Морфология бактерий. Морфология микробов

Морфология бактерий (прокариот)

Бактерии (греч. bakterion — палочка) — микроорганизмы с прокариотным типом строения. Преимущественно это одноклеточные организмы, однако существует немало форм, состоящих из многих клеток. Термин «прокариоты» равнозначен термину «бактерии».

Форма и размеры бактерий

По форме клеток бактерии подразделяются на три основные группы: шаровидные, или кокки, палочковидные и извитые (рис. 1).

Кокки (греч. kokkos — зерно, лат coccus — ягода). Имеют сферическую форму в виде правильного шара, эллипса, боба, ланцета. В зависимости от взаимного расположения клеток после деления различают: микрококки, или монококки, стафилококки, диплококки, стрептококки, тетракокки и сарцины.

Рис. 1. Основные формы бактерий

а — микрококки; б — диплококки и тетракокки; в — сарцины; г — стрептококки; д — стафилококки; е. ж — палочковидные бактерии; з — вибрионы; и — спириллы; к — спирохеты

Микрококки (лат. micrococcus — маленький) делятся в равных плоскостях и располагаются одиночно, парами или беспорядочно. Сапрофиты, обитают в почве, воде, воздухе. Например, Micrococcus luteus.

Стафилококки (греч. staphyle — виноградная гроздь) — кокки, делящиеся в различных плоскостях и располагающиеся несимметричными гроздями, иногда одиночно, парами, тетрадами. Сапрофиты и патогенные. Например, Staphylococcus aureus.

Диплококки (греч. diploos — двойной) делятся в одной плоскости, образуя попарно соединенные кокки. Например, Azotobacter chroococcum.

Стрептококки (греч. streptos — цепочка) — кокки, расположенные в виде цепочки, встречаются одиночные и парные клетки, иногда тетрады. Образуются при делении в одной плоскости. Сапрофиты и патогенные. Например, Streptococcus pyogenes.

Тетракокки (греч. tetra — четыре) — кокки, которые делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и располагаются по четыре.

Сарцины (лат. sarcio — связываю) — кокки, делящиеся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях и образующие правильные пакеты по 8—16 клеток и более. Сапрофиты, встречаются в воздухе, почве, кишечнике животных и человека. Например, Sarcina ureae.

Палочковидные бактерии. Это самая многочисленная группа прокариот. Они имеют осевую симметрию и цилиндрическую форму тела с округлыми или заостренными концами. Палочковидные формы делят на две группы: неспоровые палочки — бактерии (Bacterium) и палочки, образующие споры, — бациллы (Bacillus). Палочки, у которых диаметр споры превышает ширину вегетативной клетки, принято называть клостридиями (Clostridium).

В зависимости от взаимного расположения клеток палочковидные бактерии подразделяют на одиночные и бессистемные скопления, диплобактерии и диплобациллы (располагающиеся попарно), а также стрептобактерии и стрептобациллы (формы, образующие длинные или короткие цепочки). Сапрофиты и патогенные виды. Например, Bacillus anthracis, Clostridium tetani.

К палочковидным формам также относят коринебактерии и фузобактерии.

Коринебактерии….греч. korync — булава) — прямые или изогнутые палочки с булавовидными утолщениями на концах. Сапрофиты, патогенны для животных и человека. Например, Corynebacterium pseudotuberculosis и др.

Фузобактерии — длинные, толстые, с заостренными концами палочки. Имеются патогенные виды — возбудитель некробактсриоза (Fusobacterium necrophorum).

Извитые бактерии. Обладают спиральной симметрией. К ним относятся вибрионы, спириллы и спирохеты.

Вибрионы (лат. vibrio — извиваюсь). Клетки вибрионов имеют цилиндрическую изогнутую форму, образуя 1/4—1/2 завитка спирали, и напоминают запятую. Сапрофиты и патогенные. Например, Vibrio cholerae.

Спириллы (лат, spira — изгиб) — бактерии, имеющие форму спирально извитых палочек с 4—6 витками. Обитают в пресной и морской воде. Преимущественно сапрофиты (Spirillum volutans); к патогенным видам относятся S. minus и кампилобактсры (Campylobacter fetus).

Спирохеты (spirochaeta; греч. speira — изгиб и chaite — длинные волосы) — прокариоты спирально извитой формы. У спирохет выявляется два типа витков: первичные — образованные изгибами протоплазматического цилиндра, и вторичные — представляющие изгибы всего тела. Спирохеты — эластичные спиралевидные длинные клетки, состоящие из осевой нити (аксистиля), цитоплазмы с рибосомами и включениями, нуклеоида, мезосом, цитоплазматической мембраны и клеточной стенки. Тонкая эластичная клеточная стенка состоит из наружной липопротеидной мембраны и несплошного слоя паптидогликана. Осевая нить растянута на всю длину клетки, выполняет локомоторную и опорную функции, содержит пучок из 2—150 аксиальных (опорных) фибрилл, состоящих из аминосахара кутина. Количество и величина фибрилл у разных видов неодинаковы. Протоплазматический цилиндр упакован спиралевидно и окружен аксиальными фибриллами, прикрепляющимися к дискам на его концах. Фибриллы заключены в перипласте (между цитоплазматической мембраной и клеточной стенкой). Движение спирохет осуществляется за счет активного сокращения осевой нити и протоплазматического цилиндра; формы движения разнообразны: вращательное, поступательное, сгибательное.

Размножаются поперечным делением. В неблагоприятных условиях спирохеты могут переходить в цисту — укороченную и свернутую в спираль, окруженную прочной оболочкой клетку.

