Классификация бактерий на отделы по Гиббансу и Мюррею, общая характеристика представителей этих отделовБактерии являются микроорганизмами, которые по своему устройству относятся к прокариотам. Размеры бактерий колеблются от 0,1 до 10 мкм (микрометра). Благодаря своим размерам бактерии ещё называют микробами. Бактерии, в отличие от вирусов, можно рассматривать в световой оптический микроскоп. Впервые бактерии описал в 1676 году голландский натуралист Антони ван Левенгук. Современные электронные микроскопы позволяют рассматривать подробную структуру бактерий. Бактерии широко распространены по всему земному шару, а так же далеко за пределами Земли. Живут бактерии практически везде: в почве, в морях и океанах, пресных водоёмах, на поверхности и внутри животных и людей и так далее. Часть микробиологии, изучающая бактерии, называется бактериологией. Ранее бактерии вместе с грибами и водорослями включались в подцарство низших растений. В настоящее время бактерии выделены в отдельное надцарство прокариот. Строение прокариотической клетки.
Физиология бактерий по разнообразию превосходит физиологию всех остальных органических форм. Для получения энергии они используют различные органические и неорганические соединения (хемотрофы), солнечный свет (фототрофы). В зависимости от природы окисляемого соединения, используемого в обмене веществ, каждая из этих групп бактерий подразделяется на органотрофы (источник энергии - органическое вещество) и литотрофы, получающие энергию за счёт окисления неорганических веществ. Огромное количество бактерий населяющих нашу планету довольно сложно классифицировать. В основу современной классификации бактерий, предложенной Р. Мюрреем в 1984 году, положено строение клеточной стенки. Основу клеточной стенки у бактерий составляет пептидогликан муреин.
Функции клеточной стенки состоят в том, что она: • является осмотическим барьером; • определяет форму бактериальной клетки; • защищает клетку от воздействий окружающей среды; • несет разнообразные рецепторы, способствующие прикреплению фагов, колицинов, а также различных химических соединений, • через клеточную стенку в клетку поступают питательные вещества и выделяются продукты обмена, • в клеточной стенке локализован О-антиген и с ней связан эндотоксин (липид А) бактерий.
Существуют 2 типа строения клеточной стенки: %/ у бактерийпервого типа пептидогликан муреин составляет до 90% массы клеточной стенки и образует многослойный (до 10 слоев) каркас, при этом он ковалентно связан с тейхоевыми кислотами. Такие бактерии при окраскепо методу Грама прочно удерживают комплекс генцианового фиолетового и йода; они окрашиваются в сине-фиолетовый цвет и называютсяграмположителъными: • у бактерий со вторым типом строения клеточной стенки поверх 2—3 слоев пептидогликана муреина располагается слой липополисахаридов. Эти бактерии при окраскепо методу Грама неспособны прочно удерживать комплекс генцианового фиолетового и йода и соответственно обесцвечиваются спиртом, прокрашиваясь дополнительным красителем — фуксином — в розово-красный цвет. Они называютсяграмотрицательными.
По классификации Мюррея бактерии(царство Прокариоты) в связи с различиями в строении клеточной стенки делятся на 4 отдела:
• грациликуты — бактерии с тонкой клеточной стенкой, грамот-рицательные, к ним относятся различные извитые, палочковидные, кокковые формы бактерий, а также риккетсии и хла-мидии; Gracilicutes (Грам-отрицательные). В основе окраски по Граму лежат тинкториальные свойства – восприимчивость к анилиновым красителям.Этот отдел включает организмы с разной морфологией, имеющие грам-отрицательную клеточную стенку. Размножаются в основном бинарным делением, в некоторых группах почкованием, в одной – множественным делением. Спор не образуют. Многие из грациликут подвижны, двигаются либо с помощью жгутиков, либо путем скольжения. По отношению к кислороду относятся к трем основным группам.
