Морфология и химический состав бактерий. Протопласты. L – формы бактерий. 8.Ультраструктура бактерий.

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Морфология и химический состав бактерий. Протопласты. L – формы бактерий. 8.Ультраструктура бактерий.

По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов.

1.Шаровидные или кокки

2.Палочковидные.

3.Извитые.

4.Нитевидные.

Кокковидные: 1.Микрококки расположены в одиночку 2.Диплококки- гонококк, менингококк, пневмококк.

3.Стрептококки. образуют цепочки.

4.Тетракокки. Деление в двух взаимоперпендикулярных плоскостях

5.Сарцины. Деление в трех взаимоперпендикулярных плоскостях

6.Стафилококки напоминают грозди винограда.

Палочковидные формы микроорганизмов.

1.Бактерии- палочки, не образующие спор.

2.Бациллы- аэробные спорообразующие микробы. 3.Клостридии- анаэробные спорообразующие микробы.

Извитые формы микроорганизмов.

1.Вибрионы один изгиб. 2.Спириллы- имеют 2- 3 завитка.

3.Спирохеты- имеют различное число завитков.

Ультраструктура

1.капсула защитная полипептидная или полисахаридная оболочка.Содержит много воды. Функции – защитная, антигенная, запас веществ, адгезия. Бывает микро и макрокапсула. Окраска по Бури-Гинсу.

2. Жгутики – необязательные белковые, из сократительного белка флагеллина.( монотрих, лофотрих, амфитрих, перитрих)

3. Пили – микроворсинки, белковые трубочки на поверхности для адгезии и конъюгации.

4.Клеточная стенка – обязательный элемент бактерии. Функции: форма, защита, транспорт, антигены, спорообразование. Окраска по Граму.

В соответствии с ней выделяют две большие группы- грамположительные (" грам+" ) и грамотрицательные (" грам - " ) бактерии. Стенка грамположительных бактерий после окраски по Граму сохраняет комплекс йода с генциановым фиолетовым (окрашены в сине- фиолетовый цвет), грамотрицательные бактерии теряют этот комплекс и соответствующий цвет после обработки и окрашены в розовый цвет за счет докрашивания фуксином.

Особенности клеточной стенки грамположительных бактерий.

Мощная, толстая, несложно организованная клеточная стенка, в составе которой преобладают пептидогликан и тейхоевые кислоты, нет липополисахаридов.

Особенности клеточной стенки грамотрицательных бактерий.

Клеточная стенка значительно тоньше, чем у грамположительных бактерий, содержит ЛПС, липопротеины, фосфолипиды, Устроена более сложно- имеется внешняя мембрана, поэтому клеточная стенка трехслойная.

5. Цитоплазматическая мембрана

6.Цитоплазма

7. Мезосомы – выросты цитоплазматической мембраны – деление

8. Рибосомы

9.Нуклеоид.

10.Плазмиды – изолированные фрагменты ДНК.

11.Включения

12. Споры – По Цилю-Нильсену

Протопласты – полностью лишены клеточной стенки, Сферропласты – частично лишены.

L-формы – без клеточной стенки но способные размножаться.

9.Спорообразование у бактерий. Патогенные спорообразующие микробы.

Спорообразование у бактерий.

Для спорообразующих бактерий характерно образование в цитоплазме круглой или овальной споры.

Спорообразование - это способ сохранения вида (генофора) во внешней среде при неблагоприятных условиях, а не способ размножения. Спора образуется в цитоплазме в течение 18-20 часов и может располагаться у собственно бацилл - центрально, у клостридий - центрально или субтерминально, у плектридий - терминально. Прорастание спор в вегетативные клетки начинается при их попадании в благоприятные условия и этот процесс длится 4-5 часов.

Стадии спорообразования: 1 Подготовительная. В цитоплэзме бактерий образуется уплотненный участок, не имеющий свободной воды, называемый " спорогенной зоной", в которой содержится нуклеоид.

2.Стадия предспоры (проспоры). Вокруг спорогенной зоны образуется оболочка из двойной ЦПМ.

3.Образование кортекса, состоящего из пептидогликана и наружной мембраны, с повышенным содержанием солей кальция и липидов.

