التصنيف الحديث للكائنات الحية الدقيقة. أساسيات تصنيف البكتيريا

محاضرة رقم 5 علم التشكل والنظام النظامي للكائنات الدقيقة. بدائيات النوى (البكتيريا والفطريات الشعاعية).

1 مورفولوجيا ونظامية الكائنات الحية الدقيقة.تدرس مورفولوجيا الكائنات الحية الدقيقة مظهرها وشكلها وخصائصها الهيكلية ، والقدرة على الحركة ، وتشكيل الجراثيم ، وطرق التكاثر. تلعب السمات المورفولوجية دورًا مهمًا في التعرف على الكائنات الحية الدقيقة وتصنيفها. منذ العصور القديمة ، تم تقسيم العالم الحي إلى مملكتين: مملكة النباتات ومملكة الحيوانات. عندما تم اكتشاف عالم الكائنات الحية الدقيقة ، تم فصلهم إلى مملكة منفصلة. وهكذا ، حتى القرن التاسع عشر ، تم تقسيم عالم الكائنات الحية بأكمله إلى ثلاث ممالك. في البداية ، كان تصنيف الكائنات الحية الدقيقة يعتمد على الخصائص المورفولوجية ، حيث أن الشخص لا يعرف شيئًا عنها. بحلول نهاية القرن التاسع عشر ، تم وصف العديد من الأنواع ؛ قام علماء مختلفون ، معظمهم من علماء النبات ، بتقسيم الكائنات الحية الدقيقة إلى مجموعات مقبولة لتصنيف النباتات. في عام 1897 ، بالنسبة لمنهجية الميكروبات ، بدأوا في استخدام ، جنبًا إلى جنب مع العلامات المورفولوجية والفسيولوجية. كما اتضح لاحقًا ، بالنسبة للتصنيف القائم على أساس علمي ، فإن بعض العلامات وحدها لا تكفي. لذلك ، يتم استخدام مجموعة من الميزات:

المورفولوجية (شكل الخلية ، الحجم ، الحركة ، التكاثر ، التبويض ، صبغة غرام) ؛

ثقافي (طبيعة النمو على وسائط المغذيات السائلة والصلبة) ؛

الفسيولوجية والكيميائية الحيوية (طبيعة المنتجات المتراكمة) ؛

النمط الجيني (الخصائص الفيزيائية والكيميائية للحمض النووي).

يسمح لك النظام الجيني بتحديد نوع الكائنات الحية الدقيقة ليس عن طريق التشابه ، ولكن عن طريق القرابة. لقد ثبت أن تركيبة النيوكليوتيدات للحمض النووي الكلي لا تتغير أثناء تطور الكائنات الحية الدقيقة في ظل ظروف مختلفة. الأشكال S- و R متطابقة في تكوين الحمض النووي. تم العثور أيضًا على كائنات دقيقة لها تركيبة نيوكليوتيد مماثلة للحمض النووي ، على الرغم من أنها تنتمي إلى مجموعات منهجية مختلفة: الإشريكية القولونية وبعض البكتيريا الوتدية. يشير هذا إلى أن منهجية (تصنيف) الميكروبات يجب أن تأخذ في الاعتبار الميزات المختلفة.

حتى وقت قريب ، تم تقسيم جميع الكائنات الحية للهيكل الخلوي ، اعتمادًا على علاقة النواة والعضيات مع السيتوبلازم ، وتكوين جدار الخلية والميزات الأخرى ، إلى مجموعتين (ممالك):

1.1 بدائيات النوى - ما قبل النوى (المصنفة - الكائنات الحية التي ليس لها نواة محددة بوضوح ، ممثلة بجزيء DNA على شكل حلقة ؛ الببتيدوغليكان (مورين) وأحماض تيكويك جزء من جدار الخلية ؛ الريبوسومات لها ثوابت ترسيب 70 ؛ توجد مراكز طاقة الخلية في الميزوزومات ولا توجد عضيات).

1.2 حقيقيات النوى النووية (مع نواة محددة بوضوح مفصولة عن السيتوبلازم بواسطة غشاء ؛ الببتيدوغليكان والأحماض التيكويك غائبة في جدار الخلية ؛ الريبوسومات السيتوبلازمية أكبر ؛ ثابت الترسيب 80 ؛ يتم تنفيذ عمليات الطاقة في الميتوكوندريا ؛ هناك جولجي معقدة من العضيات ، وما إلى ذلك).

في وقت لاحق اتضح أنه من بين الكائنات الحية الدقيقة هناك أيضًا فيروسات غير خلوية ، وبالتالي تم تحديد مجموعة ثالثة (مملكة) - فيرا.

لتعيين الكائنات الحية الدقيقة ، تم اعتماد تسمية مزدوجة (ثنائية) ، والتي تتضمن اسم الجنس والأنواع. الاسم العام مكتوب بحرف كبير (كبير) ، واسم النوع (حتى مشتق من اللقب) مكتوب بحرف صغير (صغير). على سبيل المثال ، تسمى عصية الجمرة الخبيثة Bacillus anthracis ، وتسمى Escherichia coli Escherichia coli ، وتسمى Aspergillus السوداء Aspergillus niger.

الوحدة التصنيفية الأساسية (الدنيا) هي الأنواع. يتم تجميع الأنواع في الأجناس ، والأجناس في العائلات ، والعائلات في أوامر ، والأوامر في الطبقات ، والفئات إلى الانقسامات ، والانقسامات إلى ممالك.

النوع عبارة عن مجموعة من الأفراد من نفس التركيب الوراثي مع تشابه ظاهري واضح.

الثقافة - الكائنات الحية الدقيقة التي يتم الحصول عليها من ركيزة حيوانية أو بشرية أو نباتية أو بيئية ونمت عليها وسط الثقافة. تتكون الثقافات النقية من أفراد من نفس النوع (النسل الذي تم الحصول عليه من خلية واحدة هو استنساخ).

السلالة هي ثقافة من نفس النوع ، معزولة عن موائل مختلفة وتتميز بتغييرات طفيفة في الخصائص. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون الإشريكية القولونية المعزولة من جسم الإنسان والماشية والأجسام المائية والتربة من سلالات مختلفة.

2 بدائيات النوى (البكتيريا والفطريات الشعاعية).البكتيريا (بدائيات النوى) هي مجموعة كبيرة من الكائنات الحية الدقيقة (حوالي 1600 نوع) ، معظمها أحادية الخلية. شكل وحجم البكتيريا. الأشكال الرئيسية للبكتيريا كروية ، على شكل قضيب ومعقدة. بكتيريا كروية - cocci لها الشكل المعتاد للكرة ، هناك مسطح أو بيضاوي أو على شكل حبة. يمكن أن تكون المكورات في شكل خلايا مفردة - المكورات الأحادية (المكورات الدقيقة) أو متصلة في مجموعات مختلفة: في أزواج - المكورات المزدوجة ، أربع خلايا - تتراكوشي ، في شكل سلاسل طويلة أو أكثر - العقديات ، وأيضًا في شكل مجموعات من شكل مكعب (في شكل حزم) من ثماني خلايا مرتبة في مستويين ، واحدة فوق الأخرى ، هي السراخ. هناك عناقيد غير منتظمة الشكل تشبه عناقيد العنب - المكورات العنقودية. يمكن أن تكون البكتيريا على شكل قضيب مفردة أو متصلة في أزواج - البكتيريا المزدوجة ، سلاسل من ثلاث إلى أربع خلايا أو أكثر - البكتيريا العقدية. تختلف النسب بين طول وسمك العصي اختلافًا كبيرًا. تختلف البكتيريا المنحنية أو المنحنية في الطول والسمك ودرجة الانحناء. تسمى العصي المنحنية قليلاً على شكل فاصلة vibrios ، وتسمى العصي التي تحتوي على واحد أو أكثر من تجعيد الشعر اللولبي spirilla ، وتسمى العصي الرفيعة ذات الضفائر العديدة spirochetes. بفضل استخدام المجهر الإلكتروني لدراسة الكائنات الحية الدقيقة في الركائز الطبيعية ، تم العثور على البكتيريا التي لها شكل خاص من الخلايا: حلقة مغلقة أو مفتوحة (toroids) ؛ مع النواتج (البروستيكامي) ؛ دودة - طويلة مع نهايات منحنية رفيعة للغاية ؛ وكذلك في شكل نجمة سداسية.

البكتيريا صغيرة جدًا ، تتراوح من أعشار الميكرومتر (ميكرومتر) إلى بضعة ميكرومتر. في المتوسط ​​، يبلغ حجم الجسم لمعظم البكتيريا 0.5-1 ميكرون ، و متوسط ​​الطولالبكتيريا على شكل قضيب - 2-5 ميكرون. هناك بكتيريا ذات أحجام أكبر بكثير من المتوسط ​​، وبعضها على وشك الرؤية في المجاهر الضوئية العادية. يمكن أن يختلف شكل جسم البكتيريا وحجمها حسب العمر وظروف النمو. ومع ذلك ، في ظل ظروف معينة مستقرة نسبيًا ، تحتفظ البكتيريا بحجمها وشكلها المتأصل في هذا النوع. كتلة الخلية البكتيرية صغيرة جدًا ، حوالي 4-10-1 :! ج.

هيكل الخلية البكتيرية . تتمتع خلية الكائنات بدائية النواة ، والتي تشمل البكتيريا ، بالسمات الأساسية للبنية التحتية الدقيقة. يعد جدار الخلية (القشرة) عنصرًا هيكليًا مهمًا لمعظم البكتيريا. يمثل جدار الخلية 5 إلى 20٪ من المادة الجافة للخلية. له مرونة ، ويعمل كحاجز ميكانيكي بين البروتوبلاست والبيئة ، ويمنح الخلية شكلاً معينًا. يحتوي جدار الخلية على مركب بوليمر غير متجانس خاص بالخلايا بدائية النواة - ببتيدوغليكان (مورين) ، وهو غائب في جدران الخلايا للكائنات حقيقية النواة. وفقًا لطريقة التلوين التي اقترحها الفيزيائي الدنماركي H. Gram (1884) ، تنقسم البكتيريا إلى مجموعتين: موجبة الجرام وسالبة الجرام. تحتفظ الخلايا الموجبة للجرام بالصبغة ، بينما الخلايا سالبة الجرام لا تحتفظ بها ، بسبب الاختلافات في التركيب الكيميائي والبنية التحتية لجدرانها الخلوية. تحتوي البكتيريا موجبة الجرام على جدران خلوية غير متبلورة أكثر سمكًا ، وتحتوي على كمية كبيرة من المورين (من 50 إلى 90٪ من الكتلة الجافة لجدار الخلية) وأحماض تيشويك. تكون جدران الخلايا للبكتيريا سالبة الجرام أرق وطبقات وتحتوي على الكثير من الدهون وقليل من المرين (5-10٪) ولا تحتوي على أحماض تيشويك.

