Систематика и классификация бактерий

Заварсин определил:

Систематика – теория многообразия организмов, которая изучает отношение между группами организмов.

Систематика учитывает филогенетическое родство: эволюционное развитие, общность происхождения организмов, а также те механизмы, которые привели к разнообразию видов.

Классификация – деление организмов на группы на основе определенных общих признаков.

Таксономия – наименование таксонов организмов, установление их границ и отношения подчинения в них.

Таксон – это любая таксономическая группа (род, вид, класс).

Номенклатура – сборник правил наименования таксонов, дополненный списком этих наименований.

В микробиологи принята бинарная номенклатура. Каждый организм родовое название (пишется вначале с большой буквы) и видовое (с маленькой буквы) Например: Staphilococcus aureus (albus, citreus, cereus).

Классификация микроорганизмов

Классификация микроорганизмов осуществляется по иерархической схеме от меньшей единицы к большей. В растительном и животном мире наименьшая единица – вид. Вид – это популяция особей, которая обладает общими морфологическими и функциональными признаками, имеющих общее происхождение в естественных условиях скрещивания между собой.

Все популяции одного вида имеют общий генофонд, что позволяет им скрещиваться между собой в естественных условиях.

Наименьшая единица у микроорганизмов – это штамм – культура микроорганизмов с малейшими отклонениями от вида. Штамм – это микроорганизм одного вида, но выделенный из различных источников. В микробиологии существует понятие «клоны» - это полученные совокупности дочернихклеток из одной материнской клетки с идентичными признаками и генотипом.

Вид – это совокупность штаммов, выделенных из различных источников, имеющих комплекс общих коррелирующих между собой признаков отличных от других видов.

У высших оргаизмов виды объединяются в род: вид – род – смейство – порядки (для растений) и отряды (животные) – классы – тип (наибольшая таксономическая единица). Например:

ЧЕЛОВЕК

Тип – хордовые

Класс – млекопитающие

Отряд – приматы

Семейство – человекообразных

Род – Homo (человек)

Вид – sapiens (разумный)

В микробиологии: штамм – вид – род – триб (окончание: еа, присутствует не у всех) – семейство (окончание асеае) – порядок (ales) – класс.

Различают 2 вида классификаций: естественная (филогенетическая) и искусственная (фенотипическая).

Конвергенция – схождение признаков в результате общего существования.

Естественная классификация своей коечной целью должна преследовать установление родства микроорганизмов.

Искусственная классификация преследует цель объединить и определить микроорганизмы на основе их фенотипического сходства для идентификации и распознавания микроорганизмов. Универсальным определителем является определитель Берджи.

Принципы разделения микроорганизмов для классификации

Признаки :

· морфологические (внешний вид);

· анатомофизиологические.

1. Морфологические: форма клеток, наличие жгутиков, капсул, способность образовывать эндоспоры, окраска по Грамму ( тип клеточной стенки).

2. Физиолого-биохимические: состав клетки, клеточной стенки, капсулы, включений, жирных кислот, цитохромов, отношение к температуре, кислороду, диапазон рН и т.д.

3. Культуральные: особенности роста на питательных средах, потребности микроорганизма в питательных веществах, факторах роста.

4. Серологические (иммунологические): антигеный состав ( серотип) микроорганизма. Антигенами могут быть компоненты клетки, её структур, которые индуцируют появление антител и могут связываться с ними в комплекс (капсулы, тейхоевые кислоты, и т.д.)

5. Экологические: место обитания микроорганизма.

6. Нуклеотидный состав ДНК. Определяется различными методами. Чаще всего это процентное соотношение ГЦ- и АТ-пар; метод не является абсолютным, несмотря на то, что все близкородственные микроорганизмы часто имеют близкое соотношение ГЦ/АТ при сравнении, в то же время встречаются микроорганизмы, которые не имеют общего происхождения, но и имеют близкое %-соотношение. Использование метода молекулярной гибридизации ДНК – ДНК. Заключается в том, что под действием температуры ДНК денатурируется и каждая цепь ДНК фиксируется, затем связывают фиксированную ДНК известного микроорганизма с комплеметарными денатурированными цепями изучаемого микроорганизма. При понижении температуры происходит ренатурация цепей и содержание ренатурировавших участков 2-цепочечной ДНК служит мерой определения филогенетического родства микрооргаизмов (чем больше участков, тем ближе микроорганизмы филогенетически). Метод трудоемок и у микроорганизмов распространено явление генетической рекомбинации (передача генетического материала от одной клетки к другой и встраивание этого материала в геном второй клетки по средствам : плазмид, транспозонов, вирусной нуклеиновой кислоты. Таким образом, этот признак также нельзя рассматривать как универсальный филогенетический маркер.

