Mikroorganizmy sú veľkou kolektívnou skupinou, v rámci ktorej sa zástupcovia môžu líšiť v bunkovej organizácii, morfológii a metabolických schopnostiach, ale spájajú ich mikroskopické veľkosti. Preto pojem „mikroorganizmus“ nemá žiadny taxonomický význam. Zástupcovia mikrobiálneho sveta patria do širokej škály taxonomických skupín, ktorých ďalšími členmi môžu byť mnohobunkové organizmy, niekedy gigantickej veľkosti. Súvisia napríklad huby nižších plesní klobúkové huby a mikroriasy sa kombinujú s takými veľkými jedincami, ako je chaluha. Mikroorganizmy sú počtom zástupcov najväčšou skupinou a jej členovia sú všadeprítomní. Všetky známe typy metabolizmu sa vyskytujú v mikroorganizmoch.

Metódy klasifikácie mikroorganizmov

Hromadenie obrovského faktografického materiálu si vyžiadalo zavedenie pravidiel popisovania predmetov a ich rozdeľovania do skupín. Aby bolo možné porovnať výsledky získané rôznymi výskumníkmi a uľahčiť prácu, bolo potrebné klasifikovať mikroorganizmy. Klasifikácia znamená priradenie konkrétneho biologický objekt k určitej skupine homogénnosti (taxónu) podľa súhrnu jej inherentných vlastností.

Vzťahy podriadenosti a vzájomné vzťahy taxónov na rôznych úrovniach skúma taxonómia . V modernej klasifikácii mikroorganizmov sa akceptuje nasledujúca hierarchia taxónov: doména, kmeň, trieda, rad, čeľaď, rod, druh. Druh je základnou taxonomickou jednotkou. Mikrobiológovia používajú na pomenovanie objektu binomický systém (nomenklatúru), ktorý zahŕňa rodové a druhové názvy, napr. Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Pseudomonas aeruginosa atď. V niektorých prípadoch je povolené používať historicky ustálené názvy v ruskom jazyku (Escherichia coli, pekárske droždie, Pseudomonas aeruginosa).

Pre klasifikáciu je dôležité dohodnúť sa na súbore kritérií, ktoré budú rozhodujúce pri kombinovaní objektov do skupiny. Väčšina mikroorganizmov má mimoriadne jednoduchú a univerzálnu štruktúru, takže na ich rozdelenie na taxóny nestačia morfologické popisy. Výskumníci boli nútení využiť funkčné charakteristiky mikroorganizmov, t.j. všimnite si vlastnosti ich metabolizmu. Okrem toho v závislosti od prístupu môžu mať označenia rôzny význam (niektoré sa museli zaradiť do tejto skupiny, zatiaľ čo iné sa mohli líšiť).

V súčasnosti nie je možné klasifikovať mikrobiologický objekt bez preštudovania všetkých morfofyziologických, biochemických a molekulárno-biologických údajov. Pri určovaní neznámeho mikroorganizmu (identifikácia) sa skúmajú tieto vlastnosti:

  1. Cytológia buniek (predovšetkým klasifikácia ako pro- alebo eukaryoty);
  2. Morfológia buniek a kolónií (na určitých médiách a za určitých podmienok);
  3. Kultúrne charakteristiky (vzor rastu na pevných a tekutých médiách);
  4. Fyziologické vlastnosti (schopnosť používať rôzne substráty, postoj k teplote, prevzdušňovanie, pH atď.);
  5. Biochemické vlastnosti (prítomnosť určitých metabolických dráh);
  6. Molekulárne biologické vlastnosti (nukleotidová sekvencia 16S rRNA, obsah GC-AT párov v mol. %, možnosť hybridizácie nukleových kyselín s materiálom štandardných kmeňov);
  7. Chemotaxonomické vlastnosti (chemické zloženie rôznych zlúčenín a štruktúr, napr. spektrum mastných a teichoových kyselín v aktinobaktériách, mykolových kyselín v nokardii, mykobaktériách, korynebaktériách);
  8. Sérologické vlastnosti založené na reakciách antigén-protilátka (najmä pre patogénne mikroorganizmy);
  9. Citlivosť na špecifické fágy (fágová typizácia).

Niekedy sa uvádza, že mikroorganizmus má extrachromozomálne prvky vrátane tichých (kryptických) plazmidov. Malo by sa pamätať na to, že plazmidy sa môžu ľahko stratiť.

Pri identifikácii prokaryotických mikroorganizmov sa moderní výskumníci spoliehajú na pokyny Bergey's Manual of Systematic Bacteriology a používajú Bergeyovu identifikačnú príručku.

V súčasnosti existuje niekoľko hlavných spôsobov klasifikácie živých predmetov vrátane mikroorganizmov.

Formálna číselná klasifikácia považuje všetky znaky organizmu za rovnako dôležité. Kritériá, ktoré sa berú do úvahy, musia byť alternatívne, t. byť prítomný (+) alebo (-) neprítomný pre konkrétny objekt. Presnosť zaradenia do tejto skupiny bude závisieť od úplnosti štúdie organizmu. Na kvantifikáciu miery podobnosti a rozdielu medzi objektmi boli vyvinuté špeciálne počítačové programy, ktoré porovnávajú organizmy podľa súboru študovaných charakteristík. Podobné organizmy sú zoskupené do zhlukov.

Pre morfofyziologickú klasifikáciu je potrebné študovať súhrn morfologických charakteristík a metabolických vlastností organizmov. Zároveň sa berie do úvahy rôzny význam použitých kritérií: niektoré vlastnosti sa považujú za povinné a významné pre objekt, zatiaľ čo iné môžu byť prítomné v rôznej miere alebo úplne chýbať. Aby bolo možné zaradiť mikroorganizmy do skupiny a priradiť im meno, najprv sa určí typ bunkovej organizácie, opíše sa morfológia buniek a kolónií, ako aj rastový vzorec na určitých médiách a za určitých podmienok. Medzi funkčné charakteristiky objektu patrí možnosť využitia rôznych živín, vzťah k fyzikálnym a chemickým faktorom prostredia, ako aj identifikácia spôsobov získavania energie a konštruktívne výmenné reakcie. Pre niektoré mikroorganizmy je potrebné vykonať chemotaxonomické štúdie. Patogénne mikroorganizmy sú zvyčajne podrobené sérodiagnostike. Výsledky všetkých týchto testov sa využívajú pri práci s determinantom. V súčasnosti výskumníci na identifikáciu prokaryotických mikroorganizmov používajú identifikátor pomenovaný po americkom bakteriológovi Bergeyovi, ktorý v roku 1923 navrhol základ pre takúto klasifikáciu.

Molekulárna genetická klasifikácia zahŕňa analýzu štruktúry molekúl dôležitých biopolymérov. Takáto molekula musí byť zachovaná a dôležitá pre základný životný proces. Profesor Carl Woese z University of Illinois navrhol ako základ použiť prokaryotickú 16S ribozomálnu RNA (18S rRNA pre eukaryotické organizmy). Táto molekula je súčasťou ribozómov, ktoré sú u všetkých živých bytostí zodpovedné za najdôležitejší životný proces – syntézu bielkovín. Prístroj na syntézu proteínov sa časom mierne mení, pretože akékoľvek významné narušenie môže viesť k bunkovej smrti. Preto v molekulách rRNA rôzne organizmy Väčšina nukleotidov je nezmenená a časť, ktorá sa mení počas evolúcie, je jedinečná pre konkrétny organizmus. 16S rRNA pozostáva z 1500 nukleotidov, z toho 900 konzervatívnych, t.j. má pomerne veľa, ale nie prebytočných informácií a možno ho považovať za akýsi biologický genetický „chronometer“. Porovnanie pomocou špeciálneho počítačové programy nukleotidových sekvencií tejto molekuly v rôznych organizmoch je možné získať skupiny podobností biologických objektov, odrážajúcich ich súvisiace vzťahy a evolučný vývoj. Na základe mnohých porovnaní bol vybudovaný fylogenetický strom, kde sú všetci predstavitelia živého sveta rozdelení do troch veľkých domén (impérií, superkráľov): Baktérie, Archaea a Eukarya. Domény Bacteria a Archaea obsahujú iba prokaryotické organizmy, zatiaľ čo doména Eukarya zahŕňa všetky eukaryoty – jednobunkové aj mnohobunkové, vrátane ľudí. Zároveň bolo dokázané, že mitochondrie a chloroplasty sú prokaryotického symbiotického pôvodu. Vedci posielajú nukleotidové sekvencie skúmaných organizmov do celosvetovej počítačovej génovej banky, ktorej údaje sú určené na porovnanie so sekvenciami každého novoizolovaného organizmu.

V súčasnosti sa na identifikáciu špecifického mikroorganizmu najprv izoluje jeho čistá kultúra a analyzuje sa nukleotidová sekvencia 16S rRNA. Umožňuje vám určiť miesto mikroorganizmu na fylogenetickom strome a potom sa pomocou tradičných metód určí názov druhu. mikrobiologické metódy. Okrem toho 90% zhôd naznačuje príslušnosť k určitému rodu, 97% - k určitému druhu. Na objasnenie taxonomickej príslušnosti sa uskutočňuje hybridizácia DNA-DNA, ktorá poskytuje > 30 % zhodu v rámci rodu a > 70 % v rámci druhu.

