Фенотипические признаки, используемые при определении бактерий до вида

Видовое разнообразие прокариот и его описание

Лекция 4

Вопросы:

Концепция вида в бактериологии. Фенотипические признаки, используемые при определении бактерий до вида. Стандартизированные тесты. Необходимость работы с чистыми культурами. Идентификация бактерий с помощью ДНК-зондов. Химический и ДНК-фингерпринтинг.

Число описанных видов прокариот. Прогностическое число видов прокариот. Значение видового разнообразия прокариот как потенциала в человеческой практике. Разногласие между живыми коллекциями прокариот и их реальной представленностью в природе. Представление о прокариотах на основе изучения нуклеиновых кислот, выделенных из окружающей среды.

Соотношение между описанием, классификацией и номенклатурой. Международный кодекс номенклатуры бактерий.

Маркеры в хемотаксономии бактерий.

Нумерическая таксономия бактерий.

Концепция вида у прокариот. Микробиологи применяют таксономическую концепцию вида. Биологическая концепция вида не может быть применена к прокариотам, так как у них нет полового процесса, включающего гаметы, и, кроме того, имеет место горизонтальный перенос генетического материала. Так как бактерии не имеют эмбриогенеза, анатомического строения и сложной морфологии, то у них гораздо сложнее выявить общие производные (синапоморфные) признаки, необходимый для описания видов по фенотипу. Определение вида в бактериологии искусственное, включающее оценку филогенетических расстояний, химический состав клеток, физиологических признаков. Морфология занимает, пожалуй, последнее место при описании вида.

При описании таксонов у бактерий используют генотипические данные (совокупность генов, составляющая геном) и фенотипические данные (совокупность признаков, составляющая феном). Генетическая информация – представленная сиквенсами ДНК. Эпигенетическая информация – представленная продуктами генов.

Пример 1. Пурпурные серные бактерии рода Chromatium:

Пример 2. Энтеробактерии рода Serratia.

Идентификация бактерий с помощью ДНК-зондов. Применение генетических зондов при определении бактерий. Метод состоит в определении специфического участка ДНК данного вида организма. Зонд – это фрагмент ДНК, нуклеотидная последовательность которого уникальна для данного вида (или рода) бактерии. Зонд метят флуоресцентным красителем, биотином или радиоизотопом. Определение исследуемой бактерии состоит в том, что ее тотальную ДНК денатурируют (переводят в 1-цепочечное состояние; при этом очистка ДНК от остальных компонентов клетки не обязательна) и добавляют зонд, затем ДНК отмывают. В случае наличия комплиментарной последовательности в геноме бактерии, происходит гибридизация с зондом. Разработаны зонды для рДНК отдельных видов бактерий.

Химический и ДНК-фингерпринтинг. «Фингерпринтинг» используется для оценки общей степени сходства, и представляет собой общий срез какого-то класса соединений, содержащихся в клетке, без идентификации отдельных компонентов. Фингерпринтинг может применяться для идентификации штаммов и видов бактерий.

На уровне ДНК фингерпринтинг это: (1) ПДРФ-анализ, (2) RAPD-анализ, (3) риботипирование.

«Химический фингерпринтинг» ‒ (1) определение белкового состава клетки, (2) масс-спектрометрия продуктов пиролиза, (2) спектрофотомерия и инфракрасная фурье-спектроскопию (ИК-ФС).

Белковый состав. Применяется метод белковых профилей, когда электрофорезу подвергают растворимую фракцию белков. При этом клетки должны быть выращены в контролируемых условиях. Методы электрофореза белков: гелевый, двумерный, капиллярный.

Спектрофотометрия позволяет выявить спектр поглощения пигментами в видимой области. Применяется для изучения фотосинтезирующих бактерий и других пигментированных прокариот. ИК-ФС основан на выявлении максимумов поглощения веществ в инфракрасной области.

Пиролиз – разложение в инертной атмосфере под действием высоких температур или лазерного излучения. Например, при пиролизе расщепляются миколовые кислоты, что дает возможность изучения продуктов их расщепления методом газовой хроматографии. Другой путь анализа продуктов – масс-спектрометрия.

В конечном итоге штаммы группируются по степени сходства полученных профилей. При этом применяется фенетическая концепция общего сходства. Фингерпринтинг позволяет сравнивать большое количество штаммов с типовыми штаммами, т.е. определять бактерии до вида путем сравнения. Для раздела систематики, который оперирует категориями от рода и выше, фингерпринтинг обычно непригоден.

Дата добавления: 2014-01-07