Классификация и систематика, номенклатура микроорганизмов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

на тему: «Классификация и систематика, номенклатура микроорганизмов»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Москва, 2013г.

 

 

 

Содержание.

 

1. Введение.
2. Систематика и Классификация микроорганизмов
3. Номенклатура.

 

Введение.

 

Все живые организмы распределяются в трех сферах обитания: животный мир, растительный мир и мир простейших. На нашей планете насчитывается до 3 млн. видов животных и около полумиллиона видов растений.

В 1886 г. немецкий биолог Э. Геккель предложил выделить все одноклеточные микроорганизмы (простейшие, грибы, бактерии), у которых отсутствует дифференцировка на органы и ткани, в отдельное царство — Protista (протесты, первосущества), включив в него организмы, во многих отношениях занимающие промежуточное положение между растениями и животными. В дальнейшем с учетом строения клеток протесты были подразделены на две четко разграниченные группы — высшие и низшие.

У высших протестов клетки сходны с растительными и животными клетками, это — эукариоты, т.е. микроорганизмы, имеющие истинное ядро (от греч. эу — истинный, карио — ядро). Ядро отделено окружающей его цитоплазмы двухслойной ядерной мембраной с порами. В ядре находятся 1...2 ядрышка — центры синтеза рибосомальной РНК и хромосомы — основные носители наследственной информации, состоящие из ДНК и белка. При делении хромосомы распределяются между дочерними клетками в результате сложных процессов — митоза и мейоза. Цитоплазма эукариот содержит митохондрии, а фотосинтезирующих организмов — и хлоропласты. Цитоплазматическая мембрана, окружающая клетку, переходит внутри цитоплазмы в эндоплазматическую сеть; имеется также мембранная органелла — аппарат Гольджи, как компонент цитоплазмы.

К эукариотам отнесены микроскопические водоросли (кроме сине-зеленых), микроскопические грибы (плесени и дрожжи)

К низшим отнесены протисты, клетки которых по строению существенно отличаются от всех других организмов (бактерии и сине-зеленые водоросли), это — прокариоты (доядерные).

Прокариотические клетки устроены проще. В них нет четкой границы между ядром и цитоплазмой, отсутствует ядерная мембрана; ДНК не образует структур, похожих на хромосомы эукариот, поэтому у прокариот не происходят процессы митоза и мейоза. У большинства прокариот отсутствуют внутриклеточные органеллы, ограниченные мембранами, а также митохондрии и хлоропласты; рибосомы свободно лежат в цитоплазме.

К прокариотическим организмам отнесены сине-зеленые водоросли, бактерии, риккетсии, актиномицеты и микоплазмы.

В настоящее время описано более 3,5 тыс. видов бактерий, но их число постоянно возрастает. Разобраться в этом поразительном многообразии возможно благодаря систематике.

 

Систематика и классификация микроорганизмов.

 

Систематика (от греч. systema — целое, составленное из частей; systematicus — упорядоченный) — наука о классификации организмов, их эволюционном родстве и взаимоотношениях друг с другом.

Классификация (от лат. classis — разряд, группа) — это распределение множества организмов на основе учета их общих признаков на классы, группы (таксоны); составная часть систематики.

Таксономия (от греч. taxis — расположение по порядку, закон) — теория классификации, систематизации живой природы.

Термины «систематика» и «таксономия» часто употребляют как синонимы, однако систематика представляет собой более широкое понятие.

Систематика включает в себя три самостоятельные составные части: классификацию, идентификацию и номенклатуру. Классификация, как уже упоминалось, — это распределение организмов на таксономические группы.

Идентификация — это определение принадлежности изучаемого организма к тому или иному таксону (классу, порядку, семейству, роду, виду и пр.).

Номенклатура — это свод правил присвоения названий таксонам и список этих названий. Номенклатура — это заключительный этап систематики после классификации, выполняет функции «информационного языка» и до некоторой степени независима от классификации.

