Слайд 1
ГБОУ ВПО «ТИХООКЕАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МЗ РФ»
Кафедра микробиологии
и вирусологии
Принципы классификации. Морфология и структура основных форм
микроорганизмов
д.м.н., профессор Шаркова В. А.
Слайд 2
1.Таксономия микроорганизмов
2.Принципы классификации микробов
3.Морфология МКО
4. Строение прокариотической клетки (постоянные
и временные структурные элементы)
Слайд 3
Насколько многообразен мир микробов?
Какова структура прокариотической клетки?
Слайд 4
Ошибки замечать не много стоит: дать нечто лучшее —
вот
что приличествует достойному человеку.
М. Ломоносов
Слайд 5
Систематика - распределение микроорганизмов в соответствии с их происхождением
и биологическим сходством, занимается:
- описанием видов организмов
- выяснением степени
родственных отношений между ними
объединением их в различные по уровню родства классификационные единицы- таксоны.
Слайд 6
Основные вопросы, решаемые при систематике:
- классификация,
- идентификация
- номенклатура
Слайд 7
Классификация- распределение (объединение) организмов в соответствии с их общими
свойствами (сходными генотипическими и фенотипическими признаками) по различным таксонам
Слайд 8
Таксономия (taxus –расположение, nomos - закон) – раздел систематики,
изучающий принципы классификации
Таксономия - наука о методах и принципах распределения
(классификации) организмов в соответствии с их иерархией
Слайд 9
В классификации Bergey используются следующие группы или уровни (таксоны):
царство - Kingdom (англ.), Regnum (лат.);
домен - Domain (англ.),
Domen (лат.);
филум (phylum от др. греч. - племя) - тип. В классификации прокариотов для обозначения этого таксона используется термин "филум", а для эукариотов - "тип";
класс - Сlass (англ., лат.);
порядок - Оrder (англ.), Оrdo (лат.); семейство - family (англ.), familia (лат.);
род - genus;
вид - species.
Слайд 10
Таксономические категории (таксоны): домен, царство, класс, отдел, порядок, семейство,
род, вид
Вид – базовая категория
Слайд 11
Номенклатура- название микроорганизмов в соответствии с международными правилами
Для обозначения
видов бактерий используют бинарную латинскую номенклатуру род/вид (Streptococcus pneumoniae,
N.
meningitidis)
Слайд 12
Вид – совокупность особей с одинаковым фенотипом, дающих потомство
и обитающих в определенном ареале
Вид – совокупность микроорганизмов, имеющих общее
эволюционное происхождение, близкий генотип (высокую степень генетической гомологии) и максимально близкие фенотипические характеристики
N. meningitidis
Слайд 13
Различные механизмы изменчивости приводят к определенной нестабильности признаков с
образованием подвида или варианта:
Серотипы - штаммы одного вида, различающиеся по
антигенным характеристикам (сероварианты, серовары)
Фаготипы - по чувствительности к специфическим фагам
Хемовары - по биохимическим свойствам
Биовары - по биологическим свойствам
Слайд 14
резистенсвары - по устойчивости к антибиотикам;
геновары - по
строению части генома;
рибовары - совокупность бактерий внутри вида, характеризующиеся
одинаковым или близким профилем фрагментов ДНК, которые образуются при воздействии рестриктаз и выявляются методом электрофореза;
патовар - штамм бактерий одного вида с отличающейся вирулентностью
Слайд 15
Штамм – особь одного вида, выделенная из определенного конкретного
источника либо в разное время
Слайд 16
Клон – культура МКО, полученная из одной материнской клетки
Слайд 17
Культура – результат размножения штамма, который сформировался в колонию
Слайд 18
Дэвид Берджи «Определитель бактерий Берджи» - предложил за основу
для объединения бактерий в большие группы взять легко выявляемые их
свойства
Все изменения научных названий МКО возможно решением соответствующих международных конгрессов и постоянных комитетов по номенклатуре
Слайд 20
Критерии, отражающие особенности бактерий
Морфологические и тинкториальные свойства:
- величина
форма
агрегация
капсула
наличие
эндоспор
жгутиков
пигментов
тинкториальные свойства
Слайд 21
2. Подвижность:
скользящие бактерие (за счет волнообразных сокращений тела)
плавающие бактерии (движение обеспечивают жгутики)
Treponema pallidum
Vibrio cholerae
Слайд 22
3. Способность к спорообразованию
размеры
их расположение в клетке
Слайд 23
4. Физиологическая активность (бактерии разделяются)
по способу питания
по
типу получения энергии (дыхание,
брожение, фотосинтез)
по отношению к
рН
отношение к кислороду
Слайд 25
5. Биохимические свойства
