Классификация бактерий

1. Введение.

Бактерии -  (эубактерии (Eubacteria), др.-греч. βακτήριον — палочка) — домен (надцарство) прокариотных (безъядерных) микроорганизмов, чаще всего одноклеточных. В настоящее время описано около десяти тысяч видов бактерий и предполагается, что их существует свыше миллиона, однако само применение понятия вида к бактериям сопряжено с рядом трудностей.

Изучением бактерий занимается раздел микробиологии — бактериология.

Характеризуются отсутствием  окруженного оболочкой клеточного ядра. Вместе с тем генетический материал бактерии  (ДНК) занимает в  клетке вполне определенное место –  зону, называемую нуклеоидом. Организмы  с таким строением клеток называются прокариотами («доядерными»). Бактерии, ранее считавшиеся микроскопическими  растениями, сейчас выделены в самостоятельное  царство Monera – одно из пяти в нынешней системе классификации наряду с  растениями, животными, грибами и  протистами.

Бактерий много в почве, на дне озер и океанов – повсюду, где накапливается органическое вещество. Они живут в холоде, при температуре около нуля, и  в горячих кислотных источниках с температурой выше 90° С. Некоторые бактерии переносят очень высокую соленость среды; в частности, это единственные организмы, обнаруженные в Мертвом море. В атмосфере они присутствуют в каплях воды. В городах дождевая вода содержит гораздо больше бактерий, чем в сельской местности. В холодном воздухе высокогорий и полярных областей их мало, тем не менее, они встречаются даже в нижнем слое стратосферы на высоте 8 км.

Густо заселен бактериями (обычно безвредными) пищеварительный  тракт животных. Для жизнедеятельности  большинства видов они не обязательны, хотя и могут синтезировать некоторые  витамины. Однако у жвачных (коров, антилоп, овец) и многих термитов они участвуют  в переваривании растительной пищи. Кроме того, иммунная система животного, выращенного в стерильных условиях, не развивается нормально из-за отсутствия стимуляции бактериями. Нормальная бактериальная «флора» кишечника важна также для подавления попадающих туда вредных микроорганизмов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Классификация  бактерий. 

Систематика низших организмов совершенствуется крайне слабо. Объясняется  это значительной бедностью морфологических  и цитологических признаков у  микробов, а также трудностями  в изучении филогенеза этих существ.  

В классификации бактерий существуют два направления. Первое — каталогизация форм — производится на основе какого-либо одного или нескольких признаков, часто случайных, не связанных  между собой. Второе — это построение системы на основе филогенетических данных, полученных путем комплексного, всестороннего изучения организмов.

По мере изучения биологии бактерий исследователи начали применять  для классификации, помимо морфологических, многие другие признаки: физиолого-биохимические, цитологические, серологические, иммунологические и др.

Специализация биохимической  деятельности микроорганизмов побуждает  некоторых исследователей подразделять бактерии на отдельные физиологические  группы. Наиболее ярко выражена такая  группировка в классификациях Орла-Иенсена  и Берги. Бактерии подразделяются на основе их способности вызывать заболевания  у человека, животных и растений; формируются особые группы патогенных и фитопатогенных форм только по одному этому признаку.

Не удивительно, что с  каждым новым изданием определителя микробов меняется группировка микроорганизмов. Микроорганизмы перемещаются из одной  таксономической группы в другую, причем перемещаются не только отдельные виды, но и роды и даже более высокие систематические единицы. В одной и той же группе организмы распределяются то по морфологическим признакам, то по физиологическим; к одной и той же группе относятся подвижные и неподвижные формы, грамположительные и грамотрицательные бактерии.

Невольно возникает вопрос: возможна ли классификация микробов не на формалистических принципах, не в целях каталогизации и диагностики, а на принципе филогенетических взаимоотношений, на основе родства изучаемых организмов? Можно ли строить филогенез бактерий подобно тому, как это осуществляется в классификации растительного мира?

Ввиду сложности выделения  общей классификации, существует несколько  групп, разделенных по различным  признакам. Мы рассмотрим основные из них.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Типы классификаций  бактерий.

 

3.1. Классификация бактерий по методу Грама

3.1.1. Грамположительные бактерии (обозначаются Грам (+)) — бактерии, которые, в отличие от грамотрицательных бактерий, сохраняют окраску, не обесцвечиваются, при промывке при использовании окраски микроорганизмов по методу Грама.

Большинство Грам (+) бактерий имеют однослойную клеточную  мембрану, без внешней мембраны. Исключением является тип Deinococcus-Thermus.

