Будова та класифікація бактерій. Будова мікроорганізмів. Розташування та кількість джгутиків

Відповідно до восьмого видання «Визначника бактерій по Бержі» всі бактерії діляться на 19 груп. Розподіл ґрунтується на деяких важливих властивостях бактерій: формі їх клітини, відношенні до кисню, освіті спор, забарвленні за Грамом*, особливостях розмноження, типі харчування та ін. Для харчової промисловості мають значення такі групи.

* Забарвлення за Грамом - важлива діагностична ознака для визначення мікроорганізмів, що виявляє глибокі відмінності в будові та складі їх клітинної стінки. Так, грампозитивні організми забарвлюються у фіолетовий колір (первинне забарвлення), грамнегативні - у червоно-коричневий (вторинне забарвлення, оскільки первинне при обробці в розчині спирту не зберігається).

У мікроорганізмів, що фарбуються за Грамом позитивно, у клітинній стінці мало білка та полісахаридів. До них відносяться дріжджі, бактерії-коки та палички, багато хто утворює суперечки або не утворює їх (наприклад, молочнокислі бактерії) та ін.

У мікроорганізмів, що забарвлюються за Грамом негативно, до складу клітинної стінки входять сполуки жирових та білкових речовин, вуглеводи та фосфати. До них відносяться коки, що не утворюють спор, і бактерії (у тому числі оцтовокислі), бактерії групи кишкової палички та ін.

1. Грамнегативні аеробні палички та коки.Серед цих бактерій важливе значення має сімейство Псевдомонас – прямі чи вигнуті палички зі джгутиками, розташованими полярно. До бродіння нездатні, обмін речовин дихальний, строгі анаероби (не можуть розмножуватися в присутності кисню), утворюють фермент каталазу, а деякі оксидазу. Розмножуються на харчових продуктах як напівпрозорих колоній, іноді як слизів.

Викликають зміну кольору продукту – позеленіння чи побуріння. Розмножуються в діапазоні температур 4-43 ° С, холодостійкі, псують харчові продукти.

2. Грамнегативні факультативно-анаеробні палички та коки.Сюди входять сімейства, що мають велике значення для якості харчових продуктів та здоров'я людини.

Сімейство Ентеробактеріацее (ентеробактерії)- невеликі палички, рухливі (перитрихи) або нерухомі, що не утворюють суперечки, аероби або факультативні анаероби. Обмін речовин дихальний чи бродильний. При зброджуванні глюкози та інших вуглеводів утворюються кислота та газ (не у всіх). Утворюють фермент каталазу чи оксидазу. Ентеробактерії є мешканцями шлунково-кишкового тракту людини та тварин. За біохімічними ознаками ентеробактерії поділяються на два великі підрозділи. До першого відносяться три роди: Ешеріхія, Сальмонелла та Шигелла, до другого – рід Протеус.

Ешеріхія- Прямі дрібні палички, одиночні або парні, рухливі (перитрихи) або нерухомі. Добре ростуть на простих живильних середовищах. Зброджують глюкозу та інші вуглеводи з утворенням органічних кислот.

Сальмонелла- палички, зазвичай рухливі (перитрихи). Більшість бактерій ростуть на синтетичних середовищах, зброджують деякі цукри з утворенням газу. Викликають харчові отруєння та інфекційні захворювання людини.

Шигелла- нерухомі палички без капсул, що добре ростуть на живильних середовищах. Зброджують глюкозу та інші вуглеводи з утворенням кислоти, але газу не утворюють. Викликають захворювання на дизентерію.

Протеус- Прямі дрібні палички, кокоподібні або неправильної форми. Залежно та умовами середовища форма клітин змінюється. Зустрічаються клітини, з'єднані парами чи ланцюжками. Клітини рухливі (перитрихи), при температурі 37 ° С, рухливість часто відсутня. Капсул не утворюють. Зброджують вуглеводи, утворюють індол. Температурні межі зростання 10-43 °С.

Сімейство Вібріонацее (вібріонові)- Прямі і вигнуті палички, зазвичай рухливі, джгутики полярні. Обмін речовин бродильний та дихальний. Оксидазу утворюють факультативні анаероби. Зазвичай зустрічаються у прісній та морській воді, іноді у риб або людини.

До цього сімейства належать три роди - Вібріо, Зимомонас та Флавобактеріум.

Вібріо- короткі дрібні, не утворюють суперечку палички, прямі чи вигнуті, рухливі. Зустрічаються в травному тракті людини та тварин, деякі види патогенні для людини та риб. Викликають захворювання на холеру.

Для зростання бактерій Зимомонас та Флавобактеріум оптимальна температура нижче 30 °С. Вони широко поширені у ґрунті, прісних та морських водах. Флавобактерії зазвичай знаходяться на овочах під час їх технологічної обробки та у молочних продуктах. Деякі є шкідниками бродильних виробництв.

