Систематика микроорганизмов

Тема: Систематика микроорганизмов.

План.

1. Основные понятия  и способы систематики микроорганизмов.

2. Генотипические и  фенотипические признаки систематизации  микроорганизмов. 

3. Группа истинных бактерий. Микроорганизмы.

4. Актиномицеты, микоплазмы, риккетсии, вирусы.

 

1.

Систематика (таксономия) микроорганизмов заключается в распределении (классификации) их по определенным группам (таксонам) с учетом формы, размеров, окраски, подвижности и других физиологических, культуральных, биохимических свойств.

До сих пор нет единой естественной классификации микроорганизмов, отражающей эволюцию отдельных видов бактерий. Положение многих бактерий в системе еще точно не установлено.

Сначала в основу классификации были положены морфологические признаки. Однако для научно обоснованной классификации этого недостаточно. Морфологические признаки бактерий немногочисленны и непостоянны.

Варьируют и физиологические  свойства микроорганизмов в зависимости  от условий развития.

В настоящее время  для этой цели используют комплекс признаков: фенотипические (морфологические, культуральные, физиологические и другие свойства) и генотипические (физико-химические свойства ДНК).

Геносистематика позволяет  определять микроорганизмы не по сходству, а по родству.

В классификации бактерий используют следующие таксономические категории: вид, род, семейство, порядок, класс, отдел, царство.

Основная таксономическая  единица в системах классификации бактерий - вид. 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.

В микробиологии так же применяют термин штамм (понятие более узкое, чем вид).

Штаммами называют различные культуры одного и того же вида, выделенные из разных мест обитания.

В последние десятилетия  для классификации микроорганизмов, помимо их фенотипических характеристик, все более широко и эффективно используются различные генетические методы (изучение генотипа- генотипических свойств). Используются все более совершенные методы, такие как: 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.

2.

При изучении, идентификации  и классификации микроорганизмов  чаще всего изучают следующие (генотипические 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, 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 микроорганизма вырабатывать антитела и другие формы иммунного ответа, выявляются в иммунологических реакциях.

6. Физиологические - способы питания: углеводное (аутотрофы, гетеротрофы), азотного (аминоавтотрофы, аминогетеротрофы) и другие виды питания; типы 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).

 

 

 

3.

Как для растений и  животных, так и для бактерий применяют  биноминальную номенклатуру: родовое  и видовое названия. Первое слово  обозначает род и пишется на латинском  языке с прописной буквы, второе слово обозначает видовое название микроорганизма и пишется со строчной буквы (на русском языке оба слова пишут со строчной). Например, сенная палочка — бациллюс субтилис; название бактериям дают, учитывая их морфологические и физиологические особенности.

В сегодняшней лекции мы опишем наиболее важные в практическом отношении групп микроорганизмов, которые относятся к прокариотам или типичным бактериям и групп микроорганизмов, отличающихся от истинных бактерий рядом признаков.

Группа истинных бактерий (эубактерии).

Истинные бактерии (эубактерии) представляют собой одноклеточные организмы шаровидной, палочковидной и извитой форм, размеры которых составляют в длину 5—20 мкм, в ширину — 0,5—2 мкм; подвижные бактерии имеют жгутики.

В группу входят неспорообразующие  и спорообразующие виды, аэробы и анаэробы, сапрофиты и паразиты.

1. Неспорообразующие бактерии.— палочковидные, не образующие спор, подвижные, разлагают органические вещества (белки, жиры, углеводы, и тд.).

Семейство Azotobacteriaceae,  роды Azotomonas,  Azotobac-ter— имеют клетки от палочковидной до овальной формы, не образуют спор, подвижные, для них характерна способность фиксировать, или связывать, молекулярный азот атмосферы. Семейство Acetobacteriaceae, роды Acetobacter, Cluconobac-ter — отличаются от вышеописанных организмов тем, что окисляют спирт в уксусную кислоту, широко распространены на цветах: плодах, овощах и т. д.

2. Спорообразующие бактерии.— палочковидные клетки, подвижные, аэробы и анаэробы. Споры бацилл могут располагаться в различных частях материнской клетки, а споры клостридий чаще бывают шире материнской клетки, что обусловливает образование клостридиальной или плектридиальной форм клеток. Микроорганизмы данной группы широко распространены в почве, воде и принимают активное участие в разложении органических соединений, связывают атмосферный азот и служат возбудителями болезней человека, животных, растений и насекомых.

3. Кокковидные и спиралевидные формы истинных бактерий. Представлены несколькими семействами.

Первое семейство это — бактерии сферической формы, спор не образуют, аэробы или факультативные анаэробы, широко распространены в почве и пресных водоемах.

Второе семейство представлено бактериями клетки, которых имеют овальную форму, соединенные в цепочки разной длины, факультативные анаэробы, широко распространены в почве, на поверхности растений, в молоке. Большую роль играют в получении кисломолочных продуктов и силосовании кормов.

Третье семейство имеет сферические клетки, неподвижные, спор не образуют, анаэробы, широко распространены в почве, на поверхности растений, в желудочно-кишечном тракте животных и человека.