По морфологии (размерам, числу и форме завитков), количеству осевых фибрилл, характеру движения, типу биологического окисления, экологии, патогенности в пределах группы спирохет дифференцируют: спирохеты, кристиспиры, трепонемы, боррелии и лептоспиры.

Спирохеты и кристиспиры обитают в открытых водоемах, иле, сточных водах; для позвоночных непатогенны. Кристиспиры — гигантские прокариоты (28—150 мкм) спирально изогнутой формы с плоской зернистой килевидной мембраной (криста), идущей вдоль тела клетки. Число фибрилл более 100.

Трепономы — спиралевидно извитые эластичные бактерии, размер 0,1—0,5, 5—20 мкм; осевая нить состоит из 1 или 4 фибрилл; хорошо выражены равномерные или неравномерные завитки; подвижны. Типовой вид — Treponema pallidum.

Боррелии — извитые нитевидные бактерии, размер 0,2— 0,5 Х5—30 мкм; осевая нить состоит из 15—20 параллельных фибрилл.

Лептоспиры — спиралевидные бактерии диаметром 0,1—0,25 мкм и длиной 6—30 мкм, формирующие около 20 мелких, тесно расположенных первичных завитков и 1—2 вторичных, придающих клетке форму, букв Г, S, С. Осевая нить состоит из 2 фибрилл. Главный тип движения — вращательно-поступательный. Например, Leptospira interrogans.

Бактерии не видимы невооруженным глазом. Поэтому для их изучения используют световые и электронные микроскопы. Клетки бактерий измеряются в микрометрах (1 мкм =10" м), элементы тонкого строения — в нанометрах (1нм = 10 м). Предел разрешения светового микроскопа составляет 0,2 мкм, современных моделей электронных микроскопов — 0,15—0,3 нм. Средние размеры прокариот лежат в пределах 0,5—3 мкм. Наиболее стабильны кокчи — их размер 0,5—2 мкм. Палочковидные формы обычно длиной 2—10 и шириной 0,5—1 мкм, мелкие палочки соответственно 0,7—1,5 и 0,2—0,4 мкм.

В 1967 г. Адлер описал мини-клетки. Они примерно в 10 раз меньше исходных бактерий, не содержат хромосомную ДНК и имеют только плазмидную. Среди бактерий могут быть гиганты, достигающие в длину 125 мкм и более. Размеры спирохет 0,2—0,75 х 5—500 мкм.

Микробиология- это раздел биологии, изучающий закономерности жизни и развития микроорганизмов в единстве с окружающей средой.

Эта наука изучает свойства микроорганизмов и процессы, которые они вызывают в макроорганизме.

Микробиология подразделяется на разделы: Общую и медицинскую. Медицинская на общую, частную, и санитарную.

Общая микробиология - изучает строение и жизнедеятельность микроорганизмов, наследственность, изменчивость, физиологию, циклы развития.

Медицинская микробиология - изучает патогенных микроорганизмов, вызывающих заболевания у человека.

Микроорганизмы не вызывающие заболевания называются – сапрофиты. Существуют заболевания, вызванные условно-патогенной микрофлорой, заболевания развиваются при попадании микроорганизмов, в определённую не свойственную для них, среду обитания.

Частная микробиология - изучает конкретных возбудителей заболеваний и методы диагностики.

Медицинская микробиология связана с другими медицинскими дисциплинами, такими как инфекционные болезни, эпидемиология, общая гигиена, генетика, анатомия и физиология человека, основы сестринского дела, латинский язык и другими.

Четыре царства жизни.

Мир микроорганизмов разнообразен. По мере их открытия и изучения микроорганизмы были распределены на группы:

1. Бактерии

2. Лучистые грибы

3. Нитчатые грибы

4. Дрожжевые грибы

5. Сине-зелёные водоросли

6. Спирохеты

7. Простейшие

8. Риккетсии

9. Микоплазмы

10. Вирусы

11. Плазмиды

Единственное, что их объединяет, - микроскопические размеры. Эти организмы отличаются друг от друга по многим признакам: по уровню организации геномов, наличию и составу белоксинтезирующих систем и клеточной стенки.

Согласно этим признакам все живые существа делятся на 4 царства: эукариоты, прокариоты, вирусы и плазмиды. К прокариотам относят бактерии, сине-зелёные водоросли, спирохеты, актиномицеты, риккетсии, микоплазмы. Простейшие, нитчатые грибы и дрожжи- эукариоты.

Отличительные особенности перечисленных царств жизни следующие:

Прокариоты - это организмы у которых нет оформленного ядра, а есть лишь предшественник – нуклеоид. Он представлен 1 или несколькими хромосомами, которые состоят из ДНК и свободно располагаются в цитоплазме не отграниченные от неё никакой мембраной. Прокариоты не имеют аппарата митоза, ядрышка, митохондрий. Обладают рибосомами клеточной стенкой с пептидогликаном. По типу дыхания- аэробы и анаэробы. Двигаются с помощью жгутиков, построенных у прокариот из белка флагеллина и не содержат микротрубочек.

Эукариоты - имеют ядро отграниченное от цитоплазмы ядерной мембраной, аппарат митоза и ядрышко, рибосомы, митохондрии, не содержат пептидогликана, все аэробы. Подвижность обеспечивают жгутики и состоят из белка тубулина, представляют систему микротрубочек.

Геном – полный набор генетической информации.

Для того чтобы обозначить определение понятия «микроорганизм» необходимо определить главный критерий который бы отличал живое от неживого. Ген является единственным носителем и хранителем жизни. Отличие живого от неживого наличие собственной генетической системы. Все кто имеют свою генетическую систему рассматриваются как организмы.

