Принципы классификации прокариотов.

Вариант 1

Принципы классификации прокариотов.

К прокариотам относятся бактерии (в т. ч. актиномицеты, цианобактерии, спирохеты, риккетсии, хламидии, микоплазмы) и архебактерии.

К эукариотическим микроорганизмам относятся грибы, простейшие, одноклеточные водоросли.

Вирусы - не имеют клеточного строения.

Таким образом, бактерии имеют следующие обязательные структуры:

· клеточную стенку (за исключением микоплазм),

· цитоплазматическую мембрану,

· цитоплазму,

· нуклеоид,

· рибосомы.

Необязательные (непостоянные структуры бактериальной клетки):

· капсула,

· жгутики,

· споры,

· включения в цитоплазме.

Биологическая классификация бактерий неоднократно пересматривалась. Принципы идентификации, изложенные в Определителе бактерий Берджи, 9-е издание которого вышло в 1994 г., нашли наибольшее распространение в практической бактериологии. В соответствии с ними (на основе строения клеточной стенки и отношения к окраске по Граму) бактерии разделены на 35 групп, входящих в 4 категории:

I – грамотрицательные эубактерии;

II – грамположительные эубактерии;

III – эубактерии, лишенные клеточной стенки – микоплазмы (Mollicutes);

IV – археобактерии (Archaea).

Кроме того, Основой определения систематического положения являются:

· морфология и

· тинкториальные свойства клеток (форма, размеры, взаимное расположение, спорообразование, окраска по методу Грама и другими методами),

· культуральные,

· биохимические,

· антигенные характеристики, а также

· чувствительность к различным антимикробным воздействиям и

· степень генетического родства с представителями других таксонов (по процентному соотношению содержания гуанина и цитозина в геноме, гомологии нуклеиновых кислот и способности к обмену генетической информацией).

По уровню биологической организации бактерии стоят ниже эукариотических организмов (грибов, простейших, гельминтов).

Несмотря на введение новых методов таксономических исследований, вопрос о полной и всеобъемлющей классификации бактерий остается до конца нерешенным. Даже истинное родство, выявленное по гомологии нуклеиновых кислот, свидетельствует лишь о наличии общего предка и может быть оспоренным.

Наибольшее практическое значение имеют схемы идентификации, основанные на морфофизиологических, тинкториальных, метаболических и других легко выявляемых свойствах бактерий. Определение этих свойств в ходе диагностики позволяет не только выделять и идентифицировать чистые культуры, но и дифференцировать их с представителями сопутствующей микрофлоры, не связанными с заболеванием. Более того, даже начальные этапы исследования могут дать ценную информацию для выбора средств этиотропной терапии.

Морфология и тинкториальные свойства. По морфологическому принципу бактерии разделяют на:

· шаровидные (кокки),

· палочковидные (овоидные, коккобациллы, прямые, изогнутые, вибрионы, с закругленными, заостренными, "обрубленными" концами, ветвящиеся, нити)

извитые формы (спиралевидные с одним или более завитками).

 

В зависимости от расположения в микропрепарате различают:

· одиночные,

· попарно расположенные клетки (диплококки),

· в виде тетрад (тетракокки),

· цепочек (стрептококки, стрептобациллы),

· пакетов (сарцины),

· беспорядочных скоплений (стафилококки).

Вариант 2

Основные таксономические категории у микробов. Понятие о виде, биоваре, сероваре, фаговаре.

Для микроорганизмов приняты следующие категории (таксоны) таксономической иерархи (по восходящей): Вид (Species)-> Род (Genus) —> Триба, или колено (Tribus) —» Семейств (Familia) ~> Порядок (Ordo) —> Класс (Classis) -> Отдел(Divisio) —> Царство (Regnum). При необходимости вводят категории (по восходящей): Подтриба, или подколено (Subtribus) -> Подсемейство (Subfamilia) —> Подпорядок (Subordo) —> Подкласс (Subclassis) —> Подотдел (Subdivisio).

Названия таксонов у микроорганизмов

Род и выше. Названия таксонов, имеющих ранг рода и выше, униноминальны (унитарны), то есть обозначаются одним словом, например Herpesviridae (семейство герпесвирусов).

