Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Размеры, форма, строение и подвижность бактериальной клетки

Стр 1 из 10Следующая ⇒

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И ТОРГОВЛИ ИМЕНИ МИХАИЛА ТУГАН-БАРАНОВСКОГО

Кафедра товароведения и экспертизы продовольственных товаров

О.В. Кудинова

«микробиология»

Конспект лекций

По дисциплине

Для студентов профессионального направления – 6.030510.01.02 – «Товароведение продовольственных товаров и коммерческая деятельность»

Донецк 2013
Модуль 1

Тема: Основы классификации и морфологии микроорганизмов

1. Систематика, классификация и номенклатура микроорганизмов.

2. Размеры, форма, строение и подвижность бактериальной клетки.

3. Общая характеристика грибов.

3.1. Строение и способы размножения.

3.2. Систематика грибов.

3.3. Общая характеристика дрожжей.

Систематика, классификация и номенклатура микроорганизмов.

Микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, вирусы) систематизированы по их сходству, различиям ивзаимоотношениям между собой. Этим занимается специальная наука - систематика микроорганизмов.

Классификация - раздел систематики, распределяющий микроорганизмы по таксономическим категориям - таксонам (от греч. taxis -расположение, порядок) на основе сходства однородных признаков. В основу таксономии микроорганизмов положены их морфологические, физиологические, биохимические и молекулярно-биологические свойства. Чем больше сведений имеется о микроорганизмах, тем точнее их можно отнести к соответствующей таксономической категории. Различают следующие основные таксономические категории: царство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид.

Номенклатура - это система названий таксономических категорий в соответствии с международными правилами.

Одной из основных таксономических категорий является вид (species). Вид - это совокупность особей, имеющих общее происхождение, близких между собой по генетическим, морфологическим и физиологическим признакам, приспособленных к определенной среде обитания, обладающих сходным обменом веществ и характером межвидовых отношений.

В микробиологии, как и в биологии, для обозначения вида бактерий принята двойная (бинарная) номенклатура, которая характеризуется тем, что каждый микроорганизм имеет родовое и видовое название.

Если при изучении бактерий обнаруживают отклонения от типичных видовых свойств, то такую культуру рассматривают как подвид. Различают также типы (варианты), т.е. внутривидовые подразделения, которые основаны на отличии особей какими-либо небольшими наследственными свойствами.

Совокупность однородных микроорганизмов, выросших на питательной среде, обладающая 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.

Близким к штамму является понятие клона. Клон представляет собой совокупность особей, выращенных из одной микробной клетки.

Американский микробиолог Д. Берги (1938-1999) выпустил первый международный определитель бактерий. Последующие издания определителя под названием «Bergey's Manual of Determinative Bacteriology» подготовлены Международным комитетом по систематике бактерий. В них детально и полно приводятся последние сведения о микроорганизмах, их таксономии, номенклатуре и принципах идентификации, дана экологическая характеристика (место обитания, ниши) и другие свойства. В связи с постоянным появлением новых сведений о свойствах микроорганизмов каждое очередное издание определителя отличается от предыдущего.

Все живые организмы делят на следующие группы: прокариоты, эукариоты и вирусы.

Вирусы имеют неклеточное строение.

Согласно с новым Кодексом номенклатуры бактерий выделяют следующие классификационные категории царства Procaryotae: отдел – Класс – Порядок – Семейство – Род – вид.

В восьмом издании (1974) «Руководства Берги по определению бактерий» все микроорганизмы объединены в царство прокариоты (Procaryotae), в которое включены два отдела – цианобактерии и бактерии (Приложение 1).

В девятом (1984) издании «Руководства Берги по определению бактерий» все микроорганизмы разделены на 4 отдела и объединены в царство Procaryotae.

