close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Лекция 1 для ЗО сокращён.

код для вставкиСкачать
ОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ
ЛЕКЦИЯ № 1.
ТЕМА: «ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ МИКРОБИОЛОГИИ.
МОРФОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ»
План лекции:
1.Понятие о микроорганизмах.
2.Предмет и задачи микробиологии.
3.История становления микробиологии, как науки.
4.Основные
группы
микроорганизмов:
прокариоты,
эукариоты. Их отличительные признаки.
5.Морфологические свойства бактерий.
6.Ультраструктура клетки прокариот.
7.Систематика и номенклатура микроорганизмов.
Особенности систематики бактерий.
1. Понятие о микроорганизмах
Микробиология ( от греч. micros- малый, bios- жизнь, logosучение, т.е. учение о малых формах жизни) - наука, изучающая
организмы, неразличимые (невидимые) невооруженным какойлибо оптикой глазом, которые за свои микроскопические размеры
называют микроорганизмы (микробы).
.
В таксономическом отношении микроорганизмы очень
разнообразны. Они включают прионы, вирусы, бактерии,
водоросли, грибы, простейшие и даже микроскопические
многоклеточные животные.
По наличию и строению клеток микроорганизмы разделены
на:
 Прокариоты Все прокариоты, имеющие единый тип
организации
клеток,
объединены в один отдел — Bacteria. Однако отдельные их
группы отличаются структурными и физиологическими
особенностями. На этом основании выделяют:
1)
собственно бактерии;
2)
археи;
3)
низшие (сине- зеленые) водоросли
4) актиномицеты;
5) спирохеты;
6) риккетсии;
7) хламидии;
8) микоплазмы.
 эукариоты (имеющие ядро) простейшие, дрожжи и
нитчатые грибы.
 и не имеющие клеточного строения формы жизни.
Последние для своего существования нуждаются в клетках, т.е.
являются внутриклеточными формами жизни – это вирусы и
прионы.
Микроорганизмы- это невидимые простым глазом
представители всех царств жизни. Они занимают низшие
(наиболее древние) ступени эволюции, но играют важнейшую
роль в экономике, круговороте веществ в природе, в нормальном
существовании и патологии растений, животных, человека.
Микроорганизмы заселяли Землю еще 3- 4 млрд. лет назад,
задолго до появления высших растений и животных. Микробы
представляют самую многочисленную и разнообразную группу
живых существ. Микроорганизмы чрезвычайно широко
распространены в природе и являются единственными формами
живой материи, заселяющими любые, самые разнообразные
субстраты
(среды
обитания),
включая
и
более
высокоорганизованные организмы животного и растительного
мира.
1
Подавляющее большинство микроорганизмов безвредно для
животных и человека, а многие из них полезны. В частности,
микроорганизмы, населяющие кожу и слизистые оболочки,
желудочно-кишечный и урогенитальный тракты, составляют
экологическое единство с организмом человека и животных
поддерживают
постоянство
некоторых
процессов
их
жизнедеятельности (эндоэкология).
Наибольшую печальную известность имеют патогенные
микроорганизмы (микробы- патогены) - возбудители
заболеваний человека, животных, растений, насекомых.
Общими свойствами микроорганизмов являются:
 малые размеры (размеры микроорганизмов измеряются в мкм, 1
мкм = 1-6 м);
 высокая скорость обменных процессов. Это связано с большим
отношением поверхности обмена к объему клетки. Для
микроорганизмов вся поверхность клетки является поверхностью
обмена.
 широкое распространение в природе.
 пластичность обмена – высокая способность к адаптации
(приспособлению к новым условиям существования).
2. Предмет и задачи микробиологии
Предметом
изучения
микробиологии
является
их
систематика, морфология, классификация, физиология, биохимия,
генетика, экология и взаимоотношения с другими формами жизни.
МБ выясняет роль бактерий в природном круговороте
веществ, изучает роль бактерий в патологии макроорганизмов,
разрабатывает методы борьбы с вредоносными бактериями,
изыскивает способы использования полезных микроорганизмов
для блага человека.
В составе обширной науки микробиологии выделяют
разделы:
Общая микробиология
Частная микробиология
Сельскохозяйственная микробиология
Ветеринарная микробиология
Техническая (промышленная) микробиология
Санитарная микробиология
Экологическая микробиология
Общая микробиология – изучает закономерности
жизнедеятельности всех групп микроорганизмов, выясняет роль и
значение в природном круговороте.
Частная микробиология – изучает систематику бактерий,
возбудителей отдельных заболеваний и методы их лабораторной
диагностики.
Сельскохозяйственная микробиология изучает роль и
формирование структуры почвы и ее плодородия, роль бактерий в
питании
растений.
Разрабатывает
методы
и
способы
использования бактерий для удобрения почв и консервирования
кормов.
Ветеринарная
микробиология
–
изучает
микробов,
вызывающих заболевания у домашних животных, разрабатывает
методы диагностики, профилактики и лечения данных болезней.
Техническая (промышленная) микробиология – изучает
микроорганизмы,
которые
можно
использовать
в
производственных процессах для получения биологически
активных веществ (белков, ферментов, витаминов, спиртов,
органических веществ, антибиотиков и др.), биомассы и пр.
Санитарная микробиология изучает бактерий, обитающих в
объектах окружающей среды, как автохтонных, так и
2
аллохтонных, способных вызвать загрязнение окружающей среды
и играть определенную роль в эпидемиологии инфекций.
