Класифікація мікроорганізмів. Основи морфології бактерій

Запитання 1. Основи мікробіології. Класифікація мікроорганізмів

1. Основи мікробіології

Мікробіологія як самостійна наука , що має свої об'єкти та методи дослідження, сформувалася у другій половині 19 століття завдяки роботам Пастера, Коха, Ерліха, Мечникова, Ру та ін, але і в даний час, так само як і тісно пов'язані з нею, біотехнологія і генна інженерія , постійно та інтенсивно розвивається.

Зародившись, як наука про збудників хвороб , тобто як галузь медицини, до теперішнього часу в залежності від розв'язуваних завдань ділиться на:

Промислову;

Сільськогосподарську;

ветеринарну;

Санітарну;

Медичну мікробіологію.

Предметом вивчення медичної мікробіології є мікроорганізми– представники нормальної мікрофлори тіла людини та збудники різних захворювань людини, а також методи лабораторної діагностики, специфічної профілактикиі етіотропної терапіївикликаних ними захворювань.

2. Класифікація (систематика) мікроорганізмів

Мікроорганізми – це організми, невидимі неозброєним окомчерез їх незначні розміри. Цей критерій – єдиний, який їх поєднує. В іншому світ мікроорганізмів ще різноманітніший, ніж світ макроорганізмів. Відповідно до сучасної систематики, мікроорганізми відносяться до трьох царств:

Vira- До них відносяться віруси;

Eucariotae– до них відносяться найпростіші та гриби;

Procariotae– до них відносяться справжні бактерії, рикетсії, хламідії, мікоплазми, спірохети, актиноміцети.

Основні відмінності прокаріот від еукаріот полягають у тому, що прокаріоти не мають:

Морфологічно оформленого ядра(ні ядерної мембраниі відсутня ядерце), його еквівалентом є нуклеоїд, або генофор , що представляє собою замкнуту кільцеву двониткову молекулу ДНК, прикріплену в одній точці до цитоплазматичної мембрани; за аналогією з еукаріотами цю молекулу називають хромосомною бактерією;

сітчастого апарату Гольджі;

ендоплазматичної мережі;

мітохондрій.

Є також ряд ознакабо органел, характерних для багатьох, але не для всіх прокаріотів, які дозволяють відрізняти їх від еукаріотів:

Численні інвагінації цитоплазматичної мембрани, які називаються мезосоми , вони пов'язані з нуклеоїдом і беруть участь у розподілі клітини, спороутворенні, і диханні бактеріальної клітини;

Специфічний компонент клітинної стінки – муреїн , за хімічною структурою – це пептидоглікан(діамінопіємінова кислота);

плазміди- Кільцеподібні молекули двониткової ДНК, що автономно реплікуються.з меншою, ніж хромосома бактерій, молекулярною масою. Вони знаходяться поряд з нуклеоїдом у цитоплазмі, хоча можуть бути і інтегровані в нього, і несуть спадкову інформацію, що не є життєво необхідною для мікробної клітини, але забезпечуєїй ті чи інші селективні переваги у навколишньому середовищі. Найбільш відомі плазміди:

– (F-плазміди), що забезпечують кон'югаційне перенесення між бактеріями;

– (R-плазміди) – плазміди лікарської стійкості, що забезпечують циркуляцію серед бактерій генів, що детермінують стійкість до використовуваних для лікування різних захворювань хіміотерапевтичних засобів.

Також як для рослин та тварин, для назви мікроорганізмів застосовується бінарна номенклатура , - тобто родова та видова назва, але якщо видову приналежність дослідникам визначити не вдається і визначено лише приналежність до роду, то використовується термін "species". Найчастіше це має місце при ідентифікації мікроорганізмів, які мають нетрадиційні харчові потреби або умови існування.

Назва родузазвичай або засновано на морфологічній ознакі відповідного мікроорганізму (наприклад, Staphylococcus, Vibrio, Mycobacterium) або є похідними від прізвища автора, який відкрив або вивчив цей збудник (наприклад, Neisseria, Shigella, Escherichia, Rickettsia, Gardnerella).

Видовеназва часто пов'язана з найменуванням основного захворювання, що викликається цим мікроорганізмом (наприклад, Vibrio cholerae - холери, Shigella dysenteriae - дизентерії, Mycobacterium tuberculosis - туберкульозу) або з основним місцем проживання (наприклад, Escherihia coli - кишкова паличка).

Крім того, в російськомовній медичній літературі можливе використання відповідної русифікованої назви бактерій (наприклад, замість Staphylococcus epidermidis – епідермальний стафілокок; Staphylococcus aureus – золотистий стафілокок тощо).

Царство прокаріотів включає в себе відділ ціанобактерійі відділ еубактерій, який в свою чергу, поділяється на порядки:

Власне бактерії (відділи Gracilicutes, Firmicutes, Tenericutes, Mendosicutes);

Актиноміцети;

Спірохет;

Ріккетсій;

Хламідій.

Бактерії – це прокаріотичні, переважно одноклітинні мікроорганізми, які можутьтакож утворювати асоціації(групи) подібних клітин, що характеризуються клітинними, але не організмовими подібностями.

Порядкиподіляються на групи. Основними таксономічними критеріями , що дозволяють віднести штами бактерій до тієї чи іншої групі, є:

Морфологія мікробних клітин (коки, палички, звивисті);

Ставлення до забарвлення за Грамом – тинкторіальні властивості (грампозитивні та грамнегативні);

Тип біологічного окислення - аероби, факультативні анаероби, облігатні анаероби;

Здатність до спороутворення.

Подальша диференціація групна сімейства, роду та види, які є основною таксономічною категорією, проводиться на підставі вивчення біохімічних властивостейв. Цей принцип покладено основою класифікації бактерій, наведеної у спеціальних посібниках – визначників бактерій .

Вид є еволюційно сформована сукупність особин, що мають єдиний генотип, який у стандартних умовах проявляється подібними морфологічними, фізіологічними, біохімічними ознаками. Для патогенних бактерійвизначення «вигляд» доповнюється здатністю викликати певні нозологічні форми захворювань. Існує внутрішньовидове диференціювання бактерій на варіанти:

за біологічними властивостями (біовари або біотипи);

з біохімічної активності (ферментовари);

за антигенною будовою (серовари або серотипи);

За чутливістю до бактеріофагів (фаговари чи фаготипи);

За стійкістю до антибіотиків (резистентоварів).

У мікробіології широко застосовують спеціальні терміни – культура, штам, клон.

Культура – це видима оком сукупність бактерій на живильних середовищах. Культури можуть бути чистими () та змішаними (сукупність бактерій двох або більше видів).

Штам – це сукупність бактерій одного видувиділених з різних джерелабо з одного джерела у різний час. Штами можуть відрізнятися за деякими ознаками, які не виходять за межі характеристики виду.

Клон – це сукупність бактерій, що є потомством однієї клітини.

Питання 2. Особливості морфології мікроорганізмів

1. Основні морфологічні форми бактерій

Серед основних морфологічних форм бактерій розрізняють:

кулясті (кокові ), які за характером взаєморозташування поділяються на:

- мікрококи (окреме ізольоване розташування);

- Диплококи (зчеплені попарно);

- Тетракоки (зчеплені по чотири);

- Стрептококи (зчеплені в ланцюжок);

- сарцини (зчеплені в пакети по 8, 12, 16 і т. д.);

- стафілококи (зчеплені безладно у вигляді виноградного грона);

паличкоподібні , які відрізняються:

за формою:

- правильна (ентеробактерії, псевдомонади);

- Неправильна (коринебактерії).

