VMB

що змінює форму вегетативної клітини – вона набуває вигляду веретена (Amphibacillus, Clostridium).

Латеральне розташування спори характерне для B. laterosporus. При цьому має місце роздування клітини з одного боку – латерально.

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

Спори тривалий час зберігаються в стані анабіозу. У ґрунті вони можуть вживати 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 (фаз, стадій). 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.

Виявлення здатності до спороутворення у бактерій може мати діагностичне значення.

Спори мають здатність сильно заломлювати світло, тому на незафарбованих препаратах вони мають вигляд блискучих зерен. У зв'язку з тим, що спори стійкі до дії несприятливих факторів зовнішнього середовища, вони погано фарбуються. Для виявлення

51

спор використовують, зокрема, метод Ожешко, при якому спори попередньо протравлюють соляною кислотою, а потім забарвлюють за методом Ціля-Нільсена. Спори при цьому набувають червоного, а вегетативна клітина - голубого забарвлення.

Цисти як форми спокою виявляються в різних груп бактерій: азотобактера, спірохет, міксобактерій, рикетсій. У більшості міксобактерій утворення цист (міксоспор) - це одна зі стадій життєвого циклу. Після завершення стадії активного розмноження клітини міксобактерій групуються й утворюють так звані плодові тіла, що являють собою масу слизу, в який занурені клітини. Всередині плодових тіл клітини переходять у стан спокою.

Утворення міксоспор супроводжується синтезом специфічного білка. ДНК не синтезується, а переходить із вегетативної клітини. Міксоспора може мати три-чотири копії хромосоми. Цисти міксоспор більш стійкі до нагрівання, висушування, дії фізичних факторів, ніж вегетативні клітини. У деяких видів бактерій цисти морфологічно не відрізняються від вегетативних клітин, але в більшості випадків їх утворення супроводжується помітними морфологічними й структурними змінами: потовщується стінка вегетативної клітини, внаслідок чого утворюються оптично щільні структури, які сильно заломлюють світло.

У представників роду Azotobacter утворення цист супроводжується зміною морфології клітини, втратою джгутиків, накопиченням у цитоплазмі гранул ПОМК, синтезом додаткових покривів: зовнішніх (екзини) і внутрішніх (інтини). Ці оболонки (покриви) відрізняються між собою як структурно, так і за хімічним складом.

52

Форми спокою деяких ціанобактерій називають акінетами. Вони більші за вегетативні клітини, мають подовжену або сферичну форму, товсту оболонку. Утворюються акінети в період затримки росту культури. Клітина при цьому збільшується в розмірах, у цитоплазмі накопичуються гранули запасних речовин (глікоген, поліфосфати, ціанофіцинові гранули), а також утворюються карбоксисоми. Одночасно потовщується пептидоглікановий шар, ущільнюється слизовий чохол. У цілому оболонки акінети містять більше ліпідів і полісахаридів, а цитоплазма - менше води, ніж вегетативна клітина. У процесі формування акінет збільшується вміст ДНК, кількість рибосом, зменшується кількість хлорофілу і фікобілінових пігментів.

Сформовані форми спокою протягом різного часу можуть зберігати свою життєздатність і проростають у відповідних умовах з утворенням активних (щодо метаболізму) клітин.

4.2. Морфологія актиноміцетів

Актиноміцети ( лат. aсtis - промінь, myсes - 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 ґрунті, забезпечуючи його плодючість та обумовлюючи характерний запах, а також і в інших об'єктах зовнішнього середовища. Багато з них є продуцентами антибіотиків (стрептоміцин, тетрацикліни).

Актиноміцети – переважно тоненькі прямі чи злегка зігнуті палички розміром 0,2-1,0 х 2-5 мкм. Кінці паличок нерідко булавоподібно потовщені. Типовою для актиноміцетів є і

53

ниткоподібна форма довжиною 10-50 нм. Ниткоподібні форми часто розгалужені, кінці їх – булавоподібні. Актиноміцети грампозитивні, проте нерідко фарбуються варіабельно (грампозитивно – основна маса клітин, грамнегативно – її булавоподібне потовщення). У більшості випадків актиноміцети аероби, рідше - факультативні чи облігатні анаероби. Хемогетеротрофи. Ряд видів актиноміцет патогенні для людей, тварин та рослин. Вони здатні викликати, зокрема, захворювання з хронічним перебігом - актиномікоз. Збудниками останнього є Actinomyces israelii, A.bovis, A.naeslundii. Найчастіше ушкоджуються шкіра, підшкірна клітковина, лімфатичні вузли, органи дихання. У тканинах, уражених актиноміцетами, знаходять особливі структури - скупчення видозміненого міцелію, так звані друзи, в центральній частині яких виявляються густо переплетені нитки, від яких відходять булавоподібно потовщені клітини (рис.2.17). При фарбуванні за Грамом в полі зору мікроскопа можна бачити позитивно зафарбовані клітини у центрі друз та негативно – колбоподібні структури на їх периферії.

