Лекция 8. 2 сем

Лекция № 8. Морфологическое разнообразие микроорганизмов.Ч.1

Тема 3. Разнообразие и практическое значение микроорганизмов

8.1. Основные формы бактерий

8.2. Кокки

8.3. Палочки 8.4. Спорообразование бактерий

8.5. Движение бактерий

8.6. Признаки, используемые при идентификации микроорганизмов

8.3. Колонии микроорганизмов на питательных средах

8.9. Escherichia coli (пример характеристики вида бактерий)

8.1. Основные формы бактерий

Бактерии – наиболее широко распространенная и разнообразная в видовом отношении группа микроорганизмов. Величина бактерии измеряется микронами и колеблется от 0,1 до 2–3х15–20 мкм.

Форма бактерий не является абсолютно постоянной, она способна изменяться под влиянием среды обитания. Эти изменения ненаследственные и называются модификациями. Однако при определенных условиях микробы обладают способностью сохранять присущие данному виду морфологические свойства, приобретенные ими в процессе эволюции.

По внешнему виду бактерии подразделяются на 3 основные формы:

кокки, палочковидные бактерии, извитые бактерии.

Рисунок 1. Основные формы бактерий

Рисунок 3. Морфология бактерий

8.2. Кокки

Кокками (от греч. «coccus» – ягода) называют сферические или шаровидные бактерии.

К основным морфологическим признакам кокков относятся их размеры

(диаметр кокков в среднем составляет 1-2 мкм) и взаимное расположение.

Взаимное расположение кокков определяется направлением образования перегородок при делении клеток.

У разных видов бактерий закономерность расположения клеток после деления неодинакова. В зависимости от этого кокковые формы делятся на:

- если после деления клетки расходятся и располагаются поодиночке, то такие формы называются монококками или микрококками;

-кокки, остающиеся после деления в одной плоскости связанными парами, называются диплококками;

-стрептококки – кокки располагаются в виде цепочек, напоминающих нити бус, деление клеток происходит в одной плоскости, причем клетки после деления не отделяются друг от друга;

-сочетания из четырех кокков, появляющиеся после деления клетки в двух взаимно перпендикулярных плоскостях представляют собой

тетракокки; - если кокки делятся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, то

они образуют скопления кубической формы – сарцины; - если при делении образуются скопления неправильной формы,

напоминающие виноградные грозди, их относят к стафилококкам.

Кокки неподвижны и не образуют спор.

Рисунок 4. Расположение клеток кокков после деления

Рисунок 5. Взаимные расположения кокков: а - микрококки; б - диплококки;

в - стрептококки; г - тетракокки; д - стафилококки; е - сарцины

Рисунок 6. Кокки в сканирующем электронном микроскопе

Кокки широко распространены в почвах и пресной воде. Разрушая многие сложные органические вещества выполняют функцию

«мусорщиков». Стрептококки сбраживают сахара с образованием молочной кислоты, представители другого рода – лейконосток – кроме молочной образуют также уксусную и муравьиную кислоты, этиловый спирт.

Некоторые виды стрептококков и стафилококков вызывают заболевания человека: пневмонию, перитонит, менингит, гнойные инфекции.

К этой же группе относится бактерия руминококк, обнаруженная в желудке жвачных животных, где она участвует в сбраживании целлюлозы

8.3. Палочки

Основными морфологическими признаками палочковидных бактерий

являются размеры палочек (средняя длина палочек – 2-7 мкм, диаметр в поперечнике – 0,5-1 мкм), взаимное расположение клеток, способность образовывать споры, подвижность.

Палочковидные бактерии могут располагаться поодиночке, попарно

(диплобактерии) и цепочками (стрептобактерии).

