Принципи класифікації мікроорганізмів

Мікроорганізмами (мікробами) прийнято вважати одноклітинних організмів, розмір яких не перевищує 0,1 мм. Представники цієї численної групи можуть мати різну клітинну організацію, морфологічні ознаки і можливості метаболізму, тобто головним ознакою, що об'єднує їх, є розмір. Сам термін «мікроорганізм» не наділений таксономическим глуздом. Мікроби належать до самих різних таксономическим одиницям, причому інші представники цих одиниць можуть бути багатоклітинними і досягати великих розмірів.

Загальні підходи до класифікації мікроорганізмів

У результаті поступового накопичення фактичного матеріалу про мікроби виникла необхідність введення правил для їх опису та систематизації.

Для класифікації мікроорганізмів характерна наявність наступних таксонів: домен, Філі, клас, порядок, сімейство, рід, вид. У мікробіології вчені використовують біноміальними систему характеристики об'єкта, тобто номенклатура включає назви роду та виду.

Для більшості мікроорганізмів характерно вкрай примітивне і універсальне будову, отже, їх розбиття на таксони неможливо здійснити тільки за морфологічними ознаками. В якості критеріїв залучаються і функціональні особливості, і молекулярно-біологічні дані, і схеми протікання біохімічних процесів і т. Д.

Особливості ідентифікації

Щоб ідентифікувати невідомий мікроорганізм проводять дослідження з вивчення таких властивостей:

1. Цитологія клітин (насамперед приналежність до про- чи еукаріотичних організмам).
2. Морфологія клітин і колоній (в конкретних умовах).
3. Культуральні характеристики (особливості росту на різних середовищах).
4. Комплекс фізіологічних властивостей, на якому заснована класифікація мікроорганізмів за типом дихання (аеробні, анаеробні)
5. Біохімічні ознаки (наявність або відсутність певних метаболічних шляхів).
6. Набір молекулярно-біологічних властивостей, що включає облік послідовності нуклеотидів, можливості гібридизації нуклеїнових кислот з матеріалом типових штамів.
7. Хемотаксономіческіе показники, які передбачають облік хімічного складу різних з'єднань і структур.
8. Серологічні характеристики (реакції «антиген – антитіло »- особливо для патогенних мікроорганізмів).
9. Наявність і характер чутливості до специфічних фагів.

Систематика і класифікація мікроорганізмів, що відносяться до прокаріотів, здійснюється за допомогою «Керівництва Берджи з систематики бактерій». А ідентифікація здійснюється з використанням визначника Берджи.

Різні способи класифікації мікробів

Щоб визначити таксономічну приналежність того чи іншого організму, застосовують кілька методів класифікації мікроорганізмів.

При формальної нумерічеськой класифікації всі ознаки вважаються однаково значущими. Тобто враховується наявність або відсутність тієї чи іншої ознаки.

Морфофізіологичеськая класифікація передбачає вивчення сукупності морфологічних властивостей і особливостей протікання метаболічних процесів. В даному випадку наділяється сенсом і значимість тієї чи іншої властивості у об'єкта. Приміщення мікроорганізму в ту чи іншу таксономічну групу і присвоєння імені залежать насамперед від типу клітинної організації, морфології клітин і колоній, а також характеру росту.

Облік функціональних характеристик передбачає можливість використання мікроорганізмами різних поживних речовин. Також важлива залежність від певних фізико-хімічних факторів середовища, а зокрема шляхи отримання енергії. Є такі мікроби, для ідентифікації яких необхідне проведення хемотаксономіческіх досліджень. Патогенні мікроорганізми потребують серодіагностики. Для інтерпретації результатів вищевказаних тестів застосовується визначник.

При молекулярно-генетичної класифікації аналізують будова молекул найважливіших біополімерів.

Порядок ідентифікації микрорганизмов

У наш час ідентифікація конкретного мікроскопічного організму починається з виділення його чистої культури та проведення аналізу нуклеотидної послідовності 16S рРНК. Таким чином, здійснюється визначення місця мікроба на філогенетичному дереві, а подальша конкретизація за родом і виду проводиться за допомогою традиційних мікробіологічних методів. Значення збігів, рівне 90% дозволяє визначити родову приналежність, а 97% – видову.

Ще більш чітка диференціювання мікроорганізмів за родом і виду можлива при використанні поліфілетічеського (поліфазним) таксономії, коли визначення послідовностей нуклеотидів поєднується з використанням інформації різних рівнів, аж до екологічного. Тобто попередньо здійснюється пошук груп схожих штамів з наступним визначенням філогенетичних позицій цих груп, фіксацією відмінностей між групами і їх найближчими сусідами, збором даних, що дозволяють диференціювати групи.

