Общая х-ка бактериальных кл-к

Общая х-ка бактериальных кл-к

Бактерии – это прокариотические, преимущественно одноклеточные м/мы, к-е могут образовывать группы сходных клеток, х-ся клеточным, но не организменным сходством.

Осн.таксономическим критерием, позволяющим отнести штаммы бактерий к той или иной группе я-ся:

1. Морфология микробных клеток

2. Отношение окраски по грамму

3. Тип биол окисления (аэробы, факультативные анаэробы, облигатные анэробы)

4. Способность к спорообразованию

Дальнейшая дифференциация групп на семейства, рода и виды, к-е являются основной таксономической категорией проводится на основании изучения биохим св-в. Этот принцип положен в основу классификации бактерий, приведенной в определителях бактерий.

Существует внутривидовая дифференцировка бактерий на варианты:

1. По биол св-вам (биовары, или биотипы)

2. По биохим активности (ферментовары)

3. По антигенному строению (серовары, или серотипы)

4. По чувствительности к бактериофагам (фаговары, или фаготипы)

5. По устойчивости к антибиотикам (резистентовары)

В микробиологии применяют спец термины: культура, штамм, клон.

Культура – видимая глазом сов-ть бактерий на питат средах. Различают смешан и чистые.

Штамм – сво-ть бактерий 1го вида, выделяемых из разных источников или из 1го источника, но в разное время (кишечная палочка).

Клон – сов-ть бактерий, явл-хся потомством одной клетки.

Особенности морфологии м-мов

Среди осн морф ф-м м-мов различ:

· шаровидные (кокки)

· палочковидные

Кокки по х-ру взаиморасположения дел на:

1. Микрококки – отдельные изолир колонии

2. Диплококки – сцеплен по парам

3. Тетракокки – по 4

4. Стрептококки – сцеплен в цепочки

5. Сорцины – сцеплен в пакеты по 8, 12, 16

6. Стафилококки – сцеплен в виде «виногр.гр»

Палочковидные бактерии различаются:

1. По форме:

а. правильные (энтеробактерии,
псевдоманады)

б. неправильные (коринебактерии)

2. По размеру:

а. мелкие (бруцеллы, бордетеллы)

б. средние (киш.палочка)

в. крупные (бациллы, клостридии)

3. По форме концов:

а. обрубленные (бациллы)

б. закругленные (сальмонеллы)

в. заостренные (фузобактерии)

г. утолщенные (коринебактерии)

4. По х-ру взаиморасположения:

а. по одиночке

б. диплобактерии (диплобациллы)

в. стрептобактер (стрептобациллы)

г. извитые формы

Извитые формы по х-ру и кол-ву завитков различаются:

а. вибрионы (слегка изогнутые палочки)

б. спириллы (имеют 1 или неск завитков)

в. спирохеты:

· лептоспиры (завитки с загнутыми крючкообразными концами)

· борреллии (от 4 до 12 непр завитков)

· трепонемы (от 14 до 17 равномерных мелких завитков).

Ультраструктура бактериальной клетки

Стр-ру Б изучают в основном с помощью следующих методов:

· электронная микроскопия

· ультрацентрифугирование

· цитохимические методы

Структурные компоненты бакт кл-ки дел на обязательные и необязтельные.

Обязательными я-ся:

1. Кл.стенка

2. Цитоплазматическая мембрана

3. цитоплазма с рибосомами и ядерным аппаратом

Необязательные:

1. Капсула

2. Микрокапсула

3. Внеклет что-то

4. Включения

5. Жгутики

6. Споры

7. Пили

Особенности строения кл.стенки бактериальных клеток

Основу кл.стенки у Б составляет пептидогликан муреин. Ф-ции кл.стенки:

1. Я-ся осмотическим барьером

2. Определяет ф-му бактерий

3. Защищает к-ку от возд.о.ср.

4. Несет разнообразные рецепторы, способствующие прикреплению фагов и др.разл.хим. соединений

5. Через нее в к-ку поступ хим, питат в-ва и выдел прод обмена

6. В ней находится специфический О-антиген

7. С ней связан эндотоксин бактерий

Существует 2 типа стр-я кл.стенки:

· грам (+)

· грам (-)

Кл.стенки грам(+) и грамо(-) Б резко различаются как по химическому составу, так и по ультраструктуре.

