Mikroorganismu klasifikācija pēc to galvenajām formām. Kā tiek klasificētas baktērijas?
2.2. Baktēriju klasifikācija un morfoloģija
Baktēriju klasifikācija. Starptautiskā baktēriju kodeksa lēmumā ir ieteiktas šādas taksonomiskās kategorijas: klase, departaments, kārta, ģimene, ģints, suga. Sugas nosaukums atbilst binārajai nomenklatūrai, t.i., sastāv no diviem vārdiem. Piemēram, sifilisa izraisītājs ir rakstīts kā Treponēma pallidum. Pirmais vārds - nē
ģints nosaukums un ir rakstīts ar lielais burts, otrais vārds apzīmē sugu un tiek rakstīts ar mazo burtu. Kad suga tiek pieminēta atkārtoti, sugas nosaukums tiek saīsināts līdz sākuma burtam, piemēram: T.pallidum.
Baktērijas ir prokarioti, t.i. pirmskodola organismi, jo tiem ir primitīvs kodols bez čaumalas, kodols, histoni. un citoplazmā nav augsti organizētu organellu (mitohondriju, Golgi aparātu, lizosomu utt.)
Vecajā Burgey sistemātiskās bakterioloģijas rokasgrāmatā baktērijas tika sadalītas 4 sadaļās atbilstoši baktēriju šūnu sienas iezīmēm: Gracilicutes - eubaktērijas ar plānu šūnu sieniņu, gramnegatīvas; Firmas - biezu sienu eubaktērijas, grampozitīvas; Tenericutes - eubaktērijas bez šūnu sienas; Mendosikūti - arhebaktērijas ar bojātu šūnu sieniņu.
Katra sadaļa tika sadalīta sekcijās vai grupās atbilstoši Grama traipam, šūnu formai, skābekļa patēriņam, mobilitātei, vielmaiņas un uztura īpašībām.
Saskaņā ar rokasgrāmatas 2. izdevumu (2001).Bergey, baktērijas ir sadalītas 2 domēnos:"Baktērijas" un "Arhejas" (2.1. tabula).
Tabula. Domēna īpašībasbaktērijasunArheja
|
Domēns"Baktērijas"(eubaktērijas) |
Domēns"Arhaa" (arhebaktērijas) |
|
Domēnā "Baktērijas" var atšķirt šādas baktērijas: 1) baktērijas ar plānu šūnu sieniņu, gramnegatīvas*; 2) baktērijas ar biezu šūnu sieniņu, grampozitīvas**; 3) baktēriju beta šūnu siena (klase Mollicutes - mikoplazmas) |
Arksbaktērijas šūnu sieniņā nesatur peptidoglikānu. Viņiem ir īpašas ribosomas un ribosomu RNS (rRNS). Termins "arhebaktērijas" parādījās 1977. gadā. Šī ir viena no senajām dzīvības formām, kā to norāda prefikss "arche". Starp tiem nav infekcijas izraisītāju |
*Starp plānsienu gramnegatīvām eubaktērijām atšķirt:
sfēriskas formas vai koki (gonokoki, meningokoki, veillonella);
vītņotās formas - spirohetas un spirilla;
stieņveida formas, ieskaitot riketsijas.
** Uz biezsienu grampozitīvām eubaktērijām ietver:
sfēriskas formas vai koki (stafilokoki, streptokoki, pneimokoki);
nūjiņveida formas, kā arī aktinomicīti (zarojošās, pavedienveida baktērijas), korinebaktērijas (klučveida baktērijas), mikobaktērijas un bifidobaktērijas (2.1. att.).
Lielākā daļa gramnegatīvo baktēriju ir sagrupētas zem proteobaktēriju patversmes. pamatojoties uz līdzību ribosomu RNS "Proteobacteria" - nosaukts pēc grieķu dieva Proteusa. pieņemot dažādas formas). Tie parādījās no vispārējās fotosintēzes tic priekštecis.
Grampozitīvās baktērijas, pēc pētītajām ribosomu RNS sekvencēm, ir atsevišķa filoģenētiska grupa ar divām lielām apakšnodaļām - ar augstu un zemu attiecību G+ C (ģenētiskā līdzība). Tāpat kā proteobaktērijas, šī grupa ir metaboliski daudzveidīga.
Uz domēnu "baktērijas» ietver 22 veidus, no kuriemMedicīniski svarīgi ir šādi:
VeidsProteobaktērijas
Klase Alfaproteobaktērijas. dzemdības: Rickettsia, Orientia, Ehrlichia, Bartonella, Brucella
Klase Betaproteobaktērijas. dzemdības: Burkholderia, Alcaligenes, Bordetella, Neisseria, Kingella, Spirillum
Klase Gammaproteobaktērijas. dzemdības: Francisella, Legionella, Coxiella, Pseudomonas, Moraxella, Acinetobacter, Vibrio, Enterobacter, Callimatobacterium, Citrobacter, Edwardsiella, Erwinia, Escherichia, Hafnia, Klebsiella, Morganella, Proteus, Providencia, Salmonella, Serratia, Yarteinia, Shigella
Klase Deltaproteobaktērijas. Ģints: Bilophila
Klase Epsilonproteobaktērijas. dzemdības: Campylobacter, Helicobacter, Wolinella
VeidsFirmikulas (galvenaisveidāgrampolo iedzīvotājs)
Klase Klostridijas. dzemdības: Clostridium, Sarcina, Peptostreptococcus, Eubacterium, Peptococcus, Veillonella (gramnegatīvs)
Klase Mollicutes. Ģints: Mycoplasma, Ureaplasma
Klase baciļi. dzemdības: Bacillus, Sporosarcina, Listeria, Staphylococcus, Gemella, Lactobacillus, Pediococcus, Aerococcus, Leuconostoc, Streptococcus, Lactococcus
VeidsAktinobaktērijas
Klase Aktinobaktērijas. dzemdības: Actinomyces, Arcanodacterium, Mobiluncus, Micrococcus, Rothia, Stomatococcus, Corynebacterium, Mycobacterium, Nocardia, Propionibacterium, Bifidobacterium, Gardnerella
VeidsClamydiae
Klase Clamydiae. dzemdības: Clamydia, Clamydophila
VeidsSpirohetas
Klase Spirohetas. dzemdības: Spirochaeta, Borrelia, Treponema, Leptospira
Bacteroidetes dzimta
Klase Bakteroīdi. dzemdības: Bacteroides, Porphyromonas, Prevotella
Klase Flavobaktērijas. Dzemdības: Flavobaktērija
Baktēriju sadalīšana pēc šūnas sienas strukturālajām iezīmēm ir saistīta ar iespējamo to krāsojuma mainīgumu vienā vai citā krāsā saskaņā ar Grama metodi. Saskaņā ar šo metodi, ko 1884. gadā ierosināja dāņu zinātnieks H. Grams, atkarībā no krāsošanas rezultātiem baktērijas tiek iedalītas grampozitīvās, iekrāsotās zili violetās un gramnegatīvās, iekrāsotās sarkanās. Taču izrādījās, ka parasto gramu vietā baktērijas ar tā saukto grampozitīvo šūnu sieniņu (biezākas nekā gramnegatīvajām baktērijām), piemēram, Mobiluncus ģints baktērijas un dažas sporas veidojošas baktērijas. -pozitīva krāsa, ir gramnegatīva krāsa. Tāpēc baktēriju taksonomijā šūnu sieniņu struktūras un ķīmiskā sastāva īpatnībām ir lielāka nozīme nekā Grama traipam.
2.2.1. Baktēriju formas
Izšķir vairākas baktēriju pamatformas (skat. 2.1. att.) - kokosveida, nūjiņveida, vītņotas un zarotas, pavedienveida baktēriju formas.
Sfēriskas formas vai koki,- sfēriskas baktērijas ar izmēru 0,5-1,0 mikroni *, kuras atkarībā no relatīvā stāvokļa iedala mikrokokos, diplokokos, streptokokos, tetrakokos, sarkīnās un stafilokoki.
mikrokoki(no grieķu val. mikros - mazs) - atsevišķi izvietotas šūnas.
diplokoki(no grieķu val. diploos - dubulti) vai pāru koki, kas sakārtoti pa pāriem (pneimokoki, gonokoki, meningokoki), jo šūnas pēc dalīšanās neatšķiras. Pneimokoks (pneimonijas izraisītājs) pretējās pusēs ir lancetiska forma, un gonokoku(gonorejas izraisītājs) un meningokoks (epidēmiskā meningīta izraisītājs) ir veidoti kā kafijas pupiņas, kas atrodas viena pret otru ar ieliektu virsmu.
streptokoki(no grieķu val. streptos - ķēde) - noapaļotas vai iegarenas formas šūnas, kas veido ķēdi šūnu dalīšanās dēļ tajā pašā plaknē un saglabājot savienojumu starp tām sadalīšanas vietā.
Sarcins(no lat. Sarcina - saišķis, ķīpa) ir sakārtoti 8 vai vairāk koku iepakojumu veidā, jo tie veidojas šūnu dalīšanās laikā trīs savstarpēji perpendikulārās plaknēs.
