Бактерии. особенности строения и функционирования

Размножение делением

Основной способ размножения – это деление исходной материнской клетки надвое (амитоз). У форм, имеющих вытянутую форму, это всегда происходит перпендикулярно продольной оси. Строение бактерии претерпевает при этом кратковременные изменения: от края клетки к середине образуется поперечная перегородка, по которой затем и разделяется материнский организм. Это объясняет старое название царства – Дробянки. Клетки после деления могут оставаться соединенными в неустойчивые, рыхлые цепочки.

Вот такие можно выделить отличительные особенности строения бактерий некоторых видов, например, стрептококков.

Грамположительные кокки.

Бактерии

Люди – редкое исключение в мире бактерий.

Бактерии (греч. bakterion – палочка) – простые одноклеточные микроскопические организмы, принадлежащие к прокариотам. В пищевых цепях они играют важнейшую роль редуцентов: разлагают органические вещества мертвых животных и растений.

Бактерии обладают исключительной устойчивостью: их можно обнаружить даже на стенках ядерного реактора. Такая способность связана с их быстрым размножением – при благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. При изменении условий внешней среды (за счет мутаций) выживают и размножаются те формы, которые устойчивы к действию того или иного фактора (к примеру, радиации).

В пищевых цепях они играют важнейшую роль редуцентов разлагают органические вещества мертвых животных и растений.

Царство Бактерии: строение, жизнедеятельность, размножение, роль в природе

Гетеротрофы они не способны синтезировать органическое вещество, а питаются готовым.

Капсулоподобная оболочка

Капсулоподобная оболочка представляет собой образование, непрочно связанное с клеточной стенкой. Благодаря бактериальным ферментам капсулоподобная оболочка покрывается углеводами (экзополисахаридами) внешней среды, благодаря чему обеспечивается слипание бактерий с разными поверхностями, даже совершенно гладкими.

Например, стрептококки, попадая в организм человека, способны слипаться с зубами и сердечными клапанами.

Функции капсулы многообразны:

  • защита от агрессивных условий внешней среды,
  • обеспечение адгезии (слипанию) с клетками человека,
  • обладая антигенными свойствами, капсула оказывает токсический эффект при внедрении в живой организм.

Рис. 4. Стрептококки способны слипаться с эмалью зубов и вместе с другими микробами являются причиной кариеса.

Рис. 5. На фото поражение митрального клапана при ревматизме. Причина — стрептококки.

защита от агрессивных условий внешней среды,.

Бактериальная морфология

Особенности бактерий в демонстрации большого разнообразия форм и размеров, называемых морфологией.

Бактериальная клетка составляют примерно одну десятую размера эукариот клетки (эукариот – клетка с ядром) и типично 0,5-5,0 микрометра длиной. Большинство видов бактерий являются либо сферические, называемые кокками или палочковидные, называемые бациллами.

Совсем недавно, особенные бактерии были обнаружены глубоко под земной корой растущие как ветвистые нитевидные типы со звездообразным поперечным сечением.

Большое отношение площади поверхности к объему дает некоторым бактериям преимущество в питательно-бедных окружающих средах. Это большое разнообразие форм определяется бактериальной клеточной стенкой и цитоскелетом, и это важно, потому что может влиять на их способность приобретать питательные вещества и прикрепляться к поверхностям.

Протоплазма внутри как содержимое живой клетки представляет собой коллоидную массу, состоящую главным образом из белков. По некоторым данным, она обладает зернистой структурой.

Протоплазма содержит некоторые включения, представляющие собой запасные питательные вещества клетки.

Наличие вполне сформированного ядра, как это наблюдается в клетках растений и животных, у бактерий не удается констатировать, но ядерные элементы всегда имеются, хотя бы в виде распыленных мельчайших зернышек.

Клеточная стенка.

ЦАРСТВА БАКТЕРИИ И ГРИБЫ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. РОЛЬ В ПРИРОДЕ И ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА

ЦАРСТВА БАКТЕРИИ И ГРИБЫ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. РОЛЬ В ПРИРОДЕ И ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА 1. Найдите соответствие. Составьте логические пары, выписав буквенные обозначения, соответствующие цифровым обозначениям.I. КоккиII. БациллыIII. ВибрионыIV. СпириллыA.

Мезосомы являются производными цитоплазматической мембраны.

Спорообразование

При наступлении неблагоприятных условий бактериальная клетка переходит в спящее состояние, которое называется спорой. Причинами спорообразования могут быть:

  • пониженные и повышенные температуры;
  • засуха;
  • недостаток питания;
  • опасные для жизни вещества.

Переход происходит быстро, в течение 18-20 часов, а находиться клетка в состоянии споры может сотни лет. При восстановлении нормальных условий бактерия за 4-5 часов прорастает из споры и переходит в обычный режим жизнедеятельности.

Рис. 3. Схема образования споры.

недостаток питания;.

Строение клетки бактерий

В отличие от клеток всех живых организмов, клетки бактерий устроены намного проще. Снаружи бактерия окружена клеточной стенкой, которая придает ей форму.

Некоторые виды имеют клеточную стенку, покрытую специальным полужидким материалом, образующим капсулу. Она помогает клетке не высыхать, предохраняет её от механических повреждений и позволяет прикрепляться к различным поверхностям.

После клеточной стенки располагается мембрана, которая помогает бактерии удерживать питательные вещества, воспринимать сигналы из внешней среды, а также защищает от неблагоприятных условий.

Некоторые бактерии неподвижны и могут переноситься потоками воздуха. Другие же имеют специальные жгутики, которые позволяют им довольно быстро передвигаться. Может быть как один жгутик, так и целый пучок этих маленьких нитей, благодаря которым микроорганизмы могут развивать скорость от 1,6 до 12 мм/мин.