غالبًا ما يُغطى جدار الخلية من البكتيريا بالمخاط. قد تكون الطبقة المخاطية رقيقة ، بالكاد مرئية ، ولكنها قد تكون مهمة ، وقد تشكل كبسولة. غالبًا ما تكون الكبسولة أكبر بكثير من الخلية البكتيرية. يكون مخاط جدران الخلايا أحيانًا قويًا لدرجة أن كبسولات الخلايا الفردية تندمج في كتل مخاطية (zoogels) تتخلل فيها الخلايا البكتيرية. لا يتم الاحتفاظ بالمواد المخاطية التي تتكون من بعض البكتيريا في كتلة مضغوطة حول جدار الخلية ، ولكنها تنتشر في البيئة. عندما تتكاثر بسرعة في ركائز سائلة ، يمكن للبكتيريا المكونة للمخاط أن تحولها إلى كتلة لزجة مستمرة. تُلاحظ هذه الظاهرة أحيانًا في المستخلصات السكرية من البنجر في إنتاج السكر. في وقت قصير ، يمكن أن يتحول شراب السكر إلى كتلة لزجة لزجة. اللحوم والنقانق والجبن تتعرض للمخاط. لوحظ لزوجة الحليب والمحلول الملحي والخضروات المخللة والبيرة والنبيذ. تعتمد شدة تكوين المخاط والتركيب الكيميائي للمخاط على نوع البكتيريا وظروف الزراعة. تحتوي الكبسولة خصائص مفيدةيحمي المخاط الخلايا من الظروف المعاكسة - في العديد من البكتيريا ، يزداد تكوين المخاط في ظل هذه الظروف. تحمي الكبسولة الخلية من التلف الميكانيكي والجفاف ، وتخلق حاجزًا تناضحيًا إضافيًا ، وتعمل كعقبة أمام تغلغل العاثيات والأجسام المضادة ، وفي بعض الأحيان تكون مصدرًا للمغذيات الاحتياطية. يفصل الغشاء السيتوبلازمي محتويات الخلية عن جدار الخلية. هذا هيكل إلزامي لأي خلية. إذا تم انتهاك سلامة الغشاء السيتوبلازمي ، تفقد الخلية صلاحيتها. يمثل الغشاء السيتوبلازمي 8-15٪ من المادة الجافة للخلية. يحتوي الغشاء على ما يصل إلى 70-90٪ من دهون الخلية ، سمكها 7-10 نانومتر 1. على أجزاء من الخلايا في المجهر الإلكتروني ، يمكن رؤيتها في شكل بنية ثلاثية الطبقات - طبقة دهنية واحدة وطبقتان بروتين متجاورتان على كلا الجانبين. يبرز الغشاء السيتوبلازمي في الأماكن داخل الخلية ، ويشكل جميع أنواع الهياكل الغشائية. يحتوي على إنزيمات مختلفة. إنه شبه نافذ ، ويلعب دورًا مهمًا في تبادل المواد بين الخلية والبيئة. السيتوبلازم في الخلية البكتيرية هو نظام شبه سائل ، لزج ، غرواني. في بعض الأماكن ، تتخللها الهياكل الغشائية - الميزوزومات ، التي نشأت من الغشاء السيتوبلازمي واحتفظت باتصالها به. الميزوسومات تؤدي وظائف مختلفة ؛ في داخلها وفي الغشاء السيتوبلازمي المرتبط بها توجد إنزيمات تشارك في عمليات الطاقة - في تزويد الخلية بالطاقة. توجد الميزوزومات المتطورة جيدًا فقط في البكتيريا موجبة الجرام ؛ في البكتيريا سالبة الجرام ، تكون ضعيفة التطور ولها بنية أبسط. يحتوي السيتوبلازم على ريبوسومات وجهاز نووي ومحتويات مختلفة. تنتشر الريبوسومات في السيتوبلازم على شكل حبيبات 20-30 نانومتر. تتكون الريبوسومات من حوالي 60٪ من الحمض النووي الريبي (RNA) و 40٪ من البروتين. الريبوسومات مسؤولة عن تخليق بروتين الخلية. في الخلية البكتيرية ، اعتمادًا على عمرها وظروفها المعيشية ، قد يكون أو لا يوجد 5-50 ألف ريبوسوم. يسمى الجهاز النووي للبكتيريا بالجهاز النووي. أتاح الفحص المجهري الإلكتروني للمقاطع شديدة الرقة من الخلايا البكتيرية إثبات أن الناقل للمعلومات الجينية للخلية هو جزيء الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA). يحتوي الحمض النووي على شكل خيط حلزوني مزدوج مغلق في حلقة ؛ ويسمى أيضًا "الكروموسوم البكتيري". يقع في منطقة معينة من السيتوبلازم ، لكن لا يفصله عنه غشاءه الخاص.

السيتوبلازم تضمين تتنوع الخلايا البكتيرية ، وهي بشكل أساسي عبارة عن مغذيات احتياطية تترسب في الخلايا عندما تتطور في ظروف المغذيات الزائدة في البيئة ، ويتم استهلاكها عندما تقع الخلايا في ظروف الجوع. تترسب السكريات المتعددة في الخلايا البكتيرية: الجليكوجين ، مادة حبيبية تشبه النشا ، تستخدم كمصدر للكربون والطاقة. توجد الدهون في الخلايا على شكل حبيبات وقطرات. الدهون مصدر جيد للكربون والطاقة. تتراكم العديد من البكتيريا متعددة الفوسفات. وهي موجودة في حبيبات فولوتين وتستخدمها الخلايا كمصدر للفوسفور والطاقة. يترسب الكبريت الجزيئي في خلايا بكتيريا الكبريت.

تنقل البكتيريا . عادة ما تكون البكتيريا الكروية غير متحركة. البكتيريا على شكل قضيب متحركة وغير متحركة. البكتيريا المنحنية واللولبية متحركة. تتحرك بعض البكتيريا عن طريق الانزلاق. تتم حركة معظم البكتيريا باستخدام الأسواط. الأسواط عبارة عن خيوط رفيعة ملتوية حلزونيًا ذات طبيعة بروتينية يمكنها القيام بحركات دورانية. يختلف طول السوط ، والسمك صغير جدًا (10-20 نانومتر) بحيث لا يمكن رؤيته في المجهر الضوئي إلا بعد معالجة خاصة للخلية. يعد وجود الأسواط وعددها وموقعها سمات ثابتة للأنواع ولها قيمة تشخيصية. تسمى البكتيريا ذات السوط الواحد في نهاية الخلية أحادية الشعر. مع مجموعة من الأسواط - lofotrichs "، مع مجموعة من الأسواط على طرفي الخلية - أمفيتريش ؛ تسمى البكتيريا التي يقع فيها الأسواط على سطح الخلية بالكامل peritrichous. سرعة حركة البكتيريا عالية: في في الثانية ، يمكن لخلية بها أسواط أن تقطع مسافة 20-50 مرة أكثر من طول جسمها. في ظل الظروف المعيشية غير المواتية ، مع تقدم عمر الخلية ، مع الحركة الميكانيكية ، قد تفقد الحركة. يوجد على سطح بعض البكتيريا عدد كبير من التكوينات الخيطية ، أرق بكثير وأقصر من السوط - fimbriae (أو الشعيرة).

تكاثر البكتيريا. تتميز الخلايا بدائية النواة بانقسام الخلايا البسيط إلى قسمين. يبدأ انقسام الخلية ، كقاعدة عامة ، بعد مرور بعض الوقت على انقسام النواة. تنقسم البكتيريا على شكل قضيب عبر أشكال كروية في مستويات مختلفة. اعتمادًا على اتجاه مستوى الانشطار وعددها ، تنشأ أشكال مختلفة: كوتش واحد ، مزدوج ، سلاسل ، في شكل حزم ، عناقيد. من سمات تكاثر البكتيريا سرعة العملية. معدل الانقسام يعتمد على نوع البكتيريا وظروف الزراعة: بعض الأنواع تنقسم كل 15-20 دقيقة ، والبعض الآخر - بعد 5-10 ساعات ، مع هذا الانقسام يصل عدد الخلايا البكتيرية في اليوم إلى كمية هائلة. غالبًا ما يلاحظ هذا في المنتجات الغذائية: تحمض سريع للحليب بسبب تطور بكتيريا حمض اللاكتيك ، والتلف السريع للحوم والأسماك بسبب تطور البكتيريا المتعفنة ، إلخ.

التجرثم. عادة ما تتشكل الأبواغ في البكتيريا في ظل ظروف غير مواتية للنمو: مع نقص العناصر الغذائية ، والتغيرات في درجة الحرارة ، ودرجة الحموضة ، مع تراكم المنتجات الأيضية فوق مستوى معين. تمتلك البكتيريا على شكل قضيب القدرة على تكوين الأبواغ. كل خلية تنتج بوغ واحد فقط (endospore).

التبويض هو عملية معقدة ، تتميز بعدة مراحل: أولاً ، يتم ملاحظة إعادة هيكلة الجهاز الوراثي للخلية ، وتغييرات مورفولوجيا النواة. يتوقف تخليق الحمض النووي في الخلية. يُستخرج الحمض النووي كخيط ، ثم ينقسم ؛ يتركز جزء منه في أحد أقطاب الخلية. يسمى هذا الجزء من الخلية المنطقة البوغية. في المنطقة البوغية ، يصبح السيتوبلازم أكثر كثافة ، ثم يتم فصل هذه المنطقة عن بقية المحتويات الخلوية بواسطة الحاجز (الحاجز). يتم تغطية المنطقة المقطوعة بغشاء الخلية الأم ، ويتكون ما يسمى بفرز. المنقب هو هيكل يقع داخل الخلية الأم ، ويفصل بينها غشاءان: خارجي وداخلي. تتشكل طبقة قشرية (قشرة) بين الأغشية ، تشبه في التركيب الكيميائي جدار الخلية للخلية النباتية. بالإضافة إلى الببتيدوغليكان ، تحتوي القشرة على حمض ديبيكولينك (C 7 H 8 O 4 Mg) ، وهو غائب في الخلايا الخضرية. بعد ذلك ، يتم تشكيل قشرة بوغ على قمة الحفرة ، تتكون من عدة طبقات. يختلف عدد الطبقات وسمكها وبنيتها أنواع مختلفةبكتيريا. يمكن أن يكون سطح الغلاف الخارجي أملسًا أو به نواتج بأطوال وأشكال مختلفة. على قمة قشرة البوغ ، غالبًا ما يتشكل غطاء رقيق يحيط بالبوغ في شكل غمد ، إكسبوريوم.

عادة ما تكون الجراثيم مستديرة أو بيضاوية الشكل. يتجاوز قطر أبواغ بعض البكتيريا عرض الخلية ، ونتيجة لذلك يتغير شكل الخلايا الحاملة للبوغ. تأخذ الخلية شكل مغزل (المطثية) ، إذا كان البوغ يقع في مركزه ، أو شكل أفخاذ (بكتريديوم)عندما تكون الجراثيم بالقرب من نهاية الخلية.

بعد نضج البوغ ، تموت الخلية الأم ، وتتلف قوقعتها ، ويتم إطلاق البوغ. تستغرق عملية تكوين البوغ عدة ساعات.

وجود غشاء كثيف غير منفذ في الجراثيم البكتيرية ، ومحتوى مائي منخفض فيه ، وكمية كبيرة من الدهون ، فضلاً عن وجوده الكالسيومو حمض ديبيكولينكتحديد المقاومة العالية للجراثيم للعوامل البيئية. يمكن للجراثيم البقاء على قيد الحياة لمئات أو حتى آلاف السنين. على سبيل المثال ، تم عزل الجراثيم القابلة للحياة من جثث الماموث والمومياوات المصرية ، والتي يعود تاريخها إلى آلاف السنين. الأبواغ مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة: في حالة الجفاف ، تموت بعد التسخين عند 165-170 درجة مئوية لمدة 1.5-2 ساعة ، وبخار شديد الحرارة (في الأوتوكلاف) - عند 121 درجة مئوية لمدة 15-30 دقيقة.

في ظل ظروف مواتية ، تنبت البوغ في خلية نباتية ؛ تستغرق هذه العملية عادة عدة ساعات.

تبدأ الجراثيم النابتة في امتصاص الماء بفاعلية ، ويتم تنشيط إنزيماتها ، وتكثيف العمليات الكيميائية الحيوية التي تؤدي إلى النمو. أثناء إنبات البوغ ، تتحول القشرة إلى جدار خلية لخلية نباتية شابة ؛ يتم إطلاق حمض الديبيكولينك والكالسيوم في البيئة الخارجية. يتمزق القشرة الخارجية للبوغ ، من خلال الفجوات يخرج "برعم" خلية جديدة ، ومن ثم تتشكل خلية بكتيرية نباتية.

يحدث تلف الطعام بسبب الخلايا الخضرية فقط. إن معرفة العوامل التي تساهم في تكوين الأبواغ في البكتيريا ، والعوامل التي تسبب نموها إلى خلايا نباتية ، مهمة في اختيار طريقة لمعالجة المنتجات من أجل منع تلفها الميكروبي.

تميز المعلومات الواردة أعلاه بشكل أساسي ما يسمى بالبكتيريا الحقيقية. هناك آخرون مختلفون إلى حد ما عنهم ، والتي تشمل ما يلي.

الخيطية (البكتيريا الخيطية). هذه كائنات متعددة الخلايا في شكل خيوط أطوال مختلفة، بقطر من 1 إلى 7 ميكرون ، متحرك أو متصل بالركيزة. معظمها من الشعيرات مع غمد غروي. قد تحتوي على أكسيد المغنيسيوم أو أكاسيد الحديد. إنهم يعيشون في المسطحات المائية ، توجد في التربة.

