2. Идентификация прокариот
Идентификацию не следует рассматривать как часть таксономии, хотя подобно таксономии, она связана с описанием организмов и основана на сравнении их с известными таксонами. Но рамки и цели идентификации уже таковых в таксономии. Идентификация – это определение систематического положения выделенной из какого-либо источника культуры до уровня вида или варианта. Идентификация включает описание штамма и сравнение его с ранее классифицированными и имеющими названия штаммами (при этом проводят определение признаков с помощью набора тестов, предварительно выбранных в соответствии с изучаемой проблемой). Организм может быть идентифицирован (т.е. определен как идентичный известному таксону), в том случае, если этот таксон уже известен. Организмы, которые ранее не были выделены, должны быть идентифицированы вначале как новые и затем классифицированы в рамках существующей таксономии. (В случае нетождественности с известными видами, т.е. если выделенный штамм из природы (изолят) представляет собой новый вид, проводят таксономический анализ).
Идентификация – это определение систематического положения выделенной из какого-либо источника культуры до уровня вида или варианта.
Первый шаг при идентификации – получение чистой культуры.
Для идентификации бактерий используют комплекс признаков:
Морфологическая характеристика и организация клеток бактерий (форма, размеры клетки, характер соединения в агрегаты; подвижность, наличие жгутиков и тип жгутикования; способность образовывать споры, тип спорообразования; наличие капсулы, особенности внутриклеточного строения, наличие включений в клетке).
Тинкториальные признаки связаны с особенностями химического состава клеточной стенки бактерий. К тинкториальным признакам относится способность бактерий окрашиваться по Граму и тест на кислотоустойчивость.
Культуральные свойства – особенности роста чистой культуры на плотных и жидких питательных средах.
Физиолого-биохимические признаки включают:
Установление типа обмена исследуемой бактерии (фото- или хемотрофия; лито- или органотрофия, авто- или гетеротрофия) с указанием типа энергетического метаболизма (способность к брожению, аэробному или анаэробному дыханию, фотосинтезу).
Изучение способности использовать соединения углерода, азота и серы; ферментативной деградации и трансформации различных веществ с образованием промежуточных и конечных продуктов; потребности в витаминах и других факторах роста.
Определение отношения к факторам среды: к О2, температуре, рН среды, солености, освещенности и другим факторам.
Серологические свойства различных бактерий достаточно специфичны и обусловлены особенностями строения клеточных структур, распознаваемых специфическими антисыворотками как антигенные детерминанты. Антигены (Аг) – это вещества различного происхождения, несущие признаки генетической чужеродности и вызывающие развитие иммунных реакций. Свойства Аг определяют их иммуногенность – способность индуцировать иммунный ответ и антигенность – способность Аг избирательно реагировать со специфическими к нему антителами или антигенраспознающими рецепторами лимфоцитов. Антигенность обуславливается участком молекулы Аг – эпитопом (антигенная детерминанта), который индуцирует иммунный ответ и определяет его специфичность. Аг могут быть белки, полисахариды, липополисахариды, липиды, нуклеиновые кислоты. В зависимости от локализации у бактерий выделяют несколько групп Аг: капсульные, Н-антигены (жгутиковые), О-антигены (соматические) и др.
Антитела (АТ) синтезируются при стимуляции Аг, поступающих в организм. АТ представлены сывороточными гликопротеинами. Антигенсвязывающий центр АТ комплементарен эпитопу Аг по принципу «ключ-замок». АТ способны специфически взаимодействовать с комплементарными Аг.
Для серодиагностики используют диагностические антисыворотки. Это иммунные сыворотки, содержащие АТ против одного (моновалентные, моноспецифические) или нескольких (поливалентные, полиспецифические) Аг. Получают их путем иммунизации животных (кроликов, лошадей и др.)
Серологический метод – это совокупность пробирочных реакций, основанных на Аг-АТ-взаимодействии (соединение молекул Аг и АТ в комплекс). Серотипирование обычно проводят в реакции агглютинации, которая заключается в процессе склеивания антигеннесущих корпускулярных частиц (бактерий) молекулами гомологичных АТ в присутствии электролита, в результате чего образуется агглютинат. Для постановки реакции агглютинации необходимы антисыворотка и Аг. Реакцию проводят объемным или капельным методом, смешивая определенные объемы антисыворотки и бактериальной суспензии. Положительная реакция выражается в появлении агглютината в исходно однородной суспензии.
Хемотаксономические признаки. Хемотаксономией называют классификацию организмов на основе особенностей химического состава клеток. Хемотаксономия включает:
Изучение компонентов клеточной стенки: состав и структуру пептидогликана, тейхоевых и тейхуроновых кислот (у грамположительных бактерий), липополисахарида (у грамотрицательных бактерий), наличие миколовых кислот и т.д.
Изучение компонентов ЦПМ: определение липидного и жирнокислотного состава, аминокислотных последовательностей цитохромов, состава хинонов, наличия каротиноидов, бактериохлорофиллов, других порфиринов.
Исследование белкового состава клеток (белковая таксономия). Изучают мембранные и рибосомные белки, суммарный состав клеточных белков.
Геномные характеристики штаммов и видов. Геносистематика основана на анализе нуклеиновых кислот. Геномы различных бактерий сравнивают по их размерам, по нуклеотидному составу (молярная доля гуанина и цитозина (GC) в ДНК, %), по степени гибридизации ДНК. Также для классификации бактерий используют анализ нуклеотидных последовательностей рРНК (16S-, 23S-рРНК).