Вид - Leptospira interrogans
Систематика и морфология
Микроорганизмов.
Строение прокариотической клетки
Лекция
Москва – 2011
УДК 619:615
Грязнева Т.Н.Систематика и морфология микроорганизмов. Строение прокариотической клетки /Лекция.- М.: ФГОУ ВПО МГАВМиБ.- 2011. - 31 с.
Предназначена для студентов высших учебных заведений по специальностям 111801 - «Ветеринария», 020207 - «Биофизика», 020208 - «Биохимия», 110501 – «Ветсанэкспертиза», 080402 (351100) – «Товароведение и экспертиза товаров», 111100 – «Зоотехния».
Рецензенты:
доктор ветеринарных наук, профессор Акбаев М.Ш.
доктор ветеринарных наук, профессор Гаврилов В.А.
Утверждены учебно-методической и клинической комиссией факультета ветеринарной медицины ФГОУ ВПО МГАВМиБ (протокол № 7 от 21 марта 2011 г.).
Систематика и морфология микроорганизмов.
Строение прокариотической клетки
Cодержание
Введение.
1. Особенности систематики и номенклатуры микроорганизмов.
Морфология бактерий.
Строение бактериальной клетки.
Сходства и отличия в строении эукариотов и прокариотов.
Заключение.
Вопросы для самоконтроля
Литература
1. Грязнева Т.Н., Родионова В.Б. Микробиология //Мето-дические рекомендации по изучению дисциплины и выполне-нию самостоятельной работы для студентов факультета вете-ринарной медицины очного, заочного и очно-заочного обу-чения.- М.: ФГОУ ВПО МГАВМиБ.- 2008.
2. Колычев Н.М., Госманов Р.Г. Ветеринарная микробиология и иммунология: Учебник.- М.: КолосС.- 2006.
3. Костенко Т.С., Родионова В.Б., Скородумов Д.И. Практикум по ветеринарной микробиологии.- М.: КолосС.- 2008.
4. Павлова И.Б., Ленченко Е.М., Банникова Д.А. Атлас морфологии популяций патогенных бактерий.- М.: Колос. 2007.
5. Поздеев О.К. Медицинская микробиология: Учебник для вузов.- М.: Геотар-Мед.- 2001.
Введение
Бактерии (от греч. bacterion - палочка) - это наиболее широко распространенная в природе группа микроорганизмов, представляющих собой большой и чрезвычайно разнообразный мир микроскопических существ.
К настоящему времени описано около 10000 видов бактерий, но предполагается, что их существует свыше миллиона.
Впервые бактерий увидел в оптический микроскоп и описал в 1676 году голландский натуралист Антоний ван Левенгук. Как и всех микроскопических существ, он назвал их «анималькули».
Название «бактерии» ввёл в употребление в 1828 году Христиан Эренберг.
До конца 1970-х годов термин «бактерия» был синонимом прокариотов (клетки, не имеющие оформленного ядра), но в 1977 году, на основании данных молекулярной биологии, прокариоты были разделены на архебактери (бактерии с дефек-тной клеточной стенкой) и эубактерии (настоящие бактерии).
Впоследствии, чтобы подчеркнуть различия между ними, они были переименованы в археи и бактерии. Хотя до сих пор под бактериями часто понимают всех прокариотов.
Изучением бактерий занимается раздел микробиологии «Бактериология».
Особенности систематики и номенклатуры
Микроорганизмов
Систематика - распределение микроорганизмов в соответствии с их происхождением и биологическим сходством.
Систематика занимается всесторонним описанием видов микроорганизмов, выяснением степени родственных отношений между ними и объединением их в различные по уровню родства классификационные единицы - таксоны.
Основные цели систематики микроорганизмов:
· наименование микроорганизма, в т.ч. описание таксонов;
· определение места микроорганизма в системе;
· экстраполяция, т.е. предсказание признаков микроорганизма, основывающееся на том, что он относится к тому или иному таксону. Например, если на основании тинкториальных свойств бактерии, мы отнесли ее к грамположительным микроорганизмам, то мы можем предположить, что такая бактерия имеет толстую клеточную стенку и относится к отделу фирмикутов (жесткие).
Другими словами, основная цель систематики - идентифицировать микроорганизм.
Систематика |
Таксономия | Номенклатура | Классификация |
ИДЕНТИФИКАЦИЯ |
Систематика микроорганизмов предполагает, что:
· окружающее нас разнообразие микроорганизмов имеет определённую внутреннюю структуру;
· эта структура организована иерархически, т.е. разные таксоны последовательно подчинены друг другу;
· эта структура познаваема до конца, а значит, возможно построение полной и всеобъемлющей системы микромира.
