Файл: 002 lec bio.pdf

Прокариоты

1

Систематика прокариот (Prokaryotae)

СИСТЕМАТИКА (таксономия) — наука о многообразии и взаимосвязях между организмами.

ТАКСОН — группа организмов, обладающих заданной степенью однородности. В систематике используют биномиальную номенклатуру К. Линнея: биологическому виду присваивают название, состоящее из двух слов: первое определяет принадлежность организма к определенному роду,

второе — виду (Escherichia coli).

ШТАММ — бактериальные культуры одного вида, выделенные из разных источников (мест обитания). Различия между штаммами не выходят за пределы вида. КЛОН — еще более узкое понятие, это культура, выделенная из одной клетки.

2

Деление организмов на группы по источникам энергии, углерода и донорам электронов

3

«Руководство по определению бактерий Берджи»

(D. H. Bergey, I860 — 1937)

Таксономические признаки бактерий:

морфологические признаки: форма клеток (кокки, палочки или спириллы), наличие капсулы, наличие агрегатов клеток (нити, тетрады, пакеты), наличие жгутиков и их расположение, образование эндоспор, особенности внутриклеточного строения, окрашивание по Граму (окрашивание, основанное на способности воспринимать и удерживать внутри клетки красящий комплекс генцианового фиолетового с йодом либо терять его после обработки этанолом).

культуральные признаки (признаки, выявляемые при культивировании в лаборатории чистой культуры).

4

Таксономические признаки бактерий:

Физиолого-биохимические признаки:

отношение к кислороду, т.е. растут ли клетки в аэробных или в анаэробных условиях, либо в тех и других;

каким образом они получают необходимую энергию — в процессе дыхания, брожения или фотосинтеза;

зависимость роста от температуры и рН, с указанием оптимума и пределов устойчивости;

усваиваемые клетками питательные вещества;

места обитания;

наличие симбиотических или паразитических взаимоотношений;

клеточные включения, пигментация и состав капсулы;

компоненты клеточной стенки (пептидогликановый остов, липополисахариды, тейхоевая кислота);

серологическая дифференциация (поверхностные антигены, гомологичные бел­ки);

состав оснований ДНК (мол. % GC);

гибридизация ДНК/ДНК, трансформируемость при межвидовом переносе ДНК;

последовательность нуклеотидов в 16S или 5S рРНК;

Строение бактериальной (прокариотической) клетки (продольный разрез)

Я – нуклеоид, Плз – плазмида, ПМ – плазматическая мембрана, Ри – рибосомы, Кст – клеточная стенка, Цпл – цитоплазма, Кпс - слизистая капсула, Ж– жгутики, Пи – пили, Гли - гранулы гликогена, ПФ - гранулы полифосфатов, Ли - липидные капельки, ПГМ - гранулы поли-β-оксимасляной кислоты, S - включения серы

6

Строение бактериальной (прокариотической) клетки

1 - гранулы поли-β-оксимасляной кислоты, 2 - жировые капли, 3 - включения серы, 4 - трубчатые тилакоиды, 5 - пластинчатые тилакоиды, 6 - выросты цитоплазматической мембраны, 7 - хроматофоры (участки протопласта, несущие пигмент), 8 - нуклеоид, 9 - рибосомы прокариотической клетки, 10 - цитоплазма, 11 - слизистая капсула, 12 - жгутики, 13 - клеточная оболочка, 14 - мезосома, 15 - газовые вакуоли, 16 - ламеллярные структуры, 17 - гранулы полисахаридов, 18 - гранулы полифосфатов, 19 - цитоплазматическая мембрана, 20 - базальное тельце.

Основные структуры бактериальной клетки представлены в верхней части рисунка, дополнительные, мембранные структуры, имеющиеся у фототрофных и нефототрофных бактерий — в средней части, а включения запасных веществ — в нижней части.