Stafilokoki(no grieķu val. stafils - vīnogu ķekars) - cocci, sakārtoti vīnogu ķekara veidā sadalīšanas rezultātā dažādās plaknēs.
stieņa formas baktērijas atšķiras pēc izmēra, šūnas galu formas un šūnu relatīvā stāvokļa. Šūnu garums svārstās no 1,0 līdz 10 µm, biezums - no 0,5 līdz 2,0 µm. Spieķi var būt pareizi (E. coli utt.) un nepareizi (Corynebacterium un utt.) formas, ieskaitot sazarojumus, piemēram, aktinomicetēs. Riketijas ir vienas no mazākajām nūjiņveida baktērijām.
Kociņu gali var būt it kā nogriezti (sibīrijas mēra bacilis), noapaļoti (E. coli), smaili (fuzobaktērijas) vai sabiezējuma veidā. Pēdējā gadījumā nūja izskatās kā vāle (Corynebacterium diphtheria).
Nedaudz izliektos stieņus sauc par vibrioniem (Vibrio cholerae). Lielākā daļa stieņveida baktēriju ir izkārtotas nejauši, jo pēc dalīšanās šūnas atšķiras. Ja šūnas paliek savienotas pēc dalīšanas,
mi kopīgi šūnas sienas fragmenti un neatšķiras, tie atrodas viens pret otru leņķī (corynebacterium diphtheria) vai veido ķēdi (sibīrijas mēra bacillus).
Saliektās formas- piemēram, spirālveida baktērijas spirilla, kam ir korķviļķa formas izliektu šūnu izskats. Patogēnā spirilla ir sodoku (žurku koduma slimības) izraisītājs. Pie līkumotajām pieder arī kampilobaktērijas un helikobaktērijas, kurām ir līknes kā lidojošas kaijas spārns; tuvu tām atrodas tādas baktērijas kā spirohetas. Spirohetes- tievs, garš, savīti
spirālveida) baktērijas, kas no spirillas atšķiras ar mobilitāti šūnu liekšanas izmaiņu dēļ. Spirohetus veido ārējā membrāna
šūnu siena), kas ieskauj protoplazmas cilindru ar citoplazmas membrānu un aksiālo pavedienu (aksistilu). Aksiālais pavediens atrodas zem šūnas sienas ārējās membrānas (periplazmā) un it kā savijas ap spirohetas protoplazmas cilindru, piešķirot tai spirālveida formu (spirohetu primārie virpuļi). Aksiālais pavediens sastāv no periplazmatiskām fibrilām, baktēriju flagellas analogiem, un ir kontraktils proteīns flagellīns. Šūnas galos (2.2. att.) ir piestiprinātas fibrillas un vērstas viena pret otru. Otrs fibrilu gals ir brīvs. Fibrilu skaits un atrašanās vieta atšķiras dažādi veidi. Fibrillas ir iesaistītas spirohetu kustībā, nodrošinot šūnām rotācijas, locīšanas un translācijas kustību. Šajā gadījumā spirohetas veido cilpas, cirtas, līkumus, ko sauc par sekundārajām cirtas. Spirohetes
krāsvielas ir slikti uztvertas. Parasti tie ir krāsoti pēc Romanovska-Giemsa vai sudraboti. Dzīvas spirohetas pārbauda, izmantojot fāzes kontrasta vai tumšā lauka mikroskopiju.
Spirohetus pārstāv 3 cilvēkiem patogēnas ģintis: Treponēma, Borēlijas, Leptospira.
Treponēma(Treponema ģints) izskatās kā plāni korķviļķi savīti pavedieni ar 8–12 vienādām mazām cirtām. Ap treponēmas protoplastu ir 3-4 fibrillas (fragellas). Citoplazmā ir citoplazmas pavedieni. Patogēnie pārstāvji ir T.pallidum - sifilisa izraisītājs T.pertenue - tropiskās slimības izraisītājs - fram besia. Ir arī saprofīti - cilvēka mutes dobuma iemītnieki, rezervuāru dūņas.
Borēlijas(ģints Borēlijas), atšķirībā no treponēmām, tās ir garākas, ar 3-8 lieliem vērptiem un 7-20 fibrilām. Tie ietver recidivējoša drudža izraisītāju (AT.recurrentis) un Laima slimības izraisītāji (AT.burgdorferi un utt.).
Leptospira(ģints Leptospira) ir cirtas sekla un biežas - savītas virves formā. Šo spirohetu gali ir izliekti kā āķi ar sabiezējumu galos. Veidojot sekundārās cirtas, tās ir burtu formā S vai ar; ir 2 aksiālie pavedieni (flagella). Patogēnais pārstāvis L. iekšā terogans izraisa leptospirozi, ja to uzņem ar ūdeni vai pārtiku, izraisot asinsizplūdumu un dzelti.
citoplazmā un daži inficēto šūnu kodolā. Viņi dzīvo posmkājos (utis, blusas, ērces), kas ir viņu saimnieki vai nēsātāji. Riketsija savu nosaukumu ieguvusi no X. T. Ricketts, amerikāņu zinātnieka, kurš pirmo reizi aprakstīja vienu no patogēniem (Rocky Mountain plankumaino drudzi). Riketsijas forma un izmērs var atšķirties (neregulāras formas šūnas, pavedienveida) atkarībā no augšanas apstākļiem. Riketsijas struktūra neatšķiras no gramnegatīvo baktēriju struktūras.
Riketsiju vielmaiņa ir neatkarīga no saimniekšūnas, tomēr ir iespējams, ka tās saņem makroerģiskos savienojumus no saimniekšūnas savai reprodukcijai. Uztriepes un audos tie ir iekrāsoti pēc Romanovska-Giemsa, pēc Machiavello-Zdrodovsky (riketijas ir sarkanas, un inficētās šūnas ir zilas).
Riketsija cilvēkiem izraisa epidēmisku tīfu. (Riketsija prowazekii), ērču pārnēsāta riketsioze (R. sibirica), Rocky Mountain plankumainais drudzis (R. rickettsii) un citas riketsiozes.
Elementārie ķermeņi nokļūst epitēlija šūnā ar endocitozes palīdzību, veidojot intracelulāru vakuolu. Šūnu iekšienē tie palielinās un pārvēršas sadalošos retikulāros ķermeņos, veidojot kopas vakuolos (ieslēgumos). No retikulārajiem ķermeņiem veidojas elementārķermeņi, kas iziet no šūnām eksocitozes vai šūnu līzes ceļā. Izlidoja no
elementārās ķermeņa šūnas nonāk jaunā ciklā, inficējot citas šūnas (16.11.1. att.). Cilvēkiem hlamīdijas izraisa acu bojājumus (trahomu, konjunktivītu), uroģenitālo traktu, plaušas utt.
aktinomicīti- zarojošas, pavedienveida vai stieņa formas grampozitīvas baktērijas. Tās nosaukums (no grieķu valodas. actis - Rejs, Mykes - sēnes), ko viņi saņēma saistībā ar drūzu veidošanos skartajos audos - cieši savītu pavedienu granulas staru veidā, kas stiepjas no centra un beidzas ar spuldzes formas sabiezējumu. Aktinomicīti, tāpat kā sēnītes, veido micēliju – pavedienveida savijas šūnas (hifas). Tie veido substrāta micēliju, kas veidojas, šūnām augot barības vielu vidē, un gaisam, augot uz barotnes virsmas. Aktinomicīti var sadalīties, sadrumstalojot micēliju šūnās, kas ir līdzīgas stieņveida un kokos formas baktērijām. Uz aktinomicītu gaisa hifām veidojas sporas, kas kalpo reprodukcijai. Aktinomicītu sporas parasti nav karstumizturīgas.
Kopīgu filoģenētisko zaru ar aktinomicetiem veido tā sauktie nokardijveidīgie (nokardioformi) aktinomicīti, kas ir kolektīva stieņveida, neregulāras formas baktēriju grupa. Viņu individuālie pārstāvji veido zarojošas formas. Tie ietver ģints baktērijas Corynebacterium, Mikobaktērijas, Nocardianjxp. Nokardioloģiskie aktinomicīti izceļas ar arabinozes, galaktozes, kā arī mikolskābju un lielu taukskābju daudzumu šūnu sieniņās. Mikolskābes un šūnu sieniņu lipīdi nosaka baktēriju, jo īpaši Mycobacterium tuberculosis un spitālības, izturību pret skābēm (krāsojot pēc Ziehl-Nelsen, tās ir sarkanas, bet pret skābēm izturīgas baktērijas un audu elementi, krēpas ir zilas).
Patogēni aktinomicīti izraisa aktinomikozi, nokardija - nokardiozi, mikobaktērijas - tuberkulozi un lepru, korinebaktērijas - difteriju. Augsnē ir plaši izplatītas aktinomicītu un nokardijai līdzīgo aktinomicītu saprofītiskās formas, daudzas no tām ir antibiotiku ražotāji.
šūnapvalki- spēcīga, elastīga struktūra, kas baktērijām piešķir noteiktu formu un kopā ar pamatā esošo citoplazmas membrānu "ierobežo" augsto osmotisko spiedienu baktēriju šūnā. Tas ir iesaistīts šūnu dalīšanās procesā un metabolītu transportēšanā, tam ir bakteriofāgu, bakteriocīnu un dažādas vielas. Biezākā šūnu siena grampozitīvās baktērijās (2.4. un 2.5. att.). Tātad, ja gramnegatīvo baktēriju šūnu sienas biezums ir aptuveni 15-20 nm, tad grampozitīvās baktērijās tas var sasniegt 50 nm vai vairāk.
