Основные морфологические формы бактерий

Тема: Основы морфологии бактерий

 

Микроорганизмы – это организмы, невидимые невооруженным глазом из-за их незначительных размеров. Этот критерий – единственный, который их объединяет.

Согласно современной систематике, микроорганизмы представлены неклеточными формами – это вирусы, вироиды и прионы и клеточными формами – к которым относят бактерии, архебактерии, грибы и простейшие.

 

По высшему уровню в иерархии классификации среди клеточных форм жизни различают три домена – Bacteria, Archaea, Eukarya.

· Домен Bacteria – истинные бактерии, или эубактерии; они являются прокариотами (имеют ядро без ядерной оболочки).

· Домен Archaea – археи, или архебактерии; они являются прокариотами (имеют ядро без ядерной оболочки, особые рибосомы и примитивную клеточную стенку).

· Домен Eukarya – эукариоты (имеют ядро с ядерной оболочкой и ядрышком, а цитоплазма включает эндоплазматический ретикулум, митохондрии, лизосомы).

В домен Eukarya входят:

1) царство грибов;

2) царство простейших.

 

Основные отличия прокариот от эукариот состоят в том, что прокариоты не имеют:

· морфологически оформленного ядра (нет ядерной мембраны и отсутствует ядрышко), его эквивалентом является нуклеоид, представляющий собой замкнутую кольцевую двунитевую молекулу ДНК, прикреплённую в одной точке к цитоплазматической мембране;

· сетчатого аппарата Гольджи;

· эндоплазматической сети;

· митохондрий

 

Имеется также ряд признаков или органелл, характерных для многих, но не для всех прокариот, которые позволяют отличать их от эукариот:

· многочисленные инвагинации цитоплазматической мембраны, которые называются мезосомы, они связаны с нуклеоидом и участвуют в делении клетки, спорообразовании и дыхании бактериальной клетки;

· специфический компонент клеточной стенки – муреин, по химической структуре – это пептидогликан;

· плазмиды – автономно реплицирующиеся кольцевидные молекулы двунитевой ДНК с меньшей, чем хромосома бактерий молекулярной массой. Они находятся наряду с нуклеоидом в цитоплазме, хотя могут быть и интегрированы в него, и несут наследственную информацию, не являющуюся жизненно необходимой для микробной клетки, но обеспечивающую те или иные селективные преимущества в окружающей среде. Наиболее известны плазмиды:

- F – плазмиды, обеспечивающие конъюгационный перенос между бактериями;

- R – плазмиды – плазмиды лекарственной устойчивости, обеспечивающие циркуляцию среди бактерий генов, детерминирующих устойчивость к используемым для лечения различных заболеваний химиотерапевтическим средствам.

 

Одной из основных таксономических категорий является вид -это совокупность особей, имеющих единый генотип, который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими, физиологическими, биохимическими признаками. Для патогенных бактерий определение «вид» дополняется способностью вызывать определенные нозологические формы заболеваний. Существует внутривидовая дифференцировка бактерий на варианты:

 

· по биологическим свойствам (биовары или биотипы);

· по биохимической активности (ферментовары);

· по антигенному строению (серовары или серотипы);

· по чувствительности к бактериофагам (фаговары или фаготипы);

· по устойчивости к антибиотикам (резистентовары);

 

Также как для растений и животных, для названия микроорганизмов применяется бинарная номенклатура, - то есть родовое и видовое название.

Названия рода обычно или основано на морфологическом признаке соответствующего микроорганизма (например, Staphylococcus, Vibrio, Mycobacterium) либо являются производными от фамилии автора, который открыл или изучил данный возбудитель (например, Neisseria, Shigella, Escherichia, Rickettsia, Gardnerella).

Видовое название часто связано с наименованием основного вызываемого этим микроорганизмом заболевания (например, Vibrio cholerae – холеры, Shigella dysenteriae – дизентерии, Mycobacterium tuberculosis – туберкулеза) или основным местом обитания (например, Escherichia coli – кишечная палочка). Кроме того, в русскоязычной медицинской литературе возможно использование соответствующего русифицированного названия бактерий (например, вместо Staphylococcus epidermidis – эпидермальный стафилококк; Staphylococcus aureus – золотистый стафилококк). 

 

В микробиологии широко применяют специальные термины – культура, штамм, клон.

Культура – это видимая глазом совокупность бактерий на питательных средах.

Культуры могут быть чистыми (совокупность бактерий одного вида) и смешанными (совокупность бактерий двух или более видов).

Штамм – это совокупность бактерий одного вида, выделенных из определённого источника и отличающаяся от других представителей вида. Штаммы могут различаться по некоторым признакам, не выходящим за пределы характеристики вида.

