Общие представления о систематике и классификации микроорганизмов

1. Общие представления о систематике и классификации микроорганизмов.
Построение классификации на основе рибосомной РНК отображает родство организмов, но зато зачастую не отражает сходство в образе их жизни. Почему выбрана именно рибосомная РНК? Потому что это самая консервативная, т.е. наиболее медленно меняющаяся, часть генома. Ниже на рисунке представлено дерево родства разных организмов. На нем выделяются группы бактерий, архей и эукариот. Эти группы, более высокого ранга, чем царства. Их называют надцарства или домены. Термин домен используется в разных науках. В данном случае, в систематике, «домен» обозначает группу (рангом выше царства), объединяющую разные организмы, обладающие определенным набором общих черт.
3

Итак, живые организмы разделили на царства Растений, Грибов, Животных и Простейших (одноклеточных), и царство бактерий, в которое входили все прокариоты. Но когда изучали бактерий, оказалось, что они также делятся на две сильно отличающиеся группы. Соответственно, их пришлось разделить на два царства: Эубактерии (собственно бактерии) и Архебактерии (другое название – Археи). Последние также не имеют ядра, но по структуре сильно отличаются от бактерий.
Основной таксономической единицей систематики бактерий является вид. Вид – это эволюционно сложившаяся совокупность особей, имеющая единый генотип, который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими, физиологическими, биохимическими и другими признаками. Вид не является конечной единицей систематики. Внутри вида выделяют варианты (разновидности) микроорганизмов, отличающиеся отдельными признаками. Так, различают:
1) серовары (по антигенной структуре);
2) хемовары (по чувствительности к химическим веществам);
3) фаговары (по чувствительности к фагам);
4) ферментовары;
5) бактериоциновары;
Бактериоцины – вещества, продуцируемые бактериями и губительно действующие на другие бактерии. По типу продуцируемого бактериоцина различают бактериоциновары, а по чувствительности – бактериоциногеновары.
6) бактериоциногеновары.
Для видовой идентификации бактерий необходимо знать следующие их свойства:
1) морфологические (форму и структуру бактериальной клетки);
2) тинкториальные (способность окрашиваться различными красителями);
3) культуральные (характер роста на питательной среде);
4) биохимические (способность утилизировать различные субстраты);
5) антигенные.
Виды, связанные генетическим родством, объединяют в роды, роды – в семейства, семейства – в порядки. Более высокими таксономическими категориями являются классы, отделы, подцарства и царства. Согласно современной систематике патогенные микроорганизмы относятся к царству прокариот, патогенные простейшие и грибы – к царству эукариот, вирусы объединяются в отдельное царство – Vira. Все прокариоты, имеющие единый тип организации клеток, объединены в один отдел – Bacteria. Однако отдельные их группы отличаются структурными и физиологическими особенностями.

2. Питательные среды для культивирования микроорганизмов, их классификации.
4

Микроорганизмы культивируют на питательных средах. Питательные среды подразделяются на группы в зависимости от свойств.
По физическому состоянию питательные среды подразделяются на:
- жидкие среды;
- полужидкие среды;
- твердые (плотные) среды;
Жидкие среды представляют собой настои, отвары, бульоны, приготовленные на основе мяса, рыбы, овощей (естественные среды), а также композиции определенных концентраций химических соединений (искусственные среды). Полужидкие среды получают путем добавления к жидким средам 0,5-0,9% агар-агара (желеобразующее вещество, получаемое из морских водорослей). К плотным питательным средам относят среды, содержащие 2-3% агара.

