5. Морфология микроорганизмов, на примере представителей домена Bacteria.

ДОП ПОЧИТАТЬ http://medznate.ru/docs/index-29003.html?page=2 Бактерии - это одноклеточные прокариотные микроорганизмы. Ве­личина их измеряется в микрометрах (мкм). Бактерии не отличаются разнообразием форм. Различают три основные формы: шаровидные бактерии - кокки, палочковидные и извитые. Кроме того, существуют промежуточные формы (рис. 2).

Формы бактерий: 1 — кокки; 2 — бациллы; 3 — вибрионы; 4—7 — спириллы и спирохеты.

Кокки (греч. kokkos - зерно) имеют шаровидную или слегка вытя­нутую форму. Различаются между собой в зависимости от того, как они располагаются после деления. Одиночно расположенные кокки - мик­рококки, расположенные попарно - диплококки. К патогенным диплококкам относятся пневмококки, имеющие ланцетовидную форму, и бо­бовидные диплококки - менингококки и гонококки. Стрептококки де­лятся в одной плоскости и после деления не расходятся, образуя цепоч­ки (греч. streptos - цепочка). Патогенные стрептококки являются возбу­дителями гнойно-воспалительных заболеваний, ангины, рожи, скарла­тины. Тетракокки образуют сочетания из четырех кокков в результате деления в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, сарцины (лат. sarcio - связывать) образуются при делении в трех взаимно перпендику­лярных плоскостях и имеют вид скоплений по 8-16 кокков. Стафило­кокки в результате беспорядочного деления образуют скопления, напо­минающие гроздь винограда (греч. staphyle - виноградная гроздь). Сре­ди них есть патогенные виды, вызывающие гнойно-воспалительные и септические заболевания.

Шаровидные бактерии – кокки (coccus – зерно) имеют правильно сферическую или эллипсовидную форму, по расположению в мазке различают:

Ø микрококки (от греч. micros – малый) распределяются в мазке беспорядочно, по одному;

Ø диплококки (от греч. diplos – двойной ) – попарно;

Ø тетракокки – по 4;

Ø сарцины (от греч. sarcina – связка, тюк) – «пакетами» по 8, 16, 32 и более;

Ø стафилококки (от греч. staphyle – гроздь винограда) – в виде гроздьев винограда;

Ø стрептококки (от греч. streptos – цепочка)– в виде цепочки кокков.

Характер расположения в мазках зависит от особенностей деления бактериальных клеток в процессе размножения и наличием капсулы.

Палочковидные бактерии (греч. bacteria - палочка), способные образовывать споры, называют бациллами в том случае, если спора не шире самой палочки, и клостридиями, если диаметр споры превышает диаметр палочки. Палочки, неспособные к спорообразованию, называют бактери­ями. Палочковидные бактерии, в отличие от кокков, разнообразны по ве­личине, форме и расположению клеток: короткие (1 -5 мкм) толстые, с зак­ругленными концами бактерии кишечной группы; тонкие, слегка изогну­тые палочки туберкулеза; располагающиеся под углом тонкие палочки дифтерии; крупные (3-8 мкм) палочки сибирской язвы с "обрубленными" концами, образующие длинные цепочки - стрептобациллы. К извитым формам бактерий относятся вибрионы, имеющие слегка изогнутую форму в виде запятой (холерный вибрион) и спириллы, состоящие из нескольких завитков. К извитым формам также относятся кампилобактеры, похожие под микроскопом на крылья летящей чайки.

Палочковидные формы подразделяются на:

Ø бактерии (не образуют спор);

Ø бациллы (аэробные спорообразующие микроорганизмы);

Ø клостридии (спорообразующие анаэробы).

Палочки бывают короткими, длинными с закругленными и заостренными концами.

По расположению в мазках выделяют:

Ø диплобактерии;

Ø стрептобактерии;

Ø располагающиеся беспорядочно.

Извитые бактерии делятся на:

Ø вибрионы – изогнутость тела не превышает четверти оборота спирали (холерный вибрион);

Ø спириллы и спирохеты – имеют по одному или несколько оборотов (например, возбудитель сифилиса), спирохеты отличаются от спирилл подвижностью.

Нитевидные формы (ветвящиеся) – это палочки с разветвлениями на одном или обоих концах (например, актиномицета).

