Общая микробиология
 Скачать 1.12 Mb.
|
5.Морфология бактерий. Основные формы, постоянные и непостоянные структуры бактериальнойклетки.Морфологические свойства бактерий. Бактерии — микроорганизмы, не имеющие оформленного ядра (прокариоты). Бактерии имеют разнообразную форму и довольно сложную структуру, определяющую многообразие их функциональной деятельности. Для бактерий характерны четыре основные формы: сферическая (шаровидная), цилиндрическая (палочковидная), извитая и нитевидная. Формы: Бактерии шаровидной формы — кокки — в зависимости от плоскости деления и расположения относительно друг друга отдельных особей подразделяются на микрококки (отдельно лежащие кокки), диплококки (парные кокки), стрептококки (цепочки кокков), стафилококки (имеющие вид виноградных гроздьев), тетракокки (образования из четырех кокков) и сарцины (пакеты из 8 или 16 кокков). Палочковидные бактерии располагаются в виде одиночных клеток, дипло- или стрептобактерий. Кокки. По форме кокки могут быть сферическими, эллипсовидными, бобовидными и ланцетовидными. В зависимости от взаимного расположения они подразделяются на: 1. Микрококки (micrococcus), расположение клеток беспорядочное и закономерности в их делении не наблюдается. 2. Стафилококки (греч.staphylococcus - виноградная гроздь), скопление особей образуется за счет деления их в нескольких плоскостях, напоминает виноградные гроздья. 3. Диплококки (греч. diplococcus - двойной) - клетки, соединенные попарно. Делятся они в одной плоскости. Диплококки могут иметь круглую, ланцетовидную форму или форму боба, вогнутые стороны которого обращены друг к другу. 4. Стрептококки (греч. streptococcus - цепочка) - цепочки различной длины, образованные из клеток, которые делятся только в одной плоскости. 5. Тетракокки (греч, tetracoccus - четыре) - кокки, которые располагаются по четыре и делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. 6. Сарцины (sarcio) - кокки, образующие правильные пакеты по 8-16 клеток. Палочковидные бактерии. Это самая многочисленная группа бактерий, которая подразделяется на две группы: палочки, не образующие споры - бактерии (bacterium) и образующие споры - бациллы (bacillus). Палочки, у которых диаметр споры превышает ширину вегетативной клетки, принято называть клостридиями (clostridium). Извитые формы бактерий — вибрионы и спириллы, а также спирохеты. Вибрионы имеют вид слегка изогнутых палочек, спириллы — извитую форму с несколькими спиральными завитками. Извитые бактерии. Вибрионы - клетки образуют 1/2-1/4 завитка спирали и напоминают запятую (vibrio); спириллы (spirillum) - бактерии, имеющие форму спирально извитых палочек с 4-6 извитками; спирохеты (spirochetum) - бактерии, тело которых представлено множеством завитков вдоль осевой нити. Размеры бактерий колеблются от 0,1 до 10 мкм. В состав бактериальной клетки входят капсула, клеточная стенка, цитоплаз- матическая мембрана и цитоплазма, в которой содержатся нук-леоид, рибосомы и включения. Некоторые бактерии снабжены жгутиками и ворсинками. Ряд бактерий образуют споры, которые располагаются терминально, субтерминально или центрально; превышая поперечный размер клетки, споры придают ей веретенообразную форму. Постоянные компоненты бактерий:цитоплазма с нуклеоидом и рибосомами, цитоплазматическая мембрана (ЦПМ), клеточная стенка, мезосомы, генофор (носитель генов). Непостоянные компоненты:капсула, жгутики, пили, шпоры, включения, плазмиды. Цитоплазма прокариотов в отличие от эукариотов не содержит митохондрий и хлоропластов, аппарата Гольджи, лизосом, эндоплазматической сети. Нуклеоид выполняет в клетке бактерий функцию ядра, т.е. является носителем генетической информации, однако, в отличие от ядра эукариотической клетки, он не имеет ядерной мембраны, не делится митозом. Нуклеоид состоит из замкнутой в кольцо нити ДНК. В генетическом отношении ДНК нуклеоида является единственной бактериальной хромосомой. В связи с этим бактерии имеют гаплоидный набор генов, контролирующих все их жизненно важные функции. Органеллы цитоплазмы выявляются при электронной микроскопии. Цитоплазматическая мембрана ограничивает снаружи цитоплазму и состоит из тонкого слоя фосфолипидов и белка. Функции ЦПМ: получение энергии в результате биологического окисления, участие в питании посредством активного транспорта веществ, участие в биосинтезе веществ, делении клетки. В состав ЦПМ входят окислительные ферменты, пермеазы, различные биосинтетические ферменты. ЦПМ выявляют при электронной микроскопии. Клеточная стенка у Гр+ бактерии, как правило, содержит многослойный пептидокликан, который придает клеточной стенке прочность. Клеточная стенка определяет форму бактерий, служит для механической защиты, участвует в питании за счет диффузии и осмоса. У Гр- бактерий клеточная стенка представлена тонким слоем пептидогликана, покрытого наружной мембраной, в состав которой входят белки, фосфолипиды и липополисахариды (ЛПС). Наружная мембрана клеточной стенки патогенных микробов во многом определяет специфичность их взаимодействия с организмом хозяина и помогает в распознавании близкородственных микробов. По компонентам и структуре клеточной стенки, биохимическим механизмам ее синтеза бактерии коренным образом отличаются от животных и растений. Поэтому лекарственные препараты, специфически воздействующие, например, на бактериальные стенки, безвредны для высших организмов. Клеточную стенку бактерий выявляют при электронной микроскопии, специальным окрашиванием или в опыте плазмолиза. К ним относят: капсулу, спору, включения, жгутики, пили. Капсула представляет собой поверхностно расположенное слизистое образование, которое по химической природе чаще является полисахаридом. Капсула выполняет защитную функцию, предохраняя клетку во внешней среде от высыхания и других неблагоприятных факторов, а в организме хозяина - от фагоцитоза, бактериолизиса и других реакций, лекарственных препаратов. Бактерии, образующие капсулу в организме и на питательных средах, называют капсульными (например, клебсиеллы пневмонии). Некоторые бактерии образуют макрокапсулу только в организме (золотистый стафилококк, стрептококк пневмонии, палочка сибирской язвы, возбудитель чумы, туляремии и др.). Многие бактерии образуют микрокапсулу: возбудитель коклюша, патогенные энтеробактерии и др. Капсулу выявляют методом Бурри-Гинса: бактерии смешивают с каплей туши, распределяют их по стеклу виде тонкого мазка и фиксируют. После окрашивания разведенным карболовым фуксином в световом микроскопе на серо-коричневом (тушевом) фоне препарата видны красные тела бактерий, окруженные бесцветными зонами капсул. Споры являются формой существования, предназначенной для сохранения бактерий во внешней среде. Спорообразующими являются, как правило, Гр+ палочковидные бактерии: те, у которых диаметр споры не превышает поперечный размер клетки, называют бациллами, те, у которых диаметр больше - клостридиями. Устойчивость спор к неблагоприятным физико-химическим воздействиям связана с наличием многослойной оболочки, повышенным содержанием липидов, ионов кальция, магния, вода в связанном состоянии. Жизнеспособность спор при обычных условиях может сохраняться в течение десятилетий и столетий. Для уничтожения спор применяют методы стерилизации (пар под давлением, горячий воздух и др.). Споры окрашиваются плохо. Для выявления используют сложные методы окраски (по Циль-Нильсону, Ожешке идр.) Включения. В клетках прокариотов можно обнаружить включения (скопления полисахаридов, липидов, полифосфатов, серы). У дифтерийной палочки и некоторых других бактерий в цитоплазме обнаруживаются зёрна волютина (полифосфаты), выполняющие функцию запасного вещества (источника фосфора и энергии). Включения и цитоплазма по-разному окрашиваются одними и теми же красителями. Например, при окраске уксусно-кислым генцианвиолетом цитоплазма у дифтерийной палочки окрашивается в бледно-фиолетовый цвет, а расположенные по полюсам зерна волютина - в темно-фиолетовый. Обнаружение зёрен волютина имеет диагностическое значение. Жгутики - являются поверхностными придатками бактериальной клетки, состоят из белка флагеллина и выполняет функцию движения. Наиболее подвижки микробы с 1 жгутиком - монотрихи (холерный вибрион) менее подвижны микробы с пучком жгутиков на одном из полюсов –лофотрихи (синегнойная палочка) или имеющие жгутики на обоих полюсах - амфитрихи; наименее подвижны перитрихи, у которых жгутики расположены по бокам или по, всей поверхности (многие энтеробактерии). В световом микроскопе жгутики не видны. Для их выявления используют прямые методы: электронную микроскопию или специальное окрашивание, позволяющие увеличить размеры жгутиков, например, за счет наслоения солей тяжелых металлов. С целью косвенного выявления жгутиков изучают подвижность микробных клеток. Для этого готовят нативные препараты (раздавленная или висячая капля), которые микроскопируют в затемненном поле зрения, темнопольном или фазовоконтрастном микроскопах. Пили также являются поверхностными придатками бактериальной клетки и представляют собой тончайшие нити (тоньше и короче жгутиков), состоят из белка пилина. Функцией пилей являются прикрепление к субстрату; они также способствуют контакту клетки – донора с клеткой - реципиентом при конъюгации. Наличие пилей у патогенных микробов во многом определяет их способность вызывать заболевание, т.к. они необходимы для осуществления адгезии (прилипания). Прямое выявление пилей возможно только при электронноймикроскопии. 6. Микроскопический метод исследования: объект исследования, основные способы микроскопии, их характеристика, информативность, особенности. Микроскопический метод исследования - это способ изучения очень мелких, неразличимых невооруженным глазом объектов с помощью микроскопов Объект исследования: микроорганизмы Способы микроскопии: световая, фазово-контрастная, темнопольная (ультрамикроскопия), люминесцентная, электронная микроскопия Световая: обеспечивает увеличение до 2–3 тысяч раз, цветное и подвижное изображение живого объекта, возможность длительного наблюдения одного и того же объекта, оценку его динамики и химизма. Изображение формируется вследствие того, что объект и различные его структуры избирательно поглощают свет с различной длиной волны или вследствие изменения фазы световой волны при прохождении света через объект Фазово-контрастная:позволяет более четко наблюдать живые прозрачные объекты, которые имеют коэффициенты преломления, близкие к коэффициентам преломления среды. Действие фазово-контрастного микроскопа основано на интерференции света в плоскости изображения, обусловленной сдвигом по фазе. При фазово-контрастной микроскопии часто применяют биологические микроскопы с обратным расположением оптики. Темнопольная: основана на освещении объекта косыми лучами света. При таком освещении лучи не попадают в объектив, поэтому поле зрения выглядит темным. Такое освещение препарата достигается использованием специального темнопольного конденсора. Подходит для получения изображения живых и неокрашенных биологических образцов. Люминесцентная (флуоресцентная) микроскопия основана на способности ряда веществ или некоторых красителей светиться при их освещении невидимым ультрафиолетовым. При использовании ультрафиолетового света разрешающая способность микроскопа может достигать 0,1 мкм. Клетки микроорганизмов обрабатывают специальными красителями – флуорохромами в виде сильно разбавленных водных растворов. Такие растворы слабо токсичны, что дает возможность изучать неповрежденную клетку. В зависимости от химического состава, клеточные структуры в разной степени адсорбируют красители и люминесцируют различным образом. Кроме того, флуорохромы неодинаково адсорбируются живыми и мертвыми клетками. Это позволяет использовать данный вид микроскопии для определения жизнеспособности клеток. Электронная микроскопия. Реальное разрешение современных электронных микроскопов приближается к 0,1 нм. Короткая длина волны электронов позволяет различить объекты размером 0,5–1,0 нм. В современных электронных микроскопах на экране достигается увеличение 5000– 200 000. Можно выявить детали бактериальных структур. Например, с помощью напыления солей тяжелых металлов, окружающих бактерию и проникающих в поверхностные неровности, получают контрастирование за счет задержки электронов. |