Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Основы микроб ГУсЭ.doc
Скачиваний:
34
Добавлен:
11.11.2019
Размер:
916.99 Кб
Скачать

Морфология бактерий

По форме клеток бактерии делятся на шаровидные, палочковидные и извитые. Шаровидные бактерии (кокки) имеют сферическую форму и по взаимному расположению клеток после деления различаются:

  • микрококки- клетки расходятся и располагаются одиночно;

  • диплококки- клетки располагаются попарно;

  • стрептококки-кокки делятся в одной плоскости и не расходятся после деления;

  • тетракокки-деление клеток происходит в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и клетки располагаются по четыре;

  • сарцины (пакеты)- деление происходит в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях;

  • скопления кокков, внешне напоминающие виноградную гроздь, называются стафилококками.

Кокки имеют диаметр 1-2 мкм.

Палочковидные бактерии различаются формой клеток, размерами и расположением. Длина их в зависимости от вида микроорганизма колеблется от 0,5 до 8 мкм, а поперечник – от 0,3 до 2 мкм.

Палочки могут быть правильной и неправильной формы, в том числе ветвящиеся, например у актиномицетов. По характеру расположения клеток в мазках выделяют:  

  • монобактерии – расположены отдельными клетками;

  • диплобактерии – расположены по две клетки;

  • стрептобактериии – после деления образуют цепочки клеток.  Палочковидные бактерии могут образовывать споры: бациллы и клостридии.

Извитые формы бактерий представлены изогнутыми палочками и могут иметь один или несколько витков спирали. Слегка изогнутые палочки называются вибрионами. Они имеют длину 1-3 мкм.

Спириллы- длинные, изогнутые (один или несколько завитков).

Спирохеты  длинные, тонкие клетки с большим количеством мелких завитков.

Структура бактериальной клетки

Клетка — универсальная структурная единица живой материи. Организация бактериальной клетки обеспечивает удвоение биомассы за определенный срок за счет размножения посредством бинарного деления.

Элементы ультраструктуры бактериальной клетки

В составе прокариотической клетки выделяют следующие структуры.

1. Клеточная стенка; по химической структуре клеточной стенки различают грамположительные и грамотрицательные бактерии.

2. Периплазматическое пространство.

3. Цитоплазматическая мембрана.

4. Цитоплазма, нуклеоид, мезосомы (аналог митохондрий у эукариотов), рибосомы, включения;

5. У некоторых бактерий – капсула, микрокапсула, жгутики, плазмиды, фимбрии (реснички), споры.

Клеточная стенка — важный и обязательный структурный элемент подавляющего большинства прокариотных клеток. На долю клеточной стенки приходится от 5 до 50% сухих веществ клетки. Клеточная стенка служит механическим барьером между протопластом и внешней средой и придает клеткам определенную, присущую им форму. 

Клеточная стенка грамположительных бактерий имеет однородную струк-туру, ковалентно связана с ригидным слоем, содержит небольшие количества липидов, полисахаридов и белков. Она значительно толще, чем у грамотри-цательных бактерий, и достигает 20-60 нм. Основную массу стенки составляют 5-6 слов пептидогликана, с которым ковалентно связаны тейхоевые кислоты. Особенностью пептидогликанов грамположительных бактерий является от-сутствие диаминопимелиновой кислоты.

Толщина клеточной стенки грамотрицательных бактерий составляет 14-18 нм. Ригидный слой представлен 1-2 слоями пептидогликана, в котором есть диаминопимелиновая кислота. В составе клеточной стенки содержится много лиопротеинов, фосфолипидов, липополисахаридов, больше белка, но отсутст-вуют тейхоевые кислоты. Пластичный слой клеточной стенки представлен сложной мозаикой из липопротеинов, липополисахаридов и наружной мембра-ны.

Некоторые бактерии имеют пространство (зону) между клеточной стенкой и плазматической мембраной - периплазматическое пространство (периплазма). Толщина периплазмы составляет около 10 нм и может включать до 20% всей находящейся в клетке воды. В ней локализуются некоторые ферменты и транспортные белки - переносчики соответствующих субстратов.