Внутри бактериальной клетки находится вязкая прозрачная субстанция — цитоплазма, в которой располагаются питательные вещества и некоторые включения, необходимые для жизни бактерий.

Бактериальные клетки — это единственные клетки, которые лишены ядра. В связи с этим бактерий относят к безъядерным организмам, или прокариотам. Все живые организмы, включая человека, имеют ядро в каждой клетке, поэтому их называют ядерными, или эукариотами.

Ядро клетки в нашей жизни играет большую роль, ведь именно там заключен наш генетический материал. Но это не значит, что у микроорганизмов нет наследственного материала. В центре каждой бактерии содержится вещество, которое несет в себе наследственную информацию, — нуклеоид. Он заменяет ядро.

Кроме организма человека полезные микробы обитают в почве, например, азотфиксирующие бактерии.

Царство бактерий: особенности строения и жизнедеятельности

Что такое бактерии, знают многие. Это группа доядерных одноклеточных организмов, которая является, пожалуй, самой древней из всех живых организмов на нашей планете. Это царство бактерий, особенности строения и жизнедеятельности которых будут рассмотрены ниже, огромно – порядка 10 000 их видов разбросано по всему свету. А вот вирусы не могут «похвастаться» таким разнообразием. Бактерии являются самыми примитивными организмами, однако их роль в природе и в жизни людей велика. И хотя в окружающем мире много и других мельчайших организмов, например, вирусов, но бактериальные микроорганизмы более распространены как во внешнем мире, так и внутри живых существ.

Эти доядерные организмы, как правило, бесцветны, и лишь немногие из них могут «похвастаться» яркой пурпурной или зеленой окраской. Встретить их в природе можно в воде, в воздухе, в почве, внутри животных и, конечно, в организмах людей. Одни виды этих микробов могут существовать в природе только при наличии кислорода в атмосфере, другие прекрасно обходятся без него в процессе своей жизнедеятельности.

В тело человека или животных эти микробы попадают из внешнего мира с дыханием или с пищей. Одни бактерии прекрасно существуют во внутренних органах живых существ, другие обитают только на коже и других частях тела человека и животных. А вот вирусы не могут жить и размножаться в природе, а только в клетках живых существ. Это одно из основных различий между бактериями и вирусами.

Изучает виды бактерий, особенности их строения и жизнедеятельности такая наука, как бактериология.

Изучает виды бактерий, особенности их строения и жизнедеятельности такая наука, как бактериология.

4.2 Царство бактерий, строение, жизнедеятельность, размножение, роль в природе

Видеоурок: Строение и жизнедеятельность бактерий

Лекция: Царство бактерий, строение, жизнедеятельность, размножение, роль в природе

История открытия бактерий

На сегодняшний день известно примерно 10 тыс. видов бактерий, но ученые предполагают наличие более миллиона их. Первооткрывателем бактерий стал в 1676 году голландский исследователь Антони ван Левенгук. Он дал им название «анималькули». Собственно, бактериями их назвал их в 1828 г Христиан Эренберг. Луи Пастер в середине 19-го века исследовал их метаболизм и физиологию, обнаружил их патогенность. Более интенсивное изучение бактерий началось после изобретения электронного микроскопа в 1930-х.

Вместе с археями, бактерии являются наиболее древними живыми существами. Предполагается, что они появились около 3,5-3,9 млрд лет назад. Это мелкие безъядерные одноклеточные организмы. Форма их клеток может быть разной. Круглые называются кокки, изогнутые – спирохеты, вибрионы, палочковидные – бациллы. Бактерии могут иметь геометрические формы – тетраэдра, куба или сложные – звезды, тора.

Строение бактерий

Особенностью эволюции бактериальных клеток является универсальность и приспособленность – будучи относительно одинаковыми и имея похожее строение, они обрели:

приспособленность к любым, в том числе экстремальным условиям внешней среды. Бактерии могут обитать в горячих источниках, соленых водах, бескислородной среде, глубинах океана;

способность ко всем известным способам трансформации веществ;

способность к горизонтальному переносу генов при отсутствии полового процесса – бактериальные клетки обмениваются генетической информацией при контакте. Этот процесс получил название конъюгации.

Особенностями строения бактериальных клеток являются:

толстая клеточная стенка из муреина. У грамположительных бактерий она толстая, грамотрицательные имеют клеточную стенку в 10 раз тоньше;

отсутствие внутриклеточных мембран, кроме выростов цитоплазматической;

небольшое разнообразие органоидов – у них есть рибосомы, нуклеоид (неоформленное образование в цитоплазме, содержащее ДНК), цитоплазматическая мембрана, запасные вещества;

единственная хромосома в виде кольца.

Бактерии могут быть подвижными, для этого они используют жгутики, которых у одной клетки может быть от 1 до 1000. Располагаться они могут по-разному.

По размеру клетки их намного мельче одноклеточных растений и животных. Именно в связи с мелкими размерами они имеют очень быстрый метаболизм, а следовательно – быстрее размножаются.

В живом мире существует три вида получения энергии и они все активно используются бактериями: дыхание, брожение, фотосинтез. Причем фотосинтез у них может протекать без кислорода, а есть виды архей, способные к синтезу АТФ с помощью света, но без хлорофилла. Для дыхания бактериальные клетки тоже могут обходиться другими неорганическими веществами, кроме кислорода – анионы, углекислый газ, в также окислять не органические вещества, а минеральные – водород, сероводород, аммиак. Такое дыхание получило название хемосинтеза.

Читайте также:  Мумие в таблетках от растяжек

Бактерии полового процесса не имеют, хотя некоторые исследователи усматривают некоторые признаки полового процесса в конъюгации.

Размножение бактерий

Чаще всего бактерии размножаются:

Делением надвое. Это простое разделение клетки на две, иногда повторяющееся несколько раз подряд, в результате чего может образоваться до 1 тыс. особей.

Почкованием. Отделением от материнской клетки части цитоплазмы с небольшим числом органоидов.

Спорами. Этот способ только в названии имеет сходство со спорообразованием растений. Бактериальные споры – это множество мелких клеток, окруженных плотной оболочкой, на которые распадается материнская. Такой способ используется при необходимости выжить и размножиться в неблагоприятных условиях.

Для обеспечения генетической изменчивости существует такой процесс, как конъюгация – клетки бактерий способны обмениваться участками ДНК (иногда всей хромосомой), что иначе называется горизонтальным переносом генов, без образования потомства. Кроме того, бактерии способны поглощать нечаянно «найденные» ДНК из внешней среды.

В неблагоприятных условиях бактерии начинают вырабатывать новые слои оболочки вокруг клетки, утолщая ее. В такой споре бактерия впадает в состояние замедленного метаболизма, в котором может провести тысячи лет. Споры некоторых видов являются особо устойчивыми к внешним воздействиям – могут выдерживать длительное кипячение, ультрафиолет, радиоактивное облучение, ультразвук.

Значение бактерий для экологии

Бактерии имеют большое значение для экологии:

только они способны усваивать и включать в пищевые цепи атмосферный азот;

участвуют в образовании полезных ископаемых;

улучшают структуру почвы;

являются сапрофитами, разрушают биомассу погибших животных и растений;

в роли симбионтов обеспечивают травоядным возможность переваривания растительной пищи;

поддерживают атмосферный баланс углекислого газа и кислорода.

Кроме того, бактерии активно используются человеком в хозяйственной деятельности – для получения пищевых продуктов с участием бродильных процессов (сквашивание овощей и силоса, молочнокислые напитки, творог, сметана, получение уксуса и вин). Еще на заре человеческой истории было замечено, что где происходит сквашивание, там невозможно гниение. Этому есть биохимические обоснования.

Также, разработаны способы использования бактерий против вредных насекомых, сорных растений, для очищения сточных вод и загрязненного грунта, уничтожения нефтяных пятен.

Патогенные бактерии и профилактика заболеваний

Однако, бактерии могут быть и патогенными, вызывать многочисленные заболевания. Патогенными являются бактерии, приспособленные к паразитированию на других организмах. Именно бактерии являются возбудителями чумы, туберкулеза, дифтерии, сибирской язвы, проказы, язву желудка. Существует большое число бактерий, названных условно-патогенными. Они присутствуют в организме, не проявляя себя, но стоит ослабнуть иммунитету – становятся опасными и вызывают заболевания.

Результативно бороться с бактериальными инфекциями стало возможным в конце 19-го века, после открытия вакцинации. А в середине 20-го с созданием антибиотиков большинство бактериальных инфекций были побеждены. Однако, не стоит считать антибиотики панацеей от любых инфекций – многие из них лечатся довольно долго и трудно. К тому же антибиотики уничтожают не только вредную, но и полезную микрофлору. А в организме человека обитает множество видов бактерий-симбионтов, помогающих в переваривании углеводов, синтезе витаминов, вытеснении патогенных видов-конкурентов.

Для профилактики заражения бактериальными инфекциями необходимо:

мыться с мылом или специальными средствами;

мыть фрукты, овощи и зелень;

проводить влажную уборку помещений;

стирать вещи с моющими средствами (стиральным порошком, жидкими концентратами, мылом)

прибегать к дезинфекции;

А также правильно питаться и достаточно двигаться, не допускать снижения иммунитета. Гигиена, как личная, так и помещений снижает вероятность заразиться какой-либо инфекцией на 95%.

А также правильно питаться и достаточно двигаться, не допускать снижения иммунитета.

Клеточная стенка

Структурный компонент, присущий только бактериальным клеткам – клеточная стенка. Это жесткая проницаемая оболочка, которая выступает в роли важней составляющей структурного скелета клетки. Располагается она с внешней стороны от цитоплазматической мембраны.

Клеточная стенка реализует функцию защиты, а кроме того придает клетке постоянную форму. Ее поверхность покрывают многочисленные споры, которые пропускают внутрь необходимые вещества и выводят из микроорганизма продукты распада.

Защита внутренних составляющих от осмотического и механического воздействия – еще одна функция стенки. Она играет незаменимую роль в контроле деления клетки и распределении в ней наследственных признаков. В ее составе содержится пептидогликан, именно он наделяет клетку ценными иммунобиологическими характеристиками.

Толщина клеточной стенки колеблется от 0,01 до 0,04 мкм. С возрастом происходит рост бактерии и количество материала, из которого она построена, соответственно, увеличивается.

Нуклеоид это одна, замкнутая в кольцо, молекула ДНК.

1. Введение

В надцарство прокариот, или доядерных, объединяют самых древних обитателей нашей планеты – бактерии (Рис. 1.1), которых в обиходе часто называют микробами. Это очень древние организмы, появившиеся, по-видимому, около 3 млрд. лет назад. Эти организмы имеют клеточное строение, но их наследственный материал неотделен от плазматической оболочки, другими словами они лишены оформленного ядра (рис.1.2). По размерам большинство из них значительно крупнее вирусов. В настоящее время описано около десяти тысяч видов бактерий и предполагается, что их существует свыше миллиона, однако само применение понятия вида к бактериям сопряжено с рядом трудностей.