способность ферментировать углеводы
образовывать различные продукты
(индол, сероводород)
гидролизовать белки
Слайд 26
6. Антигенные свойства
они специфичны, связаны с особенностями строения
клеточных структур, распознаются специфическими антисыворотками
Слайд 27
7. Чувствительность к бактериофагам
Слайд 28
8. Химический состав (содержание и состав сахаров, липидов, аминокислот
в клеточной стенке)
9. Генетическое родство
возможность обмена генетической информацией
состав
оснований ДНК (отношение Г-Ц:А-Т)
сходство нуклеиновых кислот
установление сходства в их последовательности
Слайд 29
Морфология – наука, изучающая взаимосвязь формы, величины, расположения в
пространстве, по отношению друг к другу
Слайд 30
- шаровидные бактерии
- палочковидные
- извитые
- нитевидные
Слайд 31
Шаровидные бактерии (кокки)
греч. kokkos – ягода
По характеру расположения клеток
в мазках:
микрококкии
(делятся беспорядочно,
располагаются в одной
плоскости)
Слайд 32
- диплококки (делятся в
одной плоскости)
Streptococcus pneumoniae
N. meningitidis
Слайд 36
- стрептококкии (делятся в
одной плоскости, связь между клетками сохраняется)
Слайд 37
- тетракокки (делятся в двух перпендикулярных плоскостях)
- сарцины (делятся
в трех перпендикулярных плоскостях, располагаются тюками 8,16,32)
Kineococcus
Слайд 38
- стафилококки (делятся во
всех плоскостях)
Слайд 39
Палочковидные формы микроорганизмов:
- Бактерии - палочки, не образующие спор
-
Бациллы - аэробные спорообразующие микробы
- Клостридии- анаэробные спорообразующие микробы
Слайд 40
Палочковидные бактерии различают по:
размерам
форме концов
взаимному расположению
B. antracis
Lactobacterium acidophilum
Legionella pneumophila
C. perfringens
Слайд 45
Yersinia pestis scanning electron micrograph
Y. pseudotuberculosis
Mycobacterium tuberculosis in sputum
Слайд 48Метахроматин в клетках возбудителя дифтерии.
Слайд 49
Спорообразование - способ сохранения определенных видов бактерий в неблагоприятных
условиях среды.
Эндоспоры - клетки с низкой метаболической активностью и
высокой устойчивостью (резистентностью) к высушиванию, действию химических факторов, высокой температуры и других неблагоприятных факторов окружающей среды, образуются в цитоплазме
Высокая резистентность связана с большим содержанием кальциевой соли дипиколиновой кислоты в оболочке спор.
Расположение и размеры спор у различных микроорганизмов отличаются, что имеет дифференциально- диагностическое (таксономическое) значение
Слайд 50
Основные фазы жизненного цикла спор –
а) споруляция:
-
подготовительная стадия,
- стадия предспоры,
- образования оболочки,
- созревания
-
покоя
б) прорастание, заканчивающееся образованием вегетативной формы.
Процесс спорообразования генетически обусловлен.
метод выявления спор - окраска по Ожешко.
Слайд 52B. Аntracis – возбудитель сибирской язвы
B. аntracis в спинномозговой жидкости-
Слайд 53
Извитые формы микроорганизмов:
- Спириллы- имеют 2- 3 завитка
(вид штопорообразных
извитых клеток – Campilobacter, Helicobacter)
- Спирохеты- имеют различное число завитков,
аксостиль (Treponema, Leptospira, Borrelia)
Фото: Атлас по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии: Учебное пособие для студентов медицинских вузов /Под ред. А.А. Воробьева, А.С. Быков
Слайд 56
Бактерии, имеющие другую форму
Streptomyces spp./ Актиномицеты
Слайд 59Облигатный внутриклеточный паразитизм риккетсии
Слайд 61
L-формы (бактерии, потерявшие клеточную стенку, изменившие форму под воздействием
внешних факторов) – это механизм приспособления бактерий к неблагоприятным условиям:
стабильная
нестабильная
Переход в L-форму:
спонтанный
индуцированный
L-формы способны вызвать персестирующие инфекции, не реагируя на действие антибиотиков, ингибирующих синтез компонентов клеточной стенки, переход в хроническую форму инфекции
Слайд 63
кандиды
делятся почкованием (бластоспоры), образуют псевдомицелий (почкующиеся клетки из ростковой
трубочки вытягиваются в нить), на концах которого находятся хламидоспоры. Эти
грибы называют дрожжеподобными. Истинные дрожжи (аскомицеты) образуют аскоспоры, не имеют псевдомицелия и хламидоспор
Plasmodium falciparum
P. vivax
Слайд 74
Обязательные органоиды: ядерный аппарат, цитоплазма, цитоплазматическая мембрана
Необязательные (второстепенные) структурные
элементы: клеточная стенка, капсула, споры, пили, жгутики
Слайд 75
Пептидогликан (муреиновые кислоты) - основное химическое соединение клеточной стенки,
специфичное только для бактерий.