Таксономия – (от греч. - строй, порядок, закон) – это учение о принципах и практике классификации и систематизации.
Таксоны – это упорядоченные группы микроорганизмов, объединенные по однородным свойствам.
Каждый таксон должен иметь определённый ранг, то есть относиться к какой-либо таксономической категории.
Этот принцип построения системы получил название Линнеевской иерархии, по имени шведского натуралиста Карла Линнея, труды которого были положены в основу традиции современной научной систематики.
Классификация микроорганизмов (корневой таксон) – это распределение микроорганизмов по сходным или отличительным признакам в упорядоченные группы.
Классификация микроорганизмов является одним из наиболее трудных разделов микробиологии. Чем полнее наши сведения об организмах, тем точнее мы их классифицируем.
Современная классификация микроорганизмов построена по иерархическому принципу.
Различные уровни иерархии (таксономические категории, ряды, ранги) имеют собственные названия (от высших к низшим): царство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид.
Принято, что любой конкретный микроорганизм должен последовательно принадлежать ко всем 7 категориям.
Царство (лат. regnum) – это иерархическая ступень научной классификации микроорганизмов, таксон самого высокого уровня среди основных.
Исторически выделяют пять царств живых организмов:
· животные;
· растения;
· грибы;
· бактерии;
· вирусы.
С 1977 года к ним присоединены ещё два царства:
· протисты;
· археи.
С 1998 выделяют ещё одно:
· хромисты.
Современная классификация живой природы по Кавалье-Смиту (1998) делит ее на 2 домена и 7 царств:
ДОМЕН | ЦАРСТВО |
Эукариоты | Животные |
Грибы | |
Растения | |
Хромисты (содержат хлоропласт) | |
Протисты (простейшие) | |
Прокариоты | Эубактерии (собственно бактерии) |
Археи (бактерии-экстремалы) |
Отдел (лат. dvisio) - один из высших рангов таксономической иерархии в микробиологии. В иерархии таксономических категорий отдел находится выше класса и ниже царства.
Названия отделов, как и названия других таксонов, ранг которых выше рода, являются униномиальными, то есть состоят из одного слова – существительного, или прилагательного, используемого как существительное, во множественном числе, написанного с заглавной буквы.
Класс (лат. classis) — один из основных рангов иерархической классификации в биологической систематике.
В иерархии систематических категорий класс стоит ниже отдела и выше порядка.
Названия классов, как и названия других таксонов, ранг которых выше рода, являются униномиальными.
порядок (лат. ordo) - один из основных рангов иерархической классификации. В иерархии систематических категорий стоит ниже класса и выше семейства.
В бактериологии для названия порядков используется стандартизированное окончание –ales.
Карл Линней высказал мнение, что «порядок есть подразделение классов, вводимое для того, чтобы не разграничивать роды в числе большем, чем их легко может воспринять разум».
семейство (лат. familia) - один из основных рангов иерархической классификации в биологической систематике. В иерархии систематических категорий семейство стоит ниже порядка и выше рода.
Названия семейств образуются по правилам, регулируемым международным кодексом номенклатуры бактерий. Название семейства образуется от названия типового рода, к основе которого добавляется стандартное окончание -aceae.
род (лат. genus) - один из основных рангов иерархической классификации в биологической систематике.
В иерархии систематических категорий род стоит ниже семейства и выше вида.
Научное название рода униномиально, то есть состоит из одного слова. Кодексы биологической номенклатуры требуют, чтобы это слово было по форме латинским, то есть было написано буквами латинского алфавита и подчинялось правилам латинской грамматики.
Название рода рассматривается как имя существительное в единственном числе и пишется с заглавной буквы. Других ограничений нет, поэтому названием рода может быть как слово, заимствованное из классической латыни, так и латинизированное слово из любого языка (чаще всего из древнегреческого). Нередко название рода является словом, образованным от фамилии или имени (например, Escherichia) - от имени ученого Эшериха.
От основы родового названия образуются названия таксонов группы семейства.
Правила образования и применения родовых названий устанавливаются правилами, зафиксированными в международном кодексе номенклатуры бактерий.
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 единица живого мира, основная структурная единица в системе организмов.
В классификации микроорганизмов проблема вида является самой важной и трудной. Без определения вида нельзя строить классификацию.
Вид - совокупность микроорганизмов, имеющих единое происхождение и генотип, сходные морфологические и биологические свойства.
