МИКРОБИОЛОГИЯ С ОСНОВАМИ ИММУНОЛОГИИ
ЛЕКЦИЯ №1
Классификация микроорганизмов. Морфология и физиология.
Первая общая биологическая классификация была создана в 18 веке система К. Линнеем, основана на морфологических признаках и включавшая животный и растительный мир.
Основными ступенями классификации являются – Царство – Отдел – Класс(группа) – Порядок – Семейство – Род – Вид. Микроорганизмы – царство прокариотов. Для микроорганизмов в 1980 году принята единая международная классификация Берги(Берджи).
Для того чтобы определить к какому виду относится микроорганизм, необходимо с помощью различных методов изучить его особенности(форму клетки, спорообразование, ферментативные свойства) и по определителю найти его систематическое положение – идентифицировать.
Бинарная номенклатура К. Линнея.
Staphyloccoccus aurus
Род вид
В честь ученых названия –Шигеллы, Эшерихии, Бруцеллы – Брюс.
Систематика, классификация и номеклатура.
Микробы систематизированы по их сходству, различиям и взаимоотношениям между собой. Этим занимается специальная наука – систематика микроорганизмов.
Классификация.
Раздел систематики, разделяющий микробов по таксономическим категориям – таксонам (taxis – греческое слово – расположение, порядок) базируется на основе сходства однородных признаков. В основу таксономии микроорганизмов положены их морфологические, физиологические, биохимические, и молекулярно-биологические свойства.
Основные таксономические категории –
Царство
Отдел
Класс
Порядок
Семейство
Род
Вид
Номенклатура – это система названий таксономических категорий в соответствии с международными правилами.
Выделяют отдельные царства –
Прокариоты – бактерии
Vira – вирусы
Грибы и простейшие –эукариоты
Подцарство – Protozoa – простейшие
Одной из основных таксономических единиц является вид – Вид (лат. species) — таксономическая, систематическая единица, группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды. Вид — реально существующая генетически неделимая единица живого мира, основная структурная единица в системе организмов.
Для обозначения вида бактерий принята двойная (бинарная) номенклатура.
Каждый микроб имеет родовое и видовое название.
Например. Родовое видовое
Возбудитель брюшного тифа Salmonella typhi
Гноеродный стафилокк Staphylococcus aureus
Совокупность однородных микроорганизмов, выросших на питательной среде, обладающих сходными морфологическими, типогориальными, культуральными, биохимическими и антигенными свойствами называется чистой культурой (ч.к. – микробы одного вида).
Чистая культура микроорганизмов, выделенных из определенного источника и отличающихся от других представителей вида называется – штаммом.
Клон – совокупность особей, выращенных на одной микробной клетке.
Для обозначения некоторых совокупностей микроорганизмов, отличающимися по тем или иным свойствам, употребляют суффикс var – разновидность. Поэтому микроорганизмы в зависимости от характера обозначают как
По классификации Берджи, бактерии составляющие царство прокариот делят на 4 отдела –
Грациликуты – извилистая форма- Гр(-) – тонкая стенка – кокки и палочки – спирохеты, риккетсии, хламидии.
Фирмикуты – палочки, шаровидная форма бактерий – толстая клеточная стенка – Гр(+) – актиномицеты, коринебактерии, микобактерии.
Тенерикуты – без регидной клеточной стенки – микоплазмы.
Мендозикуты – клеточная стенка, особенности в строении рибосом, мембран и р – РНК – архебактерии.
Для токсономии бактерий важным значением является не только отношение к окраске, но и особенности с троения и химический состав клеточной стенки.
Строение бактериальной клетки
См.стр.29, нарисовать на листе бумаги без подписей с обозначениями.
- клеточная стенка
- цитоплазматическая мембрана
- цитоплазма
- ядерное вещество нуклеотид
- органеллы (лизосомы, рибосомы)
- включения (гранулы)
- жгутики, споры, капсулы
- пили
У многих бактерий есть капсула (наружная стенка – слизистый слой, определяется методом окраски по Бурри-Гинсу). Капсула образуется у бактерий при попадании их в человека или животного (пневмония). Капсульные бактерии – const. клебсиеллы. Роль капсулы – защитная от антител и фагоцитов.
