мікробіологія

ЦИТОПЛАЗМА бактерійних клітин має рідку консистенцію, прозора, гомогенна, відмежовується від зовнішнього середовища цитоплазматичною мембраною. Вона є колоїдним розчином органічних сполук у воді та розчином мінеральних сполук: білків, ліпідів, ДНК і РНК, вуглеводів, полісахаридів та ін. Структура і консистенція цитоплазми залежать від віку мікроба - гомогенна у молодих клітин, вона поступово набуває дрібнозернистого вигляду в старих, стає схожою з щільниками. У ній з'являються вакуолі, волокнисті утворення, збільшується її густина, за консистенцією вона нагадує гель.

Оболонка бактерій складається з цитоплазматичної мембрани, клітинної стінки, а у деяких видів також і з капсули.

¾Цитоплазматична мембрана знаходиться на межі цитоплазми мікробної клітини та клітинної стінки. Цю структуру прийнято називати елементарною мембраною, її будова у прокаріотів і еукаріотів подібна.

¾Мембрана - обов'язковий структурний компонент мікробної клітини, без неї вони гинуть. За хімічним складом вона є білково-ліпідним комплексом із невеликою кількістю вуглеводів. Формуючи всього 8-15 % маси клітини, мембрана містить до 70-90% її ліпідних субстанцій. Функції мембранного комплексу різноманітні: він забезпечує селективну проникність та транспорт різноманітних речовин із зовні всередину клітини і навпаки, завдяки існуванню в ньому особливих білків - ферментів пермеаз; здійснює транспорт електронів та окисне фосфорилювання субстратів; генерує електрохімічну енергію

21

трансмембранного потенціалу; виділяє гідролітичні ферменти; проявляє біосинтетичну активність; є місцем прикріплення джгутиків.

¾Клітинна стінка. Клітинна стінка створює захисний шар, який врівноважує високий внутрішній осмотичний тиск бактерій (5- 20 атмосфер). Таку міцність забезпечує речовина - муреїн, пептидоглікан. Хімічний склад та будова клітинної стінки постійні для певного виду бактерій і є важливою діагностичною ознакою. Залежно від будови клітинної стінки бактерії поділяють на дві групи — ГРАМПОЗИТИВНІ та ГРАМНЕГАТИВНІ. Метод диференційного фарбування був запропонований X. Грамом у 1884 р. Суть методу полягає в тому, що деякі компоненти клітинної стінки при взаємодії з барвниками трифенілметанового ряду (кристалічний фіолетовий, генціановий фіолетовий) у поєднанні з йодом утворюють стійкий комплекс, який не знебарвлюється спиртом (або ацетоном). Ці бактерії отримали назву грампозитивних. У грамнегативних бактерій відбувається вимивання цього комплексу, такі клітини сприймають додатковий (контрастний) барвник (наприклад, розчин фуксину). Клітинні стінки грампозитивних та грамнегативних прокаріот відрізняються як за хімічним складом, так і за ультраструктурою.

КАПСУЛА. Зовні бактеріальна клітина може бути вкрита речовиною слизового характеру. Вона не має для мікроба життєзабпечуючого значення, однак захищає його від дії несприятливих факторів зовнішнього середовища, надає стійкості до

22

фагоцитозу, захищає від проникненя бактеріофагів, забезпечує вірулентні властивості збудників.

ДЖГУТИКИ. Поверхня мікробної клітини може бути вкрита особливими виростами, що називаються джгутиками, які забезпечують локомоторну функцію; їх число, спосіб розміщення, довжина є постійними ознаками для певного виду бактерій, що враховується при проведенні систематики прокаріотичних організмів. Довжина джгутиків сягає 20 мкм, тоді як товщина - всього 12-18 нм, що лежить за межами роздільної здатності світлового мікроскопа. Джгутики бактерій складаються із спірально закручених ниток особливого білка флагеліну, який утворює спіраль навколо внутрішнього порожнистого простору. У них виділяють три основні частини: спіральну нитку, гак та базальне тіло, за допомогою яких джгутик закріплюється у цитоплазматичній мембрані та клітинній стінці.

