Systematikk og morfologi av mikroorganismer. Hva er morfologien til mikroorganismer

Introduksjon

Mikrobiologi er vitenskapen om bittesmå organismer som er usynlige for det blotte øye, kalt mikrober eller mikroorganismer. Hun studerer mønstrene for deres liv og utvikling, så vel som endringene de forårsaker i kroppen til mennesker, dyr, planter og livløs natur. Utviklingen av mikrobiologi, i likhet med andre vitenskapelige disipliner, er nært avhengig av produksjonsmetoder, praktiske behov og den generelle utviklingen innen vitenskap og teknologi.

Målet med mikrobiologi som vitenskap er studiet av systematikk, morfologi (form og struktur) og fysiologi (livsaktivitet) til mikroorganismer, metoder for deres isolasjon og gjenkjennelse, samt klargjøring av deres betydning i naturen og anvendelsesmuligheter. innen ulike felt av menneskelig aktivitet.

Mikrobiologisk kontroll i matproduksjon representerer all forskning og kontrollmetoder knyttet til å bestemme graden av bakteriell forurensning av det kontrollerte objektet, samt metoder for kvantitativ regnskapsføring av mikroflora.

Morfologi av bakterier

Bakterieform

De aller fleste kjente bakterier er enten formet som kuler (sfæriske), sylindre (stavformede) eller spiraler. Sfæriske bakterier (fig. 1.) er enkeltstående (kokker), forbundet med to celler (diplokokker), fire celler (tetrakokker), i lange kjeder (streptokokker), i pakker (sarciner), i form av uregelmessig formede klynger (stafylokokker). ). Staveformede bakterier (fig. 1.) er forskjellige i forholdet mellom cellelengde og tverrstørrelse. I korte stenger er dette forholdet så lite at det er vanskelig å skille dem fra kokker; de er delt inn i bakterier (danner ikke sporer) og basiller (danner sporer). Spiralformede bakterier er preget av et annet antall svinger; spirillaer har fra en til flere svinger; vibrioer ser ut som buede stenger; de kan betraktes som en ufullstendig sving av en spiral.

Med utviklingen av mikroskopisk teknologi og forbedring av tilberedningsmetoder har andre eksotiske former for bakterier blitt oppdaget. Noen bakterier ser ut som en lukket eller åpen ring, noen har synlige cellulære utvekster (prosteker), hvor antallet varierer fra 1 til 8 eller mer, ormformede bakterier som ligner på krystaller er funnet, etc.

Strukturen til en bakteriecelle

En bakteriecelle har en svært kompleks heterogen og samtidig strengt ordnet struktur. Generelt sett skiller ikke strukturen til en bakteriecelle seg fra strukturen til cellene til høyere organismer. Cellen, som en universell enhet av livet, viste seg å være en så perfekt form for organisering av levende materie at den i utviklingsprosessen fra encellede til høyere flercellede organismer beholdt alle hovedtrekkene i strukturen, og følgelig, dens funksjoner.

Figur 1. Former av bakterier. Sfærisk: a - mikrokokker, b - streptokokker, c - diplokokker, d - stafylokokker, d - sarcina; staver: e - bakterier, g - bycillus, h,i - kronglete, k - spirillum.

I fig. 2. Et diagram av strukturen til en bakteriecelle av den berømte cytologen V.I. er presentert. Turkis. Formen til en bakteriecelle bestemmes av en stiv (stiv) cellevegg, som gir cellen en spesifikk, arvelig fiksert ytre form. På celleveggen til bakterier er det såkalte overflatestrukturer: kapsel, flageller, genital villi, flimmerhår. Under celleveggen er den cytoplasmatiske membranen (CPM), som avgrenser cellens cytoplasma. Den cytoplasmatiske membranen sammen med cytoplasmaet kalles en protoplast. Alle lag som ligger på utsiden av den cytoplasmatiske membranen kalles cellemembranen.

Celleveggen.

Prokaryoter har en cellevegg laget av peptidoglykan, som ikke finnes i eukaryote celler. Avhengig av strukturen til celleveggen er prokaryoter delt inn i to grupper: gram-positive og gram-negative. Denne inndelingen er basert på forskjellen i fargemetoden foreslått i 1884 av den danske vitenskapsmannen H. Gram. Celleveggene til gram-positive og gram-negative prokaryoter skiller seg kraftig ut i både kjemisk sammensetning og ultrastruktur.

Ris. 2. Skjema av strukturen til en bakteriecelle: O - cellemembran; CM - cytoplasmatisk membran; M - mitokondrion (mesosom); F - fettinneslutninger; NV - kjernefysisk vakuole; DNA - DNA-tråder; ES - ergastoplasmatisk system; R - ribosomer; B - volutin; G - glykogen

Celleveggen til gram-positive bakterier inneholder 50... 90 % peptidoglykan, gramnegative bakterier – 1... 10 % peptidoglykan. I tillegg til peptidoglykan inneholder celleveggen til gram-positive prokaryoter unike kjemiske forbindelser - teichoic syrer. Celleveggen til prokaryoter står for 5 til 50 % av cellens tørrstoff.

Celleveggen til prokaryoter utfører forskjellige funksjoner: beskytter cellen mekanisk mot miljøpåvirkninger, sikrer opprettholdelsen av dens ytre form og lar cellen eksistere i hypotoniske løsninger. Celleveggen inneholder kanaler, eller diffusjonsporer, for passiv transport av stoffer og ioner inn i cellen.

Celleveggen hindrer giftige stoffer i å komme inn i cellen. På yttersiden av celleveggen er det mange makromolekyler som kommer i kontakt med miljøet: spesifikke reseptorer for fager, antigener, makromolekyler som gir intercellulære interaksjoner under konjugering, samt mellom patogene bakterier og celler og vev fra høyere organismer.

Overflatestrukturer.

Bakterier har en kapsel utenfor celleveggen (fig. 3.) - en slimdannelse som omslutter cellen, opprettholder forbindelsen med celleveggen og har en amorf struktur. Avhengig av tykkelsen på kapselen finnes det mikrokapsler (tykkelse mindre enn 0,2 mikron) og makrokapsler (tykkelse større enn 0,2 mikron). Kapsler beskytter cellen mot mekanisk skade og uttørking, skaper en ekstra osmotisk barriere og tjener som en hindring for penetrering av fager. Noen ganger fungerer kapselen som en kilde til reservenæringsstoffer. Slim hjelper cellene med å feste seg til ulike overflater. For tiden brukes evnen til noen bakterier til å syntetisere kapsler (en slags ekstracellulære polymerer) i praksis som erstatninger for blodplasma og for produksjon av syntetiske filmer.

Fig 3.

Mange bakterier er immobile, men hvis de er i stand til å bevege seg, er denne bevegelsen sikret av flageller - strukturer som ligger på overflaten av cellene. Antall, størrelse og plassering av flageller er som regel en konstant karakteristikk for denne arten (fig. 4.), og har taksonomisk betydning. Uten flageller er det bare glidende bakterier og spiroketter som er i stand til å bevege seg. Typisk er tykkelsen på flagellen 15-20 nm, lengde 3-15 µm. Bakterier med flagella kan bevege seg veldig raskt, for eksempel Bac. megaterium med en hastighet på 16 mm/min, Vibro cholerae - 12 mm/min.

Ris. 4.

Med det polare arrangementet til flagellene fungerer de som en skipspropell og skyver cellen gjennom det omgivende flytende mediet. Rotasjonsbevegelsen til flagellen skjer på grunn av basalkroppen. Flagellene roterer relativt raskt. I spirilla roterer de med omtrent 3000 rpm, som er nær hastigheten til en gjennomsnittlig elektrisk motor. Rotasjonen av flagellene får også cellen til å rotere med 1/3 av denne hastigheten i motsatt retning.

Peritrichous flagella av E. coli fungerer som en godt koordinert spiralbunt og skyver cellen gjennom omgivelsene (fig. 4.).

Studie av flageller i et elektronmikroskop viste at de består av tre deler (fig. 5.). Hovedmassen til flagellen er en lang spiraltråd (fibrill), som passerer ved overflaten av celleveggen inn i en fortykket buet struktur - en krok. Tråden er festet med en krok til basalkroppen, som er et system av to eller fire ringer (L, P, Sw. M) trukket på en stang, som er en fortsettelse av kroken.

Ris. 5.

Nylig har det blitt gjort store fremskritt i å tyde mekanismen for bevegelse av prokaryoter. Den prokaryote cellen har en mekanisme som gjør at den kan konvertere elektrokjemisk energi direkte til mekanisk energi. I tillegg til flageller kan celleveggen til en prokaryot celle inneholde kjønnsvilli og flimmerhår i form av fremspring av ulike lengder (fig. 6).

Ris. 6. Typer E.coli hår: F - flagella, S - sex villi (F-lignende sexpili), C - flimmerhår.

Cytoplasmatisk membran.

Under celleveggen er det en cytoplasmatisk membran, som er et essensielt strukturelt element i enhver celle, hvis brudd på integriteten fører til tap av cellelevedyktighet. CPM står for 8...15 % av tørrstoffet i cellen. CPM er et protein-lipidkompleks og en liten mengde karbohydrater.

CPM utfører en rekke funksjoner ved å bruke spesielle transportører kalt translokaser. En spesiell overføring av ulike organiske og uorganiske molekyler og ioner skjer gjennom membranen.

Mange enzymer er lokalisert i CPM. CPM er hovedbarrieren som sikrer selektiv inn- og utgang av ulike stoffer og ioner inn i cellen.

Hos prokaryoter beskrives lokale invaginasjoner av CPM, som kalles mesosomer. Mesosomer varierer i størrelse, form og plassering i cellen. Det antas at mesosomer er assosiert med økt energimetabolisme av celler.

Cytoplasma.

Innholdet i cellen, omgitt av CPM, kalles cytoplasma. Cytoplasmaet har en homogen konsistens og inneholder et sett med løselig RNA, enzymer, produkter og substrater for metabolske reaksjoner. Cytoplasmaet inneholder ulike strukturer: ribosomer, genetisk apparatur (DNA) og inneslutninger av ulike kjemiske natur og funksjonelle formål.

Ribosomer er ribonukleoproteinpartikler med en størrelse på 15-20 nm. Antallet i en celle avhenger av intensiteten av proteinsynteseprosessen. En raskt voksende Escherichia coli-celle inneholder omtrent 15 000 ribosomer. Proteinsyntese utføres av aggregater som består av ribosomer, messenger- og transport-RNA-molekyler, kalt polyribosomer. Det genetiske apparatet til en prokaryot celle er representert av ett DNA-molekyl, som har formen av en kovalent lukket ring og kalles det bakterielle kromosomet. Lengden på et utfoldet DNA-molekyl kan være mer enn 1 mm, dvs. nesten 1000 ganger lengden til en bakteriecelle. Det genetiske apparatet til en prokaryot celle kalles en nukleoid.

