Различия в строении клеток прокариотических

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра микробиологии

Важнейшие группы

Микроорганизмов

Методические указания

Для студентов специализации

Н.04.01.06 «Микробиология»

МИНСК

2000

УДК 576.8(075.5)

ББК 28.4р

В13

А в т о р ы - с о с т а в и т е л и:

В. В. Лысак, О. В. Блажевич

Рецензент: кандидат биологических наук,

доцент Е. В. Доброжинецкая

Рекомендовано

Ученым советом биологического факультета БГУ

30 ноября 2000 г., протокол № 3

Важнейшиегруппы микроорганизмов: Метод. указания/

В13 Сост. В. В. Лысак, О. В. Блажевич. Мн.: БГУ, 2000. 30 с.

В данном издании приведены методические указания и программы к разделу дисциплин «Важнейшие группы микроорганизмов». Предназначено для студентов специализации «Микробиология» биологического фа-культета.

УДК 576.8(075.5)

ББК 28.4р

Все известные микроорганизмы делятся на две большие группы – прокариотические и эукариотические микроорганизмы. К прокариотическим микроорганизмам относятся бактерии, к эукариотическим микроорганизмам – простейшие, микроскопические водоросли, слизевики, микроскопические грибы.

Прокариотические микроорганизмы отличаются от эукари-отических по целому ряду признаков и, в первую очередь, по строению клетки, таблица.

Кроме строения клеток прокариотические микроорганизмы отличаются от эукариотических по следующим свойствам:

1. Форма и размеры клеток. Прокариотические микроорганизмы – одиночные клетки или простые ассоциации сходных клеток, имеющих, за редким исключением, сферическую, цилиндрическую или изогнутую форму и средние размеры 0,2-10,0 мкм. Эукариотические микроорганизмы имеют диаметр клетки до 40 мкм и являются одноклеточными, нитчатыми или истинно многоклеточными организмами.

2. Размножение. Прокариотические микроорганизмы, как правило, размножаются бинарным делением, в то время, как для эукариотических микроорганизмов характерны различные формы бесполого и полового размножения.

3. Дыхание и фотосинтез. Процессы дыхания и фотосинтеза и связанные с ними пигменты и ферменты у тех представителей прокариот, которые обладают этими физиологическими функциями, связаны с цитоплазматической мембраной или ее производными. У эукариотических микроорганизмов аэробное дыхание происходит в митохондриях, а фотосинтез в хлоропластах, содержащих специальные мембраны, организованные в ламеллы или граны. Кроме того, большая группа прокариотических микроорганизмов способна жить без доступа молекулярного кислорода (в анаэробных условиях) и получать энергию в процессе анаэробного дыхания или брожения.

4. Источник энергии. Некоторые прокариотические микроорганизмы (хемолитотрофы) могут получать энергию путем окисления различных неорганических соединений в процессе аэробного дыхания, что не характерно для эукариотических микроорганизмов.

5. Фиксация молекулярного азота. Некоторые прокариоты обладают этой способностью, в то время, как ни один эукариотический организм не способен фиксировать молекулярный азот.

Таблица

СПЕЦКУРС

“Важнейшие группы прокариотических

микроорганизмов”

Задача 1

I. Окраска бактерий по методу Грама

Техника. 1. Фиксированный мазок покрывают кусочком фильтровальной бумаги и на него наносят карболовый раствор генцианового фиолетового. Окрашивание производят в течение 1-2 мин.

2. Бумажку снимают, краситель сливают и, не промывая мазок водой, обрабатывают его в течение 1-2 мин раствором Люголя до почернения.

3. Сливают раствор Люголя, окрашенный мазок обесцвечивают 96^о этиловым спиртом (препарат погружают несколько раз в стаканчик со спиртом до прекращения отхождения фиолетовых струек красителя с мазка).

4. Препарат промывают водой.

5. Мазок дополнительно окрашивают в течение 1-2 мин водным раствором фуксина.

6. Краситель сливают, препарат промывают водой, высушивают фильтровальной бумагой и микроскопируют с иммерсионной системой.

В результате грамположительные бактерии окрашиваются в фиолетовый цвет, а грамотрицательные – в розовый

Задача 2

Актиномицеты

1 занятие

Цель занятия: выявление особенностей роста и спорообразования актиномицетов на агаризованных питательных средах.

Штаммы: в работе используют представителей родов Actinomyces, Streptomyces, Nocardia, Rhodococcus.

Среды и красители: полноценная питательная агаризованная среда (ППА), крахмало-аммиачный агар, среда Чапека, дистиллированная вода или 1% водный раствор метиленового синего.

