Капсула бактерий. Споры. Жгутики бактерий.

Схема строения жгутика бактерий.

Жгутики бактерий определяют подвижность бактериальной клетки. Жгутики представляют собой тонкие нити, берущие начало от ЦПМ, имеющие большую длину, чем сама клетка. Толщины жгутиков 12-20 нм, длина 3-12 мкм.

Жгутики состоят из сократительного белка типа миозина – флагеллина (от. лат. flagellum – жгутик), обладающего антигенной специфичностью. Субъединицы флагеллина закручены в виде спирали.

Капсула бактерий. Споры. Жгутики бактерий. Капсула бактерий. Споры. Жгутики бактерий.

Жгутик состоит из трех компонентов – спиральной жгутиковой нити (филамента) постоянной толщины, крючка (колена) и базального тельца. Крючок, к которому присоединена жгутиковая нить, имеет длину 30-45 нм и состоит из отличающегося от флагеллина белка. Он соединен с базальным тельцем, которое располагается в оболочке (в клеточной стенке и ЦПМ).

Нити жгутиков приводит в движение мембранный шарнироподобный базальный крюк. Базальное тельце состоит из центрального стержня, заключенного в систему особых колец. Кольца выполняют роль «приводного диска» и «подшипника» на внутренней поверхности пептидогликанового слоя.

Вся конструкция выполняет функцию хемомеханического преобразователя (флагеллиновый мотор).

У грамотрицательных бактерий две пары колец: внешняя (кольца L и Р) и внутренняя (кольца S и М). Кольца L и Р расположены внутри клеточной стенки (кольцо L в ЛПС, а кольцо Р – в слое пептидогликана). Они выполняют, очевидно, роль втулки для стержня.

Внутренняя пара (кольца S и М) фиксирована на ЦПМ, причем кольцо S располагается в периплазматическом пространстве, а кольцо М – на ЦПМ или в ней.

Жгутики грамположительных бактерий, имеющих более толстую гомогенную клеточную стенку, содержат только одну пару колец – S и М.

Вращение жгутика в клеточной стенке происходит из-за вращательного движения колец S и М относительно друг друга и обеспечивается за счет энергии трансмембранного градиента ионов водорода или натрия. Благодаря такому вращению происходит движение бактерий в наиболее благоприятном для них направлении.

Жгутиковый аппарат обладает особым бинарным переключателем, который позволяет менять направление вращения жгутиков против часовой стрелки на противоположное. Таким образом, бактерии, получив химический сигнал из окружающей среды, изменяют направление движения и выбирают оптимальные условия обитания.

 

Модель движения жгутика.

Капсула бактерий. Споры. Жгутики бактерий.

Число жгутиков у бактерий различных видов варьирует от одного (монотрих) у холерного вибриона до десятка и сотен жгутиков, отходящих по периметру бактерии (перитрих) у кишечной палочки, протея и др. Лофотрихи имеют пучок жгутиков на одном конце клетки. Амфитрихи имеют по одному жгутику или пучку жгутиков на противоположных концах клетки.

Расположение жгутиков у бактерий. 

Капсула бактерий. Споры. Жгутики бактерий.

Жгутики выявляют при помощи электронной микроскопии препаратов, напыленных тяжелыми металлами, или в световом микроскопе после обработки специальными методами, основанными на протравливании и адсорбции различных веществ, приводящих к увеличению толщины жгутиков (например, после серебрения). Подвижность бактерий определяют при помощи фазово-контрастной или световой микроскопии «раздавленной» или «висячей» капли).

Капсула бактерий. Споры. Жгутики бактерий.

Vibrio cholerae. Фрагменты клеток с полярно расположенным жгутиком (Ж). Электронная микроскопия, х130000.

Лекция по микробиологии Морфология бактерий

  • Лекция №3 Морфология бактерий.
  • Различают несколько основных форм бактерий:
  • Сферические формы, или кокки — шаровидные бактерии размером 0,5—1 мкм, которые по взаимному расположению делятся на:

Микрококки (от греч. micros — малый) — отдельно расположенные клетки.

Диплококки (от греч. diploos — двойной), или парные кокки, располагаются парами (пневмококк, гонококк, менингококк), так как клетки после деления не расходятся.

Стрептококки (от греч. streptos — цепочка) — клетки округлой или вытянутой формы, составляющие цепочку вследствие деления клеток в одной плоскости и сохранения связи между ними в месте деления.

Стафилококки (от греч. staphyle — виноградная гроздь) — кокки, расположенные в виде грозди винограда в результате деления в разных плоскостях.

Сарцины (от лат. sarcina — связка, тюк) располагаются в виде пакетов из 8 кокков и более.

Палочковидные бактерии различаются по размерам, форме концов клетки и взаимному расположению клеток. Длина клеток 1 — 10 мкм, толщина 0,5—2 мкм.

Палочки могут быть правильной (кишечная палочка и др.) и неправильной булавовидной (коринебактерии и др.) формы. К наиболее мелким палочковидным бактериям относятся риккетсии.

Вибрионы – имеют форму запятой (холерный вибрион).

Извитые формы — спиралевидные бактерии

Спириллы имеют вид штопорообразно извитых клеток с крупными завитками. К патогенным спириллам относятся возбудитель содоку (болезнь укуса крыс).

Спирохеты представляют тонкие длинные извитые бактерии, отличающиеся от спирилл более мелкими завитками и характером движения. (Сифилис).

Капсула бактерий. Споры. Жгутики бактерий.

  1. Особенности строения бактериальной клетки. Основные органеллы и их функции
  2. Микроме́тр(русское обозначение:мкм, международное:µm; Равна одноймиллионнойдолеметра(10−6метра или 10−3миллиметра): 1 мкм = 0,001мм= 0,0001см= 0,000001м.
  3. Наноме́тр (русское обозначение: нм; международное: nm)  равная одной миллиардной части метра (то есть 10−9 метра).
  4. Отличия бактерий от других клеток

1. Бактерии относятся к прокариотам, т. е. не имеют обособленного ядра.