1.1) Scotobacretia
1.2) Anoxyphotobacteria
1.3) Oxyphotobacteria
• фирмикуты — бактерии с толстой клеточной стенкой, грампо-ложительные, к ним относятся палочковидные, кокковые формы бактерий, а также актиномицеты, коринебактерии и микобактерии; Firmicutes (толстокожие). Гр+. Размножаются в основном бинарным делением. Есть организмы, которые образуют споры (могут быть эндоспоры или споры на гифах или споры в спорангиях). В большинстве своем фирмикуты неподвижны, но есть такие, которые способны перемещаться с помощью жгутиков. По отношению к кислороду относятся ко всем трем группам. 2.1) Firmicacretia – коки, палочки, неветвящиеся формы
2.2) Tallobacteria – ветвящиеся формы
• тенерикуты — бактерии без ригидной клеточной стенки (микоплазмы); Tenericutes. Мягкокожие. Прокариоты, у которых отсутствует клеточная стенка. Не синтезируются предшественники пептидогликана, который являет уникальное (присущее только бактериям) соединения, именно на основе этого элемента по сути происходит деление на 4 отдела
ис ним связана разница окраски по Граму. Форма поддерживается цитоплазматической мембраной. По своей морфологии плеоморфны. Размножаются бинарным делением, кроме того почкованием, а так же фрагментацией. По Граму эти бактерии не окрашиваются. Характерно образование мелких врастающих в питательный агар колоний. Обычно тенерикуты неподвижны, хотя некоторые из них могут обладать скользящим типом движения. По степени патогенности относятся ко всем группам.
3.1) Mollicutes (Микоплазмы).
• мендозикуты — архебактерии, отличающиеся дефектной клеточной стенкой, особенностями строения рибосом, мембран и рибосомальных РНК. Эта группа бактерий медицинского значения не имеет. Mendosicutes (ошибочный). В этот отдел объединены прокариоты, по имеющимся данным претендующие на более раннее происхождение, чем формы, как минимум включенные в отдел Грациликут и Фирмикут. Самое большое разнообразие форм прокариот: коки, палочки, нити, все возможные варианты. Наличиеособой клеточной стенки. Для последних двух отделов характерен плеоморфизм. Клеточная стенка не содержит типичного пептидогликана. Клеточная стенка может быть построена только из белковых макромолекул или гетерополисахаридов, при этом при окраске по граму могут быть идентифицированы и как Гр+ и как Гр−. Большинство Мендозикут строгие анаэробы. Многие имеют жгутики. Именно мендозикуты характеризуются экологическим и метаболическим разнообразием, а на основе этого именно для них характерна возможность существование в самых экстремальных условиях.
4.1) Archaeobacteria.
Архебактерии
Максимально представлены среди жителей экстремальных сред архебактерии.
По современной классификации в этот класс объединяют порядка 25 родов и более 50 видов. Архебактерии резко отличаются от всех прокариот по целому ряду признаков. Например, по биохимическому составу. От всех других прокариот они отличаются по составу и первичной структуре рибосомальной 16s структур, а также они отличаются по составу и первичной структуре транспортных РНК.
Помимо этого, от всех других прокариот они отличаются по химическому составу клеточной стенки. Типичного гликана у них нет, он заменен белковыми макромолекулами и полисахаридными структурами. Липиды цитоплазматической мембраны не содержат жирных кислот. Они представлены простыми эфирами глицерина и двух остатков спирта дегидрофетола. Кроме того, у некоторых архебактерий липиды мембран являются даже тетраэфирами, и в этом случае их цитоплазматическая мембрана содержит как бы один «полноценный» липидный слой. Кроме того,некоторые коферменты архебактерий не встречаются больше ни у кого. Это, например,коэнзим-М.
Кроме того, помимо отличительных особенностей, касающихся проблем биохимии, морфологически они также отличаются тем, что архебактерии морфологически менее разнообразны, чем истинные бактерии хотя и среди них встречаются кокковые формы, палочки, спириллы, но при этом сложные многоклеточные образования (мицелиальные образования) для них не характерны. Но при этом только у архебактерий встречаются необычные формы микроорганизмов. Например, представители рода Метанопланум. Для них характерно наличие таких необычных форм.
В клеточной стенке всех архебактерий отсутствует муреин, но имеются уникальные гетерополисахариды, это, например, определенные уроновые кислоты и другие гетерополисахариды. Вещество клеточной стенки некоторых архебактерий носит название псевдомуреина. Это гликопептид, у которого вместо мурамовой кислоты имеется талозаминуроновая кислота. Также в псевдомуреине, в отличие от истинного муреинового слоя, отсутствуютD-аминокислотыв пептидных мостиках. Более того, есть архебактерии, у которых клеточная стенка отсутствует вовсе. Например, у Термоплазм.