 

Клон – это совокупность бактерий, являющихся потомством одной клетки.

 

Особенности морфологии микроорганизмов

Бактерии – относятся к прокариотам, т. е. доядерным организмам, поскольку у них имеется примитивное ядро без оболочки, ядрышка, гистонов, а в цитоплазме отсутствуют высокоорганизованные органеллы (митохондрии, аппарат Гольджи, лизосомы и др.)

 

Основные морфологические формы бактерий

 

· шаровидные (кокковые), которые по характеру взаиморасположения делятся на:

· микрококки (отдельное изолированное расположение клеток);

· диплококки (расположенные попарно клетки);

· тетракокки (расположенные по четыре клетки);

· стрептококки (клетки, сцепленные в цепочку);

· сарцины (расположенные в виде пакетов по 8, 16, 32 клетки);

· стафилококки (клетки расположены в виде виноградной грозди);

 

· палочковидные бактерии, которые различаются по форме:

· правильная (энтеробактерии, псевдомонады);

· неправильная (коринебактерии);

 

по размеру палочковидные делятся на:

· мелкие (бруцеллы, бордетеллы);

· средние (бактероиды, кишечная палочка);

· крупные (бациллы, клостридии);

 

по форме края клетки палочковидные делятся на:

· обрубленные края (бациллы);

· закругленные края (сальмонеллы, псевдомонады);

· заостренные края (фузобактерии);

· утолщенные края (коринебактерии)

по характеру взаиморасположения палочковидные делятся на:

· расположенные по одиночке;

· диплобактерии и диплобациллы (сцепленные попарно);

· стрептобактерии и стрептобациллы (сцепленные в цепочку);

 

· извитые формы,по характеру и количеству завитков они делятся на:

· вибрионы (слегка изогнутые палочки, один завиток);

· спириллы (2 -3 завитка);

· спирохеты, которые в свою очередь делятся на:

· лептоспиры (2 крупных завитка – S – образная форма и множество мелких);

· боррелии (3 - 8 неправильных крупных завитков);

· трепонемы (8 -14 равномерных мелких завитков).

 

Структура бактерий

 

Её изучают с помощью электронной микроскопии (техника ультратонких срезов), дифференциального ультрацентрифугирования, цитохимических методов.

 

Структурные компоненты бактериальной клетки делятся на обязательные и необязательные.

 

Обязательными структурными компонентами являются:

· клеточная стенка

· цитоплазматическая мембрана

· цитоплазма с локализованными в ней рибосомами и ядерным аппаратом.

 

Клеточная стенка:

· является осмотическим барьером

· определяет форму бактериальной клетки

· защищает клетку от воздействий окружающей среды

· несет разнообразные рецепторы, способствующие прикреплению фагов

· через клеточную стенку в клетку поступают питательные вещества и выделяются продукты обмена

· в клеточной стенке локализован О-антиген

 

Имеется 2 типа строения клеточной стенки у бактерий. В обоих случаях её основу составляет пептидогликан - муреин. У одних бактерий (1-й тип) он составляет до 90% массы клеточной стенки и образует многослойный (до 10 слоёв) каркас, при этом муреин ковалентно связан с тейхоевыми кислотами.

Такие бактерии при окраске по методу Грама прочно удерживают комплекс генцианового фиолетового и йода; они окрашиваются в сине-фиолетовый цвет и называются грамположительными.

 

У бактерий со 2-м типом строения клеточной стенки поверх 2 - 3 слоёв пептидогликана муреина располагается слой липополисахаридов. Эти бактерии при окраске по методу Грама не способны прочно удерживать комплекс генцианового фиолетового и йода и, соответственно, обесцвечиваются спиртом, прокрашиваясь дополнительным красителем – фуксином в розово-красный цвет. Они называются грамотрицательными.

 

Из любой бактериальной клетки можно получить формы, полностью или частично лишенные клеточной стенки. Они называются соответственно протопласты и сферопласты, и, независимо от исходного морфологического типа бактерии, из-за отсутствия клеточной стенки, принимают шарообразную или грушевидную форму. Кроме того, существуют L-формы бактерий, которые, в отличие от протопластов и сферопластов, способны к размножению, являясь вполне полноценными микробными клетками данного вида бактерий. L-формы разных видов бактерий морфологически неразлечимы. Независимо от формы исходной клетки (кокки, палочки, вибрионы) они представляют собой сферические образования разныхразмеров. L-формыразличных бактерий играют существенную роль в патогенезе многих хронических, рецидивирующих инфекционных заболеваний (бруцеллёз, туберкулёз, сифилис, хроническая гонорея).