3. Грампозитивні коки.У цю групу входять три сімейства бактерій, що розрізняються за потребою в кисні і розташування клітин.

Сімейство Мікрококкацее (Мікрококкус)- дрібні сферичні клітини; при розмноженні діляться у двох-трьох напрямках, утворюючи неправильні групи, зошити (групи із 4 клітин) чи пакети. Суперечка не утворюють, рухливі чи нерухомі, обмін речовин дихальний чи бродильний. Зростають у присутності 5% кухонної солі, багато хто витримує концентрацію до 10-15%. Каталазу утворюють. Аероби чи факультативні анаероби. Оптимальна температура розвитку 25–30 °С. Є звичайними мешканцями ґрунту та прісних вод. Часто зустрічаються в екскрементах людини та тварин. У сімействі Мікрококкацее найбільше значення має рід Стафілококкус, оскільки утворює токсини.

Стафілококкус- Клітини сферичної форми, дрібні, розташовані поодинці і в парах, а також неправильними скупченнями. Нерухливі, суперечка не утворюють. Обмін речовин дихальний та бродильний. Завдяки утворенню позаклітинних ферментів можуть розщеплювати багато органічних речовин - білки та жири. Більшість штамів ростуть у присутності 15% кухонної солі. Зазвичай чутливі до нагрівання. Виробляють токсини, тому багато штами (коагулазопозитивні, наприклад стафілокок золотистий) патогенні.

Сімейство Стрептококаце (стрептококові)- Клітини сферичної або овальної форми, в парах або ланцюжках різної довжини або в зошитах. Нерухливі, суперечка не утворюють. Факультативні анаероби. Обмін речовин бродильний. З вуглеводів утворюють кислоти.

Найбільше значення мають три роди: Стрептококкус, Лейконосток та Педіококкус.

Стрептококкус- зброджують глюкозу з утворенням переважно молочної кислоти. Клітини в парах, ланцюжках. Каталазу не утворюють. Рідко рухливі.

Лейконосток- Зброджують глюкозу з утворенням молочної кислоти та інших продуктів. Клітини діляться на одній площині, у своїй утворюються пари клітин і ланцюжка. Каталазу не утворюють. Багато хто є шкідниками виробництва цукру, безалкогольних напоїв та ін.

Педіококкус- зустрічаються у вигляді одиночних клітин, парах і зошитах або ланцюжках. Нерухливі, суперечка не утворюють, обмін речовин бродильний.

З глюкози та інших цукрів утворюють молочну кислоту. Анаероби, але можуть зростати у присутності невеликих кількостей кисню. Зазвичай каталазу не утворюють. Желатину не розріджують. Педіококи - сапрофіти, що зустрічаються в бродячих рослинних матеріалах. Є шкідниками пивоварного виробництва, рідше зустрічаються у молоці та молочних продуктах. Деякі стійкі до кухонної солі і розвиваються при 15% концентрації її в середовищі.

4. Палички та коки, що утворюють ендоспори.Серед бактерій цієї групи найбільше значення для харчової промисловості мають кілька пологів, що належать до сімейства Бациляцеє.

Сімейство Бациляцее (бацилові)- Клітини паличкоподібної форми, утворюють ендоспори, більш стійкі до тепла та інших несприятливих факторів зовнішнього середовища. Більшість представників грампозитивні, рухливі чи нерухомі, аероби чи анаероби.

Найбільше значення у цьому сімействі мають два роди: Бациллус та Клостридіум.

Рід Бациллус- дрібні рухливі палички, джгутики зазвичай на кінці клітки. Утворюють термостійкі суперечки. Більшість видів утворюють каталазу. Суворі аероби чи факультативні анаероби. Окремі види роду Бациллус розрізняються формою клітин, становищем суперечки у центрі клітини чи кінці, і навіть за біохімічними ознаками.

Серед представників цього роду є гнильні бактерії - сапрофіти, що викликають гідроліз білка, - Бациллус субтиліс (сінна паличка), що утворюють дуже термостійкі суперечки.

У цей же рід входять патогенні бактерії, що викликають харчове отруєння (Бациллус цереус), а також патогенні антрацис Бациллус, що викликають гостре інфекційне захворювання тварин, що передається людині, - сибірку.

Рід Клостридіум- Палички, зазвичай рухливі (перитрихи), іноді нерухомі. Утворюють суперечки різної форми (від овальної до сферичної), які зазвичай роздмухують клітину. Мезофільні клостридії мешкають у ґрунті, пилу, повітрі, воді, опадах водойм. Викликають гнильні процеси, маслянокисле бродіння, зброджують цукру, деякі види фіксують атмосферний азот. Більшість штамів – суворі анаероби, хоча деякі можуть зростати у присутності кисню повітря. Каталазу зазвичай не утворюють. Як правило, грампозитивні.

