классификация бактерии по форме клетки
Бактерии
Строение бактерий
Спешу сообщить, что на данный момент установлено однозначно: мезосомы это складки цитоплазматический мембраны, образующиеся только лишь при подготовке бактерий к электронной микроскопии (это артефакты, в живой бактерии их нет).
В состоянии споры бактерии очень устойчивы к изменениям температуры, механическим и химическим факторам. При изменении условий среды на благоприятные, бактерии покидают спору и приступают к размножению.
Энергетический обмен бактерий
Бактерии получают энергию за счет окисления веществ. Существуют аэробные бактерии, живущие в воздушной среде, и анаэробные бактерии, которые могут жить только в условиях отсутствия кислорода.
Получают энергию бактерии путем хемо- или фотосинтеза. Среди хемосинтезирующих бактерий можно встретить нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии.
Важно заметить, что клубеньковые бактерии (азотфиксирующие) не осуществляют хемосинтез: клубеньковые бактерии относятся к гетеротрофам.
Среди фотосинтезирующих бактерий особое место принадлежит цианобактериями (сине-зеленым водорослям). Благодаря им сотни миллионов лет назад возник кислород, а с ним и озоновый слой: появилась жизнь на поверхность земли и аэробный тип дыхания (поглощение кислорода), которым мы сейчас с вами пользуемся 🙂
Биотехнология
Бактерии используются для получения антибиотиков (тетрациклина, стрептомицина, грамицидина), широко применяемых в медицине. Бактерии также применяют в пищевой промышленности, где их используют для получения молочнокислых продуктов, алкогольных напитков.
Классификация бактерий по форме
При микроскопии становятся заметны явные отличия форм бактерий.
Размножение бактерий
В ходе бинарного деления бактерия делится на две дочерние клетки, являющиеся генетическими копиями материнской. Деление в среднем происходит раз в 20 минут, популяция бактерий растет в геометрической прогрессии.
Бактериальные инфекции
Многие патогенные бактерии приводят к развитию тяжелых заболеваний у человека. На настоящий момент при бактериальных инфекциях применяются антибиотики, дающие хороший эффект.
От некоторых болезней: дифтерия, коклюш и т.д. разработаны вакцины, дающие стойкий пожизненный иммунитет. После вакцинации образуются антитела к возбудителю, вследствие чего организм становится защищен от подобных инфекций: при встрече с возбудителем человек не заболевает, или переносит болезнь в легкой форме.
К бактериальным инфекциям относятся: чума, дифтерия, туберкулез, коклюш, гонорея, сифилис, тиф, столбняк, брюшной тиф, сальмонеллез, дизентерия, холера. Ниже вы можете видеть возбудителей данных заболеваний и место их локализации в организме.
При проведении медицинских процедур локального кварцевания (облучения УФ отдельных участков) тела следует надевать защитные очки для избежания ожога сетчатки глаза. При кварцевании помещений следует покинуть их по той же причине.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Тот случай, когда встречают и провожают по одежке
Разнообразие форм клеток прокариот не является (по крайней мере не всегда) случайным феноменом эволюции этих организмов. Исследования показали, что форма бактерий может быть обусловлена физическими законами среды обитания: в вязкой среде эффективнее перемещаются микрообитатели спиральные формы, а следовать направлению лучше могут изогнутые вибрионы и т.д. Согласно расчетам наиболее удобна для микроскопических одноклеточных прокариот форма палочек, которые благодаря своей форме могут противостоять броуновскому движению в жидкостях, имеют эффективное соотношение поверхности к объему клетки и могут закрепляться на субстрате…Авторы статьи проанализировали исследования эволюции и связи с экологией формы клеток бактерий.
Форма и размер бактериальных клеток, как и свойства их клеточной стенки (что отразилось на широко известном делении бактерий на грамположительных и грамотрицательных) – одни из самых первых признаков, использованных для классификации этих организмов. Разнообразие форм клеток и в то же время постоянство формы клеток на видовом уровне (за некоторым обсуждаемом ниже исключением) позволили довольно подробно и точно определять таксономическую принадлежность бактерий. Однако причины возникновения разнообразия формы и ее стабильность внутри разного уровня таксонов прокариот долго оставались загадкой. Новые методы исследований – электронная микроскопия, методы молекулярной биологии и биохимии, а также исследования физических закономерностей и математическое моделирование помогли установить ряд факторов, определяющих внешнее строение бактерий. В обсуждаемой статье авторы представили анализ исследований связи формы клеток бактерий с их экологией и эволюцией.
Несмотря на то, что основными являются три типа клеток бактерий (заглавная иллюстрация) – сферическая, палочковидная и спиральная – специалисты выделяют довольно большое разнообразие других форм (рис. 1). Известно, что бактерии по строению клеточной стенки можно разделить на два типа (рис. 1, 2). Строение оболочки (клеточной стенки бактерий) в значительной степени связано с ее формой. Среди определяющих форму бактерий факторов на данным момент выделяют несколько основных:
— наличие/отсутствие внешней мембраны (у грамотрицательных бактерий);
— относительная толщина пептидогликанового слоя;
— особенности строения продольных пептидных сшивок между гликановыми нитями, ориентированными перпендикулярно длинной оси клетки: у грамотрицательных образуются напрямую, а у грамположительных через дополнительный мостик.
Ряд авторов отмечают, что морфологическое разнообразие грамотрицательных бактерий выше, чем таковое грамположительных (см. рис. 1). Среди грамположительных бактерий преобладают палочки, часто встречаются кокки и нитевидные формы, а вот изогнутые и спиральные формы очень редки. Палочки также преобладают и среди грамотрицательных бактерий, но второе и третье места по распространенности делят изогнутые и спиральные формы. А вот кокки и одноклеточные нитчатые формы среди грамотрицательных бактерий редки, хотя некоторые палочки и спиральные бактерии в определенных условиях могут приобретать округлую форму, например, в стационарной фазе культивирования и при неблагоприятных условиях.
