the history of microbiology. classification of microorganisms

Кафедра медицинской биологии,
микробиологии, вирусологии и иммунологии
Предмет и задачи
микробиологии. Основные
этапы развития
микробиологии. Систематика,
номенклатура и морфология
бактерий. Физиология
бактерий
Лектор ст. преп. А.Р.Малярчук
План лекции
• История микробиологии.
• Вклад украинских ученых в
развитие микробиологии
• Классификация
микроорганизмов.
• Строение бактериальной
клетки
Периоды развития микробиологии:
- морфологический
- физиологичный
- профилактический
.
Antony van Leeuwenhoek. (1632-1723)
Едвард Дженнер
Louis Pasteur (1822-1895)
Вакцинация против бешенства
Роберт Кох
И.И.Мечников
С.М. Виноградский.|
Д.К. Заболотный.
Г.М. Минх
О.О. Мочутковский
Основной таксономической категорией является
вид - группа близких между собой организмов,
которые имеют общее происхождение,
единственный генотип, подобные
морфологические, физиологичные,
биохимические, серологические, экологические и
другие признаки.
В соответствии с Международным кодексом
номенклатуры бактерий микробиологи используют
такие таксономические критерии систематики: вид род - семья - порядок - класс - отдел - царство
В соответствии с ней царство Procaryotae разделено на
4 отделы за особенностями строения клеточной
стенки, отношением к окрашиванию за методом
Грамма и др.:
Gracilicutes (gracilis - тонкий, cutis - кожа) грамотрицательные бактерии
Firmicutes (firmus - крепкий) - граммположительные
бактерии
Tenericutes (tener - мягкий, нежный) - микробы,
которые не имеют клеточной стенки
Mendosicutes (mendosus - ошибочный) представители микробного мира, которые имеют
нетипичный пептидогликан.
Согласно с этим определителем все микроорганизмы
разделены на 33 группы по признакам, которые
вынесены в название группы: 1 - спирохеты
4 - грамотрицательные аэробные палочки и коки
12 - граммположительные коки
13 - граммположительные палочки и бактерии,
которые образуют споры, и тому подобное.
В середине групп деление микробов происходит на
порядки, семьи, роды, виды.
Бактерии (Gk. bakterion) одноклеточные
микроорганизмы, которые не имеют хлорофилла.
Морфологическая классификация бактерий
Сферические (коки)
Паличковидни (бактерии или бациллы, клостридии)
·
Спиралеподибни (вибрионы, спириллы,
спирохеты))
·
Нитевидные (непатогенные)
Микрококки
(Micrococcus). ( M. roseus,
M. luteus, etc.).
Диплококки
Neisseria meningitidis
Neisseria gonorrhoeae
Pneumococcus
Стрептококки
Тетракокки
Стафилококки
Сарцины
monohacteria
monobacilli
C. tetani
E. coli
Y. pestis
C. botulinum
diplohacteria
K. pneumoniae
diplobacilli
streptobacteria
streptobacilli
Haemophilus ducreyi
Bacillus anthracis
(chancroid)
(anthrax)
Спиралеподобные бактерии
. Vibrio cholerae
Спириллы. Spirillum minus
Спирохеты
Borrelia. Borrelia hispanica,
Borrelia persica
Лептоспиры.
Leptospira interrogans
Трепонемы
Treponema pallidum
Структура клетки прокариотов
Нуклеоид
Гранулы волютина
Метод Нейсера
Метод Леффлера
Мезосома
Отличия граммположительных и грамотрицательных
клеток
Капсулы
Klebsiella pneumonie
Bacillus anthracis
Streptococcus
pneumoniae
Жгутики грамотрицательных клеток
филамент
гак
P-кольцо
L-кольцо
Внещняя
мембрана
Пептидогликан
S-кольцо
M-кольцо
Стрижень
Периплазматическ
ий простор
ЦПМ
1) монотрихи (V. cholerae
2) амфитрихи (Spirillum volutans)
3) лофотрихи
(бактрії
Alcaligenes faecalis)
синьо-зеленого
4) перитрихи (E. coli, Salmonella)
молока,
,
Жгутики
Ворсинки
Спора
Образование вегетативной клетки
:
Активация..
· Инициация
· Прорастание
Споры выдерживают автоклавирование при
температуре 115-125 ЀC, а также сухой жар
температуры 150-170 ЀC.
Тонкие физико-химические исследования
позволили установить, что в клетке
насчитывается свыше 2,4 млн. многообразных
белковых молекул 1850 видов
Белок
55 %
2,4 млн. мол
РНК
ДНК
Липиды
20,5%
3,1 %
9,1 %
Липополисахари
ды
Пептидогликан
3,4 %
250 тыс. мол.
2 молекулы
22 млн.
молекул
1,5 млн.
молекул
1 молекула
2,5 %
Автотрофы (autos - сам, trophe - питание)
способен синтезировать все необходимые им
органические соединения CO2 как
единственного источника углерода.
