Методическая разработка лекционного занятия
Тема: Классификация и основы морфологии микроорганизмов
План лекции:
1. Классификация микроорганизмов.
2. Бактерии.
3. Строение бактериальной клетки.
4. Микоплазмы, спирохеты, риккетсии, актиномицеты.
Классификация микроорганизмов
К микроорганизмам относятся простейшие, спирохеты, риккетсии, грибы, бактерии, вирусы. Их величина измеряется в мкм (микрометрах).
Первая попытка классификации микроорганизмов была сделана К.Линнеем в 18 веке. Она основывалась на морфологических признаках. Все микроорганизмы он разделил следующим образом:
Царство:
1. Прокариоты – бактерии и вирусы;
2. Эукариоты – грибы и простейшие.
Кроме того, он предложил бинарную систему, которая заключается в двойном названии микроорганизмов на латинском языке. Например:
Staphylococcus aureus – золотистый стафилококк;
Eshtrihia coli – кишечная палочка
Прежде, чем переходить к современной классификации, дадим понятие некоторым терминам:
Эукариоты – микроорганизмы, имеющие оформленное ядро и хромосомы.
Прокариоты – одноклеточные организмы, не имеющие оформленного ядра, вместо него они имеют одну нить ДНК.
Грам+ - это микроорганизмы, содержащие в своей клеточной стенке Мg соль РНК, которая при окрашивании образует с красителем комплекс. Этот комплекс при воздействии спирта не разрушается и микробы окрашиваются в фиолетовый цвет.
Грам- это микроорганизмы, не имеющие Мg соль РНК, комплекс не образуется, и краситель смывается спиртом. Микробы окрашиваются в розовый цвет.
В 1980 году принята международная классификация, предложенная американским ученым Берги. Он предложил, что внутри вида есть варианты, которые отличаются друг от друга.
- морфоварианты – отличаются по морфологии;
- биоварианты – отличаются по биосвойствам;
- хемоварианты – отличаются по ферментативной активности;
- сероварианты – отличаются по антигенной структуре;
- фаговарианты – отличаются по чувствительности к фагам.
Также в основе классификации по Берги лежит строение клеточной стенки, на основании чего бактерии делятся на четыре отдела:
1. Грациликуты – с тонкой клеточной стенкой, Гр- (спирохеты, спириллы, разнообразные бактерии, риккетсии)
2. Фермикуты – с толстой клеточной стенкой, Гр+ (шаровидные бактерии, актиномицеты, микобактерии)
3. Тенерикуты – без ригидной стенки (микоплазмы)
4. Мендозикуты – архибактерии, представители древних форм жизни, среди которых нет возбудителей инфекционных болезней.
Бактерии
Бактерии – это одноклеточные организмы, лишенные хлорофилла. Средние размеры – 2-6 мкм. Размеры и формы бактерий могут изменяться в зависимости от внешних факторов. Это явление называется полиморфизмом.
Все бактерии делятся на три группы:
1. Шаровидные – кокки
2. Палочковидные – палочки
3. Извитые – спириллы, спирохеты
1. Шаровидные бактерии – размером 0,5-1,0 мкм. В зависимости от взаимного расположения делятся на микрококки (отдельно расположенные кокки), диплококки (парные клетки – пневмококки, гонококки, менингококки), стрептококки (составляют цепочку), тетракокки (пакеты по четыре кокка), сарцины (пакеты из восьми или более кокков) и стафилококки (они располагаются в виде виноградных гроздьев). Нарисовать на доске.
2. Палочковидные бактерии – размером от 1,0 до 10 мкм. По способности образовывать споры делятся на:
- бактерии, не образующие споры (кишечная, брюшнотифозная, дизентерийная, дифтерийная, туберкулезная идр.)
- бациллы – образуют споры, которая не превышает размер клетки (бациллы сибирской язвы).
- клостридии – споры больше диаметра клетки (клостридии ботулизма, столбняка).
По форме палочковидные бактерии бывают короткими (туляремия), длинными (сибиреязвенная), с заостренными, закругленными или утолщенными концами.
3. Извитые формы – спириллы спирохеты, вибрионы
Строение бактериальной клетки
Состоит из клеточной стенки, цитоплазматической мембраны, цитоплазмы с различными включениями, ядерного вещества. Дополнительные структурные элементы – капсулы, споры, жгутики, пили.
Клеточная стенка – отделяет от окружающей среды, сохраняет форму клетки. Характеризуется прочностью и гибкостью. Предохраняет клетку от лизиса, т.к. внутри клетки давление больше, чем снаружи. Обладает избирательной проницаемостью, обеспечивает прохождение внутрь клетки различных веществ и выведение наружу продуктов обмена. Через клеточную стенку легко проникают вода, глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты небольших размеров.