I cytoplasmaet til prokaryoter er det forskjellige inneslutninger, hvorav noen fungerer som reservenæringsstoffer, representert av polysakkarider, lipider, polypeptider, polyfosfater og svovelavsetninger. Polysakkarider er glykogen, stivelse, granulosa (stivelseslignende stoff). De er mer vanlige blant representanter for anaerobe sporebakterier fra Clostridia-gruppen. Under ugunstige forhold brukes de som kilder til karbon og energi. Lipider akkumuleres i form av granuler som består av en polymer av β-hydroksysmørsyre. I noen prokaryoter som oksiderer hydrokarboner, utgjør poly-β-hydroksysmørsyre opptil 70 % av tørrstoffet i cellen.

Lipider tjener som en god kilde til karbon og energi for cellen. Polyfosfater, som også akkumuleres i form av granuler, kalles volutin og brukes av celler som en kilde til fosfor. Bakterier som utfører kjemosyntese gjennom oksidasjon av hydrogensulfid er preget av akkumulering av molekylært svovel i cellene deres. Alle akkumulerte (reserve) stoffer, presentert i form av polymermolekyler med høy molekylvekt, er avgrenset fra cytoplasmaet av en proteinmembran.

Bakteriepigmenter

Kolonier av mange bakterier er fargerike. Evnen til å syntetisere pigmenter bestemmes genetisk. Blant bakteriepigmentene er det karotenoider, fenazinfargestoffer, pyrroler, azakinoner, antocyaniner, etc.

Pigmenter beskytter cellene mot lysskader og bruker lys til fotosyntese. I mange mikroorganismer skjer pigmentdannelse kun i lys. For eksempel skyldes den knallrøde fargen til koloniene til Serratia marcescens tilstedeværelsen av pigmentet prodigiosin. Bakteriene Pseudomonas indigofem, Cotynebacterium insidiosum, Arthrobacter atrocyaneus og andre syntetiserer indigoidin, et vannuløselig blått pigment som frigjøres i mediet. Chromobacterium violaceum produserer det blåfiolette pigmentet violacein, som er uløselig i vann. Violacein er et derivat av indol, dannet under oksidasjon av tryptofan. Pseudomonas aeruginosa produserer pigmentet nix-pyocyanin. Ulike stammer av pseudomonader produserer pigmenter som fenazin-1-karboksylsyre, oksyklorofin, jod og noen ganger alle pigmenter sammen.

Alle pigmenter tilhører sekundære metabolitter, dvs. de tilhører ikke de forbindelsene som finnes i alle organismer, og er derivater av vanlige metabolitter eller strukturelle komponenter i cellen. Noen pigmenter har antibiotiske egenskaper, så mange pigmenterte mikroorganismer er antibiotikaprodusenter.

Vekst og metoder for reproduksjon av bakterier

Veksten av en prokaryot celle er en koordinert økning i mengden av alle de kjemiske komponentene den er bygget av. Vekst er et resultat av mange koordinerte biosyntetiske prosesser under streng regelmessig kontroll og resulterer i en økning i cellemasse og størrelse. Cellevekst er ikke ubegrenset. Etter å ha nådd en viss (kritisk) størrelse, gjennomgår cellen deling. De fleste prokaryoter er preget av lik binær tverrdeling, noe som fører til dannelsen av to identiske datterceller.

Hos de fleste gram-positive bakterier skjer deling gjennom syntesen av en tverrgående skillevegg som går fra periferien til sentrum. Den tverrgående skilleveggen er dannet fra CPM og peptidoglykanlaget. De ytre lagene syntetiseres senere.

Cellene til de fleste gramnegative bakterier deler seg ved innsnevring. For eksempel, i E. coli, på delingsstedet, finner man en gradvis økende og innadvendt krumning av CPM og celleveggen.

En variant av binær fisjon er spirende, der det dannes en liten utvekst (knopp) ved en av polene til modercellen, som øker i størrelse under veksten. Gradvis når knoppen størrelsen på modercellen og skiller seg fra den. Spirende celler gjennomgår senescens. Med lik binær fisjon gir modercellen opphav til to datterceller og forsvinner deretter. Ved spiring gir en morcelle opphav til en dattercelle og morfologiske forskjeller kan oppdages mellom dem. Delingen av en prokaryot celle begynner som regel en tid etter fullføringen av DNA-delingssyklusen.

Bakteriell sporulering

For å tåle ugunstige forhold danner vegetative celler av mange prokaryoter spesielle celler (endosporer) som har økt motstand. Morfologisk differensiering er basert på biokjemiske prosesser programmert av passende genetisk informasjon. Endosporedannelse skjer i prokaryoter og sopp.

Endosporen dannes inne i modercellen (sporangium), har spesifikke strukturer: flerlags proteindeksler, ytre og indre membraner, cortex (fig. 7.). Endosporer er motstandsdyktige mot forhøyede temperaturer og strålingsdoser, som er like for vegetative celler. Sporedannende bakterier inkluderer et stort antall prokaryoter fra 15 slekter, inkludert stavformede, sfæriske, spirillum og filamentøse organismer. Alle av dem har en cellevegg som er karakteristisk for gram-positive prokaryoter. Som regel dannes en endospore i hver bakteriecelle.

Prosessen med sporulering er best studert i representanter for slektene Bacillus og Clostridium. Før sporulering deler DNAet til den vegetative cellen seg. En tråd dannes langs cellens lange akse, deretter skiller omtrent 1/3 av tråden seg og går over i den formende sporen ved en av cellens poler. Deretter komprimeres cytoplasmaet, som sammen med DNA separeres fra resten av celleinnholdet ved hjelp av et skillevegg. Septum dannes ved invaginasjon av CPM fra periferien til sentrum, hvor den smelter sammen og sporemembranen dannes. Det avskårne området er "overgrodd" med en andre membran og en prospore dannes. På neste stadium begynner en cortex å dannes mellom prospore-membranene, og sporeintegument, bestående av flere lag, syntetiseres på utsiden.

Ris. 4 a og b - dannelse av septum, c og d - som omgir sporeprotoplasten av protoplasten til modercellen, e dannelse av cortex og sporemembraner; f - diagram av strukturen til en moden spore: 1 - exosporium, 2 - ytre skall av sporen; 3 - indre skall av sporen, 4 - cortex; 5 - celleveggen til embryoet, 6 - cytoplasmatisk membran, 7 - cytoplasma med kjernestoff

Hos mange bakterier dannes en annen struktur på toppen av endosporedekkene - exosporiumet, hvis struktur avhenger av bakterietypen. Hos prokaryoter fra slekten Clostridium ble det funnet vedheng på exosporium av ulike strukturer, noen ganger svært bisarre (fig. 8). Den funksjonelle betydningen av disse utvekstene er ikke klarlagt.

Endosporer av prokaryoter kjennetegnes ved et svært lavt nivå av metabolisme, de er svært motstandsdyktige mot miljøfaktorer: høye og lave temperaturer, dehydrering, lytiske faktorer, høy surhet i miljøet, stråling, mekanisk stress, etc. Mekanismene for endosporeresistens har ennå ikke blitt godt studert. Det antas at prokaryote endosporer stabiliseres av den dehydrerte tilstanden til cytoplasmaet, varmemotstanden til sporenzymer, tilstedeværelsen av dipicolinsyre og et stort antall toverdige kationer. Stabiliteten til endosporer forenkles også av overflatestrukturer: membraner, cortex, integument, som mekanisk beskytter innholdet i endosporen mot penetrasjon av aggressive stoffer fra utsiden.

Dannede hvilende endosporer kan forbli i en levedyktig tilstand i varierende tidsrom: fra flere dager til 1000 år eller mer. Nedenfor er avhengigheten av overlevelse av sporer av forskjellige grupper av bakterier på skadelige faktorer (høy temperatur og tørking).

Tabell 1

Ved mikroskopisk undersøkelse er endosporer godt synlige. I tvilsomme tilfeller kan du bruke spesiell farging, for hvilken det faste preparatet må kokes med en fuchsin-karbonløsning. Endosporer binder fargestoffet fast og misfarges ikke selv når de behandles med etanol eller eddiksyre; alt annet innhold i cellen blir misfarget.

Endosporen inneholder nesten alt tørrstoffet i cellen, men opptar 10 ganger mindre volum. Endosporer er ikke et obligatorisk stadium av basillens livssyklus. Under gunstige ernæringsmessige forhold kan basiller formere seg ved deling på ubestemt tid. Dannelsen av endosporer begynner først når det er mangel på næringsstoffer og når metabolske produkter akkumuleres i overkant.

Under gunstige forhold spirer de fleste endosporer. Prosentandelen av endosporespiring kan økes ved å varme opp noen sporer i vann ved 60 °C i 5 minutter, andre ved 100 °C i 10 minutter. Varmesjokk bør utføres umiddelbart før såing.

I næringsmiddelindustrien, for å ødelegge varmebestandige endosporer av bakterier, tyr de til kostbar sterilisering av matprodukter. For eksempel, hvis under pasteurisering (oppvarming ved 80 °C i 10 minutter) av matvarer dør de vegetative cellene til sporedannende bakterier og alle andre bakterier, kan varmebestandige endosporer tåle mye sterkere oppvarming, og noen sporer kan til og med tåler koking i flere timer.

Klassifisering av bakterier

Etter hvert som flere og flere nye bakterier ble beskrevet, oppsto det et presserende behov for å systematisere og sammenligne de nylig beskrevne kulturene med kjente. På slutten av det 19. - begynnelsen av det 20. århundre. Det har dukket opp bakteriedeterminanter som hjelper til med å klassifisere og identifisere nylig isolerte bakterier i henhold til visse egenskaper. Ved klassifisering er hovedoppgaven å bestemme typen av bakterier.

En art er en gruppe nært beslektede organismer som har samme opprinnelse og er preget av visse morfologiske, biokjemiske og fysiologiske egenskaper som bidrar til tilpasning til et spesifikt habitat.

Arter forenes til slekter, slekter til familier, så følger ordener, klasser, inndelinger og riker. Bakterietypen er beskrevet ved hjelp av egenskaper: morfologiske, kulturelle, fysiologisk-biokjemiske, etc.

Morfologiske egenskaper er celleform, tilstedeværelse eller fravær av flageller, kapsler, evne til å spore seg og Gram-farging.

Kulturelle egenskaper inkluderer det generelle utseendet til bakteriekolonien, tilstedeværelsen av pigment, etc.

