Систематика бактерий (тема 3)

1. Систематика бактерий
Систематика (от греч. sistematikos – упорядоченный) –
это классификация, т.е. разделение микробов по сходству и родству.
Впервые систематика микробов основывалась только на морфологических признаках (шаровидные, палочковидные, извитые).
Затем в основу систематик были положены кроме морфологических и физиологические признаки .
Так в основе традиционной русской систематики Н.А. Красильников (1949) все прокариоты делил на 2 отдела:
1. Хлорофилсодержащие (цианобактерии и др.).
2. Без хлорофилла (бактерии, актиномицеты, миксобактерии, спирохеты).

Современная классификация, принятая во всем мире – это систематика Берги.
В основе систематики Берги лежит отношение бактерий к окраске по Граму.
Микробы делятся на 2 царства:
1. Прокариоты;
2. Эукариоты.

Отдел 1. Грамотрицательные бактерии
Класс скотобактерии
Гр. 1. Спирохеты
2. Аэробные спириллы и вибрионы (азоспирилла)
3. Аэробные палочки и кокки (клубеньковые бактерии, азотобактер, псевдомоносы)
4. Факультативные анаэробы (кишечная палочка, эрвиния)
5. Аэробные палочки и вибрионы (desulfovibrio)
6. Хемолитотрофные – осуществляют хемосинтез (нитрифицирующие, железобактерии, бесцветные серные бактерии)
7. Скользящие бактерии (миксобактерии, цитофаги, нитчатые серные бактерии)
8. Хламидобактерии (нитчатые железобактерии покрытые чехлом)
9. Почкующиеся и стебельковые бактерии
10. Риккетсии.
Класс фототрофные (осуществляют фотосинтез в анаэробных условиях без выделения кислорода) – зеленые и пурпурные серые бактерии (сульфофикация).
Класс оксифототрофы (осуществляют бактериальный фотосинтез в аэробных условиях с выделением кислорода) – цианобактерии.
Прокариоты делятся на 4 отдела:

Отдел 2. Грамположительные бактерии
Класс Фермибактерии
Гр. 1. Кокки – молочный стрептококк
2. Бациллы – bacillus, clostridium
3. Палочки без спор – молочнокислые бактерии
Класс Таллобактерии
Гр. 1. Коринефорные
2. Пропионовые
3. Актиномицеты
Отдел 3. Грамотрицательные бактерии у которых нет клеточной стенки
Микоплазмы.
Отдел 4. Древние бактерии
У которых несовершенная клеточная стенка и отношение к окраске по Граму – архебактерии.

Вирусы и фаги
Вирусы (лат. virus - яд) – группа ультрамикроскопических облигатных внутриклеточных паразитов, способных размножаться только в клетках живых организмов. Вызывают только болезни.
Вирусы были открыты в 1892 г Д.И. Ивановским при изучении причин гибели табака от мозаичной болезни.
Вирусы повреждают теплокровных, холоднокровных, насекомых, растения, микроорганизмы (фаги).
Вирусы широко распространены в воздухе, воде, почве.
Устойчивы к внешним факторам:
На них не действует высушивание, низкие температуры, химические вещества.
Действуют высокая температура и ультрафиолет.
2. Характеристика отдельных микроорганизмов

Характерные особенности вирусов:
1. Ультромикроорганизмы (15-350 нм.), проходят через бактериальные фильтры;
2. Не имеют клеточного строения. Бывают в покоящейся стадии – вирион;
3. Не способны к росту и бинарному делению;
4. Внутриклеточные паразиты;
5. Не способны самостоятельно размножаться и редукцию осуществляют в клетке хозяина;
6. Не растут на искусственных питательных средах, а только в организме восприимчивого к ним хозяина;
7. Используют рибосомы хозяина для собственного синтеза белков;
8. Отсутствует обмен веществ, питание и дыхание;
9. Содержат только одну нуклеиновую кислоту (ДНК либо РНК);
10. Способны к кристаллизации.
11. Специфичны: вирусы растений или рыб не могут поражать клетки человека и животного и наоборот.

Строение вирусов
Простые вирусы
состоят из белковой оболочки – капсид и ДНК, или РНК.
Схема строения аденовируса: 1 — капсид; 2 — геном.
Сложные вирусы
имеют дополнительные оболочки, или мембраны, или неструктурные белки.
Схема строения вируса иммунодефицита человека: 1 — капсид; 2 — геном; 3 — липопротеиновая оболочка (суперкапсид);
4 — гликопротвиды.