Mikoplazmas- mazas baktērijas (0,15-1,0 mikroni), ko ieskauj tikai citoplazmas membrāna. Viņi pieder klasei Mollicutes, satur sterīnus. Šūnu sienas trūkuma dēļ mikoplazmas ir osmotiski jutīgas. Tiem ir dažādas formas: kokosveida, filiformas, kolbas formas. Šīs formas ir redzamas mikoplazmas tīrkultūru fāzes kontrasta mikroskopijā. Uz blīvas barotnes mikoplazmas veido kolonijas, kas atgādina ceptas olas: centrālo necaurspīdīgo daļu, kas iegremdēta barotnē, un caurspīdīgu perifēriju apļa formā.
Mikoplazmas izraisa SARS cilvēkiem (Mikoplazma pneumoniae) un urīnceļu bojājumi (M.homi- nis un utt.). Mikoplazmas izraisa slimības ne tikai dzīvniekiem, bet arī augiem. Nepatogēnie pārstāvji ir diezgan plaši izplatīti.
2.2.2. Baktēriju šūnas uzbūve
Baktēriju struktūra ir labi izpētīta, izmantojot veselu šūnu un to ultraplānu sekciju elektronmikroskopiju, kā arī citas metodes. Baktēriju šūnu ieskauj membrāna, kas sastāv no šūnas sienas un citoplazmas membrānas. Zem čaumalas atrodas protoplazma, kas sastāv no citoplazmas ar ieslēgumiem un kodola, ko sauc par nukleoīdu. Ir papildu struktūras: kapsula, mikrokapsula, gļotas, flagellas, pili (2.3. att.). Dažas baktērijas nelabvēlīgos apstākļos spēj veidot sporas.
Grampozitīvo baktēriju šūnu sieniņās satur nelielu daudzumu polisaharīdu, lipīdu, olbaltumvielu. Šo baktēriju šūnu sienas galvenā sastāvdaļa ir daudzslāņu peptidoglikāns (mu-rein, mukopeptīds), kas veido 40-90% no šūnas sienas masas. Teihoīnskābes (no grieķu valodas. teichos - siena), kuru molekulas ir 8-50 glicerīna un ribitola atlieku ķēdes, kas savienotas ar fosfātu tiltiem. Baktēriju formu un izturību nosaka daudzslāņu, šķērssaistītā peptīda peptidoglikāna stingrā šķiedraina struktūra.
Peptidoglikānu attēlo paralēlas molekulas glikāna. sastāv no atkārtotiem N-acetilglikozamīna un N-acetilmuramīnskābes atlikumiem, kas savienoti ar glikozīdu saiti. Šīs saites sarauj lizocīms, kas ir acetilmuramidāze. Glikāna molekulas ir savienotas caur N-acetilmuramīnskābi ar četru aminoskābju krustenisko peptīdu saiti ( tetrapeptīds). Līdz ar to šī polimēra nosaukums - peptidoglikāns.
Gramnegatīvo baktēriju peptidoglikāna peptīdu saites pamatā ir tetrapeptīdi, kas sastāv no mainīgām L- un D-aminoskābēm, piemēram: L-alanīns - D-glutamīnskābe - mezo-diaminopimelskābe - D-alanīns. Plkst E.coli (gramnegatīvās baktērijas) peptīdu ķēdes ir savienotas viena ar otru caur vienas ķēdes D-alanīnu un mezo-diaminopimel-
jauna skābe - cita. Gramnegatīvo baktēriju peptidoglikāna peptīdu daļas sastāvs un struktūra ir stabila, atšķirībā no grampozitīvo baktēriju peptidoglikāna, kuru aminoskābes var atšķirties pēc sastāva un secības. Peptidoglikāna tetrapeptīdi grampozitīvās baktērijās ir savienoti viens ar otru ar 5 atlieku polipeptīdu ķēdēm.
glicīns (pentaglicīns). Mezo-diamino-pimelīnskābes vietā tie bieži satur lizīnu. Glikāna elementi (acetilglikozamīns un acetilmuramīnskābe) un tetrapeptīdu aminoskābes (mezo-diaminopimelīnskābe un D-glutamīnskābe, D-alanīns) ir baktēriju atšķirīga iezīme, jo dzīvniekiem un cilvēkiem to nav.
Gram-pozitīvo baktēriju spēja saglabāt genciānas violetu kombinācijā ar jodu (baktēriju zili violeta krāsa) Grama krāsošanas laikā ir saistīta ar daudzslāņu peptidoglikāna īpašību mijiedarboties ar krāsvielu. Turklāt turpmākā baktēriju uztriepes apstrāde ar spirtu izraisa peptidoglikāna poru sašaurināšanos un tādējādi saglabā krāsu šūnu sieniņā. Gramnegatīvās baktērijas zaudē krāsvielu pēc alkohola iedarbības, kas ir saistīts ar mazāku peptidoglikāna daudzumu (5-10% no šūnu sieniņu masas); tie maina krāsu ar alkoholu un, apstrādājot ar fuksīnu vai safranīnu, kļūst sarkani.
AT gramnegatīvo baktēriju šūnu sienas sastāvs iekļūst ārējā membrāna, kas ar lipoproteīna palīdzību savienota ar apakšējo peptidoglikāna slāni (2.4. un 2.6. att.). Ārējai membrānai ultraplānu baktēriju sekciju elektronu mikroskopijā ir viļņotas trīsslāņu struktūras forma, kas līdzīga iekšējai membrānai, ko sauc par citoplazmatisku. Šo membrānu galvenā sastāvdaļa ir bimolekulārais (dubultais) lipīdu slānis.
Ārējā membrāna ir mozaīkas struktūra, ko attēlo lipopolisaharīdi, fosfolipīdi un proteīni. Tās iekšējo slāni attēlo fosfolipīdi, un tas atrodas ārējā slānī lipopolisaharīds(LPS). Tādējādi ārējā membrāna ir asimetriska. Ārējās membrānas LPS sastāv no trim fragmentiem:
lipīds A - konservatīva struktūra, gandrīz vienāda gramnegatīvās baktērijās;
serde, vai stienis, mizas daļa (lat. kodols - kodols), salīdzinoši konservatīva oligosaharīdu struktūra;
ļoti mainīga O-specifiska polisaharīdu ķēde, kas veidojas, atkārtojot identiskas oligosaharīdu sekvences.
LPS ir “noenkurots” ārējā membrānā ar lipīdu A, kas nosaka LPS toksicitāti un tāpēc tiek identificēts ar endotoksīnu. Baktēriju iznīcināšana ar antibiotikām izraisa lielu endotoksīna daudzumu izdalīšanos, kas pacientam var izraisīt endotoksisku šoku. No lipīda A atkāpjas LPS kodols vai galvenā daļa. LPS kodola konstantākā daļa ir keto-deoksioktonskābe (3-deoksi-O-man-no-2-oktulozonskābe). O-specifiskā ķēde, kas stiepjas no LPS molekulas kodola, nosaka noteikta baktēriju celma serogrupu, serovaru (baktēriju veidu, ko nosaka, izmantojot imūnserumu). Tādējādi LPS jēdziens ir saistīts ar idejām par O-antigēnu, pēc kura var atšķirt baktērijas. Ģenētiskās izmaiņas var izraisīt defektus, baktēriju LPS "saīsināšanu" un rezultātā "rupju" R-formu koloniju parādīšanos.
Ārējās membrānas matricas olbaltumvielas iekļūst tajā tādā veidā, ka olbaltumvielu molekulas, ko sauc par porīniem, robežojas ar hidrofilām porām, caur kurām iziet ūdens un mazas hidrofilās molekulas ar relatīvo masu līdz 700 Da.
Starp ārējo un citoplazmas membrānu atrodas periplazmatiskā telpa jeb periplazma, kas satur fermentus (proteāzes, lipāzes, fosfatāzes,
nukleāzes, beta-laktamāzes), kā arī transporta sistēmu sastāvdaļas.
Ja tiek pārkāpta baktēriju šūnu sienas sintēze lizocīma, penicilīna, ķermeņa aizsargfaktoru un citu savienojumu ietekmē, veidojas šūnas ar mainītu (bieži sfērisku) formu: protoplasti - baktērijas, kurām pilnībā nav šūnu sienas. ; sferoplasti ir baktērijas ar daļēji saglabātu šūnu sieniņu. Pēc šūnu sienas inhibitora noņemšanas šādas izmainītās baktērijas var mainīties, t.i., iegūt pilnvērtīgu šūnu sieniņu un atjaunot savu sākotnējo formu.
