Как название бактерий красноречиво говорит об их строении

Характеристика бактерий — Общая характеристика бактерий, строения и отличия

Бактерии — обычные прокариотические организмы. Они являются древнейшими организмами земли, которые существуют уже несколько миллионов лет.

Биологи насчитывают более 2500 разновидностей бактерий. На Земле их настолько много, что общая масса микроорганизмов больше массы остальных живых организмов. Общая характеристика бактерий выявляет общую черту — клеточное строение с отсутствующим ядром.

Строение клеток

Все бактерии имеют генетический материал, который представлен молекулами ДНК продолговатой формы и размером около 1 мм. В каждой такой молекуле находится примерно 5 миллионов пар нуклеотидов.

Цитолемма отделяет тело клетки от внешней среды и неблагоприятных факторов, выполняя при этом функцию эукаритической мембраны. Некоторые виды бактерий имеют лизосомы, которые образовываются в результате выпячивания цитолеммы внутрь тела клетки.

Лизосомы имеют функцию, отдаленно напоминающую дыхание в простейшем виде. В цитоплазме находятся так же и рибосомы, которые необходимы для синтеза белка и различных аминокислот. Некоторым клеткам необходимо крепится друг к другу, и для этого используются особые продолговатые белковые выступы на клеточной стенке.

Царство бактерий имеют еще одну общую характеристику : почти все бактерии не имеют хлоровилла, и их питание состоит из готовых органических веществ. Бактериальный мир разнообразен — они существуют везде. Эти организмы можно встретить в воде, в почве и на ее поверхности, воздухе, снаружи и внутри животных и людей.

Бактерии приспособились к любой сфере, для своего комфортного существования. Так, многим из них для жизни не нужен кислород, они способны выживать в вакууме, при кипячении, или при очень низких температурах.

Благодаря тому, что бактерии быстро размножаются, учены имеют возможность наблюдать за их жизненным циклом, ставить на этих микроорганизмах различные эксперименты, выясняя их возможности. Относительно недавно было выяснено, что бактерии способны выживать даже за пределами земного шара.

Например, некоторым организмам не вредит щелочь, из которой состоит поверхность Юпитера. Эти эксперименты показами, что бактерии, по сути, единственные живые организмы которые способны выжить в губительно среде других планет.

Виды бактерий

Прокариотов можно разделить на несколько видов. Такая характеристика всех бактерий осуществляется за счет их формы и внешнего вида:

• в виде шара;
• в виде палочек;
• в виде гроздей;
• изогнутые;
• спиралевидные.

Численность бактерий постоянно растет в гигрометрической прогрессии. Они размножаются с высокой скоростью, примерно каждые полчаса. Так же как и у любых других живых организмов, на их размножение активно влияют внешние факторы: солнечный свет, сильный холод или высокие температуры.

Помимо этого, у них так же наблюдается нескончаемая борьба между видами, которая является естественным отбором для выявления более крепких и устойчивых экземпляров. Если условия идеальны, бактериальная клетка растет с большой скоростью. Достигнув зрелости, она начинает делиться.

В природе имеет большое разнообразие царство всех бактерий, общая характеристика которых относят их к гетеротрофным организмам. Кратко говоря, они не могут образовывать органические вещества из неорганических, поэтому по типу питания эти клетки делится на три вида:

• паразиты, которые в процессе своей жизнедеятельности могут выделять токсины, вредные для живых организмов. Так, многие паразитические бактерии являются основной причиной многих заболеваний, таких как туберкулез или холера. Болезни, вызванные жизнедеятельностью таких организмов, приводят к различным осложнениям, иногда даже к смерти. Помимо этого паразитические бактерии признаны патогенам растений, и уже выявлено множество случаев, когда случайно привезенная бактерия на определенную местность, поражала большинство плодовых деревьев, нанося непоправимый вред сельскому хозяйству;
• симбиотические. Они носят свое название от симбиоза, в который выступают с живыми растениями. Такие организмы чаще всего встречаются на корнях растений, образовывая на них специальные клубни и насыщая растение азотом;
• сапрофиты. Эти бактерии питаются мертвой органикой. Они помогают разлагать различные останки, насыщая почву полезными веществами.

Роль бактерий в жизни человека

Бактерии очень важны для человека.

Многие микроорганизмы живут в пищеварительном тракте и кишечнике, помогая организму в процессе переваривания пищи. Их отсутствие заметно отражается на здоровье человека.

После приема некоторых лекарственных средств количество живых организмов в кишечнике человека заметно снижается, что приводит к дискомфорту и плохому самочувствию.

Ученые заметили, что многие из этих организмов способны разлагать неорганические вещества. Например, нефть, пестициды или красители. При чем не важно, попали ли эти вещества в окружающую среду. Благодаря этому постепенно решается проблема с неразлагающимися пищевыми отходами, которыми щедро обогатил природу человек.

С помощью этого фермента микроорганизмы могут разлагать пестициды так быстро, что время воздействия последних на вредителей резко ограничивается. Другие организмы можно использовать для добычи нефти из скважин.

Помимо этого, они являются важным элементом в насыщении почвы полезными веществами. Так, во время жизнедеятельности некоторых видов бактерий образовывается гумус, который полезен для растений.

Гумус — это разложившееся органическое вещество, которым активно питаются растения. Так же бактерии осуществляют круговорот некоторых веществ в природе. Например, они разлагают органику, выделяя при этом активное вещество в виде азота.

Азот впитывается корнями растений, и сохраняется в их листьях, которые после отмирания вновь насыщают почку азотом.

Открытие этого лекарственного вещества произвело настоящий прорыв в истории медицины и человечества в целом. Так же некоторые прокариоты используются в пищевой промышленности для производства дрожжей, уксуса, спирта или молочной кислоты.

Помимо того, что она осаждает белки молока, молочная кислота играет важную роль в защите огурцов или капусты во время квашения.

Источник: https://GemoParazit.ru/bakterii/obshchaya-kharakteristika-bakterij

Общая характеристика бактерий и их распространение

Бактерии составляют обширную группу микроорганизмов, прокариотов («доядерных» организмов), не имеющих настоящего сложного сформированного ядра.

Все они клеточного строения, у большинства из них организм представлен одной клеткой, хотя встречаются и многоклеточные, сходные некоторыми чертами строения с синезелеными водорослями.

Размеры бактерий сильно варьируют, но преобладают клетки, поперечник которых равен 0,5—1 мкм, а длина колеблется от 0,5—5 мкм, встречаются гигантские — в десятки и даже сотни микрометров.

Строение бактериальной клетки было рассмотрено выше при сопоставлении эукариотического и прокариотического типа клеток.

В настоящее время в классификации прокариот существует два направления: 1) филогенетическое, или естественное, и 2) фенотипическое — искусственное.

Основа филогенетического направления — объединение родственных форм бактерий, связанных общностью происхождения, и создание филогенетического «древа» бактерий.

Построение такой единой системы невозможно на основании одних только морфологических и физиологических признаков; необходимо более глубокое изучение химических и физиолого-биохимических свойств.

С развитием молекулярной биологии появилась еще одна, возможность установить степень родства бактерий благодаря сравнительному изучению и сопоставлению первичной структуры макромолекул (ДНК), участвующих в осуществлении важнейших клеточных функций. Попытка разработать филогенетическую классификацию была сделана Н. А. Красильниковым и отражена в его определителе бактерий.

Согласно этой классификации царство Procaryota подразделяется на два отдела: Cyanobacteria и Bacteria, к ним относят все обнаруженные формы бактерий — 19 групп (при разделении которых учитывались не эволюционные связи между представителями различных групп, а морфологические формы бактериальных клеток).

Один из важных таксономических признаков бактерии — окраска по Граму, по которой все бактерии делятся на две группы: грамположительные, приобретающие после обработки раствором йода и одной из трифенилметановых красок прочную темно-фиолетовую окраску, и грамотрицательные, легко обесцвечивающиеся от этой окраски действием крепкого спирта. Это различие прочности окраски объясняется разным строением и химическим составом клеточных стенок бактерий. В соответствии с морфологией и культуральными особенностями выделяются следующие группы бактерий:

1. фототрофные;
2. скользящие;
3. образующие слизистую оболочку;
4. почкующиеся, или стебельковые;
5. спирохеты;
6. спиралевидные и изогнутые;
7. грамотрицательные аэробные палочки и кокки;
8. грамотрицательные факультативно-аэробные палочки;
9. грамотрицательные анаэробные бактерии;
10. грамотрицательные кокки и коккобациллы;
11. грамотрицательные анаэробные кокки;
12. грамотрицательные хемолитотрофные;
13. метанообразующие;
14. грамположительные кокки;
15. палочки и кокки, образующие эндоспоры;
16. грамположительные аспорогенные палочковидные;
17. актиномицеты и родственные организмы;
18. риккетсии;
19. микоплазмы.

Все многообразие форм бактериальных клеток раньше сводили к трем: кокки, палочки, спириллы. Исследованиями последнего десятилетия выявлены кроме названных и многие другие формы.

Кокки имеют шаровидное строение, резко очерчена оболочка, диаметр — от 0,2 до 1, чаще 0,6—0,7 мкм; клетки неподвижны. Начальное разделение семейства кокков на роды до сих пор основывалось на морфологическом признаке — расположении клеток после деления.

В большинстве учебников по микробиологии показаны кокки, отнесенные к тому или иному роду по этому традиционному признаку: цепочки кокков — Streptococcus, кубические пакеты — Sarcina, гроздья клеток — Staphylococcus, одиночные клетки или скопления неопределенной конфигурации — Micrococcus.

Такая классификация кокков устарела. В последнем издании определителя Берги (1980) сообщается, что в культурах микрококков могут присутствовать все варианты сочетаний клеток, перечисленные выше в качестве характерных для других родов.

Уже давно ведутся поиски различных признаков, которые можно использовать в качестве таксономических при разделении кокков на роды по физиолого-биохимическим особенностям культур.

Широко распространены палочковидные бактерии, подразделяемые на спороносные и неспороносные. К первым отнесены роды Bacillus, Clostridium, ко вторым — многочисленный род Pseudomonas и др. Величина клеток 1,5—10×0,5—1 мкм. Многие виды образуют из клеток длинные цепочки.

Бактерии с извитой формой клеток подразделяются на две группы: вибрионы — дугообразно изогнутые в форме запятой (род Vibrio) и спириллы — с двумя-четырьмя крупными завитками (род Spirillum); спирохеты — длинные нити с большим количеством завитков (4—12).

Во многих почвах обнаружены стебельковые бактерии (род Caulobacter), которых долгое время считали обитателями только водоемов. Их палочковидные, извитые, удлиненной или округлой формы клетки прикрепляются к субстрату с помощью длинного или короткого стебелька длиной 4—6 и шириной 0,1—0,2 мкм, отходящего от одного из полюсов клетки.

Субстратом может быть конец стебелька другой клетки, мертвая или живая клетка другого организма, а также минеральные и органические частицы.

Среди спирохет и спирилл, обитающих в почве, выявлены ультрамикроскопические формы, поперечные размеры которых вдвое тоньше обычных и недоступны для наблюдения под световым микроскопом (Никитин и др., 1966).