Вид у бактерий определяется суммой разнообразных признаков и свойств и представляет собой продукт эволюции живой материи, имеющий свою историю развития, формирования и стабилизации в результате приспособления к условиям существования.
Принцип таксономии
Чистая культура - совокупность однородных микроорганизмов, выделенных на питательной среде, для которых характерно сходство биологических свойств.
Штамм - чистая культура микроорганизма, выделенная из определенного источника, и отличающаяся от других представителей вида.
Клон - совокупность потомков, выращенных из единственной микробной клетки.
В современных классификациях используют любой признак, лишь бы он выделялся и давал возможность распознать изучаемый микроорганизм.
Сравнительно новым является понятие надцарства, или биологического домена. Оно было предложено в 1990 Карлом Вёзе и ввело разделение всей биомассы Земли на три домена:
1) эукариоты (домен, объединивший все организмы, клетки которых содержат ядро);
2) бактерии;
3) археи.
Идентификация микроорганизмов - определение видовой принадлежности выделенных микроорганизмов путем изучения и сравнения их основных биологических свойств с признаками, описанными в литературе (справочники, определитель Берги (Берджи) - широко известный справочник по микробиологии, подготовленный и регулярно переиздаваемый международным коллективом авторов).
Номенклатура микроорганизмов - присвоение упорядоченным группам микроорганизмов научных наименований.
Пример систематики патогенной лептоспиры:
Царство - Procariotae
Отдел - Gracilicutes
Класс - Scotobacteria
Порядок - Spirochetales
Семейство - Leptospiraceae
Род - Leptospira
Вид - Leptospira interrogans
Прокариоты (бактерии) делятся на 2 царства – собственно бактерии (эубактерии) и археи.
![]() |
![]() ![]() | ![]() | ![]() |
Грамотрицательные с тонкой клеточной стенкой (Gracilicutes) | Грамположительные с то- лстой клеточ-ной стенкой (Firmicutes) | ![]() | Не имеющие клеточной стенки – микоплазмы (Tenericutes) | С дефект- ной клеточ- ной стенкой (Mendosi-cutes) |
Царство эубактерий подразделяется на отделы Gracilicu-tes, Firmicutes, Tenericutes, а также на подотделы цианобактерии (сине-зеленые водоросли) и актиномицеты.
Эубактерии подразделяются на сапрофиты и паразиты, аэробы и анаэробы, спорообразующие и вегетативные, грамотрицательные, грамположительные и кислотоустойчивые, автотрофы, хемотрофы и гетеротрофы, фотосинтетики и хемосинтетики и др.
Археи (самые древние, с дефектной клеточной стенкой) относятся к отделу Mendosicutes и являются экстремальными бактериями. Они способны выживать при высоком давлении, высоких и низких температурах.
Морфология бактерий
Подавляющее большинство бактерий (за исключением актиномицетов и нитчатых цианобактерий) одноклеточны и размножаются поперечным делением.
Бактерии имеют разнообразную форму и размеры. В природе наиболее широко распространены тонкостенные грамотрицательные и толстостенные грамположительные бактерии.
По внешнему виду среди бактерий различают шарообразные формы (кокки), извитые формы и палочки.
![]() ![]() | ![]() | ![]() |
Монококки представляют собой одиночно расположенные шаровидные (кокковидные) бактерии, диплококки – соединенные вместе 2 бактерии, стрептококки – цепочка шаровидных бактерий, тетракокки – 4 соединенные вместе шаровидные бактерии, стафилококки – шаровидные бактерии, соединенные в виде грозди винограда, сарцины – кокки, уложенные в виде квадратных тюков.
1. Монококки | ![]() ![]() |
2. Диплококки | ![]() ![]() |
3. Стрептококки | ![]() ![]() |
4. Тетракокки | ![]() ![]() |
5. Стафилококки | ![]() ![]() |
6. Сарцины | ![]() ![]() |
Палочковидные формы представлены бактериями, не образующими спор; бациллами – аэробными бактериями, образующими споры, диаметр которых равен толщине бактерии; клостридиями – анаэробными бактериями, образующими споры, диаметр которых больше толщины бактерий.
1. Бактерии | ![]() ![]() ![]() |
2. Бациллы | ![]() ![]() |
3. Клостридии | ![]() ![]() ![]() |
Извитые формы представлены вибрионами – изогнутыми бактериями; спириллами – спиралевидными бактериями; спирохетами – бактериями, изогнутыми и закрученными в виде локона.