Химический состав различен, но в основном вода 98% и полисахариды.
Средний слой.
Клеточная стенка – оболочка, отделяющая микробную клетку от окружающей среды. Она определяет и сохраняет ее форму, прочная, эластичная, гибкая, толщиной 10-20 нм. Клеточная стенка бактерий имеет сложную структуру. Прочность стенки придает муреин – вещество полисахаридной природы. Клеточную стенку может разрушать лизоцим. Существуют бактерии без клеточной стенки – протопласты! Их можно сохранить только в гипертоническом растворе. Бактерии с частично разрушенной клеточной стенкой – сферопласты.
Если подавить процесс синтеза клеточной стенки с помощью пенициллина, то образуются L-формы, которые у всех видов бактерий представляют шаровидные крупные и мелкие клетки с вакуолями.
Цитоплазматическая мембрана. Плотно прилегает к клеточной стенке с внутренней стороны, толщиной 8-10 нм, состоит из белков и фосфолипидов. Через цитоплазматическую мембрану клетка питается. Ферменты цитоплазматической мембраны осуществляют активный перенос веществ. В мембране имеются ферменты дыхания.
Цитоплазматическая мембрана образует лизосомы, принимающие участие в делении клетки и в окислительных реакциях.
Если клетки поместить в гипертонический раствор, мембрана может отделиться от клеточной стенки – плазмолиз.
По строению клеточной стенки бактерии делятся на Грамм + и Грамм – (стенки тоньше, но строение сложнее), окрашиваются по методу Грамма (сложный способ окраски). Грамм + бактерии – в фиолетовый цвет, Грамм - - в красный цвет.
Молекулы муреина (пептидогликан) придают прочность клеточной стенке. Это правильная сеть из параллельно расположенных полисахаридных цепей «сшитых» друг с другом короткими цепями пептидов.
Грам “-” бактерии – муреиновый слой снаружи покрыт мягким и гладким слоем липидов. Это защищает их от лизоцима. Липидный слой придает устойчивость к пенициллину.
Грам “+” - полисахариды и белки, у них большое количество магниевой соли, РНК и белка.
Лизоцим катализирует гидролиз определенных связей между остатками углеводов и, таким образом, расщепляет полисахариды, как основу муреина.
Цитоплазма – внутреннее содержимое бактериальной клетки. Сложная коллоидная система, состоящая из воды, белков, углеводов, липидов и различных минеральных солей. В цитоплазму включены: ядерное вещество нуклеотид, рибосомы, различные включения.
Нуклеотид – представлен двойной цепью ДНК, свернутой в кольцо. В молекулу ДНК закодирована вся генетическая информация клетки. Ядерное вещество- генофор (геном) – по генетической терминологии.
Рибосомы – основная функция – синтез белка. В количестве до 10 000 в виде полисом, состоят: 60% РНК и 40% белка.
Включения – крахмал, гликоген, капельки жира, волютин (гранулы, содержащие различные питательные вещества).
Клетки бактерий в процессе жизнедеятельности образуют не только капсулу, но и споры.
Споры – только у палочковидных бактерий.
Образуются споры при попадании микроорганизма в неблагоприятные условия внешней среды. Устойчивы к действию температуры и дезинфицирующих растворов.
Споры находятся внутри бактериальной клетки и представляют собой уплотненный участок цитоплазмы с нуклеотидом, одетой собственной плотной оболочкой. Воды мало, липидов и солей кальция больше, чем у вегетативных клеток. Это способствует высокой устойчивости спор.
Расположение: 1. центрально (сибирская язва); 2. субтерминально (бутулизм); 3. терминально (столбняк).
Споры образуются за 18-20 часов. При попадании в благоприятные условия в течении 4-5 часов прорастает в вегетативную форму.
Бактерии.
Древние обитатели земли, одноклеточные организмы, лишенные хлорофилла. Средние размеры 2-6 мкм, варьируют размеры 0,1 – 10 мкм (10мкм – палочка сибирской язвы).