4.Стадия созревания. С внешней стороны наружной мембраны образуется оболочка споры, после чего вегетативная часть клетки лизируется, освобождая спору.

Споры очень устойчивы во внешней среде. Устойчивость спор обусловлена:

а) низким содержанием воды, и она находится в связанном состоянии;

б) повышенным содержанием солей кальция и липидов.

Споры можно обнаружить в бактериальной клетке специальной окраской по методу Ожешко (при микроскопии: споры - ярко-красного цвета, вегетативные тела бактерий - синего), или с помощью фазово-контрастной микроскопии.

Примеры спорообразующих бактерий:

Bacillus anthracis

Clostridium perfringens

Clostridium tetani

Clostridium botulinum

Среди них встречаются патогенные виды — бациллы сибирской язвы, возбудители газовой гангрены, столбняка и ботулизма.

Капсулы у бактерий. Методы их обнаружения.

Капсула бактерии — слизистая структура толщиной более 0, 2 мкм, прочно связанная с клеточной стенкой бактерий и имеющая чётко очерченные внешние границы. Она выявляется при специальных методах окраски по Бурри-Гинсу создающих негативное контрастирование веществ капсулы: тушь создаёт тёмный фон вокруг капсулы.

Капсула состоит из полисахаридов или полипептидов, содержит много воды.

Многие бактерии образуют микрокапсулу — слизистое образование толщиной менее 0, 2 мкм, выявляемое лишь при электронной микроскопии.

Функции – защитная, антигенная, запас веществ, адгезия. Окраска по Романовскому-Гимзе.

Жгутики и включения у бактерий. Методы их обнаружения.

Бактерия с одним жгутиком называется монотрихом; бактерия с пучком жгутиков на одном конце клетки — лофотрихом; на обоих концах — амфитрихом; бактерия со жгутиками, расположенными по всей поверхности клетки, называется перитрихом (рис. 7).

Число жгутиков различно у разных видов бактерий. Например, спириллы (Spirillum) имеют от 5 до 30 жгутиков, вибрионы (Vibrio) — 1 или 2—3 жгутика на полюсе клетки, а у палочковидных бактерий Proteus vulgaris и Clostridium tetani обнаружено от 50 до 100 жгутиков. Толщина жгутиков колеблется от 10 до 20 нм, длина — от 3 до 15.мкм, причем у одной и той же бактериальной клетки длина может изменяться в зависимости от состояния культуры и факторов внешней среды. В химическом отношении жгутики представляют собой белок флагеллин.

Белковые молекулы, из которых состоят жгутики, собраны в спиральные цепи, закругленные вокруг полой сердцевины.

Жгутики хорошо видны в электронном микроскопе, для наблюдения через оптический микроскоп требуется их специальная обработка. Жгутики не относятся к жизненно важным структурам бактериальной клетки. Так, бактерии, обладающие жгутиками, можно вырастить в условиях, при которых эти структуры у них не развиваются. У подвижных бактерий наблюдаются «фазовые вариации», то есть в течение одной фазы развития жгутики имеются, в другой — отсутствуют. Жгутики можно разрушить, а клетка останется жизнеспособной.

Жгутики прикрепляются к особой структуре — базальному тельцу, расположенному под цитоплазматической мембраной. Движение жгутику сообщает через его основание жгутиковый «мотор» — базальное тельце, состоящее из центрального стержня, вставленного в систему колец, которые вращаются относительно друг друга.

Включения являются продуктами метаболизма микроорганизмов, которые располагаются в их цитоплазме и используются в качестве запасных питательных веществ. К ним относятся включения гликогена, крахмала, серы, полифосфата (волютина) и др.

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

Под питанием понимают процессы поступления и выведения питательных веществ в клетку и из клетки. Питание в первую очередь обеспечивает размножение и метаболизм клетки.

Среди необходимых питательных веществ выделяют органогены – это восемь химических элементов, концентрация которых в бактериальной клетке превосходит 10—4 моль. К ним относят углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, магний, кальций.

Кроме органогенов, необходимы микроэлементы. Они обеспечивают активность ферментов. Это цинк, марганец, молибден, кобальт, медь, никель, вольфрам, натрий, хлор.

Для бактерий характерно многообразие источников получения питательных веществ.

В зависимости от источника получения углерода бактерии делят на:

1) аутотрофы (используют неорганические вещества – СО2);

2) гетеротрофы;

-Гетеротрофы, утилизирующие органические остатки отмерших организмов в окружающей среде, называются сапрофитами

-Гетеротрофы, вызывающие заболевания у человека или животных, относят к патогенным и условно-патогенным. Среди патогенных микроорганизмов встречаются облигатные и факультативные паразиты (от греч.parasitos— нахлебник). Облигатные паразиты способны существовать только внутри клетки, например риккетсии, вирусы и некоторые простейшие.

3) метатрофы (используют органические вещества неживой природы);

4) паратрофы (используют органические вещества живой природы).

Процессы питания должны обеспечивать энергетические потребности бактериальной клетки.

По источникам энергии микроорганизмы делят на:

1) фототрофы (способны использовать солнечную энергию);

2) хемотрофы (получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций);

3) хемолитотрофы (используют неорганические соединения);

4) хемоорганотрофы (используют органические вещества).

Факторами роста бактерий являются витамины, аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые основания, присутствие которых ускоряет рост.

Среди бактерий выделяют:

1) прототрофы (способны сами синтезировать необходимые вещества из низкоорганизованных);

2) ауксотрофы (являются мутантами прототрофов, потерявшими гены; ответственны за синтез некоторых веществ – витаминов, аминокислот, поэтому нуждаются в этих веществах в готовом виде).

Микроорганизмы ассимилируют питательные вещества в виде небольших молекул, поэтому белки, полисахариды и другие биополимеры могут служить источниками питания только после расщепления их экзоферментами до более простых соединений.

Метаболиты и ионы поступают в микробную клетку различными путями.

Пути поступления метаболитов и ионов в микробную клетку.

1. Пассивный транспорт (без энергетических затрат):

1) простая диффузия;

2) облегченная диффузия (по градиенту концентрации, с помощью белков-переносчиков).

2. Активный транспорт (с затратой энергии, против градиента концентрации; при этом происходит взаимодействие субстрата с белком-переносчиком на поверхности цитоплазматической мембраны).

Встречаются модифицированные варианты активного транспорта – перенос химических групп. В роли белков-переносчиков выступают фосфорилированные ферменты, поэтому субстрат переносится в фосфорилированной форме. Такой перенос химической группы называется транслокацией.

Классификация бактерий по источнику получения энергии. Основные различия между фото – и хемотрофами, аэробами и анаэробами. Биохимические механизмы аэробного и анаэробного дыхания. Методы культивирования анаэробных бактерий.

Учитывая источник энергии, среди бактерий различают фототрофы, т.е. фотосинтезирующие (например, сине-зеленые водоросли, использующие энергию света), и хемотрофы, нуждающиеся в химических источниках энергии.

Дыхание, или биологическое окисление, основано на окислительно-восстановительных реакциях, идущих с образованием АТФ-универсального аккумулятора химической энергии. Энергия необходима микробной клетке для ее жизнедеятельности. При дыхании происходят процессы окисления и восстановления: окисление— отдача донорами (молекулами или атомами) водорода или электронов; восстановление— присоединение водорода или электронов к акцептору. Акцептором водорода или электронов может быть молекулярный кислород (такое дыхание называется аэробным) или нитрат, сульфат, фумарат (такое дыхание называется анаэробным — нитратным, сульфатным, фумаратным).

Анаэробиоз (от греч. аег — воздух +bios— жизнь) — жизнедеятельность, протекающая при отсутствии свободного кислорода. Если донорами и акцепторами водорода являются органические соединения, то такой процесс называется брожением. При брожении происходит ферментативное расщепление органических соединений, преимущественно углеводов, в анаэробных условиях. С учетом конечного продукта расщепления углеводов различают спиртовое, молочнокислое, уксуснокислое и другие виды брожения.

По отношению к молекулярному кислороду бактерии можно разделить на три основные группы: облигатные, т.е. обязательные, аэробы, облигатные анаэробы и факультативные анаэробы.