Pre jasnejšiu diferenciáciu mikroorganizmov na úrovni rodu a druhu sa navrhuje použiť polyfyletickú (polyfázickú) taxonómiu, kedy sa popri určovaní nukleotidových sekvencií využíva aj informácia rôzne úrovne, až po environmentálne. Zároveň sa vykonáva predbežné vyhľadávanie skupín podobných kmeňov a zisťujú sa fylogenetické pozície týchto skupín, zaznamenávajú sa rozdiely medzi skupinami a ich najbližšími susedmi a zbierajú sa údaje, ktoré umožňujú skupiny rozlíšiť.

Hlavné skupiny eukaryotických mikroorganizmov

IN doména Eukarya existujú tri skupiny obsahujúce mikroskopické objekty. Ide o riasy, prvoky a huby.

Morské riasy("rastúce do vody") sú jednobunkové, koloniálne alebo mnohobunkové fototrofy, ktoré vykonávajú kyslíkovú fotosyntézu. Molekulárne genetická klasifikácia rias je vo vývoji, preto pre praktické účely využívajú klasifikáciu rias podľa zloženia pigmentov, rezervných látok, štruktúry bunkovej steny, prítomnosti pohyblivosti a spôsobu rozmnožovania. Za mikrobiologické objekty sa tradične považujú jednobunkové zástupcovia dinoflagelátov, rozsievok, euglena a zelených rias, ako aj ich bezfarebné formy, ktoré rastú v tme a strácajú pigmenty. Všetky riasy produkujú chlorofyl A a rôzne formy karotenoidov a zástupcovia týchto skupín sa líšia schopnosťou syntetizovať iné formy chlorofylov a fykobilínov. Farbenie buniek v rôzne farby: zelená, hnedá, červená, zlatá - závisí od kombinácie pigmentov u konkrétneho druhu. Rozsievky sú jednobunkové planktonické formy, ktoré majú charakteristickú bunkovú stenu vo forme kremíkovej lastúry. Niektorí zástupcovia sa môžu pohybovať posúvaním. Rozmnožujú sa asexuálne aj sexuálne. Jednobunkové riasy euglena žijú v sladkovodných útvaroch a pohybujú sa pomocou bičíkov. Chýba im bunková stena. V tme sú schopné rásť v dôsledku oxidácie organických látok. Bunková stena dinoflagelátov je vyrobená z celulózy. Tieto planktonické jednobunkové riasy majú dva bočné bičíky. Mikroskopickí zástupcovia zelených rias žijú v sladkých a morských vodách, v pôde a na povrchu rôznych suchozemských objektov. Môžu byť nehybné alebo sa pohybovať pomocou bičíkov. Zelené mikroriasy majú bunkovú stenu z celulózy a vo svojich bunkách ukladajú škrob. Sú schopní rozmnožovať sa asexuálne aj sexuálne.

Huby sú rozdelené do skupín podľa vlastností ich reprodukcie. Medzi nedokonalé huby patria zástupcovia, v ktorých č sexuálnej reprodukcie. Tradičné mikrobiologické predmety - typy rodov Penicillium, Aspergillus, Candida, Rhodotorula a ďalšie patria do tejto skupiny. Skupinu zygomycét tvoria huby, ktoré majú koenocytárne mycélium a tvoria zygospóru splynutím dvoch rodičovských hýf počas pohlavného procesu. Známe rody zygomycét sú Mucor a Rhizopus. Huby, ktoré tvoria špeciálny vak (ask) na sporuláciu, sa nazývajú askomycéty. Majú septované mycélium a počas nepohlavného rozmnožovania vytvárajú konídie (reťazce spór zhromaždených v kefách alebo hlavách). Do tejto skupiny patria druhy rodov Neurospora, Saccharomyces, Lipomyces, Cryptococcus. Niektoré kvasinky a väčšina húb s vyšším klobúkom sú bazídiomycéty. Pri pohlavnom rozmnožovaní vytvárajú zvláštnu zdurenú hýfu (bazídium), ktorá tvorí výrastky so spórami. Mycélium bazídiomycét je rozdelené septami.

Dôležité miesto v ekonomická aktivitačloveka obsadzujú zástupcovia netaxonomickej skupiny kvasiniek. Zahŕňa huby, ktoré sa vyznačujú absenciou alebo výrazným znížením štádia rastu mycélia. Zástupcovia rodov sú najznámejšie ako kvasinky Saccharomyces, Lipomyces, Candida, Rhodotorula, Pichia. Morfológia a metabolizmus kvasiniek do značnej miery závisí od podmienok ich rastu. Mnohé kvasinky existujú dlho vo forme jednotlivých nepohyblivých buniek a rozmnožujú sa pučaním. Väčšina kvasiniek sú fakultatívne anaeróby. Medzi kvasinkami sú aj patogénne druhy (napr. Candida albicans je pôvodcom drozdov).

Hlavné skupiny prokaryotických mikroorganizmov

Prokaryotické mikroorganizmy sú zoskupené do dvoch odlišných domén: Baktérie a Archaea. K separácii týchto skupín došlo na základe výsledkov porovnania nukleotidových sekvencií 16S rRNA, ako aj v dôsledku významných rozdielov v zložení bunkových stien, lipidov a v dôsledku metabolických charakteristík. Archaea sa líši od baktérií a eukarya mnohými významnými znakmi. V bežných lipidoch je glycerol spojený esterovou väzbou s mastnými kyselinami a v archaea - éterovou väzbou s izoprenoidom C20 alkoholom - fytanolom. . Fytanolové reťazce môžu obsahovať päťčlenné kruhy. Archaálne lipidy sú schopné tvoriť tetraméry (C 40), takže membrána zložená z tetramérov je tuhšia ako tradičná dvojvrstva kvôli nedostatku vnútorného priestoru. Archaea môže mať konvenčné dvojvrstvové aj tuhé jednovrstvové membrány. Čím extrémnejšie sú ich životné podmienky, tým viac jednovrstvových oblastí je obsiahnutých v ich CPM.

Peptidoglykánové (mureínové) bunkové steny typické pre baktérie sa v archeách nenachádzajú. Steny archaálnych buniek môžu obsahovať ďalší heteropolysacharid, pseudomureín, ktorému chýba kyselina N-acetylmuramová. Niektoré archaea môžu mať proteínovú S-vrstvu na vrchu CPM ako bunkovú stenu. Ďalším variantom organizácie archaea je úplná absencia bunková stena, keď je membrána takmer celá zastúpená tuhou monovrstvou tetramérov, vystužená veľké množstvo päťčlenné krúžky, napríklad ako tie Termoplazma.

V mnohých charakteristikách sú archaea bližšie k eukaryanom ako baktériám. Podobne ako eukaryoty, aj archaea majú intrónové oblasti v DNA, ako aj proteíny podobné histónom spojené s nukleovými kyselinami. Halofilné archaea sú schopné vykonávať fotosyntézu bez chlorofylu spojenú s fungovaním špeciálneho proteínu, bakteriorhodopsínu, ktorý má mnohé vlastnosti podobné rodopsínu v sietnici zvierat. Mnohé archaea žijú v extrémnych podmienkach a produkujú skromný rast. V takýchto biotopoch však majú málo konkurentov, čo im umožnilo prežiť až do súčasnosti.

Doména Archaea rozdelené do troch kmeňov: Euryarchaeota, Crenarchaeota a Korarchaeota. Prvá zahŕňa všadeprítomné mikroorganizmy niekoľkých fyziologických a systematických skupín. Ide o metanogény – prísne anaeróby, ktoré žijú v spodných sedimentoch sladkovodných zón bohatých na organické látky, prípadne v bachore prežúvavcov. Rozšírené sú aj extrémne halofily (haloarchaea), ktoré rastú pri vysokých koncentráciách soli a sú schopné vykonávať špeciálny typ fotosyntézy pomocou bakteriorhodopsínu, ktorý vo svetle funguje ako protónová pumpa. Termoplazmy a obligátne anaeróbne termokoky, ktoré žijú v horúcich kyslých prameňoch, sa vyvíjajú pri vysokých teplotách a termoplazmám chýbajú bunkové steny. Tento kmeň zahŕňa aj extrémne termofilné sulfátové reduktory.

Druhý kmeň zahŕňa mikroorganizmy, ktoré žijú na veľmi špecifických miestach s úzkymi hranicami hodnôt fyzikálno-chemických faktorov. Ide o extrémofily, závislé od zlúčenín síry, ktorých optimálne pH a rastové teploty sú extrémne.

Tretí kmeň je vyhradený pre skupiny, ktorých zástupcovia nie sú vnímaví, ale pre ktoré sú známe sekvencie génov kódujúcich molekulu 16S rRNA.

Doménové baktérie spája prokaryotické mikroorganizmy, ktoré majú typické vlastnosti baktérií, najmä bunkové steny obsahujúce peptidoglykán. Doména je v súčasnosti rozdelená na 23 kmeňov, ktoré obsahujú kultivovaných zástupcov, z ktorých všetky alebo niektoré sa získavajú ako čisté kultúry.