Рис. 1.1. Pseudomonas aeruginosa До конца 1970-х годов термин «бактерия» был синонимом прокариотов, но в 1977 году на основании данных молекулярной биологии прокариоты были разделены на царства архебактерий и эубактерий. Впоследствии, чтобы подчеркнуть различия между ними, они были переименованы в архей и бактерий соответственно. Хотя до сих пор под бактериями часто понимают всех прокариотов, в данной статье описаны лишь эубактерии. Однако, эти две группы схожи, и многие положения статьи справедливы также для архей — в подобных случаях используется термин «прокариоты» или сочетание «бактерии и археи».

Изучение строения и жизнедеятельности микроорганизмов занимается наука – микробиология.

Бактерии прекрасно себя чувствуют в воде, охлаждающей ядерные реакторы; остаются жизнеспособными, получив дозу радиации в 10 тыс. раз превышающую смертельную для человека. Они выдерживали двухнедельное пребывание в глубоком вакууме; не погибали и в открытом космосе, помещенные туда на 18 часов, под смертоносным воздействием солнечной радиации.

Способы питания бактерий столь же разнообразны, как и условия их жизни. Пожалуй, нет такого органического вещества, которое не подошло бы в пищу тем или иным бактериям. Некоторые бактерии, как и зеленые растения, сами производят органические вещества с помощью солнечных лучей. Только кислород в отличие от растений они при этом процессе (фотосинтезе) не выделяют.

Рис. 1.2. Строение бактерий. Среди бактерий есть паразиты, которые, поселяясь в чужих организмах, могут стать причиной болезни. Есть и бактерии-хищники, которые из множества своих тел «плетут» приспособления, чем-то напоминающие паутину, и ловят туда свою добычу (например, простейших).

Некоторые бактерии питаются такими «малосъедобными» веществами, как аммиак, соединения железа, серы, сурьмы.

Размножаются бактерии простым делением надвое. Каждые 20 минут в благоприятных условиях количество некоторых бактерий может удваиваться. Если, например, в организм человека попала всего одна такая бактерия, то черех 12 часов их может стать уже несколько миллиардов.

Долгое время люди жили, так сказать, «бок о бок» с бактериями, не подозревая об их существовании. Первым человеком, наблюдавшим бактерии в микроскоп, был в 1676году Антонии Ван Левенгук.

Размер некоторых бактерий достигает в длину до 1/20мм (пурпурная серобактерия ). Пару таких бактерий вполне можно увидеть невооруженным глазом, но большинство бактерий в десятки раз меньше. Иногда бактерии образуют большие скопления видимые даже не вооруженным глазом. На месте одной-единственной бактерии, попавшей на поверхность питательной среды, уже через несколько часов образуется видимая невооруженным глазом колония-бугорок. Взглянув на цвет и форму колонии, опытный специалист сразу определит, с бактериями какого вида он имеет дело.

Бывают желтые, красные, сини бактерии. Выдающийся английский биолог Александр Флеминг любил в свободное время делать цветные рисунки, причем в качестве красок он использовал … бактерии. Он наносил на контуры рисунка питательный бульон с соответствующими бактериями, помещал рисунок в тепло и получал цветное изображение.

В экологических и микробиоценотических исследованиях под бактериями часто понимают лишь нефотосинтезирующие немицелиальные прокариоты, противопоставляя их по функциям актиномицетам и цианобактериям .

Возможны как варианты расположения одного жгутика у одного полюса монополярный монотрих , пучка жгутиков у одного монополярный перитрих или лофотрихиальное жгутикование или двух полюсов биполярный перитрих или амфитрихиальное жгутикование , так и многочисленные жгутики по всей поверхности клетки перитрих.

Бактерии. особенности строения и функционирования

ЛЕКЦИЯ № 2. Морфология и ультраструктура бактерий

1. Особенности строения бактериальной клетки. Основные органеллы и их функции

Отличия бактерий от других клеток

1. Бактерии относятся к прокариотам, т. е. не имеют обособленного ядра.

2. В клеточной стенке бактерий содержится особый пептидогликан – муреин.

3. В бактериальной клетке отсутствуют аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть, митохондрии.

4. Роль митохондрий выполняют мезосомы – инвагинации цитоплазматической мембраны.

5. В бактериальной клетке много рибосом.

6. У бактерий могут быть специальные органеллы движения – жгутики.

7. Размеры бактерий колеблются от 0,3–0,5 до 5—10 мкм.

По форме клеток бактерии подразделяются на кокки, палочки и извитые.

В бактериальной клетке различают:

1) основные органеллы:

г) цитоплазматическую мембрану;

д) клеточную стенку;

2) дополнительные органеллы:

Цитоплазма представляет собой сложную коллоидную систему, состоящую из воды (75 %), минеральных соединений, белков, РНК и ДНК, которые входят в состав органелл нуклеоида, рибосом, мезосом, включений.

Нуклеоид – ядерное вещество, распыленное в цитоплазме клетки. Не имеет ядерной мембраны, ядрышек. В нем локализуется ДНК, представленная двухцепочечной спиралью. Обычно замкнута в кольцо и прикреплена к цитоплазматической мембране. Содержит около 60 млн пар оснований. Это чистая ДНК, она не cодержит белков гистонов. Их защитную функцию выполняют метилированные азотистые основания. В нуклеоиде закодирована основная генетическая информация, т. е. геном клетки.

Читайте также:  Лечение сотрясения мозга в домашних условиях

Наряду с нуклеоидом в цитоплазме могут находиться автономные кольцевые молекулы ДНК с меньшей молекулярной массой – плазмиды. В них также закодирована наследственная информация, но она не является жизненно необходимой для бактериальной клетки.

Рибосомы представляют собой рибонуклеопротеиновые частицы размером 20 нм, состоящие из двух субъединиц – 30 S и 50 S. Рибосомы отвечают за синтез белка. Перед началом синтеза белка происходит объединение этих субъединиц в одну – 70 S. В отличие от клеток эукариотов рибосомы бактерий не объединены в эндоплазматическую сеть.

