Современные подходы к систематике и номенклатуре микроорганизмов

Систематика – наука, занимающаяся изучением многообразия организмов, выявлением их сходства, различий, группировкой и классификацией.

Классификация – это распределение единиц по группам более высокого порядка (служит для упорядочения многообразных микроорганизмов, для определения видов).

Таксономия (греч. taxis – порядок, расположение, nomos – закон) – это особый раздел систематики, изучающий принципы классификации.

Признаки, используемые для таксономической классификации микроорганизмов:

1) Морфологические – форма, размеры, взаиморасполжение, наличие спор, капсулы, жгутиков, особенности ультраструктуры;

2) Тинкториальные – способность окрашиваться;

3) Культуральные – особенности роста на жидких и плотных питательных средах: скорость, характер роста, условия культивирования;

4) Особенности питания;

5) Тип дыхания – аэробы, анаэробы, факультативные анаэробы, микроаэрофилы;

6) Биохимические свойства – способность ферментировать углеводы, белки, жиры;

7) Антигенные свойства – родо-, видо-, вариантоспецифичность;

8) Чувствительность к бактериофагам;

9) Химический состав – содержание основных сахаров, аминокислот, белков, жиров, микроэлементов;

10) Свойства генома – величина, молекулярная масса генома, наличие внехромосомных факторов наследственности и т.д.

Таксон– любая таксономическая группа, имеющая научное название.

Основная таксономическая категория в микробиологии – вид.

Вид – эволюционно сложившаяся совокупность микроорганизмов, имеющих единое происхождение и генотип, сходных по строению и физиологическим свойствам.

Для обозначения вида применяется бинарное название, предложенное К. Линнеем (табл.1.1., 1.2.)

Таблица 1.1.

Схема формирования биноминального названия микроорганизмов:

Таблица 1.2.

Виды, связанные генетическим родством, объединены в роды, роды – в трибы, трибы – в семейства, семейства – в порядки, порядки – в классы, классы – в отделы, а отделы – в царства. Высшей таксономической категорией является царство.

Признаки у особей одного и того же вида могут варьировать, поэтому внутри вида выделяют варианты: серологические (сероварианты/серовары), морфологические (морфовары), по отношению к специфическим бактериофагам (фаговары), биохимические (хемовары), экологические (биовары), бактериоциновары и т.д.

Помимо вида в микробиологии применяются специальные термины: штамм, клон, чистая культура, смешанная культура.

Штамм – это культура клеток одного вида, выделенная из разных источников, или из одного источника, но в разное время.

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.

Особенности систематики микроорганизмов

Выделяют мир микроорганизмов, который подразделяют на 3 царства (надцарства?:

1. Эукариоты (Eucaryotae) – грибы (Fungi или Mycota) и простейшие (Protozoa).

2. Прокариоты (Procaryotae) – цианобактерии (сине-зеленые водоросли) и бактерии (35 групп по Берджи, в том числе бактерии, актиномицеты, спирохеты, риккетсии, хламидии и микоплазмы).

3. Вирусы (Vira) – ДНК- и РНК-содержащие.

Особенности систематики бактерий

   Среди трудов по систематике бактерий международное признание получили работы Берджи с авторами. Первое издание «Определителя бактерий» Берджи вышло в 1923 году; с тех пор руководство неоднократно переиздавалось. В последние годы опубликовано 9-е издание, дополненное и переработанное.

По Берджи, царство прокариот делится на 4 отдела в зависимости от наличия у бактерий клеточной стенки и от ее состава.

1. Gracillicutes (тонкокожие) – имеют тонкую клеточную стенку (например, Грам- бактерии).

2. Firmicutes (толстокожие) – объединяют Грам+ бактерии с толстой клеточной стенкой.

3. Tenericutes (нежнокожие) – отдел представлен организмами, не имеющими клеточной стенки (микоплазмы).

4. Mendosicutes (mendosis – неправильный) – сюда вошли бактерии, имеющие клеточную стенку, но она не содержит пептидогликана (археобактерии).

Описание бактерий в определителе даются по группам, которые делятся на семейства, роды. Всего выделено 35 групп, из них 30 содержат патогенные для человека виды.

Морфология бактерий

Морфология – это раздел микробиологии, изучающий форму, размеры, строение бактерий и их взаимное расположение относительно друг друга.

Размеры бактерий измеряются в мкм; размеры отдельных клеточных структур – в нм.

Существуют 4 основные формы бактерий – шаровидные, палочковидные, извитые, ветвящиеся.

Шаровидные бактерии – кокки (coccus – зерно) имеют правильно сферическую или эллипсовидную форму, по расположению в мазке различают:

Ø микрококки  распределяются в мазке беспорядочно, по одному;

Ø диплококки – попарно;

Ø тетракокки – по 4;

Ø сарцины – «пакетами» по 8, 16, 32 и более;

Ø стафилококки – в виде гроздьев винограда;

Ø стрептококки – в виде цепочки кокков.

