Морфология микроорганизмов. Реферат: Морфология строение и классификация микроорганизмов

Принято считать одноклеточных организмов, размер которых не превышает 0,1 мм. Представители этой многочисленной группы могут иметь различную клеточную организацию, морфологические признаки и возможности метаболизма, то есть главным признаком, объединяющим их, является размер. Сам термин «микроорганизм» не наделен таксономическим смыслом. Микробы принадлежат к самым разным таксономическим единицам, причем другие представители этих единиц могут быть многоклеточными и достигать больших размеров.

Общие подходы к классификации микроорганизмов

В результате постепенного накопления фактического материала о микробах возникла необходимость введения правил для их описания и систематизации.

Для классификации микроорганизмов характерно наличие следующих таксонов: домен, филум, класс, порядок, семейство, род, вид. В микробиологии ученые используют биномиальную систему характеристики объекта, то есть номенклатура включает названия рода и вида.

Для большинства микроорганизмов характерно крайне примитивное и универсальное строение, следовательно, их разбиение на таксоны невозможно осуществить только по морфологическим признакам. В качестве критериев привлекаются и функциональные особенности, и молекулярно-биологические данные, и схемы протекания биохимических процессов и т. д.

Особенности идентификации

Чтобы идентифицировать неизвестный микроорганизм проводят исследования по изучению следующих свойств:

1. Цитология клеток (прежде всего принадлежность к про- или эукариотическим организмам).
2. Морфология клеток и колоний (в конкретных условиях).
3. Культуральные характеристики (особенности роста на разных средах).
4. Комплекс физиологических свойств, на котором основана классификация микроорганизмов по типу дыхания (аэробные, анаэробные)
5. Биохимические признаки (наличие или отсутствие определенных метаболических путей).
6. Набор молекулярно-биологических свойств, включающий учет последовательности нуклеотидов, возможности гибридизации нуклеиновых кислот с материалом типовых штаммов.
7. Хемотаксономические показатели, подразумевающие учет химического состава различных соединений и структур.
8. Серологические характеристики (реакции «антиген - антитело»; особенно для патогенных микроорганизмов).
9. Наличие и характер чувствительности к специфическим фагам.

Систематика и классификация микроорганизмов, относящихся к прокариотам, осуществляется с помощью «Руководства Берджи по систематике бактерий». А идентификация осуществляется с использованием определителя Берджи.

Различные способы классификации микробов

Чтобы определить таксономическую принадлежность того или иного организма, применяют несколько методов классификации микроорганизмов.

При формальной нумерической классификации все признаки считаются одинаково значимыми. То есть учитывается наличие или отсутствие того или иного признака.

Морфофизиологическая классификация подразумевает изучение совокупности морфологических свойств и особенностей протекания метаболических процессов. В данном случае наделяется смыслом и значимость того или иного свойства у объекта. Помещение микроорганизма в ту или иную и присвоение имени зависят прежде всего от типа клеточной организации, морфологии клеток и колоний, а также характера роста.

Учет функциональных характеристик предусматривает возможность использования микроорганизмами различных питательных веществ. Также важна зависимость от определенных физико-химических факторов среды, а в частности пути получения энергии. Есть такие микробы, для идентификации которых необходимо проведение хемотаксономических исследований. Патогенные микроорганизмы нуждаются в серодиагностике. Для интерпретации результатов вышеуказанных тестов применяется определитель.

При молекулярно-генетической классификации анализируют строение молекул важнейших биополимеров.

Порядок идентификации микрорганизмов

В наше время идентификация конкретного микроскопического организма начинается с выделения его чистой культуры и проведения анализа нуклеотидной последовательности 16S рРНК. Таким образом, осуществляется определение места микроба на филогенетическом древе, а последующая конкретизация по роду и виду проводится с помощью традиционных микробиологических методов. Значение совпадений, равное 90 % позволяет определить родовую принадлежность, а 97 % - видовую.

Еще более четкая дифференцировка микроорганизмов по роду и виду возможна при использовании полифилетической (полифазной) таксономии, когда определение последовательностей нуклеотидов сочетается с использованием информации различных уровней, вплоть до экологического. То есть предварительно осуществляется поиск групп схожих штаммов с последующим определением филогенетических позиций этих групп, фиксацией различий между группами и их ближайшими соседями, сбором данных, позволяющих дифференцировать группы.

Основные группы эукариотических микроорганизмов: водоросли

Этот домен включает в себя три группы, где есть микроскопические организмы. Речь идет о водорослях, простейших и грибах.

Водоросли являются одноклеточными, колониальными или многоклеточными фототрофами, осуществляющими оксигенный фотосинтез. Разработка молекулярно-генетической классификации микроорганизмов, относящихся к этой группе, еще не закончена. Поэтому на данный момент на практике применяется классификация водорослей на основе учета состава пигментов и запасных веществ, строения клеточной стенки, наличия подвижности и способа размножения.

Типичными представителями этой группы являются одноклеточные организмы, принадлежащие к динофлагеллятным, диатомовым, эвгленовым и зеленым водорослям. Для всех водорослей характерно образование хлорофилла и различных форм каротиноидов, а вот способность к синтезу других форм хлорофиллов и фикобилинов у представителей группы проявляется по-разному.

Сочетание тех или иных пигментов обусловливает окрашивание клеток в различные цвета. Они могут быть зелеными, бурыми, красными, золотистыми. Пигментация клеток является видовой характеристикой.

Диатомовые водоросли являются одноклеточными планктонными формами, у которых имеет вид кремниевого двустворчатого панциря. Часть представителей способна к передвижению по типу скольжения. Размножение как бесполое, так и половое.

Местами обитания одноклеточных являются пресноводные водоемы. Передвигаются при помощи жгутиков. Клеточной стенки нет. Способны к росту в условиях темноты за счет процесса окисления органических веществ.

У динофлагеллят особое строение клеточной стенки, она состоит из целлюлозы. У этих планктонных одноклеточных водорослей имеются два боковых жгутика.

Для микроскопических представителей местами обитания являются пресные и морские водоемы, почва и поверхность разных наземных объектов. Есть неподвижные виды, а некоторые способны к передвижению с использованием жгутиков. Так же как у динофлагеллят, у зеленых микроводорослей есть целлюлозная клеточная стенка. Характерно запасание крахмала в клетках. Размножение осуществляется как бесполым, так и половым способом.

Эукариотические организмы: простейшие

Основные принципы классификации микроорганизмов, принадлежащих к простейшим, основаны на морфологических характеристиках, которые сильно различаются у представителей данной группы.

Они могут вести неподвижный образ жизни или передвигаться с помощью различных приспособлений: жгутиков, ресничек и ложноножек. Внутри таксономической группы простейших есть еще несколько групп.

Представители простейших

Амебы осуществляют питание путем эндоцитоза, передвигаются при помощи ложноножек, суть размножения заключается в примитивном надвое. Большая часть амеб - свободноживущие водные формы, однако есть и такие, которые вызывают болезни человека и животных.

В клетках инфузорий имеются два разных ядра, бесполое размножение заключается в поперечном делении. Есть представители, для которых характерно половое размножение. В движении принимает участие скоординированная система ресничек. Эндоцитоз осуществляется путем захвата пищи специальной ротовой полостью, а остатки выводятся через отверстие на заднем конце. В природе инфузории обитают в загрязненных органическими веществами водоемах, а также рубце жвачных животных.

Для жгутиконосцев характерно наличие жгутиков. Поглощение растворенных питательных веществ осуществляется всей поверхностью ЦПМ. Деление происходит только в продольном направлении. Среди жгутиконосцев есть как свободноживущие, так и симбиотические виды. Основные симбионты человека и животных - трипаносомы (вызывают сонную болезнь), лейшмании (вызывают труднозаживающие язвы), лямблии (приводят к кишечным расстройствам).