Вид. Названия видов биноминальны (бинарны), то есть обозначаются двумя словами -название рода и вида. Например, Escherichia coli (кишечная палочка). Второе слово бинарного названия вида, взятое отдельно, не имеет статуса в номенклатуре и не может быть использован для научного обозначения микроорганизма. Исключением выступают вирусы, видовые названия которых не бинарны, то есть включают только видовое название (например, вирус бешенства).

Инфравидовые таксоны. Систематика бактерий включает также внутривидовые таксоны названия которых не подчиняются правилам «Международного кодекса номенклатуры бактерий)

Подвид. Названия подвидов триноминальны (тринарны); для их обозначения применяют слово подвид (subspecies) после видового названия, например Klebsiella pneumoniae subsp ozena (палочка озены, где ozenae — название подвида).

Вариант. Разнообразные механизмы изменчивости бактерий приводят к определённой нестабильности признаков, совокупность которых определяет тот или иной вид. Поэтому в систематике бактерий широко применяют понятие «вариант». Различают морфологические, биологические, биохимические, серологические и многие другие варианты.

В медицинской бактериологии обычно выделяют серологические варианты (серовары), варианты, устойчивые антибиотикам (резйстенсвары), бактериофагам (фаговары), а также варианты, различающиеся по биохимическим (хемовары), биологическим или культуральным признакам (биовары). Например, Vibrio cholerae биовар Eltor (холерный вибрион Эль-Тор) или Escherichia со серовар 0157:Н7 (представитель группы энтерогеморрагических кишечных палочек).

Штамм и клон. В микробиологии также применяют специализированные термины -«штамм» и «клон». Штаммом [от нем. stammen, происходить] называют культуру микроорганизмов, выделенную из определённого конкретного источника (какого-либо организма или объект окружающей среды). Клоном [от греч. klon, отводок] называют культуру микроорганизмов, полученную из одной материнской клетки. Например, вирус гриппа A (H3N2) штамм Ленинград 34/72.

IS-последовательности, особенности, значение.

Вставочные или инсерционные последовательности (Is -элементы) представляют собой участки ДНК, способные перемещаться из одного места локализации в другое, и содержат только гены, необходимые для перемещения. Is -последовательности осуществляют координацию взаимодействий плазмид, умеренных фагов, транспозонов и нуклеоида для обеспечения репродукции; регулируют активность генов бактериальной клетки. Они могут инактивировать гены, в которые включились («выключение» гена) или, встраиваясь в хромосому, проявлять эффект промотора, включающего или выключающего транскрипцию соответствующих генов.

Вариант 3

Механизмы питания бактерий.

Поступление в бактериальную клетку питательных веществ представляет собой сложный физико-химический процесс, которому способствует ряд факторов: разница в концентрации веществ, величина молекул, их растворимость в воде или липидах, рН среды, проницаемость клеточных мембран и т. д. В проникновении питательных веществ в клетку различают четыре возможных механизма.

Наиболее простой способ — пассивная диффузия, при которой поступление вещества в клетку происходит из-за различия градиента концентрации (разницы концентрации по обе стороны цитоплазматической мембраны). Решающее значение имеет величина молекулы. Очевидно, в мембране есть участки, через которые и возможно проникновение веществ небольших размеров. Одним из таких соединений является вода.

Большинство питательных веществ попадает в бактериальную клетку против градиента концентрации, поэтому в таком процессе должны принимать участие ферменты и может расходоваться энергия.

Одним из таких механизмов является облегченная диффузия, которая происходит при большей концентрации вещества вне клетки, чем внутри. Облегченная диффузия — процесс специфический и осуществляется особыми мембранными белками, переносчиками, получившими название п е р м е а з, так как они выполняют функцию ферментов и обладают специфичностью. Они связывают молекулу вещества, переносят в неизмененном виде к внутренней поверхности цитоплазматической мембраны и высвобождают в цитоплазму. Так как перемещение вещества происходит от более высокой концентрации к более низкой, этот процесс протекает без затраты энергии.

Третий возможный механизм транспорта веществ поучил название активного переноса. Этот прессе наблюдается при низких концентрациях субстрата в окружающей среде и перенос растворенных веществ также в неизмененном виде осуществляется против градиента концентрации. В активном переносе веществ участвуют пермеазы. Поскольку концентрация вещества в клетке может в несколько тысяч раз превышать ее во внешней среде, активный перенос обязательно сопровождается затратой энергии. Расходуется аденозинтрифосфат (АТФ), накапливаемый бактериальной клеткой при окислительно-восстановительных процессах.

при четвертом возможном механизме переноса питательных веществ наблюдается транслокация радикалов — активный перенос химически измененных молекул, которые в целом виде не способны проходить через мембрану. В переносе радикалов участвуют пермеазы.

Синтезируемые в бактериальных клетках соединения выходят из них тремя путями:

Фосфотрансферазная реакция. Происходит при фосфорилировании переносимой молекуды.

Контрансляционная секреция. В этом случае синтезируемые молекулы должны иметь особую лидирующую последовательность аминокислот, чтобы прикрепиться к мембране и сформировать канал, через который молекулы белка смогут выйти в окружающую среду. Таким образом выходят из клетки соответствующих бактерий токсины столбняка, дифтерии и др. молекулы.

Почкование мембраны. Молекулы, образующиеся в клетке, окружаются мембранным пузырьком, который отшнуровывается в окружающую среду.

Вариант 4

Вариант 5

Виды плазмид, их значение.

Плазмиды бактерий представляют собой двунитевые молекулы ДНК размером от 10 ⁶ до 10 ⁸ Д, несущие от 40 до 50 генов. Количество плазмид в бактериальной клетке может быть от 1 до 200. Выделяют плазмиды, находящиеся в виде отдельной замкнутой молекулы ДНК (эписомы) и встроенные в хромосому бактерии (интегрированные плазмиды). Плазмиды выполняют регуляторные и кодирующие функции. Первые направлены на компенсацию метаболических дефектов, вторые вносят в бактерию информацию о новых признаках. Как составляющая часть генетического материала бактерии плазмиды играют важную роль в ее жизнедеятельности, детерминируя такие характеристики, как способность продуцировать экзотоксины, ферменты или бактериоцины, устойчивость к лекарственным препаратам и т.д.

Удвоение ДНК некоторых плазмид индуцирует деление бактерий, т.е. увеличивает их «плодовитость». Такие плазмиды обозначают как F -плазмиды или F -факторы (от англ. fertility - плодовитость). Интегрированные F -плазмиды называют Hfr -плазмиды или Hfr -факторы (от англ. high frequency of recombinations - высокая частота рекомбинаций). Hfr -факторы осуществляют перенос части генетической информации данной хромосомы в другую клетку.

Плазмиды, детерминирующие устойчивость к лекарственным препаратам, называются R -плазмидами или R -факторами (от англ. resistance - устойчивость). R -плазмиды содержат гены, детерминирующие синтез ферментов, которые разрушают антибактериальные препараты. В результате бактериальная клетка становится устойчивой к действию целой группы лекарственных веществ. Многие R -плазмиды являются трансмиссивными и, распространяясь в популяции бактерий, переносят резистентность к воздействию антибактериальных препаратов.

Плазмиды патогенности контролируют вирулентные свойства микроорганизмов, детерминируя синтез факторов патогенности. Так, например, Ent -плазмида определяет синтез энтеротоксина. Развитие инфекционного процесса, вызванного возбудителями чумы, сибирской язвы, кишечного иерсиниоза, клещевого иксодового боррелиоза связано с функционированием плазмид патогенности.

Конъюгативные плазмиды переносятся от бактерии к бактерии внутри вида или между представителями близкородственных видов в процессе конъюгации. Чаще всего конъюгативными плазмидами являются F - или R -плазмиды. Подобные плазмиды относительно крупные (25-150 млн Д) и часто выявляются у грамотрицательных палочек. Большие плазмиды обычно присутствуют в количестве 1-2 копий на клетку и их репликация тесно связана с репликацией бактериальной хромосомы.

