Систематика микроорганизмов Номенклатура. Структура бактериальной клетки Зав. кафедрой

Систематика микроорганизмов Номенклатура. Структура бактериальной клетки Зав. кафедрой д. м. н. , профессор Г. И. Чубенко

Систематика как отрасль науки занимается всесторонним описанием микроорганизмов. Классификация- составная часть систематики. Таксономия (от греч. taxisрасположение, порядок) наука о принципах и методах распределения микроорганизмов в иерархическом плане

Принципы таксономии Нумерическая- видовая принадлежность устанавливается по числу совпадающих признаков, при этом признается их равноценность. Необходимость иметь информацию о многих десятках признаков.

Хемотаксономия- основана по получении физико-химической характеристики микроорганизмов. Их липидного, углеводного, аминокислотного состава и др.

Генетическая таксономия- на анализе хромосомных и внехромосомных факторов наследственности, способности микроорганизмов к обмену генетической информацией

Таксономические категории Царство (regnum) Отдел (divisio) Класс (klassis) Порядок (ordo) Семейство (familia) Род (genus) Вид (species)

Микроорганизмы подразделяют на доклеточные формы (царства вирусов и инфекционных макромолекул) и клеточные формы: - домены Bacteria- прокариот с одинаковым типом организации клеток (представленные настоящими бактериями); - Archaea- представленные бактериями с атипичными клеточными стенками; - Eukarya- эукариотов (грибы- царство Fungi; простейшие- подцарство Protozoa и царство растений- Plantae).

Отличие прокариотов от эукариот Средний размер меньше (от 1 до 10 мкм) Ядерный материал не отграничен от цитоплазмы мембраной Отсутствие специализированных мембранных структур (аппарата Гольджи, ядрышка, митохондрий) Имеют одну хромосому, представленную ДНК (гаплоидны) Тип деления - бинарный Клеточная стенка содержит пептидогликан Дыхательная система является частью ЦПМ, возможно анаэробное дыхание Отсутствует подвижность цитоплазмы, не образуют псевдоподий, нет эндо- и экзоцитоза Питательные вещества используют в молекулярной форме Не имеют тканевой дифференцировки

Отделы бактерий Грамотрицательные эубактерии с тонкой стенкой (Gracilicutes) - тонкокожие Грамположительные эубактерии с толстой стенкой (Firmicutes)- толстокожие Эубактерии, лишенные клеточной стенкимикоплазмы (Tenericutes)- нежнокожие Архебактерии с дефектной клеточной стенкой (Mendosicutes) -дырявоклеточные

Систематика Д. Берджи Первое издание вышло в 1923 г. В последующем переиздавалась 10 раз.

В составе 4 отделов выделено 35 групп бактерий: 1 группа- спирохеты 2 группа- аэробные/микроаэрофильные грамотрицательные спиралевидные бактерии 3 группа- неподвижные грамотрицательные изогнутые бактерии 4 группа - грамотрицательные аэробные/микроаэрофильные палочки и кокки 5 группа –факультативно анаэробные грамотрицательные палочки

6 группа - грамотрицательные анаэробные прямые и изогнутые палочки 7 группа- непатогенные бактерии восстанавливающие серу и сульфат 8 группа- анаэробные грамотрицательные кокки 9 группа- риккетсии и хламидии 10 – 16 группа- непатогенные для человека и животных

17 группа- грамположительные кокки 18 группа – грамположительные палочки и кокки образующие споры 19 группа- грамположительные палочки правильной формы, необразующие спор 20 группа- грамположительные палочки неправильной формы, необразующие спор 21 группа- микобактерии

22 – 29 группа- актиномицеты 30 группа- микоплазмы 31 – 35 группа- непатогенные для человека и животных (архебактерии)

Вид- основная таксономическая единица. Вид- эволюционно сложившаяся совокупность особей, имеющих сходный генотип, который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими, физиологическими, биохимическими и др. свойствами

Внутри вида выделяют разновидности (Var-) Отличия по морфологическим свойствамморфовар; Биохимическим свойствам- биовар; Антигенным свойствам- серовар; Резистентности к антибиотикамрезистенсвар; Бактериофагам- фаговар; Экологическим нишам- эковар и др.

Штамм- культура микроорганизмов выделенная из определенного источника в определенный отрезок времени. Клон- культура микроорганизмов, полученная из 1 бактериальной клетки. «Чистая культура» - культура одного вида или подвида, полученная на плотной питательной среде. Популяция- совокупность особей, обитающих в пределах ограниченного участка биосферы с относительно однородными условиями жизни

Основные формы бактерий Шаровидные Палочковидные Извитые Нитевидные

Шаровидные (кокковые) формы Микрококки-(греч. kokkosзерно)делятся в равных плоскостях и располагаются одиночно, парами, беспорядочно

Шаровидные (кокковые) формы Диплококки- (греч. diplos -двойной) делятся в одной плоскости, образуя попарно расположенные клетки

Шаровидные (кокковые) формы Стафилококки (staphylon гроздь)-делятся в различных плоскостях, располагаются несимметричными скоплениями)

Шаровидные (кокковые) формы Стрептококки(греч. streptos-цепочка) делятся в одной плоскости с образованием цепочек

Шаровидные (кокковые) формы Тетракокки- (греч. - tetra) делятся в двух взаимно перпендикулярных областях, располагаются по четыре

Шаровидные (кокковые) формы Сарцины- (лат. sarcioсвязываю) делятся в трех взаимно перпендикулярных областях, располагаются пакетами по 8 -16 клеток.

