BAKTĒRIJU DAUDZVEIDĪBA I daļa - PowerPoint PPT Presentation

bakt riju daudzveid ba i da a n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
BAKTĒRIJU DAUDZVEIDĪBA I daļa PowerPoint Presentation
Download Presentation
BAKTĒRIJU DAUDZVEIDĪBA I daļa

play fullscreen
1 / 129
BAKTĒRIJU DAUDZVEIDĪBA I daļa
698 Views
Download Presentation
glora
Download Presentation

BAKTĒRIJU DAUDZVEIDĪBA I daļa

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

  1. BAKTĒRIJU DAUDZVEIDĪBAI daļa Dr. biol., doc. Vizma Nikolajeva Bioloģijas fakultāte Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra

  2. Uz Zemes eksistē 4-6 x1030 prokariotu šūnu (2,2x1015 g C). 11500prokariotu sugas, 2100ģintis (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen; January 2013) www.dsmz.de Bacterial Nomenclature Up-To-Date

  3. Bergey`s Manualof Determinative Bacteriology.1923. Bergey D. H., Harrison F. C., Breed R. S., Hammer B. W., Huntoon F. M. (eds.). Williams & Wilkins Co., Baltimore, pp. 442. Robert Earle Buchanan (1883-1973) David Henricks Bergey (1860-1937)

  4. Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology. Holt J. G., Krieg N. R., Sneath P. H. A., Staley J. T., Williams S. T. (eds.). 9th edition 1994 Williams & Wilkins Co., Baltimore

  5. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology • izdevums 1984.-1989. g. • Williams & Wilkins Co., Baltimore • Autoru kolektīvs: • 290 zinātnieki no 19 valstīm. • 4 sējumi. • Katrs sējums 10 000-23 000 eksemplāros.

  6. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology 2. izdevums 2001.-2012. Springer-Verlag, New York Volume 1 Garrity G. M. (ed.). 2001. The Archaea and the Deeply Branching and Phototrophic Bacteria, pp.721.

  7. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology Volume 2 Garrity G. M. (ed.). 2005. The Proteobacteria. Part A. Introductory Essays, pp. 304. Part B. The Gammaproteobacteria, pp. 1106. Part C. The Alpha-, Beta-, Delta-, and Epsilonproteobacteria, pp. 1388.

  8. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology Volume 3 Garrity G. M. (ed.). 2009. The Firmicutes, pp. 1420.

  9. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology Volume 4 Garrity G. M. (ed.). 2010. The Bacteroidetes, Planctomycetes, Chlamydiae, Spirochaetes, Fibrobacteres, Fusobacteria, Acidobacteria, Verrumicrobia, Dictyoglomi, and Gemmatimonadetes, pp. 1420.

  10. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology Volume 5 Garrity G. M. (ed.). 2012. The Actinobacteria.

  11. http://www.bf.lu.lv/grozs/Mikrobiologijas/Daudzveid/bakt.daudzv.1.d.ppthttp://www.bf.lu.lv/grozs/Mikrobiologijas/Daudzveid/bakt.daudzv.1.d.ppt http://www.bf.lu.lv/grozs/Mikrobiologijas/Daudzveid/bakt.daudzv.2.d.ppt http://www.bf.lu.lv/grozs/Mikrobiologijas/Daudzveid/bakt.daudzv.3.d.ppt http://www.bf.lu.lv/grozs/Mikrobiologijas/Daudzveid/bakt.daudzv.4.d.ppt http://www.bf.lu.lv/grozs/Mikrobiologijas/Daudzveid/bakt.daudzv.5.d.ppt http://www.bf.lu.lv/grozs/Mikrobiologijas/Daudzveid/Prokariotu_taksonomija

  12. International Journal of Systematic and Evolution Microbiology (agrāk – Int. J. of Systematic Bacteriology; Int. Bulletin of Bacteriological Nomenclature and Taxonomy, iznāk kopš 1952. gada) International Code of Nomenclature of Bacteria (1990)

  13. Prokariotu taksonomiskās vienības Valsts jeb domēns (domain) Tips(phylum) Klase (class) Rinda (order) Dzimta (family) Ģints(genus) Suga (species) Apakšsuga (subspecies) Bacteria Proteobacteria Alphaproteobacteria Legionellales Legionellaceae Legionella Legionella pneumophila Legionella pneumophila subsp. pneumophila

  14. Iekšsugas tasonomiskās vienības Biovārs jeb biotips – fizioloģiska vai bioķīmiska īpatnība Fagovārs jeb fagotips (jeb lizotips) – attieksme pret fāgu Serovārs jeb serotips – atšķirīga antigēnu pazīme Hemovārs jeb hemotips – kādas vielas sintēze Kultivārs – kultivēšanas īpatnība Morfovārs jeb morfotips – morfoloģiska īpatnība Patovārs jeb patotips – patogenitātes īpatnība

  15. Pie taksonomiskām vienībām nepieder: • celmi – vienai sugai piederošas mikroorganismu kultūras, kas izdalītas no dažādām vietām vai arī no vienas vietas, bet dažādā laikā; ģenētiski vienveidīgas kultūras ar specifiskām pazīmēm. • kloni – no vienas šūnas iegūtas mikroorganismu kultūras (sēnēm un baktērijām – kolonijas). Tīrkultūra – vienai sugai piederošu mikroorganismu kultūra.

  16. Prokariotu sugas aprakstīšana • Genoma informācija - DNS bāzu sastāvs (mol% G+C). Prokariotiem G+C 20-80 mol%. Atšķiras >10 % – nepieder vienai ģintij. Atšķiras >5 % – nepieder vienai sugai. - DNS-DNS līdzība DNS atšķiras >30 % un Tm (denaturācijas temperatūra) >5 °C – nepieder vienai sugai. - 16S rRNS analīzes - DNS fingerprintings • Fenotipiskās metodes - klasiskās fenotipiskās analīzes - numeriskā taksonomija, pamatojoties uz fenotipiskām analīzēm – fenētiskais novērtējums - hemotaksonomija (šūnapvalka struktūra, lipīdi, poliamīni) - fenotipēšanas metodes: serotipēšana, olbaltumvielu un LPS elektroforēze, spektroskopija - identificēšanas atslēgas un tabulas - identificēšanas sistēmas (API, Biolog, Vitek u.c.)

  17. Kategorija “Candidatus” – nepilnīgi aprakstītām potenciālām jaunām sugām Slāpekļa atdalīšanā no notekūdeņiem piedalās anaerobās amonija oksidētājas jeb anammox baktērijas(anaerobic ammonia oxidation). Anammox process: NH4+ + NO2- N2 + 2H2O Procesu veic planktomicētu grupas baktērijas, t.sk., `CandidatusBrocadia anammoxidans`, `CandidatusKuenenia stuttgartiensis`. Schmidt I., Sliekers O. et al. (2003) New concepts of microbial treatment processes for the nitrogen removal in wastewater. FEMS Microbiol. Rev., 27:481-492.

  18. Karls Vēze [Carl Woese] (1927.-) Arhebaktēriju atklājējs Trīs organismu nodalījumi – domēni (1978.)

  19. Arhebaktēriju valsti iedala 2 tipos: 1. Crenarchaeota 2. Euryarchaeota 3. tips “Korarchaeota” ? 4. tips Nanoarchaeota ?