За способом розташування джгутиків мікроорганізми поділяють

на:

¾Монотрихи - бактерії, що містять джгутик на одному з полюсів клітини (холерний вібріон). Такі мікроорганізми найрухоміші серед інших: за 1 с вони здатні переміщуватись на віддаль, яка у 20 разів перевищує довжину їх тіла.

¾Лофотрихи мають пучок джгутиків на одному з полюсів.

¾У амфітрихів джгутики або їх пучки розташовані на обох полюсах (спірили).

23

¾Перитрихи мають джгутики, розміщені по всій поверхні тіла мікроба (протей, ешерихії, сальмонели), число їх може досягати 1000.

СПОРОУТВОРЕННЯ. На певній стадії свого розвитку бацил, коли запаси поживних речовин вичерпуються, бактерії всередині формують спору (ендо-спору) округлої форми. Від вегетативних форм вони відрізняються пригніченням функціонування генетичного апарату, майже повною відсутністю обміну речовин (стан анабіозу), малою кількістю вільної води, підвищеною концентрацією іонів кальцію, появою у їх складі дипіколінової кислоти, з якою пов'язують термостійкість спор. Для них характерна поява додаткових оболонок, які запобігають дифузії та проникненню речовин із зовні, більш висока стійкість до пошкоджуючих факторів зовнішнього середовища і здатність тривалий час зберігати свою життєздатність. Спори утворюють переважно представники двох родів грампозитивних паличок - Bacillus (спора за діаметром менше поперечника палички) і Clostridium (спора перевищує розміри палички).

Спори утворюються тільки при певних умовах. Так,збудник сибірки утворює спори лише у присутності атмосферного кисню, в температурних межах 12 — 42 °С. На відміну від грибів вони не виконують функцію розмноження.

При бацилярному розміщенні спора локалізується центрально

(Bacillus sitbtilis), ексцентрально (Bacillus megateriiini) або субтермінально (В. thuringiensis) і не деформує клітину.

24

При клостридіальному типі локалізації спора розташовується центрально або ексцентрально, але має місце роздування спорангія, що змінює форму вегетативної клітини - вона набуває вигляду веретена (Amphibacillus, Clostridium).

При плектридіальному розташуванні спора локалізується термінально і деформує клітину таким чином, що вона нагадує барабанну паличку (Clostridium, Desulfotomaciilum, Sporohalobacter, Sporolactobacillus, Sulfobacillus, Syntrophospora).

Спори тривалий час зберігаються в стані анабіозу. У ґрунті вони можуть виживати понад 200 років. Знайдено спорові мікроорганізми у льодовиках Антарктиди, вік яких оцінюється в 12 тис. років.

Ендоспори бактерій характеризуються високою термостійкістю. Наприклад, спори сінної палички витримують кип'ятіння протягом 3 год. Саме резистентність спор примусила мікробіологів винайти автоклав, розробити надійні способи стерилізації. При автоклавуванні під тиском 1,5-2 атмосфери і температурі 127-132 °С спори гинуть, протягом 0,5-1 год.

Процес проростання спори відбувається у декілька етапів. На ініціальній (початковій) стадії спора за сприятливих умов починає проростати, поглинає воду, руйнується пептидоглікан кори. На стадії росту внаслідок руйнування оболонок утворюється нова вегетативна клітина. Процес триває 4-6 годин.

25

МОРФОЛОГІЯ АКТИНОМІЦЕТІВ

АКТИНОМІЦЕТИ (від лат. «actis» - промінь, «myces» - гриб) -

одноклітинні бактерії, які раніше вважали грибами через здатність клітин галузитись. Вони належать до родини Actinomycetaceae, яка налічує понад 400 різноманітних видів. Актиноміцети, як правило, сапрофіти, вільно живуть у грунті, забезпечуючи його плодючість та обумовлюючи характерний запах. Багато з них є продуцентами антибіотиків (стрептоміцин, тетрацикліни).

Актиноміцети - переважно тоненькі примі чи злегка зігнуті палички розміром 0,2-1,0 х 2-5 мкм. Актиноміцети грампозитивні, проте нерідко фарбуються варіабельно У більшості випадків актиноміцети аероби, рідше - факультативні чи облігатні анаероби. Хемогетеротрофи. Ряд видів актиноміцет патогенні дня людей, тварин та рослин.

МОРФОЛОГІЯ ГРИБІВ

ГРИБИ (Fungi) становлять окреме царство природи. Еукаріоти. На відміну від прокаріотичних організмів більшість грибів багатоклітинні. Клітина грибів має клітинну стінку, цитоплазматичну мембрану, ядро (або кілька ядер), мітохондрії, рибосоми, ендоплазматичний ретикулум та інші структури, властиві еукаріотам. Клітинна стінка складається з мікрофібрил та аморфного матриксу.

Однією з центральних морфологічних структур у грибів є гіфа, а в ній — її кінчик аспекс. Ріст гіф відбувається за рахунок подовження гіфального кінчика і має назву апікального. Саме в гіфальному кінчику утворюються мембрани, цитоплазматичні структури та всі

26

шари клітинної оболонки. Кінчик грибної гіфи може мати різну форму: сферичну, еліпсоїдальну чи циліндричну або їх похідні. Характер росту грибної гіфи пульсуючий (стрибкоподібний) і відбувається через дуже малі проміжки часу.

В залежності від характеру будови гриба розрізняють гриби безміцеліальні (наприклад, дріжджі) та міцеліальні (наприклад, плісняві іриби). Останні мають міцелій - побудований з тоненьких ниток - гіф. У різних видів міцелій може бути різним: одноклітинним та багатоклітинним, септованим, розгалуженим по різному та включати характерні структури, пофарбованими в різний колір. Міцелій, що знаходиться у субстраті, називають субстратним, а той, що над його поверхнею - повітряним міцелієм.

Розмноження грибів. Гриби можуть розмножуватися вегетативним та статевим шляхами. Вегетативним шляхом гриби розмножуються таким чином: будь-який шматок міцелію, що потрапляє на сприятливе середовище, може розростатися. Таким шляхом, тобто шляхом росту та розгалуження гіф, можуть розмножуватись всі плісеневі гриби. Вегетативне розмноження здійснюється брунькуванням, шматочками грибниці, спорами, які виникають внаслідок розчленування гіфів міцелію.

Спорангії — це особливі клітини, що мають достатньо великі розміри і кулясту форму. Спорангії утворюються на особливих довгих плодонесучих гіфах міцелію - спорангієносцях. Спорангієносці завжди піднімаються догори, тоді як міцелій стелиться по поверхні субстрату. Усередині спорангіїв, які утворюються на вершині спорангієносців, з'являється безліч спор (спорангієспори).

27

Спорангієспори утворюються шляхом розпаду багатоядерної цитоплазми на окремі частини.

Удеяких грибів у спорангіях утворюються рухомі спори, що носять назву зооспор. Коли спорангії дозрівають, вони розтріскуються

із них висипаються спори. Потрапляючи на поживне середовище, спора спочатку набрякає, а потім в одному чи кількох місцях на її поверхні утворюються нарости, які, розростаючись, починають розгалужуватись і дають початок новому міцелію.

Угрибів з багатоклітинним міцелієм спори утворюються не в середині спорангіїв, а ззовні плодонесучих гіф. Такі зовнішні спори називають конідіями, а споронесучі гіфи, відповідно, конідієносцями. Конідії утворюються відщепленням від спеціальних клітин - стеригм, що розташовані на вершині конідієносців. Після дозрівання конідії осипаються, а коли потрапляють на живильне середовище, проростають у новий міцелій гриба.

Систематика грибів. Нині відомо понад 100 тис. грибів, що складають власне царство природи. В основу класифікації грибів покладено спосіб їх розмноження та будову міцелію.

¾Перший клас - хитридіоміцети (Chytridiomycetes). Це гриби, в яких дуже слабо розвинутий міцелій. Розмножуються вони утворенням зооспор. Це найпримітивніші гриби, їх нараховується близько 300 видів. Більшість із них є внутрішньоклітинними паразитами рослин, у пошкоджених органах та клітинах рослин вони утворюють особливі спори, цисти з дуже щільними та товстими оболонками. До цього класу грибів належить гриб Synchitrium endobiaticum, який викликає

28

захворювання бульбоплодів картоплі - картопляний рак. На пошкоджених бульбах біля вічок утворюються м'ясисті нарости різного розміру з нерівною горбкуватою поверхнею. В цих наростах міститься значна кількість спор гриба - цист з товстою тришаровою оболонкою золотистого кольору. При руйнуванні наростів цисти потрапляють у грунт і там перезимовують. Навесні вони проростають і утворюють рухомі зооспори, які й заражають молоді рослини.

¾Другий клас - ооміцети. Мають добре розвинений несептований міцелій-зооспори з двома джгутиками. Статевий процес (оогамія) характеризується злиттям двох нерухомих яйцеклітин з рухливим, малого розміру чоловічим статевим органом.

¾Третій клас - зигоміцети (Zigomycetes) - одноклітинні гриби, що розмножуються поділом міцелію або утворенням спорангієносців. Крім того, вони можуть розвиватись і статевим шляхом - зиготоспорами Найважливішими представниками цього класу грибів є картопляний гриб і мукорові гриби. Картопляний гриб називають фітофторою (Phytophtora). Вона пошкоджує бульби картоплі. Міцелій розвивається на пошкоджених бульбах і викликає відмирання їхніх клітин. Фітофтора стає причиною масового псування картоплі при зберіганні. Мукорові гриби (Mucor) розвиваються на різних харчових продуктах. Найчастіше вони пошкоджують продукти, багаті на крохмаль, утворюючи на них пухнасту повстину сірого кольору. Мукор пошкоджує також зволожені шпалери, шкіру і текстильні товари, спричиняючи їх пліснявіння.

29

¾Четвертий клас - аскоміцети (Ascomycetes) - з

багатоклітинним міцелієм. Вегетативне розмноження здійснюється за допомогою конідій. При статевому розмноженні утворюються аскоспори. Типовий представник дріжджі, що поділяються на дві родини:сахароміцети та несахароміцети. До родини сахароміцетів належать усі справжні дріжджі, які викликають процес спиртового бродіння і можуть утворювати спори. До родини несахароміцетів належать усі несправжні дріжджі, тобто дріжджі, які не здатні до спороутворення. Серед дріжджів є види, які спричиняють спиртове бродіння і використовуються при виготовленні вина, у пивоварінні, хлібопекарській і молочній промисловості. Дріжджі використовують також для отримання білкововітамінних домішок у тваринництві та як природні біокоректори (біологічно активні добавки) при виробництві харчових продуктів спеціального призначення. Дріжджову біомасу вирощують на різних відходах сільського господарства та переробних галузей. Клітини дріжджів є багатим джерелом ліпідів та вітамінів групи В. Автолізати та гідролізати дріжджів вживають як харчові приправи. З цією метою використовують різні види дріжджів родів

¾П'ятий клас - базидіоміцети (Basidiomycetes), розмножуються переважно статевим шляхом - базидіоспорами. До цього класу належать всі шапинкові гриби (як їстівні, так і неїстівні), а також домові гриби та трутовики, що пошкоджують деревину. До цього ж класу грибів належить головня злаків. Вона уражає пшеницю, жито та кукурудзу.

30