Лекции по "Микробиологии"

Лекция 1 
 
Введение. Основные принципы классификации микроорганизмов. Различия архебактерий, эубактерий, эукариот, прокариот. Размеры микроорганизмов. Морфология бактерий. 
 
 
Микробиология – наука о живых организмах, не видимых невооруженным человеческим глазом, размером менее 1 мм. Объектами микробиологии являются прокариотические организмы – бактерии и археи, а также эукариоты – простейшие, микроскопические водоросли, низшие грибы.  
 
Роль микробиологии определяется значением микроорганизмов в природных процессах и в человеческой деятельности: 
 
1. мо учавствуют в глобальном круговороте элементов, осуществляя уникальные, свойственные только бактериям процессы фиксации молекулярного азота, денитрификации и минерализации оргаинческих веществ. 
 
2. микробиологические производства – хлебопечение, пивоварение, виноделие, получение молочно-кислых продуктов, производство лекарственных веществ, в т.ч. антибиотиков, гормонов, ферментов. 
 
3. участие в процессе очистки окружающей среды от природных и антропогенных загрязнений. 
 
4. Мо являются возбудителями болезней растений, животных, человека, вызывают порчу продуктов питания и различных промышленных материалов. 
 
5. мо могут служить инструментами и модельными системами для других дисциплин, например генной инженерии. 
 
Микроорганизмы - это самая обширная по количеству представителей группа, члены которой повсеместно распространены. У м/о встречаются все известные типы обмена веществ, именно микроорганизмы были первыми живыми обитателями на нашей планете и именно они сформировали ее современный облик. 
 
Накопление огромного фактического материала потребовало классифицировать изучаемые в микробиологии объекты для удобства работы с ними. В современной классификации микроорганизмов принята следующая иерархия таксонов: Домен, Царство (Regnum),Отдел (Phylum),Класс (Classis),Порядок (Ordo),Семейство (Familia),Род (Genus),Вид (Species). Микробиологи пользуются биномиальной системой обозначения объекта (номенклатуры), включающее родовое и видовое названия, например Escherichia coli. 
 
В настоящее время определение микроорганизмов (идентификация) базируется на следующих критериях:

•  
  Морфология клеток и колоний
•  
  Цитология клеток
•  
  Культуральные свойства (характер роста на питательных средах)
•  
  Физиологические свойства (тип дыхания, отношение к температуре, рН и т.д.)
•  
  Биохимические свойства (тип метаболизма)
•  
  Молекулярно-биологические свойства (содержание Г-Ц в НК, аналих нуклеотидной последовательности 16s рРНК)
•  
  Хемотаксономия (состав жирных кислот, белковый профиль)
•  
  Серодиагностика (реакция АГ-АТ, особенно для патогенных микроорганизмов)
•  
  Фаготипирование.

 
В настоящее время для идентификации  микроорганизмов-прокариот исследователи  пользуются определителем Берджи.  
 
 
Разграничение наиболее важных таксонов в классификации живых существ в значительной мере основано на цитологических различиях между ними.  
 
Еще до деления на царства Империя «Жизнь» разделяется на домены:

•  
  Архебактерии (Archaebacteria)
•  
  Эубактерии (Eubacteria)
•  
  Эукариоты (Eukarya)

 
Архебактерии – особая экологическая группа бактерий, обычно обитающих в весьма экзотичных условиях (экстремальные термофилы, экстремальные галлофилы и тд.). 
 
Домен эубактерии включает большинство современных «истинных» бактерий. 
 
Эукариоты – одно- и многоклеточные ядерные организмы, относящиеся к царствам животных (Animalia), растений (Plantae) и грибов (Fungi).  
 
Разделение доменов Archaebacteria и Eubacteria произошло примерно 3,5 млрд лет назад, а Eukarya возникли еще через 500 млн лет в результате многократного эндосимбиоза неизвестного анаэробного предка эукариот с некоторыми древними эубактериями. Поэтому все три названных домена равноудалены друг от друга, при этом различия между архебактериями и эубактериями столь же существенны, как между архебактериями и эукариотами или эубактериями и эукариотами. Последнее утверждение базируется на множестве фенотипических особенностей, затрагивающих все четыре описанные выше подсистемы клетки (озвучить и объяснить таблицу №1).  
 