1. Отдел грацикулиты (Gracilicutes) (т.е. тонкостенные, грамотрицательные бактерии) (классы Scotobacteria, Anoxyphotobacteria, Oxyphotobacteria) объединяет грамотрицательные, полиморфные, бесспоровые микроорганизмы, у которых в состав ригидной клеточной стенки входит пептидогликан (муреин). Сверху упругой
стенки располагается наружная мембрана, покрытая слоем белка
и гликопротеида. Между клеточной стенкой и цитоплазматической мембраной грациликут имеется периплазматическое пространство.

2. Отдел фермикуты (Firmicutes) (т.е. толстостенные, грамположительные бактерии) (классы Firmibacteria, Tallobacteria) объединяет грамположительные палочковидные, шаровидные и нитевидные микроорганизмы. Среди них имеются аэробы, анаэробы и факультативные анаэробы. Подвижные и неподвижные формы, образующие эндо- и экзоспоры.

3. Отдел тенерикуты (Tenericutes) (класс Mollicutes). Молликуты — полиморфные прокариоты, которые не синтезируют пептидогликан, а следовательно, не образуют клеточной стенки. Функцию стенки выполняет прочная трехслойная цитоплазматическая мембрана. Молликуты нечувствительны к пенициллину. Собирательное название таких микроорганизмов — микоплазмы.

4. Отдел мендозикуты (Mendosicutes) (класс Archaeobacteria) включает прокариоты с несовершенной клеточной стенкой, в которой вместо муреина содержится псевдомуреин, в котором отсутствует мурамовая
кислота. Клетки имеют форму кокков, палочек и спиралей, а также пирамид, квадратов и т. д.

Размеры, форма, строение и подвижность бактериальной клетки

Форма. Различают несколько основных форм бактерий - кокковидные, палочковидные, извитые и ветвящиеся (рис.).

Шаровидные (кокковые) микробы по форме напоминают шар, но бывают овальные, плоские, односторонне вогнутые или слегка вытянутые. Шаровидные формы образуются в результате деления клеток в одной, двух, трех взаимно перпендикулярных или разных плоскостях. При делении клеток в одной плоскости клетки могут располагаться попарно, в связи с чем такие формы получили название диплококков. Если деление происходит последовательно в одной плоскости и клетки соединены в виде цепочки — это стрептококки (2). Деление кокка в двух взаимно перпендикулярных плоскостях ведет к образованию четырех клеток, или тетракокка. Пакетообразные кокки, или сарцины (3), — результат деления кокков в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.

Палочковидные, или цилиндрические, формы принято делить на бактерии и бациллы (рисунок 3). Бактерии — палочковидные формы, не образующие спор (пишут Bact., например Bact. aceti). Бациллы — палочковидные формы, образующие споры (пишут Вас., например Вас. subtilis). Бактерии и бациллы бывают разными по форме и размерам. Концы палочек чаще закруглены, но могут быть срезаны под прямым углом (возбудитель сибирской язвы), иногда сужены.

Рисунок - Основные формы бактерий:

1- стафилококки; 2 - стрептококки; 3 - сарцины; 4 - гонококки; 5 - пневмококки; 6 - капсула пневмококков; 7 - коринебактерии дифтерии; 8 - клостридии; 9 – бациллы; 10 - вибрионы; 11 - спириллы; 12 - трепонемы; 13 - бореллии; 14 - лептоспиры; 15 - актиномицеты; 16 - расположение жгутиков: а - монотрих; б - лофотрих; в - амфитрих, г – перитрих

Среди палочковидных форм, образующих споры (бациллы), различают бациллы (9) и клостридии (8). Бациллы, за исключением Вас. anthracis, подвижны. Бациллы — аэробы. У бацилл споры не превышают толщины вегетативной клетки. Клостридии — анаэробы. Споры толще вегетативной клетки. Такие формы напоминают веретено, ракетку, лимон, барабанную палочку. Клостридии принимают участие во многих процессах в природе. Являются возбудителями анаэробных инфекций. Вызывают аммонификацию белковых веществ, мочевины. Разлагают фосфорорганические соединения. Фиксируют молекулярный азот и др.

Палочки, как и кокки, могут располагаться попарно или цепочкой. При соединении бактерий попарно образуются дипло-бактерии, при таком же соединении бацилл — диплобациллы. Соответственно образуются стрептобактерии и стрептобациллы, если клетки располагаются цепочкой. Тетрад и пакетов палочковидные формы не образуют, так как они делятся в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси.

Извитые формы микробов определяют не только по длине и диаметру, но и по количеству завитков. Вибрионы(10) напоминают по форме запятую. Спириллы (11) — извитые формы, образующие до 5 завитков. Спирохеты — тонкие длинные извитые формы с множеством завитков. Они занимают промежуточное положение между бактериями и простейшими. Микобактерии — палочки с боковыми выростами (возбудители туберкулеза, паратуберкулеза). Коринебактерии напоминают микобактерии, но отличаются от них образующимися на концах утолщениями и включениями зерен в цитоплазме (дифтерийная палочка). Нитчатые бактерии — многоклеточные организмы, имеющие форму нити. Миксобактерии — скользящие микробы, по форме напоминающие палочки или веретено. Простекобактерии могут быть треугольной или иной формы. У некоторых из них лучевая симметрия. Свое название такие организмы получили по наличию остроконечных выростов — простек. Размножаются они делением, или почкованием.

Размеры. Размеры микроорганизмов определяются в микрометрах (мкм) (10^{-6 м по системе СИ}). Диаметр шаровидных форм 0,7—1,2 мкм; длина палочковидных 1,6—10 мкм, ширина 0,3—1 мкм. Вирусы — еще более мелкие существа. Их размеры определяются в нанометрах (1 нм = 10^{-9 м).}Нитчатые формы микробов достигают длины в несколько десятков микрометров. Для того чтобы представить размеры этих существ, достаточно сказать, что в одной капле воды может вмещаться несколько миллионов или миллиардов микроорганизмов.

Строение. Бактериальная клетка состоит из оболочки, наружный слой которой называется клеточная стенка, а внутренний - цитоплазматическая мембрана, а также цитоплазмы с включениями и нуклеоида. Имеются дополнительные структуры: капсула, микрокапсула, слизь, жгутики, пили, плазмиды; некоторые бактерии в неблагоприятных условиях способны образовывать споры.

Клеточная стенка - прочная, упругая структура, придающая бактерии определенную форму и вместе с подлежащей цитоплазматической мембраной «сдерживающая» высокое осмотическое давление в бактериальной клетке. Она защищает клетку от действии вредных факторов внешней среды, участвует в процессе ее деления и транспорте метаболитов.

Наиболее толстая клеточная стенка у грамположительных бактерий (до 50-60 нм); у грамотрицательных бактерий она составляет 15-20 нм.

В клеточной стенке грамположительных бактерий содержится небольшое количество полисахаридов, липидов, белков. Основным компонентом клеточной стенки грамположительных бактерий является многослойный пептидогликан (муреин, мукопептид), составляющий 40-90% ее массы. У грамотрицательных бактерий количество пептидогликана в клеточной стенке - 5- 20%.

Цитоплазматическая мембрана прилегает к внутренней поверхности клеточной стенки бактерий и окружает наружную часть цитоплазмы. Она состоит из двойного слоя липидов, а также интегральных белков, пронизывающих ее насквозь. Цитоплазматическая мембрана участвует в регуляции осмотическогодавления, транспорте веществ и энергетическом метаболизмеклетки.

Цитоплазма бактериальной клетки представляет собой полужидкую, вязкую, коллоидную систему. Цитоплазма занимает основной объем бактериальной клетки и состоит из растворимых белков, рибонуклеиновых кислот, включений и многочисленных мелких гранул - рибосом. В цитоплазме имеются различные включения в виде гранул гликогена, полисахаридов, жирных кислот и полифосфатов (волютин).