2. В клеточной стенке бактерий содержится особый пептидогликан – муреин.

3. В бактериальной клетке отсутствуют аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть, митохондрии.

4. Роль митохондрий выполняют мезосомы – инвагинации цитоплазматической мембраны.

5. В бактериальной клетке много рибосом.

6. У бактерий могут быть специальные органеллы движения – жгутики.

7. Размеры бактерий колеблются от 0,3–0,5 до 5—10 мкм.

Капсула бактерий. Споры. Жгутики бактерий.

  • Схематическое изображение строения бактериальной клетки. 1 — оболочка; 2 — слизистый слой; 3 — клеточная стенка; 4 — цитоплазматическая мембрана; 5 — цитоплазма; 6 — рибосома; 7 — полисома; 8 — включения; 9 — нуклеоид; 10 — жгутик; 11 — пили
  • Оболочка клетки состоит из наружного слизистого слоя, клеточной стенки и цитоплазматической мембраны.
  • Слизистый капсульный слой находится снаружи клетки и выполняет защитную функцию.
  • Клеточная стенка – упругое ригидное образование толщиной 15–20 нм. Выполняет следующие функции:
  • 1) защитную, осуществление фагоцитоза;
  • 2) регуляцию осмотического давления;
  • 3) рецепторную;
  • 4) принимает участие в процессах питания деления клетки;
  • 5) антигенную (определяется продукцией эндотоксина – основного соматического антигена бактерий);
  • 6) стабилизирует форму и размер бактерий;
  • 7) обеспечивает систему коммуникаций с внешней средой;
  • 8) косвенно участвует в регуляции роста и деления клетки.

L-формы — бактерии, частично или полностью лишённые клеточной стенки, но сохранившие способность к развитию, представляют шаровидные крупные и мелкие клетки с вакуолями. L-формы возникают спонтанно или индуцировано — под воздействием агентов, блокирующих синтез клеточной стенки: антибиотиков, ферментов (лизоцим, амидаза, эндопептидаза) ультрафиолетовых ирентгеновских лучей.

  1. Клеточная стенка имеет два слоя:
  2. 1) наружный – пластичный;
  3. 2) внутренний – ригидный, состоящий из муреина
  4. Клеточная стенка при обычных способах окраски не видна, но если клетку поместить в гипертонический раствор (при опыте плазмолиза), то она становится видимой.
  5. В зависимости от содержания муреина в клеточной стенке различают грамположительные и грамотрицательные бактерии (по отношению к окраске по Грамму).

Грам положительные

  • Грам отрицательные
  • Клеточная стенка вплотную примыкает к цитоплазматической мембране
  • клеточная стенка отделена от цитоплазматической мембраны периплазматическим пространством.
  • муреиновый слой составляет 80 % от массы клеточной
  • слой составляет 20 % от массы клеточной стенки
  • окрашиваются в синий цвет
  • окрашиваются в красный цвет

Цитоплазматическая мембрана плотно прилегает к клеточной стенке с внутренней стороны. Она очень тонкая (8-10 нм) и состоит из белков и фосфолипидов. Это пограничный полупроницаемый слой, через который осуществляется питание клетки. Цитоплазматическая мембрана образует мезосомы, принимающие участие в делении клетки.

Цитоплазма — внутреннее содержимое бактериальной клетки. Она представляет собой коллоидную систему, состоящую из воды, белков, углеводов, липидов, различных минеральных солей. В цитоплазме находятся ядерное вещество, рибосомы и различные включения.

Нуклеоид, ядерное вещество клетки, ее наследственный аппарат. Ядерное вещество прокариотов в отличие от эукариотов не имеет собственной мембраны. Нуклеоид зрелой клетки представляет собой двойную нить ДНК, свернутую в кольцо.

Рибосомы находятся в цитоплазме клетки и выполняют функцию синтеза белка. В состав рибосомы входит 60% РНК и 40% белка. Количество рибосом в клетке достигает 10000. Соединяясь вместе, рибосомы образуют полисомы.

Включения — гранулы, содержащие различные запасные питательные вещества: крахмал, гликоген, жир, волютин. Они расположены в цитоплазме.

Дополнительные органеллы бактерий

Клетки бактерий в процессе жизнедеятельности образуют защитные органеллы — капсулы и споры.

Капсула — внешний уплотненный слизистый слой, примыкающий к клеточной стенке. Это защитный орган, который появляется у некоторых бактерий при попадании их в организм человека и животных. Капсула предохраняет микроорганизм от защитных факторов организма (возбудители пневмонии и сибирской язвы). Некоторые микроорганизмы имеют постоянную капсулу (клебсиеллы).

Споры встречаются только у палочковидных бактерий. Они образуются при попадании микроорганизма в неблагоприятные условия внешней среды (действие высоких температур, высыхание, изменение рН, уменьшение количества питательных веществ в среде и т. д.).

Споры находятся внутри бактериальной клетки и представляют уплотненный участок цитоплазмы с нуклеоидом, одетый собственной плотной оболочкой. По химическому составу они отличаются от вегетативных клеток малым количеством воды, увеличенным содержанием липидов и солей кальция, что способствует высокой устойчивости спор.

Спорообразование происходит в течение 18-20 ч; при попадании микроорганизма в благоприятные условия спора в течение 4-5 ч прорастает в вегетативную форму.

Спорообразующие аэробные бактерии называются бациллами, а анаэробные — клостридиями.

Капсула бактерий. Споры. Жгутики бактерий.

Варианты расположения спор и жгутиков у бактерий. I — споры: 1 — центральное; 2 — субтерминальное; 3 — терминальное; II — жгутики: 1 — монотрихи; 2 — амфитрихи; 3 — лофотрихи; 4 — перитрихи

Жгутики — органы движения, характерны для палочковидных бактерий. Это тонкие нитевидные фибриллы, состоящие из белка — флагеллина. Длина их значительно превышает длину бактериальной клетки.