3. Определение понятий «асептика», «антисептика», «дезинфекция», «стерилизация».
Стерилизация – полное уничтожение микроорганизмов и их спор в материале. При этом достигается гибель всех микроорганизмов, а не только болезнетворных. Цель стерилизации – полноеобеспложивание, что практически означает отсутствие признаков жизни на стерилизуемом объекте.
Дезинфекция — комплекс мероприятий, направленных на уничтожение во внешней среде патогенных микроорганизмов.
Асептика — комплекс мероприятий, направленных на предупреждение попадания микроорганизмов в рану.
Антисептика— система мероприятий, направленных на уничтожение микроорганизмов в ране, патологическом очаге, органах и тканях, а также в организме больного в целом [9].
4. Роль микроорганизмов в экологии.
Микроорганизмы распространены повсюду. Они заселяют почву, воду, воздух, растения, организмы животных и людей- экологические среды обитания микробов.
Выделяют свободноживущие и паразитические микроорганизмы. Всюду, где есть хоть какие- то источники энергии, углерода, азота, кислорода и водорода (кирпичиков всего живого), обязательно встречаются микроорганизмы, различающиеся по своим физиологическим потребностям и занимающих свои экологические ниши. Титаническая роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе имеет исключительное значение для поддержания динамического равновесия биосферы.
Микроорганизмы в экологических нишах сосуществуют в виде сложных ассоциаций-биоценозов с различными типами взаимоотношений, в конечном счете, обеспечивающих сосуществование многочисленных видов прокариот и различных царств жизни [1].
5

Все типы взаимоотношений микроорганизмов объединяются понятием симбиоз. Он может быть антогонистическим и синэргическим.

5. Особенности строения прокариотических и эукариотических микроорганизмов.
Прокариоты имеют мелкие просто устроенные клетки с единственной мембраной – клеточной. В них отсутствуют органеллы, имеющие обычно мембранную структуру (митохондрии, эндоплазматическая сеть). Мембраны служат полупроницаемой перегородкой, через которую свободно проходят молекулы воды и не проходят большинство простых электролитов. В мембране сосредоточены дыхательные и фосфорилирующие ферменты и ферменты, участвующие в синтезе клеточной оболочки.
Также у прокариот имеется ядерная зона – единичная плотно скрученная двуспиральная молекула ДНК. Эта нитевидная молекула выполняет функцию ядра и располагается в центральной зоне клетки, носящей название нуклеоида. Рибосомы – место синтеза белка. Запасающие гранулы – в них откладываются запасные питательные вещества (крахмал, гликоген). Цитозоль – в нем содержится большинство ферментов, промежуточные продукты метаболизма и неорганические соли [2].

6. Условия роста микроорганизмов
Рост микробной клетки – это увеличение размера и массы одной особи между двумя делениями. В результате обменных процессов с окружающей средой и внутриклеточного метаболизма происходит рост и развитие организма. Конечная цель развития микроорганизма - размножение. Под ростом подразумевается не только рост отдельной клетки, но и большее увеличение числа клеток в результате размножения, т.е. рост культуры микроорганизмов.
Культура представляет собой совокупность особей, которое занимает определенное жизненное пространство.
Культуру называют чистой, если она представлена микроорганизмами одного вида. Культуру, в которой содержится более чем один вид микробов, называют смешанной или гетерогенной.
Рост микроорганизмов зависит в первую очередь от наличия воды: грибы способны расти на субстрате, содержащий 12% воды, бактериям требуется для роста более 20%. В питательной среде должны присутствовать все элементы, из которых строится клетка, и в такой форме, которую микроорганизм способен усваивать. В больших количествах необходимы макроэлементы: сера, фосфор, кислород и микроэлементы: цинк, никель, молибден и др.
Для роста микроорганизмов требуется и ряд дополнительных условий. Микроорганизмы нуждаются:
– в определенных концентрациях некоторых хим. веществ, особенно водородных ионов;
– в совершенно определенном соотношении разных ионов;
– в поддержании определенного окислительно-восстановительного потенциала среды.
6

