Раздел I общая микробиология

Глава 1 систематика микроорганизмов

1.1. Место бактерий в живой природе

В связи с тем, что бактерии и синезелсные водоросли (цианобактерии) имеют сходство в строении клеток, а растения и сине-зеленые водоросли обладают способностью к фотосинтезу, эти три группы живых организмов по традиции относили к объектам ботаники и поэтому утверждали, что бактерии являются, как правило, одноклеточными растениями.

В клетках различных живых существ ядерное вещество, или генофор, может быть не отделено от цитоплазмы ядерной мембраной (бактерии и синезеленые водоросли) или иметь собственную ядерную оболочку (растения, грибы, животные и простейшие). На этой основе различают прокариотический и эукариотический типы клеточной организации. В связи с этим организмы подразделяют на прокариоты и эукариоты. К прокариотам относятся бактерии.

Наиболее существенные особенности прокариот следующие:

• генофор (нуклеотид, нуклеоплазма, ядро) состоит из двойной спиральной нити дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Он не отделен от цитоплазмы какой-либо мембраной, поэтому генофор иногда называют диффузным ядром;

• отсутствие внутриплазматических органелл, окруженных элементарной мембраной, что маскирует их разнообразие;

• рибосомы малого размера рассеяны в цитоплазме, а не расположены на поверхности мембран, как у эукариот.

У эукариот ядро имеет собственную ядерную мембрану, поэтому его называют дифференцированным. Помимо этого имеются признаки, характерные для многих, но не для всех прокариот.

В состав клеточных стенок прокариот входит пептидогликан (муреин или мукопептид). Наличие пептидогликана не является особенностью всех прокариот, его нет у лишенных клеточной стенки микоплазм.

Характерными органами движения (плавания) служат жгутики, которые встречаются у бактерий определенных видов. Среди прокариот много обязательных анаэробов, среди эукариот их почти нет.

В отличие от эукариот некоторые бактерии способны к фиксации (окислению) атмосферного азота.

В то же время нет никаких данных о существовании у прокариот эндоцитоза (способности захватывать частицы в пищевые вакуоли в качестве добычи), весьма характерного для эукариотических клеток.

Предложено выделить на высшем уровне прокариоты (доядерные микроорганизмы) в отдельное царство Procariotae наряду с царствами растений и животных.

1.2. Понятие о систематике микроорганизмов

Микроорганизмы, как и все живые существа, обладают определенными признаками, с помощью которых их идентифицируют (от лат. identificatio - отождествление), т. е. распознают, или дифференцируют (от лат. differentialis - отличительный) и разделяют на устойчивые, отчетливо различающиеся группы.

Систематика (от греч. systematicos — упорядоченный, относящийся к системе) — это наука о разнообразии и сходстве объектов органического мира, основанном на общности происхождения и генетических связей различных групп живых существ.

Основными разделами систематики являются классификация и номенклатура.

Под классификацией понимают закономерность распределения микроорганизмов по систематическим группам, которые называют категориями, уровнями, рангами и таксонами, а классификацию поэтому называют еще таксономией.

Номенклатура обусловливает принципы определения названия для установленных таксонов. Основным таксоном, т. е. основной классификационной единицей в системе живых организмов, является вид.

Вид — это совокупность особей микроорганизмов, сходных по биологическим свойствам, имеющих единые происхождение и генотип, обладающих наследственно закрепленной способностью вызывать в среде естественного обитания определенные специфические процессы (изменения).

Виды, обладающие многими общими признаками, объединяют в таксоны более высокого уровня, называемые родами, которые, в свою очередь, группируются в таксоны еще более высокого порядка — семейства и т. д. Такое расположение соподчиненных таксонов в восходящий ряд составляет иерархическую систему классификации, или таксономическую иерархию. Основанием этой системы являются отдельные особи, а ее вершиной — один всеобъемлющий таксон царство.

В бактериологии используют следующие основные уровни таксономической иерархии: царство (Regnum), отдел (Divisio), класс (Klassis), порядок (Ordo), семейство (Familia), род (Genus), вид (Species).

Кроме перечисленных имеются промежуточные таксоны подцарство, подотдел, подкласс, подпорядок, подсемейство, подрос, подвид.

Названия бактерий (включая актиномицеты) регламентируются Международным кодексом номенклатуры бактерий.

Названия микроорганизмов пишут буквами латинского алфавита и подчиняют правилам латинской грамматики, т. е. они являются латинскими, или латинизированными, если даже заимствованы из других языков.

Названия таксонов, у которых ранг выше вида, состоят только из одного слова и поэтому относятся к одинарным, или унитарным. Некоторые таксоны имеют стандартные окончания. Например, названия порядков бактерий должны оканчиваться на - ales (Bacteriales), семейств на - aceae (Enterobacteriaceae), родов, на - us, um (Bacillus, Streptococcus, Clostridium, Lactobacterium).

Для обозначения видов микроорганизмов применяют бинарную (биноминальную), или двойную, номенклатуру, т. е. названия видов состоят из двух слов и поэтому относятся к двойным, или бинарным. Первое слово обозначает название рода, к которому этот вид принадлежит, второе - вид, например Lactobacterium acidophiium (молочная палочка кислотолюбивая), Streptococcus thermophilus (стрептококк теплолюбивый). Родовое слово пишут с прописной буквы, видовое - со строчной. После того как полное название вида было упомянуто в тексте, первое слово (родовое название) можно сократить при последующем упоминании.

Если при изучении бактерий обнаруживают отклонения от типичных видовых свойств, то такие культуры рассматривают как подвиды. Название подвида состоит из полного названия вида, к которому он относится, и следующего за ним слова, обозначающего сам подвид, перед которым сокращенно указывают промежуточный таксон subspecies (подвид). Например, Lactococcus lactis subsp. cremoris -лактококк молочный, подвид сливочный. Названия подвидов состоят из трех слов (исключая слово subspecies подвид) и называются поэтому тринарными.

Кроме подвида различают также инфраподвидовые подразделения (варианты) микроорганизмов, которые не располагаются в порядке классификационных рангов. Они основаны на различии особей какими-либо незначительными наследственными свойствами: антигенными -:еровар (серотип), морфологическими - морфовар, химическими -хемовар, физиологическими - биовар, патогенностью - патовар, отношением к бактериофагам - фаговар.

В микробиологии широко применяют термины «штамм» и «клон». Штамм - более узкое понятие, чем вид. Штаммами называют различные культуры одного и того же вида микроорганизма, выделенные из конкретного источника. Если микроорганизм выделен из воды, его называют водным штаммом, из сыра - сырным и т. п.

Они могут различаться отдельными незначительными признаками, например интенсивностью кислотообразования, устойчивостью к лекарственным и дезинфицирующим препаратам, способностью синтезировать ароматические вещества и антибиотики и др.

Клон означает расплодку микроорганизмов, или, как принято в микробиологии, культуру (популяцию), являющуюся потомством одной клетки. Популяция микробов, состоящая из особей одного вида, называется чистой или аксенической культурой, а состоящая из особей разных видов — смешанной.