До роду Клостридіум належать бактерії з різними властивостями. Одні є мезофілами і постійно забруднюють харчові продукти. Деякі клостридії є термофілами, утворюють термостійкі суперечки, викликають псування консервів.

Деякі види клостридій, наприклад Клостридіум ботулінум, утворюють токсини та викликають харчове отруєння. Два види роду Клостридіум є патогенними. Клостридіум тетані викликає захворювання людини правцем. Клостридіум перфрінгенс при попаданні в шлунково-кишковий тракт викликає харчове отруєння, при попаданні в рани – газову гангрену.

5. Грампозитивні палички, що не утворюють суперечки.Бактерії паличкоподібні або ниткоподібні, рухливі або нерухомі, що утворюють каталазу або нездатні до цього.

Сімейство Лактобацилацее (лактобацилові).Бактерії цього сімейства - прямі чи вигнуті палички, зазвичай поодинокі чи ланцюжках. Основна частина нерухома. Анаероби чи факультативні анаероби. Мають складні харчові потреби в органічних речовинах. Чи здатні зброджувати цукру. Каталазу не утворюють. Бактерії роду Лактобациллус (молочнокислі бактерії) - палички, що часто утворюють ланцюжки. Рухливість трапляється рідко. Обмін речовин бродильний. Одні представники цього роду – суворі анаероби, інші можуть рости за доступу кисню повітря. Зброджують цукри. Температурні межі зростання 5-53°, оптимальна температура 30-40°С. Кислотостійкі: зростають при рН 5,0 і нижче.

Види різняться на кшталт молочнокислого бродіння. У гомоферментативних видів основним продуктом життєдіяльності молочна кислота. Сюди відносяться бактерії Лактобациллус булгарікус (болгарська паличка), що застосовуються для отримання кислого молока, Лактобациллус казеї, що використовуються при виробництві сиру, та ін.

Мал. 5. Будова актиноміцетів: а - гіфи, що гілкуються (нитки); б – частина гіфи зі спорами; в – палички з бічними виростами.

У гетероферментативних бактерій в результаті зброджування глюкози 50% кінцевих продуктів складає молочна кислота, решта – вуглекислий газ та кислоти.

6. Актиноміцети та споріднені мікроорганізми.

У цю групу входять бактерії, що відрізняються формою клітин і властивостям.

Рід Корінебактеріум- грампозитивні нерухомі палички неправильної форми, що не утворюють суперечки та каталазу. Серед них відомі патогенні види, що утворюють токсин - це збудники дифтерії, а також викликають хвороби рослин і тварин. Відрізняються «клацаючим» поділом. Сюди входять організми, що викликають пропіоновокисле бродіння - пропіоновокислі бактерії.

Велике значення мають актиноміцети - нерухомі одноклітинні організми, що мають здатність розгалужуватися. Одні актиноміцети утворюють міцелій із тонких ниток, інші (неміцеліальні) існують у вигляді окремих клітин неправильної форми, іноді кокоподібних (рис. 5).

Актиноміцети широко поширені в грунті, воді та в харчових продуктах і викликають їх псування, що проявляється у появі землистого запаху.

Поняття мікроорганізмів

Мікроорганізми- це організми, невидимі неозброєним оком через їх незначні розміри.

Критерій розміру – єдиний, який їх поєднує.

В іншому світ мікроорганізмів ще різноманітніший, ніж світ макроорганізмів.

Відповідно до сучасної систематики, мікроорганізми до 3 царств:

• Vira – віруси;
• Eucariotae - найпростіші та гриби;
• Procariotae - справжні бактерії, рикетсії, хламідії, міко-плазми, спірохети, актиноміцети.

Так само як для рослин та тварин, для назви мікроорганізмів застосовується бінарна номенклатура,тобто родова та видова назва.

Якщо видову приналежність дослідникам визначити не вдається і визначено лише приналежність до роду, використовується термін species. Найчастіше це має місце за ідентифікації мікроорганізмів, що мають нетрадиційні харчові потреби або умови існування. Назва родузазвичай або засновано на морфологічному ознакі відповідного мікроорганізму (Staphylococcus, Vibrio, Mycobacterium), або є похідним від прізвища автора, який відкрив або вивчив цей збудник (Neisseria, Shig-ella, Escherichia, Rickettsia, Gardnerella).

Видова назвачасто пов'язано з найменуванням основного захворювання, що викликається цим мікроорганізмом (Vibrio cholerae - холери, Shigella dysenteriae - дизентерії, Mycobacterium tuberculosis - туберкульозу) або з основним місцем проживання (Escherihia coli - кишкова паличка).