Микроорганизмы - это невидимые простым глазом представители всех царств жизни, занимающие низшие ступени эволюции, но играющие важную роль в круговороте веществ в природе, патологии растений, животных и человека.

Принципы систематики и классификации бактерий.

Систематика занимается описанием видов организмов, выяснением степени родственных отношений между ними и объединением в классификационные единицы (таксоны). Классификация – составная часть систематики. Она сводится к распределению организмов в соответствии с их признаками по различным таксонам. Таксономия- наука о принципах и методах распределения (классификации) организмов в иерархическом плане. Основной таксономической единицей в биологии является вид.

Крупные таксономические единицы: род, семейство, порядок, класс. Дополнительные категории: подрод, подтип, подпорядок, подкласс.

Вид - группа близких, между собой организмов, имеющих общий корень происхождения, на данном этапе эволюции, характеризуются определёнными морфологическими, биохимическими и физиологическими признаками, обособленным отбором от других видов и приспособлены к определённой среде обитания.

Специфические особенности микроорганизмов, ряд признаков и свойств используют для их классификации:

1.Морфологические признаки – величина, форма и характер взаиморасположения.

2. Тинкториальные свойства - способность окрашиваться различными красителями. Важный признак отношение к окраске по Граму, которое зависит от структуры и химического состава клеточной стенки. При разрушении клеточной стенки или утрате (в случае L- трансформации) они становятся грамотрицательные. По этому признаку все бактерии делятся на грамотрицательные (окрашиваются в красный цвет) и грамположительные (окрашиваются в фиолетовый цвет) .

3 Культуральные свойства- особенности роста бактерий на жидких и полтных питательных средах. Рост на жидких средах с образованием пленки, осадка, помутнения.

Рост на плотных питательных средах в виде колоний, представляется возможным определить: форму, размеры, края колоний, поверхность, прозрачность и другие свойства.

В микробиологии используют специальные термины:

Ø Колония – видимая простым глазом изолированная структура, образующиеся в результате размножения и накопления бактерии за определённый срок инкубации.

Ø Срок инкубации – время роста бактерий.

Колония образуется из одной родительской клетки или нескольких идентичных клеток. Пересевом из изолированной колонии может быть получена чистая культура возбудителя.

Ø Культура – Вся совокупность бактерий выросших на плотной или жидкой питательной среде.

Ø Чистая культура возбудителя - один вид бактерий выросших на плотной питательной среде. Во избежание диагностических ошибок в бактериологии изучают свойства только чистых однородных культур.

Ø Штамм – конкретный образец данного вида.

4.Подвижность бактерий – различают подвижные и неподвижные.Подвижные подразделяются на ползающие или скользящие, плавающие, передвигающиеся волнообразно.

5. Спорообразование - Форма и характер расположения спор в клетке.

6.Физиологические свойства – способы питания, тип дыхания, рост и размножение.

7.Биохимические свойства – способность ферментировать (расщеплять) углеводы, протеолитическая активность, образование индола, сероводорода.

8.Геносистиматика - Изучение нуклеотидного состава ДНК и характеристик генома. Точный метод установления генетического родства между бактериями является определение степени гомологии ДНК. Чем больше идентичных генов, тем выше степень гомологии ДНК и ближе генетическое родство.Метод молекулярной гибридизации ДНК-ДНК используется для систематики бактерий. Если диапазон гомологии ДНК от 60 до 100% определяют принадлежность к одному и тому же виду, степень гомологии от 40 до 60%- к разным родам.

Тема: Морфология бактерий.

Бактерии обладают определённой формой и размерами, которые выражаются в микрометрах (мкм). Различают основные формы бактерий: шаровидные или кокковидные (от греч.kokkos- зерно); палочковидные, извитые, нитевидные. Кроме того существуют бактерии, имеющие треугольную форму, звездообразную, тарелкообразную, существуют бактерии квадратные.

Кокковидные патогенные бактерии.

Имеют форму правильного шара, некоторые бобовидную и ланцетовидную. По характеру взаиморасположения клеток после деления кокки подразделяются на группы:

1. Микрококки (от лат. micros- малый) Делятся в одной плоскости, располагаются одиночно, беспорядочно; сапрофиты, патогенных для человека нет.

2. Диплококки (от лат.diplos – двойной) Деление происходит в одной плоскости с образованием пар клеток, имеющих либо бобовидную (как представитель гонореи- гонококк) Гр (-)-окрашиваются в красный цвет, либо ланцетовидную (как возбудитель стрептококковой пневмонии). Гр (+) – окрашиваются в фиолетовый цвет.

3. Стрептококки (от греч. streptos-цепочка) Деление происходит в одной плоскости, но после размножения клетки сохраняют между собой связь, образуя цепочки разной длины, напоминающие нити бус. Стрептококки являются патогенными для человека - вызывают ангину, скарлатину, гнойные воспаления и другие. Гр (+) – окрашиваются в фиолетовый цвет.

4. Стафилококки (от лат. staphуle – гроздь винограда.) Делятся в нескольких плоскостях, образуя клетки располагающиеся скоплениями, напоминающими гроздь винограда. Они частые возбудители гнойных воспалений. Гр (+) – окрашиваются в фиолетовый цвет.

5. Тетракокки (от лат. tetra – четыре.) Деление клеток в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с образованием тетрад. Патогенные для человека виды встречаются редко.Гр (+) – окрашиваются в фиолетовый цвет.

6. Сарцины (от лат.sarcina –связка, тюк.) Деление клеток в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях с образованием пакетов (тюков) из 8, 16, 32 и большего числа особей. Встречаются в воздухе, существуют условно - патогенные представители.