Розмножуються актиноміцети за допомогою спор або ж фрагментацією міцелію. Спори актиноміцетів формуються переважно на повітряному міцелії (спороносцях), а в окремих випадках – на субстратному. Розташування спороносних гілок у деяких актиноміцетів – ознака досить закономірна й постійна. За формою найчастіше зустрічаються спіральні (з множинними завитками, примітивні спіралі, розтягнуті або у вигляді клубочків) спороносці. Утворення спор актиноміцетами може відбуватися різними способами. До найбільш поширених належить утворення спор шляхом фрагментації або сегментації спороносних гілок.

54

Фрагментаційний процес характеризується тим, що навколо ядерних елементів, рівномірно розподілених по гіфі, концентрується цитоплазма, яка покривається власною оболонкою і перетворюється на зрілу спору. Оболонка спороносних ниток деякий час зберігається, але з часом розпадається, а спори висипаються і за відповідних умов знову проростають, утворюючи гіфи нових колоній актиноміцетів.

При сегментаційному утворенні спор спостерігається простий поділ спороносних гілок. По всій довжині гілки утворюються поперечні перетинки, і спороносець ділиться на ряд рівномірних клітин-спор. Перед сегментацією в спороносній гілці відбувається поділ ядерної речовини – утворюється стільки зерен хроматину, скільки буде спор. Навколо хроматинових зерен концентрується цитоплазма клітини. Коли спора дозріває, спороносець розпадається на окремі спори.

Удеяких родів актиноміцетів (Actinoplanes, Ampullariella, Streptosporangium та ін.) утворюються спорангії-мішки, в яких містяться спори.

Окремі актиноміцети утворюють незвичні структури. Так,

представники родів Dermatophilus, Frankia, Geodermatophilus утворюють велику кількість спор у результаті поділу гіф у кількох площинах, а не перпендикулярно осі. Такі структури називають багатогніздовими спорангіями.

Деяким актиноміцетам властиве утворення склероцій - кулястих структур, які містять не спори, а клітини, заповнені ліпідами. Склероцій проростає як єдине ціле, утворюючи одну ростову трубку.

Упредставників родів Actinobifkia, Microbispora, Micromonospora, Micropolyspora спорангіїв немає. Поодинокі спори,

їх пари або ланцюжки (до 20 спор) як форма розмноження та

55

спокою , містяться безпосередньо на гіфах міцелію або на дуже коротких спороносних гіфах (спорофорах).

Спори актиноміцетів відрізняються між собою за формою. Вони бувають кулясті, циліндричні, паличкоподібні, грушоподібні. Поверхня спор різних видів актиноміцетів теж може бути різною. На ній виявляються структури шипоподібної, горбкуватої, волосоподібної форми. В окремих випадках поверхня оболонки гладенька.

Спори актиноміцетів більш стійкі до дії несприятливих умов довкілля, ніж вегетативні клітини. Так, культури актиноміцетів, висушені до повітряно-сухого стану, можуть зберігати життєздатність протягом кількох років. Спори стійкі також до різних механічних впливів: при розтиранні культур у суміші з частинками піску спори не втрачають своєї життєздатності, тим часом, як відповідні їм за розмірами фрагменти вегетативного міцелію гинуть.

Проростання спор актиноміцетів однотипне. На свіжому поживному середовищі вони спочатку дещо набухають, потім на їх поверхні з'являються горбочки - бруньки, які, подовжуючись, проростають.

На щільному середовищі розрізняють три типи міцелію актиноміцетів: субстратний – нитки розвиваються в глибині щільного живильного середовища, через них відбувається асиміляція поживних речовин; надсубстратний (повітряний) – стелиться безпосередньо по поверхні середовища; повітряний – підіймається над поверхнею середовища у вигляді густої пухнастої, мучнистої, оксамитової, шкірястої маси. Повітряний міцелій може бути недорозвинутий. Колонії актиноміцетів щільної консистенції міцно з'єднуються з живильним середовищем, тому виймаються разом із субстратом.

56

За низкою ознак актиноміцети займають проміжне положення між бактеріями та грибами і поєднують у собі ознаки тих та інших

(табл.4.2).

Таблиця 4.2

Основні ознаки та властивості актиноміцетів

Актиноміцети утворюють пігмент і бувають зафарбовані у різні кольори: рожевий, червоний, бурий, чорний тощо.

Для визначення виду актиноміцетів важливе значення має будова їх міцелію, характер росту на живильних середовищах, пігментоутворення та ін.

Нокардіоформні актиноміцети утворюють нитки, які розпадаються на короткі елементи. Деякі роди утворюють повітряний міцелій з ланцюжками спор. Ця підгрупа представлена родами

Nocardia і Rhodococcus. Вегетативні гіфи роду Nocardia

різноманітні,від рудиментарних до сильно розгалужених, діаметром 0,5-1,2 мкм, ростуть на поверхні і проникають у товщу щільного середовища. Гіфи часто розпадаються на бактероїдні елементи - від паличкодо кокоподібних. Майже завжди утворюють повітряні гіфи.