Но размеры и форма бактерий могут изменяться под влиянием окружающей среды (состав питательной среды, ее pH, температура, лекарственные препараты и др.), а также в зависимости от возраста культуры.

http://microbak.ru/obshhaya-xarakteristika-mikrobov/bakterii/baktrij.html ДОП ПОЧИТАТЬ

Структура бактериальной клетки. Структурные элементы бактери­альной клетки можно условно разделить на: а) постоянные структурные элементы - имеются у каждого вида бактерий, в течение всей жизни бакте­рии; это клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма, нуклеоид; б) непостоянные структурные элементы, которые способны обра­зовывать не все виды бактерий, а те бактерии, которые образуют их, могут терять их и вновь приобретать в зависимости от условий существования. Это капсула, включения, пили, споры, жгутики.

Клеточная стенка покрывает всю поверхность клетки. У грамположительных бактерий клеточная стенка более толстая: до 90% - это полимерное соединение пептидогликан, связанный с тейхоевыми кис­лотами, и слой белка. У грамотрицательных бактерий клеточная стенка тоньше, но сложнее по составу: состоит из тонкого слоя пептидогликана, липополисахаридов, белков; она покрыта наружной мембраной. Наружная мембрана грамотрицательных бактерий является барьером для некоторых антибиотиков, в том числе таких, которые получены в последнее время. Возможно, что этим можно объяснить, почему с не­давнего времени в возникновении внутрибольничных инфекций все воз­растающую роль играют грамотрицательные бактерии, такие как ки­шечная палочка, синегнойная палочка. Ранее первенство в этой области принадлежало стафилококкам.

Клеточная стенка выполняет важную биологическую роль: прида­ет бактерии определенную форму, защищает ее от воздействий окру­жающей среды, участвует в транспорте питательных веществ и про­дуктов обмена. В то же время пептидогликан клеточной стенки явля­ется мишенью для действия пенициллина и других антибиотиков, которые нарушают процесс формирования полимерного пептидогликана. Отсюда понятно, почему пенициллины действуют преимуществен­но на грамположительные бактерии, причем на молодые растущие клетки.

Клеточная стенка-присуще только бактериям (кроме микоплазм). Выполняет функции:  Ø Определяет и сохраняет постоянную форму бактерий.  Ø Защищает клетку от действия механических и осмотических сил внешней среды.  Ø Участвует в регуляции роста и деления клеток.  Ø Обеспечивает связь с внешней средой.  Клеточная стенка характеризуется наличием уникального химического соединения- пептидогликана, наделяющего клетку важными иммунобиологическими свойствами:  Ø Пептидогликан активизирует работу иммунной системы, запускает систему комплемента.  Ø Защищает бактерии особенно грамположительные от фагоцитоза.  Ø Способствует развитию аллергических реакций.(ГЗТ)  Ø Обладает противоопухолевым действием.  Ø Оказывает пирогенное действие на организм животных и человека.  Ø Нарушение его синтеза приводит к превращению бактерий из S - формы в L – форму с помощью чего происходит длительное персистирование (нахождение) возбудителя в организме – одна из основных причин перехода заболевания из острой формы в хроническую. Соответственно L – трансформация как и спорообразование, является важнейшей формой приспособления бактерий к неблагоприятным условиям существования. 

Наружная мембрана – состоит из двух слоёв липидов и набора белков, локализованных мозаично. Два из основных белков связаны с пептидогликаном. Эти белки- порины образуют диффузные поры, через которые в клетку проникают мелкие молекулы. Второстепенные белки выполняют специфические функции: одни обеспечивают механизмы питания, участвуют в облегчённой диффузии, другие в активном транспорте молекул через наружную мембрану и регуляции клеточного деления. Наружная мембрана выполняет функцию барьера, через который в клетку не способны проникать крупные молекулы, что является одним из механизмов устойчивости грамотрицательных бактерий к антибиотикам.  Если бактерии поместить в гипертонический раствор, то наступает обезвоживание клеток, цитоплазма съёживается, в результате клетки гибнут – это явление называется плазмолизом. Этим свойством пользуются для консервирования пищевых продуктов с помощью концентрированных растворов соли или сахара. Устойчивы, к плазмолизу возбудитель ботулизма и золотистый стафилококк, которые являются частыми виновникам пищевых отравлений.  Если бактерии поместить в гипотонический раствор или дистиллированную воду, то происходит противоположное явление – плазмоптиз-вода устремляется в клетки происходит их набухание и разрушение. 

Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) и ее производные. Цитоплазматическая мембрана (плазмолемма) - это полупроницаемая липопротеидная структура бактериальной клетки, отделяющая цитоплазму от клеточной стенки. Она составляет 8-15% сухой массы клетки. Ее разрушение приводит к гибели клетки. При электронной микроскопии выявлено ее трехслойное строение. Цитоплазматическая мембрана представляет собой комплекс белков (50-75%) и липидов (15-20%). Основная масса липидов представлена фосфолипидами. Кроме того, в составе мембраны обнаружено небольшое ко­личество углеводов.