Гр (+) – окрашиваются в фиолетовый цвет.

Палочковидные патогенные бактерии.

Термин “ Бактерия”(от греч.bakteria - палочка) применяется как название всего царства прокариот и палочек не образующих спор.

Палочки, образующие споры, подразделяются на:

Бациллы (от лат.bacillus- палочка) представитель возбудитель сибирской язвы (bacillus anthracite).

Клостридии (от лат. clostridium – веретенообразный) представитель возбудитель столбняка (Clostridium tetani).

Палочки бывают длинными-3мкм как представитель возбудитель газовой гангрены (Clostridium novyi); короткими -1,5-3 мкм как кишечная палочка (Escherichia coli) и большинство возбудителей кишечных инфекций; очень короткими –менее 1мкм как представитель возбудитель бруцеллёза (brucella meiitensis).

Концы палочек могут быть закруглёнными как у кишечной палочки, утолщёнными как у возбудителя дифтерии. Палочка может иметь яйцевидную форму как возбудитель чумы (Yersinia pestis).

По диаметру их делят на тонкие как возбудитель туберкулёза (Мycobactvrium tuberculosis) и толстые как возбудитель газовой гангрены (Clostridium perfringens).

По взаиморасположению бактерий их подразделяют на 3 группы:

Монобактерии - палочки располагаются одиночно и беспорядочно. Гр (-)-окрашиваются

Диплобактерии – располагаются попарно. в красный цвет

Стрептобациллы – располагаются цепочкой.

Извитые патогенные бактерии.

По количеству и характеру завитков, а также диаметру клеток подразделяют на 2 группы:

1.Вибрионы (от греч.Vibrio- изгибаюсь) имеют один изгиб, представитель возбудитель холеры.

2. Спириллы (от греч. Speira – завиток) представитель спирохеты.

Строение бактериальной клетки.

Клетка – универсальная структурная единица всего живого. В её составе можно выделить структуры:

I. Клеточная стенка- присуще только бактериям (кроме микоплазм). Выполняет функции:

Ø Определяет и сохраняет постоянную форму бактерий.

Ø Защищает клетку от действия механических и осмотических сил внешней среды.

Ø Участвует в регуляции роста и деления клеток.

Ø Обеспечивает связь с внешней средой.

Клеточная стенка характеризуется наличием уникального химического соединения- пептидогликана, наделяющего клетку важными иммунобиологическими свойствами:

Ø Пептидогликан активизирует работу иммунной системы, запускает систему комплемента.

Ø Защищает бактерии особенно грамположительные от фагоцитоза.

Ø Способствует развитию аллергических реакций.(ГЗТ)

Ø Обладает противоопухолевым действием.

Ø Оказывает пирогенное действие на организм животных и человека.

Ø Нарушение его синтеза приводит к превращению бактерий из S - формы в L – форму с помощью чего происходит длительное персистирование (нахождение) возбудителя в организме – одна из основных причин перехода заболевания из острой формы в хроническую. Соответственно L – трансформация как и спорообразование, является важнейшей формой приспособления бактерий к неблагоприятным условиям существования.

II. Наружная мембрана – состоит из двух слоёв липидов и набора белков, локализованных мозаично. Два из основных белков связаны с пептидогликаном. Эти белки- порины образуют диффузные поры, через которые в клетку проникают мелкие молекулы. Второстепенные белки выполняют специфические функции: одни обеспечивают механизмы питания, участвуют в облегчённой диффузии, другие в активном транспорте молекул через наружную мембрану и регуляции клеточного деления. Наружная мембрана выполняет функцию барьера, через который в клетку не способны проникать крупные молекулы, что является одним из механизмов устойчивости грамотрицательных бактерий к антибиотикам.

Если бактерии поместить в гипертонический раствор, то наступает обезвоживание клеток, цитоплазма съёживается, в результате клетки гибнут – это явление называется плазмолизом. Этим свойством пользуются для консервирования пищевых продуктов с помощью концентрированных растворов соли или сахара. Устойчивы, к плазмолизу возбудитель ботулизма и золотистый стафилококк, которые являются частыми виновникам пищевых отравлений.

Если бактерии поместить в гипотонический раствор или дистиллированную воду, то происходит противоположное явление – плазмоптиз- вода устремляется в клетки происходит их набухание и разрушение.

III. Цитоплазматическая мембрана - является полифункциональной структурой:

Ø Цитоплазматическая мембрана воспринимает всю химическую информацию, поступающую из вне.

Ø Является осмотическим барьером, благодаря чему внутри клетки поддерживается определённое осмотическое давление.

Ø Цитоплазматическая мембрана вместе с клеточной стенкой и участвует в регуляции роста и клеточного деления.

Ø Место генерации энергии у бактерий.

Ø Цитоплазматическая мембрана связана со жгутиками, аппаратом регуляции движения.

Ø Цитоплазматическая мембрана участвует в процессах транспорта питательных веществ, в клетку и продуктов жизнедеятельности из клетки. В ней содержатся белки участвующие в облегчённой диффузии и активном транспорте.

Ø Участвует в осуществление биосинтеза белка путём стабилизации рибосом.

Ø Участвует в образовании мезосом.

Цитоплазматическая мембрана связана с процессами жизнеобеспечения клетки: облегчённой диффузией и активным транспортом. Вместе с клеточной стенкой она образует оболочку клетки.

