Цитология микроорганизмов: цитоплазма и включения.

Цитоплазма бактерий - прозрачная, студенистая масса, состоящая из белков, углеводов, липоидов, минеральных веществ и других соединений. В ее составе находятся ферменты. Цитоплазма молодых бактерий однородна, с возрастом становится зернистой, в ней появляются пустоты - вакуоли, тогда она выглядит ячеистой.Цитоплазма бактерий представляет собой сложную коллоидную систему, в ней нет эндоплазматического ретикулума и других цитоплазматических органелл, свойственных эукариотам; она не подвижна.

У некоторых прокариот имеются три типа органелл, окруженных белковыми мембранами:

- газовые пузырьки (у водных прокариот, например, пурпурных и серных бактерий, галобактерий и др.),

-хлоробиум-везикулы (в них у фотосинтезирующих бактерий размещается аппарат фотосинтеза)

- карбоксисомы (в них содержится большая часть основного фермента процесса фиксации СO2 — карбоксидисмутазы).

В цитоплазме располагается ядерный аппарат — генофор (нуклеоплазма), который не отделен от нее никакими мембранами. Кроме хромосомы (хромосом), в цитоплазме многих бактерий, в том числе патогенных, имеются плазмиды, иногда целый их комплекс.

Как хромосома, так и плазмиды связаны со специфическими рецепторами на ЦМ. В цитоплазме располагаются бактериальные рибосомы 70S и все остальные компоненты белоксинтезирующей системы. Помимо этих основных структурных элементов, являющихся главными атрибутами живой клетки, в цитоплазме содержатся различные макромолекулы (тРНК, аминокислоты, нуклеотиды и т. п.); могут быть мезосомы, которые участвуют в энергетическом обмене, формировании межклеточной перегородки при делении, спорообразовании и, возможно, обладают другими функциями.

Нередко в цитоплазме бактерий обнаруживаются различные включения, которые образуются в процессе жизнедеятельности: капельки нейтральных липидов; воска, серы, гранулезы, гранулы гликогена; волютина; поли-р-гидроксимасляной кислоты — ПОМ (особенно у рода Bacillus). Гранулеза, гликоген, ПОМ, зерна волютина служат для бактерий запасным источником энергии. У некоторых бактерий (Bacillus thuringiensis) в цитоплазме находятся кристаллы белковой природы, обладающие ядовитым действием для насекомых. У разных биологических групп бактерий могут быть и другие внутрицитоплазматические включения метаболического происхождения.

28. Цитология микроорганизмов: структуры обязательные и вариабельные.

Структурыне элементы – внутрицитоплазматические мембраны, генетически аппарат, рибосомы, плазмид.

генетически аппарат:

Обязательные компаненты: бактериальная хромосома

Необязательные компаненты: плазмиды

Рибосомы ~20 нм: белки (содержание 1: 2), РНК до 90% РНК клетки в рибосомах

Полирибосомы (полисомы)

Внутрицитоплазматические включения:

1)имеют функциональное значения

2)невыделение из клетки продуктов метаболизма

3)приспособительное значение

4)запасные вещества

Бывают:

Хлоросомы (выполняют определенную функцию в фотосинтезе)

Фикополисомы (внутри них тилакоиды)

Карбоксикомы (полиэдральные тела)

Аэросомы (газовые вакуоли)

Магнитосомы (участвуют в магнитотаксисе, внутри магнетит)

Запасные вещества: полисахариды, липиды, полипептиды, полифосфоты и остатки.

 

Движение бактерий. Таксисы

Типы движения бактерий

1)Плавание – обеспечивается вращением жгутиков

2)Скольжение – происходит за счёт выделения слизи бактериями, за счёт внутриклеточного бак. белков встречается у цианобактерий и серных и несерных бактерий.

 

Таксис – направленное движение бактерий в ответ на одностороннее действие факторов:

- положительное (движение к фактору)

- отрицательное (от раздражителя)

Типы таксиса на различные раздражители:

1) Хемотаксис – химическое вещ-во раздражителя:

1.Инертные вещества

2. эффекторы

-аттрактанты (вызывают раздражения)

-реквеленты (вещества отпугивающие бактерии)

2)Аэротаксис – движение на молекулы кислорода

3)Фототаксис – движение темноты к свету

4)Магнитотаксис – движение по силовым линиям, магнитным, отн-ие к бактерия у которых магнитосомы

5)Вискозитаксис – увеличение или уменьшение вязкости свойство для симбионтов (патогенных)

6)Термотаксис – увеличение или уменьшение температуры

 

Генетический аппарат бактерий. Нуклеоид. Плазмиды. Типы

плазмид. Несовместимость плазмид.

Плазмиды – внехромосомный, самовоспроизводящийся ген бактерий. Они имеют различное строение и размеры. В плазмидах 3 группы генов: 1)отвечают за автономную репликацию плазмиды. 2)отвечают за горизонталный перенос. 3) кодируют белки, которые сообщают бактерии доп. вещ-ва.

Эписома – плазмиды, которые встраиваются в хромосомы.

1) F – фактор (половой фактор, фактор трансмиссивности);

2) R-плазмиды (плазмиды резистентности);

3) Плазмиды бактериоцитов;

4) Плазмиды антибиотиков;

5) Плазмиды деградации;

6) Ti – плазмиды – у Agrobacterium tumefaciens.

7) Плазмиды азотофиксации – у Rhizobium.

8) Плазмиды вирументности или токсинов.

Генетический аппарат: обязательные компоненты (бактериальная хромосома), необязательные компоненты (плазмиды).

Несовместимость плазмид. Если бактерии относятся к одной группе несовместимости, они не могут находиться в одной клетке.

 

Размножение бактерий.

