извитости на роды вибрионов (бактерии, изогнутые в виде запятой), спирилл и спирохет.
Деления на роды недостаточно для ориентировки в свойствах бактерий, поскольку оно основано только на внешних признаках.
В каждый род объединяются бактерии, сходные по внешним признакам, но часто имеющие совершенно различные физиологические особенности и свойства.
Так, в роде бактерий оказываются возбудитель гнилостных процессов — сенная палочка, возбудители сквашивания молока — болгарская палочка и возбудители пищевых инфекций — палочки брюшного тифа, дизентерии.
В связи с этим роды делят на виды. Вид — это систематическая категория, объединяющая организмы не только по внешним, но и по физиологическим признакам, а также по признакам, родственного происхождения.
Для определения вида бактерий, кроме морфологических признаков (подвижность, отношение к диагностическим окраскам и т.д.), используются физиологические (потребность в кислороде, способность сбраживать различные сахара и т.д.
), культуральные (характер образуемых колоний, особенности роста на некоторых питательных средах и т.д.) и др. Наименование вида бактерий, как правило, состоит из двух слов, первое из которых обозначает принадлежность к роду, а второе непосредственно указывает вид.
Например, название «бактериум флуоресценс» означает, что микроорганизм относится к палочковидным бесспоровым бактериям (род бактерий), образующим пигмент флюоресцеин (вид — флуоресценс); «стрептококкус лактис» — относится к шаровидным бактериям, образующим цепочки из нескольких кокков (род стрептококков), способным вызывать скисание молока (вид — лактис).
Морфология микроорганизмов
25291
Многочисленные микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, вирусы) строго систематизированы в определенном порядке по их сходству, различиям и взаимоотношениям между собой. Этим занимается специальная наука, называемая систематикой микроорганизмов. Раздел систематики, изучающий принципы классификации, называется таксономией. Таксон — группа организмов, объединенная по определенным однородным свойствам в рамках той или иной таксономической категории. Самой крупной таксономической категорией является царство, более мелкими — подцарство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид, подвид и др. В основу таксономии микроорганизмов положены их морфологические, физиологические, биохимические, молекулярно-биологические свойства. Весь мир микробов подразделяется на три царства: • царство эукариотов (грибы и простейшие); • царство прокариотов (бактерии, риккетсии, микоплазмы); • царство вирусов. Эукариоты подобны клеткам растений и животных. Они имеют поверхностную мембрану и внутриклеточную систему элементарных мембран, составляющих эндоплазматическую ретикулярную сеть и комплекс Гольджи. В цитоплазме эукариотов содержится оформленное ядро, митохондрии, рибосомы и ряд других органелл. Размножаются простые эукариоты половым и бесполым путями. Прокариоты — организмы, не имеющие отграниченного ядра, внутриклеточной системы элементарных мембран и митохондрий, а некоторые лишены также клеточной стенки. Размножаются простым поперечным делением или почкованием. Вирусы — микроорганизмы неклеточной структуры, являющиеся абсолютными паразитами, репродукция которых внутри клеток происходит с помощью энергообменных систем клетки-хозяина. Одной из основных таксономических категорий является вид (species) — совокупность особей, имеющих общий корень происхождения, сходный генотип и максимально близкие фенотипические признаки и свойства. Совокупность однородных микроорганизмов, выделенных на питательной среде, характеризующаяся сходными морфологическими, тинкториальными (отношение к красителям), культуральными, биохимическими и антигенными свойствами, называется чистой культурой. Чистая культура микроорганизмов, выделенных из определенного источника и отличающихся от других представителей вида, называется штаммом. Штамм — более узкое понятие, чем вид или подвид. Близким к штамму является понятие клона; клон — это совокупность потомков, выращенных из одной микробной клетки. Решением Международного конгресса для микроорганизмов рекомендованы следующие таксономические категории: царство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид. Название вида соответствует бинарной номенклатуре, т. е. состоит из двух слов. Например, кишечная палочка пишется как Escherichia coli. Первое слово — название рода, которое начинается с прописной буквы, второе слово обозначает вид и пишется со строчной буквы. При повторном написании вида родовое название сокращается до начальной буквы, например E. Сoli. Всем бактериям присущи определенные морфологические свойства (форма, размер, характер их расположения в мазке) и тинкториальные свойства (способность окрашиваться). Различают 4 основные формы бактерий (рис. 1.1): шаровидные (сферические), или кокковидные (от греч. kokkos — зерно); палочковидные (цилиндрические); извитые (спиралевидные); нитевидные. Кроме того, существуют бактерии, имеющие треугольную, звездообразную, тарелкообразную форму. Обнаружены так называемые квадратные бактерии, которые образуют скопления из 8-ми или 16-ти клеток в виде пласта.
