какие существуют формы бактерий
Медицинская микробиология: конспект лекций для вузов
Настоящим изданием мы продолжаем серию «Конспект лекций. В помощь студенту», в которую входят лучшие конспекты лекций по дисциплинам, изучаемым в гуманитарных вузах. Материал приведен в соответствие с учебной программой курса «Медицинская микробиология». Используя данную книгу при подготовке к сдаче экзамена, студенты смогут в предельно сжатые сроки систематизировать и конкретизировать знания, приобретенные в процессе изучения этой дисциплины; сосредоточить свое внимание на основных понятиях, их признаках и особенностях; сформулировать примерную структуру (план) ответов на возможные экзаменационные вопросы. Данная книга не является альтернативой учебникам для получения фундаментальных знаний, но служит пособием для успешной сдачи экзаменов.
Оглавление
Приведённый ознакомительный фрагмент книги Медицинская микробиология: конспект лекций для вузов предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.
Вопрос 2. Особенности морфологии микроорганизмов
1. Основные морфологические формы бактерий
Среди основных морфологических форм бактерий различают:
• шаровидные (кокковые), которые по характеру взаиморасположения делятся на:
— микрококки (отдельное изолированное расположение);
— диплококки (сцепленные попарно);
— тетракокки (сцепленные по четыре);
— стрептококки (сцепленные в цепочку);
— сарцины (сцепленные в пакеты по 8, 12, 16 и т. д.);
— стафилококки (сцепленные беспорядочно в виде виноградной грозди);
• палочковидные, которые различаются:
— правильная (энтеробактерии, псевдомонады);
— мелкие (бруцеллы, бордетеллы);
— средние (бактероиды, кишечная палочка);
— крупные (бациллы, клостридии);
— закругленные (сальмонеллы, псевдомонады);
по характеру взаиморасположения все палочки делятся на:
— 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 или неполные завитки);
спириллы (один или несколько завитков);
спирохеты, которые в свою очередь, делятся на:
лептоспиры (завитки с загнутыми крючкообразными концами — S-образная форма);
боррелии (4—12 неправильных завитков);
трепонемы (14–17 равномерных мелких завитков).
Структуру бактерий изучают в основном с помощью электронной микроскопии (техника ультратонких срезов), дифференциального ультрацентрифугирования, цитохимических методов.
Структурные компоненты бактериальной клетки делятся на обязательные и необязательные.
Обязательными структурными компонентами являются:
• цитоплазма с локализованными в ней рибосомами и ядерным аппаратом.
Необязательные структурные компоненты — капсула, микрокапсула, внеклеточная слизь, включения, жгутики, пили, споры.
2. Клеточная стенка
Функции клеточной стенки состоят в том, что она:
• является осмотическим барьером,
• определяет форму бактериальной клетки,
• защищает клетку от воздействий окружающей среды,
• несет разнообразные рецепторы, способствующие прикреплению фагов, колицинов, а также различных химических соединений,
• через клеточную стенку в клетку поступают питательные вещества и выделяются продукты обмена,
• в клеточной стенке локализован О-антиген и с ней связан эндотоксин (липид А) бактерий.
Имеется 2 типа строения клеточной стенки у бактерий. В обоих случаях ее основу составляет пептидогликан муреин. У одних бактерий (1-й тип) он составляет до 90 % массы клеточной стенки и образует многослойный (до 10 слоев) 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 слоев 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.
В связи с различиями в строении клеточной стенки все бактерии делятся на 4 отдела:
• грациликуты — бактерии с тонкой клеточной стенкой, грамотрицательные, к ним относятся различные извитые, палочковидные, кокковые формы бактерий, а также риккетсии и хламидии;
• фирмикуты — бактерии с толстой клеточной стенкой, грамположительные, к ним относятся палочковидные, кокковые формы бактерий, а также актиномицеты, коринебактерии и микобактерии;
• тенерикуты — бактерии без ригидной клеточной стенки (микоплазмы);
• мендозикуты — архебактерии, отличающиеся дефектной клеточной стенкой, особенностями строения рибосом, мембран и рибосомальных РНК. Эта группа бактерий медицинского значения не имеет.
