Связь микробиологии с другими науками

Достижения других областей науки, используемые в микробиологии	Что дала микробиология другим областям науки?
Оптика, физика - микроскопы, приборы для культивирования микробов в условиях лаборатории
Статистика - методы оценки плотности, скорости роста микробной популяции
Химия и биохимия - расшифрован химический состав микроорганизмов, изучены питательные потребности, получены синтетические питательные среды для микроорганизмов
Генетика и генная инженерия - исследования генома, составление генетической карты микроорганизмов

Микроорганизмы (микробы)- собирательное название для мельчайших, преимущественно одноклеточных прокариотических и эукариотических организмов.

Значение микробов

Специфические признаки микроорганизмов:

1) малые размеры - от 20 нм до 100 мкм (реже до 500 мкм)	5) способность к трансформации любых органических и неорганических веществ
2) относительная простота строения тела - это одно- или доклеточные организмы	7) выраженная изменчивость и приспособляемость к внешней среде
3) высокие темпы размножения	6) высокая интенсивность метаболических процессов
4) массовость популяций	8) повсеместное распространение в биосфере

Среди микроорганизмов различают:

доклеточные формы	одноклеточные формы
	прокариоты	эукариоты
прионы	бактерии	водоросли
вироиды	спирохеты	простейшие
вирусы	риккетсии	грибы
	микоплазмы
	хламидии

Принципы систематики живых организмов

¯ ¯

монофилитический принцип иерархии

(единый предок)

Органический мир

¯

надцарства ¯	Прокариоты	?	Эукариоты
царства ¯	прокариоты	архебактерии	вирусы	животные*, растения, грибы*, водоросли*
типы (разделы) ¯	фотобактерии для получения энергии используют фотосинтез	скотобактерии для получения энергии ис-пользуют окисление органи-ческих и неорганических соединений
классы ¯	1) сине-зеленые водоросли, 2) зеленые фотобактерии 3)красные фотобактерии	1) бактерии, 2) риккетсии, 3) молликуты
порядки ¯
семейства ¯
роды ¯
виды

Различия прокариотов и эукариотов

Признак	Прокариоты	Эукариоты
Генетический аппарат	Генетический аппарат типа нуклеоида, состоит из двойной замкнутой нити ДНК. Хромосома одна, непарная. Нуклеоплазма не отделена мембраной от цитоплазмы. Гистоны и митотический аппарат отсутствуют.	Истинное ядро с парными линейными хромосомами, содержащими белки гистоны. Нуклеоплазма отделена от цитоплазмы ядерной мембраной. Типичен митоз.
Мембранная система	Только цитоплазматическая мембрана с инвагинациями (мезосомами), выполняющими функции генерации энергии, фотосинтеза, фиксации азота и др. Отстутствуют митохондрии, эндоплазматическая сеть, лизосомы	Мембранная система сложна и многообразна. Имеются самостоятельные мембранные структуры (митохондрии, хлоропласты), выполняющие специализированные функции
Рибосомы	У рибосом м.м. 70 S, они распределены по цитоплазме и не имеют связи с мембраной	Рибосомы 2 типов: цитоплазматические (80 S) и митохондриальные (хлоропластные) с м.м. 70 S
Особенности клеточной стенки (оболочки)	Отсутствуют стерины, за исключением микоплазм. В состав клеточной стенки входят пептидогликаны, но в них нет целлюлозы, хитина и хитинозана.	В составе мембран, как правило, содержатся стеролы, а в составе клеточной стенки (оболочки) - целлюлоза, хитин, хитинозан. Пептидогликаны отсутствуют
Толщина тела	£ 2 мкм	³ 2 мкм
Особенности строения жгутиков	Простое	Сложное

Вид - совокупность скрещивающихся популяций, обладающих общим генофондом, экологическим единством и репродуктивной изоляцией -

Критерии вида:

1) морфологический (форма, размеры, строение, наличие спор, капсул, жгутиков, фимбрий, химическая структура и др.);

2) генетический (молекулярный % Г+Ц в молекуле ДНК, критерий соответствия 16 S pРНК, молекулярная гибридизация - генетическая карта);

3) физиологический (питательные потребности, типы питания и дыхания, метаболическая активность, характер, скорость и условия роста на жидких и плотных питательных средах, фиксация азота и др.);

4) антигенный (антигенная структура, антигенная активность, характер взаимодействия с Ат);

5) экологический (формы и проявления взаимоотношений с живой и неживой средой, роль в круговороте веществ и энергии);

6) географический (область обитания, тропизм к хозяевам, клеткам и тканям).