Systematika (taxonómia) organizmov pozostáva z ich distribúcie (klasifikácie) do určitých skupín, z ktorých každá má svoje meno: trieda, rad, čeľaď, rod, druh. Druh je základnou taxonomickou jednotkou. Klasifikácia všetkých živých vecí je založená takmer výlučne na morfologické charakteristiky organizmov. U baktérií má klasifikácia špecifické črty v dôsledku nedostatku ich morfologických charakteristík. Moderná mikrobiológia používa na klasifikáciu súbor charakteristík: morfologické (tvar buniek, prítomnosť a umiestnenie bičíkov, spôsob rozmnožovania, farbenie podľa Grama, schopnosť tvoriť endospóry ; fyziologické vlastnosti (spôsob výživy, tvorba energie, zloženie metabolických produktov, postoj k účinkom teploty, pH, kyslíka a ďalších faktorov ); kultúrne (charakter rastu na rôznych živných médiách bakteriálnej kultúry; na tekutých médiách - prítomnosť filmu, zákal, sediment; na pevných médiách - typ kolónií a ich vlastnosti). Väčšina klasifikácií baktérií je umelá. Sú určené na identifikáciu konkrétnej skupiny mikroorganizmov, o ktoré majú výskumníci záujem. Na rozdiel od umelých, prirodzené odráža postupný vývoj (evolúciu) živých organizmov.

IN posledné roky Umelá klasifikácia baktérií navrhnutá R. Murrayom ​​v roku 1978 bola uznaná. Vychádza zo štruktúry bunkovej steny. IN prvé oddelenie všetky baktérie charakterizované štruktúrou bunkovej steny tohto typu Gram+ baktérie: všetky koky, baktérie mliečneho kvasenia (pediococcus - Pediococcus, laktobacily - Lactobacillus, streptokoky - Streptococcus a leuconostoc - Leuconostoc), tyčinkovité spórotvorné baktérie (Bacillus, Clostridium) a aktinomycéty. Druhé oddelenie spája všetky baktérie, ktoré majú charakteristickú bunkovú stenu gram- baktérie: rod Pseudomonas (niektoré hnilobné baktérie a pod.), rody Acetobacter a Gluconobacter (baktérie kyseliny octovej), používané pri výrobe octu, ako aj škodcovia kvasného priemyslu. Gramové tyčinky zahŕňajú aj veľkú skupinu - enterobaktérie (baktérie črevnej skupiny), vr. a rod Escherichia. Niektoré baktérie črevnej skupiny neustále obývajú črevá ľudí a zvierat. Iné sú pôvodcami infekčných gastrointestinálnych ochorení (úplavica, brušný týfus, paratýfus) prenášaných potravinovými produktmi a otravy jedlom. Tretie oddelenie kombinuje špeciálne formy baktérií, ktorým chýba skutočná bunková stena; nezohrávajú úlohu pri výrobe potravín, a preto sa nebudú brať do úvahy.

V súlade s pravidlami prijatými v biológii, navrhnutými už v 18. storočí. K. Linné, názov mikroorganizmov je uvedený v latinčine a skladá sa z dvoch slov. Prvý označuje rod a píše sa s veľkým písmenom, druhý - druh, ku ktorému organizmus patrí - sa píše s malým písmenom. Napríklad: „Bacillus subtilis (bacil seno) je baktéria patriaca do rodu Bacillus, tyčinkovitá, tvoriaca endospóry bacilárneho typu, žijúca na sene.

Eukaryoty (vláknité huby a kvasinky)

Huby tvoria veľkú skupinu organizmov, ktoré sú zaradené do samostatnej ríše, Mycota. Huby majú mycéliovú štruktúru. Spôsoby rozmnožovania húb sú rozmanité (vegetatívne, asexuálne a sexuálne) a špecifické.

Huby sa delia na makromycéty A mikromycéty (vláknité huby a kvasinky). Prvé tvoria veľké plodnice, druhé ich nemajú a celý ich životný cyklus predstavujú mikroskopické štruktúry.

Huby sú jednou z najväčších a najrozmanitejších skupín organizmov a zahŕňajú asi 80 tisíc druhov.

Huby sú v prírode rozšírené a zaberajú širokú škálu biotopov vo vode aj na súši. Takmer ich spóry možno nájsť na akýchkoľvek prírodných substrátoch, umelých materiáloch a výrobkoch. Medzi hubami sú organizmy, ktoré sa vyvíjajú na odumretých organických zvyškoch; Sú aj také, ktoré môžu existovať len v živých organizmoch a spôsobujú ich choroby. Niektoré huby produkujú toxické látky – mykotoxíny.

Plesne môžu spôsobiť znehodnotenie mnohých potravín, zŕn zemiakov, ako aj dreva a iných materiálov vrátane skla. Huby však majú aj dôležitý praktický význam, mnohé z nich sa konzumujú a používajú pri výrobe etylalkoholu, organických kyselín, enzýmov, antibiotík, vitamínov atď.

Prednáška č. 5 Morfológia a systematika mikroorganizmov. Prokaryoty (baktérie a aktinomycéty).

1 Morfológia a systematika mikroorganizmov.Študuje ich morfológia mikroorganizmov vzhľad, tvarové a štrukturálne znaky, schopnosť pohybu, tvorba spór, spôsoby rozmnožovania. Morfologické charakteristiky zohrávajú dôležitú úlohu pri rozpoznávaní a klasifikácii mikroorganizmov. Od pradávna sa živý svet delí na dve ríše: ríšu rastlín a ríšu zvierat. Keď bol objavený svet mikroorganizmov, boli oddelené do samostatného kráľovstva. Až do 19. storočia bol teda celý svet živých organizmov rozdelený na tri kráľovstvá. Spočiatku bola klasifikácia mikroorganizmov založená na morfologických charakteristikách, pretože ľudia o nich nevedeli nič viac. Do konca 19. storočia bolo popísaných veľa druhov; Rôzni vedci, väčšinou botanici, rozdelili mikroorganizmy do skupín prijatých na klasifikáciu rastlín. V roku 1897 sa fyziologické charakteristiky začali používať spolu s morfologickými na taxonómiu mikróbov. Ako sa neskôr ukázalo, pre vedecky podloženú klasifikáciu nestačia len akékoľvek znaky. Preto sa používa súbor znakov:

Morfologické (tvar buniek, veľkosť, pohyblivosť, rozmnožovanie, sporulácia, Gramovo farbenie);

Kultúrne (rastový vzor na tekutých a pevných živných médiách);

Fyziologicko-biochemické (povaha nahromadených produktov);

Genotypové (fyzikálno-chemické vlastnosti DNA).

Genosystematika nám umožňuje určiť typ mikroorganizmov nie podľa podobnosti, ale podľa príbuznosti. Zistilo sa, že zloženie nukleotidov celkovej DNA sa počas vývoja mikroorganizmov za rôznych podmienok nemení. S- a R-formy sú identické v zložení DNA. Boli objavené aj mikroorganizmy, ktoré majú podobné nukleotidové zloženie DNA, hoci patria do rôznych systematických skupín: Escherichia coli a niektoré korynebaktérie. To naznačuje, že pri systematickom (taxonómii) mikróbov by sa mali brať do úvahy rôzne charakteristiky.

Až donedávna všetky živé bytosti bunkovej štruktúry V závislosti od vzťahu jadra a organel s cytoplazmou, zloženia bunkovej steny a iných charakteristík boli rozdelené do dvoch skupín (kráľov):

1.1 Prednukleárne prokaryoty (klasifikované ako organizmy, ktoré nemajú jasne definované jadro, reprezentované kruhovou molekulou DNA; bunková stena obsahuje peptidoglykán (mureín) a kyseliny teichoové; ribozómy majú sedimentačnú konštantu 70; energetické centrá bunky sa nachádzajú v mezozómoch a nie sú tam žiadne organely).

1.2 Jadrové eukaryoty (s jasne definovaným jadrom oddeleným od cytoplazmy membránou; bunkovej stene chýba peptidoglykán a teichoové kyseliny; ribozómy cytoplazmy sú väčšie; sedimentačná konštanta je 80; energetické procesy prebiehajú v mitochondriách; organely obsahujú tzv. Golgiho komplex atď.).

Neskôr sa ukázalo, že medzi mikroorganizmami existujú aj nebunkové formy – vírusy, a preto bola identifikovaná tretia skupina (kráľovstvo) – vira.

Na označenie mikroorganizmov bola prijatá dvojitá (binárna) nomenklatúra, ktorá zahŕňa názov rodu a druhu. Druhové meno sa píše s veľkým začiatočným písmenom (veľké), zatiaľ čo konkrétne meno (aj pochádzajúce z priezviska) sa píše s malým písmenom (malé). Napríklad bacil antraxu sa nazýva Bacillus anthracis, Escherichia coli sa nazýva Escherichia coli a čierny aspergillus je Aspergillus niger.

Základnou (najnižšou) taxonomickou jednotkou je druh. Druhy sa spájajú do rodov, rody do čeľade, čeľade do rádov, rády do tried, triedy do divízií, divízie do kráľovstiev.