Неконъюгативные плазмиды обычно имеют небольшие размеры и характерны для грамположительных кокков, но встречаются также у некоторых грамотрицательных микроорганизмов (например, у Haemophilus influenzae, Neisseria gonorrhoeae). Мелкие плазмиды могут присутствовать в больших количествах (более 30 на клетку), так как только наличие такого количества обеспечивает их распределение в потомстве во время клеточного деления. При наличии в бактерии одновременно конъюгативных и неконъюгативных плазмид донор может передавать и неконъюгативные плазмиды за счет связывания генетического материала последних с факторами, обеспечивающими их перенос в процессе конъюгации. Подвижные генетические элементы входят в состав бактериального генома, бактериальной хромосомы и плазмид. К ним относятся вставочные последовательности в ДНК и транспозоны. Вставочные или инсерционные последовательности (Is -элементы) представляют собой участки ДНК, способные перемещаться из одного места локализации в другое, и содержат только гены, необходимые для перемещения. Is -последовательности осуществляют координацию взаимодействий плазмид, умеренных фагов, транспозонов и нуклеоида для обеспечения репродукции; регулируют активность генов бактериальной клетки. Они могут инактивировать гены, в которые включились («выключение» гена) или, встраиваясь в хромосому, проявлять эффект промотора, включающего или выключающего транскрипцию соответствующих генов.

Вариант 1

принципы классификации прокариотов.

К прокариотам относятся бактерии (в т. ч. актиномицеты, цианобактерии, спирохеты, риккетсии, хламидии, микоплазмы) и архебактерии.

К эукариотическим микроорганизмам относятся грибы, простейшие, одноклеточные водоросли.

Вирусы - не имеют клеточного строения.

Таким образом, бактерии имеют следующие обязательные структуры:

· клеточную стенку (за исключением микоплазм),

· цитоплазматическую мембрану,

· цитоплазму,

· нуклеоид,

· рибосомы.

Необязательные (непостоянные структуры бактериальной клетки):

· капсула,

· жгутики,

· споры,

· включения в цитоплазме.

Биологическая классификация бактерий неоднократно пересматривалась. Принципы идентификации, изложенные в Определителе бактерий Берджи, 9-е издание которого вышло в 1994 г., нашли наибольшее распространение в практической бактериологии. В соответствии с ними (на основе строения клеточной стенки и отношения к окраске по Граму) бактерии разделены на 35 групп, входящих в 4 категории:

I – грамотрицательные эубактерии;

II – грамположительные эубактерии;

III – эубактерии, лишенные клеточной стенки – микоплазмы (Mollicutes);

IV – археобактерии (Archaea).

Кроме того, Основой определения систематического положения являются:

· морфология и

· тинкториальные свойства клеток (форма, размеры, взаимное расположение, спорообразование, окраска по методу Грама и другими методами),

· культуральные,

· биохимические,

· антигенные характеристики, а также

· чувствительность к различным антимикробным воздействиям и

· степень генетического родства с представителями других таксонов (по процентному соотношению содержания гуанина и цитозина в геноме, гомологии нуклеиновых кислот и способности к обмену генетической информацией).

По уровню биологической организации бактерии стоят ниже эукариотических организмов (грибов, простейших, гельминтов).

Несмотря на введение новых методов таксономических исследований, вопрос о полной и всеобъемлющей классификации бактерий остается до конца нерешенным. Даже истинное родство, выявленное по гомологии нуклеиновых кислот, свидетельствует лишь о наличии общего предка и может быть оспоренным.

Наибольшее практическое значение имеют схемы идентификации, основанные на морфофизиологических, тинкториальных, метаболических и других легко выявляемых свойствах бактерий. Определение этих свойств в ходе диагностики позволяет не только выделять и идентифицировать чистые культуры, но и дифференцировать их с представителями сопутствующей микрофлоры, не связанными с заболеванием. Более того, даже начальные этапы исследования могут дать ценную информацию для выбора средств этиотропной терапии.

Морфология и тинкториальные свойства. По морфологическому принципу бактерии разделяют на:

· шаровидные (кокки),

· палочковидные (овоидные, коккобациллы, прямые, изогнутые, вибрионы, с закругленными, заостренными, "обрубленными" концами, ветвящиеся, нити)

извитые формы (спиралевидные с одним или более завитками).

 

В зависимости от расположения в микропрепарате различают:

· одиночные,

· попарно расположенные клетки (диплококки),

· в виде тетрад (тетракокки),

· цепочек (стрептококки, стрептобациллы),

· пакетов (сарцины),

· беспорядочных скоплений (стафилококки).