8 принципы современной классификации микробов. Основные принципы классификации прокариотных микроорганизмов
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.
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
Классификация микроорганизмов
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 .
(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
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 .
(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.
(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 - группа одноклеточных грибов, обитающие в жидкой среде, богатых органическими веществами, использующиеся в бродильных процессах.
(цианобактерии ) – тип древнейших крупных бактерий, способных к фотосинтезу, сопровождающемуся выделением кислорода.
– 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.
Классификация, или систематика микроорганизмов (от греч. Systёmatikos - упорядоченный, систематизированный), - это раздел микробиологии, занимающийся вопросами создания классификации микроорганизмов на основе их свойств и родственных взаимосвязей. В качестве синонима понятия «систематика микроорганизмов» иногда используется также термин «таксономия».
В настоящее время нет универсальной, единственно правильной, классификации. В зависимости от поставленной задачи микроорганизмы могут быть классифицированы по морфологическим признакам (палочки, кокки, извитые и т.д.), по тинкториальным признакам (грамположительные, грамотрицательные и т.д.), по физиологическим признакам (термофильные, психрофильные, ацидофильные, 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 филогенетическим 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:
1. Характеристика микроорганизмов - получение всевозможных сведений о свойствах и параметрах, необходимых для отнесения определяемых микроорганизмов к тому или иному таксону.
2. Классификация или таксономия , т.е. процесс упорядоченного расположения микроорганизмов в таксономические группы на основе подобия.
3. Номенклатура - присвоение научных названий таксономическим группам (таксонам).
Основной таксономической единицей в систематике микроорганизмов является вид . По общебиологическим представлениям, вид - это группа близких между собой организмов, имеющих общий корень происхождения и на данном этапе эволюции характеризующийся определенными морфологическими, биохимическими и физиологическими признаками, обособленных отбором от других видов и приспособленных к определенной среде обитания. Важным видовым признаком является способность организмов скрещиваться и давать потомство.
Определение вида у бактерий принципиально отличается от классического определения биологического вида, так как у них отсутствует половой способ размножения. По современным представлениям, к одному виду бактерий относят близкородственные организмы, с 70%-ным уровнем гомологии ДНК и сходные по совокупности морфологических, биохимических и физиологических признаков.
В иерархической классификации микроорганизмов используются также следующие таксономические категории: подвид - группа близкородственных сходных организмов внутри вида с уровнем ДНК-гомологии выше 70%; род - таксономическая группа, объединяющая родственные виды, и далее - семейство , подпорядок, порядок, подкласс, класс, царство и домен (или надцарство ). В настоящее время в большей степени описаны семейства и домены, в то время как остальные таксономические группы находятся в процессе систематизации.
Домены являются наивысшими таксонами микроорганизмов, соответствующими ранее выделяемым царствам. Согласно современной классификации все разнообразие микроорганизмов представлено тремя доменами: Bacteria (прокариотиые микроорганизмы, истинные бактерии), Archaea (другая эволюционная ветвь прокариоптых микроорганизмов) и Eukarya (эукариотные микроорганизмы) (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 определены, исходя из разнообразных согласующихся характеристик, полученных с использованием различных современных методов. Подобный подход к выделению таксонов называется полифазным.
Основными методами современной полифазной таксономии являются: генотипический, фенотипический и филогенетический.
Генотипический метод является доминирующим в полифазной таксономии. Он основан на изучении Ц+Г состава ДНК, на исследовании ДНК-рРНК гомологии, на установлении родственных отношений между микроорганизмами, которые закодированы в нуклеотидных последовательностях генов 16S или 23S р-РНК. Например, при определении принадлежности микроорганизма к определенному виду уровень сходства нуклеотидных последовательностей ДНК около 70% играет первостепенную роль. Поэтому генотипический метод часто называют методом геномной дактилоскопии.