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 неразличимы. Независимо от формы исходной клетки (кокки, палочки, вибрионы) они представляют собой сферические образования разных размеров. Различают стабильные L-формы, нереверсирующие в исходный морфотип, и нестабильные L-формы, реверсирующие в исходный при устранении причины, вызвавшей их образование. В процессе реверсии восстанавливается способность бактерий синтезировать пептидогликан (муреин) клеточной стенки. L-формы различных бактерий играют существенную роль в патогенезе многих хронических, рецидивирующих инфекционных заболеваний (бруцеллез, туберкулез, сифилис, хроническая гонорея и т. д.).
3. Цитоплазматическая мембрана
К клеточной стенке бактерий примыкает цитоплазматическая мембрана, строение которой аналогично мембранам эукариотов (состоит из двойного слоя липидов, главным образом фосфолипидов со встроенными поверхностными и интегральными белками). Она обеспечивает:
• селективную проницаемость и транспорт растворимых веществ в клетку,
• транспорт электронов и окислительное фосфорилирование,
• выделение гидролитических экзоферментов, биосинтез различных полимеров.
Цитоплазматическая мембрана ограничивает цитоплазму бактерий, которая представляет собой гранулярную структуру. В цитоплазме локализованы рибосомы и бактериальный нуклеоид, в ней также могут находиться включения и плазмиды (внехромосомная ДНК). Кроме обязательных структур бактериальные клетки могут иметь споры.
Что такое бактерии
Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. Бактерии – это древнейшая группа микроорганизмов, живущих на нашей планете.
Как считают учёные, они появились более 3-х миллиардов лет назад и долгое время являлись единственными обитателями Земли.
Несмотря на длительный эволюционный период, бактерии и поныне остаются самыми примитивными организмами.
Открывателем мира бактерий считается голландский натуралист XVII века Антони Ван Левенгук, он же конструктор совершенного по тем временам микроскопа с 275-кратным увеличением. Такой прибор позволил вести исследования микроорганизмов с помощью микроскопии.
Только 200 лет спустя французский учёный Л.Пастер сделал серьёзный шаг вперёд в изучении физиологии и метаболизма бактерий, а его последователь Р.Кох сделал выдающиеся открытия в медицинской микробиологии (вспомним пресловутую «палочку Коха»).
Бактерии относятся к прокариотам (это кто?) – простейшим одноклеточным организмам без оформленного клеточного ядра. В биологической классификации они выделены в отдельное царство.
Более или менее детально изучено порядка 10 000 видов бактерий при том, что их насчитывается более миллиона.
Генетический материал этих микроорганизмов (ДНК) находится в клетке в определённом месте, называемом нуклеоидом. Большинство бактерий не имеют цвета, хотя встречаются экземпляры пурпурной и зелёной окраски. Колонии бактерий могут носить и другие яркие оттенки благодаря концентрированному выделению красителей в атмосферу.
В некоторых бактериальных клетках формируются споры. Спорообразование увеличивает устойчивость бактерии к экстремальным условиям. В виде споры микроб находится как бы в анабиозе, но при первой возможности спора активизируется, переходя в жизнеспособное состояние.
При наличии такого механизма бактерии выдерживают длительное кипячение и замораживание, а их близкие родственники археи обитают даже в Мёртвом море, где жизни, казалось бы, не должно быть вообще из-за громадной концентрации солей.
Как правило, бактерии в той или иной степени взаимосвязаны с высшими организмами, оказывая на них вредное или полезное воздействие (в зависимости от штамма).
Бактерии большей частью живут колониями, взаимодействуют между собой и хорошо приспосабливаются к окружающей среде.
Строение бактерии
Бактериальная клетка окутана плотной оболочкой (клеточной стенкой), выполняющей защитную функцию. Клеточная стенка проницаема, что позволяет питательным веществам проникать внутрь клетки, а продуктам обмена выходить наружу.
Нередко поверх оболочки образуется ещё один защитный слой в виде слизи – капсула, которая оберегает бактерию от высоких температур, предотвращая высыхание.
Внутри бактериальной клетки располагаются следующие компоненты:
У многих бактерий присутствуют один или несколько жгутиков. Их длина может быть намного больше размера самой бактерии.
Помимо жгутиков, на теле бактерии находятся более короткие и тонкие нитевидные образования – пили. Жгутики являются инструментом для передвижения, а пили нужны, главным образом, для прикрепления бактерии к ткани.
Виды и формы бактерий
Различают бактерии по многим признакам. Например, по характеру воздействия они бывают вредными (болезнетворными) или полезными (к ним относятся, например, пробиотики, бактерии для септиков и др.).
По типу питания – автотрофными (синтезирующими органические вещества) или гетеротрофными (питающимися готовой органикой).
Часто бактерии различают по их форме. В переводе с древнегреческого «бактерия» означает «палочка», но на самом деле конфигурация микробов гораздо разнообразней, что видно из нижеприведённой таблицы.
| Вид бактерии | Кокки | Бацилла | Вибрион | Спирилла | Стрепто- кокки | Стафи- лококки | Дип- лококки |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Форма тела | Шар | Палочка | Запятая | Спираль | Цепочка кокков | Гроздь кокков | Сдвоенные шары |
Способы питания
По способу питания бактерии подразделяются на автотрофы (питают себя сами) и гетеротрофы (питаются за счёт других).
Автотрофы не нуждаются в продуктах, произведённых другими живыми организмами. Главным (а иногда и единственным) источником углерода для них служит диоксид этого химического элемента (СО2).
Используя диоксид углерода в совокупности с некоторыми неорганическими соединениями (такими как аммиак, сера и др.), бактерии с помощью сложных химических реакций синтезируют нужные им биохимические компоненты.
Гетеротрофы, будучи неспособными обеспечить себя сами, в качестве главного источника углерода используют углеродосодержащие вещества (в частности, сахар), произведённые другими представителями флоры и фауны.
Размножение бактерий
Бактерии размножаются бесполым путём посредством деления.
На определённом этапе развития кольцевая молекула ДНК удваивается (образуя копию), обе её части закрепляются на клеточной стенке, а при удлинении тела бактерии расходятся в разные стороны.
Между образовавшимися таким образом ДНК на теле бактерии начитает формироваться стяжка, которая, плавно сжимаясь, делит клетку надвое. Каждая половинка сразу же начинает самостоятельную жизнь, развивается, созревает, делится и т.д. Почкование наблюдается крайне редко.
В нормальных условиях бактериальная клетка делится каждые 25-35 минут.
За одни сутки одна бактерия даёт огромное потомство (цифру с 18-ю нулями!), но в живой природе большая его часть погибает под воздействием множества неблагоприятных факторов. Иначе… фантазии не хватает, чтобы представить иное развитие событий.
Способы передвижения
Среди бактерий встречаются как подвижные, так и неподвижные экземпляры.
Подвижные особи перемещаются с помощью жгутиков либо путём волнистых сокращений.
При отсутствии жгутиков некоторые виды бактерий всё же могут передвигаться. Так, покрытые слизистым налётом бациллы обладают способностью к скольжению, а водные и почвенные бактерии часто имеют в цитоплазме газовые пузырьки (вакуоли).
За счёт регулирования объёма газа в пузырьках почвенные бактерии перемещаются по капиллярам почвы, а водные погружаются в глубину или всплывают на поверхность.
Бактерии и вирусы
Несмотря на некоторое сходство (в частности, микроскопические размеры), эти микроорганизмы относятся к разным категориям.
Принципиальное отличие заключается в том, что микробы в своей массе – одноклеточные организмы, которые могут размножаться без посторонней помощи, а вот вирусам (это что?) с их неклеточной структурой для репликации необходима живая клетка.