Цитоплазматическая мембрана расположена непосредственно под клеточной стенкой. Она обладает избирательной проницаемостью, и бла­годаря этому регулирует водно-солевой обмен клетки, транспорт пита­тельных веществ в клетку и выведение наружу продуктов обмена. В этих процессах участвуют ферменты пермеазы.

ЦПМ бактерий выполняет следующие функции: - барьерная функция (молекулярное “сито”); - энергетическая; - избирательный перенос различных органических и неорганических молекул и ионов с помощью специальных переносчиков – транслоказ или пермеаз; - репликация и последующее разделение хро­мосомы.

Цитоплазматическая мембрана- является полифункциональной структурой:  Ø Цитоплазматическая мембрана воспринимает всю химическую информацию, поступающую из вне.  Ø Является осмотическим барьером, благодаря чему внутри клетки поддерживается определённое осмотическое давление.  Ø Цитоплазматическая мембрана вместе с клеточной стенкой и участвует в регуляции роста и клеточного деления.  Ø Место генерации энергии у бактерий.  Ø Цитоплазматическая мембрана связана со жгутиками, аппаратом регуляции движения.  Ø Цитоплазматическая мембрана участвует в процессах транспорта питательных веществ, в клетку и продуктов жизнедеятельности из клетки. В ней содержатся белки участвующие в облегчённой диффузии и активном транспорте.  Ø Участвует в осуществление биосинтеза белка путём стабилизации рибосом.  Ø Участвует в образовании мезосом.  Цитоплазматическая мембрана связана с процессами жизнеобеспечения клетки: облегчённой диффузией и активным транспортом. Вместе с клеточной стенкой она образует оболочку клетки.  Цитоплазма - внутреннее гелеобразное содержимое бактериальной клетки, ограниченное цитоплазматической мембраной, пронизано мембранными структурами, создающими жест­кую систему. В цитоплазме содержатся рибосомы (в которых осуще­ствляется биосинтез белков), ферменты, аминокислоты, белки, рибонуклеиновые кислоты и цитозоля

Цитоплазма - сложная коллоидная система. В ней располагается ядерный аппарат – нуклеоплазма, который не отделён от неё никакими мембранами. Кроме хромосом в цитоплазме многих патогенных бактерий, имеются плазмиды. В цитоплазме располагаются рибосомы, мезосомы, макромолекулы (тРНК, аминокислоты, нуклеотиды), различные включения (капельки липидов, воск, сера, гранулы гликогена как у клостридий, зерна валютина- как у возбудителя дифтерии).

Периплазматическое пространство- находится между цитоплазматической мембраной и пептидогликаном. Мезосомы и поры из клеточной стенки открываются в периплазматическое пространство. Это пространство обеспечивает взаимосвязь цитоплазматической мембраны и клеточной стенки.

Цитозоль - гомогенная фракция, включающая растворимые компоненты РНК, ферменты, продукты метаболизма.

Структурные элементы - это рибосомы, внутрицитоплазматические мембраны, включения и нуклеоид.

Рибосомы - органоиды, осуществляющие биосинтез белка. Они состоят из белка и РНК. Представляют собой гранулы диаметром 15-20 нм. Одна бактериальная клетка содержит от 5000 до 50000 рибосом. Рибосомы являются местом синтеза белка. Кроме основной функции рибосома выполняет ряд вспомогательных функций, так, она соединяет белоксинтезирующую систему и транспортирует РНК (рибонуклеиновую кислоту)

В цитоплазме прокариотов обнаруживаются различные включения, представляющие запасные вещества клетки. Из полисахаридов в клетках откладываются гликоген, крахмал и крахмалоподобное вещество - гранулеза. Полифосфаты содержатся в гранулах, называемых волютиновыми, или метахроматиновыми, зернами.

1. Гранулы. Выступают в качестве дополнительного источника энергии для клеток бактерии. Состоят гранулы из полисахаридов, небольшого количества жира и крахмала. Форму могут принимать любую.

2. Мезосомы – это мембранная структура, характерная прокариотам (в т. ч. бактериям). Основной функцией является создание энергии, ее генерация. Также, мезосомы активно участвуют в делении бактериальной клетки и в образовании спор. Чаще всего встречаются мезосомы в форме трубочек, пузыречков или небольших петелек.

