Микроорганизмдердің жүйелік және морфологиясы

1. Микроорганизмдердің жүйелілігі

Систематика-микроорганизмдердің шығу тегі мен биологиялық ұқсастығына сәйкес бөлінуі. Систематика ағзалардың түрлерін жан — жақты сипаттаумен, олардың арасындағы туыстық қарым-қатынас дәрежесін анықтаумен және оларды туыстық деңгейі бойынша әртүрлі жіктеме бірліктеріне-таксондарға біріктірумен айналысады. Жүйелеу кезінде шешілетін негізгі сұрақтар (үш аспект, үш кит жүйелеу)- жіктеу, сәйкестендіру және номенклатура.

Жіктелуі-организмдердің жалпы қасиеттеріне (генотиптік және фентиптік белгілеріне ұқсас) сәйкес әртүрлі таксондар бойынша таралуы (бірігуі).

Таксономия-ағзаларды олардың иерархиясына сәйкес бөлу (жіктеу) әдістері мен принциптері туралы ғылым. Ең жиі келесі таксономиялық бірліктер (таксондар)- штамм, түрі, түрі қолданылады. Одан кейінгі ірі таксондар-отбасы, тәртіп, сынып.

Қазіргі заманғы көріністе микробиологиядағы түр-жалпы эволюциялық шығу тегі, генотипке жақын (генетикалық гомологияның жоғары дәрежесі, әдетте, 60% — дан астам) және фенотиптік сипаттамаларға жақын микроорганизмдер жиынтығы.

Нөмірлеу (сандық) таксономиясы салыстырылатын белгілердің ең көп санын пайдалануға және математикалық сәйкестік дәрежесін есепке алуға негізделеді. Салыстырмалы фенотиптік белгілердің ауру саны және олардың тең мәнділік принципі жіктеуді қиындатады.

Микроорганизмдерді зерттеу, сәйкестендіру және жіктеу кезінде көбінесе мынадай (гено — және фенотиптік) сипаттамаларды зерттейді:

1. Морфологиялық-формасы, шамасы, өзара орналасу ерекшеліктері, құрылымы.

2. Тинкториальды-әр түрлі бояғыштарға (бояу сипаты), ең алдымен граммен бояуға қатынасы. Бұл белгі бойынша барлық микроорганизмдер грамоң және грамтеріс болып бөлінеді.

Морфологиялық қасиеттері және грам бойынша бояуға қатынасы, әдетте, зерттелетін микроорганизмді ірі таксондарға — отбасына, жынысына жатқызуға мүмкіндік береді.

3. Культуралдық-қоректік ортадағы микроорганизмдердің өсу сипаты.

4. Биохимиялық — әртүрлі субстраттарды (көмірсулар, белоктар және аминқышқылдары және т.б.) ферменттеу, тіршілік ету процесінде әртүрлі ферменттік жүйелердің белсенділігі және зат алмасу ерекшеліктері есебінен түрлі биохимиялық өнімдерді құру қабілеті.

5. Антигендік-жасушалық қабырғаның химиялық құрамы мен құрылысына, жгутиктердің, капсулалардың болуына байланысты, макроорганизм (иесі) антиденелерді және иммундық жауаптың басқа да нысандарын жасау қабілеті бойынша танылады, иммунологиялық реакцияларда анықталады.

6. Физиологиялық-көмірсулар (аутотрофтар, гетеротрофтар), азотты (аминоавтотрофтар, аминогетеротрофтар) және басқа да қоректену түрлері, тыныс алу түрі (аэробтар, микроаэрофилдер, факультативті анаэробтар, қатаң анаэробтар).

7. Қозғалыс түрлері және қозғалысы.

8. Дау жасау қабілеті, дау сипаты.

9. Бактериофагтарға сезімталдық, фаготиптеу.

10. Жасушалық қабырғалардың химиялық құрамы-негізгі қант және аминқышқылдары, липидті және жинаққышқыл құрамы.

11. Белокты спектр (полипептидті профиль).

