Принципы систематики микроорганизмов.

 

Микроорганизмы относятся к самым разным таксономическим группам, и сам термин «микроорганизм» таксономического смысла не имеет. Под классификацией понимают отнесение конкретного биологического объекта к определенной группе однородности (таксону) по совокупности присущих ему признаков. Отношения между таксонами организмов изучает систематика. Иерархия таксонов: домен, филум, класс, порядок, семейство, род, вид. Вид является основной таксономической единицей.

В микробиологии используется биномиальная номенклатура.

В настоящее время определение (идентификация) базируется на следующих критериях:

- морфология клеток и колоний (на определенных средах и при определенных условиях)

- цитология клеток

- культуральные признаки

- физиологические свойства

- биохимические свойства

- молекулярно-биологические свойства (процент ГЦ-АТ-пар, гибридизация нуклеиновых кислот, анализ нуклеотидной последовательности 16S РНК)

- хемотаксономия (жирные и тейхоевые кислоты у актиномицетов, миколовые кислоты у нокардий, микобактерий, коринебактерий)

- серодиагностика (реакция антиген-антитело)

- фаготипирование

Для идентификации пользуются определителем Берджи.

 

Существует несколько вариантов классификации.

Наиболее формальная нумерическая таксономия, где все признаки имеют «одинаковый вес», позволяет дать количественную оценку сходства и различия организмов. Для этого требуется большое количество фенотипических признаков для большей точности.

Основной подход – филогенетический, учитывающий и отражающий эволюционную историю родственные связи. Но реальный исторический путь развития установить крайне сложно из-за практически полного отсутствия ископаемых остатков.

Сравниваются нуклеотидные последовательности 16S РНК, в которой 900 нуклеотидов из 1500 консервативны. Анализ РНК позволяет определить местоположение организма в общем древе.

Предлагается использование полифилитической таксономии (таксономия, объединяющая много уровней информации). Сейчас полифилитической называется консенсусная таксономия, которая старается использовать всю имеющуюся информацию.

Минимальные требования для получения полезной информации включают:

- предварительный поиск групп схожих штаммов

- определение филогенетических позиций этих групп

- измерение различий между группами и их ближайшими соседями

- сбор данных, дифференцирующих группы, предпочтительно на разных уровнях клеточной организации

 

В настоящее время выделены три домена (Bacteria, Archaea и Eukarya) на основании анализа 16S РНК. В домен Eukarya вошли все эукариотические организмы, включая человека. Из микроорганизмов сюда вошли: водоросли, грибы и простейшие. Домен Bacteria включает прокариотические микроорганизмы, имеющие типичные признаки бактерий, в частности клеточные оболочки, сод. пептидогликан. К Archaea относятся 4 филума: Euryarchaeota, Crenarchaeota, Korarchaeota, Nanoarchaeota.

 

 

Особенности архей.

Домен – Archaea

4 филума: Euryarchaeota, Crenarchaeota, Korarchaeota, Nanoarchaeota.

Отличия от бактерий и эукарий:

· Строение мембран и липидов мембран У архей в липидах ассиметричный атом глицерола имеет L-конфигурацию (у всех остальных организмов - D-); сам глицерин связан не сложноэфирной связью, а простой эфирной связью с изопреноидным С₂₀-спиртом – фитанолом. Такие эфиры могут образовывать тетрамеры, а цепи фитанола могут содержать пятичленные кольца. Мембрана, образованная из тетрамеров, более ригидна, так как у неё нет внутреннего пространства.Кроме того, археи в мембранах содержат 7-30% изопреноидов.

● Могут иметь бислойные и монослойные (ригидные) мембраны.

· Строение клеточной стенки

● Нет муреиновых (пептидогликановых) клеточных стенок.

● Есть псевдомуреин (без n-ацетилмурамовой кислоты), либо белковый S-слой.

● Либо клеточная стенка вообще отсутствует (Thermoplasma).

· Особенности метаболизма

● нуклеотидная последовательность 16S рРНК иная

● ДНК связана с гистонами и имеет интронные участки.

● В тРНК нет риботимина.

● РНК-полимеразы как у эукариот.

● Трансляция белка не чувствительна к хлорамфениколу (как бактерии), чувствительна к дифтерийному токсину (как эу).

● Автотрофная фиксация углерода – по ацетил-КоА-пути.