Систематика бактерий

Систематика – теория многообразия организмов, изучающая отношение между группами или таксонами. Таксон – группа организмов, обладающая заданной степенью однородности. Классификация – разделение множества организмов по группам (таксонам). Таксономия – наименование групп организмов (таксонов), установление их границ в отношении подчинения.

В микробиологии, как и в систематике высших организмов, основной таксономической единицей является вид (species). Вид у бактерий определяют на основании морфологических, культуральных, биохимических, антигенных и других признаков. Виды могут быть представлены несколькими подвидами. Подвид можно рассматривать как этап формирования вида.

В микробиологии очень часто применяется термин штамм (нем. Stamm - ствол, племя, род, корень). Штамм – чистая культура микроорганизма, выделенная из определенного источника или полученная в результате мутаций. Клон – культура, полученная из одной микробной клетки, представляет собой генетически однородную популяцию.

Первая попытка научной классификации бактерий принадлежит датскому зоологу Мюллеру (1773 г.). С тех пор существовали различные классификации бактерий, построенные на различных принципах. В настоящее время большое значение приобретают генетические признаки, т.е. особенности нуклеотидного состава ДНК. Особи одного и того же вида имеют одинаковый состав ДНК, а у видов, принадлежащих к одному роду, нуклеотидный состав ДНК имеет близкое значение. Содержание ГЦ(гуанина и цитозина) в процентах от общего количества оснований ДНК строго специфично – коэффициент специфичности ДНК. Этот коэффициент используется для установления родовой принадлежности бактерий.

Во всем мире широкое распространение получил определитель бактерий Берги (Bergee’s Manual of Sistematic Bacteriology). Первое издание опубликовано в 1923 г. группой американских бактериологов под руководством Д.Х.Берги, девятое – в 1984 г. В девятом издании определителя Берги все бактерии объединены в царство Procaryotae и подразделяются на 4 отдела – Gracilicutes (лат. gracilus – тонкий, стройный, cutes –кожа); Firmicutes (лат. firmus – крепкий, прочный); Tenericutes (лат. tener – мягкий, нежный); Mendosicutes (лат. mendosus – ошибочный). Отряды подразделяются на классы. Классы подразделяются на порядки, семейства, роды, виды. Каждый род имеет типовой вид, на основании которого описан вид. Кроме того, принято сквозное деление на части (всего 21 часть).

Отдел Gracilicutes. Включает организмы с грамотрицательным типом клеточной стенки, фототрофные и нефототрофные, морфологически разнообразные. Размножаются бинарным делением, некоторые группы – почкованием. Эндоспор не образуют. Многие подвижные – с помощью жгутиков или скольжением. Аэробные, анаэробные и факультативно анаэробные виды. Отдел подразделяется на три класса. Класс Scotobacteria. К этому классу отнесены грамотрицательные бактерии. Содержит 14 частей; 1.Самрохеты. 2. Аэробные, микроаэрофильные подвижные спирально изогнутые Гр- бактерии. 3. Неподвижные (или редко подвижные) грамотрицательные изогнутые бактерии. 4. Грамотрицательные аэробные палочки и кокки. 5. Грамотрицательные факультативно-анаэробные палочки. 6.Анаэробные грамотрицательныепрямые, изогнутые или спиральные палочки. 7. Сульфатассимилирующие, или сульфатвосстанавливающие бактерии. 8. Анаэробные грамотрицательныекокки. 9. Риккетсии и хламидии. 10. Скользящие бактерии. 11. Хламидобактерии, или бактерии, образующие чехлы или влагалище. 12. Почкующиеся и (или) стебельковые бактерии. 13. Грамотрицательные хемолитотрофные бактерии. 14. Эндосимбионты. Класс Anoxyphotobacteria. Часть 15. Фототрофные бактерии. Класс Oxyphotobacteria. Часть 16. Цианобактерии.

ОтделFirmicutes. Входят организмы с грамположительной клеточной стенкой. По форме это – кокки, палочки, ветвящиеся и неветвящиеся нити. Размножаются бинарным делением. Некоторые образуют споры (эндоспоры или споры на гифах или спорангиях). Большинство неподвижные, подвижные имеют жгутики. Аэробные, анаэробные и факультативно-анаэробные организмы. Подразделяются на два класса. Класс Firmibacteria. Часть 17. Грамположительные кокки. Часть 18. Палочки и кокки, образующие эндоспоры. Часть 19. Грамположительныепалочковидные бактерии, не образующие эндоспор. Класс Thallobacteria (лат. thallos – ветвящийся). Часть 20. Актиномицеты и родственные организмы.