Основні групи еукаріотичних мікроорганізмів: водорості

Цей домен включає в себе три групи, де є мікроскопічні організми. Мова йде про водоростях, найпростіших і грибах.

Водорості є одноклітинними, колоніальними або багатоклітинними фототрофів, що здійснюють оксигенів фотосинтез. Розробка молекулярно-генетичної класифікації мікроорганізмів, що відносяться до цієї групи, ще не закінчена. Тому на даний момент на практиці застосовується класифікація водоростей на основі врахування складу пігментів і запасних речовин, будови клітинної стінки, наявності рухливості і способу розмноження.

Типовими представниками цієї групи є одноклітинні організми, що належать до дінофлагеллятним, діатомовим, евгленовие і зеленим водоростям. Для всіх водоростей характерне утворення хлорофілу і різних форм каротиноїдів, а от здатність до синтезу інших форм хлорофілів і фикобилинов у представників групи проявляється по-різному.

Поєднання тих чи інших пігментів обумовлює фарбування клітин в різні кольори. Вони можуть бути зеленими, бурими, червоними, золотистими. Пігментація клітин є видовий характеристикою.

Діатомові водорості є одноклітинними планктонними формами, у яких клітинна стінка має вигляд кремнієвого двостулкового панцира. Частина представників здатна до пересування по типу ковзання. Розмноження як безстатеве, так і статеве.

Місцями проживання одноклітинних евгленовие водоростей є прісноводні водойми. Пересуваються за допомогою джгутиків. Клітинної стінки немає. Здатні до зростання в умовах темряви за рахунок процесу окислення органічних речовин.

У динофлагеллят особливу будову клітинної стінки, вона складається з целюлози. У цих планктонних одноклітинних водоростей є два бічних джгутика.

Для мікроскопічних представників зелених водоростей місцями проживання є прісні і морські водойми, грунт і поверхню різних наземних об'єктів. Є нерухомі види, а деякі здатні до пересування з використанням джгутиків. Так само як у динофлагеллят, у зелених мікроводоростей є целюлозна клітинна стінка. Характерно запасання крохмалю в клітинах. Розмноження здійснюється як безстатевим, так і статевим способом.

Еукаріотичні організми: найпростіші

Основні принципи класифікації мікроорганізмів, що належать до найпростіших, засновані на морфологічних характеристиках, які сильно розрізняються у представників даної групи.

Повсюдне поширення, ведення сапротрофного або паразитичного способу життя багато в чому обумовлює їх різноманіття. Їжею свободноживущим найпростішим служать бактерії, водорості, дріжджі, інші найпростіші і навіть дрібні членистоногі, а також мертві залишки рослин, тварин і мікроорганізмів. У більшості представників немає клітинної стінки.

Вони можуть вести нерухомий спосіб життя або пересуватися за допомогою різних пристосувань: джгутиків, війок і ложноножек. Усередині таксономічної групи найпростіших є ще кілька груп.

Представники найпростіших

Амеби здійснюють харчування шляхом ендоцитозу, пересуваються за допомогою ложноножек, суть розмноження полягає в примітивному діленні клітини надвоє. Велика частина амеб – свободноживущие водні форми, проте є й такі, які викликають хвороби людини і тварин.

У клітинах інфузорій є два різних ядра, безстатеве розмноження полягає в поперечному поділі. Є представники, для яких характерне статеве розмноження. У русі бере участь скоординована система війок. Ендоцитоз здійснюється шляхом захоплення їжі спеціальної ротовою порожниною, а залишки виводяться через отвір на задньому кінці. У природі інфузорії мешкають у забруднених органічними речовинами водоймах, а також рубці жуйних тварин.

Для жгутіконосцев характерна наявність джгутиків. Поглинання розчинених поживних речовин здійснюється всією поверхнею ЦПМ. Розподіл відбувається тільки в поздовжньому напрямку. Серед жгутиконосцев є як вільноживучі, так і симбіотичні види. Основні симбіонти людини і тварин – трипаносоми (викликають сонну хворобу), лейшмании (викликають труднозаживающие виразки), лямблії (призводять до кишкових розладів).

В споровіков з усіх найпростіших найскладніший життєвий цикл. Найвідоміший представник споровиков – малярійний плазмодій.

Еукаріотичні мікроорганізми: гриби

Класифікація мікроорганізмів за типом харчування відносить представників цієї групи до гетеротрофів. Для більшості характерне утворення міцелію. Дихання, як правило, аеробне. Але зустрічаються й факультативні анаероби, які можуть переключитися на спиртове бродіння. Способи розмноження – вегетативне, безстатеве і статеве. Саме ця ознака служить критерієм для подальшої класифікації грибів.

Якщо говорити про значення представників цієї групи, то найбільший інтерес тут представляє збірна нетаксономіческая група дріжджів. Туди входять гриби, у яких відсутній міцеліальних стадія зростання. Серед дріжджів багато факультативних анаеробів. Однак зустрічаються і патогенні види.

Основні групи мікроорганізмів-прокаріотів: археї

Морфологія і класифікація мікроорганізмів-прокаріотів об'єднує їх в два домена: бактерії і археї, представники яких мають багато суттєвих відмінностей. У архей немає типових для бактерій пептидоглікановому (муреінових) клітинних стінок. Для них характерна наявність іншого гетерополісахарид – псевдомуреіна, в якому немає N-ацетилмурамовой кислоти.

Археї діляться на три Філумена.

Особливості будови бактерій

Принципи класифікації мікроорганізмів, що об'єднують мікробів в даний домен, засновані на особливостях будови клітинної оболонки, а зокрема вмісті в ній пептидогликана. На даний момент в домені налічується 23 Філумена.

Бактерії – це важлива ланка кругообігу речовин у природі. Суть їх значення в цьому глобальному процесі полягає в розкладанні рослинних і тваринних залишків, очищенні забруднених органікою водойм, модифікуванні неорганічних сполук. Без них існування життя на Землі стало б неможливим. Ці мікроорганізми живуть скрізь, їх метом проживання можуть бути грунт, вода, повітря, організм людини, тварин і рослин.

За формою клітин, наявності пристосувань для руху, сочленению клітин між собою цього домену здійснюється всередині подальша класифікація мікроорганізмів. Мікробіологія розглядає наступні типи бактерій виходячи з форми клітин: округлі, паличкоподібні, нитчасті, покручені, спіралеподібні. За типом руху бактерії можуть бути нерухомими, жгутиковими або пересуватися за рахунок виділення слизу. Виходячи з способи зчленування клітин один з одним, бактерії можуть бути ізольованими, зчепленими у вигляді пар, гранул, також зустрічаються розгалужені форми.

Патогенні мікроорганізми: класифікація

Патогенних мікроорганізмів багато серед паличковидних бактерій (збудники дифтерії, туберкульозу, черевного тифу, сибірки) - найпростіших (малярійний плазмодій, токсоплазма, лейшмания, лямблії, трихомонада, деякі патогенні амеби), актиноміцетів, мікобактерій (збудники туберкульозу, прокази), пліснявих і дріжджоподібних грибів (збудники мікозів, кандидозу). Гриби здатні викликати всілякі ураження шкіри, наприклад різні види лишаю (за винятком оперізувального, у появі якого бере участь вірус). Деякі дріжджі будучи постійними мешканцями шкіри, в умовах нормальної роботи імунної системи не надають згубного впливу. Однак якщо активність імунітету знижується, то вони викликають появу себорейного дерматиту.

Групи патогенності

Епідеміологічна небезпека мікроорганізмів є критерієм для об'єднання всіх хвороботворних мікробів в чотири групи, які відповідатимуть чотирьом категоріям ризику. Таким чином, групи патогенності мікроорганізмів, класифікація яких наведена нижче, становлять найбільший інтерес для мікробіологів, оскільки безпосередньо впливають на життя і здоров'я населення.

Найбільш безпечна, 4-я група патогенності, включає мікробів, що не представляють загрози здоров'ю окремої людини (або ризик цієї загрози мізерно малий). Тобто небезпека зараження дуже мала.

Третій група характеризуються помірним ризиком зараження для окремого індивіда, низьким ризиком для суспільства в цілому. Такі патогени теоретично можуть викликати захворювання, і навіть якщо це відбудеться, то маються перевірені ефективні методи лікування, а також комплекс профілактичних заходів, здатних запобігти поширенню інфекції.

У 2-у групу патогенності входять мікроорганізми, що представляють високі показники ризику для індивідуума, але низькі для суспільства в цілому. У цьому випадку патоген може викликати важке захворювання у людини, однак поширення його від одного інфікованого до іншого не відбувається. Ефективні методи лікування і профілактики є.

1-а група патогенності характеризується високим ризиком як для індивідуума, так і для суспільства в цілому. Патоген, що викликає важке захворювання у людини або тварини, може легко передаватися різними способами. Ефективні методи лікування та профілактичні заходи зазвичай відсутні.

Патогенні мікроорганізми, класифікація яких визначає їх приналежність до тієї чи іншої групи патогенності, приносять великої шкоди здоров'ю суспільства, тільки якщо відносяться до 1-ї або 2-й групі.