До второй половины XIX в. классификация основывалась на внешних проявлениях организма — фенотипах (морфология, подвижность, окраска по Граму, наличие капсулы, способность образования эндоспор, культурально-биохимические свойства и некоторые другие признаки), так как наследственная структура организмов — генотипы — была еще недоступна для исследования.

Традиционная, или классическая, систематика, основанная на изучении внешних, проявляющихся в процессе жизнедеятельности признаков, — целиком фенотипическая систематика (феносистематика). Расширение доступной исследователю информации о фенотипе и использование вычислительной техники для ее обработки привело к появлению нового направления — численной (числовой, или нумерической) таксономии.

Возникновение (в 50-х гг. XX в.) и успешное развитие молекулярной биологии способствовали становлению нового направления в систематике, названного отечественными учеными геносистематикой. Геносистематика, в отличие от феносистематики, занимающейся изучением множества признаков, базируется на исследовании только одного вещества — наследственного материала (ДНК) клетки, в котором запрограммировано индивидуальное развитие организма. Иначе говоря, геносистематика — это раздел систематики, предметом исследования которого являются генотипы, или генетические программы, созданные в процессе биологической эволюции на Земле. Разница между феносистематикой и геносистематикой заключается в том, что они принципиально отличаются объектами исследования.

В классификации родственных микроорганизмах используют  следующие таксономические категории: царство (regnum), отдел (divisio), секция (section), класс (classis), порядок или отряд (ordo), семейство (familia), род (genus), вид (species). Вид включается в род, последний в семейство, семейство в порядок, порядок в класс, класс в отдел, а отдел — в высшую категорию — в царство.

Под видом подразумевают совокупность родственных микроорганизмов, имеющих общий корень происхождения и близкие свойства. В роды объединяют близкие по большинству общих признаков виды. В семейства и более высокие таксоны микробов группируют по этому же принципу. Наиболее четко можно сформулировать принципы объединения в роды палочковидных спорообразующих микроорганизмов: к роду Bacillus относят спорообразующие аэробных бактерий, к роду Clostridium — спорообразующих анаэробных бактерий. При группировании микробов в остальные таксономические категории имеются большие условности.

В микробиологии существуют два различных подхода к систематике, обусловливающие два вида классификации. В основе первого лежит идея создания естественной (филогенетической) классификации прокариот, т. е. построения единой системы, объективно отражающей родственные отношения между разными группами микробов и историю их эволюционного развития. Второй подход к систематике преследует практические цели и служит для идентификации, т.е. установления принадлежности микроорганизма к определенному виду. Это искусственная классификация (традиционная). Современные системы классификации микроорганизмов, по существу, все искусственные. На их основе созданы определители для идентификации того или иного микроорганизма: «Определитель бактерий и актиномицетов» Н. А. Красильникова (1949), «Определитель микробов» Р. А. Циона (1948) и др. В определителе бактерий Д. X. Берджи, девятое издание, которого вышло в 1997 г., все прокариотические микроорганизмы объединены в царство Procaryotae (Murray, 1968), которое подразделяется на четыре отдела. Они, в свою очередь, делятся на секции, классы, порядки, семейства, роды, виды. Первый отдел включает грамотрицательные бактерии с клеточной стенкой (Gracilicutes); второй – грамположительные бактерии с клеточной стенкой (Firmicutes); третий – бактерии, у которых клеточная стенка отсутствует (Tenericutes с одним классом Mollicutes); в четвертый отдел включены архебактерии, которые в настоящее время выделяют в отдельное царство (домен) архей, как представляющих самостоятельную эволюционную ветвь.

Отдел I. Gracilicutes (от лат. Gracilus — тонкий, стройный, cutes — кожа). В отделе девять секций.

Секция 1. Спирохеты. Порядок Spirochaetales. Включает в себя два семейства: Spirochaetaceae (четыре рода), Leptospiraceae (один род).

Секция 2 . Спиралевидные и изогнутые аэробы (микроаэрофилы). Одно семейство – Spirillaceac, в котором шесть родов. Патогенны для человека и животных микроорганизмы рода Campylobacter.

