Палочковидні форми мікроорганізмів.

Лекція 2. Морфологія та систематика мікроорганізмів

План лекції

1. Систематика бактерій.

2. Розміри, форма та будова бактеріальної клітини.

3. Розмноження та рухливість бактерій.

4. Спороутворення бактерій.

Систематика - розподіл мікроорганізмів відповідно до їх походження і біологічної схожості. Систематика займається всебічним описом видів організмів, з'ясуванням родинних зв’язків між ними та об'єднанням їх у класифікаційні одиниці - таксони. Основні питання, які вирішують під час систематики (три аспекти, три кити систематики), - класифікація, ідентифікація та номенклатура.

Класифікація- розподіл (об'єднання) організмів відповідно до їх загальних властивостей (схожими генотиповими та фенотиповими ознаками) по різних таксонах.

Таксономія- наука про методи і принципи розподілу (класифікації) організмів відповідно до їх ієрархії. Найчастіше використовують такі таксономічні одиниці (таксони) - штам, вид, рід. Їх об’єднують у більші таксони - родина, порядок, клас. Вид - сукупність мікроорганізмів, що мають загальне еволюційне походження, близький генотип (високу міру генетичної гомології, як правило більше 60%) і максимально близькі фенотипні характеристики. Велика кількість фенотипних ознак, які порівнюють, та принцип їх рівної значущості ускладнювало класифікацію. У процесі вивчення, ідентифікації та класифікації мікроорганізмів найчастіше вивчають такі (гено- і фенотипічні) характеристики:

1. Морфологічні - форма, величина, особливості взаєморозташування, структура.

2. Тенкторіальні - відношення до різних барвників (характер фарбування), перш за все до забарвлення за Грамом. За цією ознакою всі мікроорганізми поділяють на грампозитивні та грамнегативні. Морфологічні властивості та фарбування за Грамом дозволяють віднести мікроорганізми до великих таксонів - родини, роду.

3. Культуральні - характер збільшення мікроорганізмів на поживних середовищах.

4. Біохімічні - здатність розщеплювати різні субстрати (вуглеводи, білки і амінокислоти і ін.), утворювати у процесі життєдіяльності різні біохімічні продукти за рахунок активності різних ферментних систем і особливостей обміну речовин.

5. Антигенні - залежать переважно від хімічного складу та будови клітинної стінки, наявності джгутиків, капсули, їх розпізнають за здатністю макроорганізму (господаря) виробляти антитіла та інші форми імунної відповіді, виявляють в імунологічних реакціях.

6. Фізіологічні - способи вуглеводного (аутотрофи, гетеротрофи), азотного (аміноавтотрофи, аміногетеротрофи) та інших видів живлення, тип дихання (аероби, мікроаерофіли, факультативні анаероби, строгі анаероби).

7. Рухливість і типи руху.

8. Здатність до спороутворення, характер спор.

9. Чутливість до бактеріофагів, фаготипування.

10. Хімічний склад клітинних стінок.

11. Білковий спектр.

12. Чутливість до антибіотиків та інших лікарських препаратів.

13. Генотипічні (використання методів геносистематики).

В останні десятиліття для класифікації мікроорганізмів, окрім їх фенотипних характеристик, широко і ефективно використовують різні генетичні методи - рестрикційний аналіз, ДНК- гібридизація, ПЛР аналіз, сиквенс та ін. В основі більшості методів лежить принцип визначення ступеню гомології генетичного матеріалу (ДНК, РНК).

Ідентифікація. Основні фено- і генотипові характеристики, які використовуютьдля класифікації мікроорганізмів та їх ідентифікації, тобто встановлення таксономічного положення, і перш за все, видової належності. Ідентифікацію здійснюють на основі вивчення фено- і генотипових характеристик інфекційного агента та порівняння їх із характеристиками відомих видів. У процесі такої роботи часто користуються еталонними штамами мікроорганізмів, стандартними антигенами та імунними сироватками до відомих прототипних мікроорганізмів.

Номенклатура- назва мікроорганізмів відповідно до міжнародних правил. Для позначення видів бактерій використовують бінарну латинську номенклатуру рід/вид, що складається із назви роду (пишеться із великої літери) і виду (з малої літери): Shigella flexneri, Rickettsia sibirica.

У мікробіології часто використовують і багато інших термінів для характеристики мікроорганізмів, наприклад штам. Штам - будь-який конкретний зразок (ізолят) даного виду. Штами одного виду, які відрізняються за антигенними характеристиками, називають серотипами (сероваріантами - скорочено сероварами), за чутливістю до специфічних фагів - фаготипами, біохімічними властивостями - хемоварами, за біологічними властивостями- біоварами і так далі. Колонія- видима ізольована структура бактерій на твердих поживних середовищах. Вона може розвиватися з однієї або декількох батьківських клітин. Якщо колонія утворилася із однієї батьківської клітини, то потомство називається клоном. Культура - сукупність мікроорганізмів одного виду, які виросли на твердому або рідкому поживному середовищі. Основний принцип мікробіологічної роботи - виділення і вивчення властивостей лише чистих (однорідних, без сторонньої мікрофлори) культур.

Прокаріоти відрізняються від еукаріот за такими ознаками.

1. Відсутність справжнього диференційованого ядра (ядерної мембрани).

2. Відсутність розвиненої ендоплазматичної сітки, апарату Гольджі.

3. Відсутність мітохондрій, хлоропластів, лізосом.

4. Нездатність до ендоцитозу (захвату часток їжі).

5.Клітинний поділ не пов'язаний із циклічними змінами будови клітини.

За формою виділяють такі основні групи мікроорганізмів.

1. Шароподібні або коки.

2. Палочковидні.

3. Звивисті.

4. Ниткоподібні.

Кокоподібні бактерії (коки) за характером розташування клітин після поділу поділяють на ряд варіантів.

1. Мікрококи. Клітини розміщенні поодинці. Вони входять до складу

нормальної мікрофлори кишечника, знаходяться у зовнішньому середовищі. Захворювань у людей не викликають.

2. Диплококи. Поділ цих мікроорганізмів відбувається в одній площині, і як результат, утворюються пари клітин. Серед диплококів багато патогенних мікроорганізмов - гонокок, менінгокок, пневмокок.

3. Стрептококи. Поділ здійснюється в одній площині, і клітини, які розмножуються, зберігають зв'язок (не розходяться), утворюючи ланцюжки. Серед них багато патогенних мікроорганізмів - збудники ангіни, скарлатини, гнійних запальних процесів.

4. Тетракоки. Поділ відбувається у двох взаємоперпендикулярних площинах із утворенням тетрад (по чотири клітини). Медичного значення не мають.

5. Сарцини. Поділ відбувається у трьох взаємоперпендикулярних площинах, утворюючи пакунки (пакети) з 8, 16 і більшої кількості клітин. Їх часто виявляють у повітрі.

6. Стафілококи.Діляться безладно у різних площинах, утворюючи скупчення, що нагадують грона винограду. Викликають численні хвороби, перш за все, гнійно- запальні.

Палочковидні форми мікроорганізмів.

1. Бацили - аеробні спорооутворюючі мікроби. Діаметр спори зазвичай не перевищує розміру (“ширина”) клітини (ендоспори).

2. Клострідії- анаеробні спороутворюючі мікроби. Діаметр спори більший за ширину вегетативної клітини, у зв'язку з чим, клітина нагадує веретено або тенісну ракетку. Необхідно мати на увазі, що термін “бактерія” часто використовують для позначення усіх мікробів- прокаріот. У вужчому (морфологічному) значенні бактерії - палочковидні форми прокаріот, що не мають спор.