Бактерии по размеру значительно больше вирусов. Большинство из них можно увидеть в обычный оптический микроскоп, а вирусы различимы только в электронный микроскоп.
То, что бактерии и вирусы – принципиально разные организмы, подтверждает и тот факт, что их изучают отдельные разделы микробиологии: бактериология и вирусология.
Роль бактерий в природе и жизни человека
Бактерии занимают важнейшее место в растительном мире.
Примером может служить симбиоз (взаимовыгодное сожительство) бактерий с растениями семейства бобовых.
Последние не в состоянии самостоятельно усваивать азот, поэтому получают его от бактерий, поселившихся на корнях и образовавших так называемые клубеньки. В свою очередь, корни растения снабжают бактерии углеводами. Положительный пример принципа «ты мне – я тебе».
Они присутствуют повсюду в бессчётных количествах и участвуют практически во всех происходящих в природе процессах. Бактерии разлагают органические вещества, образованные отмершими растениями, останками животных, экскрементами живых организмов, выполняя функции санитаров планеты.
Они участвуют в почвообразовании, создавая перегной. Наконец, они синтезируют минеральные соединения, которые поглощаются корнями растений.
В организме человека обитают миллиарды различных микроорганизмов как полезных, так и вредных.
К полезным представителям микрофлоры человека относятся бифидо- и лактобактерии, обитающие в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ).
Бифидобактерии активно участвуют в процессе пищеварения и образуют биологический барьер, препятствующий проникновению болезнетворных микробов. Помимо этого, они вырабатывают ферменты, которые подавляют размножение патогенных форм.
Без бифидобактерий невозможен синтез некоторых витаминов и кислот, а также нормальное усвоение кальция и железа.
Лактобактерии образуют лактозу, необходимую для расщепления молочного сахара. Вырабатывая молочную кислоту, они поддерживают оптимальный уровень кислотности в ЖКТ и стимулируют иммунную систему.
Свободными от бактерий остаются лишь органы, не имеющие прямого контакта с внешней средой (сердце, печень, мозг и др.). Хотя во время болезни и эти органы становятся уязвимыми и в любой момент могут быть поражены той или иной заразой.
Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru
Эта статья относится к рубрикам:
Комментарии и отзывы (2)
Слышал, что без бактерий жизнь на Земле станет невозможной, слишком большую роль они играют в биосфере Земли. Есть ещё экстремофильные бактерии, такие могут жить при высоких и низких температурах, в кислотах, с такими бактериями связывают надежду на обнаружение жизни на Марсе.
Видос интересный довольно в середине статьи. Там практически всё понятно и доходчиво объясняется.
Какие есть формы бактериальной клетки и зачем микроорганизмам такое разнообразие?
Заболевания кожных покровов
Кожа чаще всего подвергается воздействию внешних факторов, из-за чего кожные заболевания широко распространенные. Причиной их развития часто становятся бактерии различных форм. Распространенным возбудителем являются стрептококковые формы, которые вызывают стрептодермию.
В процессе заражения кокки выделяют токсины, которые провоцируют появления отеков. Они возникают из-за вытекания плазмы в межтканевое пространство. Заболевания, вызываемые бактериями, также часто связаны с поражением кожи стафилококком. Различные формы заболеваний, вызванных такими возбудителями, сопровождаются воспалением волосяного фолликула и тканей вокруг него.
Заболевания кожных покровов
Также следует отметить, что инфекции провоцирует развитие фурункулов и карбункулов (скопление нескольких фурункулов). Они сопровождаются поражением кожи и жировой ткани, что приводит к развитию гнойно-некротических процессов. Если своевременно не приступить к лечению, большая часть ткани может отмереть. Лечение следует проводить с помощью антибиотиков под присмотром лечащего врача.
Антибиотикорезистентность
Заболевания, вызываемые бактериями, часто устойчивы к медицинским препаратам, что связано с резистентностью микробов. Это свойство микроорганизмов приобретать устойчивость к антибактериальным средствам. Стоит отметить, что бактерии такого свойства не имели до появления соответствующих медикаментов. Это свойство позволяет инфекции сохраняться в организме даже после приема антибиотиков.
Обычно симптомы болезни исчезают, кажется, что человек здоров, но после прекращения антибиотикотерапии бактерии снова размножаются и симптомы болезни возвращаются. Причем устойчивость к медикаментам может быть природной, когда бактерия получила ее на генетическом уровне, и приобретенной, полученной в процессе жизнедеятельности.
Антибиотикорезистентность
Чтобы избавить себя от проблемы резистентности бактерию, стоит придерживаться нескольких правил:
Как распознать бактерии в быту и защититься от них
Среди всего множества микроорганизмов, живущих на Земле, болезнетворных (тех, которые вызывают различные инфекции и воспаления в человеческом организме) очень немного. Не более пяти процентов. И вот эти пять процентов являются серьезной угрозой для человека.
Как в относительно чистой обстановке, которая окружает человека в быту, могут появиться патогенные микробы:
К основным заболеваниям, которые вызывают микробные раздражители, относятся следующие виды воспалений:
воспаление нерва, которое могут вызвать разные группы сапрофитных микроорганизмов.
Воспаление нерва является одним из самых болезненных и трудноизлечимых. По причине бактериальной инфекции могут воспаляться:
Поражение периферических нервов вызвано не столько воздействием непосредственно на них болезнетворных микроорганизмов, сколько общим заражением организма токсическими веществами, на которые может отреагировать любой нерв.
Особенности строения
Клетка бактерии отличается не только тем, что в ней нет ядра, но и отсутствием митохондрий и пластид. ДНК данного прокариота находится в специальной ядерной зоне и имеет вид замкнутого в кольцо нуклеоида. У бактерии строение клетки состоит из клеточной стенки, капсулы, капсулоподобной оболочки, жгутиков, пили и цитоплазматичной мембраны. Внутреннее строение оформляют цитоплазма, гранулы, мезосомы, рибосомы, плазмиды, включения и нуклеоид.
Клеточная стенка бактерии выполняет функцию обороны и опоры. Вещества могут свободно протекать сквозь неё, благодаря проницаемости. Данная оболочка имеет в своем составе пектин и гемицеллюлозу. Некоторые бактерии выделяют особую слизь, которая может помочь защититься от пересыхания. Слизь формирует капсулу – полисахарид по химическому составу. В такой форме бактерия способна переносить даже очень большие температуры. Также она выполняет и другие функции, к примеру слипание с любыми поверхностями.
На поверхности клетки бактерии находятся тонкие белковые ворсинки – пили. Их может быть большая численность. Пили помогают клетке передавать генетический материал, а также обеспечивают слипание с другими клетками.
Под плоскостью стенки находится трехслойная цитоплазматичная мембрана. Она гарантирует транспорт веществ, а также имеет немалую роль в образовании спор.
Цитоплазма бактерий на 75 процентов произведена из воды. Состав цитоплазмы:
Обмен веществ у прокариотов возможен, как с участием кислорода, так и без его него. Большая их часть питаются уже готовыми питательными веществами органического происхождения. Очень мало видов способны сами синтезировать органические вещества из неорганических. Это сине-зеленые бактерии и цианобактерии, которые отыграли немалую роль в формировании атмосферы и насыщении её кислородом.
Классификация бактерий
Самой распространенной считается фенотипическая группировка, включенная в девятое издание Определителя Берджи. Ее принципы базируются на структуре стенок клетки.
Определитель Берджи также классифицирует бактерии по окраске по Граму. Методика Грама – это способ исследования, при котором окрашивание позволяет дифференцировать организмы по биохимическим свойствам стенок их клетки. Метод разработал в 1884 году датский врач Грам.
Крупнейшие группы бактерий в классификации Берджи:
В последние годы популярность набирает филогенетическая классификация, которая строится на принципах молекулярной биологии. В 60-е годы прошлого столетия был открыт один из первых способов определения родственных связей по схожести генома – методика сопоставления концентрации гуанина (элемента нуклеиновой кислоты) и цитозина (составляющей ДНК) в макромолекуле ДНК. Идентичные показатели их концентрации не свидетельствуют об эволюционной схожести микроорганизмов, но разница в 10% указывает на то, что бактерии относятся к разным родам.