Druh je súbor jedincov rovnakého genotypu s jasne vyjadrenou fenotypovou podobnosťou.

Kultúra - mikroorganizmy získané zo živočíšneho, ľudského, rastlinného alebo environmentálneho substrátu a pestované na živnom médiu. Čisté kultúry pozostávajú z jedincov jedného druhu (potomstvo získané z jednej bunky – klonu).

Kmeň je kultúra rovnakého druhu izolovaná z rôzne prostredia biotopov a vyznačuje sa menšími zmenami vlastností. Napríklad E. coli izolovaná z ľudského tela, dobytka, vodných plôch a pôdy môže byť rôznych kmeňov.

2 Prokaryoty (baktérie a aktinomycéty). Baktérie (prokaryoty) sú veľkou skupinou mikroorganizmov (asi 1600 druhov), z ktorých väčšina je jednobunková. Tvar a veľkosť baktérií. Hlavné formy baktérií sú guľovité, tyčinkovité a stočené. Guľovité baktérie - koky majú obvyklý guľovitý tvar, sú tiež sploštené, oválne alebo fazuľovité. Koky môžu byť vo forme jednotlivých buniek - monokokov (mikrokokov) alebo spojených v rôznych kombináciách: v pároch - diplokoky, štyri bunky - tetrakoky, vo forme viac či menej dlhých reťazcov - streptokoky, a tiež vo forme kubických- tvarované zhluky (vo forme vakov) ôsmich buniek umiestnených v dvoch vrstvách nad sebou - sarcíny. Existujú zhluky nepravidelný tvar, pripomínajúce strapce hrozna, sú stafylokoky. Tyčinkové baktérie môžu byť jednotlivé alebo spojené v pároch - diplobaktérie, v reťazcoch troch až štyroch alebo viacerých buniek - streptobaktérie. Vzťah medzi dĺžkou a hrúbkou tyčiniek môže byť veľmi odlišný. Zvlnené alebo zakrivené baktérie sa líšia dĺžkou, hrúbkou a stupňom zakrivenia. Tyčinky mierne zakrivené v tvare čiarky sa nazývajú vibriá, tyčinky s jednou alebo viacerými kučeravkami vývrtky sa nazývajú spirilla a tenké tyčinky s početnými kučeravkami sa nazývajú spirochéty. Vďaka použitiu elektrónového mikroskopu na štúdium mikroorganizmov v prírodných substrátoch boli objavené baktérie, ktoré majú špeciálny tvar buniek: uzavretý alebo otvorený prstenec (toroidy); s výrastkami (prostekmi); červovitý - dlhý so zakrivenými veľmi tenkými koncami; a tiež v podobe šesťhrannej hviezdy.

Veľkosti baktérií sú veľmi malé: od desatín mikrometra (μm) po niekoľko mikrometrov. Priemerná veľkosť tela väčšiny baktérií je 0,5-1 mikrónu a priemerná dĺžka tyčinkovitých baktérií je 2-5 mikrónov. Existujú baktérie, ktorých veľkosti výrazne presahujú priemerná hodnota a niektoré sú na hranici viditeľnosti v bežných optických mikroskopoch. Tvar tela baktérií, ako aj ich veľkosť, sa môžu meniť v závislosti od veku a podmienok rastu. Avšak za určitých, relatívne stabilných podmienok si baktérie zachovávajú svoje vlastné vlastnosti tento druh veľkosti a tvaru. Hmotnosť bakteriálna bunka veľmi malý, približne 4-10-1:! G.

Štruktúra bakteriálnej bunky . Bunka prokaryotických organizmov, medzi ktoré patria baktérie, má základné ultraštrukturálne vlastnosti. Bunková stena (škrupina) je dôležitým štrukturálnym prvkom väčšiny baktérií. Bunková stena tvorí 5 až 20 % sušiny buniek. Má elasticitu, slúži ako mechanická bariéra medzi protoplastom a prostredím a dáva bunke určitý tvar. Zloženie bunkovej steny zahŕňa heteropolymérnu zlúčeninu špecifickú pre prokaryotické bunky – peptidoglykán (mureín), ktorý v bunkových stenách eukaryotických organizmov chýba. Podľa metódy farbenia, ktorú navrhol dánsky fyzik H. Gram (1884), sa baktérie delia do dvoch skupín: grampozitívne a gramnegatívne. Gram-pozitívne bunky si zachovávajú farbivo, zatiaľ čo gram-negatívne bunky nie, kvôli rozdielom v chemickom zložení a ultraštruktúre ich bunkových stien. Gram-pozitívne baktérie majú hrubšie, amorfné bunkové steny, obsahujúce veľké množstvo mureínu (50 až 90 % suchej hmoty bunkovej steny) a teichoových kyselín. Bunkové steny gramnegatívnych baktérií sú tenšie, vrstvené, obsahujú veľa lipidov, málo mureínu (5-10 %) a chýbajú im kyseliny teichoové.

Bunková stena baktérií je často pokrytá hlienom. Slizničná vrstva môže byť tenká, sotva viditeľná, ale môže byť aj výrazná a môže tvoriť kapsulu. Kapsula je často oveľa väčšia ako veľkosť bakteriálnej bunky. Zosliznutie bunkových stien je niekedy také silné, že kapsuly jednotlivých buniek splývajú do hlienových hmôt (zoogélov), v ktorých sú uložené bakteriálne bunky. Slizovité látky produkované niektorými baktériami sa nezadržiavajú ako kompaktná hmota okolo bunkovej steny, ale difundujú do okolia. Pri rýchlom množení v tekutých substrátoch ich baktérie tvoriace hlien môžu premeniť na súvislú hlienovú hmotu. Tento jav sa niekedy pozoruje v cukrových extraktoch z repy počas výroby cukru. Cukrový sirup sa môže v krátkom čase zmeniť na viskóznu hlienovú hmotu. Mäso, klobásy a tvaroh podliehajú hlienu; Pozoruje sa viskozita mlieka, uhoriek, nakladanej zeleniny, piva a vína. Intenzita tvorby hlienu a chemické zloženie hlienu závisí od typu baktérie a podmienok kultivácie. Kapsula má prospešné vlastnosti, hlien chráni bunky pred nepriaznivými podmienkami - u mnohých baktérií sa za takýchto podmienok zvyšuje tvorba hlienu. Kapsula chráni bunku pred mechanickým poškodením a vysychaním, vytvára dodatočnú osmotickú bariéru, slúži ako prekážka prieniku fágov a protilátok a niekedy je zdrojom rezervných živín. Cytoplazmatická membrána oddeľuje obsah bunky od bunkovej steny. Toto je základná štruktúra každej bunky. Keď je narušená integrita cytoplazmatickej membrány, bunka stráca svoju životaschopnosť. Cytoplazmatická membrána tvorí 8-15% sušiny bunky. Membrána obsahuje až 70-90% bunkových lipidov, jej hrúbka je 7-10 nm1. Na bunkových sekciách v elektrónový mikroskop je viditeľný vo forme trojvrstvovej štruktúry - jedna lipidová vrstva a dve proteínové vrstvy, ktoré k nej priliehajú na oboch stranách. Cytoplazmatická membrána je miestami invaginovaná do bunky a vytvára všetky druhy membránových štruktúr. Obsahuje rôzne enzýmy; je polopriepustná, hrá dôležitá úloha v metabolizme medzi bunkou a prostredím. Cytoplazma bakteriálnej bunky je polotekutý, viskózny, koloidný systém. Miestami je prestúpená membránovými štruktúrami – mezozómami, ktoré vznikli z cytoplazmatickej membrány a zachovali si s ňou spojenie. Mezozómy vykonávajú rôzne funkcie; ony a pridružená cytoplazmatická membrána obsahujú enzýmy podieľajúce sa na energetických procesoch – na zásobovaní bunky energiou. Dobre vyvinuté mezozómy sa nachádzajú iba v grampozitívnych baktériách, v gramnegatívnych baktériách sú slabo vyvinuté a majú jednoduchšiu štruktúru. Cytoplazma obsahuje ribozómy, jadrový aparát a rôzne inklúzie. Ribozómy sú rozptýlené v cytoplazme vo forme granúl s veľkosťou 20-30 nm; ribozómy sa skladajú z približne 60 % ribonukleovej kyseliny (RNA) a 40 % bielkovín. Ribozómy sú zodpovedné za syntézu bunkových proteínov. Bakteriálna bunka môže mať v závislosti od veku a životných podmienok 5-50 tisíc ribozómov. Jadrový aparát baktérií sa nazýva nukleoid. Elektrónová mikroskopia ultratenké rezy bakteriálnych buniek umožnili zistiť, že nosičom genetickej informácie bunky je molekula deoxyribonukleovej kyseliny (DNA). DNA má formu dvojitého špirálového vlákna uzavretého do kruhu; nazýva sa aj „bakteriálny chromozóm“. Nachádza sa v určitej oblasti cytoplazmy, ale nie je od nej oddelená vlastnou membránou.

Cytoplazmatický začlenenie bakteriálne bunky sú rôznorodé, hlavne sú to rezervné živiny, ktoré sa ukladajú v bunkách, keď sa vyvíjajú v podmienkach nadbytku živín v prostredí, a sú spotrebované, keď sa bunky ocitnú v podmienkach hladovania. V bakteriálnych bunkách sa ukladajú polysacharidy: glykogén, granulóza podobná škrobu, ktoré sa využívajú ako zdroj uhlíka a energie. Lipidy sa nachádzajú v bunkách vo forme granúl a kvapiek. Tuk slúži dobrý zdroj uhlíka a energie. Mnoho baktérií akumuluje polyfosfáty; sú obsiahnuté vo volutínových granulách a bunky ich využívajú ako zdroj fosforu a energie. Molekulárna síra sa ukladá v bunkách sírnych baktérií.

Pohyblivosť baktérií . Sférické baktérie sú zvyčajne nepohyblivé. Baktérie v tvare tyčinky sú buď pohyblivé alebo nepohyblivé. Zakrivené a špirálovité baktérie sú pohyblivé. Niektoré baktérie sa pohybujú kĺzaním. Pohyb väčšiny baktérií sa uskutočňuje pomocou bičíkov. Bičíky sú tenké, špirálovito stočené vlákna proteínovej povahy, ktoré môžu vykonávať rotačné pohyby. Dĺžka bičíkov je rôzna a hrúbka je taká malá (10-20 nm), že ich možno vidieť vo svetelnom mikroskope až po špeciálnej úprave bunky. Prítomnosť, počet a umiestnenie bičíkov sú pre tento druh konštantné a majú diagnostická hodnota. Baktérie s jedným bičíkom na konci bunky sa nazývajú monotrichné; so zväzkom bičíkov - lophotrichy", so zväzkom bičíkov na oboch koncoch bunky - amfitrichy; baktérie, u ktorých sa bičíky nachádzajú na celom povrchu bunky, sa nazývajú peritrichy. Rýchlosť pohybu baktérií je vysoká: v r. sekundu môže bunka s bičíkmi prekonať vzdialenosť 20-50-krát väčšiu, než je dĺžka jej tela.V nepriaznivých životných podmienkach, pri starnutí buniek a mechanickom namáhaní môže dôjsť k strate pohyblivosti.Okrem bičíkov aj na povrchu niektorých baktérií je veľké množstvo nitkovitých útvarov, oveľa tenších a kratších ako bičíky - fimbrie (alebo pili) .

Rozmnožovanie baktérií. Prokaryotické bunky sa vyznačujú jednoduchým delením buniek na dve časti. Delenie buniek začína spravidla nejaký čas po rozdelení nukleoidu. Baktérie v tvare tyčinky sú rozdelené priečne, guľovité v rôznych rovinách. V závislosti od orientácie deliacej roviny a ich počtu vznikajú rôzne formy: jednotlivé koky, párové, reťazové, vo forme paketov, zhlukov. Charakteristickým znakom rastu baktérií je rýchlosť procesu. Rýchlosť delenia závisí od typu baktérií a podmienok kultivácie: niektoré druhy sa delia každých 15-20 minút, iné - každých 5-10 hodín.S týmto delením dosiahne počet bakteriálnych buniek za deň obrovské množstvo. Toto sa často pozoruje v potravinárskych výrobkoch: rýchle kysnutie mlieka v dôsledku vývoja baktérií mliečneho kvasenia, rýchle kazenie mäsa a rýb v dôsledku vývoja hnilobných baktérií atď.

Sporulácia. Spóry v baktériách vznikajú zvyčajne za nepriaznivých vývojových podmienok: pri nedostatku živín, pri zmenách teploty, pH a pri akumulácii produktov látkovej premeny nad určitú úroveň. Väčšinou tyčinkovité baktérie majú schopnosť vytvárať spóry. Každá bunka produkuje iba jednu spóru (endospóru).

Sporulácia je zložitý proces, v ktorom sa rozlišuje niekoľko štádií: po prvé, pozoruje sa reštrukturalizácia genetického aparátu bunky a morfológia nukleoidných zmien. V bunke sa zastaví syntéza DNA. Jadrová DNA sa vytiahne do vlákna, ktoré sa potom rozdelí; časť je sústredená na jednom z pólov bunky. Táto časť bunky sa nazýva sporogénna zóna. V sporogénnej zóne je cytoplazma zhutnená, potom je táto oblasť oddelená od zvyšku bunkového obsahu septom. Odrezaná oblasť je pokrytá membránou materskej bunky a vzniká takzvaná prospora. Prospora je štruktúra nachádzajúca sa vo vnútri materskej bunky, od ktorej je oddelená dvoma membránami: vonkajšou a vnútornou. Medzi membránami sa vytvorí kortikálna vrstva (kôra), ktorá sa chemickým zložením podobá bunkovej stene vegetatívnej bunky. Okrem peptidoglykánu obsahuje kôra kyselinu dipikolínovú (C 7 H 8 O 4 Mg), ktorá vo vegetatívnych bunkách chýba. Následne sa na vrchu prospóry vytvorí škrupina spór pozostávajúca z niekoľkých vrstiev. Počet, hrúbka a štruktúra vrstiev sa medzi rôznymi typmi baktérií líši. Povrch vonkajšieho plášťa môže byť hladký alebo s výstupkami rôzne dĺžky a tvary. Na vrchnej časti výtrusnej škrupiny sa často vytvára tenký obal, ktorý výtrus obklopuje vo forme puzdra - exosporium.

Výtrusy sú zvyčajne okrúhleho alebo oválneho tvaru. Priemer spór niektorých baktérií presahuje šírku bunky, v dôsledku čoho sa mení tvar buniek nesúcich spóry. Bunka nadobúda vretenovitý tvar (klostridium) , ak sa výtrus nachádza v jeho strede, alebo tvar paličky (plektridium) keď je spóra blízko konca bunky.

Po dozretí spóry materská bunka odumiera, jej obal sa zničí a spóra sa uvoľní. Proces tvorby spór prebieha niekoľko hodín.

Prítomnosť hustej, nepreniknuteľnej škrupiny v bakteriálnych spórach, nízky obsah vody v nej, veľké množstvo lipidov, ako aj prítomnosť vápnik A kyselina dipikolínová spôsobujú vysokú odolnosť spór voči environmentálnym faktorom. Spóry môžu zostať životaschopné stovky alebo dokonca tisíce rokov. Napríklad životaschopné spóry boli izolované z mŕtvol mamutov a egyptských múmií, ktoré sú staré tisíce rokov. Spóry sú odolné voči vysoká teplota: v suchom stave zomierajú po zahrievaní na 165-170 ° C počas 1,5-2 hodín a s prehriatou parou (v autokláve) - pri 121 ° C počas 15-30 minút.

Za priaznivých podmienok spóra vyklíči do vegetatívnej bunky; tento proces zvyčajne trvá niekoľko hodín.

Klíčiaca spóra začne aktívne absorbovať vodu, aktivujú sa jej enzýmy a zosilnia sa biochemické procesy vedúce k rastu. Počas klíčenia spór sa kôra mení na bunkovú stenu mladej vegetatívnej bunky; Kyselina dipikolínová a vápnik sa uvoľňujú do vonkajšieho prostredia. Vonkajší obal spóry sa zlomí a cez zlomy vyjde „výhonek“ novej bunky, z ktorej sa potom vytvorí vegetatívna bakteriálna bunka.

Len vegetatívne bunky spôsobujú kazenie potravín. Znalosť faktorov, ktoré podporujú tvorbu spór v baktériách a faktorov, ktoré spôsobujú ich klíčenie do vegetatívnych buniek, je dôležitá pri výbere spôsobu spracovania produktov, aby sa zabránilo ich mikrobiálnemu znehodnoteniu.

Vyššie uvedené informácie charakterizujú hlavne takzvané pravé baktérie. Existujú aj iné, ktoré sa od nich viac či menej líšia, medzi ktoré patria nasledujúce.

Filamentózne (vláknité baktérie). Sú to mnohobunkové organizmy vo forme filamentov rôznych dĺžok s priemerom od 1 do 7 mikrónov, mobilné alebo pripojené k substrátu. Väčšinou nite so sliznicovým plášťom. Môžu obsahovať oxid horečnatý alebo oxidy železa. Žijú vo vodných útvaroch a nachádzajú sa v pôde.

Myxobaktérie. Sú to tyčinkovité baktérie, ktoré sa pohybujú posúvaním. Tvoria plodnice – zhluky buniek uzavreté v slize. Bunky v plodnice prejsť do kľudového stavu – myxospóry. Tieto baktérie žijú v pôde a na rôznych rastlinných úlomkoch.

Pučiace a stopkaté baktérie sa rozmnožujú pučaním, tvorbou stopiek alebo oboje. Existujú druhy s výrastkami - prosteks. Žijú v pôde a vodných útvaroch.