7

Общая схема строения биомембран

основу мембраны составляет двойной молекулярный слой липидов (липидный бислой) на котором и в толще которого находятся белки

Жидко-мозаичная модель строения плазматической мембраны

8

Разнообразие форм прокариот

1-5 — кокки; 6 — палочки; 7 — спириллы; 8 — вибрион; 9 — кольцевидные; 10 — бактерии, образующие выросты (простеки); 11 —червеобразные;

12 — в виде звезды; 13 — актиномицеты; 14 —миксобактерии; 15,16 — нитчатые; 8, 15, 17, 18 — бактерии с разными типами жгутикования; 19 — бактерии, образующая капсулу;

20 — нитчатые бактерии, заключенные в чехол, инкрустированный гидратом окиси железа; 21 — бактерия, образующая шипы;

22 — Galionella

9

Разнообразие форм прокариот

10

Грамотрицательные и грамположительные бактерии

11

Строение клеточной стенки грамположительных (А) и грамотрицательных бактерий (Б)

1 - цитоплазматическая мембрана, 2 – пептидогликан, 3 – периплазматическое пространство, 4 – наружная мембрана, 5 – цитоплазма (в центре ДНК)

12

Строение клеточной стенки грамположительных (А) и грамотрицательных бактерий (Б)

4

3

2

1

13

Муреин

Муреин -- пептидогликан бактериальных клеточных стенок, представляет собой дисахарид из N-ацетилглюкозамина и N- ацетилмурамовой кислоты, к которому присоединена тетрапептидная боковая цепь из L-аланина, D-глутаминовой кислоты, L-лизина и D-аланина. Тетрапептидные боковые связи всех дисахаридных единиц связаны с соседними цепями при помощи поперечных пентапептидных мостиков из глицина.

14

Муреин

15

Основные типы жгутикования и движения бактерий

16

Спорообразование (споруляция)

1 – цитоплазма,

2 – плазматическая мембрана,

3 – клеточная стенка зародыша,

4 – кора споры,

5 – внутренняя оболочка споры,

6 – наружная оболочка споры,

7 – экзоспориум.

17

«Руководство по определению бактерий Берджи», 9-е издание

Группа 1. Спирохеты. Включает свободноживущие и паразитические виды; Группа 2. Аэробные и микроаэрофильные подвижные извитые и

изогнутые грамотрицательные бактерии.

Группа 3. Неподвижные (редко подвижные) грамотрицательные бактерии.

Группа 4. Грамотрицательные аэробные и микроаэрофильные палочки и кокки.

Группа 5. Факультативно анаэробные грамотрицательные палочки. Группа 6. Грамотрицательные анаэробные прямые, изогнутые и спиральные бактерии.

Группа 7. Бактерии, осуществляющие диссимиляционное восстановление сульфата или серы.

Группа 8. Анаэробные грамотрицательные кокки. Группа 9. Риккетсии и хламидии.

Группы 10 и 11. Анокси- и оксигенные фототрофные бактерии.

18

«Руководство по определению бактерий Берджи», 9-е издание

Группа 12. Аэробные хемолитотрофные бактерии и родственные организмы. Объединяет серожелезо- и марганецокисляющие и нитрифицирующие бактерии.

Группы 13 и 14. Почкующиеся и/или обладающие выростами бактерии и бактерии образующие футляры.

Группы 15 и 16. Скользящие бактерии, не образующие плодовые тела и образующие их.

Группа 17. Грамположительные кокки.

Группа 18. Спорообразующие грамположительные палочки и кокки. Группа 19. Споронеобразующие грамположительные палочки правильной формы.

Группа 20. Споронеобразующие грамположительные палочки неправильной формы.

Группа 21. Микобактерии. Группы 22-29. Актиномицеты. Группа 30. Микоплазмы.

19

«Руководство по определению бактерий Берджи», 9-е издание

Остальные группы определителя Берджи — метаногенные бактерии (31), сульфатредуцируюшие бактерии (32) экстремально галофильные аэробные архебактерии (33), архебактерии, лишённые клеточно стенки (34), экстремальные термофилы и гипертермофилы, метаболизируюшие серу (35).

20