Гетеротрофы (heteros -другой) микроорганизмы, источником углерода для
которых являются органические соединения.
Они способны потреблять любые простые и
сложные углеродные соединения - сахара,
аминокислоты, многоатомные спирты, парафин
и др.
Степень выражения гетеротрофии у бактерий
может быть самая разнообразная. Наивысшую
гетеротрофность имеют прокариотические
организмы, которые способны жить только
внутри живых клеток (риккетсии, хламидии).
Их метаболические пути полностью зависят от
организма хозяина. Такие микрорганизмы
называют облигатными (суровыми)
паразитами.
Однако много микробов можно выращивать на
искусственных питательных средах, в состав
которых входят белки, пептиды, витамины,
фрагменты нуклеиновых кислот. Такие формы
бактерий, способных рост вне клеток человека
или животных при создании необходимых
условий, называют факультативными
паразитами.
Большинство бактерий, которые населяют
земной шар (свыше 99 %), принадлежат к
сапрофитам. Они непосредственно от живых
организмов не зависят и питаются за счет
мертвых органических остатков.
Фототрофные бактерии способны
использовать энергию солнечного света. Их
иначе называют фотосинтезирующими
бактериями. Патогенных для человека среди
них нет. Другие прокариоты, которые
получают энергию за счет окислительновосстановительных реакций в субстратах,
называются хемотрофами.
Для осуществления многообразных реакций
клетке необходимые электроны. Вещества,
которые в процессах биохимических превращений
отдают электроны, называются донорами.
Молекулы, которые получают электроны,
называются акцепторами.
Микроорганизмы, для которых источником
электронов являются неорганические соединения
типа Н2, Н2S NH3+, Fe +2 но другие, называются
литотрофами (litos - камень). Другие бактерии,
для которых донором электронов выступают
органические вещества, называются
органотрофами.
В зависимости от способа получения энергии,
донора электронов и источника углерода для
усвоения можно выделить 8 основных типов
прокариотических организмов:
фотолитоавтотрофы и фотолитогетеротрофы,
фотоорганоавтотрофы и фотоорганогетеротрофы,
хемолитоавтотрофы и хемолитогетеротрофы,
хемоорганоавтотрофы и хемоорганогетеротрофы.
Микроорганизмы, которые способны вызывать у
человека заболевания, принадлежат к
хемоорганогетеротрофам
Однако некоторые субстраты не растворяются
в воде (белки, полисахариды), или образуют
коллоидные растворы, которые не проникают в
клетку. В таком случае клеточные
экзоферменты, которые выделяются в
окружающую среду, вызывают гидролиз этих
субстанций, расщепляя их к более простым и
мелким молекулам и переводя в растворимое
состояние.
Облегченная диффузия
Если этому процессу предшествует
определенная химическая модификация
молекулы, его называют транслокацией
химических групп.
Выделяют также механизм ионного
транспорта, при котором происходит перенос
в клетку отдельных неорганических ионов.
ФЕРМЕНТЫ
МИКРООРГАНИЗМОВ
ГИДРОЛАЗЫ
ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ
ИЗОМЕРАЗЫ
ТРАНСФЕРАЗЫ
ЛИАЗЫ
ЛИГАЗЫ
ЭНДОФЕРМЕНТЫ
ЭКЗОФЕРМЕНТЫ
АДАПТИВНЫЕ
КОНСТИТУТИВНЫЕ
Энергия, которую генерирует клетка,
запасается в форме электрохимического
трансмембранного градиента ионов водорода Dmн+ или в молекулах АТФ.
Деление бактерий по
типам дыхания
• Облигатные аэробы (возбудители
•
•
•
•
туберкулеза, чумы, холеры)
Облигатные анаэробы (возбудители
столбняка, ботулизма, газовой анаэробной
инфекции, бактероиды, фузобактерии)
Факультативные анаэробы (стафилококки,
ешерихии, сальмонели, шигели и другие)
Микроаэрофилы (молочнокислые,
азотфиксирующие бактерии)
Капнеичные (возбудитель бруцеллеза бычьего
типа)
Под ростом понимают координированное
воссоздание бактериальных структур и
соответственно увеличение массы микробной
клетки.
Размножение - это способность микробов к
самовоспроизведению, при этом увеличивается
количество особей в популяции на единицу
объема среды
Кривая, которая описывает зависимость
логарифма числа живых клеток от
времени культивирования, называется
кривой роста
Различают четыре основных фазы роста
периодической культуры: начальную (или
лаг-) фазу, экспоненциальную (или
логарифмическую) фазу, стационарную и
фазу отмирания
Время, на протяжении которого происходит
деление микроба, называется временами
генерации.
Деление микроорганизмов за
температурным оптимумом
Температурный
Микроорганизмы
оптимум
максимум
минимум
Термофилы
50-60 С
75 С
45 С
Мезофилы
30-37 С
43-45 С
15-20 С
Психрофилы 10-15 С
25-30 С
0-5 С