Actinomycetes. Baktérie majú rozvetvený tvar. Niektoré sú mierne rozvetvené tyčinky (pozri obr. 2, e), iné sú vo forme tenkých rozvetvených nití tvoriacich jednobunkové mycélium. Mycéliové aktinomycéty, nazývané „žiarivé huby“, sa rozmnožujú spórami vyvíjajúcimi sa na vzdušných vetvách mycélia. Aktinomycety sú farebné; sú v prírode rozšírené. Nachádzajú sa aj na potravinárskych výrobkoch a môžu spôsobiť kazenie. Produkt získava charakteristický zemitý zápach. Mnohé aktinomycéty produkujú antibiotiká. Existujú druhy, ktoré sú patogénne pre ľudí a zvieratá.

Mykoplazmy. Organizmy bez bunkovej steny, pokryté iba trojvrstvovou membránou. Bunky sú veľmi malé, niekedy ultramikroskopické veľkosti (asi 200 nm), pleomorfné (rôzne tvary) - od kokoidných po vláknité. Niektoré spôsobujú choroby u ľudí, zvierat a rastlín.

Základy bakteriálnej taxonómie Moderné klasifikačné systémy pre baktérie sú v podstate umelé, spájajú baktérie do určitých skupín na základe ich podobnosti v súbore morfologických, fyziologických, biochemických a genotypových charakteristík.Na tieto účely sa používa Bergiho príručka na identifikáciu baktérií (1974, 8. vydanie a 1984 - 9. vydanie). Podľa 8. vydania sa všetky prokaryoty delia na dve divízie – sinice a baktérie. Prvá sekcia – sinice (modrozelené riasy) – sú fototrofné mikroorganizmy. Druhou sekciou sú baktérie. Toto oddelenie je rozdelené do 19 skupín. Do 17. skupiny patria aktinomycéty. Podľa 9. vydania je kráľovstvo prokaryotov rozdelené do štyroch divízií v závislosti od prítomnosti alebo neprítomnosti bunkovej steny a jej chemické zloženie: prvý oddiel - tenkokožný, zahŕňa skupiny baktérií, gramnegatívne, fototrofné a sinice; 2. časť zahŕňa baktérie s tvrdou kožou, vrátane skupín baktérií, ktoré sú pozitívne na Gramovo farbenie; tretia časť zahŕňa mykoplazmy - baktérie, ktoré nemajú bunkovú stenu; štvrtá časť zahŕňa metánotvorné a archebaktérie (špeciálna skupina baktérií, ktorá žije v extrémnych podmienkach prostredia a je jednou z staroveké formyživot).


Biologická systematika je veľká časť biológie, ktorej hlavné úlohy zahŕňajú identifikáciu všetkých živých organizmov skúmaných vedou do jedného systému. Taxonómia baktérií sa začala aktívne rozvíjať až na konci dvadsiateho storočia. Vtedy sa našli metódy, pomocou ktorých vedci dokázali identifikovať základné princípy života mnohých predstaviteľov kráľovstva baktérií.

Moderný systém

Vzhľadom na to, že človek ešte len začal skúmať mikroorganizmy, ucelená schéma prokaryotickej komunity v mikrobiológii ešte neexistuje. Vo všeobecnosti je ťažké s istotou povedať, že bude niekedy zostavený. Ak si pripomenieme jeden z hlavných postulátov, ktorými sa riadi celý vedecký svet, že poznanie prírody je nevyčerpateľné, potom je ťažké si predstaviť, že ľudstvo bude niekedy počuť od predstaviteľov mikrobiológie vyhlásenie o dokončení taxonómie baktérií.

Jasným príkladom vplyvu nových objavov na taxonómiu je relatívne nedávne rozdelenie kedysi jedinej ríše baktérií a oddelenie ríše archaea od nej. Vedci, ktorí mali možnosť podrobne študovať štruktúru oboch organizmov, dospeli k záveru, že archaea sú svojou štruktúrou viac podobné eukaryotickým bunkám, hoci ide o prokaryoty bez jadra. Teraz sa verí, že práve archaea sa stala prechodným článkom medzi prvokmi a eukaryotmi.

Ale napriek relatívne krátkemu obdobiu existencie mikrobiológie je systematizácia baktérií založená na všetkých tých základných princípoch, ktoré umožňujú spojiť všetky živé veci do koherentnej schémy. Tieto princípy sformuloval koncom 18. storočia švédsky vedec Carl Linné, ktorý sa ako prvý pustil do vytvorenia jednotného systému živej prírody.

Týmito zásadami sú nasledujúce axiómy:

  1. Štruktúra živej rozmanitosti je založená na jedinej všeobecnej štruktúre.
  2. Všeobecná štruktúra je postavená na hierarchickom princípe.
  3. Výsledkom poznania všeobecnej štruktúry môže byť jednotný systém živej prírody.

Pokiaľ ide o hlavné praktické problémy, ktoré taxonómia rieši v mikrobiológii, sú to:

  • klasifikácia – zoradenie známych živých organizmov podľa biologických taxónov (taxón – jednotka klasifikácie);
  • identifikácia – práca s neznámymi živými organizmami s cieľom zistiť ich príslušnosť k určitým existujúcim taxónom;
  • nomenklatúra – postup pri priraďovaní mien k živým organizmom.

Klasifikácia a identifikácia

Ako sa hromadili poznatky o bakteriálnych organizmoch, vedci dokázali určiť podobnosti a rozdiely medzi jednotlivými predstaviteľmi tohto kráľovstva. Práve identifikácia podobných charakteristík je základom pre zaradenie baktérií do taxónov.

Ani tu však nie je všetko také jednoduché, ako sa zdá. Napríklad, ak vezmete dva okrúhle jednobunkové koky (okrúhle baktérie), môžete ľahko určiť ich podobnosť v tvare. Ale to je veľmi málo na to, aby sme kompetentní vyhlásili, že tieto koky patria do rovnakého taxónu. Pre takéto vyhlásenia je potrebné v existujúcich kokoch stanoviť všeobecné:

  • fenotypové vlastnosti (štruktúra organizmu),
  • genotypové vlastnosti (štruktúra génov tela).

Štúdiom zozbieraných údajov o štrukturálnych vlastnostiach mikroorganizmov je možné identifikovať charakteristiky, ktoré ďalej určia miesto baktérie vo všeobecnej klasifikácii:

  • morfológia – veľkosti, tvary a ich vzťahy;
  • Gramovo farbenie (Gram-negatívne alebo Gram-pozitívne);
  • biochemické - aké látky sa tvoria počas životného cyklu baktérií;
  • prítomnosť schopnosti produkovať protilátky v tele (antigénne);
  • fyziológia (výživa, dýchanie, reprodukcia);
  • schopnosť vyvolávať spory;
  • stupeň génovej homogenity.

Štúdium každého jednotlivého znaku štruktúry a životnej aktivity baktérie poskytuje veľa informácií o jej príslušnosti k určitým taxónom. Napríklad je známych len niekoľko spôsobov rozmnožovania baktérií, a to aj napriek tomu, že rozmnožovanie prebieha vždy delením.

Baktérie sú v prírode rozšírené, ich charakteristickým znakom je kozmopolitizmus. Dostupné údaje o geografickom rozšírení a špecifickosti baktérií zatiaľ neumožňujú ich využitie na účely taxonómie.[...]

Taxonómia spórotvorných anaeróbnych baktérií.[...]

Taxonómia spórotvorných baktérií sa vyvinula s vývojom názorov na princípy diferenciácie a identifikácie mikrobiálnych druhov, ako aj so zdokonaľovaním metód morfologického a fyziologického štúdia baktérií. [...]

Taxonómia baktérií sa uskutočňuje na základe určitých charakteristík skupiny mikroorganizmov. Izolovať baktérie do špecifického systematická skupina je potrebné dôkladné štúdium morfológie, schopnosti pohybu a sporulácie. Charakteristickým znakom je pomer buniek k farbeniu. Najbežnejšie používanou metódou na diferenciáciu mikrobiálnych buniek je Gramovo farbenie. Podstatou tejto metódy je zistenie možnosti bunkovej retencie farbiva (kryštálovej violeti - jódu) pri následnej liečbe liečiva alkoholom. Použitie tejto indikátorovej metódy nám umožňuje rozlíšiť dve skupiny mikroorganizmov: grampozitívne, ktoré si zachovávajú farbu; a gramnegatívny, sfarbený, keď je liek liečený alkoholom.[...]

Otázky bakteriálnej taxonómie majú mimoriadny význam pre výskum a štúdium tvorby rôznych fyziologicky aktívnych látok mikrobiálneho pôvodu. Biologický druh predstavuje jednotu špecifických morfologických a fyziologicko-biochemických vlastností organizmu, ktoré určujú všetky znaky jeho životnej aktivity, distribúcie a interakcie s vonkajším prostredím. V tomto ohľade si tvorbu jedného alebo druhého odpadového produktu, ako aj charakteristických biologických znakov nemožno predstaviť izolovane od druhu mikroorganizmu.[...]

Pre rozlíšenie baktérií na samostatné druhy niektorí autori považujú za rozhodujúce enzymatické vlastnosti organizmov, iní - morfologické a kultúrne charakteristiky, iní - cytologické charakteristiky bakteriálnej bunky atď. Vo všetkých takýchto prípadoch sa princípy taxonómie menia ako nové znaky. v štruktúre a fyziologických vlastnostiach organizmov sa identifikujú a používajú sa ako znaky identifikácie druhov. Taxonómia rôznych typov spórotvorných baktérií odráža stupeň ich poznania, a preto by sa mala vyvíjať a meniť s hromadením nových údajov.[...]