Большая часть патогенных для человека микроорганизмов относится  к Грам +. Шесть родов Грам + организмов являются типичными патогенами человека. Два из них стрептококки и стафилококки являются кокками (шарообразными бактериями). Остальные — палочковидные и делятся далее по возможности образовывать споры. Неспорообразующие: Corynebacterium и Листерия; спорообразующие: Бациллы и Клостридии.

3.1.2. Грамотрицательные бактерии

(обозначаются Грам (-)) — бактерии, которые обесцвечиваются при промывке при использовании метода окраски микроорганизмов по Граму. После обесцвечивания они обычно окрашиваются дополнительным красителем (фуксином) в розовый цвет.

Общие признаки, свойственные большинству грамотрицательных  бактерий:

Наличие двух мембран, между  которыми находится клеточная стенка (тонкий слой пептидогликана) и периплазматическое пространство

Наружная мембрана содержит липополисахариды и порины

S-слой прикреплен к  наружной мембране, а не к пептидогликановому  слою

Если есть жгутик, он имеет четыре поддерживающих кольца, а не два

Отсутствуют тейхоевая и  липотейхоевая кислоты

Обычно не образуют спор

 

3.2 Классификация  бактерий по Берги.

3.2.1. Gracilicutes – грамотрицательные бактерии.

3.2.2. Firmicutes -  грамположительные бактерии

3.2.3. Tenericutes - микоплазмы; отдел с единственным классом Mollicutes. Грамотрицательная бактерия, вызывающая микоплазмоз.

На данный момент известно около 14 видов этих микроорганизмов, некоторые из которых патогенны  для человека. В сочетании с  другими патогенными организмами  способны вызвать инфекционно-воспалительные процессы.

3.2.4. Mendosicutes – археи. Резко отличаются по ряду физиолого-биохимических свойств от истинных бактерий (эубактерий). Среди них нет возбудителей инфекционных болезней. Архебактерии существенно отличаются от других микроорганизмов (эукариот и прокариот) по составу и последовательности нуклеотидов в рибосомных и транспортных РНК. Архебактерии разнообразны по типу обмена веществ, физиологическим и экологическим особенностям: среди них встречаются аэробы и анаэробы, хемогетеротрофы и хемоавтотрофы, нейтрофилы и ацидофилы.

 

3.3. Классификация бактерий по Красильникову.

3.3.1. Eubacteriae (истинные бактерии). В этот класс входят организмы с неветвящимися клетками и прочными клеточными стенками, имеющими форму мелких тонких палочек, реже кокков, находятся также нитевидные и спиралевидные формы. Часть эубактерий обладает подвижностью, часть — неподвижные. Движение осуществляется при помощи жгутиков простого строения, состоящих из взаимно перевитых фибрилл.

Часть эубактерий способна формировать эндогенно (внутри клеток) термоустойчивые споры, большинство  же представлено неспороносными грамотрицательными формами. Размножаются эубактерии делением, некоторые нитчатые бактерии образуют специальные репродуктивные клетки — гонидии.

3.3.2.  Actinomycetes (актиномицеты). Состоит из организмов, обладающих мицелиальными, нитевидными, палочковидными и кокковидными грамположительными клетками. В отличие от бактерий, входящих в другие классы, для типичных представителей актиномицетов (высшие формы) характерно наличие хорошо выраженного ветвящегося септированного или не-септированного мицелия.

Имеются и переходные к  типичным актиномицетам низшие формы  — микобактерии, микококки и микрококки, для которых характерны ветвление  на ранних стадиях развития, образование  боковых выростов — рудиментов веток.

Класс актиномицетов подразделяется на порядки: Actinomycetales (актиномицеты, не образующие подвижных клеток), Actinoplanales (актиномицеты с подвижными клетками), Мусоbacteriales (микобактерии) и Coccales (кокки).

3.3.3. Myxobacteriae (миксобактерии). Организмы палочковидными и кокковидными клетками, обладающими, тонкой эластичной (неригидной) клеточной стенкой, благодаря чему они при движении могут изменять свою форму, изгибаться. Жгутиками не обладают. Движение осуществляется по типу скольжения. Миксобактерии способны образовывать микроцисты, а также особые плодовые тела, имеющие самую различную форму.

3.3.4. Spirochaetae (спирохеты). Представляют группу бактерий, обладающих уникальной морфологией и способом движения. Клетки спирохет очень тонки (0,1—0,6 мкм), но их длина достигает 500 мкм. У клеток спирохет имеются три основные структуры: протоплазматичный цилиндр (собственно тело клетки), аксиальная (опорная) нить и трехслойная наружная оболочка. Клетки извиты, как у спирали, но обладают необычной гибкостью. Они способны изгибаться и сокращаться, перемещаясь винтообразно через полужидкие среды.