Sfero- vai protoplasta tipa baktērijas, kuras antibiotiku vai citu faktoru ietekmē ir zaudējušas spēju sintezēt peptidoglikānu un spēj vairoties, tiek sauktas par L-formām (no D. Listera institūta nosaukuma, kur tās pirmo reizi pētītas) . L-formas var rasties arī mutāciju rezultātā. Tās ir osmotiski jutīgas, sfēriskas, dažāda izmēra kolbas formas šūnas, arī tās, kas iziet cauri baktēriju filtriem. Dažas L formas (nestabilas), kad tiek noņemts faktors, kas izraisīja izmaiņas baktērijās, var mainīties, "atgriežoties" pie sākotnējās baktēriju šūnas. L-formas var veidot daudzus infekcijas slimību patogēnus.
citoplazmas membrāna ana ultraplānu sekciju elektronmikroskopijā tā ir trīsslāņu membrāna (2 tumši slāņi 2,5 nm biezumā katrs ir atdalīts ar gaišu - starpproduktu). Pēc struktūras (sk. 2.5. un 2.6. att.) tas ir līdzīgs dzīvnieku šūnu plazmalemmai un sastāv no dubultā lipīdu, galvenokārt fosfolipīdu, slāņa ar iestrādātu virsmu un integrāliem proteīniem, kas it kā iekļūst caur membrānas struktūru. Dažas no tām ir caurlaides, kas iesaistītas vielu transportēšanā.
Citoplazmatiskā membrāna ir dinamiska struktūra ar mobilām sastāvdaļām, tāpēc tā tiek pasniegta kā mobila šķidruma struktūra. Tas ieskauj baktēriju citoplazmas ārējo daļu un ir iesaistīts osmotiskā spiediena regulēšanā.
jonu, vielu transportu un šūnas enerģijas metabolismu (sakarā ar elektronu transporta ķēdes enzīmiem, adenozīna trifosfatāzi u.c.).
Ar pārmērīgu augšanu (salīdzinot ar šūnu sienas augšanu) citoplazmas membrāna veido invaginācijas - invaginācijas sarežģīti savītu membrānu struktūru veidā, ko sauc par mezosomām. Mazāk sarežģītas savītas struktūras sauc par intracitoplazmas membrānām. Mezosomu un intracitoplazmas membrānu loma nav pilnībā noskaidrota. Tiek pat ierosināts, ka tie ir artefakts, kas rodas pēc preparāta sagatavošanas (fiksācijas) elektronu mikroskopijai. Tomēr tiek uzskatīts, ka citoplazmas membrānas atvasinājumi piedalās šūnu dalīšanās procesā, nodrošinot enerģiju šūnas sieniņas sintēzei, piedalās vielu sekrēcijā, sporulācijā, t.i., procesos ar lielu enerģijas patēriņu.
Citoplazma aizņem galveno baktēriju šūnas tilpumu un sastāv no šķīstošiem proteīniem, ribonukleīnskābes, ieslēgumi un daudzas mazas granulas - ribosomas, kas ir atbildīgas par olbaltumvielu sintēzi (tulkošanu).
Baktēriju ribosomu izmērs ir aptuveni 20 nm, un to sedimentācijas koeficients ir 70S, atšķirībā no SOS ribosomām, kas raksturīgas eikariotu šūnām. Tāpēc dažas antibiotikas saistās ar baktēriju ribosomām un kavē baktēriju proteīnu sintēzi, neietekmējot olbaltumvielu sintēzi eikariotu šūnās. Baktēriju ribosomas var sadalīties divās apakšvienībās - 50S un 30S. Ribosomu RNS (rRNS) ir konservatīvi baktēriju elementi (evolūcijas "molekulārais pulkstenis"). 16S rRNS ir daļa no mazās ribosomu apakšvienības, un 23S rRNS ir daļa no ribosomu lielās apakšvienības. 16S rRNS izpēte ir gēnu sistemātikas pamats, kas ļauj novērtēt organismu radniecības pakāpi.
Citoplazmā ir dažādi ieslēgumi glikogēna granulu, polisaharīdu, beta-hidroksisviestskābes un polifosfātu (volutīna) veidā. Tie uzkrājas, kad vidē ir barības vielu pārpalikums un
spēlē rezerves vielu lomu uztura un enerģijas vajadzībām.
Volutinam ir afinitāte pret pamata krāsvielām, un to ir viegli noteikt, izmantojot īpašas krāsošanas metodes (piemēram, saskaņā ar Neissera teikto) metahromatisku granulu veidā. Toluidīna zilā vai metilēnzilā krāsa krāso volutīnu sarkani violeti, bet baktēriju citoplazma ir zila. Volutīna granulu raksturīgais izkārtojums difterijas bacilī atklājas intensīvi iekrāsotu šūnas polu veidā. Volutīna metahromatiskā iekrāsošanās ir saistīta ar lielu polimerizēta neorganiskā polifosfāta saturu. Elektronu mikroskopijā tie izskatās kā elektronu blīvas granulas, kuru izmērs ir 0,1–1,0 µm.
Nukleoīds ir līdzvērtīgs baktēriju kodolam. Tas atrodas baktēriju centrālajā zonā divpavedienu DNS veidā, noslēgts gredzenā un cieši saspiests kā bumba. Baktēriju kodolam, atšķirībā no eikariotiem, nav kodola membrānas, kodola un bāzes proteīnu (histonu). Parasti baktēriju šūnā ir viena hromosoma, ko attēlo gredzenā noslēgta DNS molekula.Ja sadalīšanās ir traucēta, tajā var saplūst 4 vai vairāk hromosomas. Nukleoīdu nosaka gaismas mikroskopā pēc krāsošanas ar DNS specifiskām metodēm: saskaņā ar Feulgen vai Romanovski-Giemsa. Uz īpaši plānu baktēriju sekciju elektronu difrakcijas modeļiem nukleoīdam ir gaismas zonu forma ar fibrilārām, pavedienveida DNS struktūrām, kas saistītas ar noteiktiem apgabaliem ar
citoplazmas membrāna vai mezozo-
raktuves, kas iesaistītas hromosomu replikācijā (sk. 2.5. un 2.6. attēlu).
Papildus nukleoīdam, ko pārstāv viens
hromosomā, baktēriju šūnā ir
iedzimtības ekstrahromosomālie faktori -
plazmīdas (sk. 5.1.2. sadaļu), kas pārstāv
kovalenti noslēgti DNS gredzeni.
Kapsula, mikrokapsula, gļotas . Kapsula-
gļotādas struktūra, kas biezāka par 0,2 mikroniem, cieši saistīta ar baktēriju šūnu sieniņu un ar skaidri definētām ārējām robežām. Kapsula ir atšķirama no patoloģiskā materiāla uztriepes-nospiedumos. Baktēriju tīrkultūrās veidojas kapsula
retāk. To nosaka ar īpašām Burri-Gins uztriepes krāsošanas metodēm, kas rada kapsulas vielu negatīvu kontrastu: tinte ap kapsulu rada tumšu fonu.
Kapsula sastāv no polisaharīdiem (eksopolisaharīdiem), dažreiz polipeptīdiem; piemēram, Sibīrijas mēra nūjiņā tas sastāv no D-glutamīnskābes polimēriem. Kapsula ir hidrofila, satur lielu daudzumu ūdens. Tas novērš baktēriju fagocitozi. Kapsulas antigēns: to izraisa antivielas pret kapsulu pieaugums (reakcija uz pietūkumu un es kapsula ly).
Daudzas baktērijas veido mikrokapsulu – gļotainu veidojumu, kura biezums ir mazāks par 0,2 mikroniem, ko nosaka tikai ar elektronmikroskopiju. Gļotas jānošķir no kapsulas – gļotādas eksopolisaharīdiem, kuriem nav skaidras ārējās robežas. Gļotas šķīst ūdenī.
Gļotādas eksopolisaharīdi ir raksturīgi Pseudomonas aeruginosa mukoīdiem celmiem, kas bieži sastopami cistiskās fibrozes pacientu krēpās. Baktēriju eksopolisaharīdi ir iesaistīti adhēzijā (pielīp pie substrātiem); sauc arī par gliko-
kalikss. Papildus baktēriju veiktajai eksopolisaharīdu sintēzei ir vēl viens to veidošanās mehānisms: ekstracelulāro baktēriju enzīmu iedarbība uz disaharīdiem. Tā rezultātā veidojas dekstrāni un levāni.
Kapsula un gļotas aizsargā baktērijas no bojājumiem un izžūšanas, jo, būdami hidrofilas, tās labi saista ūdeni un novērš makroorganisma un bakteriofāgu aizsargfaktoru darbību.
Flagella baktērijas nosaka baktēriju šūnas mobilitāti. Flagellas ir plāni pavedieni, kas cēlušies no citoplazmas membrānas un ir garāki par pašu šūnu (2.7. att.). Ziedi ir 12–20 nm biezi un 3–15 µm gari. Tie sastāv no 3 daļām: spirālveida vītnes, āķa un pamata korpusa, kas satur stieni ar īpašiem diskiem (1 disku pāris grampozitīvās un 2 pāri gramnegatīvās baktērijās). Ziedu diski ir piestiprināti pie citoplazmas membrānas un šūnas sienas. Tas rada elektromotora efektu ar stieni - rotoru, kas rotē flagellum. Kā enerģijas avots tiek izmantota protonu potenciālu atšķirība uz citoplazmas membrānas. Rotācijas mehānismu nodrošina protonu ATP sintetāze. Flageluma griešanās ātrums var sasniegt 100 apgr./min. Ja baktērijai ir vairākas flagellas, tās sāk sinhroni griezties, savijoties vienā saišķī, veidojot sava veida dzenskrūvi.
