Опубликовано: 2015-12-17 Обновлено: 2015-12-22
- Автор статей и главный редактор
Лисневич Наталья Николаевна
врач высшей категории, стаж более 30 лет, г. Калуга, - keon@mail.ru
Размножение бактерий путем деления — самый распространенный метод увеличения численности микробной популяции. После деления происходит рост бактерий до исходного размера, для чего необходимы определенные вещества (факторы роста).
Способы размножения бактерий различны, но для большинства их видов присуща форма бесполового размножения способом деления. Способом почкования бактерии размножаются исключительно редко. Половое размножение бактерий присутствует в примитивной форме.
Рис. 1. На фото бактериальная клетка в стадии деления.
Генетический аппарат бактерий
Генетический аппарат бактерий представлен единственной ДНК — хромосомой. ДНК замкнута в кольцо. Хромосома локализована в нуклеотиде, не имеющем мембраны. В бактериальной клетке имеются плазмиды.
Нуклеоид
Нуклеоид является аналогом ядра. Он расположен в центре клетки. В нем локализована ДНК — носитель наследственной информации в свернутом виде. Раскрученная ДНК достигает в длину 1 мм. Ядерное вещество бактериальной клетки не имеет мембраны, ядрышка и набора хромосом, не делится митозом. Перед делением нуклеотид удваивается. Во время деления число нуклеотидов увеличивается до 4-х.
Рис. 2. На фото бактериальная клетка на срезе. В центральной части виден нуклеотид.
Плазмиды
Плазмиды представляют собой автономные молекулы свернутые в кольцо двунитевой ДНК. Их масса значительно меньше массы нуклеотида. Несмотря на то, что в ДНК плазмид закодирована наследственная информация, они не являются жизненно важными и необходимыми для бактериальной клетки.
Рис. 3. На фото бактериальная плазмида.
Этапы деления
После достижения определенных размеров, присущих взрослой клетке, запускаются механизмы деления.
Репликация ДНК
Репликация ДНК предшествует клеточному делению. Мезосомы (складки цитоплазматической мембраны) удерживают ДНК до тех пор, пока процесс деления (репликации) не завершится.
Репликация ДНК осуществляется с помощью ферментов ДНК-полимеразами. При репликации водородные связи в 2-х спиральной ДНК разрываются, в результате чего из одной ДНК образуются две дочерние односпиральные. В последующем, когда дочерние ДНК заняли свое место в разделенных дочерних клетках, происходит их восстановление.
Как только репликация ДНК завершилась, в результате синтеза клеточной стенки появляется перетяжка, разделяющая клетку пополам. Вначале делению подвергается нуклеотид, затем цитоплазма. Синтез клеточной стенки завершает деление.
Рис. 4. Схема деления бактериальной клетки.
Обмен участками ДНК
У сенной палочки процесс репликации ДНК завершается обменом участками 2-х ДНК.
После деления клетки образуется перемычка, по которой ДНК одной клетки переходит в другую. Далее обе ДНК сплетаются. Некоторые отрезки обоих ДНК слипаются. В местах слипания происходит обмен отрезками ДНК. Одна из ДНК по перемычке уходит обратно в первую клетку.
Рис. 5. Вариант обмена ДНК у сенной палочки.
Типы делений бактериальных клеток
- Если клеточное деление опережает процесс разделения, то образуются многоклеточные палочки и кокки.
- При синхронном клеточном делении образуются две полноценные дочерние клетки.
- Если нуклеотид делится быстрее самой клетки, то образуются многонуклеотидные бактерии.
Способы разделения бактерий
Деление с помощью разламывания характерно для сибиреязвенных бацилл. В результате такого деления клетки переламываются в местах сочленения, разрывая цитоплазматические мостики. Далее отталкиваются друг от друга, образуя цепочки.
Скользящее разделение
При скользящем разделении после деления клетка обосабливается и как бы скользит по поверхности другой клетки. Данный способ разделения характерен для некоторых форм эшерихий.
Секущееся разделение
При секущемся разделении одна из разделившихся клеток свободным концом описывает дугу круга, центром которого является точка ее контакта с другой клеткой, образуя римскую пятерку или клинопись (коринебактерии дифтерии, листерии).
Рис. 6. На фото бактерии палочковидной формы, образующие цепочки (сибиреязвенные палочки).
Рис. 7. На фото скользящий способ разделения кишечных палочек.
Рис. 8. Секущийся способ разделения коринебактерий.
Вид скоплений бактерий после деления
Скопления делящихся клеток имеют разнообразную форму, которая зависит от направления плоскости деления.
Шаровидные бактерии располагаются по одному, по двое (диплококки), пакетами, цепочками или как гроздья винограда. Палочковидные бактерии — цепочками.
Спиралевидные бактерии — хаотично.
Рис. 9. На фото микрококки. Они круглые, гладкие, имеют белую, желтую и красную окраску. В природе микрококки распространены повсеместно. Живут в разных полостях человеческого организма.
Рис. 10. На фото бактерии диплококки — Streptococcus pneumoniae.
Рис. 11. На фото бактерии сарцины. Кокковидные бактерии соединяются в пакеты.
Рис. 12. На фото бактерии стрептококки (от греческого «стрептос» — цепочка). Располагаются цепочками. Являются возбудителями целого ряда заболеваний.
Рис. 13. На фото бактерии «золотистые» стафилококки. Располагаются, как «гроздья винограда». Скопления имеют золотистую окраску. Являются возбудителями целого ряда заболеваний.
Рис. 14. На фото извитые бактерии лептоспиры — возбудители многих заболеваний.