Оборудование: бактериологическая петля, спиртовка, предметные и покровные стекла, стереоскопический бинокулярный микроскоп, световой биологический микроскоп Биолам.

Задание на занятие:

1) изучение характера роста актиномицетов и образования ими мицелия на различных агаризованных средах и выявление существующих отличий;

2) исследование формы спор и спороносцев у исследуемых бактерий методом “отпечатков”;

3) оформление таблицы “Особенности роста и спорообразования актиномицетов на агаризованных средах”.

Ход работы:

I. Рост актиномицетов на средах различного состава

Определить различия характера роста и формирования мицелия на агаризованных средах различного состава. Выявить наличие «атипичного роста» на ППА. Определить плотность и консистенцию колоний в зависимости от питательной среды.

КЛАССИФИКАЦИЯ БАКТЕРИЙ

Филогенетическая и искусственная классификация. Нумерическая таксономия. Методы молекулярной биологии, используемые в систематике бактерий: определение нуклеотидного состава ДНК, метод молекулярной гибридизации ДНК - ДНК, метод молекулярной гибридизации РНК - ДНК, метод биологической гибридизации, метод изучения нуклеотидной последовательности рРНК. Классификация бактерий по девятому изданию определителя Берджи.

ОТДЕЛ GRACILICUTES

Характеристика отдела

Класс Scotobacteria

Хемолитотрофные бактерии. Основные группы хемолитотрофных бактерий. Распространение и роль в природе. Нитрифицирующие бактерии, их характеристика. Процесс нитрификации и его роль в круговороте веществ в природе. Характеристика бесцветных серобактерий, их распространение в природе. Железобактерии, их характеристика. Механизм окисления железа. Водородные и карбоксидобактерии, их характеристика и распространение в природе.

Семейство Pseudomonadaceae. Систематика. Основные свойства представителей семейства. Род Pseudomonas. Систематика. Биохимические особенности рода Pseudomonas. Практическое значение. Бактерии рода Pseudomonas - продуценты пигментов и антибиотических веществ.

Семейство Enterobacteriaceae. Систематика. Основные свойства представителей семейства. Распространение в природе. Брожение смешанного типа. Характеристика представителей рода Escherichia. Бактерии E.coli - объекты интенсивного лабораторного исследования. Характеристика бактерий родов Shigella, Salmonella, Klebsiella, Citrobacter, Proteus, Serratia, Hafnia, Edwardsiella, Yersinia, Morganella, Providencia. Бактерии рода Erwinia, их характеристика и народнохозяйственное значение.

Семейство Rickettsiaceae. Систематика, характеристика, распространение в природе. Риккетсии, вызывающие заболевания у человека.

Семейство Spirochaetaceae. Систематика, характеристика, распространение в природе.

Азотфиксириющие бактерии. Характеристика представителей семейств Azotobacteriaceae и Rhizobiaceae. Систематика семейств. Практическое значение азотфиксирующих бактерий. Химизм фиксации молекулярного азота.

ОТДЕЛ FIRMICUTES

Характеристика отдела

Класс Firmibacteria

Семейство Bacillaceae. Систематика. Характеристика одноклеточных спорообразующих бактерий. Распространение в природе. Практическое значение.

Молочнокислые бактерии. Молочнокислое брожение. Характеристика молочнокислых бактерий, распространение в природе, практическое значение. Патогенные представители данной группы бактерий.

Класс Thallobacteria

Коринеформные бактерии, их систематика и характеристика. Распространение в природе и практическое значение.

Семейство Propionibacteriaceae. Систематика. Биохимические особенности. Пропионовокислое брожение. Практическое значение.

Актиномицеты, их систематика, характеристика биологических свойств. Распространение в природе и практическое значение.

ОТДЕЛ TENERICUTES

Характеристика отдела

Класс Mollicutes

Микоплазмы, их систематика и биологические свойства. Факторы вирулентности фитопатогенных микоплазм и микоплазм патогенных для человека и животных. Распространение в природе. Практическое значение.

ОТДЕЛ MENDOSICUTES

Характеристика отдела

Класс Archaebacteria

Архебактерии, их отличие от эубактерий. Характеристика основных физиологических групп архебактерий.

Метилотрофные бактерии

Общая характеристика метилотрофных бактерий. Распространение в природе. Систематика и основные свойства облигатных метилотрофных бактерий. Систематика и основные свойства факультативных метилотрофных бактерий. Ассимиляция одноуглеродных соединений метилотрофными бактериями по рибулозомонофосфатному, рибулозобифосфатному и сериновому путям.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология.- М.: Изд-во МГУ, 1992.- С.135-159, 225-292, 328-364.