по розміру:

- дрібні (бруцели, бордетели);

- Середні (бактероїди, кишкова паличка);

- Великі (бацили, клостридії);

за формою кінців

– обрубані (бацили);

- Закруглені (сальмонели, псевдомонади);

– загострені (фузобактерії);

– потовщені (коринебактерії);

за характером взаєморозташування всі палички поділяються на:

– розташовані поодинці;

– диплобактерії та диплобацили (зчеплені попарно);

– стрептобактерії та стрептобацили (зчеплені в ланцюжок);

– звивисті форми ( за характером та кількістю завитків вони діляться на:

вібріони (злегка вигнуті палички або неповні завитки);

спірили (один або кілька завитків);

спірохети, які у свою чергу діляться на:

лептоспір ы(завитки із загнутими гачкоподібними кінцями – S-подібна форма);

боррелії (4-12 неправильних завитків);

трепонеми (14-17 рівномірних дрібних завитків).

Структуру бактерійвивчають переважно за допомогою електронної мікроскопії (техніка ультратонких зрізів), диференціального ультрацентрифугування, цитохімічних методів.

Структурні компоненти бактеріальної клітини поділяються на обов'язкові та необов'язкові.

Обов'язковими структурними компонентами є:

Клітинна стінка,

Цитоплазматична мембрана,

Цитоплазма з локалізованими у ній рибосомами та ядерним апаратом.

Необов'язковіструктурні компоненти - капсула, мікрокапсула, позаклітинний слиз, включення, джгутики, пили, суперечки.

2. Клітинна стінка

Функції клітинної стінкиполягають у тому, що вона:

Є осмотичним бар'єром,

Визначає форму бактеріальної клітини,

Захищає клітину від впливів навколишнього середовища,

Несе різноманітні рецептори, що сприяють прикріпленню фагів, коліцинів, а також різних хімічних сполук,

Через клітинну стінку в клітину надходять поживні речовини та виділяються продукти обміну,

У клітинній стінці локалізовано О-антиген і з нею пов'язаний ендотоксин (ліпід А) бактерій.

Є 2 типи будівліклітинної стінки у бактерій В обох випадках її основу становить пептидоглікан муреїн. В одних бактерій (1-й тип)він становить до 90% маси клітинної стінки і утворює багатошаровий (до 10 шарів) каркас, при цьому муреїн ковалентно пов'язаний із тейхоєвими кислотами. Такі бактерії при фарбуванні за методом Грама міцно утримують комплекс генціанового фіолетового та йоду; вони фарбуються в синьо-фіолетовий колір і називаються грампозитивними .

У бактерій з 2-м типомбудови клітинної стінки поверх 2-3 шарів пептидоглікану муреїну розташовується шар ліпополісахаридів. Ці бактерії при фарбуванні за методом Граму не здатні міцно утримувати комплекс генціанового фіолетового та йоду і, відповідно, знебарвлюються спиртом, фарбуючись додатковим барвником – фуксином у рожево-червоний колір. Вони називаються грамнегативними .

У зв'язку з відмінностями у будові клітинної стінкивсі бактерії діляться на 4 відділу:

грацилікути – бактерії з тонкою клітинною стінкою, грамнегативні, до них відносяться різні звивисті, паличкоподібні, кокові форми бактерій, а також рикетсії та хламідії;

фірмікути – бактерії з товстою клітинною стінкою, грампозитивні, до них відносяться паличкоподібні, кокові форми бактерій, а також актиноміцети, коринебактерії та мікобактерії;

тенерикути – бактерії без ригідної клітинної стінки (мікоплазми);

мендозикути - Архебактерії, що відрізняються дефектною клітинною стінкою, особливостями будови рибосом, мембран і рибосомальних РНК. Ця група бактерій медичного значення немає.

З будь-якої бактеріальної клітини можна отримати форми, повністю або частково позбавлені клітинної стінки. Вони називаються відповідно протопластиі сферопласти , і, незалежно від вихідного морфологічного типу бактерії, через відсутність клітинної стінки приймають кулясту або грушоподібну форму. Крім того, існують L-форми бактерій, які, на відмінувід протопластів та сферопластів, здатні до розмноження, будучи цілком повноцінними мікробними клітинами цього виду бактерій. L-формирізних видів бактерій морфологічно невиразні. Незалежно від форми вихідної клітини (коки, палички, вібріони) вони є сферичні освіти різних розмірів. Розрізняють стабільні L-форми, які не реверсують у вихідний морфотип, і нестабільні L-форми, реверсуючі у вихідний при усуненні причини, що викликала їхню освіту. У процесі реверсії відновлюється здатність бактерій синтезувати пептидоглікан (муреїн) клітинної стінки. L-форми різних бактерій відіграють істотну роль у патогенезі багатьох хронічних, рецидивуючих інфекційних захворювань (бруцельоз, туберкульоз, сифіліс, хронічна гонорея тощо).

3. Цитоплазматична мембрана

До клітинної стінки бактерій примикає цитоплазматична мембрана , будова якої аналогічна мембранам еукаріотів ( складається з подвійного шару ліпідів, головним чином фосфоліпідів із вбудованими поверхневими та інтегральними білками). Вона забезпечує:

Селективну проникність та транспорт розчинних речовин у клітину,

Транспорт електронів та окисне фосфорилювання,

Виділення гідролітичних екзоферментів, біосинтез різних полімерів.

Цитоплазматична мембрана обмежує цитоплазму бактерій , яка є гранулярну структуру. У цитоплазмі локалізовані рибосоми та бактеріальний нуклеоїд, в ній також можуть знаходитися включення та плазміди(Позахромосомна ДНК). Крім обов'язкових структур, бактеріальні клітини можуть мати суперечки.

Запитання 3. Необов'язкові структурні компоненти бактеріальної клітини

1. Спори

Спороутворюючі палички називаються бацилами .

Спори бактерій є бактеріальні клітини у стані анабіозуі утворюються за несприятливих умов зовнішнього середовища (розташовуються всередині клітини термінально, субтермінально або центрально).

У процесі спороутворення клітина майже повністю втрачає воду, зморщується, клітинна стінка ущільнюється. З'являється нова речовина - дипіколінат кальціющо утворює комплекси з біополімерами клітини, стійкі до дії температури та ультрафіолетових променів. У навколишньому середовищі суперечки бактерій можуть зберігатися роками, але при попаданні у сприятливі умови суперечки вбирає вологу, комплекси розпадаються, дипіколінат руйнується, і суперечка перетворюється на вегетативну клітину.

Таким чином, суперечціслід розглядати неяк спосіб розмноження, атільки так форму існуваннябактеріальної клітини у несприятливих умовах. При цьому перетворення йдуть за наступною схемою: 1 клітина – 1 суперечка – 1 клітина, і збільшення кількості бактеріальних клітин немає.

Спороутворення характерно переважно для грампозитивних бактерій. У грамнегативних бактерій еквівалентом спороутворенняє перехід у так зване некультивований стан. У такій формі вони також довго зберігаються у навколишньому середовищі.

При використанні забарвлення за Грамом суперечки барвники не сприймають, тому на забарвленому фоні вони безбарвні. Забарвлюються суперечкиза допомогою спеціальних методів фарбуваннянаприклад, за Ожешкомабо Клейну.

2. Джгутики

Багато бактерій мають джгутики . Їх кількість та розташування у різних бактерій неоднаково. Монотрихії мають тільки один джгутик (рід Vibrio), лофотріхії – пучок джгутиків на одному полюсі клітини (рід Pseudomonas), а у амфітріховджгутики (один або пучок) розташовані на обох полюсах клітини (рід Spirillum), а у перитріхів - по всій поверхні (рід Escherichia, Salmonella).

За своєю будовою джгутикиявляють собою спірально закручені нитки, що перебувають зспецифічного білка флагеліну, який за своєю структурою відноситься до скоротливих білків типу міозину.

При фарбуванні за Грамом джгутики не видно. Вивчати рухливість бактерії можна як за допомогою мікроскопічних методів (фазово-контрастна мікроскопія препаратів «висяча» або «роздавлена» крапля), так і посівом уколом у напіврідкий агар, або спеціальне середовище середа Пєшкова .

3. Ворсинки

На поверхні ряду бактерій виявлено білкові утворення. ворсинки (Фімбрії, пили). Фімбрії відходять від поверхні клітини та складаються з білка, званого піліном. Розрізняють понад 60 видів ворсинок, з яких найбільш вивчені F-pili(статеві пили) та common pili(Пили, відповідальні за адгезію).

4. Капсула

Капсула бактерій – це потовщений зовнішній шар клітинної стінки. Капсулиможуть бути побудовані з полісахаридів (пневмокок) або білків (збудник сибірки). Більшість бактерій, особливо патогенних, утворює капсулу лише в організмі людини чи тварин. Однак існує рід істинно капсульнихбактерій (Klebsiella), представники якого утворюють капсулу та при культивуванні на штучних живильних середовищах. Деякі бактерії можуть мати мікрокапсулу (виявляється тільки при електронній мікроскопії), наприклад, ешерихії, або неявно виражену здатність до капсулоутворення - так звану ніжну капсулу, наприклад, золотисті стафілококи, менінгококи.

Основне призначення капсул захист бактерійвід фагоцитозу. При фарбуванні мазків по Граму капсульні бактерії мають характерне взаєморозташування (на відстані один від одного). При світловій мікроскопії капсули чітко не видно, у зв'язку з чим наявність капсул у бактерій виявляється за допомогою спеціальних методів фарбування, наприклад, методом Гімзе . Для виявлення капсул і бактерій, які утворюють в організмі, використовують або мікроскопію мазків, приготованих з патологічного матеріалу чи мазків – відбитків із органів загиблих тварин.

Питання 4. Харчування та особливості метаболізму бактерій

1. Хімічні компоненти бактеріальної клітини

За хімічним складом та характером біополімерів (білки, полісахариди, нуклеїнові кислоти, ліпіди) прокаріотичніклітини не відрізняються від еукаріотичних.Основними хімічними компонентами бактеріальної клітини є органогени(кисень, водень, вуглець, азот, фосфор).

Процес, під час якого бактеріальна клітина отримує з довкіллякомпоненти, необхідні для побудови її біополімерів(органоїдів), називається харчуванням.

2. Живлення бактерій

Бактеріальні клітини не мають спеціальних органів харчування, тобто голофітними.Надходження поживних речовин до мікробної клітини може відбуватися:

за рахунок осмосу та дифузіїза градієнтом концентрації без витрат енергії;

за рахунок пасивного транспорту, який також здійснюється за градієнтом концентрації за допомогою білків-переносників, але без витрат клітиною енергії, і відрізняється від дифузії більшою швидкістю;

за рахунок активного транспорту, який йде проти градієнта концентрації з витратою енергії та можливим частковим розщепленням субстрату, здійснюється білками-переносниками або ферментами - пермеазами .

за джерелам вуглецю, необхідного для побудови біополімерів, бактерії діляться на наступні групи:

автотрофи - мікроорганізми, які використовуютьяк єдине джереловуглецю вуглекислий газ, і не потребують складних органічних сполук.

гетеротрофи - мікроорганізми, які використовуютьяк джерело вуглецю різноманітні органічні вуглецевмісні сполуки(вуглеводи, вуглеводні, амінокислоти, органічні кислоти) як біологічного, так та не біологічного походження.

В залежності від джерела одержання енергії мікроорганізми поділяються на:

фототрофні, здатні використовувати сонячну енергію,

хемотрофні, Що отримують енергію за рахунок окисно-відновних реакцій

Крім цієї класифікації в залежності від природи донорів електронів мікроорганізми поділяються на фототрофні літотрофиі відповідно, хемотрофні літотрофи, Т. е. неорганічні сполуки, що використовують як донори електронів, а також, відповідно фото- та хемоорганотрофи,що використовують лише органічні сполуки. До останніх належить значна більшість бактерій, у тому числі патогенні для людини види.

За джерелами азоту виділяють:

азотфіксуючі мікроорганізми(Здатні засвоювати молекулярний азот атмосфери),

Мікроорганізми, що асимілюють неорганічний азот солей амонію, нітратів або нітритів і, відповідно, називаються амоніфікуючими, нітратредукувальними та нітритредукувальними.

Однак більшість патогенних для людини мікроорганізмів здатні асимілювати лише азот органічних сполук.

Мікроорганізми, здатні синтезувати всі необхідніїм органічні з'єднання(вуглеводи, амінокислоти та ін.) із зазначених компонентів, називаються прототрофами .

Мікроорганізми, не здатні синтезуватибудь-яке з необхідних з'єднань, та що асимілюють їх у готовому виглядіз навколишнього середовища або організму господаря (людини, тварини), називаються ауксотрофами з цього з'єднання. Найчастіше ними є патогенні чи умовно-патогенні в людини мікроорганізми.

Мікроорганізми (від латів. micros – малий) – організми, невидимі неозброєним оком. До них відносяться найпростіші, спірохети, гриби, бактерії, віруси, вивчення яких займається мікробіологія. Розмір мікроорганізмів вимірюється в мікрометрах (мкм). У мікросвіті існує велика різноманітність форм, які поділяються на групи з урахуванням загальних принципів біологічної класифікації.

Першою загальною біологічною класифікацією була створена у XVIII столітті система шведського вченого К. Ліннея, заснована на морфологічних ознаках і включала тваринний та рослинний світ. З розвитком науки у класифікації почали враховувати як морфологічні, а й фізіологічні, біохімічні і генетичні особливості мікроорганізмів. В даний час неможливо говорити про єдину класифікацію всіх живих організмів: зберігаючи єдині принципи, класифікації макро- та мікроорганізмів мають свої особливості.

Основними ступенями всіх класифікацій є: царство – відділ – клас (група) – порядок – сімейство – рід – вид. Головною класифікаційною категорією є вид - сукупність організмів, що мають загальне походження, подібні морфологічні та фізіологічні ознаки та обмін речовин.

Мікроорганізми відносяться до царства прокаріотів, представники яких, на відміну від еукаріотів, не мають оформлене ядро. Спадкова інформація у прокаріотів міститься в молекулі ДНК, що міститься в цитоплазмі клітини.

Для мікроорганізмів прийнято в 1980 р. єдину міжнародну класифікацію, в основі якої лежить система, запропонована американським ученим Берги.

Для того щоб визначити, до якого виду належить мікроорганізм, необхідно за допомогою різних методів вивчити його особливості (форму клітини, спороутворення, рухливість, ферментативні властивості) і визначити його систематичне положення - ідентифікувати.

Усередині виду існують варіанти: морфоваріанти відрізняються за морфологією, біоваріанти – за біологічними властивостями, хемоваріанти – за ферментативною активністю, сероваріанти – за антигенною структурою, фаговаріанти – за чутливістю до фагів.

Для позначення мікроорганізмів прийнято загальнобіологічну бінарну або біномну (подвійну) номенклатуру, введену К.Ліннеєм. Перша назва позначає рід і пишеться з великої літери. Друга назва позначає вигляд і пишеться з малої літери. Наприклад, Staphylococcus aureus – стафілокок золотистий. У назвах можуть бути відображені імена дослідників, які відкрили мікроорганізми: бруцели - на честь Брюса, ешерихії - на честь Ешеріха і т. д. У ряд найменувань включені органи, які вражає даний мікроорганізм: пневмококи - легені, менінгококи - мозкову оболонку. .

Бактерії

Бактерії – це одноклітинні організми, позбавлені хлорофілу. Середні розміри бактеріальної клітини – 2-6 мкм. Розміри і форма клітин бактерій, властиві мікроорганізмам певного виду, можуть змінюватися під впливом різних факторів (залежно від віку бактеріальної культури, довкілля тощо). Це називається поліморфізмом.

За формою клітини бактерії поділяються на три групи: кулясті, паличкоподібні та звивисті (рис. 4).