Крім того, в російськомовній медичній літературі можливе використання відповідної русифікованої назви бактерій (замість Staphylococcus epidermidis - епідермальний стафілокок; Staphylococcus aureus - золотистий стафілокок і т. д.).

Царство прокаріотів

включає відділ ціанобактерій і відділ еубактерій, який, у свою чергу, поділяється напорядки:

• власне бактерії (відділи Gracilicutes, Firmicutes, Tenericutes, Mendosicutes);
• актиноміцети;
• спірохети;
• рикетсії;
• хламідії.

Порядки поділяються на групи.

Прокаріотивідрізняються від еукаріоттим що не мають:

• морфологічно оформленого ядра (немає ядерної мембрани і відсутнє ядерце), його еквівалентом є нуклеоїд, або генофор, що являє собою замкнуту кільцеву двониткову молекулу ДНК, прикріплену в одній точці до цито-плазматичної мембрани; за аналогією з еукаріотами цю молекулу називають хромосомною бактерією;
• сітчастого апарату Гольджі;
• ендоплазматичної мережі;
• мітохондрій.

Є також ряд ознак,або органел,характерних для багатьох, але не для всіх прокаріотів, які дозволяють відрізняти їх від еукаріотів:

• численні інвагінації цитоплазматичної мембрани, які називаються мезосомами, вони пов'язані з нуклеоїдом і беруть участь у розподілі клітини, спороутворенні та диханні бактеріальної клітини;
• специфічний компонент клітинної стінки – муреїн, за хімічною структурою це пептидоглікан (діамінопіємінова кислота);
• плазміди - кільцеподібні молекули двониткової ДНК, що автономно реплікуються, з меншою, ніж хромосома бактерій, молекулярною масою. Вони знаходяться поряд з нуклеоїдом у цитоплазмі, хоча можуть бути і інтегровані в нього, і несуть спадкову інформацію, яка не є життєво необхідною для мікробної клітини, але забезпечує їй ті чи інші селективні переваги у навколишньому середовищі.

Найбільш відомі:

F-плазміди, що забезпечують кон'югаційне перенесення

між бактеріями;

R-плазміди - плазміди лікарської стійкості, що забезпечують циркуляцію серед бактерій генів, що детермінують стійкість до хіміотерапевтичних засобів, що використовуються для лікування різних захворювань.

Бактерії

Прокаріотичні, переважно одноклітинні мікроорганізми, які можуть утворювати асоціації (групи) подібних клітин, що характеризуються клітинними, але не організмовими подібностями.

Основні таксономічні критерії,що дозволяють віднести штами бактерій до тієї чи іншої групи:

• морфологія мікробних клітин (коки, палички, звивисті);
• ставлення до забарвлення за Грамом - тинкторіальні властивості (грампозитивні та грамнегативні);
• тип біологічного окислення – аероби, факультативні анаероби, облігатні анаероби;
• здатність до спороутворення.

Подальша диференціація груп на сімейства, роду та види, які є основною таксономічною категорією, проводиться на підставі вивчення біохімічних властивостей. Цей принцип покладено основою класифікації бактерій, наведеної у спеціальних посібниках - визначників бактерій.

Видє сукупністю особин, що еволюційно склалася, мають єдиний генотип, який у стандартних умовах проявляється подібними морфологічними, фізіологічними, біохімічними ознаками.

Для патогенних бактерій визначення "вид" доповнюється здатністю викликати певні нозологічні форми захворювань.

Існує внутрішньовидове диференціювання бактерійнаваріанти:

• за біологічними властивостями – біовари чи біотипи;
• біохімічної активності-ферментовари;
• антигенної будови - серовари чи серотжі;
• чутливість до бактеріофагів - фаговари або фаготипи;
• стійкості до антибіотиків – резистентовари.

У мікробіології широко застосовують спеціальні терміни – культура, штам, клон.

Культура- це видима оком сукупність бактерій на живильних середовищах.

Культури можуть бути чистими (сукупність бактерій одного виду) та змішаними (сукупність бактерій 2 або більше видів).

Штам- це сукупність бактерій одного виду, виділених із різних джерел або з одного джерела у різний час.

Штами можуть відрізнятися за деякими ознаками, які не виходять за межі характеристики виду. Клон- це сукупність бактерій, які є потомством однієї клітини.

Бактерії є прокаріотичними мікроорганізмами клітинної будови. Їх розміри – від 0,1 до 30 мкм. Мікроби надзвичайно поширені. Вони живуть у ґрунті, повітрі, воді, у снігах і навіть гарячих джерелах, на тілі тварин, а також усередині живих організмів, у тому числі в організмі людини.

Розподіл бактерій на види йде з урахуванням кількох критеріїв, серед яких найчастіше беруть до уваги форму мікроорганізмів та їхнє просторове розміщення. Так, формою клітин бактерії діляться на:

Кокі – мікро-, дипло-, стрепто-, стафілококи, а також сарцини;

Паличкоподібні - монобактерії, диплобактерії та стрептобактерії;

Звивисті види - вібріони та спірохети.

Визначник Берджі систематизує всі відомі бактерії за знаходять у практичній бактеріології найбільше поширення принципам ідентифікації бактерій, заснованих на відмінностях у будові клітинної стінки та ставлення до забарвлення за Грамом. Опис бактерій дається по групам (секціям), до складу яких включені сімейства, пологи та види; у деяких випадках до складу груп входять класи та порядки. Патогенні для людини бактерії входять у невелику кількість груп.

Визначник виділяє чотири основні категорії бактерій.

Gracillicutes [від лат. gracilis, витончений, тонкий, + cutis, шкіра] - види з тонкою клітинною стінкою, що фарбуються грамнегативно;

firmicutes [від лат. flrmus, міцний, + cutis, шкіра] - бактерії з товстою клітинною стінкою, що фарбуються грампозитивно;

Tenericutes [від лат. tener, ніжний, + cutis, шкіра] - бактерії, позбавлені клітинної стінки(мікоплазми та інші представники класу Mollicutes)

Mendosicutes [від лат. mendosus, неправильний, + cutis, шкіра] - архебактерії (метан-і сульфатредукуючі, галофільні, термофільні та архебактерії, позбавлені клітинної стінки).

Група 2 визначника Берджі. Аеробні та мікроаерофільні рухливі звивисті та вигнуті грамнегативні бактерії. Патогенні для людини види входять до пологів Campylobacter, Helicobacters Spirillum.

Група 3 визначника Берджі. Нерухомі (рідко рухливі) грамнегативні бактерії. Не містить патогенних видів.

Група 4 визначники Берджі. Грамнегативні аеробні та мікроаерофільні палички та коки. Патогенні для людини види включені до складу сімейств Legionellaceae, Neisseriaceae та Pseudomonada-сеае, до групи входять також патогенні та умовно-патогенні бактерії пологів Acinetobacter, Afipia, Alcaligenes, Bordetella, Brucella, Flavobacterium, Francisella.

Група 5 визначника Берджі. Факультативно анаеробні грамнегативні палички. Група утворена трьома родинами - Enterobacteriaceae, Vibrionaceae та Pasteurellaceae, кожна з яких включає патогенні види, а також патогенні та умовно-патогенні бактерії пологів Calymmobaterium, Cardiobacterium, Eikenetta, Gardnerella та Streptobaci.

Група 6 визначника Берджі. Грамнегативні анаеробні прямі, вигнуті та спіральні бактерії. Патогенні та умовно-патогенні види входять до складу пологів Bacteroides, Fusobacterium, Porphoromonas та Prevotelta.

Група 7 визначника Берджі. Бактерії, що здійснюють дисиміляційне відновлення сульфату або сірки Не включає патогенні види.

Група 8 визначника Берджі. Анаеробні грамнегативні коки. Включає умовно-патогенні бактерії поду Veillonella.

Група 9 визначника Берджі. Ріккетсії та хламідії. Три сімейства - Rickettsiaceae, Bartonellaceae та Chlamydiaсеае, кожна з яких містить патогенні для людини види.

Групи 10 та 11 визначника Берджі включають анокси- та оксигенні фототрофні бактерії, не патогенні для людини.

Група 12 визначника Берджі. Аеробні хемолітотрофні бактерії та споріднені організми. Об'єднує сіро-залізо- і марганцекислі та нітрифікуючі бактерії, що не викликають ураження у людини.

Групи 13 і 14 визначника Берджі включають бактерії і/або бактерії, що брунькують і/або мають вирости, і бактерії утворюють футляри. Представлені вільноживучими видами, не патогенними для людей;

Групи 15 та 16 визначника Берджі об'єднують ковзні бактерії, що не утворюють плодові тіла та утворюють їх. Групи не включають патогенні види для людини.

Група 17 визначника Берджі. Грампозитивні коки. Включає умовно-патогенні види пологів Enterococcus Leuconostoc, Peptococcus, Peptostreptococcus, Sarcina, Staphylococcus, Stomatococcus, Streptococcus.

Група 18 визначника Берджі. Спороутворюючі грампозитивні палички та коки. Включає патогенні, умовно-патогенні палички пологів Clostridium та Bacillus.

Група 19 визначника Берджі. Споронеутворюючі грампозитивні палички правильної форми. Включаючи умовно-патогенні види пологів Erysipelothrix та Listeria.

Група 20 визначника Берджі. Споронеутворюючі грампозитивні палички неправильної форми. До складу групи входять патогенні та умовно-патогенні види пологів Actinomyces, Corynebacterium Gardnerella, Mobiluncus та ін.

Група 21 визначника Берджі. Мікобактерії. Включає єдиний рід Mycobacterium, що поєднує патогенні та умовно-патогенні види.

Групи 22-29. Актиноміцети. Серед численних видів лише нокардіоформні актиноміцети (група 22) пологів Gordona, Nocardia, Rhodococcus, Tsukamurella, Jonesia, Oerskovi та Terrabacter здатні викликати поразки у людини.

Група 30 визначника Берджі. Мікоплазми. Патогенні для людини види, включені до складу роду Acholeplasma, Mycoplasma та Ureaplasma.

Остальные группы определителя Берджи - метаногенные бактерии (31), сульфатредуцируюшие бактерии (32 экстремально галофильные аэробные архебактерии (33), архебактерии, лишённые клеточно стенки (34), экстремальные термофилы и гипертермофилы, метаболизируюшие серу (35) - не содержат патогенные для человека виды.

Мікроорганізмами (мікробами) називають одноклітинні організми розміром менше 0,1 мм, які неможливо побачити неозброєним оком. До них відносяться бактерії, мікроводорості, деякі нижчі міцеліальні гриби, дріжджі, найпростіші (рис. 1). Їхнім вивченням займається мікробіологія.

Мал. 1. Об'єкти мікробіології.

На рис. 2. можна побачити деяких представників одноклітинних найпростіших. Іноді до об'єктів цієї науки відносять найпримітивніші організми Землі — віруси, які мають клітинну структуру і є комплекси з нуклеїнових кислот (генетичного матеріалу) і білка. Найчастіше їх виділяють у окрему область дослідження (Вірусологію), оскільки мікробіологія скоріш спрямовано вивчення мікроскопічних одноклітинних.

Мал. 2. Окремі представники одноклітинних еукаріотів (найпростіших).

Такі науки, як альгологія та мікологія, що вивчають водорості та гриби, відповідно, є окремими дисциплінами, що перекриваються з мікробіологією у разі дослідження мікроскопічних живих об'єктів. Бактеріологія є дійсним розділом мікробіології. Ця наука займається вивченням виключно прокаріотних мікроорганізмів (рис. 3).

Мал. 3. Схема прокаріотичної клітини.

На відміну від еукаріотів, до яких відносяться всі багатоклітинні організми, а також найпростіші, мікроскопічні водорості та гриби, у прокаріотів відсутнє оформлене ядро, що містить генетичний матеріал і справжні органоїди (постійні спеціалізовані структури клітини).

До прокаріотів належать справжні бактерії та археї, за сучасною класифікацією позначені як домени (надцарства) Archaea і Eubacteria (рис. 4).

Мал. 4. Домени сучасної біологічної класифікації.

Особливості будови бактерій

Бактерії є важливою ланкою в кругообігу речовин у природі, розкладають рослинні та тваринні залишки, очищають забруднені органікою водоймища, модифікують неорганічні сполуки. Без них не могло б існувати життя землі. Дані мікроорганізми поширені скрізь, у грунті, воді, повітрі, організмах тварин та рослин.

Бактерії розрізняються за такими морфологічними особливостями:

1. Форма клітин (округлі, паличкоподібні, нитчасті, звивисті, спіралеподібні, а також різні перехідні варіанти та зіркоподібна конфігурація).
2. Наявність пристроїв для руху (нерухомі, джгутикові, за рахунок виділення слизу).
3. Зчленування клітин один з одним (ізольовані, зчеплені у вигляді пар, гранул, розгалужені форми).

Серед структур, що утворюються округлими бактеріями (коками) виділяють клітини, що знаходяться в парі після поділу і потім розпадаються на одиночні утворення (мікрококи) або що залишаються весь час разом (диплококи). Квадратичну структуру з чотирьох клітин утворюють тетракоки, ланцюжок – стрептококи, гранулу з 8-64 одиниць – сарцини, грона – стафілококи.

Паличкоподібні бактерії представлені різноманіттям форм внаслідок великої мінливості довжини (0,1-15 мкм) та товщини (0,1-2 мкм) клітини. Форма останніх також залежить від здатності бактерій до утворення спор – структур із товстою оболонкою, що дозволяє переживати мікроорганізмам несприятливі умови. Клітини з такою здатністю називає бацилами, а не володіють такими властивостями просто паличкоподібними бактеріями.

Особливими видозмінами паличкоподібних бактерій є нитчасті (витягнуті) форми, ланцюжки і структури, що гілкуються. Останню утворюють актиноміцети на певній стадії розвитку. "Криві" палички називають звивистими бактеріями, серед яких виділяють вібріони; спірили, що мають два вигини (15-20 мкм); спірохети, що нагадують хвилясті лінії. Їх довжини клітин 1-3, 15-20 та 20-30 мкм, відповідно. На рис. 5 та 6 представлені основні морфологічні форми бактерій, а також типи розташування спори у клітині.

Мал. 5. Основні форми бактерій.

Мал. 6. Бактерії на кшталт розташування спори у клітині. 1, 4 – у центрі; 2, 3, 5 – кінцеве розташування; 6 – з боку.

Основні клітинні структури бактерій: нуклеоїд (генетичний матеріал), призначені для синтезу білка рибосоми, цитоплазматична мембрана (частина оболонки клітини), яка у багатьох представників додатково захищена зверху, капсулою і слизовим чохлом (рис. 7).

Мал. 7. Схема бактеріальної клітини.

За класифікацією бактерій виділяють понад 20 типів. Наприклад, екстремально термофільні (любителі високих температур) Aquificae, анаеробні паличкоподібні бактерії Bacteroidetes. Однак найбільш домінантним типом, що включає різноманітних представників, є Actinobacteria. До нього відносяться біфідобактерії, лактобацили, актиноміцети. Унікальність останніх полягає у здатності формувати міцелій на певній стадії розвитку.

У народі це називається грибниця. Справді, розгалуження клітин актиноміцет нагадують гіфи грибів. Незважаючи на таку особливість, актиноміцети відносять до бактерій, оскільки вони є прокаріотами. Звичайно їх клітини за особливостями структури менш подібні до грибів.

Актиноміцети (рис. 8) є бактеріями, що повільно ростуть, тому не мають можливості конкурувати за легкодоступні субстрати. Вони здатні розкладати речовини, які інші мікроорганізми не можуть використовувати як джерело вуглецю, зокрема вуглеводні нафти. Тому актиноміцети інтенсивно досліджуються у галузі біотехнології.

Деякі представники концентруються в зонах нафтових родовищ і створюють спеціальний бактеріальний фільтр, що перешкоджає проникненню вуглеводнів в атмосферу. Актиноміцети є активними продуцентами практично цінних сполук: вітамінів, жирних кислот, антибіотиків.

Мал. 8. Представник актиноміцет Nocardia.

Гриби у мікробіології

Об'єктом мікробіології є лише нижчі цвілеві гриби (ризопус, мукор, зокрема). Як усі гриби вони не здатні синтезувати речовини самі і потребують живильного середовища. Міцелій у нижчих представників цього царства примітивний, не розділений перегородками. Особливу нішу в мікробіологічних дослідженнях займають дріжджі (рис. 9), які відрізняються відсутністю міцелію.

Мал. 9. Форми колоній дріжджових культур на живильному середовищі.

В даний час про їх корисні властивості зібрано численні знання. Однак дріжджі продовжують досліджуватися на здатність синтезувати практично цінні органічні сполуки та активно застосовуються як модельні організми при проведенні генетичних експериментів. З давніх часів дріжджі використовувалися в бродильних процесах. Метаболізм у різних представників відрізняється. Тому для якогось конкретного процесу одні дріжджі більше підходять, ніж інші.

Наприклад, Saccharomyces beticus, більш стійкі до високих концентрацій спирту, використовуються для створення міцних вин (до 24%). У той час як дріжджі S. cerevisiae здатні виробляти нижчі концентрації етанолу. За напрямами застосування дріжджі класифікуються на кормові, пекарські, пивні, спиртові, винні.

Хвороботворні мікроорганізми

Боліснотворні або патогенні мікроорганізми зустрічаються повсюдно. Поряд із широко відомими вірусами: грипом, гепатитом, кіром, ВІЛ та інше небезпечними мікроорганізмами є рикетсії, а також стрепто- та стафілококи, що викликають зараження крові. Серед паличкоподібних бактерій багато збудників захворювань. Наприклад, дифтерія, туберкульоз, черевний тиф (рис. 10). Чимало небезпечних для людини представників мікроорганізмів є серед найпростіших, зокрема малярійний плазмодій, токсоплазма, лейшманія, лямблія, трихомонада, патогенні амеби.

Мал. 10. Фотографія бактерії Bacillus anthracis, що викликає сибірку.

Багато актиноміцети не є небезпечними для людини і тварин. Проте чимало патогенних представників зустрічається серед мікобактерій, що викликають туберкульоз, проказу (лепру). Деякі актиноміцети ініціюють таке захворювання, як актиномікоз, що супроводжується утворенням гранульом, іноді підвищенням температури тіла. Окремі види цвілевих грибів здатні виробляти токсичні в людини речовини – мікотоксини. Наприклад, деякі представники роду Aspergillus, Fusarium. Патогенні гриби викликають групу захворювань, які називаються мікозами. Так, кандидоз або, попросту кажучи, молочницю викликають дріжджоподібні гриби (рис. 11). Вони завжди утримуються в організмі людини, але активізуються лише за ослаблення імунітету.

Мал. 11. Гриб Candida – збудник молочниці.

Гриби можуть викликати різноманітні ураження шкіри, зокрема всілякі види лишаю, крім оперізувального (герпесу), що викликається вірусом. Дріжджі Malassezia – постійні мешканці шкіри при спаді активності імунної системи можуть викликати. Не варто одразу бігти мити руки. Дріжджі та умовно-патогенні бактерії при хорошому здоров'ї виконують важливу функцію, перешкоджають розвитку хвороботворних мікроорганізмів.

Віруси як об'єкт мікробіології

Віруси – найпримітивніші організми на землі. У вільному стані у них не відбуваються жодні обмінні процеси. Тільки при попаданні в клітину-господаря віруси починають розмножуватися. У всіх живих організмів носієм генетичного матеріалу є дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК). Лише серед вірусів зустрічаються представники із генетичною послідовністю типу рибонуклеїнової кислоти (РНК).

Часто віруси не належать до істинно живих організмів.

Морфологія вірусів дуже різноманітна (рис. 12). Зазвичай їх діаметральні розміри коливаються не більше 20-300 нм.

Мал. 12. Різноманітність вірусних часток.

Окремі представники досягають завдовжки 1-1,5 мкм. Структура вірусу полягає в оточенні генетичного матеріалу спеціальним білковим каркасом (капсидом), різним різноманіттям форм (спіральний, ікосаедричний, кулястий). Деякі віруси згори мають ще оболонку, сформовану з мембрани клітини-господаря (суперкапсид). Наприклад, (рис. 13) відомий як збудник захворювання, яке зветься (СНІД). Він містить як генетичний матеріал РНК, вражає певний тип клітин імунної системи (т-лімфоцити хелпери).

Мал. 13. Будова вірусу імунодефіциту людини.

Класифікація бактерій формою.

За формою всі бактерії діляться на 3 групи:

Кулясті або коки

Паличкоподібні або палички

Звивисті форми бактерій.

Коки мають округлу, кулясту, овальну, полум'я свічки, ланцетоподібну форму і поділяються на 6 підгрупвиходячи зі способу з'єднання.

1 мікрококи;

2 диплококи;

3 тетракоки;

4 стрептококи;

5 стафілококи;

6 сарцини.

Усі коки нерухомі, не утворюють суперечки.
Розміщено на реф.
Широко поширені у природі. Входять до складу заквасок кисломолочних. Можуть бути хвороботворними (ангіна, гонорея, менінгіт).

Паличкоподібні бактерії мають витягнуту форму. Довжина більша за ширину. Легко змінюють свою форму виходячи з умов життя, тобто. мають поліморфізм. Палички - найпоширеніша група серед усіх бактерій. Можуть бути не хвороботворними, але можуть викликати різні захворювання (тиф, дизентерія).

Палички бувають рухомими та нерухомими утворювати та неутворювати суперечки. За здатністю утворення суперечки палички поділяються на три групи:

Бактерії;

Бацили;

Клостридії.

Звивисті форми бактерій поділяються на три групи:

1. вібріони;

2. спірили;

3. спірохети.

Усі звивисті форми хвороботворні.

Будова та функції клітинної оболонки бактерій.

Клітинна оболонкапокриває клітину ззовні. Це щільна, пружна структура, що витримує перепад тиску, що складається з двох частин – зовнішньої частини, яка називається клітинною стінкою та внутрішньої частини – цитоплазматичної мембрани (ЦПМ). І стінка і мембрана має пори (отвори), через які в клітину проходять поживні речовини і видаляються продукти життєдіяльності. У цьому через пори клітинної стінки поживні речовини проходять молекулярної масі трохи більше 1000, т.е. стінка під час живлення виконує функції механічного сита. Через пори ЦПМ поживні речовини проходять за масою, а в міру потреби, т.е. вона має напівпроникність.

Клітинна оболонка виконує низку найважливіших функцій:

1 – підтримує форму тіла;

2 – захищає клітину від зовнішніх впливів;

3 - бере участь в обміні речовин клітини, тобто. пропускає поживні речовини та виділяє продукти життєдіяльності;

4 – бере участь у пересуванні клітини. Бактерії, позбавлені клітинної оболонки, втрачають рухливість;

5 – беруть участь у освіті капсули.

Класифікація бактерій формою. - Поняття та види. Класифікація та особливості категорії "Класифікація бактерій за формою." 2017, 2018.