Состав рибосомальных белков у архебактерий несколько отличен от эубактерий. Для них характерно уникальное строениеДНК-зависимыхРНК-полимераз.Эти соединения отличаются по субъединичному составу. У архебактерий от 9 до 11 субъединиц, у эубактерий от 4 до 8.
Чувствительность к антибиотикам.
Для ограниченного числа архебактерий характерно наличие ферментов и уникальных хромофорных кофакторов.
Также необходимо отметить, что среди архебактерий есть самые строгие анаэробы, погибающие даже в присутствии следов молекулярного кислорода. Это группа метаногенных бактерий. И такие же строгие аэробные организмы.
Для архебактерий свойствены уникальные физиологические признаки. Так, например, у галобактерий, обнаруженновый путь фотосинтеза, при котором кванты света поглощаются не хлорофиллом, а пигментным белком бактериородопсином. Именно среди архебактерий встречаютсяэкстремальные галофилы, экстремальные ацидофилы, экстремальные термофилы.
Среди архебактерий отсутствуют активные продуценты гидролитических ферментов, т.е. для них
характерна слабая протеолитическая и аминолитическая активность. Что касается включений,
то у архебактерий обнаружен только гликоген Другие исследователи рассматривают бактерии как царство (Bacteriobiota, или Bacteria) в надцарстве прокариот, в которое также входит царство архебактерии (Archaebacteria). Классификация бактерий внутри этих групп основана на их физиологических свойствах и носит прагматический характер. Морфология бактерий определяется небольшими размерами клетки (обычно около 1 мкм), не разделённой мембранами на внутренние отделы. По своей природе бактерии, по степени влияния на экологию Земли, можно разделить на полезные и вредные. Важнейшей, полезной экологической функцией бактерий является азотфиксация и последующая нитрификация аммиака. Полученные таким образом нитриты и нитраты (естественные минеральные удобрения в земле) хорошо усваиваются высшими растениями. Бактерии широко используются в пищевой промышленности как естественные окислители - изготовление кисломолочных продуктов, квашение капусты. Бактерии также используют при очищении сточных вод от органических останков. Огромное количество бактерий живёт в пищеварительном тракте животных и человека, создавая благоприятные условия для переваривания пищи. Широко используются бактерии для изготовления лекарственных препаратов, например интерферона. Кроме пользы, отдельные виды бактерий могут наносить и вред. Так бактерии паразиты являются возбудителями болезней человека, таких как ОРЗ, пневмония, ангина, столбняк, газовая гангрена. Кишечная палочка является возбудителем брюшного тифа. При таких заболеваниях организм вырабатывает антитела, которые связывают и удаляют из кровотока чужеродные белки и углеводы, происходит процесс фагоцитоза. Бактерии интенсивно размножаются в пищевых продуктах, вызывая их порчу. Что бы приостановить размножение бактерий продукты пастеризуют (выдерживают некоторое время при температуре 60 - 65о С), высушивают, вялят, коптят, хранят на холоде, солят, маринуют. 2. Биология клетки 1. Методы цитологических исследований 2. Поверхностный аппарат клетки 3. Органоиды энергетического обмена 4. Вакуолярная система эукариотических клеток 5. Ядерный аппарат эукариотических клеток 6. Общая характеристика репродукции клеток. 7. Общая характеристика эпителиальных тканей. Типы тканей, функции. 8. Ткани внутренней среды. Типы тканей, общая характеристика, функции. 9. Общая характеристика мышечной ткани. Типы тканей, функции. 10. Общая характеристика нервной ткань. 11. Особенности эволюции тканей 12. Регуляция биосинтеза белка. 13. Процессы репликации и транскрипции 14. Клеточное дыхание. Гликолиз. 15. Цикл трикарбоновых кислот. 16. Окислительное фосфорилирование. Энергетика процесса. 17. Процессы синтеза, созревания, транспорта и деградации белков. 18. Стационарная кинетика ферментативных процессов. 19. Структурная организация нуклеиновых кислот и белков. 20. Матричные синтезы клетки. 21. Репликация. 22. Транскрипция. 23. Трансляция. 