Рис. 15. На фото палочковидные бактерии рода Vibrio.
Скорость деления бактерий
Скорость деления бактерий крайне высока. В среднем одна бактериальная клетка делится каждые 20 минут. В течение только одних суток одна клетка образует 72 поколения потомства. Микобактерии туберкулеза делятся медленно. Весь процесс деления занимает у них около 14 часов.
Рис. 16. На фото отображен процесс деления клетки стрептококка.
Половое размножение бактерий
В 1946 году учеными было обнаружено половое размножение в примитивной форме. При этом гаметы (мужские и женские половые клетки) не образуются, однако некоторые клетки обмениваются генетическим материалом (генетическая рекомбинация).
Передача генов осуществляется в результате конъюгации — однонаправленного переноса части генетической информации в виде плазмид при контакте бактериальных клеток.
Плазмиды представляют собой молекулы ДНК небольшого размера. Они не связаны с геномом хромосом и способны удваиваться автономно. В плазмидах содержаться гены, которые повышают устойчивость бактериальных клеток к неблагоприятным условиям внешней среды. Бактерии часто передают эти гены друг другу. Отмечается так же передача генной информации бактериям другого вида.
При отсутствии истинного полового процесса именно конъюгация играет огромную роль при обмене полезными признаками. Так передается способность бактерий проявлять лекарственную устойчивость. Для человечества особо опасным является передача устойчивости к антибиотикам между болезнетворными популяциями.
Рис. 17. На фото момент конъюгации двух кишечных палочек.
Фазы развития бактериальной популяции
При посевах на питательную среду развитие бактериальной популяции проходит несколько фаз.
Исходная фаза
Исходная фаза — это период от момента посева до их роста. В среднем исходная фаза длится 1 — 2 часа.
Фаза задержки размножения
Это фаза интенсивного роста бактерий. Ее длительность составляет около 2-х часов. Она зависит от возраста культуры, периода приспособления, качества питательной среды и др.
Логарифмическая фаза
В эту фазу отмечается пик скорости размножения и увеличения бактериальной популяции. Ее длительность составляет 5 — 6 часов.
Фаза отрицательного ускорения
В эту фазу отмечается спад скорости размножения, уменьшается количество делящихся и увеличивается число погибших бактерий. Причина отрицательного ускорения — истощение питательной среды. Ее длительность составляет около 2-х часов.
Стационарная фаза максимума
В стационарную фазу отмечается равное количество погибших и вновь образованных особей. Ее длительность составляет около 2-х часов.
Фаза ускорения гибели
В эту фазу прогрессивно нарастает количество погибших клеток. Ее длительность составляет около 3-х часов.
Фаза логарифмической гибели
В эту фазу клетки бактерий отмирают с постоянной скоростью. Ее длительность составляет около 5-и часов.
Фаза уменьшения скорости отмирания
В эту фазу оставшиеся живыми клетки бактерий переходят в состояние покоя.
Рис. 18. На рисунке отображена кривая роста бактериальной популяции.
Рис. 19. На фото колонии синегнойной палочки сине-зеленого цвета, колонии микрококков желтого цвета, колонии Bacterium prodigiosum кроваво-красного цвета и колонии Bacteroides niger черного цвета.
Рис. 20. На фото колонии бактерий. Каждая колония — потомство одной-единственной клетки. В колонии число клеток исчисляется миллионами. вырастает колония за 1 — 3 суток.
Деление магниточувствительных бактерий
В 1970-х годах были открыты бактерии, обитающие в морях, которые обладали чувством магнетизма.
Магнетизм позволяет этим удивительным существам ориентироваться по линиям магнитного поля Земли и находить серу, кислород и другие, так необходимые ей вещества. Их «компас» представлен магнитосомами, которые состоят из магнита.
При делении магниточувствительные бактерии делят свой компас. При этом перетяжки при делении становится явно недостаточно, поэтому бактериальная клетка сгибается и делает резкий перелом.
Рис. 21. На фото момент деления магниточувствительной бактерии.
Рост бактерий
Вначале деления бактериальной клетки две молекулы ДНК расходятся в разные концы клетки. Далее клетка делится на две равноценные части, которые отделяются друг от друга и увеличиваются до исходного размера. Скорость деления многих бактерий составляет в среднем 20 — 30 минут. В течение только одних суток одна клетка образует 72 поколения потомства.
Масса клеток в процессе роста и развития быстро поглощает питательные вещества из окружающей среды. Этому способствуют благоприятные факторы внешней среды — температурный режим, достаточное количество питательных веществ, необходимая pH среды.
Для клеток аэробов необходим кислород. Для анаэробов он представляет опасность. Однако безграничное размножение бактерий в природе не происходит.
Солнечный свет, сухой воздух, недостаток пищи, высокая температура окружающей среды и другие факторы губительно действуют на бактериальную клетку.
Рис. 22. На фото момент деления клетки.
Факторы роста
Для роста бактерий необходимы определенные вещества (факторы роста), часть из которых синтезируется самой клеткой, часть поступает из окружающей среды. Потребность в факторах роста у всех бактерий разная.
Потребность в факторах роста является постоянным признаком, что позволяет использовать его для идентификации бактерий, подготовке питательных сред и использовать в биотехнологии.
Факторы роста бактерий (бактериальные витамины) — химические элементы, большинством из которых являются водорастворимые витамины группы В. В эту группу входят так же гемин, холин, пуриновые и пиримидиновые основания и другие аминокислоты. При отсутствии факторов роста наступает бактериостаз.
