Систематика и номенклатура микроорганизмов. Морфология бактерий

Лекция № 1. Микробиология задачи, этапы развития. Систематика и номенклатура микроорганизмов. Морфология бактерий, структура бактериальной клетки.

Микробиология (micros-маленький, bios-жизнь, logos-наука). Микробиология – это наука, предметом изучения которой являются микроскопические существа, названные микроорганизмами. Микробиология изучает биологические признаки микроорганизмов, систематику, экологию, взаимоотношения между другими микроорганизмами (животные, растения, человек). Микроорганизмы наиболее древняя форма организации жизни на земле, они появились 3-4 млрд. лет назад. В настоящее время они представляют собой значительную и самую разнообразную часть организмов, населяющую нашу биосферу земли.

В настоящее время все микроорганизмы делят на 3 царства:

1. Procariotae.

2. Eucariotae. Представителями данного царства являются грибы и простейшие.

3. Vira. К данному царству относятся вирусы.

Медицинская микробиология– предметом изучения являются болезнетворные патогенные и условно-патогенные для человека м/о. Медицинскую микробиологию делят на общую и частную. Общая изучает патогенные м/о и их взаимодействие с организмом хозяина. Частная изучает определённые патогенные м/о, их свойства, методы лабораторной диагностики, специфической профилактики, лечения инфекционных заболеваний.

Задачи микробиологии:

1. Изучение биологических свойств м/о, их взаимоотношение с организмом человека и с окружающей средой.

2. Изучение механизмов распространения возбудителей заболеваний через объекты внешней среды.

3. Установление причины (этиологии) инфекционного заболевания.

4. Разработка специфических методов лабораторной диагностики инфекционных заболеваний и постоянное их совершенствование.

5. Контроль эффективности профилактических мероприятий и лечения

инфекционных заболеваний.

6. Изучение механизмов иммунной защиты организмов от возбудителей инфекционных заболеваний.

Методы микробиологических исследований:

1. Микроскопический- изучение окрашенных и нативных мазков, позволяет характеризовать морфологию возбудителя, наличие капсул, спор, жгутиков.

2. Микробиологический – выделение и изучение чистой культуры возбудителя.

3. Серологический– выявление в сыворотке крови антител, образующихся в ответ на внедрение возбудителя в организм человека.

4. Биологический – введение подопытным животным чистой культуры м/о, ядов, токсинов, или исследуемого материала с целью получения характерных для данной инфекции изменений.

5. Аллергический метод – позволяет обнаружить повышенную чувствительность организма при некоторых инфекционных заболеваниях.

Систематика и номенклатура микроорганизмов. Морфология бактерий.

Американский микробиолог Берги (1938-1999гг) выпустил первый международный определитель бактерий. В нем детально приводятся данные о м/о, их таксономии, номенклатуре и принципах идентификации.

Систематика- распределение микроорганизмов в соответствии с их происхождением и биологическим сходством. Систематика занимается всесторонним описанием видов организмов, выяснением степени родственных отношений между ними и объединением их в различные по уровню родства классификационные единицы- таксоны. Основные вопросы, решаемые при систематике - классификация, идентификация и номенклатура.

Классификация- распределение организмов в соответствии с их общими свойствами (сходными генотипическими и фенотипическими признаками) по различным таксонам.

Таксономия- наука о методах и принципах распределения (классификации) организмов в соответствии с их иерархией. Наиболее часто используют следующие таксономические единицы (таксоны)- штамм, вид, род. Последующие более крупные таксоны - семейство, порядок, класс.

В современном представлении вид в микробиологии - совокупность микроорганизмов, имеющих общее эволюционное происхождение, близкий генотип и максимально близкие фенотипические характеристики.

При изучении, идентификации и классификации микроорганизмов чаще всего изучают следующие (гено- и фенотипические) характеристики:

1.Морфологические - форма, величина, особенности взаиморасположения,

структура.

2.Тинкториальные - отношение к различным красителям (характер окрашивания), прежде всего к окраске по Граму. По этому признаку все микроорганизмы делят на грамположительные и грамотрицательные.

3. Культуральные - характер роста микроорганизма на питательных средах.

4. Биохимические - способность ферментировать различные субстраты (углеводы,

белки и аминокислоты и др.), образовывать в процессе жизнедеятельности

различные биохимические продукты за счет активности различных ферментных

систем и особенностей обмена веществ.

5. Антигенные - зависят преимущественно от химического состава и строения клеточной стенки, наличия жгутиков, капсулы, распознаются по способности макроорганизма (хозяина) вырабатывать антитела и другие формы иммунного ответа, выявляются в иммунологических реакциях.