Мезосомы являются производными цитоплазматической мембраны. Мезосомы могут быть в виде концентрических мембран, пузырьков, трубочек, в форме петли. Мезосомы связаны с нуклеоидом. Они участвуют в делении клетки и спорообразовании.

Включения являются продуктами метаболизма микроорганизмов, которые располагаются в их цитоплазме и используются в качестве запасных питательных веществ. К ним относятся включения гликогена, крахмала, серы, полифосфата (волютина) и др.

2. Строение клеточной стенки и цитоплазматической мембраны

Клеточная стенка – упругое ригидное образование толщиной 150–200 ангстрем. Выполняет следующие функции:

1) защитную, осуществление фагоцитоза;

2) регуляцию осмотического давления;

4) принимает участие в процессах питания деления клетки;

5) антигенную (определяется продукцией эндотоксина – основного соматического антигена бактерий);

6) стабилизирует форму и размер бактерий;

7) обеспечивает систему коммуникаций с внешней средой;

8) косвенно участвует в регуляции роста и деления клетки.

Клеточная стенка при обычных способах окраски не видна, но если клетку поместить в гипертонический раствор (при опыте плазмолиза), то она становится видимой.

Клеточная стенка вплотную примыкает к цитоплазматической мембране у грамположительных бактерий, у грамотрицательных бактерий клеточная стенка отделена от цитоплазматической мембраны периплазматическим пространством.

Клеточная стенка имеет два слоя:

1) наружный – пластичный;

2) внутренний – ригидный, состоящий из муреина.

В зависимости от содержания муреина в клеточной стенке различают грамположительные и грамотрицательные бактерии (по отношению к окраске по Грамму).

У грамположительных бактерий муреиновый слой составляет 80 % от массы клеточной стенки. По Грамму, они окрашиваются в синий цвет. У грамположительных бактерий муреиновый слой составляет 20 % от массы клеточной стенки, по Грамму, они окрашиваются в красный цвет.

У грамположительных бактерий наружный слой клеточной стенки содержит липопротеиды, гликопротеиды, тейхоевые кислоты, у них отсутствует липополисахаридный слой. Клеточная стенка выглядит аморфной, она не структурирована. Поэтому при разрушении муреинового каркаса бактерии полностью теряют клеточную стенку (становятся протопластами), не способны к размножению.

У грамотрицательных бактерий наружный пластический слой четко выражен, содержит липопротеиды, липополисахаридный слой, состоящий из липида А (эндотоксина) и полисахарида (О-антигена). При разрушении грамотрицательных бактерий образуются сферопласты – бактерии с частично сохраненной клеточной стенкой, не способные к размножению.

К клеточной стенке прилегает цитоплазматическая мембрана. Она обладает избирательной проницаемостью, принимает участие в транспорте питательных веществ, выведении экзотоксинов, энергетическом обмене клетки, является осмотическим барьером, участвует в регуляции роста и деления, репликации ДНК, является стабилизатором рибосом.

Имеет обычное строение: два слоя фосфолипидов (25–40 %) и белки.

По функции мембранные белки разделяют на:

2) пермиазы – белки транспортных систем;

3) энзимы – ферменты.

Липидный состав мембран непостоянен. Он может меняться в зависимости от условий культивирования и возраста культуры. Разные виды бактерий отличаются друг от друга по липидному составу своих мембран.

3. Дополнительные органеллы бактерий

Ворсинки (пили, фимбрии) – это тонкие белковые выросты на поверхности клеточной стенки. Функционально они различны. Различают комон-пили и секс-пили. Комон-пили отвечают за адгезию бактерий на поверхности клеток макроорганизма. Они характерны для грамположительных бактерий. Секс-пили обеспечивают контакт между мужскими и женскими бактериальными клетками в процессе конъюгации. Через них идет обмен генетической информацией от донора к реципиенту. Донор – мужская клетка – обладает секс-пили. Женская клетка – реципиент – не имеет секc-пили. Белок секс-пили колируется генами F-плазмиды.

Жгутики – органеллы движения. Есть у подвижных бактерий. Это особые белковые выросты на поверхности бактериальной клетки, содержащие белок – флагелин. Количество и расположение жгутиков может быть различным.

1) монотрихи (имеют один жгутик);

2) лофотрихи (имеют пучок жгутиков на одном конце клетки);

3) амфитрихи (имеют по одному жгутику на каждом конце);

4) перитрихи (имеют несколько жгутиков, расположенных по периметру).

О подвижности бактерий судят, рассматривая живые микроорганизмы, либо косвенно – по характеру роста в среде Пешкова (полужидком агаре). Неподвижные бактерии растут строго по уколу, а подвижные дают диффузный рост.

Капсулы представляют собой дополнительную поверхностную оболочку. Они образуются при попадании микроорганизма в макроорганизм. Функция капсулы – защита от фагоцитоза и антител.

Различают макро– и микрокапсулы. Макрокапсулу можно выявить, используя специальные методы окраски, сочетая позитивные и негативные методы окраски. Микрокапсула – утолщение верхних слоев клеточной стенки. Обнаружить ее можно только при электронной микроскопии. Микрокапсулы характерны для вирулентных бактерий.

Среди бактерий различают:

1) истиннокапсульные бактерии (род Klebsiella) – сохраняют капсулообразование и при росте на питательных средах, а не только в макроорганизме;

2) ложнокапсульные – образуют капсулу только при попадании в макроорганизм.

Капсулы могут быть полисахаридными и белковыми. Они играют роль антигена, могут быть фактором вирулентности.

