 |
Определение размеров микробной клетки
|
|
|
|
Определение размеров микробной клетки
Измерить непочкующиеся клетки Saccharomyces сerevisiae по длине и в поперечнике, пользуясь окуляр- и обьект-микрометром (см. методику исследования на с. 39).
В протоколе исследования по данной работе привести классификацию дрожжей, зарисовать строение клеток дрожжей, включений в дрожжевую клетку, привести размеры дрожжевой клетки. Сделать вывод по работе.
Занятие 4. Морфология основных групп бактерий
Цель занятия: ознакомление с морфологией бактерий и методами ее изучения под микроскопом в прижизненных и фиксированных окрашенных препаратах.
Вопросы для обсуждения:
1. Особенности строения прокариотных клеток.
2. Морфология шаровидных и палочковидных форм бактерий (форма, группировки, споры, жгутики).
3. Значение бактериальной споры, ее свойства, методы обнаружения
4. Особенности строения спирохет, актиномицетов, риккетсий, хламидий, микоплазм.
5. Методы исследования морфологии бактерий.
6. Способы фиксации бактериальных препаратов.
7. Задачи прижизненной микроскопии микробов. Преимущества и недостатки этого способа.
8. Задачи микроскопии фиксированных окрашенных препаратов микроорганизмов. Преимущество и недостатки этого способа.
9. Назначение окраски по Граму. Техника ее выполнения.
План занятия:
1. Ознакомление с морфологией бактерий и принципами их систематики (материал лекций, данное пособие).
2. Ознакомление с методами подготовки фиксированных окрашенных препаратов микроорганизмов.
3. Ознакомление с методом сложной окраски бактерий по Граму.
4. Самостоятельная работа.
Морфология основных групп прокариотных микроорганизмов
Бактерии – микроорганизмы, не имеющие оформленного ядра (прокариоты). По форме их подразделяют на несколько групп: круглые (кокки), палочковидные (собственно бактерии, бациллы) изогнутые и извитые (вибрионы, спириллы и спирохеты) (рис. 9) и нитевидные (рис. 10).
|
|
|
Рис. 9. Основные группы бактерий:
а – кокковые формы: 1 – микрококки, 2 – диплококки (гонококки, менингококки), 3 – диплококкки (пневмококки), 4 – тетракокки, 5 – стафилококки, 6 – стрептококки, 7 – сарцины; б – бактериальные неспорообразующие формы: 1 – кишечная палочка, 2 – дифтерийная палочка;
в – спорообразующие бактерии (бациллы и клостридии): 1 – бациллы сибиреязвенные, 2 – маслянокислые клостридии; 3 – палочки столбнячные (плектридии);
г – изогнутые и извитые формы: 1 – холерный вибрион, 2 – спириллы,
3 – трептонемы, 4 – боррелии, 5 – лептосиры.
Кокки имеют диаметр 1–2 мкм. Форма кокков разнообразная: чаще округлая или овальная, но может быть ланцетовидная (пневмококки) и бобовидная (гоно- и менингококки).
Кокки, как и другие бактерии, размножаются простым делением. По взаимному расположению клеток после деления выделяют следующие кокковые формы: микрококки – клетки расходятся и располагаются отдельно; стафилококки (например, Staphylococcus aureus) – клетки делятся беспорядочно и располагаются группами, напоминающими виноградные гроздья; диплококки – клетки не расходятся и располагаются по две, например, пневмо-, гоно- и менингококки ( см. рис. 10).
Если кокки делятся в одной плоскости и, не расходясь после деления, образуют цепочку, то их называют стрептококками, например, S. lactis, S. haemolyticus. Если деление клеток идет в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и кокки располагаются по четыре клетки, то их называют тетракокками. Когда деление кокков происходит в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, то образуются пакеты или сарцины. Шаровидные бактерии окрашиваются по Граму положительно, исключение составляют гонококки и менингококки, которые являются грамотрицательными.
|
|
|
Палочковидные бактерии очень разнообразны по размерам, взаимному расположению и форме. Они могут быть мелкими (0, 5–1 х 0, 3 мкм), средних размеров (2 х 0, 5 мкм) и крупными – до 5–8 мкм в длину, по форме – цилиндрическими с закругленными, обрубленными, заостренными, утолщенными и другой формы концами. Палочки, не образующие спор, называются собственно бактериями, образующие споры носят название бацилл. В клетке образуется только одна спора, которая может располагаться в центре или ближе к одному из концов клетки. Диаметр спор у некоторых бактерий превышает диаметр клетки, вследствие чего изменяется ее форма. Клетки бактерий с центрально расположенной спорой приобретают форму веретена, а при расположении споры на конце клетки последняя приобретает форму барабанной палочки. Бактерии, как правило, не окрашиваются по Граму (грамотрицательные), за исключением лактобактерий, окрашивающихся грамположительно. Они могут образовывать капсулы и проявлять подвижность за счет наличия жгутиков.