Спирохеты отличаются от других прокариотов по ряду признаков: ни один из представителей этой группы не ветвится, не образует слизистых масс, не имеет спор, включений, пигментов; размножаются клетки спирохет поперечным делением.

 

3.4. Классификация бактерий по форме

3.4.1. Микрококки (Micrococcus), род бактерий шаровидной формы размером 1—2 мкм; размножаются делением в 2—3 плоскостях, неподвижны, не образуют спор, грамположительны. Располагаются поодиночке или скоплениями неправильной формы. На плотных питательных средах образуют круглые, гладкие колонии белого, жёлтого или красного цвета. Среди них. встречаются виды, вызывающие гнойные заболевания. Обитают в почве, пресных и солёных водоёмах, пищевых продуктах. Некоторые М. развиваются в рассолах и вызывают появление красных пятен на солёной рыбе.

3.4.2. Диплококки (от греч. diploos—двойной), кокки, располагающиеся попарно и иногда (в организме) окруженные капсулой. Как свойство жить парами, так и форма отдельных диплококков представляют собой признаки, лишенные абсолютного значения и свойственные Д. гл. обр. в живом организме. Так, в чистой культуре на искусственных питательных средах пневмококки могут иметь яйцеобразную или шаровидную форму и иногда образуют короткие цепочки, утрачивая т. о. форму Д. Гонококки на искусственных питательных средах так же могут потерять типичную форму, образуют кучки и т. п. Кроме патогенных нередки также сапрофитич. формы диплококков.

3.4.3. Стафилококки. Представители данного рода —неподвижные грамположительные кокки, диаметр клетки которых составляет от 0,6 до 1,2 мкм. Для представителей рода характерно расположение микробных клеток «виноградными гроздьями» в чистой культуре. Стафилококки — факультативные анаэробы, при этом они не образуют спор или капсул. В состав этого рода входят патогенные и условно-патогенные для человека виды, колонизирующие носоглотку, ротоглотку и кожные покровы.

3.4.4. Стрептококки  (от греч. streptos — цепочка и кокки), шаровидные бактерии (диаметр 0,6—1 мкм), размножающиеся делением клеток в одной плоскости. В результате возникают цепочки клеток различной длины. С. не образуют спор, неподвижны, грамположительны, хорошо растут на мясо-пептонных питательных средах; сбраживают сахара и спирты. Некоторые виды С. имеют практическое значение: Streptococcus lactis, сбраживающий лактозу с образованием молочной кислоты, применяется для получения кисломолочных продуктов (простокваша и др.); известны виды, образующие полисахарид декстран, из которого готовят кровезаменитель. Патогенные С. вызывают ангины, рожу, нагноения, заражение крови; некоторые из них способны вызывать растворение (гемолиз) эритроцитов крови.

3.4.5. Бациллы (палочки). Лат. bacilli, ед. ч. bacillum или bacillus — «палочка» — палочковидная бактерия, способная образовывать споры, в отличие от неспороносных — собственно бактерий (также название относится к представителям рода Bacillus). Морфологически выделяют т. н. коккобациллы — клетки более округлые, но длина клетки всё ещё превышает ширину (как например у Bacteroides fragilis, Yersinia pestis, Bordetella bronchiseptica, Haemophilus influenzae).

Бациллы могут образовать парные соединения — диплобациллы и цепочки — стрептобациллы. Примером стрептобациллы, дающей характерные и очень длинные, в виде извитых нитей, цепочки, является сибироязвенная палочка.

3.4.6. Спирохеты (лат. Spirochaetales) — порядок бактерий с длинными (3—500 мкм) и тонкими (0,1—1,5 мкм) спирально (греч. σπειρα «завиток») закрученными (один и более виток спирали) клетками.

Грамотрицательны, хемоорганогетеротрофы. Подвижны, размножаются поперечным делением. Эндоспор не образуют.

Встречаются как аэробные виды, так и анаэробные и факультативно-анаэробные. Спирохеты встречаются в почве, воде, других организмах.

3.4.7. Спириллы имеют форму изогнутых или спиральных клеток, характеризующихся жесткой несгибаемой структурой. Почти все представители семейства близки по многим свойствам к псевдомонадам. Виды этого семейства весьма многочисленны. Среди родов, принадлежащих к этому семейству, наибольшую роль в природе и производстве имеют Vibrio, Cellvibrio, Selenomonas, Microcyclus и др.

 

3.5. Классификация бактерий по источнику энергии