Морфология прокариот (бактерий)
• Размеры бактерий измеряются в мкм и колеблются от 0. 5 до 10 мкм (1 мкм – 0. 001 мм). • Нитчатые формы могут достигать в длину до десятков мкм и более. Средние размеры прокариот лежат от 0. 5 до 3 мкм. Среди бактерий могут встречаться гиганты достигающие в длину до 120 мкм и более. Так размер спирохет может достигать в длину до 500 мкм, в ширину до 5 мкм. Формы бактерий-у одних форма постоянная, у других она меняется во время роста и развития. В последнем случае наблюдается поли морфизм клеток • По форме бактерии делятся на 3 группы: 1) кокки или шаровидные, 2) палочковидные, 3) извитые.
КОККИ Кокки (греческое кокос – зерно) имеет сферическую форму в виде шара, эллипса, боба. В зависимости от взаимного расположения клеток после деления образуются следующие виды кокков: - микрококки располагаются по одной по две клетки или беспорядочно делятся в разных плоскостях, обитают в воде почве или воздухе; - диплококки (клетки от греческого диплос – двойной) – клетки, сцеплены парами деление в одной плоскости, например возбудитель диплококковой инфекции телят; - стрептококки (греческое стрептос-цепочка) – в виде цепочки, образуются в результате деления в одной плоскости и в одном направлении вызывает воспаление мастита; - стафилококки( то греческого стафиле – виноградная гроздь) – кокки располагаются в виде виноградной кисти, скоплениями. Образуются в результате делания в различных плоскостях и различных направлениях. Вызывает воспаление молочной железы у коров; - сарцины – кокки в виде правильного пакета по 8 -16 клеток делятся в 3 взаимно перпендикулярных плоскостях. Встречаются в воздухе, почве, кишечнике животных и человека. Усиливают патогенное действие болезнетворных бактерий; -тетракокки (греческое тетро – 4) кокки делящиеся в 2 взаимно перпендикулярных плоскостях располагаются по 4.
Микрококки располагаются по одной по две клетки или беспорядочно делятся в разных плоскостях, обитают в воде почве или воздухе;
Диплококки (клетки от греческого диплос – двойной) – клетки, сцеплены парами деление в одной плоскости, например возбудитель диплококковой инфекции телят;
Стрептококки (греческое стрептосцепочка) – в виде цепочки, образуются в результате деления в одной плоскости и в одном направлении вызывает воспаление мастита;
Стафилококки( то греческого стафиле – виноградная гроздь) – кокки располагаются в виде виноградной кисти, скоплениями. Образуются в результате делания в различных плоскостях и различных направлениях. Вызывает воспаление молочной железы у коров;
Сарцины – кокки в виде правильного пакета по 8 -16 клеток делятся в 3 взаимно перпендикулярных плоскостях. Встречаются в воздухе, почве, кишечнике животных и человека. Усиливают патогенное действие болезнетворных бактерий.
Тетракокки (греческое тетро – 4) кокки делящиеся в 2 взаимно перпендикулярных плоскостях располагаются по 4.
Палочковидные бактерии Имеют осевую симметрию и цилиндрическую форму с заостренными или круглыми концами. Различают следующие формы: - бактерии - палочки цилиндрической формы, спор не образуют кишечная палочка возбудитель рожи свиней; - бациллы -палочки цилиндрической формы образуют споры. Диаметр споры не превышает ширину палочки (возбудитель сибирской язвы); - клостридии – палочки цилиндрической формы образуют споры. Диаметр споры превышает толщину палочки (возбудитель ботулизма, газовой гангрены столбняка); - коринебактерии – прямые или изогнутые палочки с булавовидными утолщениями на концах (возбудитель туберкулеза); - фузобактерии – длинные толстые с заостренными концами палочки, есть среди них и патогенные (возбудитель некрофузобактериоза).
Бактерии - палочки цилиндрической формы, спор не образуют кишечная палочка возбудитель рожи свиней;
Бациллы -палочки цилиндрической формы образуют споры. Диаметр споры не превышает ширину палочки (возбудитель сибирской язвы);
Клостридии – палочки цилиндрической формы образуют споры. Диаметр споры превышает толщину палочки (возбудитель ботулизма, газовой гангрены столбняка
Коринебактерии – прямые или изогнутые палочки с булавовидными утолщениями на концах (возбудитель туберкулеза).
Фузобактерии – длинные толстые с заостренными концами палочки, есть среди них и патогенные (возбудитель некрофузобактериоза).
Извитые бактерии Обладают спиральной симметрией. К ним относятся: - вибрионы – имеют извитую форму, образуя 0. 25 -0. 5 завитка спирали и напоминают запятую (возбудитель холеры); - спириллы – спиральные извитые палочки с 3 -5 витками (возбудитель кампило бактериоза); - спирохеты – бактерии в виде изогнутого длинного витка, в виде штопора со множеством завитков, обладают свойствами и простейших и бактерий (аскостиль – осевая нить – спирохеты. Размеры спирохет от 0, 5 до 500 мкм).
Структура бактериальной клетки Структурные компоненты бактериальной клетки делятся на основные и временные. К основным относятся клеточная стенка, цитоплазма с рибосомами и др. включениями, ЦПМ, с производными, нуклеоид. Временные есть не у всех клеток – капсула, слизистый слой, жгутики, пили, у некоторых споры. У прокариот структуры, расположенные с наружи от ЦПМ, называются поверхностными.
Клеточная стенка - находится между ЦПМ и капсулой, у безкапсульных микроорганизмов является внешней оболочкой. Клеточная стенка есть у всех прокариот, кроме микоплазм, Lформ бактерий, миксобактерий, спирохет. Функции клеточной стенки: - защитная, придает форму бактерии; - участвует в обмене веществ, у патогенных бактерий клеточная стенка токсична и содержит поверхностный Аг. На поверхности клеточной стенки есть рецепторы для бактериофагов. Важнейшими свойствами бактериальной клетки являются тинкториальные свойства, т. е. отношение их к различным красителям. По этим свойствам все бактерии делятся на грамположительные (Г)+ и грамотрицательные (Г-). В 1884 г. Грам предложил метод окраски бактерий, который был использован для идентификации микроорганизмов. Последовательность окраски следующая: 1. Краска фиолетовая(генцианвиолет); 2. Раствор иода –Люголя; 3. Этанол; 4. Краска малиновая (фуксин).
У Г+ бактерий клеточная стенка плотно прилегает к ЦП, имеет однородную структуру, толщина ее находится в пределах от 20 до 100 нм, на 80% состоит из муреина или пептидогликана, полимера сетчатой структуры, образующего жесткий каркас бактериальной клетки. Для пептидогликана характерно наличие тейхоевых кислот, которые принимают участие в транспорте ионов магния. При окрашивании пептидогликановый слой прочно удерживает комплекс генцианвиолета и йода, необесцвечивается в дальниейшем спиртом и не воспринимает дополнительный краситель-фуксин. Клетки Г+ микроорганизмов имеют фиолетовую окраску. У Г- бактерий клеточная стенка более тонкая от 14 до 17 нм и устроена она сложнее. Состоит из 4 -5 слоев. Внутренний слой – пептидогликан, образует тонкую около 2 нм непрерывную сетку. Наружный слой – мембрана, состоит из фосфолипидов, липополисахоридов, липопротеина и белков. Молекулы пептидогликана сшиты у Г- бактерий менее прочно, поэтому поры в этом слое намного больше, чем у Г+ бактерий. После окрашивания фиолетовым красителем клетки обесцвечиваются спиртом и поэтому воспринимают дополнительный краситель-фуксин.
L-формы бактерий. Это мутантные бактерии, полностью или частично утратившие способность синтезировать пептидогликан. В лабораторных условиях образование клеточной стенки (КС) можно нарушить при воздействии на бактерии например: пенициллина, стрептомицина, бацитроцина, ванкомицина и др. антибиотиков. В отличие от прото- и сферопластов L-формы обладают жизнестойкостью и способностью к длительному размножению в лабораторных условиях. Инфекционный процесс, возникающий в организме человека или животных, вызванный L-формами бактерий характеризуется: 1) нетипичным проявлением болезни; 2) длительностью течения инфекционного процесса; 3) тяжестью заболевания; 4) трудностью к химиотерапии. L-формы бактерий впервые выделены в 1935 г. в Лондоне в институте Листера, в честь этого института и название. Различают стабильные и нестабильные формы L-формы. Стабильные L-формы – лишены КС, они редко превращаются в исходные формы бактерий. Нестабильные L-формы частично могут иметь клеточную стенку и могут превращаться в исходные клеточные формы.
Протопласты – организмы некоторых Г+ бактерий, у которых КС отсутствует. В лабораторных условиях их можно получить воздействием на КС ферментом лизоцимом, который разрушает пептидогликан. При этом КС разрушается, а ЦПМ остается. Сферопласты – формы некоторых Г- бактерий, у которых часть КС частично сохраняется. В лабораторных условиях сферопласты можно получить воздействуя на КС антибиотиком – пенициллином. И протопласты и сферопласты имеют сферическую форму и примерно в 5 раз крупнее исходных клеток. В условиях повышенного осмотического давления (раствор сахарозы) они способны расти, дышать и размножаться. Протопласты могут превращаться только в Z-формы бактерий и частично в исходные клеточные формы, так как имеют частично сохранившуюся КС. Протопласты и сферопласты бактерий в организме человека и животных встречаются в самых разных патологических состояниях. Например, инфекциях верхних дыхательных путей, молочных желез и мочеполовом тракте. Такие инфекции с участием прото- и сферопластов трудно поддаются лечению.
Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ). Обнаруживается с помощью электронного микроскопа. Располагается между КС и цитоплазмой. ЦПМ полупроницаема. Она: 1) контролирует поступление питательных веществ в клетку и выход продуктов обмена клетки как путем диффузии, так и активного транспорта; 2) на ЦПМ находятся ферменты, участвующие в дыхании и синтезе энергии. 3) разрушение ЦПМ приводит к гибели клетки. По своему строению ЦПМ бактерий и животных и растений аналогична, что говорит об единстве живого. Строение она состоит из 3 слоев: липидного, протеинового и полисахаридного. Кроме этого в состав мембраны входят углеводы, ферменты, неорганические вещества и вода. Липиды находятся в постоянном движении, поэтому ЦПМ полужидкая. У некоторых бактерий ЦПМ не имеет складок (Г+), у других (Г-) она имеет складки, которые называются лизосомами.
Лизосомы – или аналоги митохондрий- образуются в результате выпячивания ЦМ. Они являются энергетическим центрами клетки и отвечают за процессы дыхания. Кроме того, лизосомы участвуют в делении клетки. Цитоплазма – внутреннее содержимое клетки представляет собой коллоидную систему, в которой находятся смесь белков, липидов, углеводов, ферментов, минеральных веществ, воды и др. В цитоплазме происходит обмен веществ. В ней находятся рибосомы, включения, нуклеоид, плазмиды. Рибосомы - служат местом синтеза белка. Размер их составляет 20 нм. Состоят из 2 субъедениц-30 S и 50 S. Клетки бактерий содержат от 50 до 50000 рибосом, которые располагаются обычно по одиночке или группами. В последнем случае они называются полирибосомами. Рибосомы состоят на 2/3 из РНК и 1/3 белка. Включения-в цитоплазме клеток находятся различные включения, которые представляют собой запасные вещества или продукты обмена. Включения могут быть твердыми, жидкими, газообразрыми. К относятся гранулы валютина, липопротеина, гликогена, капельки серы, жира, газовые вакуоли. Вакуоли клеток являются диагнистическим признаком.
Нуклеоид - состоит из 2 спиральных нитей ДНК, длиной - 1, 5 нм, которую рассматривают как одиночную бактериальную хромосому. Нуклеоид не имеет ядерной оболочки. В состав нуклеоида входят основные белки. Содержание Г+Ц/А+Т в ДНК различное и является важным таксономическим признаком. У кишечной палочки оно составляет 1, 09, у возбудителя газовой гангрены – 0, 45. Во время деления клетки каждая цепь ДНК раскручивается и на каждой цепи происходит синтез ДНК, образуются две дочерние двух спиральные молекулы ДНК. Плазмиды-эписомы. Внехромосомрые небольшие кольцевые молекулы ДНК. Плазмиды существуют в клетке обособленно от хромосомы и способны к самостоятельному независимому от клетки размножению. Отдельные плазмиды способны присоединяться к ДНК и находиться в ней в интегрированном состоянии. Это обстоятельство используется в генной инженерии.
Капсула -наружный слизистый слой, который образуется на поверхности клеточной стенки некоторых бактерий. Часто капсула бывает больше, чем бактериальная клетка. Она выявляется при специальном окрашивании. Толщина капсулы различна. Она состоит на 98% из воды, и 2% составляют полисахариды. У некоторых бактерий (возбудитель сибирской язвы) есть белковый слой. Капсула не является обязательным компонентом клетки, ее потеря не приводит клетки к гибели. Микроорганизмы имеющие капсулу, дают на чашках Петри с питательной средой гладкие колонии S-типа. Капсула предохраняет клетку от высыхания, защищает от неблагоприятных воздействий окружающей среды, например от фагов, токсических веществ, от защитных сил макроорганизма. Капсула способствует прикреплению клеток к субстрату. Определение капсулы служит для идентификации бактерий. У возбудителей газовой гангрены и сибирской язвы капсула образуется в организме хозяина. У некоторых бактерий наблюдается образование общей капсулы для нескольких клеток – такие скопления называются зооглеями. Капсулы содержат антигены.
Жгутики- органоиды клетки, обеспечивающие движение некоторых видов бактерий в жидкой питательной среде и медленное движение по плотной среде. Различают следующие группы бактерий; монотрих - один жгутик на конце (А); лофотрих - пучок жгутиков на одном конце (В); амфитрих - биполярное расположение жгутиков или пучка жгутиков на одном конце (С); перитрих -жгутики располагаются по всей поверхности клетки. Жгутики выявляются в световом микроскопе при специальном окрашивании. Они состоят из белка – флагеллина, который способен сокращаться (D).
Пили (ворсинки), (фимбрии) –прямые тонкие полые белковые цилиндры толщиной от 3 -25 нм и длиной 0, 3 до 12 мкм, отходящие от поверхности клетки. Они образованы белком – пилином, берут начало от цитоплазматической мембраны. Пили встречаются у подвижных и неподвижных микроорганизмов, видны только в электронном микроскопе. У клеток встречается от 1 -2 до 50 -400 и до нескольких тысяч пилей. Они делятся на простые и половые пили. Простые пили (фимбрии) обеспечивают слипание бактерий друг с другом, прикрепление бактерий с любыми поверхностями, образование пленок на поверхности питательной среды. Половые (секспили) пили – служат для передачи генетической информации при коньюгации бактерий. Половые пили встречаются по 1 или 2 на клетку. Они имеют вид трубочек, что позволяет молекуле ДНК проходить из одной клетки в другую. У одной клетки могут встречаться простые и половые пили жгутик
Микроорганизмы, занимающие промежуточное положение
Хламидии – внутриклеточные паразиты, занимают промежуточное положение между бактериями и вирусами. Сходство с бактериями: • Г- бактерии, имеющие форму кокков; • Содержат ДНК и РНК в соотношении аналогичном бактериям; • Размножаются делением; • Чувствительны к антибиотикам; • Содержат большой набор ферментов; • Синтезируют пептидогликан. Сходство с вирусами: • Имеют малые размеры – 0, 2 -0, 5 мкм; • Развиваются только в живых клетках, выращивают на куриных эмбрионах, не растут на питательных средах; • В отличии от риккетсий, они не передаются через насекомых, а переходят от одного позвоночного хозяина к другому. Хламидии вызывают такие заболевания как орнитоз, трахому и хламидиоз.
Риккетсии - внутриклеточные паразиты, живут только в эукариотных клетках и занимают промежуточное положение между бактериями и вирусами. Сходство с бактериями; 1)грамположительные , неподвижные бактерии, имеющие форму палочек или кокков, располагаются в препаратах одиночно или парами; 2) содержат ДНК и РНК в соотношении аналогиным для бактерий (1: 3); 3) размножаются поперечным делением внутри эукариотных клеток; 4) содержат пептидогликан, цитоплазматическую мембрану; цитоплазму, рибосому и нуклеоид. Синтезируют белки, нуклеиновые кислоты и ферменты. Сходство с вирусами: 1)имеют малые размеры тела – 0, 3 -1, 0 мкм; 2)выращивают только на культурах клеток или на куриных эмбрионах, не растут на питательных средах; 3) будучи внутриклеточными паразитами риккетсии используют готовые факторы роста из клеток организма хозяина. Клеточная стенка и цитоплазматическая мембрана отличаются у риккетсий высокой проницаемостью для веществ, что является приспособительным признаком к паразитизму. У беспозвоночных животных ( вши, блохи, клещи ) риккетсии паразитируют как безвредные паразиты, но попав в организм животного или человека при укусе или расчесах, они вызывают тяжелые заболевания – риккетсиозы ( эрлихиоз собак, лихорадка Ку, сыпной тиф).
Микоплазмы – грамотрицательные прокариоты, имеют малые размеры (0, 3 -0, 9 мкм), проходят через бактериальные фильтры. Не имеют клеточной стенки. Есть цитоплазматическая мембрана. В связи с отсутствием клеточной стенки они имеют изменчивые формы – нити, шары, диски – обладают полиморфизмом. Размножаются делением клеток и почкованием. Относятся к внутриклеточным паразитам. Для роста на питательных средах они нуждаются в белках, стероидах, сахарах. На питательных средах образуют колонии похожие на яичницуглазунью. Патогенные микоплазмы вызывают заболевания, например микоплазмоз птиц. Спирохеты –грамотрицательные бактерии, имеющие спиральную форму. Обладают свойствами бактерий и простейших. Как бактерии они не имеют дифференцированного ядра, с простейшими их объединяет наличия аскостиля. Аскостиль – тяж, состоящий из фибрилл – нитей. Каждая фибрилла одним концом прикрепляется к телу, другой конец ее свободен. Число фибрилл в клетке может быть от 4 до сотни. Жгутиков нет. Передвигаются они за счет змеевидных движений тела. Размножаются спирохеты поперечным делением клеток. Обитают в водоемах, в клетках млекопитающих и тараканах. Некоторые виды с
Актиномицеты – лучистые грибки. Актиномицеты – одноклеточные грамположительные микроорганизмы, занимают промежуточное положение между бактериями и грибами. С бактериями их объединяет: отсутствие ядра, одинаковое содержимое цитоплазмы, строение клеточной стенки, окраска по Граму. С грибами микроскопическими их объединяет: ветвящиеся тело, которое называется мицелием. Мицелий состоит из нитей, которые называются гифами. Мицелий у актиномицетов без перегородок и все тело состоит из одной ветвящейся клетки. Они растут на жидких и на твердых питательных средах. На жидких питательных средах мицелий делится путем сегментации и фрагментации. При сегментации: в нитях мицелия появляются поперечные перегородки, и по этим перегородкам поступает распад нитей на палочки. Из каждой палочки вырастает новый мицелий. При фрагментации: поперечные перегородки не образуется, цитоплазма внутри мицелия распадается на короткие участки(фрагменты), которые загругляются, покрываются собственной оболочкой и превращаются в самостоятельные клетки. Вскоре общая клетка- ее оболочка мицелия растворяются, клетки освобождаются. Вырастают новые клетки.
На твердой питательной среде образуются 2 типа мицелия: субстратный и воздушный. Субстратный мицелий находится в субстрате, воздушный расположен вертикально вверх от субстратного. На гифах воздушного мицелия образуются специальные плодоносящие нити, которые называются спороносцами. Форма их различна: спиральная, прямая, волнистая. Размножается воздушный мицелий с помощью спор, которые называются конидиями. Они образуются на спороносцах путем фрагментации и сегментации. На твердой питательной среде субстратный и воздушный мицелий образует колонии. Эти колонии, в отличии от колоний бактерий не захватываются микробиологической петлей. Их необходимо разрывать или целиком снимать с агара. По этому признаку их легко можно отличить от колоний бактерий. Актиномицеты играют важную роль в плодородии почвы. Используются для получения антибиотиков и органических кислот. Их можно обнаружить на коже и слизистых оболочках. Есть и патогенные актиномицеты например актиномитоза КРС
Скачать презентацию Морфология прокариот бактерий Размеры бактерий
Морфология прокариот (бактерий).ppt