К клеточной оболочке бактериальной клетки тесно прилегает внешний слой цитоплазмы - цитоплазматическая мембрана. Она состоит из двух слоев липидов и встроенных в липидную мембрану белковых молекул. Компоненты цитоплазматической мембраны ( ЦПМ ) составляют около 10% сухого веса бактериальной клетки. Эта полупроницаемая мембрана контролирует транспорт питательных веществ и воды в клетку, а также является физическим барьером между внутренним содержимым бактериальной клетки и внешней средой.

Содержимое тела бактериальной клетки, или ее цитоплазма, представляет собой желеобразный, вязкий раствор, в котором растворены различные органические и неорганические соединения. Бактериальная цитоплазма неподвижна, имеет высокую плотность, содержит мелкие зерна, состоящие из 60% РНК и 40% протеина, представляющие собой рибонуклеопротеиды, получившие название «рибосом». Они выполняют функцию синтеза белка. Цитоплазма большинства бактерий содержит ДНК и запасные гранулы (крахмала, гликогена, жировых веществ), пигментные скопления, сера, кальций.

Нуклеоид, ядерное вещество клетки, ее наследственный аппарат, состоит из двойной нити ДНК, сомкнутой в кольцо и свободно погруженное в цитоплазму, в отличие от эукариот. В молекуле ДНК закодирована генетическая информация клетки.

Мембранные структуры прокариот менее дифференцированы, чем органоиды эукариот. Бактерии имеют лишь аналоги некоторые из них. Например, аналогом митохондрий у прокариот являются мезосомы, которые образуются путём инвагинации цитоплазматической мембраны и содержат ферменты, необходимые для синтеза АТФ.

У бактерий различают микрокапсулу, капсулу и слизистый слой, которые относятся к факторам патогенности. Микрокапсулы выявляются на электрон-ных микрофотографиях в виде коротких мукополисахаридных фибрилл. Капсула (слизистый слой) играет роль внешнего покрова бактерии, защищает от неблагоприятного воздействия факторов внешней среды и обнаруживается под световым микроскопом после окрашивания по методу Бурри − Гинса.

У некоторых видов микробов имеются пили (реснички, фимбрии, филаменты), представляющие собой образования, которые значительно короче и тоньше жгутиков. Они покрывают тело клетки. Полагают, что они не являются органами передвижения, а способствуют прикреплению микробных клеток к поверхности некоторых субстратов.

Жгутики предназначены для передвижения бактерий. Жгутики построены из специального белка –флагелина. Длина его составляет 20 мкм, диаметр 10-20 нм.

По расположению жгутиков подвижные микробы подразделяются на 4 группы (рис. 7):

  • монотрихи — бактерии с одним жгутиком на конце (холерный вибрион);

  • амфитрихи — бактерии с двумя полярно расположенными жгутиками или имеющие по пучку жгутиков на обоих концах;

  • лофотрихи — бактерии, которые имеют по пучку жгутиков на одном конце (палочки сине-зеленого молока);

  • перитрихи — бактерии, обладающие жгутиками по всей поверхности тела (кишечная палочка).

Рисунок 7. Жгутикование бактерий:

A — монотрихиальное, B — лофотрихиальное, C — амфитрихиальное, D — перитрихиальное.

Исследование микроорганизмов в живом состоянии

В живом состоянии микроорганизмы исследуют с целью выявления их фор-мы, подвижности или определения прижизненной внутренней структуры. Изучают нативные и окрашенные препараты, используя методы «раздавленной» или «висячей» капли.

Прижизненная (витальная) окраска

Взвесь микроорганизмов вносят в каплю 0,001% раствора метиленового си-него или нейтрального красного. Затем готовят препарат «раздавленная» или «висячая» капля и микроскопируют.