Экологическая микробиология изучает роль микроорганизмов
в природных экосистемах и пищевых цепях.
Популяционная микробиология выясняет природу
межклеточных контактов и взаимосвязь клеток в популяции.
Космическая микробиологи я характеризует физиологию
земных микроор-ганизмов в условиях космоса, изучает влияние
космоса на симбиотические бактерии человека, занимается
вопросами
предупреждения
занесения
космических
микроорганизмов на Землю.
Медицинская
микробиология
–
изучает
микробов,
вызывающих заболевания у человека. Изучает патогенез и
клиническую картину заболеваний, факторы патогенности.
Разрабатывает методы профилактики, диагностики и лечения
инфекционных болезней человека.
3.История становления микробиологии как науки
Основные этапы развития микробиологии.
Многие исследователи выделяют различные периоды, но
чаще всего следующие: эмперический (или Эвристический),
морфологический, физиологический,
иммунологический и
молекулярно-генетический.
1.Эмпирических знаний (или Эвристический период) (IV III вв. до н.э. - XVI в. н.э. (до изобретения микроскопов и их
применения для изучения микромира).
Связан скорее с логическими и методическими приемами
нахождения истины, то есть эвристикой, чем с какими-либо
экспериментами и до-казательствами. Мыслители этого периода
Гиппократ, римский писатель Варрон, Авиценна и др.
высказывали предположения о природе заразных болезней,
миазмах, мелких невидимых животных. Эти представления были
сформулированы в стройную гипотезу спустя многие столетия в
сочинениях итальянского врача Джироламо Фракасторо (1478 1553 гг.), высказавшего идею о живом контагии (contagium vivum)
(1546г.), который вызывает болезни. При этом каждая болезнь
вызывается своим контагием. В 1538 г. впервые предложил
скомбинировать две линзы так, чтобы достигалось большее
увеличение.
2.Морфологический период занял около двухсот лет.
Начало развития микробиологии как науки относится к концу
XVII века. Первое наблюдение и описание микроорганизмов
принадлежит Антонию Левенгуку (1632-1723 гг.), который сам
изготовлял линзы и создал первый микроскоп (в 1673 г.), дающий
увеличение в 200-300 раз, в 1675г. впервые описал простейших.
Но несовершенство приборов (максимальное увеличение
микроскопов X300) и методов изучения микромира не
способствовало быстрому накоплению научных знаний о
микроорганизмах.
В развитие микробиологии этого периода большой вклад
внесли следующие учёные :
Русский ученый Мартын Матвеевич Тереховский (17401796) первым использовал экспериментальный метод. Он изучал
воздействие различных физических (нагревание и охлаждение) и
химических факторов на микроорганизмы.
Данил Самойлович Самойлович (1744-1805) изучая чуму,
пришел к выводу, что возбудителем болезни является живое
существо, с помощью которого заболевание передается и высказал
идею о возможности создания искусственного иммунитета против
чумы с помощью прививок (испытал прививку от чумы на себе).
Английский врач Эдвард Дженнер (1749-1823) в 1796 г.
впервые осуществил прививку от натуральной оспы.
3.Физиологический период (вторая половина XIX в.) - эпоха
Луи Пастера и Роберта Кохха.
3
Л.Пастер- изучение микробиологических основ процессов
брожения и гниения, развитие промышленной микробиологии,
выяснение роли микро-организмов в кругообороте веществ в
природе, открытие анаэробных микро-организмов, разработка
принципов асептики, методов стерилизации, ослаб-ления
(аттенуации) вирулентности и получения вакцин (вакцинных
штаммов).
Немецкую школу микробиологов возглавил Роберт Кох
(1843-1910), который ввел в микробиологическую практику
плотные питательные среды, что привело к разработке метода
выделения микроорганизмов в чистые культуры, т.е. выращивание
культур каждого вида в отдельности. Он также ввел в практику
анилиновые
красители,
иммерсионную
систему,
микрофотографию, дезинфекцию. Открыл и изучил возбудителей
туберкулеза (палочки Коха) (1882) и холеры (запятой Коха) в
1883г.
Развитие микробиологии связано и с работами русских и
советских ученых.
Основоположник отечественной микробиологии
Лев
Семёнович Ценковский (1822-1887) Ввел в практику свою
сибиреязвенную вакцину, которая оказалась не менее
эффективной, чем вакцина Пастера.
Нашему
соотечественнику
Сергею
Николаевичу
Виноградскому (1856-1953) принадлежит выдающаяся роль в
создании почвенной микробиологии. Он доказал участие микробов
в круговоре веществ в природе.
Учеником и сотрудником С.Н.Виноградского был Василий
Леонидович Омелянский (1867-1928), который вместе с
С.Н.Виноградским изучал вопросы нитрификации, создал первый
русский учебник по микробиологии («Основы микробиологии»),
изданный в 1909 г. и первое русское «Практическое руководство
по микробиологии».
Дмитрий Иосифович Ивановский в 1892г. на заседании
Российской академии наук сообщил, что возбудителем мозаичной
болезни табака является фильтрующийся вирус. Эту дату можно
считать днем рождения вирусологии, а Д.И.Ивановского - ее
основоположником
В развитии технической микробиологии большую роль
сыграли работы других ученых: С.П. Костычева,
В.С.
Буткевича,
В.Н.
Шапошникова,
И.Я.
Мантейфеля,
Я.Я.Никитинсккого, С.А.Королева, А.Ф.Войткевича и др.
