6. Споры, химический состав, ультраструктура. Процесс спорообразования у бактерий, методы выявления спор.

1. Определение

Спора (эндоспора) — это специализированная покоящаяся, метаболически неактивная форма существования бактериальной клетки, обладающая высокой устойчивостью к действию неблагоприятных факторов внешней среды. Образуется в результате спорообразования (спорогенеза), в основном у грамположительных бактерий рода Bacillus, Clostridium и др.

Споры — это не репродуктивная, а сохраняющая форма: при наступлении благоприятных условий спора прорастает в вегетативную клетку. В большинстве случаев у бактерии 1 спора, но у некоторых видов их 2 и более.

2. Химический состав спор

Состав бактериальной споры отличается от вегетативной клетки:

●​ Дипиколиновая кислота (ДПК) и ионы кальция (Ca² ) — до 10% сухой массы. Образуют комплекс

Ca–ДПК, обеспечивающий устойчивость к высокой температуре и УФ-облучению.

●​ Малое содержание воды — около 10–20% массы (в клетке — около 80%), что делает споры менее подверженными денатурации белков.

●​ Высокое содержание белков, особенно структурных.

●​ Малое количество РНК и активных ферментов. ●​ Муреин (пептидогликан) в оболочках.

●​ Отсутствие метаболической активности.

3. Ультраструктура споры

Спора имеет сложную многослойную структуру:

1.​ Кора — толстый слой из пептидогликана, выполняет защитную функцию. 2.​ Экзоспориум — наружная оболочка, состоящая из белков и липидов.

3.​ Оболочка — белковый защитный слой.

4.​ Клеточная стенка и мембрана спорогенной клетки.

5.​ Цитоплазма — содержит нуклеоид, рибосомы, ферменты в неактивном состоянии.

6.​ Центральная часть (ядро) — содержит генетический материал, Ca–ДПК, устойчивые белки.​

4. Процесс спорообразования (спорогенез)

Процесс спорообразования (рис. 4):

●​ Начинается с асимметричного деления клетки.

●​ Крупная клетка поглощает мелкую, формируя спору внутри материнской клетки. ●​ Спору окружают:

○​ Внутренняя цитоплазматическая мембрана, ○​ Модифицированный пептидогликан,

○​ Внешняя мембрана (образуется при обволакивании).

●​ На поверхности формируются:

○​ Кристаллоподобные белковые слои (споровые оболочки),

○​ У некоторых бактерий — дополнительный белковый экзоспориум.

●​ Созревание споры:

○​ Обезвоживание цитоплазмы (содержание воды падает до 25–55%),

○​ Накопление дипиколината кальция, ○​ Превращение мембраны в гель (теряет проницаемость для воды),

○​ Компактизация ДНК с кислоторастворимыми белками

○​ Практически полное прекращение метаболизма.

Свойства зрелых спор:

●​ Устойчивы к:

■​ Высыханию,

■​ Кипячению,

■​ УФ-излучению ■​ Кислотам, щелочам, спиртам, окислителям.

●​ Сохраняют жизнеспособность десятилетиями.

●​ При благоприятных условиях прорастают в вегетативную клетку.

5. Методы выявления спор

●​ Метод Ожешко

Техника:

1.​ Готовят мазок, высушивают без фиксации.

2.​ Обрабатывают 0.5% HCl 2 минуты (размягчает оболочки спор). 3.​ Промывают водой, фиксируют в пламени горелки.