Приготовление препарата «раздавленная капля»

На центр обезжиренного предметного стекла наносят каплю жидкой буль-онной культуры. Если культура выращивалась на плотной питательной среде, то на стекло наносят каплю стерильного изотонического раствора натрия хло-рида, затем петлей прикасаются к культуре и приставшие к ней бактерии раз-мешивают в приготовленной капле. Можно заранее приготовить взвесь микро-организмов в изотоническом растворе и взять каплю из нее. На исследуемый материал накладывают покровное стекло так, чтобы не было пузырьков воз-духа. Каплю надо брать такой величины, чтобы она заполняла все простран-ство между покровным и предметным стеклами и не выступала за края по-кровного. Препарат можно рассматривать как с сухими системами, так и с иммерсионной. Микроскопируют, используя объективы 40х или 90х. Очень хорошие результаты получают, применяя темнопольное или фазово-контраст-ное устройства. Препараты быстро высыхают, поэтому, если их приходится рассматривать не тотчас, а спустя некоторое время, их помещают во влажную камеру (чашку Петри), на дно которой положено 2-3 влажных кружка фильтро-вальной бумаги, покрытых двумя сухими.

Во избежание высыхания препарата и вызываемого конвекцией турбулент-ного движения жидкости подобные препараты можно герметизировать. Для этой цели следует пользоваться парафиновым маслом, смесью равных частей парафина и вазелина или лаком для ногтей.

В центре влажного препарата быстро возникает недостаточность кислорода. В сущности именно это помогло Пастеру открыть анаэробный обмен: наблюдая за препаратом, он заметил, что облигатные анаэробы сохраняли подвижность только в центре, но не по краям.

Подвижные микроорганизмы иногда могут адсорбироваться на стекле; в та-ких случаях подвижность легче наблюдать в «висячей» капле.

Приготовление препарата «висячая капля»

Препарат готовят на покровном стекле, в центр которого наносят одну каплю бактериальной взвеси. Затем предметное стекло с лункой, края которой пред-варительно смазывают вазелином, прижимают к покровному стеклу так, чтобы капля находилась в центре лунки, в результате чего стекла склеиваются. Быстрым движением переворачивают препарат покровным стеклом вверх. Получается герметически закрытая камера, в которой капля долго не высыхает. В правильно приготовленном препарате капля свободно висит над лункой, не касаясь ее дна или края (рис.8). Микроскопируют со стороны покровного стекла, при-чем вначале следует найти край на малом увеличении и при суженной диафраг-ме, используя сухой объектив 8х, затем на большом и продолжить наблюдение.

Рисунок 8.Препарат висячая капля

При изучении подвижности микроорганизмов необходимо отличать истин-ную подвижность от броуновского движения, которое является следствием ударов о бактерии движущихся в растворе молекул и выявляется в виде коле-баний. Многие подвижные микроорганизмы движутся очень быстро, что за-трудняет точное наблюдение. Добавляя к суспензии микроорганизмов метил-целлюлозу, можно уменьшить скорость их движения и создать условия, при которых движение жгутиков становится видимым.

Недостатком метода является наличие ряда оптических дефектов, связанных с кривизной лунки, что препятствует получению высококачественных микро-фотографий, а также невозможность использования темнопольного и фазово-контрастного устройств из-за большой толщины предметных стекол с лунками.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  1. Основные принципы классификации микроорганизмов.

  2. Отличия прокариотических и эукариотических клеток.

  3. Морфология бактерий. Спорообразование у микроорганизмов.

  4. Отличия химического состава и строения клеточной стенки грамположительных и грамотрицательных бактерий.

  5. Структура бактериальной клетки и методы выявления ее элементов.

  6. Морфологические особенности кокков, палочек, спирохет и актиномицетов.

РАБОТА ПОД РУКОВОДСТВОМ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ

  1. Приготовление фиксированных мазков из бактериальных культур и их окраска простыми методами.

  2. Микроскопия окрашенных препаратов с использованием обычных и иммерсионных систем.

  3. Приготовление фиксированных мазков из бактериальных культур и их окраска сложными методами (по Граму, Цилю − Нильсену, Ожешко, Нейссеру).

  4. Приготовление мазков «висячей» и «раздавленной» капли.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ

  1. Приготовить нативные мазки «висячей » и «раздавленной» капли.

  2. Приготовить фиксированные препараты из исследуемой смеси бактериальных культур.

  3. Окрасить фиксированные мазки метиленовым синим.

  4. Окрасить фиксированные мазки по Граму.

  5. Выявить споры, зерна волютина и кислотоустойчивых бактерий соответствующими методами окраски.

  6. Определить подвижность исследуемых бактерий.

  7. Определить родовую принадлежность бактерий в готовых мазках, окрашенных по Романовскому − Гимзе.