Отдел Tenericutes. Относятся прокариоты, у которых отсутствует клеточная стенка и не синтезируются предшественники пептидогликана. Клетки окружены ЦПМ, плеоморфны. Размножаются бинарным делением, почкованием, освобождением "элементарных тел". Не окрашиваются по Граму. Обычно неподвижны (или скользящее движение). Класс Mollicutes (лат. mollis – гибкий). Часть 21. Микоплазмы.

ОтделMendosicutes. Включает прокариоты, имеющие ригидную клеточную стенку, в составе которой отсутствуют пептидогликан. Класс Archaerobacteria (гр. arche – начало).

Характеристика прокариот, занимающие промежуточное положение. Некоторые бактерии занимают промежуточное положение между прокариотами и эукариотами.

Актиномицеты (лучистые грибки) занимают промежуточное положение между бактериями и микроскопическими грибами. На плотных питательных средах они растут в виде длинных нитей, колонии имеют плотный центр, а нити подобны лучам. Эти бактерии образуют ветвящиеся гифы, некоторые формируют мицелий субстратный и воздушный. Ширина клеток актиномицетов 0,2-0,5 мкм, длина может широко варьировать, они, грамположительные, имеются подвижные и неподвижные формы. Это аэробы и факультативные анаэробы. Размножаются актиномицеты конидиями, образующимися на конидиеносцах разного строения, фрагментацией (распад на фрагменты). Актиномицеты являются обычными обитателями почвы, разрушают многие органические соединения. В почве актиномицеты легко обнаружить по белому рыхлому налету на полусгнивших субстратах. Некоторые актиномицеты являются продуцентами антибиотиков, ферментов, аминокислот, органических кислот и др. Некоторые виды могут вызывать порчу пищевых продуктов, разрушать асфальтовые покрытия, смазочные масла, художественные росписи. Большинство актиномицетов – сапрофиты, но среди них имеются и патогенные виды. вызывающие заболевания растений, животных, человека (актиномикозы).

Цианобактерии (синезеленые водоросли) занимают промежуточное положение между бактериями и водорослями, их насчитывают около 150 родов и более 1000 видов. Они растут в разнообразных условиях в воде и на суше. Это сферические, палочковидные, изогнутые одноклеточные и многоклеточные организмы, грамотрицательные, имеют капсулу, подвижные (скользящее движение). Размножаются бинарным делением, почкованием, фрагментами нитей, спорами. Это фототрофы с кислородным типом фотосинтеза, некоторые является азотфиксаторами. Ряд видов обуславливает "цветение воды" – образуют скопления в воде в виде корок и кустиков. Некоторые виды культивируют в промышленных масштабах для получения пищевого и кормового белка, лечебных препаратов (спирулина, носток).

Контрольные вопросы: 1.Как подразделяются сферические бактерии в зависимости от положения клеток после деления? 2. Как подразделяются палочковидные бактерии в зависимости от их длины, величины поперечного диаметра, формы концов клеток и расположения? 3. Как подразделяются спиральные формы бактерий? 4. Каковы размеры бактериальные клеток?5. В каких состояниях находится вода в бактериальной клетке? 6. Какие вещества встречаются только в бактериальных клетках и отсутствуют в эукариотных клетках? 7. Какие функции выполняют липиды в бактериальной клетке? 8. Какие функции выполняют в бактериальной клетке пигменты и как они подразделяются? 9. Какие функции выполняет клеточная стенка бактерий? 10. В чем заключаются различия строения и химического состава грамположительных и грамотрицательных бактерий? 11. Какие функции в клетке выполняет цитоплазматическая мембрана? 12. В чем отличие нуклеоида бактериальной клетки от ядра эукариотной клетки? 13. Какие запасные вещества могут содержаться в бактериальной клетке? 14. Можно ли рассматривать образование эндоспор как способ размножения бактерий 15. Какие можно выделить стадии в процессе образования эндоспор бактерий? 16. Какое положение может занимать спора в бактериальной клетке? 17. Какое строение и химический состав имеет бактериальная спора? 18. Какие факторы обуславливают термоустойчивость спор бактерий? 19. Как происходит прорастание спор бактерий? 20. Какие существуют типы движения бактерий? 21. Что такое положительный и отрицательный таксисы? 22. Как происходит процесс деления бактериальной клетки? 23. В чем особенности лаг-фазы стационарного культивирования микроорганизмов? 24. Каким уравнением описывается экспоненциальный рост бактериальной популяции? 25. В каких фазах кривой роста микроорганизмов прирост биомассы равен нулю? 26. Как осуществляется непрерывное культивирование микроорганизмов? 27. Что такое штамм? 28. Что такое коэффициент специфичности ДНК? 29. На какие отделы и части подразделяется царство Proicaryotae в девятом издании определителя бактерий Берги? 30. Какие бактерии занимают промежуточное положение между бактериями и грибами, между бактериями и водорослями?