По расположению жгутиков бактерии делят на группы монотрихи — с одним жгутиком (возбудитель холеры); амфитрихи — с пучками или единичными жгутиками на обоих концах клетки (спириллы); лофотрихи — с пучком жгутиков на одном конце клетки (фекальный щелочеобразователь); перитрихи — жгутики расположены по всей поверхности клетки (кишечные бактерии).

Скорость движения бактерий зависит от количества и расположения жгутиков (наиболее активны монотрихи), от возраста бактерий и влияния окружающих факторов.

Пили или фимбрии — ворсинки, расположенные на поверхности бактериальных клеток. Они короче и тоньше жгутиков и также имеют спиральную структуру. Состоят пили из белка — пилина. Одни пили (их несколько сотен) служат для прикрепления бактерий к клеткам животных и человека, с другими (единичными) связана передача генетического материала из клетки в клетку.

Читайте также:  Продуктивность в экологии. Эффективность переноса энергии.

Капсула бактерий, споры, жгутики, методы их выявления и роль в жизни бактериальной клетки

У некоторых бактерий слизистые или клейкие секреты образуют капсулы; капсулы хорошо видны после негативного контрастирования (когда окрашивают не препарат, а фон). Иногда эти секреты служат для формирования колоний из одиночных бактерий.

С помощью секретов бактерии приобретают способность прилипать к различным поверхностям, таким как зубы, частицы ила или скалы. Кроме того, капсулы обеспечивают дополнительную защиту для бактериальной клетки.

Так, например, капсулированные штаммы пневмококков свободно размножаются в организме человека, вызывая воспаление легких, тогда как некапсулированные штаммы легко атакуются и разрушаются фагоцитами и поэтому совершенно безвредны.

Споры— особая форма покоящихся клеток со сведённой к нулю метаболической активностью. Споры представляют собой толстостенные долгоживущие образования. Они резистентны к нагреванию, радиации, высыханию и воздействию химических веществ. Благодаря этим свойствам, спорь могут длительно сохраняться и обеспечивать сохранение вида в неблагоприятных условиях.

Предположительно в сухой почве некоторое количество спор может сохраняться до 1000 лет, но уже через 50 лет хранения 90% спор теряет жизнеспособность. Основное значение спор в выживаемости бактерий определяет их терморезистентность.

Устойчивость к нагреванию (а некоторые споры выдерживают даже кипячение в течение нескольких часов! обеспечивает кальциевая соль дипиколиновой (пиридин-2,б-дикарбоновой) кислоты, составляющая 10-15% общей массы споры. Единственный фактор, к действию которого споры абсолютно лабильны — открытый огонь.

Некоторые бактерии, главным образом относящиеся к родам Clostridium и Bacillus, образуют эндоспоры (т. е. споры, которые располагаются внутри клеток). Локализация спор в клетке бывает различной и служит важным признаком для идентификации и классификации бактерий.

Жгутики многие бактерии подвижны, что обусловлено наличием у них одного или нескольких жгутиков. Жгутик — это простой полый цилиндр, образуемый одинаковыми белковыми молекулами. Несмотря на волнистую форму, они довольно жестки.

Подвижность бактерий достигается вращением основания жгутика; получается, что жгутик как бы ввинчивается в среду, не совершая беспорядочных биений, и таким образом продвигает бактерию за собой.

В качестве примеров бактерий, имеющих жгутики, приведем Rhizobium (один жгутик) и Azotobacter (много жгутиков); обе бактерии участвуют в круговороте азота в природе. Подвижные бактерии могут передвигаться в ответ на определенные раздражители, т. е. они способны к таксису.

Аэробные бактерии, например, перемешаются в направлении увеличения концентрации кислорода в среде (проявляют положительный аэротаксис), а подвижные фото-синтезирующие бактерии плывут к свету (проявляют положительный фототаксис). Жгутики лучше всего видны в электронном микроскопе при использовании метода напыления.

56. Факторы повышающие и понижающие вирулентность. Снижение вирулентности микроорганизмов, как метод получения вакцинных штаммов. Роль Л.Пастера в этой области.

Фенотипическим признаком патогенного микроорганизма является его вирулентность, т.е. свойство штамма, которое проявляется в определенных условиях (при изменчивости микроорганизмов, изменении восприимчивости макроорганизма и т.д.).

Вирулентность можно повышать, понижать, измерять, т.е. она является мерой патогенности. Количественные показатели вирулентности могут быть выражены в DLM (минимальная летальная доза), DL« (доза, вызывающая гибель 50 % экспериментальных животных).

При этом учитывают вид животных, пол, массу тела, способ заражения, срок гибели.

К факторам вирулентности относят способность микроорганизмов прикрепляться к клеткам (адгезия), размещаться на их поверхности (колонизация), проникать в клетки (инвазия) и противостоять факторам защиты организма (агрессия).

Адгезия является пусковым механизмом инфекционного процесса. Под адгезией понимают способность микроорганизма адсорбироваться на чувствительных клетках с последующей колонизацией. Структуры, ответственные за связывание микроорганизма с клеткой называются адгезинами и располагаются они на его поверхности.

Адгезины очень разнообразны по строению и обусловливают высокую специфичность — способность одних микроорганизмов прикрепляться к клеткам эпителия дыхательных путей, других — кишечного тракта или мочеполовой системы и т.д.

На процесс адгезии могут влиять физико-химические механизмы, связанные с гидрофобностью микробных клеток, суммой энергии притяжения и отталкивания. У грамотрицательных бактерий адгезия происходит за счет пилей I и общего типов. У грамположительных бактерий адгезины представляют собой белки и тейхоевые кислоты клеточной стенки.

У других микроорганизмов эту функцию выполняют различные структуры клеточной системы: поверхностные белки, липополисахариды, и др.

Инвазия. Под инвазивностью понимают способность микробов проникать через слизистые, кожу, соединительно-тканные барьеры во внутреннюю среду организма и распространятся по его тканям и органам. Проникновение микроорганизма в клетку связывается с продукцией ферментов, а также с факторами подавляющими клеточную защиту.