Характер расположения в мазках зависит от особенностей деления бактериальных клеток в процессе размножения.

Палочковидные формы подразделяются на:

Ø бактерии (не образуют спор);

Ø бациллы (аэробные спорообразующие микроорганизмы);

Ø клостридии (спорообразующие анаэробы).

Палочки бывают короткими, длинными с закругленными и заостренными концами.

По расположению в мазках выделяют:

Ø диплобактерии;

Ø стрептобактерии;

Ø располагающиеся беспорядочно.

Извитые бактерии делятся на:

Ø вибрионы – изогнутость тела не превышает четверти оборота спирали (холерный вибрион);

Ø спириллы и спирохеты – имеют по одному или несколько оборотов (например, возбудитель сифилиса), спирохеты отличаются от спирилл подвижностью.

Нитевидные формы (ветвящиеся) – это палочки с разветвлениями на одном или обоих концах (например, актиномицета).

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.

Вопросы для самопроверки

1. Дать определение науки микробиологии.

2. Что является предметом изучения общей, частной, медицинской и санитарной микробиологии?

3. Какие задачи решает медицинская микробиология?

4. Из каких разделов состоит медицинская микробиология?

5. Назвать исторические этапы развития микробиологии.

6. Что лежит в основе современной систематики и номенклатуры микроорганизмов?

7. Дать определения таким таксономическим категориям, как вид, штамм, клон, чистая и смешанная культура.

8. Перечислить основные морфологические группы бактерий.

 Лекция 2. Экология микроорганизмов.
Микрофлора организма человека. Дисбактериозы

План лекции:

1. Экология микроорганизмов.

2. Микрофлора организма человека. Значение нормальной микрофлоры в физиологических процессах и патологии.

3. Дисбактериоз: определение, причины, классификация, патогенез, клинические проявления, диагностика и лечение.

Экология микроорганизмов

Экология – наука, занимающаяся изучением взаимоотношений особей с окружающей средой и друг с другом.

Экология микроорганизмов – раздел общей экологии, изучающий взаимоотношения организма человека с обитающими в нем микроорганизмами, а также взаимоотношения микроорганизмов, совместно обитающих в одном биотопе, между собой.

Биотоп – место обитания популяции, характеризующееся относительно однородными условиями. Биотопы организма человека значительно отличаются между собой по составу микрофлоры, по спектру вырабатываемых ими ферментов, газовому составу, по продуктам метаболизма, уровню рН среды и по другим факторам.  

Популяция– совокупность особей одного вида, совместно обитающих в пределах одного биотопа.

Микробиоценоз (микробное сообщество) – совокупность популяций разных видов микроорганизмов, обитающих в одном биотопе.

Экологическая система – система, состоящая из биотопа и микробиоценоза.

Эковар – вариант микроорганизмов, приспособленных к обитанию в пределах определенной экосистемы.

Везде, где есть микроорганизмы, между ними складываются определенные взаимоотношения.

Экологические связи – взаимоотношения между биогенными и абиогенными факторами, входящими в состав экосистемы.

Применительно к живым микроорганизмам различают внутри- и межвидовые экологические связи. Внутривидовые связи направлены на сохранение вида. Основными видами межвидовых отношений являются: нейтрализм, симбиоз, конкуренция.

Нейтрализм – форма межвидовых отношений, при которых популяции не оказывают друг на друга ни стимулирующего, ни подавляющего действия. В таком случае плотность популяций при совместном и раздельном обитании будет одинаковой.

Симбиоз – одна из форм межвидовых отношений, в процессе которых из сожительства извлекают пользу обе популяции. В таком случае плотность популяций при их совместном обитании видов выше, чем при раздельном.

Ø Мутуализм – взаимоотношение симбионтов, выполняющих разные, но дополняющие друг друга жизненные функции (например, одна популяция синтезирует продукт, который является основой питания для другой популяции).

Ø Комменсализм – форма межвидовых отношений, при которых одна из совместно обитающих популяций извлекает для себя пользу, не нанося вред другой (например, комменсалы человека – собственные бактерии и грибы, питающиеся слущенным эпителием или остатками органических веществ). В таких случаях плотность одной популяции при совместном обитании выше, чем при раздельном, а плотность другой – не изменена.

Конкуренция (антагонизм) – форма межвидовых отношений, когда одна из обитающих в биотопе популяций угнетает жизнедеятельность другой. Плотность обеих популяций при совместном обитании – ниже, чем при раздельном.

Ø Паразитизм – крайнее проявление антагонизма – это такой тип межвидовых связей, при котором одна из популяций (паразит) наносит вред другой (хозяину), извлекая для себя пользу (например, патогенные бактерии и организм человека).