Кулясті бактеріїназиваються коки (від лат. coccus – ягода) і мають діаметр клітини від 0,5 до 1 мкм. Форма коків різноманітна: сферична, ланцетоподібна, бобоподібна. За взаємним розташуванням клітин після поділу серед коків виділяють: мікрококи (від латів. micros - малий) - клітини діляться у різних площинах і розташовуються поодинці; диплококи (від латів. diploos - подвійний) - клітини діляться в одній площині і потім розташовуються попарно; до них відносяться ланцетоподібні пневмококи та бобоподібні гонококи та менінгококи; стрептококи (від лат. streptos - ланцюжок) - клітини діляться в одній площині і не розходяться, утворюючи ланцюжок; стафілококи (від лат. staphyle - гроно) - клітини діляться в різних площинах, утворюючи скупчення у вигляді грона винограду; тетракоки (від латів. tetra – чотири) – клітини діляться у двох взаємно перпендикулярних площинах і розташовуються по чотири; сарцини (від латів. sarcio - з'єдную) - клітини поділяються на трьох взаємно перпендикулярних площинах і розташовуються як тюків чи пакетів по 8 чи 16 клітин у кожному.

Коки широко поширені у зовнішньому середовищі, а також в організмі людини та тварин. Майже всі групи коків, крім мікрококи, тетракоки та сарцини, включають збудників інфекційних захворювань.

Паличкоподібні форминазиваються бактеріями. Середні розміри їх від 1 до 6 мкм завдовжки і від 0,5 до 2 мкм завтовшки.

Бактерії розрізняються на вигляд: кінці їх можуть бути закругленими (кишкова паличка), обрубаними (збудник сибірки), загостреними (збудник чуми) або потовщеними (збудник дифтерії). Після поділу бактерії можуть розташовуватися попарно - диплобактерії (клебсієли), ланцюжком (збудник сибірки), іноді під кутом один до одного або хрест-навхрест (збудник дифтерії). Більшість бактерій розташовується безладно.

Серед бактерій зустрічаються вигнуті форми – вібріони (збудник холери).

До звивистих форм відносяться спірили та спірохети. Форма їхньої клітини нагадує спіраль. Більшість спірил неболючі.

Будова бактеріальної клітини

Для вивчення будови бактеріальної клітини поряд зі світловим мікроскопом застосовують електронно-мікроскопічні та мікрохімічні дослідження, що дозволяють визначити ультраструктуру бактеріальної клітини.

Бактеріальна клітина (рис. 5) складається з наступних частин: тришарової оболонки, цитоплазми з різними включеннями та ядерної речовини (нуклеоїду). Додатковими структурними утвореннями є капсули, суперечки, джгутики, пилки.

Оболонкаклітини складається із зовнішнього слизового шару, клітинної стінки та цитоплазматичної мембрани.

Слизовий капсульний шар знаходиться зовні клітини та виконує захисну функцію.

Клітинна стінка - один із основних структурних елементів клітини, що зберігає її форму і відокремлює клітину від навколишнього середовища. Важливою властивістю клітинної стінки є вибіркова проникність, яка забезпечує проникнення в клітину необхідних поживних речовин (амінокислот, вуглеводів та ін.) та виведення з клітини продуктів обміну. Клітинна стінка зберігає всередині клітини постійний осмотичний тиск. Міцність стінки забезпечує муреїн, речовина полісахаридної природи. Деякі речовини руйнують клітинну стінку, наприклад, лізоцим.

Бактерії, повністю позбавлені клітинної стінки, називаються протопластами. Вони зберігають здатність до дихання, поділу, синтезу ферментів; до впливу зовнішніх факторів: механічного пошкодження, осмотичного тиску, аерації та ін Зберегти протопласти можна тільки в гіпертонічних розчинах.

Бактерії із частково зруйнованою клітинною стінкою називаються сферопластами. Якщо придушити процес синтезу клітинної стінки за допомогою пеніциліну, то утворюються L-форми, які у всіх видів бактерій являють собою кулясті великі та дрібні клітини з вакуолями.

Цитоплазматична мембрана щільно прилягає до клітинної стінки із внутрішньої сторони. Вона дуже тонка (8-10 нм) і складається з білків та фосфоліпідів. Це прикордонний напівпроникний шар, через який здійснюється живлення клітини. У мембрані знаходяться ферменти пермеази, що здійснюють активне перенесення речовин, та ферменти дихання. Цитоплазматична мембрана утворює мезосоми, що беруть участь у розподілі клітини. При поміщенні клітини гіпертонічний розчин мембрана може відокремитися від клітинної стінки.

Цитоплазма- Внутрішній вміст бактеріальної клітини. Вона є колоїдною системою, що складається з води, білків, вуглеводів, ліпідів, різних мінеральних солей. Хімічний склад та консистенція цитоплазми змінюються залежно від віку клітини та умов навколишнього середовища. У цитоплазмі знаходяться ядерна речовина, рибосоми та різні включення.

Нуклеоїд, ядерна речовина клітини, її спадковий апарат. Ядерна речовина прокаріотів, на відміну від еукаріотів, не має власної мембрани. Нуклеоїд зрілої клітини є подвійною ниткою ДНК, згорнутою в кільце. У молекулі ДНК закодовано генетичну інформацію клітини. За генетичною термінологією ядерна речовина одержала назву генофор або геном.

Рибосоми знаходяться в цитоплазмі клітини та виконують функцію синтезу білка. До складу рибосоми входить 60% РНК та 40% білка. Кількість рибосом у клітині досягає 10000. З'єднуючись разом, рибосоми утворюють полісоми.

Включення – гранули, що містять різні запасні поживні речовини: крохмаль, глікоген, жир, волютин. Вони розташовані у цитоплазмі.

Клітини бактерій у процесі життєдіяльності утворюють захисні органели – капсули та суперечки.

Капсула- Зовнішній ущільнений слизовий шар, що примикає до клітинної стінки. Це захисний орган, який з'являється у деяких бактерій при попаданні в організм людини і тварин. Капсула оберігає мікроорганізм від захисних факторів організму (збудники пневмонії та сибірки). Деякі мікроорганізми мають постійну капсулу (клебсієли).

Споризустрічаються лише у паличкоподібних бактерій. Вони утворюються при попаданні мікроорганізму в несприятливі умови довкілля (дія високих температур, висихання, зміна рН, зменшення кількості поживних речовин у середовищі тощо). Спори знаходяться всередині бактеріальної клітини і представляють ущільнену ділянку цитоплазми з нуклеоїдом, одягнений власною щільною оболонкою. За хімічним складом вони відрізняються від вегетативних клітин малою кількістю води, збільшеним вмістом ліпідів та солей кальцію, що сприяє високій стійкості спор. Спороутворення відбувається протягом 18-20 год; при попаданні мікроорганізму у сприятливі умови суперечки протягом 4-5 год проростає у вегетативну форму. У бактеріальній клітині утворюється лише одна суперечка, отже, суперечки є органами розмноження, а служать переживання несприятливих умов.

Спороутворюючі аеробні бактерії називаються бацилами, а анаеробні – клостридіями.

Спори відрізняються за формою, розмірами та розташуванням у клітині. Вони можуть розташовуватися центрально, субтермінально та термінально (рис. 6). У збудника сибірки спору розташовується центрально, її розмір не перевищує діаметра клітини. Спор збудника ботулізму розташований ближче до кінця клітини - субтермінально і перевищує ширину клітини. У збудника правця округла суперечка розташовується на кінці клітини - термінально і значно перевищує ширину клітини.

Джгутики- органи руху, характерні для паличкоподібних бактерій. Це тонкі ниткоподібні фібрили, що складаються з білка – флагеліну. Довжина значно перевищує довжину бактеріальної клітини. Джгутики відходять від базального тільця, розташованого в цитоплазмі, і виходять на поверхню клітини. Наявність їх можна виявити за визначенням рухливості клітин під мікроскопом, у рідкому живильному середовищі або при фарбуванні спеціальними методами. Ультраструктуру джгутиків вивчено в електронному мікроскопі. За розташуванням джгутиків бактерії ділять на групи (див. рис. 6): монотрихи - з одним джгутиком (збудник холери); амфітрихи - з пучками чи одиничними джгутиками на обох кінцях клітини (спірили); лофотрихи - з пучком джгутиків на одному кінці клітини (фекальний лугоутворювач); перитрихи – джгутики розташовані по всій поверхні клітини (кишкові бактерії). Швидкість руху бактерій залежить від кількості та розташування джгутиків (найактивніші монотрихи), від віку бактерій і впливу навколишніх факторів.

Пили або фімбрії- ворсинки, що розташовані на поверхні бактеріальних клітин. Вони коротші і тонші за джгутики і також мають спіральну структуру. Складаються пили з білка – пиліна. Одні пили (їх кілька сотень) служать для прикріплення бактерій до клітин тварин і людини, з іншими (поодинокими) пов'язана передача генетичного матеріалу клітини в клітину.

Мікоплазми

Мікоплазми - клітини, що не мають клітинної стінки, але оточені тришаровою ліпопротеїдною цитоплазматичною мембраною. Мікоплазми можуть бути сферичної, овальної форми, у вигляді ниток та зірок. Мікоплазми за класифікацією Берги виділено окрему групу. Нині цим мікроорганізмам приділяється дедалі більшу увагу як збудникам захворювань запального характеру. Розміри їх різні: від кількох мікрометрів до 125-150 нм. Дрібні мікоплазми проходять через бактеріальні фільтри і називаються формами, що фільтруються.

Спірохети

Спірохети (див. рис. 52) (від латів. speira - вигин, chaite - волосся) - тонкі, звивисті, рухливі одноклітинні організми, що мають розміри від 5 до 500 мкм завдовжки і 0,3-0,75 мкм завширшки. З найпростішими їх ріднить спосіб руху шляхом скорочення внутрішньої осьової нитки, що складається з пучка фібрил. Характер руху спірохет різний: поступальний, обертальний, згинальний, хвилеподібний. В іншому будова клітини є типовою для бактерій. Деякі спірохети слабо забарвлюються аніліновими барвниками. Спірохети поділяють на пологи за кількістю та формою завитків нитки та її закінчення. Крім сапрофітних форм, поширених у природі та організмі людини, серед спірохет є хвороботворні – збудники сифілісу та інших захворювань.

Ріккетсії

Віруси

Серед вірусів виділяють групу фагів (від латів. phagos - пожирає), що викликають лізис (руйнування) клітин мікроорганізмів. Зберігаючи властиві вірусам властивості та склад, фаги відрізняються структурою віріона (див. розділ 8). Вони не викликають захворювань людини та тварин.

Контрольні питання

1. Розкажіть про класифікацію мікроорганізмів.

2. Назвіть основні властивості представників царства прокаріотів.

3. Перерахуйте та охарактеризуйте основні форми бактерій.

4. Назвіть основні органели клітини та їх призначення.

5. Дайте коротку характеристику основних груп бактерій та вірусів.

Вивчення морфології мікроорганізмів

Для вивчення морфології мікроорганізмів використовують мікроскопічний метод дослідження. p align="justify"> Важливою умовою успішного використання цього методу є правильне приготування мазка з досліджуваного матеріалу або бактеріальної культури. Культурою називаються мікроорганізми, вирощені на живильних середовищах у лабораторних умовах.

Техніка приготування мазка

Для роботи необхідно мати чисте та знежирене предметне та покривне скло. Нове скло кип'ятить 15-20 хв у 2-5% розчині соди або мильній воді, споліскують водою і поміщають у слабку хлороводневу кислоту, потім ретельно промивають водою.

Скло, що було у вживанні і забруднене барвниками або іммерсійним маслом, можна обробити двома способами: 1) занурити на 2 год в концентровану сірчану кислоту або хромову суміш, а потім ретельно промити; 2) кип'ятити 30-40 хв у 5% розчині соди чи лугу. Необроблене скло можна знежирити, натерши його милом, а потім очистити від нього сухою тканиною.

Увага! Якщо скло добре знежирене, то крапля води розтікається у ньому рівномірно, не розпадаючись на дрібні краплі.

Зберігають скла у судинах з притертими пробками у суміші Нікіфорова (рівні обсяги спирту та ефіру) або у 96% спирті. З розчинів скла витягають пінцетом.

Увага! При роботі скла тримають пальцями за межі.

Матеріал для дослідження наносять на предметне скло бактеріальною петлею, голкою або пастерівською піпеткою. Найчастіше застосовують бактеріальну петлю (рис. 7), зроблену з платинової або ніхромової нитки довжиною 5-6 см. Петлю закріплюють у петледержателі або впаюють у скляну паличку. Кінець дроту згинають у вигляді кільця розміром 1×1,5 або 2×3 мкм.

Увага! Правильно приготовлена ​​петля під час занурення у воду та вилучення звідти зберігає водну плівку.

Перед приготуванням мазка робочу частину петлі пропалюють у полум'ї пальника у вертикальному положенні: спочатку саму петлю, а потім металевий стрижень. Цю маніпуляцію проводять після закінчення посіву.

Приготування мазка з культури, вирощеної на рідкому живильному середовищі. Знежирене предметне скло пропалюють у полум'ї пальника та охолоджують. На предметне скло, поміщене підставку (чашку Петрі, штатив), наносять культуру. Пробірку з культурою тримають великим та вказівним пальцями лівої руки. Петлю тримають у правій руці. Не випускаючи петлі, мізинцем правої руки притискають пробку до долоні та обережно виймають її з пробірки. Рухи мають бути плавними та спокійними. Горло пробірки обпалюють у полум'ї пальника. Вводять петлю у пробірку. Охолоджують петлю об стінку пробірки і потім занурюють у культуру. Виймають петлю, не торкаючись нею стін пробірки. Закривають пробку, попередньо провівши її через полум'я пальника. Ставлять пробірку до штатива. Петлею наносять культуру на предметне скло, круговими рухами рівномірно розподіляючи її. Потім петлю пропалюють у полум'ї пальника. Мазок залишають для висихання.

Увага! Мазок повинен бути рівномірно розтертим, тонким та невеликим (з двокопійковою монетою).

Приготування мазка з культури, вирощеної на щільному живильному середовищі. На підготовлене предметне скло наносять пастерівською піпеткою або петлею краплю ізотонічного розчину хлориду натрію (0,9%). Культуру обережно знімають петлею з агару у пробірці або чашці Петрі та емульгують у краплі на склі. Приготовлений мазок має бути рівномірним і не густим. При його висиханні на склі залишається слабкий наліт.

Приготування мазка з гною чи мокротиння. Матеріал забирають стерильною піпеткою або петлею та наносять на середину предметного скла. Другим предметним склом покривають перше так, щоб вільними залишилися третина першого та другого стекол. Скло з зусиллям розсувають убік. Отримують два великі мазки.

Приготування мазка із крові. Краплю крові наносять на предметне скло з відривом однієї третини від лівого краю. Потім краєм спеціально відшліфованого скла, нахиливши його під кутом 45 °, торкаються краплі крові. Притискаючи відшліфоване скло до предметного, просувають його вперед. Правильно приготовлений мазок має жовтуватий колір та просвічує.

Приготування мазків-відбитків із внутрішніх органів трупів та харчових продуктів твердої консистенції.. Поверхня органу або харчового продукту припікають розжареним скальпелем і з цієї ділянки вирізають шматочок матеріалу. Пінцетом обережно захоплюють цей шматочок і поверхнею зрізу торкаються предметного скла у двох - трьох місцях, роблячи ряд мазків-відбитків.

Висушування мазка

Мазок висушують на повітрі за кімнатної температури. У разі потреби його можна висушити біля полум'я пальника, тримаючи скло у горизонтальному положенні за краю великим та вказівним пальцями мазком нагору.

Увага! За високої температури може відбутися порушення структури клітин.

Фіксація мазка

Мазки фіксують після повного висихання з метою: 1) закріпити мікроорганізми на склі; 2) знешкодити матеріал; 3) убиті мікроорганізми краще сприймають забарвлення. Фіксований мазок називається препаратом.

Методи фіксації. 1. Фізичний - у полум'ї пальника: скло беруть пінцетом або великим і вказівним пальцями і тричі проводять через верхню частину полум'я пальника протягом 6 с.

2. Хімічний - у рідині: клітинні елементи в мазках з крові та мазках-відбитках при дії високих температур руйнуються, тому їх обробляють однією з фіксуючих рідин: а) метиловим спиртом-5 хв; б) етиловим спиртом – 10 хв; в) сумішшю Никифорова – 10-15 хв; г) ацетоном – 5 хв; д) парами кислоти та формаліну – кілька секунд.

Забарвлення препаратів

Після фіксації приступають до фарбування препарату.

Забарвлення препаратів роблять на спеціально обладнаному столі, покритому лінолеумом, пластиком, склом і т. д. На столі потрібна посудина з дистильованою водою; підставка з двох трубочок або паличок, з'єднаних гумовими трубками з обох боків (для розміщення препаратів); пінцети, циліндри, піпетки, фільтрувальний папір, набір барвників, ємність для їхнього зливу. Стіл для фарбування повинен бути поруч із водопровідним краном.

Ставлення мікроорганізмів до барвників називається їх тинкторіальними властивостями. У мікробіології широко використовують анілінові барвники. Більшість мікроорганізмів краще сприймає основні барвники.

Найбільш уживані такі барвники: червоні (фуксин основний, кислий фуксин, конго червоний, нейтральний червоний); сині (метиленовий та толуїдиновий); фіолетові (генціановий, метиловий, кристалічний); коричнево-жовті (везувін, хризоідин); зелені (діамантовий, малахітовий).

Усі барвники випускають у вигляді аморфних чи кристалічних порошків. З них готують насичені спиртові та фенолові розчини, а потім для роботи використовують водно-спиртові або водно-фенолові розчини барвників. Якщо при фарбуванні використовують концентровані розчини барвників, препарат попередньо накривають фільтрувальним папером, на яку наносять барвник. При цьому шматочки барвника залишаються на папері.

Увага! Крапля барвника наносять піпеткою так, щоб він покрив весь препарат.

Рецепти барвників

1. Насичені спиртові розчини (вихідні):

Барвника – 1 г спирту 96% – 10 мл

Суміш поміщають у термостат до розчинення на кілька днів. Збовтують щодня. Зберігають у склянках із притертими пробками.

2. Карболовий фуксин Циля (для фарбування кислотостійких мікроорганізмів, спор та капсул):

Насиченого спиртового розчину основного фуксину – 10 мл розчину карболової кислоти 5% – 90 мл

Увага! Карболову кислоту вливають у барвник, а чи не навпаки.

Суміш протягом декількох хвилин енергійно струшують, фільтрують та зливають у флакон для зберігання.

3. Фуксин Пфейффера (для фарбування за Грамом і для простого методу фарбування):

Фуксину Цилю - 1 мл дистильованої води - 9 мл

Барвник готують безпосередньо перед застосуванням.

4. Карболовий генціановий фіолетовий (для фарбування за Грамом):

насиченого спиртового розчину

генціанового фіолетового - 10 мл

карболової кислоти 5% - 100 мл

Розчини змішують та фільтрують через паперовий фільтр.

5. Розчин Люголя (для фарбування за Грамом та реактив на крохмаль):

Йодіду калію – 2 г кристалічного йоду – 1 г дистильованої води – 10 мл

Суміш поміщають у сулію матового скла, добре закупорюють і ставлять на добу в термостат, потім додають 300 мл дистильованої води.

6. Лужний розчин метиленового синього Леффлера:

Насиченого спиртового розчину метиленового синього - 30 мл розчину гідроксиду калію 1% - 1 мл дистильованої води - 100 мл

7. Папірці по Синьо (для фарбування за Грамом):

1% спиртовий розчин кристалічного фіолетового

Смужки фільтрувального паперу просочують розчином та висушують.

Методи фарбування ділять на орієнтовні (прості) та диференціальні (складні), що виявляють хімічні та структурні особливості бактеріальної клітини.

Простий метод фарбування

Препарат поміщають на підставку для фарбування досліджуваним матеріалом вгору. Піпеткою наносять на нього розчин барвника. Після закінчення зазначеного часу барвник обережно зливають, препарат промивають водою та висушують фільтрувальним папером. При найпростішому методі використовують один барвник. Метиленовим синім та лужним синім Леффлера забарвлюють препарат протягом 3-5 хв, фуксином Пфейффера – 1-2 хв (див. рис. 4).

На пофарбований та висушений препарат наносять краплю імерсійної олії та

Складні методи фарбування

Забарвлення за Грамом (універсальний метод). Найбільш поширеним методом диференціального забарвлення є забарвлення за Грамом.

Залежно від результатів фарбування всі мікроорганізми ділять на дві групи - грампозитивні та грамнегативні.

Грампозитивні бактерії містять у клітинній стінці магнієву сіль РНК, яка утворює комплексну сполуку з йодом та основним барвником (генціановим, метиловим або кристалічним фіолетовим). Цей комплекс не руйнується при дії спирту і бактерії зберігають фіолетовий колір.

Грамнегативні бактерії не здатні утримати основний барвник, тому що не містять магнієвої солі РНК. Під дією спирту барвник вимивається, клітини знебарвлюються та забарвлюються додатковим барвником (фуксином) у червоний колір.

1. На препарат накладають папірець по Синьо і наносять кілька крапель води або розчин генціанового фіолетового. Фарбують 1-2 хв. Знімають папір чи зливають барвник.

2. Не промиваючи водою, розчин Люголя наносять до почорніння (1 хв), потім барвник зливають.

3. Не промиваючи водою, наносять 96% спирт до відходження барвника (30-60 с). Можна опустити препарат у склянку зі спиртом на 1-2 сек.

4. Промивають препарат водою.

5. Дофарбовують фуксином Пфейффера 3 хв, промивають водою та висушують.

Мікроскопують за допомогою імерсійної системи.

Забарвлення по Цилю – Нільсену (для кислотостійких бактерій). Цей метод застосовують для виявлення бактерій туберкульозу та прокази, що мають в оболонці клітин велику кількість ліпідів, воску та оксикислот. Бактерії кислото-, лужно- та спиртостійкі. Для збільшення проникності клітинної стінки перший етап фарбування проводять під час підігріву.

1. Фіксований препарат покривають фільтрувальним папером та наносять фуксин Цилю. Утримуючи скло пінцетом, препарат підігрівають над полум'ям пальника до відходження парів. Додають нову порцію барвника та підігрівають ще 2 рази. Після охолодження знімають папір та промивають препарат водою.

2. Препарат знебарвлюють 5% розчином сірчаної кислоти, занурюючи 2-3 рази на розчин або наливаючи кислоту на скло, потім кілька разів промивають водою.

3. Фарбують водно-спиртовим розчином метиленового синього протягом 3-5 хв, промивають водою та висушують.

Мікроскопують за допомогою імерсійної системи.

Кислотостійкі бактерії забарвлюються у червоний колір, решта – у синій (див. рис. 4).

Забарвлення за Ожешком (виявлення суперечка). 1. На висушений на повітрі мазок наливають кілька крапель 0,5% розчину хлороводневої кислоти та підігрівають до утворення пари. Препарат висушують та фіксують над полум'ям.

2. Фарбують за способом Ціля – Нільсена. Кислотостійкі суперечки забарвлюються у рожево-червоний, а бактеріальна клітина – у блакитний колір (див. рис. 4).

Забарвлення по Буррі-Гінсу (виявлення капсули). Цей метод названий негативним, оскільки забарвлюється тло препарату та бактеріальна клітина, а капсула залишається незабарвленою.

1. На предметне скло наносять краплю чорної туші, розведеної вдесятеро. До неї вносять краплю культури. Ребром шліфувального скла роблять мазок, як і мазок крові, і висушують.