Так фермент гиалуронидаза расщепляет гиалуроновую кислоту, входящую в состав межклеточного вещества, и, таким образом, повышает проницаемость слизистых оболочек и соединительной ткани.

Нейраминидаза расщепляет нейраминовую кислоту, которая входит в состав поверхностных рецепторов клеток слизистых оболочек, что способствует проникновению возбудителя в ткани.

Агрессия. Под агрессивностью понимают способность возбудителя противостоять защитным факторам макроорганизма.

К факторам агрессии относятся: протеазы — ферменты, разрушающие иммуноглобулины; коагулаза — фермент, свертывающий плазму крови; фибринолизин — растворяющий сгусток фибрина; лецитиназа — фермент, действующий на фосфолипиды мембран мышечных волокон, эритроцитов и других клеток. Патогенность может быть связана и с другими ферментами микроорганизмов, при этом они действуют как местно, так и генерализовано.

Важную роль в развитии инфекционного процесса играют токсины. По биологическим свойствам бактериальные токсины делятся на экзотоксины и эндотоксины.

Изменения вирулентности:

Особенно легко происходит ослабление В. под влиянием защитных сил организма-хозяина, при выращивании микробов на искусственных питательных средах, в особенности же t°, превышающей оптимальную, при высушивании, воздействии солнечного света, слабых концентраций дезинфицирующих веществ и пр.

Повышение вирулентности нередко наблюдается в естественных условиях; искусственным путем удается повысить вирулентность многих микробов при помощи последовательного проведения через организм животных (т. н. «пассажи»).

При этом часть микробов приспособляется к условиям жизни в организме хозяина и приобретает устойчивость по отношению к его защитным силам. Не-приспособившиеся особи погибают. Однако, пассажи через животных могут иногда вызвать понижение В.

микроба для человека.

Вакцинные штаммы: Разрабатываемые вакцины условно разделяют на две категории: традиционные (первого и второго поколения) и новые, конструируемые на основе методов биотехнологии.

К вакцинам первого поколения относятся классические вакцины Дженнера и Пастера, представляющие собой убитые или ослабленные живые возбудители, которые больше известны под названием корпускулярных вакцин.

Под вакцинами второго поколения следует понимать препараты, основу которых составляют отдельные компоненты возбудителей, то есть индивидуальные химические соединения, такие как дифтерийный и столбнячный анатоксины или высокоочищенные полисахаридные антигены капсульных микроорганизмов, например менингококков или пневмококков. Эти препараты больше известны под названием химических вакцин (молекулярные). По числу антигенов, входящих в вакцину, различают моно— и поливакцины (ассоциированные), по видовому составу — бактериальные, риккетсиозные, вирусные.

Общая характеристика вакцин. Живые вакцины представляют собой препараты, содержащие наследственно измененные формы микроорганизмов (вакцинные штаммы), утратившие свои патогенные свойства.

Но сохранившие способность приживляться и размножаться в организме, вызывая формирование специфического иммунитета.

Живые вакцины получены при использовании двух основных принципов, которые предложены основателями учения о вакцинации Дженнером и Пастером.

Принцип Дженнера — использование генетически близких (родственных) штаммов возбудителей инфекционных заболеваний животных. На основании этого принципа были получены — осповакцина, вакцина БЦЖ, бруцеллезная вакцина.

Принцип Пастера — получение вакцин из искусственно ослабленных (аттенуированных) штаммов возбудителей. Основная задача метода заключается в получении штаммов с наследственно измененными признаками, т.е. низкой вирулентностью и сохранением иммуногенных свойств. Применяются следующие методы получения живых вакцин: Инактивированные (убитые) вакцины. Убитые вакцины готовят из инактивированных вирулентных штаммов бактерий и вирусов, обладающих полным набором необходимых антигенов. Для инактивации возбудителей применяют нагревание, обработку формалином, ацетоном, спиртом, которые обеспечивают надежную инактивацию и минимальное повреждение структуры антигенов. Химические вакцины. Химические вакцины состоят из антигенов, полученных из микроорганизмов различными способами, преимущественно химическими методами. Основной способ получения химических вакцин заключается в выделении протективных антигенов, обеспечивающих развитие надежного иммунитета, и очистки этих антигенов от балластных веществ. В настоящее время молекулярные вакцины получают методом биосинтеза или путем химического синтеза.

Анатоксины. Анатоксины готовят из экзотоксинов различных видов микробов. Токсины подвергают обезвреживанию формалином, при этом они не теряют иммуногенные свойства и способность вызывать образование антител (антитоксинов).

Анатоксины выпускают как в виде монопрепаратов (моновакцины), так и в составе ассоциированныхпрепаратов, предназначенных для одновременной вакцинации против нескольких заболеваний (ди- тривакцины). Вакцины нового поколения. Традиционные вакцины не позволили решить вопросы профилактики инфекционных заболеваний, связанных с возбудителями, которые плохо культивируются или не культивируются в системах in vivo и in vitro. Достижения иммунологии позволяют получать отдельные эпитопы (антигенные детерминанты), которые в изолированном виде иммуногенностью не обладают. Поэтому созданиевакцин нового поколения требует конъюгации антигенных детерминант с молекулой-носителем, в качестве которой могут выступать как природные белки, так и синтетические молекулы (субъединичные, синтетические вакцины) С достижениями генной инженерии связано получение рекомбинантных векторных вакцин — живых вакцин, состоящих из непатогенных микробов, в геном которых встроены гены других (патогенных) микроорганизмов. Таким способом уже давно получена так называемая дрожжевая вакцина против гепатита В, разработаны и проходят испытания вакцины против малярии, ВИЧ-инфекции, а также показана возможность создания по этому принципу многих других вакцин.

Роль Л. Пастера: Термин «вакцина» произошел от французского слова vacca — корова. Его ввел Луи Пастер в честь английского врача Эдварда Дженнера, которого, несомненно, можно считать пионером в области вакцинопрофилактики.

В 1796 году во время практики в деревне Дженнер обратил внимание, что фермеры, работающие с коровами, инфицированными коровьей оспой, не болеют натуральной оспой. Он привил коровью оспу мальчику и доказал, что тот стал невосприимчивым к натуральной оспе.

Этот метод, придуманный во времена, когда еще не были открыты ни бактерии, ни вирусы, получил широкое распространение в Европе, а в дальнейшем лег в основу ликвидации оспы во всем мире. Однако лишь спустя столетие был предложен научный подход к вакцинации.

Читайте также:  Бактерицидный эффект нейтрофилов. Гранулопоэз. Нейтрофильный гранулопоэз. Гранулоцитоз. Нейтропения.

Его автором стал Луи Пастер, применивший свою концепцию инфекционных возбудителей для создания вакцины против бешенства.

Состав бактерий: клеточная стенка, споры, жгутики, капсула

Бактериальная клетка является полноценным живым организмом. Чтобы понимать, как происходит организация обменных процессов в ней, необходимо знать химический состав клеток бактерий.

Химический состав бактериальной клетки для построения белков, углеводов и липидов включает такие элементы: азот, водород, кислород, углерод. Если брать количественное соотношение, то процент воды достигает 85, а сухое вещество, состоящее из белков, минеральных соединений, липидов, углеводов, аминокислот, составляет оставшиеся проценты.

Морфология клеточной стенки

Клеточная стенка ─ это наружный слой, защищающий клетку от внешних воздействий и придающий ей постоянную форму, к примеру, округлую или форму вибриона, палочки. Клеточная стенка играет функцию скелета.

Она такая же плотная, как и растительная оболочка, в отличие от животной клеточной оболочки, которая мягкая. Внутри самой клетки давление в несколько раз больше, чем атмосферное, и если бы не ее плотная оболочка, то ее разорвало бы.

Толщина стенки варьируется от 0,01 до 0,04 мкм и составляет в среднем 10-50% от общей массы.

Основным химическим компонентом всех изученных ранее видов есть муреин. Он состоит из аминосахаров и аминокислот.

В зависимости от того, как реагирует клеточная стенка на окрашивание по Граму, микроорганизмы делятся на грамположительные и грамотрицательные.

У грамположительных видов стенка может окрашиваться анилиновыми красителями и после обработки йодом и спиртом сохраняет цвет. Грамотрицательные после реакции на спирт становятся бесцветными.

У грамположительных и грамотрицательных видов химический состав бактериальной клетки отличается.

В составе стенки грамположительных форм есть мукопептиды, полисахариды, тейхоевые кислоты.

Клеточная стенка грамотрицательных бактерий по своему химическому составу несколько сложнее. В ней есть большое содержание липидов, которые вместе с белками и сахарами образуют сложные соединения: липополисахариды и липопротеиды. Клеточные стенки грамотрицательных бактерий муреина содержат меньшее количество, но сама структура стенки имеет более сложное строение, чем у грамположительных.

Она состоит из нескольких слоев:

  • внутреннего, состоящего из муреина;
  • за ним слой, состоящий из белков;
  • после идет слой липополисахаридов;
  • внешний, состоящий из липопротеидов.

Клеточная стенка пропускает внутрь необходимые вещества, из нее выходят продукты жизнедеятельности.

Капсула

У большинства бактерий над клеточной стенкой есть капсула, которая не относится к обязательным компонентам. Поперечный разрез капсулы может быть в несколько раз больше размеров самой клетки. Микрокапсула имеет ультратонкую структуру, рассмотреть ее можно только при хорошем увеличении.

Чаще всего капсула образуется при возникновении неблагоприятных условий для жизни. Капсула выполняет защитные функции. Она защищает клетку от высыхания и принимает непосредственное участие в водном обмене. Состав капсулы бактерии включает в себя в основном полисахариды.

Иногда в капсуле могут находиться клетчатка, полипептиды, гликопротеины.

Морфология цитоплазмы

Все внутренние органоиды находятся в жидкой среде ─ цитоплазме. У нее сложная структура, которую стало возможным изучить лишь с появлением мощных микроскопов. Внешний слой цитоплазмы называется цитоплазматической мембраной.

Сквозь мембрану происходит поступление необходимых веществ и выход продуктов жизнедеятельности за пределы клетки. Через мембрану необходимые вещества проникают благодаря сложным биохимическим процессам.

В мембране организация нахождения ферментов имеет упорядоченный характер, что позволяет мембране выполнять функции контроля, не давая возможности одним ферментам разрушать другие. Химический состав мембраны состоит из липопротеинов.

Мембрана является очень прочной, и с ее помощью клетка может некоторое время жить без оболочки. На тонких срезах под микроскопом хорошо видно, что структура мембраны состоит из слоя липидов, который находится между слоями белков.

Рибосомы

В цитоплазме находятся частицы, осуществляющие синтезирование белка, ─ это рибосомы. Их состав включает белок и молекулы РНК. Число рибосом может насчитываться более тысячи. У многих микроорганизмов рибосомы находятся в свободном состоянии внутри цитоплазмы, но есть виды, у которых рибосомы связаны с мембраной.

Внутри цитоплазмы есть и временные включения, которые являются запасным вариантом и образуются, когда наступают неблагоприятные условия. Такие включения служат дополнительным источником пополнения углерода.

У многих видов микроорганизмов в цитоплазме есть гранулы, в химический состав которых входит крахмал или полисахариды, могут встречаться и капельки жира.

Так, например, волютин является довольно распространенным клеточным включением. Его гранулы состоят из полиметафосфата.

Обычно микробы аккумулируют волютин в несвойственных для них источниках питания, например, там, где нет серы. Жидкая среда цитоплазмы содержит:

  • белки;
  • пигменты;
  • сахара;
  • ферменты;
  • РНК;
  • аминокислоты.

Жгутики

Жгутики являются дополнительными органоидами бактерий и служат для передвижения клетки. Жгутики есть не у всех микроорганизмов. Крепятся жгутики к цитоплазматической мембране с помощью пары дисков.

Количество жгутиков может быть разным: от пары, располагающейся с одного конца, до жгутиков, располагающихся по всей поверхности. Длина жгутиков бактерий может быть в несколько раз больше длины самой клетки.

Химический состав жгутиков представлен белковым веществом флагеллином.

Споры

При возникновении негативных химических или физических воздействий бактерии образуют споры, в отличие от грибов, которым споры необходимы для размножения.

Для обнаружения спор бактерий используется метод нахождения по Ожешко. Он позволяет выявлять споры благодаря наличию в оболочке спор кальциевой соли.

Размеры спор у разных бактерий отличаются, что немаловажно при их дифференциации. Жизненный цикл спор включает в себя такие этапы:

  • подготовительный;
  • стадия предспоры;
  • создание оболочки;
  • стадия созревания споры;
  • стадия спокойствия.

Споры бактерий разнообразны по форме. Они могут быть круглыми, овальными, с ребрами жесткости. При рассматривании под микроскопом видно, что споры, как и обезвоженный белок, имеют высокий коэффициент преломления света.

Структура зрелой споры состоит из таких слоев:

  • Центральный (спороплазма). В состав центрального слоя спор входит цитоплазма, системы белкового синтеза, хромосомы.
  • ЦПМ, состоящая из двух слоев. Пространство между двумя слоями спор заполнено гликопептидными полимерами. Они высокочувствительны к лизоциму.
  • Оболочка споры состоит в основном из белка. Именно белки обеспечивают высокую устойчивость спор к неблагоприятным условиям. Благодаря им споры способны пролежать сотни лет в ожидании необходимых условий для прорастания.

Отличия вирусов от бактерий

Основное отличие морфологии вирусов от бактерий в том, что вирусы не имеют клеточного строения. Вирусы способны размножаться только внутри клетки. Это относится и к вирусам бактерий ─ фагам. Морфологию и структуру вирусов можно изучить только с применением мощных микроскопов.

Форма вирусов так же разнообразна, как и форма клеток бактерий. Если сравнить химический состав бактериальной клетки и вирусов, то химический состав простых вирусов состоит из белка и нуклеиновой кислоты. Состав сложных вирусов включает в себя полипротеиновые соединения.

Уникальность вирусов в том, что они могут содержать только один из носителей информации – либо ДНК, либо РНК. Носитель генной информации вирусов представлен несколькими видами нуклеиновых кислот.

У некоторых вирусов, например вирус герпеса, нуклеиновые кислоты могут быть в цитоплазме зараженной клетки и выдавать себя за плазмиды.

Изучение химического состава клеток бактерий необходимо для их идентификации, культивирования новых форм, способов получения энергии, изучения взаимодействия микроорганизма со средой, которая его окружает.

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.

Бактерии

Бактерии – это обширная и разнообразная группа микроорганизмов.

Величина бактерий измеряется микронами и колеблется от 0,15 до 40 микрон.

Термин «бактерии» происходит от слова «bacterion» — палка. Этот термин может применяться в широком значении, как класс микроорганизмов, и в узком смысле – палочки, не образующие спор.

Термин «бацилла» означает, что палочка образует сору и по типу дыхания (биологического окисления) относится к факультативным анаэробам. Если же образующие спору бактерии, по типу дыхания относятся к облигатным (строгим) анаэробам, то они называются «клостридиями».

Большинство бактерий – это одноклеточные, лишенные хлорофилла, организмы шаровидной, палочковидной или извитой формы, относящиеся к прокариотам.

Самая распространенная форма бактерий – палочковидная. Палочковидные бактерии различаются по форме, величине в длину и ширину, по форме концов клетки, а также по взаимному расположению.

Палочковидные бактерии бывают короткими тонкими (возбудитель туляремии – Francisella tularensis), короткими толстыми, их называют коккобактериями (возбудитель бруцеллеза – Brucella melitensis), длинными с обрубленными концами (возбудитель сибирской язвы – Bacillus anthracis), с закругленными концами (возбудитель столбняка – Cl.tetani, возбудитель брюшного тифа – Salmonella typhi) и с заостренными концами (возбудитель гнгойно – воспалительного процесса – Fusobacterium gonidiaformas). Встречаются также бактерии с булавовитдными утолщениями на концах (возбудитель дифтерии – Corinebacterium diphteriae).

По взаимному расположению палочковидные бактерии распределяются на три подгруппы: располагающиеся по длине парно (Klebsiella pneumoniae –возбудитель пневмонии Фридлендера); образующие цепи различной длины (Bac.

anthracis, Haemophilus ducrey – возбудитель мягкого шанкра) и располагающиеся без определенной системы (Salmonella typhi, Ps.aeruginosa — синегнойная палочка, E.coli – кишечная палочка, Pr.

vulgaris – протей и многие другие).

  • Общее число палочковидных бактерий значительно больше, чем кокковидных.
  • Шаровидные бактерии (coccus – кокк, шарообразный организм) по форме бывают сферические, эллипсовидные, бобовидные и ланцетовидные.
  • По расположению особей а плоскости при делении кокки подразделяются на:
  • Сафилококки (Staphyle – виноградная гроздь) – кокки, которые размножаются в трех плоскостях в неограниченном количестве (Staphylococcus aureus).
  • Стрептококки (Strepto – цепочка) – это такие кокки, которые делятся в одой плоскости и располагаются цепочками различной длины (Streptococcus pyogenes).
  • Диплококки (Diplos – двойной) – кокки, соединенные по две особи, делятся в одной плоскости (Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitides).
Читайте также:  Кома при сочетанной травме.

Тетракокки (Tetra – четыре) – кокки, которые делятся в двух взаимно перпендикулярных направлениях одной плоскости и располагаются по четыре (Aerococcus virildans). Среди тетракокков очень редко встречаются представители, способные вызвать у человека инфекционное заболевание.

Сарцины (Sarcio – связываю) – представляют собой кокковые формы, делящиеся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Располагаются по 8, 16 и более клеток (Sarcina ureo).

Микрококки (Micrococcus – маленький кокк) – характеризуются одиночным или беспорядочным расположением (Micrococcus aerogenes).

К группе извитых бактерий относятся вибрионы – слегка изогнутые клетки, имеющие один завиток, не превышающий одной четверти оборота спирали. Среди вибрионов есть представители не патогенные для человека, обитающие во многих пресных водоемах, а также патогенные для человека, в том числе и возбудители холеры (Vibrio cholerae, Vibrio el Tor).

Форма бактерий представляет определенное соотношение ее поверхности и объема. Форма не является абсолютной, неизменяемой, так же, как и размеры микробной клетки. Они изменяются под влиянием самых различных факторов.

Морфологические изменения повсеместно встречаются у многих видов бактерий в результате изменения среды их обитания, влияния различных факторов (температуры, питательных веществ, рН среды, концентрации солей, химических веществ, продуктов метаболизма, лекарственных препаратов, дезинфицирующих веществ, защитных сил макроорганизма и пр.).

  1. Однако, при определенных относительно стабильных условиях, микробы сохраняют присущие данному роду и виду размеры и форму, приобретенные в процессе длительной эволюции.
  2. Несмотря на внешнюю простоту устройства бактериальной клетки, она представляет собой очень сложный организм.
  3. Разные методы исследований позволили выявить внешние и внутренние структуры у бактерий.
  4. К поверхностным (внешним) структурам бактериальной клетки относятся капсула, жгутики, ворсинки, которые не являются обязательными структурами для всех клеток, а также обязательные – клеточная стенка и располагающаяся под ней цитоплазматическая мембрана.

Внутренняя структура бактериальной клетки представлена цитоплазмой, в которой находятся нуклеотид, рибосомы и мембранные образования – мезосомы. У многих бактерий в цитоплазме находятся включения. В цитоплазме некоторых бактерий происходит процесс спорообразования.

Жгутики – тонкие эластичные нити, достигающие значительной длины (иногда в 20 – 30 раз превосходящей длину тела микроба), являются органами движения бактерий. Жгутики имеются у многих грамположительных и грамотрицательных бактерий. В зависимости от количества и расположения жгутиков бактерии подразделяются на:

1.Монотрихи (Monotrichia), имеющие один жгутик на одном из полюсов клетки (V.cholerae, Campylobacter fetus, Ps.aeruginosa).

2.Лофотрихи (Lophotrichia), у которых пучок жгутиков располагается на одном из полюсов клетки (V.buccalis).

3. Амфитрихи (Amphitrichia), у которых жгутики расположены на обеих полюсах клетки (Bact.alcaligenes).

4.Перитрихи (Peritrichia) – бактерии, имеющие жгутики, расположенные по всей поверхности клетки (Proteus vulgaris, Sal.typhi, E.coli, Cl.tetani).

Активное движение бактерий происходит в результате вращательных движений жгутиков и обуславливается движением белка – флагеллина, содержащегося в жгутиках.

Характер движения бактерий зависит от числа и расположения жгутиков, возраста и свойств культуры, температуры среды, наличия химических веществ, физических факторов, рН среды и пр.

Ворсинки (реснички, фимбрии, пили) – тонкие полые нитевидные образования белковой природы (длиной 0,3 10 мкм, толщиной до 10 нм.), не являющиеся органами движения. Имеются у многих (но не у всех) бактерий и обеспечивают прилипание микробов к тканевой клетке. Выявлено девять разновидностей ворсинок.

Капсула – в большинстве случаев слизистое образование полисахаридной природы с большим содержанием воды. В зависимости от толщины и строения различают микро- и макрокапсулу. Микрокапсулу можно обнаружить только с помощью электронного микроскопа.

Макрокапсула не является обязательным структурным элементом микробной клетки. Ее образование зависит от среды, в которой находятся бактерии, и от свойств микроба, сформировавшихся в процессе эволюционного развития микроорганизма.

Некоторые из них образуют макрокапсулу только в организме человека или животного (Bac.anthracis, Str.pneumoniae, Cl.perfringens), другие сохраняют ее постоянно (Kl.pneumoniae). Для некоторых видов характерно образование капсулы общей для нескольких особей (Bac.anthracis, Kl.rhinoscleromatis, Azotobacter chroococcum).

Благодаря тому, что капсула на 98% состоит из воды, она служит как бы защитным осмотическим барьером против притока большого количества жидкости и против высушивания. Капсула защищает бактерии от фагоцитоза, антител, бактериофагов, является фактором патогенности.

Капсула может быть утрачена клеткой без потери ее жизнеспособности, хотя роль ее в защите бактерий очень существенна.

Бактерии, образующие капсулу внутри макроорганизма, при выделении в окружающую среду, спустя два часа прекращают ее продуцировать.

Клеточная оболочка – тонкая отчетливо очерченная, относительно плотная и достаточно жесткая структура, располагающаяся непосредственно под слизистым слоем или капсулой. Выполняет очень важную роль. Нарушение ее целостности обуславливает глубокие нарушения физиологического состояния клетки.

Химический состав клеточной оболочки, прочность и толщина различны у разных видов бактерий.

Клеточная оболочка – это сложная структура, состоящая из клеточной стенки и цитоплазматической мембраны. Оболочка придает бактериальной клетке определенную форму, с ней связаны такие свойства клетки, как поверхностное натяжении, электрический заряд и осмотическое давление.

Клеточная стенка – структура, в состав которой входит муреин – гликопептид и тейхоевые кислоты. От особенностей структуры муреина зависит способность микробной клетки окрашиваться и удерживать анилиновый краситель, что и легло в основу методики окраски микроорганизмов по методу Грама.

Цитоплазматическая мембрана – ограничивает цитоплазму бактериальной клетки и представляет осмотический барьер, через который поступают питательные вещества и выделяются продукты обмена.

Цитоплазма – основная масса тела бактериальной клетки. Представляет собой сложное коллоидное вещество с высокой плотностью. Основные ее компоненты – вода, белки, ферменты, РНК и ДНК, органические и неорганические вещества. В цитоплазме содержатся нуклеоид, рибосомы, мезосомы, различные включения, плазмиды.

Нуклеоид под электронным микроскопом выглядит как структура неправильной формы. У нуклеоида нет ядерной мембраны, нет ядрышка, нет ядерных белков – гистонов. Нуклеоид состоит из одной хромосомы кольцевой структуры. Хромосома состоит из одной молекулы ДНК, участвующей в передаче наследственной генетической информации.

Рибосомы состоят из белка и РНК. В них происходит синтез белка клетки. В цитоплазме клетки содержится до 5 тысяч рибосом. При процессах синтеза белка рибосомы укрупняются, образуя полирибосомы.

Мезосомы бактерий являются производными цитоплазматической мембраны клетки, имеют различное строение и различную форму. Мезосомы участвуют в процессах деления клетки, спорообразования, синтеза материала для клеточной стенки, энергетического обмена.

В цитоплазме находятся также и гранулы различных веществ (гликоген, хроматин, крахмал, капельки жира, жидкая сера, волютин и пр.). Откладываются включения в цитоплазме при хорошем питании и замедленном размножении. В одних случаях включения являются продуктами обмена бактериальной клетки, в других – запасом питательных веществ.

Споры бактерий – это внутриклеточные образования круглой или овальной формы, устойчивые к высоким температурам, дезинфицирующим веществам, антибиотикам и другим факторам окружающей среды.

Образование споры для бактерий является фактором сохранения вида в неблагоприятных условиях (изменение температуры, рН среды, недостаток питательных веществ, присутствие токсинов и пр.).

Спорообразованием обладают многие палочковидные бактерии из семейства Bacillaceae, родов Bacillus и Clostridium (Bac.subtilis, Bac.anthracis, Cl.

tetani, Cl.perfringens и др.). Спорообразование у кокков и извитых форм наблюдается крайне редко (Sarcina lutea, Planasarcina ureae, Vibrio desulfuricus, Spirillum amiliferum).

  • Спорообразование у возбудителей, патогеннх для человека или животных, начинается спустя два часа после прекращения контакта микробов с живым макроорганизмом (гибель макроорганизма или выделение микроба из макроорганизма в окружающую среду).
  • При культивировании спорообразующих микробов в лабораторных условиях на питательных средах, процесс спорообразования начинается при старении культуры, накопления метаболитов, подсыхания питательной среды и истощения в ней питательных веществ.
  • Способность к спорообразованию учитывается при определении видовой принадлежности микроба, при выборе методов обеззараживания предметов окружающей среды, в пищевой и текстильной промышленности, в медицине и ветеринарии.

Процесс формирования споры длится 18 – 20 часов. Вместо вегетативной формы появляется спора, составляющая примерно 0,1 часть материнской клетки.

Благодаря толщине оболочки и плотности содержимого, споры обладают повышенной устойчивостью к факторам внешней среды. Они выдерживают в сухом состоянии 1700 по Цельсию в течение двух часов. Споры могут годами сохраняться в неблагоприятных условиях.

При попадании в благоприятные условия споры очень быстро (в течение 4 – 5 часов) прорастают в вегетативную клетку.

Споры различных видов бактерий различаются по форме, размерам и расположению в клетке.

По характеру и локализации в теле микробной клетки споры могут располагаться центрально (Bac.subtilis, Bac.mesentericus), терминально (Cl.tetani) и субтерминально (Cl.botulinum). У одних видов бактерий диаметр спор превышает поперечник бактериальной клетки (Cl.perfringens, Bac.subtili), у других нет (Bac.

anthracis).

Систематическое распределение некоторых видов бактерий
Enterobacteriaceae Escherichia E.coli
Salmonella S.typhi, S.paratyphi A, S.paratyphi B, S.typhimurium, S.enteritidis и другие, более 150 видов
Shigella Sh.dysenteriae, Sh.sonnei, Sh.flexneri, Sh.boydii
Yersinia Y.pestis, Y.enterocolitica, Y.pseudotuberculosis
Francisella F.tularensis
Klebsiella Kl.rhinoscleromatis, Kl.pneumoniae, Kl.ozaenae
Proteus P.vulgaris, P.infantum, P.morgani, P.mirabilis, P.rettgeri, P.diffluens
Bordetella B.pertussis, B.parapertussis, B.bronchiseptica и другие
Haemophilia H.influenzae, H.ducrey, H.haemoglobinophilus, H.haemolyticus и другие
Brucella Br.militensis, Br.suis, Br.abortus, Br.canis
Corinebacteriaceae Corinebacterium C.diphtheriae, C.xerosis, C.pyogenes, C.eque, C.paradiphthericum, C.haemolyticus и другие
Bacillus Clostridium Cl.tetani, Cl.botulinum, Cl.sporogene, Cl.novyi, Cl.histilyticum, Cl.septicum, Cl.perfringens, Cl.ramosum, Cl.sordelii
Bacillus Bac.anthracis, Bac.subtilis, Bac.antracoides, Bac.cereus, Bac.mesentericus и другие
Coccaceae Staphylococcus St.saprophyticus, St.epidermidis, St.aureus и другие
Streptococcus Str.pyogenes, Str.faecalis, Str.pneumoniae и другие
Neisseria N.meningitidis, N.sicca, N.subflava, N.gonorrhoeae, N.catarrhalis и другие
Pseudomonadaceae Pseudomonas Pseudomonas, Ps.mallei, Ps.maltophila, Ps.pseudomallei, Ps.aeruginosa, Ps.putida
Sperillacea Vibrio V.cholerae и другие
Campilobacter C.jejuni, C.coli, C.fetus, C.sputorum, C.consicus
Legionellaceae Legionella L.pneumophilla, L.gormanii, L.jordanis и другие
Mycobacteriaceae Mycobacterium M.tuberculosis, M.bovis, M.africanus, M.leprae, M.smegmatis и другие
Bacteroidaceae Bacteroides B.fragilis, B.oralis, B.melaninogenicus и другие
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector