Бактерии: разнообразие форм и классификация в мире микроорганизмов

морфология

Бактерии имеют большое морфологическое разнообразие и размеры. Эти одноклеточные организмы могут иметь размеры от 0,3 микрометра до 0,5 миллиметра, однако в целом их измерения составляют от 0,3 до 5,0 микрометра..

Форма, называемая кокосовой (сферическая), является наиболее распространенной среди бактерий. Тем не менее, другие формы, такие как палочки (палочковидные или тростниковые), также относительно распространены.

Другими морфами, которые не так часто встречаются среди бактерий, являются: запятые, также называемые вибрионами (в форме слегка изогнутого стержня или в виде знака пунктуации «,»), и спирилы или спирохеты (со спиральными формами). Некоторые более необычные по-прежнему имеют форму звезд.

Другие неморфологические характеристики

Представители бактериального домена, являющиеся прокариотическими одноклеточными организмами, не имеют определенного ядра или сложных мембранных органелл. Клеточная стенка этих клеток представляет собой пектидогликан, содержащий мурамиковую кислоту, а липиды мембран содержат жирные кислоты с прямыми цепями со сложноэфирными связями..

Они представляют газовые пузырьки. Передающая РНК представлена ​​тимином (в большинстве тРНК) и N-формилметионином (переносимым инициатором тРНК). Они представляют полицистронную мРНК, то есть то, что она кодирует более одного белка.

Рибосомы имеют размер 70-х годов. Они чувствительны к хлорамфениколу и канамицину, не проявляют чувствительности к антибиотику анизомицину.

РНК-полимераза бактерий представляет собой большую молекулу. Он состоит из пяти подразделений по 410 килодальтон каждая. Кроме того, по своей структуре РНК-полимераза имеет канавку длиной 55 Å и шириной 25 Å. Представляет чувствительность к рифампицину. Не содержит промоторов полимеразы типа II.

Бактерии фиксируют азот, выполняют фотосинтез на основе хлорофилла, а также выполняют хемолитотрофию (окисление неорганических соединений). Они не производят метан и не представляют фермент АТФазу.

Слайд 4ВИРУСЫ И ФАГИИзмеряются вирусы в нанометрах: от 10 до 300нм

(1 нм = 10-6мм). Их можно различить только в электронном

микроскопе. Вирусы обладают характерными особенностями, отличающими их от других микроорганизмов:1)     малая величина. Они не задерживаются бактериальными фильтрами и не оседают при центрифугировании.2)     неспособны развиваться на искусственных питательных средах, так как не имеют собственного обмена веществ, а развиваются только в чужих клетках.3)     могут развиваться только в организме восприимчивого хозяина, проявляя абсолютный паразитизм.4)     обладают специфичностью к отдельным органам и тканям.5)     содержат только нуклеиновые кислоты одного типа: ДНК или РНК ( нет ядра, цитоплазмы, оболочки).

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.

Описание и основные принципы

Систематика бактерий — это наука, которая занимается классификацией и описанием бактерий. Она основана на принципах классической биномиальной номенклатуры, которая включает в себя родовое и видовое названия бактерий.

Основная цель систематики бактерий — определение единиц классификации и установление связей между такими единицами. Для этого используется комплексный подход, включающий морфологические, физиологические, биохимические и генетические характеристики бактерий.

Одной из основных принципов систематики бактерий является классификация на основе эволюционных связей. Бактерии группируются в таксоны — единицы классификации, основанные на общих признаках и эволюционных родственных связях.

• Домен: совокупность всех организмов (Археи, Бактерии, Эукариоты);
• Филум: большая группа организмов, имеющих общие особенности и способность к образованию потомства, способного к размножению;
• Класс: группа родственных филумов;
• Порядок: группа родственных классов;
• Семейство: группа родственных порядков;
• Род: группа родственных семейств;
• Вид: группа родственных родов.

Систематика бактерий также использует такие принципы, как фенотипическая классификация по основным признакам морфологии, физиологии и биохимии бактерий, а также генотипическая классификация на основе генетических свойств исследуемых организмов.