В состав кл.ст. входят 7 разл. групп хим в-в, при этом пептидогликан присутствует только в клеточной стенке. У грам(+) он составляет основную массу в-ва кл.ст (40-90%), у грам(-) – его содержание значительно меньше (1-10%).

Под электр. микроскопом кл.ст. грам(+) Б выглядит как однородный плотный слой, толщина которого колеблется от 20 до 80 нм. У грам(-) обнаружена многослойная кл.стенка. Внутренний плотный слой толщиной 2-3 нм, сост. из пептидогликана. Снаружи к нему прилегает, как правило, волнистый слой (8-10 нм) – это две плотные полосы, разделенные промежутком, как у элементарных мембран. Поэтому трехконтурный внешний компонент клеточной стенки грам(-) Б получил название наружной мембраны.

Кл.ст. грам(+) плотно прилегает к ЦПМ, компоненты которой (пептидогликановый слой и наружная мембрана) разделены промежутком и четко отделены аналогичным образом от ЦПМ. Пространство между цитоплазматической и наружной мембранами получило название периплазматического. Оно, как можно видеть из строения кл.стенок обеих групп Б, характерно только для грамотрицательных форм.

Т.о., кл.ст. обладает определенной жесткостью и эластичностью, т.е. может изгибаться. Ее можно разрушить ультразвуком, УФ, ферментом лизоцином и др.способами. Толщина кл.ст. колеблется от 20 до 100 нм и составляет ≈ 20% сухого в-ва бактер.кл-ки.

Хим.сотав кл.ст. у разных Б сложный и неоднородный, основной каркас сост. Пептидогликан муреин. Кроме него имеются липиды, полипептиды, полисахариды, аминок-ты, тейхоевые к-ты.

Отделы бактерий в связи с особенностями строения клеточной стенки

Все Б в связи с различиями в кл.ст. делятся на 4 отдела:

1. Грациликуты – это Б с тонкой кл.ст., грам(-). К ним относятся различные извитые, палочковидные, кокковидные формы, а также риккетсии и хломидии. Эти Б могут быть подвижными или неподвижными, аэробами и анаэробами, не образующие спор, размножаются почкованием. По типу питания могут быть: паразитами или сапрофитами. Обитают в почве, водоемах и во внутренней среде ж-х и раст.

2. Фирмикуты – это Б с толстой кл.ст., грам(+). К ним относятся палочковидные, кокковые формы Б, а также актиномицеты, коринебактерии и микобактерии. Они могут быть подвижными и неподвижными, спорообразующими и неспорообразующими.

3. Тенерикуты – это прокариоты без кл.ст. К ним относятся микоплазмы. Они имеют лишь ЦПМ. Размножаются фрагментацией, почкованием и простым бинарным делением.

4. Мендозикуты – это архебактерии, отличающиеся дефектной кл.ст., особенностями стр-я эндоспор, бол-во строгие анаэробы, есть и аэробы. Способны существовать в экстремальных условиях. Медицинского значения не имеют.

Разновидности форм бактер. клеток

Из любой бактериальной кл-ки можно получить ф-мы полностью или частично лишенные кл.ст. Они называются соответственно протопластами и сферопластами.

Существуют также L-формы бактерий, к-е в отличии от прото- и сферопластов, способны к размножению. L-формы разных видов Б морфологически неразличимы. Независимо от формы исходной кл-ки они представляют собой сферические образования разн. размеров. Различают L-формы – стабильные и нестабильные.

L-формы разл.Б играют существен.роль в проявлении многих хронических и рецидивирующих инфекционных заб-ний, н-р, бруцеллеза, туберкулеза, сифилиса, хронич.гонории.

А. Цитоплазма. Состав

ЦПМ ограничивает цитоплазму бактерий, к-я представляет собой гранулярную стр-ру. Цитоплазма – это коллоидная система, состоящая из воды, белков, жиров, углеводов, минеральных соединений и др.в-в, соотношение к-х варьирует в зависимости от вида бактерий и их возраста.