2. Жизнь растений. - М.: Просвещение, 1974. - T.I. - С.200-313.

3. Киселева Б.С. Энтеробактерии. - М.: Медицина, 1985. - 171 с.

4. Определитель бактерий Берджи / Под ред. Дж. Хоулта и соавт.- М.: Мир, 1997. – Т.1. - 432 с. – Т.2. – 368 с.

5. Рубан Е.Л. Физиология и биохимия представителей рода Pseudomonas. - М.: Наука, 1986. - 200 с.

6. Шлегель Г. Общая микробиология. - М.: Мир, 1987. - С.80-116.

7. Пиневич А.В., Худяков И.Я., Мамаева К.А. и др. Функциональная структура цианобактерий / Под ред. Б.В.Громова.- Л.: Изд-во ЛГУ, 1986. - 152 с. (Труды Биол.НИИ ЛГУ N 38).

8. Турова Т.Т. Филогения прокариот на основании анализа аминокислотных и нуклеотидных последовательностей // Успехи микробиологии.- 1983.- N 18. - С.92-112.

9. Блохина И.Н., Леванова Г.Ф. Геносистематика бактерий. - М.: Наука, 1976. - 150 с.

10. Дуда В.И. Архебактерии - новое царство живых организмов // Природа. - 1984. - N 2. - С. 13-25.

11. Нестерова А.И., Иванов М.В. Экология метанотрофных бактерий.- 1983. - N 18. - С.3-18.

12. Савельева Н.Д., Заварзин Г.А., Веденина И.Я. Водородные бактерии // Успехи микробиологии. - 1971. - N 7. - С.121-155.

13. Проворов Н.А., Аронштам А.А. Генетика симбиотической азотфиксации у клубеньковых бактерий // Итоги науки и техники. Серия микробиология. - 1991.- Т.23. - С.3-97.

14. Воробьёва Л.И. Пропионовокислые бактерии. – М.: Изд-во МГУ, 1995. – 286 с.

СПЕЦКУРС

“Важнейшие группы эукариотических

микроорганизмов”

Задача 1

Дрожжи

1 занятие

Цель занятия: выявление морфологических особенностей клеток и особенностей роста дрожжевых грибов на плотных и в жидких питательных средах.

Штаммы: в работе используют дрожжевые грибы, относящиеся к родам Saccharomyces, Lipomyces, Rhodotorula, Sporobolomyces, Cryptococcus, Candida, Rhodosporidium.

Среды: сусло-агар, глюкозо-пептонный агар с дрожжевым экстрактом, глюкозо-пептонная жидкая среда с дрожжевым экстрактом, картофельно-глюкозный агар.

Реактивы: тушь.

Оборудование: бактериологическая петля, спиртовка, предметные стекла, пинцет.

Задание на занятие:

1) засев с помощью бактериологической петли исследуемой культурой жидкой глюкозо-пептонной среды с дрожжевым экстрактом;

2) засев штрихом исследуемыми культурами агаризованных сред в чашках Петри;

3) определение образования псевдомицелия или истинного мицелия методом культивирования на стекле и методом пластинок Далмау;

4) выявление наличия капсул у клеток дрожжей и описание их формы и размеров.

Ход работы:

Задача 2

Введение

Общая характеристика эукариотических микроорганизмов. Основные отличия клеток эукариотических микроорганизмов от прокариотических. Важнейшие группы эукариотических микроорганизмов и научное обоснование отнесения простейших, водорослей и грибов к эукариотическим микроорганизмам. Традиционная и современная классификационные схемы эукариотических микроорганизмов.

Простейшие (Protozoa)

Простейшие как объект микробиологии. Краткая характеристика основных типов простейших в соответствии с классификационной схемой; их клеточное строение, способы размножения, жизненные циклы, физиолого-биохимические особенности, основные типы питания и области распространения на примере важнейших представителей каждого типа. Простейшие как объект научных исследований. Практическое значение простейших.

Водоросли (Algae)

Общая характеристика водорослей как эукариотических микроорганизмов. Основные признаки, отличающие водоросли от высших растений и животных. Структурное разнообразие водорослей, особенности фотосинтетического аппарата, способы размножения, места обитания. Краткая характеристика основных отделов водорослей (Euglenophycota, Chlorophycota, Bacillariophycota, Chrysophycota, Xanthophycota). Сравнительная характеристика важнейших представителей основных отделов с учетом их морфологических и физиологических особенностей и циклов развития. Использование одноклеточных водорослей как модельных объектов в научных исследованиях. Значение водорослей в народном хозяйстве.

