Методические указания к самостоятельной работе

1. Вопросы по теме занятия 1 для самостоятельного изучения их студентами:

1. Что такое бактериологическая лаборатория, и каковы основные особенности работы в ней? Какие правила работы на кафедре микробиологии?

2. Какие существуют типы современных микроскопов? Что такое иммерсионная микроскопия?

3. Что такое разрешающая способность микроскопа?

4. Что такое сферическая и хроматическая аберрации? Какие типы объективов существуют?

5. Каковы правила работы с микроскопом?

6. Что такое систематика микроорганизмов?

7. Какие микроорганизмы бывают по морфологии?

8. Каковы основные формы бактериальных клеток?

9. На какой высоте должен находиться при микроскопии конденсор?

10.Каким зеркалом следует пользоваться при работе на микроскопах?

11.Как правильно приготовить бактериологическую петлю?

12.Как следует держать пробирку, петлю при взятии материала для приготовления препарата?

13.Как предохранить культуру микроорганизма от загрязнения из воздуха?

2. Дома студенту необходимо письменно ответить на следующие вопросы (домашняя работа сдается преподавателю на занятии):

1. Основные характеристики светового микроскопа

2. Принцип иммерсионного метода микроскопии

3. Особенности фазово-контрастной микроскопии

4. Особенности люминесцентной микроскопии

5. Основные характеристики электронного микроскопа

6. Способы фиксации бактерий

7. Основные способы окраски бактерий

Справочные и теоретические материалы

Схема 1

Основные формы бактериальной клетки

Взависимости Кокки Палочки Извитые

от формы клеток

Взависимости Диплококки Диплобациллы

от взаимного Тетракокки Стрептобациллы

расположения Стрептококки Диплобациллы

клеток после Стафилококки Стрептобактерии

деления Сарцины

В зависимости Бактерии Вибрионы

от размеров клетки Бациллы Спириллы

и формы существования

Схема 2

Классификация живых организмов

ЦАРСТВО ОТДЕЛ КЛАСС

Животные Простейшие

Animalia Protozoa

ЭУКАРИОТЫ

Растения Грибы

Plantae Fungi

Scotobacteria

ПРОКАРИОТЫ

Gracilicutes Anoxyphotobacteria

Oxyphotobacteria

Firmicutes Firmibacteria

Thallobacteria

Tenericutes Molicutes

Mendosicutes Archebacteria

Схема 3

Таксономия прокариотов

ЦАРСТВО PROCARIOTAE

(Regnum)

ОТДЕЛ Gracilicutes Firmicutes Tenericutes Mendosicutes

(Divisio)

Тонкостенные Толстостенные Бактерии Архебактерии

грамотрицательные грамположительные без ригидной

бактерии бактерии клеточной стенки

Подотдел

(Subdivisio)

ГРУППА 1-16 17-29 30 31-35

КЛАСС Scotobacteria Firmibacteria Mycoplasma Archebacteria

(Classis)

Подкласс (Subclassis)

В то же время огромный фактический материал, накопившийся в микробиологии, потребовал построения классификации микроорганизмов только на основании изучения нуклеотидных последовательностей 16 S рРНК. В настоящее время для систематики микроорганизмов стал использоваться филогенетический подход. Такой подход позволил сформировать генотипическую классификацию микроорганизмов. Филогенетическая классификация организмов построена на изучении нуклеотидных последовательностей 16 S рРНК. Эта рибосомальная РНК состоит примерно из 1500 нуклеотидов, 900 из которых консервативны. Анализ 16 S рРНК позволяет определить местоположение организмов на филогенетическом древе.

В настоящее время все живые микроорганизмы, согласно филогенетической классификации (за исключением вирусов, которые выделены в отдельное царство), подразделены на 3 домена: эукарии, эубактерии, археи. Представители каждого из трёх доменов имеют свои особенности, благодаря которым они занимают определённые экологические ниши и выполняют конкретные функции. Трёхдоменная система – биологическая классификация была предложена в 1977 году Карлом Вёзе. В частности, особенное внимание в ней уделяется разделению прокариот на две группы, первоначально названные Эубактерии (в н.в. бактерии) и Архебактерии (в н. в. Археи). Вёзе утверждал, основываясь на различиях в генах 16S рРНК, что эти две группы и эукариоты отделились от общего предка с плохо развитым генетическим аппаратом, который часто называют прогенотом. Чтобы показать это отделение, Вёзе присвоил каждой группе статус домена и разделил их на несколько царств. Сначала Вёзе использовал термин «царство» для филогенетических групп самого высокого порядка, но с 1990 года для этого применяют термин «домен». Третий (3) домен "Eucarya" - эукариотические клетки (Kingdom Fungi и Kingdom Protista). Эукариоты (Eukarya) включают классы: животные, циллиаты, зеле­ные растения, грибы, жгутиковые, микро­споридии. Эукариотические клетки более сложно организованы и пластичны, что позволило им объединяться в высокоорганизованные клеточные ансамбли. Это стало началом многоклеточных организмов. Второй (2) домен "Bacteria" – истинные прокариоты, не имеющие ядерной мембраны. Микрорганизмы-прокариоты, обладающие типичными признаками и свойствами бактерий, включены в домен Bacteria. Среди микроорганизмов, входящих в состав 2 и 3 доменов, есть патогенные для человека виды. Первый (1) домен "Archaea" – предковые прокариоты непатогенные для человека. От эубактерий отличаются по особенностям РНК и биохимии. Они обладают уникальной древней эволюционной историей, поэтому их считают одними из древнейших организмов на Земле. Часто их также именуют архебактериями. Нередко их характеризуют как обитателей экстримальных сред. Археи включают линии Crenarchaeota, Euryarchaeota (классы: Methanobacteria, Methanococci, Methanomicrobia, Halobacteria, Thermoplasmata, Thermococci, Archaeoglobi, Methanopyri, Nanoarchaeota), Korarchaeota, Nanoarchaeota, Thaumarrchaeota. Археи отличаются от бактерий рядом существенных признаков: строением клеточных стенок, строением мембран и липидов мембран, особенностями метаболизма. Так, у архей не найдено типичных для бактерий клеточных стенок, содержащих муреин. Они представлены псевдомуреином (нет N-ацетилмурамовой кислоты) или белковым слоем, содержащим такие аминокислоты, за счет которых на поверхности клетки создается тонкий слой воды, отталкивающий ионы солей. Существуют и такие археи, у которых полностью отсутствует клеточная стенка. У архей ДНК связана с гистонами, трансляция белка не чувствительна к хлорамфениколу, но чувствительна к дифтерийному токсину (как у эукариот). Полная генотипическая классификация отражена во втором издании Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology (рус, перевод: справочник Берги по бактериологической систематике). Издание справочника состоит из 5 томов. Том I, изданный в 2001: «The Archaea and the deeply branching and phototrophic Bacteria» (археи, ветвящиеся и фототрофные бактерии). Том II был выпущен в 2005 г и описывает «The Proteobacteria» (Протеобактерии). Второй том состоял из трёх книг: часть A: «Introductory essays» (введение); часть B: «The Gammaproteobacteria» (гаммапротеобактерии); часть C: Other classes of Proteobacteria (другие классы протеобактерий: альфа-, бета-, дельта-, эпсилон). Том III был издан в 2009 и описывает Firmicutes (Фирмикуты). Том IV появился в 2011 году и включает Bacteroidetes, Spirochaetes, Tenericutes, Acidobacteria, Fibrobacteres, Fusabacteria, Dictyoglomi, Gemmatimonadetes, Lentisphaerae, Verrucomicrobia, Chalamydiae, Planctomycetes. Том V был издан в 2012 году и содержал сведения об Actinobacteria (Актинобактерии). Систематика микроорганизмов построена по следующему принципу: 1). Домены Археи и Бактерии входят в царство прокариоты. Домены (империя, надцарство) делятся на филии (типы, линии). Так, в домен "Bacteria" входит 30 филий, среди которых BXIII (Proteobacteria), BXIV (Firmicutes) , BXV (Tenericutes), BXVI (Actinobacteria), BXVIII (Chlamidia), BXIX (Spirochaetes), BXXII (Bacteroidetes), ВХХIII (Fusobacteria) имеют медицинское значение. Кроме того, филогенетическая классификация микроорганизмов включает следующие таксоны: класс (Class - англ., лат.), подклассы, порядок (Order- англ., Ordo - лат.); подпорядок, семейство (family (англ)., familia (лат.), род (genus), вид (species.), подвид. Вид микроорганизма, по-прежнему, основная классификационная категория. Кроме этих таксонов широко используются и другие классификационные термины: штамм, клон, подвид, инфравид, морфовар, хемовар, серовар, фаговар, колициновар, резистенсвар, геновар, рибовар, патовар, биовар. В настоящее время по классификации 2012 года домен бактерии включает 48 классов, 6 подклассов,104 порядка, 20 подпорядков, 266 семейств, примерно 2000 родов, около 7000 видов и 450 подвидов. Принципы формирования названий мик­роорганизмов регулируется "Между­народным кодексом номенклатуры бакте­рий", а названия видов бактерий регламен­тируются "Утвержденным списком назва­ний бактерий" и регулярно издаваемыми дополнениями. Современная систематика бактерий далека от совершенства и отражает уровень знаний, существующих на данный момент. Динамич­ность представлений о таксономии микроор­ганизмов вызывает некоторые сложности в практической деятельности не только вра­чей-клиницистов, но и микробиологов.

Схема 4

Домен (Bacteria)

ТИП (Филии)

КЛАСС (Class)

ПОРЯДОК (Ordo)

Подпорядок (Subordo)

СЕМЕЙСТВО (Familia)

Подсемейство (Subfamilia)

РОД (Genus)

ВИД (Species)

ПОДВИД (subspecies)

А Б

Рис 1. Основные различия между прокариотической и

эукариотической клетками (Поздеев О.К., 2001)

Бактериальная (прокариотическая) клетка (А) окружена клеточной стенкой (КС). Цитоплазма обильно насыщена рибосомами. Молекула ДНК обычно расположена в центре клетки. Цитоплазма эукариотической клетки (Б) окружена цитоплазматической мембраной (ЦМП), включает митохондрии (М), вакуоли (В), шероховатую эндоплазматическую сеть с рибосомами (ШЭС), гладкую эндоплазматическую сеть (ГЭС), запасные гранулы (ЗГ) и ядро (Я).

Таблица 1