2. Фіксують хімічним способом спиртом чи сулемою. Обережно промивають водою.

3. Фарбують фуксином Пфейффера 3-5 хв. Обережно промивають та висушують на повітрі.

Увага! Фільтрувальним папером не користуватись, щоб не пошкодити препарат.

Мікроскопують за допомогою імерсійної системи. Фон препарату чорний, клітини – червоні, капсули – незабарвлені (див. рис. 4).

Прижиттєве фарбування мікроорганізмів

Для вивчення живої культури використовують найчастіше метиленовий синій та інші барвники у великих розведеннях (1:10000). Краплю досліджуваного матеріалу змішують на склі з краплею барвника і накривають покривним склом. Мікроскопують за допомогою об'єктива 40×.

Вивчення рухливості мікроорганізмів

Для дослідження використовують культуру бактерій, вирощених у рідкому поживному середовищі, або завись бактерій в ізотонічному розчині натрію хлориду.

Метод розчавленої краплі. На предметне скло наносять піпеткою краплю культури та покривають її покривним склом. Щоб не утворювалося бульбашок повітря, покривне скло підводять рубом до краю краплі та різко опускають його. Для запобігання препарату від висихання його поміщають у вологу камеру.

Волога камера є чашкою Петрі, на дні якої знаходиться вологий фільтрувальний папір. На папір кладуть два сірники і на них поміщають препарат. Чашку закривають кришкою.

Мікроскопують зі збільшенням об'єктива 40х темному полі (див. розділ 2).

Метод висячої краплі(Рис. 8). Для приготування препарату необхідні скло з лункою, покривне скло та вазелін. Краї лунки покривають тонким шаром вазеліну.

На покривне скло наносять краплю культури. Потім обережно накривають покривне скло склом із лункою так, щоб крапля опинилась у центрі. Скляне скло швидко перевертають покривним склом вгору. Крапля знаходиться в герметичній камері та зберігається довгий час. При мікроскопії спочатку при малому збільшенні (8×) знаходять край краплі, потім проводять вивчення препарату при великому збільшенні.

Контрольні питання

1. Як приготувати бактеріальну петлю?

2. Назвіть цілі та способи фіксації мазків.

3. Назвіть основні барвники.

4. Якими методами вивчають рухливість мікроорганізмів?

Завдання

1. Візьміть готові препарати, вивчіть їх та замалюйте основні форми мікроорганізмів.

2. Приготуйте мазки з різних матеріалів (культури, гною, крові, мазки-відбитки).

3. Пофарбуйте препарати складними методами (за Грамом, Цилем - Нільсеном, Ожешком, Буррі - Гінсом).

Систематика та номенклатура мікроорганізмів

Численні мікроорганізми (бактерії, гриби, найпростіші, віруси) суворо систематизовані в певному порядку за їх схожістю, відмінностями та взаємовідносинами між собою. Цим займається спеціальна наука, яка називається систематикою мікроорганізмів. Розділ систематики, що вивчає принципи класифікації, називається таксономією.

Таксон – група організмів, об'єднана за певними однорідними властивостями у межах тієї чи іншої таксономічної категорії. Найбільшою таксономічною категорією є царство, дрібнішими - підцарство, відділ, клас, порядок, сімейство, рід, вид, підвид та ін.

В основу таксономії мікроорганізмів покладено їх морфологічні, фізіологічні, біохімічні, молекулярно-біологічні властивості. Весь світ мікробів поділяється на три царства:
. царство еукаріотів (гриби та найпростіші);
. царство прокаріотів (бактерії, рикетсії, мікоплазми);
. Царство вірусів.

Еукаріоти подібні до клітин рослин і тварин. Вони мають поверхневу мембрану та внутрішньоклітинну систему елементарних мембран, що становлять ендоплазматичну ретикулярну мережу та комплекс Гольджі. У цитоплазмі еукаріотів міститься оформлене ядро, мітохондрії, рибосоми та ряд інших органел. Розмножуються прості еукаріоти статевим та безстатевим шляхами.

Прокаріоти - організми, що не мають відмежованого ядра, внутрішньоклітинної системи елементарних мембран та мітохондрій, а деякі позбавлені також клітинної стінки. Розмножуються простим поперечним розподілом або брунькуванням.

Однією з основних таксономічних категорій є вид (species) - сукупність особин, що мають загальний корінь походження, подібний генотип та максимально близькі фенотипічні ознаки та властивості.

Сукупність однорідних мікроорганізмів, виділених на живильному середовищі, що характеризується подібними морфологічними, тинкторіальними (ставлення до барвників), культуральними, біохімічними та антигенними властивостями, називається чистою культурою.

Чиста культура мікроорганізмів, виділених із певного джерела і від інших представників виду, називається штамом. Штам - вужче поняття, ніж вид чи підвид. Близьким до штаму є поняття клону; клон - це сукупність нащадків, вирощених із однієї мікробної клітини.

Рішенням Міжнародного конгресу для мікроорганізмів рекомендовано такі таксономічні категорії: царство, відділ, клас, порядок, сімейство, рід, вид.

Назва виду відповідає бінарній номенклатурі, тобто складається із двох слів. Наприклад, кишкова паличка пишеться як Escherichia coli. Перше слово - назва роду, що починається з великої літери, друге слово позначає вигляд і пишеться з малої літери. При повторному написанні виду родова назва скорочується до початкової літери, наприклад, E. Сoli.

Форми бактерій

Всім бактеріям притаманні певні морфологічні властивості (форма, розмір, характер їх розташування в мазку) та тинкторіальні властивості (здатність фарбуватись).

Розрізняють 4 основні форми бактерій (рис. 1.1): кулясті (сферичні), або кокоподібні (від грец. kokkos – зерно); паличкоподібні (циліндричні); звивисті (спіралеподібні); ниткоподібні. Крім того, існують бактерії, що мають трикутну, зіркоподібну, тарілкоподібну форму. Виявлено так звані квадратні бактерії, які утворюють скупчення з 8 або 16 клітин у вигляді пласта.

Мал. 1.1. Форми одноклітинних бактерій: а – мікрококи; б - диплококи; в - стрептококи; г - стафілококи; д – сарцини; е - паличкоподібні бактерії; ж - спірили; з - вібріони

Коккоподібні бактерії зазвичай мають форму правильної кулі діаметром 10-15 мкм; деякі - бобоподібну, ланцетоподібну, еліпсоподібну форму. За характером взаєморозташування клітин коки, що утворюються після поділу, поділяють на наступні групи:

1. Мікрококи (від латів. Micros - малий). Клітини діляться в одній площині і найчастіше відразу ж відокремлюються від материнської. Розташовуються поодинці, безладно (рис. 1.1. а).

2. Диплококи (від латів. diplos - подвійний). Розподіл відбувається в одній площині з утворенням пар клітин, що мають або бобоподібну або ланцетоподібну форму (рис. 1.1. б).

3. Стрептококи (від латів. streptos - ланцюжок). Поділ клітин відбувається в одній площині, але клітини, що розмножуються, зберігають між собою зв'язок і утворюють різної довжини ланцюжка, що нагадують нитки бус. Багато стрептококів є шкідливими для людини і викликають різні захворювання: скарлатину, ангіну, гнійні запалення та ін. Наприклад Streptococcus pyogenes (рис. 1.1.в).

4. Стафілококи (від латів. staphyle - гроно винограду). Клітини діляться в декількох площинах, а клітини, що утворюються, розташовуються скупченнями, що нагадують грона винограду (рис. 1.1. г).

5. Тетракоки (від латів. tetra – чотири). Поділ відбувається у двох взаємно перпендикулярних площинах з утворенням зошит.

6. Сарцини (від латів. sarcina – зв'язка, тюк). Поділ відбувається у трьох взаємно перпендикулярних площинах з утворенням пакетів (тюків) з 8-ми, 16-ти, 32-х та більшої кількості особин. Особливо часто зустрічаються у повітрі (рис. 1.1.д).

Паличкоподібні (циліндричні форми) (рис. 1.1.е). За розташуванням палички поділяють:
- на одиночні чи безладно розташовані - монобактерії. Наприклад, Escherihia coli;
- Попарно (по одній лінії) - диплобацили, диплобактерії. Наприклад, Pseudomonas;
- розташовані ланцюжком - стрептобацили, стрептобактерії. Наприклад, Bacillus.

Палички, що утворюють суперечку, поділяють:
- на бацили - аеробні спороутворюючі бактерії. Спору в таких паличок розташовується, як правило, центрально, і її діаметр не перевищує ширини бактерії.
- клостридії – анаеробні спороутворюючі бактерії. Спору вони розташовується термінально чи субтермінально. Вона велика, що розтягує оболонку бактерій, і вони зовні нагадують веретено чи тенісну ракетку.

Звивисті (спіралеподібні) форми

За кількістю та характером завитків, а також за діаметром клітин вони поділяються на три групи:
1. Вібріони (від грец. vibrio - звиваюся, згинаюсь) мають один вигин, що не перевищує чверті обороту спіралі. Наприклад, Vibrio (рис. 1.1.з).

2. Спірили (від грецьк. speira - завиток) - клітини, що мають великий діаметр і мале (2-3) кількість завитків. Наприклад - Spirillium minor (рис. 1.1 ж).

3. Спірохети (від грец. speira – завиток, chaita – волосся) – спіралеподібної форми рухливі бактерії.

Ниткоподібні форми

Розрізняють два типи ниткоподібних бактерій: утворюють тимчасові нитки та постійні.

Тимчасові нитки (іноді з розгалуженнями) утворюють паличкоподібні бактерії при порушенні умов їх зростання або регуляції клітинного поділу (мікобактерії, коринебактерії, а також рикетсії, мікоплазми, багато грамнегативних та грампозитивних бактерій). При відновленні механізму регуляції поділу та нормальних умов зростання ці бактерії відновлюють звичайні для них розміри.

Постійні ниткоподібні форми утворюються з паличкоподібних клітин, що з'єднуються у довгі ланцюжки або за допомогою слизу, або чохлами, або містками (сіркобактерії, залізобактерії).

Для вивчення тинкторіальних властивостей мікроорганізмів та їхньої морфології використовують анілінові барвники (основні, кислі та нейтральні).

Найбільше застосування мають основні фарби: метиленовий синій, основний фуксин, генціанвіолет, везувін, хризоїдин та ін. Рідше застосовуються нейтральні (нейтральний червоний) та кислі (еозин) фарби. З названих фарб готують спиртові, водно-спиртові та водні розчини. У деяких випадках для підвищення фарбуючої сили розчину до нього додають протрави, наприклад, карболову кислоту, луг та ін.

Для визначення форми бактерій та їх взаємного розташування в мазку використовують прості методи фарбування, тобто фарбування здійснюється одним барвником і мазок виходить забарвленим одним кольором. Наприклад, метиленовий синій. Це фарбування дозволяє краще виявити бобоподібну форму і парне розташування коків.

Для вивчення структури бактеріальної клітини і виявлення особливостей її будови застосовують складні методи забарвлення, які включають цілу низку барвників, протрави і диференціюючі речовини. До складних методів забарвлення належать методи Грама, Нессера, Ожешко та ін.

Л.В. Тимощенка, М.В. Чубик

ФЕДЕРАЛЬНЕ АГЕНТСТВО З ОСВІТИ

Державний освітній заклад
вищої професійної освіти

«ПЕНЗЕНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ» (ПДУ)

МЕДИЧНИЙ ІНСТИТУТ

РОБОЧИЙ Зошит з мікробіології

Частина 1

Загальна мікробіологія

Н.М. Митрофанова

В.Л. Мельників

Методичний посібник «Робочий зошит з мікробіології» складено відповідно до програми для студентів 2 курсу спеціальності «Стоматологія» з мікробіології, вірусології 2011 р.

Підготовлено на кафедрі мікробіології, епідеміології та інфекційних хвороб медичного інституту ПДУ.

У посібнику представлено методику проведення практичних робіт з мікробіології для студентів медичних вузів.

Заняття №1 Дата______________

Тема: БАКТЕРІОЛОГІЧНА ЛАБОРАТОРІЯ ТА ОБЛАДНАННЯ РОБОЧОГО МІСЦЯ. ПРАВИЛА РОБОТИ І ПОВЕДІНКИ В ЛАБОРАТОРІЇ. ВИДИ МІКРОСКОПІВ. МЕТОДИ МІКРОСКОПІЇ. МОРФОЛОГІЯ БАКТЕРІЙ, ВИВЧЕННЯ ОСНОВНИХ ФОРМ БАКТЕРІЙ. МЕТОДИ фарбування бактерій.

Ціль:Вивчити та навчитися виконувати правила протиепідемічного режиму та техніки безпеки у бактеріологічній лабораторії. Навчитися готувати фіксований препарат, фарбувати його простим методом та вивчати за допомогою імерсійного мікроскопа. Ознайомитись із методами прижиттєвого вивчення морфології мікроорганізмів.

Основні питання, що розбираються на занятті:

1. Предмет та завдання медичної мікробіології

2. Історія розвитку мікробіології.

3. Основні засади класифікації мікроорганізмів.

4. Оснащення та режим роботи бактеріологічної лабораторії

5. Типи мікроскопів та методи мікроскопії

6. Будова механічної та оптичної частини мікроскопа.

7. Особливості морфології бактерій

8. Особливості морфології грибів, актиноміцетів, рикетсій, спірохет, мікоплазм та хламідій

9. Поняття про прості та складні методи забарвлення.

10. Принципи класифікації мікроорганізмів.

БАКТЕРІОЛОГІЧНА ЛАБОРАТОРІЯ

Лабораторія - _____________________________________________________

ПБА - _____________________________________________________________ ____________________________________________________________________

Вимоги до бактеріологічних лабораторій:

5_________________________________________________________________

Групи збудників інфекційних захворювань:

1_________________________________________________________________

2_________________________________________________________________

3_________________________________________________________________

4_________________________________________________________________

Устаткування бактеріологічної лабораторії

Назва	Призначення

ТИПИ МІКРОСКОПІВ.

Роздільна здатність об'єктива (Z) - _____________________________ ____________________________________________________________________

Формула Аббе

де - довжина хвилі джерела випромінювання, що використовується для освітлення препарату;

п -показник заломлення середовища між об'єктом та фронтальною лінзою об'єктива;

і- кут, що утворюється крайніми променями, що потрапляють в об'єктив.

Числова апертура об'єктива - _______________________________________

__________________________________________________________________

Збільшувальна здатність мікроскопа -_____________________________

__________________________________________________________________

Іммерсійний мікроскоп.

Іммерсійний мікроскоп відрізняється від звичайного світлового мікроскопа.

____________________________________________________________________

Іммерсійна олія необхідна для ____________________________________

Конденсор Аббе необхідний для _________________________________________

Темнопольний мікроскоп.

Темнопольний мікроскоп відрізняється від звичайного світлового мікроскопа

Фазово-контрастний мікроскоп.

Принцип роботи_____________________________________________________ ______________________________________________________________________

Фазово-контрастний мікроскоп відрізняється від звичайного світлового мікроскопа.

Люмінесцентний мікроскоп.

Принцип роботи____________________________________________________ ______________________________________________________________________

Люмінесцентний мікроскоп відрізняється від звичайного світлового мікроскопа.

______________________________________________________________________

Висновок(області застосування різних типів мікроскопів)

_____________________________

Морфологія бактерій- Розмір, форма і взаємне розташування бактеріальних клітин.

Етапи приготування фіксованого мазка

· Підготовка скла

· Приготування мазка

· Висушування

· Фіксація

Прості методи фарбування - методи, що ґрунтуються на застосуванні одного барвника.

Забарвлення препарату найпростішим способом.

1_________________________________________________________________