333. Морфология и основные структурные элементы бактерий (постоянные и временные), функциональное значение, методы выявления.

Бактерии – одноклеточные микроорганизмы, относящиеся к царству прокариот, лишенные хлорофилла. Средние размеры – 2-6 мкм. По форме бывают шаровидными, палочковидными, извитыми, нитевидными и ветвящимися.

Среди структурных элементов бактерий принято выделять постоянные и временные элементы. К постоянным элементам бактерий относятся клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма, рибосомы, мезосомы, нуклеотид. К временным элементам бактерий относятся капсула, жгутики, споры, включения, пили и плазмиды.

Функции клеточной стенки:

1) определяет и сохраняет постоянную форму бактерий;

2) является неким барьером, защищающим клетку от воздействия окружающей среды;

3) имеет своеобразное строение в виде «сита», поскольку через ее поры в клетку проникают питательные вещества, а из клетки выделяются продукты метаболизма, токсины, ферменты;

4) участвует в регуляции роста и деления клеток;

5) в состав клеточной стенки входят гидролитические ферменты, которые обеспечивают рост клеточной стенки, а при ее гибели – аутолиз;

6) в состав клеточной стенки также входят различные антигены, способные связываться и распознаваться антителами;

7) имеет сложный химический состав, позволяющий классифицировать микробы на грам+ и грам-.

Клеточная стенка грам+ бактерий толще, чем у грам-, поскольку содержит 60-90% пептидогликана, связанного с тейхоевыми кислотами. Способность грам+ бактерий окрашиваться в фиолетовый цвет объясняется тем, что пептидогликан задерживает генцианвиолет. Обработка окрашенного по Граму мазка бактерий спиртом вызывает сужение пор в пептидогликане и задержку красителя в клеточной стенке. Наоборот, грамотрицательные бактерии после воздействия спиртом утрачивают краситель, обесцвечиваются, поры открываются и при обработке фуксином бактерии окрашиваются в красный цвет.

Методы выявления клеточной стенки: окраска по Граму.

Техника окраски:

1) Фиксированный мазок окрашивают карболовым раствором генцианового фиолетового в течение 1-2 минут.

2) Сливают остаток краски, не промывая препарат водой, наливают раствор Люголя на 1-2 минуты до почернения препарата.

3) Сливают раствор Люголя, окрашенный мазок обесцвечивают 96% спиртом (препарат несколько раз помещают в стакан со спиртом до прекращения отхождения фиолетовых струек). Обесцвечивание проводят не более 20-30 сек.

4) Препарат промывают водой.

5) Докрашивают мазок водным раствором фуксина 1-2 минуты.

6) Краситель сливают, препарат промывают водой, высушивают и микроскопируют с иммерсионной системой.

Функции цитоплазматической мембраны:

1) ограничивает цитоплазму бактерий;

2) поддерживает постоянство осмотического давления;

3) контролирует водный и солевой обмен;

4) принимает участие в процессах дыхания, поскольку содержит окислительно-восстановительные ферменты;

5) участвует в делении клеток.

Функции цитоплазмы:

1) при участии рибосом и полирибосом (полисом) – синтез белков;

2) полужидкая среда объединяет все клеточные структуры и обеспечивает их химическое взаимодействие;

3) обеспечивает большую часть внутриклеточных транспортных процессов;

4) место отложения запасных питательных веществ – гликогена, жировых капель, некоторых пигментов;

5) в цитоплазме протекают основные обменные процессы.

! Если в цитоплазме содержится большое количество рибосом, то она может окрашиваться основными (щелочными) красителями, проявляя базофилию и принимая синий или фиолетовый цвет. Если цитоплазма содержит большое количество митохондрий, то она может окрашиваться кислыми красителями, проявляя оксифилию и принимая красный цвет.

Кроме того, в цитоплазме содержатся особые гранулы – зерна волютина, которые можно выявить с помощью методов окраски.

Выявление зерен волютина осуществляется методами по Нейссеру и Леффлеру. Окрашивая цитоплазму бактерий по методу Нейссера, зерна волютина приобретают окраску от сине-зеленого до сине-черного цвета, цитоплазма дает желто-коричневый цвет. При правильном окрашивании по методу Леффлера в микроскопируемом препарате видны голубые бактерии на бесцветном или слабо голубом фоне.

Основная функция рибосом – биосинтез белка.

Мезосомы – внутренние выпячивая мембраны прокариот. Функции мезосом:

1) за счет мезосом увеличивается поверхность мембраны клетки, что позволяет усилить обмен веществ;

2) на мембранах увеличивается число молекул ферментов, необходимых для разных химических реакций;

3) выполняют роль мембранных органоидов, мезосомы аналогичны митохондриям эукариотических клеток.

Функции нуклеотида:

1) принимает участие в делении клетки;

2) хранит и передает наследственную информацию клетки;

3) контролирует свойства и признаки клетки.

Методы выявления нуклеотида: окраска по Романовскому-Гимзе, окраска методом Фельгена.

Техника окраски по Романовскому-Гимзе:

1) Приготовленный препарат высушивают на воздухе;

2) Фиксируют жидкостью Карнуа или смесью Никифорова (спирт 96% + эфир);

3) Фиксированные мазки подсушивают на воздухе и окрашивают рабочим раствором Романовского-Гимзы (к 10 мл дистиллированной воды добавляют 10 капель коммерческого красителя Романовского-Гимзы), погружая стекло в стаканчик с красителем;

4) Через 1 ч краситель сливают, и препарат промывают дистиллированной водой;

5) Готовый препарат высушивают на воздухе и микроскопируют.

Оценка результатов. Протоплазма форменных элементов ткани окрашивается в голубовато-синий цвет, ядра клеток – в фиолетово-красный, тела микробных клеток приобретают фиолетово-красный цвет.

Нуклеотид, окрашиваясь по методу Фельгена, приобретает фиолетовый цвет.

Функции капсулы бактерий:

1) защита клеток от высыхания;

2) адгезия клеток к тканям хозяина и внешним поверхностям;

3) защита патогенных бактерий от защитных систем хозяина.

Выявление капсул бактерий осуществляется методом Бурри-Гинса. Капсула бесцветная, внутри нее тела бактерий красного, розового или малинового цвета.

Функции жгутиков:

1) жгутики обладают антигенными свойствами;

2) принимают участие в адгезии;

3) с помощью жгутиков бактерии могут передвигаться.

Выявить жгутики можно окраской по методу Морозова, в результате которой жгутики приобретают различные оттенки коричневого цвета. Кроме того, используется и применяется функциональная оценка подвижности бактерий методами «висячей капли» и «раздавленной капли». В результате неподвижные бактерии создают картину броуновского движения, а подвижные - проходят с одинаковой скоростью большие пространства.

Функции спор:

1) обеспечивают переселение микроорганизмов;

2) обеспечивают сохранение вида в неблагоприятных условиях.

Споры выявляют окраской по методу Ожешко, в результате которой споры приобретают красный цвет, цитоплазма – синий, вегетативные бактериальные клетки – голубой.

Пили у бактерий бывают двух видов – половые и общего назначения. Пили общего назначения предназначены для прилипания микробов к субстрату, половые – для обмена генетической информацией между клетками.

Плазмиды выполняют различные функции в жизнедеятельности бактерий. Некоторые содержат гены, способные инициировать половой процесс у бактерий – конъюгацию (F-пили), другие плазмиды обеспечивают устойчивость бактерий к антибиотикам (R-пили), плазмиды биодеградации позволяют утилизировать необычный пищевой и энергетический субстрат, плазмиды патогенности кодируют факторы патогенности у бактерий.