6. Физиологические - способы углеводного (аутотрофы, гетеротрофы), азотного (аминоавтотрофы, аминогетеротрофы) и других видов питания, тип дыхания (аэробы, микроаэрофилы, факультативные анаэробы, строгие анаэробы).

7. Подвижность и типы движения.

8. Способность к спорообразованию, характер спор.

9. Чувствительность к бактериофагам, фаготипирование.

10. Химический состав клеточных стенок - основные сахара и аминокислоты,

липидный состав.

11. Чувствительность к антибиотикам и другим лекарственным препаратам.

Идентификация

Основные фено- и генотипические характеристики, используемые для классификации микроорганизмов, используются и для идентификации, т.е. установления их таксономического положения и прежде всего видовой принадлежности- наиболее важного аспекта микробиологической диагностики инфекционных заболеваний. У патогенных микроорганизмов чаще изучают морфологические, тинкториальные, культуральные, биохимические и антигенные свойства.

Номенклатура- название микроорганизмов в соответствии с международными правилами. Для обозначения видов бактерий используют бинарную латинскую номенклатуру род/вид, состоящую из названия рода (пишется с заглавной буквы) и вида (со строчной буквы). Примеры- Shigella flexneri, Staphylococcus aureus.

В микробиологии часто используется и ряд других терминов для характеристики микроорганизмов.

Штамм- любой конкретный образец (изолят) данного вида. Штаммы одного вида, различающиеся по антигенным характеристикам, называют серотипами (серовариантами - сокращенно сероварами), по чувствительности к специфическим фагам- фаготипами, биохимическим свойствам- хемоварами, по биологическим свойствам- биоварами.

Колония- видимая изолированная структура при размножении бактерий на плотных питательных средах, может развиваться из одной или нескольких родительских клеток.

Чистая культура- совокупность микроорганизмов одного вида, выросших на плотной или жидкой питательной среде.

Клон – означает культуру микроорганизмов, полученную из одной особи.

Морфология бактерий

По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов.

1.Шаровидные или кокки ( с греч.- зерно).

2.Палочковидные.

3.Извитые.

4.Нитевидные.

Кокки (от лат. coccus — зерно) — шаровидные микроорганизмы, бывают сферической, бобовидной и ланцетовидной формы. По расположению, характеру деления и биологическим свойствам кокки подразделяются на микрококки, диплококки, стрептококки, тетракокки, сарцины, стафилококки.

1.Микрококки: клетки делятся в разных плоскостях и располагаются поодиночке. Входят в состав нормальной микрофлоры, находятся во внешней среде. Заболеваний у людей не вызывают.

2.Диплококки: клетки делятся в одной плоскости, с образованием пар клеток, имеющих бобовидную или ланцетовидную форму. Среди диплококков много патогенных микроорганизмов- гонококк, менингококк, пневмококк.

3.Стрептококки: клетки делятся в одной плоскости, но сохраняют связь, образуя цепочки. Многие стрептококки являются патогенными для человека и вызывают следующие заболевания: ангину, скарлатины, гнойные воспалительные процессы, ревматизм.

4. Стафилококки (от лат.- гроздь винограда): делятся беспорядочно в различных плоскостях, образуя скопления, напоминающие грозди винограда. Вызывают многочисленные болезни, прежде всего гнойно- воспалительные (фурункулы, коньюктивиты, карбункулы).

5. Тетракокки: деление в двух взаимоперпендикулярных плоскостях с образованием тетрад (т.е. по четыре клетки). Медицинского значения не имеют.

6.Сарцины: деление в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, образуя тюки (пакеты) из 8, 16 и большего количества клеток. Часто обнаруживают в воздухе.

Палочковидные формы микроорганизмов: различаются по размерам, форме концов и взаимному расположению клеток.

1. Бактерии - различаются по внешнему виду: концы их могут закругленными (кишечная палочка), заостренными (возбудитель чумы), утолщенными (возбудитель дифтерии).

Извитые формы микроорганизмов.

1.Вибрионы и кампилобактерии- имеют один изгиб, могут быть в форме запятой,

короткого завитка.

2.Спириллы - имеют 2- 3 завитка.

3.Спирохеты - имеют различное число завитков. Из большого числа спирохет

наибольшее медицинское значение имеют представители трех родов- Borrelia,

Treponema, Leptospira.

Все м/о обладают полиморфизмом, т. е. индивидуальной изменчивостью форм под влиянием различных факторов — температуры, питательной среды, концентрации солей, кислотности, продуктов метаболизма, дезинфицирующих агентов, лекарственных препаратов.