Своеобразна морфология группы бактерий рода Seliberia (Аристовская, 1965), участвующих в превращениях Fe и Mn. Они имеют форму спиралевидно закрученных палочек, соединенных в звездчатые комплексы. Представители рода Pedomicrobium с круглыми, овальными или палочковидными клетками соединены тонкими ветвящимися нитями и размножаются почкованием.

Перечисленные новые формы бактериальных клеток не отражают всех возможных вариантов, существующих в природе.

Движение бактерий осуществляется с помощью локомотивных органов — жгутиков или в результате особого типа движения — скольжения, механизм которого до сих пор неясен. По современным гипотезам скольжение происходит либо благодаря волнообразным сокращениям клетки, либо выделению слизи (как у миксобактерий).

Тип жгутикования. Расположение жгутиков у разных бактерий различно. Если они находятся у полюсов клетки, то их расположение — полярное. В зависимости от числа жгутиков различают: монотрихи (один жгутик на.

одном из полюсов); монополярные лофотрихи (пучок жгутиков на одном из полюсов); биполярные монотрихи (по одному жгутику на каждом полюсе); биполярные амфитрихи (на каждом полюсе по пучку жгутиков); перетрихи (жгутики расположены по всей поверхности клетки или по боковым сторонам).

Спорообразование и размножение бактерий. Формирование спор происходит в различных участках клетки бактерий. У одних спора появляется на конце клетки в виде барабанной палочки (плектридиальный тип), у других — в центре клетки, приобретая форму веретена (клостридиальный тип), иногда в этом случае спора не меняет формы клетки (бациллярный тип).

Бактерии родов Bacillus, Clostridium, Sporosarcina и некоторых других в определенных условиях окружающей среды (недостаток питательных веществ, изменение pH, температура, накопление продуктов метаболизма) образуют эндоспоры. Однако это не обязательная стадия цикла их развития. В каждой клетке формируется обычно одна спора.

Споры содержат дипиколиновую кислоту (около 15% суммы всех сухих веществ), которой нет в вегетативных клетках она влияет на термоустойчивость; часть веществ, формирующих споры, поступает из материнской клетки в готовом виде.

, Споры могут сохранять жизнеспособность тысячелетиями (они обнаружены в трупах мамонтов, в египетских мумиях) и даже после кипячения в концентрированной НСl в течение 20 мин некоторые из них не теряют ее (Гусев, Минаева, 1978).

Устойчивые к воздействию неблагоприятных условий, при улучшении последних споры могут прорастать, давая начало новой вегетативной клетке. Размножаются бактерии вегетативным способом — делением или почкованием. Вопрос о половом способе размножения бактерий до сих пор остается дискуссионным.

Источник: http://www.activestudy.info/obshhaya-xarakteristika-bakterij-i-ix-rasprostranenie/

Морфология строение и классификация микроорганизмов

ТЕМА 2

МОРФОЛОГИЯ, СТРОЕНИE И КЛАССИФИКАЦИЯ

МИКРООРГАНИЗМОВ

2.1. Морфология микроорганизмов

2.1.1. Из истории микроскопа

Изучение морфологии микроорганизмов невозможно без увеличительных приборов – микроскопов. Первый увеличительный прибор был сделан в 1608 г Итальянским ученым Г.Галилеем.

Он смастерил длинную трубку (типа современного телескопа) с двумя увеличительными линзами внутри и с помощью его смотрел на отдаленные объекты.

Затем он усовершенствовал этот прибор и в 1610 году сделал первый «микроскоп», с помощью которого смотрел на мелкие объекты.

В 1625 году Немецкий ученый Иоган Фабер второй прибор Галилея назвал микроскопом.

В 1665 году Английский ученый Роберт Гук усовершенствовал микроскоп добавлением 3–ую собирательную линзу.

В 1667 году Итальянский ученый Евстахий Давини сделал 2–ой линзовый окуляр, в результате которого появился плоское видимое поле.

В 1715 году Немецкий ученый Гертель впервые применил осветительное зеркало для направления лучи цвета к объекту и линзу.

1850 году Итальянский ученый Д.Амиги создал иммерсионный микроскоп и изпользовал водную иммерсию, а в1878 году Английский ученый В.Стефансон предложил масленную иммерсию.

1886 году Немецкий ученый Ф.Эбнер сделал темнополый микроскоп.

В1934 году Ф.Урнике добавил к микроскопу фазово-контрастное устройство.

В 1930 году Е.Руска, М.Кнолль и Б,Боррие создали первый электронный микроскоп.

2.1.2 Морфология и строение бактерий

Формы и размер бактерий

По внешней форме бактерии можно разделить на несколько групп: шаровидные (сферические), палочковидные, извитые, вибрионы, кольцообразные, (тороиды) в форме шестиугольной звезды, бактерии образующие выросты (простеки), червеобразной формы и разветвленные бактерии. Однако большинство известных бактерий имеют шарообразную, палочковидную и извитую форму.

Бактерии сферической формы или кокки имеют размер в диаметре 1-2 мкм (микрометр). В зависимости от расположения клеток после деления они подразделяются на ряд групп. Если после деления клетки располагаются по одиночно, то их называют монококки или микрококки.

Если деление происходит в одной плоскости и клетки не разъединяются, а остаются связанными по две, то их называют диплококки. После такой деление, если клетки не разъединяются и образуют цепочки разной длины, то их называют стрептококки.

Деление кокков в двух взаимно перпендикулярных плескостьях приводит к образованию форм из четырех клеток-тетракокков. При одновременном делении кокков в трех взаимоперпендикулярных плоскостях образуются пакеты из восьми клеток в виде кубика. Такое скопление кокков называют сарцина.

При делении кокков неравномерно в нескольких плоскостях возникают скопления клеток напоминающие гроздья винограда. Это – стафилококки.

Среди кокков имеются представители с неправильно круглой формой клетки. К ним относятся пневмококки, менингококки и гонококки. Форма пневмококков овальная, напоминающая пламя свечи, клетки соединены попарно широкими основаниями. Менингококки и гонококки имеют форму бобов или кофейных зерен, клетки соединены по две вогнутыми сторонами.

Кокковые формы, за исключением Sarsina ureae (мочевой сарцины), не образуют спор, неподвижны, широко распространены в природе.

cremoris; некоторые используются в производстве для биосинтеза декстрана – заменителя плазмы крови Leuconostos mesenteroides.

Самые мелькие по размеру бактерии встречаются среди шаровидных форм, которые пренадлежат к микоплазмам. Описаны микоплазмы с

диаметром клеток 0,12-0,15 мкм.

К палочкавидным формам относится самая многочисленная группа бактерий. Клетки имеют цилиндрическую форму, концы их могут быть округлые либо срезанные, прямые и выпуклые.

У коротких палочек длина лищь ненамного превышает поперечник клетки, так что иногда довольно трудно отличить их от кокков.

У некоторых бактерий палочковидные клетки соединяются в длинные нити, образуя так называемые нитчатые формы. К таким многоклеточным нитевидным формам относятся некоторые железобактерии и бесцветные серобактерии. Длина нити серобактерии Beggiatoa mirabilis достигает 1 см и больше. Она считается гигантом среди бактерий.

По способности к спорообразованию палочковидные формы делятся на две группы: бактерии и бациллы. Клетки, не образующие спор, называются бактериями. Они как правило, располагаются одиночно.

Они различаются между собой по форме клеток, обусловленной размерами и местом расположения спор.

Если спора распологается в центре клетки и диаметр ее не превышает диаметра клетки, то такой тип называют собственно бациллами; если диаметр споры превышает диаметр клетки, то при расположении споры в центре клетки имеет веретеновидное утолщение и называется клостридием (например, у Clostridium pasterianum) а при расположении споры в конце принимает вид барабанной палочки или теннисной ракетки и называется плектридием. Спороносные формы образуют длинные цепочки клеток, так называемые стрептобациллы (например, Bacillus mycoides).

Микроорганизмы спиралевидной формы различаются числом витков. Если у бактерий клетки имеют несколько крупных завитков, то их называют спириллы. Клетки с множеством мелких витков спирали называют спирохеты. Бактерии изогнутые в виде полумесяца или занятой называют вибрионы.

Большинство извитых форм представлено паточенными видами (например, холерной вибрион, возбудитель сифилиса). Среди них есть и сапрофиты, обитающие в почве и воде.

Извитые формы имеют весьма различные размеры клеток – от мельких 1,5-2,0 мкм (вибрионы) до очень крупных 2-3 х 15-20 мкм (например, Spirillum volutans). Есть среди прокариотов организмы, отличающиеся от описанных выше основных форм.

Некоторые бактерии имеют вид кольца, замкнутого или разомкнутого в зависимости от стадии роста (например, бактерии рода Microcyclus). Такие клетки предложено называть тероидами.

У бактерий, в основном размножающихся почкованием, описано образование клеточных выростов, число которых может колебаться от 1 до 8 и больше. Бактерий образующие выросты называют простеки.

Для некоторых групп прокариотов характерно слабое ветвление, например, у микобактерий и пропионовых бактерии. У некоторых бактерий имеется хорошо выраженное ветвление. Их называют актиномицеты (стрептомицеты).

Описаны бактерии, обладающие морфологической изменчивостью (племорфизмом), например бактерии, относящиеся к группе коринебактерий, в зависимости от условий могут иметь вид палочек, кокков или слабоветвящихся форм.

Форма клеток прокариотов (бактерий) определятся жесткой (ригидной) клеточной стенкой. Именно последняя придает клетке определенную, наследственно закрепленную внешнюю форму. У ряда бактерий (например, у спирохет, миксобактерий и флексибактерий) клеточная стенка довольно эластична, поэтому они способны в определенных пределах меньят форму клеток, например путем загибания.

Наконец известны бактерии, у которых клеточная стенка отсутствует совсем. Это – микоплазмы и L – формы. Микоплазмы существуют в природе и в большинстве патогенны для человека и животных. L – формы получены экспериментально под действием химических веществ, которые разрушают клеточную стенку бактерий или подавляют синтез компонентов клеточный стенки.

Для этих бактерий характерен ярко выраженный племорфизм.

Строение и химический состав бактерий

Структуры, расположенные снаружи от цитоплазматической мембраны (клеточная стенка, капсула, слизистый чехол, жгутики, ворсинки), называют обычно поверхностными структурами или бактериальной оболочкой. Цитоплазматическая мембрана вместе с цитоплазмой называется протопластом. Рассмотрим сначала строение, химический состав и функции поверхностных клеточных структур.

Жгутики
. На поверхности клеток многих бактерий имеются структуры, определяющие способность клеток к движению. Это жгутики. Их наличие, число, размеры, расположение являются признаками, постоянными для определенного вида бактерий и имеющими поэтому важное таксономическое значение.

Если жгутики находятся у полюсов клетки, говорят об их полярном расположении, если вдоль боковой поверхности клетки, говорят об их латеральном расположении.

Если один жгутик прикреплен к одному из полюсов клетки, его называют монотрихи. Если на каждом полюсе по одному или пучок жгутиков, – называются амфитрихи (или биополярные политрихи).

Если пучок жгутиков расположен на одном из полюсов клетки –

Перемещение бактерий осуществляется за счет активных вращательных движений жгутиков. Некоторые бактерии, не имеющие жгутик, перемещаются по твердому субстрату скольжением (например, миксобактерии, флексибактерии, спирохеты, цианобактерии).

Следует отметить, что механизмы движения бактерий пока не выяснен.

Подвижные бактерии активно и направленно перемещаются. Такие направленные перемещения бактерий называются таксисами. Известно, хемотаксисы, аэротаксисы и фототаксисы. Скорость перемещения бактерий велика – за 1 секунду может пройти расстояние в 20 – 50 раз больше, чем длина клеток.

Источник: http://MirZnanii.com/a/9975/morfologiya-stroenie-i-klassifikatsiya-mikroorganizmov

Классификация бактерий по морфологическим признакам

Строение бактериальной клетки. Формы бактерий

Существуют две основные формы бактерий: кокки – шаровидные структуры и бациллы (палочковидные), встречаются промежуточные (коккобациллы) и производные (нитевидные) формы. 

Кокки – шаровидные бактерии могут быть вытянутыми и сплющенными. После деления нередко остаются соединенными.

Диплококки – деление происходило в одной плоскости и образовавшиеся особи остались соединенными (пр. пневмококки, гонококки)

Стрептококки – деление кокков в одном направлении

Тетракокки – деление в двух взаимноперпендикуллярных направлениях

Сарцины – деление в трех взаимноперпендикулярных плоскостях, образование 8-16 клеток

Стафилококки – гроздевые кокки образуются при беспорядочном делении клеток

Палочковидные бактерии – различаются формой концов клеток:

Закругленные, заостренные, обрубленные

Вибрионы – слгка изогнутые палочки

Палочки размножаются поперечным делением  и обычно разъединяются, у некоторых остаются соединенными по две или цепочки

Спириллы – извитые бактерии в виде спирали

Спирохеты – тонкие извитые нити, обладающие подвижностью. Имеют специфическую структуру –  вокруг тонкой осевой эластичной нити, состоящей из отдельных фибрилл, навита лента цитоплазмы, образуя первичные завитки. Дифференциация спирохет осуществляется по длину нити, количеству и характеру завитков. Имеют признаки, сходные с простейшими.

Актиномицеты – хорошо разветвленный мицелий. Размножение спорами или мицелием

Риккетсии – (0,2-0,3 х 40 мкм) по морфологии близки к бактериям, но являются строгими внутриклеточными паразитами. Существует 4 морфотипа – кокковидные, короткие или длинные палочки, нитевидные формы.

Микоплазмы – (125-250 нм), очень мелкие, полиморфные. Отсутствует регидная клеточная стенка, существует ограничительная мембрана. Имеют вид сферических тел, бус или нитевидных ветвистых форм.

Окраска по Граму

Деление бактерий на грамположительные и грамотрицательные было предложено Гансом Христианом Иохимом Грамом (1884). Генциан-виолет с йодом образует соединение нерастворимое в воде, плохо растворимое в спирте.

Строение бактериальной клетки.

Компоненты клетки

Обязательные компоненты:

цитоплазма

рибосомы

бактериальное ядро (различия в соотношении гуанина и цитозина в  различных группах бактерий позволяет проводить таксономию  бактерий)

плазматическая мембрана

клеточная стенка

Дополнительные структуры:

жгутики

реснички

включения в цитоплазму

капсулы

споры

Отличительные особенности прокариот

• Размер клетки 1-5 мкм, диаметр 0,5 мкм
• Компартментализация слабо выражена (отсутствие внутриклеточных мембран), наличие существует в зачаточном состоянии виде выпячиваний в цитоплазму – мезосомы.
• Рибосомы мелкие 70S
• Кольцевая ДНК, гистоны отсутствуют
• Наличие плазмид – кольцевых мелких ДНК
• Бинарное деление, у многих образуются скопления, не распадающиеся группы клеток
• Делению предшествует короткая бинарная стадия
• Клеточная стенка (исключение – микоплазмы)
• Муреин клеточной стенки, D-аланин, D-глутаминовая кислота
• Виды движения – плавание, скольжение
• Наличие жгутиков с 1 скрученной фибриллой- белок флагеллин (существуют как подвижные тиак и неподвижные бактерии, у которых нет жгутиков)

Клеточная стенка

Функции:   обеспечение формы клетки, защитная

Свойства: в отличии от мембаны проницаема для солей и других низкомолекулярных соединений

Основные компоненты::

Пептидогликан ответственен за поддержание специфической формы бактерий и выдерживает внутриклеточное давление, достигающее несколькоих атмосфер. Пептидогликан состоит из параллельных полисахаридных цепей, образующих вокруг микробной клетки каркас, жесткость которого обеспечивается параллельными сшивками.

Поперечные сшивки формируются за счет замыкания ковалентных связей между боковыми цепями аминокислотной природы, отходящими под прямым углом от основных цепей. Замыкание поперечных сшивок обеспечивают специальные ферменты. Функцию этих ферментов специфически подавляют беталактамные антибиотики.

Благодаря способности связываться с пенициллином ферменты получили название пенициллинсвязывающих белков (ПСБ).

Липополисахариды (ЛПС) – компоненты клеточной стенки грамотрицательных бактерий

Фрагменты:

• Консервативная структура  Липид А – практически одинаковый у всех грам/-/
• Оносительно консерватиная  полисахаридная структура (коровая зона)
• Высоковариабельная – полисахаридная О-цепь, уникальная для вида

ЛПС (липид А) – играет роль в патогенезе системной воспалительной реакции, является стимулятором продукции противовоспалительных цитокинов (IL-1, Il-6,  фактора некроза опухолей)

Клеточная стенка грамположительных микроорганизмов

• Муреиновый мешок (сеть составляет 30-70% вещества клеточной стенки) представляет собой пептидогликан. Муреин – гетерополимер, чередование N-ацетилглюкозаминина и N-ацетилмурамовой кислоты, соединенных b-1,4-гликозидной связью.
• LL-диаминопимелиновая кислота, L-лизин
• Пептидные мостики
• Видоспецифичный каркас по аминокислотам
• Между полисахаридами ковалентная связь
• Не высокое содержание белков
• Наличие тейхоевой кислоты (глицерол-фосфатные мостики для связи с муреином)

Клеточная стенка грамотрицательных микроорганизмов

• Один слой муреина (10% вещества клеточной стенки)
• Видоспецифичность каркаса отсутствует
• Между полисахаридами ковалентная связь
• Высокая плотность липопротеидов
• Снаружи каркаса липополисахариды
• Наличие ионов кальция

Разрушение клеточной стенки под действием химических веществ (преимущественное действие на грамположительных бактерий

Лизоцим разрушает мурамовый мешок.

