Классификация, морфология и ультраструктура бактерий

Классификация бактерий. Бактерии систематизированы по их сходству, различиям и взаимоотношениям между собой. Этим занимается специальная наука – систематика микроорганизмов.

 

 

Систематика включает три части: классификацию; таксономию; идентификацию.

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

Для обозначения микроорганизмов принята бинарная номенклатура род/вид, состоящая из названия рода (пишется с заглавной буквы) и вида (со строчной буквы), например, Staphylococcus aureus – стафилококк золотистый.

Искусственная классификация бактерий: в старом Руководстве Берджи (1923 г.) бактерии делили по особенностям клеточной стенки на 4 отдела. Каждый отдел был разделен на секции или группы: по окраске по методуГрама, форме клеток, потребности в кислороде, подвижности, особенностям метаболизма и питания.

Таксономия – наука о методах и принципах распределения (классификации) организмов в соответствии с иерархией. Различают следующие таксономические категории: царство, подцарство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид, подвид. В каждой категории выделяют таксоны – группы организмов, объединенные по определенным однородным свойствам. Наиболее часто используют следующие таксономические единицы (таксоны) –штамм, вид, род. Одной из основных таксономических категорий является вид.

Вид – это совокупность особей, объединенных по близким свойствам, имеющие сходный генотип и максимально близкие фенотипические признаки и свойства.

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 (сероварами), по чувствительности к специфическим фагам – фаготипами, биохимическим свойствам – хемоварами, по биологическим свойствам – биоварами и т.д.

Колония – видимая изолированная структура при размножении бактерий на плотных питательных средах, может развиваться из одной или нескольких родительских клеток. Если колония развилась из одной родительской клетки, то потомство называется«клон».

Культура – это вся совокупность микроорганизмов одного вида, выросших на плотной или жидкой питательной среде.

Основной принцип бактериологической работы – выделение и изучение свойств только чистых (однородных, без примеси посто-

ронней микрофлоры) культур.

Идентификация. Для идентификации и типирования бактерий используют следующие показатели:

фенотипические: окраска по методу Грама, морфологические, культуральные, биохимические свойства и т.д.;

генотипические: геном, гибридизация ДНК, плазмидный анализ, молекулярное зондирование и т.д.;

филогенетические:анализ РНК-последовательности, РНКгибридизация и т.д.

При идентификации часто применяют эталонные штаммы микроорганизмов, стандартные антигены и иммунные сыворотки к известным прототипным микроорганизмам. У патогенных микроорганизмов чаще изучают морфологические, тинкториальные, культуральные, биохимические и антигенные свойства.

Новая классификация бактерий. Характеристика доменов

«Bacteria» и «Archaea».

Домен «Bacteria» (эубактерии): бактерии с тонкой клеточной стенкой, Грам(-);бактерии с толстой клеточной стенкой, Грам(+); бактерии без клеточной стенки (микоплазмы).

Домен «Archaea» (архебактерии): они не содержат пептидогликан в клеточной стенке, имеют особые рибосомы и рРНК. Это одна из древних форм жизни, среди них нет возбудителей инфекций.

Тонкостенные, Грам(-)бактерии: сферические формы – кокки

(гонококки, менингококки, вейлонеллы); извитые формы – спирохеты и спириллы; палочковидные формы, в т.ч. риккетсии.

Толстостенные, Грам(+) бактерии: сферические формы, или кокки (стафилококки, стрептококки, пневмококки); палочковидные формы, актиномицеты (ветвящиеся, нитевидные бактерии), коринебактерии, микобактерии и бифидобактерии.

Морфология бактерий.

Бактерии относятся к домену Bacteria, это одноклеточные прокариоты, имеют микроскопические размеры, измеряются в микрометрах (мкм) –10-6.

Прокариоты отличаются от эукариот по следующим признакам:

1. Отсутствие истинного дифференцированного ядра (ядерной

мембраны).

2.Отсутствие развитой эндоплазматической сети, аппарата Гольджи.

3.Отсутствие митохондрий, хлоропластов, лизосом.

4.Неспособность к эндоцитозу (захвату частиц пищи).

5.Клеточное деление не связано с циклическими изменениями строения клетки.

6.Значительно меньшие размеры. Большая часть бактерий имеет размеры 0,5-0,8(мкм) х2-3мкм.

По форме выделяют следующие основные группы бактерий:

сферические формы, или кокки, – размером0,5-1,0мкм, по взаимному расположению делятся на микрококки, диплококки, стафилококки, стрептококки, тетракокки.

палочковидные бактерии. Различаются по размерам, форме концов клетки, взаимному расположению клеток. Длина клеток ~1,0-10мкм, толщина ~0,5-2,0мкм, правильной (кишечная палочка и др.) и неправильной (коринебактерии и др.) формы, в т.ч. ветвящиеся (актиномицеты);

извитые;

нитевидные.

Кокковидные бактерии (кокки) по характеру взаиморасположе-

ния после деления подразделяются на ряд морфологических вариантов.

Микрококки (от греч. micros – малый) – отдельно расположенные клетки. Входят в состав нормальной микрофлоры, находятся во внешней среде. Заболеваний у людей не вызывают.

Диплококки (от греч. diplos – двойной), или парные кокки, располагаются парами (пневмококк, гонококк, менингококк). Деление этих микроорганизмов происходит в одной плоскости, образуются пары клеток.

Стрептококки (от греч. streptos – цепочка) – клетки округлой формы, составляют цепочку вследствие деления клеток в одной плоскости и сохранения связи между ними в месте деления.

Стафилококки (от греч. staphyle – виноградная гроздь) – кокки, расположенные в виде виноградной грозди в результате деления в разных плоскостях.

Тетракокки. Деление происходит в двух взаимоперпендикулярных плоскостях с образованием тетрад (т.е. по четыре клетки).

Сарцины. Делятся в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, образуя тюки (пакеты) из 8,16-тии большего количества клеток. Часто обнаруживаются в воздухе.

Среди палочковидных форм микроорганизмов выделяют:

бактерии – палочки, не образующие спор;

бациллы – аэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры обычно не превышает размера («ширины») клетки (эндоспоры);

клостридии – анаэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры больше поперечника вегетативной клетки, в связи с чем клетка напоминает веретено или теннисную ракетку.

Извитые формы микроорганизмов:

вибрионы и кампилобактерии имеют один изгиб, могут быть в форме запятой, короткого завитка;

спириллы имеют2-3завитка;

спирохеты имеют различное число завитков, что определяет специфический характер движения и особенности строения различных представителей. Из большого числа спирохет наибольшее медицинское значение имеют представители трех родов – Borrelia, Treponema, Leptospira.

Ультраструктура бактериальных клеток. Различают постоян-

ные и непостоянные структуры бактериальной клетки:

постоянные структуры: клеточная стенка (КС), цитоплазматическая мембрана (ЦПМ), цитоплазма, нуклеоид, рибосомы;

непостоянные структуры: капсула, микрокапсула, слизь, жгутики, пили.