1 Дайте определение виду, биовару, штамму и клону микробных клеток

• ВИД – эволюционно сложившаяся совокупность особей, имеющая единый генотип, проявляющийся сходными фенотипическими признаками.

• Биовар- внутривидовая систематическая категория отличающихся от других вариантов по какому либо существ биолог свойству

• ШТАММ - чистая культура одного вида бактерий, выделенная в определенное время из одного источника.

КЛОН - культура клеток, выращенная из одного микроорганизма методом клонирования

2Какие таксономические системы используются в систематике бактерий?

По наличию и строению клеток вся живая природа может быть разделена на прокариоты (не имеющие истинного ядра), эукариоты (имеющие ядро) и не имеющие клеточного строения формы жизни. Последние для своего существования нуждаются в клетках, т.е. являются внутриклеточными формами жизни

. Согласно современной систематике, микроорганизмы относятся к 3 царствам:

• Vira — вирусы;

• Eucariotae — простейшие и грибы;

• Procariotae - истинные бактерии, риккетсии, хламидии, микоплазмы, спирохеты, актиномицеты.

Микроорганизмы - это невидимые простым глазом представители трех царств: Эукариоты, Прокариоты, Вирусы.

Прокариотическая клетка имеет средние размеры 1-10 мкм, генетический материал представлен кольцевой молекулой ДНК, расположенной свободно в цитоплазме, нет ядерной мембраны, отграничивающей генетический материал от цитоплазмы, гистоны отсутствуют. Синтез белка происходит на рибосомах 70 S, свободно расположенных в цитоплазме. Тип деления - бинарный. Клеточная стенка образована пептидогликаном. Анаэробное дыхание возможно.

Эукариотическая клетка имеет средние размеры 10-100 мкм. Генетический материал отграничен от цитоплазмы ядерной мембраной, имеет форму хромосомы, гистоны имеются, синтез белка осуществляется на рибосомах 80 S. Рибосомы находятся в составе эндоплазматической сети. Тип деления - митотический. Клеточная стенка (если есть) содержит хитин или целлюлозу. Имеются стеролы. Анаэробное дыхание отсутствует.

К прокариотам относятся бактерии (в т. ч. актиномицеты, цианобактерии, спирохеты, риккетсии, хламидии, микоплазмы) и архебактерии.

К эукариотическим микроорганизмам относятся грибы, простейшие, одноклеточные водоросли.

Вирусы - не имеют клеточного строения.

Таким образом, бактерии имеют следующие обязательные структуры:

• клеточную стенку (за исключением микоплазм),

• цитоплазматическую мембрану,

• цитоплазму,

• нуклеоид,

• рибосомы.

Необязательные (непостоянные структуры бактериальной клетки):

• капсула,

• жгутики,

• споры,

• включения в цитоплазме.

Биологическая классификация бактерий неоднократно пересматривалась. Принципы идентификации, изложенные в Определителе бактерий Берджи, 9-е издание которого вышло в 1994 г., нашли наибольшее распространение в практической бактериологии. В соответствии с ними (на основе строения клеточной стенки и отношения к окраске по Граму) бактерии разделены на 35 групп, входящих в 4 категории:

I – грамотрицательные эубактерии;

II – грамположительные эубактерии;

III – эубактерии, лишенные клеточной стенки – микоплазмы (Mollicutes);

IV – археобактерии (Archaea).

Кроме того, Основой определения систематического положения являются:

• морфология и

• тинкториальные свойства клеток (форма, размеры, взаимное расположение, спорообразование, окраска по методу Грама и другими методами),

• культуральные,

• биохимические,

• антигенные характеристики, а также

• чувствительность к различным антимикробным воздействиям и

• степень генетического родства с представителями других таксонов (по процентному соотношению содержания гуанина и цитозина в геноме, гомологии нуклеиновых кислот и способности к обмену генетической информацией).

По уровню биологической организации бактерии стоят ниже эукариотических организмов (грибов, простейших, гельминтов).

Несмотря на введение новых методов таксономических исследований, вопрос о полной и всеобъемлющей классификации бактерий остается до конца нерешенным. Даже истинное родство, выявленное по гомологии нуклеиновых кислот, свидетельствует лишь о наличии общего предка и может быть оспоренным.

Наибольшее практическое значение имеют схемы идентификации, основанные на морфофизиологических, тинкториальных, метаболических и других легко выявляемых свойствах бактерий. Определение этих свойств в ходе диагностики позволяет не только выделять и идентифицировать чистые культуры, но и дифференцировать их с представителями сопутствующей микрофлоры, не связанными с заболеванием. Более того, даже начальные этапы исследования могут дать ценную информацию для выбора средств этиотропной терапии.

Морфология и тинкториальные свойства. По морфологическому принципу бактерии разделяют на:

• шаровидные (кокки),

• палочковидные (овоидные, коккобациллы, прямые, изогнутые, вибрионы, с закругленными, заостренными, "обрубленными" концами, ветвящиеся, нити)

• извитые формы (спиралевидные с одним или более завитками).

В зависимости от расположения в микропрепарате различают:

• одиночные,

• попарно расположенные клетки (диплококки),

• в виде тетрад (тетракокки),

• цепочек (стрептококки, стрептобациллы),

• пакетов (сарцины),

• беспорядочных скоплений (стафилококки).

4 Какова структура, химический состав и функции клеточной стенки бактериальных клеток? Клеточная стенка - важный и обязательный структурный элемент подавляющего большинства прокариотных клеток, располагающийся под капсулой или слизистым чехлом или же непосредственно контактирующий с окружающей средой (у клеток, не содержащих этих слоев клеточной оболочки ). На долю клеточной стенки приходится от 5 до 50% сухих веществ клетки. Клеточная стенка служит механическим барьером между протопластом и внешней средой и придает клеткам определенную, присущую им форму. Концентрация солей в клетке, как правило, намного выше, чем в окружающей среде, и поэтому между ними существует большое различие в осмотическом давлении. Клеточная стенка чисто механически защищает клетку от проникновения в нее избытка воды. По строению и химическому составу клеточная стенка прокариот резко отличается от таковой клеточной стенки эукариотных организмов. В ее состав входят специфические полимерные комплексы, которые не содержатся в других клеточных структурах.

Клетки большинства бактерий покрыты оболочкой - полимерной субстанцией, которая имеет множество свойств и функций. Эта оболочка, или капсула, отлична от двухслойной мембраны и располагается над ней. У бактерий термин "капсула" используется для определения высокомолекулярных полимеров, которые "прикрепляются" к поверхности бактерий.

С наличием капсул связаны некоторые патогенные свойства бактерий. Капсулярные полисахариды бактерий могут необратимо связываться с отрицательно заряженными поверхностями. Известно, что капсулярные полисахариды способствуют персистенции бактерий. Они обладают антифагоцитарными свойствами, так как способны неспецифически связывать фактор H , в норме являющийся ингибитором альтернативного пути активации комплемента. Кроме того, капсулы предотвращают неспецифическое отложение IgG на поверхности бактерий. Дополнительная защита от фагоцитоза усиливается образованием микроколоний, окруженных гликокаликсом из присоединившихся экзополисахаридов, которые оказываются устойчивыми к перевариванию ферментами.

5 Какова структура, химический состав и функции цитоплазматической мембраны бактериальных клеток

Содержимое клетки отделяется от клеточной стенки цитоплазматической мембраной (ЦПМ) — обязательным структурным элементом любой клетки, нарушение целостности которого приводит к потере клеткой жизнеспособности.

Химический состав мембран. ЦПМ — белково-липидный комплекс, в котором белки составляют 50–75%, липиды — от 15 до 45%. Кроме того, в составе мембран обнаружено небольшое количество углеводов Главным липидным компонентом бактериальных мембран являются фосфолипиды

Главная функция липидов — поддержание механической стабильности мембраны и придание ей гидрофобных свойств.

На долю белков приходится больше половины сухой массы мембран. что мембранные белки — это, как правило, ферменты. По аминокислотному составу мембранные белки не отличаются от других клеточных белков В некоторых бактериальных мембранах обнаружены углеводы. они входят в состав гликолипидов и гликопротеинов.

Структура мембран. Мембранные липиды образуют бислои, в которых гидрофильные "головы" молекул обращены наружу, а гидрофобные "хвосты" погружены в толщу мембраны Углеводородные цепи, прилегающие к гидрофильным "головам", довольно жестко фиксированы, а более удаленные части "хвостов" обладают достаточной гибкостью. "Жидкая" структура мембран обеспечивает определенную свободу молекул белков, что является необходимым для осуществления процессов транспорта электронов и веществ через мембрану. Это же свойство обусловливает высокую эластичность мембран: они легко сливаются друг с другом, растягиваются и сжимаются.

белки условно можно разделить на три группы: интегральные, периферические и поверхностные. Интегральные белки полностью погружены в мембрану, а иногда пронизывают ее насквозь. Связь интегральных белков с мембранными липидами очень прочна и определяется главным образом гидрофобными взаимодействиями. Периферические белки частично погружены в гидрофобную область, а поверхностные находятся вне ее. В первом случае связь с липидами в основном, а во втором — исключительно определяется электростатическими взаимодействиями. Помимо этого некоторые белки и липиды в мембране могут быть связаны ковалентно.

ЦПМ является основным барьером, обеспечивающим избирательное поступление в клетку и выход из нее разнообразных веществ и ионов⁸. В ней локализованы ферменты, катализирующие конечные этапы синтеза мембранных липидов, компонентов клеточной стенки и некоторых других веществ. Общепризнана роль ЦПМ прокариот в превращениях клеточной энергии. У бактерий, источником энергии для которых служат процессы дыхания или фотосинтеза, в ЦПМ определенным образом расположены переносчики цепи электронного транспорта, функционирование которых приводит к генерированию электрохимической энергии (Dm_H⁺), используемой затем в клетке по разным каналам, в том числе и для образования химической энергии (АТФ).