24. Свойства генетического кода. 25. Термодинамика биологических процессов. Особенности приложения законов термодинамики к биологическим системам. Свободная энергия и работоспособность биосистем. КПД биологических процессов. Стационарное состояние биосистемы. Свойства стационарных состояний. 26. Кинетика биологических процессов. Стационарная кинетика ферментативных процессов. Критерий устойчивости стационарных состояний по Ляпунову. Колебательные системы. Модель Вольтерра. Триггерные свойства биосистем. 27. Биофизика фотобиологических процессов. Схема электронных возбужденных состояний макромолекул. Синглетные и триплетные возбужденные уровни. Фототоропизм. Биолюминесценция. Перекисное окисление липидов в биосистемах и хемилюминесценция. Миграция энергии в биосистемах. 28. Физико-химические механизмы транспортных процессов.Основы структурно-функциональной организации биологических мембран. Пассивный и активный транспорт, их критерии. Транспортные АТФазы. Их свойства. 29. Электрические свойства биосистем. Общая характеристика биопотенциалов. Их классификация. Потенциал покоя. Электронные насосы. Потенциалы действия. Возбудимые ионные каналы. Их свойства и значение. 30. Радиационная биофизика. Значение изучения действия ионизирующих излучений на клетку. a-, b- и g-излучения. Физико-химические эффекты, вызываемые ими в ткани. 31. Современные направления молекулярной биологии 32. Геномика и геномы 33. Особенности генома человека 34. Транскриптомика 35. Протеомика 36. Биоинформатика в молекулярной биологии 37. Современные направления биотехнологии 38. Генная и клеточная инженерия 39. Эволюция геномов 3. Физиология 1. Физиология растительной клетки 2. Водный режим. 3. Минеральное питание 4. Фотосинтез 5. Дыхание 6. Рост и развитие. Интеграция метаболизма растения в единую систему. 7. Физиология возбудимых тканей 8. Физиология мышечного сокращения 9. Общая физиология центральной нервной системы 10. Нервная и гормональная регуляция вегетативных функций 11. Физиология системы крови. Кровообращение. 12. Физиология дыхания 13. Пищеварение. Процессы питания, обмена веществ и энергии в организме. 14. Взаимодействие организма и окружающей среды 15. Антигены. Антитела. Реакция антиген-антитело. 16. Система иммунитета в организме. Органы, функции. 17. Главный комплекс гистосовместимости. 18. Система комплемента. Неспецифичность, резистентность. 19. Филогенез иммунного ответа. Онтогенез. 20. Гиперчувствительность немедленного и замедленного типа 21. Иммунологическая толерантность. 22. Иммунодефицитные состояния. 23. Регуляция иммунитета. 24. Инфекция и иммунитет. 25. Противовирусный иммунитет. 26. Экологическая иммунология 27. Иммунологические взаимоотношения плода и материнского организма. 28. Методы оценки иммунного статуса организма. 29. Теория иммунитета 30. Основы иммунобиотехнологии. 4. Генетика и эволюция 1. Менделевские закономерности в наследовании признаков 2. Взаимодействие генов 3. Наследование сцепленное с полом 4. Сцепление генов. Кроссинговер 5. Структура гена. Геномика. 6. Изменчивость и ее виды 7. Радиационный и хим. мутагенез 8. Генетика человека 9. Генетика и эволюция 10. Генетика и селекция 5. Биология размножения и развития 1. Гаметогенез. Овариальный цикл. 2. Оплодотворение Дробление, бластула. 3. Гаструляция. Нейруляция 4. Регуляция эмбрионального развития. Внезародышевые образования эмбриогенеза 5. Формирование систем органов. Производные зародышевых листков 6. Метаморфоз. 7. Бесполое размножение животных. 8. Рост организмов. Регенерация 6. Экология и рациональное природопользование 1. Экологические группы гидробионтов и географическая классификация вод. Эвфотическая, дисфотическая и афотическая зоны Мирового океана. Антропогенные воздействия на гидросферу и литосферу. 2. Понятие «природные ресурсы», их географическая и экономическая классификации. Понятия: «ресурсоемкость», «природно–ресурсный потенциал», «природопользование». Принципы рационального природопользования. 3. «Волны жизни» С.С. Четверикова как элементарный эволюционный фактор. Сезонные, годичные и циклические колебания численности популяций и гипотезы их объясняющие. 