 
 
 
 
 
 
Однако представители архебактерий и эубактерий характеризуются достаточно выраженным цитологическим сходством. Основным признаком в этом случае выступает отсутствие ограниченного двойной мембраной ядра, в связи с чем архе-и эубактерии объединяются в единую группу доядерных организмов – прокариотов. В номенклатуре прокариоты имеют общий определяющий термин «bacteria», противопоставляющий их имеющим обособленное ядро эукариотическим организмам.  
 
 
^ Примеры систематики и классификации бактерий. 
 
 
Вид – совокупность микроорганизмов, имеющих общий корень происхождения, сходный генотип и максимально близкие фенотипические признаки и свойства. 
 
Царство прокариоты: 
 
Отдел 1. Gracilicutes (грациликуты, тонкокожие) – к нему относятся грам-отрицательные бактерии. 
 
Отдел 2.Firmicutes (фирмикуты, или толстокожие) – к нему относятся главным образом грамположительные бактерии. 
 
Отдел 3. Tenericutes (тенерикуты, или нежнокожие – организмы не имеющие клеточной стенки) – микоплазмы. 
 
Отдел 4. Mendosicutes (мендосикуты, бактерии с клеточной стенкой без пептидогликана) – архебактерии. 
 
В состав каждого отдела выделяют группы родов. 
 
 
Отдел 1. Gracilicutes (грациликуты, тонкокожие) – к нему относятся грам-отрицательные бактерии. 
 
Группа 1. Спирохеты. Роды Borrelia, Brachyspira, Criptispira, Leptonema, Leptospira,Spirocheta, Treponema. 
 
Группа 2. Аэробные, подвижные, вибриоидные, грамотрицательные бактерии. 
 
Роды Alteromonas, Aquaspirillum, Azospirillum, Bdellovibrio, Campylobacter, Cellvibrio, Helicobacter, Vampirovibrio и т.д. 
 
Группа 3. Неподвижные грамотрицательные изогнутые бактерии. Роды Ancylobacter, Cyclobacterium, Flectobacillus и т.д. 
 
Группа 4. Грамотрицательные аэробные палочки и кокки.  
 
Подгруппа 4а. аэробы палочки и кокки растут в атмосфере воздуха. Роды Acetobacter, Acidophilium, Acinetobacter, Alcaligenes, Legionella, Flavobacterium – 80 родов 
 
Подгруппа 4б. микроаэрофилы, не растут при концентрации кислорода в воздухе . Роды Taylorella, Wolinella, Bacteroides. 
 
Группа 5. Факультативно-анаэробные грамотрицательные палочки. 
 
Подгруппа 1. Семейство Энтеробактерии. Роды Arsenophonus, Escherichia, Klebsiella, Salmonella, Shigella, Yersinia.  
 
Подгруппа 2. Семейство Vibrionaceaе. Роды Аэромонас, Плезиомонас, Вибрио 
 
 
И т.д. 
 
^ Размеры микроорганизмов 
 
Несмотря на то, что термин «микроорганизм» подразумевает малые размеры, этот признак варьирует в довольно широких пределах.Размеры клеток большинства микроорганизмов находятся в пределах 0,2-10 мкм. Однако среди них есть карлики (трепонемы, микоплазмы, нанобактерии 0,5-0,1 мкм) и гиганты (ахроматиум, макромонас длиной до 100 мкм). Самая большая бактерия выделенная в настоящее время является клетки Epulopiscium fishelsoni, обитающая в кишечнике рыбы-хирурга, длиной до 600 мкм и диаметром до 100 мкм. Невооруженный глаз человека различает различия до 40 мкм. 
 
 
 
 
 
 
 
Морфология микроорганизмов