Слайд 1МОРФОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
Olga.Punchenko@mail.ru
О.Е. Пунченко, Е.Р. Рауш
2016
Слайд 2Термины
Систематика - распределение микроорганизмов в соответствии с их происхождением и
биологическим сходством.
Систематика занимается всесторонним описанием видов организмов, выяснением степени
родственных отношений между ними и объединением их в различные по уровню родства классификационные единицы- таксоны.
Основные вопросы, решаемые при систематике :
классификация,
идентификация
номенклатура микроорганизмов.
Классификация - распределение (объединение) организмов в соответствии с их общими свойствами (сходными генотипическими и фенотипическими признаками) по различным таксонам.
Номенклатура - название микроорганизмов в соответствии с международными правилами.
Для обозначения видов бактерий используют бинарную латинскую номенклатуру род/вид, состоящую из названия рода (пишется с заглавной буквы) и вида (со строчной буквы).
Примеры- Shigella flexneri, Rickettsia sibirica.
Слайд 3Термины
Таксономия - наука о методах и принципах распределения (классификации) организмов
в соответствии с их иерархией. Наиболее часто используют следующие таксономические
единицы (таксоны)- штамм, вид, род.
Нумерическая (численная) таксономия основывается на использовании максимального количества сопоставляемых признаков и математическом учете степени соответствия.
Иерархия: Царство – Отдел – Класс – Порядок – Семейство – Род - Вид
Таксономия микроорганизмов
Вид - совокупность микроорганизмов, имеющих общее эволюционное происхождение, близкий генотип (высокую степень генетической гомологии, как правило 95%) и максимально близкие фенотипические характеристики
Чистая культура – популяция клеток одного вида микроорганизмов, в которой родительские и дочерние клетки практически неразличимы и между ними нельзя установить родственные связи
Штамм - выделенная культура данного вида бактерий со сходными характеристиками, выделенная из разных источников или из одного источника в разное время («конкретный образец данного вида»)
Биовар -внутривидовая систематическая категория, вариант, отличающийся от др. вариантов этого вида какими-либо существенными биологическими свойствами.
Морфологические свойства бактерий - форма, размер и взаимное расположение клеток в мазке.
Для изучения морфологических свойств применяют простые методы окраски.
Морфологические свойства грибов - форма, размер клеток и колоний грибов.
Слайд 4ОСНОВА КЛАССИФИКАЦИИ
строение
РНК
ДНК
(Dr. Carl Woese, The Institute for Genomic Research)
70-е годы XX века) 2001 – 2009 гг.
Слайд 5Морфологическая характеристика
Форма бактерии
Размер, характер деления, взаимное расположение
Тинкториальные свойства
Наличие поверхностных структур
(капсула, жгутик, пили)
Спорообразование
Слайд 6Основные таксономические группы микроорганизмов
Надцарство Eukaryota
Слайд 8Грибы (мицелиальные, микромицеты, плесени)
Слайд 9Грибы дрожжеподобные, дрожжевые
Слайд 11ФОРМА БАКТЕРИАЛЬНЫХ КЛЕТОК
КОККИ
ПАЛОЧКИ
ИЗВИТЫЕ нитевидные
Слайд 12КОККИ.
деление ПО ВЗАИМНОМУ РАСПОЛОЖЕНИЮ
МИКРОКОККИ;
ДИПЛОКОККИ;
СТРЕПТОКОККИ;
САРЦИНЫ;
СТАФИЛОКОККИ;
ПАЛОЧКИ
нет спор
есть споры
БАКТЕРИИ БАЦИЛЛЫ, клостридии
Спириллы
(1 изгиб, не б. ¼ оборота
спирали) (большой диаметр, 2-3 завитка)
Спирохеты
Слайд 15Нитевидные
Nocardia spp.
Актиномицеты
Actinomyces israelii
Слайд 16Облигатный внутриклеточный паразит, не растут на питательных средах, имеют особенности
в строении, размножении, биохимических характеристиках
Риккетсии
Слайд 17Микоплазма
Группа бесстеночных, самых мелких, с минимальным геномом
микроорганизмов, способных к
автономному существованию и размножению.
Паразитирование на мембранах клеток эукариот отличает их
от
облигатных внутриклеточных паразитов. Требовательны к питательным средам
Слайд 18Хламидии
Облигатные внутриклеточные бактерии с характерным циклом развития,
включающим две различные
по морфологическим и биологическим
свойствам формы
Слайд 19Царство Vira
Ультрамикроскопические микроорганизмы не имеющие клеточного строения, биосинтезирующей системы,
содержащие или ДНК, или РНК. Облигатный внутриклеточный паразит. Являются автономными
генетическими структурами.
Слайд 20Вирусы (virus с лат. - яд, ядовитое начало)
Rubivirus
Краснуха
Слайд 21Строение вируса кори
полимераза
протеин слияния
матричный протеин
гемагглютинин
фосфопротеин
нуклеопротеин
Оболочка со встроенными белками
Слайд 23Строение бактериальной клетки
1 – клеточная стенка;
2 – цитоплазматическая мембрана;
3 –
цитоплазма;
4 – нуклеоид;
5 – мезосома;
6 – периплазматическое пространство;
7 – включения;
8
– рибосома;
9 – капсула;
10 – микрокапсула;
11 – жгутик;
12 – плазмида;
13 – половая пиля;
14- пили общего типа;
15 – перемычки в плазматическом пространстве
Слайд 24Облигатные компоненты клеток прокариот
Слайд 25Клеточная стенка — структурный компонент, присущий только бактериям (кроме микоплазм).
Клеточная стенка выполняет следующие функции:
1. Определяет и сохраняет постоянную форму
клетки.
2. Защищает внутреннюю часть клетки от действия механических и осмотических сил внешней среды.
3. Участвует в регуляции роста и деления клеток.
4. Обеспечивает коммуникацию с внешней средой через каналы и поры.
5. Несет на себе специфические рецепторы для бактериофагов.
6. Определяет во многом антигенную характеристику бактерий (природу и специфичность О- и К-антигенов).
7. Содержащийся в ее составе пептидогликан наделяет клетку важными иммунобиологическими свойствами.
8. Нарушение синтеза клеточной стенки бактерий является главной причиной L-трансформации бактерий.
Слайд 26Строение клеточной стенки Грам + и Грам - бактерий
ЦПМ
не является компонентом КС!
Слайд 28Строение липополисахаридного комплекса
Слайд 29Белковые рецепторы клетки
Каналообразующие:
регулируемые медиаторами ионные каналы, участвующие главным образом
в быстрой синаптической передаче сигналов между электрически возбудимыми клетками
Каталитические:
трансмембранные
белки; при активации лигандом начинают работать как ферменты; обладают тирозин - специфической протеинкиназной активностью
Сопряженные с G-белками:
опосредованно активируют или ингибируют определенные ферменты или ионные каналы, связанные с плазматической мембраной
Слайд 30L-формы бактерий
L-форма Bacillus subtilis, масштаб — 500 нанометров
Многообразие L-форм Bacillus
subtilis, при масштабе в 10 микрометров.
www.rubricon.com
Слайд 31L-формы бактерий
частично или полностью лишённые клеточной стенки,
но сохранившие способность к развитию.
Впервые обнаружены в 1894 году
Н.Ф. Гамалеем.
Буква L — первая буква названия Листеровского института в Лондоне, где впервые были выделены L формы в культуре бактерий Streptobacillus moniliformis.
Позже были описаны L-формы у самых разных видов бактерий. Было показано, что L-формы возникают спонтанно или индуцировано - под воздействием агентов, блокирующих синтез клеточной стенки: антибиотиков (пенициллины циклосерин, цефалоспорины, ванкомицин), ферментов (лизоцим, амидаза, эндопептидаза) ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, аминокислоты глицина.
Никола́й Фёдорович Гамалея (1859—1949) —врач, микробиолог и эпидемиолог, почётный член АН СССР (с 1940), академик АМН СССР (1945). Лауреат Сталинской премии (1943).
Слайд 32L-формы бактерий
Различают стабильные и нестабильные L-формы бактерий.
Стабильные - полностью
лишены ригидной клеточной стенки, что сближает их с протопластами; они
крайне редко реверсируют в исходные бактериальные формы.
Нестабильные - могут обладать элементами клеточной стенки, в чем они проявляют сходство со сферопластами; в отсутствие фактора, вызвавшего их образование, реверсируют в исходные клетки.
Слайд 33L-трансформация
Процесс образования L-форм получил название L-трансформации, или L-индукции.
Способностью к
L-трансформации обладают практически все виды бактерий, в том числе и
патогенные (возбудители бруцеллеза, туберкулеза, листерии и др.).
L-формам придается большое значение в развитии хронических рецидивирующих инфекций, носительстве возбудителей, длительной персистенции их в организме. Доказана трансплацентарная инвазивность L-форм бактерий.
Инфекционный процесс, вызванный L-формами бактерий, характеризуется атипичностью, длительностью течения, тяжестью заболевания, трудно поддается химиотерапии.
Типичная форма колонии бактерий в L-форме
Слайд 34Полиморфизм клеток
Mycoplasma sp.
Колонии микоплазм
Слайд 35Облигатные компоненты клеток микромицетов (эукариоты!)
Слайд 37Генетический материал: хромосома (обязательный элемент) и плазмиды (дополнительная генетическая информация)
Нуклеоид
– эквивалент ядра. Находится в центральной зоне бактерии в виде
двунитевой ДНК, замкнутой в кольцо (иногда в линейная форма ДНК). Ядро не имеет ядерной оболочки.
Слайд 38Плазмиды
Плазмиды — внехромосомные факторы наследственности бактерий фрагменты ДНК с молекулярной
массой порядка 106~108 D, несущие от 40 до 50 генов.
Выделяют автономные (не связанные с хромосомой бактерии) и интегрированные (встроенные в хромосому) плазмиды. Автономные плазмиды существуют в цитоплазме бактерий и способны самостоятельно репродуцироваться; в клетке может присутствовать несколько их копий. Интегрированные плазмиды репродуцируются одновременно с бактериальной хромосомой. Интеграция плазмид происходит при наличии гомологичных последовательностей ДНК, при которых возможна рекомбинация хромосомной и плазмидной ДНК (что сближает их с профагами). Плазмиды также подразделяют на трансмиссивные (например, F- или R-плазмиды), способные передаваться посредством конъюгации, и нетрансмиссивные.
Функции. Регуляторные плазмиды участвуют в компенсировании тех или иных дефектов метаболизма бактериальной клетки посредством встраивания в повреждённый геном и восстановления его функций. Кодирующие плазмиды привносят в бактериальную клетку новую генетическую информацию, кодирующую новые, необычные свойства (например, устойчивость к антибиотикам).
Слайд 39Рибосомы
Бактериальные рибосомы — сложные глобулярные образования, состоящие из различных молекул
РНК и связанных с ними белков. Всё образование функционирует как
локус синтеза полипептидов. В зависимости от интенсивности роста бактериальная клетка может содержать от 5000 до 50 000 рибосом. Диаметр бактериальных рибосом около 16-20 нм. Скорость их осаждения при ультрацентрифугировании составляет 70 S (единиц Свёдберга), тогда как у эукариотических клеток — 80 S. Рибосомы бактерий состоят из двух субъединиц с коэффициентом седиментации 50 S и 30 S (у эукариотов 40 S и 60 S). Объединение субъединиц происходит перед началом трансляции. Рибосомы прокариот и эукариотов имеют сходную молекулярную структуру и механизмы функционирования, но различаются, помимо размеров, по составу белков и белковых факторов. Эти различия делают рибосомы эукариотов практически резистентными к действию антибиотиков, блокирующих синтез белка у бактерий.
Слайд 40Мезосомы
Мезосома - специфические инвагинаты цитоплазматической мембраны, имеющие вид закрученных в
спираль или клубок трубчатых образований. Мезосомы образуют поперечные перегородки между
делящимися клетками; к ним обычно прикрепляется бактериальная хромосома.
Слайд 41Факультативные компоненты клеток прокариот
Слайд 42Капсула
Слизистый слой сложного строения
Функции – защита , сильный АГ
По
расположению относительно клеток
различают:
Капсула окружает одну клетку (Y.pestis);
Капсула окружает две
(S.pneumoniae)
и более клеток (B.anthracis).
Окраска по Бурри - Гинса
Слайд 43Motus viva est !
Если микроорганизмы двигаются - значит они живые
!
Антони ван Левенгук, XVII в.
Слайд 44Типы движения
на настоящее время выделяют:
плавание - от англ., swimming
(E. coli, р. Salmonella)
«роение» - от англ., swarming (Proteus
mirabilis)
скольжение - от англ., gliding (некоторые циано-, миксобактерии)
подтягивающее движение - от англ., twitching (Pseudomonas aeruginosa)
движение, основанное на актине - от англ., actin-based motility (р. Synechococcus)
Слайд 46Базальное тело
- MS-кольцо
- C-кольцо
- экспортный аппарат ΙΙΙ
типа
- стержень
- P- и L- кольца
Крюк
Филамент
- «шапочка»
Строение
жгутика
Слайд 48Основные секреторные системы, участвующие в сборке жгутика
Слайд 49Флагеллин
(лат. flagella – жгутик)
основной белок в структуре жгутиков
является низкомолекулярным
белком, молекулярная масса – 20000-40000 дальтон
относиться к группе сократительных белков
(подобен белкам мышечного волокна)
аминокислотный состав видоспецифичен
Слайд 50Работа жгутика
за счет преобразования химической энергии (через создание градиента протонов,
возможно и ионов натрия)
ротор (C-кольцо, MS-кольцо и стержень) и
статор (MotA и MotB)
возможно вращение со скоростью до 100 оборотов в секунду, смена направления движения менее чем за 0,1 секунду
Слайд 51Жгутики
по расположению на поверхности клетки разделяют
монотрих
перетрих лофотрих
амфитрих
Слайд 52Пили
Пили – нитевидные образования, более тонкие и короткие, чем жгутики.
Функции:
Адгезия
Питание
Водносолевой обмен
Конъюгация
Слайд 53Включения
(гликоген, волютин, полисахариды)
Слайд 54Споры
Форма покоящихся бактерий с грамположительным типом строения клеточной стенки, образуются
при неблагоприятных условиях существования бактерий.
Слайд 55Споры
по расположению в клетке
центрально
субтерминально
терминально
Слайд 56Споры грибов – не способ пережить неблагоприятные условия, а способ
размножения!