Грибоподобные протисты

Слизевики (Myxomycota)

Примитивная организация группы микроорганизмов, близких к грибам. Особенности строения и качественный состав вегетативного тела слизевиков. Плазмодий и склероций. Особенности полового и бесполого размножения слизевиков. Сапротрофные формы миксомицетов и облигатные внутриклеточные паразиты. Наиболее вредоносные для сельскохозяйственных растений виды: циклы и особенности развития, характер вызываемых ими заболеваний.

Акразиомицеты (Acrasiomycota)

Группа акразиевых как низшие микроорганизмы. Стадии и особенности развития, внешнее сходство и существенные отличия с истинными миксомицетами. Циклы развития и физиолого-биохимические особенности наиболее изученных представителей данного отдела эукариотических микроорганизмов.

Хитридиомицеты (Chytridiomycota)

Общая характеристика и классификация отдела. Основные особенности представителей отдела: степень развития вегетативного тела, способы размножения, образ жизни. Циклы развития, физиологические и морфологические особенности важнейших представителей. Большое практическое значение хитридиомицетов, как фитопатогенов. Так и паразитов животных.

Оомицеты (Oomycota)

Общая характеристика отдела. Строение вегетативного тела, особенности полового и бесполого размножения, строение и состав оболочки клеток, среда обитания. Принципы классификации отдела. Циклы развития и особенности жизнедеятельности важнейших представителей отдела. Экономическая важность некоторых оомицетов, являющихся активными паразитами высших растений и животных.

Грибы (Fungi, Mycota)

Основные принципы, лежащие в основе классификации грибных организмов. Традиционная и современная классификационные схемы грибов. Общие черты и существенные различия грибов и высших растений. Макро- и микромицеты. Микромицеты как эукариотичесие микроорганизмы. Эволюция грибов.

Основные типы питания грибов (сапротрофы, облигатные и факультативные паразиты, симбионты) и связанные с этим особенности их жизнедеятельности. Основные способы размножения грибов (вегетативное, бесполое, половое). Разнообразные формы и характерные особенности полового процесса у грибов. Важнейшие признаки, лежащие в основе классификации (особенности организации вегетативного тела, химический состав клеточных стенок, особенности размножения и жизнедеятельности, распространения в природе и образа жизни).

Зигомицеты (Zygomycota)

Общая характеристика отдела. Особенности полового процесса и бесполого размножения, строения мицелия, образа жизни. Принципы классификации. Народно-хозяйственное значение фитопатогенных грибов порядка Mucorales. Особенности строения, циклы развития и характер вызываемых ими заболеваний. Научный и практический интерес к грибам порядка Entomophthorales – паразитам насекомых: их жизненные циклы и физиолого-биохимические особенности. Характерные признаки данных грибов и узкая специализация к поражаемым видам. Возможность применения энтомофторовых грибов как средства биологической борьбы с вредными насекомыми в сельском и лесном хозяйстве.

Аскомицеты (Ascomycota)

Особенности организации мицелия аскомицетов, относящихся к высшим грибам. Особенности бесполого размножения. Формы полового процесса. Форма и строение асков, характер их формирования и размещение. Основы классификации аскомицетов. Циклы развития, характерные особенности жизнедеятельности и значение важнейших представителей данного отдела. Использование аскомицетов в генетических исследованиях. Порядок Endomycetales. Общая характеристика дрожжей. Особенности строения вегетативного тела и процессов размножения дрожжевых грибов. Практическое значение семейства Saccharomycetaceae. Использование дрожжей в микробиологическом производстве в качестве продуцентов биологически ценных веществ. Роль дрожжей в разработке общих проблем генетики эукариот. Дрожжи-сахаромицеты как важнейший объект генной инженерии.

Базидиомицеты (Basidiomycota)

Базидиомицеты как эукариотические микроорганизмы. Основная характеристика и систематика представителей отдела. Организация мицелия, морфологические и физиолого-биохимические особенности жизнедеятельности и особенности размножения; особенности полового процесса и циклы развития; биологическое и практическое значение и особенности образа жизни важнейших базидиомицетов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Рейвн П., Эверт Р., Айкхорн С. Современная ботаника. - М.:Мир, 1990. – Т.1. – 348 с.

2. Саут Р., Уиттик А. Основы альгологии. – М.:Мир, 1990. – 597 с.

3. Билай В.И. Основы общей микологии. – Киев:Наукова думка, 1989. - 204 с.

4. Беккер З.Э. Физиология и биохимия грибов. – М.:Изд-во МГУ, 1988. – 229 c.

5. Микроорганизмы – возбудители болезней растений / Под ред. В.И.Билай. – Киев.:Наукова думка, 1988. - 552 с.

6. Берри Д. Биология дрожжей. – М.:Мир, 1985. – 95 с.

7. Захаров И.А. Курс генетики микроорганизмов. – Мн.:Вышэйшая школа, 1978. – 192 с.

8. Хадорн Э., Венер Р. Общая зоология. – М.:Мир, 1989. – 528 с.

9. Жизнь животных. – М.:Просвещение, 1987. – Т.1. – С.40-123.

10. Билай В.И., Курбацкая З.А. Определитель токсинобразующих микромицетов. – Киев.:Наукова думка, 1990. - 233 с.

11.Методы экспериментальной микологии / Под ред. В.И.Билай. –

Киев.:Наукова думка, 1982. – 550 с.

Учебное издание

Важнейшие группы

Микроорганизмов

Методические указания

Для студентов специализации

Н.04.01.06 «Микробиология»

А в т о р ы – с о с т а в и т е л и:

Лысак Владимир Васильевич

Блажевич Ольга Валентиновна

Ответственный за выпуск О. В. Блажевич

Налоговая льгота – Общегосударственный классификатор

Республики Беларусь ОКРБ 007 - 98, ч. 1; 22.11.20. 600.

Подписано в печать 18.12.2000. Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,86. Уч.-изд. л. 1,53. Тираж 50 экз. Зак.

Белорусский государственный университет.

Лицензия ЛВ № 315 от 14.07.98.

220050, Минск, пр. Ф. Скорины, 4.

Отпечатано на копировально-множительной технике

биологического факультета Белгосуниверситета.

220050, Минск, ул. Курчатова, 5.

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра микробиологии

Важнейшие группы

Микроорганизмов

Методические указания

Для студентов специализации

Н.04.01.06 «Микробиология»

МИНСК

2000

УДК 576.8(075.5)

ББК 28.4р

В13

А в т о р ы - с о с т а в и т е л и:

В. В. Лысак, О. В. Блажевич

Рецензент: кандидат биологических наук,

доцент Е. В. Доброжинецкая

Рекомендовано

Ученым советом биологического факультета БГУ

30 ноября 2000 г., протокол № 3

Важнейшиегруппы микроорганизмов: Метод. указания/

В13 Сост. В. В. Лысак, О. В. Блажевич. Мн.: БГУ, 2000. 30 с.

УДК 576.8(075.5)

ББК 28.4р

Таблица

Различия в строении клеток прокариотических

и эукариотических микроорганизмов

Признак	Прокариотическая клетка	Эукариотическая клетка
Организация генетического материала	Нуклеоид, состоящий ча-ще всего из одной зам-кнутой в кольцо или ли-нейной хромосомы, рас-положен непосредствен-но в цитоплазме. Имею-тся гистоноподобные белки. Гены не несут ин-тронов (за исключением архебактерий). Гены ор-ганизованы в опероны.	Ядро, содержащее обычно более одной хромосомы, окружено двухслойной ядерной мембраной. Есть белки гистоны. Гены имеют экзонно-ин-тронную организацию. Опероны отсутствуют.
Локализация ДНК	В нуклеоиде и плазмидах	В ядре и некоторых органеллах (митохон-дриях, хлоропластах)
Цитоплазматические органеллы	Отсутствуют (кроме ри-босом)	Имеются
Рибосомы в цитоплазме	70 S-типа	80 S-типа
Движение цитоплазмы	Отсутствует	Часто обнаруживается
Жгутики	Состоят из одной фибриллы	Состоят из микротру-бочек, собранных в группы
Компартментали-зация клеток	Слабо выражена	Клетка разделена мембранами на отдельные отсеки
Клеточная стенка	Содержит пептидогликан муреин (за исключением архебактерий)	Пептидогликан муреин отсутствует

Раздел дисциплин специализации «Важнейшие группы микроорганизмов» включает два спецкурса «Важнейшие группы прокариотических микроорганизмов» и «Важнейшие группы эукариотических микроорганизмов». В методических указаниях приведены лабораторные задания, программы и рекомендуемая литература по данным спецкурсам.

СПЕЦКУРС

“Важнейшие группы прокариотических

микроорганизмов”

Задача 1