Споры – это особые формы существования некоторых бактерий при неблагоприятных условиях внешней среды. Спорообразование присуще грамположительным бактериям. В отличие от вегетативных форм споры более устойчивы к действию химических, термических факторов.

Чаще всего споры образуют бактерии рода Bacillus и Clostridium.

Процесс спорообразования заключается в утолщении всех оболочек клетки. Они пропитываются солями дипикалината кальция, становятся плотными, клетка теряет воду, замедляются все ее пластические процессы. При попадании споры в благоприятные условия она прорастает в вегетативную форму.

У грамотрицательных бактерий также обнаружена способность сохраняться в неблагоприятных условиях в виде некультивируемых форм. При этом нет типичного спорообразования, но в таких клетках замедлены метаболические процессы, невозможно сразу получить рост на питательной среде. Но при попадании в макроорганизм они превращаются в исходные формы.

При разрушении грамотрицательных бактерий образуются сферопласты бактерии с частично сохраненной клеточной стенкой, не способные к размножению.

Споры бактерий

Подавляющее большинство бактерий в неблагоприятных условиях образуют споры. Споры бактерий — это в основном способ переживания неблагоприятных условий и способ расселения, а не способ размножения.

При образовании споры цитоплазма бактериальной клетки сжимается, а сама клетка покрывается плотной толстой защитной оболочкой.

Споры бактерий сохраняют жизнеспособность в течении длительного времени и способны переживать очень неблагоприятные условия (крайне высокие и низкие температуры, высыхание).

Когда спора попадает в благоприятные условия, то происходит ее набухание. После этого защитная оболочка сбрасывается, и появляется обычная бактериальная клетка. Бывает, что при этом происходит деление клетки, и образуется несколько бактерий. То есть спорообразование сочетается с размножением.

Велика положительная роль бактерий в пищевой промышленности.

Особенности строения и формы бактерий.

Отличия бактерий от других клеток

1. Бактерии относятся к прокариотам, т. е. не имеют обособленного ядра.

2. В клеточной стенке бактерий содержится особый пептидогликан – муреин.

3. В бактериальной клетке отсутствуют аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть, митохондрии.

4. Роль митохондрий выполняют мезосомы – инвагинации цитоплазматической мембраны.

5. В бактериальной клетке много рибосом.

6. У бактерий могут быть специальные органеллы движения – жгутики.

7. Размеры бактерий колеблются от 0,3–0,5 до 5—10 мкм.

В бактериальной клетке различают:

1) основные органеллы:

г) цитоплазматическую мембрану;

д) клеточную стенку;

2) дополнительные органеллы:

Цитоплазма представляет собой сложную коллоидную систему, состоящую из воды (75 %), минеральных соединений, белков, РНК и ДНК, которые входят в состав органелл нуклеоида, рибосом, мезосом, включений.

Нуклеоид – ядерное вещество, распыленное в цитоплазме клетки. Не имеет ядерной мембраны, ядрышек. В нем локализуется ДНК, представленная двухцепочечной спиралью. Обычно замкнута в кольцо и прикреплена к цитоплазматической мембране. Содержит около 60 млн пар оснований. Это чистая ДНК, она не cодержит белков гистонов. Их защитную функцию выполняют метилированные азотистые основания. В нуклеоиде закодирована основная генетическая информация, т. е. геном клетки.

Наряду с нуклеоидом в цитоплазме могут находиться автономные кольцевые молекулы ДНК с меньшей молекулярной массой – плазмиды. В них также закодирована наследственная информация, но она не является жизненно необходимой для бактериальной клетки.

Рибосомы представляют собой рибонуклеопротеиновые частицы размером 20 нм, состоящие из двух субъединиц – 30 S и 50 S. Рибосомы отвечают за синтез белка. Перед началом синтеза белка происходит объединение этих субъединиц в одну – 70 S. В отличие от клеток эукариотов рибосомы бактерий не объединены в эндоплазматическую сеть.

Мезосомы являются производными цитоплазматической мембраны. Мезосомы могут быть в виде концентрических мембран, пузырьков, трубочек, в форме петли. Мезосомы связаны с нуклеоидом. Они участвуют в делении клетки и спорообразовании.

Включения являются продуктами метаболизма микроорганизмов, которые располагаются в их цитоплазме и используются в качестве запасных питательных веществ. К ним относятся включения гликогена, крахмала, серы, полифосфата (волютина) и др.

Клеточная стенка – упругое ригидное образование толщиной 150–200 ангстрем. Выполняет следующие функции:

1) защитную, осуществление фагоцитоза;

2) регуляцию осмотического давления;

4) принимает участие в процессах питания деления клетки;

5) антигенную (определяется продукцией эндотоксина – основного соматического антигена бактерий);

6) стабилизирует форму и размер бактерий;

7) обеспечивает систему коммуникаций с внешней средой;

8) косвенно участвует в регуляции роста и деления клетки.

Основное химическое соединение клеточной стенки, которое специфично только для бактерий – пептидогликан (муреиновые кислоты). От структуры и химического состава клеточной стенки бактерий зависит важный для систематики признак бактерий – отношение к окраске по Граму. В клеточной стенке грамположительных бактерий основным компонентом является многослойный пептидогликан (муреин) с которым ковалентно связаны тейхоевые кислоты. У грамотрицательных бактерий основным компонентом является двойной слой липидов. Внутренний слой наружной мембраны представлен фофолипидами, а в наружном слое расположен липополисахарид. Способность грамположительных бактерий при окраске по Грамму удерживать генциановый фиолетовый в комплексе с йодом (сине-фиолетовая окраска бактерий) связана со свойством многослойного пептидогликана взаимодействовать с красителем. Кроме этого, последующая обработка мазка бактерий спиртом вызывает суживание пор в пептидогликане и тем самым задерживает краситель в клеточной стенке. Грамотрицательные бактерии после воздействия спиртом утрачивают краситель, что обусловлено меньшим количеством пептидогликана в клеточной стенке, они обесцвечиваются спиртом и при обработке фуксином приобретают красный цвет.