4.Иммунологический период.
Иммунологический период в развитии микробиологии связан
с именем российского биолога Ильи Ильича Мечникова (18451916), который открыл учение о невосприимчивости организма к
инфекционным
заболеваниям
(иммунитет),
явился
родоначальником фагоцитарной теории иммунитета.
Ближайшим сотрудником И.И.Мечникова, был Николай
Фёдорович Гамалея (1859 -1949) организовал вместе с И.И.
Мечниковым в Одессе антирабическую станцию (вторую в мире
после Пастеровской станции в Париже). На практике активно
боролся с эпидемиями чумы в Одессе, холеры в Донбассе,
в Закавказье и в Поволжье, сыпного тифа в Санкт-Петербурге.
В 1910 году впервые обосновал значение дезинсекции в целях
ликвидации тифа. Н. Ф. Гамалея — один из основоположников
дезинфекционного дела в нашей стране.
Пауль Эрлих - разработал гуморальную теорию иммунитета.
5. Следующим важным этапом в развитии микробиологии
стало открытие антибиотиков. В 1929г. Александр Флеминг
открыл пенициллин и началась эраантибиотикотерапии,приведшая
к революционному прогрессу медицины.
4
Зинаида Ермольева – основоположник отечественной
антибиотикотерапии. В 1942 году впервые в СССР
получила пенициллинhttps://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%95%D1%8
0%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%B5%D0%B2%D0%B
0,_%D0%97%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%B8%D0%B4%D0%
B0_%D0%92%D0%B8%D1%81%D1%81%D0%B0%D1%80%D0%
B8%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BD%D0%B0
cite_note-2 (крустозин ВИЭМ), впоследствии активно участвовала
в организации его промышленного производства в СССР. Это
изобретение спасло тысячи жизней советских солдат во время
Великой Отечественной войны.
6. Современный молекулярно- генетический этап развития
микробиологиии иммунологии начался во второй половине 20
века в связи с достижениями генетики и молекулярной биологии,
созданием электронного микроскопа.
В опытах на бактериях была доказана роль ДНК в передаче
наследственных признаков.
Расшифровка генома кишечной палочки сделало возможным
конструиро-вание и пересадку генов.
Расшифрованы молекулярно- генетическая организация
многих вирусов и механизмы их взаимодействия с клетками,
К настоящему времени иммунология- это наука, изучающая
не только защиту от инфекций. В современном понимании
иммунология - это наука, изучающая механизмы самозащиты
организма от всего генетически чужеродного, поддержании
структурной и функциональной целостности организма.
«МОРФОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ»
4.Основные группы микроорганизмов: прокариоты, эукариоты.
Их отличительные признаки.
На сегодняшний день, в соответствии с такими признаками,
как уровень организации генома, наличие и состав белоксинтезирующих систем и клеточной стенки, все известные живые
существа делят на следующие биологические домены: эукариоты,
бактерии, археи, вирусы и прионы.
1. Эукариоты - к нему относятся все широко известные
организмы – водоросли, простейшие, плесени, дрожжи, высшие
грибы, животные и растения.
2. Прокариоты. Все прокариоты, имеющие единый тип
организации клеток, объединены в один отдел — Bacteria. Однако
отдельные
их
группы
отличаются
структурными
и
физиологическими особенностями. На этом основании выделяют:
1) собственно бактерии;
2)
археи;
3)
сине-зелёные водоросли (цианобактерии)
4)
хлороксибактерии (зелёные водорослеподобные организмы)
5) актиномицеты (актинобактерии);
5)
миксобактерии (многоклеточные организмы)
7) спирохеты;
8) риккетсии;
9) хламидии;
10) микоплазмы.
3. Вирусы и прионы тоже являются микроорганизмами, но
представителями неклеточных форм жизни.
Вирусы (от лат. virus - яд) - мельчайшие простейшие формы
жизни, не способные жить и размножаться вне животной,
растительной или иной клетки. Их геном представлен либо ДНК,
либо РНК; у них отсутствуют собственные системы биосинтеза
белка и мобилизации энергии. В состав вирусов, кроме
нуклеиновых кислот, входят белки, ферменты.
Прионы - «инфекционные» белковые частицы, лишенные
генетического материала (нуклеиновой кислоты). Вирусы и
5
прионы
являются
облигатными
внутриклеточными паразитами.




(обязательными)
эукариотной клеточных организаций представлены в табл. 1.1. и
на рис. 1.1.
Прокариоты, как правило, размножаются вне клетки, однако
Таблица 1.1.
могут являться факультативными внутриклеточными паразитами;
только некоторые из бактерий (риккетсии, хламидии) являются
Различия в строении клеток эукариот и прокариот
облигатными внутриклеточными паразитами.
Биологический домен
Свойство
Отличительные признаки и общие свойства прокариот и
Эукариоты
Бактерии
эукариот.
Строение клетки
Эукариотиче-ское
Прокариоти-ческое
Бактерии относятся к прокариотам, устроенным более
Ядро
Дифференцированное
Недифференцированное ядро
примитивно, чем эукариоты (растительные и животные клетки).
ядро (ядерная мембрана,
(нуклеоид, неотделенный от
Сходства в строении клеток эукариот и прокариот:
ядрышки, гистонные
цитоплазмы мембраной, не
Клеточное строение;
белки)
содержат гистоны)
Наличие цитоплазматической мембраны;
Набор хромосом
диплоидный
гаплоидный
Наличие цитоплазмы;
хромосом
Единая форма наследственности – ДНК.
Строение хромосом
Линейное
Циклическое
Прокариоты (от греч. karyon - ядро) - доядерные простейшие,
Муреин
Клеточная стенка содержит
одно-клеточные формы жизни, не имеющие ядерной мембраны
и (пептидогликан) Клеточная стенка не
в клеточной стенке
содержит пептидогликан
пептидогликан муреин
высокооргани-зованных органелл. Прокариотная клетка имеет,
муреин
как правило, цитоплаз-матическую мембрану, образующую одну
Липиды
ЭфирсвязанныеглицериЭфирсвязанные глицериды, неразвнутреннюю полость, в которой располагается нуклеоид (ДНК),
он клеточной
мембраны
ды,
неразветвленные,
ветвленные, насыщенные или
не отделен от цитоплазмы мембраной. В цитоплазме могут быть
полиненасыщенные
мононенасыщенные
функционально специализированные структуры, но они не
отделены от нее мембранами, то есть не образуют замкнутых
Стеролы клеточной
+
полостей. Рибосомы прокариотной клетки 70S-типа.
мембраны
Эукариотная клетка имеет в отличие от прокариотной
Мембранные органеллы
ЭПС, аппарат Гольджи,
Не имеют мембранных органелл
вторичные полости. Ядро, митохондрии, хлоропласты и другие
лизосомы, митохондрии
клеточные органеллы присутствуют только в эукариотной клетке.
Размер рибосом
Рибосомы 2-х видов: 80S
Только 70S рибосомы
Наружные мембраны этих ор-ганелл (ядерная, мембрана
– в цитоплазме и 70S – в
митохондрий и др.) образуют вторичные полости. Рибосомы
органеллах
эукариотной клетки 80S-типа. Основные различия прокариотной и
Движение цитоплазмы
+
6
азмножение
Транскрипция и
рансляция
дновременная
Внехромосомные
факторы
аследственности
Ингибиция синтеза белка
трептомицином и
лорамфениколом
Митоз, мейоз
-
Бинарное деление, почкование
+
(ДНК) содержатся в
митохондриях и
хлоропластах
-
(плазмиды) содержатся в
цитоплазме
+
Рис. 1.1. отличительные ризнаки строения прокариоты и
эукариоты
5.Морфологические свойства бактерий.
Морфология – это наука изучающая форму строения,
способы передвижения и размножения микроорганизмов.
Морфологически бактерии различаются по следующим
признакам: а) форме; б) величине; в) взаимному расположению
клеток; г) по наличию или отсутствию жгутиков и капсул; д) по
способности к спорообразованию и т. д.
7






Размеры бактерий измеряются в мкм и колеблются от 0,1 до
10 мкм; размеры отдельных клеточных структур – в нм.
По форме выделяют следующие основные группы
микроорганизмов. (рис. 1.2.)
1. Шаровидные или кокковидные
2. Палочковидные
3. Нитевидные, ветвящиеся
4. Извитые.
Шаровидные (кокковидные) бактерии – кокки (coccus –
зерно). Шаровидные бактерии имеют правильно сферическую или
эллипсовидную форму, не имеют жгутиков и не образуют спор.
по характеру взаиморасположения после деления подразделяются
на ряд вариантов:
микрококки
диплококки
тетракокки
сарцины
стрептококки
стафилококки
Рис. 1.2. Морфологические формы бактерий
1 микрококки (от греч. micros – малый) распределяются в
мазке
беспорядочно,
по
одному; сапрофиты
или
факультативные паразиты,
входят в состав нормальной
микрофлоры организма животных и человека, обитают в почве,
8
воде, воздухе а также в пищевых продуктах. Патогенных видов
нет. Представитель : Micrococcus luteus.
2 диплококки (от греч. diplos – двойной )делятся в одной
плоскости, образуя попарно соединенные кокки. Например,
Azotobacter chroococcum. Среди диплококков много патогенных
микроорганизмов - гонококк, менингококк, пневмококк.
3 тетракокки – Деление в двух взаимоперпендикулярных
плоскостях с образованием тетрад (т.е. по четыре клетки).
Медицинского значения не имеют.
4 сарцины (от греч. sarcina – связка, тюк) – «пакетами» по 8,
16, 32 и более. Сапрофиты, встречаются в воздухе, почве,
кишечнике животных и человека. Например, Sarcina ureae.
5 стафилококки (от греч. staphyle – гроздь винограда) –
кокки, делящиеся в различных плоскостях и располагающиеся
несимметричными гроздями, иногда одиночно, парами, тетрадами.
Сапрофиты и патогенные. Вызывают многочисленные болезни,
прежде всего гнойно- воспалительные. Например, Staphylococcus
aureus.
6 стрептококки (от греч. streptos – цепочка)– деление
осуществляется в одной плоскости, размножающиеся клетки
сохраняют связь (не расходятся), образуя цепочки. Обитают в
дыхательных и пищеварительных путях, особенно в полости рта,
носа, в толстом кишечнике. Среди них много патогенных
микроорганизмов - возбудителей ангин, скарлатины, гнойных
воспалительных процессов, например, Streptococcus pyogenes,
Streptococcus mitis.