На настоящий момент превалирует представление, что белки цитоскелета, такие как MreB (Murein cluster B) и FtsZ (Filamenting temperature-sensitive mutant Z) гомологи актина и тубулина эукариот, не являются собственно архитектурными элементами формы клеток, а представляют собой нечто похожее на разметку для активации процессов синтеза/разборки клеточной стенки, являясь сайтами прикрепления соответствующих ферментов и регуляторных белков. Экспериментально было показано, что присутствие белка MreB отвечает за палочкообразную форму клетки, а белок FtsZ отвечает за формирование перегородки и других структур во время деления клетки (так называемое Z-кольцо). Представляется, что белок MreB это основной фактор формирования палочковидной формы: он организует в определенных местах клеточной стенки (там, где будут «стенки палочки») синтез пептидогликана (клеточной стенки) после разделения клетки на дочерние и, таким образом, обеспечивает удлинение клеток. У кокков (сферическая форма) этого белка нет, а наращивание клеточной стенки происходит в кольцевой зоне при делении клетки за счет белка FtsZ и других белков, участвующих в делении клетки. Для объяснения формы клеток прокариот еще одним важным белком считается кресцетин CreS. Его наличие в определенной области затормаживает образование клеточной стенки, что приводит к искривлению клетки в результате неравномерного роста. Так могут получаться изогнутые формы. Есть и другие белки-кандидаты (например, бактофилины), претендующие на роль в процессе формообразования у прокариот, однако их функции пока изучены недостаточно.
Кокки. Можно выделить два типа прокариот, имеющих сферическую форму. Одни кокки («собственно» кокки) в течение всего жизненного цикла остаются сферическими. Другие («производные» кокки) – палочки, вибрионы, и др.- приобретают сферическую форму только в неблагоприятных условиях. Как уже говорилось, у подавляющего большинства «собственно» кокков не обнаружен белок MreB (ответственный за палочковидную форму) и сферическая форма приобретается в ходе процессов роста дочерних клеток в зоне деления материнской клетки. «Производные» кокки получают свою сферическую форму другим путем: за счет, так называемого, «редуктивного» деления, когда многократные деления клеток не перемежаются синтезом клеточной стенки в районе стенок (т.е. удлинением). Очевидно, напрашивается вывод, что кокки произошли от палочковидных бактерий в результате потери основного белка MreB, обеспечивающего удлинение стенок.
Чем же выгодно быть сферическим? У сферической формы наименьшее соотношение площади поверхности к объему, это объясняет их малые размеры, потому кокки являются доминирующей группой в микропорах различных типов почв. Это же свойство выгодно при переживании неблагоприятных условий в случае с «производными» кокками. Поскольку шарообразная форма наименее удобна для управляемого движения, кокки, как правило, лишены «органов движения», например, жгутиков. Показано, что сферическая форма позволяет бактериям быстрее распространяться пассивно с током воды, чем бактериям других форм. Эта закономерность объясняет «любовь» кокков образовывать скопления (диплококки – две клетки, стрептококки – нити клеток, стафилококки – гроздья клеток), которые затормаживают пассивное передвижение, а при необходимости агрегация распадается под действием специальных ферментов, разделяющих склеенные между собой клетки (рис. 3).
Палочки. По-видимому, самая удобная (универсальная) для бактерий форма клеток. Большинство исследователей считает палочки исходной в эволюционном плане формой. Подсчитано, что клетки с соотношением длины к диаметру (l/d) около 3.7 испытывают наименьшее сопротивление среды при активном передвижении в жидких средах, более того выгоднее быть длиннее, чем короче, данного соотношения: чтобы испытывать такое же сопротивление среды, как кокки, палочки должны стать в 130 раз длиннее своего диаметра. При соотношении l/d от 3 до 6 наблюдается наибольшая эффективность поглощения питательных веществ из окружающей среды и их внутриклеточного транспорта. Именно таким формам удобно закрепляться на субстрате. Замечено, что очень успешно палочки «собираются» в (печально известные) биопленки.
Многочисленные нитевидные формы это производные палочек, длина стенок которых во много раз превышает диаметр клетки. Нитевидная форма одна из стратегий избегания хищничества со стороны простейших. Длинные, разветвленные формы получают возможность функционально дифференцировать клетку, что способствует более эффективному питанию в случае дефицита определенных элементов питания.
Извитые (спиральные) формы. Бактерии могут становится извитыми разными способами в разных эволюционных линиях прокариот. Например, Helicobacter pylori, вызывающий язву желудка, особыми ферментами (группы Csd) контролируемо разрезает сшивки между нитями в пептидогликановом слое, благодаря чему правильно организованный цилиндр клеточной стенки скручивается в спираль (рис. 4). Интересно, что грамположительные бактерии не имеют ферментов этой группы, к тому же их сшивки между нитями содержат дополнительные (пентаглициновые) мостики, а не сшиты напрямую, как у грамотрицательных бактерий. Эти обстоятельства в некоторой степени объясняют редкость спиральных форм среди грамположительных бактерий.
По-видимому, другой способ скручиваться изобрели Spirochaetae. Сначала было подозрение, что имеющиеся у спирохет жгутики, расположенные в внутреннем пространстве между мембранами (см. рис. 2, межмембранное пространство), ответственны за скручивание клеток. Действительно, было показано, что извитые формы спирохет в виде плоской волны «используют гены» внутренних жгутиков для образования стяжек в нужных местах для придания волнообразной формы клетке. Однако полученные правильно скрученные спиральные мутантные формы без внутренних жгутиков показали, что спиральные спирохеты используют еще какой-то механизм для скручивания. Представляется, что спиральные формы более эффективны при движении в вязкой среде, чем другие формы бактерий.
Изогнутые формы– вибрионы – можно рассматривать как короткие спиральные формы. Но у вибрионов есть покрайней мере еще один способ изогнуться: при помощи «тормозящего» белка кресцетина CreS (см. выше). Ряд исследований показал, что изогнутая форма вибриона способствует активному движению в жидкости и активному поиску лучшего места (хемотаксису).