Рисунок 7. Морфология палочковидных бактерий: А - диплобактерии; б -

стрептобактерии; в - бациллы; г – клостридии

Палочковидные бактерии имеют форму вытянутого цилиндра и различаются:

• размерами (длиной и толщиной); средняя длина палочковидных бактерий составляет 2–7 мкм при диаметре 0,5–1 мкм. Однако есть как значительно более крупные формы, так и очень мелкие, величина которых находится на грани видимости в обычные световые микроскопы (0,1–0,2

мкм);

• взаимным расположением клеток; палочковидные бактерии могут располагаться поодиночке, попарно (диплобактерии) и цепочками

(стрептобактерии);

•палочки бывают спорообразующие и неспорообразующие;

спорообразующие палочки делятся на бациллы и клостридии. У бацилл размер споры меньше толщины палочки, и поэтому форма клетки не меняется. Споры у клостридии по диаметру больше толщины клетки, и

поэтому при образовании споры форма клетки меняется и приобретает вид веретена (клостридиальное расположение споры) или барабанной палочки (плектридиальное расположение споры);

• палочковидные бактерии бывают подвижные и неподвижные; клетки подвижных форм палочковидных бактерий снабжены специальными приспособлениями для движения – жгутиками.

При микроскопии легко можно определить спорообразующие и не спорообразующие формы палочковидных бактерий. Вегетативные клетки хорошо адсорбируют красители на своей поверхности и полностью окрашиваются.

Оболочка споры малопроницаема, краски в них почти не проникают и под микроскопом споры имеют вид округлых или овальных блестящих зерен.

8.4. Спорообразование бактерий

Некоторые виды палочковидных бактерий (род Bacillus и род

Clostridium) способны образовывать споры. Спорообразование индуцируется неблагоприятными условиями среды (изменением температуры, недостатком питательных веществ, накоплением токсичных продуктов обмена,

изменением рН, понижением содержания влаги и т.д.). Таким образом,

спорообразование не является обязательной стадией развития спорообразующих бактерий. В клетке всегда образуется только одна спора.

Основными стадиями спорообразования являются:

1. Подготовительная стадия. Процессу предшествует перестройка генетического аппарата клетки: ядерная ДНК вытягивается в виде нити и концентрируется у одного из полюсов клетки либо в центре в зависимости от вида бактерий. Эта часть клетки называется спорогенной зоной.

2. Образование проспоры. В спорогенной зоне происходит обезвоживание и уплотнение цитоплазмы и обособление этой зоны с помощью перегородки, образующейся из цитоплазматической мембраны.

Проспора – структура, располагающаяся внутри клетки и отделенная от нее двумя мембранами.

3. Формирование оболочек споры. Между мембранами формируется кортикальный слой (кортекс), сходный по составу с клеточной стенкой вегетативной клетки. Помимо пептидогликана – муреина, в кортексе содержится кальциевая соль дипиколиновой кислоты, которая синтезируется клеткой в процессе спорообразования.

Затем сверху мембраны синтезируется оболочка споры, состоящая из нескольких слоев. Число и строение слоев различны у разных видов бактерий. Оболочка малопроницаема для воды и растворенных веществ и обеспечивает большую устойчивость спор к внешним воздействиям

4. Выход споры из клетки. После созревания споры разрушается оболочка, и спора выходит наружу. Процесс спорообразования длится несколько часов.

Таким образом, спора – это обезвоженная клетка, покрытая многослойной оболочкой, в состав которой входит кальциевая соль дипиколиновой кислоты.

Основной особенностью бактериальных спор является их высокая термоустойчивость.

Попадая в благоприятные условия, спора прорастает. Процесс превращения споры в растущую (вегетативную) клетку начинается с поглощения воды и набухания. При этом происходят глубокие физиологические изменения: усиливается дыхание и активизируются ферменты. В этот же период спора теряет свою термоустойчивость. Затем внешняя оболочка ее разрывается, и из образовавшейся структуры формируется вегетативная клетка.

Рисунок 10. Спорообразование у бактерий: а – бациллярный тип, б – клостридиальный тип, в – плектредиальный тип