Палочковидные бактерии - Это самая многочисленная и
разнообразная группа бактерий. Длина клетки колеблется от
десятых долей до 10 - 15 мкм и более, диаметр - от десятых долей
до 2 мкм. Различаются морфологически по величине клетки,
очертанию её концов, наличию или отсутствию жгутиков, а также
по способности к спорообразованию. Чаще всего их делят на
подгруппы:
1 Бактерии (по гречески «бактерион» - Палочка) палочковидные формы. Не образуют спор. Деление клетки
поперечное. Могут быть соединены по две клетки Диплобактерии и в цепи – Стрептобактерии
2 Бациллы - Палочковидные формы, способные в
неблагоприятных условиях формировать споры. Диаметр споры
обычно не превышает размера (“ширины”) клетки (эндоспоры).
По
взаимному
расположению
клеток
различают
диплобациллы(одиночными или соединенными попарно)
стрептобациллы (цепочками по три, четыре и более клеток.)
3 Клостридии (Clostridium) - анаэробные спорообразующие
микробы. Диаметр споры превышает ширину вегетативной клетки,
в связи с чем клетка напоминает веретено или теннисную ракетку
По форме палочковидные бактерии бывают короткими
(туляремийная,
коклюшная,
бруцеллезная),
длинными
(сибиреязвенная), с закругленными концами (большинство
палочек), с заостренными концами (фузобактерии), с
булавовидными утолщениями на концах (дифтерийная).
Нитевидные
формы
(Ветвящиеся)
серобактерии,
железобактерии – обитатели водоемов; актиномицеты –
ветвящиеся, нитевидные или палочковидные грамположительные
бактерии, как и грибы образуют мицелий). Свое название (от греч.
actis - луч, mykes - гриб) они получили в связи с возникновением в
пораженных тканях друз-гранул из плотно переплетенных нитей в
виде лучей, отходящих от центра и заканчивающихся
колбовидными утолщениями. К ним относят бактерии родов
коринебактерии,
микобактерии,
нокардия).
Патогенные
актиномицеты вызывают актиномикоз, нокардии – нокардиоз,
микобактерии – туберкулез и лепру, коринебактерии – дифтерию.
9
Извитые бактерии - изогнутые палочки. Характер
изогнутости клетки можно сравнивать с длиной волны или витком
спирали. По степени изогнутости различают следующие формы:
1 Вибрионы (лат. vibrio — извиваюсь).- Короткие палочки,
длиной 1-3 мкм, напоминают по форме запятую; сапрофиты и
патогенные - например, Vibrio cholerae. (холерный вибрион);
2 Спириллы (лат, spira — изгиб) - Палочки длиной 15-20 мкм,
изогнуты на полную длину волны (имеют 2- 3 завитка)
напоминают растянутую латинскую букву S. Обитают в пресной и
морской воде. Преимущественно сапрофиты (Spirillum volutans).
Из патогенных известен один вид Spirillum minor – возбудитель
содоку – болезнь, передающаяся через укус крыс и других
грызунов.
3. Кампилобактерии, хеликобактерии - имеют изгибы как
у крыла летящей чайки. Кампилобактерии относятся к
возбудителям
зоонозных
бактериальных
инфекций
с
преимущественным поражением пищеварительного тракта.
Хеликобактерии
относятся
к
условно
патогенным
микроорганизмам, способным вызывать хроническое поражение
слизистой желудка и двенадцатиперстной кишки.
4. Спирохеты ( pirochaeta; греч. speira — изгиб и chaite —
длинные волосы) Тонкие длинные клетки, 20 - 30 мкм, с большим
числом изгибов напоминают растянутую спираль. У спирохет
выявляется два типа витков: первичные — образованные изгибами
протоплазматического цилиндра, и вторичные — представляющие
изгибы всего тела.
Спирохеты отличаются от спирилл подвижностью. Формы
движения разнообразны: вращательное,
поступательное,
сгибательное.
Размножаются поперечным делением. В неблагоприятных
условиях спирохеты могут переходить в цисту — укороченную и
свернутую в спираль, окруженную прочной оболочкой клетку.





По морфологии (размерам, числу и форме завитков),
количеству осевых фибрилл, характеру движения, типу
биологического окисления, экологии, патогенности в пределах
группы спирохет дифференцируют:
спирохеты,
кристиспиры,
трепонемы,
боррелии и
лептоспиры.
Спирохеты и кристиспиры обитают в открытых водоемах,
иле, сточных водах; для позвоночных непатогенны.
Трепонемы— спиралевидно извитые эластичные бактерии,
размер 0,1—0,5, 5—20 мкм; хорошо выражены 8-12 равномерных
мелких завитков; подвижны. Типовой вид —Treponema pallidum –
возбудитель сифилиса.
Боррелии— в отличие от трепонем более длинные имеют по
3-8 крупных завитков; К ним относится возбудитель клещевого
боррелиоза или болезни Лайма – B. Burgdorferi.
Лептоспиры спиралевидные формирующие около 20 мелких,
тесно расположенных первичных завитков и 1—2 вторичных,
придающих клетке форму, букв Г, S, С. Концы этих спирохет
изогнуты наподобие крючков с утолщениями на концах. Осевая
нить состоит из 2 фибрилл. Главный тип движения —
вращательно-поступательный. Патогенный представитель L.
interrogans вызывает лептоспироз.
Риккетсии – мелкие грамотрицательные палочковидные
бактерии, облигатные внутриклеточные паразиты. Размножаются
бинарным делением в цитоплазме, а некоторые – в ядре
инфицированных клеток. Обитают в членистоногих (вшах, блохах,
клещах). У человека риккетсии вызывают эпидемический сыпной
тиф (R.prowazekii), клещевой риккетсиоз (R. Sibirica), пятнистую
лихорадку Скалистых гор (R. Rickettsii).