12. Антибиотиктерге және басқа да дәрілік препараттарға сезімталдық.

13. Генотиптік (геножүйе әдістерін пайдалану).

Соңғы онжылдықта микроорганизмдерді жіктеу үшін олардың фенотиптік сипаттамаларынан басқа (пп.(Генотип — генотиптік қасиеттерді зерттеу) кеңінен және тиімді қолданылады. Көптеген әдістердің негізінде генетикалық материалдың гомологиясы дәрежесін анықтау принципі жатыр (ДНК, РНК). Бұл ретте гомология дәрежесі 60% — дан астам ( кейбір микроорганизмдер топтары үшін — 80%) микроорганизмдердің бір түрге (түрлі генотиптер — бір геновид), 40-60%- бір түрге жататындығын куәландырады.

Сәйкестендіру.

Микроорганизмдерді жіктеу үшін пайдаланылатын негізгі фено — және генотиптік сипаттамалар сәйкестендіру үшін де, яғни олардың таксономиялық жағдайын және ең алдымен түрлік тиістілігін анықтау үшін де пайдаланылады. Идентификация зерттелетін инфекциялық агенттің фено — және генотиптік сипаттамаларын зерттеу және оларды белгілі түрлердің сипаттамаларымен салыстыру негізінде жүзеге асырылады. Бұл жұмыста микроорганизмдердің эталондық штаммдарын, стандартты антигендерді және белгілі прототипті микроорганизмдерге иммундық сарысуларды жиі қолданады. Патогенді микроорганизмдерде морфологиялық, тинкториалдық, культуралдық, биохимиялық және антигендік қасиеттерді жиі зерттейді.

Номенклатура-халықаралық ережелерге сәйкес микроорганизмдердің атауы. Бактериялардың түрлерін белгілеу үшін тектің атауынан (бас әріппен жазылған) және түрден (кіші әріппен) тұратын тектің/түрдің бинарлы латын номенклатурасын пайдаланады. Мысалдар-Shigella flexneri, Rickettsia sibirica.

Микробиологияда микроорганизмдерді сипаттау үшін басқа да терминдер жиі қолданылады.

Штамм-осы түрдің кез келген нақты үлгісі (тұз). Антигендік сипаттамалар бойынша ерекшеленетін бір түрдегі штаммдар серотиптер деп аталады (сероварианттар — қысқартылған сероварами), спецификалық фагам — фаготиптерге сезімталдығы бойынша, биохимиялық қасиеттері бойынша — хемоварлар, биологиялық қасиеттері бойынша — биоварлар және т. б.

Колония-бактериялардың тығыз қоректік орталарда көбеюі кезінде көрінетін оқшауланған құрылым, бір немесе бірнеше ата-аналық жасушалардан дамуы мүмкін. Егер колония бір ата-ана жасушасынан дамыса, онда ұрпақ клон деп аталады.

Дақыл-тығыз немесе сұйық қоректік ортада өскен бір түрдегі микроорганизмдердің барлық жиынтығы.

Бактериологиялық жұмыстың негізгі принципі-тек таза (біртекті, бөгде микрофлораның қоспасыз) дақылдардың қасиеттерін бөлу және зерттеу.

2. Бактериялар морфологиясы

Прокариоттар негізгі белгілердің қатары бойынша эукариоттан ерекшеленеді.

1. Шынайы сараланған ядроның (ядролық мембрананың) болмауы.

2. Дамыған эндоплазмалық желінің, Гольджи аппаратының болмауы.

3. Митохондрий, хлоропласт, лизос болмауы.

4. Эндоцитозға қабілетсіздігі (тамақ бөлшектерін басып алу).

5. Жасушаның бөлінуі жасушаның құрылымының циклдік өзгерістерімен байланысты емес.

6. Айтарлықтай аз өлшемдер (әдетте). Бактериялардың басым бөлігі 0,5 — 0,8 микрометр (мкм) х 2 — 3 мкм.

Нысан бойынша микроорганизмдердің мынадай негізгі топтары бөлінеді.

1.Шар тәрізді немесе кокки ( қарақұмықтан.- астық).

2.Таяқ тәрізді.

3.Бактериялардың қайсысына ирек пішін тән.

4.Жіп тәрізді.

Кокковидті бактериялар (кокки) өзара орналасу сипаты бойынша бөлгеннен кейін бірқатар нұсқаларға бөлінеді.

1. Микрококки. Жасушалар жалғыз орналасқан. Қалыпты микрофлораның құрамына кіреді, сыртқы ортада болады. Адамдар ауру туғызбайды.

2. Диплококктар. Бұл микроорганизмдердің бөлінуі бір жазықтықта болады, жасушалардың жұптары пайда болады. Дипококтардың арасында патогенді микроорганизмдер көп — гонококк, менингококк, пневмокк.

3. Стпертококктар. Бөлу бір жазықтықта жүзеге асырылады, көбею жасушалары тізбектер құра отырып, байланысты сақтайды (таралмайды). Көптеген патогенді микроорганизмдер-ангин, скарлатина, іріңді қабыну процестерінің қоздырғыштары.

4. Тетракокки. Тетрад түзумен екі өзара перпендикуляр жазықтықта бөлу (яғни төрт тордан). Медициналық маңызы жоқ.

5. Сарциналар. Үш өзара перпендикулярлы жазықтықта бөлу, 8, 16 және одан да көп жасушалардан тең (пакеттер) түзе отырып. Жиі табу ауада.

6. Стафилококки (лат.- гроздь винограда). Бөлінеді ретсіз, әр түрлі жазықтықта құра отырып, жиналатын тәріздес грозди жүзім. Көптеген ауруларды, ең алдымен іріңді-қабыну тудырады.

Микроорганизмдердің таяқша тәрізді түрлері.

1.Дау тудырмайтын бактериялар-таяқшалар.

2.Бациллалар-аэробты дау пайда болатын микробтар. Спораның диаметрі Әдетте жасушаның (эндоспораның) мөлшерінен (енінен) аспайды.

3.Клостридиялар — анаэробты дау пайда болатын микробтар. Диаметрі даулар көп поперечника (диаметрін) вегетативті жасушалары, осыған байланысты клетка ескертеді веретено немесе теннисную ракетку.

«Бактерия» Термині барлық микробтарды — прокариотты белгілеу үшін жиі қолданылатынын ескеру қажет. Неғұрлым тар (морфологиялық) мәнде бактериялар — спорасы жоқ прокариоттардың таяқша тәрізді түрлері.

Микроорганизмдердің алынған түрлері.

1.Вибриондар мен кампилобактериялар — бір иілу, үтір, қысқа бұрау түрінде болуы мүмкін.

2.Спириллалар-2-3 бұйра бар.

3.Спирохеттер — бұйралаудың әртүрлі саны бар, аксостиль-фибриллдің жиынтығы, әртүрлі өкілдерге тән қозғалыс сипаты мен құрылым ерекшеліктері (әсіресе соңғы учаскелер). Көптеген спирохет үш рудың өкілдері — Borrelia, Treponema, Leptospira.

Риккетсий морфологиясының сипаттамасы, хламидий, микоплазм, вибриондар мен спирохеттің егжей-тегжейлі сипаттамасы жеке микробиологияның тиісті бөлімдерінде беріледі.

Бұл бөлім Берджи (Berge) бойынша бактерияларды анықтауышта қолданылатын өлшемдер негізінде медициналық маңызы бар микроорганизмдердің негізгі тектерін сипаттау үшін қысқаша сипаттамамен (кілтпен) аяқтаймыз.