Пенициллин нарушает образование клеточной стенки, препятствуя поперечной сшивке молекул.

Объяснение механизмов, лежащих в основе окраски по Граму

Объяснение 1.

Если после первого этапа окраски (краситель  генциан-виолет) добавить лизоцим – вещество разрушающее клеточную стенку, протопласт остается окрашенным, следовательно, окрашенный комплекс находится на поверхности протопласта и у грамположительных бактерий удерживается за счет клеточных стенок, у грамотрицательных  клеточные стенки не обладают таким свойством. В последующем было показано, что характер окраски полностью коррелирует с особенностями строения клеточной оболочки.

Объяснение 2. Считается, что кристаллический фиолетовый более прочно удерживается в гидрофильной области многослойного пептидогликана и тейховых кислот грамположительных бактерий и медленнее вымывается при обесцвечивании органическими растворителями.

Вымывание же из липофильной наружной мембраны грамотрицательных бактерий происходит очень быстро, микроорганизмы утрачивают цвет, а при обработке сафронином (фуксином) обретают красное окрашивание.

Следовательно, наиболее критичным этапом окрашивания является обесцвечивание, что может стать причиной грамвариабельности при окрашивании по Граму:

Для многих микроорганизмов на разных этапах роста характер реального окрашивания может не соответствовать строению клеточной стенки. Возможны также пародоксальные ситуации, так Mobiluncus выглядит как грамотрицательный микроорганизм, имея строение клеточной стенки как у грамотрицательных бактерий.

Строение бактерий при продольном срезе

Грамположительные бактерии:

• Цитоплазма
• Цитоплазматическая мембрана, представляющая собой липидный бислой
• Многослойный пептидогликан – каркасная структура – параллельные цепи молекул аминосахаров, связанные поперечными сшивками пептидной природы
• Слой тейхоевых кислот (липотейхоевых, тейхуроновых)
• Аморфная полисахаридная капсула крахмалоподобной природы

Грамотрицательные бактерии:

• Цитоплазма
• Цитоплазматическая мембрана, представляющая собой липидный бислой
• Однослойный пептидогликан
• Внешная мембрана. По химической природе является липополисахаридом (ЛПС-биологический полимер, состоящий из липидного фрагмента и полисахаридной цепи). ЛПС слой непроницаем для гидрофильных веществ, их транспорт осуществляется через пориновые каналы Порины – каналы, заполненные водой, пропускающие гидрофильные низкомолекулярные соединения

Внутреннее строение бактерий

В цитоплазме находятся органеллы, синтезирующие белок – рибосомы, а также нуклеиновые кислоты.

Генетическую информацию несет ДНК. Бактериальная ДНК существует в виде хромосомы и плазмид. Бактериальная хромосома представляет собой кольцевую ДНК. В состав хромосомы входят жизненноважные гены, определяющие уникальность данного вида. В отличие от эукариотической клетки бактериальная не окружена специльной мембраной, т.е.

истинное ядро отсутствует. Длина бактериальной хромосомы прмерно в 1000 раз превосходит длину клетки, при этом она занимает незначительный объем цитоплазмы. Это достигается за счет компактной пространственной организации хромосомы,осуществляемой сложным аппаратом.

Важную роль в этом играет топоизомеразы (ДНК-гираза и топоизомераза IV).

Плазмиды представляют собой кольцевые ДНК меньших размеров. Их относят к подвижным генетически элементам, т.е. они могут передаваться между бактериями. Этот процесс является одним из основных путей генетического обмена у бактерий.

к антибиотикам, вирулентность и другие свойства не являющиеся жизненноважными, но обеспечивающие их обладателю определенные преимущества.

Синтез белка происходит на рибосомах. Бактериальные субединицы 50S и 30S (70S). Рибосомы состоят из РНК и белка и отличаются по структуре и размером от эукариотических. Входящие в состав рибосом РНК явяляется одним из наиболее консерватиных элементов клетки.

Изучение 16S рРНК составляет основу геносистематики не только бактерий, но и всех живых существ. Изучение структуры позволяет оценить степень родства микроорганизмов и построить родственное дерево их эволюции. Чем выше степень гомологии, тем они эволюционно и таксономически ближе. Например, c E.

coli и Shigella sp. можно рассматривать как один вид.

Дополнительные структуры

Капсулы и слизь – полисахариды. При большом количестве сахарозы в среде обитания возрастает образование слизи на поверхности клеток

Влагалища – трубковидные чехлы нитчатых бактерий (Leptotrix) У некоторых способствует передвижению

Капсула  – слизистый слой в отличие от слизи прочно связанный с клеткой. Синтезируется из дисахаридов внеклеточными ферментами, состав ее не зависит от субстрата.

У патогенных бактерий капсула рассматривается как защитное приспособление: капсула возникает при нахождении бактерии в организме хозяина и препятствует фагоцитозу (пример, пневмококк, сибириязвенная палочка).

Некоторые бактерии способны образовывать ее при росте на питательных средах.

Жгутики и подвижность

Хемотаксис – прямолинейное движение и кувыркание, реакция не зависит от способности микроорганизма утилизировать данный субстрат

Наличие, число, расположение жгутиков является таксономически важным признаком.

Монотрихи – один жгутик на одном из концов клетки

Политрихи – несколько жгутиков

Амфитрихи – по одному жгутику на концах

Лофотрихи – пучок жгутиков на одном конце

Перитрихи – большое количество по всей периферии клетки

Фибрии или пили. F-типа по 1-2 на клетку

Запасные вещества (включения в цитоплазму): крахмал, гликоген, жироподобные вещества, нейтральные жиры (в вакуолях дрожжей до 80%, микобактерии – до 40% воск – сложные эфиры), сера, полифосфаты – зерна валютина (дифференциально-диагностический признак дифтерийной палочки)

Газовые вакуоли

Эндоспоры – образуются при неблагоприятных условиях, способность к спорообразованию, расположение спор является квалифицирующим признаком.

Неспорообразующие палочки

бактерии

Спорообразующие палочки

бациллы

клостридии

Пример спорообразующих палочек: палочка сибирской язвы, возбудитель столбняка, ботулизма, газовой гангрены

Процесс спорообразование связан с увеличением количества белка, образованием дипиколиновой кислоты, присоединением ионов кальция. Происходит неравномерное деление клетки, часть протоплазмы отрывается, образуя две плазматические мембраны, внутрь откладывается кортекс- многослойный пептидогликановый комплекс. Процесс спорообразования заканчивается отмиранием вегетативной формы.

Отличие споры от вегетативной формы: наличие плотной оболочки, высокая плотность, содержание липидов, меньшее количество воды. Обменные процессы не протекают и спора годами находится в состоянии анабиоза. Попадая в благоприятные условия прорастает в вегетативную форму.

Форма, величина и расположение спор являются характерными особенностями вида. Классификация спор по расположению: центральные, субтерминальные, терминальные.

Источник: http://biofile.ru/bio/19823.html

Морфология микроорганизмов

24 Декабря в 14:09 16515 Многочисленные микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, вирусы) строго систематизированы в определенном порядке по их сходству, различиям и взаимоотношениям между собой. Этим занимается специальная наука, называемая систематикой микроорганизмов.

Раздел систематики, изучающий принципы классификации, называется таксономией. Таксон – группа организмов, объединенная по определенным однородным свойствам в рамках той или иной таксономической категории. Самой крупной таксономической категорией является царство, более мелкими – подцарство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид, подвид и др.

В основу таксономии микроорганизмов положены их морфологические, физиологические, биохимические, молекулярно-биологические свойства. Весь мир микробов подразделяется на три царства: • царство эукариотов (грибы и простейшие); • царство прокариотов (бактерии, риккетсии, микоплазмы); • царство вирусов. Эукариоты подобны клеткам растений и животных.

Они имеют поверхностную мембрану и внутриклеточную систему элементарных мембран, составляющих эндоплазматическую ретикулярную сеть и комплекс Гольджи. В цитоплазме эукариотов содержится оформленное ядро, митохондрии, рибосомы и ряд других органелл. Размножаются простые эукариоты половым и бесполым путями.

Вирусы – микроорганизмы неклеточной структуры, являющиеся абсолютными паразитами, репродукция которых внутри клеток происходит с помощью энергообменных систем клетки-хозяина.

Одной из основных таксономических категорий является вид (species) – совокупность особей, имеющих общий корень происхождения, сходный генотип и максимально близкие фенотипические признаки и свойства.

Совокупность однородных микроорганизмов, выделенных на питательной среде, характеризующаяся сходными морфологическими, тинкториальными (отношение к красителям), культуральными, биохимическими и антигенными свойствами, называется чистой культурой.

Чистая культура микроорганизмов, выделенных из определенного источника и отличающихся от других представителей вида, называется штаммом. Штамм – более узкое понятие, чем вид или подвид. Близким к штамму является понятие клона; клон – это совокупность потомков, выращенных из одной микробной клетки.

Первое слово – название рода, которое начинается с прописной буквы, второе слово обозначает вид и пишется со строчной буквы. При повторном написании вида родовое название сокращается до начальной буквы, например E. Сoli. Всем бактериям присущи определенные морфологические свойства (форма, размер, характер их расположения в мазке) и тинкториальные свойства (способность окрашиваться). Различают 4 основные формы бактерий (рис. 1.1): шаровидные (сферические), или кокковидные (от греч. kokkos – зерно); палочковидные (цилиндрические); извитые (спиралевидные); нитевидные. Кроме того, существуют бактерии, имеющие треугольную, звездообразную, тарелкообразную форму. Обнаружены так называемые квадратные бактерии, которые образуют скопления из 8-ми или 16-ти клеток в виде пласта.

Рис. 1.1. Формы одноклеточных бактерий: а – микрококки; б – диплококки; в – стрептококки; г – стафилококки; д – сарцины; е – палочковидные бактерии; ж – спириллы; з – вибрионы

Кокковидные бактерии обычно имеют форму правильного шара диаметром 1,0-1,5 мкм; некоторые – бобовидную, ланцетовидную, эллипсовидную форму. По характеру взаиморасположения образующихся после деления клеток кокки подразделяют на следующие группы:

1. Микрококки (от лат. Micros – малый). Клетки делятся в одной плоскости и чаще всего сразу же отделяются от материнской. Располагаются поодиночке, беспорядочно (рис. 1.1. а). 2. Диплококки (от лат. diplos – двойной). Деление происходит в одной плоскости с образованием пар клеток, имеющих либо бобовидную, либо ланцетовидную форму (рис. 1.1. б). 3. Стрептококки (от лат. streptos – цепочка). Деление клеток происходит в одной плоскости, но размножающиеся клетки сохраняют между собой связь и образуют различной длины цепочки, напоминающие нити бус. Многие стрептококки являются вредными для человека и вызывают различные заболевания: скарлатину, ангину, гнойные воспаления и др. Например Streptococcus pyogenes (рис. 1.1.в). 4. Стафилококки (от лат. staphyle – гроздь винограда). Клетки делятся в нескольких плоскостях, а образующиеся клетки располагаются скоплениями, напоминающими гроздья винограда (рис. 1.1. г). 5. Тетракокки (от лат. tetra – четыре). Деление происходит в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с образованием тетрад. 6. Сарцины (от лат. sarcina – связка, тюк). Деление происходит в трех взаимно перпендикулярных плоскостях с образованием пакетов (тюков) из 8-ми, 16-ти, 32-х и большего числа особей. Особенно часто встречаются в воздухе (рис. 1.1.д). Палочковидные (цилиндрические формы) (рис. 1.1.е). По расположению палочки подразделяют: – на одиночные или беспорядочно расположенные – монобактерии. Например, Escherihia coli; – располагающиеся попарно (по одной линии) – диплобациллы, диплобактерии. Например, Pseudomonas; – располагающиеся цепочкой – стрептобациллы, стрептобактерии. Например, Bacillus. Палочки, образующие спору, подразделяют: – на бациллы – аэробные спорообразующие бактерии. Спора у таких палочек располагается, как правило, центрально, и её диаметр не превышает ширины бактерии. – клостридии – анаэробные спорообразующие бактерии. Спора у них располагается терминально или субтерминально. Она крупная, что растягивает оболочку бактерий, и они внешне напоминают веретено или теннисную ракетку. По количеству и характеру завитков, а также по диаметру клеток они подразделяются на три группы: 1. Вибрионы (от греч. vibrio – извиваюсь, изгибаюсь) имеют один изгиб, не превышающий четверти оборота спирали. Например, Vibrio (рис. 1.1.з). 2. Спириллы (от греч. speira – завиток) – клетки, имеющие большой диаметр и малое (2-3) количество завитков. Например – Spirillium minor (рис. 1.1. ж). 3. Спирохеты (от греч. speira – завиток, chaita – волос) – спиралевидной формы подвижные бактерии. Различают два типа нитевидных бактерий: образующие временные нити и постоянные. Временные нити (иногда с ветвлениями) образуют палочковидные бактерии при нарушении условий их роста или регуляции клеточного деления (микобактерии, коринебактерии, а также риккетсии, микоплазмы, многие грамотрицательные и грамположительные бактерии). При восстановлении механизма регуляции деления и нормальных условий роста эти бактерии восстанавливают обычные для них размеры. Постоянные нитевидные формы образуются из палочковидных клеток, соединяющихся в длинные цепочки либо с помощью слизи, либо чехлами, либо мостиками (серобактерии, железобактерии). Для изучения тинкториальных свойств микроорганизмов и их морфологии используют анилиновые красители (основные, кислые и нейтральные). Наибольшее применение имеют основные краски: метиленовый синий, основной фуксин, генцианвиолет, везувин, хризоидин и др. Реже применяются нейтральные (нейтральный красный) и кислые (эозин) краски. Из названных красок готовят спиртовые, водно-спиртовые и водные растворы. В некоторых случаях для повышения красящей силы раствора к нему добавляют протравы, например карболовую кислоту, щелочь и др. Для определения формы бактерий и их взаимного расположения в мазке используют простые методы окраски, т. е. окраска осуществляется одним красителем и мазок получается окрашенным одним цветом. Например, метиленовый синий. Эта окраска позволяет лучше выявить бобовидную форму и парное расположение кокков. Для изучения структуры бактериальной клетки и выявления особенностей её строения применяют сложные методы окраски, которые включают в себя целый ряд красящих веществ, протравы и дифференцирующие вещества. К сложным методам окраски относятся методы Грама, Нессера, Ожешко и др. Л.В. Тимощенко, М.В. Чубик

• Физиология микроорганизмов: культуральные свойства бактерий, выделение чистых культур микроорганизмов

  К культуральным (или макроморфологическим) свойствам относятся характерные особенности роста микроорганизмов на плотных и жидких питательных средах. На поверхности плотных питательных сред, в зависимости от посева, микроорганизмы могут расти в виде колоний, штриха или сплошного газона.
  … Микробиология и биотехнологии

• Методы микроскопического исследования микроорганизмов

  Мельчайшие размеры микроорганизмов обусловливают использование для изучения морфологии бактерий точных оптических приборов – микроскопов. Наиболее часто применяются светлопольная микроскопия, микроскопия в темном поле, фазово-контрастная и люминесцентная микроскопия. Для специальных микробиологическ… Микробиология и биотехнологии

• Процессы в биотехнологии

  Важной задачей в создании любого биотехнологического процесса является разработка и оптимизация научно-обоснованной технологии и аппаратуры для него. Микробиология и биотехнологии

• Промышленная микробиология. Производство органических кислот

  Органические кислоты можно получать как в анаэробных условиях (так называемые бродильные процессы), так и в аэробных условиях (окислительные процессы). Микробиология и биотехнологии

• Промышленная микробиология. Производство аминокислот

  Первичные метаболиты – низкомолекулярные соединения, необходимые для роста микробов: одни из них являются строительными блоками макромолекул, другие – участвуют в синтезе коферментов. Среди наиболее важных для промышленности первичных метаболитов можно выделить аминокислоты, органические кислоты, ну… Микробиология и биотехнологии

Источник: https://medbe.ru/materials/mikrobiologiya-i-biotekhnologii/morfologiya-mikroorganizmov/