Основы классификации и морфология микроорганизмов Лекция к ф

Основы классификации и морфология микроорганизмов Лекция к. ф. н. Лозовицкая-Щербинина Е. Ф.

Систематика микроорганизмов – это наука, изучающая их разнообразие и систематизирующая микроорганизмы по происхождению, сходству, различиям биологических свойств и взаимоотношениям друг с другом. Систематика занимается всесторонним описанием видов микроорганизмов, выяснением степени родственных отношений между ними и объединением их в различные по уровню родства классификационные единицы – таксоны. Основные вопросы систематики – классификация, идентификация и номенклатура.

Классификацияраспределение (объединение) организмов в соответствии с их общими свойствами (сходными генотипическими и фенотипическими признаками, т. е. по происхождению, биологическим свойствам, морфологическим признакам) по родственным группам - таксонам. Таксономия - наука о методах и принципах распределения (классификации) организмов в соответствии с их иерархией.

Основные ступени всех классификаций: Ø Ø Ø Ø Ø Царство, подцарство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид, подвид и др (штамм, клон и т. д. )

В таксономическом отношении микроорганизмы очень разнообразны. Они включают прионы, вирусы, бактерии, водоросли, грибы, простейшие и даже микроскопические многоклеточные животные. По наличию и строению клеток вся живая природа может быть разделена на прокариоты (не имеющие истинного ядра), эукариоты (имеющие ядро) и не имеющие клеточного строения формы жизни. Последние для своего существования нуждаются в клетках, т. е. являются внутриклеточными формами жизни (вирусы, прионы).

В основу таксономии микроорганизмов положены их v v морфологические, физиологические, биохимические, молекулярно-биологические свойства.

При изучении, идентификации и классификации микроорганизмов определяют следующие гено- и фенотипические характеристики: Морфологические - форма, величина, особенности взаиморасположения, структура. Тинкториальные - отношение к различным красителям (характер окрашивания), прежде всего к окраске по Граму (грамположительные и грамотрицательные). Культуральные - характер роста микроорганизма на питательных средах. Биохимические - способность ферментировать различные субстраты (углеводы, белки и аминокислоты и др. ), образовывать в процессе жизнедеятельности различные биохимические продукты за счет активности различных ферментных систем и особенностей обмена веществ. Антигенные - зависят преимущественно от химического состава и строения клеточной стенки, наличия жгутиков, капсулы, распознаются по способности макроорганизма (хозяина) вырабатывать антитела и другие формы иммунного ответа, выявляются в иммунологических реакциях.

Физиологические - способы углеводного (аутотрофы, гетеротрофы), азотного (аминоавтотрофы, аминогетеротрофы) и других видов питания, тип дыхания (аэробы, микроаэрофилы, факультативные анаэробы, строгие анаэробы). Подвижность и типы движения. Способность к спорообразованию, характер спор. Чувствительность к бактериофагам, фаготипирование. Химический состав клеточных стенок - основные сахара и аминокислоты, липидный и жирнокислотный состав. Белковый спектр (полипептидный профиль). Чувствительность к антибиотикам и другим лекарственным препаратам. Генотипические (использование методов геносистематики).

Идентификация. Основные фено- и генотипические характеристики микроорганизмов служат для установления их таксономического положения и прежде всего видовой принадлежности - наиболее важного аспекта микробиологической диагностики инфекционных заболеваний. Фено- и генотипические характеристики изучаемого инфекционного агента сравнивают с характеристиками известных видов (применяют эталонные штаммы микроорганизмов).

Для определения вида МО , необходимо с помощью различных методов изучить его особенности и по определителю найти его систематическое положение – идентифицировать.

Вид (species) – совокупность организмов, имеющих общее происхождение, сходные морфологические, физиологические, биохимические (обмен в-в) признаки, но отличающихся от других представителей рода. Главная классификационная категория. Чистая культура - совокупность однородных микроорганизмов, выделенных на питательной среде, характеризующаяся сходными морфологическими, тинкториальными (отношение к красителям), культуральными, биохимическими и антигенными свойствами.

Штамм - чистая культура микроорганизмов, выделенных из определенного источника и отличающихся от других представителей вида. Колония - видимая изолированная структура при размножении бактерий на плотных питательных средах, может развиваться из одной или нескольких родительских клеток. Клон - совокупность потомков, выращенных из единственной микробной клетки. Внутри вида существуют варианты: Ø морфоварианты – отличаются по морфологии; Ø биоварианты – по биологическим cвойствам; Ø хемоварианты – по ферментативной активности; Ø сероварианты – по антигенной структуре; Ø фаговарианты – по чувствительности к фагам.

Номенклатура Для обозначения микроорганизмов принята общебиологическая бинарная или биноминальная ( двойная) номенклатура, введенная К. Линнеем. Shigella dysenteria – возбудитель дизентерии; Salmonella typhi – возбудитель брюшного тифа; Escherichia coli - кишечная палочка; Staphylococcus aureus – золотистый стафилококк; Bacillus anthracis – возбудитель сибирской язвы; Bacillus anthracoides – сибиреязвенноподобная палочка.

Патогенные микроорганизмы относятся к царствам: Вирусы, Бактерии, Животные (подцарство Простейшие) и Грибы. Самой обширной и разнообразной группой возбудителей заболеваний являются бактерии. Бактерии – это одноклеточные микроорганизмы. Размеры клеток измеряются в микрометрах; 1 мкм= 10 -3 мм. Основой классификации бактерий является вид. Вид – род - семейство – порядок – класс – отдел царство.

Для микроорганизмов принята в 1980 г. единая международная классификация, в основе которой лежит система, предложенная американским ученым Берги. Определитель бактерий по Берджи (Berge). К царству Бактерии относятся 4 отдела: отд. Gracilicutes – Грациликуты; грамотрицательные бактерии с тонкой клеточной стенкой; отд. Firmicutes – Фирмикуты; грамположительные бактерии с толстой клеточной стенкой; отд. Tenericutes – Тенерикуты; бактерии без клеточной стенки; отд. Mendosicutes – Мендозикуты; бактерии с дефектной клеточной стенкой.

Морфология бактерий Отличительные признаки прокариот от эукариот 1. Отсутствие истинного дифференцированного ядра (ядерной мембраны). 2. Отсутствие развитой эндоплазматической сети, аппарата Гольджи. 3. Отсутствие митохондрий, хлоропластов, лизосом. 4. Неспособность к эндоцитозу (захвату частиц пищи). 5. Клеточное деление не связано с циклическими изменениями строения клетки. 6. Значительно меньшие размеры (как правило). Большая часть бактерий имеет размеры 0, 5 - 0, 8 микрометров (мкм) х 2 - 3 мкм.

Морфологические свойства бактерий – размер, форма и расположение клеток. По морфологическим свойствам (по форме) различают 4 группы бактерий: Ø кокки, Ø палочки, Ø извитые, Ø нитевидные формы.

1. Кокки имеют шаровидную (округлую) форму и размеры 0, 5 -1, 5 мкм. По расположению клеток различают: а) микрококки (р. Micrococcus) – клетки располагаются одиночно; входят в состав нормальной микрофлоры, находятся во внешней среде. Заболеваний у людей не вызывают. б) диплококки (р. Diplococcus) – располагаются по две клетки, к патогенным диплококкам относятся пневмококки – возбудители пневмонии; гонококки – возбудители гонореи; менингококки – возбудители менингита; пневмококки имеют овальную форму, а гонококки и менингококки – бобовидную форму; в) стрептококки (р. Streptococcus) – располагаются в виде цепочек (клетки сохраняют связь -не расходятся) - возбудители ангин, скарлатины, гнойных воспалительных процессов. г) тетракокки (р. Tetracoccus) – располагаются по 4 клетки - деление в двух взаимоперпендикулярных плоскостях с образованием тетрад. Медицинского значения не имеют. д) сарцины (р. Sarcina) – располагаются в виде пакетов (тюки, кубиков) по 8, 16 и больше клеток - деление в трех взаимоперпендикулярных плоскостях. Часто обнаруживают в воздухе. е) стафилококки (р. Staphylococcus) – образуют беспорядочные скопления в виде виноградной грозди. Вызывают многочисленные болезни, прежде всего гнойно- воспалительные.

Стафилококки

Стрептококк

2. Палочки имеют цилиндрическую форму и размеры 1 -8 х 0, 5 -2 мкм. Это самая многочисленная и разнообразная группа бактерий. Палочки могут быть правильной и неправильной формы, прямыми или слегка изогнутыми в виде запятой – вибрионы (например, холерный вибрион). Концы палочек могут быть обрезанными, закругленными, заостренными или в виде утолщения. Бактерии - палочки, не образующие спор. Бациллы - аэробные спорообразующие палочки; диаметр споры обычно не превышает размера (“ширины”) клетки (эндоспоры). Клостридии - анаэробные спорообразующие палочки, диаметр споры больше поперечника (диаметра) вегетативной клетки, в связи с чем клетка напоминает веретено или теннисную ракетку. Располагаются беспорядочно, поодиночке. Но могут быть: а) диплобактерии и диплобациллы – палочки, расположенные по две; б) стрептобактерии и стрептобациллы – палочки, расположенные в цепочки; в) под углом друг к другу в виде V или Х (возбудители дифтерии).

3. Извитые формы имеют изгибы в виде одного или нескольких оборотов спирали. Клетки отличаются по длине и толщине, по количеству и характеру завитков. Длина клеток варьирует от 5 до 30 мкм при толщине 0, 25 -1 мкм. вибрионы и кампилобактерии - имеют один изгиб, могут быть в форме запятой, короткого завитка. спириллы, которые имеют 2 -3 изгиба, напоминающие спираль; представители рода Campylobacter имеют изгибы как у крыла летящей чайки. спирохеты – различное число завитков, специфический характер движения и особенности строения (особенно концевых участков). Наибольшее медицинское значение имеют представители трех родов- Borrelia, Treponema, Leptospira.

4. Нитевидные формы бактерий имеют клетки в виде нитей - серо- и железобактерии – обитатели водоемов; актиномицеты. В зависимости от условий среды форма и размеры клеток могут изменяться. Это свойство называется полиморфизмом.

Уважаемые студенты, благодарю за внимание !