10
Хламидии – облигатные внутриклеточные кокковидные
грамотрицательные бактерии. У человека и животных хламидии
вызывают
поражения
глаз
(трахома,
конъюнктивит),
урогенитального тракта, легких.
Микоплазмы – мелкие бактерии, из-за отсутствия клеточной
стенки имеют разнообразную форму: кокковидную, нитевидную,
колбовидную.
Благодаря использованию электронного микроскопа для
изучения микроорганизмов в естественных природных субстратах
были обнаружены бактерии, имеющие особую форму клеток
замкнутого или разомкнутого кольца (тороиды); с выростами
(простеками); червеобразной формы -длинные с загнутыми очень
тонкими концами; а также в виде шестиугольной звезды.
Но размеры и форма бактерий могут изменяться под
влиянием окружающей среды (состав питательной среды, ее pH,
температура, лекарственные препараты и др.), а также в
зависимости от возраста культуры.





6. Ультраструктура прокариот
Структура бактериальной клетки. Структурные элементы
бактериальной клетки можно условно разделить на:
а) постоянные структурные элементы - имеются у каждого
вида бактерий, в течение всей жизни бактерии; это:
клеточная стенка,
цитоплазматическая мембрана,
цитоплазма,
нуклеоид;
б) непостоянные структурные элементы, которые способны
образовывать не все виды бактерий, а те бактерии, которые
образуют их, могут терять их и вновь приобретать в зависимости
от условий существования - это
капсула,




включения,
пили,
споры,
жгутики.
Клеточная стенка покрывает всю поверхность клетки.
Основное химическое соединение клеточной стенки, которое
специфично только для бактерий – пептидогликан муреин (лат.
murus — стенка).
Клеточная стенка выполняет важную биологическую роль:
придает бактерии определенную форму, защищает ее от
воздействий окружающей среды, участвует в транспорте
питательных веществ и продуктов обмена. В то же время
пептидогликан клеточной стенки является мишенью для действия
пенициллина и других антибиотиков, которые нарушают процесс
формирования полимерного пептидогликана. Отсюда понятно,
почему
пенициллины
действуют
преимущественно
на
грамположительные бактерии, причем на молодые растущие
клетки.
От структуры и химического состава клеточной стенки
бактерий зависит важный для систематики признак бактерий отношение к окраске по Граму.
С помощью способа окраски, впервые предложенного в 1884
г. Кристианом Грамом, бактерии могут быть разделены на две
группы: грамположительные и грамотрицательные. Способность
или неспособность окрашиваться по Граму связана с различием в
химическом составе клеточных стенок бактерий. (таблица 1.2.)
Таблица 1.2.
Различия в строении клеточной стенки Грам+ и Грамбактерий.
Признаки
Грам+
Грам−
11
Толщина клеточной стенки
(нм)
10-25
Структура клеточной стенки
однородная
Компоненты клеточной
стенки: пептидогликан
95% многослойный
Все кокки, за исключением гонококков
и менингококков

Все бациллы и клостридии

неоднородная

Палочки, не образующих споры:
дифтерийная, туберкулезная и молочно
кислые бактерии
5-10% однослойный
тейхоевые кислоты
+
−
белки
небольшое количество
много
липиды
2,5%
25%
липополисахариды
−
много
Рибонуклеат магния
+
−
9-10
L-формы бактерий - это бактерии, полностью или частично
утратившие клеточную стенку, но сохранившие способность к
размножению. Не имея клеточной стенки, они также приобретают
сферическую форму. L-формы возникают и в естественных
условиях, длительно сохраняются в организме животных и
человека и играют важную роль в патогенезе некоторых
инфекционных заболеваний.
Деление на Грам+ и Грам- микроорганизмы представлено в
таблице 1.3.
Таблица 1.3
Грамположительные и грамотрицательные микроорганизмы.
Грам+
Грам-

Из кокков – гонококки
менингококки
Большинство палочко
образующих спор
Все извитые формы
Цитоплазматическая
мембрана расположена
непосредственно под клеточной стенкой. Она обладает
избирательной проницаемостью, и благодаря этому регулирует
водно-солевой обмен клетки, транспорт питательных веществ в
клетку и выведение наружу продуктов обмена. В этих процессах
участвуют ферменты пермеазы. Кроме того, здесь имеются
ферменты, осуществляющие биологическое окисление.
Цитоплазматическая мембрана путем инвагинации внутрь
клетки образует мембранные структуры - мезосомы. Геном клетки
(ДНК) связан с мезосомой, и отсюда начинается процесс
репликации ДНК при делении клетки.
Цитоплазма - внутреннее
гелеобразное
содержимое
бактериальной клетки, пронизано мембранными структурами,
создающими жесткую систему. В цитоплазме содержатся
рибосомы (в которых осуществляется биосинтез белков),
ферменты, аминокислоты, белки, рибонуклеиновые кислоты.
Рибосомы— органоиды, осуществляющие биосинтез белка.
Состоят из белка и РНК, соединенных в комплекс водородными и
гидрофобными связями. Бактериальные рибосомы — гранулы
диаметром 15—20 нм. Одна бактериальная клетка может
содержать от 5000—50 000 рибосом, что зависит от многих
факторов. При ультрацентрифугировании рибосомы прокариот
12
оседают со скоростью около 70 единиц Сведенберга (70S). Они
мельче, чем у эукариот.