Палочковидные формы Неспорообразующие палочки- собственно бактерии (греч. Bacterion - палочка)

В зависимости от взаимного расположения Различают: Диплобактерии – палочки располагаются попарно

Палочковидные формы Стрептобактериипалочки располагаются цепочкой

Палочковидные формы Фузобактерии- длинные, толстые палочки с заостренными концами

Палочковидные формы Коринебактерии(греч. koryne –булава) изогнутые палочки с булавовидными утолщениями на концах

Спорообразующие палочки Бациллы- палочки у которых диаметр споры не превышает ширину вегетативной клетки

Спорообразующие палочки Клостридии (clostrum - веретено), диаметр споры превышает ширину вегетативной клетки

Извитые формы Вибрионы-(лат. vibrio - извиваюсь) изогнутые палочки в виде запятой

Извитые формы Спириллы-(греч. Spira изгиб) короткие извитые палочки с 4 -6 завитками

кампилобактерии, хеликобактерии имеющие изгибы как у крыла летящей чайки;

Извитые формы Спирохеты (греч. chaeteволосы)длинные извитые бактерии 8 -14 завитков. Представители родов: трепонема, бореллия, лептоспира

Нитевидные формы Постоянные и временные Постоянные- микроорганизмы, образующие ветвистые нити (актиномицеты). Могут быть соединены посредством футляра или слизи. Временные- образуются из палочковидных форм при нарушении условий их роста. Атипичные формы бактерий

Актиномицеты — ветвящиеся, нитевидные бактерии (от греч. actis — луч, mykes — гриб)

Строение бактериальной клетки Основные структурные компоненты: клеточная стенка, ЦПМ, цитоплазма, нуклеоид Неосновные компоненты: капсула, жгутики, пили, споры

Капсула необязательный компонент микробной клетки. Наличие капсулы зависит от штамма бактерий, возраста культуры, условий культивирования. Под капсулой понимают слизистый слой, расположенный над клеточной стенкой четко отграниченный от окружающей среды.

Капсула имеет многослойную фибриллярную структуру. Микрофибриллы отдельных слоев расположены параллельно или перпендикулярно клеточной стенке. По степени выраженности различают макрои микро-капсулу. Основным химическим веществом капсулы являются мукополисахариды. Определяет вирулентные свойства бактерий

Клеточная стенка Механически защищает клетку придает бактериям определенную форму участвует в процессе деления клетки транспорте метаболитов, имеет рецепторы для бактериофагов, бактериоцинов и различных веществ. Обладает АГ- и токсическими свойствами Обладает иммуногенными свойствами

Основным компонентом клеточной стенки бактерий является пептидогликан (муреин). Пептидогликан представлен параллельно расположенными молекулами гликана, соединенных гликозидной связью. Эти связи разрывает лизоцим

Структура клеточной стенки

Гликановые молекулы соединены поперечной пептидной связью из четырех аминокислот. ( L- аланин, Д- глутаминовая кислота, мезо-диаминопимелиновая кислота, Д-аланин)

В 1884 году Х. Грам предложил метод окраски, позволяющий различать строение КС у бактерий. В зависимости от строения клеточной стенки бактерии делят на грамположительные и грамотрицательные

У грамположительных бактерий между клеточной стенкой и ЦПМ нет периплазматического пространства, а у грамотрицательных- есть. В периплазматическом пространстве находятся связующие белки и ферменты.

Цитоплазматическая мембрана Представлена белково-липидным комплексом. Содержит необычные жирные кислоты, нет стеринов.

Структура цитоплазматической мембраны: A – белки, погруженные в бислой мембраны; B – поверхностные белки; C – белки пронизывающие мембрану насквозь.

Функции ЦПМ Уникальный осмотический барьер Транспортная функция Содержит ферменты окислительного фосфорилирования Участвует в синтезе вещества КС, делении, спорообразовании На ней крепятся жгутики бактерий

Мезосомы производные ЦПМ, участвующие в энергетическом метаболизме

Из одной бактериальной клетки образуется одна спора. Спора бактерий- способ сохранения генетической информации в неблагоприятных условиях

Покоящиеся формы

Стадии спорообразования Формирование спорогенной зоны Образование проспоры Отделение преспоры Формирование кортекса Синтез экзоспориума Созревания Лизис клетки и выход споры

Схема строения зрелой споры: 1 – цитоплазма; 2 – цитоплазматическая мембрана; 3 – клеточная стенка; 4 – кора споры; 5 – внутренняя оболочка споры; 6 – наружная оболочка споры; 7 – экзоспориум.

Благодарим за внимание!