Бактерии и бациллы могут располагаться беспорядочно, поодиночке, но нередко образуют более или менее длинные цепочки (стрептобактерии и стрептобациллы). Если клетки группируются по две, то говорят о диплобактериях и диплобациллах.
Палочковидные формы бактерий широко представлены в природе. Среди них много сапрофитов, вызывающих гнилостные процессы (бациллы и некоторые бактерии). Многие неспорообразующие палочки патогенны или условно-патогенны для млекопитающих (например, бактерии рода Shigella, Salmonella, Klebsiella, Pseudomonas и т. д. ) Анаэробные бациллы могут также вызывать заболевания, например, Clostridium perfringens – возбудитель газовой гангрены, C. tetani – возбудитель столбняка.
Слегка изогнутые палочки носят название вибрионов. Некоторые из них имеют один концевой жгутик (например, холерный вибрион), размеры от 1 до 3 мкм, они не образуют спор, грамотрицательны. Многие сапрофитные и патогенные формы вибрионов обитают преимущественно в воде.
К извитым формам относятся спириллы и спирохеты. Спириллы – грамотрицательные бактерии, имеющие разное количество завитков, довольно крупные (длина 5– 10 мкм, некоторые виды достигают 30 мкм). Подавляющее большинство ‑ сапрофиты, встречаются в воде, почве, составе нормальной микрофлоры человека.
|
|
|
Спирохеты имеют ряд особенностей. Протоплазма отграничена цитоплазматической мембраной, слабо выраженная клеточная оболочка содержит тонкий пептидогликановый слой, между клеточной стенкой и цитоплазматической мембраной находятся пучки фибрилл, закручивающиеся вокруг тела спирохеты, они придают клетке винтообразную форму и обусловливают ее движение. Микроорганизмы очень разнообразны по форме, размерам и другим признакам. Размеры тела колеблются в широких пределах в зависимости от вида (длина 10–50 мкм, диаметр 0, 1– 0, 6 мкм). Патогенные виды имеют длину 3– 20 мкм. Многие из них сапрофиты, чаще встречаются в воде. Патогенные спирохеты относятся к родам Treponema, Borrelis, Leptospira. Спирохеты специфически окрашиваются. Это используется для выявления спирохет методом Романовского-Гимзы. Кроме того, их можно выявить в препаратах по Бурри (негативный метод) или в «висячей» и «раздавленной» каплях. Витальные препараты исследуют с помощью темнопольного или фазово-контрастного устройства, при этом четко видны особенности движения и морфология спирохет.
Бактерии нитевидной формыпредставляют собой нити из цилиндрических или дисковидных клеток, часто окруженных общим чехлом
(см. рис. 10).
Рис. 10. Нитевидные бактерии
Длина нитей может достигать 500 мкм, они могут быть как прямыми, так и скрученными в спирали, у некоторых форм нити плоские, похожи на ленты. Нитевидные бактерии могут быть разветвленной формы. Боковые выросты представляют собой ложное ветвление, так как они образуются за счет вытеснения клеток из основной нити при делении. Это многоклеточные колониальные организмы, не имеющие функционального разделения между клетками. Нитевидные бактерии – водные организмы, где они могут свободно плавать или прикрепляться к твердым субстратам, в последнем случае на конце нити образуется слизистая подушечка. Размножаются нитевидные бактерии путем фрагментации с образованием отдельных коротких цепочек, путем отщепления скользящих клеток от апикального конца нити, а также гонидиями, представляющими собой клетки овальной формы, образующиеся внутри материнской клетки. Гонидии некоторых нитевидных бактерий имеют жгутики, при помощи которых передвигаются. Нитевидные бактерии встречаются среди представителей различных физиологических групп: есть нитевидные формы среди серобактерий, железобактерий, цианобактерий.
|
|
|
Актиномицеты (греч. actis – луч, mycos – гриб) – лучистые грибки – группа микроорганизмов, относящаяся к грамположительным прокариотам, но имеющая некоторое сходство с грибами. Как и бактерии, все актиномицеты содержат в составе клеточной стенки пептидогликан, не имеют дифференцированного ядра, ширина клеток (0, 5–1, 5 мкм) сходна с бактериальными. Сходство с грибами проявляется в способности клеток ветвиться в виде мицелия (длина гиф до 600 мкм) и образовывать на концах гиф споры, являющиеся для ряда родов актиномицетов основным способом размножения.