البكتيريا المخاطية. هذه بكتيريا على شكل قضيب تتحرك بالانزلاق. إنها تشكل أجسامًا مثمرة - مجموعات من الخلايا محاطة بالمخاط. تدخل الخلايا الموجودة في أجسام الثمار في حالة راحة - الأبواغ الفطرية. تعيش هذه البكتيريا في التربة ، على بقايا النباتات المختلفة.

تتكاثر البكتيريا المهروسة والساق عن طريق التبرعم أو تشكيل السيقان أو كليهما. هناك أنواع مع ثمار - الأطراف الصناعية. إنهم يعيشون في التربة والأجسام المائية.

أكتينوميسيتيس. تتفرع البكتيريا. بعضها عبارة عن عصي متفرعة قليلاً (انظر الشكل 2 ، هـ) ، والبعض الآخر على شكل خيوط رفيعة متفرعة تشكل أفطورة أحادية الخلية. تتكاثر الفطريات الشعاعية الفطرية ، المسماة "الفطريات المشعة" ، عن طريق الأبواغ التي تتطور على الفروع الهوائية للميسيليوم. الأكتينوميسيتيس ملونة. يتم توزيعها على نطاق واسع في الطبيعة. توجد أيضًا في المنتجات الغذائية ويمكن أن تسبب التلف. يكتسب المنتج رائحة ترابية مميزة. تنتج العديد من الفطريات الشعاعية المضادات الحيوية. هناك أنواع ممرضة للإنسان والحيوان.

الميكوبلازما. الكائنات الحية التي ليس لها جدار خلوي مغطاة فقط بغشاء من ثلاث طبقات. الخلايا صغيرة جدًا ، وأحيانًا فائقة الدقة في الحجم (حوالي 200 نانومتر) ، متعددة الأشكال (بأشكال مختلفة) - من الكروانية إلى الخيطية. بعضها يسبب أمراضًا للإنسان والحيوان والنبات.

أساسيات تصنيف البكتيريا أنظمة التصنيف البكتيري الحديثة هي في الأساس أنظمة اصطناعية ، حيث تجمع البكتيريا في مجموعات معينة بناءً على تشابهها من حيث مجموعة من الخصائص المورفولوجية والفسيولوجية والكيميائية الحيوية والجينية. لهذا الغرض ، دليل بيرجي لتعريف البكتيريا (1974 ، الطبعة الثامنة و 1984 ) يستخدم. - الطبعة التاسعة). وفقًا للإصدار الثامن ، تنقسم جميع بدائيات النوى إلى قسمين - البكتيريا الزرقاء والبكتيريا. القسم الأول - البكتيريا الزرقاء (الطحالب الخضراء المزرقة) - هي كائنات دقيقة ضوئية. القسم الثاني البكتيريا. ينقسم هذا القسم إلى 19 مجموعة. المجموعة السابعة عشر تشمل الفطريات الشعاعية. وفقًا للإصدار التاسع ، تنقسم مملكة بدائيات النوى إلى أربعة أقسام اعتمادًا على وجود أو عدم وجود جدار خلوي وتكوينه الكيميائي: القسم الأول يشمل مجموعات ذات بشرة رفيعة من البكتيريا ، سالبة الجرام ، والضوئية ، والبكتيريا الزرقاء ؛ في القسم الثاني - مجموعة من البكتيريا ذات بشرة صلبة متضمنة إيجابية لصبغة غرام ؛ القسم الثالث يشمل الميكوبلازما - البكتيريا التي ليس لها جدار خلوي ؛ يشمل القسم الرابع البكتيريا المكونة للميثان والبكتيريا الأثرية (مجموعة خاصة من البكتيريا تعيش في الظروف القاسيةالبيئة وكونها واحدة من أقدم أشكال الحياة).

مشكلة أصل وتطور الكائنات الحية الدقيقة معقدة للغاية. في عام 1886 ، اقترح عالم الأحياء الألماني إي.هيكل تحديد الكائنات الحية الدقيقة التي تفتقر إلى التمايز في الأعضاء والأنسجة (البروتوزوا والفطريات والبكتيريا) في مملكة منفصلة - البروتيستا (الاحتجاجات ، الكائنات الأولية) ، بما في ذلك الكائنات الحية التي في كثير من النواحي تحتل وسيطة. الموقف بين النباتات والحيوانات. بعد ذلك ، مع الأخذ في الاعتبار بنية الخلايا ، تم تقسيم الطلائعيات إلى مجموعتين محددتين بوضوح - أعلى وأقل. في الطلائعيات الأعلى ، تشبه الخلايا الخلايا النباتية والحيوانية ؛ هذه هي حقيقيات النوى. وتشمل هذه الطحالب المجهرية (باستثناء الأزرق والأخضر) والفطريات المجهرية (العفن والخمائر). تشتمل الأنواع السفلية على الطلائعيات ، التي تختلف خلاياها في بنيتها اختلافًا كبيرًا عن جميع الكائنات الحية الأخرى (البكتيريا والطحالب الخضراء المزرقة) ، وهي بدائيات النوى.

الخلايا حقيقية النواة لها تجاويف ثانوية. يشكل الغشاء النووي الذي يفصل الحمض النووي عن باقي السيتوبلازم تجويفًا ثانويًا. تمتلك حقيقيات النوى نواة حقيقية ، والريبوسومات أكبر ، ويمثل الجينوم بمجموعة من الكروموسومات ، والتي تتضاعف أثناء الانقسام الفتيلي وتتوزع بين الخلايا الوليدة.

لا تحتوي بدائيات النوى على نواة محاطة بغشاء. يقع الحمض النووي النووي على شكل جزيء مغلق في حلقة بحرية في السيتوبلازم. يحتوي جدار الخلية (باستثناء الميكوبلازما) على ببتيدوغليكان (مورسين) ، والذي لا يوجد في حقيقيات النوى.

في هذا الصدد ، تم اقتراح تخصيص جميع بدائيات النوى في مملكة خاصة - Procaryotae. تضم مملكة Eycaryotae جميع الطلائعيات والنباتات والحيوانات الأعلى.

علم اللاهوت النظامي (التصنيف) هو علم يتعامل مع التصنيف والتسمية وتحديد الكائنات الحية الدقيقة. تتمثل مهمة التصنيف في الجمع بين الكائنات الحية الدقيقة ذات الخصائص الشائعة في مجموعات معينة (الأصناف). التسمية هي نظام أسماء يستخدم في مجال معين من المعرفة. التعريف هو تخصيص الكائنات الحية الدقيقة لفئة معينة (أنواع) بناءً على سمات محددة.

من أجل عزو كائن حي دقيق إلى مجموعة تصنيفية واحدة أو أخرى ، من الضروري تحديد سماته الرئيسية: التشكل ، والتنقل ، وصبغة غرام ، ووجود كبسولة والقدرة على تكوين الأبواغ الداخلية ، والخصائص الثقافية والكيميائية الحيوية ، وبعض الميزات الأخرى . في تصنيف تجميع الكائنات الحية ذات الصلة ، يتم استخدام الفئات التصنيفية التالية: المملكة (Regnum) ، القسم (divisio) ، القسم (القسم) ، الفئة (classis) ، الترتيب (ordo) ، الأسرة (familia) ، الجنس (genus) ، الأنواع (الأنواع).

وفقًا لقانون التسميات الجديد للبكتيريا ، الذي تم تقديمه في 1 يناير 1980 ، تم تعيين اسم الكائنات الحية الدقيقة وفقًا لقواعد المدونة الدولية لتسمية البكتيريا. في علم الأحياء الدقيقة ، كما هو الحال في علم الأحياء ، يتم استخدام التسمية المزدوجة (الثنائية) ، التي تم اقتراحها في وقت مبكر من القرن الثامن عشر ، لتعيين الأنواع البكتيرية. K. Linnaeus. الكلمة الأولى هي اسم الجنس. عادة ما تكون هذه كلمة لاتينية ، وتكتب بحرف كبير وتميز أي سمة مورفولوجية أو فسيولوجية أو اسم العالم الذي اكتشف هذا الميكروب. الكلمة الثانية مكتوبة بأحرف كبيرة. يشير إلى اسم نوع الكائن الدقيق ، وكقاعدة عامة ، هو مشتق من الاسم الذي يصف لون المستعمرة ، ومصدر أصل الكائن الدقيق ، والعملية أو المرض الذي يسببه ، وبعض الأنواع الأخرى بصمات. على سبيل المثال ، تشير Escherichia coli إلى أن الميكروب اكتشف Eschrich ، coli - أحد سكان الأمعاء ، Bacillus anthracis - يشكل الميكروب بوغًا ، الجمرة الخبيثة - العامل المسبب للجمرة الخبيثة ، Azolobactcr - كائن حي دقيق يثبت النيتروجين في الغلاف الجوي.

وحدة التسمية الرئيسية هي الأنواع. سيقدم V. D. Timakov (1973) التعريف التالي له: "النوع هو مجموعة من الكائنات الحية الدقيقة التي لها أصل مشترك ونمط وراثي مشترك ، وهي متشابهة في الخصائص المورفولوجية والبيولوجية ، ولديها قدرة ثابتة وراثيًا على التسبب نوعياً في عمليات محددة معينة في موطنهم الطبيعي ". تنقسم الأنواع إلى أنواع فرعية أو متغيرات. عند دراسة البكتيريا المعزولة ، غالبًا ما يتم العثور على انحراف عن خصائص الأنواع النموذجية ، وتعتبر هذه الثقافة نوعًا فرعيًا. هناك أيضًا تقسيمات فرعية خاصة بالأشياء الفرعية ، والتي تستند إلى الفرق بين الأفراد من خلال بعض السمات الوراثية الصغيرة: المستضد - السيروفار ، والكيميائي الحيوي - البيوفار ، والعلاقة مع العاثيات - فاجوفار ، الإمراضية - باتوفار ، إلخ.

في علم الأحياء الدقيقة ، يتم استخدام المصطلحين "سلالة" و "استنساخ". سلالة - ثقافة من نفس النوع ، معزولة عن أشياء مختلفة وتتميز بتغييرات طفيفة في الخصائص (على سبيل المثال ، الحساسية للمضادات الحيوية ، تخمير الكربوهيدرات ، إلخ). يشير مصطلح "ثقافة" إلى الكائنات الحية الدقيقة التي تنمو على وسط مغذي صلب أو سائل في المختبر. الاستنساخ هو ثقافة مشتقة من خلية واحدة. تسمى ثقافة الكائنات الحية الدقيقة التي تم الحصول عليها من أفراد من نفس النوع ثقافة نقية. المزرعة المختلطة هي خليط من الكائنات الحية الدقيقة غير المتجانسة المعزولة من المادة قيد الدراسة (الحليب ، التربة ، الماء ، المادة المرضية).

في علم الأحياء الدقيقة ، هناك طريقتان مختلفتان للمنهجيات التي تؤدي إلى نوعين من التصنيف. يعتمد الأول على فكرة إنشاء تصنيف طبيعي (نسبي) لبدائيات النوى ، أي بناء نظام واحد يعكس بشكل موضوعي العلاقة بين المجموعات المختلفة وتاريخ تطورها التطوري. يسعى النهج الثاني لعلم اللاهوت النظامي إلى أهداف عملية ويعمل على تحديد الهوية ، أي إثبات انتماء كائن حي دقيق إلى نوع معين. هذا تصنيف اصطناعي (تقليدي). أنظمة التصنيف الحديثة للكائنات الدقيقة هي في الأساس اصطناعية. يتم تقديم ذلك من خلال المحددات ، والتي تستخدم بشكل أساسي في تحديد كائن دقيق معين. تتضمن هذه المحددات: "مفتاح البكتيريا والفطريات الشعاعية" بقلم ن. أ. كراسيلنيكوف (1949) ، "مفتاح الميكروبات" بقلم آر أ. يتم دمج الكائنات الحية الدقيقة بدائية النواة في المملكة Procaryotae ، والتي تنقسم إلى أربعة أقسام. هم ، بدورهم ، مقسمون إلى أقسام ، فئات ، أوامر ، عائلات ، أجناس ، أنواع.