Fysiologiske og biokjemiske egenskaper er metoden for å skaffe energi, behovet for næringsstoffer, holdning til miljøfaktorer, etc.

Den mest moderne determinanten for å identifisere bakterier er "Bergie's Brief Determinant of Bacteria", som best beskriver kjente bakterier. I den 8. utgaven av denne nøkkelen er alle bakterier, med unntak av cyanobakterier, gruppert i 19 deler. Nedenfor er en kort beskrivelse av dem:

Del 1. Fototrofiske bakterier. Denne delen inneholder grupperte fotosyntetiske bakterier, preget av et spesifikt sett med pigmenter og en spesiell type fotosyntese: lilla bakterier og grønne svovelbakterier. Pigmentene er representert av ulike typer bakterioklorofyll og karotenoider. Fotosyntese er ikke ledsaget av frigjøring av oksygen. Disse er hovedsakelig akvatiske mikroorganismer.

Del 2. Glidende bakterier. Sammensetningen av bakterier i denne delen inkluderer to ordener: myxobakterier (Mixobacteriales) og cytofager (Cytoppagales). Den første orden inkluderer bakterier som danner et lag med slim rundt cellen. Bakterier er mobile. Myxobakterier danner såkalte fruktlegemer, innenfor hvilke cellene går inn i en sovende tilstand. Den andre rekkefølgen inkluderer bakterier som ligner myxobakterier i bevegelsestype, men som ikke danner fruktlegemer. Ordren inkluderer fire familier av hovedsakelig vannlevende bakterier.

Del 3. Klamydobakterier. Denne delen består av filamentøse bakterier omgitt av en felles skjede og slimhinne. Skjeden består av et heteropolysakkarid, ofte dekket med oksider av jern eller mangan. Finnes i vannforekomster og jord.

Del 4. Spirende og (eller) stammebakterier. Denne delen inkluderer bakterier som danner vedheng (stilker), bestående av slim og celler som ikke er knyttet til cytoplasmaet, samt bakterier som danner filamentøse cellulære utvekster - prosteker. Bakterier er utbredt i jord og vann.

Del 5. Spirochetes. Denne delen samler bakterier som har utseendet til tynne spiralformede encellede former. Mange bakterier er sykdomsfremkallende, forårsaker syfilis og tilbakevendende feber.

Del 7. Gram-negative aerobe staver og kokker. Denne delen av bakterien inkluderer fem familier, hvorav en - Pseudomonas - er vidt utbredt i naturen: i luft, jord, sjø og ferskvann, slam, kloakk og matvarer. I sistnevnte forårsaker bakterier av denne familien ødeleggelse.

Del 8. Gram-negative fakultative anaerobe staver. Denne delen inkluderer to familier: Enterobacteriaceae og Vibrionaceae. Enterobacteriacea er en gramnegativ, sporeløs, aerob eller fakultativ anaerob basill. De mest studerte representantene for denne familien er bakteriene Escherichia coli, som alltid finnes i tarmene til mennesker og dyr, derfor bedømmes forurensning av vann og matprodukter av tilstedeværelsen av E. coli i dem. E. coli er blant de opportunistiske bakteriene. Bakterier fra denne familien fra slektene Salmonella og Shigella er blant årsakene til alvorlige tarmsykdommer hos mennesker. Bakterien Salmonella typhi er årsaken til tyfoidfeber. Bakterier av slekten Shigella er årsakene til bakteriell dysenteri. Vibrionaceae-familien inkluderer bakterier av arten Vibrio cholerae, årsaken til asiatisk kolera.

Del 9. Gram-negative anaerobe bakterier. Bakteriene som er gruppert i denne delen tilhører familien Bacteroidaceae. De er alle pinner; Disse er obligatoriske anaerober. Hovedhabitatet til disse bakteriene er tarmene til mennesker og dyr, og fordøyelseskanalen til insekter. Noen arter er patogene og forårsaker ulike lesjoner i huden, en rekke organer og vev i kroppen.

Del 13. Metanproduserende bakterier. Denne delen er representert av en familie - Methanobacteriaceae. Alle bakterier er homogene i fysiologiske egenskaper: de er obligatoriske anaerobe; hovedproduktet av energimetabolismen er metan. Hovedhabitatene er sumper, ulike behandlingsanlegg og drøvtyggeres vom.

Del 14. Gram-positive kokker. Denne delen inkluderer to grupper. Den første gruppen er aerobe og (eller) fakultative anaerobe bakterier fra familiene Micrococcaceae og Streptococccaceae. Den andre gruppen er obligatoriske anaerober av Peptococcaceae-familien. Bakterier fra familien Micrococcaceae er kokker som deler seg i mer enn ett plan, noen ganger ikke divergerer, og danner klynger med sfærisk eller uregelmessig form. Energi oppnås gjennom respirasjon eller gjæring. Dette er hovedsakelig saprofytter som ødelegger mange komplekse organiske stoffer og fungerer som «oppselere». Mange av dem er årsaker til matødeleggelse. Blant dem er det patogene former som tilhører slekten Staphylococcus. De utvikler seg på matvarer og produserer giftstoffer som forårsaker forgiftning.

Bakterier fra familien Streptococceae er kokker, ikke-bevegelige, ikke-sporeløse, fakultative anaerobe. Bakterier av slektene Streptococcus, Pediococcus, Aerococcus er homofermentativ melkesyre; bakterier av slekten Leuconostoc er heterofermentative melkesyrebakterier.

Bakterier fra Peptococcaceae-familien er obligatoriske anaerobe kokker som lever i jorda, på overflaten av korn, i munnhulen, mage-tarmkanalen og luftveiene hos mennesker og dyr; noen arter er sykdomsfremkallende.

Del 15. Staver og kokker som danner endosporer. Denne delen er representert av en familie - Bacillaceae, som inkluderer fem slekter. To av dem - basiller (Bacillus) og clostridia (Clostridium) - er de mest tallrike og er av størst interesse. Baciller er stavformede bakterier; de fleste av dem er mobile; danner endosporer; obligatoriske eller fakultative aerober. Baciller syntetiserer ulike lytiske enzymer som bryter ned proteiner, fett, polysakkarider og andre makromolekyler. Noen arter produserer antibiotika. De fleste er saprofytter. Hovedhabitatet er jord. Mange basiller er årsaker til matødeleggelse. Blant dem er det arter som er patogene for mennesker og dyr, for eksempel Bacillus anthracis, årsaken til miltbrann.

Slekten Clostridium inkluderer staver som skiller seg fra basiller i form av sporulering og obligatorisk anaerob eksistensmåte. De forårsaker smørsyregjæring, de fleste clostridier er saprofytter, innbyggere i jorda. Noen arter lever i tarmene til mennesker og dyr, for eksempel Cl. teteni - årsaken til stivkrampe, Cl. perfringens er årsaken til gass koldbrann, CL botulinum er en produsent av eksotoksin, en av de kraftigste biologiske giftene.

Del 16. Gram-positive asporogene stavformede bakterier. Denne delen er også representert av en familie - Lactobacillaceae, som inkluderer en slekt - Lactobacillus. Bakterier får energi gjennom homofermentativ eller heterofermentativ melkesyregjæring og er vidt distribuert i naturen: i jord, på nedbrytende dyre- og planterester, i tarmen til virveldyr, i melk og meieriprodukter. Det er patogene former. Mange bakterier brukes i produksjon av fermenterte melkeprodukter, oster, sylting av grønnsaker, deig, etc.

Del 17. Aktinomyceter og beslektede organismer. Denne delen kombinerer corynebakterier, propionsyrebakterier og actipomycetes.

Av de eksisterende artene av propionsyrebakterier er arten av størst interesse i mikrobiologien til matvarer arten Propionibacterium freudenreichii av slekten Propionibacterium. Bakterier av denne slekten er gram-positive, ikke-bevegelige staver som ikke danner sporer. Disse er obligatoriske anaerober. Propionsyrebakterier er mye brukt i osteproduksjon.

Actinomycetes inkluderer bakterier som danner forgrenede tråder og noen ganger utviklet mycel. De har forskjellige metoder for reproduksjon. De fleste actinomycetes reproduserer ved hjelp av sporer produsert på sporangia, som kan være lange eller korte, rette eller spiralformede med et annet antall krøller og plassering. Actinomycetes er representert av to familier: Mycobacteriaceae og Streptomycetaccae. Mycobacteriaceae-familien er representert av en slekt - Mycobacterium, et karakteristisk trekk ved dette er dannelsen av forgreningsformer i ung alder.

De fleste mykobakterier er saprofytter, lever i jorda og bruker et bredt utvalg av organiske forbindelser: proteiner, karbohydrater, fett, voks, parafiner. Noen arter er sykdomsfremkallende, for eksempel M. tuberculosis - årsaken til tuberkulose, M. leprae - årsaken til spedalskhet.

Representanter for Streptomycetaceae-familien danner velutviklet luftmycel og formerer seg ved sporer dannet i endene av hyfer og biter av mycel. Det er rundt 500 arter. Mange streptomyceter syntetiserer antibiotika som er aktive mot bakterier, sopp, alger, protozoer, fager og har en antitumoreffekt.

Del 18. Rickettsia. Denne delen inkluderer to bestillinger av bakterier - rickettsia (Rickettsiales) og chlamydia (Chlamydiales).

Rickettsiae er ikke-bevegelige bakterier som reproduserer gram-negativt bare i vertsceller, og forårsaker rickettsiose. Det er ikke-patogene arter.

Del 19. Mykoplasmer. Mykoplasma er prokaryoter som mangler cellevegg og er begrenset av en enkelt trelags membran. Cellene er veldig små, noen ganger ultramikroskopiske, pleomorfe. Reproduksjonsmetoden er ikke helt klar; Tilsynelatende oppstår det på grunn av dannelsen av kokkoide strukturer av "elementære kropper"; toparet deling og reproduksjon ved spirende er mulig. Hviletrinnene er ukjente. Når det gjelder mengden genetisk informasjon som finnes i genomet, inntar mykoplasma en mellomposisjon mellom E. coli og T-fager.

Systematikk og morfologi av mikroorganismer

1. Taksonomi av mikroorganismer

Taksonomi er fordelingen av mikroorganismer i henhold til deres opprinnelse og biologiske likhet. Systematikk omhandler en omfattende beskrivelse av arter av organismer, belysning av graden av beslektede forhold mellom dem og deres forening i klassifiseringsenheter av ulike nivåer av slektskap - taxa. Hovedspørsmålene som tas opp i taksonomien (tre aspekter, tre pilarer i taksonomien) er klassifisering, identifikasjon og nomenklatur.

Klassifisering er fordelingen (assosiasjonen) av organismer i samsvar med deres generelle egenskaper (lignende genotypiske og fenotypiske egenskaper) i ulike taxa.