Низшие формы актиномицетов – проактиномицеты и коринеформные бактерии – включают такие роды как Mykobacterium, Nocardia, Arthrobacter, Corinebacterium и др. Это одноклеточные формы, у которых наблюдается тенденция к образованию мицелия или клеток с изменчивой неправильной формой в молодых культурах. С возрастом клетки большинство видов распадаются на кокковидные или овальные формы. Плеоморфизм (морфологическое разнообразие) характерен для всех видов, размножение происходит путем деления клеток, фрагментации мицелия или образования спор. Так, у некоторых видов микобактерий споры формируются из отдельных фрагментов цитоплазмы, покрываются собственной оболочкой; по мере их созревания оболочка материнской клетки разрушается, и споры освобождаются. В клетках таких микобактерий всегда образуются несколько спор, поэтому для представителей этого рода спорообразование можно рассматривать как способ размножения. Микобактерии и микококки обладают кислотоустойчивостью: окрашиваются по методу Циля-Нельсена, после окраски приобретают красный цвет. Встречаются сапрофитные виды, среди патогенных следует отметить возбудителей туберкулеза (Micobacteryum tuberculosis) и (M. leprae).
К этой группе микроорганизмов близки коринебактерии – короткие полиморфные палочки, которые могут иметь форму булавы или гантелей. Практическое применение нашли многие виды рода Corinebacterium, являющиеся продуцентами аминокислот. Патогенный вид – Corinebacterium diphtheriae – возбудитель дифтерии.
|
|
|
Истинные актиномицеты или эуактиномицеты объединяются в несколько родов. Один из них – род Streptomyces. Эти микроорганизмы образуют сильно разветвленный мицелий, не имеющий поперечных перегородок. Он частично врастает в питательную среду, образуя плотный субстратный мицелий, который трудно отделяется бактериологической петлей. Над поверхностью субстрата образуется воздушный мицелий. Имеются особые воздушные гифы (спорофоры), от которых отшнуровываются споры, служащие для распространения вида. Строение этих спорофор (прямые, волнистые, спиральные, собранные в пучки, мутовчатые и т. д. ) служит одним из систематических признаков стрептомицетов (рис. 11).
Рис. 11. Актиномицеты: 1 – с прямыми спороносцами; 2 – с непрямыми спороносцами; 3 – одноклеточный мицелий
Споры стрептомицетов неустойчивы к нагреванию, однако в сухом состоянии могут длительное время сохранять жизнеспособность. Мицелий у истинных актиномицетов сохраняется в течение всего жизненного цикла, с возрастом расчленения на кокки и палочки не наблюдается. Многие стрептомицеты образуют пигменты, окрашивающие колонии в самые разные цвета, часто пигменты выделяются в среду. Большинство стрептомицетов продуцируют биологически активные вещества с антибиотическими свойствами, некоторые из них нашли применение в медицине (аминогликозиды, тетрациклины и т. д. ).
Риккетсии – группа бактерий, основной особенностью которых является облигатный паразитизм. Эти микроорганизмы не могут размножаться и жить вне организма-хозяина. Поэтому для их культивирования в лабораторных условиях используют куриные эмбрионы или культуры тканей млекопитающих. Для риккетсий характерен полиморфизм, т. е. они могут иметь кокковидную, палочковидную и нитевидную формы. Кокковидные формы имеют вид овальных мелких клеток (диаметр – 0, 2– 0, 5 мкм). Палочковидные формы могут быть длиной 1–1, 5 или 3–4 мкм. Нитевидные риккетсии (длина 10–40 мкм) могут распадаться на кокки и палочки. Размножаются простым делением.
Риккетсии неподвижны, не образуют спор, капсул. Риккетсии могут вызывать различные заболевания человека и животных, которые называют риккетсиозами.
Хламидии относятся к облигатным внутриклеточным паразитическим микроорганизмам. Имеют очень малые размеры (0, 2–1, 3 мкм), палочковидную или сферическую форму. Размножаются делением, процессу деления предшествует образование вокруг частицы хламидий капсулы, напоминающей бактериальную. Хламидии грамотрицательны. Могут вызывать у человека трахому, паховый лимфогранулематоз, орнитоз.
Микоплазмы – мельчайшие из известных микроорганизмов, величина их близка к пределу разрешения светового микроскопа (0, 2–0, 6 мкм). Отличительной особенностью является отсутствие ригидной клеточной оболочки, благодаря чему они не имеют постоянной формы, не чувствительны к пенициллину и другим антибиотикам, избирательно действующим на синтез клеточной оболочки. Размножаются делением, очень требовательны к питательным средам.
Некоторые бактерии (кокки, микобактерии) под влиянием пенициллина и других веществ могут образовывать формы, лишенные клеточной оболочки – L-формы. Стабильные L-формы бактерий по морфологическим и физиологическим свойствам очень близки к микоплазмам.
|
|
|