У споровиков из всех простейших самый сложный жизненный цикл. Самый известный представитель споровиков - малярийный плазмодий.

Эукариотические микроорганизмы: грибы

Классификация микроорганизмов по относит представителей этой группы к гетеротрофам. Для большинства характерно образование мицелия. Дыхание, как правило, аэробное. Но встречаются и факультативные анаэробы, которые могут переключиться на спиртовое брожение. Способы размножения - вегетативное, бесполое и половое. Именно этот признак служит критерием для дальнейшей

Если говорить о значении представителей этой группы, то наибольший интерес здесь представляет сборная нетаксономическая группа дрожжей. Туда входят грибы, у которых отсутствует мицелиальная стадия роста. Среди дрожжей много факультативных анаэробов. Однако встречаются и патогенные виды.

Основные группы микроорганизмов-прокариотов: археи

Морфология и классификация микроорганизмов-прокариотов объединяет их в два домена: бактерии и археи, представители которых имеют много существенных отличий. У архей нет типичных для бактерий пептидогликановых (муреиновых) клеточных стенок. Для них характерно наличие другого гетерополисахарида - псевдомуреина, в котором нет N-ацетилмурамовой кислоты.

Археи делятся на три филума.

Особенности строения бактерий

Принципы классификации микроорганизмов, объединяющие микробов в данный домен, основаны на особенностях строения клеточной оболочки, а в частности содержании в ней пептидогликана. На данный момент в домене насчитывается 23 филума.

Бактерии - это важное звено круговорота веществ в природе. Суть их значения в этом глобальном процессе состоит в разложении растительных и животных остатков, очищении загрязненных органикой водоемов, модифицировании неорганических соединений. Без них существование жизни на Земле стало бы невозможным. Эти микроорганизмы живут везде, их метом обитания могут быть почва, вода, воздух, организм человека, животных и растений.

По форме клеток, наличию приспособлений для движения, сочленению клеток между собой этого домена осуществляется внутри последующая классификация микроорганизмов. Микробиология рассматривает следующие типы бактерий исходя из формы клеток: округлые, палочковидные, нитчатые, извитые, спиралевидные. По типу движения бактерии могут быть неподвижными, жгутиковыми или передвигаться за счет выделения слизи. Исходя из способа сочленения клеток друг с другом, бактерии могут быть изолированными, сцепленными в виде пар, гранул, также встречаются ветвящиеся формы.

Патогенные микроорганизмы: классификация

Патогенных микроорганизмов много среди палочковидных бактерий (возбудители дифтерии, туберкулеза, брюшного тифа, сибирской язвы); простейших (малярийный плазмодий, токсоплазма, лейшмания, лямблия, трихомонада, некоторые патогенные амебы), актиномицетов, микобактерий (возбудители туберкулеза, проказы), плесневых и дрожжеподобных грибов (возбудители микозов, кандидоза). Грибы способны вызвать всевозможные поражения кожи, например разные виды лишая (за исключением опоясывающего, в появлении которого участвует вирус). Некоторые дрожжи являясь постоянными обитателями кожи, в условиях нормальной работы иммунной системы не оказывают пагубного влияния. Однако если активность иммунитета снижается, то они вызывают появление себорейного дерматита.

Группы патогенности

Эпидемиологическая опасность микроорганизмов является критерием для объединения всех болезнетворных микробов в четыре группы, соответствующие четырем категориям риска. Таким образом, группы патогенности микроорганизмов, классификация которых приведена ниже, представляют наибольший интерес для микробиологов, так как напрямую влияют на жизнь и здоровье населения.

Наиболее безопасная, 4-я группа патогенности, включает микробов, не представляющих угрозы здоровью отдельного человека (или риск этой угрозы ничтожно мал). То есть опасность заражения очень мала.

3-я группа характеризуются умеренным риском заражения для отдельного индивида, низким риском для общества в целом. Такие патогены теоретически могут вызвать заболевание, и даже если это произойдет, то имеются проверенные эффективные методы лечения, а также комплекс профилактических мер, способных предотвратить распространение инфекции.

Во 2-ю группу патогенности входят микроорганизмы, представляющие высокие показатели риска для индивидуума, но низкие для общества в целом. В этом случае патоген может вызывать тяжелое заболевание у человека, однако распространения его от одного инфицированного к другому не происходит. Эффективные методы лечения и профилактики имеются.

1-я группа патогенности характеризуется высоким риском как для индивидуума, так и для общества в целом. Патоген, вызывающий тяжелое заболевание у человека или животного, может легко передаваться различными способами. Эффективные методы лечения и профилактические меры обычно отсутствуют.

Патогенные микроорганизмы, классификация которых определяет их принадлежность к той или иной группе патогенности, приносят большой урон здоровью общества, только если относятся к 1-й или 2-й группе.

Микробиология изучает строение, жизнедеятельность, условия жизни и развития мельчайших организмов, называемых микробами, или микроорганизмами.

«Невидимые, они постоянно сопровождают человека, вторгаясь в его жизнь то как друзья, то как враги», — сказал академик В. Л. Омельянский. Действительно, микробы есть везде: в воздухе, в воде и в почве, в организме человека и животных. Они могут быть полезны, и их используют в производстве многих пищевых продуктов. Они могут быть вредны, вызывать заболевания людей, порчу продуктов и др.

Микробы были открыты голландцем А. Левенгуком (1632-1723) в конце XVII в., когда он изготовил первые линзы, дававшие увеличение в 200 и более раз. Увиденный микромир поразил его, Левенгук описал и зарисовал микроорганизмы, обнаруженные им на различных объектах. Он положил начало описательному характеру новой науки. Открытия Луи Пастера (1822-1895) доказали, что микроорганизмы отличаются не только формой и строением, но и особенностями жизнедеятельности. Пастер установил, что дрожжи вызывают спиртовое брожение, а некоторые микробы способны вызывать заразные болезни людей и животных. Пастер вошел в историю как изобретатель метода вакцинации против бешенства и сибирской язвы. Всемирно известен вклад в микробиологию Р. Коха (1843-1910) — открыл возбудителей туберкулеза и холеры, И. И. Мечникова (1845-1916) — разработал фагоцитарную теорию иммунитета, основоположника вирусологии Д. И. Ивановского (1864-1920), Н. Ф. Гамалея (1859-1940) и многих других ученых.

Классификация и морфология микроорганизмов

Микробы - это мельчайшие, преимущественно одноклеточные живые организмы, видимые только в микроскоп. Размер микроорганизмов измеряется в микрометрах — мкм (1/1000 мм) и нанометрах — нм (1/1000 мкм).

Микробы характеризуются огромным разнообразием видов, отличающихся строением, свойствами, способностью существовать в различных условиях среды. Они могут быть одноклеточными, многоклеточными и неклеточными.

Микробы подразделяют на бактерии, вирусы и фаги, грибы, дрожжи. Отдельно выделяют разновидности бактерий — риккетсии, микоплазмы, особую группу составляют простейшие (протозои).

Бактерии

Бактерии — преимущественно одноклеточные микроорганизмы размером от десятых долей микрометра, например микоплазмы, до нескольких микрометров, а у спирохет — до 500 мкм.

Различают три основные формы бактерий — шаровидные (кокки), палочковидные (бациллы и др.), извитые (вибрионы, спирохеты, спириллы) (рис. 1).

Шаровидные бактерии (кокки) имеют обычно форму шара, но могут быть немного овальной или бобовидной формы. Кокки могут располагаться поодиночке (микрококки); попарно (диплококки); в виде цепочек (стрептококки) или виноградных гроздьев (стафилококки), пакетом (сарцины). Стрептококки могут вызывать ангину и рожистое воспаление, стафилококки — различные воспалительные и гнойные процессы.