Taksonomi er vitenskapen om metoder og prinsipper for distribusjon (klassifisering) av organismer i samsvar med deres hierarki. De mest brukte taksonomiske enhetene (taxa) er stamme, art, slekt. Påfølgende større taxa - familie, orden, klasse.

I moderne termer arter i mikrobiologi- et sett med mikroorganismer som har en felles evolusjonær opprinnelse, en nær genotype (en høy grad av genetisk homologi, vanligvis mer enn 60%) og de nærmest mulige fenotypiske egenskaper.

Numerisk (numerisk) taksonomi er basert på bruk av maksimalt antall sammenlignbare egenskaper og matematisk vurdering av graden av samsvar. Det store antallet sammenlignede fenotypiske egenskaper og prinsippet om deres like betydning gjorde klassifisering vanskelig.

Når man studerer, identifiserer og klassifiserer mikroorganismer, studeres oftest følgende (geno- og fenotypiske) egenskaper:

1. Morfologisk - form, størrelse, trekk ved relativ posisjon, struktur.

2. Tinktorial - forhold til ulike fargestoffer (fargingens art), primært til Gram-farging. På dette grunnlaget er alle mikroorganismer delt inn i gram-positive og gram-negative.

Morfologiske egenskaper og relasjon til Gram-farging gjør det som regel mulig å klassifisere mikroorganismen som studeres som tilhørende stor taxa - familie, slekt.

3. Kulturell - arten av veksten av mikroorganismen på næringsmedier.

4. Biokjemisk - evnen til å fermentere ulike underlag(karbohydrater, proteiner og aminosyrer, etc.), danner ulike biokjemiske produkter i livets prosess på grunn av aktiviteten til ulike enzymsystemer og metabolske egenskaper.

5. Antigen - avhenger hovedsakelig av den kjemiske sammensetningen og strukturen til celleveggen, tilstedeværelsen av flageller, kapsler, gjenkjennes av evnen til makroorganismen (verten) til å produsere antistoffer og andre former for immunrespons, oppdages i immunologiske reaksjoner .

6. Fysiologisk - metoder for karbohydrater (autotrofer, heterotrofer), nitrogen (aminoautotrofer, aminoheterotrofer) og andre typer ernæring, type respirasjon (aerober, mikroaerofile, fakultative anaerober, strenge anaerober).

7. Mobilitet og bevegelsestyper.

8. Evne til å danne sporer, sporenes natur.

9. Følsomhet for bakteriofager, fagtyping.

10. Kjemisk sammensetning av cellevegger - basiske sukkerarter og aminosyrer, lipid- og fettsyresammensetning.

11. Proteinspektrum (polypeptidprofil).

12. Følsomhet for antibiotika og andre legemidler.

13. Genotypisk (bruk av genosystematiske metoder).

I de siste tiårene, for å klassifisere mikroorganismer, i tillegg til deres fenotypiske egenskaper (se avsnitt 1 - 12), forskjellige genetiske metoder (studie av genotype - genotypiske egenskaper). Flere og mer avanserte metoder brukes - restriksjonsanalyse, DNA - DNA-hybridisering, PCR, sekvensering osv. De fleste metoder er basert på prinsippet om å bestemme graden av homologi av genetisk materiale (DNA, RNA). I dette tilfellet går de ofte ut fra den betingede antagelsen om at graden av homologi på mer enn 60% (for noen grupper av mikroorganismer - 80%) indikerer at mikroorganismene tilhører samme art (forskjellige genotyper - en genotype), 40- 60% - til samme slekt.

Identifikasjon.

De grunnleggende fenotypiske og genotypiske egenskapene som brukes for å klassifisere mikroorganismer brukes også for identifikasjon, dvs. å etablere deres taksonomiske posisjon og fremfor alt arter, er det viktigste aspektet ved den mikrobiologiske diagnostiseringen av infeksjonssykdommer. Identifikasjon utføres på grunnlag av å studere feno- og genotypiske egenskaper til smittestoffet som studeres og sammenligne dem med egenskapene til kjente arter. I dette arbeidet brukes ofte referansestammer av mikroorganismer, standard antigener og immunsera mot kjente prototype mikroorganismer. I patogene mikroorganismer studeres ofte morfologiske, tinktorielle, kulturelle, biokjemiske og antigene egenskaper.

Nomenklatur - navnet på mikroorganismer i samsvar med internasjonale regler. For å betegne bakteriearter brukes den binære latinske nomenklaturslekten/-arten, bestående av navnet på slekten (skrevet med stor bokstav) og arten (skrevet med liten bokstav). Eksempler: Shigella flexneri, Rickettsia sibirica.

I mikrobiologi brukes ofte en rekke andre begreper for å karakterisere mikroorganismer.

Stamme - enhver spesifikk prøve (isolat) av en gitt art. Stammer av samme art, som er forskjellige i antigene egenskaper, kalles serotyper (serovarianter, forkortet som serovarer), når det gjelder følsomhet for spesifikke fager - fagotyper, i biokjemiske egenskaper - kjemovarer, i biologiske egenskaper - biovarer, etc.

En koloni er en synlig isolert struktur når bakterier formerer seg på faste næringsmedier; den kan utvikle seg fra en eller flere foreldreceller. Hvis en koloni utvikler seg fra en foreldrecelle, kalles avkommet en klon.

Kultur er hele samlingen av mikroorganismer av samme art dyrket på et fast eller flytende næringsmedium.

Grunnprinsippet for bakteriologisk arbeid er isolere og studere egenskapene til bare ren(homogen, uten innblanding av fremmed mikroflora) avlinger.

2. Morfologi av bakterier

Prokaryoter skiller seg fra eukaryoter i en rekke grunnleggende egenskaper.

1. Mangel på en ekte differensiert kjerne (kjernemembran).

2. Mangel på utviklet endoplasmatisk retikulum og Golgi-apparat.

3. Fravær av mitokondrier, kloroplaster, lysosomer.

4. Manglende evne til endocytose (fange opp matpartikler).

5. Celledeling er ikke assosiert med sykliske endringer i cellestruktur.

6. Betydelig mindre størrelser (vanligvis). De fleste bakterier er 0,5-0,8 mikrometer (µm) x 2-3 µm i størrelse.

Basert på deres form skilles følgende hovedgrupper av mikroorganismer.

1. Kuleformet eller kokker (fra gresk - korn).

2. Stangformet.

3. Krympet.

4. Trådaktig.

Coccoid bakterier (cocci) av forholdets natur etter deling deles de inn i en rekke alternativer.

1. Mikrokokker. Cellene er lokalisert alene. De er en del av den normale mikrofloraen og finnes i det ytre miljøet. De forårsaker ikke sykdommer hos mennesker.

2. Diplococci. Delingen av disse mikroorganismene skjer i ett plan, cellepar dannes. Blant diplococci er det mange patogene mikroorganismer - gonococcus, meningokokker, pneumococcus.

3. Streptokokker. Divisjon utføres i ett plan, multiplikasjonscellene opprettholder forbindelsen (divergerer ikke), danner kjeder. Det er mange patogene mikroorganismer som forårsaker sår hals, skarlagensfeber og purulente inflammatoriske prosesser.

4. Tetracoccer. Deling i to innbyrdes perpendikulære plan med dannelse av tetrader (dvs. fire celler). De har ingen medisinsk betydning.

5. Sarciner. Inndeling i tre innbyrdes vinkelrette plan, og danner baller (pakker) med 8, 16 eller flere celler. Ofte funnet i luften.

6. Stafylokokker (fra latin - drueklase). De deler seg tilfeldig i forskjellige plan, og danner klaser som ligner drueklaser. De forårsaker en rekke sykdommer, først og fremst purulent-inflammatoriske.

Staveformede mikroorganismer.

1. Bakterier er staver som ikke danner sporer.

2. Baciller er aerobe sporedannende mikrober. Diameteren til sporen overskrider vanligvis ikke størrelsen (“bredden”) til cellen (endosporen).

3. Clostridia er anaerobe sporedannende mikrober. Diameteren på sporen er større enn diameteren (diameteren) til den vegetative cellen, noe som får cellen til å ligne en spindel eller tennisracket.

Det må huskes at begrepet "bakterier" ofte brukes for å referere til alle prokaryote mikrober. I en snevrere (morfologisk) forstand er bakterier stavformede former av prokaryoter som ikke har sporer.

Vridde former for mikroorganismer.

1. Vibrios og campylobacters - har en bøyning, kan være i form av et komma, en kort krøll.

2.Spirillas - har 2-3 krøller.

3. Spirochetes - har et annet antall hvirvler, en axostyle - et sett med fibriller, et bevegelsesmønster og strukturelle trekk som er spesifikke for forskjellige representanter (spesielt terminalseksjonene). Av det store antallet spiroketter er representanter for tre slekter av størst medisinsk betydning - Borrelia, Treponema, Leptospira.

Karakteristikker av morfologien til rickettsia, klamydia, mykoplasmas, mer detaljerte egenskaper av vibrioer og spiroketter vil bli gitt i de relevante delene av privat mikrobiologi.

Vi avslutter denne delen med en kort beskrivelse (nøkkel) for karakterisering av hovedslektene av mikroorganismer av medisinsk betydning, basert på kriteriene som brukes i Bergey-identifikasjonen av bakterier.

Bord. Nøkkel til hovedgruppene av bakterier

Hovedgrupper av bakterier - Slekter av bakterier

1. Buede bakterier med tynne vegger, mobilitet sikres ved glidende - glidende bakterier

Treponema

2. Buede bakterier med tynne vegger, mobilitet er forbundet med tilstedeværelsen av en aksial tråd - spiroketter

Borrelia, Leptospira

A. Mycelformer

Mycobacterium, Actinomyces, Nocardia, Streptomyces

B. Enkel encellet

Rickettsia, Coxiella, Klamydia

2/fri bolig

EN. gram-positiv:

kokker - Streptokokker, Staphylococcus

ikke-sporedannende stenger

Corynebacterium, Listeria, Erysipelothrix

sporedannende stenger

inkl. obligatorisk aerobe - Bacillus

inkl. obligatoriske anaerober - Clostridium

b. gram negativ:

kokker - Neisseria

ikke-koliforme bakterier

inkl. spiralform - Spirillum

inkl. rette, veldig små pinner

Pasteurella, Brucella, Yersinia, Francisella, Haemophilus, Bordetella

coli

inkl. fakultative anaerober

Escherichia, Salmonella, Shigella, Klebsiella, Proteus, Vibrio

inkl. obligatorisk aerobe - Pseudomonas

inkl. obligatoriske anaerober - Bacteroides, Fusobacterium

4. Uten cellevegger - Mykoplasma, Ureaplasma

3. Struktur av en bakteriecelle

De obligatoriske organellene er: kjernefysisk apparat, cytoplasma, cytoplasmatisk membran.

