Жгутики и включения у бактерий. Методы их обнаружения.

ЖГУТИКИ бактерий определяют подвижность бактериальной клетки. Жгутики представляют собой тонкие нити, берущие начало от цитоплазматической мембраны, имеют большую длину, чем сама клетка. Толщина жгутиков 12-20 нм, длина 3—15 мкм. Они состоят из 3 частей: спиралевидной нити, крюка и базального тельца, содержащего стержень со специальными дисками (1 пара дисков — у грамположительных и 2 пары — у грамотрицательных бактерий). Дисками жгутики прикреплены к цитоплазматической мембране и клеточной стенке. При этом создается эффект электромотора со стержнем — ротором, вращающим жгутик. В качестве источника энергии используется разность протонных потенциалов на цитоплазматической мембране. Механизм вращения обеспечивает протонная АТФ-синтетаза. Скорость вращения жгутика может достигать 100 об/с. При наличии у бактерии нескольких жгутиков они начинают синхронно вращаться, сплетаясь в единый пучок, образующий своеобразный пропеллер.

Жгутики состоят из белка — флагеллина (от. flagellum — жгутик), являющегося антигеном — так называемый Н-антиген. Субъединицы флагеллина закручены в виде спирали.

Классификация бактерий по жгутикам

1. Бактерии, имеющие один жгутик называются монотрихами. Как правило, такой жгутик расположен на полюсе клетки. Монотрихи – самые «быстроходные» среди бактерий.

2. Бактерии, имеющие более одного жгутика, называются политрихами.

а. Если у бактерий имеется – как правило, на полюсе клетки – пучок жгутиков, то такие бактерии называются лофотрихами.

б. Если пучки жгутиков (или два жгутика) располагаются на противоположенных полюсах клетки, то такие бактерии называются амфитрихами.

в. Если жгутики располагаются по всему периметру клетки, то такие бактерии называются перитрихами.

3. Бактерии, лишённые жгутиков, называются атрихами.

Методы выявления жгутиков условно можно разделить на две группы: косвенные и прямые.

1. Косвенно жгутики можно выявить по факту подвижности бактериальных клеток. Для выявления подвижности бактерий готовят, например, препарат «раздавленная» (или «придавленная») капля. Для этого каплю бактериальной культуры – лучше, если эта культура будет при этом выращена на жидкой питательной среде – помещают на предметное стекло и накрывают покровным стеклом. Микроскопируют или с помощью иммерсионной системы или использую объектив 40. Для того, чтобы чётче разглядеть неокрашенные живые бактерии, можно несколько затемнить поле зрения, приспустив конденсор.

2. При прямом обнаружении жгутиков их непосредственно наблюдают в микроскоп.

Для этого применяются специальные методы окраски. Например, метод Морозова основан на обволакивании жгутика тонким слоем солей серебра или ртути. При этом жгутик, не меняя своей формы, становиться чуть толще. Этого достаточно, чтобы структура, «перешагнув» нижнюю границу разрешающей способности иммерсионного микроскопа, стала видимой.

Включения

В цитоплазме имеются различные включения в виде гранул гликогена, полисахаридов, бета-оксимасляной кислоты и полифосфатов (волютин). Они накапливаются при избытке питательных веществ в окружающей среде и выполняют роль запасных веществ для питания и энергетических потребностей.

Волютин обладает сродством к основным красителям и легко выявляется с помощью специальных методов окраски (например, по Нейссеру) в виде метахроматических гранул. Толуидиновым синим или метиленовым голубым волютин окрашивается в красно-фиолетовый цвет, а цитоплазма бактерии — в синий. Характерное расположение гранул волютина выявляется у дифтерийной палочки в виде интенсивно прокрашивающихся полюсов клетки. Метахроматическое окрашивание волютина связано с высоким содержанием полимеризованного неорганического полифосфата. При электронной микроскопии они имеют вид электронно-плотных гранул размером 0,1—1,0 мкм.

Окраска по методу Нейссера (для выявления зерен волютина):

- на фиксированный мазок нанести ацетат синьки Нейссера на 2-3 минуты

- добавить раствор Люголя на 10-30 секунд

- промыть водой

- мазок докрасить водным раствором везувина или хризоидина в течение 30-60 секунд

- промыть водой, высушить, микроскопировать

Зерна волютина имеют щелочную реакцию, поэтому воспринимают ацетат синьки, окрашиваясь в темно-синий цвет. Цитоплазма, имея кислую реакцию, воспринимает везувин и окрашивается в желтый цвет.

Питание бактерий. Источники основных элементов. Классификация бактерий по типам питания. Основные различия между ауто – и гетеротрофами, сапрофитами и паразитами. Факторы роста. Механизмы транспорта питательных веществ в бактериальную клетку.

По типу питания:

Автотрофы — создают органические вещества из неорганических сами:

1) Фототрофные - способные использовать солнечную энергию;

2) Хемотрофные - получающие энергию за счет ОВР:

a. Нитрифицирующие;

b. Серобактерии;

c. Железобактерии;

Гетеротрофы —используют в качестве источника углерода разнообразные органические углеродосодержащие соединения:

1) Сапрофиты – используют органику мертвых организмов.

2) Паразиты - используют органику живых организмов.

3) Симбионты – существуют в организме хозяина не нанося вреда.

По типу окисления субстрата:

Литотрофы – используют в качестве доноров электронов неорганические соединения.

Органотрофы - используют в качестве доноров электронов органические соединения.

Прототрофы – синтезируют все соединения из глюкозы, как единственного источника углерода и из солей NH4, как единственного источника N.

Ауксотрофы – не синтезируют все соединения из глюкозы, как единственного источника углерода и из солей NH4, как единственного источника N.

Факторы роста:

1) Аминокислоты (лейцин, тирозин, аргинине и др), бактерии - ауксотрофы.

2) Пуриновые и пиримидиновые основания и их производные (аденин, гуанин, цитозин, урацил, тимин и др.).

3) Липиды, компоненты фосфолипидов.

4) Витамины, главным образом группы В.

5) Фолиевая кислота, биотин, компоненты цитохромов.

Механизмы питания:

· Простая диффузия, при которой перемещение веществ происходит по градиенту концентрации через ЦМ.. Вещества проходят через липидную часть ЦМ и реже по

заполненным водой каналам в ЦМ. Пассивная диффузия осуществляется без затраты энергии.

· Облегченная диффузия при которой перемещение веществ происходит по градиенту концентрации через ЦМ, с помощью специфических молекул-переносчиков в ЦМ => собственно переносчик (пермеазы). Без затраты энергии.

· Активный транспорт происходит с помощью пермеаз и направлен на перенос веществ из области с меньшей концентрации в область с большей => затрата энергии АТФ.

· Перенос (транслокация) групп сходен с активным транспортом, отличаясь тем, что переносимая молекула видоизменяется в процессе переноса, например фосфорилируется.