Классификация вирусов:
Не имеют латинских названий, а называются по болезням которые вызывают.
По форме:
1. Шаровидные или сферические (паратита – свинка, некоторые формы гриппа);
2. Палочковидные или цилиндрические (вирус эбола);
3. Кубоэдальные (вирус оспы);
4. Булавовидные (фаг).
По нуклеиновой кислоте:
1. ДНК содержащие (вирусы оспы, вирус герпеса, аденовирусы (ОРЗ));
2. РНК содержащие (вирус табачной мазаики, гриппа, СПИДа, корь, краснуха, бешенства).

Размножение вирусов
Вирусы размножаются путем синтеза вирусной нуклеиновой кислоты и специфических вирусных белков.
Цикл размножения:
1. Вирус связывается с клеткой хозяина и проникает в нее;
2. Вирус освобождается от белковой оболочки и высвобождает свой генетический материал;
3. Ферменты клетки копируют (реплицируют) вирусную ДНК и после чего клетка хозяина синтезирует РНК вируса;
4. Рибосомы клетки хозяина, находящиеся в цитоплазме, синтезируют вирусные белки;
5. Вирусная ДНК и вирусные белки взаимодействуют друг с другом и образуют новую вирусную частицу (вирус)

Фаги (от лат. phages — пожирающий) — облигатные паразиты микроорганизмов, вызывающие их растворение.
Открыты в 1915 году Туортом и в 1917 году Эррелям.
Это ультромикроорганизмы (менее 20 нм).
Различают:
1. Бактериофаги - вирусы бактерий;
2. Актинофаги - вирусы актиномицетов;
3. Микофаги - вирусы грибов;
4. Цианофаги - вирусы цианобактерий.

Строение:
Имеют булавовидную форму:
Головка;
ДНК внутри головки;
Хвостовой отросток;
Полость внутри хвостового отростка;
Белковый чехол (способен к сокращению);
Базальная пластинка;
Шипы;
Отростки (служат для прикрепления к специфическим бактериям).
1
2
3
4
5
6
7
8

Размножение:
1. Бактериофаг цепляются к клетке хозяина шипами и отростками;
2. Базальная пластина выделяет ферменты, которые приводят к лизису (разрушению) клеточной стенки бактерии;
3. Белковый чехол бактериофага сокращается и через полый стержень и отверстие в стенке бактериальной клетки впрыскивает свою ДНК;
4. Латентный (скрытый) период;
5. Клетки фага синтезирует фаговые ДНК и в белковой оболочке идет сборка и выход наружу зрелых фагов.

Значение бактериофагов:
1. В природе играют санитарную роль. Они пожирая бактерии действуют против патогенов.
2. В медицине используют для борьбы с бактериальными болезнями.
3. Биологическое средство защиты растений.
Фаги не вызывают заболеваний человека и животных.
Вироиды – меньше вирусов (менее 40 нм). Содержат короткую нить РНК и не имеют белковую оболочку. Вызывают болезни только растений.
Прионы – короткие нити белка, не имеют нуклеиновой кислоты, вызывают болезни только животных.

Микроскопические грибы
К ним относятся плесневые грибы и дрожжи.
Плесневые грибы.
Это все грибы которые дают на субстрате налет.
В природе встречаются множестов видов плесени, например, Penicillium, Mycor, Aspergillus, Fusarium и т.д.
Особенности:
1. Состоят из мицелия крупных размеров 5-50 мкм. Мицелий может быть одноклеточным (Mucor) и многоклеточным (Aspergillus, Penicillium);
2. Клетка имеет типичную эукариотическую организацию – клеточная стенка, ЦПМ, цитоплазма, ЭПС, аппарат Гольджи, митохондрии, рибосомы, лизосомы, ядро, вакуоли, запасные питательные вещества. В клеточную стенку входит хитин;

3. Все аэробы;
4. Много психрофилов (холодостойкие), кислотоустойчивые, осмофилы, гетеротрофы;
5. Сапрофиты и паразиты;
6. Размножаются:
вегетативно мицелием
бесполое размножение спорами
половое размножение оогамия, гетерогамия.

Плесневые грибы относятся к разным классам:
I. Фикомицеты: хитридиомицеты (Olpidium brassikae, Synchytrium endobioticum); оомицеты (Phitophthora infestans, Plasmopara); зигомицеты (Mucor, Rhizopus, Thamnidium).
II. Аскомицеты: Aspergillus, Penicillium, дрожжи (род Saccharomyces), Endomyces (Oidium lactis).
III. Базидиомицеты - трутовики, домовые грибы, головневые грибы, ржавчинные грибы.
Дейтеромицеты: Alternaria, Cladosporium, Fusarium, Candida, Trichoderma, Botrytis, Monilia, Fosia, Stemphilium, Catenuaria, Rhodotorula, Torulopsis.
Значение:
1. В почве разлагают органическое вещество (окисляют);
2. Их используют в медицине для получения антибиотиков – пенициллин и др.;
3. Вызывают болезни и порчу продукции.

