Морфология и химический состав бактерий. Протопласты, сферопласты, L – формы бактерий.

Структура бактерий изучают с помочью электронной микроскопии. Основными структурами бактериальной клетки являются: клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана с включениями и ядро (нуклеоид). Бактерии могут иметь и дополнительные структуры: капсулу, микрокапсулу, слизь, жгутики, фимбрии, пили; некоторые бактерии способны образовывать споры. Размеры бактерии измеряют в мкм.

Клеточная стенка – прочная, упругая структура, придающая бактерии форму. Участвует в делении клетки и в транспорте веществ. У Гр+ бактерий клеточная стенка толще, т.к. в ее состав входит небольшое количество полисахаридов, липидов и белков. Большую часть массы (40-90%) клеточной стенки этих бактерий составляет пептидогликан, ковалентно связанный с тейхоевыми кислотами. У Гр- бактерий клеточная стенка тоньше и на пептидогликан приходится около 5-10% массы клеточной стенки. Пептидогликан – это параллельно расположенные молекулы гликана, состоящего из остатков N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, соединенный гликозидной связью. Способность Гр+ бактерий при окраске по Граму удерживать генциановый фиолетовый в комплексе с йодом (сине-фиолетовая окраска) связана со свойством многослойного пептидогликана взаимодействовать с краской. Обработка окрашенного по Граму мазка бактерий спиртом вызывает сужение пор в пептидогликане и тем самым задерживает краску в клеточной стенке. Наоборот, Гр- бактерии после воздействия спиртом утрачивают краситель, обесцвечиваются и при обработке фуксином окрашиваются в красный цвет вследствие меньшего содержания пептидогликана. В состав клеточной мембраны Гр- бактерий входит наружная мембрана, связанная с подлежащим слоем пептидогликана липопротеином. Наружная мембрана сходна с внутреннем мембранной, так называемой, цитоплазматической. Основной компонент этих мембран – двойной слой липидов. Наружную мембрану пронизывают молекулы белка – порины, через которые проходят вода и мелкие молекулы массой до 7 кД. Между наружной мембраной и плазматической находится пространство – периплазматическое, или периплазма, содержащая ферменты. При нарушении синтеза клеточной стенки бактерий под влиянием фермента лизоцима или пенициллина, а также защитных факторов организма образуются клетки с измененной, часто шаровидной формой; протопласты – бактерии, полностью лишенные клеточной стенки, и сферопласты – бактерии с частично сохранившейся клеточной стенкой. После удаления ингибитора синтеза клеточной стенки такие бактерии могут восстанавливать исходную форму. Бактерии сферопластного и протопластного типа, утратившие способность к синтезу пептидогликана под влиянием антибиотиков способны к размножению, называются L-формами. Такие формы могут возникать и в результате мутаций. Они представлены шаровидными, колбовидными клетками различной величины, имеющие способность проходить через бактериальные фильтры.

Цитоплазматическая мембрана – трехслойная структура, состоит из двойного слоя липидов, главным образом фосфолипидов со встроенными поверхностными и интегральными белками. Некоторые из них участвуют в транспорте веществ. Мембрана обладает подвижностью, т.е. текучестью. Участвует в регуляции осмотического давления, транспорте и энергическом метаболизме клетки. При избыточном росте может образовывать инвагинации, так называемые, мезосомы.

Цитоплазма занимает основной объем клетки и имеет различные включения – полисахариды, поли-в-масляная кислота и полифосфаты.

Нуклеоид – эквивалент ядра у бактерий. Расположен в центральной части клетки в виде двунитчатой ДНК, замкнутой в кольцо наподобие клубка. Ядро не имеет ядерной оболочки, ядрышка и основных белков (гистонов). Нуклеоид выявляется после окраски по Гимзе. Кроме нуклеоида, представленного одной хромосомой имеются внехромосомные факторы наследственности – плазмиды.

Капсула – слизистое образование, прочно связанное с клеточной стенкой. Выявляется только при специальных методах окраски. Состоит из полисахаридов, иногда полипептидов (сибиреязвенная бацилла). Гидрофильна, препятствует фагоцитозу бактерий.

Микрокапсула – слизистое образование, выявляемое при электронной микроскопии.

Слизь – мукоидные экзополисахариды, не имеющие внешних четких границ.

Жгутики определяют подвижность бактерий. Представлены тонкими нитями, берущие начало от цитоплазматической мембраны. Длина их больше, чем бактериальная клетка. Число жгутиков у

бактерий различных видов варьирует от одного (монотрих), 2 жгутика (амфитрихи), пучок (лофотрихи) и по перефирии (перитрихи).

Фимбрии и пили – нитевидные образования, более тонкие и короткие, чем жгутики. Фимбрии состоят из белка пилина. Выделяют фимбрии, ответственные за адгезию; ответственные за питание; водно-солевой обмен; половые. Пили – это чаще половые фимбрии.

Споры – форма покоящихся бактерий, т е бактерий с Гр+ типом строения клеточной стенки. Споры образуются при неблагоприятных условиях. В данном случае спора не является способом размножения, как у грибов.

Формы бактерий: Шаровидные (кокки): по 1- микрококки; по 2- диплококки; по 3- тетракокки; цепь- стрептококки; гроздь- стафилококки. Палочковидные: крупные – обрубленный конец (бацилла); мелкие – закругленный конец – вибрион. Извитые: спирохеты, актиномицеты и др.

 

8. Ультраструктура бактерий

Под ультраструктурой бактерий понимают особенности строения цитоплазматической мембраны, цитоплазмы, капсулы, наличия жгутиков, пилей и тд.
Клеточная стенка(КС) – био-гетерогенный полимер покрывающий всю поверхность клетки.
КС всех бактерий состоит из пептидогликана. Он состит из N-ацетиил-глюкоз-амина, и N-ацетил муромовой кислоты, соединенных B-1,4-связями. Полисахаридные цепи связаны между собой короткими пептидными мостиками. Пептидогликан придает клеточной стенке ригидные свойства, благодаря чему бактериальная клетка способна сохранять свою форму.

Гр+ бактерии КС состоит главным образом из многослойного пептидогликана
Гр- пептидогликан однослойный (сверху располагается наружная мембрана)

Цитоплазматическая мембрана – разграничивает протопласт, находится под клеточной стенкой.
В состав липидов ЦМ входят нейтральные липиды, фосфолипиды, гликолипиды.
Белки ЦМ выделяют структурные и функциональные (они участвуют в синтезе веществ клеточной стенки)
ЦМ состоит из 3-х слоёв (2-й слой = фосфолипидный, пронизан глобулинами, осуществляющих транспорт веществ в бактерию)
Мезосома- производное ЦМ. Имеют неодинаковое строение, располагаются в виде коцевых мембран, пузырьков, трубочек и тд. Связаны с нуклеотидом, участвуют вы делении и спорообразовании.

Нуклеотид – своеобразное ядро эукариот. Лишён клеточной мембраны, не делится митозом, не содержит хромосом. Представляет собой 2-х нитевую молекулу ДНК, с небольшим кол-вом РНК.
Также у бактерии имеются плзамиды – это кольцевые фрагменты ДНК, не являющиеся жизненно необходимыми.

Рибосомы – рибо-нуклео-протеидные структуры, состоящие из 30S и 50S, которые объединены в 1-у = 70S. Не объединены в ЭПС

Капсула – бывает микрокапсула (определяется только при электронной микроскопии) и макрокапсула (покрывает снаружи клеточную стенку, состоит из полипротеинов и образуется у патогенных бактерий при неблагоприятных условиях среды)
Капсула образуется за счёт углеводов из окружающей среды (экзо-поли-сахариды).
Выполняет адгезивную и защитную функции.

Жгутики – состоят из флагелина, который прикрепляется к базальному тельцу (оно состит из нескольких дисков, расположенных в КС и ЦМ)
По кол-ву жгутков бывают:

· Монотрихи – 1 жгутик

· Лофотрихи – пучок жгуткиов

· Амфитрихи – на обеих концах

· Перитрихи – по всей поверхности

Пили – тонкие нити, покрывающие бактерии (длина = 0,3-10 мкм, толщина = 3 нм) Бывают:

· Пили I типа – обмпечивают адгезию

· Пили II типа – учасвтвуют в конъюгации (перенос ген. Материала)

Споры – это форма сохранения наследственной информации бактерий при неблагоприятный условиях.
Спорообразование:

· Образование спорогенной зоны внутри клетки (утолщение цитоплазмы)

· Образовнаие проспоры (изоляция спорогенной зоны, с помощью прорастающей ЦМ)

· Образование кортекса между внутренней и наружной стренкой проспоры

· Отмирание вегетативной части бактерии

9. Спорообразование у бактерий. Патогенные спорообразующие микробы.

Споры – это особое состояние покоящихся бактериальных клеток.

Спора характеризуется: снижением уровня обмена веществ и высокой устойчивостью к неблагоприятным факторам.

Причины перехода бактерий к спорообразованию: недостаток питательных веществ; недостаток воды; накопление продуктов обмена и др. неблагоприятные условия.

Эндоспоры – это бактериальные споры, которые формируются внутри материнской клетки.

У некоторых бактерий могут образовываться экзоспоры (только у метанокисляющих бактерий) и цисты(шарообразная клетка, у некоторых видов Азотобактерий). Это тоже покоящиеся формы, но в этом случае сама бектерия как будто покрывается защитной оболочкой, а не образует спору внутри себя.

Среди бактерий споры образуют: бациллы (спора не превышает диаметр вегетативной клетки), клостридии(спора превышает диаметр вегетативной клетки). Известны и спорообразующие кокки.

Расположение спор в клетке бактерии: центрально (в центре), субтерминально (ближе к концу), терминально (на конце клетки).

Строение споры. Центр часть споры представлена сердцевиной, которая окружена цитоплазматической мембраной (ЦПМ), к которой прилегает зачаточный пептидогликановый слой, затем слой коры – кортекса. На поверхности кортекса есть внешняя мембрана. Снаружи споры окружеиы многослойной оболочкой.

Функция спор: сохранение бактерии в неблагоприятных условиях; расселение бактерии. Споры у бактерий не служат для размножения!

СПОРООБРАЗОВАНИЕ.

Cпорообразование (инспоруляция) – это образование споры под контролем комплекса специальных генов.

Стадии спорообразования:

1. Подготовительная – изменяется обмен веществ, завершаетсяся удвоение ДНК. Клетка содержит 2 или более нуклеоида. Один локализован в спорогенной зоне, остальные в цитоплазме спорангия.

2. Стадия предспоры – со стороны ЦПМ вегетативной клетки происходит врастание двойной мембраны, в результате образуется проспора, окруженная 2-мя мембранами.

3. Образование оболочек – между мембранами образуется зачаточный пептидогликановый слой путем откладывается слоя коры и вокруг неружной мембраны формируется оболочка.

4. Созревание споры – завершение обрадованияя споры (происходит её уплотнение).

5. Разрушение родительской клетки.

В оптимальных условиях происходит проростание споры. Сначала она активно поглощает воду и набухает, усиливается дыхание, возрастает активность ферментов. Затем спора лопается и из неё выходит вегетативная клетка.

Спорообразующие микроорганизмы — это бациллы и клостридии. Отличия бацилл от клостридий: споры бацилл не превышают диаметр бактериальной клетки, у клостридий — превышает, бациллы по типу дыхания- аэробы, а клостридии-строгие(облигатные) анаэробы.

Окраска по методу Циля-Нельсона.

1.На фиксированный мазок наносят карболовый р-р фуксина через полоску фильтр.бумаги и подогревают до появления паров 3 раза.

2.На мазок наносят 5%р-р серной к-ты на 5сек для обесцвечивания.

3.Промывают

4.Докрашивают мазок метиленовым синим в течение 3минут

5.Промывают водой,высушивают и микроскопируют.Окраска по методу Ожешки.

1.На нефиксрированный мазок наносят 0,5% р-р хлористоводородной к-ты и подогревают на пламени горелки в течение 2-3минут.

2.Кислоту сливают,препарат промывают водой,просушивают и фиксируют над пламенем горелки.

3.Окрашивают препарат поЦилю-Нельсону. Споры бактерий преобретают красный цвет,а вегетативные формы-синим.