Valgfri(liten) strukturelle elementer er: cellevegg, kapsel, sporer, pili, flageller.

1. I midten av bakteriecellen er det en nukleoid - en kjerneformasjon, oftest representert av ett ringformet kromosom. Består av en dobbelttrådet DNA-tråd. Nukleoidet er ikke separert fra cytoplasmaet av kjernemembranen.

2. Cytoplasma er et komplekst kolloidalt system som inneholder ulike inneslutninger av metabolsk opprinnelse (korn av volutin, glykogen, granulosa, etc.), ribosomer og andre elementer i proteinsyntesesystemet, plasmider (ekstranukleoid DNA), mesosomer(dannet som et resultat av invaginasjon av den cytoplasmatiske membranen inn i cytoplasma, deltar i energimetabolisme, sporulering og dannelsen av intercellulær septum under deling).

3. Den cytoplasmatiske membranen begrenser cytoplasmaet på yttersiden, har en trelags struktur og utfører en rekke viktige funksjoner - barriere (skaper og opprettholder osmotisk trykk), energi (inneholder mange enzymsystemer - respiratorisk, redoks, utfører elektron overføring), transport (overføring av ulike stoffer inn og ut av cellen).

4. Cellevegg - iboende i de fleste bakterier (bortsett fra mykoplasma, aholeplasma og noen andre mikroorganismer som ikke har en ekte cellevegg). Den har en rekke funksjoner, primært som gir mekanisk beskyttelse og en konstant form av celler; de antigene egenskapene til bakterier er i stor grad assosiert med dens tilstedeværelse. Den består av to hovedlag, hvorav det ytre er mer plastisk, det indre er stivt.

Den viktigste kjemiske forbindelsen i celleveggen, som kun er spesifikk for bakterier - peptidoglykan(mureinsyrer). En viktig egenskap for taksonomi av bakterier avhenger av strukturen og den kjemiske sammensetningen av bakteriecelleveggen - Forholdet til Gram-flekken. I samsvar med det skilles to store grupper: gram-positive ("gram +") og gram-negative ("gram -") bakterier. Veggen av gram-positive bakterier etter Gram-farging beholder jodkomplekset med gentian fiolett(farget blåfiolett), gramnegative bakterier mister dette komplekset og den tilsvarende fargen etter behandling og farges rosa på grunn av farging med fuchsin.

Funksjoner av celleveggen til gram-positive bakterier.

En kraftig, tykk, enkelt organisert cellevegg, som domineres av peptidoglykan og teichoic syrer, ingen lipopolysakkarider (LPS), og ofte ingen diaminopimelinsyre.

Funksjoner av celleveggen til gramnegative bakterier.

Celleveggen er mye tynnere enn gram-positive bakterier og inneholder LPS, lipoproteiner, fosfolipider og diaminopimelinsyre. Strukturen er mer kompleks - det er en ytre membran, så celleveggen er trelags.

Når grampositive bakterier behandles med enzymer som ødelegger peptidoglykan, oppstår strukturer kalt protoplaster som er fullstendig blottet for en cellevegg. Behandling av gramnegative bakterier med lysozym ødelegger bare peptidoglykanlaget, uten å fullstendig ødelegge den ytre membranen; slike strukturer kalles sfæroplaster. Protoplaster og sfæroplaster har en sfærisk form (denne egenskapen er assosiert med osmotisk trykk og er karakteristisk for alle cellefrie former for bakterier).

L- former for bakterier.

Under påvirkning av en rekke faktorer som påvirker bakteriecellen negativt (antibiotika, enzymer, antistoffer, etc.), L- transformasjon bakterier, som fører til permanent eller midlertidig tap av celleveggen. L-transformasjon er ikke bare en form for variasjon, men også en tilpasning av bakterier til ugunstige levekår. Som et resultat av endringer i antigene egenskaper (tap av O- og K-antigener), en reduksjon i virulens og andre faktorer, får L-former evnen til å forbli i lang tid ( fortsette) i vertens kropp, og opprettholder en treg smittsom prosess. Tapet av celleveggen gjør L-former ufølsomme for antibiotika, antistoffer og ulike kjemoterapimedisiner, hvor brukspunktet er den bakterielle celleveggen. Ustabil L-former er kapable omvendt til klassiske (originale) former for bakterier som har en cellevegg. Det er også stabile L-former av bakterier, fraværet av en cellevegg og manglende evne til å reversere til de klassiske bakterieformene er genetisk fiksert. På en rekke måter er de veldig like mykoplasma og andre Mollicutes- bakterier som mangler cellevegg som et taksonomisk trekk. Mikroorganismer som tilhører mykoplasma er de minste prokaryotene, har ikke cellevegg og har, som alle bakterielle veggløse strukturer, en sfærisk form.

Til overflatestrukturene til bakterier(valgfritt, som celleveggen), inkluderer kapsel, flagella, mikrovilli.

Kapsel eller et slimlag omgir membranen til en rekke bakterier. Fremheve mikrokapsel, oppdaget ved elektronmikroskopi i form av et lag med mikrofibriller, og makrokapsel, detekterbar ved lysmikroskopi. Kapselen er en beskyttende struktur (først og fremst fra å tørke ut); i en rekke mikrober er den en patogenisitetsfaktor, forhindrer fagocytose og hemmer de første stadiene av beskyttende reaksjoner - gjenkjennelse og absorpsjon. U saprofytter kapsler dannes i det ytre miljøet, i patogener, oftere i vertskroppen. Det finnes en rekke metoder for farging av kapsler avhengig av deres kjemiske sammensetning. Kapselen består ofte av polysakkarider (den vanligste fargen er Ginsu), sjeldnere fra polypeptider.

Flagella. Bevegelige bakterier kan gli (bevege seg langs en fast overflate som et resultat av bølgelignende sammentrekninger) eller flyte, bevege seg på grunn av filamentlignende spiralbuede proteiner ( flagellinaceae etter kjemisk sammensetning) formasjoner - flagella.

Basert på lokalisering og antall flageller, skilles en rekke former for bakterier.

1.Ensartet - har en polar flagell.

2. Lophotrichs - har en polart plassert bunt av flageller.

3.Amphitrichous - har flageller ved diametralt motsatte poler.

4. Peritrichous - har flageller langs hele omkretsen av bakteriecellen.

Evnen til målrettet bevegelse (kjemotaksi, aerotaxis, fototaksis) hos bakterier er genetisk bestemt.

Fimbriae eller flimmerhår- korte filamenter, i stort antall som omgir bakteriecellen, ved hjelp av hvilke bakterier festes til underlag (for eksempel til overflaten av slimhinner). Således er fimbriae faktorer for adhesjon og kolonisering.

F- pili (fertilitetsfaktor)- apparat bakteriell konjugasjon, finnes i små mengder i form av tynne proteinfibre.

Endosporer og sporulering.

Sporulering- en metode for å bevare visse typer bakterier under ugunstige miljøforhold. Endosporer dannes i cytoplasmaet, er celler med lav metabolsk aktivitet og høy motstand ( motstand) til tørking, kjemiske faktorer, høy temperatur og andre ugunstige miljøfaktorer. Lysmikroskopi brukes ofte for å identifisere sporer. ifølge Ozheshko. Høy motstand er forbundet med høyt innhold kalsiumsalt av dipicolinsyre sporer i skallet. Plasseringen og størrelsen på sporer i ulike mikroorganismer er forskjellig, noe som har differensialdiagnostisk (taksonomisk) betydning. Hovedfasene i "livssyklusen" til sporer sporulering(inkluderer forberedende stadium, prespore stadium, skjelldannelse, modning og dvale) og spiring, som slutter med dannelsen av en vegetativ form. Prosessen med sporulering er genetisk bestemt.

Ukulturbare former for bakterier.

Mange arter av gram-negative bakterier som ikke danner sporer, har en spesiell adaptiv tilstand - ukultiverbare former. De har lav metabolsk aktivitet og formerer seg ikke aktivt, d.v.s. De danner ikke kolonier på fast næringsmedium og blir ikke oppdaget av kultur. De er svært motstandsdyktige og kan forbli levedyktige i flere år. Ikke oppdaget med klassiske bakteriologiske metoder, oppdaget kun ved bruk av genetiske metoder ( polymerasekjedereaksjon - PCR).

4. Morfologiske egenskaper av sopp

Sopp og protozoer har en klart definert kjerne og er klassifisert som eukaryoter. Sopp er større enn bakterier, i evolusjonære termer er de nær planter (tilstedeværelsen av en cellevegg som inneholder kitin eller cellulose, vakuoler med cellesaft, manglende evne til å bevege seg, synlig bevegelse av cytoplasma). Kjernematerialet til sopp er skilt fra cytoplasmaet av kjernemembranen. Gjær sopp danner individuelle ovale celler. Form sopp danner cellulære trådlignende strukturer kalt hyfer. Mycelium - sammenveving av hyfer - den viktigste morfologiske strukturen. Hos lavere sopp er myceliet encellet og har ingen indre skillevegger ( sept). Sopp formerer seg seksuelt og aseksuelt (vegetativt). Under vegetativ forplantning dannes spesialiserte reproduktive strukturer - sporer - konidier. De kan være plassert i spesialiserte containere - sporangia(endosporer) eller løsne fra frukthyfer (exosporer). Mindre vanlig observert er dannelsen av sporer inne i celler ( oidii), som er segmenter av hyfer. Gjærceller formerer seg ved knoppskyting og danner ikke mycel. Seksuell reproduksjon innebærer interaksjon av spesialiserte celler som har betydelige forskjeller i morfologi i forskjellige sopp og ofte brukes som en differensialdiagnostisk funksjon.

De fleste sopparter av medisinsk betydning er preget av tilstedeværelsen av konidier (eller eksosporer), som er former for ikke-kjønnet reproduksjon. Klassifiseringen deres er i stor grad basert på de morfologiske formene av konidier. Deres vanligste former er blastoporer, klamydosporer, artrosporer, konidiosporer.

Blastosporer er enkle strukturer som dannes som følge av knoppskyting, etterfulgt av separasjon av knoppen fra foreldrecellen, for eksempel i gjærsopp.

Klamydosporer dannes som et resultat av utvidelsen av hyfeceller for å danne en tykk membran som beskytter sporene mot ugunstige miljøforhold.

Arthrosporer er sporer dannet ved fragmentering av hyfer til individuelle celler. De finnes i gjærlignende sopp, årsaken til coccidioidosis, vevsformer av dermatofytter i hår, hudskjell og negler.