Flagellas sastāv no proteīna, ko sauc par flagellīnu. flagellum - flagellum), kas ir antigēns – tā sauktais H-antigēns. Flagellina apakšvienības ir satītas.
Ziedu skaits dažādu sugu baktērijās svārstās no viena (monotrich) Vibrio cholerae līdz desmit vai simtiem flagellas, kas stiepjas gar baktērijas perimetru (peritrich), Escherichia coli, Proteus uc. Lophotrichous ir flagellu saišķis viens šūnas gals. Amphitrichous šūnas pretējos galos ir viens flagellum vai zibens saišķis.
Flagellas tiek noteiktas, izmantojot elektronu mikroskopiju preparātiem, kas izsmidzināti ar smagajiem metāliem, vai gaismas mikroskopā pēc apstrādes ar īpašām metodēm, kuru pamatā ir dažādu vielu kodināšana un adsorbcija.
vielas, kas palielina flagellas biezumu (piemēram, pēc sudraba).
villi, vai dzēra(fimbrija) - pavedienveida veidojumi (2.7. att.), tievāki un īsāki (3 + 10 nm x 0,3 + 10 mikroni) nekā flagellas. Pili stiepjas no šūnas virsmas un sastāv no pilīna proteīna. Viņiem ir antigēna aktivitāte. Ir pili, kas atbild par adhēziju, t.i., par baktēriju pievienošanu skartajai šūnai, kā arī pili, kas atbild par uzturu, ūdens-sāļu metabolismu un seksuālo (F-pili) jeb konjugāciju, dzeršanu.
Parasti izdzerto ir daudz - vairāki simti vienā būrī. Tomēr viņai parasti ir 1-3 dzimumzāģi uz vienu šūnu: tos veido tā sauktās "vīriešu" donoru šūnas, kas satur transmisīvās plazmīdas. (F-, R-, Sol-plazmīdas). Dzimumpilu atšķirīga iezīme ir to mijiedarbība ar īpašiem "vīrišķajiem" sfēriskiem bakteriofāgiem, kas intensīvi adsorbējas uz dzimuma pili (2.7. att.).
strīds- savdabīga miera baktēriju forma ar grampozitīva tipa šūnu sienas uzbūvi (2.8. att.).
Sporas veidojas baktēriju pastāvēšanai nelabvēlīgos apstākļos (žāvēšana, barības vielu deficīts utt.). Baktēriju šūnas iekšpusē veidojas viena spora (endospora). Sporu veidošanās veicina sugas saglabāšanos un nav vairošanās metode, kā tas ir sēnēs.
ģints sporas veidojošās baktērijas bacilis, g kuru sporu izmērs nepārsniedz šūnas diametru, sauc par baciļiem. Sporas veidojošās baktērijas, kurās sporu izmērs pārsniedz šūnas diametru, tāpēc tās iegūst vārpstas formu, sauc par klostrīdijām, piemēram, par ģints baktērijām. Clostridium (lat. Clostridium - vārpsta). Sporas ir skābes izturīgas, tādēļ tās iekrāso sarkanā krāsā pēc Aujeski metodes vai Zīla-Nelsena metodes, un veģetatīvā šūna ir zila.
Sporulācija, sporu forma un atrašanās vieta šūnā (veģetatīvā) ir baktēriju sugas īpašība, kas ļauj tās atšķirt vienu no otras. Strīda forma var būt ovāla, sfēriska; atrašanās vieta šūnā ir termināla, tas ir, nūjas galā (stingumkrampju izraisītājā), subterminālā - tuvāk nūjas galam (botulisma, gāzes gangrēnas izraisītājiem) un Sibīrijas mēra centrā. bacilis).
Process sporu veidošanās(sporulācija) iziet vairākus posmus, kuru laikā tiek atdalīta baktēriju veģetatīvās šūnas citoplazmas daļa un hromosoma, ko ieskauj augoša citoplazmas membrāna un veidojas prospora. Prosporu ieskauj divas citoplazmas membrānas, starp kurām veidojas biezs izmainīts garozas (mizas) peptidoglikāna slānis. No iekšpuses tas saskaras ar sporas šūnu sieniņu, bet no ārpuses - ar sporas iekšējo apvalku. Sporas ārējo apvalku veido veģetatīvā šūna. Dažu baktēriju sporām ir papildu segums - eksosporijs. Tādējādi veidojas daudzslāņu slikti caurlaidīgs apvalks. Sporulāciju pavada intensīvs dipikolīnskābes un kalcija jonu patēriņš prosporā, un pēc tam sporas apvalks. Sporas iegūst karstumizturība, kas ir saistīts ar kalcija dipikolināta klātbūtni tajā.
Sporas var saglabāties ilgu laiku daudzslāņu apvalka, kalcija dipikolināta, zema ūdens satura un lēnu vielmaiņas procesu dēļ. Piemēram, augsnē Sibīrijas mēra un stingumkrampju patogēni var pastāvēt gadu desmitiem.
Labvēlīgos apstākļos sporas dīgst, izejot trīs secīgus posmus:
iniciācija, iniciācija, izaugsme. Šajā gadījumā no vienas sporas veidojas viena baktērija. Aktivizācija ir gatavība dīgtspējai. 60-80 °C temperatūrā sporas aktivizējas dīgšanai. Dīgšanas uzsākšana aizņem vairākas minūtes. Augšanas stadiju raksturo strauja augšana, ko pavada čaumalas iznīcināšana un sējeņa atbrīvošanās.
Baktērijas ir šūnu struktūras prokariotiski mikroorganismi. To izmēri ir no 0,1 līdz 30 mikroniem. Mikrobi ir ārkārtīgi izplatīti. Viņi dzīvo augsnē, gaisā, ūdenī, sniegā un pat karstajos avotos, uz dzīvnieku ķermeņa, kā arī dzīvo organismu iekšpusē, tostarp cilvēka ķermenī.
Baktēriju sadalījums pa sugām balstās uz vairākiem kritērijiem, starp kuriem visbiežāk tiek ņemta vērā mikroorganismu forma un to telpiskā izplatība. Tātad, atkarībā no šūnu formas, baktērijas tiek sadalītas:
Coci - mikro-, diplo-, strepto-, stafilokoki, kā arī sarkīni;
Stieņa formas - monobaktērijas, diplobaktērijas un streptobaktērijas;
Vītņotās sugas - vibrioni un spirohetas.
Beržeja determinants sistematizē visas zināmās baktērijas saskaņā ar praktiskajā bakterioloģijā visplašāko izplatību atradušo baktēriju identifikācijas principiem, pamatojoties uz šūnu sienas struktūras atšķirībām un attiecībā pret Grama krāsojumu. Baktēriju apraksts dots pa grupām (sadalām), kas ietver dzimtas, ģintis un sugas; dažos gadījumos grupās ietilpst nodarbības un ordeņi. Cilvēkam patogēnās baktērijas ir iekļautas nelielā skaitā grupu.
Atslēga izšķir četras galvenās baktēriju kategorijas -
Gracillicutes [no lat. gracilis, graciozs, tievs, + cutis, āda] - suga ar plānu šūnu sieniņu, krāsota gramnegatīvs;
firmicutes [no lat. flrmus, stiprs, + cutis, āda] - baktērijas ar biezu šūnu sieniņu, krāsojums grampozitīvs;
Tenericutes [no lat. maigs, maigs, + cutis, āda] - baktērijām, kurām trūkst šūnu sienas(mikoplazmas un citi Mollicutes klases pārstāvji)
Mendosikūti [no lat. mendosus, nepareizi, + cutis, āda] - arhebaktērijas (metāna un sulfātu reducējošās, halofīlās, termofīlās un arhebaktērijas, bez šūnas sienas).
2. grupas Burgey noteicējs. Aerobās un mikroaerofīlās kustīgās vītņotas un izliektas gramnegatīvas baktērijas. Cilvēkiem patogēnās sugas ir iekļautas Campylobacter, Helicobacters Spirillum ģintīs.
Beržeja noteicēja 3. grupa. Nekustīgas (retāk kustīgas) gramnegatīvas baktērijas. Nesatur patogēnas sugas.
Burgey noteicēja 4. grupa. Gramnegatīvi aerobās un mikroaerofīlās nūjiņas un koki. Cilvēkam patogēnās sugas ir iekļautas Legionellaceae, Neisseriaceae un Pseudomonada-ceae dzimtās, grupā ietilpst arī Acinetobacter, Afipia, Alcaligenes, Bordetella, Brucella, Flavobacterium, Franceisella, Kingella un Moraxella ģints patogēnās un oportūnistiskās baktērijas.
Beržeja noteicēja 5. grupa. Fakultatīvi anaerobie gramnegatīvi stieņi. Grupu veido trīs dzimtas - Enterobacteriaceae, Vibrionaceae un Pasteurellaceae, no kurām katra ietver patogēnās sugas, kā arī Calymmobaterium, Cardiobacterium, Eikenetta, Gardnerella un Streptobacillus ģinšu patogēnās un oportūnistiskās baktērijas.
Beržeja noteicēja 6. grupa. Gramnegatīvas anaerobās taisnās, izliektās un spirālveida baktērijas. Patogēnās un oportūnistiskās sugas ir iekļautas Bacteroides, Fusobacterium, Porphoromonas un Prevotelta ģintīs.