Классификационные единицы	Описание
Вид	Наименьшая единица классификации, обладающая уникальными генетическими и фенотипическими характеристиками.
Род	Группа связанных видов, имеющих общего предка и сходные генетические и фенотипические характеристики.
Семейство	Крупная группа родов, объединенных на основе сходства генетических и фенотипических характеристик.
Порядок	Группа связанных семейств, имеющих сходные генетические и фенотипические характеристики.
Класс	Верхняя группа категории таксонов, объединяющая несколько порядков с общими признаками.
Филум	Наименьшая единица классификации, объединяющая несколько классов с общими признаками.

Основная цель систематики бактерий — предоставить универсальную и систематическую классификацию бактерий, которая помогает ученым лучше понять эволюционное развитие и родственные связи между различными видами бактерий.

Морфология бактерий

 Прокариоты отличаются от эукариот по ряду основных признаков:

1.Отсутствие истинного дифференцированного ядра (ядерной мембраны).

2.Отсутствие развитой эндоплазматической сети, аппарата Гольджи.

3.Отсутствие митохондрий, хлоропластов, лизосом.

4.Неспособность к эндоцитозу (захвату частиц пищи).

5.Клеточное деление не связано с циклическими изменениями строения клетки.

6.Значительно меньшие размеры (как правило). Большая часть бактерий имеет размеры 0,5- 0,8 микрометров (мкм) х 2- 3 мкм.

По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов:

1.Шаровидные или кокки ( с греч.- зерно).

2.Палочковидные.

3.Извитые.

4.Нитевидные.

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. Много патогенных микроорганизмов- возбудители 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, в связи 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.

Извитые формы микроорганизмов.

1.Вибрионы и кампилобактерии — имеют один изгиб, могут быть в форме запятой, короткого завитка.

2.Спириллы — имеют 2- 3 завитка.

3.Спирохеты- имеют различное число завитков, аксостиль — совокупность фибрилл, специфический для различных представителей характер движения и особенности строения (особенно концевых участков). Из большого числа спирохет наибольшее медицинское значение имеют представители трех родов- Borrelia, Treponema, Leptospira.

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).

Особенности строения бактерий

Бактерии являются важным звеном в круговороте веществ в природе, разлагают растительные и животные остатки, очищают загрязненные органикой водоемы, модифицируют неорганические соединения. Без них не могла бы существовать жизнь на земле. Данные микроорганизмы распространены везде, в почве, воде, воздухе, организмах животных и растений.

Бактерии различаются по следующим морфологическим особенностям:

1. Форма клеток (округлые, палочковидные, нитчатые, извитые, спиралевидные, а также различные переходные варианты и звездообразная конфигурация).
2. Наличие приспособлений для движения (неподвижные, жгутиковые, за счет выделения слизи).
3. Сочленение клеток друг с другом (изолированные, сцепленные в виде пар, гранул, ветвящиеся формы).

Среди структур, образуемых округлыми бактериями (кокками) выделяют клетки, находящиеся в паре после деления и затем распадающиеся на одиночные образования (микрококки) или остающиеся все время вместе (диплококки). Квадратичную структуру из четырех клеток образуют тетракокки, цепочку – стрептококки, гранулу из 8-64 единиц – сарцины, грозди – стафилококки.

Палочковидные бактерии представлены многообразием форм вследствие большой изменчивости длинны (0,1-15 мкм) и толщины (0,1-2 мкм) клетки. Форма последних также зависит от способности бактерий к образованию спор – структур с толстой оболочкой, позволяющей переживать микроорганизмам неблагоприятные условия. Клетки с такой способностью называет бациллами, а не обладающие такими свойствами просто палочковидными бактериями.

Особыми видоизменениями палочковидных бактерий являются нитчатые (вытянутые) формы, цепочки и ветвящиеся структуры. Последнюю образуют актиномицеты на определенной стадии развития. «Кривые» палочки называют извитыми бактериями, среди которых выделяют вибрионы; спириллы, имеющие два изгиба (15-20 мкм); спирохеты, напоминающие волнистые линии. Их длины клеток 1-3, 15-20 и 20-30 мкм, соответственно. На рис. 5 и 6 представлены основные морфологические формы бактерий, а также типы расположения споры в клетке.

Рис. 5. Основные формы бактерий.

Рис. 6. Бактерии по типу расположения споры в клетке. 1, 4 – в центре; 2, 3, 5 – концевое расположение; 6 – с боку.

Основные клеточные структуры бактерий: нуклеоид (генетический материал), предназначенные для синтеза белка рибосомы, цитоплазматическая мембрана (часть оболочки клетки), которая у многих представителей дополнительно сверху защищена клеточной стенкой, капсулой и слизистым чехлом (рис. 7).

Рис. 7. Схема бактериальной клетки.

По классификации бактерий выделяют более 20 типов. Например, экстремально термофильные (любители высоких температур) Aquificae, анаэробные палочковидные бактерии Bacteroidetes. Однако наиболее доминантным типом, включающим в себя многообразных представителей, является Actinobacteria. К нему относятся бифидобактерии, лактобациллы, актиномицеты. Уникальность последних заключается в способности формировать мицелий на определенной стадии развития.

В простонародье это называется грибница. Действительно, разветвления клеток актиномицет напоминают гифы грибов. Несмотря на такую особенность, актиномицеты относят к бактериям, так как они являются прокариотами. Естественно их клетки по особенностям структуры менее сходны с грибами.

Актиномицеты (рис. являются медленно растущими бактериями, поэтому не имеют возможности конкурировать за легкодоступные субстраты. Они способны разлагать вещества, которые другие микроорганизмы не могут использовать в качестве источника углерода, в частности углеводороды нефти. Поэтому актиномицеты интенсивно исследуются в области биотехнологии.

Некоторые представители концентрируется в зонах нефтяных месторождений, и создают специальный бактериальный фильтр, препятствующий проникновению углеводородов в атмосферу. Актиномицеты являются активными продуцентами практически ценных соединений: витаминов, жирных кислот, антибиотиков.

Рис. 8. Представитель актиномицет Nocardia.

Слайд 21СТРОЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНОЙ КЛЕТКИ В центре бактериальной клетки находится нуклеоид — ядерное образование,

представленное чаще всего одной хромосомой кольцевидной формы. Состоит из двухцепочечной

нити ДНК. Нуклеоид не отделен от цитоплазмы ядерной мембраной.2. Цитоплазма — сложная коллоидная система, содержащая различные включения метаболического происхождения (зерна волютина, гликогена, гранулезы и др.), рибосомы, плазмиды (вненуклеоидное ДНК), мезосомы (образуются в результате перехода цитоплазматической мембраны в цитоплазму, участвуют в энергетическом обмене, спорообразовании, формировании межклеточной перегородки при делении).3. Цитоплазматическая мембрана ограничивает с наружной стороны цитоплазму, имеет трехслойное строение и выполняет ряд важнейших функций- барьерную (создает и поддерживает осмотическое давление), энергетическую (содержит многие ферментные системы- дыхательные, окислительно- восстановительные, осуществляет перенос электронов), транспортную (перенос различных веществ в клетку и из клетки).

Спорообразование

В теле многих бактерий в известные периоды их развития появляются круглые или эллипсоидальные образования — опоры. Они обычно завершают цикл развития бактерий. Величина спор по сравнению с величиной произведших их клеток может колебаться в широких пределах.

Опоры образуются не у всех видов бактерий. Они окружены хорошо обособленной оболочкой, почти непроницаемы для воды и являются наиболее устойчивыми образованиями среди всего живого мира. Так, они нередко выдерживают кипячение в течение нескольких часов и продолжительное действие сухого пара при температуре от 120 до 140°. Споры многих бацилл сохраняют свою жизнеспособность после продолжительного пребывания при температуре —190° и даже при температуре жидкого водорода (—253°). Устойчивы они также и к действию химических веществ — ядов. Все это чрезвычайно затрудняет борьбу с болезнетворными споровыми видами бактерий.

