мікробіологія

дослідження Є.І. Квасникова, В.Й. Білай, С.С. Дяченко, В.Г. Дроботько, Л.В. Громашевський, В.С. Деркач, Л.С. Ценковський, Б.Л. Палант.

Мікробіологічна наука в Україні знаходиться на такій стадії розвитку, що може внести великий вклад у добробут і здоровя людей. Вона дала дивовижні відкриття у минулому, відіграє значну роль у багатьох сферах людського життя сьогодні й без сумніву буде великою наукою майбутнього.

ІІІ. СИСТЕМАТИКА ТА НОМЕНКЛАТУРА МІКРООРГАНІЗМІВ

СИСТЕМАТИКА - спеціальна галузь біології, що займається групуванням живих істот, зокрема і мікроорганізмів.

КЛАСИФІКАЦІЯ - процес встановлення належності живих істот до певної групи (таксону).

Нині відомі класифікації рослин та тварин. Під час їх створення враховувались родинні зв'язки представників таксономічних груп. Що ж стосується мікроорганізмів зробити це нелегко. Ще Карл Ліней (17071778), відомий систематик живих істот, відмовився від будь якої класифікації мікроорганізмів, надавши їм назву „хаос", тобто безладдя. Тривалий час дискутувалася природа мікроорганізмів. Одні дослідники відносили їх до рослинного світу (царства рослин), інші до тваринного - царства тварин.

11

Згідно сучасному уявленню весь світ живого поділяється на організми КЛІТИННІ та НЕКЛІТИННІ (рис.1). У свою чергу клітинні поділяються на надцарства прокаріотів та еукаріотів.

	СВІТ ЖИВОГО
Неклітинні	Клітинні
Acellularia	cellularia
	доядерні	Ядерні
Віруси	Procaryotae	Eucariotae
Vira	археї	протисти
	еубактерії	Вищі
		рослини
		гриби
		тварини

Рис. 1- класифікація світу живого

ПРОКАРІОТАМИ (від лат «Pro» -до, caryotae» — ядро)

називають мікроорганізми, яі не мають чітко диференційованого ядра, а містять його аналог — нуклеоїд. До них належать бактерії та синьозелені водорості, які ще називають ціанобактеріями. Вважають, що прокаріоти похідні первісних істот, які існувалї понад три мільярди років тому. До прокаріотів відносять і недавно відкриті архебактерії.

12

ЕУКАРІОТАМИ (від лат «Eucaryotae» — ядерні) називають всі одноклітинні і багатоклітинні організми, які мають сформоване ядро, відмежоване від цитоплазми ядерною мембраною. До еукаріотів належать представники грибів, водоростей і найпростіших. Еукаріотична клітина має ядро, відокремлене (в інтерфазі) від цитоплазми ядерною оболонкою. В ядрі міститься 1-2 ядерця, що є центрами синтезу рибосомальної РНК і хромосом - носіїв спадкової інформації, які складаються з дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) і білка. Ядро має по дві хромосоми кожного виду, отримані від обох батьків. Хромосоми вдається побачити лише під час поділу ядра.

Таксономічна класифікація живих об'єктів постійно вдосконалюється у зв'язку з зрозумілим бажанням дослідників запропонувати таку, яка б максимально враховувала філогенез видів. Запропонувати єдину природну класифікацію для усіх мікроорганізм поки що не вдається. У зв'язку з цим були розроблені класифікації для окремих їх груп, зокрема бактерій і грибів. Класифікації будуються за принципом ієрархічної системи.

13

Рис.2 - Таксономічна класифікація живих об'єктів

У мікробіології, як і в систематиці вищих істот, основним таксоном вважається вид - таксономічна одиниця, що об'єднує

організми на основі морфологічних, фізіологічних, генетичних та інших ознак. Останній може поділятись на підвиди, штами, антигенні групи і варіанти. Близькоспоріднені види об’єднуються у роди. Останні, на основі спільності певних ознак, згруповані у

родини, далі - порядки, класи, царства.

Називати вид прийнято за бінарною номенклатурою К.Ліннея латинською мовою. Спочатку вказують рід, потім вид. Наприклад:

Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Mycobacterium tuberculosis, Bacillus anthracis

Назва роду пишеться з великої літери, а назва виду з маленької. При наявності підвиду (subspecies) його теж вказують, наприклад:

Streptococcus equi subspecies.

14

Всі бактерії об'єднані у царство PROCARIOTAE поділяються на чотири відділи: Gracilicutes, Firmacutes, Tenericutas, Mendosicutes.

Відділ Gracilicutes (від лат. «gracilis» - тонкий, «cutes» - шкіра) об'єднує еубактерії, що мають клітинну стінку грамнегативного типу. Клітини можуть бути овальної форми, прямі чи злегка зігнуті палички, або ж у вигляді спіралей чи тонких ниток. Розмножуються переважно шляхом бінарного поділу, деякі брунькуванням. Є рухомі та нерухомі види.

Відділ Firmacutes (від лат «Firmus»- сильний, могутній) включає еубактерії, які мають клітинну стінку грампозитивного типу. Сюди віднесені аспорогенні та спороутворюючі бактерії, а також актиноміцети.

До відділу Tenericutas належать еубактерії, які не мають клітинної стінки. Цитоплазма оточена лише елементарною мембраною. Надзвичайно поліморфні. Розмножуються брунькуванням, бінарним поділом, фрагментацією ниткоподібних форм чи шляхом складних морфологічних перетворень. Переважно нерухливі. Грамнегативні. Відділ представлений єдиною групою -

мікоплазми (або молікути).

Відділ Mendosicutes об'єднує прокаріоти в структурі клітинної стінки яких не виявляється істинний пептидоглікан. Форма клітин буває різною: сферичною, паличкоподібною, спіральною. Серед них є надзвичано терморезистентні види, здатні рости при температурі понад 100°С, розмножуватись у солоній воді.

15

VI. МОРФОЛОГІЯ МІКРООРГАНІЗМІВ

БАКТЕРІЇ (від лат. «bacteria» - паличка) - це одноклітинні

прокаріотичні мікроорганізми розміром 0,1 - 28 мкм, які часто утворюють специфічні угруповання. Найбільш розповсюдженими є кулясті (коки), паличкоподібні (циліндричні) та звивисті форми бактерій. Їх прийнято називати основними. Крім названих існують також і інші форми бактерій.

Кулясті бактерії або коки (від лат. «coccus» - ягода, зерно) -

мікроби кулястої, бобоподібної та ланцетоподібної форми розміром біля 1 мкм. В залежності від розміщення клітин після розмноження коки поділяються на:

¾Мікрококи (від лат. «micros» - дрібний) — поодиноко розміщені кулясті клітини. Мікрококи характеризуються поодиноким і безладним розташуванням клітин. Як правило, це сапрофітні мікроорганізми і за звичайних умов не викликають захворювань у людини і тварини. Переважно це сапрофіти - типові мешканці води, ґрунту та повітря, зокрема

M. lysodeikticus, M. Varions., Azotobacter chroococcum.

¾Диплококи (від лат. «diplo» - подвійний) - група коків, які після поділу не розходяться, а існують парами. Типовими представниками диплококів е збудники епідемічного цереброспінального менінгіту та гонореї. Ці мікроорганізми мають характерну бобоподібну форму в мазках, увігнутими сторонами повернуті один до одного. Збудники крупозної пневмонії у людини та диплококової інфекції у тварин також

16

належать до диплококів, але мають ланцетоподібну форму. Зустрічаються диплококи і серед сапрофітів.

¾Стрептококи (від лат. «streptos» — ланцюг, намисто) - мікроби, які після поділу в одній площині не розходяться, а формують ланцюжки, що складаються з3-4, а деколи з десятків клітин круглої або еліпсоподібної форми. Частина їх є сапрофітами, представниками нормальної мікрофлори людини і тварин інші викликають тяжкі гнійно-септичні процеси (пневмонію, менінгіт, маї тощо). Представники:

S.faecalis, S. lactis, Streptococcus pyogenes.

¾Тетракоки (від гр. «tetra» - чотири) - клітини, розміщені по чотири, як наслідок поділу материнської клітини в двох взаємно перпендикулярних площинах. Як правило, ці мікроорганізми непатогенні для людини та тварин.

Представники: Stomatococcus mucilagimosiis, Pediococcus damnosus.

¾Сарцини (від лат. «sarcio» — зв'язую) - коки розташовані у взаємно перпендику лярних площинах у вигляді пакетів з 8, 16, 32, 64 клітин. Патогенних представників серед них не виявлено. Представник: Sarcina ventriculi.

¾Стафілококи (від лат. «staphylos» - гроно винограду) - коки, які діляться в декількох різних площинах. Клітини розташовуються хаотично, у вигляді скупчень. В мазках із культури нагадують виноградне гроно. Зустрічаються у повітрі, грунті, організмі людини і тварин. Чисельні їх представники спричиняють різноманітні гнійно-септичні

17

захворювання (фурункульоз, нефрит, холецистит, менінгіт, пневмонія, мастит тощо). Представники: Staph. epidermidis, Staph. saprophyticus, Staph. aureus.

Паличкоподібні бактерії. Розмір паличкоподібних бактерій коливається в межах 0,8 - 11 мкм. Паличкоподібні форми прийнято розрізняти на такі, що не утворюють спор – власне бактерії та палички, що здатні утворювати спори - бацили. В разі, коли спори перевищують діаметр самої палички їх називають клостридіями.

Паличкоподібні бактерії можуть мати різноманітну форму: пряма коротка чи, навпаки, товста паличка, злегка зігнута паличка, еліпсоподібна, веретеноподібна, у вигляді барабанної палички або тенісної ракетки та ін.

Хоча спороутворювальні бактерії є більш пристосованими до існування в несприятливих умовах, аспорогенні бактерії є більш розповсюженою групою мікроорганізмів.

Серед спороутворюючих паличок - бацил та клостридій є чимало видів, які викликають тяжкі захворювання у людини і тварин (збудники сибірки, правця, ботулізму).

Звивисті форми бактерій. Мають унікальну зігнуту, хвилясту чи штопороподібну форму. У залежності від кількості витків, товщини та довжини клітини звивисті форми бактерій поділяють на вібріони, спірили та спірохети.

¾Вібріони (від лат. «vibrare» - коливатись, тремтіти) - зігнуті палички, які нагадують кому. Ці бактерії широко розповсюджені в морях та витоках річок, на поверхні морських

18

тварин та вмісті їх кишок. Деякі види виявлені у прісній воді. Біля 10 видів є патогенними для людини, декілька видів викликають захворювання морських хребетних та безхребетних.

¾Спірили (від лат. «spira» - завиток, спіраль) - на відміну від вібріонів, їх клітини товщі, довші та більш звивисті. Спірили - бактерії, які мають декілька вигинів, що надає їм форму англійської букви S. Патогенним представником є спірила, яка викликає у людини содоку (хворобу укусу щурів). До цієї групи мікроорганізмів належать також кампілобактерії та гелікобактерії, якіздатні спричиняти у людини захворювання шлунково-кишкового тракту, сечостатевої системи. Спірили можуть мати від 1 до 8-10 витків. Переважно це сапрофіти, які мешкають у стоячих, забруднених водоймах, а також гниючих рештках рослинного та тваринного походження, зокрема: S. volutans.

¾Спірохети (від лат «spiro» - штопор) - сильно звивисті палички. Мають понад 8-10 і більше витків. Довжина їх клітини може сягати 500 мкм, проте діаметр не перевищує - 0,3-1,5 мкм. Серед спірохет є сапрофіти, які зустрічаються у прісних та солоних озерах, донних відкладеннях та види, зокрема трепонеми, борелії і лептоспіри. Трепонеми викликають у людини сифіліс, лептоспіри - лептоспіроз, борелії - поворотний тиф.

Форма клітин прокаріотів визначається твердою (ригідною) оболонкою. Для більшості клітин бактерій форма є сталою видовою ознакою. Однак є й деякі винятки з цього правила. У циклі розвитку

19

низки бактерій спостерігається зміна форми клітин, наприклад у представників роду Агthгоbacter.

УЛЬТРАСТРУКТУРА БАКТЕРІАЛЬНОЇ КЛІТИНИ.

Бактеріальні клітини є прокаріотичними живими системами. Між ними та еукаріотами існують суттєві відмінності, які дозволяють віднести бактерії до самостійного царства. Слід пам'ятати, що в еукаріотів тканини та органи складаються з окремих клітин, що находяться у фізіологічній метаболічній залежності і не можуть існувати окремо. Мікробна клітина - абсолютно автономний складний організм, здатний до самостійного, індивідуального існування.

Найсуттєвішою ознакою прокаріотів є відсутність структоризованого ядра. Його роль відіграє нуклеоїд - ядерна речовина, яка розташована в цитоплазмі та не відмежована від неї каріолемою. У бактерій немає таких органел, як мітохондрії, апарат Гольджі, ендоплазматичний ретикулюм, хлоропласти, мікротільця. Проте вони мають мезосоми, функція яких аналогічна мітохондріальній. Нуклеоїд - ядерний апарат бактеріальної клітини займає її центральну частину, має неправильну форму і не відмежовується від цитоплазми оболонкою. Він складається з однієї суперспіралізованої дволанцюгової ДНК діаметром до 2 нм, замкнутої в кільце, інтегрованої з РНК-полімеразою. Довжина цієї гігантської молекули може сягати 3 мм. Досить часто бактерії поруч із хромосомною містять позахромосомну ДНК значно менших розмірів, також скручену в кільце і локалізовану в цитоплазмі. Такі елементи одержали назву плазміди. Вони детермінують синтез деяких речовин, ферментів, токсинів, забезпечують стійкість бактерій до антибіотиків та ін.

20