Рис. 1.1. Формы одноклеточных бактерий: а — микрококки; б — диплококки; в — стрептококки; г — стафилококки; д — сарцины; е — палочковидные бактерии; ж — спириллы; з — вибрионы
Кокковидные бактерии обычно имеют форму правильного шара диаметром 1,0-1,5 мкм; некоторые — бобовидную, ланцетовидную, эллипсовидную форму. По характеру взаиморасположения образующихся после деления клеток кокки подразделяют на следующие группы:
1. Микрококки (от лат. Micros — малый). Клетки делятся в одной плоскости и чаще всего сразу же отделяются от материнской. Располагаются поодиночке, беспорядочно (рис. 1.1. а).
2. Диплококки (от лат. diplos — двойной). Деление происходит в одной плоскости с образованием пар клеток, имеющих либо бобовидную, либо ланцетовидную форму (рис. 1.1. б). 3. Стрептококки (от лат. streptos — цепочка). Деление клеток происходит в одной плоскости, но размножающиеся клетки сохраняют между собой связь и образуют различной длины цепочки, напоминающие нити бус. Многие стрептококки являются вредными для человека и вызывают различные заболевания: скарлатину, ангину, гнойные воспаления и др. Например Streptococcus pyogenes (рис. 1.1.в). 4. Стафилококки (от лат. staphyle — гроздь винограда). Клетки делятся в нескольких плоскостях, а образующиеся клетки располагаются скоплениями, напоминающими гроздья винограда (рис. 1.1. г). 5. Тетракокки (от лат. tetra — четыре). Деление происходит в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с образованием тетрад. 6. Сарцины (от лат. sarcina — связка, тюк). Деление происходит в трех взаимно перпендикулярных плоскостях с образованием пакетов (тюков) из 8-ми, 16-ти, 32-х и большего числа особей. Особенно часто встречаются в воздухе (рис. 1.1.д). Палочковидные (цилиндрические формы) (рис. 1.1.е). По расположению палочки подразделяют: — на одиночные или беспорядочно расположенные — монобактерии. Например, Escherihia coli; — располагающиеся попарно (по одной линии) — диплобациллы, диплобактерии. Например, Pseudomonas; — располагающиеся цепочкой — стрептобациллы, стрептобактерии. Например, Bacillus. Палочки, образующие спору, подразделяют: — на бациллы — аэробные спорообразующие бактерии. Спора у таких палочек располагается, как правило, центрально, и её диаметр не превышает ширины бактерии. — клостридии — анаэробные спорообразующие бактерии. Спора у них располагается терминально или субтерминально. Она крупная, что растягивает оболочку бактерий, и они внешне напоминают веретено или теннисную ракетку. По количеству и характеру завитков, а также по диаметру клеток они подразделяются на три группы: 1. Вибрионы (от греч. vibrio — извиваюсь, изгибаюсь) имеют один изгиб, не превышающий четверти оборота спирали. Например, Vibrio (рис. 1.1.з). 2. Спириллы (от греч. speira — завиток) — клетки, имеющие большой диаметр и малое (2-3) количество завитков. Например — Spirillium minor (рис. 1.1. ж). 3. Спирохеты (от греч. speira — завиток, chaita — волос) — спиралевидной формы подвижные бактерии. Различают два типа нитевидных бактерий: образующие временные нити и постоянные. Временные нити (иногда с ветвлениями) образуют палочковидные бактерии при нарушении условий их роста или регуляции клеточного деления (микобактерии, коринебактерии, а также риккетсии, микоплазмы, многие грамотрицательные и грамположительные бактерии). При восстановлении механизма регуляции деления и нормальных условий роста эти бактерии восстанавливают обычные для них размеры. Постоянные нитевидные формы образуются из палочковидных клеток, соединяющихся в длинные цепочки либо с помощью слизи, либо чехлами, либо мостиками (серобактерии, железобактерии). Для изучения тинкториальных свойств микроорганизмов и их морфологии используют анилиновые красители (основные, кислые и нейтральные). Наибольшее применение имеют основные краски: метиленовый синий, основной фуксин, генцианвиолет, везувин, хризоидин и др. Реже применяются нейтральные (нейтральный красный) и кислые (эозин) краски. Из названных красок готовят спиртовые, водно-спиртовые и водные растворы. В некоторых случаях для повышения красящей силы раствора к нему добавляют протравы, например карболовую кислоту, щелочь и др. Для определения формы бактерий и их взаимного расположения в мазке используют простые методы окраски, т. е. окраска осуществляется одним красителем и мазок получается окрашенным одним цветом. Например, метиленовый синий. Эта окраска позволяет лучше выявить бобовидную форму и парное расположение кокков. Для изучения структуры бактериальной клетки и выявления особенностей её строения применяют сложные методы окраски, которые включают в себя целый ряд красящих веществ, протравы и дифференцирующие вещества. К сложным методам окраски относятся методы Грама, Нессера, Ожешко и др. Л.В. Тимощенко, М.В. Чубик
Опубликовал Константин Моканов
- Физиология микроорганизмов: культуральные свойства бактерий, выделение чистых культур микроорганизмов К культуральным (или макроморфологическим) свойствам относятся характерные особенности роста микроорганизмов на плотных и жидких питательных средах. На пове… Микробиология и биотехнологии
- Методы микроскопического исследования микроорганизмов Мельчайшие размеры микроорганизмов обусловливают использование для изучения морфологии бактерий точных оптических приборов — микроскопов. Наиболее часто примен… Микробиология и биотехнологии
- Процессы в биотехнологии Важной задачей в создании любого биотехнологического процесса является разработка и оптимизация научно-обоснованной технологии и аппаратуры для него. Микробиология и биотехнологии
- Промышленная микробиология. Производство органических кислот Органические кислоты можно получать как в анаэробных условиях (так называемые бродильные процессы), так и в аэробных условиях (окислительные процессы). Микробиология и биотехнологии
- Промышленная микробиология. Производство аминокислот Первичные метаболиты — низкомолекулярные соединения, необходимые для роста микробов: одни из них являются строительными блоками макромолекул, другие — участвуют в… Микробиология и биотехнологии
- Морфология микроорганизмов Многочисленные микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, вирусы) строго систематизированы в определенном порядке по их сходству, различиям и взаимоотношен… Микробиология и биотехнологии
- Морфология микроорганизмов. Структура бактериальной клетки и методы ее исследования Бактерии являются прокариотами и существенно отличаются от клеток растений и животных (эукариотов). Они относятся к одноклеточным организмам и состоят из кле�… Микробиология и биотехнологии
Принципы систематики и классификации микроорганизмов
Принципы систематики и классификации микроорганизмов
Систематика занимается всесторонним описанием видов организмов, выяснением степени родственных отношений между ними и объединением их в различные по уровню родства классификационные единицы (таксоны). Классификация – составная часть систематики.
Она сводится к распределению организмов в соответствии с их общими признаками по различным таксонам. Таксономия – наука о принципах и методах распределения (классификации) организмов в иерархическом плане. Основной таксономической единицей в биологии является вид (species).
Виды объединяют в таксоны более высоких рангов: род (genus), триба (tribus), семейство (familia), порядок (ordo), класс (classis), тип (phylum). Помимо этих основных категорий, используются также дополнительные – подрод, подтриба, подсемейство, подпорядок, подкласс, подтип.
Иногда употребляются также неформальные категории «отдел» и более общая – «группа».
Общее для всех живых существ определение понятия «вид» дать чрезвычайно трудно в связи с многообразием форм жизни. В микробиологии были предложены различные понятия вида. Н. А.
Красильников, автор фундаментального труда «Определитель бактерий и актиномицетов» (1949), дал следующее определение вида: «Вид – группа или совокупность близких между собой организмов, которые имеют общий корень происхождения, на данном этапе эволюции характеризуются определенными морфологическими, биохимическими и физиологическими признаками, обособлены отбором от других видов и приспособлены к определенной среде обитания». Это определение подвергалось различными авторами модификациям. Сейчас, когда стало понятно, что степень родства бактерий, их свойства и признаки зависят от их собственных геномов, можно дать более краткое определение вида: Вид – совокупность микроорганизмов, имеющих общий корень происхождения, сходный генотип (степень гомологии ДНК 60 % и более, близкое суммарное содержание пар Г + Ц) и максимально близкие фенотипические признаки.
Специфические особенности микроорганизмов определили и набор тех признаков и свойств, которые используются для их систематики и классификации.
1. Морфологические признаки – величина, форма, характер взаиморасположения.
2. Тинкториальные свойства – способность окрашиваться различными красителями.
Особенно важным признаком является отношение к окраске по Граму, которое зависит от структуры и химического состава клеточной стенки бактерий. По этому признаку все бактерии делятся на грамположительные и грамотрицательные.
Морфологические свойства и отношение к окраске по Граму определяют принадлежность к крупным таксонам – роду, семейству и т. д.
3. Культуральные свойства – особенности роста бактерий на жидких (образование пленки, осадок, помутнение) и плотных (форма, размеры, консистенция, края, поверхность, прозрачность колоний, образование пигмента и другие свойства) питательных средах.
В микробиологии широко используют такие специфические термины, как «колония», «культура», «штамм», «типы» или «варианты». Под колонией принято понимать видимую простым глазом изолированную структуру, образующуюся в результате размножения и накопления бактерий за определенный срок инкубации.
Колония образуется обычно из одной родительской клетки или из нескольких идентичных клеток. Поэтому пересевом из изолированной колонии может быть получена чистая культура возбудителя. Под культурой понимают всю совокупность бактерий, выросших на плотной или жидкой питательной среде. Как колония, так и культура каждого вида характеризуются определенными признаками.
Основной и главный принцип бактериологии – во избежание ошибок изучать свойства только чистых, однородных культур. Каждая выделенная культура данного вида бактерий называется также штаммом, т. е. конкретным образцом данного вида (нем. stammen – происходить).
Штаммы одного и того же вида бактерий, различающиеся по антигенному строению, называют серотипами (сероварами, серовариантами), по чувствительности к фагу – фаготипами (фаговарами), по биохимическим или культуральным признакам – биотипами (биоварами) и т. п. Штамм можно считать низшей таксономической единицей бактерий.
4. Подвижность бактерий. Различают бактерии подвижные и неподвижные. Подвижные бактерии подразделяют на ползающие, или скользящие, они передвигаются за счет волнообразного сокращения клеток; и плавающие бактерии, у которых активная подвижность связана с наличием жгутиков.
5. Спорообразование – форма и характер расположения споры в клетке.
6. Физиологические свойства – способы углеродного (аутотрофы, гетеротрофы), азотного (аминоавтотрофы, аминогетеротрофы) питания; тип дыхания: аэробы, факультативные анаэробы, строгие анаэробы, микроаэрофилы.
7. Биохимические свойства – способность ферментировать различные углеводы, протеолитическая активность, образование индола, сероводорода, наличие уреазы и других ферментов и т. д.
8. Чувствительность к специфическим бактериофагам.
9. Антигенные свойства. Они зависят от химического состава клеточной стенки и жгутиков бактерий.
10. Химический состав клеточных стенок (содержание и состав основных сахаров и аминокислот).
11. Липидный и жирнокислотный состав. Изучение состава жирных кислот проводят с помощью газовой хроматографии, которая обладает высокой разделительной способностью и чувствительностью.
12. Белковые спектры. С помощью различных методов фракционирования, а главным образом двумерного электрофореза в полиакриламидном геле, разделяют сложные смеси рибосомных, мембранных или внутриклеточных белков и получают электрофореграммы, или белковые спектры, соответствующей фракции данного вида бактерий.
В связи с тем, что количество фенотипических признаков, используемых для классификации микроорганизмов, значительно возросло, в конце 50-х гг. ХХ в. возникла нумерическая (численная) таксономия.
Ее возникновению способствовало появление более совершенных компьютерных систем, которые позволяют быстро и точно производить громоздкие математические расчеты.
В основе нумерической таксономии лежит принцип сопоставления организмов по возможно большему количеству учитываемых признаков при допущении, что все они для систематики равноценны. Однако принцип равнозначности является основным недостатком этого метода.
В последние годы для классификации бактерий помимо изучения их фенотипических свойств все более широко используют методы геносистематики.
В ее основе лежит изучение нуклеотидного состава ДНК и наиболее важных характеристик генома, в частности его размера (величина, объем, молекулярная масса) и других параметров.
Наиболее точным методом установления генетического (геномного) родства между бактериями является определение степени гомологии ДНК. Чем больше идентичных генов, тем выше степень гомологии ДНК и ближе генетическое родство.
Метод молекулярной гибридизации ДНК – ДНК считается сейчас наиболее важным для систематики бактерий. Однако четких и твердо установленных критериев степени гомологии ДНК для таких рангов, как вид и род бактерий, еще нет.
Допускают, что диапазон гомологии ДНК от 60 до 100 % говорит о принадлежности к одному и тому же виду, степень гомологии от 40 до 60 % – к разным родам одного семейства. Таким образом, подобно тому, как фенотип и генотип отражают сущность организма, феносистематика и геносистематика отражают сходство и различие организмов, степень их генетического родства.
Признаки, используемые для систематики бактерий, используют и для их идентификации, т. е. для установления их таксономического положения и прежде всего видовой принадлежности, что является решающим моментом бактериологической диагностики инфекционных заболеваний.
Чаще всего для идентификации патогенных бактерий изучают их морфологические, тинкториальные, культуральные, биохимические и антигенные свойства, а при необходимости и некоторые другие, например отношение к специфическим фагам, антибиотикам и т. д.
иметь представление:
1
2 иметь представление: — о принципах классификации микроорганизмов на бактерии, грибы, простейшие, вирусы — о предмете и задачах бактериологии, микологии, паразитологии, вирусологии.
— о систематике и номенклатуре микроорганизмов — о характере взаимоотношений макро- и микроорганизма Знать: — основные таксономические категории (род, вид, чистая культура, штамм, клон, разновидность) — название вида микроорганизмов в соответствии с бинарной номенклатурой.
3 Морфологический период развития микробиологии (XVIIXVIII вв.) не дал возможности классифицировать микроорганизмы.
В течение XIX столетия был накоплен большой материал о свойствах микроорганизмов, увеличивался список видов микробов, и возникла необходимость систематики и их номенклатуры. В1923 г. американский ученый Д.
Берги выпустил первый международный определитель бактерий, который впоследствии дополнялся и изменялся. С 1 января 1980 г. для микроорганизмов принята Единая международная классификация, в основе которой лежит система Берги.
4 Микроорганизмы объединены в группы по сходству форм, различиям и взаимоотношениям между собой. Этим занимается наука – систематика.
5 Классификация – раздел систематики, распределяющий микробов по таксономическим категориям – таксонам (от греч.taxis– расположение. порядок). В основу таксономии микроорганизмов положены их морфологические, физиологические, биохимические и др. свойства.
6 Классификация микроорганизмов включает следующие таксономические единицы: — империи — надцарства — царства, — отделы, — порядки, — группы, — роды, — виды..
7 Главной классификационной категорией является ВИД совокупность организмов, имеющих общее происхождение, сходные морфологические, физиологические признаки и обмен веществ.
Внутри вида существуют варианты: — морфоварианты, или морфовары, отличающиеся по морфологии; — биовары по биологическим свойствам, — хемовары по ферментативной активности, — серовары по антигенной структуре, — фаговары по чувствительности к фагам.
8 Империя Доклеточные Империя Клеточные Надцарство Эукариоты Надцарство Прокариоты I царство Вирусы II царство Животные Простейшие III царство Растения IV царство Грибы V царство Бактерии
9 Доклеточные (неклеточные формы жизни) Вирусы Прионы Плазмиды Царство вирусы Vira – представлены вирусами, микроскопическими структурами, не имеющими клеточного строения, содержащими только один тип нуклеиновой кислоты ДНК или РНК.
Вирусы — облигатные внутриклеточные паразиты Надцарство Procariotae Царство Бактерий включает в себя: — отдел цианобактерий — отдел эубактерий, который, в свою очередь, подразделяется на порядки: собственно бактерии актиномицеты; спирохеты; риккетсии; хламидии.
10 Надцартво Eucariotae Царство – Животные, подцарство – Простейшие – эукариотические одноклеточные микроорганизмы, три типа которых — (жгутиковые, саркодовые), споровики– являются патогенными для человека. Царство Грибы (Fungi, Mycetes) растительные, гетеротрофные, нефотосинтезирующие, эукариоты.
Среди них встречаются сапрофиты, паразиты растений, животных и человека. Различают дрожжевую и плесневую (мицелиальную) форму грибов. Грибы, размножающиеся спорами половым и бесполым путем относятся к совершенным. Несовершенные те, у которых отсутствует или не описан половой путь размножения.
(вызывают – микозы)
11 Неклеточные формы Клеточные формы Прокариоты Эукариоты Вирусы могут существовать в двух формах: внеклеточной (вириона) и внутриклеточной (вируса). Размер: от 15–18 до 300–400 нм.
1 нм = мкм Бактерии – одноклеточные микроорганизмы растительного происхождения, лишенные хлорофилла и не имеющие ядра. Размер: от 0,3 до 510 мкм. 1 мкм= мм. Простейшие являются одноклеточными животными организмами.
Размер: от 2 до 50 мкм Грибы – одноклеточные и многоклеточные микроорганизмы растительного происхождения, лишенные хлорофилла, но имеющие черты животной клетки. Размер: от 0,2 до 100 мкм
12 Отличительный признак Эукариотическая клетка Прокариотичеекая клетка Наличие истинного ядра, отделенного от цитоплазмы ядерной мембраной +Истинное ядро отсутствует, вместо него присутствует нуклеоид с гаплоидным набором генов Наличие в цитоплазме вторичных мембранных образований (митохондрии,аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум) +—-
13 Прокариоты отличаются от эукариот тем, что не имеют: морфологически оформленного ядра (нет ядерной мембраны и отсутствует ядрышко), его эквивалентом является нуклеоид, 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. У прокариот имеется органеллы, которые отличают их от эукариот: выросты цитоплазматической мембраны, которые называются мезосомами (связаны с нуклеоидом — участвуют в делении клетки, спорообразовании и дыхании бактериальной клетки); специфический компонент клеточной стенки муреин (пептидогликан); плазмиды автономные кольцевидные молекулы ДНК. Наиболее известны:. F-плазмиды, обеспечивающие конъюгационный перенос между бактериями;. R-плазмиды плазмиды лекарственной устойчивости (устойчивость к используемым для лечения различных заболеваний химиотерапевтическим средствам).
14 1. Отсутствие ядра; 2. Одна хромосома – кольцевидная молекула ДНК; 3. Отсутствие мембранных органоидов; 4. Наличие защитной клеточной стенки поверх цитоплазматической мембраны;
15 Органоиды – постоянные структуры клетки с особой функцией Главные части клетки: Цитоплазмати- ческая мембрана цитоплазма; ядро
16 Для названия видов применяется бинарная (двойная) номенклатура, то есть обозначаются двумя словами. Первое слово обозначает Род и пишется с заглавной буквы, второе слово обозначает Вид и пишется со строчной буквы.
Название рода основано — или на морфологическом признаке микроорганизма (Staphylococcus, Vibrio, Mycobacterium) — или является производным от фамилии автора, который открыл или изучил данный возбудитель (Neisseria, Shigella, Escherichia, Rickettsia).
17 Видовое название связано — или с наименованием основного вызываемого этим микроорганизмом заболевания (Vibrio cholerae холеры, Shigella dysenteriae дизентерии, Mycobacterium tuberculosis туберкулеза) — или с основным местом обитания (Escherihia coli кишечная палочка)
18 В русскоязычной медицинской литературе возможно использование соответствующего русифицированного названия бактерий (вместо Staphylococcus epidermidis эпидермальный стафилококк; Staphylococcus aureus золотистый стафилококк и т. д.).
19 Shigella dysenteria – возбудитель дизентерии; Escherichia coli — кишечная палочка; Bacillus anthracis – возбудитель сибирской язвы
20 Штамм- любой конкретный образец 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.
Чистая культура- вся совокупность микроорганизмов одного вида, выросших на плотной или жидкой питательной среде. 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.
21 Надцарство прокариот включает в себя: Царство БАКТЕРИЙ: — отдел цианобактерий — отдел эубактерий, который, в свою очередь, подразделяется на порядки: собственно бактерии актиномицеты; спирохеты; риккетсии; хламидии.
22 Между организмом человека и микробами существуют определенные взаимоотношения, которые можно оха рактеризовать как мутуализм, комменсализм и паразитизм. Мутуализм- взаимовыгодные отношения (пример- нормальная микрофлора).
Полезными сожителями в кишечнике человека являются кишечные палочки, участвующие в синтезе витаминов группы В и молочнокислые бактерии, являющиеся антагонистами гнилостной микрофлоры кишечника. Комменсализм- выгоду извлекает один партнер (микроб), не причиняя особого вреда другому.
Нормальные обитатели кожи и слизистых оболочек, а также полостей организма человека, такие, как непатогенные стафилококки, различ ные палочки, актиномицеты.