Fylogenetická systematika je rozvinutá na všetkých taxonomických úrovniach, od druhov a poddruhov až po úroveň vyšších taxonomických jednotiek – tried, oddelení (typov) a kráľovstiev. V tejto záverečnej časti kapitoly sa zameriame na makrosystém živých bytostí, teda na ich najvyšší taxonomické jednotky- kráľovstvá a podkráľovstvá. Táto otázka je mimoriadne dôležitá pre celú biológiu všeobecne a zvlášť pre botaniku v súvislosti s otázkou systematického postavenia baktérií, modrozelených rias a húb.[...]

Štrukturálne vlastnosti baktérií neumožňujú pri ich štúdiu použiť všetky metódy, ktoré sa úspešne používajú v botanike. Jednoduchosť štruktúry baktérií, absencia typického jadra a iných organel v ich bunkách, ako aj pohlavný proces vylučujú možnosť použitia cytomorfologickej metódy v rovnakej miere ako v rastlinnej taxonómii. Historická metóda je tu tiež vylúčená. O dávnej minulosti baktérií nevieme takmer nič. Dostupné údaje o fosílnych pozostatkoch baktérií sú málo početné a poskytujú málo na objasnenie historických procesov evolučného vývoja týchto organizmov. [...]

Umelé klasifikácie baktérií sú jednoduchšie a ich úlohy sú menej zložité. Boli vytvorené za účelom urýchlenej katalogizácie mikróbov a urýchleného rozpoznania či identifikácie prakticky dôležitých užitočných alebo škodlivých organizmov. Umelá alebo nomenklatúrna klasifikácia je tiež základom pre taxonómiu baktérií používanú vo väčšine identifikačných kníh baktérií, vrátane kníh publikovaných v ZSSR: L. M. Horowitz-Vlasova, V. D. Shtiben a I. K. Babich, Zion a Bergi. Z nich na stanovenie baktérií izolovaných z čističiek, sedimentačných nádrží, lagún, nádrží, priemyselných zberačov odpadových vôd, čistiarní, máp na zavlažovacích poliach a rôznych nádrží kontaminovaných odpadovou vodou možno odporučiť iba determinanty: Bergi - ruský preklad 4. vydanie; N. A. Krasilnikova a 7. – 8. vydanie Berga.[...]

Ivanov V.I., Lyalikova N.N. O systematike tionických baktérií oxidujúcich železo. "Microbiology", zväzok XXXI, č. 3, 1962 [...]

Možná a žiaduca biochemická metóda systematiky, žiaľ, vo vzťahu k mikrobiológii zostáva nedostatočne rozvinutá. Niektoré biochemické práce sú však veľmi zaujímavé, pretože poskytujú základ pre rozdelenie baktérií do skupín a druhov.[...]

Pri prezentovaní otázok týkajúcich sa taxonómie a systematiky prokaryotov sa držíme výkladu prijatého v 8. vydaní Bergeyho kľúča k baktériám. Tento rad zahŕňa organizmy, ktoré tvoria buď skutočné mycélium alebo vetviace vlákna a majú iné spoločné vlastnosti. Tieto baktérie netvoria mycélium a majú vzhľad tyčiniek nepravidelného tvaru - zakrivené alebo kyjovité, opuchnuté, niekedy kokoidné. Väčšina baktérií príbuzných aktinomycetám má tendenciu byť polymorfná a tvorí bunky s malým rozvetvením.[...]

Sérologická metóda sa však pre taxonómiu baktérií nepoužíva v takom rozsahu, ako by sa dalo očakávať. Vo väčšine prípadov sa nedá použiť na identifikáciu alebo oddelenie druhov. Početné pokusy v tomto smere dávajú protichodné výsledky, ktoré jednoznačne nesúhlasia s ukazovateľmi získanými inými metódami. Sérologická metóda je najlepšie vyvinutá na odlíšenie baktérií črevnej skupiny.[...]

Grampozitívne esporogénne tyčinkovité baktérie, medzi ktoré patria baktérie mliečneho kvasenia – čeľaď. Systematiku, ekológiu a biológiu baktérií mliečneho kvasenia v Sovietskom zväze podrobne rozpracovali E. I. Kvasnikov a O. A. Nesterenko.[...]

Nové organizmy. Ako už bolo opakovane uvedené, súťaž medzi taxonómiou mikroorganizmov a novými záhadami prírody neustále pokračuje. Objekt nedávno predložený na identifikáciu - gramnegatívna nespórotvorná baktéria s bunkou v tvare šesťuholníka (obr. 36) - nemožno priradiť k žiadnemu z existujúcich taxónov (klasifikačných skupín) a priraďuje sa k sebe, pričom zostáva jediným zástupcom tejto skupiny. Táto skupina dostala náhodný názov - Stella (hviezda).[...]

Baktérie tvoriace spóry môžu ako zdroj uhlíkovej výživy využívať jednoduché cukry aj polysacharidy. Z monosacharidov najlepšie absorbujú glukózu a z disacharidov sacharózu. Pomer rôznych druhov spórotvorných baktérií k sacharidom je rôzny, čo sa vo veľkej miere využíva v systematických štúdiách na určenie druhov mikroorganizmov.[...]

Z vyššie uvedeného môžeme konštatovať, že numerická alebo adansonovská taxonómia nezaviedla do taxonómie baktérií nič nové, čo by umožnilo umiestniť jej prednosti nad tradičné taxonómie. A ak porovnáme číselnú taxonómiu s genetickou taxonómiou, založenou na štúdiu zloženia nukleotidov, musíme uznať, že biochemické štúdium zloženia nukleotidov tvorí nový základ pre taxonómiu baktérií, čo sa o numerickej (numerickej) taxonómii povedať nedá. V súčasnosti však „...ani iumerické metódy, ani chemické stanovenia genetickej blízkosti organizmov nemožno použiť ako základ pre konštrukciu systému“ (G. A. Zavarzin).[...]

Funkčné kráľovstvá spoločenstiev nemusia byť totožné s kráľovstvami v taxonómii, ale do značnej miery tvoria ich evolučný základ. V tradičnom systéme Dvoch kráľovstiev živočíšna ríša zahŕňala jednobunkové aj mnohobunkové organizmy, vyznačujúce sa schopnosťou prehĺtať potravu a pohyblivosťou, a rozsiahla rastlinná ríša spájala najmä fotosyntetické skupiny a (tak trochu svojvoľne s nimi spojené) baktérie a huby. V modernom alternatívnom delení foriem života baktérie (spolu s modrozelenými riasami) tvoria kráľovstvo Mopega, sú to prokaryoty, zatiaľ čo vyššie rastliny a zvieratá tiež tvoria kráľovstvá charakterizované smerom evolúcie diskutovaným vyššie. Zároveň je celkom logické uvažovať vyššie huby zvláštne kráľovstvo a eukaryotické jednobunkové organizmy sú spojené do kráľovstva Protista.[...]

Na základe príkladu prezentovaného materiálu môže čitateľ ľahko usúdiť, že problémy bakteriálnej taxonómie patria medzi najzložitejšie. Keďže ide o heterotrofy, majú jedinečné fyziologické vlastnosti (ekonomický metabolizmus). Medzi nespórotvornými baktériami nepochybne zaujímajú osobitné postavenie.[...]

Razumov A.S. Mikrobiálne ukazovatele saprobity vo vodných útvaroch kontaminovaných priemyselnou odpadovou vodou. 111 [...]

Medzi prokaryotmi mali najvýhodnejšiu pozíciu modrozelené riasy. Ich štúdium a systematiku vyvinuli algológovia, nie mikrobiológovia. V algológii, podobne ako v iných odvetviach botaniky, bola taxonómia založená na fylogenetických princípoch. Tomu nepochybne napomáhal výrazne väčší počet morfologických znakov a väčšia rôznorodosť biologické vlastnosti, najmä rozmnožovanie a tvorbu spiacich (prežívajúcich) foriem ako u baktérií. IN lepšiu pozíciu ako iné baktérie existujú aj vyššie formy aktinomycét, ktoré majú mycélium a špecializované sporulačné orgány. Morfologické znaky pre konštrukciu fylogenetickej taxonómie sú nepochybne spoľahlivejšie ako niektoré fyziologické a mnohé biochemické.[...]

Najprirodzenejším taxónom je druh – klasifikačná jednotka najnižšieho rangu. Moderná taxonómia zahŕňa päť vyšších taxónov v živej prírode, ktorých zástupcovia sa líšia typom metabolických procesov a úlohou v prírode: sú to baktérie, prvoky, huby, rastliny a živočíchy. V každej z týchto veľkých skupín organizmov možno nájsť primitívnejších a morfologicky a fyziologicky zložitejších zástupcov a všetci v vysoký stupeň prispôsobené ich prostrediu.[...]