Зрелая спора в течение десятков лет может сохранять свою жизнеспособность. Обычно прорастание спор происходит после некоторого периода покоя и связано с воздействием внешних условий. Весь процесс спорообразования протекает в течение суток и менее. После созревания споры, произведшая ее клетка постепенно отмирает и зрелая спора выходит наружу. При прорастании она набухает, становится богаче водой и из нее выходит проросток, одетый в тонкую оболочку.

Классификация и морфология микроорганизмов

Классификация – это закономерность, по которой распределяются микроорганизмы по группам, категориям, уровням, рингам и таксонам. Также классификацию еще называют таксономией. Современная классификация микроорганизмов происходит по группам патогенности, по способу питания и дыхания, по видам.

Рассмотрим принципы классификации патогенных микроорганизмов:

• Микробы – самые мелкие одноклеточные организмы, которых увидеть можно только в микроскоп. Существует огромное разнообразие видов микробов, все они отличаются по строению и по условиям существования. Бывают одноклеточными, неклеточными и многоклеточными. Микробы в свою очередь подразделяются на бактерии, вирусы и грибы.
• Бактерии – преимущественно являются одноклеточными. Бывают трех форм:
• шаровидные, или кокки, вызывают ангину, воспаления и различные гнойные процессы;
• палочковидные, самые распространенные, являются возбудителями дизентерии, сальмонеллеза, брюшного тифа, туберкулеза, палочковидные бактерии, которые образуют споры, называют бациллами;
• извитые бактерии – вибрионы и спириллы, являются возбудителями сифилиса.

Вирусы – относятся к особой группе микроорганизмов, видны также только с помощью микроскопа. Состоят из нуклеиновых кислот (РНК и ДНК) и белка. Вызывают такие достаточно распространенные болезни, как грипп, корь, гепатит. У животных вирусы вызывают ящур и чуму. Существует также особый вид микроорганизмов, как риккетсии, это что то общее между вирусами и бактериями. Это маленькие, неподвижные палочки, которые являются внутриклеточными паразитами.

Грибы. Основные растительные организмы. У них нет хлорофилла, и они не могут осуществлять синтез органических веществ, им нужны готовые. Развиваются они на субстратах, которые содержат питательные вещества. Некоторые из видов вызывают болезни растений, животных и людей. В отличие от бактерий, у клеток грибов есть ядра и вакуоли. Форма у них длинных нитей, которые переплетаются между собой. Размножаются грибы по-разному, как бесполым, так и половым путем, образовывая споры. Споры длительное время сохраняются во внешней среде.

Плесневые грибы составляют самую обширную группу среди грибов. Они растут на пищевых продуктах, образовывая налет разных цветов. Такие грибы вызывают гниение фруктов и овощей. Некоторые виды грибов могут вырабатывать токсичные вещества, которые опасны для человека. Но у грибов также есть полезные свойства, которые обширно применяются в фармацевтической и пищевой промышленности.

Дрожжи. Одноклеточные и неподвижные микроорганизмы небольших размеров. По форме обычно круглые или овальные. Клетки по строение напоминают грибы, состоят из ядра вакуоли. Размножаются спорами, почкованием и делением. В природе дрожжи широко распространены, их можно найти в растениях, в почве, на продуктах питания, что приводит к их закисанию или брожению. Некоторые дрожжи обладают способностью вырабатывать из сахара углекислый газ и этиловый спирт, такие виды широко используются виноделами. У человека дрожжи вызывают кандидоз.

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.

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 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.

https://youtube.com/watch?v=oxhwtH3QWIM

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.

Микробиология изучает строение, жизнедеятельность, условия жизни и развития мельчайших организмов, называемых микробами, или микроорганизмами.