Некоторые требовательные микроорганизмы и мутанты нуждаются, кроме того, в отдельных соединениях, которые сами синтезировать не могут. Такие необходимые дополнительные вещества называют факторами роста, их роль могут играть аминокислоты, витамины, пурины.
При удовлетворении всех потребностей в питательных веществах рост микроорганизмов зависит от определенных условий:
– концентрации водородных ионов;
– температуры;
– осмотического давления.
Решающее значение для роста микроорганизмов имеет рН среды. Большинство микроорганизмов лучше растет, когда концентрации Н ОН одинаковы (рН - 7,0). Грибы предпочитают более низкие значения рН.
К температуре различные микроорганизмы относятся по-разному. Большинство почвенных и водных бактерий лучше растут от 20 до 45º С – мезофилы. А спорообразующие бактерии лучше растут при температуре выше 45º С – термофильные. Другую крайность представляют психрофильные бактерии, которые растут при температуре ниже 20º С (железобактерии). Термотолерантными называют бактерии, которые могут расти в области средних температур, но могут переносить и более высокие температуры (мин-37º С, мах-50º С).
К осмотическому давлению питательной среды большинство бактерий проявляет большую устойчивость. Многие бактерии могут расти на средах с содержанием солей от 0,1 до 10%.
8. Процессы жизнедеятельности микроорганизмов в аэробных условиях.
Все живые организмы делятся на аэробов и анаэробов, включая бактерий. Поэтому существует два типа бактерий в организме человека и вообще в природе – аэробные и анаэробные. Аэробы должны получать кислород, чтобы жить, тогда как анаэробным он не нужен вообще или не обязателен.
9. Санитарно-гигиенические требования к оборудованию торговых предприятий.
Организации торговли должны быть оснащены торговым оборудованием, инвентарем, посудой, тарой, упаковочными материалами, изготовленными из материалов, разрешенных органами и учреждениями госсанэпидслужбы в установленном порядке.
Все холодильные установки в организациях торговли оснащаются термометрами для контроля температурного режима хранения пищевых продуктов. Использование ртутных термометров для контроля работы холодильного оборудования не допускается. Охлаждаемые камеры рекомендуется оборудовать термореле и (или) системами автоматического регулирования и регистрации температурно-влажностного режима.
Колода для разруба мяса устанавливается на крестовине или специальной подставке, скрепляется металлическими обручами, ежедневно по окончании работы зачищается ножом и посыпается солью. Периодически, по мере необходимости, колоду спиливают и остругивают.
7

Контроль за температурно-влажностным режимом хранения продуктов в охлаждаемых камерах, складских помещениях, хранилищах для овощей, фруктов и т.д. производится ежедневно с помощью термометров и психрометров, установленных на видном месте, удаленных от дверей и испарителей.
Все помещения организаций торговли, оборудование, инвентарь, посуда должны содержаться в чистоте. По окончании работы проводится влажная уборка и мытье с применением моющих средств.
В организациях торговли при проведении уборки помещений рекомендуется использовать современное механизированное оборудование.
Ежемесячно проводится генеральная уборка с последующей дезинфекцией помещений, оборудования, инвентаря, посуды и др.
Осветительные приборы, арматура, остекленные поверхности окон и проемов содержатся в чистоте и очищаются по мере загрязнения.
Для сбора отходов и мусора в помещениях устанавливаются металлические или пластмассовые педальные бачки с крышками. По мере наполнения, но не более чем на 2/3 объема, они должны очищаться, а по окончанию работы промываться разрешенными в установленном порядке для этих целей моющими и дезинфицирующими средствами, затем ополаскиваться горячей водой.

10. Микробиология почвы.
Почва является естественной средой обитания микроорганизмов. Они находят в почве все условия, необходимые для своего развития, пищу, влагу, защиту от губительного влияния прямых солнечных лучей и высушивания.
Микрофлора почвы по количественному и видовому составу значительно колеблется в зависимости от химического состава почвы, ее физических свойств, реакции (рН), влагоемкости, степени аэрации. Существенно влияют также климатические условия, время года, способы сельскохозяйственной обработки почвы, характер растительного покрова и другие факторы.
Неодинаково распространены микроорганизмы и по горизонтам почвы. Меньше всего их обычно содержится в самом поверхностном слое почвы толщиной в несколько миллиметров, где микроорганизмы подвергаются неблагоприятному воздействию солнечного света и высушивания.