  20. Eibaktēriju jeb īsto baktēriju valsti iedala 23 tipos: • Aquificae • Thermotogae • Thermodesulfobacteria • “Deinococcus-Thermus” • Chrysiogenetes • Chloroflexi • Thermomicrobia • Nitrospirae • Deferribacteres • Cyanobacteria • Chlorobi 12. Proteobacteria 13. Firmicutes 14. Actinobacteria 15. Planctomycetes 16. Chlamydiae 17. Spirochaetes 18. Fibrobacteres 19. Acidobacteria 20. Bacteroidetes 21. Fusobacteria 22. Verrucomicrobia 23. Dictyoglomi

  21. Informācija par ģintīm Koloniju morfoloģija un pigmentācija Augšanas apstākļi un barošanās Fizioloģija un metabolisms Ģenētika, plazmīdas un bakteriofāgi Filoģenētiskais stāvoklis Antigēnu struktūra Patogenitāte Ekoloģija

  22. Taksonu diferenciācijai izmantotie simboli: +: >90 % celmu ir pozitīvi d: 11-89 % celmu ir pozitīvi -: >90 % celmu ir negatīvi D: dažādos taksonos dažādas reakcijas (piem., vienas ģints dažādām sugām) v: celmu nestabilitāte (nav vienāds ar “d”)

  23. BACTERIA ĪSTO BAKTĒRIJU JEB EIBAKTĒRIJU VALSTS JEB DOMĒNS

  24. 1. Aquificae tips Klase: Aquificae Rinda: Aquificales Dzimta: Aquificaceae Ģintis: Aquifex Calderobacterium Hydrogenobacter Thermocrinis Genus incertae sedis: Desulfurobacterium

  25. 1. Aquificae tips Gramnegatīvas Nūjiņas Mēreni termofilas vai hipertermofilas Izolētas no jūru un sauszemes karstajiem avotiem Metabolisms: mikroaerofilas. hemolitotrofas H2 oksidētājas vai hemoorganotrofas

  26. 2. Thermotogae tips Klase: Thermotogae Rinda: Thermotogales Dzimta: Thermotogaceae Ģintis: Thermotoga Fervidobacterium Geotoga Petrotoga Thermosipho Thermotoga maritima

  27. 2. Thermotogae tips Mēreni vai ekstremāli termofilas Nūjiņas Anaerobas Gramnegatīvas, ar ārējo mantiju – togu (redzama fāzu kontrastā) Hemoorganotrofas, saraudzē olbaltumvielas, ogļhidrātus u.c. Fervidobacterium pennivorans ir termostabila keratināze (noārda putnu spalvu miltus līdz peptīdiem, opt. pH 10, 80 C) Tiosulfātu un/ vai sēru reducē līdz H2S Augšanu inhibē H2 Dzīvo jūru un sauszemes karstajos avotos, sēra laukos, naftas atradnēs

  28. 3. Thermodesulfobacteria tips Klase: Thermodesulfobacteria Rinda: Thermodesulfobacteriales Dzimta: Thermodesulfobacteriaceae Ģints: Thermodesulfobacterium Termofilas Gramnegatīvas, ar ārējās membrānas izvirzījumiem Nūjiņas Anaerobas. Hemoorganotrofas, saraudzē piruvātu u.c., disimilējoši reducē sulfātus Atrod karstā vidē – karstajos avotos, naftas atradnēs, karstos biomasas noārdītājos

  29. 4. “Deinococcus-Thermus”tips Klase: Deinococci Rinda: Deinococcales Dzimta: Deinococcaceae Ģints: Deinococcus Rinda: Thermales Dzimta: Thermaceae Ģintis: Thermus Meiothermus

  30. 4. “Deinococcus-Thermus”tips Deinococcales rinda Aerobas Sfēriskas šūnas pāros vai tetrādēs (lieli koki) Krāsojas grampozitīvi, izņemot Deinococcus grandis, bet ir ārējā membrāna. Membrānām neparasts lipīdu sastāvs. Nesatur LPS un teihojskābes. Membrānās sarkani pigmenti – karotinoīdi. Daļai celmu ir ogļhidrātu vai heksagonālu olbaltumvielu S-slānis Mezofilas un termofilas (opt. līdz 50 C) Hemoorganotrofas, daudzas – proteolītiskas. Daļa sugu prasa augšanas faktorus. Aug lēni Liela rezistence pret UV stariem, jonizējošo radiāciju un izžūšanu “Micrococcus radiodurans”  Deinococcus radiodurans Mezofilo sugu dzīves vieta nedefinēta (augsne?), termofilās sugas – karstajos avotos u.c.