7. Нумерическая таксономия, постороена на основе нумерического анализа. Суть метода состоит в том, что микроорганизмы сравниваются по определенным признакам. Рассчитывается коэффициент попарного сходства ( согласно Смиту):

S=a/b∙100%, где а – количество признаков;

в – всех признаков.

Недостаток метода: все признаки принимаются однозначными.

8. Определение генетического кода рибосомальной РНК ( метод полимеразной цепной реакции). Основан на том, что рибосомы очень консервативны и мало изменились в процессе эволюции.

Все микроорганизмы разделяют на 4 категории:

· Граммотрицательные эубактерии имеющие клеточную стенку.

· Граммположиетельные эубактерии неимеющие клеточную стенку.

· Эубактерии лишенные клеточной стенки.

· Архебактерии

Каждая из этих категорий включает группы микроорганизмов, которые разбиты на подгруппы, а подгруппы включают определенное количество родов.

Характеристика Граммотрицательных эубактерий

Категория включает все микроорганизмы, которые имеют клеточную стенку, устроенную по типу Г¯.

Морфология клеток может быть разнообразной: кокки, палочки, спирали, нити. Имеются капсулы, чехлы. Размножаются бинарнымделением, почкованием, фрагментами нитей, редко встречается множественное деление. Не образуют эндоспоры, имеются микрооргаизмы, которые могут образовывать другие морфологически-дифференциальные типы( например: миксоспоры могут быть образованы микобактериями, спирохеты образуют цисты). В группе Г¯относятся фотосинтезирующие микроорганизмы. Имеют насколько типов подвижности:

1. неподвижные;

2. подвижные:

· бактерии осуществляют плавательное движение (при помощи жгутиков)

· скользящее движение (с помощью капсул – фототрофные бактерии: зелёные бактерии и цианобактерии; а также нефототрофные: цитофаги, нитчатые формы, миксобактерии)

· поступательно-вращательное движение (характерно для спирохет)

В группу Г¯ микроорганизмов входят как сапрофитные микроорганизмы, так и патогенные. К патогенным относятся Риккетсии, Хламидии (внутриклеточные паразиты). Г¯включают группы с 1 по 16 включительно.

Группа 1. Спирохеты.

Включает порядок Spirochaetales. Тонкие спиралевидные одноклеточные формы, обладающие своеобразной морфологией и способом движения. Длина клеток колеблется от 5 до 250 мкм. Склонны к образованию аномальных форм (гранул, цист). Размножаются поперечным делением. Клетки состоят из протоплазменного цилиндра, аксиальной нити и наружной оболочки. Оболочка тонкая и эластичная, что и обеспечивает спирохетам своеобразный способ передвижения. Грамотрицательны. Представители этой группы различно относятся к кислороду. Есть среди них облигатно аэробные, факультативно и облигатно анаэробные формы. Хемоорганогетеротрофы, существенно различающиеся по степени требовательности к субстрату. Среди них есть свободноживущие формы, основное место обитания которых — пресные и соленые озера, среда с высоким содержанием H2S; комменсалисты30, обитающие в желудочно-кишечном тракте пресноводных и морских моллюсков, и паразиты. Некоторые виды патогенны: Treponema pallidum — возбудитель сифилиса, Borrelia recurrentis — возбудитель возвратного тифа.

Группа 2.

Представлена аэробными или микроаэрофильными подвижными спиральными или изогнутыми Г¯ бактериями (16 родов, патогенными являются 3 рода: Campylobacter, Helicobacter, Spirillum)

Группа 3.

Неподвижные, редко подвижные Г¯ изогнутые бактерии (8 родов, патогенных нет).

Группа 4.

Г¯ аэробные или микроаэрофильные палочки и кокки (83 рода). Патогенны: Pseudomonas, Neisseriaceae, Legionellaceae. В эту группу входят микроорганизмы, используемые в биотехнологии: Acetobacter, Acetomonas (Acidomonas), Azotobacter, Rhizobium.

Группа 5.

Факультативные анаэробные Г¯ палочки.

Входит 4 подгруппы и 45 родов. Среди них: семейство Enterobacteriaceae ( 30 родов): Escherichia, Ervinia, Klebsiella, Proteus, Salmonella, Iersinia, Shigella. В 4 подгруппу входит важный биотехнологический объект Zymomonas (mobilies)

Группа 6.

Г¯ анаэробные прямые, изогнутые, спиральные бактерии.

Среди них патогенные и условно патогенные роды: Bacteroides,Fusobacterium, Porphyromonas, Prevotella.

Группа 7.

Бактерии , которые осуществляют диссимиляционное восстановление сульфатов или серы (14 родов). Среди них – Desulfobacter.

Группа 8.

Анаэробные Г¯ кокки.

Включают 4 рода. Патоген Veilonella.