Бактерии четвертого семейства, имеют вид изогнутых палочек, неспорообразующие, подвижные, широко распространены в загрязненных реках, озерах.

Микроорганизмы, отличающиеся от истинных бактерий.

1. Цианобактерии (синезеленые водоросли). Клетки имеют сферическую, палочковидную или изогнутую форму. Для них характерны фотопигменты, осуществляющие фотосинтез. Это большая группа бактерий (более 1000 видов), которые широко распространены в почве, водоемах; многие цианобактерии (более 130 видов) способны к фиксации молекулярного азота атмосферы.

2. Почкующиеся или стебельковые бактерии. Включают 17 родов, для них характерно участие в превращении соединений железа и марганца в водоемах.

3. Скользящие бактерии (миксобактерии). Клетки имеют па-лочковидную и веретенообразную формы, образуют большое количество слизи. Клеточная стенка у миксобактерии очень тонкая и эластичная, поэтому они отличаются гибкостью и обладают скользящим движением. В неблагоприятных условиях образуют цисты.

4. Спирохеты. Спиралевидные бактерии, клетки которых очень тонкие и длинные: от 3 до 500 мкм в длину и 0,3—1,5 мкм в толщину; имеют много завитков; спор не образуют, служат возбудителями инфекционных болезней человека и животных.

 

4.

К актиномицетам (от греч. ак-тис — луч, мицес — гриб) относят микроорганизмы, образующие подобие мицелия, их называют еще лучистые грибки. Актиномицеты занимают промежуточное положение между плесневыми грибами и бактериями, они представляют собой одноклеточные микроорганизмы, по строению сходные с бактериями; встречаются главным образом в почве.

Актиномицеты грамположительны, почти все они аэробы, хорошо растут на простых средах и различаются между собой по росту на поверхности и в глубине агар-агара, образуют воздушный и субстратный мицелий. Воздушный мицелий часто бывает сильно развит.

 Микроорганизмы данной группы имеют особые воздушные ги-фы (спорофоры), от которых отшнуровываются конидии, служащие для распространения вида. Строение этих спорофоров (прямые, волнистые, спиральные, мутовчатые и т. д.), форма колоний, их цвет и величина, запах позволяют различать многочисленные виды и штаммы.

Микоплазмы.

Клетки не имеют плотной  оболочки и обладают самыми малыми среди бактерий размерами (125—250 нм). Подобно вирусам они проходят через бактериологические фильтры, задерживающие истинные бактерии. Это факультативные анаэробы, хемоорганотрофы; могут быть сапрофитами (сапротррфами), паразитами и возбудителями болезней животных и растений. Микоплазмы — мало исследованные организмы, хотя широко распространены в почве, сточных водоемах.                  

Риккетсии.

 Внутриклеточные паразиты; на искусственных питательных средах они не растут; вызывают заболевания человека и животных (сыпной тиф, Ку-лихорадка). Это мелкие диаметром 0,1 мкм и длиной 1—1,5 мкм, неподвижные бактериоподобные организмы, видимые в световой микроскоп при увеличевии в 1000 Раз. Распространены они в тканях блох, вшей, клопов, слюнных железах членистоногих, откуда и попадают в организм человека.

Вирусы.

Особая группа микроорганизмов  значительно меньших размеров, чем  все остальные, и более простого строения. Они не имеют клеточной структуры, не видны в обычные световые микроскопы и имеют разнообразную форму. Электронная микроскопия показывает, что вирусы бывают:

- округлыми,

- палочковидными,

- спиралевидными,

- но чаще в виде многогранников.

По химическому .составу вирусы неоднородны. Одни из них состоят только из белка и одной из нуклеиновых кислот—ДНК или РНК; другие содержат еще липоиды, полисахариды. Нуклеиновая кислота в виде спирали располагается внутри вируса.

Снаружи она закрыта белковой оболочкой — капсидом, состоящим из отдельных белковых субъединиц капсомер. На искусственных питательных средах вирусы, как правило, не растут, выращивают их на культурах тканей. При большом скоплении вирусов в пораженной клетке образуются кристаллы разнообразной формы.

Каждый вирус имеет  определенного хозяина - растение, животное или микроорганизм. Вирусы микроорганизмов называют фагамии, они имеют соответственное название:

- бактериофаги - поражающие бактерий;

- актинофаги — актиномицеты;

- микофаги — вирусы грибов;

- цианофаги — паразитов синезеленых водорослей или цианобактерий.

При проникновении вирусов  в микроорганизмы наблюдается растворение (лизис) последних.

Явление бактериофагии  иногда наблюдается на производствах, использующих микроорганизмы; при этом технологический процесс резко нарушается, что приносит вред качеству продукции.

Фаги широко распространены в природе, обладают специфичностью, т. е. поражают определенный вид или группу близких видов микроорганизмов.

Некоторые фаги применяют в медицине для профилактики или лечения заболеваний; используют как модель в молекулярной биологии, биохимии, генетике и других науках.