Контрольная работа по "Микробиологии"

К тому времени, благодаря работам Ф. Кона (1828—1898) и К. Негели (1817—1891), была выяснена природа некоторых микроорганизмов (бактерий)

Шапошников Владимир Николаевич 12(24).2.1884, Москва, - 23.10.1968, там же, советский микробиолог, основатель отечественной технической микробиологии, академии АН СССР (1953). Окончил Московский университет (1910), преподавал там же на кафедрах физиологии растений (1911-1926; с 1921 профессор) и микробиологии (1926-67, в 1938-67 заведующий кафедрой). Руководил лабораторией технической микробиологии Научно-исследовательского химико-фармацевтического института (1920-35), Центральной научно-исследовательской лабораторией бродильной промышленности (1935-38), отделом технической микробиологии института микробиологии АН СССР (1938-63). Основные труды по технической микробиологии. Ш. внёс крупный вклад в физиологию микроорганизмов, наметил пути эволюции основных типов брожения, открыл двухфазность многих микробиологических процессов, что позволило в ряде случаев управлять ими. Работы Ш. стали научной основой для организации в СССР промышленного производства молочной кислоты, ацетона, уксуса и др. Создал большую научную школу. Государственная премия СССР (1950). Награжден 2 орденами Ленина, 2 другими орденами, а также медалями.

22. Принципы систематики  бактерий. Международные  правила номенклатуры. Значение культуральных цитоморфологических, физиолого-биохимических признаков для систематики бактерий.

Принципы  систематики бактерий. Систематизация, т. е. упорядочение представлений о  любых объектах, группах живых  существ, в том числе микроорганизмов, необходима для облегчения распознавания  этих объектов, установления степени  родства или физиологического сходства между отдельными особями или  группами особей. Систематизация знаний о микроорганизмах существенно  облегчает практическую работу с  ними. Однако достаточно научно обоснованной системы классификации бактерий (учитывающей родственные связи внутри группы и между группами микроорганизмов) нет. Объясняется это трудностями в изучении внешних, часто меняющихся в различных условиях обитания особенностей и физиологических свойств; недостаточно надежными методами установления степени родства и отсутствием четких представлений об эволюционном развитии микроорганизмов вообще. Наиболее современной системой классификации бактерий является Международная классификация Берджи. В 1974 г. вышло восьмое издание, в подготовке которого принимал участие 131 -автор из 15 стран.

Систематическими  категориями в этой классификации  являются царство, отдел, группа, семейство, род, вид. Все бактерии отнесены к  царству Prосаrуotae (организмы, не имеющие дифференцированного ядра), которое разделено на два отдела. Во втором отделе находятся все бактерии, представляющие интерес для технической и пищевой микробиологии. Они разделены на 19 групп. Наиболее важные семейства описываются в группах: 3, 7, 8,9, 14, 15, 16. Эта система классификации постоянносовершенствуется начиная с ее первого издания в 1923 г. Во введении к восьмому изданию определителя Берджи указывается, что и в дальнейшем будут производиться ее совершенствование и перегруппировка систематических единиц. В практической работе до сих пор еще пользуются основами первой научной классификации, созданной в 1896 г. К. Леманом и Р. Нейманом. С учетом изменений, внесенных в нее за прошедшее время, все бактерии делят на три семейства — палочковидные, шаровидные и извитые.

Поскольку в каждое семейство объединяется множество весьма разнообразных  организмов, семейства подразделяют на роды. Так, семейство шаровидных бактерий в зависимости от характера  объединения клеток в группы делят  на роды: микрококков, стрептококков, сарцин. В отдельных разделах микробиологии, например в медицинской, выделяют еще роды диплококков, тетракокков.

Семейство палочковидных бактерий делят на три рода: род собственно бактерий, к которому относят все неспособные  к образованию спор; род бацилл, объединяющий аэробные формы, которые  способны образовывать споры; род клостридий, в который включены анаэробные палочковидные споровые формы. Семейство извитых бактерий в зависимости от степени извитости принято делить на род вибрионов (бактерии, изогнутые в виде запятой), род спирилл (крупные, пологоизвитые), род спирохет (тонкие, сильно-извитые клетки).

Деления на роды недостаточно для ориентировки в свойствах бактерий, поскольку  основано оно только на внешних признаках. В каждом роде объединяются бактерии, похожие внешне, но часто имеющие  совершенно различные физиологические особенности и свойства. Так, в роде бактерий объединяются возбудитель гнилостных процессов — сенная палочка, возбудители сквашивания молока — болгарская палочка и др. и возбудители пищевых инфекций — палочки брюшного тифа, дизентерии. Поэтому роды делят на виды.