Beržeja noteicēja 7. grupa. Baktērijas, kas veic sulfāta vai sēra disimilācijas reducēšanu Neietver patogēnās sugas.
Beržeja noteicēja 8. grupa. Anaerobie gramnegatīvi koki. Ietver Veillonella ģints oportūnistiskās baktērijas.
Beržeja noteicēja 9. grupa. Riketsija un hlamīdijas. Trīs dzimtas - Rickettsiaceae, Bartonellaceae un Chlamydiaceae, no kurām katra satur cilvēkiem patogēnas sugas.
Burgey rokasgrāmatas 10. un 11. grupā ietilpst anoksi- un skābekļa fototrofās baktērijas, kas nav patogēnas cilvēkiem.
Burgey determinanta 12. grupa. Aerobās ķīmijtotrofās baktērijas un radniecīgi organismi. Tas apvieno sēru-dzelzi un mangānu oksidējošās un nitrificējošās baktērijas, kas nerada kaitējumu cilvēkiem.
Burgey rokasgrāmatas 13. un 14. grupā ietilpst pumpuru un/vai izaugumu baktērijas un apvalku veidojošās baktērijas. Pārstāv brīvi dzīvojošas sugas, kas nav patogēnas cilvēkiem;
Burgey's ceļveža 15. un 16. grupa apvieno slīdošās baktērijas, kas neveido augļķermeņus un veido tos. Grupās nav iekļautas cilvēkiem patogēnas sugas.
Burgey noteicēja 17. grupa. Grampozitīvi koki. Ietver oportūnistiskās Enterococcus Leuconostoc, Peptococcus, Peptostreptococcus, Sarcina, Staphylococcus, Stomatococcus, Streptococcus ģints sugas.
Burgey noteicēja 18. grupa. Sporas veidojoši grampozitīvi nūjiņas un koki. Ietver Clostridium un Bacillus ģints patogēnos, nosacīti patogēnos stieņus.
Burgey determinanta 19. grupa. Regulāras formas grampozitīvas sporas veidojošas nūjiņas. Tostarp oportūnistiskās Erysipelothrix un Listeria ģints sugas.
Burgey noteicēja 20. grupa. Neregulāras formas sporas veidojoši grampozitīvi stieņi. Grupā ietilpst patogēnās un oportūnistiskās ģints Actinomyces, Corynebacterium Gardnerella, Mobiluncus u.c.
Burgey noteicēja 21. grupa. Mikobaktērijas. Ietver vienīgo Mycobacterium ģints, kas apvieno patogēnās un oportūnistiskās sugas.
Grupas 22-29. Aktinomicīti. No daudzām sugām tikai Gordona, Nocardia, Rhodococcus, Tsukamurella, Jonesia, Oerskovi un Terrabacter ģints nekardioformie aktinomicīti (22. grupa) spēj izraisīt bojājumus cilvēkiem.
Burgey determinanta 30. grupa. Mikoplazmas. Acholeplasma, Mycoplasma un Ureaplasma ģints iekļautās sugas ir patogēnas cilvēkiem.
Pārējās Beržeja noteicēju grupas - metanogēnās baktērijas (31), sulfātus reducējošās baktērijas (32 īpaši halofīlas aerobās arhebaktērijas (33), arhebaktērijas, kurām nav šūnu sienas (34), ekstrēmi termofili un hipertermofīli, metabolizējošs sērs (35) - nesatur. cilvēkiem patogēnas sugas.
Mūsdienu mikroorganismu klasifikāciju (grupēšanu) 1980. gadā ierosināja amerikāņu mikrobiologs bergijs. Saskaņā ar šo klasifikāciju visa mikrobu pasaule ir sadalīta trīs valstībās: baktērijas, sēnītes, vīrusi.
Kas viņi ir? Lai to noskaidrotu, es devos uz skolas bibliotēku, kur mūsu bibliotekāre man palīdzēja izskatīt literatūru, meklējot atbildi.
Vārds mikroorganismiem nāk no latīņu vārda micros — mazs. Tāpēc mikroorganismi (mikrobi) ir vienšūnu organismi, kuru izmērs ir mazāks par 0,1 mm un kuri nav saskatāmi ar neapbruņotu aci.
Parādījās uz Zemes daudzus miljardus gadu pirms cilvēka parādīšanās! Viņiem ir dažādas formas. Daži no tiem ir nekustīgi, savukārt citiem ir skropstas vai flagellas, ar kurām tie pārvietojas.
Lielākā daļa mikrobu elpo gaisu aerobi.
Citiem gaiss ir kaitīgs – tā ir anaerobi.
Pasaules klasifikācijā mikrobi ir sadalīti patogēns(patogēns) un nepatogēnie mikrobi. Tajos ietilpst baktērijas, vīrusi, zemākas mikroskopiskās sēnītes (gļotādas, raugs) un aļģes, vienšūņi (
).
1. pielikums
Mikroorganismu klasifikācija
No apkārtējās pasaules mācībām es uzzināju, ka baktērijas, kas iepriekš tika uzskatītas par mikroskopiskiem augiem, tagad ir sadalītas neatkarīgā baktēriju valstībā - vienā no četrām pašreizējā klasifikācijas sistēmā kopā ar augiem, dzīvniekiem, sēnēm.
(cits grieķu valodā - nūja) - tie ir vienšūnu mikroorganismi, kam raksturīgas šūnu līdzības, un tiem ir dažādas formas: sfēriski - cocci, stieņa formas - baciļi, izliekts - vibrios, spirāle - spirilla, ķēdes veidā - streptokoki, kopu veidā - stafilokoki (
).
2. pielikums
Baktēriju klasifikācija pēc formas
| baktērijas nosaukums | Baktēriju forma | Baktēriju attēls |
| cocci | sfērisks | |
| Bacillus | stieņa formas | |
| Vibrio | izliekts, komats |  |
| Spirillum | Spirāle |  |
| streptokoki | Ķēde |  |
| Stafilokoki | ķekarus |  |
| diplokoki | Divas apaļas baktērijas vienā kapsulā |
Līdz šim ir aprakstīti aptuveni desmit tūkstoši baktēriju sugu. Mikrobioloģijas nozare nodarbojas ar baktēriju izpēti bakterioloģija.
(lat. vīrusa inde) - primitīvākie organismi uz zemes ar izmēru 20-300 nm. Viņi vairojas tikai ķermeņa dzīvajās šūnās. Viņiem nav šūnu struktūras. Brīvā stāvoklī tajos nenotiek vielmaiņas procesi.
(apakšējās) ir vienšūnas sēnes. Šīs sēnes ietver labi zināmo balto pelējumu ( mukor sēne). Šāda sēne bieži attīstās uz maizes vai dārzeņiem un sākotnēji izskatās pēc vates - baltas pūkainas vielas, kas pamazām kļūst melna. Neskatoties uz to, ka ikdienā gļotāda rada bojājumus, dabā tā veic noderīgu funkciju, sadalot mirušos organismus.
Īpašu nišu mikrobioloģiskajos pētījumos ieņem vienšūnu sēņu grupa, kas dzīvo šķidrā vidē, kas bagāta ar organiskās vielas izmanto fermentācijas procesos.
(cianobaktērijas) ir vecāko lielo baktēriju veids, kas spēj veikt fotosintēzi kopā ar skābekļa izdalīšanos.
- daudz dažādu organismu, kuru ķermenis sastāv no vienas šūnas ( infuzorija, amēba, zaļā eiglēna...).
Tādējādi saskaņā ar manis apsvērto klasifikāciju pastāv milzīgs skaits mikroorganismu, kas eksistē un vairojas katrai sugai ērtos apstākļos. Katrs mikroorganismu veids būs atkarīgs no dzīvotnes un pildīs noteiktas funkcijas.
Baktērijas ir vienšūnu organismi, kuriem trūkst hlorofila.
baktērijas ir visuresoši, apdzīvo visus biotopus. Lielākais to skaits ir atrodams augsnē līdz 3 km dziļumā (līdz 3 miljardiem vienā gramā augsnes). To ir daudz gaisā (augstumā līdz 12 km), dzīvnieku un augu organismos (gan dzīvos, gan mirušos), un cilvēka ķermenis nav izņēmums.
Starp baktērijām ir fiksētas un mobilas formas. Baktērijas pārvietojas ar vienas vai vairāku flagellu palīdzību, kas atrodas uz visas ķermeņa virsmas vai noteiktā vietā.
Baktēriju šūnas ir dažādas formas:
- sfēriski - cocci,
- stieņa formas - baciļi,
- komata veidā - vibrios,
- savīti - spirilla.
cocci:
Monokoki: tās ir atsevišķas šūnas.
Diplokoki: tie ir pāru cocci, pēc sadalīšanas tie var veidot pārus.
Neissera gonokoks: gonorejas izraisītājs
Pneimokoki: lobāras pneimonijas izraisītājs
Meningokoki: meningīta (akūta smadzeņu apvalka iekaisuma) izraisītājs
Streptokoki: Tās ir noapaļotas formas šūnas, kuras pēc sadalīšanas veido ķēdes.
α - viridescenti streptokoki
β - hemolītiskie streptokoki, skarlatīna, tonsilīta, faringīta izraisītāji ...