Рис. 1. Формы бактерий: 1 — микрококки; 2 — стрептококки; 3 — сардины; 4 — палочки без спор; 5 — палочки со спорами (бациллы); 6 — вибрионы; 7- спирохеты; 8 — спириллы (с жгутиками); стафилококки

Палочковидные бактерии самые распространенные. Палочки могут быть одиночными, соединяться попарно (диплобактерии) или в цепочки (стрептобактерии). К палочковидным относятся кишечная палочка, возбудители сальмонеллеза, дизентерии, брюшного тифа, туберкулеза и др. Некоторые палочковидные бактерии обладают способностью при неблагоприятных условиях образовывать споры. Спорообразующие палочки называют бациллами. Бациллы, напоминающие по форме веретено, называют клостридиями.

Спорообразование представляет собой сложный процесс. Споры существенно отличаются от обычной бактериальной клетки. Они имеют плотную оболочку и очень малое количество воды, им не требуются питательные вещества, а размножение полностью прекращается. Споры способны длительно выдерживать высушивание, высокие и низкие температуры и могут находиться в жизнеспособном состоянии десятки и сотни лет (споры сибирской язвы, ботулизма, столбняка и др.). Попав в благоприятную среду, споры прорастают, т. е. превращаются в обычную вегетативную размножающуюся форму.

Извитые бактерии могут быть в виде запятой — вибрионы, с несколькими завитками — спириллы, в виде тонкой извитой палочки — спирохеты. К вибрионам относится возбудитель холеры, а возбудитель сифилиса — спирохета.

Бактериальная клетка имеет клеточную стенку (оболочку), часто покрытую слизью. Нередко слизь образует капсулу. Содержимое клетки (цитоплазму) отделяет от оболочки клеточная мембрана. Цитоплазма представляет собой прозрачную белковую массу, находящуюся в коллоидном состоянии. В цитоплазме находятся рибосомы, ядерный аппарат с молекулами ДНК, различные включения запасных питательных веществ (гликогена, жира и др.).

Микоплазмы - бактерии, лишенные клеточной стенки, нуждающиеся для своего развития в ростовых факторах, содержащихся в дрожжах.

Некоторые бактерии могут двигаться. Движение осуществляется с помощью жгутиков — тонких нитей разной длины, совершающих вращательные движения. Жгутики могут быть в виде одиночной длинной нити или в виде пучка, могут располагаться по всей поверхности бактерии. Жгутики есть у многих палочковидных бактерий и почти у всех изогнутых бактерий. Шаровидные бактерии, как правило, не имеют жгутиков, они неподвижны.

Размножаются бактерии делением на две части. Скорость деления может быть очень высокой (каждые 15-20 мин), при этом количество бактерий быстро возрастает. Такое быстрое деление наблюдается на пищевых продуктах и других субстратах, богатых питательными веществами.

Вирусы

Вирусы — особая группа микроорганизмов, не имеющих клеточного строения. Размеры вирусов измеряются нанометрами (8-150 нм), поэтому их можно увидеть только с помощью электронного микроскопа. Некоторые вирусы состоят только из белка и одной из нуклеиновых кислот (ДНК или РНК).

Вирусы вызывают такие распространенные болезни человека, как грипп, вирусный гепатит, корь, а также болезни животных — ящур, чуму животных и многие другие.

Вирусы бактерий называют бактериофагами , вирусы грибов - микофагами и т. п. Бактериофаги встречаются повсюду, где есть микроорганизмы. Фаги вызывают гибель микробной клетки и могут использоваться для лечения и профилактики некоторых инфекционных заболеваний.

Грибы являются особыми растительными организмами, которые не имеют хлорофилла и не синтезируют органические вещества, а нуждаются в готовых органических веществах. Поэтому грибы развиваются на различных субстратах, содержащих питательные вещества. Некоторые грибы способны вызывать болезни растений (рак и фитофтора картофеля и др.), насекомых, животных и человека.

Клетки грибов отличаются от бактериальных наличием ядер и вакуолей и похожи на растительные клетки. Чаще всего они имеют форму длинных и ветвящихся или переплетающихся нитей - гифов. Из гифов образуется мицелий, или грибница. Мицелий может состоять из клеток с одним или несколькими ядрами или быть неклеточным, представляя собой одну гигантскую многоядерную клетку. На мицелии развиваются плодовые тела. Тело некоторых грибов может состоять из одиночных клеток, без образования мицелия (дрожжи и др.).

Грибы могут размножаться разными путями, в том числе вегетативным путем в результате деления гиф. Большинство грибов размножаются бесполым и половым путями при помощи образования специальных клеток размножения - спор. Споры, как правило, способны длительно сохраняться во внешней среде. Созревшие споры могут переноситься на значительные расстояния. Попадая в питательную среду, споры быстро развиваются в гифы.

Обширную группу грибов представляют плесневые грибы (рис. 2). Широко распространенные в природе, они могут расти на пищевых продуктах, образуя хорошо видные налеты разной окраски. Причиной порчи продуктов часто являются мукоровые грибы, образующие пушистую белую или серую массу. Мукоровый гриб ризопус вызывает «мягкую гниль» овощей и ягод, а гриб ботритис покрывает налетом и размягчает яблоки, груши и ягоды. Возбудителями плесневения продуктов могут быть грибы из рода пениииллиум.

Отдельные виды грибов способны не только приводить к порче продуктов, но и вырабатывать токсические для человека вещества — микотоксины. К ним относятся некоторые виды грибов рода аспергиллус, рода фузариум и др.

Полезные свойства отдельных видов грибов используют в пищевой и фармацевтической промышленности и других производствах. Например, грибы рода пениииллиум применяются для получения антибиотика пенициллина и в производстве сыров (рокфора и камамбера), грибы рода аспергиллус — в производстве лимонной кислоты и многих ферментных препаратов.

Актиномицеты — микроорганизмы, имеющие признаки и бактерий, и грибов. По строению и биохимическим свойствам актиномицеты аналогичны бактериям, а по характеру размножения, способности образовывать гифы и мицелий похожи на грибы.

Рис. 2. Виды плесневых грибов: 1 — пениииллиум; 2- аспергиллус; 3 — мукор.

Дрожжи

Дрожжи — одноклеточные неподвижные микроорганизмы размером не более 10-15 мкм. Форма клетки дрожжей бывает чаще круглой или овальной, реже палочковидной, серповидной или похожей на лимон. Клетки дрожжей своим строением похожи на грибы, они также имеют ядро и вакуоли. Размножение дрожжей происходит почкованием, делением или спорами.

Дрожжи широко распространены в природе, их можно обнаружить в почве и на растениях, на пищевых продуктах и различных отходах производства, содержащих сахара. Развитие дрожжей в пищевых продуктах может приводить к их порче, вызывая брожение или закисание. Некоторые виды дрожжей обладают способностью превращать сахар в этиловый спирт и углекислый газ. Этот процесс называется спиртовым брожением и широко используется в пищевой промышленности и виноделии.

Некоторые виды дрожжей кандида вызывают заболевание человека — кандидоз.

Микроорганизмов.

Форма и размеры микроорганизмов весьма разнообразны.

По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов.

1.Шаровидные или кокки (с греч.- зерно).

2.Палочковидные.

3.Извитые.

Кокковидные бактерии (кокки) по характеру взаиморасположения после деления подразделяются на ряд вариантов.

1.Микрококки . Клетки расположены в одиночку. Входят в состав нормальной микрофлоры, находятся во внешней среде. Заболеваний у людей не вызывают.

2.Диплококки. Деление этих микроорганизмов происходит в одной плоскости, образуются пары клеток. Среди диплококков много патогенных микроорганизмов - гонококк, менингококк, пневмококк.

3.Стрептококки. Деление осуществляется в одной плоскости, размножающиеся клетки сохраняют связь (не расходятся), образуя цепочки. Много патогенных микроорганизмов - возбудители ангин , скарлатины, гнойных воспалительных процессов.

4.Тетракокки . Деление в двух взаимоперпендикулярных плоскостях с образованием тетрад (т. е. по четыре клетки). Медицинского значения не имеют.

5.Сарцины . Деление в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, образуя тюки (пакеты) из 8, 16 и большего количества клеток. Часто обнаруживают в воздухе.

6.Стафилококки (от лат.- гроздь винограда). Делятся беспорядочно в различных плоскостях, образуя скопления, напоминающие грозди винограда. Вызывают многочисленные болезни, прежде всего гнойно-воспалительные.

Палочковидные формы микроорганизмов.

1.Бактерии - палочки, не образующие спор.

2.Бациллы - аэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры обычно не превышает размера (“ширины”) клетки (эндоспоры).

3.Клостридии - анаэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры больше поперечника (диаметра) вегетативной клетки, в связи с чем клетка напоминает веретено или теннисную ракетку.

Необходимо иметь в виду, что термин “бактерия” часто используют для обозначения всех микробов-прокариот. В более узком (морфологическом) значении бактерии - палочковидные формы прокариот, не имеющих спор.

Извитые формы микроорганизмов.

1.Спириллы - имеют 2- 3 завитка.

2.Спирохеты - имеют различное число завитков, аксостиль - совокупность фибрилл, специфический для различных представителей характер движения и особенности строения (особенно концевых участков). Из большого числа спирохет наибольшее медицинское значение имеют представители трех родов - Borrelia, Treponema, Leptospira.

Строение бактериальной клетки.

Обязательными органоидами являются : нуклеоид, цитоплазма, цитоплазматическая мембрана.

Необязательными (второстепенными) структурными элементами являются : включения, капсула, споры, пили, жгутики.

1.В центре бактериальной клетки находится нуклеоид - ядерное образование, представленное чаще всего одной хромосомой кольцевидной формы. Состоит из двухцепочечной нити ДНК. Нуклеоид не отделен от цитоплазмы ядерной мембраной.

Основные свойства вирусов , по которым они отличаются от остального живого мира.

1.Ультрамикроскопические размеры (измеряются в нанометрах). Крупные вирусы (вирус оспы) могут достигать размеров 300 нм, мелкие - от 20 до 40 нм. 1мм=1000мкм, 1мкм=1000нм.

3.Вирусы не способны к росту и бинарному делению.

4.Вирусы размножаются путем воспроизводства себя в инфицированной клетке хозяина за счет собственной геномной нуклеиновой кислоты.

6.Средой обитания вирусов являются живые клетки - бактерии (это вирусы бактерий или бактериофаги), клетки растений, животных и человека.

Все вирусы существуют в двух качественно разных формах: внеклеточной - вирион и внутриклеточной - вирус. Таксономия этих представителей микромира основана на характеристике вирионов - конечной фазы развития вирусов.

Строение (морфология) вирусов.

1.Геном вирусов образуют нуклеиновые кислоты, представленные одноцепочечными молекулами РНК (у большинства РНК-вирусов) или двухцепочечными молекулами ДНК (у большинства ДНК- вирусов).

2.Капсид - белковая оболочка, в которую упакована геномная нуклеиновая кислота. Капсид состоит из идентичных белковых субъединиц - капсомеров. Существуют два способа упаковки капсомеров в капсид - спиральный (спиральные вирусы) и кубический (сферические вирусы).

При спиральной симметрии белковые субъединицы располагаются по спирали, а между ними, также по спирали, уложена геномная нуклеиновая кислота (нитевидные вирусы). При кубическом типе симметрии вирионы могут быть в виде многогранников, чаще всего - двадцатигранники - икосаэдры.

3.Просто устроенные вирусы имеют только нуклеокапсид , т. е. комплекс генома с капсидом и называются “голыми”.

4. У других вирусов поверх капсида есть дополнительная мембраноподобная оболочка, приобретаемая вирусом в момент выхода из клетки хозяина - суперкапсид. Такие вирусы называют “одетыми”.

Кроме вирусов, имеются еще более просто устроенные формы способных передаваться агентов - плазмиды, вироиды и прионы.

Морфология риккетсий

Риккетсии не имеют спор, капсул, неподвижны. Грамотрицательны. По Романовскому-Гимзе и по способу Здродовского окрашиваются в красный цвет. Строение клеточной стенки сходно со строением стенки грамотрицательных бактерий.

Являются возбудителями сыпного тифа, болезни Брила.

Морфологическая характеристика грибов.

Грибы и простейшие имеют четко ограниченное ядро и относятся к эукариотам. Грибы крупнее бактерий, в эволюционном плане близки к растениям (наличие клеточной стенки, содержащей хитин или целлюлозу, вакуолей с клеточным соком, неспособность к перемещению, видимое движение цитоплазмы). Ядерный материал грибов отделен от цитоплазмы ядерной мембраной. Дрожжевые грибы образуют отдельные овальные клетки. Плесневые грибы формируют клеточные нитеподобные структуры - гифы . Мицелий - переплетение гиф - основная морфологическая структура. У низших грибов мицелий одноклеточный, не имеет внутренних перегородок (септ ). Грибы размножаются половым и бесполым (вегетативным) способом. При вегетативном размножении образуются специализированные репродуктивные структуры – споры - конидии . Они могут располагаться в специализированных вместилищах - спорангиях (эндоспоры) или отшнуровываться от плодоносящих гиф (экзоспоры).

Конидиоспоры - зрелые наружные споры, возникающие на дифференцированных конидиофорах (конидионосцах), отличающихся от других нитей мицелия по форме и размерам (у аспергилла, пеницилла) или располагающиеся по бокам и на концах любой ветви мицелия, прикрепляясь к ней непосредственно или тонкой ножкой.

К эндоспорам совершенных грибов относятся спорангиоспоры мукоровых грибов, развивающихся в специальных органах (спорангиях), располагающихся на вершине спорангиеносца. Споры освобождаются при разрыве стенки спорангия.

Основное функциональное отличие спор у бактерий и грибов: у бактерий споры обеспечивают переживание в неблагоприятных условиях окружающей среды, у грибов образование спор - способ размножения.

Морфологическая характеристика актиномицетов (лучистых грибов по старым классификациям). Актиномицеты - формы бактерий, имеющие истинный, не имеющий перегородок мицелий. Мицелиальный (в виде ветвящихся нитей) рост этих грамположительных бактерий придает им внешнее сходство с грибами. Это сходство усиливается вследствие наличия у высших форм актиномицетов наружных неполовых спор, которые называются конидиями.

В отличие от грибов, актиномицеты имеют прокариотическое строение клетки, не содержат в клеточной стенке хитина или целлюлозы, размножаются только бесполым путем. У низших актиномицетов мицелий фрагментируется на типичные одноклеточные бактерии.

Обычным местом обитания для большинства из них является почва. Однако ряд видов актиномицет могут инфицировать раны и вызывать образование абсцессов . С некоторыми актиномицетами (например, стрептомицетами) связана способность выработки антибиотиков.

ТЕМА: «Введение. Классификация и морфологические свойства микроорганизмов. Физиология микроорганизмов и распространение их во внешней среде»

План изложения:

1. Микробиология и её отрасли

2. Задачи медицинской микробиологии

3. Основоположники микробиологии

4. Классификация микроорганизмов

5. Отличительные особенности эукариот, прокариот, вирусов

6. Морфология бактерий

7. Питание микроорганизмов

8. Особенности метаболизма микробных клеток

9. Типы дыхания микроорганизмов

10. Рост и размножение микроорганизмов

11. Распространение микроорганизмов в природе

12. Нормальная микрофлора человека и её значение

Микробиология (mikros – малый, bios – жизнь, logos – учение) – наука о микроорганизмах, их строении и жизнедеятельности, наследственности и изменчивости, значении в природе и народном хозяйстве.

По целевой направленности и решению практических задач различают общую, техническую (промышленную), медицинскую, ветеринарную, санитарную, радиационную и космическую микробиологию. При этом общая микробиология изучает систематику, структурную организацию, химический состав, ферментные системы, культивирование и генетику микроорганизмов; техническая – использование микроорганизмов в производстве антибиотиков, ферментов, витаминов, стероидов, аминокислот и прочих биологически активных веществ, молочных и других продуктов, чая, кофе, какао, обработке каучука, хлопка, шелка, дублении кож и др.; медицинская и ветеринарная – закономерности жизнедеятельности патогенных для человека и животных микроорганизмов, механизмы инфекции и иммунитета, методы специфической профилактики и терапии инфекционных заболеваний; санитарная – микробную обсемененность окружающей среды, в частности выживаемость на различных объектах санитарно-показательных и патогенных микробов, их влияние на здоровье человека и естественные процессы; радиационная и космическая – влияние ионизирующих излучений и космических частиц на микроорганизмы.

В становлении микробиологии как науки выделяют два этапа –описательный (морфологический) и физиологический .

Морфологический период берет начало от первых наблюдений голландского естествоиспытателя Антония ван Левенгука (1632-1723), который, изготовив микроскоп, увеличивающий объекты до 200 раз, сумел увидеть и описать все основные формы бактерий и простейших.

Разрозненные факты описательного периода микробиологии были обобщены и приумножены основателем научной микробиологии Луи Пастером (1822-1895), с именем которого связано развитие второго, физиологического периода микробиологии и эпохальные открытия сущности брожения (1857), невозможности самопроизвольного зарождения (1860), природы порчи пива и вина (1865), болезней шелковичных червей (1868), микробной обусловленности и заразности инфекционных болезней (1881), методов изготовления вакцин и способов предохранения от куриной холеры, сибирской язвы и бешенства (1882-1885).

Большую роль в истории развития микробиологии сыграли труды Роберта Коха (1843-1910), который разработал метод выделения чистых культур микроорганизмов на плотных питательных средах, в частности ввел в практику агар-агар, желатин, свернутую сыворотку, кусочки овощей, предложил методы окраски бактерий анилиновыми красителями, усовершенствовал микроскоп, использовал микрофотографию. Благодаря усовершенствованию техники и методики микробиологических исследований Кох установил природу сибирской язвы, туберкулеза, холеры.

Основоположником современной вирусологии является русский ученый, профессор ботаники Д.И. Ивановский (1864-1920), установивший в 1892 г., что мозаичная болезнь табака (МБТ) вызывается инфекционным агентом, фильтрующимся через фарфоровые свечи Шамберлана с такими мелкими порами, которые задерживали известные в то время микроорганизмы.

Основоположниками иммунологии, зародившейся в недрах микробиологии, являются лауреаты Нобелевской премии И.И. Мечников (1845-1916) и П. Эрлих (1854-1915), разработавшие клеточную и гуморальную теории иммунитета.

Главные задачи медицинской микробиологии – профилактика и лечение инфекционных болезней. Выдающиеся открытия в микробиологии позволили за полстолетия повсеместно ликвидировать натуральную оспу, снизить до спорадических (единичных) случаев широко распространенные ранее чуму, туляремию, сыпной и возвратные тифы, мягкий шанкр, дифтерию, коклюш, полиомиелит, трахому, бешенство, столбняк, корь, лейшманиоз городского типа. Большие успехи достигнуты в профилактике клещевого энцефалита, клещевого возвратного тифа, бруцеллеза, но по-прежнему трудна борьба с заболеваемостью острыми кишечными инфекциями, гриппом, туберкулезом, другими острыми инфекциями дыхательных путей, вирусными гепатитами. Разработаны эффективные меры пресечения экзотических (завозных) и карантинных инфекций, в частности желтой лихорадки. Проводятся интенсивные поиски вакцинопрофилактики и способов лечения СПИДа.

Современная систематика, или таксономия (taxis – расположение, порядок + nomos – закон) микроорганизмов построена на общепринятой в биологии иерархической схеме, объединяющей в единое целое филогенетически родственные соподчиненные группы или таксономические категории, высшими из которых являются царства, подцарства, отделы (типы) → классы → отряды → семейства →трибы (группы) → роды →виды.

Основным таксономом является вид.

Вид – совокупность происходящей от одного предка скрещивающейся популяции, обладающей общим генофондом, экологическим единством и, если исключить некоторое виды бактерий, – репродуктивной изоляцией, т.е. между особями одного вида происходит свободный обмен генами, а между особями разных видов обмен ими невозможен или затруднен.

Клон – генетически однородная чистая культура микроорганизмов, происходящая из одной клетки.

Штамм – культура определенного вида микроорганизмов, выделенная из окружающей среды, патологического материала, музея.

В зависимости от штаммовых особенностей морфологии микроба, культуральных, биохимических, серологических (антигенных) свойств, его чувствительности к фагу и антибиотикам, степени патогенности различают несколько инфраподвидовых категорий: морфовары, культивары (биовары), хемовары, серовары, фаговары, резистенсвары, патовары и подвиды, отличающиеся друг от друга двумя-тремя особо важными признаками.

Каждый вид микроорганизмов, исключая вирусы, в соответсвии с правилами биноминальной (двойной, бинарной) номенклатуры обозначается двумя латинскими словами, например Mycobacterium tuberculosis, Mycoplasma pneumoniae. Первое слово, начинающееся с заглавной буквы, указывает на родовую принадлежность вида, второе – конкретно определяет вид.

Эукариоты , т.е. клетки с подлинными ядрами, подобны клеткам растений и животных. Они имеют поверхностную мембрану и внутриклеточную систему элементарных мембран, составляющих эндоплазматический ретикулум и комплекс Гольджи. В цитоплазме эукариот содержатся оформленное ядро (ядра), митохондрии, рибосомы и ряд других органелл. Клеточная стенка эукариот имеет разный характер строения и степень выраженности, которые нередко зависят от стадии или фазы развития. Размножаются простые эукариоты половым и бесполым путем.

Прокариоты – клетки, не имеющие отграниченного ядра, внутриклеточных систем элементарных мембран и митохондрий, а некоторые – лишены также клеточной стенки. Размножаются амитотически: простым поперечным делением или почкованием.

Виды прокариот идентифицируют по определению Д. Берги, изданному в 1994 г., в котором по структуре клеточной оболочки и отношению к окраске по методу Грама выделено четыре основных отдела (главных таксона): 1 – Gracilicutes (тонкостенные, окрашивающиеся грамотрицательно в розовый цвет), 2 – Firmicutes (толстостенные, окрашивающиеся грамположительно в фиолетовый цвет), 3 – Tenericutes (лишенные оболочек) и 4 – Mendosicutes (с дефектными оболочками), как правило, окрашивающиеся грамотрицательно.

Морфология бактерий

Бактерии – это одноклеточные организмы растительной природы лишенные хлорофилла и размножающиеся простым делением. К морфологическим свойствам бактерий относят форму, размеры, расположение, подвижность, споро- и капсулообразование. Размеры микроорганизмов колеблются от 0,4 до 10 мкм. Различают 3 формы микроорганизмов:

1 – шаровидные – кокки. В зависимости от плоскости деления и расположения клеток после деления кокки делят на: а – микрококки – деление и расположение беспорядочно; б – диплококки – деление в одной плоскости, расположение по 2; в – стрептококки – деление в одной плоскости, расположение цепочкой; г – тетракокки – деление в двух взаимноперпендикулярных плоскостях, расположение по 4; д – сарцины – деление в трех взаимноперпендикулярных плоскостях, расположение в виде пакетов по 8-16 штук; е – стафилококки – располагаются в виде гроздьев винограда.

2 – цилиндрическая или палочковидная форма – по способности образовывать споры палочковидные микроорганизмы делят на бациллы (образующие споры) и бактерии (не образующие споры). В зависимости от плоскости деления и расположения клеток после деления палочковидные микроорганизмы делят на: а – диплобактерии и диплобациллы – делятся в одной плоскости и располагаются по 2; б – стрептобактерии и стрептобациллы – делятся в одной плоскости и располагаются цепочкой; в – большинство палочковидных форм делятся хаотично и располагается по одному.

3 – извитые . Делят на: а – вибрионы – напоминают запятую или полумесяц; б – спириллы и спирохеты – имеют винтообразное строение.

Строение бактериальной клетки

Бактериальная клетка имеет оболочку, состоящую из трех слоев: слизистый слой, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана. Если слизистый слой достаточно толст, прочен и концентрируется вокруг микробной клетки, то он называется капсулой. Микрокапсула имеется у большинства микроорганизмов, а макрокапсула – только у пневмококка, клебсиелл и возбудителей сибирской язвы. При культивировании на питательных средах способность образовывать капсулу обычно утрачивается (кроме клебсиелл), капсула защищает микроорганизм в макроорганизме от действия фагоцитоза и гуморальных факторов.

Функции оболочки: формообразующая (за счет клеточной стенки), обеспечивает прочность, эластичность, гибкость, предохраняет от осмотического лизиса (цитоплазматическая мембрана), за счет избирательной проницаемости обеспечивает питание и выделение продуктов обмена, является местом биосинтеза некоторых составных частей клетки, участвует в делении.

Цитоплазма представляет собой прозрачное, слегка вязкое вещество жидкой консистенции, коллоидное состояние обеспечивается за счет содержания воды, белков, жиров, углеводов, минеральных веществ.

Аналогом ядра в бактериальной клетке является нуклеотид, у которого отсутствует дифференцированная ядерная мембрана.

В цитоплазме располагаются рибосомы, ответственные за синтез белка, и мезосомы, в которых протекают окислительно-восстановительные процессы. Включения представлены глыбками крахмала, гликогена, зернами серы, волютина, капельками жира и выполняют роль запаса питательных веществ.

Подвижные бактерии имеют органеллы движения – жгутики, начинающиеся от базального тельца и состоящие из белка флагеллина способного к самосокращению. По количеству и месту нахождения жгутиков подвижные бактерии делят на:

1. Монотрихи – один жгутик расположен на одном полюсе

2. Амфитрихи – по пучку жгутиков или по одному жгутику на 2 полюсах

3. Лофотрихи – пучок жгутиков на 1 полюсе

4. Перитрихи – жгутики расположены по всей поверхности

Для палочковидных микроорганизмов характерно спорообразование. Споры у микроорганизмов – это способ сохранения вида, и образуются они при попадании микроорганизмов в неблагоприятные условия внешней среды. Процесс спорообразования начинается с уплотнения цитоплазмы вокруг нуклеотида, после чего вокруг проспоры образуется многослойная оболочка и обменные процессы идут на самом низком уровне. В таком состоянии микроорганизмы сохраняют жизнеспособность в течение 40-50 лет. Наступление благоприятных условий способствует прорастанию спор в вегетативные формы, вызывающие заболевание при попадании в организм человека.

Физиология микроорганизмов

Питание – процесс, в ходе которого бактериальная клетка получает из окружающей среды компоненты, необходимые для построения ее биополимеров.

По источнику получения углерода:

a) Аутотрофы (питающийся сам) или литотрофы – единственный источник углерода – CO 2 , они способны из простых неорганических соединений синтезировать сложные органические

b) Гетеротрофы (питающийся за счет других) или органотрофы – добывают углерод из глюкозы, многоатомных спиртов, реже углеводородов, аминокислот, органических кислот, они нуждаются в поступлении готовых органических соединений

Метаболизм микроорганизмов состоит из:

– Ассимиляции (анаболизм) – увеличивает сложность соединений, т.е. обеспечивает синтез веществ с затратой энергии

– Диссимиляция (катаболизм) – расщепление сложных соединений на простые, которые потом используются для последующего синтеза, а часть выделяется во внешнюю среду

Особенности метаболизма бактерий:

1. Преобладание процессов диссимиляции над процессами ассимиляции

2. Высокая интенсивность метаболизма

3. Очень широкий спектр потребляемых бактериями веществ

4. Очень широкий набор ферментов

Дыхание – биологический процесс окисления различных органических веществ, при котором происходит перенос протонов и электронов от субстрата (донора) к кислороду (акцептору) и образование молекул АТФ.

Органеллы дыхания у бактерий – мезосомы, содержащие специальные дыхательные ферменты типа цитохромоксидаз.

По типу дыхания бактерии делят на:

Облигатные аэробы – они способны получать энергию только путем дыхания и нуждаются в О 2 как акцепторе протонов и электронов в окислительно-восстановительных процессах.

Облигатные анаэробы – способны расти только в среде, лишенной О 2 (для них О 2 токсичен). Для них как тип окислительно-восстановительных процессов характерна ферментация, при которой происходит перенос протонов и электронов от субстрата-донора к субстрату-акцептору.

Факультативные анаэробы – способны расти как при наличии О 2 , так и в отсутствии его.

Среди них различают:

a) Аэротолерантные – могут расти в присутствии атмосферного О 2, но не способные его использовать, т.к. получают энергию исключительно с помощью брожения (молочнокислые)

b) Факультативно-анаэробные – которые в отсутствие О 2 способны перестраиваться на брожение (энтеробактерии)

Рост – увеличение размеров отдельной особи (растут несколько минут)

Размножение – повышение числа особей популяции, способность к самовоспроизведению. Чаще всего бактерии размножаются путем простого поперечного деления и почкования: удваивается ДНК и каждая дочерняя клетка получает копию материнской ДНК, после чего между ними образуется перегородка. Процесс размножения микробных клеток идет довольно интенсивно. Деление бывает: изоморфное – дочерние клетки одинаковой величины; гетероморфное – дочерние клетки разной величины.

Распространение микроорганизмов в природе

Почва – является основной средой обитания многих микроорганизмов. Содержание микроорганизмов в почве – миллионы и миллиарды в 1 грамме. Состав и количество микроорганизмов зависят от влажности, температуры, содержания питательных веществ, кислотности почвы.

Плодородные почвы содержат больше микроорганизмов, чем глинистые и почвы пустынь. Верхний слой почвы (1-2 мм) содержит меньше микроорганизмов, т.к. солнечные лучи и высыхание вызывают их гибель, а на глубине 10-20 см – микроорганизмов больше всего. Чем глубже, тем количество микроорганизмов в почве меньше. Наиболее богаты микробами 15 см верхнего слоя почвы.

Видовой состав почвенной микрофлоры прежде всего зависит от вида почвы. В песчаных почвах преобладают аэробные микроорганизмы, а в глинистых – анаэробные. В их составе, как правило, обнаруживаются сапрофитические виды спорообразующих бацилл и клостридий, актиномицеты, грибы, микоплазмы, сине-зеленые водоросли, простейшие.