Konidiosporer er modne ytre sporer som oppstår på differensierte konidioforer (konidioforer), som skiller seg fra andre myceltråder i form og størrelse (i Aspergillus, penicillium) eller lokalisert på sidene og endene av en hvilken som helst gren av mycelet, festet til det direkte eller med en tynn stilk.

Endosporer av perfekte sopp inkluderer sporangiosporer av mucor-sopp, som utvikler seg i spesielle organer (sporangia) som ligger på toppen av sporangioforen. Sporene frigjøres når veggen til sporangium sprekker.

Endosporer finnes også i vevsformer av coccidioidosis patogener. De utvikler seg i runde formasjoner - kuler; når veggen til en moden kule sprekker, kommer de inn i det ytre miljøet.

Den viktigste funksjonelle forskjellen mellom sporer i bakterier og sopp: i bakterier gir sporer overlevelse under ugunstige miljøforhold, i sopp er dannelsen av sporer en metode for reproduksjon.

5. Morfologiske egenskaper ved actinomycetes (strålende sopp i henhold til gamle klassifikasjoner)

Actinomycetes er former for bakterier som har ekte mycel uten skillevegger. Mycelets (i form av forgrenede tråder) veksten av disse gram-positive bakteriene gir dem en ytre likhet med sopp. Denne likheten forsterkes av tilstedeværelsen i høyere former for actinomycetes av eksterne ikke-seksuelle sporer, som kalles konidier.

I motsetning til sopp har aktinomyceter en prokaryotisk cellestruktur, inneholder ikke kitin eller cellulose i celleveggen og formerer seg kun ukjønnet. Hos nedre aktinomyceter er myceliet fragmentert til typiske encellede bakterier. Mycelet til actinomycetes er delt inn i substrat (i substratet) og luft. Filamentøse bakterier inkluderer mykobakterier, slektene Nacardia og actinomycetes, og flere slekter av høyere actinomycetes.

Representanter for slekten Mycobacterium, som inkluderer årsakene til tuberkulose, er syrefaste mikroorganismer som ikke godtar maling. Deres høye motstand i det ytre miljø, syrebestandighet og en rekke andre egenskaper er assosiert med celleveggens spesielle sammensetning, høye innhold av lipider og voks.

Mikroorganismer som tilhører høyere actinomycetes (slekten Streptomyces, Micromonospora) danner mycel og formerer seg med eksterne ikke-seksuelle sporer eller konidier. Det vanlige habitatet for de fleste av dem er jord. Imidlertid kan en rekke actinomycetes og nocardia-arter infisere sår og forårsake abscessdannelse. Actinomycetes er preget av dannelsen av drusen - tette "korn" i puss, som er tilfeldig sammenflettede filamenter av mycel i midten med radielle "klubber" som strekker seg til periferien, kolbeformet, utvidet i endene. Noen actinomycetes (som streptomycetes) er assosiert med evnen til å produsere antibiotika.

6. Morfologiske egenskaper ved protozoer

Litteratur:

2. Koralyuk A.M. "Medisinsk mikrobiologi", 2002.

3. Deryabin D.G. "Stafylokokker: økologi og patogenisitet", 2000.

4. Identifikator for bakterien Bergey, i 2 bind.

5. Shub G.M., Korzhenevich V.I. "Kort kurs i medisinsk mikrobiologi", 2001.

Mikroorganismer.

Formen og størrelsen på mikroorganismer er svært forskjellige.

Basert på deres form skilles følgende hovedgrupper av mikroorganismer.

1. Kuleformet eller kokker (fra gresk - korn).

2. Stangformet.

3. Krympet.

Coccoid bakterier (cocci) av forholdets natur etter deling deles de inn i en rekke alternativer.

1.Mikrokokker. Cellene er lokalisert alene. De er en del av den normale mikrofloraen og finnes i det ytre miljøet. De forårsaker ikke sykdommer hos mennesker.

2.Diplococci. Delingen av disse mikroorganismene skjer i ett plan, cellepar dannes. Blant diplococci er det mange patogene mikroorganismer - gonococcus, meningokokker, pneumococcus.

3.Streptokokker. Divisjon utføres i ett plan, multiplikasjonscellene opprettholder forbindelsen (divergerer ikke), danner kjeder. Det er mange patogene mikroorganismer - forårsakende midler av sår hals, skarlagensfeber og purulente inflammatoriske prosesser.

4.Tetracoccer. Deling i to innbyrdes perpendikulære plan med dannelse av tetrader (dvs. fire celler). De har ingen medisinsk betydning.

5.Sarciner. Inndeling i tre innbyrdes vinkelrette plan, og danner baller (pakker) med 8, 16 eller flere celler. Ofte funnet i luften.

6.Staphylococcus(fra latin - drueklase). De deler seg tilfeldig i forskjellige plan, og danner klaser som ligner drueklaser. De forårsaker en rekke sykdommer, først og fremst purulent-inflammatoriske.

Staveformede mikroorganismer.

1. Bakterier er staver som ikke danner sporer.

2.Basiller er aerobe sporedannende mikrober. Diameteren til sporen overskrider vanligvis ikke størrelsen (“bredden”) til cellen (endosporen).

Det må huskes at begrepet "bakterie" ofte brukes for å referere til alle prokaryote mikrober. I en snevrere (morfologisk) forstand er bakterier stavformede former av prokaryoter som ikke har sporer.

Vridde former for mikroorganismer.

1.Spirillas - har 2-3 krøller.

2. Spirochetes - har et annet antall hvirvler, axostyle - et sett med fibriller, et spesifikt bevegelsesmønster og strukturelle trekk (spesielt terminalseksjonene) for forskjellige representanter. Av det store antallet spiroketter er representanter for tre slekter av størst medisinsk betydning - Borrelia, Treponema, Leptospira.

Strukturen til en bakteriecelle.

De obligatoriske organellene er: nukleoid, cytoplasma, cytoplasmatisk membran.

Valgfri(liten) strukturelle elementer er: inneslutninger, kapsel, sporer, pili, flageller.

1.I midten av bakteriecellen er nukleoid- en kjernefysisk formasjon, oftest representert av ett ringformet kromosom. Består av en dobbelttrådet DNA-tråd. Nukleoidet er ikke separert fra cytoplasmaet av kjernemembranen.

Grunnleggende egenskaper ved virus, der de skiller seg fra resten av den levende verden.

1.Ultramikroskopiske dimensjoner (målt i nanometer). Store virus (koppevirus) kan nå størrelser på 300 nm, små - fra 20 til 40 nm. 1 mm=1000 µm, 1 µm=1000 nm.

3. Virus er ikke i stand til vekst og binær fisjon.

4. Virus formerer seg ved å reprodusere seg selv i en infisert vertscelle ved å bruke sin egen genomiske nukleinsyre.

6. Habitatet til virus er levende celler - bakterier (disse er bakterielle virus eller bakteriofager), plante-, dyre- og menneskeceller.

Alle virus eksisterer i to kvalitativt forskjellige former: ekstracellulært - virion og intracellulært - virus. Taksonomien til disse representantene for mikrokosmos er basert på egenskapene til virioner - den siste fasen av virusutviklingen.

Struktur (morfologi) av virus.

1.Virusgenom danner nukleinsyrer, representert av enkelttrådede RNA-molekyler (i de fleste RNA-virus) eller dobbelttrådete DNA-molekyler (i de fleste DNA-virus).

2.Capsid- et proteinskall som den genomiske nukleinsyren er pakket i. Kapsiden består av identiske proteinunderenheter - kapsomerer. Det er to måter å pakke kapsomerer inn i en kapsid - spiralformede (spiralformede virus) og kubiske (sfæriske virus).

Med spiralsymmetri proteinunderenheter er ordnet i en spiral, og mellom dem, også i en spiral, er den genomiske nukleinsyren (filamentøse virus) lagt ut. Med kubisk type symmetri virioner kan være i form av polyedre, oftest - tjue-edre - Ikosaeder.

3.Simply designet virus bare har nukleokapsid, dvs. genomkomplekset med kapsiden kalles "naken".

4. Andre virus har et ekstra membranlignende skall på toppen av kapsiden, ervervet av viruset på tidspunktet for utgang fra vertscellen - superkapsid. Slike virus kalles "kledd".

I tillegg til virus er det enda enklere organiserte former for midler som kan overføres - plasmider, viroider og prioner.

Morfologi av Rickettsia

Rickettsia har ikke sporer, kapsler og er ubevegelig. Gram negativ. I følge Romanovsky-Giemsa og i henhold til Zdrodovsky-metoden er de malt røde. Strukturen til celleveggen ligner strukturen til veggen til gramnegative bakterier.

De er årsaker til tyfus og Brils sykdom.

Morfologiske egenskaper ved sopp.

Sopp og protozoer har en klart definert kjerne og er klassifisert som eukaryoter. Sopp er større enn bakterier, i evolusjonære termer er de nær planter (tilstedeværelsen av en cellevegg som inneholder kitin eller cellulose, vakuoler med cellesaft, manglende evne til å bevege seg, synlig bevegelse av cytoplasma). Kjernematerialet til sopp er skilt fra cytoplasmaet av kjernemembranen. Gjær sopp danner individuelle ovale celler. Form sopp danner cellulære filamentlignende strukturer - hyfer. Mycelium- sammenveving av hyfer - den viktigste morfologiske strukturen. Hos lavere sopp er myceliet encellet og har ingen indre skillevegger ( sept). Sopp formerer seg seksuelt og aseksuelt (vegetativt). Under vegetativ forplantning dannes spesialiserte reproduktive strukturer - sporer - konidier. De kan være plassert i spesialiserte containere - sporangia(endosporer) eller løsne fra frukthyfer (exosporer).

Den viktigste funksjonelle forskjellen mellom sporer i bakterier og sopp: i bakterier gir sporer overlevelse under ugunstige miljøforhold, i sopp er dannelsen av sporer en metode for reproduksjon.

Morfologiske egenskaper ved actinomycetes(strålende sopp i henhold til gamle klassifikasjoner). Actinomycetes er former for bakterier som har ekte mycel uten skillevegger. Mycelets (i form av forgrenede tråder) veksten av disse gram-positive bakteriene gir dem en ytre likhet med sopp. Denne likheten forsterkes av tilstedeværelsen i høyere former for actinomycetes av eksterne ikke-seksuelle sporer, som kalles konidier.

Det vanlige habitatet for de fleste av dem er jord. Imidlertid kan en rekke actinomycete-arter infisere sår og forårsake abscessdannelse. Noen actinomycetes (som streptomycetes) er assosiert med evnen til å produsere antibiotika.

Studenten skal kunne: bakteriers morfologi, metoder for mikroskopisk undersøkelse, regler for farging av bakterier.