57

На повітряних, а інколи на субстратних гіфах виявляються ланцюжки спор. Аероби, частково кислотостійкі. Колонії мають плівчасту або бархатисту поверхню, коричневого, рижувато-коричневого, рожевого, оранжевого, червоного, пурпурового, сірого або білого кольору, гладенькі або зернисті.

Для деяких родів актиноміцетів характерною ознакою є наявність багадогніздових спорангіїв. Це роди: Dermatophilus, , Geodermatophilus, Frankia. Повітряний міцелій у представників роду Dermatophilus розвивається в атмосфері СО2. Субстратний міцелій складається з довгих, звужених на кінці ниток, які галузяться латерально під прямими кутами. Перегородки, які утворюються в поперечній, горизонтальній і вертикальній площинах дають початок восьми паралельним рядам кокоподібних клітин (спор), кожна з яких рухається за допомогою джгутика. Грампозитивні, аероби і факультативні анаероби.Ростуть на складних живильних середовищах. Паразити ссавців (переважно сільськогосподарських тварин). D. congolensis є збудником ексудативного дерматиту. Представники роду Franka не утворюють повітряного міцелію. Вегетативні гіфи слабко або сильно галузяться. Багатогніздові спорангії, округлі або неправильної форми, утворюються термінально, латерально чи інтеркалярно на вегетативних гіфах. Спорангіоспори нерухомі, розміром 1,0-5,0 мкм, від незафарбованих до чорних. Аероби або мікроаерофіли. Ростуть повільно (час генерації 1-7 діб). Більшість штамів здатні фіксувати атмосферний азот in vitro і в рослинах - вони є симбіонтами ряду покритонасінних рослин, які індукують утворення бульбочок (F. аіпі).

Актиноплани характеризуються утворенням тонкого скудного міцелію, який галузиться, але не розпадається. Вони утворюють

58

пігменти різних кольорів, які добре дифундують у середовище. Спори сферичної форми ,формуються всередині спорангіїв (спорових везикул). Розташовані на спорангіофорах або сидячі. Потрапляючи у воду, спори вивільнюються із спорангіїв, рухаються за рахунок полярних джгутиків. Грампозитивні, але частина гіф може не фарбуватися за Грамом. Виявляються в ґрунті та рослинному матеріалі, який розкладається (Actinoplanes philippinensis).

Представники роду Micromonospora мають добре розвинений, розгалужений і септований міцелій діаметром 0,5 мкм . Нерухомі спори утворюються по одній на коротких або довгих спороносцях, які часто розташовані розгалуженими пучками. Повітряний міцелій не виявляється. Грампозитивні, не кислотостійкі, хемоорганотрофи. Виявляються в ґрунтах, воді, морському середовищі, мулі.

Стрептоміцети і близькі роди утворюють міцелій, який галузиться і здатний розпадатись на фрагменти. Рід Streptomyces має вегетативні гіфи діаметром 0,5-2,0 мкм, які утворюють сильно розгалужений міцелій, що рідко розпадається на фрагменти (S. abus, S, antibioticus, S. diastaticus, S. albidoflavus, S. griseoviridis). Повітряний міцелій у зрілому стані несе ланцюжки з трьох чи більше нерухомих спор . На щільному середовищі утворюють колонії поверхня яких спочатку гладенька, але з часом формується переплетення повітряного міцелію, яке може бути пластівцевого, зернистого, порошкоподібного чи бархатистого типу. Утворюють різні пігменти, які визначають колір субстратного і повітряного міцелію. Часто синтезують також пігменти, які дифундують у середовище. Багато штамів здатні продукуати антибіотики. Оптимум температури -25-35° С, оптимальний для росту діапазон рН - 6,5-8,0. Поширені в ґрунті. Деякі види патогенні для тварин і людей, інші - фітопатогени. Рід

59

Streptoverticillium має розгалужений субстратний міцелій діаметром 0,8-1,2 мкм. Повітряний міцелій складається з довгих прямих гіфів, на яких розташовані мутовки гілочок. Кожна гілочка-мутовка має на кінчику зонтик із ланцюжка сферичних та еліпсоподібних шипуватих чи волосистих спор (S. baldaccii, S. griseocameum, S. viridoflavum).

4.3. Морфологіягрибів

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 (рис.2.21 )

Клтинна стінка складається з мікрофібрил та аморфного матриксу.

Мікрофібрили утворені полісахаридами різної природи (целюлоза, хітин, хітозан, глюкан, та ін.), що залежить від виду гриба. Вони забезпечують ригідність клітинної стінки. Їх вважають скелетними структурами. Мікрофібрили утворюють два шара з різною орієнтацією: внутрішній, розташований уздовж клітинної осі ,і зовнішній – під кутом до неї.

Аморфний матрикс клітинної стінки гриба складається, переважно, з білків (в основному з глікопротеїнів). У цьому шарі містяться ферменти та пігменти (у разі якщо вони є) грибів. Аморфний матрикс містить також ліпіди, представлені насиченими та ненасиченими жирними кислотами.

60