القسم I. Gracilicutes (gracilus - نحيف ، نحيف ، cules - جلد). يتم تضمين الكائنات الدقيقة سالبة الجرام في القسم. القسم له تسعة أقسام.

القسم 1. اللولبيات. تتحد هذه الكائنات الدقيقة في ترتيب Spirochaetales ، والتي لها عائلتان: Spirochaetaceae (أربعة أجناس) ، Leptospiraceae (جنس واحد).

القسم 2. الهوائية الحلزونية والمنحنية (الميكرويروفيل). هناك عائلة واحدة في القسم - Spirillaceae ، حيث يوجد ستة أجناس. تم العثور على الكائنات الحية الدقيقة الممرضة للإنسان والحيوان في جنس Campylobactcr.

القسم 3. يتضمن القسم البكتيريا المنحنية غير المتحركة سالبة الجرام. هناك عائلة واحدة - Spirosomonaceac ، فيها ثلاثة أجناس. لا أحد منهم ممرض.

القسم 4. قضبان هوائية سالبة الجرام ، دائرية وكوتشي. هناك ثماني عائلات في القسم ، اثنتان منها بها كائنات دقيقة ممرضة. تحتوي عائلة Pseudomonadaceae على أربعة أجناس ، أكثر من 25 نوعًا ، من بينها الأنواع المسببة للأمراض (Ps. mallei ، إلخ). عائلة Ncisseriaccae لها 16 جنسًا. يحتوي جنس النيسرية والموراكسيلا على كائنات دقيقة ممرضة للإنسان والحيوان.

يتضمن هذا القسم أجناس بورديليلا ، وبروسيلا وفرانسيسيلا ، والتي ليس لها عائلات. تحتوي الأجناس على كائنات دقيقة ممرضة للإنسان والحيوان.

القسم 5. اللاهوائية الاختيارية سلبية الغرام. هناك ثلاث عائلات في القسم: Enterobacleriaccae و Vibrionaceae و Pasteurellaccae. تحتوي عائلة Entcrobacteriaceac على 14 جنسًا (Escherichia ، Salmonella ، Citrobacler ، Klcbsiella. Enterobacter. Erwinia ، Shigclla ، Proteus ، Yersinia ، إلخ). عائلة Vibrionaceae لها جنسان. يتم تضمين الكائنات الدقيقة المسببة للأمراض في جنس الضمة.

تحتوي عائلة Pasteurellaceae على ثلاثة أجناس رئيسية: Pasteurella و Haemophilus و Actinobacillus. تحتوي على الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض.

القسم 6. اللاهوائية الصارمة. قضبان منحنية سالبة الجرام. يحتوي القسم على عائلة واحدة - Bacteroidaceae ، حيث يوجد 13 جنسًا ، من بينها أنواع مسببة للأمراض.

القسم 7. يتضمن القسم بكتيريا الكبريتات التبديدية والمتحللة. هناك سبعة أجناس ، من بينها لا توجد مسببات الأمراض.

القسم 8. المكورات اللاهوائية سالبة الجرام. هناك عائلة واحدة في القسم - Vellonellaceae ، وفيها ثلاثة أجناس.

القسم 9. الريكتسيا والكلاميديا. هناك رتبتان في القسم: ريكتسياليس وكلاميدياليس. يحتوي ترتيب Rickettsiales على ثلاث عائلات: Rickettsiaceae و Barlonellaceac و Anaplasmataceae. تضم عائلة الريكتسيا ثلاث قبائل من ثمانية أجناس. تحتوي عائلة Bartonellaceae على جنسين ، و Anaplasmataceae أربعة. رتبة الكلاميديا ​​لديها عائلة واحدة ، الكلاميديا ​​، وجنس واحد ، الكلاميديا. تحتوي جميع العائلات على كائنات دقيقة ممرضة.

القسم الثاني. صلبة (لات. شدة - قوية ، كتس - جلد). يشتمل القسم على مكورات أو قضبان أو خيوط موجبة الجرام.

القسم 12. الكوتشي موجبة الجرام. هناك عائلتان في القسم: Micrococcaceae و Deinococcaceae. تحتوي عائلة Micrococcaceae على أربعة أجناس (Micrococcus ، Stomatococcus ، Pianococcus ، Staphylococcus). بالإضافة إلى هاتين العائلتين ، يتضمن هذا القسم 10 أجناس مستقلة أخرى (Streptococcus ، Leuconostos ، Pedicoccus ، Sarcina ، إلخ).

القسم 13. يتضمن هذا القسم عصي وكوتشي موجبة الجرام مكونة للأبواغ. في قسم أجناس الأب في القانون: Bacillus ، Clostridium ، Sporolactobacillus ، Sporosarcina ، إلخ. أول جنسين لهما أنواع مسببة للأمراض.

القسم 14. غير بوغ قضبان موجبة الجرام. يقدم القسم سبعة أجناس: Lactobacillus ، Listeria ، Erysipclotrix ، إلخ. وهناك أنواع مسببة للأمراض.

القسم 15. قضبان موجبة الجرام داخل الخلايا غير بوغية. يتضمن القسم 21 جنسًا (الوتديات ، البكتيريا الدقيقة ، البروبيونيباكتيريوم ، البكتيريا Eubacterium ، Acetobacterium ، Bifidobacteriurn ، Actinonuices ، إلخ).

القسم 16. الفطريات. يحتوي القسم على عائلة واحدة - Mycobacterioceae. الأسرة لديها جنس واحد - Mycobacterium ، حيث يوجد 49 نوعا (M. tuberculosis ، M. bovis ، M. aviurn ، M. paratuberculosis ، M. lepra ، إلخ).

القسم 17. Nocardioforms. هناك تسعة أجناس في القسم: نوكارديا ، فودوكوكوس ، بسيودونوكارديا ، إلخ.

القسم الثالث. تينريكوتس. يتم توحيد بدائيات النوى سالبة الجرام التي لا تحتوي على جدار خلوي ولها غشاء هيولي في القسم. في القسم ، القسم العاشر هو الميكوبلازما. هم متحدون في فئة Mollicutes (lat. molli - ناعم ، cutes - غطاء ، جلد). يحتوي الفصل على رتبة واحدة - Mycoplasinatales - وثلاث عائلات: Mycoplasmataceae ، Acholeplasmataceae ، Spiroplasmataceae. يتم تضمين معظم الميكوبلازما المسببة للأمراض في عائلة Mycoplasmataceae.

القسم 11. المتعايشون الداخليون.

القسم الرابع. مندوسيكوتس. يضم القسم بدائيات النوى ، والتي لا توجد بها بكتيريا مسببة للأمراض ، وهي مكونة للميثان ، ومؤكسدة الكبريت ، ومحبّات الهالوفيل ، وشبيهة بالميكوبلازما ، ومُحبة للحموضة الحرارية ، إلخ.

LF ، FIU ، PF. الدرس 1

أ. الأساسيات

تعريف المصطلحات "علم الأحياء الدقيقة" و "الكائنات الحية الدقيقة".

علم الأحياء الدقيقة هو علم يدرس الكائنات الحية الدقيقة - الكائنات البيولوجية التي ، نظرًا لصغر حجمها ، لا يمكن رؤيتها إلا من خلال المجهر.

تصنيف علوم الأحياء الدقيقة.

يشمل مجمع العلوم الميكروبيولوجية علم الأحياء الدقيقة العام ، وعلم الجراثيم ، وعلم الفطريات ، وعلم الحيوان الأولي ، وعلم الفيروسات ، بالإضافة إلى علم الأحياء الدقيقة الطبية والصحية والبيطرية والصناعية.

مشاكل علم الأحياء الدقيقة الطبية.

يدرس علم الأحياء الدقيقة الطبية تلك الكائنات الحية الدقيقة التي يمكن أن تسبب عمليات مرضية في البشر ، وكذلك التسبب في المرض ، والتشخيص الميكروبيولوجي ، والعلاج الموجه للسبب والوقاية من الأمراض الميكروبية.

طرق البحث الميكروبيولوجي (التشخيص).

تشمل طرق البحث الميكروبيولوجية (التشخيص): المجهرية (الكشف عن عامل مسبب للميكروبات في مادة مرضية باستخدام الفحص المجهري) ، ثقافي (عزل العامل المسبب للميكروب من مادة مرضية في ثقافة نقية وتحديدها) ، بيولوجي ( العدوى بمواد مرضية لحيوان المختبر) ، مناعية (الكشف عن الأجسام المضادة المحددة أو المستضدات الميكروبية).

تاريخ تطور علم الأحياء الدقيقة: الفترة الوصفية ، الفترة الفسيولوجية (باستوريان) ، الفترة المناعية ، العصر الحديث.

في الفترة الوصفية ، تم اختراع المجهر واكتشاف الكائنات الحية الدقيقة ؛ في الفترة الفسيولوجية (باستور) ، تم تطوير طرق لزراعة الكائنات الحية الدقيقة واكتشاف مسببات الأمراض الجرثومية البشرية ؛ في الفترة المناعية ، تم اكتشاف المناعة ؛ في العصر الحديث ، تم تطوير طرق البحث الجزيئي.

ميزة باستور.

اكتشف باستور المكورات العنقودية الذهبية ، المكورات الرئوية ، المطثيات ، طور أول لقاحات حية ، بالإضافة إلى طريقة لتعقيم الطعام - البسترة.

ميريت كوخ.

اكتشف كوخ مسببات أمراض الجمرة الخبيثة والكوليرا والسل ، وقدم استخدام وسائط مغذية كثيفة ، وطرق تلطيخ اللطاخة ، وزود المجهر بعدسة غاطسة.

تطوير علم الأحياء الدقيقة في بيلاروسيا.

تم إجراء المحاولة الأولى على أراضي بيلاروسيا لاستخدام مجهر للأغراض الطبية من قبل مؤسس الأكاديمية الطبية في غرودنو زيليبر ، ويرتبط تطوير علم الأحياء الدقيقة في بيلاروسيا باسم إلبرت ، مؤسس علم الفيروسات البيلاروسي هو فوتياكوف .

أنواع تصنيف الأشياء البيولوجية.

يجمع علم علم الوراثة النظامي بين الأشياء التي لها جذر أصل مشترك في تصنيف واحد ، وتجمع علم اللاهوت النظامي العملي بين الأشياء المتشابهة في خصائصها في تصنيف واحد.

الشخصيات التي يقوم عليها التصنيف الحديث للكائنات الحية الدقيقة.

النظام الهرمي للأصناف المستخدمة في علم الجراثيم وعلم الفيروسات.

في بدائيات النوى (البكتيريا) ، تكون الوحدة التصنيفية الرئيسية هي الأنواع ، والتي تشمل فئات فرعية محددة (متغير ، سلالة ، استنساخ) ، يتم دمج الأنواع في أجناس ، أجناس - في عائلات ، عائلات - في أوامر ؛ في الفيروسات ، يتم ترتيب الأصناف بترتيب تصاعدي: متغيرات الفيروس ، واسم الفيروس ، والجنس (الوحدة التصنيفية الرئيسية في علم الفيروسات) ، والأسرة ، والمملكة الفرعية ، والمملكة.

طرق الفحص المجهري.

يستخدم علم الأحياء الدقيقة المجهر الإلكتروني والضوء. يمكن أن يكون الفحص المجهري الضوئي تقليديًا ، وغمرًا (غالبًا ما يستخدم في علم الجراثيم) ، والحقل المظلم ، وتباين الطور ، والإنارة (الفلورسنت).

طرق تلطيخ المسحة.

باستخدام طرق بسيطة للتلطيخ ، يتم استخدام طلاء واحد (أزرق ميثيلين ، أرجواني مائي) ، مع طرق معقدة ، يتم استخدام عدد من الألوان في تسلسل معين (بقع غرام ، Ziehl-Nielsen ، Neisser ، Burri-Gins).

ب- دورة محاضرة

ب. المادة النظرية

علم الأحياء الدقيقة كعلم

1.1 تعريف

علم الأحياء الدقيقة هو العلم الذي يدرس الكائنات الدقيقة(أو كما يطلق عليهم أيضًا ، الميكروباتكائنات مجهرية). الكائنات الدقيقة هي كائنات بيولوجية ، نظرًا لصغر حجمها ، لا يمكن رؤيتها إلا من خلال المجهر.