Секция 3. Грамотрицательные неподвижные изогнутые бактерии. Одно семейство — Spirosomonaceae, в котором патогенных три рода.

Секция 4. Аэробные грамотрицательные палочки, округлые и кокки. Восемь семейств, два из которых имеют патогенные микроорганизмы. Семейство Pseudomonadaceae включает в себя четыре рода, более 25 видов, среди которых имеются патогенные (Ps. Mallei и др.). Семейство Neisseriaceae имеет 16 родов. Роды Neisseria и Moraxella содержат патогенные для человека и животных микроорганизмы.

Роды Bordetella, Brucella и Francisella не внесены в семейства: содержат патогенные для человека и животных микроорганизмы.

Секция 5. Грамотрицательные, факультативные анаэробы. Три семейства: Enterobacteriaceae, Vibrionaceae и Pasteurellaceae. Семейство Enterobacteriaceae имеет 14 родов (Escherichia, Salmonella, Citrobacter, Klebsiella, Enterobacter, Erwina, Shigella, Proteus и др.) Семейство Vibrionaceae имеет два рода. В род Vibrio включены патогенные микроорганизмы. Семейство Pasteurellaceae имеет три основных рода: Pasteurella, Haemophilus и Actinobacillus. Содержат патогенные виды микроорганизмов.

Секция 6. Строгие анаэробы. Изогнутые грамотрицательные палочки. Одно семейство —-Bacteroidaceae, в котором 13 родов, среди которых имеются патогенные.

Секция 7. Диссимулирующие и разлагающие сульфат бактерии. Семь непатогенных родов.

Секция 8. Анаэробные грамотрицательные кокки. Одно семейство — Vellonellaceae, в котором три рода.

Секция 9. Риккетсии и хламидии. Два порядка: Rickettsiales и Chlamydiales. Порядок Riclcettsiales имеет три семейства: Rickettsiaceae, Bartonellaceae и Anaplasmataceae. Семейства Rickettsiaceae имеет три трибы, в которые внесено восемь родов. Семейство Bartonellaceae содержит два рода, a Anaplasmataceae — четыре. Порядок Chlamydiales имеет одно семейство Chlamydiaceae и один род — Chlamydia. Все семейства содержат патогенные микроорганизмы.

Отдел II. Firmicutes (от лат, firmis — крепкий, cutes –кожа).

Секция 12. Грамположительные кокки. Два семейства: Micrococcaceae и Deinococcaceae. Семейство Micrococcaceae имеет четыре рода: Micrococcus, Stomatococcus, Planococcus, Staphylococcus.

В секцию кроме указанных двух семейств внесены десять самостоятельных родов: Streptococcus, Leuconostos, Pedicoccus, Sarcina и др.

Секция 13. Спорообразующие грамположительные палочки и кокки. Шесть родов: Bacillus, Clostridium, Sporolactobacillus, Sporosarcina и др. Первые два рода имеют патогенные виды.

Секция 14. Неспорообразующие грамположительные палочки. Семь родов: Lactobacillus, Listeria, Erysipelolrix и др. Имеются патогенные,

Секция 15. Неспорообразующие внутриклеточные грамположительные палочки. 21 род: Corynebacterium, Micobacterium, Propionibacterium, Eubacterium, Asotobacterium, Bifidobacterium, Actinomices и др.

Секция 16. Микобактерии. Одно, семейство Mycobacterioсеае. Семейство имеет один род Mycobacterium, в котором 49 видов: Мус. tuberculosis, Мус. bovis, Мус. avium, Мус. paratuberculosis, Мус. lepra и др.

Секция 17. Nocardioforms. Девять родов: Nocardia, Pseudo-coccus, Pseudonocardia и др.

Отдел III. Tenericutes. Объединены грамотрицательные прокариоты без клеточной стенки, но имеющие цитоплазматическую мембрану.