Кесте. Бактериялардың негізгі топтарына арналған кілт

Бактериялардың негізгі топтары

1. Жұқа қабырғалары бар иілетін бактериялар, қозғалыс сырғу есебінен қамтамасыз етіледі-жылжымалы бактериялар

Treponema

2. Жұқа қабырғалары бар иілетін бактериялар, қозғалыс осьтік жіп-спирохеттің болуымен байланысты

Borrelia, Leptospira

3. Жгутиктердің арқасында қозғалмайтын немесе жылжымалы, қабырғасы қалың ригидті бактериялар-эубактериялар

А. мицелиалды формалар

Mycobacterium, Actinomyces, Nocardia, Streptomyces

Б. жай бір клеткалы

1 / облигациялық жасушаішілік паразиттер

Rickettsia, Coxiella, Chlamydia

2 / еркін көтеретін

а. грамоңды:

кокки-Streptococcus, Staphylococcus

дау тудырмайтын таяқшалар

Corynebacterium, Listeria, Erysipelothrix

даулы таяқшалар

оның ішінде міндетті аэробтар-Bacillus

оның ішінде міндетті анаэробтар-Clostridium

б. грамтеріс:

кокки-Neisseria

білезік емес таяқшалар

оның ішінде спиральды формада-Spirillum

оның ішінде тік, өте ұсақ таяқшалар

Pasteurella, Brucella, Yersinia, Francisella, Haemophilus, Bordetella

ішек таяқшалары

оның ішінде факультативтік анаэробтар

Escherichia, Salmonella, Shigella, Klebsiella, Proteus, Vibrio

оның ішінде облигациялық аэробтар-Pseudomonas

оның ішінде облигациялық анаэробтар-Bacteroides, Fusobacterium

4.Жасушалық қабырғалар жоқ-Mycoplasma, Ureaplasma

3. Бактериялық жасушаның құрылысы

Міндетті органоидтар: ядролық аппарат, цитоплазма, цитоплазмалық мембрана болып табылады.

Міндетті емес (қосымша) құрылымдық элементтер: жасушалық қабырға, капсула, даулар, сыра, жгутиктер болып табылады.

1. Бактериялық жасушаның ортасында нуклеоид — ядролық түзілу бар, ол көбінесе сақиналы түрдегі бір хромосомамен ұсынылған. ДНҚ екі нүктелі жіптен тұрады. Нуклеоид ядролық мембранамен цитоплазмадан бөлінбеген.

2. Цитоплазма-метаболикалық текті әртүрлі қосылыстары бар күрделі коллоидтық жүйе (волютин дәндері, гликоген, гранулездер және т.б.), рибосомалар және белоксинтездеуші жүйенің басқа да элементтері, плазмидтер (ДНК), мезосомалар (цитоплазмадағы цитоплазмалық мембрананың инвагинациясы нәтижесінде пайда болады, энергетикалық алмасуға, спора түзуге, бөлу кезінде жасушааралық қалқаның қалыптасуына қатысады).

3. Цитоплазмалық мембрана цитоплазманы сыртқы жағынан шектейді, үш қабатты құрылымы бар және бірқатар маңызды функцияларды орындайды — барьерлік (осмотикалық қысымды жасайды және қолдайды), энергетикалық (көптеген ферменттік жүйелер — тыныс алу, тотығу — қалпына келтіру, электрондарды тасымалдауды жүзеге асырады), көліктік (клеткаға және жасушадан әр түрлі заттарды тасымалдау).

4. Жасушалық қабырға-бактериялардың көпшілігіне тән (микоплазм, ахолеплазм және кейбір басқа микроорганизмдердің шынайы жасушалық қабырғасы жоқ). Ол бірқатар функцияларға ие, ең алдымен механикалық қорғауды және жасушалардың тұрақты пішінін қамтамасыз етеді, бактериялардың антигендік қасиеттері айтарлықтай дәрежеде байланысты. Құрамында — екі негізгі қабат, оның ішінде сыртқы — пластикалық, ішкі-ригидті.