Рост бактерий – увеличение бактериальной клетки в размерах без увеличения числа особей в популяции.

Размножение бактерий – процесс, обеспечивающий увеличение числа особей в популяции. Бактерии характеризуются высокой скоростью размножения.

Рост всегда предшествует размножению. Бактерии размножаются поперечным бинарным делением, при котором из одной материнской клетки образуются две одинаковые дочерние.

Процесс деления бактериальной клетки:

1) репликация хромосомной ДНК. В точке прикрепления хромосомы к цитоплазматической мембране (точке-репликаторе) действует белок-инициатор, который вызывает разрыв кольца хромосомы, и далее идет деспирализация ее нитей. Нити раскручиваются, и вторая нить прикрепляется к цитоплазматической мембране в точке-прорепликаторе. За счет ДНК-полимераз по матрице каждой нити достраивается точная ее копия. Удвоение генетического материала – сигнал для удвоения числа органелл. В септальных мезосомах идет построение перегородки, делящей клетку пополам.

2) Двухнитевая ДНК спирализуется, скручивается в кольцо в точке прикрепления к цитоплазматической мембране. Это является сигналом для расхождения клеток по септе. Образуются две дочерние особи.

На плотных питательных средах бактерии образуют скопления клеток – колонии, различные по размерам, форме, поверхности, окраске и т. д. На жидких средах рост бактерий характеризуется образованием пленки на поверхности питательной среды, равномерного помутнения или осадка.

Размножение бактерий определяется временем генерации. Это период, в течение которого осуществляется деление клетки. Продолжительность генерации зависит от вида бактерий, возраста, состава питательной среды, температуры и др.

Фазы размножение бактериальной клетки на жидкой питательной среде:

• 1-я — начальная, или лаг-фаза, — характеризуется началом интенсивного роста клеток, но скорость их деления остается невысокой;
• 2-я — логарифмическая, или лог-фаза, — характеризуется постоянной максимальной скоростью деления клеток и значительным увеличением числа клеток в популяции;
• 3-я — стационарная фаза — наступает тогда, когда число клеток в популяции перестает увеличиваться. Это связано с тем, что наступает равновесие между числом вновь образующихся и гибнущих клеток.

• 4-я — фаза отмирания (логарифмической гибели) — характеризуется преобладанием в популяции числа погибших клеток и прогрессивным снижением числа жизнеспособных клеток популяции. Прекращение роста численности (размножения) популяции микроорганизмов наступает в связи с истощением питательной среды или накоплением в ней продуктов метаболизма микробных клеток.

32. Периодическая культура микроорганизмов. Явление диауксии.

Периодическая культура – популяция клеток в органическом жизненном пространстве.

Кривая, описывающая зависимость логарифма числа живых клеток от времени, называется кривой роста.

фазы ростаразделяют на: начальную (или лаг-) фазу, экспоненциальную (или логарифмическую) фазу, стационарную фазу и фазу отмирания.

Начальная фаза. Эта фаза охватывает промежуток времени между инокуляцией и достижением максимальной скорости деления. Продолжительность этой фазы зависит главным образом от предшествовавших условий культивирования и возраста инокулята, а также от того, насколько пригодна для роста данная среда.

Количественное изменение состава бактериальной клетки во время начальной фазы роста сильнее всего затрагивает рибонуклеиновую кислоту: содержание РНК повышается в 8-12 раз. Это указывает на участие РНК и рибосом в синтезе ферментных белков.

Экспоненциальная фаза. Эта фаза роста характеризуется постоянной максимальной скоростью деления клеток Численность бактерий увеличивается в геометрической прогресси, характерно постоянное деление.. Скорость во время экспоненциальной фазы зависит от вида бактерий и типа клеток, а также от среды. Величина клеток и содержание в них белка у многих бактерий тоже остаются в экспоненциальной фазе постоянными.

Стационарная фаза. наступает тогда, когда число клеток перестает увеличиваться. Скорость роста зависит от концентрации субстрата-при уменьшении этой концентрации, еще до полного использования субстрата, она начинает снижаться. Поэтому переход от экспоненциальной фазы к стационарной происходит постепенно. Скорость роста может снижаться не только из-за нехватки субстрата, но также из-за большой плотности бактериальной популяции, из-за низкого парциального давления 02 или накопления токсичных продуктов обмена. И в стационарной фазе могут еще происходить такие процессы, как использование запасных веществ, распад части рибосом и синтез ферментов. Быстро гибнут лишь очень чувствительные клетки; другие еще долго сохраняют жизнеспособность-до тех пор, пока есть возможность получать необходимую для этого энергию в процессе окисления каких-либо запасных веществ или клеточных белков.

Количество биомассы, достигнутое в стационарной фазе, называют выходом или урожаем. Урожай зависит от природы и количества используемых питательных веществ, а также от условий культивирования.

Фаза отмирания. Фаза отмирания и причины гибели бактериальных клеток в нормальных питательных средах изучены недостаточно. Сравнительно легко понять случаи, когда в среде накапливаются кислоты (при росте Escherichia, Lactobacillus). Число живых клеток может снижаться экспоненциально. Иногда клетки лизируются под действием собственных ферментов (автолиз).

У бактерий, способных использовать два различных источника углерода, наблюдают двухфазный рост (так называемая диауксия). Примером может служить рост кишечной палочки на среде с глюкозой и сорбитолом.

• Для подобных микроорганизмов характерен начальный пик роста, в течение которого бактерии утилизируют только один углевод.

• После исчерпания его запасов наступает стационарная фаза, в течение которой в культуре инициируются синтез ферментов и механизмы транспорта для утилизации второго углевода.

• Если физиологические условия удовлетворительны, в бактериальной культуре начинается фаза вторичного экспоненциального роста, инициированная утилизацией второго углевода.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: