Основные принципы классификации бактерий

Строение и размножение

Бактерии — древнейшие живые организмы на Земле, которые существуют более 3,6–4,5 млрд лет. Они являются прокариотами, относятся к биологическому царству организмов, в клетках которых нет ядра и некоторых органоидов.

Бактерии могут быть палочковидной, сферической, изогнутой формы, встречаются всюду — в почве, воде, воздухе, на поверхности и внутри тел других организмов.

Рис. 1. Бактерии.

Особенности строения:

• Организм — одна клетка.
• Размеры колеблются в пределах от 1 до 15 мкм.
• Снаружи покрыты плотной оболочкой и защитной слизистой капсулой.
• Органы движения — ворсинки, один или несколько жгутиков на внешней оболочке клетки.
• В клетках отсутствуют ядро, окружённое собственной мембраной, митохондрии и пластиды.

• Наследственная информация находится в центральной зоне клетки в виде нити ДНК, замкнутой в кольцо (нуклеоид).

Рис. 2. Строение бактерии.

Способ размножения бактерий — простое деление клетки надвое. Сначала материнская клетка удлиняется, образуется поперечная перегородка. Она углубляется и постепенно формируются две дочерние клетки. Скорость размножения этих микроорганизмов очень высокая.

Одна бактерия в течение 24 часов способна образовывать миллионы новых клеток. Они расходятся или остаются связанными в цепочки, группы.

Какие различают таксономические категории

Систематизация микроскопических организмов основана на идентичности, особенностях, размерах, отличиях, взаимодействии рассматриваемых форм. Работе в этом направлении посвящена современная наука под названием систематика микроорганизмов. Данное научное направление состоит из трех разделов:

• классификация;
• таксономия;
• идентификация.

Таксономия микроскопических существ основана на следующих свойствах рассматриваемых организмов:

• морфология;
• биохимия;
• молекулярная биология.

Существует несколько таксономических категорий. Рассмотрим понятия их на примере общей схемы:

С точки зрения какой-либо категории из перечисленных выше выделяют таксоны. Представим расшифровку данного термина для дальнейшего краткого разбора темы.

Таксонами называют сгруппированные организмы, классифицированные, исходя из конкретного однородного свойства.

Далее ознакомимся с основными формами микроскопических организмов:

Всего существует три домена. Перечислим их:

1. Bacteria, включает в себя прокариотов в форме реальных бактерий, называемых эубактериями.
2. Archaea, состоит из прокариотов в форме архебактерий.
3. Eukarya, включая эукариотов с клеточными ядрами, дополненными оболочкой и ядрышком, а также цитоплазмой, состоящей из органелл с высокой степенью организации.

Типы питания микробов

По типам питания бактерии – одни из самых разнообразных живых организмов. Питание – это способ получить энергию и углеводы из окружающей среды. Только в царстве прокариот присутствуют все нижеперечисленные типы питания:

• фототрофы (используют энергию солнечного света и в этом схожи с растениями);
• хемотрофы (используют энергию химических реакций);
• гетеротрофы (сапрофиты и паразиты, используют энергию и получают углеводы за счет органических соединений, которые уже есть в природе).

Эти процессы изучает биохимия. Основными методами биохимии являются метод микроскопирования и метод исследования ферментативной активности.

Многие виды бактерий могут изменять способ получения необходимой для жизни энергии в зависимости от условий. Например, если нет возможности получать готовые органические соединения, гетеротрофы могут стать хемотрофами, а если нет солнечного света, но есть готовые органические остатки, фототрофы могут перейти на питание готовой органикой.

Опасными для здоровья человека являются гетеротрофы. Разлагая органические остатки на простые химические соединения, эти бактерии вырабатывают такие ферменты, которые разрушают клетки органов и тканей нашего тела.

Наиболее опасны для человека бактерии, которые синтезируют протеолитические ферменты:

• расщепляющие белки – фермент коллагеназа;
• расщепляющие жиры – фермент липаза;
• расщепляющие клетки тканей – фермент гиалуронидаза (способствует распространению инфекции);
• плазмокоагулаза – фермент, который свертывает кровь.

Это далеко не весь перечень бактериальных биохимических ферментов, которые способны причинить огромный вред.

Но далеко не все бактериальные ферменты опасны для человека. Так, например, многочисленные виды молочнокислых микробов, которые входят в состав полезной микрофлоры кишечника. Эти виды бактерий вырабатывают биохимические ферменты группы каталаз, которые положительно влияют на процессы пищеварения и на общее состояние ЖКТ.

Микробы: бактерии, вирусы, грибы и простейшие

Микробы — это микроорганизмы, которые невидимы невооруженным глазом. Классификация микроорганизмов основана на их морфологии, типе клетки, способе размножения и других факторах.

Бактерии — это одна из групп микробов. Они имеют простую морфологию и представляют собой одноклеточные организмы без ядра. Бактерии могут существовать в различных условиях, включая землю, воду, воздух и живые организмы. Они играют важную роль в природных циклах, таких как разложение органического материала.

Вирусы — это микроорганизмы, которые состоят из нуклеиновой кислоты (обычно РНК или ДНК) и белковой оболочки. Вирусы не могут размножаться вне клетки-хозяина и используют клетки живых организмов для размножения. Они могут вызывать различные заболевания у людей, животных и растений.

Грибы — это другая группа микробов, которые имеют сложную морфологию. Они могут быть одноклеточными или многоклеточными организмами, обычно с ядрами. Грибы обычно усваивают питательные вещества из окружающей среды, такие как почва, растительный материал или другие организмы. Они играют важную роль в разложении органического материала и участвуют в симбиотических отношениях с другими организмами.

Простейшие — это еще одна группа микробов, которая включает примитивные одноклеточные организмы, такие как амебы и плазмодии. Они обладают сложной внутренней структурой и обычно живут во влажных средах, как воде или почве. Простейшие могут усваивать питательные вещества путем фагоцитоза или поглощения, их жизненный цикл может быть разнообразным.

Таким образом, микробы представлены разными группами микроорганизмов, каждая из которых имеет свою уникальную морфологию и способность уживаться с окружающей средой. Бактерии, вирусы, грибы и простейшие играют значительную роль в природных и жизненных процессах на Земле.

Форма и строение бактерии

Несмотря на многообразие видов, по своему строению прокариоты очень похожи. В состав бактериальной клетки обязательно входят:

• клеточная стенка;
• цитоплазматическая мембрана;
• кольцевая ДНК;
• рибосома;
• цитоплазма.

Микробиология изучает строение бактериальных клеток

Есть бактерии, которые могут образовывать споры или капсулы. Есть те, у которых в цитоплазме находятся пигменты, например, хлорофилл. Есть подвижные, в состав которых входят жгутики и реснички, а есть неподвижные. Есть еще множество отличий по типам дыхания, форме, вырабатываемым ферментам и способам питания, но указанная пятерка органоидов обязательна для любого прокариота.

Если говорить о классификации по форме и строению, то общая микробиология допускает возможность классификации на такие основные группы:

• кокки (круглая форма);
• бациллы (форма палочки);
• извитые или спириллы (спиральная форма);
• вибрионы (форма запятой).

Кроме строения, для классификации групп микроорганизмов важно, какие колонии они могут образовывать. По форме колонии бывают диплококковые, стрептококковые, стафилококковые и т.д

Пигментный состав (красящие вещества) – более индивидуальное свойство каждого вида бактерий. Так, наиболее распространенными бактериальными пигментами являются:

• каротиноиды (желтые, красные);
• пирогаллоловые (красный цвет);
• пиоцианин (синий цвет).

От пигментного состава зависит цвет бактериальной клетки. Его можно различить при микроскопировании.

Еще одна важная особенность – способность образовывать споры. Спора – это видоизмененная форма бактерии, которую она принимает с целью пережить неблагоприятные времена. Спора образуется внутри клетки, заключая в себя кольцевую ДНК и минимум материала для возможности «ожить» при наступлении благоприятных времен.

Стенки споры прочны, она не боится не ультрафиолета, ни температур, ни воздействия реактивов. Спору практически невозможно уничтожить. В таком состоянии микроб может существовать не один десяток лет. Попав на питательную среду, спора сбрасывает свой защитный кокон и возрождается к новой жизни.

Риккетсии и грибы

Первые – это микроскопические организмы, сходные и с вирусами, и с бактериями, поэтому ученые называют их промежуточным вариантом между этими группами. Риккетсии не могут двигаться, имеют форму палочек, не формируют капсул, спор. Нормальная риккетсия – не длиннее 1 мкм. Риккетсии паразитируют внутри клеток.

Грибы – это тоже очень интересная группа микроорганизмов. Их особенность – отсутствие хлорофилла. Такая форма жизни не способна продуцировать органику, но нуждается в ней, чтобы существовать. Это определяет субстраты, на которых могут выживать грибы: среда должна быть богата питательными компонентами. Грибы поражают человека, провоцируют болезни насекомых, животных, даже растений. Именно они взывают самые неприятные болезни привычной нам картошки – рак, фитофтору.