Stikkord og termer: nukleoid. Kapsel. Spore. Flagella. Cytoplasmatisk membran. Celleveggen.

BAKTERIERS MORFOLOGI

Bakterier kan være runde, stavformede eller kronglete. Runde bakterier kalles kokker (en celle er en kokker). Ordet "kokk" kommer fra det greske ordet "kokkos", som betyr frø. Vanligvis har kokker en vanlig sfærisk form. Noen kokker, etter å ha delt seg i samme plan, forblir assosiert i par. Dette er diplokokker. Mindre vanlig er de noe spisse, som pneumokokker - årsakene til bakteriell lungebetennelse (fig. 2.1), eller har utseendet til kaffebønner eller bønner, som menigokokker - årsakene til hjernehinnebetennelse. Gonokokker, årsakene til kjønnssykdommen gonoré, ser helt like ut (fig. 2.2).

Basert på plasseringen av cellene etter deling, kan kokker deles inn i flere grupper; i noen av dem, etter deling, divergerer cellene og er lokalisert enkeltvis. Slike former kalles mikrokokker. Noen ganger danner kokker, når de deler seg, klaser som ligner drueklaser. Slike former kalles stafylokokker (fig. 2.3).

Ris. 2.1.

Hos streptokokker skjer det også deling i samme plan, men cellene er ikke skilt fra hverandre, og derfor dannes det kjeder av ulik lengde (fig. 2.4).

Ris. 2.4.

Noen kokker deler seg i tre innbyrdes vinkelrette plan, noe som fører til dannelsen av særegne kubikkformede klynger. Slike klynger av kokker kalles sardiner (fig. 2.5). Hvis cellene etter deling i to innbyrdes perpendikulære plan er ordnet i form av kombinasjoner av fire kokker, kalles slike klynger tetracocci (fig. 2.6).

Ris. 2.5.

Ris. 2.6.

Staveformede bakterier har avrundede eller spisse ender. Arrangementet av celler etter deling er også variert - enkeltstaver, to om gangen, i kjeder, etc. (Fig. 2.7).

Ris. 2.7.

Innviklede, eller spiralformede, bakterier er ofte funnet. Det er to grupper av innviklede former for bakterier. Den første gruppen inkluderer spirilla, som har formen av lange buede (en eller flere krøller) stenger, og vibrioer, som bare representerer en del av en spiralvending og ser ut som et komma. Den andre gruppen av kronglete bakterier - spiroketter - er lange og tynne celler med et stort antall små krøller (fig. 2.8).

Bakterieceller er svært små, målt i mikrometer (μm). Kokker har en diameter på ca. 0,5-1,0 mikron. Bredden på stavformede bakterier varierer fra 0,5 til 1,0 mikron, og lengden kan nå flere titalls mikron. Størrelsen på bakterier kan variere betydelig avhengig av temperatur, medium sammensetning osv.

Bakteriecellen er omgitt av en membran. Cytoplasmaet inneholder kjernefysiske apparater, vakuoler, analoger av mitokondrier - mesosomer, ribosomer, samt ulike typer inneslutninger som vanligvis dannes under den metabolske prosessen (fig. 2.9).

Cellemembranen har en viss stivhet (stivhet), men samtidig elastisitet og evne til å bøye seg. Cellemembranen kan ødelegges av ultralyd, enzymet lysozym, en tynn nål osv. I dette tilfellet flyter innholdet i cellen - cytoplasmaet - med dets inneslutninger ut og får en sfærisk form. Det følger at membranen gir bakteriecellen en viss form.

Cellemembraner viser en viss organisering. Massen til cellemembranen utgjør omtrent 20 % av den totale massen til cellen. Cellemembranen er ofte omgitt av et slimlag, som varierer mellom individuelle bakterier i både tykkelse og konsistens. Dette laget kalles en kapsel (fig. 2.10).

Ris. 2.10.

Basert på den kjemiske sammensetningen kan bakteriekapsler deles inn i 2 typer. Den ene kapseltypen består av polysakkarider - dekstraner, den andre av polypeptider. Mange bakterier inneholder peptider i kapselen, som hovedsakelig består av kjeder av glutaminsyremolekyler.

Kapselen beskytter cellen mot de negative effektene av omgivelsene. Innkapslede bakterier kan leve i miljøer der veksten av ikke-kapslede bakterier er begrenset. I noen tilfeller kan kapselstoffet brukes av bakterier som matreserve når annen mat ikke er tilgjengelig.

Det ytre laget av cytoplasma, den cytoplasmatiske membranen, er tett ved siden av celleveggen til bakteriecellen. Denne ikke-stive strukturen, noen ganger kalt cellens osmotiske barriere, fungerer som en semipermeabel membran og kontrollerer transporten av ioner og molekyler inn og ut av cellen. Den cytoplasmatiske membranen utgjør omtrent 10 % av cellens tørrvekt, består av polyproteiner og inneholder opptil 75 % av cellens lipider. Ofte gir membranen opphav til intracytoplasmatiske grener (invaginasjoner), som fører til dannelsen av spesielle kropper - mesosomer.

Membranen og mesosomene utfører funksjoner som er karakteristiske for mitokondrier til høyere organismer, der ulike enzymsystemer er lokalisert.

Under den cytoplasmatiske membranen er cytoplasmaet. Det betraktes vanligvis som et kolloidalt system som består av vann, proteiner, fett, karbohydrater, mineralforbindelser og andre stoffer, hvor forholdet avhenger av typen bakterier og deres alder.

Detaljerte studier av den mikromolekylære organisasjonen og submikroskopiske strukturen til cytoplasmaet avslørte dens fingranulære natur. Mange av disse granulene er ribosomer, partikler rike på protein og ribonukleinsyre. En bakteriecelle inneholder omtrent 10 000 ribosomer, som utfører proteinsyntese i bakteriecellen.

Cytoplasmaet til bakterier inneholder granuler av reservenæringsstoffer. Som reservenæringsstoffer kan stoffer som består av karbohydrater - glykogen (animalsk stivelse) eller granulosa (nær stivelse) - samle seg i bakterieceller. Hvis det ikke er tilstrekkelig tilførsel av karbonholdige stoffer til miljøet, forsvinner gradvis glykogen eller granulosa fra bakteriecellene.

Noen typer bakterier akkumulerer fett og volutin i cellene sine. Sistnevnte består av uorganiske polyfosfater og polymetafosfater, samt stoffer nær nukleinsyrer. Volutin finnes i form av store, godt synlige granuler, dannet i store mengder på medier rike på glyserol eller karbohydrater.

Det kjernefysiske apparatet (noen ganger kalt nukleoidet) er lokalisert i cytoplasmaet til bakterieceller. Hos bakterier finner man hele tiden diskrete (diskontinuerlige) formede strukturer som inneholder deoksyribonukleinsyre (DNA) så vel som protein og har funksjonen til kjernen eller, mer presist, kromosomene til høyere former for organismer. Vanligvis er en kjernefysisk formasjon (én per celle) lokalisert i den sentrale delen av det indre innholdet i bakteriecellen. I motsetning til cellene til svært organiserte organismer, er ikke nukleoiden til bakterier atskilt fra cytoplasmaet av en membran.

Mange bakterier beveger seg ved hjelp av spesielle trådlignende vedheng - flageller, som bestemmer mobiliteten til bakterier på grunn av deres spiralbølgelignende bevegelser på grunn av rytmiske sammentrekninger (fig. 2.11).

Ris. 2.11.

Kokker, med unntak av visse arter, har ikke flageller. Blant de sylindriske bakterieformene har omtrent halvparten flageller. Av de spiralformede bakteriene er de fleste bevegelige.

Bakterier med en flagell kalles monotriche; bakterier med en bunt av flageller i en eller begge ender av kroppen kalles lophotrichous. Peritrichous er bakterier som har flageller over hele overflaten av kroppen. Antall flageller i ulike bakteriearter kan variere betydelig. For eksempel har vibrioer 1-3 flageller, mens stavformede bakterier har 50 til 100 flageller.

Tykkelsen på flagellene er omtrent 0,01 mikron, og lengden er mange ganger større enn lengden på bakterienes kropp. Kjemisk sett er flagella proteiner og denatureres når de varmes opp.

Flagella er ikke en vital struktur for en bakteriecelle. Dermed kan bakterier med flageller dyrkes under forhold der de ikke utvikler flagella. Hos bevegelige bakterier observeres «fasevariasjoner», dvs. flagella er tilstede under en fase av utviklingen og fraværende under en annen. Bakterielle flageller kan bli ødelagt, men cellen vil forbli levedyktig.

Flagella stammer fra en tett kropp i cytoplasma, men samtidig er de festet ikke bare til den cytoplasmatiske membranen, men også til cellemembranen. Protoplaster frigjort fra cellemembranen beholder flageller.

Bakterieceller - monotrichs, som beveger seg ved hjelp av en flagell langs aksen deres, gjør en bølgelignende bevegelse. Peritrichous dyr viser kraftig tumbling.

Bevegelseshastigheten til bakterieceller avhenger av egenskapene til bevegelsesapparatet deres og egenskapene til mediet - dets viskositet, temperatur, pH, osmotisk trykk, etc. Noen bakterier kan bevege seg, under gunstige forhold, en avstand som overstiger cellens størrelse med 10-15 ganger. De fleste bakterier reiser en avstand på et sekund som er lik størrelsen på cellen deres.

I tillegg til flagella kan bakterieceller ha rette prosesser - fimbriae. Fimbriae er mye kortere og tynnere enn flageller, men er flere og finnes i både bevegelige og immobile organismer.

Noen bakterier er i stand til å danne sporer (endosporer), sfæriske eller elliptiske kropper som er svært motstandsdyktige mot ugunstige forhold. Sporene bryter lys og er godt synlige under et lysmikroskop. Vanligvis dannes en spore i en celle - en endospore. Tvister kan betraktes som en tilpasning av kroppen til å tåle ugunstige ytre forhold. De er ikke reproduktive organer (fig. 2.12).

Sporedannelse avhenger av vekstforhold. Sporer kan holde seg i live under forhold hvor vegetative celler, dvs. de som ikke danner en spore dør. De fleste sporer tåler å tørke godt; mange sporer kan ikke drepes selv ved å koke i flere timer. I tørr tilstand dør sporer bare med sterk oppvarming (15-160 ° C) i flere timer. Sporer av visse typer bakterier kjennetegnes ved deres varmebestandighet.

Ris. 2.12. Bakteriesporer

Sporene inneholder lite vann (pga dehydrering), som beskytter proteinene mot denaturering ved høye temperaturer. Motstanden til sporer mot ugunstige faktorer bestemmes også av den spesielle strukturelle formen som sporeproteinet tar under sporuleringsprosessen.

Diameteren til sporen er omtrent lik diameteren til cellen der den ble dannet, eller overskrider den litt. Hos noen bakterier dannes det en spore i enden av cellen, som utvider seg noe. I dette tilfellet ser cellen ut som en trommestikker. Hos andre bakterier dannes sporer i midten av cellen, som enten ikke endrer form (slekt Bacillus), eller i midten ekspanderer den og tar form av en spindel (slekt Clostridium). Den vegetative delen av cellen kollapser og forsvinner, og etterlater bare den lysbrytende sporen. Sporen er vanskelig å farge med fargestoffer.

Når sporen finner seg selv under gunstige forhold, begynner den å "spire". Samtidig svulmer den ikke bare som følge av vannabsorpsjon, men også på grunn av cellevekst på grunn av reservemateriale. Deretter skjellene, under påvirkning av trykk forårsaket av vekst, sprekker og sprekker. En ny vegetativ celle dukker opp. Måten cellen kommer ut av sporen varierer mellom arter og kan brukes som artskarakteristikk.

Det er mikroorganismer som danner celler som er relativt motstandsdyktige mot ugunstige forhold - cyster. Cyster er preget av en fortykket membran.

På grunn av stivheten til veggen beholder cellen sin form: sfærisk, stavformet eller kronglete. Membranen beskytter cellen og opprettholder dens strukturelle integritet når ytre forhold endres, spesielt under osmotiske påvirkninger. Sammen med membranen fungerer den som en semipermeabel barriere, som tillater selektiv penetrasjon av næringsstoffer fra miljøet og frigjøring av høymolekylære forbindelser - toksiner eller enzymer involvert i den ekstracellulære fordøyelsen av substrater. Celleveggen bestemmer antigenspesifisiteten til arter, er stedet for adsorpsjon av fager på cellen, og er involvert i prosessene med bevegelse og deling.

Ved undersøkelse av den kjemiske sammensetningen av celleveggene til gram-positive og gram-negative bakterier, ble det avdekket betydelige forskjeller i deres kvalitative og kvantitative sammensetning (fig. 2.13).

Den samme heteropolymeren, peptidoglykan, er ansvarlig for den mekaniske styrken til veggen i disse gruppene av mikroorganismer, selv om dens kvantitative innhold og lokalisering er forskjellige. Angrepscelleveggkomponenter som teichoic syrer finnes i veggene til bare gram-positive bakterier. Elektronmikroskopisk undersøkelse av deler av overflatelagene til gram-positive og gram-negative bakterier bekreftet også heterogeniteten til strukturen til celleveggene deres.

Morfologi av bakterier (prokaryoter)

Bakterier (gresk bakterion - pinne) er mikroorganismer med en prokaryotisk strukturtype. Stort sett er dette encellede organismer, men det er mange former som består av mange celler. Begrepet "prokaryoter" er ekvivalent med begrepet "bakterier".

Form og størrelse på bakterier

Basert på formen på cellene deles bakterier inn i tre hovedgrupper: sfæriske, eller kokker, stavformede og kronglete (fig. 1).

Cocci (gresk kokkos - korn, Lat coccus - bær). De har en sfærisk form i form av en vanlig ball, ellipse, bønne, lansett. Avhengig av den relative posisjonen til cellene etter deling, skilles de ut: mikrokokker, eller monokokker, stafylokokker, diplokokker, streptokokker, tetracocci og sarcina.

Ris. 1. Grunnleggende former for bakterier

a - mikrokokker; b - diplococci og tetracocci; c - sarciner; d - streptokokker; d - stafylokokker; f. g - stavformede bakterier; h - vibrios; og - spirilla; k - spiroketter

Mikrokokker (lat. micrococcus - små) er delt i like plan og er plassert enkeltvis, i par eller tilfeldig. Saprofytter lever i jord, vann og luft. For eksempel Micrococcus luteus.

Stafylokokker (gresk stafyle - drueklase) er kokker som deler seg i forskjellige plan og befinner seg i asymmetriske klynger, noen ganger enkeltvis, i par eller i tetrader. Saprofytter og patogener. For eksempel Staphylococcus aureus.

Diplococci (gresk diploos - dobbel) er delt i ett plan, og danner kokker koblet i par. For eksempel Azotobacter chroococcum.

Streptokokker (gresk streptoer - kjede) - kokker arrangert i form av en kjede, det er enkle og parede celler, noen ganger tetrader. Dannet ved deling i ett plan. Saprofytter og patogener. For eksempel Streptococcus pyogenes.

Tetrakokker (gresk tetra - fire) er kokker som er delt i to innbyrdes vinkelrette plan og er ordnet i grupper på fire.

Sarciner (lat. sarcio - jeg binder) er kokker som deler seg i tre innbyrdes vinkelrette plan og danner vanlige pakker på 8-16 celler eller mer. Saprofytter finnes i luften, jorda og tarmene til dyr og mennesker. For eksempel Sarcina ureae.

Staveformede bakterier. Dette er den største gruppen av prokaryoter. De har aksial symmetri og en sylindrisk kroppsform med avrundede eller spisse ender. Staveformede former er delt inn i to grupper: ikke-sporedannende staver - bakterier (Bacterium) og staver som danner sporer - basiller (Bacillus). Staver der sporens diameter overstiger bredden til den vegetative cellen kalles vanligvis clostridia.

Avhengig av det relative arrangementet av celler, er stavformede bakterier delt inn i enkle og usystematiske klynger, diplobakterier og diplobacillus (plassert i par), samt streptobakterier og streptobaciller (dannes som danner lange eller korte kjeder). Saprofytter og patogene arter. For eksempel Bacillus anthracis, Clostridium tetani.

Staveformede former inkluderer også corynebacteria og fusobacteria.

Corynebacteria….gresk. korync - mace) - rette eller buede pinner med kølleformede fortykkelser i endene. Saprofytter, patogene for dyr og mennesker. For eksempel Corynebacterium pseudotuberculosis og andre.

Fusobacteria er lange, tykke staver med spisse ender. Det er patogene arter - årsaken til necrobacterium necrophorum (Fusobacterium necrophorum).

Vridde bakterier. De har spiralsymmetri. Disse inkluderer vibrios, spirilla og spirochetes.

Vibrios (lat. vibrio - vri seg). Vibrioceller har en sylindrisk buet form, danner 1/4-1/2 av en spiralkrøll, og ligner et komma. Saprofytter og patogener. For eksempel Vibrio cholerae.

Spirilla (latin, spira - bøy) er bakterier som har form som spiralvridde stenger med 4-6 omdreininger. De lever i ferskvann og sjøvann. Hovedsakelig saprofytter (Spirillum volutans); Patogene arter inkluderer S. minus og Campylobacter fetus.

Spirochetes (spirochaeta; gresk speira - bøy og chaite - langt hår) er prokaryoter med en spiralformet innviklet form. I spiroketter oppdages to typer spoler: primær - dannet av bøyningene til den protoplasmatiske sylinderen, og sekundær - som representerer bøyningene til hele kroppen. Spirochetes er elastiske, spiralformede lange celler som består av en aksial filament (axistyl), cytoplasma med ribosomer og inneslutninger, nukleoid, mesosomer, cytoplasmatisk membran og cellevegg. Den tynne elastiske celleveggen består av en ytre lipoproteinmembran og et diskontinuerlig lag av paptidoglykan. Det aksiale filamentet strekkes over hele cellens lengde, utfører bevegelses- og støttefunksjoner, og inneholder en bunt med 2-150 aksiale (støttende) fibriller, bestående av aminosukkeret cutin. Antall og størrelse på fibriller varierer mellom ulike arter. Den protoplasmatiske sylinderen er pakket i en spiralform og er omgitt av aksiale fibriller festet til skiver i endene. Fibrillene er inneholdt i periplasten (mellom den cytoplasmatiske membranen og celleveggen). Bevegelsen av spiroketter utføres på grunn av den aktive sammentrekningen av det aksiale filamentet og protoplasmatisk sylinder; bevegelsesformer er varierte: rotasjon, translasjon, fleksjon.

De formerer seg ved tverrdeling. Under ugunstige forhold kan spiroketter forvandles til en cyste - en forkortet og kveilet celle omgitt av en slitesterk membran.

I henhold til morfologi (størrelse, antall og form på hvirvler), antall aksiale fibriller, arten av bevegelse, type biologisk oksidasjon, økologi, patogenisitet innenfor gruppen av spiroketter, skiller de: spiroketter, cristispires, treponemas, borrelia og leptospira.

Spirochetes og Christispira lever i åpne forekomster av vann, silt og kloakk; ikke-patogen for virveldyr. Christyspires er gigantiske prokaryoter (28-150 µm) med en spiralformet buet form med en flat granulær kjølformet membran (crista) som løper langs cellekroppen. Antall fibriller er mer enn 100.

Treponomer er spiralvridde elastiske bakterier, størrelse 0,1-0,5, 5-20 mikron; det aksiale filamentet består av 1 eller 4 fibriller; ensartede eller ujevne krøller er godt definert; mobil. Typearten er Treponema pallidum.

Borrelia er kronglete filamentøse bakterier, størrelse 0,2-0,5 X 5-30 mikron; det aksiale filamentet består av 15-20 parallelle fibriller.

Leptospirer er spiralformede bakterier med en diameter på 0,1-0,25 mikron og en lengde på 6-30 mikron, og danner omtrent 20 små, tettliggende primærkrøller og 1-2 sekundære, som gir cellen formen til bokstavene G, S , C. Aksialgjengen består av 2 fibriller. Hovedtypen for bevegelse er rotasjons-translasjonell. For eksempel Leptospira interrogans.

Bakterier er ikke synlige for det blotte øye. Derfor brukes lys- og elektronmikroskoper for å studere dem. Bakterieceller måles i mikrometer (1 µm = 10" m), elementer med fin struktur - i nanometer (1 nm = 10 m). Oppløsningsgrensen for et lysmikroskop er 0,2 µm, moderne modeller av elektronmikroskop er 0,15- 0,3 nm. Gjennomsnittlig størrelse på prokaryoter er i området 0,5-3 mikron. De mest stabile er kokker - størrelsen deres er 0,5-2 mikron. Stangformede former er vanligvis 2-10 lange og 0,5-1 mikron brede, små stenger er på henholdsvis 0,7-1 mikron, 1,5 og 0,2-0,4 mikron.

I 1967 beskrev Adler miniceller. De er omtrent 10 ganger mindre enn de opprinnelige bakteriene, inneholder ikke kromosomalt DNA og har bare plasmid-DNA. Blant bakteriene kan det være kjemper som når en lengde på 125 mikron eller mer. Dimensjonene på spiroketene er 0,2-0,75 x 5-500 mikron.