Микробы были открыты голландцем А. Левенгуком (1632-1723) в конце XVII в., когда он изготовил первые линзы, дававшие увеличение в 200 и более раз. Увиденный микромир поразил его, Левенгук описал и зарисовал микроорганизмы, обнаруженные им на различных объектах. Он положил начало описательному характеру новой науки. Открытия Луи Пастера (1822-1895) доказали, что микроорганизмы отличаются не только формой и строением, но и особенностями жизнедеятельности. Пастер установил, что дрожжи вызывают спиртовое брожение, а некоторые микробы способны вызывать заразные болезни людей и животных. Пастер вошел в историю как изобретатель метода вакцинации против бешенства и сибирской язвы. Всемирно известен вклад в микробиологию Р. Коха (1843-1910) — открыл возбудителей туберкулеза и холеры, И. И. Мечникова (1845-1916) — разработал фагоцитарную теорию иммунитета, основоположника вирусологии Д. И. Ивановского (1864-1920), Н. Ф. Гамалея (1859-1940) и многих других ученых.

ссылки

1. Бактерия. В википедии. Получено с en.wikipedia.org.
2. Бинарное деление. В википедии. Получено с es.wikipedia.org.
3. L.M. Прескотт, J.P. Харли и Г.А. Кляйн (2009). Микробиология, 7-е издание, Мадрид, Мексика, Mc GrawHill-Interamericana. 1220 стр..
4. G.J. Olsen & C.R. Woese (1993). Рибосомная РНК: ключ к филогении. Журнал FASEB.
5. Транспортная накладная Whitman, D.C. Coleman, W.J. Wiebe (1998). «Прокариоты: невидимое большинство». Слушания Национальной Академии Наук Соединенных Штатов Америки.
6. Постоянный ток Ян К.М. Блэр, Н.Р. Салама (2016). «Оставаться в форме: влияние формы клеток на выживание бактерий в различных средах». Микробиология и Молекулярная Биология Обзоры.
7. A.C. Часть (2018). LPSN — Список прокариотических названий с постоянной номенклатурой (bacterio.net), 20 лет спустя. Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии.

Морфология бактерий

Морфология бактерий относится к их внешнему виду и форме. Бактерии могут иметь различные формы и размеры, и их морфология может быть полезной для их идентификации и классификации.

Форма бактерий

Бактерии могут иметь различные формы, такие как коки (шарообразные), бациллы (палочковидные), спирали (винтовидные) и другие. Форма бактерий может быть полезной для их классификации. Например, коки могут быть группированы в виде диплококков (пары), стрептококков (цепочки) или стафилококков (кластеры).

Размер бактерий

Бактерии могут иметь различные размеры, от микроскопических до видимых невооруженным глазом. Например, некоторые бактерии могут быть размером всего несколько микрометров, тогда как другие могут быть размером в несколько миллиметров.

Структуры бактерий

Бактерии могут иметь различные структуры, которые могут быть видны под микроскопом. Некоторые из них включают клеточную стенку, цитоплазму, ядроид, рибосомы и плазмиды. Клеточная стенка является внешней оболочкой, которая защищает бактерию и придает ей форму. Цитоплазма содержит различные органеллы и молекулы, необходимые для жизнедеятельности бактерии. Ядроид является областью, где находится генетический материал бактерии. Рибосомы отвечают за синтез белков, а плазмиды – за передачу генетической информации.

Это лишь некоторые из основных аспектов морфологии бактерий. Каждый вид бактерий может иметь свои уникальные особенности морфологии, которые могут быть изучены и использованы для их идентификации и классификации.

Вопрос 3. Необязательные структурные компоненты бактериальной клетки

1. Споры

Спорообразующие палочки называются бациллами.

Споры бактерий представляют собой бактериальные клетки в состоянии анабиоза и образуются при неблагоприятных условиях внешней среды (располагаются внутри клетки терминально, субтерминально или центрально).

В процессе спорообразования клетка почти полностью теряет воду, сморщивается, клеточная стенка уплотняется. Появляется новое вещество – дипиколинат кальция, которое образует комплексы с биополимерами клетки, устойчивые к действию температуры и ультрафиолетовых лучей. В окружающей среде споры бактерий могут сохраняться годами, но при попадании в благоприятные условия спора впитывает влагу, комплексы распадаются, дипиколинат разрушается, и спора превращается в вегетативную клетку.

Таким образом, спору следует рассматривать не как способ размножения, а только как форму существования бактериальной клетки в неблагоприятных условиях. При этом преобразования идут по следующей схеме: 1 клетка – 1 спора – 1 клетка, и увеличения количества бактериальных клеток не происходит.

Спорообразование характерно в основном для грамположительных бактерий. У грамотрицательных бактерий эквивалентом спорообразования является переход в так называемое некультивируемое состояние. В такой форме они также длительно сохраняются в окружающей среде.

При использовании окраски по Граму споры красители не воспринимают, поэтому на окрашенном фоне они бесцветны. Окрашиваются споры с помощью специальных методов окраски, например, по Ожешко или Клейну.

2. Жгутики

Многие бактерии имеют жгутики. Их количество и расположение у разных бактерий неодинаково. Монотрихии имеют только один жгутик (род Vibrio), лофотрихии – пучок жгутиков на одном полюсе клетки (род Pseudomonas), а у амфитрихов жгутики (один или пучок) расположены на обоих полюсах клетки (род Spirillum), а у перитрихов – по всей поверхности (род Escherichia, Salmonella).

По своему строению жгутики представляют собой спирально закрученные нити, состоящие из специфического белка флагеллина, который по своей структуре относится к сократительным белкам типа миозина.

При окраске по Граму жгутики не видны. Изучать подвижность бактерии можно как с помощью микроскопических методов (фазово-контрастная микроскопия препаратов «висячая» или «раздавленная» капля), так и посевом уколом в полужидкий агар, или специальную среду – среду Пешкова.

3. Ворсинки

На поверхности ряда бактерий обнаружены белковые образования – ворсинки (фимбрии, пили). Фимбрии отходят от поверхности клетки и состоят из белка, называемого пилином. Различают более 60 видов ворсинок, из которых наиболее изучены F-pili (половые пили) и common pili (пили, ответственные за адгезию).

4. Капсула

Капсула бактерий – это утолщенный наружный слой клеточной стенки. Капсулы могут быть построены из полисахаридов (пневмококк) или белков (возбудитель сибирской язвы). Большинство бактерий, особенно патогенных, образует капсулу только в организме человека или животных. Однако существует род истинно капсульных бактерий (Klebsiella), представители которого образуют капсулу и при культивировании на искусственных питательных средах. Некоторые бактерии могут иметь микрокапсулу (выявляется только при электронной микроскопии), например, эшерихии, или неявно выраженную способность к капсулообразованию – так называемую «нежную» капсулу, например, золотистые стафилококки, менингококки.

Основное предназначение капсул – защита бактерий от фагоцитоза. При окраске мазков по Граму истинно капсульные бактерии имеют характерное взаиморасположение (на расстоянии друг от друга). При световой микроскопии капсулы четко не видны, в связи с чем наличие капсул у бактерий выявляется с помощью специальных методов окраски, например, по методу Гимзе. Для выявления капсул и бактерий, образующих их в организме, используют либо микроскопию мазков, приготовленных из патологического материала или мазков – отпечатков из органов погибших животных.

Какие различают таксономические категории

Систематизация микроскопических организмов основана на идентичности, особенностях, размерах, отличиях, взаимодействии рассматриваемых форм. Работе в этом направлении посвящена современная наука под названием систематика микроорганизмов. Данное научное направление состоит из трех разделов:

• классификация;
• таксономия;
• идентификация.

Таксономия микроскопических существ основана на следующих свойствах рассматриваемых организмов:

• морфология;
• биохимия;
• молекулярная биология.

Существует несколько таксономических категорий. Рассмотрим понятия их на примере общей схемы:

 

С точки зрения какой-либо категории из перечисленных выше выделяют таксоны. Представим расшифровку данного термина для дальнейшего краткого разбора темы.

Таксонами называют сгруппированные организмы, классифицированные, исходя из конкретного однородного свойства.

Далее ознакомимся с основными формами микроскопических организмов:

 

Всего существует три домена. Перечислим их:

1. Bacteria, включает в себя прокариотов в форме реальных бактерий, называемых эубактериями.
2. Archaea, состоит из прокариотов в форме архебактерий.
3. Eukarya, включая эукариотов с клеточными ядрами, дополненными оболочкой и ядрышком, а также цитоплазмой, состоящей из органелл с высокой степенью организации.