Нуклеоид - это хромосома бактерий, двойная нить ДНК,
кольцевидно замкнутая, связанная с мезосомой. В отличие от ядра
эукариотов, нить ДНК свободно располагается в цитоплазме, не
имеет ядерной оболочки, ядрышка, белков-гистонов. Нить ДНК во
много раз длиннее самой бактерии (например, у кишечной
палочки длина хромосомы более 1 мм).
Помимо нуклеоида, в цитоплазме могут находиться
внехромосомные
факторы
наследственности,
называемые
плазмидами.
Плазмиды- представляют собой автономные молекулы,
короткие, свернутые в кольцо, двунитевые ДНК прикрепленные к
мезосомам. Их масса значительно меньше массы нуклеотида.
Несмотря на то, что в ДНК плазмид закодирована наследственная
информация, они не являются жизненно важными и
необходимыми для бактериальной клетки.
Включения содержатся в цитоплазме некоторых бактерий в
виде зерен, которые можно обнаружить при микроскопии.
Большей частью это запас питательных веществ. Например, у
дифтерийных палочек на концах видны зерна волютина, и это
является важным признаком для определения этого вида бактерий.
Вместе с тем это могут быть и скопления неорганических веществ,
например, серы, и продукты бактериального метаболизма.
Пили (лат. pili - волоски) иначе реснички, фимбрии,
бахромки, ворсинки - прямые, тонкие, полые белковые цилиндры
(нитевидные отростки), отходящие от поверхности бактериальной
клетки. Пили общего типа (commonpili) в количестве нескольких
сотен равномерно покрывают бактерию. Они осуществляют
прикрепление (адгезию) бактерии к клетке хозяина и участвуют в
питании. Половые пили (sex-пили) имеют внутри канал и
образуются только клетками-донорами. Они обеспечивают
конъюгацию у бактерий и переход ДНК из одной клетки в другую.
Споры образуют среди патогенных бактерий только палочки
- бациллы и клостридии. Эндоспоры образуются в цитоплазме,
представляют собой клетки с низкой метаболической активностью
и высокой устойчивостью (резистентностью) к высушиванию,
действию химических факторов, высокой температуры и других
неблагоприятных факторов окружающей среды что связано с
большим содержанием кальциевой соли дипиколиновой кислоты в
оболочке спор.
Форма спор бывает круглой или овальной. Расположение
центральное - у бацилл сибирской язвы, субтерминальное (ближе к
одному из концов) - у клостридий ботулизма и газовой анаэробной
инфекции, терминальное (на конце) - у клостридий столбняка.
Жгутики. Это нитевидные спирально изогнутые белковые
(флагеллиновые по химическому составу) образований- органоиды
движения. Длина жгутиков превышает бактериальную клетку в
несколько раз. Количество их варьирует от одного до тысячи.
По характеру расположения жгутиков различают
следующие типы (рис. 1.3.):
1) Монотрихи - имеют один полярный жгутик.(холерный вибрион)
2) Лофотрихи – бактерии имеют один пучок жгутиков
3) Амфитрихи - Два пучка жгутиков расположенных на
противоположных полюсах
4) Перитрихи – вся поверхность бактериальной клетки покрыта
многочисленными жгутиками (сальмонеллы брюшного тифа).
5)Бактерии, не имеющие жгутиков, называют атрихиями
13
объединением
их
в
различные
по
уровню
родства
классификационные единицы - таксоны.
Основные вопросы, решаемые при систематике (три аспекта,
три кита систематики) - классификация, идентификация и
номенклатура.
Классификация (от греч. classic – разряд, группа) - это
распределение единиц по группам более высокого порядка (служит
для упорядочения многообразных микроорганизмов, для
определения видов).
Идентификация – установление видовой принадлежности
микроорганизма
по
морфологическим,
тинкториальным,
культуральным,
биохимическим
и
антигенным
свойствам.
Рис. 1.3. Жгутики бактерий.
Номенклатура - название микроорганизмов в соответствии с
1 – монотрихи, 2 – амфитрихи, 3 – лофотрихи, 4 – перитрихи.
международными правилами.
Таксономия (греч. taxis – порядок, расположение, nomos –
закон)
это особый раздел систематики, изучающий принципы
Капсула - наружный слизистый слой, который имеется у
классификации. Наука о методах и принципах распределения
многих бактерий (микрокапсула или макрокапсула).
(классификации) организмов в соответствии с их иерархией.
Одни бактерии образуют капсулу только в организме
Наиболее часто используют следующие таксономические единицы
хозяина, например, пневмококки, палочка сибирской язвы,
(таксоны)
палочка чумы; другие постоянно сохраняют ее, - это капсульные
Таксон – любая таксономическая группа, имеющая научное
бактерии, например, клебсиеллы. Капсула защищает бактерии от
название( штамм, вид, род). Последующие более крупные
фагоцитоза и антител, поэтому в инфекционном процессе она
таксоны - семейство, порядок, класс.
играет роль одного из факторов патогенности, обеспечивающего
антифагоцитарную активность возбудителя болезни. Наличие
Решением
Международного
кодекса
для
бактерий
капсулы является дифференциальным признаком.
рекомендованы следующие таксономические категории: класс,
отдел, порядок, семейство, род, вид. Название вида соответствует
7.Систематика и номенклатура микроорганизмов.
бинарной номенклатуре предложенное Карлом Линнеем, т.е.
Систематика (от
греч. systematicos–
упорядоченный)состоит из двух слов. Первое слово – название рода и пишется с
распределение микроорганизмов в соответствии с их
прописной буквы, второе слово обозначает вид и пишется со
происхождением и биологическим сходством. Систематика
строчной буквы. (Таблица 1.4).
занимается
всесторонним
описанием видов организмов,
выяснением степени родственных отношений между ними и
14
Таблица 1.4.
Схема формирования биноминального названия микроорганизмов
4. Mendosicutes (mendosis – неправильный) – сюда вошли
бактерии, имею-щие клеточную стенку, но она не содержит
пептидогликана (археобактерии). Среди них нет возбудителей
Клинические признаки
инфекционных заболеваний.
Фамилия автора
Основной таксономической единицей систематики бактерий
Морфология колоний
РОД
ВИД
является вид.
Вид –
эволюционно
сложившаяся
совокупность
Морфология бактерий
Место обитания
микроорганизмов, имеющих единое происхождение и генотип,
Географическое местосходныхпо
выявлениястроению и физиологическим свойствам.
Виды, связанные генетическим родством, объединены в
роды,
роды – в трибы, трибы – в семейства, семейства – в
EscherichiaЭшерих – автор
coli кишка
порядки, порядки – в классы, классы – в отделы, а отделы – в
царства. Высшей таксономической катего-рией является царство.
SalmonellaСальмон – автор
typhi туман, бред
Признаки у особей одного и того же вида могут варьировать,
поэтому внутри вида выделяют варианты:
Staphylococcus гроздья винограда, шар
aureus золотистый цвет колоний
серовары-серологические
(по
антигенной
структуре
Clostridium веретено
tetanus судороги
сероварианты),
- морфовары-морфологические
- фаговары -по отношению к специфическим бактериофагам
Среди трудов по систематике бактерий международное
- хемовары - биохимические (по чувствительности к химическим
признание получили работы Берджи с авторами. Последнее
веществам),
издание,
«Определителя
бактерий»
дополненное
и
- эковары-экологические,
переработанное,
опубликовано
в
2001
г.
- резистовары - (отличие по устойчивости к антибиотикам)
По Берджи, царство прокариот делится на 4 отдела в
- ферментовары
зависимости от наличия у бактерий клеточной стенки и от ее
состава.
Бактериоцины – вещества, продуцируемые бактериями и
1. Gracillicutes (тонкокожие)– имеют тонкую клеточную
губительно
действующие на другие бактерии. По типу
стенку
(Грам-бактерии).
продуцируемого бактериоцина различают бактериоциновары, а по
2. Firmicutes (толстокожие) – объединяют Грам+ бактерии с
чувствительности – бактерициногеновары.
толстой клеточной стенкой.
Помимо вида в микробиологии применяются специальные
3. Tenericutes (нежнокожие)
– отдел
представлен
термины: штамм, клон, чистая культура, смешанная культура,
организмами, не имеющи-ми клеточной стенки (микоплазмы).
колония,
культура.
15
Штамм – чистая культура микроорганизмов, выделенных от
одного источника и отличающихся от других представителей
вида по антигенным, биохимическим, биологическим и др.
свойствам.
Клон – генетически однородная культура микроорганизмов,
полученных из одной клетки.
Чистая культура –
популяция микробов одного вида,
выращенных на питательной среде.
Смешанная культура – культура клеток нескольких видов.
Колония - видимая
изолированная
структура
при
размножении бактерий на плотных питательных средах. Может
развиваться из одной или нескольких родительских клеток.
Культура - вся совокупность микроорганизмов одного вида,
выросших на плотной или жидкой питательной среде.
В настоящее время для систематики микроорганизмов
используется ряд таксономических систем.
1. Нумерическая таксономия. Признает равноценность всех
признаков. Для ее применения необходимо иметь информацию о
многих
десятках
признаков.
Видовая
принадлежность
устанавливается
по
числу
совпадающих
признаков.
2. Серотаксономия. Изучает антигены бактерий с помощью
реакций с иммун-ными сыворотками. Наиболее часто применяется
в ветеринарной и медицинской бактериологии. Недостаток —
бактерии не всегда cодержат видоспецифический антиген.
3. Хемотакcономия. Применяются физико-химические
методы, с помощью
которых исследуется
липидный,
аминокислотный состав микробной клетки и определенных ее
компонентов.
4. Генная систематика. Основана на способности бактерий с
гомологичными ДНК к трансформации, трансдукции и
конъюгации,
на
анализе
внехромосомных
факторов
наследственности —плазмид, транспозонов, фагов.
Для видовой идентификации бактерий необходимо знать
следующие их свойства:
1) морфологические (форму и структуру бактериальной клетки);
2) тинкториальные (способность окрашиваться различными
красителями);
3) культуральные (особенности роста на жидких и плотных
питательных средах: скорость, характер роста, условия
культивирования);
4) биохимические (способность ферментировать углеводы, белки,
жиры
т.е.
способность утилизировать различные субстраты);
5) антигенные - родо-, видо-, вариантоспецифичность
6) особенности питания
7) тип дыхания
8) чувствительность к бактериофагам;
9) химический состав – содержание основных сахаров,
аминокислот, белков, жиров, микроэлементов;
10) свойства генома – величина, молекулярная масса генома,
наличие вне-хромосомных факторов наследственности и т.д.
16
Автор
ДонАгрА-З
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
513 Кб
Теги
лекция, сокращён
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа