22.Систематика, номенклатура і класифікація бактерій

Мікроби – це найбільша за кількістю та дуже різноманітна за рівнем організації частина організмів, які населяють біосферу Землі. Об'єднують їх тільки малі розміри, тому систе­матизувати їх дуже складно. Збудники захворювань є серед неклітинних (віруси та пріони) і клітинних організмів. Останні поділяють на 2 великі групи: прокаріоти (доядерні) та евкаріоти (ядерні). Патогенні мікроорганізми зустрічаються серед бактерій (прокаріоти), грибів і найпростіших.

Згідно з новим кодексом номенклатури бактерій запроваджено такі міжнародні класифікаційні категорії: відділ клас

порядок родина рід вид.

Загальновизнаною та найбільш поширеною є класифікація бактерій Д. Берджі. Згідно з визначником, виданим у 1993 р., бактерії поділяють за будовою клітинної стінки та забарвлен­ням за Грамом на такі відділи: Gracilicutes – тонкошкірі (грамнегативні); Firmicutes – товстошкірі (грампози-тивні), Tenericutes – не мають клітинної стінки (мікоплазми), Mendisicutes – архебактерії (вони непатогенні).

Для зручності відділи описують за групами, які включають родини, роди та види. Там, де вони об'єднані в порядки і класи, вказується їх назва.

Найбільше практичне значення серед грамнегативних бактерій мають:

1-ша група – спірохети, родина спірохет: рід трепонем – збудники сифілісу, рід борелій – збудники поворотного тифу; родина лептоспір, рід лептоспір – збудники лептоспірозу;

2-га група – аеробні (мікроаерофільні) рухливі вібріоїдні бактерії: рід спірил – збудники содоку (хвороби укусу щурів), роди кампіло-бактерій і гелікобактерій – представники нормальної мікрофлори (збудники шлунково-кишкових захворювань), рід бделовібріонів – паразити бактерій, очищують воду;

4-та група – аеробні (мікроаерофільні) палички та коки (8З роди): рід нейсерій – збудники гонореї та менінгіту, рід бордетел – збудники коклюшу, рід бруцел – збудники бруцельозу, рід францисел – збудники туляремії, рід псевдомонад – збудники гнійно-запальних процесів і сапу, рід легіонел – збудники гострих респіраторних інфекцій;

5-та група – факультативно-анаеробні палички (45 родів, 3 родини): родина ентеробактерій, роди ешерихій, сальмонел та шигел – усі вони збудники кишкових захворювань, рід ієрсиній – збудники чуми, псевдотуберкульозу та кишкового ієрсиніозу, роди протею і клебсієл – умовно-патогенні, збудники гнійно-запальних процесів; родина пастерел, рід гемофіліс – збудники м'якого шанкру та інфлюенци; родина вібріонів, рід вібріонів – збудники холери;

6-та група – анаеробні палички: прямі, зігнуті, спіральні, аспорогенні; родина бактероїдів, рід бактероїдів; рід фузобактерій – умовно-патогенні мікроорганізми, збудники гнійно-запальних і некротичних процесів (апендициту);

8-ма група – анаеробні коки, родина вейлонел, рід вейлонел – представники нормальної мікрофлори, умовно-патогенні, збудники запальних процесів у м'яких тканинах;

9-та група включає родини рикетсій, хламідій і бартонел; родина рикетсій – збудники висипного тифу та інших рикетсіо-зів; родина хламідій – збудники трахоми, орнітозу та інших хла-мідіозів.

Серед грампозитивних бактерій найбільше практичне значення мають:

17-та група – грампозитивні коки: родина мікрококів, рід стафілококів; родина стрептококів, рід стрептококів. Усі вони є збудниками гнійно-запальних захворювань; родина бацил: рід бацил – збудники сибірки, рід клостридій – збудник правця, ботулізму, газової анаеробної інфекції;

19-та група – аспорогенні палички: рід еризопелотрикс – збудники еризопелоїду, рід лістерій – збудники лістеріозу (опортуністичні інфекції);

20-та група включає рід коринебактерій – збудники дифтерії і рід актиноміцетів – збудники актиномікозів;

21-ша група – родина мікробактерій, рід мікробактерій – збудники туберкульозу, лепри;

22-га – 29-та групи – актиноміцети, непатогенні (за вийнятком 22-ї групи, рід нокардій);

25-та група – рід стрептоміцетів – продуценти антибіотиків (стрептоміцину);

30-та група – мікоплазми – збудники мікоплазмозів.

Основною номенклатурною та таксономічною одиницею є вид. Визначення виду мікроорганізмів (ідентифікацію) проводять за морфологічними, тинкторіальними, фізіологічними, ан­тигенними та молекулярно-біологічними та іншими ознаками.

Морфологічні ознаки характеризують форму, рухливість, спороутворення, наявність капсули.

Тинкторіальні ознаки – це відношення до барвників.

Фізіологічні ознаки – це культуральні та біохімічні властивості мікроорганізмів.

Культуральні ознаки – це характер росту мікроорганізмів на живильному середовищі. Мікроби, що виросли на живильному середовищі, називають культурою. Мікроби одного виду – це чиста культура.

Біохімічні ознаки – здатність мікроорганізмів виділяти ферменти.

Антигенні ознаки – антигенна структура мікроорганізмів, яку визначають за допомогою серологічних реакцій.

Молекулярно-генетичні ознаки – індивідуальність ДНК. Порівнюють ДНК досліджуваного мікроорганізму з еталонною для даного виду ДНК. Якщо подібність становить 90 % і більше, то мікроби належать до одного виду. На цьому ж принципі ґрунтується застосування молекулярних зондів, за допомогою яких у досліджуваному матеріалі визначають ДНК і встановлюють діагноз захворювання. Якщо бактерії мають деякі відмінності від видових ознак, то такі мікроорганізми розглядають як підвид.