Вид —  это систематическая категория, объединяющая родственные организмы, близкие по внешним и физиологическим  признакам, отношению к среде  обитания по обмену веществ и характеру  межвидовых отношений. При определении вида бактерий, кроме морфологических признаков (подвижность, отношение к диагностическим окраскам и т. д.), используются физиологические (потребность в кислороде, способность, использовать различные сахара и т. д.) и культуральные (характер образуемых колоний, есобенности роста на некоторых питательных средах и т. д.). Наименование вида бактерий, как правило, состоит иа двух слов, первое из которых обозначает принадлежность к роду, а второе уже непосредственно указывает вид. Родовое название пишется с прописной буквы, видовое — со строчной. Так, название Bact. fluorescens относится к палочковидным бесспоровым бактериям (род бактерий), образующим пигмент флуоресцеин (вид — флуоресценс). Наименование Staphylococcus aureus относится к шаровидным бактериям, образующим грозди из нескольких кокков (род стафилококков), колонии которых имеют золотистый цвет (ауреус); эти бактерии способны вызывать пищевые отравления, гнойничковые заболевания.

Международный кодекс номенклатуры бактерий - собрание принципов, правил и рекомендаций, ставящих целью унификацию научных названий и разработку точной системы номенклатуры бактерий. Действующий К. н. принят на конгрессе МАМО в 1975 г. На русском  языке проект Кодекса опубликован  в 1974 г. в Ереване. Указанный кодекс применим для всех бактерий. Постановление  об изменении правил и введении новых  таксонов принимается Международным  комитетом и публикуется в  его официальном органе - International Journal of Systematic Bacteriology. Номенклатура грибов и водорослей регламентируется Ботаническим кодексом, вирусов - Вирусологическим кодексом. 

Культуральные свойства бактерий питательные потребности, условия роста и характер роста бактерий на бактериол. средах. В питательные потребностивключают источники углерода, азота и ростовых факторов, способность бактерий расти на определенных питательных средах, вусловия роста -рН,Eh, концентрацию О₂ плотность, осмотическое давление среды, температуру роста; в характер роста -скорость роста (быстрый, медленный), внешний вид к-ры на жидких, плотных и полужидких средах, изменения, к-рые наступают в среде или отдельных ее компонентах в процессе роста микробов. Сведения о К.с. используют при выборе способов культивирования и при идентификации выделенной к-ры.

Методы  познания вида могут меняться и уточняться по мере изучения биологии организма  и развития науки о жизни. От линнеев-ского понимания вида как стабильной единицы до понимания вида Дарвином и современными биологами как развивающегося естествознание прошло большой путь.

Надо  отметить, что для установления вида нельзя ограничиваться каким-либо одним  признаком. Только по совокупности признаков  -морфологических, культуральных, цитохимических, физиолого-биохимических и др.— можно охарактеризовать вид. Вид у бактерий определяется суммой разнообразных признаков и свойств.

Установлению  вида у бактерий существенно помогает то, что этих микробов можно культивировать на искусственных питательных средах в чистом, изолированном виде и  при этом наблюдать за развитием  не только отдельных клеток, но и  всей популяции в целом, отмечая  любые видимые изменения на всех стадиях развития. Быстрый рост бактерий дает возможность разрешать многие вопросы, связанные с изменчивостью  организма, его наследственной стабильностью, и вместе с этим устанавливать  ведущие видовые признаки. Сопоставление  культур в процессе их развития на определенных средах дает возможность  выявить сходство или различие между  ними.

При группировке  бактерий мы придаем большое значение физиологическим показателям как  систематическим признакам. Например, азотфиксаторы определяются по азотфиксации, клетчаткоразрушающие бактерии — по способности разлагать клетчатку и т. д. Большую ценность имеют биохимические показатели: образование антибиотиков, спиртов, уксусной кислоты, молочной кислоты и др.

Некоторые виды микробов образуют различные пигменты: красные, синие, зеленые, оранжевые, бурые, черные и смешанных цветов. Большинство  микробов не образуют пигментов, их колонии  бесцветны. Пигменты — признак стабильный, который присущ определенным видам  микробов. Этот признак может быть использован и в систематике  бактерий. Биологическое значение пигментов  пока малоизвестно.

Виды  микроорганизмов подразделяются по совокупности морфологических, физиологических  и биохимических признаков. У  каждого организма много признаков, но не каждый признак может быть использован в систематике. Имеются  признаки ведущие, характеризующие  вид, и признаки соподчиненные. Ведущим  признаком могут быть различные  показатели у разных групп бактерий. Для одних видов таковыми является способность ассимилировать углеводы, для других — образовывать антибиотики, для третьих — сбраживать сахар или синтезировать специфические метаболиты, пигменты, кислоты, гормоны и т. д. У некоторых видов ведущим признаком является способность образовывать клубеньки на корнях или на листьях растений. Некоторые виды подразделяются по своим ферментативным свойствам, например уксуснокислые, молочнокислые, пропионовокислые и другие бактерии. Многие виды подразделяются по вирулентности и патогенности в отношении растений, животных и человека.

В последние  годы большое внимание уделяется  химическому составу клеток как  дифференцирующему признаку. Одни исследователи  предлагают подразделять виды по химическому  составу клеточных оболочек, другие — по составу белков протоплазмы  или нуклеиновых кислот, третьи —  по составу только дезок-сирибонуклеиновой кислоты.

Следует отметить, что в последнее время  изучается рекомбинация отдельных  видов бактерий и актиномицетов. Это явление напоминает гибридизацию у высших организмов. Установлено, что  при контакте клеток (чаще дефектных) двух разных штаммов бактерий или  актиномицетов свойства одного штамма переходят к другому. В результате получаются смешанные формы с  признаками двух исходных культур. Такой  процесс происходит между двумя  родственными организмами.

В микробиологии  может с успехом применяться  филогенетический метод определения  вида. Метод экспериментальной изменчивости дает возможность установить не только вариабильность и полиморфизм культур, но и по образовавшимся вариантам судить о родстве сопоставляемых культур.

В медицинской  бактериологической практике широко применяется  серологический метод (метод, с помощью  которого изучаются антитела и связанные  с ними реакции иммунитета - обезвреживание токсинов, агглютинация микробов и  др.) для диагностицирования патогенности бактерий. Этот метод очень чувствителен, с его помощью выявляются штаммы, очень близкие между собой.

Тем не менее серологический метод не используется для систематики бактерий в той мере, как это следовало бы ожидать. В большинстве случаев при помощи его не удается выявлять или разделять виды. Многочисленные попытки в этом направлении дают противоречивые результаты, явно не согласующиеся с показателями, полученными другими методами. Серологический метод наиболее хорошо разработан для дифференцирования бактерий кишечной группы.

Для идентификации  видов бактерий и актиномицетов  микробиологи пытаются применить метод  фаголизиса. Он основан на способности фагов лизировать (разрушать) клетки определенных видов бактерий. Имеются поли- и моновалентные фаги. Для дифференцирования видов пригодны только моновалентные фаги, которые обладают строгой специфичностью.

В фитопатологии  для установления видов применяют  паразитологический и токсикологический методы. Известно, что многие паразитические организмы — бактерии и грибы -строго специализированы в отношении выбора хозяина, поражают только определенные виды растений. У некоторых микроорганизмов эта специфика настолько тонкая и постоянная, что по ней можно определить вид.

Важным  видовым показателем, по нашим наблюдениям, является специфика антагонизма. Микробы-антагонисты  обладают способностью подавлять рост других микробов продуктами метаболизма - - антибиотическими веществами. Антагонизм между культурами одного и того же вида не наблюдается. Этот признак весьма показателен, строго постоянен и легко воспроизводим. При помощи метода, в котором используется антагонизм микроорганизмов, удается выявить виды, не дифференцирующиеся другими способами. В ботанической литературе часто употребляются термины «поливалентные» и «моновалентные» виды. Моновалентные виды представлены единичными формами или одной-единственной культурой, а поливалентные состоят из большого числа соподчиненных единиц: разновидностей, вариантов, форм и формирований. У многих видов бактерий поливалентность видов не обнаружена вследствие того, что мы не имеем достаточно основательных признаков для установления видов и, следовательно, разновидностей, форм и вариантов. Возможно, что у бактерий вообще нет моновалентных видов, состоящих из одного штамма. Более широко распространены в природе поливалентные виды. Многие поливалентные формы по количественному составу и разнообразию форм, составляющих их, выходят за рамки объема вида и становятся надвидами, т. е. такими таксономическими группами, которые занимают промежуточное положение между родом и видом.