контрольная работа общая и санитарная микробиология. КР_ТПб-314_Иванова.В._Общая и санитар. микробиология_2023г.. 7. Ультраструктура клеточной стенки эукариот
 Скачать 0.86 Mb.
|
|
2 Содержание 7. Ультраструктура клеточной стенки эукариот ...................................... 3 16. Строение тела гриба. Способы размножения грибов........................ 5 26. Особенности экспоненциальной фазы (лог фазы), как этапа развития биологической популяции микроорганизмов .................................... 12 34. Молекулярный кислород, как абиотический фактор внешней среды, влияющий на развитие микроорганизмов .......................................................... 13 43. Общая характеристика пищевых отравлений .................................. 16 52. Туберкулез – латинское название, морфофизиологические признаки возбудителя, устойчивость, восприимчивость ................................................... 19 63. Микрофлора воды ............................................................................... 21 74. Характеристика титра и индекса микроорганизмов. Coli-индекс и Coli-титр питьевой воды ....................................................................................... 24 85. Требования к спецодежде. Санитарный режим поведения работников пищевых предприятий ..................................................................... 27 97. Методы контроля питательных сред для микроорганизмов .......... 30 Список использованных источников ...................................................... 34 3 7. Ультраструктура клеточной стенки эукариот В домене Eukarya три группы, содержащие микроскопические объекты: водоросли, простейшие и грибы. Клеточная стенка – это клеточный покров, секретируемый кнаружи от плазматической мембраны, который состоит из аморфного матрикса и погруженного в него фибриллярного (= скелетного) компонента. Клеточная стенка есть только у растительных и грибных клеток. Состав клеточной стенки варьируется между различными таксонами живых существ, которые ее представляют. У растений основным ее компонентом является целлюлоза, а у грибов − хитин. Строение клеточных покровов у водорослей довольно разнообразно (таблица 1) [15]. Таблица 1. Клеточные покровы эукариотических водорослей отделы клеточный покров основные химические компоненты покровов красные водоросли клеточная стенка целлюлоза, агар, каррагинан и др. зеленые водоросли клеточная стенка у большей части целлюлоза; у хламидоманады и вольвокса - гликопротеины охрофитовые водоросли класс диатомовые водоросли кремнеземный панцирь кремний, пектиновые вещества класс бурые водоросли клеточная стенка целлюлоза, альгиновая кислота и альгинаты, фукоиданы У микроводорослей стенка дочерних клеток образуется уже во время деления родительской. Впоследствии она называется первичной. У многих клеток позже образуется вторичная оболочка. Первичная клеточная оболочка состоит из микрофибрилл целлюлозы, погруженных в матрикс из других полисахаридов. Матрикс клеточной стенки составляют полисахариды 4 пектины и гемицеллюлозы, а также ряд других веществ (например, белков) (рисунок 1). Рисунок 1. - Строение клеточной стенки микроводоросли Сhlorella vulgaris [17] У грибов, как и у многих водорослей и высших растений, снаружи от плазмалеммы имеется клеточная стенка (таблица 2) [15]. Таблица 2. Клеточные покровы грибов таксон клеточный покров основные химические компоненты покровов хитридиомицеты (у некоторых) клеточная стенка хитин, глюканы зигомицеты клеточная стенка хитин,хитозан аскомицеты клеточная стенка хитин, глюканы; у дрожжевых форм – глюканы и маннаны базидиомицеты клеточная стенка хитин, глюканы Клеточная стенка грибов представляет собой многослойную оболочку из 9–10 слоев различной электронной плотности. Система микрофибрилл, встроенных в аморфный матрикс, формирует скелет клетки. Фибриллы в зависимости от видовой принадлежности могут состоять из целлюлозы, глюкона и хитина. Другие полисахариды, белки, пигменты, липиды служат цементирующими веществами, образующими химические связи с микрофибриллярной частью клеточной стенки. Наличие таких комплексов обеспечивает избирательную проницаемость для одних веществ и блокаду других. 5 Основные компоненты клеточной стенки грибов — хитин, глюканы, белок и жиры. Азотистые и безазотистые полисахариды с жировыми веществами образуют растворимые и нерастворимые комплексы. Основу клеточной стенки составляют 4–6 моносахаров, соотношение которых у различных грибов незначительно варьирует. В состав полисахаридных фракций входят глюкозамин, манноза, глюкоза, ксилоза и др. [9] (рисунок 2). Рисунок 2. - Модель цитоскелета дрожжевой клетки [7] У большинства простейших клеточная стенка отсутствует. 