Бактерии используют факторы роста в минимальных количествах и в неизменном виде. Ряд химических веществ этой группы входят в состав клеточных ферментов.
Рис. 23. На фото момент деления палочковидной бактерии.
Важнейшие бактериальные факторы роста
- Витамин В1 (тиамин). Принимает участие в углеводном обмене.
- Витамин В2» (рибофлавин). Принимает участие в окислительно-восстановительных реакциях.
- Пантотеновая кислота является составной частью кофермента А.
- Витамин В6 (пиридоксин). Принимает участие в обмене аминокислот.
- Витамины В12 (кобаламины — вещества, содержащие кобальт). Принимают активное участие в синтезе нуклеотидов.
- Фолиевая кислота. Некоторые ее производные входят в состав ферментов, катализирующих процессы синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований, а также некоторых аминокислот.
- Биотин. Участвует в азотистом обмене, а также катализирует синтез ненасыщенных жирных кислот.
- Витамин РР (никотиновая кислота). Участвует в окислительно-восстановительных реакциях, образовании ферментов и обмене липидов и углеводов.
- Витамин Н (парааминобензойная кислота). Является фактором роста многих бактерий, в том числе населяющих кишечник человека. Из парааминобензойной кислоты синтезируется фолиевая кислота.
- Гемин. Является составной частью некоторых ферментов, которые принимают участие в реакциях окислениях.
- Холин. Принимает участие в реакциях синтеза липидов клеточной стенки. Является поставщиком метильной группы при синтезе аминокислот.
- Пуриновые и пиримидиновые основания (аденин, гуанин, ксантин, гипоксантин, цитозин, тимин и урацил). Вещества необходимы главным образом в качестве компонентов нуклеиновых кислот.
- Аминокислоты. Эти вещества являются составляющими белков клетки.
Потребность в факторах роста некоторых бактерий
Бактерии сапрофиты питаются органическими веществами погибших организмов. Они потребляют минимум питательных веществ. Бактерии паразиты нуждаются в повышенном количестве аминокислот и других факторов роста.
Ауксотрофы для обеспечения жизнедеятельности нуждаются в поступлении химических веществ из вне. Например, клостридии не способны синтезировать лецитин и тирозин. Стафилококки нуждаются в поступлении лецитина и аргинина.
Стрептококки нуждаются в поступлении жирных кислот — компонентов фосфолипидов. Коринебактерии и шигеллы нуждаются в поступлении никотиновой кислоты. Золотистые стафилококки, пневмококки и бруцеллы нуждаются в поступлении витамина В1.
Стрептококки и бациллы столбняка — в пантотеновой кислоте.
Прототрофы самостоятельно синтезируют необходимые вещества.
Рис. 24. Разные условия окружающей среды по-разному влияют на рост колоний бактерий. Слева — стабильный рост в виде медленно расширяющегося круга. Справа — быстрый рост в виде «побегов».
Изучение потребности бактерий в факторах роста позволяет ученым получать большую микробную массу, так необходимую при изготовлении антимикробных препаратов, сывороток и вакцин.
- Подробно о бактерияx читай в статьях:
- «Строение бактерий»,
- «Споры и спорообразование в жизни бактерий»,
«Как питаются и дышат бактерии? Зачем бактериям ферменты и пигменты?».
Размножение бактерий является механизмом повышения числа микробной популяции. Деление бактерий — основной способ размножения. После деления бактерии должны достигнуть размеров взрослых особей.
Рост бактерий происходит путем быстрого поглощения питательных веществ их окружающей среды.
Для роста необходимы определенные вещества (факторы роста), часть из которых синтезирует сама бактериальная клетка, часть поступает из окружающей среды.
Изучая рост и размножение бактерий, ученые постоянно открывают полезные свойства микроорганизмов, использование которых в повседневной жизни и на производстве ограничивается только их свойствами.
Отказ от ответственности: Этот материал не предназначен для обеспечения диагностики, лечения или медицинских советов. Информация предоставлена только в информационных целях. Пожалуйста, проконсультируйтесь с врачом о любых медицинских и связанных со здоровьем диагнозах и методах лечения. Данная информация не должна рассматриваться в качестве замены консультации с врачом.
ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ
Статьи раздела «Бактерии» Самое популярное
Бактерии, имеющие другую форму
Для некоторых бактерий характерны отклонения от трёх основных форм. Среди коринебактерий часто встречают булавовидные формы, а у некоторых микобактерий, актиномицетов и нокардий — ветвление клеток.
Актиномицеты — палочковидные грамположительные бактерии, способные к ветвлению. В очагах поражения образуют скопления-друзы, напоминающие отходящие от центра лучи с утолщёнными концами. Именно отсюда произошло их сегодняшнее название [от греч. actis, луч + mykes, гриб].
На питательных средах актиномицеты формируют как субстратный, так и воздушный мицелий, на концах которого могут образовываться споры.
По мере старения культуры мицелий распадается на отдельные палочковидные и кокковидные клетки, морфологически близкие так называемым грамположительным палочкам неправильной формы — микобактериям, нокардиям, коринебактериям и др.
Микоплазмы — мелкие бактерии без истинной клеточной стенки. Последнюю заменяет трёхслойная клеточная мембрана, обеспечивающая осмотическую резистентность бактерий. Микоплазмы могут иметь самую разнообразную форму — нитевидную, кокковидную, колбовидную и др.
Хламидии — сферические грамотрицательные бактерии, облигатно паразитирующие в клетках теплокровных организмов. Они значительно меньше, чем обычные шаровидные бактерии.
Риккетсии — мелкие грамотрицательные палочковидные бактерии, облигатно паразитирующие в различных клетках. Морфология риккетсий может существенно меняться в зависимости от условий культивирования. Они могут быть палочковидными, нитевидными или иметь неправильную форму.
…
L—формы. Под воздействием некоторых внешних факторов бактерии могут терять клеточную стенку, образуя L-формы (названы в честь Института имени Джозефа ЛЋстера, где их впервые выделила Э. КлинебЌргер в 1935 г.).
Форма подобных клеток может быть весьма разнообразной (нитевидной, шаровидной, палочковидной и т.д.), но практически всегда она отличается от исходной. Подобные превращения могут быть спонтанными или индуцированными (например, под воздействием антибиотиков). Выделяют стабильные и нестабильные L—формы.
Первые не способны к реверсии (то есть обратному восстановлению в исходные формы), а вторые реверсируют после удаления причинного фактора. Изменённые подобным образом патогенные бактерии способны вызвать персистирующую инфекцию, не реагируя на действие антибиотиков, ингибирующих синтез компонентов клеточной стенки (например, пенициллина).
Образование L-форм возможно как in vitro, так и in vivo. В последнем случае острые инфекции нередко становятся хроническими, так как бактерии, лишённые основных мишеней, распознаваемых защитными механизмами, легко «уходят» от их действия.
Соответственно, образование L—форм (равно как и спорообразование) можно рассматривать как важный механизм приспособления бактерий к неблагоприятным условиям.
Нитевидные инволюционные формы. Некоторые палочковидные бактерии могут образовывать нитевидные формы, особенно в неблагоприятных условиях. Формирование подобных структур осуществляется путём соединения отдельных клеток с помощью слизи, мостиков или специальных полисахаридных футляров.
Многие патогенные бактерии способны также образовывать нитевидные и даже ветвящиеся структуры при нарушениях условий роста и регуляции деления. После нормализации условий существования бактерии восстанавливают нормальные форму и размеры (реверсируют к исходному фенотипу).
Следует помнить, что подобные инволюционные формы особенно часто наблюдают при культивировании на искусственных питательных средах либо при проведении антибактериальной терапии.
Общие принципы размножения бактерий
Бактерии размножаются поперечным (бинарным) делением с образованием двух идентичных особей. Делению предшествует удвоение бактериального генома, известное как репликация.
Каждая цепь двойной спирали ДНК представляет собой линейную полярную последовательность дезоксирибонуклеотидов, расположенных в строго определённом порядке. Полярность цепи связана с тем, что каждый нуклеотид имеет 5'-фосфатный конец и 3'-гидроксильный конец.
При соединении нуклеотидов образуется цепь, также имеющая 5'-фосфатный и 3'-гидроксильный конец, причём цепи двойной спирали имеют противоположную полярность, то есть антипараллельны (рис. 2–6).
Информационное содержание обеих цепей идентично (цепи гомологичны, или комплементарны), так как каждая из них содержит последовательность нуклеотидов, строго соответствующую последовательности другой цепи благодаря образованию водородных связей между парами аденин-тимин и гуанин-цитозин.
Ы Вёрстка, Рисунок 02—06
Рис. 2–6. Фрагмент полинуклеотидной цепи ДНК.
Пуриновые основания аденин (А) и гуанин (G) и пиримидиновые основания тимин (T) и цитозин (C) являются боковыми группами, прикреплёнными на одинаковом расстоянии друг от друга к полимерному остову, состоящему из чередующихся остатков фосфата и сахара дезоксирибозы. Этот остов полярен, поскольку имеет неравноценные 5`- и 3`-концы.
Репликация начинается в определённой точке ДНК и осуществляется ферментами ДНК-полимеразами одновременно на каждой матричной цепи в двух противоположных направлениях, поскольку ДНК-полимеразы могут считывать матрицу только в направлении 3'ј5'.
При этом на одной из матричных цепей синтез ДНК происходит непрерывно (образуется ведущая дочерняя цепь), а на другой — короткими фрагментами длиной около 100 нуклеотидов, названными по имени открывшего их учёного фрагментами ОказЊки (отстающая цепь).
Синтез всегда начинается с РНК-затравки, которая затем удаляется, а фрагменты сшиваются лигазами (рис. 2–7). В результате репликации число молекул ДНК в клетке удваивается. Вновь синтезированные молекулы ДНК постепенно расходятся в образующиеся дочерние клетки.
Всё это позволяет дочерней клетке иметь тождественную материнской клетке молекулу ДНК. Считают, что репликация ДНК занимает почти 80% времени, в течение которого осуществляется деление бактериальной клетки.
Ы Вёрстка, Рисунок 02—07
Рис. 2–7. Строение репликативной вилки. Направление синтеза ДНК совпадает с направлением расплетания двойной спирали лишь для одной из новосинтезированных цепей (ведущей). Вторая цепь (отстающая) синтезируется прерывисто, в виде коротких фрагментов Оказаки. В результате обе дочерние цепи растут в направлении от 5` к 3`.
После завершения репликации ДНК начинается образование межклеточной перегородки: вначале с обеих сторон клетки происходит врастание двух слоёв ЦПМ, а затем между ними синтезируется пептидогликан и образуется перегородка, состоящая их двух слоев ЦПМ и пептидогликана. Во время репликации ДНК и образования перегородки бактериальная клетка непрерывно растёт.
В этот период происходит синтез пептидогликана клеточной стенки, ЦПМ, образование новых рибосом и других органелл и соединений, входящих в состав цитоплазмы. На последней стадии деления дочерние клетки отделяются друг от друга. Процесс разделения клеток у некоторых бактерий идёт не до конца; в результате образуются цепочки клеток.
При делении грамположительных бактерий образуется перегородка, отрастающая от клеточной стенки к центру клетки. У видов рода Мycobacterium перегородка образуется внутри клетки, затем расщепляется на два слоя и разделяет одну клетку на две. Грамотрицательные бактерии (включая риккетсии) истончаются в центре и разделяются перегородкой на две клетки.
Бактерии рода Francisella размножаются способом, напоминающим почкование у дрожжей (см. ниже).
Грибы
Грибы — эукариоты, имеющие чётко ограниченное ядро, отделённое от цитоплазмы ядерной мембраной. У них нет фотосинтетических пигментов, они гетеротрофы (то есть используют в качестве источника энергии и углерода органические соединения) и растут в аэробных условиях.
Из многих тысяч видов лишь около 100 (представители 15 родов) патогенны для человека. В эволюционном плане и по ряду признаков грибы близки к растениям (наличие клеточной стенки, вакуолей с клеточным соком, неспособность к перемещению, видимое под микроскопом движение цитоплазмы).
Это сходство с растениями дополняют характер поглощения питательных веществ, способность к неограниченному росту, необходимость прикрепления к субстрату, неподвижность в вегетативном состоянии, а также способ размножения и распространение спорами.
С другой стороны, гетеротрофный тип питания, потребность в витаминах, наличие гликогена в клетках, способность к синтезу хитина, образование и накопление мочевины и гликогена (а не крахмала) придаёт им определённое сходство с животными клетками.
Клеточная стенка содержит полисахариды, преимущественно хитин (подобно членистоногим, но с низким содержанием азота), а также глюканы и маннаны. ЦПМ двухслойная, содержит значительные количества эргостерола и зимэстерола. В цитоплазме клеток имеются вакуоли, микротрубочки, эндоплазматическая сеть и митохондрии. Ядро окружено ядерной мембраной.
Рост грибов. Температурный диапазон роста грибов — 15–50 °С. Грибы чрезвычайно устойчивы к химическим и физическим воздействиям. ЛС убивают их в концентрациях, проявляющих токсический органотропный эффект. Дезинфицирующие средства уничтожают их в волосе за 8–20 мин. Виды рода Epidermophyton гибнут при 48 °С через 5–10 мин.
Споры Trichophyton выдерживают сухой жар до 75 °С, но погибают во влажной атмосфере уже при 52 °С. Прямой солнечный свет ингибирует рост в культурах; наиболее чувствительны различные виды Microsporum, наименее — виды Candida. Грибы относительно радиорезистентны, а также малочувствительны к умеренному УФ- и рентгеновскому излучению.
Более того, облучение в низких дозах стимулирует их рост. Выделяют два типа роста грибов — дрожжевой и мицелиальный. Мицелиальный рост дают плеснев?е грибы. Разница между дрожжевыми и плеснев?ми грибами скорее кажущаяся, чем действительная.
Метаболизм этих форм практически одинаков, и тип роста скорее связан с механизмами клеточного деления, чем с коренными различиями биосинтезов.
Дрожжи и дрожжеподобные грибы представлены отдельными овальными клетками, морфологически сходными между собой, что делает невозможной их дифференцировку между собой с помощью микроскопии.
Дрожжи размножаются только почкованием, а дрожжеподобные грибы обычно размножаются почкованием, но иногда образуют псевдомицелий. Почкованию предшествует лизис участка клеточной стенки и выпячивание фрагмента цитоплазмы.
Затем в ядре материнской клетки происходит митоз, и образовавшееся новое ядро переносится в отпочковывающийся фрагмент цитоплазмы.
В последующем между материнской клеткой и почкой образуется перегородка, восстанавливающая целостность клеточных стенок и изолирующая дочерние клетки — бластоконидии, или бластоспоры (рис. 2–8). На питательных средах дрожжи и дрожжеподобные грибы образуют блестящие, выпуклые колонии, напоминающие колонии бактерий.
Ы Вёрстка, Рисунок 02—08
Рис. 2–8. Образование бластоконидий у дрожжей и дрожжеподобных грибов.
Плесневые грибы растут в виде переплетающихся трубок — гиф. Структурной вегетирующей единицей плесневЏго гриба является именно гифа [от греч. hypha, паутина] — разветвлённая микроскопическая трубка диаметром 2–10 мкм, содержащая цитоплазму и органеллы.
Совокупность гиф обозначают термином мицелий [от греч. mykes, гриб, + helos, нарост]. Образование мицелия — отличительный признак истинных грибов (Eumycota). Гифы высших грибов содержат перегородки (септы), разделяющие их на отдельные клетки.
Септы имеют отверстия, позволяющие цитоплазме и некоторым органеллам перетекать из одной клетки в другую. Гифы низших грибов перегородок не имеют, и такие гифы называют ценоцитными, или асептированными. Таким образом, в целом плесневой гриб представляет собой ценоцЋт [от греч.
koinos, oбщий, + kytos, клетка] — обширную территорию цитоплазмы с множеством ядер, располагающуюся в скоплении трубок-гиф. Врастающая в субстрат часть тела гриба, абсорбирующая питательные вещества, — вегетативный мицелий, а растущая на поверхности субстрата часть — воздушный мицелий (рис.
2–9).
Ы Вёрстка, Рисунок 02—09
Рис. 2–9. Схема роста плесневых грибов на питательной среде.
Воздушный мицелий придаёт поверхности колоний плеснев?х грибов характерную шерстистую или пушистую фактуру.
Нередко воздушный мицелий образуют специализированные гифы, несущие репродуктивные структуры — спорофоры, которые подразделяют на конидио— и спорангиофоры, используя их морфологические признаки для дифференцировки отдельных родов (см. ниже).
Вегетативный мицелий утилизирует необходимые питательные вещества и источники энергии из субстрата. У некоторых видов в его состав входят специализированные гифы: спиральноизвитые, ризоформные (напоминающие корни), чётковидные, роговидные (напоминающие оленьи рога) и др.
Диморфизм. В зависимости от условий обитания, некоторые грибы могут проявлять морфологический полиморфизм, то есть давать мицелиальный или дрожжеподобный рост. Подобный фенЏмен известен как диморфизм.
Диморфизм характерен для многих возбудителей системных микозов (родов Histoplasma, Blastomyces, Coccidioides и Paracoccidioides), а также для видов Candida и Sporothrix schenckii.
Следует помнить, что не все диморфные грибы патогенны и не все патогенные грибы диморфны.
Грибы — продуценты антибиотиков. Определённые виды грибов, конкурирующие с бактериями за источники питания, продуцируют антибиотики, угнетающие жизнедеятельность бактерий.
Некоторые из антибиотиков нашли применение в качестве ЛС.
Нужно помнить, что приём антибиотиков угнетает жизнедеятельность нормальной микрофлоры организма и способствует избыточной грибковой колонизации (обычно Candida albicans).
Размножение
Особенности строения и размножения бактерий
Определение
Бактерии — старейшие микроорганизмы, появившиеся на Земле около 4 млн лет назад. Название происходит от древнегреческого βακτηρία (βάκτρον) «палка, посох», так как по форме бактерии часто бывают продолговатой формы. Хотя это и не единственная форма их клеток: они могут иметь форму шара или спирали, но первыми были описаны именно палочковидные.
Бактерии могут обитать практически в любой среде, годной для питания: воздух, вода, почва, другие организмы, в том числе и человек. Считается, что больше всего бактерий обитает в верхних слоях почвы.
Строение
Бактерии состоят из одной клетки. Они имеют простейшее строение: мембрана, наполненная цитоплазмой. Особенность их строения — отсутствие ядра, митохондрий и пластид.
Генетическая информация содержится в молекулах ДНК, составляющих около 1 мм в развернутом виде.
У отдельных видов есть специальные гранулы для запаса питательных веществ и поддержания жизнедеятельности, газовые вакуоли, улучшающие способность передвигаться в жидкой среде.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Как правило, у бактерии есть внешние отростки — усики, с помощью которых они могут двигаться. Некоторые бактерии могут объединяться в пары, цепочки или скопления.
Примечание
Если на одну чашу весов поставить вес, равный массе всех бактерий на Земле, а на другую — вес, равный массе всех животных и растений, бактерии перевесят.
Размножение
Основной способ размножения бактерий — деление клеток. Но для его осуществления необходимо, чтобы соблюдались определенные условия. Для разных видов бактерий они различаются. Одни погибают при кипячении, другие могут размножаться даже в кислотной среде. В идеальных условиях бактерии способны увеличить свою популяцию до 34 трлн особей.
Существует несколько факторов, влияющих на размножение бактерий:
- солнечный свет;
- наличие воды;
- температура окружающей среды;
- кислород;
- уровень кислотности/щелочности среды.
При наличии благоприятных факторов, бактерии начинают активно размножаться. При их отсутствии — впадают в спячку или погибают.
Способы размножения
Бинарное деление
Когда бактерия достигает определенного размера, она начинает делиться. Вначале происходит репликация (деление) ДНК, затем разделение цитоплазмы.
На последнем этапе происходит образование новой клеточной стенки. Процесс деления бактерий в благоприятных условиях очень интенсивный — каждые 20-30 мин. у одной клетки.
Это обусловлено тем, что большое число клеток очень быстро погибает под воздействием различных факторов.
Почкование (вегетативное размножение)
На одной из стенок бактерии появляется отросток и растет, пока не достигнет размеров «матери». Далее происходит отделение почки. Одна бактерия способна произвести до четырех почек. Такой способ размножения свойственен цианобактериям.
Множественное деление
Представляет собой бинарное деление клеток внутри материнского организма. Число таких клеток варьируется от 4 до 1000. Все они проходят последовательное деление, затем оболочка разрывается, и новые клетки выходят.
Размножение спорами
Если бактерия попадает в негативные условия, она может перейти в особое состояние, в котором может находиться очень долго (более ста лет).
Спора созревает внутри клетки и занимает в ней особое положение.
Затем материнская клетка отмирает, а спора покрывается особой оболочкой, более устойчивой к температурным воздействиям, влиянию различных ферментов и другим условиям, гибельным для обычной клетки.
Когда наступает благоприятный момент, из споры прорастает полноценная особь. Начинается обратный процесс: разрушение устойчивой оболочки, наполнение клетки водой, появляется способность делиться.
Примечание
Устойчивость спор патогенных бактерий объясняет долгое сохранение инфекционных заболеваний, опасных для человека.
Фрагментация клеток
Во время фрагментации происходит деление материнской клетки, а затем регенерация отдельных частей до полноценной бактерии.
Половой метод
Некоторые виды бактерий могут размножаться путем конъюгации — обмена генетической информации между двумя клетками. Предметом передачи являются плазмиды, содержащие гены устойчивости в неблагоприятных условиях.
Примечание
Половым методом размножаются многие виды бактерий, опасных для человека. Таким способом, например, бактерии способны формировать устойчивость к антибиотикам.
Трансформация
По сравнению с другими способами размножения трансформация встречается реже. Во время нее отдельный фрагмент ДНК встраивается в стороннюю клетку и обменивается с ней информацией. Примечательно, что это явление происходит без участия вирусов.
Трансдукция
Способ размножения, близкий трансформации, но с участием «посредника» — бактериофага, который переносит генетическую информацию от одной клетки к другой.
Среда для размножения
Бактерии размножаются как в жидкой, так и в плотной питательных средах. Размножение бактерий неизменно ведет к истощению питательной среды и отмиранию значительной части микроорганизмов.
Размножение в жидкой среде может быть нескольких видов:
- придонным;
- диффузным;
- поверхностным.
Размножение в плотной питательной среде характеризуется ростом колоний различных форм и оттенков. Окрашивание питательной среды в определенный цвет зависит от пигментации бактерий.
Периодичность размножения
Жизненный цикл бактерий разделяется на несколько фаз:
- Исходная или лаг-фаза. Продолжается от посева до роста. Длительность — 1-2 часа.
- Интенсивный рост. Продолжается до 2 часов.
- Логарифмическая фаза. Пик увеличения популяции, который длится 5-6 часов.
- Спад размножения. Истощается питательная среда, клетки погибают. Длится 2 часа.
- Стационарная фаза. Количество погибших и живых бактерий становится равным. Срок — 2 часа.
- Ускорение гибели клеток. 3 часа.
- Фаза логарифмической гибели. Скорость гибели становится постоянной, продолжается около 5 часов.
- Снижение скорости отмирания. Последняя стадия цикла, при которой живые клетки переходят в спокойное состояние.
Нитевидные инволюционные формы бактерий. Размножение бактерий. Принципы размножения бактерий. Репликация бактерий
Оглавление темы «Бактерии. Грибы. Простейшие.»: 1. Прокариоты. Бактерии. Эукариоты. Различия между прокариотической и клетками эукариотической. Архебактерии. Эубактерии. 2. Форма бактерий. бактерии Шаровидные ( микрококки, диплококки, сарцины, стафилококки, Кокки ). стрептококки. Палочковидные бактерии ( бациллы, клостридии ).
3. бактерии Извитые. Актиномицеты. Микоплазмы. Хламидии. Риккетсии. L-бактерий формы. 4. Нитевидные инволюционные формы бактерий. бактерий Размножение. Принципы размножения бактерий. Репликация Грибы. 5. бактерий. Рост грибов. Дрожжевой тип грибов роста. Мицелиальный рост. 6. Дрожжи. Дрожжеподобные Бластоконидии. грибы.
Плесневые грибы. Рост плесневых Диморфизм. грибов грибов. 7. Размножение грибов. Бесполое грибов размножение. Конидии. Артроконидии. Хламидоконидии. Спорангиоспоры. 8. размножение Половое грибов. Аскоспоры. Базидиоспоры. Зигоспоры. Простейшие. 9. Микозы. Протисты. Пелликула. Эктоплазма. Цисты Нитевидные.
палочковидные Некоторые бактерии могут образовывать нитевидные особенно, формы в неблагоприятных условиях. Формирование подобных осуществляется структур путём соединения отдельных клеток с слизи помощью, мостиков или специальных полисахаридных Многие.
футляров патогенные бактерии способны также нитевидные образовывать и даже ветвящиеся структуры при условий нарушениях роста и регуляции деления. После условий нормализации существования бактерии восстанавливают нормальные размеры и форму (реверсируют к исходному фенотипу).
Следует что, помнить подобные инволюционные формы особенно наблюдают часто при культивировании на искусственных питательных либо средах при проведении антибактериальной терапии.
бактерий Размножение. Принципы размножения бактерий. Репликация Бактерии
бактерий размножаются поперечным (бинарным) делением с двух образованием идентичных особей. Делению предшествует бактериального удвоение генома, известное как репликация.
цепь Каждая двойной спирали ДНК представляет линейную собой полярную последовательность дезоксирибонуклеотидов, расположенных в определённом строго порядке. Полярность цепи связана с что, тем каждый нуклеотид имеет 5'-фосфатный гидроксильный и З'-конец конец.
При соединении нуклеотидов цепь образуется, также имеющая 5'-фосфатный и 3'-гидроксильный причём, конец цепи двойной спирали имеют полярность противоположную, то есть антипараллельны (рис. 2-6).
Информационное обеих содержание цепей идентично (цепи гомологичны, комплементарны или), так как каждая из них последовательность содержит нуклеотидов, строго соответствующую последовательности цепи другой благодаря образованию водородных связей парами между аденин-тимин и гуанин-цитозин.
начинается Репликация в определённой точке ДНК и осуществляется ДНК ферментами-полимеразам и одновременно на каждой матричной двух в цепи противоположных направлениях, поскольку ДНК-могут полимеразы считывать матрицу только в направлении 3'-5'.
этом При на одной из матричных цепей синтез происходит ДНК непрерывно (образуется ведущая дочерняя другой), а на цепь — короткими фрагментами длиной около нуклеотидов 100, названными по имени открывшего их учёного Оказаки фрагментами (отстающая цепь).
Синтез всегда РНК с начинается-затравки, которая затем удаляется, а сшиваются фрагменты лигазами (рис. 2-7). В результате репликации молекул число ДНК в клетке удваивается. Вновь молекулы синтезированные ДНК постепенно расходятся в образующиеся клетки дочерние.
Всё это позволяет дочерней иметь клетке тождественную материнской клетке молекулу Считают. ДНК, что репликация ДНК занимает времени 80% почти, в течение которого осуществляется деление клетки бактериальной.
После завершения репликации ДНК образование начинается межклеточной перегородки; вначале с обеих клетки сторон происходит врастание двух слоев затем, а ЦПМ между ними синтезируется пептидогликан и перегородка образуется, состоящая из двух слоев ЦПМ и время. Во пептидогликана репликации ДНК и образования перегородки клетка бактериальная непрерывно растёт. В этот период синтез происходят пептидогликана клеточной стенки, ЦПМ, новых образование рибосом и других органелл и соединений, состав в входящих цитоплазмы.
На последней стадии деления клетки дочерние отделяются друг от друга. Процесс клеток разделения у некоторых бактерий идёт не до конца; в образуются результате цепочки клеток. При делении бактерий грамположительных образуется перегородка, отрастающая от клеточной центру к стенки клетки.
У видов рода Mycobacterium образуется перегородка внутри клетки, затем расщепляется на слоя два и разделяет одну клетку на две. бактерии Грамотрицательные (включая риккетсии) истончаются в центре и перегородкой разделяются на две клетки.
Бактерии рода размножаются Francisetla способом, напоминающим почкование у дрожжей (см. Читать).
— далее далее «Грибы. Рост грибов. тип Дрожжевой роста грибов. Мицелиальный рост.»
Размножение бактерий
Определение 1
Размножение – процесс воспроизведения себе подобных организмов, ведущий к увеличению бактериальных клеток в популяции.
Для бактерий характерны следующие виды размножения:
- бинарное деление на две части— деление происходит симметрично относительно поперечной и продольной оси, образуются одинаковые дочерние клетки
- почкование— вариант бинарного деления, образующаяся на одном из полюсов почка растет до размеров материнской клетки и отделяется; симметрия присутствует только относительно продольной оси
- множественное деление — клетка претерпевает ряд последовательных быстрых бинарных делений внутри фибриллярного слоя материнской клетки, что приводит к образованию баеоцитов – мелких клеток, количество которых колеблется от 4 до 1000, в результате разрыва клеточной стенки материнского организма баеоциты выходят наружу;
- размножение спорами;
- путем фрагментации клеток, имеющих нитевидную форму;
- конъюгация (половой процесс, обмен клетками генетическим материалом);
- трансформация (перенос «голой» ДНК);
- трансдукция (перенос генетической информации при помощи бактериофагов).
Репликация бактериальной хромосомной ДНК
Репликация хромосомы в бактериальной клетке происходит по полуконсервативному типу, что приводит к удвоению ДНК нуклеоида – бактериального ядра. При этом типе репликации двухспиральная молекула ДНК раскрывается, а каждая отдельная нить ДНК достраивается комплементарной нитью.
Процесс репликации ДНК происходит от начальной точки ori и катализируется ДНК-полимеразами. В области ori хромосома клетки бактерии связана с цитоплазматической мембраной.
В первую очередь происходит деспирализация (раскручивание) двойной цепи ДНК. Образуется репликативная вилка, представленная двумя разветвленными цепями.
Одна цепь, достраиваясь связывает нуклеотиды от 5- к 3-концу, а у второй достраивание происходит посегментно.
Репликация ДНК включает следующие этапы:
- инициация;
- элонгация (рост цепи);
- терминация.
В результате репликации образуются две хромосомы, которые прикрепляются к цитоплазматической мембране или ее производным, и удаляются друг от друга мере увеличения клетки. После образования перегородки ил перетяжки деления происходит окончательное разъединение хромосом.
Перегородки деления разрушают аутолитические ферменты.
Размножение бактерий в жидкой питательной среде
Замечание 1
Если бактерии засеяны в определенный объем питательной среды, то размножаясь и потребляя питательные вещества, они ведут к истощению этой среды, что, в свою очередь, приводит к прекращению роста микроорганизмов.
Культивирование микроорганизмов в такой системе является периодическим культивированием, а культуру бактерий называют непрерывной культурой.
Рост культуры на жидкой питательной среде может быть:
- придонным:
- диффузным;
- поверхностным.
Рост периодической культуры можно разделить на несколько фаз. Эти фазы можно показать в виде отрезков кривой размножения микроорганизмов (рисунок 1).
- Лаг-фаза. Период между посевом бактерий и началом процесса размножения. Длится $4-5$часов.Микроорганизмы увеличиваются в объеме и готовятся к делению. Увеличивается количество белка, нуклеиновых кислот и других соединений.
- Фаза логарифмического роста. Период интенсивного деления клеток. Продолжительность $5-6$ часов. Клетки бактерий наиболее чувствительны.
- Фаза стационарного роста (максимальной концентрации бактерий). Количество жизнеспособный клеток постоянно, наблюдается М-концентрация (максимальная концентрация). Продолжительность фазы зависит от вида и особенностей бактерий, культивирования.
- Фаза гибели бактерий. В условиях истощения питательной среды, а также накопления продуктов метаболизма происходит отмирание бактерий.
Продолжительность от $10$ часов до нескольких недель.
Размножение бактерий на плотной питательной среде
При росте на плотных питательных средах бактерии формируют изолированные колонии с ровными или неровными краями округлой формы, разного цвета и консистенции. Цвет питательной среды зависит от пигмента бактерии.
Среди микроорганизмов наиболее распространенными пигментами являются каротины, меланины, ксантофиллы. Многие пигменты обладают антибиотикоподобным, антимикробным действием.
Замечание 2
Форма, цвет, вид колоний на плотных питательных средах учитываются при идентификации микроорганизмов, отборе колоний для создания чистых культур.
Загрузка...