Помимо общей формы клетки бактерии также могут иметь дополнительные внешние морфологические элементы – жгутики, мембраны, выросты, ножки – отражающие способности прокариот специфически приспосабливаться к определенным условиям жизни, моделируя для себя субнишевые (в экологическом смысле) пространства (рис. 5). Понятно, что целый ряд факторов, таких как свойства среды, способ питания, хищничество со стороны простейших, взаимодействие с субстратом и др. определяют эволюцию формы клеток бактерий. Интересно, что один и тот же тип клеток, как и дополнительных внешних морфологических приспособлений, может обеспечиваться разными структурными элементами оболочки и молекулярными механизмами в ходе эволюции разных таксонов.
По каким признакам классифицируют бактерии
Биология для студентов – 14. Основные принципы классификации бактерий
Систематика включает три части:
В основу таксономии микроорганизмов положены их морфологические, физиологические, биохимические и молекулярно-биологические свойства.
Различают следующие таксономические категории:
В рамках той или иной таксономической категории выделяют таксоны — группы организмов, объединенные по определенным однородным свойствам.
Различают 3 домена (или «империи»):
Домен «Bacteria» — прокариоты, представленные настоящими бактериями (эубактериями); домен «Archaea» — прокариоты, представленные архебактериями; домен «Eukarya» — эукариоты, клетки которых имеют ядро с ядерной оболочкой и ядрышком, а цитоплазма состоит из высокоорганизованных органелл — митохондрий, аппарата Гольджи и др.
Принципы классификации бактерий.
Вид Þ род Þ семейство Þ порядок Þ класс. Существует естественная (только создается в настоящее время) и искусственная классификация; используется морфо-физиологический метод:
Определитель бактерий Берджи: по морфологическим и физиологическим признакам, всего 35 групп бактерий, они разделяются на 4 основные категории:
Основные группы бактерий
А. Мицелиальные формы Mycobacterium, Actinomyces, Nocardia, Streptomyces
Б. Простые одноклеточные
1/облигатные внутриклеточные паразиты Rickettsia, Coxiella, Chlamydia
Классификация бактерий по морфологическим признакам
Строение бактериальной клетки. Формы бактерий
Существуют две основные формы бактерий: кокки – шаровидные структуры и бациллы (палочковидные), встречаются промежуточные (коккобациллы) и производные (нитевидные) формы.
Кокки – шаровидные бактерии могут быть вытянутыми и сплющенными. После деления нередко остаются соединенными.
Диплококки – деление происходило в одной плоскости и образовавшиеся особи остались соединенными (пр. пневмококки, гонококки)
Стрептококки – деление кокков в одном направлении
Тетракокки – деление в двух взаимноперпендикуллярных направлениях
Сарцины – деление в трех взаимноперпендикулярных плоскостях, образование 8-16 клеток
Стафилококки – гроздевые кокки образуются при беспорядочном делении клеток
Палочковидные бактерии – различаются формой концов клеток:
Закругленные, заостренные, обрубленные
Вибрионы – слгка изогнутые палочки
Палочки размножаются поперечным делением и обычно разъединяются, у некоторых остаются соединенными по две или цепочки
Спириллы – извитые бактерии в виде спирали
Спирохеты – тонкие извитые нити, обладающие подвижностью. Имеют специфическую структуру – вокруг тонкой осевой эластичной нити, состоящей из отдельных фибрилл, навита лента цитоплазмы, образуя первичные завитки. Дифференциация спирохет осуществляется по длину нити, количеству и характеру завитков. Имеют признаки, сходные с простейшими.
Актиномицеты – хорошо разветвленный мицелий. Размножение спорами или мицелием
Риккетсии – (0,2-0,3 х 40 мкм) по морфологии близки к бактериям, но являются строгими внутриклеточными паразитами. Существует 4 морфотипа – кокковидные, короткие или длинные палочки, нитевидные формы.
Микоплазмы – (125-250 нм), очень мелкие, полиморфные. Отсутствует регидная клеточная стенка, существует ограничительная мембрана. Имеют вид сферических тел, бус или нитевидных ветвистых форм.
Деление бактерий на грамположительные и грамотрицательные было предложено Гансом Христианом Иохимом Грамом (1884). Генциан-виолет с йодом образует соединение нерастворимое в воде, плохо растворимое в спирте.
При окраске клетки так называемые грамположительные бактерии удерживают соединение и остаются окрашенными после воздействия спиртом, грамотрицательные – обесцвечиваются и их можно окрасить контрасным веществом (напримур, фуксином, тогда клетки выглядят красными).
Строение бактериальной клетки.
бактериальное ядро (различия в соотношении гуанина и цитозина в различных группах бактерий позволяет проводить таксономию бактерий)
включения в цитоплазму
Отличительные особенности прокариот
Функции: обеспечение формы клетки, защитная
Свойства: в отличии от мембаны проницаема для солей и других низкомолекулярных соединений
Пептидогликан ответственен за поддержание специфической формы бактерий и выдерживает внутриклеточное давление, достигающее несколькоих атмосфер. Пептидогликан состоит из параллельных полисахаридных цепей, образующих вокруг микробной клетки каркас, жесткость которого обеспечивается параллельными сшивками.
Поперечные сшивки формируются за счет замыкания ковалентных связей между боковыми цепями аминокислотной природы, отходящими под прямым углом от основных цепей. Замыкание поперечных сшивок обеспечивают специальные ферменты. Функцию этих ферментов специфически подавляют беталактамные антибиотики.
Благодаря способности связываться с пенициллином ферменты получили название пенициллинсвязывающих белков (ПСБ).
Функция тейхоевых кислот не установлена, в тоже время эти вещества способны индуцировать воспалительную реакцию в макроорганизме.
Липополисахариды (ЛПС) – компоненты клеточной стенки грамотрицательных бактерий
ЛПС (липид А) – играет роль в патогенезе системной воспалительной реакции, является стимулятором продукции противовоспалительных цитокинов (IL-1, Il-6, фактора некроза опухолей)
Клеточная стенка грамположительных микроорганизмов
Клеточная стенка грамотрицательных микроорганизмов
Разрушение клеточной стенки под действием химических веществ (преимущественное действие на грамположительных бактерий
Лизоцим разрушает мурамовый мешок.
Пенициллин нарушает образование клеточной стенки, препятствуя поперечной сшивке молекул.
Объяснение механизмов, лежащих в основе окраски по Граму
Если после первого этапа окраски (краситель генциан-виолет) добавить лизоцим – вещество разрушающее клеточную стенку, протопласт остается окрашенным, следовательно, окрашенный комплекс находится на поверхности протопласта и у грамположительных бактерий удерживается за счет клеточных стенок, у грамотрицательных клеточные стенки не обладают таким свойством. В последующем было показано, что характер окраски полностью коррелирует с особенностями строения клеточной оболочки.
Объяснение 2. Считается, что кристаллический фиолетовый более прочно удерживается в гидрофильной области многослойного пептидогликана и тейховых кислот грамположительных бактерий и медленнее вымывается при обесцвечивании органическими растворителями.
Вымывание же из липофильной наружной мембраны грамотрицательных бактерий происходит очень быстро, микроорганизмы утрачивают цвет, а при обработке сафронином (фуксином) обретают красное окрашивание.
Следовательно, наиболее критичным этапом окрашивания является обесцвечивание, что может стать причиной грамвариабельности при окрашивании по Граму:
Для многих микроорганизмов на разных этапах роста характер реального окрашивания может не соответствовать строению клеточной стенки. Возможны также пародоксальные ситуации, так Mobiluncus выглядит как грамотрицательный микроорганизм, имея строение клеточной стенки как у грамотрицательных бактерий.
Строение бактерий при продольном срезе
Внутреннее строение бактерий
В цитоплазме находятся органеллы, синтезирующие белок – рибосомы, а также нуклеиновые кислоты.
Генетическую информацию несет ДНК. Бактериальная ДНК существует в виде хромосомы и плазмид. Бактериальная хромосома представляет собой кольцевую ДНК. В состав хромосомы входят жизненноважные гены, определяющие уникальность данного вида. В отличие от эукариотической клетки бактериальная не окружена специльной мембраной, т.е.
истинное ядро отсутствует. Длина бактериальной хромосомы прмерно в 1000 раз превосходит длину клетки, при этом она занимает незначительный объем цитоплазмы. Это достигается за счет компактной пространственной организации хромосомы,осуществляемой сложным аппаратом.
Важную роль в этом играет топоизомеразы (ДНК-гираза и топоизомераза IV).
Плазмиды представляют собой кольцевые ДНК меньших размеров. Их относят к подвижным генетически элементам, т.е. они могут передаваться между бактериями. Этот процесс является одним из основных путей генетического обмена у бактерий.
Плазмиды не являются обязательным компонентом микробной клетки. В состав плазмид входят гены, определяющие устойчивость бактерий к факторам внешней среды, в т.ч.
к антибиотикам, вирулентность и другие свойства не являющиеся жизненноважными, но обеспечивающие их обладателю определенные преимущества.
Синтез белка происходит на рибосомах. Бактериальные субединицы 50S и 30S (70S). Рибосомы состоят из РНК и белка и отличаются по структуре и размером от эукариотических. Входящие в состав рибосом РНК явяляется одним из наиболее консерватиных элементов клетки.
Изучение 16S рРНК составляет основу геносистематики не только бактерий, но и всех живых существ. Изучение структуры позволяет оценить степень родства микроорганизмов и построить родственное дерево их эволюции. Чем выше степень гомологии, тем они эволюционно и таксономически ближе. Например, c E.
coli и Shigella sp. можно рассматривать как один вид.
Капсулы и слизь – полисахариды. При большом количестве сахарозы в среде обитания возрастает образование слизи на поверхности клеток
Влагалища – трубковидные чехлы нитчатых бактерий (Leptotrix) У некоторых способствует передвижению
Капсула – слизистый слой в отличие от слизи прочно связанный с клеткой. Синтезируется из дисахаридов внеклеточными ферментами, состав ее не зависит от субстрата.
У патогенных бактерий капсула рассматривается как защитное приспособление: капсула возникает при нахождении бактерии в организме хозяина и препятствует фагоцитозу (пример, пневмококк, сибириязвенная палочка).
Некоторые бактерии способны образовывать ее при росте на питательных средах.
Жгутики и подвижность
Хемотаксис – прямолинейное движение и кувыркание, реакция не зависит от способности микроорганизма утилизировать данный субстрат
Наличие, число, расположение жгутиков является таксономически важным признаком.
Монотрихи – один жгутик на одном из концов клетки
Политрихи – несколько жгутиков
Амфитрихи – по одному жгутику на концах
Лофотрихи – пучок жгутиков на одном конце
Перитрихи – большое количество по всей периферии клетки
Фибрии или пили. F-типа по 1-2 на клетку
Запасные вещества (включения в цитоплазму): крахмал, гликоген, жироподобные вещества, нейтральные жиры (в вакуолях дрожжей до 80%, микобактерии – до 40% воск – сложные эфиры), сера, полифосфаты – зерна валютина (дифференциально-диагностический признак дифтерийной палочки)
Эндоспоры – образуются при неблагоприятных условиях, способность к спорообразованию, расположение спор является квалифицирующим признаком.
Пример спорообразующих палочек: палочка сибирской язвы, возбудитель столбняка, ботулизма, газовой гангрены
Процесс спорообразование связан с увеличением количества белка, образованием дипиколиновой кислоты, присоединением ионов кальция. Происходит неравномерное деление клетки, часть протоплазмы отрывается, образуя две плазматические мембраны, внутрь откладывается кортекс- многослойный пептидогликановый комплекс. Процесс спорообразования заканчивается отмиранием вегетативной формы.
Отличие споры от вегетативной формы: наличие плотной оболочки, высокая плотность, содержание липидов, меньшее количество воды. Обменные процессы не протекают и спора годами находится в состоянии анабиоза. Попадая в благоприятные условия прорастает в вегетативную форму.
Форма, величина и расположение спор являются характерными особенностями вида. Классификация спор по расположению: центральные, субтерминальные, терминальные.
Современная классификация бактерий
Классификация бактерий
Бактерии – одноклеточные растительные организмы.
Величина их в пределах одного вида непостоянна и значительно варьирует в зависимости от условий развития и возраста. Длина бактерий 1-8 мкм, ширина 0,1-2 мкм (микрон). Правда, отдельные представители нитчатых бактерий (серобактерии) достигают в длину более 50 мкм (1 мкм-0,001 мм).
По внешнему виду различают кокковые (шаровидные), палочковидные и спиралевидно-извитые формы бактерий.
Кокковые бактерии
в зависимости от расположения отдельных клеток относительно друг друга разделяют на группы:
1)микрококки – имеют одиночное и беспорядочное расположение клеток;
2) диплококки – представляют сцепление двух кокков;
3) стрептококки – располагаются цепочками различной длины ;
4) тетракокки – отдельные кокки, сцепленные по четыре.
6) сарцины сарцины – выглядят в виде пакетов или тюков, по 8-16 кокков в каждом.
Палочковидные (цилиндрические) формы
бактерий могут быть короткие и длинные, толстые и тонкие, прямые и изогнутые, с наостренными, округленными или прямыми концами. Они бывают спорообразующими (бациллы) и неспорообразующими (бактерии). По взаимному расположению клеток относительно друг друга их делят па одиночные, диплобактерии и динлобациллы, стрептобактерии и стрептобациллы.
Спиралевидно-извитые
Спиралевидно-извитые бактерии по длине, числу и размеру витков разделяют на:
вибрионы – короткие слегка изогнутые бактерии, имеющие вид запятой;
спириллы – более длинные бактерии с несколькими (5-6 крупными завитками);
спирохеты – тонкие длинные бактерии со многими мелкими завитками в виде штопора.
Современная классификация бактерий
| 1.5. Современная классификация бактерий В современной систематике бактерий сложилась ситуация, характер- ная и для классификации других организмов: достигнуты успехи в соз- дании филогенетической системы классификации, отражающей основ- ные направления эволюционного развития и родство представителей оп- ределенных таксонов, но сохраняют свое значение искусственные фено- типические классификации, более удобные для идентификации микроор- ганизмов. В настоящее время отсутствует сколько-нибудь детализированная эволюционная система прокариот и, скорее всего, решение этой пробле- мы – дело неблизкого будущего. Особенности прокариот в области мор- фологической, физиолого-биохимической, генетической организации го- ворят о неприменимости к ним хорошо разработанных принципов, ис- пользуемых при построении системы высших организмов. Не останавливаясь на исторических аспектах проблемы систематики бактерий, следует отметить, что наиболее приемлемой филогенетической системой классификации прокариот является система, основанная на со- поставлении последовательности нуклеотидов в 16S-рРНК. Эта система положена в основу 2-го издания многотомной энциклопедии прокариот – Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology (Руководство по систематике бактерий Берджи), первый том которой вышел в свет в 2001 г. В этом труде все прокариоты разделены на 26 филогенетических «ветвей» (групп) на основании строения их 16S-рРНК; 23 «ветви» представлены эубактериями, а три – архебактериями. Следует подчеркнуть, что боль- шое количество этих филогенетических групп содержат виды прокариот, которые не выделены в виде чистых культур и поэтому еще детально не изучены. Для представителей данных видов известны в настоящее время только последовательности нуклеотидов в 16S-рРНК. Из 23 групп эубак- терий две филогенетические группы представлены грамположительными бактериями, остальные группы – грамотрицательными. Грамотрицательные бактерии состоят из крупной группы Протеобак- терий (Proteobacteria) и 20 групп остальных бактерий, имеющих данный тип клеточной стенки. Краткая характеристика Протеобактерий, к кото- рым по составу 16S-рРНК наиболее близки митохондрии и хлоропласты большинства эукариот, приведена в табл. 2. Протеобактерии – очень гетерогенная в морфологическом, физиоло- гическом и биохимическом плане группа грамотрицательных бактерий. Для представителей этой группы характерны все типы энергетического метаболизма и питания. Клетки большинства видов Протеобактерий имеют палочковидную, сферическую или вибриоидную форму, размно- жаются в основном бинарным делением, но для некоторых видов харак- терно почкование и образование плодовых тел в сложном клеточном цикле. В этой группе имеются как подвижные за счет жгутиков, так и неподвижные бактерии. По отношению к молекулярному кислороду Протеобактерии бывают облигатными аэробами, облигатными и факуль- тативными анаэробами. Группа Протеобактерий на основании различий в 16S-рРНК разделена на пять подгрупп: альфа, бета, гамма, дельта и эп- силон. Кроме Протеобактерий, к грамотрицательным относятся следующие основные группы эубактерий: водородные термофилы, зеленые нитчатые бактерии, зеленые серные бактерии, цианобактерии, спирохеты, цитофа- ги, бактероиды, хламидии, планктомицеты, дейнококки, хлорофлексусы, фузобактерии, фибробактерии, термодесульфобактерии и др. Филогенетические группы грамположительных бактерий – Actinobacteria и Firmicutes. Группа Actinobacteria («актиномицетная ветвь») пред- ставлена следующими родами бактерий, имеющими в ДНК высокое со- держание ГЦ-пар: Geodermatophilus, Frankia, Streptomyces, Arthrobacter, Micrococcus, Actinomyces, Bifidobacterium, Propionibacterium, Actinoplanes, Nocardia, Rhodococcus, Corynebacterium, Mycobacterium. Группа Firmicutes («клостридиальная ветвь» – главным образом грамположи- тельные бактерии с низким содержанием ГЦ-пар в ДНК) состоит из следующих родов: Clostridium, Lactococcus, Pediococcus, Streptococcus, Enterococcus, Leuconostoc, Listeria, Caryophanon, Staphylococcus, Sarcina, Sporosаrcina, Bacillus, Desulfotomaculum, Heliobacterium, Mycoplasma,Ureaplasma и др. В составе архебактерий выделяют три филогенетические группы: Crenarchaeota, Euryarchaeota и Korarchaeota. Группа Crenarchaeota со- стоит из экстремально термофильных бактерий, большинство представи- телей которых осуществляют метаболизм серы, некоторые восстанавли- вают ионы железа и молибдена. В группу Euryarchaeota входят облигат- но анаэробные метаногенные архебактерии, а также экстремальные тер- мофилы и галофилы. Группа Korarchaeota образована архебактериями, обитающими в горячих серных источниках. До настоящего времени ни один из представителей этой группы (обладающих сходной 16S-рРНК) не выделен в виде чистой культуры, поэтому их фенотипические призна- ки изучены недостаточно. Заканчивая рассмотрение филогенетических ветвей прокариот, сле- дует отметить, что предложенная филогенетическая система, основанная на исследовании нуклеотидных последовательностей только одного гена рибосомной РНК – не более чем одна из технически удобных и разрабо- танных систем упорядочения многочисленных организмов в целях их идентификации, поэтому построить логически верную таксономию бак- терий только с учетом этого признака не представляется возможным. Наиболее признанной и используемой фенотипической классифика- цией бактерий является классификация, представленная в девятом изда- нии Определителя бактерий Берджи. В этом издании бактерии на осно- вании строения пограничного слоя клетки разделены на четыре основ- ные категории (отдела): 1) Gracilicutes (от лат. cutes – кожа, gracilis – тонкий) – грамотрицательные эубактерии, имеющие клеточные стенки; 2) Firmicutes (от лат. firmus – прочный) – грамположительные эубакте- рии, имеющие клеточные стенки; 3) Tenericutes (от лат. tener – мягкий, нежный) – эубактерии, лишенные клеточных стенок; 4) Mendosicutes (от лат. mendosus – ошибочный) – архебактерии, клеточные стенки которых отличаются от аналогичных структур других прокариот. В отдел Gracilicutes входят бактерии различной морфологии с гра- мотрицательной клеточной стенкой. Размножение происходит в основ- ном бинарным делением, некоторые бактерии размножаются почковани- ем. Эндоспор не образуют. Большинство подвижны: встречаются все ти- пы передвижения бактерий – с помощью жгутиков, скольжением, изги- банием. Отдел включает аэробные, анаэробные и факультативные ана- эробные бактерии; фототрофные и хемотрофные бактерии. Отдел под- разделяют на три класса: Scotobacteria, Oxyphotobacteria, Anoxyphotobacteria. В класс Scotobacteria входят грамотрицательные бактерии, не ис- пользующие световую энергию для целей метаболизма, а получающие ее только в результате окислительно-восстановительных реакций. Название класса происходит от греч. sсotos – темнота. Это самый крупный класс бактерий. В класс Anoxyphotobacteria входят пурпурные бактерии, зеле- ные бактерии и гелиобактерии, осуществляющие аноксигенный фото- синтез (без выделения молекулярного кислорода). Класс Oxyphotobacteria представлен цианобактериями и прохлорофитами, осуществляющими оксигенный фотосинтез (с выделением молекулярного кислорода). Этот тип фотосинтеза аналогичен фотосинтезу, протекающему в растениях. В отдел Firmicutes включены бактерии с грамположительной кле- точной стенкой. Клетки могут иметь разную форму: палочки, кокки, ни- тевидные, ветвящиеся. Некоторые представители образуют эндоспоры. Большинство из них неподвижны; подвижные формы имеют перитрихи- альное жгутикование. В состав отдела входят аэробные, анаэробные и факультативно анаэробные бактерии. Отдел состоит из двух классов: Firmibacteria, Thallobacteria. Класс Firmibacteria включает большое ко- личество «неветвящихся» грамположительных бактерий. Класс Thallobacteria включает бактерии, клетки которых способны «ветвиться». Отдел Tenericutes представлен бактериями, не имеющими клеточной стенки. В связи с отсутствием клеточной стенки форма клеток непосто- янна: в чистой культуре одного вида одновременно присутствуют кокко- видные, палочковидные, нитевидные, грушевидные, дисковидные и дру- гие клетки. Размножение бактерий, входящих в этот отдел, происходит бинарным делением, почкованием. Окрашивание по Граму отрицатель- ное. Характерно образование мелких, врастающих в агар колоний. Могут быть сапрофитными, паразитами или патогенами. Отдел состоит из од- ного класса Mollicutes (микоплазмы). Отдел Mendosicutes образован бактериями с ригидной клеточной стенкой, но не содержащей пептидогликана муреина. Большинство пред- ставителей – строгие анаэробы, многие из которых имеют жгутики. Ви- ды характеризуются экологическим и метаболическим разнообразием, способностью жить в экстремальных условиях. Отдел состоит из одного класса – Archaebacteria. В составе четырех отделов (основных категорий) выделено 35 групп (или секций) бактерий, которые в большей или меньшей степени будут охарактеризованы в последующих главах. К отделу Gracilicutes принадлежат следующие группы. Группа 1. Спирохеты. Группа 2. Аэробные (или микроаэрофильные), подвижные, спирале- видные (или вибриоидные) грамотрицательные бактерии. Группа 3. Неподвижные или редко подвижные грамотрицательные изогнутые бактерии. Группа 4. Грамотрицательные аэробные (или микроаэрофильные) па- лочки и кокки. Группа 5. Факультативно аэробные грамотрицательные палочки. Группа 6. Грамотрицательные анаэробные прямые, изогнутые или спиралевидные палочки. Группа 7. Бактерии, осуществляющие диссимиляционное восстанов- ление серы или сульфата. Группа 8. Анаэробные грамотрицательные кокки. Группа 9. Риккетсии и хламидии. Группа 10. Аноксигенные фототрофные бактерии. Группа 11. Оксигенные фототрофные бактерии. Группа 12. Аэробные хемолитотрофные бактерии и близкие организ- мы. Группа 13. Почкующиеся и (или) образующие выросты бактерии. Группа 14. Бактерии, имеющие чехлы. Группа 15. Нефотосинтезирующие скользящие бактерии, не обра- зующие плодовых тел. Группа 16. Скользящие бактерии, образующие плодовые тела. В отдел Firmicutes входят: Группа 17. Грамположительные кокки. Группа 18. Грамположительные палочки и кокки, образующие эндо- споры. Группа 19. Грамположительные палочки правильной формы, не обра- зующие спор. Группа 20. Грамположительные палочки неправильной формы, не об- разующие спор. Группа 21. Микобактерии. Группы 22–29. Актиномицеты. К отделу Tenericutes принадлежит: Группа 30. Микоплазмы. Отдел Mendosicutes включает: Группа 31. Метаногены. Группа 32. Сульфатредуцирующие архебактерии. Группа 33. Экстремально галофильные архебактерии (галобактерии). Группа 34. Архебактерии, лишенные клеточной стенки. Группа 35. Экстремально термофильные и гипертермофильные архе- бактерии, метаболизирующие серу. В заключение следует подчеркнуть, что большинство микроорганиз- мов, существующих в природных сообществах, еще должно быть выде- лено в чистые культуры. Считается, что в настоящее время культивиро- вать можно только 0,1 % всего микробного разнообразия, а остальных представителей бактерий вырастить и идентифицировать не удается, хо- тя уже в чистую культуру выделены и описаны около 5 тыс. видов про- кариот. |
Классификация бактерий
17 Февраля в 10:52 10073
Современная систематика бактерий далека от совершенства и отражает уровень знаний, существующий на данным момент. По мере накопления данных описывают новые виды бактерий или пересматривают таксономическое положение уже известных видов.
Изменяются представления о роли отдельных видов микроорганизмов в патологии человека. Динамичность и стремительность развитии теоретических представлений в области медицинской микробиологии вызывает некоторые сложности в практической деятельности не только врачей-клиницистов, но и микробиологов.
Информация о точной видовой принадлежности возбудителя инфекционной болезни необходима для решения двух практических задач:
1) обоснования рациональной эмпирической терапии до определения чувствительности микроорганизма к антибактериальному препарату.
Знание видовой принадлежности этиологического агента позволяет выбрать препарат с наибольшим уровнем природной активности и доказанной клинической эффективностью, а также избежать назначения тех антибиотиков, к которым микроорганизм обладает природной устойчивостью;
2) осуществления эпидемиологического мониторинга в медицинском учреждении или отделении. Преобладание в этиологической структуре инфекционных заболеваний микроорганизмов одного вида может свидетельствовать в пользу наличия общего источника инфекции и, следовательно, об эпидемическом неблагополучии в учреждении.
В настоящее время существуют два подхода к классификации бактерий.
Фенотипическая классификация бактерий является исторически более ранней и практически наиболее распространенной. Фенотипическая классификация используется в повседневной микробиологической работе при идентификации микроорганизмов, выделенных из клинического материала.
Наиболее полно и быстро проблема идентификации прокариотических микроорганизмов в настоящее время решается с помощью «Определителя бактерий Берджи», периодически издаваемом Американским обществом микробиологов (American Society for Microbiology). Последнее, 9-е, издание, вышло в 4 томах в 1984-1989 годах.
В 9-м издании «Определителя бактерий Берджи» все прокариотические микроорганизмы разделены на 35 групп. Подразделение микроорганизмов на группы основано на фенотипических признаках, которые легко определить.
Основополагающие признаки вынесены в названия групп, например: факультативно анаэробные грамотрицательные палочки (группа 5); грамположительные кокки (группа 17); грамположительные палочки и кокки, образующие, эндоспоры (группа 18).
Основная идея, заложенная в определителе Берджи, — легкость идентификации выделенных штаммов микроорганизмов. Для реализации этого используют совокупность признаков:
Ценность «Определителя бактерий Берджи» состоит в том, что он представляет собой наиболее полную сводку известных на сегодняшний момент микроорганизмов и самое современное пособие по идентификации прокариотических микроорганизмов.
Генотипическая классификация является более точной, она основана на изучении генома (совокупности генов) микроорганизмов. Идентификация микроорганизмов на основе анализа их генома в рутинной практике связана с определенными техническими сложностями.
Тем не менее уже в настоящее время данные геносистематики относятся к основным для определения систематического положения отдельных видов бактерий.
Более того, быстрое совершенствование молекулярно-генетических методов, прежде всего амплификации нуклеиновых кислот, позволяет рассчитывать на их внедрение в рутинную практику уже в обозримом будущем.
Большая Рнциклопедия Нефти Рё Газа
Классификация бактерий служит постоянно предметом дискуссий и разногласий.
Рто обусловлено простотой Рё однообразием строения Рё развития Рё недостаточностью опознавательных признаков Сѓ прокариотов.
РЁРёСЂРѕРєРѕ используемые РІ микробиологической классификации биохимические признаки РЅРµ стабильны РІ различных естественных условиях существования РјРёРєСЂРѕР±РЅРѕР№ популяции или РІ различных искусственных условиях поддержания штамма. Рта биохимическая нестабильность особенно часто наблюдается Сѓ гетеротрофных бактерий. [1]
Р’ классификации бактерий существуют РґРІР° направления. Первое – каталогизация форм – производится РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРµ какого-либо РѕРґРЅРѕРіРѕ или нескольких признаков, часто случайных, РЅРµ связанных между СЃРѕР±РѕР№. [2]
Существует несколько классификаций коррозионно-агрессивных бактерий.
По типу дыхания они подразделяются на две группы: аэробные, использующие для жизнедеятельности молекулярный кислород, и анаэробные, развивающиеся в отсутствие свободного кислорода. К анаэробным бактериям могут относиться факультативные анаэробы, способные развиваться в среде, содержащей кислород, и облигатные анаэробы, для развития котчрых требуется полное отсутствие в среде кислорода. [4]
Первые предложенные схемы классификации бактерий были крайне субъективны. [5]
Приводим в очень сокращенном виде классификацию бактерий по 8-му изданию определителя Берги. Некоторые систематические группы нами описаны в начале главы I, им уделяется меньше внимания. [6]
В настоящей монографии дан обзор применения при классификации бактерий в основном двух методов гено систематики: определения нуклеотидного состава ДНК и степени гомологии последовательностей нуклеотидов ДНК. [7]
Таким образом, на примере рода Plesiomonas видны трудности классификации бактерий и необходимость применения методов геносистематики, которые, как уже рассматривалось выше, позволяют более надежно судить о родстве организмов. [8]
Оксидазный тест широко используют во, многих странах как один из основных признаков для классификации бактерий Buttiaux, Gagnon, 1958; Gaby, Free, 1958; Stevenson, 1959; Deibel, hvans.
Кокки, грамположительные бактерии, анаэробы, как правило, не обладают оксидазной активностью.
Большинство грамотрицательных аэробных и факультативно ] анаэробных бактерий имеют цитохромоксидазные системы.
�сключение составляет семейство Enterobacteriaceae, ни у одного представителя которого не отмечено положительной реакции на оксидазу. [9]
Выделенная жирным шрифтом 16S рРНК и соответствующий ей ген 16S рДНК послужили базой для современной филогенетической классификации бактерий на основе установления последовательностей нуклеотидов. [10]
В связи с тем что на протяжении последнего десятилетия появились в литературе предложения использовать для классификации бактерий соотношение нуклеотидов в составе ДНК отдельных видов микробов 14, следует кратко остановиться на этом вопросе. Нуклеотидный состав ДНК в значительной степени зависит от систематического положения организма. [11]
На примере строения филума Proteobacteria видно, что выделенные на основании молекулярно-генетического подхода большие группы получаются сборными с точки зрения морфолого-физиологической классификации бактерий. [12]
Разработка специального метода определения величины генома на основе данных по кинетике реассоциации фрагментов ДНК ( De Ley, Cattoir, Reynaerts, 1970; Seid-ler, Mandel, 1971) расширяет возможности использования этого критерия в классификации бактерий и позволяет внести некоторые коррективы в устоявшиеся представления. [13]
Особого внимания заслуживает разработка новых подходов к трактовке вопросов филогенетической таксономии бактерий с помощью биохимических исследований. Наибольший интерес в этом отношении представляют попытки классификации бактерий с использованием новейших данных молекулярной биологии. [14]
Очевидно, недостаточно полная информация, которую дает даже комплекс всех доступных исследователю фено-типических свойств, приводит к необходимости подкреплять характеристику по физиологическим и другим свойствам бактерий данными о структуре их ДНК. Поскольку ДНК представляет собой наследственный материал клетки, можно полагать, что подобный подход наиболее надежно способствует приближению к естественной классификации бактерий. [15]
Классификация микроорганизмов | Обучонок
Мир “невидимок” вокруг нас
Кто же это такие? Чтобы это выяснить, я обратилась в школьную библиотеку, где наш библиотекарь помогла мне поработать с литературой в поисках ответа.
Название микроорганизмы произошло от латинского слова микрос – малый. Следовательно, микроорганизмы (микробы) – одноклеточные организмы размером менее 0,1 мм., которые невозможно увидеть невооруженным глазом.
Микробы появились на Земле за много миллиардов лет до появления человека! Они имеют разнообразную форму. Некоторые неподвижны, а у других имеются реснички или жгутики, при помощи которых они передвигаются.
Большинство микробов дышат воздухом – это аэробы.
Для других воздух вреден – это анаэробы.
Классификация микроорганизмов
| Бактерии |
| Вирусы |
| Одноклеточные грибы |
| Сине-зелёные водоросли |
| Простейшие |
Из уроков окружающего мира я узнала, что бактерии, ранее считавшиеся микроскопическими растениями, сейчас выделены в самостоятельное царство Бактерии – одно из четырех в нынешней системе классификации наряду с растениями, животными, грибами [11].
Бактерии (др.
греч. – палочка) – это одноклеточные микроорганизмы, характеризующиеся клеточными сходствами, имеющие разнообразную форму: шаровидные – кокки, палочковидные – бациллы, изогнутые – вибрионы, спиральные – спириллы, в виде цепочки – стрептококки, в виде гроздей – стафилококки (Приложение 2).
Классификация бактерий по форме
| Название бактерии | Форма бактерии | Изображение бактерии |
| Кокки | Шарообразная | |
| Бацилла | Палочковидная | |
| Вибрион | Изогнутая, в виде запятой | |
| Спирилла | Спиралевидная | |
| Стрептококки | Цепочка | |
| Стафилококки | Грозди | |
| Диплококки | Две круглые бактерии, заключенные в одну капсулу |
В настоящее время описано около десяти тысяч видов бактерий. Изучением бактерий занимается раздел микробиологии бактериология.
Вирусы (лат. virus яд) – самые примитивные организмы на земле размером 20-300 нм. Воспроизводятся только внутри живых клеток организма. Не имеют клеточного строения. В свободном состоянии в них не происходят никакие обменные процессы.
Особую нишу в микробиологических исследованиях занимают дрожжи – группа одноклеточных грибов, обитающие в жидкой среде, богатых органическими веществами, использующиеся в бродильных процессах.
Синезеленые водоросли (цианобактерии) – тип древнейших крупных бактерий, способных к фотосинтезу, сопровождающемуся выделением кислорода.
Простейшие – множество разнообразных организмов, тело которых состоит из одной клетки (инфузория, амеба, эвглена зеленая…).
Таким образом, согласно рассмотренной мной классификации существует огромное количество микроорганизмов, которые существуют, и размножаются в комфортных для каждого вида условиях. Каждый вид микроорганизмов будет зависеть от среды обитания и выполнять определенные функции.