Прокариоты размножаются поперечным делением, половой путь – коньюгация. Форма, размеры могу изменяться под влиянием различных факторов (возраст культуры, среда обитания). Это явление называется полиморфизм (холерный вибрион может приобретать шаровидную форму). Форма: 1. шаровидная (кокки- стафилококки, стрептококки, пневмококки, гонококки, менингококки); 2. палочковидная (кишечная палочка, дифтерии, коклюша); 3. извилистая – спириллы (бледная спирохета).
Кокки – шаровидные клетки, по форме могут быть: сферические, ланцетовидные (пневмококк), бобовидные (менингококк), диаметром 0,5-1 мкм. По взаимному расположению клеток после деления среди кокков выделяют:
Микрококки- клетки делятся в разных плоскостях и располагаются по одиночке.
Диплококки (пневмо-, гоно-, менинго-). Клетки делятся в одной плоскости и затем располагаются попарно.
Стрептококки делятся в одной плоскости и, не расходясь, образуют цепочку.
Стафилококки делятся в различных плоскостях, образуя скопления в виде гроздей винограда.
Тетракокки – клетки делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и располагаются по 4 (стр. 27).
Сарцины – клетки делятся в 3 взаимно перпендикулярных плоскостях и располагаются в виде тюков или пакетов по 8 или 16 клеток в каждом.
Кокки широко распространены во внешней среде, а так же в организме человека или животных.
Все группы кокков, исключая микро-, тетракокки и сарцины, являются возбудителями инфекционных заболеваний.
Бактерии – палочковидной формы, длиной 1-10 мкм, шириной 0,5-2 мкм, распределяются без определенной системы, одиночно, но могут быть и попарно и в виде цепочек (стрептобактерии). По форме – прямые (цилидрические) или слегка изогнутые, эллипсоидные. Длинные и короткие (коккобактерии). Если длина больше ширины – диагностический признак. Края – заостренные, обрубленные, овоидные (гуля), закругленные (кишечная палочка).
Палочки образующие споры – бациллы (аэробы). Палочки не образующие споры анаэробы – клостридии.
Среди данных бактерий много возбудителей инфекционных болезней: чумы,сибирской язвы, бруцеллеза, столбняка,
газовой гангрены, дифтерии, кишечных инфекций.
Извитые формы – у них спиралевидное строение.
Спириллы – безвредные микроорганизмы живущие в сточных водах или загрязненных водах, гниющих отбросах. Spirillium minus – вызывают у человека болезнь Криен-Содоке.
Спирохеты – тонкие, длинные, извилистые (спиралевидной формы бактерии), отличаютсяот спирилл подвижностью, обусловленнойсгибательными изменениями клеток. Число витков 10 -15. спирохеты состоят из наружной мембраны (клеточной стенки), окружающей цитоплазматический цилиндр с цитоплазматической мембраной и оксиальной(осевой) нитью (аксистиль).
Жгутики бактерий определяют подвижность. Жгутики – тонкие нити, берут начало от цитоплазматической мембраны. Их длина больше чем длина клетки. Толщина жгутиков 12 – 20нм, длина – 3 – 12 мкм. Число жгутиков у бактерий разных видов различные.
Расположение жгутиков — характерный признак, имеющий таксономическое значение.У некоторых бактерий жгутики расположены по всей поверхности клеточной стенки (например, у бактерий рода Proteus), такие бактерии известны как перитрихи [от греч. peri-, вокруг, + trichos, волос]. Некоторые бактерии снабжены только одним толстым жгутиком (например, представители рода Vibrio), они известны как монотрихи. Политрихи — бактерии, имеющие одиночный по виду жгутик, образованный пучком из 2-50 жгутиков. Полярные жгутики прикреплены к одному или обоим концам бактерии. Монополярно-политрихиальное расположение жгутиков имеют лофотрихи [от греч. lophos, пучок, + trichos, волос], к ним, например, относят представителей рода Pseudomonas. Биполярно-политрихиальное жгутикование имеют амфитрихи [от греч. amphi-, двусторонний, + trichos, волос] (например, бактерии рода Spirillum).
Жгутики по химическому составу состоит из белка – флагеллина.
Фимбрии и пили нитевидные образования более тонкие и короткие чем жгутики, содержат белок – пилин, отвечают за адгезию – прикрепление бактерий к пораженной клетке.