Читайте также:  Что делать, если у ребенка в ухе серная пробка?

При обработке грамположительных бактерий ферментами, разрушающими пептидогликан, возникают полностью лишенные клеточной стенки структуры- протопласты. Обработка грамотрицательных бактерий лизоцимом разрушает только слой пептидогликана, не разрушая полностью внешней мембраны; такие структуры называют сферопластами. Протопласты и сферопласты имеют сферическую форму (это свойство связано с осмотическим давлением и характерно для всех безклеточных форм бактерий).

L– формы бактерий.

Под действием ряда факторов, неблагоприятно действующих на бактериальную клетку (антибиотики, ферменты, антитела и др.), происходит Lтрансформация бактерий, приводящая к постоянной или временной утрате клеточной стенки. L- трансформация является не только формой изменчивости, но и приспособления бактерий к неблагоприятным условиям существования. В результате изменения антигенных свойств (утрата О- и К- антигенов), снижения вирулентности и других факторов L- формы приобретают способность длительно находиться (персистировать) в организме хозяина, поддерживая вяло текущий инфекционный процесс. Утрата клеточной стенки делает L- формы нечувствительными к антибиотикам, антителам и различным химиопрепаратам, точкой приложения которых является бактериальная клеточная стенка. Нестабильные L- формы способны реверсировать в классические (исходные) формы бактерий, имеющие клеточную стенку. Имеются также стабильные L- формы бактерий. Отсутствие клеточной стенки и неспособность реверсировать которых в классические формы бактерий закреплено генетически. Они по ряду признаков очень напоминают микоплазмы и другие молликуты – бактерии, у которых клеточная стенка отсутствует как таксономический признак. Микроорганизмы, относящиеся к микоплазмам – самые мелкие прокариоты, не имеют клеточной стенки и как все бактериальные безстеночные структуры имеют сферическую форму.

К клеточной стенке прилегает цитоплазматическая мембрана. Она обладает избирательной проницаемостью, принимает участие в транспорте питательных веществ, выведении экзотоксинов, энергетическом обмене клетки, является осмотическим барьером, участвует в регуляции роста и деления, репликации ДНК, является стабилизатором рибосом.

Имеет обычное строение: два слоя фосфолипидов (25–40 %) и белки.

По функции мембранные белки разделяют на:

2) пермиазы – белки транспортных систем;

3) энзимы – ферменты.

Липидный состав мембран непостоянен. Он может меняться в зависимости от условий культивирования и возраста культуры. Разные виды бактерий отличаются друг от друга по липидному составу своих мембран.

Фимбрии или реснички – короткие нити, в большом количестве окружающую бактериальную клетку, с помощью которых бактерии прокрепляются к субстратам (например, к поверхности слизистых оболочек). Таким образом, фимбрии являются факторами адгезии и колонизации.

F– пили (фактор фертильности) – аппарат конъюгации бактерий, встречаются в небольшом количестве в виде тонких белковых ворсинок.

Жгутики – органеллы движения. Есть у подвижных бактерий. Это особые белковые выросты на поверхности бактериальной клетки, содержащие белок – флагелин. Количество и расположение жгутиков может быть различным.

1) монотрихи (имеют один жгутик);

2) лофотрихи (имеют пучок жгутиков на одном конце клетки);

3) амфитрихи (имеют по одному жгутику на каждом конце);

4) перитрихи (имеют несколько жгутиков, расположенных по периметру).

О подвижности бактерий судят, рассматривая живые микроорганизмы, либо косвенно – по характеру роста в среде Пешкова (полужидком агаре). Неподвижные бактерии растут строго по уколу, а подвижные дают диффузный рост.

Капсула, микрокапсула, слизь. При попадании в макроорганизм патогенные бактерии могут образовывать капсулы толщиной более 0,2мкм. Капсула – мощный слизистый слой вокруг клеточной стенки. Она выявляется при специальных методах окраски мазка по Бурри-Гинсу (сибиреязвенная палочка, клебсиелла, пневмококк). Капсула состоит из полисахаридов или полипептидов. Капсула препятствует фагоцитозу бактерий, она антигена: антитела против капсулы вызывают ее увеличение (реакция набухания капсулы). Многие бактерии образуют микрокапсулу – слизистое образование менее 0,2мкм, выявляемое лишь при электронной микроскопии. От капсулы следует отличать слизь – мукоидные экзополисахариды, не имеющие четких внешних границ. Мукоидные экзополисахариды характерны для мукоидных штаммов синегнойной палочки, часто встречающихся в мокроте больных с кистозным фиброзом. Капсула и слизь предохраняют бактерии от повреждений, высыхания.

Споры. При попадании в неблагоприятные условия внешней среды (высушивание, дефицит питательных веществ) бактерии образуют споры. Спорообразование происходит во внешней среде (почва, питательные среды) и не наблюдаеся в тканях человека и животных. Попадая в благоприятные условия, споры прорастают и превращаются снова в вегетативные формы. Спорообразующие бактерии рода Bacillus, у которых размер споры не превышает диаметр клетки, называют бациллами. Спорообразующие бактерии, у которых размер споры превышает диаметр клетки, отчего они принимают форму веретена, называются клостридиями, например бактерии рода Clostridium. Споры кислотоустойчивы, поэтому по методу Ожешко окрашиваются в красный цвет, а вегетативная клетка – в синий. Форма спор может быть овальной, шаровидной; расположение в клетке – терминальное, т.е. на конце палочки (у возбудителя столбняка), субтерминальное – ближе к концу палочки (у возбудителей ботулизма, газовой гангрены) и центральное (у сибиреязвенной бациллы).

Некультивируемые формы бактерий.

У многих видов грамотрицательных бактерий, не образующих спор, существует особое приспособительное состояние – некультивируемые формы. Они обладают низкой метаболической активностью и активно не размножаются, т.е. не образуют колоний на плотных питательных средах, при посевах не выявляются. Обладают высокой устойчивостью и могут сохранять жизнеспособность в течение нескольких лет. Не выявляются классическими бактериологическими методами, обнаруживаются только при помощи генетических методов (полимеразной цепной реакции – ПЦР).

По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов.

1. Шаровидные или кокковидные

4. Нитевидные (ветвящиеся).

Кокковидные бактерии (кокки) по характеру взаиморасположения после деления подразделяются на ряд вариантов.

1. Микрококки. Клетки расположены в одиночку. Входят в состав нормальной микрофлоры, находятся во внешней среде. Заболеваний у людей не вызывают.

2. Диплококки. Деление этих микроорганизмов происходит в одной плоскости, образуются пары клеток. Среди диплококков много патогенных микроорганизмов – гонококк, менингококк, пневмококк.

3. Стрептококки. Деление осуществляется в одной плоскости, размножающиеся клетки сохраняют связь (не расходятся), образуя цепочки. Среди них много патогенных микроорганизмов – возбудителей ангин, скарлатины, гнойных воспалительных процессов.

4. Тетракокки. Деление в двух взаимоперпендикулярных плоскостях с образованием тетрад (т.е. по четыре клетки). Медицинского значения не имеют.

5. Сарцины. Деление в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, образуя тюки (пакеты) из 8, 16 и большего количества клеток. Часто обнаруживают в воздухе.

6. Стафилококки (от лат. – гроздь винограда). Делятся беспорядочно в различных плоскостях, образуя скопления, напоминающие грозди винограда. Вызывают многочисленные болезни, прежде всего гнойно- воспалительные.

Палочковидные формы микроорганизмов.

1. Бактерии – палочки, не образующие спор.

2. Бациллы – аэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры обычно не превышает размера (“ширины”) клетки (эндоспоры).

3. Клостридии – анаэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры больше поперечника (диаметра) вегетативной клетки, всвязи с чем, клетка напоминает веретено или теннисную ракетку.

Необходимо иметь в виду, что термин “бактерия” часто используют для обозначения всех микробов – прокариот. В более узком (морфологическом) значении бактерии – палочковидные формы прокариот, не имеющих спор.

По форме палочковидные бактерии бывают короткими (туляремийная, коклюшная, бруцеллезная), длинными (сибиреязвенная), с закругленными концами (большинство палочек), с заостренными концами (фузобактерии), с булавовидными утолщениями на концах (дифтерийная).

Извитые формы микроорганизмов.

1. Вибрионы – клетки, изгиб которых равен ¼ завитка спирали, имеющие вид запятой. Патогенным представителем является холерный вибрион – возбудитель холеры.

2. Кампилобактерии, хеликобактерии – имеют изгибы как у крыла летящей чайки. Кампилобактерии относятся к возбудителям зоонозных бактериальных инфекций с преимущественным поражением пищеварительного тракта. Хеликобактерии относятся к условно патогенным микроорганизмам, способным вызывать хроническое поражение слизистой желудка и двенадцатиперстной кишки.

3. Спириллы – имеют 2- 3 завитка. Из патогенных известен один вид Spirillum minor – возбудитель содоку – болезнь, передающаяся через укус крыс и других грызунов.

4. Спирохеты представлены 3 родами патогенными для человека: трепонемы, боррелии, лептоспиры.

Трепонемы имеют вид тонких штопорообразно закрученных нитей с 8-12 равномерно мелкими завитками. Патогенным представителем является T. Pallidum – возбудитель сифилиса.

Боррелии в отличие от трепонем более длинные, имеют по 3-8 крупных завитков. К ним относится возбудитель клещевого боррелиоза или болезни Лайма – B. Burgdorferi.

Лептоспиры имеют завитки неглубокие и частые – в виде закрученной веревки. Концы этих спирохет изогнуты наподобие крючков с утолщениями на концах. Патогенный представитель L. interrogans вызывает лептоспироз.

Нитевидные формы (серобактерии, железобактерии – обитатели водоемов; актиномицеты – ветвящиеся, нитевидные или палочковидные грамположительные бактерии, как и грибы образуют мицелий). К ним относят бактерии родов коринебактерии, микобактерии, нокардия). Патогенные актиномицеты вызывают актиномикоз, нокардии – нокардиоз, микобактерии – туберкулез и лепру, коринебактерии – дифтерию.

Риккетсии – мелкие грамотрицательные палочковидные бактерии, облигатные внутриклеточные паразиты. Размножаются бинарным делением в цитоплазме, а некоторые – в ядре инфицированных клеток. Обитают в членистоногих (вшах, блохах, клещах). У человека риккетсии вызывают эпидемический сыпной тиф (R.prowazekii), клещевой риккетсиоз (R. Sibirica), пятнистую лихорадку Скалистых гор (R. Rickettsii).

Хламидии – облигатные внутриклеточные кокковидные грамотрицательные бактерии. У человека хламидии вызывают поражения глаз (трахома, конъюнктивит), урогенитального тракта, легких.

Микоплазмы – мелкие бактерии, из-за отсутствия клеточной стенки имеют разнообразную форму: кокковидную, нитевидную, колбовидную.

Деление в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, образуя тюки пакеты из 8, 16 и большего количества клеток.

Добавить комментарий