Классификация организмов и морфология бактерий

ЛЕКЦИЯ 18.02.04

Классификация организмов

Классификация (К) = таксономия. Категория классификации – таксон.

Существует 2 типа классификации:

1. Нумерическая (по различным признакам) – для идентификации микроба.
2. Филогенетическая (по реликтовым свойствам) – для построения прогноза на будущее.

Эти типы К не совпадают (их таксоны принципиально различаются).

Самый большой таксон – Империя:

Бактерии и археи относятся к прокариотам.

Дальнейшие таксоны:

Тип->Класс->Когорта->Отряд->Семейство->Триба->Род->Вид->Биовар (варианты внутри вида).

Вирусы полностью не укладываются в классификацию и отделяются от всех остальных на уровне империй (стоят между живой и неживой природой).

Морфология бактерий

Все бактерии (Б) – прокариоты, => у них нет дифференцированного ядра, но есть аналог ядра – нуклеоид. Б – гаплоидны, у них есть 1 хромосома, представленная линейной или замкнутой в кольцо двойной спиралью. Репликация ДНК у Б происходит быстрее, чем деление клетки, => у каждой Б есть несколько одинаковых копий первоначальной хромосомы.

Хромосома фиксирована к внутренней поверхности плазматической мембраны (ПМ) и имеет суперспирализацию (представляет собой клубок). Её форма регулируется топоизомеразами, геразами А и В. Есть гистоноподобные белки, но гистонов нет.

Типы нуклеиновых кислот Б: ДНК, иРНК, рРНК, тРНК, антисенс-РНК (короткая молекула РНК, которая комплементарна начальной части молекулы иРНК; функции: связывается с началом иРНК и блокирует его трансляцию, связывается с ДНК и блокирует транскрипцию).

Бактерии не имеют истинной компартментализации (нет внутренних мембранных структур). У них нет митохондрий, комплекса Гольджи, лизосом и ЭПС. У большинства Б нет цитоскелета.

Цитоплазма (ЦП) похожа на ЦП у эукариот. У Б много рибосом (РС) (в ЦП и с внутренней поверхности ПМ). РС отличаются от РС эукариот. Некоторые антибиотики (тетрациклин) связываются с РС бактерий и нарушают синтез белка. У архей РС другие.

Включения:

1.  Жиры.

2.  Полисахариды (крахмал, гликоген).

3.  Воздушные пузыри.

4.  Запасы фосфора (зёрна Волютина).

5.  Фотосинтезирующие молекулы.

6.  Пигменты:

-  полисахаридные (растворимы в воде и выходят наружу);

-  липидные (не выходят из клетки).

Плазматическая мембрана (ПМ) – очень динамична. Её гипотетическое строение: билипидный слой (БЛС) и погружённые в него белки.

Функции ПМ:

1.  Барьерная, защитная.

2.  Служит поверхностью для прикрепления РС, белков-ферментов, хромосомы.

3.  Транспортная.

4.  Выработка энергии (за счёт электрохимического градиента).

Клеточная стенка (КС). По морфологии КС бактерии разделяются на фирмикутные (грамположительные – Гр+) и грацилекутные (грамотрицательные – Гр-).

Грамположительные - более древние, чем Гр-.

К ним относятся стафилококки, стрептококки и другие.

Строение Гр+:

-  ПМ;

-  Периплазматическое пространство (ППП) – содержит протеазы и ферменты, ассоциированные с наружной поверхностью мембраны и связанные с транспортом веществ и с работой шаперонов, которые закручивают другие белки в третичную структуру;

-  Пептидогликан (ПГ) – сшитые полисахаридными и пептидными связями молекулы N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты; ПГ многослойный;

-  Тейхоевые кислоты (не связаны с ПМ) и липотейхоевые кислоты (ассоциированы в БЛС);

-  Белки (А-белок стафилококка; M,F-белки стрептококка).

Грамотрицательные – эволюционно моложе.

Отличия строения Гр- от Гр+:

-  ППП большое, в нём много гидролитических ферментов;

-  ПГ тонкий (1-2 слоя), погружён в ППП, его молекулы упакованы плотнее;

-  Тейхоевые кислоты и липотейхоевые кислоты отсутствуют;

-  Появляется наружная мембрана КС (похожа на ПМ, но наружный слой фосфолипидов в значительной степени замещён липидом А, который является стабилизатором мембраны).

Белки наружной мембраны КС:

-  конститутивные (есть всегда; например, белки-порины);

-  индуцибельные (появляются в определённых условиях; например, фибронектин-связывающий белок).

Кнаружи располагается липополисахаридный слой (ЛПС):

-  липид А (основа ЛПС);

-  полисахаридные участки: внутреннее ядро, кнаружи – наружное ядро.

Разветвлённая периферическая часть ЛПС может быть легко изменена или утрачена (S®R-диссоциация).

Зоны Байера – инвагинации наружной мембраны КС и встречные им выпячивания ПМ.

Функции КС:

1.  Защита.

2.  Формообразование.

3.  Транспорт.

4.  Узнавание своего и чужого (посредством антигенов).

5.  Токсическая (отравление организма хозяина).

6.  Адгезия и когезия.

7.  Рецепторная функция.

S-слой – кнаружи от КС – состоит из SC-белков, которые в 1 слой покрывают всю микробную клетку, образуют правильные фигуры и содержат дырки. Кнаружи от S-слоя – реснички, жгутики, капсула и капсулоподобная оболочка.

Капсула – структурная оболочка, плотно присоединена к поверхности микробной клетки; в 40-80 раз больше клетки. Капсулы разделяют на макрокапсулы и микрокапсулы, а также на белковые и полисахаридные капсулы.

Капсулоподобная оболочка (КПО)– слизистая оболочка, аморфна, представляет собой полисахаридно-липидный комплекс, неплотно соединённый с КС.

Искусственные оболочки вокруг микробов (ИОВМ) – образуются из веществ внешней среды (экзополисахаридов). Микробы вырабатывают ферменты, которые выделяются во внешнюю среду и воздействуют на избыток углеводов, превращая их в клейкие вещества.

Функции капсулы, КПО и ИОВМ:

1.  Защитная (от высыхания, иммунитета).

2.  Токсическая.