Систематика Виттекера

Царство прокариот включает в себя отдел цианобактерий и отдел эубактерий, который, в свою очередь, подразделяется на порядки: собственно бактерии (отделы Gracilicutes, Firmicutes, Tenericutes, Mendosicutes); актиномицетов; спирохет; риккетсий; хламидий.

Бактерии - это прокариотические, преимущественно одноклеточные микроорганизмы, которые могут также образовывать ассоциации (группы) сходных клеток, характеризующиеся клеточными, но не организменными сходствами.

Порядки подразделяются на группы. Основными таксономическими критериями, позволяющими отнести штаммы бактерий к той или иной группе, являются:

морфология микробных  клеток (кокки, палочки, извитые);

отношение к окраске по Граму - тинкториальные свойства (грамположительные и грамотрицательные);

тип биологического окисления - аэробы, факультативные анаэробы, облигатные анаэробы;

способность к спорообразованию.

Дальнейшая дифференциация групп на семейства, рода и виды, которые являются основной таксономической  категорией, проводится на основании  изучения биохимических свойств. Этот принцип положен в основу классификации  бактерий, приведенной в специальных  руководствах - определителях бактерий.

Вид является эволюционно  сложившейся совокупностью особей, имеющих единый генотип, который  в стандартных условиях проявляется  сходными морфологическими, физиологическими, биохимическими признаками. Для патогенных бактерий определение "вид" дополняется  способностью вызывать определенные нозологические формы заболеваний.

Существует внутривидовая  дифференцировка бактерий на варианты:

по биологическим свойствам (биовары или биотипы);

по биохимической активности (ферментовары);

по антигенному строению (серовары или серотипы);

по чувствительности к  бактериофагам (фаговары или фаготипы);

по устойчивости к антибиотикам (резистентовары).

Классификация 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.

Риккетсии — микроорганизмы, занимающие промежуточное положение  между бактериями и вирусами. Они  представляют собой неподвижные  палочки длиной не более 1,0 мкм, не образующие спор и капсул. Как и вирусы, они  являются внутриклеточными паразитами.

Грибы

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

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.

Микроорганизмдердің химиялық құрамы.

Тіршілік әрекеті барысында микроорганизмдер басқа жануарлар сияқты қоректенеді, тыныс алады және көбейеді

Клеткаға келіп түскен қоректік заттар онын қабығын және цитоплазмасын құрауға және сонымен бірге энергия алуға жұмсалады. ‘Гіршілік әрекеті барысында микроорганизмдерде ассимиляция және диссимиляция процестері дамылсыз жүріп жатады.

 Микробтар клеткасы негізінен судан және қүрғақ заттан түра-ды. Мүнда су мөлшері 75—85% болса, қүрғақ заттар үлесіне 25—15%-ті тиеді. Қүрғақ заттар деп отырғанымыз түрлі органикалық және минералдық қосылыстар. Су мен қүрғақ заттың мүндай арақатысы әр түрлі микроорганизмдерде түрліше болады.

 Су—бактерия клеткаларының  қүрамындағы негізгі заттардың бірі. Ылғалды жерде ғана клеткада ете күрделі химиялық процестер жүреді. Қоректік заттар сумен бірге клеткаға түссе, керексіз заттар сол су молекулаларына ілесіп тысқа бөлініп шығады. Микро-оргаыизмдердің құрғақ затында негізінен төрт элемент: көміртегі, азот, оттегі және сутегі бар. Бүл элементтер қүрғақ заттың 80—90%-тін алып жатады. Ал қалғандары: фосфор, күкірт, калий, кальций, магний, темір, натрий, хлор, марганец және басқалары. Негізгі төрт элементтердің аракатысын мына деректерден байқау-ға болады (3-таблица).

 Құрғақ заттың ең негізгі бәлігі — белок заттары. Оның мөлшері қүұрғақ заттың 80%-не тең. Қоректік орта азотты заттарға бай болғанда бактериялар клеткасындағы белокта едәуір мөлшерге артады.

 Негізгі элементтердің микробтар клеткасындағы мөлшері

(құрғақ затқа шаққанда, % есебімен)

 Зерттеулерге қарағанда микробтар белогында өсімдіктер мен жануарлар белоктарында болатын амин қышқылдарының барлығы дерлік кездеседі. Бірақ та әр түрлі бактерияларда амиы қышкыл-дарының саны мен сапасы бірдей бола бермейді.

 Негізінен микробтар клеткасында жай (протеиндер) және күр-делі (протеидтер) белоктар бар. Жай белоктардағы амин қышқылдары сапасы жағынан жоғары сатыдағы организмдердің амин қышқылдарына өте ұқсас. Микробтар тіршілігінде күрделі белоктардың алатын орны ерекше. Оның қүрамында белоктар мен нуклеин қышқылдарынан түратын нуклеопротеидтер бар. Олардың микроорганизмдер өскенде, көбейгенде зор маңызы болады.

 Кейбір микроорганизмдерде кездесетіи қор заты — волютин қүрамында да осы нуклеопротеидтер бар.

 Әр түрлі бактерияларда нуклеин қышқылының мөлшері де түр-ліще және ол қүрғақ затқа шаққанда 10—28% шамасында болады. Нуклеин қышкылдары негізіиен екі түрлі: олар РНК, ДНК. РНК көбінесе протоплазмада кездеседі де, белокты синтездеуде актив қатысады және тұқым қуалаушылық қасиетін езінде сақтайтын химиялық қосылыс — ДНК-ның қызметіне кәмектеседі.

 Басқа күрделі белоктардан бактериялар клеткасында глюко-протеидтер, липопротеидтер, хромопротеидтер және кептеген ферменттер кездеседі.

 Микроорганизмдер денесінде углеводтар негізінен полисахарид-тер: гликоген, крахмал және клетчатка күйінде кездеседі. Әсіресе полисахаридтер клетка сыртында капсуласы бар, азотобактер т. б.сияқты микроорганизмдерде көбірек болады. Құрғақ затқа шаққан-да бактериялардағы углеводтар мөлшері 30%-ке дейін, ал саңырау-құлақтарда 60%-ке дейін барады. Углеводтар клетка қабығын құрауда және тіршілікке қажетті энергиямен қамтамасыз етуде маңызы зор. Сонымен бірге олар белок пен майларды түзуге активті қатысады.

 Май және май тектес заттар негізінен бактерия клеткаларының қабығында және цитоплазманың бетінде кездеседі. Май тектес заттар клетканың құрғақ затында 3—7% шамасында болады. Ашытқы саңырауқұлақтар денесіндегі май тектес заттардың мөлшері 60%-тей.

 Сонымен қатар бактерия клеткаларында минерал заттар да бар. Олар бактериялардың тіршілігінде үлкен қызмет атқарады. Мәселен, фосфор клеткадағы нуклепротеидке және май тектес заттардың құрамына енсе, күкірт — кейбір амин қышқылдарын, калий — белок пен углеводтарды түзуге қатысады, темірдің тотығу және тотықсыздану реакциясында маңызы зор және кейбір ферменттердің құрамына енеді. Микроэлементтер ферменттер мен витамиңдер құрамына кіреді және белок түзілу процесіне де белсе-не қатысады.