  31. 4. “Deinococcus-Thermus”tips Deinococcales rinda Īpatnēja dalīšanās (septu veidošanās) Genoms segmentēts – lielā un mazā hromosoma, 2 dažādas plazmīdas. 4-10 hromosomas kopijas vienā šūnā

  32. 4. “Deinococcus-Thermus”tips Thermales rinda Nekustīgas nūjiņas Gramnegatīvas. Var būt olbaltumvielu S-slānis Thermus spp. kolonijas parasti dzeltenas, Meiothermus spp. – sarkani pigmentētas. Tumšā vidē dominē nepigmentētie Thermus celmi. Pigmentētie aug lēnāk, bet ir izturīgāki pret UV. Karotinoīdu gēni atrodas plazmīdās Aerobas Termofilas (opt. 50-75 °C) Hemoorganotrofas, izņemot dažus celmus, kas spēj hemolitoheterotrofi oksidēt sēra savienojumus Izolē no karsta ūdens (dabiskas un cilvēka veidotas vides) ar neitrālu vai sārmainu reakciju Dabiski transformējami Thermus aquaticus polimerāze Thermus aquaticus

  33. 5. Chrysiogenetes tips Klase: Chrysiogenetes Rinda: Chrysiogenales Dzimta: Chrysiogenaceae Ģints: Chrysiogenes Gramnegatīvas Kustīgas, liektas nūjiņas Mezofilas Anaerobas. Acetāts kā elektronu donors un C avots (acetāts  CO2), bet kā elektronu akceptors arsenāts (arsenāts AsO4- arsenīts AsO3-) vai nitrāts, vai nitrīts ( amonija jons). Arsenātreduktāze ir inducējama un atrodas periplazmā 1 suga – C. arsenatis Atrod ar arsēnu piesārņotos notekūdeņos (arsēns līdz 30 mM)

  34. 6. Chloroflexi tips Krāsojas gramnegatīvi, bet nav LPS saturošas ārējās membrānas Veido pavedienus, tie slīd pa virsmām Klase: “Chloroflexi” Rinda: “Chloroflexales” Dzimta: “Chloroflexaceae” Ģintis: Chloroflexus Chloronema Heliothrix Oscillochloris Rinda: “Herpetosiphonales” Dzimta: “Herpetosiphonaceae” Ģints: Herpetosiphon

  35. 6. Chloroflexi tips Rinda “Chloroflexales” “Zaļās” pavedienveida baktērijas jeb pavedienveida anoksigēni fototrofas baktērijas, jeb fotosintezējošās fleksibaktērijas (slīdošas, veido trihomus). Obligāti vai nosacīti fototrofas. Daļa celmu ir nosacīti aerobi un dod priekšroku organisko vielu izmantošanai fototrofajā vai hemotrofajā metabolismā Augot anaerobos apstākļos, satur hlorosomas ar bakteriohlorofiliem c un d, izņemot ģinti Heliothrix, kas nav “zaļa”, bet gan “oranža”. Visas ģintis satur bakteriohlorofilu a. Elektronu akceptors fotosintēzē – sulfīds Veido PHB, poli-P granulu un glikogēna ieslēgumus Mezofilas un termofilas sugas (aug līdz 65 C). Atrod ūdeņos pārslu sastāvā, zem ciānbaktēriju slāņa 10 m

  36. 6. Chloroflexi tips Rinda “Herpetosiphonales” Nefotosintezējošas, nesatur bakteriohlorofilu. Hemoorganotrofas Hidrolizē cieti, bet ne celulozi Aerobas Mezofilas Kolonijas parasti dzeltenas vai oranžas Atrod saldūdenī, augsnē, notekūdeņos un aktīvajās dūņās Herpetosiphon aurantiacus Herpetosiphon sp. kolonijas

