Систематика микроорганизмов. Морфология и строение микробов

Министерство  сельского хозяйства РФ

Департамент кадровой политики и образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ  ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ 
 
 
 
 
 

Систематика микроорганизмов. Морфология и строение микробов 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила

Студентка II курса

Рындина Полина Дмитриевна

Проверил

Буракова С.Б. 
 
 
 
 

2011

Содержание 

Введение 

Систематика микроорганизмов 

Морфология бактерий 

Строение бактериальной  клетки 

Морфологическая характеристика грибов 

Морфологическая характеристика актиномицетов (лучистых грибов по старым классификациям) 

Морфологическая характеристика простейших 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Классификация живых существ является одним  из наиболее трудных разделов биологической  науки. В ней, как в фокусе, концентрируются  все наши познания об организмах. Чем глубже и полнее наши сведения об организмах, тем точнее мы их классифицируем. С прогрессом биологической науки совершенствуется и классификация живых существ. 

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: физио лого-биохимические, цитологические, серологические, иммунологические и др. В современных классификациях авторы используют любой признак, лишь бы он выделялся и давал возможность распознать изучаемый организм.         

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 формалистиче ских 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?         

Известно, что за последние десятилетия  в области филогенетической систематики  растений достигнуты большие успехи. Систематика растений строится на основе комплексных исследований различных дисциплин биологической науки: морфологии, цитологии, генетики, биохимии, серологии, геоботаники, палеоботаники и др.         

Особенности строения бактерий не позволяют при  их изучении применять все те методы, которые с успехом используются в ботанике. Простота строения бактерий, отсутствие типичного ядра и других органоидов в их клетках, а также полового процесса исключают возможность использования цитоморфологического метода в той степени, как это имеет место в систематике растений. Исключается здесь и исторический метод. Нам почти ничего не известно о далеком прошлом бактерий. Имеющиеся указания на окаменевшие остатки бактерий малочисленны и немного дают для разъяснения исторических процессов эволюционного развития этих организмов.         

Бактерии широко распространены в природе, характерной их особенностью является космополитизм. Имеющиеся данные о географическом распределении и специфике бактерий пока не дают возможности использовать их в целях систематики.         

Возможный и желательный биохимический метод систематики, к сожалению, применительно к микробиологии остается пока слабо разработанным. Однако некоторые биохимические работы представляют значительный интерес, так как дают основания для подразделения бактерий на группы и виды.         

Современные классификации и схемы филогенеза организмов, несмотря на их умозрительность, побуждают исследователей по-новому относиться к накопленному экспериментальному материалу и систематизировать  его с определенных позиций, а  не по случайным признакам.         

Быстрое размножение и развитие бактерий на питательных средах дают возможность  проводить широкие эксперименты и получать результаты в короткий срок. Особенно это важно при массовом анализе большого числа поколений  микроорганизмов. Как бы ни были скудны морфологические признаки у бактерий и лучистых грибков, все же в своей совокупности и при сравнительном анализе они с успехом используются в микробиологии для установления родства микроорганизмов.         

Следует подчеркнуть, что один и тот же внешний морфологический признак микробов может иметь разное значение. Например, существенный для микобактерий признак ветвления клеток вовсе пе характерен для таких истинных бактерий, как уксуснокислые бактерии, азотобактер и др. У микобактерий ветвление — нормальный формообразовательный процесс; у бактерий ветвление — патологический процесс, наблюдаемый при дегенеративном перерождении, ветвящиеся клетки у этих бактерий представляют инволюционные, отмирающие формы.         

Наиболее  приемлемый метод для выявления родства микробов — метод экспериментальной изменчивости. С помощью этого метода удалось выявить родство у некоторых бактерий и микобактерий, установить близость микококков с микобактериями, микобактерий с проактиномицетами, а проактиномицетов с актиномицетами.          

Культуры  актиномицетов и бактерий при  длительном нахождении в субстратах, в которых имеется какой-либо искусственный источник питания, например сахар мальтоза, образуют штаммы, сбраживающие мальтозу. У сбраживающего мальтозу вида микроба появляется фермент, расщепляющий мальтозу. При истощении субстрата этот фермент утрачивается.         

Такие изменения описаны у очень  многих микробов: бактерий, актиномицетов, дрожжей и грибов. Имеются данные, показывающие, что изменения подобного  типа связаны с генетическим аппаратом клетки.         

Разрешение  вопроса, связанного с определением вида, важно не только с позиции  чисто познавательной, общебиологической, но и с рядом прикладных задач. Особенно велико практическое значение данного вопроса в препаративной микробиологии, инфекционном патогенезе человека, животных и растений, в технической и бродильной микробиологии и других областях. В промышленности и сельском хозяйстве, где действующим фактором являются бактерии, проблема вида и способы определения его имеют большое значение. Малейшие неточности в определении вида могут привести к нежелательным последствиям.         

Решение важнейших биологических вопросов, таких, как изменчивость и наследственность, также тесно связано с определением вида. Практическая значимость данной пробле мы побуждает специалистов все более углубленно заниматься ее разрешением. В настоящее время проблемой вида занимаются многочисленные лаборатории во всех странах мира.         

В классификации  организмов проблема вида является самой важной и трудной. Без определения вида нельзя строить классификацию. В бактериологии вид как основная систематическая единица остается весьма неопределенным. Трактовка вида разноречива, часто в зависимости от личных взглядов и вкусов специалиста в нее вносится много субъективного, специфического.          

При изучении мира бактерий исходным положением должно быть признание таксономических  единиц, прежде всего признание наличия  видов как объективной реальности, существующей в природе.         

Вид представляет собой продукт эволюции живой материи, имеющий свою историю развития, формирования и стабилизации в результате приспособления к условиям существования.         

Методы  познания вида могут меняться и уточняться по мере изучения биологии организма и развития науки о жизни. От линнеевского 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, азотфйксаторы 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 дезоксирибонуклеиновой кислоты.