16. Строение тела гриба. Способы размножения грибов Грибы (Fungi) − низшие эукариотные одноклеточные и мицелиальные хемоорганотрофные организмы. Относятся к особому царству – Муcota [10]. В строении грибов различают вегетативное тело – мицелий (таллом), или грибницу, из ветвящихся гиф − и плодовые тела − органы плодоношения (размножения), которые образуются на концах воздушных гиф [8]. Вегетативное тело большинства грибов представляет собой грибницу, или мицелий, состоящий из ветвящихся нитей – гиф. Такие грибы называют мицелиальными (еще их называют плесенями). С помощью сканирующего электронного микроскопа установлено, что гифы грибов различаются внешним видом, строением стенки, длиной, толщиной и рельефом поверхности. Они могут быть прямыми, изогнутыми, 6 спиралевидными, со вздутиями или утолщениями, с углублениями и короткими отростками «корешками», служащими для прикрепления к субстрату. Поверхность гиф бывает с шипами, гладкой, сетчатой, волокнистой, местами складчатой (рисунок 3). Диаметр гиф колеблется от 2 до 25 мкм и более. Рисунок 3. - Электронная микрофотография рельефа поверхности гиф: 1 – Rhizopus nigricans; 2 – Oidium lactis; 3 – Penicillium expansum Гифы растут вершиной или концами разветвлений, поэтому их клетки неоднородны по длине. Мицелий развивается частично в субстрате (субстратный мицелий), пронизывая его и высасывая из него воду и питательные вещества, а частично – на поверхности субстрата (воздушный мицелий) в виде пушистых, паутинообразных или тонких налетов, пленок. Гифы отдельных грибов могут плотно переплетаться и даже срастаться между собой. У некоторых грибов гифы соединяются параллельно в тяжи, достигающие иногда нескольких метров в длину, по ним притекают питательные вещества. Некоторые представители низших грибов, а также дрожжи, которые представляют собой одиночные округлые или удлиненные клетки, не имеют мицелия. Мицелий одних грибов клеточный – гифы разделены перегородками (септами) на клетки, часто многоядерные; мицелий других – неклеточный, 7 гифы не имеют перегородок, и весь мицелий представляет собой как бы одну гигантскую клетку с большим числом ядер (рисунок 4). Рисунок 4. - Мицелий грибов: а – неклеточный; б – клеточный Плодовые тела грибов (в них находятся органы размножения), состоят из плотного сплетения гиф [12]. Видоизмененным мицелием являются склероции. Склероции представляют собой септированные гифы грибов, образующие особые тела. При их формировании оболочки гиф утолщаются и приобретают темную окраску. Сильно утолщена стенка гиф наружного слоя склероция, внутри же они более тонкостенные и обычно не окрашены. Склероции — это защитные приспособительные тела, которые позволяют грибу длительное время сохраняться в окружающей среде и обеспечивают его устойчивость к воздействию различных внешних факторов: температуры, солнечных лучей и др. Зрелые склероции содержат меньше влаги по сравнению с мицелием и много запасных веществ, таких как липиды, гликогены. Структура клеток и механизм образования склероциев различны, однако их формирование происходит путем увеличения ветвления мицелия и септирования гиф. Известны два способа образования склероциев: терминальный (на концах гиф) и интеркалярный (в отдельных фрагментах главных гиф) [9]. 8 У грибов встречаются три типа размножения: вегетативное, бесполое и половое (таблица 3). У многих видов они последовательно сменяют друг друга в цикле развития. Таблица 3. Типы размножения грибов ВЕГЕТАТИВНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ фрагментация почкование мицелиальные формы сахаромицетные дрожжи БЕСПОЛОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ апланоспорами зооспорами эндогенными спорами экзогенными спорами все грибы, кроме хитридиомицетов хитридиомицеты хитридиомицеты, зигомицеты аскомицеты, базидиомицеты ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ без образования гамет с образованием гамет гаметангиогамия соматогамия изо-, гетеро-, оогамия зигомицеты, аскомицеты базидиомицеты хитридиомицеты Вегетативное размножение обычно осуществляется неспециализированными частями мицелия, которые дают начало новому мицелию. Мицелий большинства грибов обладает высокой способностью к регенерации, что и лежит в основе этого способа размножения и широко используется, например, при приготовлении грибницы для искусственного выращивания съедобных грибов, таких как шампиньон двуспоровый, вешенка обыкновенная и др., а также при получении биомассы грибов в пищевых и кормовых целях. К специализированным структурам вегетативного размножения относятся оидии, тонкостенные клетки, и хламидоспоры, толстостенные клетки, на которые распадается мицелий и которые дают начало новому мицелию. Хламидоспоры выполняют и функцию перенесения неблагоприятных условий (рисунок 5). У большинства дрожжей вегетативное размножение происходит путем почкования клеток. 