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

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

VI. Капсула – представляет собой слизистый слой, связанный с клеточной стенкой. Она служит внешним покровом бактерии. Некоторые патогенные бактерии образуют капсулу только в организме человека и животных, как возбудители газовой гангрены, сибирской язвы. Капсула наделяет бактерию многими важными свойствами:

v образует оболочку бактерий;

v предохраняет от высыхания;

v несёт запас питательных веществ;

v готовят вакцины из компонентов капсулы для защиты против менингококковых и пневмококковых инфекций;

v являются фактором патогенности для бактерий: они либо маскируют их от фагоцитов, либо подавляют фагоцитоз. Утрата способности синтезировать капсулу у пневмококка, например, сопровождается полной утратой патогенности.

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

1) Монотрихи - один полярно расположенный жгутик(как у холерного вибриона).

2) Лофотрихи -пучок жгутиков на одном конце.

3) Амфитрихи – пучки жгутиков с двух концов.

4) Перитрихи - множество жгутиков вокруг клетки(как у кишечной палочки).

VIII. Спора - защитная форма в неблагоприятных условиях существования. Это своеобразные покоящиеся клетки. Они обладают высокой устойчивостью к высушиванию, действию повышенной температуры и химических веществ. Высокую резистентность (устойчивость) спор к действию внешних факторов связывают с присутствием в оболочке большого количества Са. Споры в клетке могут располагаться:

v центрально – как у возбудителя сибирской язвы;

v субтерминально- как у возбудителя ботулизма;

v терминально - как у возбудителя столбняка.

Похожая информация.

Морфология микроорганизмов – это наука, изучающая их форму, строение, способы передвижения и размножения.

Микробы, наиболее часто встречающиеся в процессе приготовления пищи, делят на бактерии, плесневые грибы, дрожжи и вирусы. Большинство микробов - одноклеточные организмы, размер которых измеряется в микрометрах - мкм (1/1000 мм) и нанометрах - нм (1/1000 мкм).

Бактерии.

Бактерии - одноклеточные, наиболее изученные микроорганизмы размером 0,4-10 мкм. По форме бактерии бывают шаровидные, палочковидные и извитые (рис. 1). Бактерии шаровидной формы называются кокками.

В зависимости от размеров и расположения клеток встречаются микрококки (одиночные клетки), диплококки (группа из двух клеток), стрептококки (в виде цепочки клеток), стафилококки (скопления клеток в виде виноградной грозди). Размеры клеток шаровидных бактерий составляют 0,2-2,5 мкм.

Палочковидные бактерии встречаются в виде одиночных палочек, а также в виде двойных и соединенных в цепочку.

Разнообразием форм клеток отличаются извитые бактерии, которые имеют различные длину и толщину. К ним относятся вибрионы, спириллы, спирохеты.

Длина палочковидных и извитых бактерий от 1 до 5 мкм.

Размеры и форма бактерий могут изменяться в зависимости от различных факторов внешней среды.

Строение бактериальной клетки.

От внешней среды клетка отделена плотной оболочкой - клеточной стенкой. На долю клеточной стенки приходится от 5 до 20 % сухого вещества клетки. Клеточная стенка является каркасом клетки, придает ей определенную форму, предохраняет от неблагоприятных внешних воздействий, участвует в обмене веществ клетки с окружающей средой.

Наружный слой оболочки у многих бактерий может ослизняться, образуя защитный покров - капсулу.

Основной частью клетки является цитоплазма - прозрачная, полужидкая вязкая белковая масса, пропитанная клеточным соком. Цитоплазма предохраняет клетку от механических повреждений и высыхания. В цитоплазме находятся запасные питательные вещества (зерна крахмала, капельки жира, гликоген, белок) и другие клеточные структуры. В цитоплазме находятся мембранные структуры - мезосомы. В мезосомах имеются ферменты. В цитоплазме находится ядерный аппарат бактериальной клетки, который называется нуклеоидом. Он представляет собой двойную спираль ДНК в виде замкнутого кольца.

У некоторых бактерий имеются жгутики. Жгутики - это тонкие, спирально закрученные нити. С помощью жгутиков некоторые виды бактерий могут активно передвигаться. Шаровидные бактерии (кокки) неподвижны. Подвижны некоторые виды палочковидных бактерий и все извитые. Бактерии могут передвигаться с помощью ресничек.

Цитоплазматическая мембрана отделяет от клеточной стенки содержимое клетки. Она полупроницаема и играет важную роль в обмене веществ между клеткой и внешней средой.

В цитоплазме содержатся также рибосомы и различные включения. Рибосомы в цитоплазме представлены в виде мелких гранул. Они состоят примерно наполовину из рибонуклеиновой кислоты (РНК) и белка. РНК участвует в синтезе белка.

Размножение. Бактерии размножаются бесполым путем, главным образом простым делением клетки на две части.

Размножение происходит при благоприятных условиях. Характерной особенностью размножения бактерий является быстрота протекания процесса. Продолжительность размножения бактерий от 30 минут до нескольких часов. Названия микроорганизмов состоят из двух латинских слов, первое означает род, второе - вид.

Некоторые палочковидные бактерии при неблагоприятных условиях образуют споры (сгущенная цитоплазма, покрытая плотной оболочкой). Споры не нуждаются в питании, не способны размножаться, но сохраняют свою жизнеспособность при высоких температурах, высушивании, замораживании в течение нескольких месяцев (палочка ботулинуса) или даже многих лет (палочка сибирской язвы). Споры погибают при стерилизации (нагревании до 120°С в течение 29 мин). В благоприятных условиях они прорастают в обычную (вегетативную) бактериальную клетку. Спорообразующие бактерии называются бациллами.