В 70-е годы разработали еще одну методику, в корне изменившую теорию микробиологии – оценка последовательности генов в 16s рРНК. Посредством данного метода стало возможным выделение нескольких филогенетических группировок микроорганизмов и анализ их взаимосвязи.
Классификация на уровне вида осуществляется с помощью методики ДНК-ДНК гибридизации. Изучение досконально исследованных видов показывает, что 70% степени гибридизации описывают один вид, от 10% до 60% – один род, меньше 10% – различные роды.
Филогенетическая классификация частично копирует фенотипическую. Так, например, грамотрицательные входят и в ту, и в другую. Вместе с тем система грамотрицательных организмов практически полностью видоизменена. Архебактерии определены как независимый таксон высшего звена, некоторые таксономические группировки перераспределены, к одной категории отнесены микроорганизмы с различным экологическим предназначением.
Формы бактерий
Бактерии можно классифицировать, ориентируясь на их морфологию. Один из главных морфологических признаков – форма.
Выделяют несколько разновидностей:
На рисунке изображены их формы:
Шарообразные бактерии имеют сферическую форму, также бывают овальные и бобовидные организмы.
Чаще всего встречаются палочкообразные бактерии. Палочки собираются поодиночке, в парах (диплобактерии) или в цепях (стрептобактерии). Ряд палочкообразных организмов может при тяжелых условиях формировать споры. Бациллы являются споровыми палочками. Бациллы, похожие на веретено, называются клостридиями.
Витиеватые микроорганизмы имеют форму запятой (вибрионы), тонкой извилистой палочки (спирохеты), также могут иметь несколько завитков (спириллы).
У архебактерий нет пептидогликана (компонента, выполняющего механическую функцию) в стенках клетки. Они обладают специфическими рибосомами и рибосомными РНК (рибонуклеиновая кислота).
Морфология тонкостенных грамотрицательных организмов:
Среди толстостенных грамположительных микроорганизмов выделяют:
Распознавание видов
Отличить вирусы от бактерии в микроскоп – задача несложная даже для неспециалиста в микробиологии. А вот точно определить, каким бактериальным видом являются обнаруженные и выделенные из определенных сред прокариотические клетки, задача посложнее.
В лабораториях для дифференциации бактерий используются различные питательные среды, на которых проверяется выработка и действие тех ферментов, которые могут вырабатываться только представителями определенных видов, групп, семейств прокариотических организмов.
Принципы дифференциации на питательных средах:
Такими сложными операциями по определению видов, групп, семейств микробов могут себе позволить заниматься только специалисты-микробиологи в специально оборудованных лабораториях.
В быту эти методы недоступны, тем не менее человек практически постоянно сталкивается с действием болезнетворных микробов и должен знать, какие из них вызывают опасные инфекции и воспаления, а какие будут без особых сложностей нейтрализованы собственной иммунной системой человека.
Диагностика
Диагностика причин заболевания играет важнейшую роль в процессе лечения любой болезни. И чем раньше ее сделать, тем проще провести лечение. Первичная диагностика может проводиться самим пациентом в домашних условиях.
Если появились хотя бы малейшие подозрения о наличии заболевания, следует обратиться в клинику для проведения лабораторной диагностики. Наиболее распространенным методом является бакпосев. Для него нужно чтобы пациент сдал биоматериал.
Диагностика
В зависимости от целей исследования это может быть кровь, моча, частицы кожи, различные секреции или мокрота. Зараженный материал засеивается на 2 суток в специальные условия, способствующие развитию бактерий. После размножения микроорганизмов и создания колонии можно идентифицировать возбудитель.
Также можно дополнительно провести проверку бактерий на чувствительность к медикаментам. Также дополнительно используется общий анализ крови, серологическое исследование и исследование биоматериала под микроскопом.