1.2 تصنيف علوم الأحياء الدقيقة

علم الأحياء الدقيقة هو مجموعة كاملة من العلوم البيولوجية التي يمكن تصنيفها إما من خلال موضوع الدراسة أو الأهداف التطبيقية.

أ. اعتمادا على موضوع الدراسةيتم التمييز بين علم الأحياء الدقيقة العام وما يسمى بالعلوم الميكروبيولوجية الخاصة (علم الجراثيم ، وعلم الفطريات ، وعلم الحيوان الأولي ، وعلم الفيروسات).

1. علم الأحياء الدقيقة العاميدرس الأنماط العامة لهيكل وعمل الخلية الميكروبية.

2. علم الجراثيمدراسات الكائنات الحية الدقيقة بدائية النواة - البكتيريا.

3. علم الفطرياتدراسات الفطريات المجهرية (هذه الكائنات الدقيقة هي حقيقيات النوى).

4. علم الحيوان الأولييدرس البروتوزوا (التي تحتوي خلاياها ، مثل خلايا الفطريات ، على نوع من البنية حقيقية النواة).

5. علم الفيروساتيدرس الكائنات الحية الدقيقة ، وهي أشكال غير خلوية للحياة - الفيروسات.

بقلم الأغراض التطبيقيةتميز الدراسات بين الأحياء الدقيقة الطبية والصحية والبيطرية والصناعية والتربة والبحرية والفضائية.

1. طبيعلم الأحياء الدقيقة هو دراسة الكائنات الحية الدقيقة ذات الأهمية الطبية. سيتم تفصيل مهامها أدناه.

2. صحيةيدرس علم الأحياء الدقيقة الجوانب الميكروبيولوجية لسلامة الإنسان. يدرس في الكليات الطبية والوقائية (الصحية والصحية) في مؤسسات التعليم العالي الطبية. يشكل خريجو هذه الكليات العمود الفقري لموظفي مراكز النظافة والأوبئة (محطات صحية وصحية).

3. طبيب بيطري - بيطريعلم الأحياء الدقيقة هو دراسة الكائنات الحية الدقيقة التي تسبب العمليات المرضية في الحيوانات.

4. صناعييهتم علم الأحياء الدقيقة باستخدام الكائنات الحية الدقيقة كمصادر للحصول على المواد اللازمة على نطاق صناعي. تنتج شركات صناعة الأحياء الدقيقة المضادات الحيوية والفيتامينات والأحماض الأمينية وغيرها من المواد النشطة بيولوجيًا. بالإضافة إلى ذلك ، يعمل علماء الأحياء الدقيقة الصناعيون في الصناعات الغذائية والكيميائية وغيرها.

5. تربةعلم الأحياء الدقيقة هو دراسة الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في التربة. تلعب هذه الميكروبات دورًا مهمًا في الحياة النباتية.

6. البحريةعلم الأحياء الدقيقة هو دراسة الكائنات الحية الدقيقة في محيطات العالم.

7. فضاءيدرس علم الأحياء الدقيقة تفاعل جسم الإنسان مع الميكروبات في رحلة الفضاء ، ويبحث أيضًا عن الكائنات الحية الدقيقة من أصل خارج كوكب الأرض.

1.3 مهام علم الأحياء الدقيقة الطبية

دراسات الأحياء الدقيقة الطبية الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض ، الانتهازية و synanthropic، أي. مثل الميكروبات التي تسبب عمليات مرضية في جسم الإنسان أو يمكن أن تسببها في ظل ظروف معينة ، وكذلك الميكروبات التي تعيش في جسم الإنسان وتتعايش معه في ظروف ، خاصة التعايش. بالإضافة إلى ذلك ، يدرس علم الأحياء الدقيقة الطبية العمليات علاقة هذه الميكروبات بجسم الإنسان.

أ. وهكذا ، فإن دراسات علم الأحياء الدقيقة الطبية ، أولاً وقبل كل شيء ، التركيب والخصائص البيولوجيةالكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض ، الانتهازية و synanthropic.

ب. ومع ذلك ، فإن هذا لا يستنفد بأي حال قائمة المهام التي تواجه علم الأحياء الدقيقة الطبية. من الأهمية بمكان دراسة ميزات مسار العملية ، والتي تسمى معدية. يُفهم هذا المصطلح على أنه مجموع كل الأحداث التي تصاحب تعايش الميكروب والجسم البشري. غالبًا ما يشار إلى هذه العملية باسم " عدوى».

1. دراسات الأحياء الدقيقة الطبية طريقة تطور المرضالالتهابات. يُفهم هذا المصطلح على أنه سمات العلاقة بين الميكروب والكائن الحي التي تؤدي إلى تطور عملية مرضية في جسم الإنسان.

2. مهمة علم الأحياء الدقيقة الطبية هي أيضًا تطوير طرق محددة التشخيصالأمراض الجرثومية.

3. علم الأحياء الدقيقة الطبية هو أيضا تطوير الأساليب علاجالأمراض الجرثومية. علاوة على ذلك ، تعطى الأولوية لتلك الأدوية التي تعمل على السبب ( المسببات) لمرض جرثومي معين ، أي الكائن الدقيق نفسه. هذا العلاج يسمى موجه للسبب.

4. أخيرًا ، علم الأحياء الدقيقة الطبي يهتم بتطوير الأساليب وقايةالأمراض الجرثومية. يتم إيلاء اهتمام خاص ، مرة أخرى ، لتلك الأساليب التي لا تهدف إلى منع مجموعة معينة من الإصابات المماثلة ، ولكن تهدف إلى منع مرض معين. هذا المنع يسمى محدد.

1.4 طرق البحث الميكروبيولوجية

يعمل علم الأحياء الدقيقة الطبي بأربع طرق رئيسية للبحث (التشخيص): مجهري ، ثقافي ، تجريبي (بيولوجي) ومناعي (مناعي بيولوجي).

أ. مجهريتعتمد طريقة التشخيص على الفحص المجهري للطاخة المحضرة من مادة مرضية للكشف عن الكائنات الحية الدقيقة الموجودة فيها. المواد الباثولوجية هي أي مادة (دم ، بول ، براز ، إفرازات جرح ، نقاط ، عينة من جسم بيئي ، إلخ) قد تحتوي على مسببات الأمراض الناتجة عن عملية مرضية جرثومية أو كائن حي دقيق آخر يهم علم الأحياء الدقيقة الطبية. اعتمادًا على موضوع الدراسة ، تسمى هذه الطريقة أيضًا تنظير الجراثيم والفطريات والفيروسات.

ب. ثقافيطريقة التشخيص على أساس العزل من المواد المرضية ثقافه نقيةالكائنات الحية الدقيقة (أي مثل هذه الثقافة التي تحتوي على أفراد من نوع واحد فقط) وتحديدها الإضافي.

في. تجريبي (أو بيولوجي)تعتمد طريقة التشخيص على إدخال مادة مرضية في جسم حيوان مختبر وتسجيل إضافي للتغييرات في حالته: إذا كان الميكروب الممرض موجودًا في المادة المرضية ، فإن حيوان المختبر يصبح مريضًا أو حتى يموت. يأخذ هذا في الاعتبار الأعراض السريرية المحددة التي تظهر أثناء مرض الحيوان ، وكذلك التغيرات المحددة في الأعضاء الداخلية التي يتم اكتشافها أثناء تشريح جثته. يمكن تحضير المسحات من أعضاء حيوانية أو عزل مزرعة نقية. في هذه الحالة ، يتم الجمع بين طريقة التشخيص هذه مع الميكروسكوب ، وإذا لزم الأمر ، مع الثقافة.

ج. مناعي (أو مناعي)إن طريقة التشخيص هي في الواقع مجموعة من الطرق ، من الشائع استخدام التفاعلات المناعية لأغراض التشخيص. تتم مناقشة هذه الأساليب بمزيد من التفصيل في دورة علم المناعة.

1. الأكثر استخداما في طريقة التشخيص المناعي التفاعلات المصلية- هذا هو اسم التفاعل بين مستضد وجسم مضاد يتم إجراؤه في المختبر.

أ. يمكن للاختبارات المصلية الكشف عن المستضدات الميكروبية. في هذه الحالة ، يتم خلط معلق للكائنات الدقيقة المدروسة والأمصال التشخيصية الخاصة التي تحتوي على أجسام مضادة معروفة.

1 . في نفس الوقت ، يمكن الكشف عن المستضدات الميكروبية مباشرة في المواد المرضيةدون عزل مسبق لثقافة نقية عنه. تتيح هذه الطريقة إمكانية استخلاص استنتاج حول وجود ، على سبيل المثال ، في جسم المريض أحد مسببات الأمراض لمرض معد في غضون ساعات. لذلك يطلق عليه التشخيص السريع.

2 . يتم تحديد المستضدات الميكروبية بنفس الطريقة في الثقافة النقيةالكائنات الحية الدقيقة المعزولة سابقًا من المواد المرضية. في هذه الحالة ، يتحدث المرء عن تحديد المصليالثقافة المختارة. يتم إجراء هذا التحديد في المرحلة الأخيرة من طريقة البحث الثقافي.

ب. يمكن أيضًا استخدام الاختبارات المصلية الكشف عن الأجسام المضادةضد المستضدات الميكروبية. في هذه الحالة ، امزج التشخيص(معلق لمستضد معروف) ومصل دم المريض. تسمى هذه الطريقة في تشخيص الأمراض الجرثومية التشخيص المصلي.

2. اختبارات حساسية الجلدتستخدم للكشف عن فرط الحساسية (الحساسية) لمسببات الحساسية ، بما في ذلك الميكروبات. من تعليق تدار للمريض داخل أو جلدي.

3. في الوقت الحالي ، يتم استخدام التشخيص بشكل متزايد طرق تقييم الحالة المناعية، مما يسمح بتحديد انتهاكات الاستجابة المناعية لجسم الإنسان ، بما في ذلك المستضدات الميكروبية.

1.5 تاريخ تطور علم الأحياء الدقيقة

ينقسم تاريخ علم الأحياء الدقيقة إلى أربع فترات.

A. الفترة الأولى تسمى وصفي.

1. استمر من نهاية القرن السابع عشر إلى منتصف القرن العشرين.

2. خلال هذه الفترة ، افتتاحعالم الكائنات الحية الدقيقة و وصف مظهر معظم البكتيريا.

3. الشخصية الرئيسية في هذه الفترة هي مخترع المجهر وأول شخص يرى العالم المذهل والغامض للكائنات الدقيقة - ليوينهوك(الشكل 1-1).

التين ... 1 ليوينهوك

ب. تسمى الفترة الثانية في تطور علم الأحياء الدقيقة فسيولوجي(أو ، كما يُدعى أيضًا بالاسم ، ربما يكون أكثر علماء الأحياء المجهرية تميزًا في كل العصور والشعوب - باستير).

1. الفترة الثانية تغطي الوقت من منتصف القرن التاسع عشر إلى بداية القرن العشرين.

2. تتميز هذه الفترة في تطور علم الأحياء الدقيقة ببدء دراسة النشاط الحيوي (فسيولوجيا) الخلية البكتيرية ، واكتشاف البكتيريا المسببة للأمراض ، وبداية علم الأحياء الدقيقة العلمية.

3. تم تحديد تطور علم الأحياء الدقيقة خلال هذه الفترة بشكل شبه كامل من قبل عالمين كبيرين أصبحا من مؤسسي علم الأحياء الدقيقة العلمي - باستير (الشكل 1-2) وكوخ (الشكل 1-3). إن مزاياهم مهمة جدًا لدرجة أنه سيكون من العدل اعتبارهم أقل قليلاً ، مع إبرازهم في قسم مستقل.

أرز. 1-2. باستير

الشكل 1-3 كوخ

ب. تسمى الفترة الثالثة في تطور علم الأحياء الدقيقة مناعي.

1. استمر من بداية القرن العشرين وحتى منتصفه.

2. كما يوحي الاسم ، تتميز الفترة الثالثة في تطور علم الأحياء الدقيقة في المقام الأول اكتشاف المناعةوتطوير علم المناعة.

3. من بين العلماء الأكثر تكريمًا الذين عملوا خلال هذه الفترة ، من الضروري ذكر متشنيكوف وإيرليش وفليمينغ ودوماك وإيفانوفسكي.