Грибы составляют большую группу организмов, которые выделены в отдельное царство Микота (Mycota). Грибы широко распространены в природе. Грибы являются эукариотами. В царство грибов входят микроскопические мицелиальные грибы (плесневые грибы).

Строение. Клетки плесневых грибов имеют форму вытянутых переплетающихся нитей - гифов толщиной 1 - 15 мкм, образующих тело плесени - мицелий (грибницу), состоящий из одной или многих клеток. На поверхности мицелия развиваются плодовые тела, в которых созревают споры.

Строение. Клетки микроскопических грибов имеют вытянутую форму и называются гифами. Переплетаясь, нитеобразные гифы образуют тело гриба в виде ваты, пуха и других подобных образований, которое называется грибницей, или мицелием. Мицелий состоит из двух частей: верхней плодоносящей и нижней, которая служит для прикрепления к питательной среде -субстрату - и питания гриба. Грибы видны невооруженным глазом.

Клетки мицелия имеют клеточную стенку, которая обладает защитными свойствами. Клеточная стенка также определяет форму клетки. Внутри клетка заполнена цитоплазмой, в которой находятся ядра, рибосомы, митохондрии и вакуоли.

Ядра регулируют процесс обмена веществ, размножение и передачу наследственных признаков. Рибосомы являются центром синтеза белков, а в митохондриях протекают энергетические процессы. Вакуоли - это полости круглой формы, заполненные клеточным соком, где откладываются запасные питательные вещества (гликоген, жир, волютин).

Размножение. Микроскопические грибы размножаются в основном двумя способами: бесполым (вегетативно) и половым.

При бесполом размножении формируются споры.

При половом размножении сначала происходит слияние двух близлежащих клеток. Затем процесс размножения протекает у различных видов грибов по-разному. У одних образуется клетка, называемая зиготой, которая затем прорастает. У других грибов образуется плодовое тело, внутри которого развиваются сумки (аски) со спорами. Попадая в благоприятные условия, споры созревают, сумка разрывается. Споры грибов очень устойчивы к внешним воздействиям, они могут в течение нескольких лет сохранять жизнеспособность.

Микроскопические грибы для своего развития требуют наличия кислорода, т. е. являются аэробами и размножаются только при доступе воздуха! Оптимальными условиями для их размножения является температура 25-35 °С и относительная влажность воздуха 70-80 %.

По строению клетки плесневых грибов отличаются от бактериальных клеток тем, что имеют одно или несколько ядер и вакуолей (полостей, заполненных клеточной жидкостью).

Дрожжи относятся к эукариотным микроорганизмам. Они составляют большую группу одноклеточных неподвижных микроорганизмов, широко распространенных в природе. Большинство дрожжей относятся к классу грибов - аскомицетовПо форме дрожжи бывают круглые, овальные, яйцевидные и удлинённые. Размеры дрожжевых клеток от 2 до 12 мкм.

Дрожжи широко распространены в природе. Они способны расщеплять (сбраживать) сахара в спирт и углекислый газ.

Строение клеток. Дрожжевые клетки отделены от внешней среды клеточной стенкой. Она защищает клетку от неблагоприятных воздействий и определяет ее форму. Под клеточной стенкой находится цитоплазматическая мембрана, играющая большую роль в обмене веществ. Клетка заполнена цитоплазмой, в которой находятся ядро, митохондрии, рибосомы, вакуоли.

Ядро окружено двойной мембраной. Функциями ядра являются регулирование процессов обмена веществ и других химических процессов в клетке, передача наследственных признаков.

Митохондрии - это мелкие частицы различной формы. В них протекают энергетические процессы и запасается энергия.

Рибосомы - мельчайшие тельца, являющиеся центром синтеза белка. Вакуоли представляют собой пузырьки, заполненные клеточным соком. Внутри вакуолей находятся запасные вещества - жиры, углеводы (гликоген), волютин.

Размножение. Дрожжи при благоприятных условиях размножаются двумя способами: бесполым, или вегетативным (почкование), и половым (спорообразование).

Вегетативное размножение протекает следующим образом. Сначала на исходной (материнской) клетке образуется небольшой бугорок - почка, которая по мере роста увеличивается в размерах. Одновременно с этим происходит деление ядра на две части. Одно из ядер с частью цитоплазмы и другими элементами клетки переходит в молодую (дочернюю) клетку.

По мере роста дочерней клетки перетяжка, которая соединяет ее с материнской клеткой, сужается, таким образом, дочерняя клетка как бы отшнуровывается, а затем отрывается и отделяется от материнской. Этот процесс протекает за несколько часов.

Спорообразование может происходить также путем слияния двух вегетативных клеток с образованием зиготы, в которой затем образуются споры, прорастающие в вегетативные клетки. Далее они размножаются почкованием.

Вирусы - это микроорганизмы очень маленьких размеров от 35 до 125 нанометров, поэтому их можно обнаружить только с помощью электронного микроскопа.

По форме вирусы бывают округлыми, спиралевидными, а также в виде палочек и многогранников. Они имеют простое строение и различны по химическому составу.

Вирусы не имеют клеточной структуры. Они устойчивы к высушиванию и к воздействию низких температур. Разрушение их происходит при нагревании до 60-80 °С.

Вирусы вызывают ряд тяжелых заболеваний: оспу, корь, полиомиелит, грипп и др. Проникая в клетки хозяина, вирус размножается, вызывая их гибель.

Вопросы для самоконтроля

1. Бактерии. Строение. Классификация. Размножение.

2. Грибы. Строение. Классификация. Размножение.

3. Дрожжи. Строение. Классификация. Размножение.

4. Вирусы. Строение. Классификация. Размножение.