  37. 7. Thermomicrobia tips Klase: Thermomicrobia Rinda: Thermomicrobiales Dzimta: Thermomicrobiaceae Ģints: Thermomicrobium Gramnegatīvas, bet ar netipisku šūnapvalku Nekustīgas, īsas, neregulāras nūjiņas. Var būt pleomorfas (hanteles veida vai ar nevienādu diametru) Hipertermofilas (aug 45-80 C) Aug sārmainā vidē (pH 7,5-8,7) Aerobas Hemoorganotrofas. Neizmanto glikozi. Izmanto peptonu. Prasa augšanas faktorus (glutamāts u.c.) Kolonijas rozā vai sarkanas Izolē no karstajiem avotiem

  38. 8. Nitrospirae tips Klase: “Nitrospira” Rinda: “Nitrospirales” Dzimta: “Nitrospiraceae” Ģintis: Nitrospira Leptospirillum Magnetobacterium Thermodesulfovibrio Tips izveidots galvenokārt uz filoģenētiskiem pamatiem Gramnegatīvas Liektas, vibrionveida vai spirālveida šūnas Nitrospira, Leptospirillum un Magnetobacterium – aerobas, hemolitotrofas Thermodesulfovibrio – anaerobas, termofilas

  39. 8. Nitrospirae tips Ģints Nitrospira Aerobas Mezofilas Hemolitotrofas, bet ātrāk spēj augt miksotrofi Enerģiju iegūst, nitrītus oksidējot līdz nitrātiem. Opt. nitrītu koncentrācija 2-3 mM, liela koncentrācija toksiska Plaša periplazmatiskā telpa. Nitrītu oksidācijas sistēma lokalizēta citoplazmatiskās membrānas periplazmas pusē. Šūnās nav karboksisomu un intracitoplazmatisko membrānu Izdalītas no ūdens, augsnes, aktīvajām dūņām un ūdens apsildes sistēmām N. marina

  40. 8. Nitrospirae tips Ģints Leptospirillum Aerobas Obligāti hemolitotrofas un autotrofas Vienīgais enerģijas avots – dzelzs jona oksidēšana (Fe2+ Fe3+) Obligāti acidofilas, opt. pH 1,3-2,0 Spēj saistīt N2 Kustīgas, ir 1 polāra viciņa. Kolonijas oranži brūnas Plaši izplatītas dabā un industriālā vidē, kur sulfīdus saturošu rūdu oksidācija rada skābas (pH<3), ar metāliem bagātas ekosistēmas Divas sugas: L. ferrooxidans (mezofila), L. thermoferrooxidans (mēreni termofila, nav saglabāta)

  41. 8. Nitrospirae tips magnetosomas Ģints ”Candidatus Magnetobacterium” Aerobas Hemolitotrofas Lielas, kustīgas nūjiņas. Vidējais ātrums 40 m/ s virzienā uz Ziemeļpolu. Ar kustību atbild arī uz ķīmiskiem gradientiem Dzīvo saldūdenī. Gradienta organisms (mikrobiotops oksiskās/ anoksiskās zonas robežā) Mezofilas, psihrotrofas Satur līdz 1000 magnetosomām, kas sakārtotas 3-5 ķēdītēs paralēli šūnas gareniskajai asij. Magnetosomas sastāv no 110-150 nm gariem magnetītiem (Fe3O4) Oksidē reducētos sēra savienojumus, satur lielus S ieslēgumus. Iespējamie elektronu akceptori – O2, nitrāts, sulfāts, Fe oksīdi Baktērijas nav saglabātas 1 m sērs

  42. 8. Nitrospirae tips Ģints Thermodesulfovibrio Anaerobas Termofilas, aug 40-70 C Kustīgas, liektas nūjiņas. Ir 1 polāra viciņa Acidofilas Hemoorganotrofas. Organiskās vielas oksidē līdz acetātam Disimilējoši reducē sulfātu. Elektronu akceptori – sulfāts, tiosulfāts, sulfīts, nitrāts Izdala no karstajiem avotiem