Секция 10 — микоплазмы, класса Mollicutes (от лат. molli — мягкий, cures — покров, кожа). В классе один порядок — Mycoplasmatales — и три семейства: Mycoplasmataceae, Acholeplasmataceae, Spiroplasmataceae. В основном патогенные микоплазмы включены в семейство Mycoplasmataceae.

Секция 11. Эндосимбионты.

Отдел IV. Mendosicutes. Прокариоты, среди которых нет патогенных бактерий; метанобразующие, сероокисляющие, галофилы, микоплазмоподобные, термоацидофильные и другие наиболее древние по происхождению бактерии (архебактерии).

 

Номенклатура.

 

Номенклатура — это свод правил присвоения названий таксонам и список этих названий. Номенклатура — это заключительный этап систематики после классификации, выполняет функции «информационного языка» и до некоторой степени независима от классификации.

Название микроорганизмам присваивают в соответствии с правилами Международного кодекса номенклатуры бактерий.

В микробиологии, как и в биологии, для обозначения видов бактерий принята двойная (бинарная) номенклатура, предложенная еще в XVIII в. К.Линнеем. Согласно номенклатуре название рода пишется латинскими буквами с прописной: первое слово обозначает родовую принадлежность микроба (какой-либо морфологический признак, фамилию ученого, открывшего этот микроб, и др.), состоит только из одного слова, преимущественно существительного в единственном (роде) или множественном (семейств) числе. В последнем случае название обычно имеет окончание асеае. Второе слово — название вида — пишется со строчной буквы. Видовое название микроорганизма, как правило, представляет собой производное от существительного, дающего описание либо цвета колонии, либо источника обитания микроорганизма, вызываемого им процесса или болезни и других отличительных признаков. Например, Escherichia coli указывает, что микроб открыл Эшерих, coli — обитатель кишечника; Bacillus anthracis — микроб образует спору, anthracis — возбудитель сибирской язвы; Azotobacter— микроорганизм, фиксирующий атмосферный азот.

Названия подвидов (или вариетет) — тринарные, так как состоят из трех слов: название вида из двух слов и третье слово обозначает подвид. При этом предпочтительнее перед подвидовым названием указывать ранг словом subsp. (subspecies — подвид). Например, Bacillus subtilis subsp. niger. Для обозначения инфраподвидовых таксонов вместо типов сейчас рекомендовано использовать суффикс, var. Например, морфовар, серовар, фаговар, а не морфотип, серотип, фаготип и т.п.

Основной номенклатурной единицей служит вид. В.Д. Тимаков (1973) дает ему следующее определение: «Вид — это совокупность микроорганизмов, имеющих единое происхождение и генотип, сходных по морфологическим и биологическим свойствам, обладающих наследственно закрепленной способностью вызывать в среде естественного обитания качественно определенные специфические процессы». Вид подразделяют на подвиды или варианты. Если при изучении выделенных бактерий обнаруживают отклонение от типичных видовых свойств, то такую культуру рассматривают как подвид. Существуют также и инфраподвидовые подразделения, обусловленные отклонением какого-либо небольшого наследственного признака: антигенного — серовар, биохимического — биовар, отношения к фагам — фаговар, патогенности — патовар и др.

В микробиологии используют следующие термины: «чистая и смешанная культура», «клон» и «штамм». Под термином «культура» понимают микроорганизмы, выращенные на плотной или в жидкой питательной среде в условиях лаборатории. Культуру микроорганизмов особей одного вида называют чистой культурой. Смешанной культурой называют смесь неоднородных организмов, выросших в питательной среде при посеве исследуемого материала (молока, почвы, воды, патологического материала) или при попадании в питательную среду, засеянную одним видом микроба, еще и другого вида микроба из внешней среды. Клон — это культура, полученная из одной популяции клетки определённого вида микроба. Штамм – чистая культура определенного вида микроба, выделенная из того или иного объекта и отличающаяся от эталонного штамма незначительными изменениями свойств (например, чувствительностью к антибиотикам, ферментацией углеводов и др.)