Подвидовые категории:

	Подвид	Вариант	Штамм	Чистая культура
		это группа штаммов, отличающаяся от типового для вида штамма одним или несколькими стабильными существенными признаками, например, антигенной специфичностью - серовар, чувствительностью к типовым фагам - фаговар, резистентностью к антибиотикам и антисептикам - резистенсвар, морфологическим строением – морфовар и др.	низшая подвидовая систематическая категория, обозначающая идентифицированную чистую культуру. Штамм может отличаться от др. штаммов этого вида одним или несколькими малосущественными признаками, в т.ч. источником выделения.	это совокупность особей, изолированных из какого-либо биотопа и хранящихся в лабораторных условиях. После описания и идентификации чистой культуры ее называют штаммом.
Биологическая номенклатура - область биологической систематики, рассматривающая принципы и правила названий организмов. Под названием понимают условное обозначение, символ, шифр того или иного таксона, предназначенные для общения между специалистами. В связи с функцией общения к названиям предъявляются требования универсальности и однозначности. Образование и употребление научных названий регламентируется Международными кодексами (бактерий). Кодексы номенклатуры требуют, чтобы все научные названия были по форме латинскими или латинизированными, написаны буквами латинского алфавита и подчинялись правилам латинской грамматики. Названия таксонов выше вида состоят из одного слова (унитарная номенклатура) - существительного или прилагательного, используемого как существительное, написанного во множественном числе, женского рода, с заглавной буквы. Так, надцарство обозначают как Procaryotae, царство - Mycota (Bacteria), разделы - Photobacteria и Scotobacteria, классы скотобактерий - Bacterias, Rickettsias и Mollicutes. В остальных таксонах выше рода применяют общепринятые окончания для порядка - -ales (Pseudomonadales), для подпорядка - -ineae (Pseudomonadineae),	для семейства - -aceae (Pseudomonadaceae), подсемейства - -oideae (Pseudomonadoideae). Название рода и подрода состоит также из одного слова - существительного, которое пишут с прописной буквы в единственном числе - Pseudomonas, Staphylococcus. Наименование подрода, если оно включается в написание вида, помещают в скобках между родовым названием и видовым эпитетом - Bacillus (Aerobacillus) polymyxa.Для наименования вида используют бинарную номенклатуру - полное название рода с прописной буквы (при повторении допускается написание одной заглавной буквы) и видовой эпитет со строчной буквы. Название подвида состоит из трех слов: обозначения рода, видового эпитета, сокращения subsp.(subspecies) и подвидового эпитета - Bacillus cereus subsp. mycoides. Наименования таксонов ниже подвида не регламентированы Комитетом, хотя имеются рекомендации и по этому вопросу. Вопросами номенклатуры бактерий занимается Комитет по номенклатуре и его подкомитеты - по отдельным группам бактерий.

Тема № 2:Структура бактериальной клетки. Основные формы микроорганизмов. Особенности химического состава микробной клетки. Строение и функции поверхностных структур бактериальной клетки (капсулы, фимбрий, клеточной стенки, цитоплазматической мембраны), внутренних структур (мезосом, включений, нуклеоида), а также аппарата движения.

Морфология у микроорганизмов - форма, размеры, расположение друг относительно друга, а также структурные особенности.

Строение прокариотной клетки (схема)

Обязательные структуры:клеточная стенка, периплазма, мембрана цитоплазматическая, цитоплазма, нуклеоид.

Дополнительные структуры: капсула, фимбрии, жгутики, включения.

Специфичные для бактерий химические вещества: мурамовая кислота, D-аминокислоты, аминокислоты - оксилизин, лантаонин, a-e-диамино-пимелиновая кислота, тейхоевые кислоты, некоторые полисахариды; свободные жирные, часто разветвленные кислоты.

В отличие от др. организмов у бактерий отсутствуют стероиды (за исключением микоплазм), лецитин, нейтральные жиры, мочевина, гликоген, хитин.

Капсула - структура бактериальной клетки, расположенная поверх клеточной стенки.

Признаки	Методы
Химический состав	В зависимости от толщины и прочности соединения с телом	Постоянство капсулы	Функции капсулы	исследования
у энтеробактерий -	макрокапсула -
у стрептококков -	микрокапсула -
у бацилл -	псевдокапсула -

Клеточная стенка (оболочка) бактерий- структура бактерий и грибов, располагающаяся между цитоплазматической мембраной и капсулой (если таковая имеется) или ионизированным слоем внешней среды.

Функции клеточной стенки: 1)

2)

3)

4)

5)

Основное вещество клеточной стенки - пептидогликан:

Синонимы	Особенности строения	Строение мономера	Чувствительность к
муреины, мукопептиды, гликопептиды	макромолекулярные полимеры	тетрапептид (L-аланин-D-глутаминовая кислота - мезодиаминопимелиновая кислота - D-аланин), связанный карбоксильной группой с N-ацетилмурамовой кислотой. К последней b-1®4-гликозидной связью присоединен N-ацетил-D-глюкозамин	лизоциму (мурамидазе), b-лактамным антибио-тикам (пенициллинам и цефалоспоринам)

Кроме пептидогликана в состав клеточной стенки входят липопротеиды, липополисахариды, протеины, тейхоевые кислоты.

Тейхоевые кислоты - многофункциональные полиоксимакромолекулы, в которых повторяющиеся молекулы полиолов - глицерина в глицеролтейхоевой кислоте и рибита в рибитолтейхоевой кислоте - соединены с моносахаром, обычно с фосфат-N-ацетилглюкозамином. Тейхоевые кислоты связаны с пептидогликаном и мурамовой кислотой клеточной стенки грам+ бактерий ковалентной связью через концевые фосфаты. Липофильный конец тейхоевых кислот погружен в клеточную мембрану, гидрофильный - расположен на наружной поверхности клеточной стенки. Заряжены отрицательно. Обладают сильным сродством к одно- и двухвалентным ионам, соединяя их.