Местами цитоплазма пронизана мембранными структурами — мезосомами, которые произошли от цитоплазматической мембраны и сохранили с ней связь. Мезосомы выполняют различные функции, в них и в связанной с ними цитоплазматической мембране расположены ферменты, участвующие в энергетических процессах — в снабжении клетки энергией.

Рибосомы рассеяны в цитоплазме в виде мелких гранул размером 20—30 нм; рибосомы состоят примерно наполовину из РНК и белка. Рибосомы ответственны за синтез белка клетки. В бактериальной клетке их может быть 5—50 тыс.

Нуклеоид - эквивалент ядра у бактерий. Он расположен в цитоплазмебактерий в виде двухнитчатой ДНК, замкнутой в кольцо и плотноуложенной наподобие клубка. В отличие от ядра эукариот нуклеоид бактерий не имеет ядерной оболочки, ядрышка и основных белков (гистонов). Обычно в бактериальной клетке содержится одна хромосома, представленная замкнутой в кольцо молекулой ДНК.

Кроме нуклеоида в бактериальной клетке могут находиться внехромосомные факторы наследственности - плазмиды, представляющие собой ковалентно замкнутые кольца ДНК и способные к репликации независимо от бактериальной хромосомы.

Капсула - слизистая структура, прочно связанная с клеточной стенкой бактерий и имеющая четко очерченные внешние границы. Обычно капсула состоит из полисахаридов, иногда из полипептидов, например, у сибиреязвенной бациллы. Капсула препятствует фагоцитозу бактерий. Капсулы присущи некоторым видам бактерий или могут образовываться при попадании микроба в макроорганизм.

Жгутики бактерий определяют подвижность клетки. Жгутики представляют собой тонкие нити, берущие начало от цитоплазматической мембраны, они прикреплены к цитоплазматической мембране и клеточной стенке специальными дисками, имеют большую длину, чем сама клетка. Они состоят из белка - флагеллина, закрученного в виде спирали.

Ворсинки, или пили (фимбрии), - нитевидные образования, более тонкие и короткие, чем жгутики. Пили отходят от поверхности клетки и состоят из белка пилина. Они ответственны за прикрепление бактерий к поражаемой клетке, за питание, водно-солевой обмен; половые пили (F-пили) характерны для так называемых «мужских» клеток-доноров.

Споры - своеобразная форма покоящихся грамположительных бактерий, образующихся во внешней среде при неблагоприятных условиях существования бактерий (высушивание, дефицит питательных веществ и др.). Процесс спорообразования проходит несколько стадий, в течение которых часть цитоплазмы и хромосома отделяются, окружаются цитоплазматической мембраной; образуется проспора, затем формируется многослойная, плохо проницаемая оболочка, придающая споре устойчивость к температуре и другим неблагоприятным факторам. При этом внутри одной бактерии образуется одна спора. Спорообразование способствует сохранению вида и не является способом размножения, как у грибов. Споры бактерий могут долго сохраняться в почве (возбудители сибирской язвы и столбняка - десятки лет). В благоприятных условиях споры прорастают, при этом из одной споры образуется одна бактерия.

Подвижность. Шаровидные бактерии, как правило, неподвижны. Палочковидные бактерии бывают как подвижными, так и неподвижными. Изогнутые и спиралевидные бактерии подвижны. Движение бактерий осуществляется с помощью жгутиков. Жгутики могут осуществлять вращательные движения. Наличие жгутиков, их расположение являются постоянным для вида признаком и имеют диагностическое значение. Скорость передвижения велика: за секунду клетка со жгутиками может пройти расстояние в 20-50 раз больше, чем длина ее тела.

Жгутики располагаются на поверхности тела бактерий по одиночке — монотрихиальное жгутикование, пучком на одном конце клетки — лофотрихиальное, пучком на обеих концах клетки - амфитрихиальное; они могут находиться на всей поверхности клетки — перитрихиальное жгутикование. При неблагоприятных условиях жизни, при старении клетки, при механическом воздействии подвижность может быть утрачена.

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Воспользуйтесь поиском по сайту: