 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
Лекция № 2. Систематика и морфология микроорганизмовПлан Систематика микроорганизмов Морфология бактерий Строение бактериальной клетки Морфологическая характеристика грибов, простейших Микоплазмы, риккетсии, хламидии, спирохеты
Мир микроорганизмов чрезвычайно многообразен. Еще А. Левегук в XVII веке отметил возможность распознавания микробов на основании морфологических различий. Позднее были предприняты попытки классифицировать и систематизировать микроорганизмы с целью распределения их по группам (таксонам) на основании определенных морфологически и физиологических признаков. Систематика живых организмов – одна из наиболее сложных задач биологии. Систематика концентрирует все основные достижения науки – чем они более конкретны, тем более точна классификация. 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 (три аспекта, три кита систематики) - классификация, идентификация и номенклатура. Классификация - распределение (объединение) организмов в соответствии с их общими свойствами (сходными генотипическими и фенотипическими признаками) по различным таксонам. Любая классификация признана показать степень сходства живых организмов и предполагаемой эволюционной взаимосвязью. Отличительные признаки строения растений и животных, служившие до 19 века основой систематики живых существ видны с первого взгляда. В первую очередь эти отличия вытекают из способов питания. Животные поглощают органические вещества и переваривают в пищеварительном тракте. Растения имеют принципиально иное строение. Минеральные вещества они всасывают из почвы корневой системой, органические - образуют сами, в процессе фотосинтеза. Четкие границы между животными и растениями рухнули после открытия микроорганизмов. Принципы классификации изучает особый раздел систематики - таксономия (греч. taxis – порядок, расположение +nomos - закон). Все существующие классификации форм жизни весьма разнообразны, не одна из них не является полной, принятой повсеместно. 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 (высокую степень генетической гомологии, как правило более 60%) и максимально близкие фенотипические характеристики. Нумерическая (численная) таксономия основывается на использовании максимального количества сопоставляемых признаков и математическом учете степени соответствия. Большое число сравниваемых фенотипических признаков и принцип их равной значимости затрудняло классификацию. Принципы классификации микроорганизмов. Базовая категория любой би оологической классификации – вид – совокупность особей с одинаковым фенотипом, дающих плодовитое потомство и обитающих в определенном ареале. Виды, связанные генетическим родством, объединяют в роды, роды - в семейства, семейства — в порядки. Более высокими таксономическими категориями являются классы, отделы, нодцарства и царства. Согласно современной систематике, патогенные микроорганизмы относятся к царству прокариот (Proearyotae), патогенные простейшие, и грибы - к царству эукариот (Eucaryotae), вирусы объединяются в отдельное царство - Vira. Все прокариоты, имеющие единый тип организации клеток, объединены в один отдел Bacteria. Однако отдельные группы данных микроорганизмов отличаются друг от друга структурными и физиологическими особенностями. На этом основании они выделяются в собственно бактерии, актиио-мицеты, спирохеты, риккетсии, хламидии, которые представлены различными таксономическими категориями (семейства, роды, виды). В отдельный класс Moilleutes выделены микоплазмы, лишенные клеточной оболочки. В основе современной таксономии микроорганизмов лежат морфологические, биохимические, физиологические и молекулярно-биологические признаки. Морфологические признаки характеризуют форму и структуру микробной клетки, биохимические - тип окислительного и пластического метаболизма, ферментацию Сахаров и многоатомных спиртов, протеолитические свойства и другие. Физиологические признаки характеризуют особенности роста микроорганизмов на искусственных питательных средах в определенных условиях культивирования (температура, рН и др.), а также морфологию колоний на плотных питательных средах и характер роста на жидкой питательной среде. Молекулярно-биологические признаки основываются на гомологии эталонной и исследуемой ДНК. 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. Морфологические свойства и отношение к окраску по Граму позволяют как правило отнести изучаемый микроорганизм к крупным таксонам - семейству, роду. 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 и жирнокислотный состав. 11. Белковый спектр (полипептидный профиль). 12. Чувствительность к антибиотикам и другим лекарственным препаратам. 13. Генотипические (использование методов геносистематики). В последние десятилетия для классификации микроорганизмов, помимо их фенотипических характеристик (см. пп.1-12), все более широко и эффективно используются различные генетические методы (изучение генотипа - генотипических свойств). Используются все более совершенные методы - рестрикционный анализ, ДНК- ДНК гибридизация, ПЦР, сиквенс и др. В основе большинства методов лежит принцип определения степени гомологии генетического материала (ДНК, РНК). При этом чаще исходят из условного допущения, что степень гомологии более 60% (для некоторых групп микроорганизмов-80%) свидетельствует о принадлежности микроорганизмов к одному виду (различные генотипы - один геновид), 40-60% - к одном роду. С позиции медицинской микробиологии микроорганизмы подразделяют в соответствии с влиянием, которое они оказывают на организм человека ПАТОГЕННЫЕ, УСЛОВНО-ПАТОГЕННЫЕ, НЕПАТОГЕННЫЕ. Разработаны разнообразные, доступные и быстрые тесты, позволяющие, как минимум в общих чертах идентифицировать выделенные от пациента микроорганизмы. В отношении бактерий наибольшее распространение нашли предложенные американским бактериологом Дэвидом Берджи подходы систематизации, учитывающие один или несколько наиболее характерных признаков. Наиболее распространенным и общепризнанным в настоящее время является определитель американского бактериолога Дэвида Берджи первое издание которого было опубликовано в 1923 г. После смерти Д. Берджи вышло несколько изданий, в которых принимали участие многие крупнейшие микробиологи из разных стран. Последнее его 4-томное издание вышло в 1989 г. В этом издании царство Procariotae разделено на отделы (части) (Division), отличающиеся друг от друга строением клеточной стенки и отношением к окраске по способу Грамма. Для удобства использования этого определителя описание отделов дается по группам (секциям), в которые включены определенные таксономические категории - семейства, роды, виды. В тех случаях, когда они собраны в порядки и классы, указывается название последних. Определитель бактерий Берджи – характерный пример искусственной систематики. Согласно его принципам, легко выявляемые свойства являются основой для объединения бактерий в большие группы. В настоящее время используется ряд таксономических систем: нумерическая таксономия, хемотаксономия, генетическая таксономия и серологическая таксономия. Нумерическая таксономия признает равноценность всех признаков. Для ее применения необходимо иметь информацию о многих десятках признаков. Видовая принадлежность исследуемого микроорганизма устанавливается по числу совпадающих признаков. Расчеты производятся с помощью персонального компьютера. В последние три десятилетия в микробной таксономии применяются физико-химические методы (газовая хроматография, электрофорез и др,)э с помощью которых исследуется липидный, аминокислотный состав микробной клетки и некоторых ее компонентов. Это — хемотаксономия. Генетические методы таксономии основаны на способности бактерий с гомологичными ДНК к трансформации, трансдукции и конъюгации, а также на анализе внехромосомных факторов наследственности – плазмид, транспозонов и фагов. Серотаксономия основана на определении в микробной клетке соответствующих антигенов с помощью диагностических антисывороток. Yersinia, Francisella, Haemophilus; Borde- tella Klebsiella, Proteus, Vibrio в т.ч. облигатные анаэробы Bacteroides, Fusobacterium 4. Без клеточных стенок Mycoplasma, Ureaplasma
Дата добавления: 2015-02-05 | Просмотры: 2909 | Нарушение авторских прав |