أ. متشنيكوف(الشكل 1-4) مصممة نظرية الخلية في المناعة.

ب. إرليش(الشكل 1-5) مصممة نظرية المناعة الخلطيةوهو أيضًا المؤسس العلاج الكيميائي للأمراض المعدية.

الخامس. فليمينغ(الشكل 1-6) فتح البنسلين.

ج. دوماكبدأ الاستخدام السلفوناميداتفي الممارسة الطبية.

د. إيفانوفسكي(الشكل 1-7) فتح الفيروسات.

ج. الفترة الاخيرةتطوير علم الأحياء الدقيقة يسمى ، بشكل مفهوم ، حديث.

1. لقد بدأت من منتصف القرن العشرين.

2. تتميز الفترة الحديثة لتطور علم الأحياء الدقيقة بالتطور طرق البحث الجزيئي.

3. من علماء هذه الفترة من الضروري ذكر لفوف ، بورتر ، إيدلمان ، بورنت ، جالو ، مونتانييه ، بروسينر.

أرز. 1-8. لفيف

أرز. 1-9. بيرنت

أرز. 1-10. Prusiner

أ. لفيفاكتشف (الشكل 1-8) قدرة الفيروسات على الاستمرار كتسلسل نيوكليوتيد مدمج في كروموسوم الخلية المضيفة ، والتي تم تسميتها طفيلي . أحدث هذا الاكتشاف ثورة في فهم الآليات الجزيئية لتفاعل الفيروس مع الخلية المصابة.

ب. يعمل حمالو إيدلمانسمح للفهم هيكل الغلوبولين المناعي (الأجسام المضادة).

الخامس. بيرنت(الشكل 1-9) تمت صياغته نظرية الانتقاء النسيلي للمناعةالذي يكمن وراء وجهات النظر الحديثة حول عمل جهاز المناعة.

ج. جالو ومونتانييهافتتح فيروس نقص المناعة البشرية (HIV)- أفظع العوامل المعدية التي واجهتها البشرية على الإطلاق. في الوقت الحالي ، لا يتم التحكم في جائحة فيروس نقص المناعة البشرية من قبل الصحة العالمية وينتقل تهديد حقيقيوجود الأنواع Homo sapiens.

د. Prusiner(الشكل 1-10) فتح البريونات- بروتينات معدية ، ويبدو أنها لا تحتوي على أحماض نووية. عدوى البريون - اعتلال الدماغ الإسفنجي - هي أمراض قاتلة لا يمكن علاجها.

1.6 مؤسسا علم الأحياء الدقيقة العلمي باستور وكوخ

Pasteur and Koch - اثنان من أعظم العلماء ، مثل اثنين من الأطلنطيين ، تمسكوا على أكتافهم بالمبنى الفخم لعلم الأحياء الدقيقة العلمي الحديث. لقد كانوا - وقبل كل شيء باستور - هم الذين حولوا هواية ممتعة ، والتي كانت حتى منتصف القرن التاسع عشر ، حيث كانوا ينظرون إلى مخلوقات مجهرية مضحكة من خلال "أنبوب" ليوينهوك ، إلى علم حقيقي حوَّل حرفياً نظام وجهات النظر بالكامل حول جوهر الحياة.

أ. باستيركان كيميائيًا من خلال التدريب ، وقاد إلى علم الأحياء الدقيقة بمنطق البحث العلمي. ككيميائي ، تولى دراسة التخمير - كما كان يعتقد حينها ، عملية كيميائية - واكتشف جوهرها البيولوجي: التخمير ، كما اتضح ، تم تنفيذه بواسطة الكائنات الحية الدقيقة. تولى باستير الدراسة الإضافية للأشياء المجهرية الحية ، وخلق علمًا جديدًا - علم الأحياء الدقيقة وأصبح سلطة لا جدال فيها في هذا العلم الجديد.

1. أثبت باستور أنه مسبب للأمراض للإنسان المكورات العنقودية ، المكورات الرئوية. في علم الأحياء الدقيقة الطبية ، من المعتاد اعتبار مكتشف الميكروب ليس هو الشخص الذي وصفه لأول مرة ، ولكن الشخص الذي أثبت دوره كعامل مسبب لمرض معين. لذلك يعتبر باستير هو مكتشف هذه البكتيريا. بالإضافة إليهم اكتشف باستور كلوستريديا.

2. كان باستير أول من طور خوارزمية الطبخ لقاحات حية (موهنة)، تسمية هذه الأدوية تكريما للاكتشاف التجريبي لجينر ، الذي طور لقاح الجدري (لاتينية فاكا = بقرة). أعد باستير لقاحات ضد كوليرا الدجاج والجمرة الخبيثة وداء الكلب. لقد ابتكر اللقاح الأخير دون معرفة العامل المسبب للمرض (تم اكتشاف الفيروسات لاحقًا). وهكذا ، يمكن استدعاء باستير بأمان مؤسس علم المناعة.

3. قام باستير أيضًا بالعديد من الاكتشافات الأخرى.

أ. كما ذكر أعلاه ، اكتشف باستور الطبيعة الميكروبية للتخمير.

ب. بالإضافة إلى ذلك ، فتحوا جرثومينفس طبيعة أمراض دودة القزوكذلك الطبيعة ضرر(توتر) النبيذ والبيرة. جلبت هذه الاكتشافات للعالم العظيم فوائد مادية كبيرة لفرنسا.

الخامس. أثبت باستور استحالة التولد التلقائي للكائنات الحية الدقيقة.

اخترع G. Pasteur مثل هذه الأساليب المستخدمة على نطاق واسع للتعقيم مثل التعقيم الحراري الجاف والبسترة.

ب. كوخعلى عكس باستير ، كان طبيبا. بعد تخرجه من الجامعة ، عمل في منطقة نائية في شرق بروسيا. لتبديد ملل زوجها ، أعطته زوجته مجهرًا بمناسبة عيد ميلاده ، والذي كان يُعتبر في ذلك الوقت أشبه بلعبة. لقد حدث أن هذه الهدية كانت بمثابة بداية المسيرة العلمية لكوخ ، الحائز على جائزة نوبل في المستقبل لاكتشاف العامل المسبب لأكثر الأمراض فظاعة في ذلك الوقت - السل.

1. اكتشف كوخ مسببات الأمراض الجمرة الخبيثة, كوليرا("فاصلة كوخ") و مرض الدرن("عصا كوخ").

2. قام كوخ بتحسين القواعد التي اقترحها هنلي لإثبات الدور المسبب للمرض لهذا الميكروب في تطور هذا المرض. ثالوث هنلي كوختنص على: لكي يعتبر ميكروب معين العامل المسبب لمرض معين ، من الضروري:

عزل هذا الميكروب عن المريض (وفي نفس الوقت لا ينبغي عزله عن الميكروب السليم) ،

احصل على ثقافة نقية لهذا الميكروب ،

عندما يصيب حيوان المختبر ، يجب أن يصاب الأخير بمرض له صورة سريرية مماثلة.

في الوقت الحالي ، جميع الأحكام الثلاثة لثالوث Henle-Koch قد عفا عليها الزمن بالفعل ، ولكن في وقت ما (نهاية القرن التاسع عشر - بداية القرن العشرين) كانت هذه قواعد واضحة ، وبعدها اكتشف علماء الأحياء المجهرية ، واحدًا تلو الآخر ، مسببات الأمراض. أمراض معدية. لقد كان وقت انفجار المعلومات في علم الأحياء الدقيقة.

3. قام كوخ بعمل الكثير في مجال علم الجراثيم العملي.

أ. تم إدخالهم في الممارسة البكتريولوجية وسائط المغذيات الكثيفة.

ب. اقترح كوخ لونالكائنات الحية الدقيقة مع أصباغ الأنيلين.

الخامس. كوخ جهز المجهر عدسة الغمر، بدء استخدام الفحص المجهري الغاطس ، وهو أكثر طرق الفحص المجهري شيوعًا في المختبرات البكتريولوجية.

كان السيد كوخ أول من تقدم صورة مجهرية.

تطوير D. Koch طريقة التعقيم بالبخار. الجهاز الذي لا يزال يستخدم لهذا الغرض يسمى "جهاز كوخ".

1.7 تطوير علم الأحياء الدقيقة في بيلاروسيا

على أراضي بيلاروسيا والمؤسسات العلمية التي طورت العلوم الميكروبيولوجية و المؤسسات التعليمية، حيث تم تدريس علم الأحياء الدقيقة كموضوع ، نشأ في الثلث الأول من القرن العشرين ، ولكن لأول مرة تم استخدام المجهر كأداة علمية هنا في نهاية القرن الثامن عشر.

A. في نهاية القرن الثامن عشر في غرودنو جيليبرت(الشكل 1-11) الأكاديمية الطبية. يصف جيلبرت في إحدى مقالاته محاولته العثور تحت المجهر على أصغر الحيوانات في إفرازات قرحة يمكن أن تكون سببًا للمرض. وفقًا لوصف الأعراض السريرية ، يمكن افتراض أن المريض كان مصابًا بالجمرة الخبيثة - كان بإمكان جيلبرت رؤية العامل الممرض في المجهر. وعلى الرغم من اكتشاف عصيات الجمرة الخبيثة في وقت لاحق ، يمكن تسمية محاولة جيلبرت بالحالة الأولى في تاريخ بيلاروسيا لاستخدام المجهر في تشخيص الأمراض المعدية.

ب. يرتبط تكوين علم الأحياء الدقيقة في بيلاروسيا بالاسم إلبرتا(الشكل 1-12). أسس إلبرت ، الذي استمر نشاطه العلمي من عشرينيات وستينيات القرن الماضي ، معهد الصحة والبكتيريا وأول قسم لعلم الأحياء الدقيقة في مينسك. قام Elbert بالكثير من أجل دراسة Klebsiella ، وهو مؤلف مشارك لقاح للوقاية من مرض التولاريميا (لقاح Gaisky-Elbert).

ب- تلميذه وزميله جيلبيرج(الشكل 1-13) أسس قسم الأحياء الدقيقة في معهد غرودنو الطبي. Gelberg ، الذي استمر نشاطه العلمي من العشرينات إلى التسعينيات. القرن العشرين. ، استحق التقدير العالمي لعمله في دراسة المتفطرات. سمي قسم الأحياء الدقيقة وعلم الفيروسات والمناعة بجامعة غرودنو الطبية باسم إس آي جيلبيرج.

ج. كراسيلنيكوف(الشكل 1-14) ، الذي يقع وقته في الأربعينيات والتسعينيات. القرن ال 20 هو عالم جرثومي بيلاروسي رائد في أواخر القرن العشرين ، ولم يفقد عمله في دراسة Klebsiella ، Leptospira ، أهميته حتى يومنا هذا. كان كراسيلنيكوف ، بناءً على طلب إلبرت ، هو الذي تولى منه قسم الأحياء الدقيقة في معهد مينسك الطبي وترأسه لأكثر من عقد من الزمان. قام كل من إلبرت وكراسيلنيكوف في وقت من الأوقات بتسليم رئيس القسم لأفضل طالب له - تيتوف (الشكل 1-15) ، عالم المناعة البيلاروسي الرائد ، والذي أصبح الآن عضوًا في الأكاديمية الوطنية للعلوم في بيلاروسيا ، يرأس ليس فقط قسم علم الأحياء الدقيقة في الجامعة الطبية البيلاروسية ، ولكن أيضًا معهد أبحاث علم الأوبئة وعلم الأحياء الدقيقة - المؤسسة العلمية المركزية في مجال علم الأحياء الدقيقة الطبية في بلدنا.

إي مؤسس علم الفيروسات البيلاروسي هو فوتياكوف(الشكل 1-16) ، الذي يعمل في بيلاروسيا منذ عام 1950. وقد قدم مساهمة كبيرة في حل العديد من مشاكل علم الفيروسات وعلم الأوبئة العامة والتطبيقية ، لتوضيح آليات تطور العدوى الفيروسية ، وعلاجها بالعلاج الكيميائي المخدرات. على مدار أكثر من 50 عامًا من عمله ، أنشأ فوتياكوف المدرسة البيلاروسية لعلماء الفيروسات.