  43. 9. Deferribacteres tips Klase: Deferribacteres Rinda: Deferribacteriales Dzimta: Deferribacteriaceae Ģintis: Deferribacter “Flexistipes” Geovibrio Genera incertae sedis: Synergistes

  44. 9. Deferribacteres tips Gramnegatīvas Taisnas, liektas vai vibrionveida nūjiņas Mezofilas un mēreni termofilas sugas Hemoorganotrofas. Izmanto dažādas organiskās vielas Anaerobas Elektronu akceptori: Fe3+, Mn4+, S0, Co3+, nitrāts Katrā ģintī 1 suga Deferribacter thermophilus atrastas Ziemeļjūrā pie naftas atradnēm Flexistipes sinusarabici atrastas Sarkanajā jūrā Geovibrio ferrireducens atrastas ar ogļūdeņražiem piesārņotā grāvī Oklahomas štatā ASV Synergistes jonesii atrastas atgremotāju kuņģī Havaju salās. Tās noārda toksiskos piridīndiolus

  45. 10. Cyanobacteria tips Ciānbaktērijas jeb zilaļģes Oksigēni fototrofas. Satur hlorofilu a un fikobilīnus (zilie – fikocianīni, sarkanie – fikoeritrīni). Autotrofas (CO2 – primārais C avots). Elektronu donors – H2O Dažas sugas un celmi ir nosacīti fototrofi vai hemoheterotrofi Gramnegatīvas, parasti ar plānu peptīdglikāna slāni Vienšūnu, koloniālas un pavedienveida (trihomu) formas. Bieži apkārt šūnām kapsula vai maksts, tajā var uzkrāties dzelteni, sarkani vai zili pigmenti, kas maskē šūnu zaļo krāsu Šūnās atrodas tilakoīdi – pigmentus saturošas membrānu sistēmas, parasti sakārtotas koncentriski vai radiāli Kustas slīdot pa virsmu, galvenokārt pavedienveida formas

  46. 10. Cyanobacteria tips Ieslēgumi: glikogēns, ciānficīns, karboksisomas (karboksilāzes), poli-P, gāzes vakuolas, reti – PHB Microcystis šūnas ar gāzes vakuolām Ciānficīns – polipeptīds, asparagīnskābes un arginīna kopolimērs: Asp – Asp – Asp – Asp – Asp – Arg Arg Arg Arg Arg Saistītā N krājumi – tikai ciānbaktērijās

  47. 10. Cyanobacteria tips IV un V apakšnodaļas ciānbaktērijas spēj saistīt N2 Daudzas no tām veido heterocistas heterocista a) b) a) Anabaena sp. ar heterocistu b) heterocistas darbības modelis

  48. 10. Cyanobacteria tips Iedalījumam vairāk fenotipisks, nevis filoģenētisks pamats. Nomenklatūra pēc Botāniskās nomenklatūras koda Klase: “Cyanobacteria” Apakšnodaļa I (agrāk Chroococcales) Ģintis: Chamaesiphon, Chroococcus, Cyanobacterium, Cyanothece, Dactylococcopsis, Gloeobacter, Gloeocapsa, Gloeothece, Microcystis, Prochlorococcus, Prochloron, Synechococcus, Synechocystis

  49. 10. Cyanobacteria tips Apakšnodaļa I (agrāk Chroococcales) Vienšūnas formas. Lodveida, eliptiskas vai nūjiņveida Vairojas daloties vai pumpurojoties. Dalās pakāpeniski 1-3 plaknēs vai neregulāri Koloniālās formas ietvertas gļotu slāņos vai daudzslāņu makstīs Prochloron sp. šūnas, šūnu diametrs 8-14m Gloeothece sp. šūnas makstīs, šūnu diametrs 5-6 m