9 Рисунок 5. - Хламидоспоры и склероции грибов: а – хламидоспоры; б – склероции спорыньи Бесполое размножение осуществляется при помощи разнообразных специализированных клеток или многоклеточных структур, спор. У грибов известны эндогенные и экзогенные споры бесполого размножения. Эндогенные подвижные споры, зооспоры, развиваются в зооспорангиях разной формы. Это голые клетки, снабженные жгутиками, число, расположение и строение которых различно в разных систематических группах грибов. Зооспоры разного строения характерны для представителей отделов оомикота, гифохитридиомикота и хитридиомикота, т. е. в основном для водных и реже наземных грибов. Для осуществления размножения с помощью зооспор нужна вода, хотя бы в виде отдельных капель на поверхности почвы или растений, в которой зооспоры могут передвигаться с помощью жгутиков. Эндогенные неподвижные споры, спорангиоспоры, одеты оболочкой и образуются внутри спорангиев, развивающихся на специализированных гифах, спорангиеносцах, обычно поднимающихся над субстратом. Спорангиоспорами осуществляется бесполое размножение у зигомикот. Экзогенные споры бесполого размножения грибов, конидии, неподвижны, образуются на специализированных, обычно морфологически отличных от вегетативного мицелия, дифференцированных спороносцах, конидиеносцах. Типичные конидии характерны для сумчатых, базидиальных и анаморфных грибов. Как и у зигомикоты, это в основном наземные грибы, и распространение неподвижных спор бесполого размножения, спорангиоспор 10 и конидий у таких грибов осуществляется, в основном пассивно токами воздуха или воды. Иногда распространение спор может осуществляться с помощью животных, например, при поедании плодовых тел шляпочных грибов. Специализированные структуры, связанные с вегетативным и бесполым размножением у грибов, называются анаморфами [7]. Рисунок 6. - Органы бесполого размножения грибов: а – оидии; б – конидиеносец (1) со стеригмами (2) и конидиями (3); в – спорангиеносец со спорангием (4) и спорангиоспорами (5) Половое размножение грибов. В этом случае спорообразованию предшествует половой процесс – слияние половых клеток с последующим объединением их ядер. В результате образуются специализированные органы размножения. Развитие этих органов и формы полового процесса у грибов многообразны. У грибов с клеточным мицелием в качестве органа полового размножения образуются базидии со спорами или сумками со спорами. Базидия представляет собой мешковидно-вытянутую клетку, на которой имеются выросты – стеригмы (обычно четыре), на каждом из которых находится по одной споре (бывают и многоклеточные базидии). Эти споры называются базидиоспорами (рисунок 7.). 11 Рисунок 7. - Органы полового спороношения: а – базидии с базидиоспорами, 1 – одноклеточная базидия, 2 – многоклеточная базидия; б – сумка (аскус) с аскоспорами; в – зигоспор Сумка (аскус) имеет вид цилиндрической клетки, внутри которой находятся споры (чаще восемь), называемые аскоспорами. Аскоспоры бывают различной формы, бесцветными или окрашенными. Базидии и сумки иногда располагаются на мицелии поодиночке, но большей частью они развиваются группами или слоями в особых образованиях из плотно переплетенных гиф – плодовых телах. По форме, строению и окраске плодовые тела очень разнообразны. У грибов с неклеточным мицелием в результате полового процесса образуется одна спора – зигоспора, или ооспора (рисунок 7). При развитии зигоспоры происходит слияние двух внешне неразличимых клеток мицелия, а при развитии ооспоры – слияние двух внешне различных половых клеток. Ооспоры и зигоспоры имеют толстую оболочку, содержат много запасных питательных веществ и способны долго сохраняться в неблагоприятных условиях. Большинство грибов может размножаться как бесполым, так и половым путем; такие грибы называют совершенными. Некоторые грибы не способны к половому размножению, их называют несовершенными. Особенности способов размножения и строения органов размножения используют при распознавании грибов. Эти особенности лежат в основе их классификации [12]. 12 26. Особенности экспоненциальной фазы (лог фазы), как этапа развития биологической популяции микроорганизмов Самой важной особенностью лог-фазы является то, что деление клеток здесь происходит с постоянной максимальной скоростью. Увеличение числа клеток можно представить следующим образом: 1 → 2 → 4 → 8 и т. д., или 20 → 21 → 22 → 23 → … → 2n, где n – число клеточных делений, или генераций. Еще одной характеристикой логарифмической фазы является сбалансированный рост: величина клеток и их химический состав (содержание белка и других макромолекул) в течение всей фазы остаются постоянными, т. е. во времени пропорционально увеличиваются число клеток в популяции, их масса, общее количество белка и др. Экспоненциальная культура состоит из «стандартных клеток». Это означает, что, определив один из названных показателей культуры в лог-фазе, можно вычислить любой другой. Именно потому, что скорость деления клеток в логарифмической фазе остается постоянной, определение данного параметра осуществляют в этой фазе. Скорость деления зависит от видовой принадлежности микроорганизмов, а также от условий культивирования, в том числе и от состава среды. Этот показатель варьирует от 3–4 делений в час для клеток кишечной палочки (в идеальных условиях) до одного деления за 33 ч у возбудителей сифилиса – бактерий Treponema pallidum. Большинство органотрофных бактерий делятся 2–3 раза в час, у литотрофов скорость деления гораздо меньше – один раз за 5–10 ч, что связано с особенностями их метаболизма. Чем выше скорость деления бактерий, тем короче логарифмическая фаза роста популяции и тем больше угол наклона отрезка кривой, описывающего экспоненциальный рост, к оси абсцисс. 13 Экспоненциальная фаза клеточного роста продолжается до тех пор, пока в среде остается достаточное количество всех питательных веществ, концентрация клеток не достигнет критического значения и не накопится слишком много токсичных продуктов метаболизма. Все эти условия меняются постепенно, и также постепенно логарифмическая фаза переходит в стационарную (рисунок 8). Рисунок 8. - Кривая роста бактериальной популяции в статической культуре Важно отметить, что если экспоненциально растущую культуру перенести в такую же среду и инкубировать в таких же условиях, то лаг-фазы не будет, в популяции будет продолжаться экспоненциальный рост [6]. 34. Молекулярный кислород, как абиотический фактор внешней среды, влияющий на развитие микроорганизмов По отношению к молекулярному кислороду все микроорганизмы можно разбить на ряд групп (рисунок 9). 14 Рисунок 9. - Зоны роста микроорганизмов разных групп по отношению к молекулярному кислороду Микроорганизмы, нуждающиеся в кислороде для жизни, получили название облигатных (строгих) аэробов. В эту группу входит большая часть бактерий и грибов. Среди аэробов есть микроорганизмы, которые потребляют кислород, но хорошо растут только при содержании его в значительно меньшей концентрации, чем в воздухе. Подобные организмы называют микроаэрофилами. Чувствительность микроаэрофилов к молекулярному кислороду значительно различается у отдельных видов: представители рода Campylobacter хорошо растут при содержании 5 − 10% О 2 ; нитчатая серная бактерия рода Beggiatoa развивается при 0,6 − 6%, а некоторые виды бактерий могут расти только при содержании кислорода, составляющем всего несколько сотых процента от атмосферного. Подобная чувствительность микроорганизмов к высоким концентрациям молекулярного кислорода связана с инактивацией в данных условиях ряда жизненно важных ферментных систем. Присутствие молекулярного кислорода в среде может негативно сказаться не только на микроаэрофилах, но и на облигатных аэробах при содержании его в атмосфере выше 50%. В таких условиях рост многих бактерий угнетается. Большинство аэробных бактерий имеют достаточно 15 совершенные системы защиты от окислителей и могут расти в атмосфере чистого молекулярного кислорода и даже при повышенном давлении О 2 Широкое распространение микроаэрофильных бактерий можно объяснить тем, что в почвах, водоемах и других природных средах содержание молекулярного кислорода существенно ниже, чем в атмосфере. К микроаэрофилам относятся молочнокислые бактерии (род Lactobacillus), нитчатые скользящие бактерии (род Beggiatoa), ряд видов рода Bacillus и др. Некоторые микроорганизмы совсем не используют кислород. Их называют анаэробами. Они бывают двух типов: облигатные анаэробы − для них кислород токсичен, а аэротолерантные анаэробы − не погибающие при контакте с кислородом. Токсичность кислорода для облигатных анаэробов объясняется тем, что эти организмы не имеют особых ферментов − супероксиддисмутазы и каталазы, обычно содержащихся в клетках аэробов и аэротолерантных анаэробов и защищающих организм от токсичных продуктов кислородного обмена (H 2 O 2 и др.). К облигатным анаэробам относятся представители родов Methanobacterium, Methanosarcina, Clostridium, Treponema и др. Существуют факультативные анаэробы − микроорганизмы, способные переключаться с аэробного на анаэробный тип метаболизма, например некоторые кишечные бактерии, представители рода Serratia и др. В зависимости от условий среды факультативно анаэробные микроорганизмы могут иметь либо окислительный, либо бродильный тип обмена. Так, многие дрожжи способны при доступе воздуха окислять сахар до СО 2 и H 2 O, а в анаэробных условиях они вызывают спиртовое брожение, при котором сахар превращается в этиловый спирт и диоксид углерода. К факультативно анаэробным бактериям относятся представители родов Bacillus, Vibrio, Escherichia, патогенные бактерии родов Salmonella, Shigella, Staphylococcus и др [10]. 16 |