Микроорганизмы почвы осуществляют разложение трупов человека, животных и растительных остатков, самоочищение почвы от нечистот и отбросов, биологический круговорот веществ, изменяют структуру и химический состав почвы. Патогенные микроорганизмы попадают в почву с выделениями человека и животных.

Существует 3 группы микроорганизмов, для которых:

I. Почва – место обитания: возбудитель ботулизма, грибы.

II. Почва – вторичный резервуар, где они сохраняются длительное время: это чаще всего споровые бациллы – возбудитель сибирской язвы

III. Почва – среда, где микроорганизмы сохраняются от нескольких часов до нескольких месяцев: опасность передачи этих заболеваний невелика, но она увеличивается в военное время – возбудители столбняка и газовой гангрены

Воздух . Количество постоянно находящихся микрооргаизмов атмосферного воздуха сравнительно невелико. Больше всего их содержиться в околоземных слоях атмосферы. По мере удаления от земной поверхности в экологически благоприятных регионах воздух становится чище.

Количество микроорганизмов зависит от высоты и отдаленности от населенных пунктов. Здесь они только сохраняются некоторое время, а затем происходит их гибель за счет солнечной радиации, температурного воздействия, отсутствия питательных веществ.

Зимой количество микроорганизмов в воздухе открытых пространств меньше, чем летом. В воздухе закрытых помещений количество микроорганизмов зимой больше, чем летом. Микроорганизмы попадают в воздух от больных через дыхательные пути, с пылью, от загрязненных предметов, почвы.

В атмосферном воздухе видовой состав микрофлоры непрерывно меняется. В воздухе могут быть: стафилакокки, стрептококки, возбудители дифтерии, туберкулеза, вирусы кори, гриппа. Поэтому возможен воздушно-капельный и воздушно-пылевой пути передачи заразного начала. И для их предотвращения используют маски, проветривание, влажную уборку.

Вода. Вода – естественная среда обитания многих микроорганизмов. Количественные соотношения водных микроорганизмов в открытых водоемах колеблются в широких пределах, что зависит от типа водоема, сезона, степени его загрязнения. Особенно много микроорганизмов вблизи населенных пунктов, где вода загрязняется стоками хозяйственных нечистот. Чистая вода – артезианские скважины и родники. Для воды характерно ее самоочищение: гибель под действием солнечного света, разбавление чистой водой, за счет антагонизма микроорганизмов и других факторов.

Видовой состав микрофлоры воды мало чем отличается от почвенной. Известны водные эпидемии: при холере, брюшном тиф, дизентерии, туляремии, лептоспирозах.

Нормальная микрофлора тела человека. Микрофлора, выделенная от здорового человека, отличается видовым разнообразием. При этом одни виды микроорганизмов обитают в организме человека постоянно и составляют нормальную группу микрофлоры, другие – обнаруживаются периодически, попадая в организм человека от случая к случаю.

Дыхательные пути : постоянная микрофлора содержится только в полости носа, носоглотки и зева. В ее составе обнаруживаются грамотрицательные катаральные микрококки и фарингиальные диплококки, дифтероиды, капсульные грамотрицательные палочки, актиномицеты, стафилококки, пептококки, протей, аденовирусы. Конечные ветви бронхов и легочные альвеолы стерильны.

Рот : специфические виды микроорганизмов в полости рта ребенка появляются через 207 суток. Среди них 30-60% составляют стрептококки. Также заселяется полость рта микоплазмами, дрожжеподобными грибами, сапрофитическими видами трепонем, боррелий и лептоспир, энтамеб, трихомонад.

ЖКТ : тонкий кишечник не содержит специфических видов микробов, а случайные – редки и немногочислены. Толстый кишечник заселяется транзиторными микроорганизмами с первого дня жизни. Превалируют в нем облигатные анаэробы, в частности – бифидобактерии, лактобациллы, бактероиды и эубактерии – 90-95%. 5-10% – факультативные анаэробные бактерии: кишечные палочки и молочнокислые стрептококки. Десятые-сотые доли процента кишечного биоценоза приходятся на остаточную микрофлору: клостридии, энтерококки, протей, кандида и пр.

Микрофлора кожных покровов и конъюнктивы глаза : на коже и конъюнктиве глаза обитают микро- и макрококки, коринеформы, плесневые дрожжи и дрожжеподобные организмы, микоплазмы, условно-патогенные стафилококки. Другие виды микробов, актиномицеты, грибы, клостридии, эшерихии, золотистые стафилококки, обсеменяют кожу и конъюнктиву в условиях сильной запыленности воздуха помещений, загрязнения предметов обихода, прямого контакта с почвой. При этом на коже количество микроорганизмов во много раз больше, чем на площади глаза, что объясняется высоким содержанием в секрете конъюнктивы микробоцидных веществ.

Микрофлора мочеполовых путей : мочевыводящие пути здоровых людей стерильны, и лишь в передней части мочеиспускательного канала встречаются грамотрицательные непатогенные бактерии, коринеформы, микрококки, стафилококки и другие. На наружных половых органах обитают микобактерии смегмы и микоплазмы. Влагалище со 2-5 дня жизни новорожденного на многие годы заселяется непатогенной кокковой микрофлорой, которая при половом созревании заменяется молочнокислыми бактериями.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что является предметом изучения микробиологии?

2. Что означает дословный перевод с греческого термина «микробиология»?

3. Какие отрасли микробиологии Вы знаете?

4. Изучением каких вопросов занимается общая микробиология?

5. Какие группы микроорганизмов изучает ветеринарная микробиология?

6. Какие группы микроорганизмов изучает производственная микробиология?

7. Что изучает медицинская микробиология и каковы ее задачи?

8. Какие основные этапы развития микробиологии Вы знаете?

9. Кто является основоположником морфологического периода микробиологии?

10. Основоположником какого периода развития микробиологии является Луи Пастер?

11. Каков вклад Луи Пастера в развитие микробиологии?

12. Какой ученый положил начало развитию иммунологического периода микробиологии?

13. Каковы современные принципы классификации микроорганизмов?

14. Назовите микроорганизмы, относящиеся к эукариотам.

15. Какие микроорганизмы относят к прокариотам?

16. Перечислите основные признаки, отличающие строение бактериальной клетки от строения клетки животных и растений.

17. Какие 3 формы микроорганизмов Вы знаете?

18. Из каких слоев состоит оболочка микробной клетки?

19. Какова функция жгутиков у микроорганизмов?

20. Какую функцию выполняют ворсинки?

21. В чем отличие спорообразования у грибов и бактерий?

22. Как могут располагаться споры у бактерий?

23. Какова форма спор?

24. На какие 2 группы делят микроорганизмы по типу питания?

25. На какие 2 группы делят гетеротрофы в зависимости от источника получения готовых органических соединений?

26. Что такое анаболизм?

27. Что такое катаболизм?

28. Как классифицируются микроорганизмы по типу дыхания?

29. Что такое рост микроорганизмов?

30. Что такое размножение микроорганизмов?

31. Какие микроорганизмы содержатся в почве?

32. Каков видовой состав микрофлоры атмосферного воздуха?

33. Какими микроорганизмами представлена микрофлора воды?

34. Какова нормальная микрофлора тела человека и её роль?

Систематика и номенклатура микроорганизмов

Многочисленные микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, вирусы) строго систематизированы в определенном порядке по их сходству, различиям и взаимоотношениям между собой. Этим занимается специальная наука, называемая систематикой микроорганизмов. Раздел систематики, изучающий принципы классификации, называется таксономией.

Таксон - группа организмов, объединенная по определенным однородным свойствам в рамках той или иной таксономической категории. Самой крупной таксономической категорией является царство, более мелкими - подцарство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид, подвид и др.