Posudzovanie biodiverzity biocenózy ako celku na základe počtu druhov však bude nesprávne, ak neberieme do úvahy veľkosť organizmov. Koniec koncov, biocenóza zahŕňa baktérie aj makroorganizmy. Preto je potrebné organizmy spájať do skupín, ktoré majú podobnú veľkosť. Konzorcium je skupina heterogénnych organizmov, ktoré sa usadzujú na alebo v tele jedinca určitého druhu – ústredného člena konzorcia, schopného okolo seba vytvárať určité mikroprostredie. Ostatní členovia konzorcia môžu vytvárať menšie konzorciá atď., t.j. možno rozlíšiť konzorciá prvého, druhého, tretieho atď. Odtiaľ je jasné, že biocenóza je systém vzájomne prepojených konzorcií.[...]

Dobre preštudované sú len tie druhy, ktoré majú praktický význam (patogénne, fermentovateľné formy, výrobcovia rôznych antibiotík, enzýmov atď.). Problematikou systematiky spórotvorných baktérií sa zaoberali špecialisti aplikovaných vied na diagnostické účely, najmä na sanitárne a hygienické účely.[...]

Toto zoskupenie strukovín s ich zodpovedajúcimi druhmi Rhizobium bolo obzvlášť užitočné na výrobu inokula. Po počiatočnom rozdelení do skupín s krížovou inokuláciou, taxonómovia a výrobcovia inokula obrátili svoju pozornosť na ďalšie znaky a techniky, pomocou ktorých možno druhy Rhizobium podrobnejšie charakterizovať: rýchlosť rastu, indukovanú aktivitu antibiotikami, imunofluorescenciu a dĺžku života.[...]

Typy mikroorganizmov sa delia podľa súboru morfologických, fyziologických a biochemických charakteristík. Každý organizmus má veľa znakov, no nie každý znak možno použiť v taxonómii. Existujú hlavné znaky, ktoré charakterizujú druh, a podriadené znaky. Vedúcim znakom môžu byť rôzne ukazovatele pre rôzne skupiny baktérií. Pre niektoré druhy je to schopnosť asimilovať sacharidy, pre iné - vytvárať antibiotiká, pre iné - fermentovať cukor alebo syntetizovať špecifické metabolity, pigmenty, kyseliny, hormóny atď. U niektorých druhov je hlavnou vlastnosťou schopnosť tvoriť uzliny na koreňoch alebo listoch rastlín . Niektoré druhy sa delia podľa enzymatických vlastností, napríklad kyselina octová, kyselina mliečna, kyselina propiónová a iné baktérie. Mnohé druhy sa delia podľa virulencie a patogenity voči rastlinám, zvieratám a ľuďom.[...]

Modrozelené riasy alebo cyanophycea (ich štruktúra je podrobne popísaná na s. 39-43). Predtým boli tieto organizmy považované len v algologických príručkách, teraz ich niektorí výskumníci klasifikujú ako baktérie. Ich taxonómia, ako sme už naznačili vyššie, je lepšie vyvinutá ako u samotných baktérií (zubaktérie) a je podrobne uvedená v literatúre. Vychádza výlučne z morfologických charakteristík.[...]

Problém mikrobiálnej variability je predmetom diskusií už od vzniku mikrobiológie ako vedy. Od 70-tych rokov XIX storočia. premenlivosť dodnes predstavuje jednu z najjasnejších a najfascinujúcejších kapitol mikrobiológie. Štúdium premenlivosti baktérií prinieslo množstvo cenného materiálu na vytvorenie obrazu o ontogenetickom vývoji mnohých druhov. Experimentálna variabilita, podľa názoru popredných odborníkov na taxonómiu baktérií, môže slúžiť ako jedna z najplodnejších metód na objasnenie miesta organizmu v systéme pri pokuse o vytvorenie fylogenetických vzťahov. Laboratórna variabilita v experimente pomáha určiť hranice druhu a rodu baktérií.[...]

Rozsah tejto knihy nám neumožňuje vymenovať všetky skupiny patogénov, s ktorými sa môžeme stretnúť v izbách, zimných záhradách a zbierkach botanických záhrad. Sú tu popísané len najbežnejšie a najnebezpečnejšie patogény. Podrobnejšie a podrobnejšie informácie o taxonómii, biológii a boji proti iným patogénnym organizmom, ktoré kniha neobsahuje, nájdete v špeciálnej vedeckej a referenčnej literatúre venovanej samostatné skupiny fytopatogénne huby, baktérie, vírusy.[...]

Niektoré druhy mikróbov produkujú rôzne pigmenty: červené, modré, zelené, oranžové, hnedé, čierne a zmiešané farby. Väčšina mikróbov neprodukuje pigmenty, ich kolónie sú bezfarebné. Pigmenty sú stabilným znakom, ktorý je charakteristický pre určité typy mikróbov. Túto vlastnosť možno využiť aj v taxonómii baktérií. Biologický význam pigmentov je stále málo známy.[...]

Jednou z charakteristických vlastností antibiotík je ich selektivita účinku – každé antibiotikum pôsobí na špecifický súbor typov mikroorganizmov, t.j. má svoje špecifické antimikrobiálne spektrum účinku. Napríklad aktinomycéty patriace k druhu Actinomyces streptomycini inhibujú rast gram-pozitívnych a gram-negatívnych baktérií, mykobaktérií a niektorých typov kvasiniek a húb. Antibiotiká produkované aktinomycétami nebrzdia vývoj ich vlastnej kultúry ani v koncentráciách, ktoré sú mnohonásobne vyššie ako minimálna koncentrácia, ktorá inhibuje rast iných mikroorganizmov.[...]

Pokrok vo vytváraní výpočtovej techniky poskytol základ pre rýchle matematické spracovanie údajov o vzťahu a vzdialenosti organizmov. Aplikácia tejto techniky na bakteriálnu taxonómiu sa nazýva numerická taxonómia a v posledných rokoch bola zavedená do mikrobiológie. Numerická taxonómia zvažuje zoskupovanie a identifikáciu organizmov na základe ich podobnosti v analýze aspoň 50-60 objektívne znaky. Túto metódu s rozvojom podobnostných a delimitačných schém už použilo množstvo autorov na taxonómiu. rôzne druhy baktérie nesúce spóry.[...]

Z hľadiska morfológie, charakteru pohybu, spôsobu rozmnožovania a bunkovej stavby vykazuje veľkú podobnosť s modrozelenými riasami množstvo zástupcov bezfarebných sírnych baktérií, mnohobunkových aj jednobunkových (Beggiatoa, Thiothrix, Thiospirillopsis, Thioploca, Achromatium). Niektorí výskumníci, najmä Pringsheim (1963), považujú tieto mikroorganizmy za ich bezfarebné varianty. Modrozelená riasa Oscillatoria sa považuje za analóg Beggiatoa, Thiothrix je Rivularia, Thiospirillopsis je Spirulina a Achromatium je podobné Synechococcus. Keďže modrozelené riasy sú v súčasnosti klasifikované ako baktérie, ich vzťah s bezfarebnými sírnymi baktériami je čoraz opodstatnenejší. Treba tiež poznamenať, že niektoré modrozelené riasy preukázateľne ukladajú síru vo svojich bunkách, hoci táto vlastnosť sama osebe neposkytuje veľa pre taxonómiu mikroorganizmov. [...]

Štruktúra a biológia modrozelených rias. Cyanophyceae alebo modrozelené riasy sa vyznačujú charakteristickou farbou buniek v rozmedzí od olivovo zelenej po modrozelenú, modrú, hnedú a niekedy takmer čiernu. Štruktúra týchto pigmentov je diskutovaná v príslušnej časti tejto kapitoly. Fotosyntéza cyanofytov je sprevádzaná uvoľňovaním kyslíka. Modrozelené riasy - Cyanophyta - sú veľmi podobné baktériami v štruktúre buniek, stéli a mnohých biologických vlastnostiach. V tejto súvislosti sa ich systematické postavenie opakovane revidovalo. V 8. vydaní Bergiho sprievodcu baktériami z roku 1974 sa nazývajú cyanobaktérie, a preto sú rozdelené do samostatného oddelenia Divízia cyanobaktérií. Všetky ostatné prokaryotické organizmy tvoria divíziu II, divíziu II – baktérie. Stanierova príručka poskytuje stručné informácie o cyanobaktériách len na niekoľkých stranách, ale neposkytuje popis známych taxónov ani systematiky.[...]

Účasť na sporogenéze veľká kvantita enzýmov a antigénov, zahrnutie nových biosyntetických dráh a vznik nových špec bunkové štruktúry ukazuje, že počet génov riadiacich sporogenézu je pomerne veľký (s najväčšou pravdepodobnosťou je ich viac ako 100). Niektoré z týchto génov fungujú aj počas vegetatívneho štádia vývoja. Mechanizmus fungovania spórového genómu (súbor génov zodpovedných za sporuláciu) zostáva stále nejasný. Zistilo sa, že spóry prijímajú všetok svoj jadrový materiál (DNA) v hotovej forme z materských buniek. Navyše množstvo DNA na spóru je pre daný druh konštantné a nezávisí od prostredia, v ktorom baktérie rastú. Tento indikátor teda môže pravdepodobne slúžiť ako charakteristika druhu a môže byť použitý v taxonómii spórotvorných baktérií.