Цитозоль - это фракция цитоплазмы, к-я имеет гомогенную консистенцию и состоит в основном из белковых макромолекул (растворенных РНК, ферментных белков, продуктов и субстратов разл. р-ций) Цитозоль служит поддерживающей средой для кл.ст.

В цитоплазме локализованы рибосомы и бактериальный нуклеоид. В ней также могут находится включения и плазмиды (внехромосомная ДНК).

12. Необязательные структурные
компоненты бактериальной клетки

К ним относятся:

1. Капсула

2. Микрокапсула

3. Внеклет что-то

4. Включения

5. Жгутики

6. Споры

7. Пили

Споры Б представляют собой бактериальные кл-ки в состоянии анабиоза и образуются только при неблагоприятных условиях внешней среды. Спорообразующие Б наз-ся бациллами.

В процессе спорообразования кл-ка почти полностью теряет воду, сморщивается, кл.ст. уплотняется, появляется новое в-во дипиколинат кальция, к-е образует комплексы с биополимерами кл-ки устойчивые к действию темп-ры и УФ лучей.

В о.ср. споры Б могут сохраняться годами, но при попадании в благ. условия спора впитывает влагу, комплексы распадаются, дипиколинат разрушается и спора превращается в вегетативную кл-ку. Т.о., спору рассматривают не как способ размножения, а только как ф-му существования бакт.кл-ки в небл. условиях.

Преобразования идут по следующей схеме: 1 кл → 1 спора → 1 кл. Спорообр. х-но, в основном, для грам(+) Б. У грам (-) эквивалентом спорообразов. я-ся переход в так называемое культивируемое состояние. В такой ф-ме они также длительно сохраняются в о.ср.

При использ. окраски по грамму споры не воспринимают красителей, поэтому на окрашенном фоне они бесцветны.

Микрофлора почвы

Почва я-ся средой обитания м-мов. Они находят в почве все условия, необходимые для своего развития: пищу, влагу и защиту от губительного влияния прямых солнечных лучей и высушивания.

Количествен. и качествен. состав микрофлоры различных почв значительно колеблется в зависимости от хим состава почв, ее физических св-в, р-ции, влагоемкости, степени аэрации. Также влияют климатические условия, время года, способы с/х обработки почвы, х-р растит покрова и мн др факторы.

Неодинаково распространены м-мы и по горизонтали почвы. Меньше всего их содержится в самом поверхностном слое (неск. мм), где они подвергаются неблагоприятному воздействию солнечного света и высушиванию.

Обильно населен след слой почвы, толщиной 5 см. По мере углубления число м-в падает. На глубине 25 см кол-во их в 10-20 раз меньше, чем в поверхностном слое толщиной 1-2 см. Меняется с глубиной и состав микрофлоры. В верхних слоях почвы, содержащих много остатков ж-х и раст., а также подвергающихся хорошей аэрации, преобладают аэробные сапрофитные орг-мы, способные расщеплять сложные орг.соед. Чем глубже почвенные слои, тем беднее они орг. в-вами; доступ воздуха в них затруднен, поэтому здесь преобладют анаэроб. Б.

Кол-во Б в почве измеряется сотнями и тысячами миллионов в 1 г.

Видовой состав: микрофлора почвы представлена разнообразными видами Б, актиномицетов, грибов, водорослей и простейших ж-х. К постоянным обитателям относятся разные спороносные Б. Из аэробов чаще встречаются Bacillus mycoides, B. mesentericus, B. megatherium, из анэробов Cloridium sporogenes, C. perfringens, C. putrificum.

В почве также находятся Б маслянокислые, разлагающие клетчатку, нитрифицирующие, денитрифицирующие, азотфиксирующие. Наряду с обычными обитателями почвы могут встречаться и болезнетворные м-мы, преимущественно спорообразующие Б, н-р, возбудители столбняка, газовой гангрены, ботулизма и др.

Патогенные беспоровые Б (н-р, брюшнотифозные, дизентерийные) сохраняются в почве сравнительно недолго (недели, месяцы), а споры Б – годами.

Деятельность почвенных микроорганизмов играет большую роль в формировании почвы, создании ее плодородия. Особо важное значение имеют микроорганизмы, фиксирующие свободный азот, и те, к-е переводят соединения C, N, P и др.эл-в из недоступных для растений форм в усвояемые ими в-ва. Также осуществляют минерализацию попадающих в почву разнообразных орг.в-в.

Микроорганизмы водоемов

Природные воды представляют собой среду, в к-ой м-мы могут размножаться. Интенсивность размножения микробов в воде зависит от ряда ф-в и в первую очередь от наличия в ней пищи. Природные воды всегда содержат в большем или меньшем кол-ве растворенные орг и минеральные в-ва, к-е могут быть использованы м-ми в процессе питания. Количественный и качественный состав микрофлоры различных природных вод разнообразен.

Состав микрофлоры подземных вод (артезианской, ключевой) зависит, гл. образом, от глубины залегания водоносного слоя, х-ра грунта и почвы. Арт воды, находящиеся на больших глубинах, содержат очень мало м-в. Подземные воды, добываемые через обычные колодцы из неглубоких водоносных слоев, куда могут просачиваться поверхностные загрязнения, содержат обычно значительные кол-ва Б, среди к-х могут быть и болезнетворные. Чем выше грунтовые воды, тем обильнее их микрофлора.

Поверхностные воды, т.е. воды открытых водоемов (рек, озер), отличаются большим разнообразием и непостоянством хим состава и состава микрофлоры. Эти воды загрязняются остатками растений, промышленными и бытовыми отбросами. Загрязнения попадают в водоемы, гл. образом, с дождевыми потоками и со сточными водами промышленных производств. Вместе с различными орг и минеральн загрязнениями в водоемы вносится масса м-в, среди к-х могут попадать патогенные.

Возбудители кишечных инфекций и др патогенные Б в воде длительно сохраняются вирулентными. Так, возбудитель брюшного тифа сохраняется в водопроводной воде 2-93 дня, дизентерии – 15-27, а холеры – 4-28 дней. В речной воде возбудители этих заболеваний сохраняют жизнеспособность в течение соответственно 4-183 дней, 12-90 дней и 1-90 дней.

Состав и кол-во микробов открытого водоема зависят от химического состава воды, заселенности прибрежных р-в, времени года и других причин.

В чистых водоемах до 80% всей аэробной сапрофитной микрофлоры приходится на долю кокковых форм Б, остальные - преимущественно бесспоровые палочковидные Б.

В воде прибрежной зоны водоемов, особенно стоячих, м-в больше, чем вдали от берегов. Бол-во м-в содержится также в поверхностных слоях воды, но особенно много их в иле, гл. образом, в его верхнем слое, где образуется как бы пленка из Б, играющая большую роль в процессах превращения в-в в водоеме. Сильно возрастает число Б в открытых водоемах во время весеннего половодья или после обильных дождей.

Бурное развитие микроскопических водорослей обуславливает «цветение» водоемов, при чем ухудшаются органолептические св-ва воды, осложняется работы фильтров на водопроводных станциях. Также массовое развитие нек-х сине-зеленых водорослей может служить причиной падежа скота, отравления рыбы, заболеваний людей.

К водоисточникам, к самой питьевой воде предъявляются определенные нормативные требования по содержанию м-в.

Микрофлора воздуха

В атмосферный воздух м-мы попадают с поверхности земли и предметов вместе с подымающейся пылью, а также с мельчайшими капельками влаги, сдуваемыми с водной поверхности. М-мы находятся в воздухе обычно вместе с частицами пыли.

Воздух не является благоприятной средой для развития м-в, т.к. в нем отсутствует капельно-жидкая вода. В воздухе м-мы лишь временно могут сохранять жизнеспособность, и многие из них более или менее быстро погибают под влиянием высушивания и солнечных лучей.

Колич. и кач состав микрофлоры атм воздуха может существенно изменяться в зависимости от клим условий, времени года и других факторов. Над морями, горами, ледяными полями Арктики воздух содержит очень мало микробов. Значительно их больше в воздухе населенных местностей, особенно крупных промышленных городов. Чем больше в воздухе пыли, тем больше в нем м-в. Каждая пылинка может нести на себе мн-во м-в.

Кол-во микробов в воздухе по мере удаления от населенных мест заметно снижается. Жизнеспособные м-мы обнаружены даже в стратосфере, хотя их там очень мало. Зимой м-в значительно меньше, чем летом. Ветры способствуют обогащению воздуха микробами, а выпадающие осадки значительно очищают от них воздух.

Большое значение для уменьшения кол-ва микробов в воздухе имеют зеленые насаждения.

Состав микрофлоры воздуха нестабилен. В воздухе находятся обычно наиболее устойчивые против высыхания и действия УФ лучей различные микрококки, сарцины, споры бактерий и грибов, дрожжи. Могут встречаться и болезнетворные м-мы, особенно устойчивые к высушиванию, н-р туберкулезные палочки, патогенные стрептококки и стафилококки, вирусы.

В закрытых помещениях, особенно где находится много людей, воздух почти всегда содержит больше м-в, чем наружный.

На предприятиях пищевой пром-ти, в производственных цехах и в местах хранения продуктов необходимо соблюдать не только определенные вл-ть и темп-ру воздуха, но и его чистоту.

Чистым считается воздух, содержащий в 1 м³ до 1500 бактерий и 16 стрептококков, загрязненным же – при 2500 бактерий и 38 стрептококков.

Своевременная окраска, побелка стен и потолков, ежедневная влажная уборка помещений, систематическая вентиляция, особенно с фильтрацией поступающего воздуха, значительно уменьшают запыленность помещений и кол-во в них микробов.

В отдельных случаях для очистки воздуха от м-в применяют дезинфекцию.

3. Классификация микроорганизмов.
Бинарная номенклатура

М-мы – организмы невидимые невооруженным глазом из-за их незначительных размеров. Критерий размера – это единственный признак, к-й их объединяет. В основном мир м-в более разнообразен, чем мир микроорганизмов.

Согласно современной систематике м-мы относят к 3 царствам:

1. Vira – царство вирусов

2. Procariotae – истинные Б, риккетсии, хломидии, актиномицеты, микоплазмы

3. Eucariotae – простейшие и грибы

Также как и для раст и ж-х для названия м-в применяется бинарная номенклатура.

Если видовую принадлежность не удается определить и определена только принадлежность к роду, тогда применяют термин species (sp). Чаще всего это имеет место при идентификации м-в, имеющих нетрадиционные пищевые потребности или условия существования.

Название рода обычно либо основано на морфологическом признаке соответствующего м-ма, н-р стафилококкус, либо я-ся производным от фамилии автора, к-й открыл или изучил этот м-м, н-р Echerichia, Neisseria, Shigella.

Видовое название часто связано с наименованием основного вызываемого этим микробом заболевания. Н-р: холерный вибрион – Vibrio cholerae, Shigella dyzenteria – возбудитель дизентерии.

Рост и размножение бактерий

Для микробиологич. диагностики, изучение микроорг. И в биотехнологических целях микр. культивируются на искусств. пит. средах.

Рост микробной культуры – это процесс увеличения массы клеток микроорг. Скорость роста зависит от наличия во внешн.среде пит. Веществ, продуктов обмена, от температуры, влажности. Увеличение числа кл.популяции микроорг. – это размножение. Оно хар-ся временем генерации (интервал времени, за к-ый число клеток удваивается), также концентрацией бактерий. Бактерии всегда сущ. в виде многочисленной популяции и развитие бакт. популяций можно рассм.как замкнутую систему. В росте и размножении выделяют 4 фазы:

1. Лаг-фаза, фаза задержки размножения – начинается с момента пересева на свежую питательную среду. В это время клетка приспосабливается к условиям новой среда, интенсивно растут, но не размножаются.

2. Логарифмическая или экспоненциальная фаза – период быстрого роста, характеризуется активным размножением клетки и также накоплением в среде продуктов энергетического обмена.

3. Стационарная фаза или период зрелости культуры – наступает когда число клеток популяции перестает увеличиваться – это связано с тем, что наступает равновесие между числом вновь образовавшихся и гибнувших клеток из-за накопления продуктов обмена.

4. Фаза отмирания х-ся преобладанием в популяции числа погибших клеток и прогрессивным снижением числа жизнеспособных клеток в популяции, связано с изменением физико-химических условий среды, истощаются питательные вещества и накапливаются токсины.