Классификация и систематика, номенклатура микроорганизмов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

на тему: «Классификация и систематика, номенклатура микроорганизмов»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Москва, 2013г.

 

 

 

Содержание.

 

1. Введение.
2. Систематика и Классификация микроорганизмов
3. Номенклатура.

 

Введение.

 

Все живые организмы распределяются в трех сферах обитания: животный мир, растительный мир и мир простейших. На нашей планете насчитывается до 3 млн. видов животных и около полумиллиона видов растений.

В 1886 г. немецкий биолог Э. Геккель предложил выделить все одноклеточные микроорганизмы (простейшие, грибы, бактерии), у которых отсутствует дифференцировка на органы и ткани, в отдельное царство — Protista (протесты, первосущества), включив в него организмы, во многих отношениях занимающие промежуточное положение между растениями и животными. В дальнейшем с учетом строения клеток протесты были подразделены на две четко разграниченные группы — высшие и низшие.

У высших протестов клетки сходны с растительными и животными клетками, это — эукариоты, т.е. микроорганизмы, имеющие истинное ядро (от греч. эу — истинный, карио — ядро). Ядро отделено окружающей его цитоплазмы двухслойной ядерной мембраной с порами. В ядре находятся 1...2 ядрышка — центры синтеза рибосомальной РНК и хромосомы — основные носители наследственной информации, состоящие из ДНК и белка. При делении хромосомы распределяются между дочерними клетками в результате сложных процессов — митоза и мейоза. Цитоплазма эукариот содержит митохондрии, а фотосинтезирующих организмов — и хлоропласты. Цитоплазматическая мембрана, окружающая клетку, переходит внутри цитоплазмы в эндоплазматическую сеть; имеется также мембранная органелла — аппарат Гольджи, как компонент цитоплазмы.

К эукариотам отнесены микроскопические водоросли (кроме сине-зеленых), микроскопические грибы (плесени и дрожжи)

К низшим отнесены протисты, клетки которых по строению существенно отличаются от всех других организмов (бактерии и сине-зеленые водоросли), это — прокариоты (доядерные).

Прокариотические клетки устроены проще. В них нет четкой границы между ядром и цитоплазмой, отсутствует ядерная мембрана; ДНК не образует структур, похожих на хромосомы эукариот, поэтому у прокариот не происходят процессы митоза и мейоза. У большинства прокариот отсутствуют внутриклеточные органеллы, ограниченные мембранами, а также митохондрии и хлоропласты; рибосомы свободно лежат в цитоплазме.

К прокариотическим организмам отнесены сине-зеленые водоросли, бактерии, риккетсии, актиномицеты и микоплазмы.

В настоящее время описано более 3,5 тыс. видов бактерий, но их число постоянно возрастает. Разобраться в этом поразительном многообразии возможно благодаря систематике.

 

Систематика и классификация микроорганизмов.

 

Систематика (от греч. systema — целое, составленное из частей; systematicus — упорядоченный) — наука о классификации организмов, их эволюционном родстве и взаимоотношениях друг с другом.

Классификация (от лат. classis — разряд, группа) — это распределение множества организмов на основе учета их общих признаков на классы, группы (таксоны); составная часть систематики.

Таксономия (от греч. taxis — расположение по порядку, закон) — теория классификации, систематизации живой природы.

Термины «систематика» и «таксономия» часто употребляют как синонимы, однако систематика представляет собой более широкое понятие.

Систематика включает в себя три самостоятельные составные части: классификацию, идентификацию и номенклатуру. Классификация, как уже упоминалось, — это распределение организмов на таксономические группы.

Идентификация — это определение принадлежности изучаемого организма к тому или иному таксону (классу, порядку, семейству, роду, виду и пр.).

Номенклатура — это свод правил присвоения названий таксонам и список этих названий. Номенклатура — это заключительный этап систематики после классификации, выполняет функции «информационного языка» и до некоторой степени независима от классификации.

До второй половины XIX в. классификация основывалась на внешних проявлениях организма — фенотипах (морфология, подвижность, окраска по Граму, наличие капсулы, способность образования эндоспор, культурально-биохимические свойства и некоторые другие признаки), так как наследственная структура организмов — генотипы — была еще недоступна для исследования.

Традиционная, или классическая, систематика, основанная на изучении внешних, проявляющихся в процессе жизнедеятельности признаков, — целиком фенотипическая систематика (феносистематика). Расширение доступной исследователю информации о фенотипе и использование вычислительной техники для ее обработки привело к появлению нового направления — численной (числовой, или нумерической) таксономии.

