Генетическая таксономия
Идентификация бактерий на основании генетического родства. В основе определение генетических структур клетки — ДНК, внехромосомных структур – плазмиды, транспазоны. Доказано что состав основавний ДНК витоспецифичны т.е. определяется процентное содержание ГЦ от общего содержание всех оснований это может иметь значении е для определение вида. Определяется сходство или комплементарность кислот между различными организмами методом гибридизации. Устанавливают гомологию последовательности нуклеиновых кислот. Этим методом определяют родство между микроорганизмами. % сходства одного порядка равен 80%, для семейства 90%, рода 95% для вида почти 100%.
Первый труд в котором были описаны и классифицированы бактерий был составлен Берджи в 1923 г. В нем бактерии разделены на 25 группы. Патогенные всего 20 групп. В определителе бактерии разделены на Gracilicutes – тонкостенные, Firmicutes — толстостенные, Teniricutes – мягкотелые.
Другие семейства микробов
Кроме основных, микробиология выделяет еще несколько семейств микроорганизмов, которые играют большую роль в функционировании окружающей среды и в жизни человека:
- Vibrionaceae (Вибрионы) – семейство из очень разнообразной по своим признакам группы протеобактерий (Proteobacteria). Vibrionaceae живут в пресных и в соленых водах. Ввиду такого специфичного места жительства, многие из них стали симбионтами животных, живущих в глубинных водах. Vibrionaceae являются факультативными анаэробами (могут менять процессы дыхания по необходимости), передвигаются на жгутиках. Это очень малочисленная группа. Сейчас в ней насчитывается около 10 родов. Она была выделена совсем недавно в результате изучения генома бактерий.
- Micrococcaceae (микрококки) – семейство из порядка Actinomycetales (Актиномицеты) представлено очень многими родами в организме человека, практически на всех слизистых есть Актиномицеты. Micrococcaceae – грамположительные шарообразные эубактерии, которые могут быть как со жгутиками, так и без них (подвижные и неподвижные). Микрококки активно образуют скопления и живут на слизистых бактериальной колонией.
Ярким примером является тот факт, что до недавних пор микробиология считала, что археи относятся к царству бактерий. Так продолжалось, пока не было установлено, что археи имеют больше сходств с эукариотическими клетками, нежели с прокариотами. Тогда микробиология выделила археи в отдельное царство со своими законами.
Общая характеристика
Микробиология разделяет царство бактерии на восемь основных семейств.
Pseudomonadaceae (псевдомонады)
Истинные бактерии (эубактерии), имеющие грамотрицательную клеточную оболочку (то есть не окрашиваются кристаллическим фиолетовым). Они не могут образовывать споры, имеют форму палочек (прямых или изогнутых). На концах палочек расположены полярные жгутики. Псевдомонады могут быть как автотрофами, так и гетеротрофами, как аэробами, так и анаэробами. Псевдомонады никогда не участвуют в процессах брожения. Количество патогенных видов в этом семействе очень невелико.
Bacteriaceae (бактерии)
Bacteriaceae (бактерии) также грамотрицательные микроорганизмы. Отличительной особенностью этих палочковидных микробов является перитрихиальное жгутикование (множество жгутиков). В основном организмы семейства бактерии – сапрофиты, то есть питаются отмершей органикой. Оно насчитывает более ста видов, которые распространены в почвах, в воде, в продуктах, на растениях. Среди представителей достаточно много патогенных микроорганизмов (брюшной тиф, дизентерия).
Bacillaceae (бациллы)
Микроорганизмы, способные образовывать споры. Могут быть как грамположительными, так и грамотрицательными, как аэробами, так и анаэробами.
Ferribacteriaceae (железобактерии)
Имеют отличный от других микроорганизмов внешний вид. У представителей этого семейства есть слизистые стебельки – выросты цитоплазмы. Живут железобактерии в пресном иле на дне водоемов.
Siderocapsaceae (сидерокапсы)
Маленькие палочки или яйцевидные бактерии (они действительно имеют мелкие размеры в сравнении с другими бактериями). Образуют слизистую капсулу, которая становится источником месторождений железа и марганца.
Enterobacteriaceae (энтеробактерии)
Это семейство кишечных бактерий, которые являются патогенными для человека. Среди энтеробактерий такие опасные возбудители, как сальмонелла, кишечная и чумная палочки. Представители семейства Enterobacteriaceae – крупные палочковидные микроорганизмы. Особая опасность энтеробактерий заключается еще и в том, что все представители семейства Enterobacteriaceae могут образовывать термоустойчивые споры.