4. Глобальные изменения климата Земли. Парниковый эффект: причины и последствия. Прогнозы климатических изменений в будущем. Фотохимические реакции в атмосфере. Разрушение озоносферы. Образование фотохимического смога: причины и экологические последствия, пути решения. 5. Механизмы регуляции численности и экологические стратегии популяций. 6. Концепции экологической ниши Дж. Гриннелла, Ч. Элтона, Дж. Хатчинсона. Распределение видов вдоль градиентов условий среды. Модель многомерной экологической ниши Дж. Хатчинсона и её допущения. Фундаментальная и реализованная ниша. Количественные характеристики экологической ниши: ширина, мерность, степень перекрывания экологических ниш. 7. Понятие экологического фактора: определение, критерии. Современные классификации экологических факторов. Общие закономерности действия факторов среды на организмы. Законы Ю. Либиха и В. Шелфорда: их обобщение, области применения и следствия. 8. Экосистема как функциональное единство биоценоза и биотопа. Сходство и различие понятий «биогеоценоз» (В.Н. Сукачев) и «экосистема» (А. Тенсли). Продуктивность экосистемы. Гомеостаз экосистемы. 9. Фитоценоз (растительное сообщество). Определение, пространственная структура. Динамические процессы в фитоценозах. 7. Биология человека 1. Остеология. Кость как орган. Позвоночный столб как целое. Строение позвонков. Грудная клетка 2. Скелет конечностей. Кости черепа. 3. Синдесмология. Непрерывные соединения костей. Прерывные соединения костей 4. Миология. Строение поперечнополосатых мышечных волокон. Функциональные группы мышц. 5. Кардиоангилогия. Сердце. Малый круг кровообращения. Большой круг кровообращения. 6. Спланхнология. Пищеварительная система. Дыхательная система. Выделительная система. 7. Нейрология. Нейрон. Спинной мозг. Продолговатый мозг. Мозжечок. Средний мозг. Передний мозг. Конечный мозг. Черепномозговые нервы. Автономная (вегетативная) нервная система. 8. БЖД 1. Основные понятия БЖД. Опасность. Классификация опасностей. Риск как критерий вероятности возникновения опасных воздействий на человека. 2. Показатели негативности производственной среды: коэффициент частоты травматизма, показатель тяжести травматизма и показатель травматизма со смертельным исходом. 3. Принципы, методы и средства обеспечения безопасности жизнедеятельности. Понятие об опасных зонах и зонах деятельности, возможные варианты их взаимного расположения. 4. Экологическая безопасность. Биосфера: основные принципы устройства, потоки вещества, энергии и информации, этапы развития. Понятие о техносфере. Закон о неустранимости отходов и побочных воздействий производств. 5. Характерные виды взаимодействия человека со средой обитания: комфортное, допустимое, опасное и чрезвычайно опасное. Вредность и травмоопасность. 6. Источники и уровни загрязнения окружающей природной среды. 7. Экологический кризис, его демографические и социальные последствия. 8. Экологические проблемы и экономика. Научно-технический прогресс.
9. Введение в биотехнологию 1. Основы биотехнологического производства 2. Производства, основанные на получении продуктов жизнедеятельности микроорганизмов и компонентов их клеток 3. Технология биосинтеза аминокислот 4. Получение нуклеотидов 5. Производство липидов 6. Витамины и витаминные препараты 7. Полисахариды 8. Ферменты 9. Антибиотики 10. Органические кислоты 11. Алкалоиды 12. Гиббереллины 13. Производства, основанные на получении микробной биомассы 14. Иммунобиотехнология 15. Экологическая биотехнология 10. Основы биоэтики 1. Мировоззрение, методология и биоэтика 2. Истоки биоэтики 3. Биологические основы и предпосылки возникновения биоэтики 4. Человеческая природа, мораль, нравственность и биоэтика 5. Наука и биоэтика 6. Основы деонтологии 7. Этика в эпидемиологии 8. Ветеринарная деонтология 9. Биоэтика и педагогика 10. БРР 1. Гаметогенез. Овариальный цикл. 2. Оплодотворение Дробление, бластула. 3. Гаструляция. Нейруляция 4. Регуляция эмбрионального развития. Внезародышевые образования эмбриогенеза 5. Формирование систем органов. Производные зародышевых листков 6. Метаморфоз. Бесполое размножение животных. Рост организмов. Регенерация.
|