Серая гниль
Возбудитель заболевания — гриб ботритис (Botrytis cinerea Pers)
Мучнистая роса
Возбудители болезни –
мучнисторосяные грибы (Erysiphales)

Белая гниль
Возбудитель болезни -
гриб Sclerotinia sclerotiorum
Фитофтороз, заболевание картофеля, вызываемое грибом Phytophthora infestans.

Особенности:
1. Микроскопические грибы без мицелия;
2. Эукариоты (в клетке есть ядро, митохондрии, нет хлорофила, много запасных питательных веществ (валютин, гликоген, белок и жир), в клеточную стенку входит целлюлоза);
3. Одноклеточные, округлые или овальные. Неподвижны. Факультативные анаэробы;
4. Размножаются вегетативно (почкованием), бесполое (спорами), половое реже (деление перегородкой).
Дрожжи встречаются на поверхности фруктов, ягод, где высокая концентрация сахара и на поверхности почвы.
Дрожжи
Saccharomyces cerevisiae

Заболевания : Кандидоз слизистых. Покраснение и трещины губ.
Возбудитель грибы род Candida
Значение:
1. Используют в спиртоделии, пивоварении, виноделии, хлебопечении;
2. Используют для кормовых целей;
3. Используют в заквасках с молочно-кислыми бактериями;
4. Некоторые дрожжи (рода Candida) вызывают болезни – молочница.

Миксобактерии
(слизистые бактерии)
Широко распространены в почве. Представляют собой палочки больших размеров с заостренными концами. Размножаются делением, образуя слизистые колонии — псевдоплазмодии, которые способны разрушать другие бактерии, находящиеся поблизости, и использовать материал их клеток для собственного роста и развития.
Особенности:
1. Аэробы и окисляют клетчатку;
2. Не ригидная (не жесткая) клеточная стенка;
3. Двигаются скользящим образом путем сокращения тела и отталкиваясь от поверхности, могут выделять слизь или выбрасывать слизь – реактивное движение;
4. Имеют дифференцированное ядро – нуклеоид покрыт мембраной;
Плодовые тела некоторых миксобактерий:
I — Myxococcus stipitatus (высота колонии 0,1 мм);
2 — Podangium erectum (высота 50 мкм);
3 — Myxococcus fulvus (высота 150 мкм);
4 — Chondromyces sp. (высота 0,5 мм).

5. Имеют своеобразный цикл развития:
а) После деления перетяжкой клетки сползаются в рои и покрываются слизью.
б) Из скоплений клеток развивается плодовое тело, которое состоит из ножки - цистофора (т. е. носителя цисты) и самой цисты, в которой образуются покоящиеся клетки — миксоспоры.
в) Из миксоспор в благоприятных условиях развиваются вегетативные клетки (палочки), и цикл повторяется.

Цитофаги (схожи с миксобактериями)
Широко распространены в почве.
Имеют клетки удлиненной формы.
Образуют слизистые колонии, но без микроцист.
Особенности:
1. Аэробы, окисляют клетчатку и хитин;
2. Не ригидная (не жесткая) клеточная стенка;
3. Передвигаются скользяще путем сокращения тела.

Микоплазмы
Занимают промежуточное положение между бактериями и вирусами.
- Как вирусы они очень маленькие 100-150 нм. и способны проходить через бактериальные фильтры.
- Как бактерии могут расти самостоятельно на питательной среде и размножаться бинарным делением, фрагментацией и почкованием.
Особенности:
Микоплазмы лишены клеточной стенки, сверху покрыты трехслойной цитоплазматической мембраной, поэтому наблюдают у них полиморфизм внешнего вида (шаровидные, искривленные, нитевидные, ветвистые, булавовидные).

2. Микоплазмы обитают в почве, сточных водах, на различных субстратах, в организме животных и человека;
3. Среди них много паразитов, которые вызывают болезни, например возбудитель плевропневмонии Mycoplasma pneumoniae;
4. В почве сапрофиты (разлагают органические вещества);
5. Микоплазмы неподвижны, неспоровые, факультативные анаэробы;
6. Размножаются фрагментацией