Излечить инфицированные представителем энтеробактерий органы очень сложно, так как споры Enterobacteriaceae могут сохраняться в тканях в течение длительного времени и при наступлении более благоприятных условий опять создать очаг поражения колонией энтеробактерий. Поэтому одним из основных профилактических мероприятий по предупреждению инфекций, связанных с поражением организма представителями энтеробактерий, является усиление собственного иммунитета человека.
Реакция антигенов на присутствие представителей семейства Enterobacteriaceae должна быть молниеносной, а это возможно только в том случае, если механизмы, обеспечивающие устойчивость человеческого организма к представителям Enterobacteriaceae не будут заняты восстановлением других процессов и у них будет достаточно инструментов для дезактивации энтеробактерий. Одной из самых успешных стратегий борьбы с представителями семейства Enterobacteriaceae считается поддержание здоровой микрофлоры кишечника, которая создаст для энтеробактерий условия, невыносимые для жизни.
Основная таксономическая единица в микробиологии вид, род, семейство.
Вид – бактерии это совокупность микроорганизмов одного генотипа, которые в одинаковых условиях имеют одинаковые фенотипические признаки. Например: Salmonella typhi (род, вид). В пределах одного вида отдельные признаки. Отдельные свойства могут варьировать, поэтому внутри вида могут вида могут определятся под виды (морфологические варианты, биоварианты, хемоварианты, фаговары, серовары(отличаются по антигенным свойствам)).
Установление принадлежности к роду и виду называется идентификацией бактерий. Для идентификации необходимо изучить все свойства микроорганизмов, обнаружить эти свойства в мире микроба. Идентификация микроорганизма происходит по набору следующих свойств: тинкториальный, кульруральных, биохимических, факторов патогенности, антигенных свойств и отношение к фагам. Для облегчения идентификации предложены специальные идентификационные ключи для определенных групп микроорганизмов это наборы признаков для микроорганизма – семейства, рода и вида. Идентификации подвергаются исключительно чистые культуры организма.
ЧКМ – микробы одного вида выращенные в лабораторных условиях на искусственных питательных средах.
Штамм – чистая культура выделенная из конкретного источника, либо чистая культура выделенная из одного источника, но в разное время.
Клон – чистая культура микробов полученная из одной бактериальной клетки
Популяция микробов – совокупность особей одного вида длительно существующих на определенной территории и изолированных от других особой того же вида, популяция единица эволюции. Например популяция сальмонеллы тифи северных регионов отличается от обитающих в южных регионов.
Как выглядят бактерии
Внешний вид и параметры клетки влияют на ее свойства – подвижность, функциональные особенности, крепление к поверхности. По форме микроорганизмы разделяются на:
- Кокки – шаровидные или округлые бактерии. Они различаются по количеству клеток в сцепке:
- микрококки (единичная клетка);
- диплококки (две клетки, соединенные между собой);
- тетракокки (четыре соединенные клетки);
- стрептококки (соединенные в длину в виде цепи);
- сарцины (пласты или пакеты из 8, 12, 16 и более штук);
- стафилококки (соединение имеет форму виноградной грозди).
2. Палочки различают:
- по форме концов: плоские (обрубленные), округлые (полусфера), острые (конус), утолщенные;
- по характеру соединения: одиночные, пары, цепочки (стрептобактерии).
3. Спирали имеют изогнутую или спиральную форму (строго говоря, эти бактерии тоже относят к палочковидным). Они выделяются формой и количеством завитков:
- вибрионы – немного выгнутые;
- спириллы – один или несколько витков (до четырех);
- свыше четырех завитков имеют борелли (от 4 до 12) и (любимое ругательство доктора Быкова, возбудители сифилиса) трепонемы (от 14 до 17 мелких витков);
- лептоспиры похожи на латинскую «S».
Кроме этого, существуют звездочки, кубики, С-образные и другие формы клеток. Более того, один и тот же вид бактерий в зависимости от обстоятельств может менять форму, причем значительно. Например, молочнокислые бактерии представляют собой палочки, но одни представители вида могут иметь форму очень короткой палочки (почти шара), тогда как другие вытягиваются в длину, приближаясь к нитевидным клеткам. Длина в данном случае зависит от состава среды, наличия и процентного содержания кислорода, способа культивирования (искусственного выращивания) микроорганизмов.
С размерами одноклеточных немного проще:
- самые маленькие (бруцеллы);
- средние (бактероид, кишечная палочка);
- большие (бациллы, клостридии).