Мікроорганізми, що відрізняються незначними спадковими властивостями, називаються варіантами.

23-24. Вчення про генетику МіО. Організація генетичного матеріалу бакт. Генотипові мінливість, мутація, рекомбінація. Дисоціація бакт.

Генетика мікроорганізмів як навчання про спадковість і мінливість має характерні риси, що відповідають їхній будівлі і біології. Найбільш вивчена генетика бактерій, характерними рисами яких є малі розміри і велика швидкість розмноження бактеріальної клітки, що дозволяє простежити генетичні зміни протягом невеликого проміжку часу на великому числі популяцій. Бактеріальна клітка має одинарний набір генів (немає алелей). Хромосома бактерій є полінуклеотидом (два полинуклеотидні ланцюжки ДНК) довжиною 1000 мкм і мол. масою близько 1,5.2-10'Д. Вона суперспіралізована і замкнута в кільце: містить від 3000 до 5000 генів. Аналогічно хромосомі в цитоплазмі бактерій розташовуються ковалентні замкнуті кільця ДНК, називані плазмідами (позахромосомні фактори спадковості). Маса плазмін значно менше маси хромосом. Хромосома і плазміда здатні до автономного самокопіювання, реплікації, тому їх називають репліконами. Властивості мікроорганізмів, як і будь-яких інших організмів, визначаються їхнім генотипом, тобто сукупністю генів даної особи. Термін геном у відношенні мікроорганізмів майже синонім поняття генотип. В основі мінливості лежить або зміна реакції генотипу на фактори навколишнього середовища, або зміна самогогенотипа в результаті мутації чи генів їхньої рекомбінації. У зв'язку з цим фенотипову мінливість підрозділяють на спадкову і неспадкову.

Значення генетики мікроорганізмів: розробка патогенетичних основ лікування і профілактики інфекційних хвороб, способів діагностики (полімеразна ланцюгова реакція, Днк-зонди), створення профілактичних, лікувальних і діагностичних препаратів.

Неспадкова (модифікаційна) мінливість зумовлена впливом позаклітинних факторів на прояв генотипу. При усуненні фактора, що викликав модифікацію, дані зміни зникають. Спадкоємна (генотипова) мінливість, зв'язана з мутаціями - мутаційна мінливість. Основу мутації складають зміни послідовності нуклеотидів у ДНК, повна чи часткова їхня втрата. Спадкоємна мінливість, зв'язана з рекомбінаціями, називається рекомбінаційною мінливістю.

Рекомбінація. виникнення нових послідовностей ДНК у результаті розривів і наступних відновлень її молекул. У підсумку таких змін ДНК бактерій з'являються так називані рекомбинантные штами, чи рекомбинанты. На мікробних об'єктах були відкриті форми переносу генетичного матеріалу - трансформація, трансдукція, кон'югація. У бактерій розрізняють три типи рекомбінацій: загальну, незаконну і сайт-специфическую. Загальна, чи гомологичная, класична, рекомбінація відбувається, якщо в структурі взаємодіючої ДНК маються гомологичные ділянки. Незаконна рекомбінація для свого здійснення не вимагає значної гомології ДНК взаємодіючих структур.

Сайт-специфическая рекомбінація відбувається в менш протяжних ділянках генома (у

межах 10.20 пар нуклеотидов.

Мутації - наслідувані зміни в генотипі, не зв'язані з явищами рекомбінацій. Мутації визначаються змінами послідовності нуклеотидов у ДНК. Зміни послідовності нуклеотидов у ДНК можуть бути наслідком різних процесів: помилка при реплікації, випадання ділянок (делеция), переміщення окремої ділянки щодо іншого (транслокация) і ін.

Типи мутацій. По походженню мутації можуть бути спонтанними чи індукованими. Перші виникають без втручання експериментатора, другі . у результаті впливу мутагенів на бактеріальну популяцію, тобто фізичних, хімічних чи біологічних факторів, здатних викликати мутацію. До мутагенів відносяться різні види радіації, температура, ряд хімічних сполук. Мутації, що виникають у геноме дикого типу в бактерій у природних умовах обитания, називаються прямими. Мутації, що завершуються поверненням від мутантного типу до дикого, називаються зворотними, чи реверсією. Особи, що виникли в результаті зворотних мутацій, називаються ревертантами.

Однієї з форм мутацій є дисоціація (від лат. dіssocіatіo - розщеплення) - виникнення в популяції мікроорганізмів особей, що відрізняються від вихідних мікроорганізмів зовнішнім виглядом і структурою колоній, так званих S-и R-форм S-форми колоній - круглі, вологі, із блискучою гладкою поверхнею, рівними краями; R-форми утворять колонії неправильної форми, непрозорі, сухі з зазубреними краями і нерівною шорсткуватою поверхнею.

Множинна реактивация - процес взаємодії вірусів з поразкою різних генів, у результаті якого взаємодіючі вирионы доповнюють один одного завдяки генетичній рекомбінації, утворити неушкоджений вірус. Рекомбінація . обмін генетичним матеріалом між вірусами . можлива у виді обміну генами (межгенная рекомбінація) чи ділянками того самого гена (внутриген-ная рекомбінація). У вірусів рекомбінація відбувається в процесі зараження двома чи більш типами вірусів, що відрізняються друг від друга по генетичних ознаках. Варіантом рекомбінації є перехресна реактивация, чи кроес-реактивация, що відбувається в тому випадку, коли в одного зі штамів вірусу частина генома ушкоджена, а інший геном нормальний. При змішаній інфекції двома такими вірусами в результаті рекомбінації з'являються штами вірусу з властивостями батьківських мікроорганізмів.