Основные и специфические единицы систематики в микробиологии
Основными единицами, используемыми в систематике микроорганизмов, являются их род и вид. Определение вида было предложено еще Красильниковым и до сих пор актуально. В современной интерпретации вид – это совокупность особей, объединенных по близким свойствам, но отличающихся от других представителей рода. Характеризуя видовое разнообразие микроорганизмов, обязательно учитывают пуриново-пиримидиновое соотношение: Г (гуанин) + Ц (цитозин) : А (аденин) + Т (тимин), являющееся постоянной величиной в пределах одного вида. Например, у E. coli величина Г+Ц : А+Т составляет 1,04.
Помимо таксонов (классы, отделы, порядки, семейства, роды и виды), положенных в основу классификации представителей микрофлоры, в современной микробиологии широко используются специфические таксономические единицы:
подвид – стойкий вариант вида, полученный экспериментальным путем;
чистая культура – совокупность однородных микроорганизмов, выделенных на питательной среде, характеризующаяся сходными морфологическими, культуральными, биохимическими и антигенными свойствами;
популяция – совокупность особей одного вида со свободным внутривидовым скрещиванием, изолированных от других видов микроорганизмов и не способных к межвидовому скрещиванию;
штамм – чистая культура микроорганизмов, выделенных из определенного источника и отличающихся от представителей вида из других местообитаний (более узкое понятие, чем вид или подвид);
клон – совокупность потомков, выращенных из единственной микробной клетки.
Прокариоты и эукариоты
Морфологическое строение и некоторые особенности физиологии бактерий позволяют отнести этих представителей микрофлоры к так называемым доядерным формам жизни. Их называют прокариотами. Они характеризуются отсутствием истинного ядра (ядерный аппарат бактериальной клетки носит название нуклеоид), наличием мезосом, небольшими размерами рибосом, рассеянными в цитоплазме, спорообразованием в целях сохранения вида, кроме того, для них характерно поперечное деление клеток. К прокариотам также относятся актиномицеты и сине-зеленые водоросли (цианобактерии).
В то же время различают микроорганизмы, которых относят к эукариотам. Они обладают истинным (ограниченным от цитоплазмы) ядром, крупными рибосомами, вместо мезосом имеют настоящие митохондрии, им свойственно половое размножение, а образующиеся в цикле их жизненного развития споры являются клетками размножения. В эту группу входят грибы, простейшие и все остальные микроскопические водоросли.
Особые формы жизни – вирусы и прионы. Это неклеточные формы жизни, но если вирусы имеют молекулярный носитель наследственности – ДНК или РНК, заключенные в белковую оболочку (капсид), то прионы представляют собою лишь белковые субъединицы. И те, и другие вирулентны и совершенно не могут жить вне живого организма.
Морфологические и функциональные особенности бактериальных клеток Форма и размеры бактериальных клеток
Наибольшее распространение в микромире получили бактерии, имеющие три основные формы: шаровидную, палочковидную и извитую (рис. 1).
Рис. 1. Формы бактериальных клеток:
1 – кокки; 2 – диплококки; 3 – тетракокки; 4 – стрептококки;
5 – стафилококки; 6 – сарцины; 7 – бактерии; 8 – бациллы;
9 – стрептобактерии; 10 – стрептобациллы; 11 – вибрионы;
12 – спирохеты; 13 – спириллы
Среди шаровидных бактерий (кокков) различают:
монококки;
диплококки (две сцепленных особи после деления материнской клетки);
тетракокки (кокки, сцепленные по 4 после последовательного деления в двух взаимно перпендикулярных плоскостях);
сарцины (скопления кокков в виде пакетов из 8–16 и более клеток, разделившихся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях);
стрептококки (длинные цепочки, образованные путем неоднократно повторяющегося деления клеток в одном направлении);
стафилококки (так называемые виноградные гроздья, образованные беспорядочным делением клеток).
Палочковидные бактерии делятся на две группы:
Bacteria (бактерии) – микроорганизмы, не способные к спорообразованию;
Bacillus (бациллы) – спорообразующие микроорганизмы.
Обе группы способны образовывать парные соединения (по аналогии с кокками добавляется приставка дипло-) и цепочки (приставка стрепто-). Например, диплобактерии, стрептобациллы.
Среди извитых бактерий различают:
вибрионы, имеющие слегка извитую форму (в виде запятой), изгиб составляет не больше четверти оборота;
спириллы – длинные изогнутые палочки с одним или несколькими (чаще до пяти) завитками;
спирохеты – тонкие длинные палочки с большим количеством мелких завитков.
Внешний вид бактерий чрезвычайно изменчив. Он может измениться под влиянием самых различных факторов воздействия:
физических (температура, радиация, высушивание);
химических (дезинфектанты, лекарственные средства);
биологических (антибиотики, бактериофаги).
При этом произошедшие изменения могут закрепиться как на уровне фенотипа, так и на уровне генотипа.
Величина бактериальных клеток измеряется по Международной системе единиц СИ в микрометрах (10-6 м). Диаметр клеток большинства шаровидных бактерий составляет 1–2 мкм, длина палочковидных бактерий колеблется в интервале 1–4 мкм, ширина – от 0,5 до 1 мкм. Есть бактерии, размер которых в длину достигает 10 мкм (картофельная палочка).
Существуют и более мелкие формы микроорганизмов, но их относят к другим систематическим группам. Таковы вирусы, фильтрующиеся бактерии, микоплазмы, прионы. К примеру, величина вирусной частицы не превышает 0,01–0,4 мкм.