В основу таксономии микроорганизмов положены их морфологические, физиологические, биохимические, молекулярно-биологические свойства. Весь мир микробов подразделяется на три царства:
. царство эукариотов (грибы и простейшие);
. царство прокариотов (бактерии, риккетсии, микоплазмы);
. царство вирусов.

Эукариоты подобны клеткам растений и животных. Они имеют поверхностную мембрану и внутриклеточную систему элементарных мембран, составляющих эндоплазматическую ретикулярную сеть и комплекс Гольджи. В цитоплазме эукариотов содержится оформленное ядро, митохондрии, рибосомы и ряд других органелл. Размножаются простые эукариоты половым и бесполым путями.

Прокариоты - организмы, не имеющие отграниченного ядра, внутриклеточной системы элементарных мембран и митохондрий, а некоторые лишены также клеточной стенки. Размножаются простым поперечным делением или почкованием.

Одной из основных таксономических категорий является вид (species) - совокупность особей, имеющих общий корень происхождения, сходный генотип и максимально близкие фенотипические признаки и свойства.

Совокупность однородных микроорганизмов, выделенных на питательной среде, характеризующаяся сходными морфологическими, тинкториальными (отношение к красителям), культуральными, биохимическими и антигенными свойствами, называется чистой культурой.

Чистая культура микроорганизмов, выделенных из определенного источника и отличающихся от других представителей вида, называется штаммом. Штамм - более узкое понятие, чем вид или подвид. Близким к штамму является понятие клона; клон - это совокупность потомков, выращенных из одной микробной клетки.

Решением Международного конгресса для микроорганизмов рекомендованы следующие таксономические категории: царство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид.

Название вида соответствует бинарной номенклатуре, т. е. состоит из двух слов. Например, кишечная палочка пишется как Escherichia coli. Первое слово - название рода, которое начинается с прописной буквы, второе слово обозначает вид и пишется со строчной буквы. При повторном написании вида родовое название сокращается до начальной буквы, например E. Сoli.

Формы бактерий

Всем бактериям присущи определенные морфологические свойства (форма, размер, характер их расположения в мазке) и тинкториальные свойства (способность окрашиваться).

Различают 4 основные формы бактерий (рис. 1.1): шаровидные (сферические), или кокковидные (от греч. kokkos - зерно); палочковидные (цилиндрические); извитые (спиралевидные); нитевидные. Кроме того, существуют бактерии, имеющие треугольную, звездообразную, тарелкообразную форму. Обнаружены так называемые квадратные бактерии, которые образуют скопления из 8-ми или 16-ти клеток в виде пласта.

Рис. 1.1. Формы одноклеточных бактерий: а - микрококки; б - диплококки; в - стрептококки; г - стафилококки; д - сарцины; е - палочковидные бактерии; ж - спириллы; з - вибрионы

Кокковидные бактерии обычно имеют форму правильного шара диаметром 1,0-1,5 мкм; некоторые - бобовидную, ланцетовидную, эллипсовидную форму. По характеру взаиморасположения образующихся после деления клеток кокки подразделяют на следующие группы:

1. Микрококки (от лат. Micros - малый). Клетки делятся в одной плоскости и чаще всего сразу же отделяются от материнской. Располагаются поодиночке, беспорядочно (рис. 1.1. а).

2. Диплококки (от лат. diplos - двойной). Деление происходит в одной плоскости с образованием пар клеток, имеющих либо бобовидную, либо ланцетовидную форму (рис. 1.1. б).

3. Стрептококки (от лат. streptos - цепочка). Деление клеток происходит в одной плоскости, но размножающиеся клетки сохраняют между собой связь и образуют различной длины цепочки, напоминающие нити бус. Многие стрептококки являются вредными для человека и вызывают различные заболевания: скарлатину, ангину, гнойные воспаления и др. Например Streptococcus pyogenes (рис. 1.1.в).

4. Стафилококки (от лат. staphyle - гроздь винограда). Клетки делятся в нескольких плоскостях, а образующиеся клетки располагаются скоплениями, напоминающими гроздья винограда (рис. 1.1. г).

5. Тетракокки (от лат. tetra - четыре). Деление происходит в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с образованием тетрад.

6. Сарцины (от лат. sarcina - связка, тюк). Деление происходит в трех взаимно перпендикулярных плоскостях с образованием пакетов (тюков) из 8-ми, 16-ти, 32-х и большего числа особей. Особенно часто встречаются в воздухе (рис. 1.1.д).

Палочковидные (цилиндрические формы) (рис. 1.1.е). По расположению палочки подразделяют:
- на одиночные или беспорядочно расположенные - монобактерии. Например, Escherihia coli;
- располагающиеся попарно (по одной линии) - диплобациллы, диплобактерии. Например, Pseudomonas;
- располагающиеся цепочкой - стрептобациллы, стрептобактерии. Например, Bacillus.

Палочки, образующие спору, подразделяют:
- на бациллы - аэробные спорообразующие бактерии. Спора у таких палочек располагается, как правило, центрально, и её диаметр не превышает ширины бактерии.
- клостридии - анаэробные спорообразующие бактерии. Спора у них располагается терминально или субтерминально. Она крупная, что растягивает оболочку бактерий, и они внешне напоминают веретено или теннисную ракетку.

Извитые (спиралевидные) формы

По количеству и характеру завитков, а также по диаметру клеток они подразделяются на три группы:
1. Вибрионы (от греч. vibrio - извиваюсь, изгибаюсь) имеют один изгиб, не превышающий четверти оборота спирали. Например, Vibrio (рис. 1.1.з).

2. Спириллы (от греч. speira - завиток) - клетки, имеющие большой диаметр и малое (2-3) количество завитков. Например - Spirillium minor (рис. 1.1. ж).

3. Спирохеты (от греч. speira - завиток, chaita - волос) - спиралевидной формы подвижные бактерии.

Нитевидные формы

Различают два типа нитевидных бактерий: образующие временные нити и постоянные.

Временные нити (иногда с ветвлениями) образуют палочковидные бактерии при нарушении условий их роста или регуляции клеточного деления (микобактерии, коринебактерии, а также риккетсии, микоплазмы, многие грамотрицательные и грамположительные бактерии). При восстановлении механизма регуляции деления и нормальных условий роста эти бактерии восстанавливают обычные для них размеры.

Постоянные нитевидные формы образуются из палочковидных клеток, соединяющихся в длинные цепочки либо с помощью слизи, либо чехлами, либо мостиками (серобактерии, железобактерии).

Для изучения тинкториальных свойств микроорганизмов и их морфологии используют анилиновые красители (основные, кислые и нейтральные).

Наибольшее применение имеют основные краски: метиленовый синий, основной фуксин, генцианвиолет, везувин, хризоидин и др. Реже применяются нейтральные (нейтральный красный) и кислые (эозин) краски. Из названных красок готовят спиртовые, водно-спиртовые и водные растворы. В некоторых случаях для повышения красящей силы раствора к нему добавляют протравы, например карболовую кислоту, щелочь и др.

Для определения формы бактерий и их взаимного расположения в мазке используют простые методы окраски, т. е. окраска осуществляется одним красителем и мазок получается окрашенным одним цветом. Например, метиленовый синий. Эта окраска позволяет лучше выявить бобовидную форму и парное расположение кокков.

Для изучения структуры бактериальной клетки и выявления особенностей её строения применяют сложные методы окраски, которые включают в себя целый ряд красящих веществ, протравы и дифференцирующие вещества. К сложным методам окраски относятся методы Грама, Нессера, Ожешко и др.

Л.В. Тимощенко, М.В. Чубик