Бактерии относят к прокариотам, и долгое время из-за микроскопических размеров их морфология не была изучена на должном уровне.

Раздел микробиологии, изучающий морфологические формы бактерий, их строение, размеры, способы передвижения, размножение и спорообразование, называют морфологией. При изучении морфологических свойств необходимо учитывать то, что под влиянием различных факторов (питательная среда, температура, влажность) бактерии способны их менять.

Методы изучения бактерий

Для изучения морфологии бактерий применяют такие методы, как микроскопия и окрашивание. Наблюдение за живыми бактериями происходит с помощью световых и электронных микроскопов в неокрашенных препаратах. Для получения полной характеристики рассматриваемых бактерий применяют такие методы изучения:

Морфологический. Под микроскопом рассматривают морфологию бактерии, ее подвижность, споры и способы размножения.
Культуральный. Исследование бактерии в питательных средах. Изучают ее рост, величину, цвет колонии и скорость размножения.
Физиологический. Рассматривают такие свойства бактерий, как реакция на температуру, на внешние раздражители, на кислород, их способность к сбраживанию, реагирование на различные среды.

Применение этих способов изучения позволяет установить вид микроорганизма и морфологию каждого из них. Это сложный и длительный процесс, занимающий много времени.

Способ окрашивания является наиболее точным и эффективным в распознании и изучении строения бактерий под микроскопом. Зачастую микробы в своей естественной среде невидны под микроскопом, а окрашивание позволяет не только изучить морфологию бактерии, а и правильно определить ее вид. Многие бактерии имеют одинаковую морфологию, но при окрашивании дают разные цвета. Для изучения бактерий применяют такие способы окрашивания:

Простой. Применяют одну краску: фуксин либо метиленовую синюю.
Сложный. Этот способ чаще всего применяется для выявления возбудителя инфекции, включает в себя два и более красителя. Чаще на практике применяют метод окрашивания по Граму и по Цилю.
Дифференцированный. Для окрашивания жгутиков используют метод Бениньетти. Для индицирования капсул применяют метод Гинса.

Классификация микроорганизмов

Многообразие форм, биохимическая нестабильность и простота в строении усложняют классификацию бактерий. До сих пор их классификация является предметом споров среди микробиологов. В основу классифицирования положены такие направления в изучении микроорганизмов:

их морфология;
типы питания;
источник энергии;
реакция на окрашивание;
разновидности форм.

Формы бактерий

При всем многообразии бактерий выделяют три основных формы: сферические, палочковидные и извитые.

Сферическая

Сферической формой обладают кокки. По тому, как располагаются клетки, разделяют на такие группы:

микрококки (маленькие) – каждая клетка отдельно;
диплококки (два) после деления клетки существуют парами;
стрептококки (цепочка) после деления образуют цепочку;
сарцины (связка) после деления образуют связку в трех направлениях;
стафилококки (гроздь) делятся во всех направлениях, образуя гроздь.

Палочковидные

Палочковидные делят на группы в зависимости от формы (правильная или неправильная), от размеров и по тому, как располагаются клетки. Расположение клеток под микроскопом выглядит хаотично, потому что после деления каждая клетка живет отдельно.

Их делят на такие группы:

Извитые

Виды, имеющие извитую форму, разделяют по количеству оборотов и по характеру витков. Вибрионы имеют слегка изогнутый вид, спириллы – несколько завитков правильной формы, спирохеты – большое количество мелких завитков.

Строение клетки бактерий

Ультраструктура клетки изучается при помощи таких микроскопических методов:

светового;
люминесцентного;
сухого (когда между объективом и линзой есть воздух);
фазово-контрастного;
темнопольного.
интерференционного;
электронного.

Ультраструктура бактериальной клетки считается показателем ее уникальности в организационных процессах.

Различают постоянные органоиды: аналог ядра, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма, которые свойственны каждому виду. Имеются и временные включения: капсула, пили, клеточная стенка, споры, жгутики, имеющиеся не у всех микробов или возникающие при различных воздействиях.

Нуклеоид

Нуклеоид является прототипом ядра и не содержит таких структур, свойственных эукариотам, как ядрышки, ядерная оболочка и гистоны. Он обладает свойством хранения и передачи генной информации, содержащейся в одной хромосоме, имеющей вид замкнутого кольца. Еще носителями наследственной информации бактериальной клетки являются плазмиды.

Цитоплазма

Цитоплазм представляет собой сложную систему, включающую в себя такие включения:

рибосомы (отвечают за синтез белков);
гранулы (содержат гликоген, полисахариды);
волютин (полифосфаты);
плазмиды (обладают свойством повышать устойчивость клетки).

Цитоплазматическая мембрана

Под электронным микроскопом хорошо видно, что мембрана бактериальной клетки состоит из трех слоев. При росте клетки она имеет свойство образовывать своеобразные выпячивания ─ мезосомы. В жизни клетки она выполняет такие функции:

барьерную;
энергетическую;
транспортную.

Капсула

Капсула является слизистой структурой с четко выраженными границами, хорошо различаемыми под микроскопом. Ее изучают с помощью окрашивания мазка, где краска вокруг нее создает темный фон. Она обладает защитными свойствами против фагоцитоза бактерий и реагирует на антитела.

Клеточная стенка

Клеточная стенка защищает бактериальную клетку и обеспечивает ее постоянную форму. Состоит из двух слоев: внешнего, обладающего свойством пластичности, и внутреннего, постоянного. Такое свойство клеточной стенки, как ее реакция на окрашивание, используется для определения видов.

Жгутики

Жгутики ─ это тонкие нити, обеспечивающие подвижность клетки микроорганизма и имеющие длину большую, чем она сама. Жгутики имеют белковую структуру, их число может колебаться от одного до тысяч. Морфология расположения у них разнообразна: от прикрепления к одному концу до прикрепления по всей поверхности.

Пили

Пили являются ворсинками, которые состоят из белкового вещества. Они выполняют такие функции:

прикрепление к поражаемой клетке;
несут ответственность за питание;
размножение;
водно-солевой обмен;
конъюгация (сближение).

Споры

При неблагоприятных условиях роста и развития микробы образуют споры, способствующие сохранению вида и не являющиеся продолжением рода. Наличие многослойной оболочки и вялотекущих метаболических процессов позволяет спорам долгое время находиться в стадии спокойствия и ждать подходящих условий для развития.

Появление современных методов исследования привело к новому витку в изучении царства бактерий. Ежегодно микробиологи с помощью новых методик изучают морфологию и свойства новых, еще неизученных видов микроорганизмов, неподходящих ни под один тип классификации.

Бактерии - одноклеточные, наиболее изученные микроорганизмы размером 0,4-10 мкм. По форме их делят на кокки - микробы шаровидной формы (микрококки, диплококки, тетракокки, сарци-ны, стрептококки, стафилококки), палочки (одиночные, двойные, цепочки), вибрионы, спириллы и спирохеты (изогнутые и спирально извитые формы). Размеры и форма бактерий могут изменяться в зависимости от различных факторов внешней среды (рис. 3).

Рис. 3. Формы бактерий:

1 - микрококки; 2 - стрептококки; 3 - сарцины; 4 - палочки без спор;

5 - палочки со спорами (бациллы); 6 - вибрионы; 7 - спирохеты;

8 - спириллы.

Бактерии покрыты оболочкой, представляющей собой уплотненный слой цитоплазмы, которая придает клетке форму. Наружный слой оболочки у многих бактерий может ослизняться, образуя защитный покров - капсулу. Основной частью клетки является цитоплазма - прозрачная белковая масса, пропитанная клеточным соком. В цитоплазме находятся ядерное вещество, запасные питательные вещества (зерна крахмала, капельки жира, гликоген, белок) и другие клеточные структуры. На поверхности некоторых бактерий (палочковидных) имеются нитевидные образования - жгутики (одиночные, в виде пучка или по всей поверхности), с помощью которых они передвигаются.

29 мин). В благоприятных условиях они прорастают в обычную (вегетативную) бактериальную клетку. Спорообразующие бактерии называются бациллами.

Размножаются бактерии путем простого деления. При благоприятных условиях размножение одной клетки протекает в течение 20 -

30 мин. С накоплением вредных продуктов жизнедеятельности бактерий и исчерпанием питательных ресурсов процесс размножения прекращается.

Плесневые грибы- одноклеточные или многоклеточные низшие растительные организмы, в своей жизнедеятельности нуждающиеся в готовых пищевых веществах и в доступе воздуха. Клетки плесневых грибов имеют форму вытянутых переплетающихся нитей - гифов толщиной 1-15 мкм, образующих тело плесени - мицелий (грибницу), состоящий из одной или многих клеток. На поверхности мицелия развиваются плодовые тела, в которых созревают споры (рис. 4).

По строению клетки плесневых грибов отличаются от бактериальных клеток тем, что имеют одно или несколько ядер и вакуолей (полостей, заполненных клеточной жидкостью). Размножаются плесневые грибы с помощью гиф и спорами.

Плесневые грибы широко распространены в природе. Развиваясь на пищевых продуктах, они образуют пушистые налеты разного цвета. Плесневые грибы выделяют вещества, придающие пищевым продуктам плесневелый запах и вкус. Они могут развиваться при низкой влажности (15 %), что объясняет плесневение сухофруктов, сухарей,

Рис. 4. Виды плесневых грибов:

1 - пенициллиум; 2 - аспергиллус; 3 - мукор..

при повышенной концентрации соли и кислот (на соленых и кислых продуктах), при низкой температуре, поражая продукты, хранящиеся в холодильниках.

Среди плесневых грибов есть полезные, используемые при производстве сыров («Рокфор», «Камамбер»), лимонной кислоты и лекарственных препаратов (пенициллин).

Дрожжи - одноклеточные неподвижные микроорганизмы. Клетки дрожжей размером до 15 мкм бывают разной формы: круглые, овальные, палочковидные (рис. 5). Они имеют четко выраженное крупное ядро, вакуоли и различные включения в цитоплазме в виде капелек жира, гликогена и т. д.

Дрожжи размножаются в благоприятных условиях в течение нескольких часов следующими способами: почкованием, спорами (1 - 112 шт. в клетке), делением. Дрожжи широко распространены в природе. Они способны расщеплять (сбраживать) сахара в спирт и углекислый газ. Спиртовое брожение используется в виноделии, хлебопечении и в производстве кисломолочных продуктов (кефира, кумыса). Некоторые дрожжи отличаются высоким содержанием белков, жиров, витаминов группы В, минеральных веществ, поэтому применяются как пищевой и кормовой продукт.

5. Формы клеток дрожжей:

1 - яйцевидные; 2 - эллипсовидные; 3 - цилиндрические (палочковидные);

4 - шаровидные; 5 - лимонообразные; 6 - дрожжи, размножающиеся делением и спорами.

Вирусы - частицы, не имеющие клеточного строения, обладающие своеобразным обменом веществ, способностью к размножению. Они бывают круглой, прямоугольной и нитевидной формы, размером от 8 до 150 нм. Их можно увидеть только с помощью электронных микроскопов.