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.