Нуклеоид - это хромосома бактерий, двойная нить ДНК, коль­цевидно замкнутая, связанная с мезосомой. В отличие от ядра эукариотов, нить ДНК свободно располагается в цитоплазме, не имеет ядерной оболочки, ядрышка, белков-гистонов. Нить ДНК во много раз длиннее самой бактерии (например, у кишечной палочки длина хро­мосомы более 1 мм). У нуклеоида отсутствует ядерная оболочка.

Помимо нуклеоида, в цитоплазме могут находиться внехромосомные факторы наследственности, называемые плазмидами. Это ко­роткие кольцевидные нити ДНК, прикрепленные к мезосомам.

В нуклеоиде хранится основная часть клеточной информации бактерии. Месторасположение: середина клетки. Свойства схожи со свойствами ядра. При помощи нуклеоидов бактерии передают свои признаки и свойства потомству.

Кроме нуклеоида в бактериальной клетке обнаружены внехромосомные генетические элементы – плазмиды, которые представляют собой небольшие кольцевые молекулы ДНК, способные к автономной репликации. Роль плазмид состоит в том, что они кодируют дополнительные признаки, дающие клетке преимущества в определенных условиях существования. Наиболее распространены плазмиды, детерминирующие признаки антибиотикорезистентности бактерий (R-плазмиды), синтез энтеротоксинов (Ent-плазмиды) или гемолизинов (Hly-плазмиды).

Плазмиды

Плазмиды похожи на молекулы ДНК, отличие составляет отсутствие хромосомных факторов наследственности. Как правило, основной функцией плазмидов является способность передавать свои свойства другим микроорганизмам. Кроме того, плазмиды обладают способностью сохранять генетически устойчивость к антибиотикам, обеспечивают устойчивость к ультрафиолетовому излучению и тяжелым металлам. Размер малых плазмид может доходить до тысячи пар оснований, в то время, как у крупных встречаются сотни тысяч оснований. Форма плазмид чаще всего имеет кольцевую форму, но встречаются организмы с линейной формой.

Включения содержатся в цитоплазме некоторых бактерий в виде зерен, которые можно обнаружить при микроскопии. Большей частью это запас питательных веществ. Например, у дифтерийных палочек на концах видны зерна волютина, и это является важным признаком для определения этого вида бактерий. Вместе с тем это могут быть и скоп­ления неорганических веществ, например, серы, и продукты бактери­ального метаболизма.

Пили (лат. pili - волоски) иначе реснички, фимбрии, бахромки, вор­синки - короткие нитевидные отростки на поверхности бактерий. Пили общего типа (common pili) в количестве нескольких сотен равномерно покрывают бактерию. Они осуществляют прикрепление (адгезию) бак­терии к клетке хозяина и участвуют в питании. Половые пили (sex-пили) имеют внутри канал и образуются только клетками-донорами. Они обеспечивают конъюгацию у бактерий и переход ДНК из одной клетки в другую.

Внешне ворсинки представляют собой отростки, которые покрывают бактерию сверху. В отличие от жгутиков ворсинки меньше. Их количество на клетке может насчитывать несколько тысяч. Эти пили отвечают за питание, половые функции и регуляцию водно – солевого баланса. https://proinfekcii.ru/parazity/bakterii/struktura-kletki-bakterii.html#i-2

Фимбрии, в отличие от ворсинок, покрывают одну сторону. Они более толстые и плотные, нежели жгутики и не участвуют в процессе движения бактерии, но способны прикрепляться к поверхностям.

Жгутики. Многие виды бактерий способны передвигаться благо­даря наличию жгутиков. Из патогенных бактерий только среди пало­чек и извитых форм имеются подвижные виды. Жгутики представляют собой тонкие эластичные нити, длина которых у некоторых видов в несколько раз больше длины тела самой бактерии. Число и располо­жение жгутиков является характерным видовым признаком бактерий. Различают бактерии: монотрихи - с одним жгутиком на конце тела, лофотрихи - с пучком жгутиков на конце, амфитрихи, имеющие жгути­ки на обоих концах, и перитрихи, у которых жгутики расположены по всей поверхности тела. К монотрихам относится холерный вибрион, к перитрихам - сальмонеллы брюшного тифа.

Жгутики настолько тонки, что не видны в световом микроскопе. Их можно видеть в электронном микроскопе, а также при специальных способах окраски, когда толщину жгутика искусственно увеличивают: при помощи танина достигают набухания жгутикового белка, а затем обрабатывают азотнокислым серебром или красителем, который осе­дает на жгутиках, увеличивая их толщину. Можно косвенно судить о наличии жгутиков, наблюдая подвижность живых бактерий в препа­ратах "раздавленной" или "висячей" капли. Определение подвижнос­ти у бактерий является важным диагностическим признаком, и при по­вседневной практической работе удобно применять метод посева. В столбик полужидкого питательного агара уколом производится посев бактерий. Неподвижные бактерии растут по ходу укола, а у подвиж­ных наблюдается диффузный рост.

1. Жгутики – необходимы для движения бактерий. Они, получая химический сигнал из окружающей среды, изменяют направления движения и выбирают оптимальные условия для своего существования. По характеру расположения жгутиков и их количеству бактерии делят: 

2. 1) Атрихи – это бактерии без жгутиков. 2) Монотрихи- один полярно расположенный жгутик(как у холерного вибриона). У них есть всего один жгутик, при помощи которого они передвигаются 3) Лофотрихи-пучок жгутиков на одном конце. Для таких бактерий характерно расположение жгутиков только в одной части бактерии 4) Амфитрихи – пучки жгутиков с двух концов.  5) Перитрихи- множество жгутиков вокруг клетки (как у кишечной палочки). это бактерии, жгутики у которых располагаются равномерно по всей длине бактерии. Они позволяют передвигаться бактерии плавно, без рывков.

Капсула - наружный слизистый слой, который имеется у многих бактерий. У одних видов он настолько тонок, что обнаруживается толь­ко в электронном микроскопе - это микрокапсула. У других видов бак­терий капсула хорошо выражена и видна в обычном оптическом мик­роскопе - это макрокапсула. Капсула обычно состоит из полисахаридов, а у палочки сибирской язвы - из полипептидов

Одни бактерии образуют капсулу только в организме хозяина, на­пример, пневмококки, палочка сибирской язвы, палочка чумы; другие постоянно сохраняют ее, - это капсульные бактерии, например, клебсиеллы. Капсула защищает бактерии от фагоцитоза и антител, поэтому в инфекционном процессе она играет роль одного из факторов патогенности, обеспечивающего антифагоцитарную активность возбудителя болезни. Наличие капсулы является дифференциальным признаком для оп­ределения вида таких микробов, как пневмококк, палочка сибирской язвы, клебсиеллы пневмонии, которые образуют макрокапсулу, види­мую в световом микроскопе. Для обнаружения капсулы применяют спо­соб окраски по Бурри-Гинсу: при этом на темном фоне туши видны ок­рашенные фуксином бактерии, окруженные бесцветной капсулой.

Спора - защитная форма в неблагоприятных условиях существования. Это своеобразные покоящиеся клетки. Они обладают высокой устойчивостью к высушиванию, действию повышенной температуры и химических веществ. Высокую резистентность (устойчивость) спор к действию внешних факторов связывают с присутствием в оболочке большого количества Са. Споры в клетке могут располагаться:  v центрально – как у возбудителя сибирской язвы;  v субтерминально- как у возбудителя ботулизма;  v терминально - как у возбудителя столбняка.

Являются структурой непостоянной. Они могут образовываться в виде защитной реакции клетки на негативные воздействия извне. К таким можно отнести недостаток воды, недостаток веществ, пригодных для питания бактерии.  В зависимости от местонахождения спор в клетке их подразделяют на:  Центральные. В данном случае споры располагаются в самом центре. Такое расположение характерно для палочки сибирской язвы и некоторых других бактерий.  Субтерминальные. В данном случае споры расположены в конце палочки. Такое расположение спор встречается гораздо реже.  Сама форма спор может быть двух геометрических видов: овальная или круглая. 

Непостоянный элемент клетки бактерии  Форма, размер и расположение – это видовое свойство бактериальной клетки при попадании её в неблагоприятные условия  Цикл жизни спор состоит из этапов:  Подготовительная стадия. В этот момент изменяется метаболизм в клетке, завершается процесс возобновления ДНК. Клетка при этом имеет минимум два нуклеоида. Один из нуклеоидов попадает в спорогенную зону.  Стадия переспоры. В результате процессов, происходящих в мембране, нуклеоид отделяется от остальной клетки. Вместе с мембраной они образуют параспору.  Образование оболочек. В этом периоде вокруг параспоры образуется мембрана.  Созревание споры. В этот период полностью завершается образование споры и всех ее структур. Определяется ее положение в клеточной структуре.  Спора большей частью состоит из белковых структур. Оболочка обеспечивает споре высокую выживаемость.

https://lektsii.org/11-51419.html