Фенотипические исследования используются чаще всего в различных 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 капсула или споры, объединяются ли клетки в цепочки, тетрады или пакеты, есть ли у них жгутики и как они расположены, окрашиваются ли клетки 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 обмена веществ, способ получения энергия, способность данного микроорганизма к трансформации тех или иных веществ, его отношение к углероду, азоту, кислороду, температуре, рН среды.
Биохимические признаки определяются способностью микроорганизмов разлагать определенные сахара, образовывать сероводород, аммиак и другие соединения.
Хемотаксономические особенности характеризуют химический состав цитоплазмы клетки. Таксономическая специфичность состава жирных кислот, липопротеидов, липополисахаридов, пигментов, полиаминов, белков и других химических компонентов клетки широко используется при классификации микроорганизмов.
Серологические свойства, или серотипирование, основаны на выявлении вариабильности антигенных компонентов бактериальных клеток. Такими компонентами могут быть жгутики, фимбрии. капсулы, клеточная стенка, ферменты и токсины. Для выявления антигенных свойств бактериальной клетки используются различные серологические реакции: реакция преципитации, реакция склеивания комплемента, осаждение и др.
Таким образом, фенотипические характеристики отличаются большим объемом и разнообразием получаемой информации, которую сложно обработать вручную. Возникла необходимость в компьютерном, 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 процесс исторического развития микроорганизмов как в целом, так и их отдельных таксономических групп: видов, подвидов, родов, семейств, подпорядков, порядков, подклассов, классов, царств и доменов.
Филогенетические связи между микроорганизмами изучаются методами геномной дактилоскопии, молекулярной биологии, компьютерной идентификации. На основании полученных данных строятся филогенетические древа, которые отражают эволюционные взаимоотношения между микроорганизмами (рис. 3). Создаваемые филогенетические древа не могут быть использованы для построения иерархической классификации микроорганизмов и не заменяют собою систематику. Они являются одним из ее элементов.
Номенклатура - занимается вопросами точных и единообразных названий. Эго система наименований, применяемых в определенной области знаний. В соответствии с международными правилами таксономическим группам микроорганизмов присваиваются имена.
Еще до введения первых правил номенклатуры было описано 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, опубликованные с 1 мая 1753 года. В результате был создан «Список признанных названий бактерий», который вступил в силу с 1 января 1980 года. В настоящее время название микроорганизмам присваивается в соответствии с правилами Международного Кодекса номенклатуры бактерий. Компетенция Кодекса распространяется только на правила присвоения и использования научных названий микроорганизмов. Вопросы классификации решаются вне зависимости от Кодекса на базе проводимых таксономических исследований.
Рис. 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 латинское слово, оно пишется с прописной буквы и характеризует какой-либо морфологический или физиологический признак, либо фамилию ученого, открывшего этот микроб. Например, в честь французского ученого Л. Пастера назван род «пастерелла», американского микробиолога Сальмона - род «сальмонелла», немецкого ученого 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 микроорганизма обычно сокращается до одной-двух букв.
Второе слово обозначает видовой эпитет в названии микроорганизма и, как правило, представляет собой производное от существительного, дающее описание цвета колонии, источника происхождения микроорганизма, вызываемого им процесса или болезни. Название вида пишется со строчной буквы и никогда не сокращается. 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.
С.Н. Виноградский и М. Бейеринк, учитывая многообразие метаболизма бактерий, предложили в названии рода отражать признаки, связанные с морфологией, экологией, биохимией и физиологией микроорганизмов. Так появились названия, являющиеся ключом к характеристике микроорганизма: Acetobacter (кислотообразующие 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 рассматривается идентификация (определение) микроорганизмов. Однако это не совсем корректно, так как идентификация использует уже построенные системы классификации и конкретные, указанные в идентификационных ключах (таблицах), характеристики микроорганизмов. Схемы идентификации микроорганизмов являются своеобразным тестом качества системы классификации. Дня идентификации микроорганизмов широко используются фенотипические и генотипические методы, методы компьютерной идентификации анализа и геномной дактилоскопии.
В 1923 году Д. Берджи выпустил первый международный определитель бактерий. Последующие издания были подготовлены Международным комитетом по систематике бактерий. Девятое, последнее американское издание «Руководства по определению бактерий Берджи» (Bergey"s Manual of Determinative Bacteriology), вышло в 1994 году. Сокращенное название Руководства -BMDB-9. В русском переводе BMDB-9 издано в 1997 году. Оно знакомит с многообразием прокариот и делает шаг навстречу попыткам идентификации микроорганизмов, выделяемых из окружающей 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.
3. Эубакгерии, лишенные клеточных стенок.
4. Архебактерии.
Основным объектом в идентификации микроорганизмов является чистая культура выделенной бактерии, называемая «штаммом» 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 незначительными изменениями свойств (например, по чувствительности к антибиотикам, ферментативной активности, способности к образованию токсинов). Обычно штаммы одного вида приспособлены к определенной среде обитания.
Под термином «бактериальная культура » понимают популяцию микробных клеток в данном месте и в данное время. Это могут быть микроорганизмы, выращенные на плотной или жидкой питательной среде в условиях лаборатории. Культуру микроорганизмов, выращенных на плотной или жидкой питательной среде из особей одного вида путем последовательных пересевов одиночной колонии, называют чистой.
Чистые бактериальные культуры, полученные из одной исходной клетки, называют клонами (от греч. klon - отпрыск). Клон представляет собой генетически однородную популяцию.
Смешанной называют культуру из неоднородных микроорганизмов, выделенных из исследуемого материала, например, из воды, почвы, воздуха.
Микробы, или микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, вирусы), систематизированы по их сходству, различиям и взаимоотношениям между собой. Этим занимается специальная наука - систематика микроорганизмов .
Систематика включает три части:
- классификацию,
- таксономию,
- 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,
- подвиди др.
В рамках той или иной таксономической категории выделяют таксоны - группы организмов, объединенные по определенным однородным свойствам.
Микроорганизмы представлены:
- доклеточными формами (вирусы - царство Vira),
- клеточными формами (бактерии, архебактерии, грибы и простейшие).
Различают 3 домена (или «империи»):
- «Bacteria»,
- «Archaea»,
- «Eukarya».
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.
Принципы классификации бактерий .
Вид Þ род Þ семейство Þ порядок Þ класс. Существует естественная (только создается в настоящее время) и искусственная классификация ; используется морфо-физиологический метод:
- морфологические признаки (размер, форма, окраска…),
- физиологические признаки (тип питания отношения к to, O2, pH, потребность к факторам роста - витамины),
- культуральные признаки (видно невооруженным глазом при посеве на разные
- генетические ((А+Т)/(Г+Ц)*100%),
- гибридизация ДНК,
- Строение 16S-РНК (небольшие отрезки РНК).
Определитель бактерий Берджи : по морфологическим и физиологическим признакам, всего 35 групп бактерий, они разделяются на 4 основные категории:
- Грам- эубактерии, имеющие клеточные стенки;
- Грам+ --""--;
- Эубактерии, лишенные клеточных стенок;
- Архебактерии.
Основные группы бактерий
- Изгибающиеся бактерии с тонкими стенками, подвижность обеспечивается за счет скольжения- скользящие бактерии
- Изгибающиеся бактерии с тонкими стенками, подвижность связана с наличием осевой нити- спирохеты Borrelia, Leptospira
- Ригидные бактерии с толстыми стенками, неподвижные или подвижные благодаря жгутикам- эубактерии.
А. Мицелиальные формы Mycobacterium, Actinomyces, Nocardia, Streptomyces
Б. Простые одноклеточные
2/свободноживущие
- грамположительные: кокки Streptococcus, Staphy lococcus, неспорообразующие палочки Corynebacteriu Erysipelothrix, спорообразующие палочки-в т.ч. обязательные аэробы Bacillus, -в т.ч. обязательные анаэробы Clostridium
- грамотрицательные: кокки Neisseria, некишечные палочки, в т.ч. спиральной формы Spirillum, -в т.ч. прямые, очень мелкие палочки Pasteurella, Brucella, Bordetella, кишечные палочки Escherichia, Salmonella, Shigella, облигатные аэробы Pseudomonasоблигатные анаэробы Bacteroides, Fusobacterium
Понятие микроорганизмов
Микроорганизмы - это организмы, невидимые невооруженным глазом из-за их незначительных размеров.
Критерий размера - единственный, который их объединяет.
В остальном мир микроорганизмов еще более разнообразен, чем мир макроорганизмов.
Согласно современной систематике, микроорганизмы к 3 царствам:
- Vira - вирусы;
- Eucariotae - простейшие и грибы;
- Procariotae — истинные бактерии, риккетсии, хламидии, мико-плазмы, спирохеты, актиномицеты.
Так же как для растений и животных, для названия микроорганизмов применяется бинарная номенклатура, т. е. родовое и видовое название.
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 либо основано на морфологическом признаке соответствующего микроорганизма (Staphylococcus, Vibrio, Mycobacterium), либо является производным от фамилии автора, который открыл или изучил данный возбудитель (Neisseria, Shig-ella, Escherichia, Rickettsia, Gardnerella).
Видовое название часто связано 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).
Кроме того, в русскоязычной медицинской литературе возможно использование соответствующего русифицированного названия бактерий (вместо Staphylococcus epidermidis - эпидер-мальный 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);
- актиномицеты;
- спирохеты;
- риккетсии;
- хламидии.
Порядки подразделяются на группы.
Прокариоты отличаются от эукариот тем, что не имеют :
- морфологически оформленного ядра (нет ядерной мембраны и отсутствует ядрышко), его эквивалентом является нуклеоид, или генофор, представляющий собой замкнутую кольцевую двуни-тевую молекулу ДНК, прикрепленную в одной точке к цито-плазматической 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 инвагинации цитоплазматической мембраны, которые называются мезосомами, они связаны с нуклеоидом и участвуют в делении 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 :
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.
Бактерии
Прокариотические, преимущественно одноклеточные микроорганизмы, которые могут также образовывать ассоциации (группы) сходных клеток, характеризующиеся клеточными, но не организменными сходствами.
Основные таксономические критерии, позволяющие отнести штаммы бактерий к той или иной группе :
- 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 дифференциация групп на семейства, рода и виды, которые являются основной таксономической категорией, проводится на основании изучения биохимических свойств. 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;
- биохимической активности- ферментовары;
- антигенному строению - серовары или серотжы;
- чувствительности к бактериофагам - фаговары или фаготипы;
- 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 (совокупность бактерий одного вида) и смешанными (совокупность бактерий 2 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.
Лекция № 2Тема «Принципы классификации микроорганизмов. Морфология микроорганизмов .»
Систематика микроорганизмов.
Классификации:
Номенклатура (биноминальная классификация)
Морфология бактерий
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.
Классификация - распределение (объединение) организмов в соответствии с их общими свойствами (сходными генотипическими и фенотипическими признаками) по различным таксонам.
Таксономия - наука о методах и принципах распределения (классификации) организмов в соответствии с их иерархией. Наиболее часто используют следующие таксономические единицы (таксоны) - штамм, вид, род. Последующие более крупные таксоны - семейство, порядок, класс.
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.
Первой общей биологической классификацией была созданная в XVIII веке система шведского ученого К. Линнея, основная на морфологических признаках и включавшая животный и растительный мир. С развитием науки в классификации стали учитывать не только морфологические, но и физические, биохимические и генетические особенности микроорганизмов. В настоящее время невозможно говорить об единой классификации всех живых организмов: сохраняя единые принципы, классификации макро- и микроорганизмов имеют свои особенности.
Основными ступенями всех классификаций являются царств о - отдел-класс (группа) - порядок - семейство-род -вид. Главной классификационной категорией является в и д -совокупность организмов, имеющих общее происхождение, сходные морфологические и физиологические признаки и обмен веществ.
Микроорганизмы относятся к царству прокариотов, представители которых, в отличие от эукариотов, не обладают оформленным ядром. Наследственная информация у прокариотов заключена в молекуле ДНК, располагающейся в цитоплазме клетки.
Для микроорганизмов принята в 1980 г. единая международная классификация, в основе которой лежит система, предложенная американским ученым Берги. Для того чтобы определить, к какому виду относится \ микроорганизм, необходимо с помощью различных методов изучить его особенности (форму клетки, спорообразование, подвижность, ферментативные свойства) и по определителю найти его систематическое положение - идентифицировать.
Внутри вида существуют варианты: морфоварианты отличаются по морфологии, биоварианты - по биологическим свойствам, хемоварианты - по ферментативной активности, сероварианты - по антигенной структуре, фаговарианты -- по чувствительности к фагам.
Для обозначения микроорганизмов принята общебиологическая бинарная или биноминальная (двойная) номенклатура, введенная К. Линнеем. Первое название обозначает род и пишется с прописной буквы. Второе название обозначает вид и пишется со строчной буквы. Например, Staphylococcus aureus - стафилококк золотистый. В названиях могут быть отражены имена исследователей, открывших микроорганизмы: бруцеллы - в честь Брюса, эшерихии - в честь Эшериха и т. д. В ряд наименований включены органы; которые поражает данный микроорганизм: пневмококки - легкие, менингококки- мозговую оболочку и т. д.
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.
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.
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 жирнокислотный состав.
11 .Белковый спектр (полипептидный профиль).
12 .Чувствительность к антибиотикам и другим лекарственным препаратам.
13 .Генотипические (использование методов геносистематики).
По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов .
1.Шаровидные или кокки (с греч.- зерно).
2.Палочковидные.
3.Извитые.
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.Спириллы - имеют 2- 3 завитка.
2.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.
Современная систематика относит представителей семейства Mycoplasmatacea к классу Mollicutes (молликут - "мягкокожих"), объединяющему микоплазмы, уреаплазмы, ахолеплазмы (первые три рода молликут встречаются у человека, среди них встречаются патогенные и сапрофитические виды), спироплазмы и анаэроплазмы.
Морфология
Наиболее типичны мелкие кокковидные формы, выражен полиморфизм.
СПИРОХЕТЫ
Спирохеты (от лат. speira -изгиб, chaite - волосы)-тонкие, извитые, подвижные одноклеточные организмы, имеющие размеры от 5 до 500 мкм в длину и 0,3-0,75 мкм в ширину. С простейшими их роднит способ движения путем сокращения внутренней осевой нити, состоящей из пучка фибрилл. Характер движения спирохет различен: поступательное, вращательное, сгибательное, волнообразное. В остальном строение клетки типичное для бактерий. Некоторые спирохеты слабо окрашиваются анилиновыми красителями. Спирохеты разделяют на роды по количеству и форме завитков нити и ее окончанию. Кроме сапрофитных форм, распространенных в природе и организме человека, среди спирохет имеются болезнетворные -возбудители сифилиса и других заболеваний.
риккетсии
Среди вирусов выделяют группу фагов (от лат. phagos - пожирающий) вызывающих лизис (разрушение) клеток микроорганизмов. Сохраняя присущие вирусам свойства и состав, фаги отличаются структурой вириона. Они не
вызывают заболеваний человека и животных.
Контрольные вопросы для закрепления:
1. Систематика микроорганизмов.
2.Принципы современной классификации.
3.Классификация Берджи: ц. Бактерии (порядки: Истинные бактерии, Спирохеты, Риккетсии), ц. Грибы, ц. Вирусы.
4.Номенклатура.
5.Морфология бактерий.