23 Паразитизм- крайняя форма антагонистического симбиоза, когда микроорганизм питается за счет хозяина, т.е. извлекает выгоду, нанося при этом вред хозяину. Микробы-паразиты составляют большую группу возбудителей инфекционных заболеваний человека и животных. Живой организм является для микроба-паразита его постоянной, естественной средой обитания.
Под влиянием этой среды одни микробы в ходе филогенеза приобрели новые ферментные системы, позволяющие им использовать в качестве питательной среды различные компоненты клеток и тканей хозяина. Другие микроорганизмы, например вирусы, совсем не имеют свои ферментные системы.
Жизнедеятельность их и размножение целиком зависят от клеток организма, к которым они адаптировались.
24 Способность микроорганизма вызывать заболевание называется патогенностью. Патогенность – видовой признак и качественная характеристика болезнетворного микроорганизма. Однако отдельные штаммы внутри вида бактерий могут сильно различаться по степени патогенности (=вирулентности).
Вирулентность – это количественное проявление патогенности, является одним из признаков штамма, а не вида; можно говорить о высоковирулентном, низковирулентном и даже авирулентном штамме патогенных бактерий. За единицу измерения вирулентности приняты минимальная летальная доза (МЛД) и LD50.
Минимальная летальная доза – наименьшее число патогенных микроорганизмов, способное вызвать гибель подопытного лабораторного животного. LD50 – количество патогенных микроорганизмов, способных вызывать гибель 50 % экспериментально зараженных подопытных животных.
Вирулентность определенного штамма патогенного микроорганизма определяется рядом факторов, из которых наибольшее значение имеют: инвазивность – способность проникать и распространяться в организме хозяина, агрессивность – способность выживать в организме, размножаться и поражать токсигенность – способность синтезировать токсины – высокоспецифические ядовитые вещества, повреждающие, убивающие клетки или нарушающие клеточные процессы макроорганизма в малых дозах.
25 1. Что положено в основу таксономии микроорганизмов? 2. Что является главной классификационной категорией? 3. Какие микроорганизмы относятся к эукариотам и к прокариотам? 4. Что такое бинарная номенклатура? 5. Перечислите микроорганизмы, которые изучает медицинская микробиология?
26 А. Отметьте микробы, являющиеся прокариотами: 1. Грибы. 2. Вирусы. 3. Бактерии. 4. Прионы. Б. Отметьте отличительные особенности прокариотической клетки: 1. Рибосомы 2. Наличие нуклеоида 3. Наличие митохондрий. 4. Диплоидный набор генов.
27 1. В основу таксономии микроорганизмов положены их морфологические, физиологические, биохимические и др. свойства. 2.
Главной классификационной категорией является вид совокупность организмов, имеющих общее происхождение, сходные морфологические, физиологические признаки и обмен веществ. 3.
Эукариоты простейшие и грибы; Прокариоты истинные бактерии, риккетсии, хламидии, микоплазмы, спирохеты, актиномицеты.
28 4. В бинарной номенклатуре применяется двойное название — Род/вид Название рода основанона морфологическом признаке микроорганизма (Staphylococcus, Vibrio, Mycobacterium) или является производным от фамилии автора, который открыл или изучил данный возбудитель (Neisseria, Shigella, Escherichia, Rickettsia).
Видовое название связано с наименованием основного вызываемого этим микроорганизмом заболевания (Vibrio cholerae холеры, Shigella dysenteriae дизентерии) с основным местом обитания (Escherihia coli кишечная палочка) 5.
Медицинская микробиология, изучает патогенные бактерии, вирусы, простейшие, паразитические грибы, спирохеты, микоплазмы, риккетсии, хламидии.
29 А. Отметьте микробы, являющиеся прокариотами: 1. Грибы. 2. Вирусы. 3. Бактерии. 4. Прионы. Б. Отметьте отличительные особенности прокариотической клетки: 1. Рибосомы 2. Наличие нуклеоида 3. Наличие митохондрий. 4. Диплоидный набор генов.
30 Сравнить строение прокариотической и эукариотической клетки
31 Таблица признакипрокариотыэукариоты Ядро Генетический материал Клеточная стенка Мембранные органоиды Рибосомы Мезосомы Жгутики 1. Заполнить таблицу 2. Схематическое изображение видов микроорганизмов
32 3. Заполнить таблицы «Классификация микроорганизмов» Микро- организмы строениеразмерразмножениепитаниедыханиепримеры Вирусы Бактерии Грибы Простейшие
Загрузка...