Грибные клетки состоят из вакуоли, ядра. Визуально сходны с клетками растений. Форма: длинные ветви. Клетка состоит из сплетенных меж собой ниточек, именуемых учеными гифами. Гифы – строительный материал для грибницы, состоящей из клеток (с 1-2 ядрами). Впрочем, известны мицелии, представляющие собой одну клетку с большим количеством ядер. Такие называются неклеточными. Грибница – база для роста плодового тела. Впрочем, известны такие грибы, которые состоят из одной клетки и не нуждаются в мицелии.

Что такое бактерии и какие они бывают

Бактерии и вирусы активно распространились по всей нашей планете. Это им позволяет занимать  лидирующие позиции по сравнению с другими представителями жизни на Земле. Ученые тщательно изучают такие популяции. В связи с огромными объемами полученных данных и информации их обработка требует особого подхода. Задача упрощается значительно, если использовать классификацию. Таким образом, всех прокариотов подразделяют на определенные группы, ориентируясь на ряд аналогичных признаков. В результате формируются отдельные категории бактерий.

Бактериями называют простейшие микроскопические организмы с одной клеткой, которые являются прокариотами.

Бактерии играют важную роль в организации пищевых цепочек. В этом случае они выполняют функции редуцентов, то есть способствуют разложению органики животного и растительного происхождения. Данные организмы очень устойчивы к неблагоприятным факторам внешней среды. К примеру, известны случаи обнаружения бактерий на поверхности корпуса ядерного реактора. В зависимости от типа и способа дыхания, организмам необходим кислород, либо такая потребность отсутствует.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

Способность противостоять агрессивным факторам объясняется высокой скоростью размножения организмов, в том числе, микробов. Если ситуация благоприятная, то деление бактерий происходит с интервалов в двадцать минут. В том случае, когда окружающая среда претерпевает изменения, способны жить и воспроизводиться лишь те особи, у которых иммунитет к определенным факторам, например, к радиационному излучению.

Систематика микробов: принципы классификации

Систематика микробов — это наука, изучающая классификацию и организацию микроорганизмов на основе их генетической и морфологической характеристик. Микробы составляют огромное разнообразие организмов, включающих бактерии, вирусы, грибы и простейшие.

Принципы классификации микробов основаны на их филогенетических отношениях и сходстве геномных последовательностей. Вместе с тем, в классификации учитываются также морфологические, физиологические и экологические особенности микроорганизмов.

Основными принципами классификации микробов являются:

1. Таксономия — это наука, занимающаяся определением групп микроорганизмов и их классификацией на основе сходства и различий. Таксономия основана на систематических иерархических категориях, таких как домен, царство, отдел, класс, порядок, семейство, род и вид.
2. Филогения — это изучение родства и эволюционных отношений между микроорганизмами на основе их генетической информации. Филогенетическое дерево показывает эволюционное происхождение микробов и помогает в их классификации.
3. Биохимические и физиологические характеристики помогают выделить основные группы микроорганизмов на основе их общих свойств, таких как особенности обмена веществ, способности к фотосинтезу или повреждению клеток других организмов. Эти характеристики используются для определения микробов и их классификации на основе их метаболических путей.
4. Экологические особенности микроорганизмов, такие как их места обитания, жизненные циклы и взаимодействие с другими организмами, также учитываются при их классификации. Например, микробы могут быть классифицированы как аэробные или анаэробные в зависимости от особенностей их метаболизма в присутствии или отсутствии кислорода.

Систематика микробов является динамичной областью науки, поскольку с появлением новых технологий и открытием новых видов микроорганизмов возникают новые возможности для более точной и подробной классификации.

Пример классификации микроорганизмов:
Домен
Царство
Отдел
Класс
Порядок
Семейство
Род
Вид

Бактерии
Протеобактерии
Гамма-протеобактерии
Оксидазоотрии
Вибрионнаles
Вибрионницae
Вибрио
Вибрио холеры

Вирусы
—
—
—
—
—
—
Вирус гриппа

Виды классификации микробов

Классификация микробов основана на различных принципах и подходах, которые учитывают различные аспекты и характеристики этих организмов. Виды классификации микробов включают следующие:

• По типу клетки
• По способу питания
• По типу оболочки или стенки клетки
• По физиологическим характеристикам
• По генетическим характеристикам

По типу клетки

Микробы могут быть классифицированы в зависимости от типа клетки, которую они имеют. Существуют два основных типа клеток: прокариотические и эукариотические. Прокариотические клетки отличаются от эукариотических тем, что у них отсутствует ядро и они просты в строении. Примерами прокариотических микробов являются бактерии и археи, а эукариотические микробы включают грибы, протистов и вирусы.

По способу питания

Микробы могут быть классифицированы в зависимости от способа питания. Существуют три основных типа питания у микробов: автотрофное, гетеротрофное и миксотрофное. Автотрофные микробы могут синтезировать органические вещества из неорганических компонентов, гетеротрофные микробы питаются органическими веществами, а миксотрофные микробы могут использовать и автотрофные, и гетеротрофные способы питания.

По типу оболочки или стенки клетки

Микробы также могут быть классифицированы в зависимости от типа оболочки или стенки клетки, которую они имеют. Например, у бактерий могут быть различные типы клеточной стенки, такие как грамположительные и грамотрицательные, а у грибов может быть целлюлозная клеточная стенка. Эти различия в структуре оболочки или стенки клетки помогают определить классификацию микробов.

По физиологическим характеристикам

Микробы могут быть классифицированы на основе их физиологических характеристик, таких как типы обмена веществ, процессов дыхания и роста. Это может включать классификацию микробов на аэробных или анаэробных, фототрофных или хемотрофных, а также на быстрорастущие или медленнорастущие организмы.

По генетическим характеристикам

Классификация микробов может основываться на их генетических характеристиках, таких как ДНК или РНК организма. Это может включать использование различных методов молекулярной биологии, таких как сравнение последовательностей генов или филогенетический анализ, для определения родства и классификации микробов.

Все эти виды классификации микробов помогают ученым систематизировать и организовать знания о разнообразии микробных организмов и понять их эволюционные и функциональные взаимосвязи.

Методы изучения бактерий

Для изучения морфологии бактерий применяют такие методы, как микроскопия и окрашивание. Наблюдение за живыми бактериями происходит с помощью световых и электронных микроскопов в неокрашенных препаратах. Для получения полной характеристики рассматриваемых бактерий применяют такие методы изучения:

• Морфологический. Под микроскопом рассматривают морфологию бактерии, ее подвижность, споры и способы размножения.
• Культуральный. Исследование бактерии в питательных средах. Изучают ее рост, величину, цвет колонии и скорость размножения.
• Физиологический. Рассматривают такие свойства бактерий, как реакция на температуру, на внешние раздражители, на кислород, их способность к сбраживанию, реагирование на различные среды.

Применение этих способов изучения позволяет установить вид микроорганизма и морфологию каждого из них. Это сложный и длительный процесс, занимающий много времени.

Способ окрашивания является наиболее точным и эффективным в распознании и изучении строения бактерий под микроскопом. Зачастую микробы в своей естественной среде невидны под микроскопом, а окрашивание позволяет не только изучить морфологию бактерии, а и правильно определить ее вид. Многие бактерии имеют одинаковую морфологию, но при окрашивании дают разные цвета. Для изучения бактерий применяют такие способы окрашивания:

• Простой. Применяют одну краску: фуксин либо метиленовую синюю.
• Сложный. Этот способ чаще всего применяется для выявления возбудителя инфекции, включает в себя два и более красителя. Чаще на практике применяют метод окрашивания по Граму и по Цилю.
• Дифференцированный. Для окрашивания жгутиков используют метод Бениньетти. Для индицирования капсул применяют метод Гинса.

Принципы таксономии микроорганизмов. Принципы номенклатуры микроорганизмов. Категории таксономической иерархии. Названия таксонов у микроорганизмов.

Образование и применение научных названий микроорганизмов регламентируют «Международный кодекс номенклатуры бактерий», «Международный кодекс ботанической номенклатры» (грибы), «Международный кодекс зоологической номенклатуры» (простейшие) и решений Международного комитета по таксономии вирусов. Все изменения научных названий микроорганизмов возможны лишь решениями соответствующих международных конгрессов и постоянных комитетов по номенклатуре.

Категории таксономической иерархии

Для микроорганизмов приняты следующие категории (таксоны) таксономической иерархи (по восходящей): Вид (Species)-> Род (Genus) —> Триба, или колено (Tribus) —» Семейств (Familia) ~> Порядок (Ordo) —> Класс (Classis) -> Отдел(Divisio) —> Царство (Regnum). При необходимости вводят категории (по восходящей): Подтриба, или подколено (Subtribus) -> Подсемейство (Subfamilia) —> Подпорядок (Subordo) —> Подкласс (Subclassis) —> Подотдел (Subdivisio).

Названия таксонов у микроорганизмов

Род и выше. Названия таксонов, имеющих ранг рода и выше, униноминальны (унитарны), то есть обозначаются одним словом, например Herpesviridae (семейство герпесвирусов).

Вид. Названия видов биноминальны (бинарны), то есть обозначаются двумя словами -название рода и вида. Например, Escherichia coli (кишечная палочка). Второе слово бинарного названия вида, взятое отдельно, не имеет статуса в номенклатуре и не может быть использован для научного обозначения микроорганизма. Исключением выступают вирусы, видовые названия которых не бинарны, то есть включают только видовое название (например, вирус бешенства).

Инфравидовые таксоны. Систематика бактерий включает также внутривидовые таксоны названия которых не подчиняются правилам «Международного кодекса номенклатуры бактерий)

Подвид. Названия подвидов триноминальны (тринарны); для их обозначения применяют слово подвид (subspecies) после видового названия, например Klebsiella pneumoniae subsp ozena (палочка озены, где ozenae — название подвида).

Вариант. Разнообразные механизмы изменчивости бактерий приводят к определённой нестабильности признаков, совокупность которых определяет тот или иной вид. Поэтому в систематике бактерий широко применяют понятие «вариант». Различают морфологические, биологические, биохимические, серологические и многие другие варианты.

В медицинской бактериологии обычно выделяют серологические варианты (серовары), варианты, устойчивые антибиотикам (резйстенсвары), бактериофагам (фаговары), а также варианты, различающиеся по биохимическим (хемовары), биологическим или культуральным признакам (биовары). Например, Vibrio cholerae биовар Eltor (холерный вибрион Эль-Тор) или Escherichia со серовар 0157:Н7 (представитель группы энтерогеморрагических кишечных палочек).

Штамм и клон. В микробиологии также применяют специализированные термины -«штамм» и «клон». Штаммом называют культуру микроорганизмов, выделенную из определённого конкретного источника (какого-либо организма или объект окружающей среды). Клоном называют культуру микроорганизмов, полученную из одной материнской клетки. Например, вирус гриппа A (H3N2) штамм Ленинград 34/72.

Классификация микроорганизмов. Принципы классификации микроорганизмов. Систематика микроорганизмов. Естественная ( филогенетическая ) систематика микроорганизмов.

Базовая категория любой биологической классификации, отражающая определённую стадию эволюции отдельной популяции организмов — вид — совокупность особей с одинаковым фенотипом, дающих плодовитое потомство и обитающих в определённом ареале. Для правильного понимания значения этого термина в классификации микроорганизмов необходимо знать различия видообразования между бактериями и высшими растениями и животными с обязательным половым размножением.

Для видов последних характерно наличие популяций с относительно однородным набором генов, образовавшимся в результате перекрёстного скрещивания. Если отдельные части популяции изолировать друг от друга (например, географически), то вполне возможна их дивергентная эволюция. По прошествии определённого времени на географическую изоляцию накладывается физиологическая изоляция, приводящая к развитию отдельных частей популяции по собственному пути и образованию нового вида.

В отличие от высших растений и животных, большая часть микроорганизмов не способна размножаться половым путём. Иными словами, у них отсутствуют механизмы, способные приводить к «прерывистому» видообразованию. В результате заполнения различных экологических ниш могут развиваться дивергентные эволюционные формы, но разница между ними обусловлена лишь различиями между экологическими нишами. Таким образом, определение понятия вид, как его применяют для организмов с половым размножением, нельзя полностью применять в отношении микроорганизмов. В связи с этим понятие вид для них трактуется произвольно.

Систематика микроорганизмов

Естественная (филогенетическая) систематика микроорганизмов имеет конечной целью объединение родственных форм, связанных общностью происхождения, и установление иерархического соподчинения отдельных групп. До настоящего времени отсутствуют единые принципы и подходы к объединению (или разделению) их в различные таксономические единицы, хотя для них пытаются использовать сходство геномов как общепринятый критерий. Очень многие микроорганизмы имеют одинаковые морфологические признаки, но различаются по строению геномов, родственные связи между ними часто бывают неясными, а эволюция многих просто неизвестна.

Более того, краеугольное для каждой классификации понятие вид для бактерий до сих пор не имеет чёткого определения, а в ряде случаев истинное родство между бактериями может оказаться спорным, поскольку оно лишь отражает общность происхождения от одного далекого предка. Такой упрощённый критерий, как размер, применявшийся на заре микробиологии, в настоящее время абсолютно неприемлем. Кроме того, микроорганизмы значительно различаются по своей архитектуре, системам биосинтезов, организации генетического аппарата. Их разделяют на группы для демонстрации степени сходства и предполагаемой эволюционной взаимосвязи. Базовый признак, используемый для классификации микроорганизмов — тип клеточной организации.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним. См. подробнее в пользовательском соглашении.