Цитоплазматическая мембрана – плотно прилегает к клеточной стенке изнутри. Через нее осуществляется питание клетки. В ней находится фермент пермеаза, с помощью которого происходит расщепление высокомолекулярных питательных веществ на более низкомолекулярные и их перенос внутрь клетки.
Цитоплазма – содержимое клетки, представляет собой коллоидную систему. Состоит из воды, белков, углеводов, жиров, различных солей. В цитоплазме находится ядерное вещество, рибосомы и различные включения.
Ядерное вещество – наследственный аппарат клетки. Представляет собой двойную нить ДНК, свернутую в кольцо. Содержит генетическую информацию –геном.
Рибосомы – выполняют функцию синтеза белка. Количество рибосом в клетке достигает 10 000. Соединяясь вместе, рибосомы образуют полисомы.
Включения – гранулы, содержащие различные запасные питательные вещества: крахмал, гликоген, жир, волютин.
Капсула – внешний уплотненный слизистый слой. Выполняет защитную функцию, появляется у некоторых бактерий при попадании их в организм человека. Предохраняет микроорганизм от защитных факторов организма.
Спора – бывает только у палочковидных бактерий. Споры образуются при попадании микроорганизма в неблагоприятные условия внешней среды. Спора находится внутри клетки и представляет собой уплотненный участок цитоплазмы с нуклеоидом, одетый в собственную оболочку. От вегетативных клеток спора отличается высоким содержанием липидов и солей кальция, малым количеством воды, что способствует высокой устойчивости спор. Спорообразование происходит в течение 18-20 часов. При попадании в благоприятные условия споры прорастают в течении 4-5 часов. Споры отличаются по формам, размерам и расположением в клетке. Они могут располагаться центрально, терминально и субтерминально.
Жгутики – органы движения. Бывают только у палочковидных бактерий. Их длина значительно превышает длину клетки. По расположению жгутиков бактерии делятся на четыре группы:
1. Монотрихи – с одним жгутиком (возбудитель холеры)
2. Лофотрихи – пучки жгутиков на одном конце клетки
3. Амфитрихи – пучки жгутиков на обеих концах клетки
4. Перитрихи – жгутики расположены по всей поверхности клетки
Пили – микроворсинки, расположенные по всей поверхности клетки. Они короче и тоньше жгутиков. Сосотоят из белка пилина. Функция – служат для прикрепления бактерий к субстрату и для передачи генетической информации из клетки в клетку.
Рис. Строение бактериальной клетки
Микоплазмы – они были открыты в 1898 году французскими учеными Нокаром и Ру. Микоплазмы не имеет клеточной стенки и окружены тонкой трехслойной цитоплазматической мембраной. Поэтому они могут иметь различную форму – сферическую, овальную, в виде тонких нитей и звезд.В отличие от вирусов они содержат как ДНК, так и РНК. Микоплазмы широко распространены в природе.
Спирохеты – имеют форму спирально извитых тонких клеток. Имеют клеточную стенку, цитоплазматическую мембрану, между которыми проходит аксиальная нить, которая как бы закручивается вокруг тела спирохеты, придавая ей винтообразную форму. Аксиальная нить обуславливает подвижность спирохет, придает им вращательное, сгибательное и поступательное движение, в ходе которого они образуют петли, завитки и изгибы.
Семейство спирохет включает три рода – род Treponema (возбудитель сифилиса), Borellia (возбудитель возвратного тифа), Leptospirus (возбудители лептоспирозов). Лептоспирозы – это зоонозная инфекция, проявляется явлениями общей интоксикации, ишиалгиями, поражением почек и печени, нервной и сосудистой системы, гемморагическим синдромом и желтухой.
Риккетсии – микроорганизмы размером от 0,2 до 30 мкм. Названы в честь исследователя Г. Риккетса. Имеют такое же строение, как и бактерии. Отличие – они все внутриклеточные паразиты, т.е. могут развиваться и размножаться только в клетках живого хозяина. Имеют различные формы – в виде кокков и палочек, нитей. Вызывают риккетсиозы – сыпной тиф и различные лихорадки. Переносчиками являются вши, блохи, клещи, в организме которых риккетсии размножаются. Риккетсиозы – явления выраженной интоксикации и васкулита, поражение ЦНС, внутренних органов и характерные высыпания на коже. Человек заражается при втирании экскрементов в кожу.
Актиномицеты – обнаруживаются преимущественно в почве. Вызывают актиномикоз. Это так называемые лучисты грибы. По строению близки к бактериям, но при размножении образуют мицелий, который и делится на дочерние клетки.По грамму все они окрашиваются положительно, что говорит об общности их клеточной стенки. Некоторые виды вырабатывают антибиотики (стрептомицин, ауреомицин).