γ - nehemolītiski streptokoki
Stafilokoki:šī ir mikroorganismu grupa, kas pēc dalīšanās nav izkliedēta, veido milzīgas nejaušas kopas.
Patogēns: pustulozes slimības, sepse, furunkuls, abscesi, flegmons, mastīts, piodermatīts un pneimonija jaundzimušajiem.
Sarcins: tā ir koku uzkrāšanās grupās 8 vai vairāk koku maisiņu veidā.
Stieņa formas:
Tās ir cilindriskas formas baktērijas, kas līdzīgas 1-5 × 0,5-1 μm lieliem stieņiem, biežāk atrodas atsevišķi .
Patiesībā baktērijas: Tās ir nūjiņas formas baktērijas, kas neveido sporas.
Baciļi: Tās ir stieņa formas baktērijas, kas veido sporas.
(Koča bacilis, Escherichia coli, Sibīrijas mēris, Pseudomonas aeruginosa, mēra patogēns, garā klepus patogēns, šankra patogēns, stingumkrampju patogēns, botulisma patogēns, patogēns ...)
Vibrios:
Tās ir nedaudz izliektas šūnas, kas atgādina komatus ar izmēru 1-3 µm.
Vibrio cholerae: holēras izraisītājs. Dzīvo ūdenī, caur kuru notiek infekcija.
Spirilla:
Tie ir savīti mikroorganismi spirāles formā ar vienu, diviem vai vairākiem spirālveida gredzeniem.
Tajā dzīvo nekaitīgas baktērijas kanalizācija un aizsprostotās ūdenskrātuves.
Spirohetes:
Tās ir plānas garas cirvja formas baktērijas, kuras pārstāv trīs veidi: Treponema, Borrelia, Lertospira. Treponema pallidum ir patogēna cilvēkiem - sifilisa izraisītājs tiek pārnests seksuāli.
Baktēriju šūnas struktūra:
Baktēriju šūnas uzbūve labi pētīta ar elektronu mikroskopiju. Baktērijas šūna sastāv no apvalka, kura ārējo slāni sauc par šūnas sienu, bet iekšējo ir citoplazmas membrāna, kā arī citoplazma ar ieslēgumiem un nukleotīdiem. Ir papildu struktūras: kapsula, mikrokapsula, gļotas, flagellas, pili, plazmīdas;
šūnapvalki - spēcīga, elastīga struktūra, kas piešķir baktērijām noteiktu formu, un "ierobežo" augsto osmotisko spiedienu baktēriju šūnā. Tas aizsargā šūnu no kaitīgo vides faktoru iedarbības.
ārējā membrāna ko pārstāv lipopolisaharīdi, fosfolipīdi un proteīni. Tās ārējā pusē ir lipopolisaharīds.
Starp šūnas sienu un citoplazmas membrānām atrodas periplazmatiskā telpa jeb periplazma, kas satur fermentus.
citoplazmas membrāna blakus baktēriju šūnu sienas iekšējai virsmai un ieskauj baktēriju citoplazmas ārējo daļu. Tas sastāv no dubultā lipīdu slāņa, kā arī no integrētiem proteīniem, kas caur to iekļūst.
Citoplazma aizņem lielāko daļu baktēriju šūnas un sastāv no šķīstošiem proteīniem, ribonukleīnskābēm, ieslēgumiem un daudzām mazām granulām - ribosomas, atbildīgs par olbaltumvielu sintēzi. Citoplazmā ir dažādi ieslēgumi glikogēna granulu, polisaharīdu, taukskābju un polifosfātu veidā.
Nukleotīds - kodola baktēriju ekvivalents. Tas atrodas baktēriju citoplazmā divpavedienu DNS veidā, noslēgts gredzenā un cieši saspiests kā bumba. Parasti baktēriju šūnā ir viena hromosoma, ko attēlo gredzenā noslēgta DNS molekula.
Papildus nukleotīdam baktēriju šūnā var būt iedzimtības ekstrahromosomālie faktori - plazmīdas, kas ir kovalenti noslēgti DNS gredzeni un spēj replikēties neatkarīgi no baktēriju hromosomas.
Kapsula - gļotādas struktūra, kas ir cieši saistīta ar baktēriju šūnu sienu un kurai ir skaidri noteiktas ārējās robežas. Parasti kapsula sastāv no polisaharīdiem, dažreiz polipeptīdiem,
Daudzas baktērijas satur mikrokapsula - gļotādas veidošanās, konstatēta tikai ar elektronu mikroskopiju.
Flagella baktērijas nosaka šūnu kustīgumu. Flagellas ir plāni pavedieni, kas cēlušies no citoplazmas membrānas, tie ir piestiprināti pie citoplazmas membrānas un šūnas sienas ar īpašiem diskiem, tie ir gari, tie sastāv no proteīna - flagellīna, savīti spirālē. Flagellas tiek noteiktas, izmantojot elektronu mikroskopu.
strīds - savdabīga guļošo grampozitīvo baktēriju forma, kas veidojas ārējā vidē baktēriju pastāvēšanai nelabvēlīgos apstākļos (izžūšana, barības vielu deficīts u.c.).
L-veida baktērijas.
Daudzās baktērijās ar daļēju vai pilnīgu šūnu sieniņu iznīcināšanu veidojas L formas. Dažiem tie rodas spontāni. L-formu veidošanās notiek penicilīna iedarbībā, kas izjauc šūnu sienas mukopeptīdu sintēzi. Saskaņā ar morfoloģiju dažādu baktēriju sugu L-formas ir līdzīgas viena otrai. Tie ir sfēriski, dažāda izmēra veidojumi: no 1-8 mikroniem līdz 250 nm, tie, tāpat kā vīrusi, spēj iziet cauri porcelāna filtru porām. Tomēr atšķirībā no L formas vīrusiem to var audzēt uz mākslīgām barotnēm, pievienojot tiem penicilīnu, cukuru un zirga serumu. Kad penicilīns tiek izņemts no barotnes, L-formas atkal tiek pārvērstas sākotnējās baktēriju formās.
Šobrīd iegūtas Proteus, Escherichia coli, Vibrio cholerae, Brucella, gāzu gangrēnas un stingumkrampju patogēnu un citu mikroorganismu L-formas.
Grampozitīvi mikroorganismi (gr + m / o).
Tie ietver: aureus un epidermālo staphylococcus aureus un streptokoku ...
Dzīvotne: augšējie elpceļi un āda.
Rezervuārs: āda, gaiss, kopšanas priekšmeti, mēbeles, gultas veļa, drēbes.
Žāvējot tie nemirst.
Reprodukcija: tie nevairojas ārpus cilvēka, bet ir spējīgi vairoties pārtikas produktos, ja tos uzglabā nepareizi.
Gramnegatīvi mikroorganismi (gr - m / o).
Tie ietver: E. coli, Klebsiella, citrobacter, Proteus, Pseudomonas aeruginosa ...
Biotops: zarnas, urīnceļu un elpceļu gļotāda ...
Rezervuārs: slapjas lupatas, trauku mazgāšanas birstes, elpošanas aparāti, mitras virsmas, ārstnieciskie un vieglie dezinfekcijas līdzekļi. risinājumus.
Žāvējot, tie mirst.
Reprodukcija: uzkrājas ārējā vidē, des. zemas koncentrācijas šķīdumi.
Pārraida: gaisa un kontakta-sadzīves veidā.
Baktērijas ir prokarioti, vienšūnas organismi, kuriem nav kodola. Tās ir sadalītas divās valstībās: Baktērijas un Arhebaktērijas. Starp pēdējiem nav infekcijas slimību patogēnu. Līdz šim baktēriju klasifikācija ir balstīta uz ģenētiskās komunikācijas principiem.
Baktēriju supervalsti veido šādi organismi:
- plānsienu (gramnegatīvs);
- biezu sienu (gram-pozitīvs);
- bez šūnu sieniņām (mikoplazmas).
Lielvalstī mikroorganismi ir iedalīti sešās taksonomiskajās grupās:
- Klase.
- Pasūtiet.
- Ģimene.
Galvenā grupa ir sugas. Tas tiek parādīts kā indivīdu kopums ar vienādu ģenēzi un genotipu, kas saistīti ar līdzīgām pazīmēm un atšķiras no citām sugām.
Sugas nosaukumu nosaka binārā nomenklatūra (tas ir, nosaukums veidojas no diviem vārdiem). Piemēram, sifilisa izraisītājs tiek apzīmēts kā Treponema pallidum. Nosaukuma pirmā daļa apzīmē ģints, to norāda ar lielo burtu. Otrais norāda sugu, tas ir rakstīts ar mazu burtu. Ja sugu piemin otrreiz, ģints nosaukumu norāda ar sākuma burtu (T. padillum).
Par visizplatītāko tiek uzskatīts Burgey's Key devītajā izdevumā iekļautais fenotipiskais grupējums. Tās principi ir balstīti uz šūnu sienu struktūru.
Burgey determinants arī klasificē baktērijas pēc Grama traipa. Grama tehnika ir pētniecības metode, kurā krāsošana ļauj diferencēt organismus pēc to šūnu sieniņu bioķīmiskajām īpašībām. Šo metodi 1884. gadā izstrādāja dāņu ārsts Grams.
Lielākās baktēriju grupas Burgey klasifikācijā ir:
- Gram negatīvs.
