Принципы современной систематики и номенклатуры в основе классификации бактерий

Для видовой классификации бактерий необходимо знать их свойства: 1) морфологические свойства- это форма, структура м/о, 2) тинктариальные – это способность окрашиваться различными красителями; 3) культуральные – это характер роста на питательной среде; 4) биохимические – это способность перерабатывать различные вещества; 5) антигенные - это признак чужеродности, это то, против чего проявляется защитная реакция.

В соответствии с Кодексом номенклатуры бактерий, действующим с 1 января 1980, имеются следующие классификационные категории царства прокариотов: отдел, класс, порядок, семейство, род, вид.

Вид – это эволюционно сложившаяся совокупность особей, имеющая единый генотип, которая в стандартных условиях проявляется сходными физиологическими и физико-химическими и другими признаками. Чистая культура – это бактерии одного вида, выращенные на питательной среде. Штамм – это чистая культура м/о, которая изолирована в определенном месте в определенное время. Клон - совокупность особей, выращенных из одной микробной клетки.

Внутривидовые варианты м/о: серовары – варианты, отличающиеся от основного вида по антигенной структуре; хемовары – по чувствительности к химическим веществам; биовары – по нескольким биологическим свойствам; резистентовары – по устойчивости к антибиотикам; фаговары – по устойчивости к бактериофагам; ферментовары – по ферментативной активности; бактериоциновары – по типу вырабатываемого бактерицина; бактериоциногеновары – по чувствительности к бактериоцинам.  

  Бактериофа г – вирус, поражающий бактерии. Бактериоцины – вещества, продуцируемые бактериями и губительно действующие на другие бактерии.

В настоящее время для систематизации м/о используется ряд таксономических систем: 1) нумерическая таксономия - признает равноценность всех признаков; 2) сератаксономия – изучает антигенные признаки м/о; 3) хемотаксономи я – изучает физико-химические свойства м/о; 4) генная систематика – исследует генетический материал м/о. 

Морфология бактерий

Отличия бактерий от других клеток:

1. Бактерии относятся к прокариотам, т. е. не имеют обособленного ядра.

2. В клеточной стенке бактерий содержится особый пептидогликан — муреин.

3. В бактериальной клетке отсутствуют аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть, митохондрии.

4. Роль митохондрий выполняют мезосомы — инвагинации цитоплазматической мембраны.

5. В бактериальной клетке много рибосом.

6. У бактерий могут быть специальные органеллы движения — жгутики.

7. Размеры бактерий колеблются от 0,3—0,5 до 5—10 мкм.

Формы бактерий: Шаровидные (кокки); Цилиндрические (палочки, бациллы); Извитые микроорганизмы.

Расположение друг относительно друга для кокков: Микрококки; Диплококки; Стрептококки; Стафилококки; Сарцины.

Расположение друг относительно друга для палочковидных бактерий: Беспорядочное; Парами; Под углом; Цепочкой стрептобациллы).

Извитые формы: Вибрионы; Спириллы; Спирохеты.

Компоненты бактериальной клетки:

1) основные органеллы: а) нуклеоид; б) цитоплазма; в) рибосомы;

г) цитоплазматическую мембрана; д) клеточную стенка; е) мезосомы;

ж) включения;

2) дополнительные органеллы: а) споры; б) капсулы; в) ворсинки;

г) жгутики.

 

Ультраструктура бактерий

Бактериальная клетка состоит из клеточной стенки, цитоплазматической мембраны, цитоплазмы с включениями и нуклеоида. Имеются дополнительные структуры: капсула, микрокапсула, слизь, жгутики, пили. Некоторые бактерии в неблагоприятных условиях способны образовывать споры. Нуклеоид – это ядерное вещество, не имеет ядерной мембраны и ядрышка. В нем локализуется ДНК, представленная 2хцепочной спиралью, замкнутое в кольцо, прикреплено к цитоплазматической мембране. В нуклеоиде закодирована основная генетическая информация, т.е. геном бактериальной клетки. Цитоплазма — это коллоидная система, состоящая из воды (75%), минеральных соединений, белков РНК и ДНК. Рибосомы. – это нуклеопротеиновые частицы размером 20 нм. Формируют белки. Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) имеют 2 слоя фосфолипидов и белки: 1) структурные; 2) пермеазы – белки транспортной системы; 3) энзимы – ферменты, выделяются м/о и катализируют химические ракции. Функции: Доставка в клеточную среду из внешней среды соединений, обеспечивающих общий метаболизм в организме бактерии (дыхание); Снабжение бактериальной клетки питательными веществами для извлечения необходимой энергии; Вывод отходов во внешнюю среду. Мезосомы – это производная ЦПМ в виде пузырьков, трубочек, петель. Участвуют в делении бактериальной клетки и спорообразовании. Клеточная стенка имеет 2 слоя, наружный – пластичный, внутренний – ригидный, состоящий из муреина. В зависимости от содержания муреина различают Грам+ и Грам-. Защищает бактерии от внешних воздействий, придаёт им характерную форму, поддерживает постоянство внутренней среды и участвует в делении. Через клеточную стенку бактерий осуществляется транспорт питательных веществ; Капсула – поверхностная оболочка, чаще всего утолщение верхних слоев клеточной стенки, появляется при росте на питательных средах и при попадании в макроорганизм. Функции – защитная, антигенная. Включения. Придают клеткам и тканям определенную окраску; запасают питательные вещества.Жгутики – это выросты на поверхности клетки, служат для движения бактерии. Пили. Прикрепление бактерий к другим клеткам организма. Споры. Сохранение бактерии в неблагоприятных условиях; расселение бактерии.

8. Питание бактерий - процессы поступления и выведения питательных веществ, в клетку и из клетки. Питание в первую очередь обеспечивает размножение и метаболизм клетки.

Среди необходимых питательных веществ выделяют органогены – это восемь химических элементов: углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, магний, кальций.

Кроме органогенов, необходимы микроэлементы. Они обеспечивают активность ферментов. Это цинк, марганец, молибден, кобальт, медь, никель, вольфрам, натрий, хлор.

Для бактерий характерно многообразие источников получения питательных веществ.

В зависимости от источника получения углерода бактерии делят на:

1) аутотрофы (используют неорганические вещества – СО2);

2) гетеротрофы;

-Гетеротрофы, утилизирующие органические остатки отмерших организмов в окружающей среде, называются сапрофитами

-Гетеротрофы, вызывающие заболевания у человека или животных, относят к патогенным и условно-патогенным. Среди патогенных микроорганизмов встречаются облигатные и факультативные паразиты (от греч. parasitos— нахлебник).

Облигатные паразиты способны существовать только внутри клетки, например риккетсии, вирусы и некоторые простейшие.

3) метатрофы (используют органические вещества неживой природы);

4) паратрофы (используют органические вещества живой природы).

Процессы питания должны обеспечивать энергетические потребности бактериальной клетки.

Факторы роста бактерий: аминокислоты, витамины, азотистые основания, жирные кислоты, пуриновые и пиримидиновые основания, присутствие которых ускоряет рост.

Прототрофы – способны сами синтезировать необходимые вещества.

Ауксотрофы – нуждаются в факторах роста.

Механизмы питания.

1. Пассивный транспорт (без энергетических затрат):

1) простая диффузия;

2) облегченная диффузия (по градиенту концентрации, с помощью белков-переносчиков).

2. Активный транспорт (с затратой энергии, против градиента концентрации; при этом происходит взаимодействие субстрата с белком-переносчиком на поверхности цитоплазматической мембраны).

Встречаются модифицированные варианты активного транспорта – перенос химических групп. В роли белков-переносчиков выступают фосфорилированные ферменты, поэтому субстрат переносится в фосфорилированной форме. Такой перенос химической группы называется транслокацией.

 

9. Классификация бактерий по источнику получения энергии.

1) фототрофы (способны использовать солнечную энергию) (например, сине-зеленые во­доросли, использующие энергию света);

2) хемотрофы (получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций);

3) хемолитотрофы (используют неорганические соединения);

4) хемоорганотрофы (используют органические вещества).

Механизмы аэробного и анаэробного дыхания. Дыхание, или биологическое окисление, основано на окисли­тельно-восстановительных реакциях, идущих с образованием АТФ-универсального аккумулятора химической энергии (АТФ расшифровывается, как аденозинтрифосфат. АТФ является одним из двух наиболее важных источников энергии в любой клетке). Энергия необходима микробной клетке для ее жизнедеятельности. При дыхании происходят процессы окисления и восстановления: окисление — отдача донорами (молекулами или атомами) водорода или электронов; восстановление — присоединение водорода или электронов к акцептору. Акцептором водорода или электронов может быть молекулярный кислород (такое дыхание называется аэробным) или нитрат, сульфат, фумарат (такое дыхание называется анаэробным — нитратным, сульфатным, фумаратным).