Жасуша қабырғасының негізгі химиялық қосылысы, ол тек бактериялар үшін тән — пептидогликан (муреин қышқылдары). Бактериялардың жасушалық қабырғасының құрылымы мен химиялық құрамына жүйелеу үшін маңызды бактериялардың белгісі — граммен бояуға қатынасы байланысты. Оған сәйкес екі үлкен топ — грамоң («грам+») және грам — теріс («грам -«) бактериялар бөлінеді. Грамоң бактериялардың қабырғасы грамм бойынша бояғаннан кейін генциан күлгін бар йод кешенін сақтайды (көк — күлгін түске боялған), грамтеріс бактериялар бұл комплексті және өңдеуден кейін тиісті түсті жоғалтады және фуксинмен бояу есебінен қызғылт түске боялған.

Грамоң бактериялардың жасушалық қабырғасының ерекшеліктері.

Құрамында пептидогликан мен тейхой қышқылдары басым болатын күшті, қалың, қарапайым ұйымдастырылған жасушалық қабырға, липополисахаридтер жоқ (ЛПС), диаминопимелин қышқылы жоқ.

Грамтеріс бактериялардың жасушалық қабырғасының ерекшеліктері.

Жасуша қабырғасы грамоң бактерияларға қарағанда едәуір жұқа, құрамында ЛПС,липопротеиндер, фосфолипидтер, диаминопимелин қышқылы бар. Өте қиын жасалған-сыртқы мембранасы бар, сондықтан жасушалық қабырғасы үш қабатты.

Гамоң бактерияларды пептидогликанды бұзатын ферменттермен өңдеу кезінде жасушалық қабырғадан толық айырылған құрылым — протопласттар пайда болады. Лизоциммен грамтеріс бактерияларын өңдеу толық сыртқы мембрананы бұзбай, пептидогликанның қабатын ғана бұзады; мұндай құрылымдар сферопласт деп аталады. Протопласттар мен сферопласттар сфералық түрде болады (бұл қасиет осмотикалық қысымға байланысты және бактериялардың барлық жасушасыз түрлеріне тән).

Бактериялардың L-түрлері.

Бактериялық жасушаға қолайсыз әсер ететін бірқатар факторлардың әсерінен (антибиотиктер, ферменттер, антиденелер және т.б.) жасушалық қабырғаның тұрақты немесе уақытша жоғалуына әкелетін бактериялардың L — трансформациясы жүреді. L-трансформация өзгергіштіктің нысаны ғана емес, бактериялардың өмір сүрудің қолайсыз жағдайларына бейімделуі болып табылады. Антигендік қасиеттерінің өзгеруі (О-және К-антигендердің жоғалуы), вируленттіліктің төмендеуі және басқа факторлар нәтижесінде L — форманың иесі организмінде ұзақ уақыт болу (персистациялау) қабілетін ағымдағы инфекциялық процесті ұстап тұрады. Жасушалық қабырғаның жоғалуы антибиотиктерге, антиденелерге және әр түрлі химиялық препараттарға сезімтал емес L-пішіндерін жасайды, олардың қосымша нүктесі бактериялық жасушалық қабырғасы болып табылады. Тұрақты емес L-формалар жасушалық қабырғасы бар бактериялардың классикалық (бастапқы) түріне айналдыра алады. Сондай — ақ, бактериялардың тұрақты L-нысандары, жасушалық қабырғаның болмауы және бактериялардың классикалық түрлеріне генетикалық бекітілген реверстеуге қабілетсіздігі бар. Олар бірқатар белгілер бойынша микоплазмдарға және басқа да молликуттарға өте ұқсас — жасушалық қабырғасы таксономиялық белгі ретінде жоқ бактерияларға ұқсайды. Микоплазмаларға жататын микроорганизмдер-ең ұсақ прокариоттар, жасушалық қабырғасы жоқ және барлық бактериялық бұтақсыз құрылымдар сфералық түрде болады.

Бактериялардың үстіңгі құрылымдарына (міндетті емес, жасуша қабырғасы сияқты) капсулалар, жгутиктер, микроворсинкалар жатады.

Капсула немесе шырышты қабат бактериялар қатарын қоршайды. Электрондық микроскопия кезінде микроскопия қабаты түрінде анықталатын микрокапсула және жарықтық микроскопия кезінде анықталатын макрокапсула бөлінеді. Капсула қорғаныш құрылымы болып табылады (ең алдымен кебуден), микробтар қатарында — патогенділік факторы, фагоцитозға кедергі келтіреді, қорғаныс реакцияларының алғашқы кезеңдерін — тану және жұтуды тежейді. Сапрофиттерде капсулалар сыртқы ортада, патогендерде — көбінесе иесі ағзасында пайда болады. Капсулаларды химиялық құрамына байланысты бояудың бірқатар әдістері бар. Капсула көбінесе полисахаридтерден (ең көп таралған бояу — Гинс бойынша), сирек — полипептидтерден тұрады.

Жгутиктер. Жылжымалы бактериялар жылжымалы (толқын тәрізді қысқартулар нәтижесінде қатты беті бойынша қозғалады) немесе жүзіп келе жатқан, жіп тәрізді спиральды иілген белокты (химиялық құрамы бойынша флагеллинді) түзілімдердің — жгутиктердің есебінен қозғалуы мүмкін.

Жгутиктердің орналасуы мен саны бойынша бактериялардың бірқатар түрлері бөлінеді.

1.Монотрихи — бір полярлық жгутик бар.

2.Лофотрихтер-жгутиктердің полярлық орналасқан шоғыры бар.

3.Амфитрихтар-диаметрі қарама-қарсы полюстерге сәйкес жгутиктер бар.

4.Перитрихтер-бактериялық жасушаның барлық периметрі бойынша жгутиктер бар.

Бактериялардың мақсатты қозғалу қабілеті (хемотаксис, аэротаксис, фототаксис) генетикалық детерминацияланған.

Фимбриялар немесе кірпіктер-қысқа жіптер, көп мөлшерде қоршаған бактериялық жасушалар, олардың көмегімен бактериялар субстраттарға (мысалы, шырышты қабықтың бетіне) бекітіледі. Осылайша, фимбрия адгезия және отарлау факторлары болып табылады.

F-сыра (фертильділік факторы) — бактерияларды конъюгациялау аппараты, жіңішке белокты түктер түрінде аз мөлшерде кездеседі.

Эндоспоралар және дау пайда болу.

Дауласу-ортаның қолайсыз жағдайында бактериялардың белгілі бір түрлерін сақтау тәсілі. Эндоспоралар цитоплазмада түзіледі, құрамында метаболикалық белсенділігі төмен және кептіруге төзімділігі жоғары (резистенттілігі), химиялық факторлардың әсері, жоғары температура және қоршаған ортаның басқа да қолайсыз факторлары бар жасушалар бар. Жарық микроскопиясы кезінде жиі Ожешко бойынша дауды анықтау әдісі қолданылады. Жоғары резистенттілік дау қабығында дипиколин қышқылының кальцийлі тұзының көп болуымен байланысты. Әр түрлі микроорганизмдерде споралардың орналасуы мен өлшемдері ерекшеленеді, бұл дифференциалды — диагностикалық (Таксономикалық) маңызы бар. «Өмірлік циклінің» негізгі фазалары дау-таласу (дайындық сатысы, талдама сатысы, қабықтың пайда болуы, жетілу және тыныштық кіреді) және вегетативтік форманың пайда болуымен аяқталатын өсу. Дау пайда болу процесі генетикалық негізделген.

Бактериялардың пультивацияланбайтын түрлері.

Дау тудырмайтын грамтеріс бактериялардың көптеген түрлерінде ерекше бейімделу жағдайы бар — нәтижесіз түрлері. Олар метаболикалық белсенділігі төмен және белсенді көбейтілмейді, яғни тығыз қоректік орталарда колониялар құрмайды, егілген кезде анықталмайды. Жоғары төзімділікке ие және бірнеше жыл бойы өміршеңдікті сақтай алады. Классикалық бактериологиялық әдістермен анықталмайды, тек генетикалық әдістердің ( полимеразды тізбекті реакция — ПТР) көмегімен ғана анықталады.

4. Саңырауқұлақтардың морфологиялық сипаттамасы