- Grampozitīvs.
- Mikoplazmas.
- Arheja.
Apraksti ir sniegti Burgey ceļvedī pa grupām, tostarp ģimenēm, ģintīm un sugām. Dažkārt nodarbības un ordeņi tiek iekļauti grupā. Burgey atslēga izšķir 30 grupas, kas ietver patogēnos organismus, pārējās 5 grupas saskaņā ar Burgey nesatur patogēnas sugas.
AT pēdējie gadi popularitāti gūst filoģenētiskā klasifikācija, kas balstās uz molekulārās bioloģijas principiem. Pagājušā gadsimta 60. gados tika atklāts viens no pirmajiem veidiem, kā noteikt ģimenes saites pēc genoma līdzības - metode guanīna (elementa) koncentrācijas salīdzināšanai. nukleīnskābe) un citozīnu (DNS sastāvdaļa) DNS makromolekulā. Identiski to koncentrācijas rādītāji neliecina par mikroorganismu evolucionāro līdzību, bet 10% atšķirība norāda uz baktēriju piederību dažādām ģintīm.
70. gados tika izstrādāta cita tehnika, kas radikāli mainīja mikrobioloģijas teoriju - gēnu secības novērtējums 16s rRNS. Izmantojot šo metodi, kļuva iespējams identificēt vairākas mikroorganismu filoģenētiskās grupas un analizēt to attiecības.
Klasifikācija sugu līmenī tiek veikta, izmantojot DNS-DNS hibridizācijas paņēmienu. Rūpīgi izpētīto sugu izpēte liecina, ka 70% hibridizācijas pakāpes raksturo vienu sugu, no 10% līdz 60% - vienu ģints, mazāk nekā 10% - dažādas ģintis.
Filoģenētiskā klasifikācija daļēji kopē fenotipisko. Tā, piemēram, gramnegatīvie ir iekļauti abos. Tajā pašā laikā gramnegatīvo organismu sistēma ir gandrīz pilnībā pārveidota. Arhebaktērijas tiek definētas kā neatkarīgs augstākā līmeņa taksons, dažas taksonomiskās grupas tiek pārdalītas, mikroorganismi ar dažādiem ekoloģiskiem mērķiem tiek iedalīti vienā kategorijā.
Baktēriju formas
Baktērijas var klasificēt pēc to morfoloģijas. Viena no galvenajām morfoloģiskajām iezīmēm ir forma.
Ir vairākas šķirnes:
- Sfērisks (koki, diplokoki, sarkīni, streptokoki, stafilokoki).
- Stieņveida (baciļi, diplobacilli, streptobacilli, kokobaktērijas).
- Grezns (vibrio, spirilla).
- Spirālveida (spirohetas ir plāni, iegareni, līkumoti mikroorganismi ar daudzām cirtām).
- Filamentveida.
Attēlā parādītas to formas:
- 1 - mikrokoki;
- 2 - streptokoki;
- 3 - sarkīni;
- 4 - nūjiņas bez sporām;
- 5 - sporu nūjiņas (baciļi);
- 6 - vibrios;
- 7 - spirohetas;
- 8 - flagellated spirilla;
- 9 - stafilokoki.
Sfēriskām baktērijām ir sfēriska forma, ir arī ovālas un pupas formas organismi.
Cocci atrašanās vieta:
- Atsevišķi - mikrokoki.
- Pārī ar diplokokiem.
- Ķēdēs - streptokoki.
- Formā vīns- stafilokoki.
- "Iepakojumos" - sarcins.
Visizplatītākās ir stieņa formas baktērijas. Stieņus savāc pa vienam, pa pāriem (diplobaktērijas) vai ķēdēs (streptobaktērijas). Vairāki stieņveida organismi smagos apstākļos var veidot sporas. Baciļi ir sporu nūjiņas. Vārpstveida baciļus sauc par klostrīdijām.
Izgreznotiem mikroorganismiem ir komats (vibrio), tievs līkumains stienis (spiroheta), un tiem var būt arī vairākas cirtas (spirilla).
Arhebaktēriju šūnu sieniņās nav peptidoglikāna (komponenta, kas veic mehānisku funkciju). Viņiem ir specifiskas ribosomas un ribosomu RNS (ribonukleīnskābe).
Plānsienu gramnegatīvo organismu morfoloģija:
- Sfēriska forma (gonokoks, meningokoks, veillonella).
- Grezna (spirohetas, spirilla).
- Stieņa formas (riketsija).
Starp biezu sienu grampozitīviem mikroorganismiem ir:
- Sfērisks (stafilokoki, pneimokoki, streptokoki).
- Stieņa formas.
- Sazaroti, pavedienveida organismi (aktinomicīti).
- Klubveida organismi (korinebaktērijas).
- Mikobaktērijas.
- Bifidobaktērijas.
Ziedu atrašanās vieta un skaits
Morfoloģija ietver tādu parametru kā flagella atrašanās vieta un skaits. Saskaņā ar šo parametru ir:
- Monotrichous (viens flagellum pie savas šūnas pola).
- Lophotrichous (lipožu saišķis pie šūnas pola).
- Amphitrichous (divi karogu kūļi to stabos).
- Peritrichous (liels skaits flagellas visā baktērijā).
Ziedu klātbūtne ir raksturīga zarnu mikrobiem, vibrio cholerae, spirilla, sārmu veidojošiem līdzekļiem.
Šūnu sienu krāsas
Baktēriju krāsu nosaka peptidoglikāna koncentrācija. Organismiem, kuriem raksturīgs augsts peptidoglikāna saturs šūnu sieniņās (apmēram 90%), ir zili violeta grama krāsa. Tās ir grampozitīvas baktērijas.
Visas pārējās baktērijas, kuru apvalkā ir no 5 līdz 20% peptidoglikāna, iegūst sārtu krāsu. Starp tiem ir gramnegatīvās baktērijas. Peptidoglikāna biezuma pakāpe grampozitīvos organismos ir vairākas reizes augstāka nekā gramnegatīvajos.
Grampozitīvo organismu šūnu sieniņās ir arī polisaharīdi, teikhoīnskābes un olbaltumvielas. Gramnegatīvās baktērijas ir pārklātas ar ārējo membrānu, kas sastāv no lipopolisaharīdiem un bazālajiem proteīniem.
Gramu krāsošana ļauj klasificēt prokariotus apakškategorijās. Biezsienu mikroorganismi no Gracilicutes nodaļas, protoplasti un sferoplasti ar bojātu šūnu sieniņu ir iekrāsoti gramnegatīvi. Firmicute tipa biezsienu baktērijas krāso grampozitīvus.
Klasifikācija pēc elpošanas veida
Atkarībā no elpošanas veida izšķir:
- aerobikas;
- anaerobie organismi.
Baktēriju šūnas spēj elpot, t.i., ar skābekli oksidē organiskos savienojumus, kā rezultātā veidojas oglekļa dioksīds, ūdens un enerģija. Šie organismi tiek uzskatīti par aerobiem, jo tiem ir nepieciešams skābeklis. Viņi dzīvo uz ūdens un zemes virsmas, gaisā.
Daudzi mikroorganismi pastāv bez skābekļa, tas ir, tie iztiek bez elpošanas. Tie ietver baktērijas, kas iesaistītas vielu sadalīšanās procesā humusa laikā. Šādi organismi ir anaerobi. Elpošana aizstāj fermentāciju – organisko savienojumu sadalīšanos bez skābekļa ar enerģijas ražošanu. Spirta fermentācijas laikā veidojas enerģija 114 kJ (jeb 27 kilokalorijas), pienskābes rezultātā enerģija ir 94 kJ (jeb 18 kilokalorijas). Baktērijas elpo savās lizosomās.
Barošanas metode
Baktēriju klasifikācija pēc uztura veidiem:
- autotrofi;
- heterotrofi.
Pirmie dzīvo gaisā un izmanto neorganiskās vielas organisko vielu ražošanai. Autotrofi izmanto saules enerģiju (cianobaktērijas) vai neorganisko savienojumu (sēra baktērijas, dzelzs baktērijas) enerģiju.
Enzīmu klasifikācija
Fermentiem ir svarīga loma vielmaiņas procesišūnas. Tie ir sadalīti sešās grupās:
- Oksireduktāzes.
- Transferāzes.
- Hidrolāzes.
- Ligāzes.
- Liase.
- Izomerāzes.
Saražotie fermenti atrodas šūnas iekšpusē (endoenzīmi) vai tiek izvadīti ārpusē (eksoenzīmi). Otra veida fermenti ir iesaistīti oglekļa un enerģijas iekļūšanā šūnā. Lielākā daļa enzīmu no hidrolāžu grupas tiek klasificēti kā eksoenzīmi. Vairāki enzīmi (kolagenāze utt.) pieder pie agresijas enzīmiem. Atsevišķi fermenti atrodas šūnu sieniņās. Viņi veic transporta funkciju, tas ir, pārnes vielas šūnā.
Baktērijas ir bezkodolu vienšūnu mikroorganismi, kas tiek klasificēti pēc daudziem parametriem (elpošanas un uztura metodes, šūnu sienas struktūra, forma utt.). Līdz šim zinātne zina vairāk nekā 10 000 baktēriju sugu, bet, domājams, to skaits sasniedz miljonu.