Морфология микроорганизмов 1. Морфология бактерий

Морфология микроорганизмов

1. Морфология бактерий Микроорганизмы по форме клеток делятся на несколько групп: • сферические, • цилиндрические, • спиральные, • необычной формы, • нитчатые.

Размеры микроорганизмов

Основные формы бактерий (Вершигора и др. , 1988)

2. Морфология и строение спирохет Spira — виток, chaite — волос. Длина — 5 -500 мкм; толщина — 0, 1 -0, 6 мкм. Спирохеты считаются переходным видом между простейшими и бактериями.

Грамотрицательные длинные спиральные клетки, имеющие аксиальные фибриллы (эндожгутики). Большинство – свободноживущие члены целлюлозоразрушающих сообществ (ротовая полость человека, метантенки, анаэробные осадки морей и щелочных озер). Есть патогенные.

Методы микроскопирования § Плохо воспринимают анилиновые красители. В фиксированных мазках окрашивают по Романовскому-Гимзе § Возможна импрегнация серебром (метод Морозова)

Живые спирохеты исследуют методами : § темнопольной микроскопии § фазово-контрастной микроскопии (метод Бурри)

Для диагностики инфекционных заболеваний, вызванных спирохетами, используют метод иммунофлюоресценции. К биоматериалу добавляют диагностическую сыворотку, содержащие антитела к определенному виду возбудителя. Антитела мечены флюоресцирующими красителями и после адгезии на бактериальных клетках вызывают их свечение в УФ лучах.

Структура клетки спирохет § Цитоплазматический цилиндр, цитоплазматическая мембрана, клеточная стенка (наружная мембрана и пептидогликановый слой). § Фибриллы, состоящие из белка флагеллина. § Фибриллы – осевые нити, а в совокупности – аксиальная нить или аксостиль. § Аксиальная нить – первичные завитки спирохет. § Фибриллы аксиальной нити прикреплены к дисковидным образованиям — блефаропластам. § Типы движения спирохет: поступательное, вращательное и сгибательное. При этом спирохеты образуют петли, завитки, изгибы, которые названы вторичными завитками.

Таксономическое положение Phylum B 17 - Spirochaetes Class - "Spirochaetes" Order - Spirochaetales Family - Spirochaetaceae Genus - Borrelia Genus - Treponema Family - Leptospiraceae Genus - Leptospira

Род Treponema – тонкие штопорообразно закрученные нити с 8 -12 мелкими завитками, имеют 3 - 4 фибриллы. Патогенны T. pallidum (сифилис) T. pertenue (тропическая болезнь фрамбезия). Есть сапрофиты - обитатели полости рта и ила водоемов

Род Borrelia. Более длинные, 3 -8 крупных завитков, 7 -20 фибрилл. Патогенны B. reccurentis (возвратный тиф), B. burgdorferi (болезнь Лайма).

Род Leptospira. Имеют неглубокие и частые завитки в виде закрученной веревки, концы изогнуты наподобие крючков с утолщениями (напоминают буквы S или С), 2 фибриллы. Патогенна L. interrogans (лептоспироз).

3. Морфология риккетсий Впервые описал в 1909 г. америк. Г. Риккетс при изучении пятнистой лихорадки Скалистых гор. Погиб в результате лабораторного заражения сыпным тифом. . В природе циркулируют среди насекомых (вшей, блох, клещей), грызунов, диких и с/х животных. Передаются с помощью кровососущих насекомых.

Таксономическое положение Phylum - B 12 Proteobacteria Class - «Alphaproteobacteria» Order - Rickettsiales Family - Rickettsiaceae Genus - Rickettsia Genus - Orientia Family - Ehrlichiaceae Genus - Ehrlichia Genus - Anaplasma

Патогенные риккетсии Риккетсии у человека вызывают: § эпидемический сыпной тиф (Rickettsia prowazekii), § клещевой риккетсиоз (R. sibirica), § пятнистую лихорадку Скалистых гор (R. rickettsii) и др. Ориенции вызывают лихорадку цуцугамуши (O. tsutsugamushi). Эрлихии и анаплазмы вызывают эрлихиозы человека (Ehrlichia chaffeensis, E. sennetsu). Коксиеллы вызывают лихорадку Ку (C. burnetii).

Риккетсии – неподвижные полиморфные микроорганизмы в зависимости от условий роста: кокковидные – до 0, 1 мкм; короткие палочковидные – до 1 -1, 5 мкм; длинные палочковидные или бациллярные – до 3 -4 мкм; нитевидные или мицеллярные формы – до 40 мкм. Полиморфизм риккетсий зависит от фазы инфекционного процесса и его интенсивности. Кокковидные формы типичны для всех видов интенсивного риккетсиоза. Бациллярные – для начального периода развития инфекции и заражения малоактивной культурой. Нитевидные риккетсии встречаются в раннем периоде умеренно выраженного риккетсиоза, короткие палочковидные формы образуются в случае интенсивного размножения риккетсий в тканях экспериментальных животных или в развивающихся куриных эмбрионах. Нитевидные формы соответствуют наиболее ранней фазе развития риккетсий, тогда как кокковидные и короткие палочковидные представляют конечную стадию их деления.

Неустойчивы во внешней среде. Не культивируются на питательных средах, только в куриных эмбрионах и организмах лабораторных животных. Обладают самостоятельным метаболизмом, но в процессе размножения используют АТФ клеток хозяина. По химическому составу риккетсии занимают промежуточное положение между бактериями и вирусами. Высокое содержание у риккетсий липидов (46, 6%) и низкое – углеводов (4, 1%) сближает их с вирусами. Высокое содержание нуклеиновых кислот (до 12 %) – с бактериями, кроме того, в их состав входят и ДНК и РНК.

Структура риккетсий Риккетсии имеют сходное с бактериями строение клетки. Клеточная стенка их построена по типу грамотрицательных бактерий. Снаружи расположен микрокапсулярный слой, обладающий антигенными свойствами. При изучении поверхностных структур риккетсий группы сыпного тифа и цуцугамуши с помощью электронной микроскопии установлено наличие у них фимбрий, роль которых пока не известна. У некоторых риккетсий (R. canada, R. sibirica) выявлены жгутикоподобные образования, с которыми связана подвижность этих риккетсий. Размножаются риккетсии бинарным делением.

Формы риккетсий Вегетативные формы риккетсий способны к размножению, внутриклеточные формы. Покоящиеся формы обеспечивают сохранение во внешней среде, благодаря повышенной устойчивости, и проникновение в чувствительную клетку. Описан цикл развития: Покоящиеся формы менее § патогенные элементарные полиморфны, они обычно сферичны или овальны и тельца (0, 4 мкм) мельче вегетативных форм. § инициальные тельца (1 - 2 мкм) § морула (2 -4 мкм)

Методы выявления 1) Фиксированные мазки окрашивают : а) по Граму (грамотрицательные) б) по Романовскому- Гимзе (кокковидные формы окрашиваются в розовато-красный цвет, а палочковидные –в голубоватый).

в) по Здродовскому риккетсии окрашиваются в ярко-розовый или рубиново-красный цвет, цитоплазма клеток – в голубой, а ядра – в синий. г) по Морозову, серебрением. В этом случае риккетсии будут темно-коричневыми или угольно-черными на светло-коричневом фоне.

2) в нативном виде методом фазово- контрастного микроскопирования 3) метод иммунофлюоресценции. 4) метод электронного микроскопирования

4. Морфология хламидий Phylum - B 16 Chlamydiae Class - «Chlamydiae» Order - Chlamydiales Family - Chlamydiaceae Genus - Chlamydia Genus - Chlamydophila Мелкие неподвижные бескапсульные облигатные внутриклеточные паразиты млекопитающих. Грамотрицательные (иногда грамвариабельные).

Геном хламидий очень мал (0, 66 х109 Да, 272 гена), он содержит в 4 раза меньше генетической информации, чем геном кишечной палочки. Хламидии не способны фосфорилировать и расщеплять глюкозу, у них отсутствует система регенерации АТФ. Но их клетки необычайно проницаемы для АТФ и кофермента А. Поэтому хламидии считают «энергетическими паразитами» . Размножение происходит только в живых клетках в сложном жизненном цикле (в течение 40 -72 ч): ч) • элементарные тельца (0, 2 -0, 4 мкм, овальные, метаболически неактивны) ; • ретикулярные (сетчатые) формы (0, 5 -1, 0 мкм, плеоморфные, метаболически активны, делятся); • микроколонии. , содержащие промежуточные формы развития. Покидая клетку, они превращаются в элементарные тельца.

Ретикулярные тельца (РТ) могут быть разнообразной формы – овальной, полулунной, в виде биполярных палочек и коккобацилл и имеют размер от 300 до 1000 нм. Их называют “незрелыми” или вегетативными частицами. Они не обладают инфекционными свойствами. Элементарные тельца (ЭТ) овальной формы могут иметь размер в диаметре 250 – 500 нм. ЭТ хламидий обладают инфекционными свойствами, способны проникать в чувствительную клетку, где и происходит уникальный цикл развития хламидий. Размножаются хламидии только внутри связанных с мембраной вакуолей в цитоплазме клеток человека, млекопитающих и птиц.

Цикл развития хламидий • Адсорбция элементарного тельца. • Проникновение элементарного тельца в клетку (7 -10 ч). • Реорганизация элементарного тельца в ретикулярное тельце (6 -8 ч). • Деление ретикулярного тельца. • Созревание ретикулярных телец в элементарные. • Накопление элементарных телец в эндосоме. • Выход хламидий из клетки.

Патогенные хламидии Род Chlamydia включает патогенный для человека вид: Chlamydia trachomatis (вызывает трахому, урогенитальные заболевания, некоторые формы артрита, конъюктивит и пневмонию новорожденных). Род Chlamydophila включает в себя патогенные для человека виды – Chlamydophila psittaci (способны вызывать заболевания у птиц, передаются человеку и вызывают пситтакоз) и Chlamydophila pneumoniae (возбудитель респираторных инфекций у животных и человека, способны вызывать преимущественно острые или хронические бронхиты и пневмонии).

Методы выявления 1) В фиксированных мазках, окрашенных по Романовскому- Гимзе (цитоплазма эукариотических клеток окрашивается в голубой цвет, ядра — в фиолетово-синий, цитоплазматические включения хламидий в клетках выделяются на фоне голубой цитоплазмы в виде Внутриклеточные формы, темно-синих или представляющие собой розовых микроколонии, называют микроколоний. хламидийными включениями – тельцами Гальберштедтера- Провачека.

2) Метод иммунофлюоресценции 3) Метод электронной микроскопии

5. Морфология микоплазм Плейоморфные, лишенные клеточной стенки. Размер клеток от 0, 12 -0, 15 мкм до 100 -450 нм. Микоплазмы – это самые мелкие прокариоты, способные самостоятельно размножаться. Однако, их жизненный цикл и метаболизм зависят от клетки- хозяина, с которой они тесно связаны. Это бактерии, утратившие клеточную стенку в процессе эволюции. Ранее их относили к отделу Тенерикутов, ( «нежнокожих» ) классу Mollicutes ( «мягкокожих» ). Этим подчеркивается филогенетическое отличие микоплазм от всех остальных бактерий

Существуют две точки зрения на происхождение микоплазм. Согласно первой – микоплазмы являются выжившей ветвью примитивных организмов, из которых в последствии произошли прокариоты и эукариоты. Согласно второй – микоплазмы являются регрессивной ветвью эволюции некоторых грамположительных бактерий (клостридий). На определенном этапе эволюции этой ветви микроорганизмов у них произошла потеря клеточной стенки, вероятно, в результате редукции генома.

Таксономическое положение Phylum - B 13 Firmicutes Class - Mollicutes Order - Mycoplasmatales Family - Mycoplasmataceae Genus - Mycoplasma Genus - Ureaplasma

Из-за отсутствия клеточной стенки микоплазмы осмотически чувствительны и имеют разнообразную форму: кокковидную, нитевидную, колбовидную. Они представляют собой мелкие сферические или овоидные клетки диаметром 0, 2 мкм. Наряду с ними встречаются крупные шаровидные клетки, достигающие в диаметре 1, 5 мкм, и нитевидные ветвящиеся клетки длиной до 150 мкм. В жидких средах появляются клетки неправильной формы, часто разветвленные, которые, подобно вирусам, проходят через мембранные фильтры.

Клетки микоплазм окружены мембраной, покрытой снаружи капсулоподобным слоем. У некоторых видов внешний слой мембраны имеет большую толщину. Микоплазмы не образуют спор. В цитоплазме микоплазм обнаруживают специальную систему органелл, выполняющую роль цитоскелета. Ее функцию связывают с подвижностью некоторых микоплазм.

Размножение микоплазм Размножение происходит путем: • равновеликого и неравновеликого деления материнской клетки, • распада нитей и колец на кокковидные клетки, • процесса, сходного с почкованием (могут отпочковываться элементарные тела, которые часто образуются внутри клетки и в ее вакуолях, а затем попадают во внешнюю среду через разрыв ЦПМ). Возможно также сегментирование цитоплазмы на несколько клеток с образованием в итоге мицеллярной структуры, из которой затем формируются сферические тела. Это обусловлено несоответствием между кинетикой репликации генома и замедленным клеточным делением.

На плотных питательных средах образуют колонии, напоминающие яичницу-глазунью: центральная непрозрачная часть, погруженная в среду, и просвечивающая периферия в виде круга. Вызывают у человека хронические пневмонии (Mycoplasma pneumoniae) и воспалительные процессы в мочеполовом тракте (M. hominis). При использовании фазово-контрастного метода видны как мелкие кокковидные, овальные или нитевидные клетки. В основном используют электронную микроскопию.

Патогенные микоплазмы Микоплазмы выделены в два рода: Mycoplasma и Ureaplasma, отличающихся друг от друга по биохимическим признакам. Важнейшим из них является способность уреаплазм вызывать гидролиз мочевины. Человек является естественным хозяином по крайней мере 12 видов микоплазм. Пять видов являются патогенными для человека: M. pneumoniae (заболевание, протекающее по типу острой респираторной инфекции), M. incognitus (генерализованный, малоисследованный инфекционный процесс) M. hominis, M. genitalium, и U. urealyticum. (поражение урогенитального тракта).

Методы выявления • Выявляются микоплазмы в окрашенных по Романовскому-Гимзе препаратах. • При темнопольной или фазово- контрастной микроскопии. • При электронной микроскопии.

6. Морфология и строение актиномицетов Филум В 14. Actinobacteria. Класс Actinobacteria. Грамположительные. Патогенные актиномицеты вызывают актиномикозы, коринебактерии – дифтерию. Многие продуцируют антибиотики.

Включает: 1) одноклеточные актинобактерии (коринебактерии кислотоустойчивые микобактерии). Миколовые кислоты и липиды обуславливают кислотоустойчивость (микобактерии – возбудители туберкулеза и лепры). Такие бактерии окрашивают по Цилю- Нильсену (клетки кислотоустойчивых бактерий окрашиваются в красный цвет, некислотоустойчивых и элементы ткани – в синий).

2) спороактиномицеты, способные к мицелиальному росту (нокардиеформы, актиномицеты, актинопланы, стрептомицеты и мадуромицеты). Они формируют субстратный мицелий (врастающий в питательную среду) и воздушный мицелий (растущий на поверхности среды). Размножаются путем фрагментации мицелия и с помощью спор, образующихся на воздушных гифах.

Actinomyces Ø Длинные или короткие разветвленные палочки, не образующие воздушного мицелия. Ø Вызывают актиномикоз человека. Ø В организме формируют так называемые друзы – скопления мицелия, имеющие лучистую структуру: гранулы из плотно переплетенных нитей в виде лучей, отходящих от центра и заканчивающихся колбовидными утолщениями.

Mycobacterium Ø Мицелий они не образуют, но растут в виде слабо ветвящихся клеток неправильной формы. Ø Микобактерии грамположительны и неподвижны. Ø Микобактерии кислотоустойчивы за счет своеобразного строения клеточной стенки и окрашиваются по методу Циля-Нильсена в красный цвет. Ø M. tuberculosis вызывает туберкулез, M. leprae - лепру. Ø Непатогенные микобактерии распространены в почве, входят в состав нормальной микрофлоры тела человека (M. smegmatis).

Nocardia Ø Напоминают микобактерии, но отличаются от них нитевидной формой клеток, образующих на питательных средах субстратный и воздушный мицелий, который распадается в старых культурах на палочковидные клетки. Спор не образуют. Ø Вызывают нокардиоз.

Streptomyces Ø Способны образовывать мицелий. Ø Стрептомицеты образуют споры, которые служат для распространения вида. Ø Streptimyces griseus – представитель микрофлоры почв. Стрептомицетами обусловлен запах, который исходит от свежевспаханной почвы весной ( «геосмин» ). Ø Стрептомицеты способны выделять антибиотики (стрептомицин, хлоромицин, тетрациклины и др. ). Ø Могут вызывать у человека кожные мицетомы.

Методы выявления Актиномицеты выявляют так же, как бактерии в мазках, окрашенных простыми методами либо по методу Грама. Актиномицеты грамположительны. Некоторые актиномицеты кислотоустойчивы. Для их выявления используют метод Циля-Нильсена.

1. Морфология грибов Грибы – эукариотические организмы. Оболочка клеток твердая, состоит из хитина и пектиновых веществ, в цитоплазме содержатся многочисленные включения. Клетки грибов могут быть одноядерными и многоядерными. Морфология грибов разнообразна, основным структурным компонентом вегетативного тела грибов является мицелий, состоящий из разветвленных бесцветных нитей – гиф.

По морфологии мицелия грибы делятся на гифальные и дрожжевые. 1. Гифальные (плесневые) грибы образуют мицелий – ветвящиеся тонкие нити (гифы), переплетенные между собой. Толщина гиф 2 -100 мкм. Гифы высших грибов разделены перегородками (септами) с отверстиями. Гифы низших грибов без септ.

2. Дрожжевые грибы имеют вид отдельных овальных клеток. Могут образовывать псевдогифы и ложный мицелий (псевдомицелий) – цепочки несколько удлиненных овальных клеток.

Многие грибы диморфны – способны к росту разного типа при изменении условий среды. Многие дрожжевые грибы на питательных средах образуют мицелий.

Грибы размножаются половым (с помощью гамет и половых спор) и бесполым (почкованием, фрагментами гиф, бесполыми спорами) способом. Бесполые споры: Ø Спорангиеспоры – созревают внутри шаровидной структуры – спорангия, Ø Конидиеспоры (конидии) – экзогенные споры, формируются на кончиках плодоносящих гиф – конидиеносцев, Ø Хламидоспоры – толстостеннные крупные или комплекс мелких, покоящиеся клетки.

Основные типы конидий: Ø Артроконидии – образуются путем равномерного септирования гиф, Ø Бластоконидии – образуются в результате почкования, Ø Микроконидии – мелкие одноклеточные конидии, Ø Макроконидии – многоклеточные крупные конидии

2. Морфология простейших Простейшие – одноклеточные эукариотические организмы. Их клетки имеют ядро с ядрышком, снаружи клетка окружена мембраной (пелликулой) – аналогом цитоплазматической мембраны животной клетки. Простейшие имеют органы движения (жгутики, реснички, псевдоподии), питания (пищеварительные вакуоли), выделения (сократительные вакуоли).

Размножаются бесполым путем (двойным или множественным делением, шизогония) и половым путем (спорогония). Для многих характерен цикл развития, в котором происходит чередование бесполого и полового размножения. При неблагоприятных условиях образуют покоящиеся формы – цисты. При микроскопическом исследовании готовят нативные и фиксированные препараты, окрашивают по Романовскому-Гимзе (ядро клеток окрашивается в красный, а цитоплазма – в синий цвет).

Фиксированные препараты, окраска по Романовскому- Гимзе

Почкующиеся и простековые бактерии Филум В 12. Proteobacteria. Класс I. Alphaproteobacteria. Порядок V. Caulobacterales. Клетки простекобактерий образуют выросты (простеки). Pp. Hyphomicrobium, Caulobacter, Stella.

Миксобактерии Филум В 12. Proteobacteria. Класс IV. Deltaproteobacteria. Порядок VII. Myxococcales. Грамотрицательные палочки со скользящим движением и сложным жизненным циклом, приводящим к образованию плодовых тел. Способны разлагать природные полимеры. Колонии на плотном субстрате подвижны ( «шварм» ). Рр. Myxococcus, Cystobacter, Polyangium.