نظم الكائنات الدقيقة

2.1. أنواع تصنيف الأشياء البيولوجية

هناك نوعان رئيسيان نوع التصنيف(أي التصنيف أو التصنيف) للأشياء البيولوجية - علم الوراثة والعملي. في السنوات الأخيرة ، دخل علماء الوراثة الجزيئية في تصنيف الكائنات الحية الدقيقة وخلطوا هذين المبدأين مع أبحاثهم. نتيجة لذلك ، أصبح التصنيف الحديث للميكروبات بلا شك أكثر علمية ، ولكنه للأسف أكثر تشويشًا. بالإضافة إلى ذلك ، فهو أقل ملاءمة للاستخدام العملي - حتى في المجلات العلمية ، يستمر العديد من المؤلفين في استخدام التصنيف القديم أو الجمع بين كلا النظامين ؛ خاصة وأن أنظمة التصنيف الأحدث ليست راسخة بعد وتتغير بوتيرة متغيرة. أدناه ، كقاعدة عامة ، سيتم إعطاء المتغيرات التقليدية لتصنيف الكائنات الحية الدقيقة ، ويمكن لعشاق "طليعة العلم" الحصول على المعلومات اللازمة في الدوريات العلمية والأدبيات الفردية.

أ. النشوء والتطور طبيعيعلم اللاهوت النظامي.

1. مع هذا النوع من تصنيف الكائنات البيولوجية في واحد اصنوفة(مجموعة التصنيف) تجمع بين الكائنات التي لها أصل أصل مشترك. أولئك. يمكن صياغة المبدأ العام لمثل هذا التصنيف على أنه " من نزل من».

2. التصنيف التطوري (الطبيعي) هو النوع الرئيسي للتصنيف المستخدم في علم الأحياء العام.

ب. عملييسمى أيضًا علم اللاهوت النظامي للأشياء البيولوجية صناعيعلم اللاهوت النظامي.

1. في نفس الوقت ، يتم دمج الأشياء البيولوجية المتشابهة في خصائصها في تصنيف واحد. يمكن صياغة المبدأ العام لمثل هذا التصنيف على أنه " من يشبه من ".

2. التصنيف العملي (الاصطناعي) هو النوع الرئيسي للتصنيف المستخدم في علم الاحياء المجهري.

2.2. الشخصيات التي يقوم عليها التصنيف الحديث للكائنات الحية الدقيقة

تصنف الكائنات الحية الدقيقة على أساس الخصائص المورفولوجية والكيميائية الحيوية والفسيولوجية (الثقافية) والمصلية والجزيئية البيولوجية.

أ. شكليةيتم الكشف عن العلامات باستخدام طريقة الفحص المجهري. يمكننا القول أن وصف مورفولوجيا الكائنات الحية الدقيقة ، يصفون كل تلك السمات التي يمكن رؤيتها تحت المجهر.

1. تشمل السمات المورفولوجية استمارة, مقاسو بناءخلية بكتيرية أو جسيم فيروسي.

2. تستخدم السمات المورفولوجية أيضًا في التصنيف بكتيرياوفي التصنيف الفيروسات.

ب. البيوكيميائيةتدرس علامات الكائنات الحية الدقيقة خلال الطريقة الثقافية للبحث.

1. تحت العلامات البيوكيميائية فهم النشاط البيوكيميائيالبكتيريا (نظرًا لأن الفيروسات ليس لها عملية التمثيل الغذائي الخاصة بها ، فلا داعي للحديث عن نشاطها الكيميائي الحيوي). أولئك. ما هي الركائز التي تتحلل فيها الخلية البكتيرية وما هي نواتج التمثيل الغذائي التي تتشكل في هذه الحالة.

2. تستخدم السمات البيوكيميائية في التصنيف بكتيريالكن ليس الفيروسات.

في. ثقافييتم أيضًا دراسة العلامات (أو الفسيولوجية) خلال الطريقة الثقافية للبحث.

1. فهم الخصائص الثقافية أنماط النموالكائنات الدقيقة على وسائط المغذيات الاصطناعية.

ج. المصلييتم دراسة العلامات باستخدام طريقة البحث المناعية (أي باستخدام التفاعلات المصلية). تتم دراسة هذه المجموعة من علامات الميكروبات في سياق علم المناعة.

1. تحت العلامات المصلية للكائنات الحية الدقيقة يفهم ذلك تكوين مستضدي.

2. استخدمت الشخصيات المصلية في التصنيف كـ بكتيريا، و الفيروسات.

د. بيولوجي جزيئيتم الكشف عن علامات الكائنات الحية الدقيقة في دراسة وراثية.

1. تشمل السمات البيولوجية الجزيئية السمات الهيكلية احماض نوويةالكائنات الدقيقة.

أ. بمساعدة الطرق الخاصة ، والتي سيتم مناقشتها أدناه ، في القسم الخاص بعلم الوراثة للبكتيريا ، يقومون بدراسة التركيب الحمض النووي.

ب. تستخدم في تصنيف الكائنات الحية الدقيقة وخصائصها الهيكلية RNA.

1 . بناء مرناتستخدم لتصنيف فيروسات الجينوم RNA.

2 . البكتيريا ذات الغرض التصنيفي تستخدم الميزات 16S الرنا الريباسي. يقع الرنا الريباسي خارج نطاق الاختيار ، ولا يتطور إلا في سياق الطفرات العفوية ، التي يكون معدلها ثابتًا. لذلك ، يمكن أن يكون عدد بدائل النوكليوتيدات في جزيئات الرنا الريباسي المقارنة بمثابة مقياس للمسافة التطورية بين الكائنات الحية.

2. إن إدراج الخصائص البيولوجية الجزيئية في علم اللاهوت النظامي يجعل كلا نوعي التصنيف أقرب إلى بعضهما البعض ، لأن التشابه على مستوى الأحماض النووية لا يعكس فقط التشابه البسيط بين الصفات ، بل يعكس أيضًا التقارب التطوري للكائنات الحية الدقيقة المقارنة. أستخدم السمات البيولوجية الجزيئية (مع الميزات المذكورة أعلاه) في التصنيف كـ بكتيريا، و الفيروسات.

2.3 النظام الهرمي للأصناف المستخدمة في علم الجراثيم وعلم الفيروسات

نظرًا للاختلاف الأساسي في بنية وعمل بدائيات النوى (البكتيريا) والفيروسات ، فإن نظام الأصناف المستخدم في تصنيفها مختلف أيضًا.

أ. يو بكتيريايتم ترتيب الأصناف بالترتيب التنازلي التالي: المملكة ، التقسيم ، الترتيب ، الأسرة ، الجنس ، الأنواع ، الفئات الفرعية.

1. مملكة- أكبر الأصناف ، جميع البكتيريا متحدة في المملكة برواريوتا، سميت بهذا الاسم بسبب السمات الهيكلية للخلية البكتيرية. بين حقيقيات النوى ، هناك أيضًا كائنات دقيقة - وهي الفطريات المجهرية والأوليات.

2. وفقًا للسمات الهيكلية لجدار الخلية ، يتم تصنيف بدائيات النوى إلى أربعة قسم، ثلاثة منها (الثبات ، النعمة ، والتينريكوت) تتحد الاتحاد الأوروبي(حقيقي) بكتيريا، وواحد (Mendosicutes) - ما يسمى ب بدائيات(بدائيات النوى التي تمت دراستها قليلاً والتي تعيش في ظروف قاسية). لا يدرس علم الأحياء الدقيقة الطبية البكتيريا القديمة لأنها لا تحمل أي أهمية طبية.

3. العنوان طلبتنتهي البكتيريا دائمًا - المبيعات. يتم تصنيف معظم بدائيات النوى إلى مرتبة من حيث الحجم.

4. الاسم العائلاتبدائيات النوى تنتهي بـ - سي. يتم تصنيف جميع بدائيات النوى تقريبًا في عائلات.

5. يتم تقسيم العائلات إلى الولادة. من بين هؤلاء ، القليل فقط ، ما يسمى بالأجناس ذات الوضع التصنيفي غير الواضح ، لا يتم تصنيفهم على أنهم ينتمون إلى عائلة أو أخرى.

6. الأجناس تنقسم إلى أنواع. منظرهي الوحدة التصنيفية الرئيسية في جميع أشكال الحياة الخلوية (أي ليس فقط في المؤيِّدات ، ولكن أيضًا في حقيقيات النوى).

7. بسبب القدرة الواضحة على التباين ، تتميز الأنواع البكتيرية بدرجة قصوى من عدم التجانس. لذلك ، في منهجيات بدائيات النوى ، ما يسمى ب فئات فرعية: متغير ، سلالة ، استنساخ.

أ. يتم تصنيف الأفراد من نفس النوع الذين يختلفون عن بعضهم البعض بطريقة ما على أنهم مختلفون. خيارات("-vars") من هذا النوع. في السابق ، كانت تسمى هذه الوحدات التصنيفية "أنواع" ولا يزال هذا المصطلح موجودًا في المؤلفات العلمية.

1 . مورفوفارستختلف عن بعضها البعض في سماتها المورفولوجية.

2 . البيوفارز- السمات البيولوجية (على سبيل المثال ، ثقافية).

3 . منتجات الإنزيمتختلف عن بعضها البعض في مجموعة من الإنزيمات ، ونتيجة لذلك ، في النشاط الكيميائي الحيوي. غالبًا ما يستخدم مصطلح "البيوفار" أيضًا للإشارة إليهم.

4 . المقاومةمقاومة لمضادات الميكروبات ، وخاصة المضادات الحيوية.

5 . فاجوفارسحساسة للنموذجية العاثيات(فيروسات بكتيرية)

6 . السيروفارستختلف عن بعضها البعض في تكوينها المستضدي.

7 . إكوويرمختلفة في بيئتها ، أي المنافذ البيئية التي تشغلها هذه الخيارات.

8 . باتوفاريتختلف عن بعضها البعض في مستوى قدرتها المرضية (الإمراضية ، الفوعة)

ب. شرط أَضْنَىتستخدم للإشارة إلى مزرعة بكتيرية معزولة من مصدر معين. على سبيل المثال ، قد تكون ثقافتان من الإشريكية القولونية معزولة عن أمعاء أشخاص مختلفين متطابقتين تمامًا مع بعضهما البعض في جميع خصائصهما ، ومع ذلك ، سيتم اعتبارهما سلالتين مختلفتين.

الخامس. نسل خلية بكتيرية واحدة يسمى استنساخ. في علم الوراثة ، يستخدم هذا المصطلح للإشارة إلى فردين متطابقين في جينومهما. في علم الجراثيم العملي ، يُطلق على الثقافة النسيلية ثقافة نمت من خلية واحدة ، على الرغم من أنه بعد 5-7 انقسامات ، بسبب التباين الواضح ، تفقد الخلايا البكتيرية هويتها الجينية.

بوو الفيروساتيتم ترتيب الأصناف بالترتيب التنازلي التالي: مملكة ، نطاق فرعي ، عائلة ، فصيلة فرعية ، جنس ، اسم فيروس ، متغيرات فيروسات.

1. يتم عزل الفيروسات ، كشكل من أشكال الحياة غير الخلوية ، في شكل منفصل مملكةفيرا.

2. اعتمادًا على نوع الحمض النووي والجسيم الفيروسي ، على عكس الخلية ، يحتوي إما على DNA أو RNA ، تنقسم مملكة فيرا إلى قسمين الممالك الفرعية- الفيروسات الجينومية DNA و RNA.

3. الممالك الفرعية تحتوي العائلات. هذا هو الاسم الأكثر استخدامًا للأنواع الفيروسية. عندما يقولون "فيروس الهربس" أو "الفيروس الغدي" فإنهم يقصدون بالضبط العائلة. اسم العائلة في التهجئة اللاتينية له بالضرورة نهاية - viridae.

4. تنقسم بعض العائلات إلى العائلات الفرعية. ينتهي اسم هذا التصنيف بـ - virinae.

5. الوحدة التصنيفية الرئيسية في منهجيات الفيروسات هي جنس(لم يتم تعريف مفهوم "الأنواع" في علم الفيروسات).

6. تشمل الولادة فيروسات فردية. على سبيل المثال ، يشتمل جنس الفيروسات المخاطانية العظمية على نظير الإنفلونزا ، والنكاف ، وفيروسات مرض نيوكاسل.

الكائنات الدقيقةهي كائنات حية غير مرئية للعين المجردة بسبب صغر حجمها. هذا المعيار هو الوحيد الذي يوحدهم. خلاف ذلك ، فإن عالم الكائنات الحية الدقيقة أكثر تنوعًا من عالم الكائنات الحية الدقيقة.

وفقًا للمنهجيات الحديثة ، تنتمي الكائنات الحية الدقيقة إلى ثلاث ممالك:

فيرا- تشمل الفيروسات ؛

يوكاريوتا- وتشمل هذه الكائنات الأولية والفطريات.

Procariotae- وتشمل هذه البكتيريا الحقيقية ، الريكتسيا ، الكلاميديا ​​، الميكوبلازما ، اللولبيات ، الفطريات الشعاعية.

الاختلافات الرئيسية بين بدائيات النوى وحقيقيات النوى هي أن بدائيات النوى لا تحتوي على:

نواة مشكلة شكليًا (لا يوجد غشاء نووي ولا توجد نواة) ، مكافئها هو nucleoid ، أو genophore ، وهو جزيء DNA دائري مزدوج الشريطة متصل عند نقطة واحدة بالغشاء السيتوبلازمي ؛ عن طريق القياس مع حقيقيات النوى ، يسمى هذا الجزيء بكتيريا الكروموسومات.

جهاز شبكة جولجي.

الشبكة الأندوبلازمية؛

الميتوكوندريا.

هناك أيضًا عدد من السمات أو العضيات المشتركة بين العديد من بدائيات النوى ، وليس كلها ، والتي تميزها عن حقيقيات النوى:

العديد من غزوات الغشاء السيتوبلازمي ، والتي تسمى mesosomes ، ترتبط بالنيوكليويد وتشارك في انقسام الخلايا ، والتكوُّن ، والتنفس للخلية البكتيرية ؛

مكون جدار الخلية المحدد- مورين ، حسب التركيب الكيميائي - هو ببتيدوغليكان (حمض ديامينوبيميك) ؛

البلازميدات- تكرار الجزيئات الحلقية بشكل مستقل من DNA مزدوج الشريطة بوزن جزيئي أقل من كروموسوم البكتيريا. توجد مع النواة في السيتوبلازم ، على الرغم من إمكانية دمجها فيه ، وتحمل معلومات وراثية ليست حيوية للخلية الميكروبية ، ولكنها توفر لها مزايا انتقائية معينة في بيئة. أشهر أنواع البلازميدات هي:

1. (إف بلازميدات) ،توفير النقل الاقتراني بين البكتيريا ؛

   (R- البلازميدات)- بلازميدات مقاومة الأدوية التي تنتشر بين جينات البكتيريا التي تحدد المقاومة للأدوية المستخدمة في العلاج امراض عديدةوكلاء العلاج الكيميائي.

بالإضافة إلى النباتات والحيوانات ، تُستخدم التسمية الثنائية لاسم الكائنات الحية الدقيقة ، أي اسم عام ومحدد ، ولكن إذا لم يتمكن الباحثون من تحديد الأنواع والانتماء إلى الجنس فقط ، فعندئذٍ يتم استخدام المصطلح "الأنواع "مستخدم. يحدث هذا غالبًا عند تحديد الكائنات الحية الدقيقة ذات الاحتياجات الغذائية أو الظروف المعيشية غير التقليدية.

عادة ما يعتمد اسم الجنس على الطابع المورفولوجي للكائن الدقيق المقابل (مثل Staphylococcus و Vibrio و Mycobacterium) أو مشتق من اسم المؤلف الذي اكتشف أو درس العامل الممرض (مثل Neisseria و Shigella و Escherichia و Rickettsia و Gardnerella).

غالبًا ما يرتبط الاسم المحدد باسم المرض الرئيسي الذي تسببه هذه الكائنات الحية الدقيقة (على سبيل المثال ، ضمة الكوليرا - الكوليرا ، الشيغيلة الزحارية - الزحار ، المتفطرة السلية - السل) أو الموطن الرئيسي (على سبيل المثال ، الإشريكية القولونية - الإشريكية القولونية ).

بالإضافة إلى ذلك ، في الأدبيات الطبية باللغة الروسية ، من الممكن استخدام الاسم المطابق للروسية للبكتيريا (على سبيل المثال ، بدلاً من المكورات العنقودية البشروية - المكورات العنقودية البشروية ؛ المكورات العنقودية الذهبية - المكورات العنقودية الذهبية ، إلخ).

تضم مملكة بدائيات النوى قسم البكتيريا الزرقاء وقسم البكتيريا الحقيقية ، والتي بدورها تنقسم إلى أوامر:

في الواقع البكتيريا (أقسام Gracilicutes ، Firmicutes ، Tenericutes ، Mendosicutes) ؛

الفطريات الشعاعية.

اللولبيات.

الريكتسيا.

الكلاميديا.

بكتيريا- هذه كائنات حية دقيقة بدائية النواة ، وغالبًا ما تكون أحادية الخلية يمكنها أيضًا تكوين روابط (مجموعات) من الخلايا المتشابهة ، والتي تتميز بالتشابه الخلوي ، ولكن ليس التشابه العضوي.

الطلبات مقسمة إلى مجموعات. المعايير التصنيفية الرئيسية لتصنيف السلالات البكتيرية إلى مجموعة أو أخرى هي:

مورفولوجيا الخلايا الميكروبية (cocci ، قضبان ، ملتوية) ؛

فيما يتعلق بصبغة غرام- الخواص الصغرية (موجبة الجرام وسالبة الجرام) ؛

نوع الأكسدة البيولوجية- الهوائية ، اللاهوائية الاختيارية ، تلزم اللاهوائية ؛

القدرة على الجراثيم.

يتم إجراء مزيد من التمايز بين المجموعات في العائلات والأجناس والأنواع ، التي تمثل الفئة التصنيفية الرئيسية ، على أساس دراسة الخصائص الكيميائية الحيوية. هذا المبدأ هو الأساس لتصنيف البكتيريا الواردة في كتيبات خاصة - محددات البكتيريا.

النوع هو مجموعة تم إنشاؤها تطوريًا من الأفراد بنمط وراثي واحد ، والذي يتجلى في ظل الظروف القياسية بخصائص مورفولوجية وفسيولوجية وكيميائية حيوية مماثلة. بالنسبة للبكتيريا المسببة للأمراض ، يتم استكمال تعريف "الأنواع" من خلال القدرة على التسبب في أشكال معينة من الأمراض.

هناك تمايز غير محدد للبكتيريا إلى متغيرات:

عن طريق الخصائص البيولوجية (الأحياء أو الأنماط الحيوية) ؛

على النشاط الكيميائي الحيوي (منتجات الإنزيم) ؛

عن طريق التركيب المستضدي (الأنماط المصلية أو الأنماط المصلية) ؛

عن طريق الحساسية للعاثيات (أنواع fagovars أو العاثيات) ؛

على مقاومة المضادات الحيوية (المنتجات المقاومة).

في علم الأحياء الدقيقة ، تستخدم المصطلحات الخاصة على نطاق واسع - الثقافة ، السلالة ، الاستنساخ.

ثقافةعبارة عن مجموعة من البكتيريا المرئية للعين على وسائط المغذيات. يمكن أن تكون الثقافات نقية (مجموعة من البكتيريا من نوع واحد) ومختلطة (مجموعة من البكتيريا من نوعين أو أكثر).

أَضْنَىعبارة عن مجموعة من البكتيريا من نفس النوع معزولة من مصادر مختلفة أو من نفس المصدر في أوقات مختلفة. قد تختلف السلالات في بعض الخصائص التي لا تتجاوز خصائص الأنواع.

استنساخعبارة عن مجموعة من البكتيريا التي هي نسل خلية واحدة.

مبادئ تصنيف وتصنيف البكتيريا.

تتعامل علم اللاهوت النظامي مع وصف أنواع الكائنات الحية ، وتحديد درجة العلاقة بينها ودمجها في وحدات تصنيف (الأصناف). التصنيف جزء لا يتجزأ من علم اللاهوت النظامي. يتم تقليله إلى توزيع الكائنات وفقًا لخصائصها بين مختلف الأصناف. التصنيف-علم مبادئ وطرق توزيع (تصنيف) الكائنات الحية في خطة هرمية. الوحدة التصنيفية الأساسية في علم الأحياء هي الأنواع.

وحدات تصنيفية كبيرة: جنس ، عائلة ، ترتيب ، فئة. الفئات الإضافية: subgenus ، subtype ، suborder ، subclass.

النوع عبارة عن مجموعة من الكائنات الحية وثيقة الصلة والتي لها أصل مشترك ، في هذه المرحلة من التطور ، تتميز بخصائص مورفولوجية وكيميائية حيوية وفسيولوجية معينة ، واختيار منفصل عن الأنواع الأخرى وتتكيف مع موطن معين.

يتم استخدام السمات المحددة للكائنات الحية الدقيقة وعدد من الميزات والخصائص لتصنيفها:

1. السمات المورفولوجية - حجم وشكل وطبيعة الوضع النسبي.

2. خصائص Tinctorial - القدرة على تلطيخ الأصباغ المختلفة. ميزة مهمة هي الموقف تجاه صبغة جرام ، والتي تعتمد على التركيب والتركيب الكيميائي لجدار الخلية. مع تدمير جدار الخلية أو فقدانها (في حالة التحويل L) ، تصبح سالبة الجرام. على هذا الأساس ، تنقسم جميع البكتيريا إلى سالبة الجرام (حمراء ملطخة) وإيجابية الجرام (أرجوانية ملونة).

3 ممتلكات ثقافية- ميزات نمو البكتيريا على وسائط المغذيات السائلة والكاملة. النمو على الوسائط السائلة مع تكوين غشاء ، رواسب ، تعكر.

النمو على وسائط المغذيات الكثيفة في شكل مستعمرات ، يبدو من الممكن تحديد: الشكل والحجم وحواف المستعمرات والسطح والشفافية وغيرها من الخصائص.

في علم الأحياء الدقيقة ، تستخدم مصطلحات خاصة:

Ø مستعمرة- هيكل معزول مرئي للعين المجردة ناتج عن تكاثر البكتيريا وتراكمها خلال فترة حضانة معينة.

Ø فترة الحضانة- وقت نمو البكتيريا.

تتكون المستعمرة من خلية أصل واحدة أو عدة خلايا متطابقة. يمكن الحصول على مزرعة نقية للممرض عن طريق إعادة البذر من مستعمرة معزولة.

Ø ثقافة- مجموعة البكتيريا الكاملة التي تنمو على وسط مغذي كثيف أو سائل.

Ø الثقافة النقية للممرض- نوع واحد من البكتيريا ينمو على وسط غذائي كثيف. من أجل تجنب الأخطاء التشخيصية في علم الجراثيم ، تتم دراسة الثقافات المتجانسة النقية فقط.

Ø أَضْنَىهي عينة محددة من هذا النوع.

4. تنقل البكتيريا - يميز بين المتحرك والثابت ، والجوال ينقسم إلى زحف ، أو انزلاق ، أو عائم ، أو متحرك في موجات.

5. الأبواغ - شكل وطبيعة ترتيب الجراثيم في الخلية.

6. الخصائص الفسيولوجية - طرق التغذية ونوع التنفس والنمو والتكاثر.

7- الخصائص البيوكيميائية - القدرة على تخمير (تكسير) الكربوهيدرات ، نشاط التحلل البروتيني ، تكوين الإندول ، كبريتيد الهيدروجين.

8. أنظمة الجينات - دراسة التركيب النوعي للحمض النووي DNA وخصائص الجينوم. الطريقة الدقيقة لتأسيس العلاقة الجينية بين البكتيريا هي التحديد درجة تنادد الحمض النووي.كلما زادت الجينات المتطابقة ، زادت درجة تماثل الحمض النووي وأوثقت العلاقة الجينية. طريقة التهجين الجزيئي للحمض النووي DNAتستخدم لتصنيف البكتيريا. إذا كان نطاق تماثل الحمض النووي من 60 إلى 100٪ يحدد الانتماء إلى نفس النوع ، فإن درجة التماثل من 40 إلى 60٪ - إلى أجناس مختلفة.