Возникновение (в 50-х гг. XX в.) и успешное развитие молекулярной биологии способствовали становлению нового направления в систематике, названного отечественными учеными геносистематикой. Геносистематика, в отличие от феносистематики, занимающейся изучением множества признаков, базируется на исследовании только одного вещества — наследственного материала (ДНК) клетки, в котором запрограммировано индивидуальное развитие организма. Иначе говоря, геносистематика — это раздел систематики, предметом исследования которого являются генотипы, или генетические программы, созданные в процессе биологической эволюции на Земле. Разница между феносистематикой и геносистематикой заключается в том, что они принципиально отличаются объектами исследования.

В классификации родственных микроорганизмах используют  следующие таксономические категории: царство (regnum), отдел (divisio), секция (section), класс (classis), порядок или отряд (ordo), семейство (familia), род (genus), вид (species). Вид включается в род, последний в семейство, семейство в порядок, порядок в класс, класс в отдел, а отдел — в высшую категорию — в царство.

Под видом подразумевают совокупность родственных микроорганизмов, имеющих общий корень происхождения и близкие свойства. В роды объединяют близкие по большинству общих признаков виды. В семейства и более высокие таксоны микробов группируют по этому же принципу. Наиболее четко можно сформулировать принципы объединения в роды палочковидных спорообразующих микроорганизмов: к роду Bacillus относят спорообразующие аэробных бактерий, к роду Clostridium — спорообразующих анаэробных бактерий. При группировании микробов в остальные таксономические категории имеются большие условности.

В микробиологии существуют два различных подхода к систематике, обусловливающие два вида классификации. В основе первого лежит идея создания естественной (филогенетической) классификации прокариот, т. е. построения единой системы, объективно отражающей родственные отношения между разными группами микробов и историю их эволюционного развития. Второй подход к систематике преследует практические цели и служит для идентификации, т.е. установления принадлежности микроорганизма к определенному виду. Это искусственная классификация (традиционная). Современные системы классификации микроорганизмов, по существу, все искусственные. На их основе созданы определители для идентификации того или иного микроорганизма: «Определитель бактерий и актиномицетов» Н. А. Красильникова (1949), «Определитель микробов» Р. А. Циона (1948) и др. В определителе бактерий Д. X. Берджи, девятое издание, которого вышло в 1997 г., все прокариотические микроорганизмы объединены в царство Procaryotae (Murray, 1968), которое подразделяется на четыре отдела. Они, в свою очередь, делятся на секции, классы, порядки, семейства, роды, виды. Первый отдел включает грамотрицательные бактерии с клеточной стенкой (Gracilicutes); второй – грамположительные бактерии с клеточной стенкой (Firmicutes); третий – бактерии, у которых клеточная стенка отсутствует (Tenericutes с одним классом Mollicutes); в четвертый отдел включены архебактерии, которые в настоящее время выделяют в отдельное царство (домен) архей, как представляющих самостоятельную эволюционную ветвь.

Отдел I. Gracilicutes (от лат. Gracilus — тонкий, стройный, cutes — кожа). В отделе девять секций.

Секция 1. Спирохеты. Порядок Spirochaetales. Включает в себя два семейства: Spirochaetaceae (четыре рода), Leptospiraceae (один род).

Секция 2 . Спиралевидные и изогнутые аэробы (микроаэрофилы). Одно семейство – Spirillaceac, в котором шесть родов. Патогенны для человека и животных микроорганизмы рода Campylobacter.

Секция 3. Грамотрицательные неподвижные изогнутые бактерии. Одно семейство — Spirosomonaceae, в котором патогенных три рода.

Секция 4. Аэробные грамотрицательные палочки, округлые и кокки. Восемь семейств, два из которых имеют патогенные микроорганизмы. Семейство Pseudomonadaceae включает в себя четыре рода, более 25 видов, среди которых имеются патогенные (Ps. Mallei и др.). Семейство Neisseriaceae имеет 16 родов. Роды Neisseria и Moraxella содержат патогенные для человека и животных микроорганизмы.

Роды Bordetella, Brucella и Francisella не внесены в семейства: содержат патогенные для человека и животных микроорганизмы.

Секция 5. Грамотрицательные, факультативные анаэробы. Три семейства: Enterobacteriaceae, Vibrionaceae и Pasteurellaceae. Семейство Enterobacteriaceae имеет 14 родов (Escherichia, Salmonella, Citrobacter, Klebsiella, Enterobacter, Erwina, Shigella, Proteus и др.) Семейство Vibrionaceae имеет два рода. В род Vibrio включены патогенные микроорганизмы. Семейство Pasteurellaceae имеет три основных рода: Pasteurella, Haemophilus и Actinobacillus. Содержат патогенные виды микроорганизмов.

Секция 6. Строгие анаэробы. Изогнутые грамотрицательные палочки. Одно семейство —-Bacteroidaceae, в котором 13 родов, среди которых имеются патогенные.

Секция 7. Диссимулирующие и разлагающие сульфат бактерии. Семь непатогенных родов.

Секция 8. Анаэробные грамотрицательные кокки. Одно семейство — Vellonellaceae, в котором три рода.

Секция 9. Риккетсии и хламидии. Два порядка: Rickettsiales и Chlamydiales. Порядок Riclcettsiales имеет три семейства: Rickettsiaceae, Bartonellaceae и Anaplasmataceae. Семейства Rickettsiaceae имеет три трибы, в которые внесено восемь родов. Семейство Bartonellaceae содержит два рода, a Anaplasmataceae — четыре. Порядок Chlamydiales имеет одно семейство Chlamydiaceae и один род — Chlamydia. Все семейства содержат патогенные микроорганизмы.

Отдел II. Firmicutes (от лат, firmis — крепкий, cutes –кожа).

Секция 12. Грамположительные кокки. Два семейства: Micrococcaceae и Deinococcaceae. Семейство Micrococcaceae имеет четыре рода: Micrococcus, Stomatococcus, Planococcus, Staphylococcus.

В секцию кроме указанных двух семейств внесены десять самостоятельных родов: Streptococcus, Leuconostos, Pedicoccus, Sarcina и др.

Секция 13. Спорообразующие грамположительные палочки и кокки. Шесть родов: Bacillus, Clostridium, Sporolactobacillus, Sporosarcina и др. Первые два рода имеют патогенные виды.

Секция 14. Неспорообразующие грамположительные палочки. Семь родов: Lactobacillus, Listeria, Erysipelolrix и др. Имеются патогенные,

Секция 15. Неспорообразующие внутриклеточные грамположительные палочки. 21 род: Corynebacterium, Micobacterium, Propionibacterium, Eubacterium, Asotobacterium, Bifidobacterium, Actinomices и др.

Секция 16. Микобактерии. Одно, семейство Mycobacterioсеае. Семейство имеет один род Mycobacterium, в котором 49 видов: Мус. tuberculosis, Мус. bovis, Мус. avium, Мус. paratuberculosis, Мус. lepra и др.

Секция 17. Nocardioforms. Девять родов: Nocardia, Pseudo-coccus, Pseudonocardia и др.

Отдел III. Tenericutes. Объединены грамотрицательные прокариоты без клеточной стенки, но имеющие цитоплазматическую мембрану.

Секция 10 — микоплазмы, класса Mollicutes (от лат. molli — мягкий, cures — покров, кожа). В классе один порядок — Mycoplasmatales — и три семейства: Mycoplasmataceae, Acholeplasmataceae, Spiroplasmataceae. В основном патогенные микоплазмы включены в семейство Mycoplasmataceae.

Секция 11. Эндосимбионты.

Отдел IV. Mendosicutes. Прокариоты, среди которых нет патогенных бактерий; метанобразующие, сероокисляющие, галофилы, микоплазмоподобные, термоацидофильные и другие наиболее древние по происхождению бактерии (архебактерии).

 

Номенклатура.

 

Номенклатура — это свод правил присвоения названий таксонам и список этих названий. Номенклатура — это заключительный этап систематики после классификации, выполняет функции «информационного языка» и до некоторой степени независима от классификации.

Название микроорганизмам присваивают в соответствии с правилами Международного кодекса номенклатуры бактерий.

В микробиологии, как и в биологии, для обозначения видов бактерий принята двойная (бинарная) номенклатура, предложенная еще в XVIII в. К.Линнеем. Согласно номенклатуре название рода пишется латинскими буквами с прописной: первое слово обозначает родовую принадлежность микроба (какой-либо морфологический признак, фамилию ученого, открывшего этот микроб, и др.), состоит только из одного слова, преимущественно существительного в единственном (роде) или множественном (семейств) числе. В последнем случае название обычно имеет окончание асеае. Второе слово — название вида — пишется со строчной буквы. Видовое название микроорганизма, как правило, представляет собой производное от существительного, дающего описание либо цвета колонии, либо источника обитания микроорганизма, вызываемого им процесса или болезни и других отличительных признаков. Например, Escherichia coli указывает, что микроб открыл Эшерих, coli — обитатель кишечника; Bacillus anthracis — микроб образует спору, anthracis — возбудитель сибирской язвы; Azotobacter— микроорганизм, фиксирующий атмосферный азот.

Названия подвидов (или вариетет) — тринарные, так как состоят из трех слов: название вида из двух слов и третье слово обозначает подвид. При этом предпочтительнее перед подвидовым названием указывать ранг словом subsp. (subspecies — подвид). Например, Bacillus subtilis subsp. niger. Для обозначения инфраподвидовых таксонов вместо типов сейчас рекомендовано использовать суффикс, var. Например, морфовар, серовар, фаговар, а не морфотип, серотип, фаготип и т.п.