От структуры и химического состава клеточной
стенки бактерий зависит важный для систематики признак бактерий - отношение к окраске по Граму.
Выделяют две большие группы- грамположительные («грам+») и грамотрицательные («грам –») бактерии.
Hans Christian Joachim Gram, 1852-1938
Слайд 76
клеточная стенка грамположительных бактерий:
мощная, толстая, несложно организованная клеточная стенка,
в составе которой преобладают пептидогликан и тейхоевые кислоты, нет липополисахаридов
(ЛПС), часто нет диаминопимелиновой кислоты
P. acnes, окраска по Граму, увеличение 7х90 (фото Рахмановой С.Н.)
Слайд 78
клеточная стенка грамотрицательных бактерий:
клеточная стенка значительно тоньше, чем у
грамположительных бактерий, содержит ЛПС, липопротеины, фосфолипиды, диаминопимелиновую кислоту. Устроена более
сложно - имеется внешняя мембрана, поэтому клеточная стенка трехслойная
Слайд 81
-скользящие бактерии (за счет волнообразных сокращений тела)
- плавающие бактерии
(движение обеспечивают жгутики)
По расположению и количеству жгутиков выделяют:
- Монотрихи-
имеют один полярный жгутик.
- Лофотрихи- имеют полярно расположенный пучок жгутиков.
- Амфитрихи- имеют жгутики по диаметрально противоположным полюсам.
- Перитрихи- имеют жгутики по всему периметру бактериальной клетки
Слайд 82
Фимбрии или реснички - фактор адгезии и колонизации- короткие
нити, в большом количестве окружающую бактериальную клетку, с помощью которых
бактерии прикрепляются к субстратам
Слайд 84
Капсула или слизистый слой (состоит из полисахаридов, реже- из
полипептидов) окружает оболочку ряда бактерий:
- микрокапсула, в виде слоя микрофибрилл
-
макрокапсула
Капсула является защитной структурой, у ряда микробов- фактор патогенности, препятствует фагоцитозу, ингибирует первые этапы защитных реакций- распознавание и поглощение.
У сапрофитов капсулы образуются во внешней среде, у патогенов - чаще в организме хозяина.
окраска- по Гинсу
Слайд 85poly-D-glutamyl capsule of Bacillus anthracis
Слайд 87
Некультивируемые формы бактерий - особое приспособительное состояние у многих
видов грамотрицательных бактерий, не образующих спор
Обладают
- низкой метаболической активностью
- активно
не размножаются, т.е. не образуют колоний на плотных питательных средах, при посевах не выявляются
- высокой устойчивостью
- могут сохранять жизнеспособность в течение нескольких лет
- не выявляются классическими бактериологическими методами, обнаруживаются только при помощи генетических методов ( полимеразной цепной реакции- ПЦР)
Слайд 88
Прионы (proteinaceous infectious particle-
белкоподобная инфекционная частица) - лишенные РНК белковые структуры (возбудители некоторых
медленных инфекций человека и животных, характеризующихся летальными поражениями ЦНС по типу губкообразных энцефалопатий- куру, болезнь Крейтцфельдта- Якоба, синдром Герстманна- Страусслера- Шайнкера, амниотрофический лейкоспонгиоз, губкообразная энцефалопатия коров (коровье “бешенство”), скрепи у овец, энцефалопатия норок, хроническая изнуряющая болезнь оленей и лосей.
Предполагается, что прионы могут иметь значение в этиологии шизофрении, миопатий. Существенные отличия от вирусов, прежде всего отсутствие собственного генома, не позволяют пока рассматривать прионы в качестве представителей живой природы.
Слайд 89Нанобактерии
(электронная микроскопия)
Нанобактерии в стенке сосуда
Слайд 90Структуры, найденные в метеорите и напоминающие нанобактерии
Слайд 94
В последние десятилетия для классификации микроорганизмов, помимо их фенотипических
характеристик все более широко и эффективно используются различные генетические методы
(изучение генотипа- генотипических свойств). Используются все более совершенные методы- рестрикционный анализ, ДНК- ДНК гибридизация, ПЦР, сиквенс и др.
В основе большинства методов лежит принцип определения степени гомологии генетического материала (ДНК, РНК). При этом чаще исходят из условного допущения, что степень гомологии более 60% ( для некоторых групп микроорганизмов- 80%) свидетельствует о принадлежности микроорганизмов к одному виду (различные генотипы - один геновид), 40- 60%- к одному роду.
Слайд 95
Установка, санирующая воздух, основана на действии УФ и двуокиси
титана