Systematik och morfologi hos mikroorganismer. Vad är morfologin hos mikroorganismer

Introduktion

Mikrobiologi är vetenskapen om små organismer som är osynliga för blotta ögat, kallade mikrober eller mikroorganismer. Hon studerar mönstren för deras liv och utveckling, såväl som de förändringar de orsakar i kroppen hos människor, djur, växter och den livlösa naturen. Utvecklingen av mikrobiologi, liksom andra vetenskapliga discipliner, är nära beroende av produktionsmetoder, praktiska behov och den allmänna vetenskapens och teknikens framsteg.

Målet för mikrobiologi som vetenskap är studiet av mikroorganismers systematik, morfologi (form och struktur) och fysiologi (livsaktivitet), metoder för deras isolering och igenkänning, samt klarläggande av deras betydelse i naturen och tillämpningsmöjligheterna. inom olika områden av mänsklig verksamhet.

Mikrobiologisk kontroll i livsmedelsproduktion representerar all forskning och kontrollmetoder som är relaterade till att bestämma graden av bakteriell kontaminering av det kontrollerade objektet, samt metoder för kvantitativ redovisning av mikroflora.

Morfologi av bakterier

Bakterieform

De allra flesta kända bakterier är formade antingen som sfärer (sfäriska), cylindrar (stavformade) eller spiraler. Sfäriska bakterier (Fig. 1.) är enkla (kocker), förbundna med två celler (diplokocker), fyra celler (tetrakocker), i långa kedjor (streptokocker), i paket (sarciner), i form av oregelbundet formade kluster (stafylokocker). ) . Stavformade bakterier (fig. 1.) skiljer sig åt i förhållandet mellan celllängd och dess tvärgående storlek. I korta stavar är detta förhållande så litet att det är svårt att skilja dem från kocker, de är uppdelade i bakterier (bildar inte sporer) och baciller (bildar sporer). Spiralformade bakterier kännetecknas av ett annat antal varv; spirilla har från ett till flera varv; vibrio ser ut som krökta stavar; de kan betraktas som ett ofullständigt varv av en spiral.

Med utvecklingen av mikroskopisk teknologi och förbättringen av beredningsmetoderna har andra exotiska former av bakterier upptäckts. Vissa bakterier ser ut som en sluten eller öppen ring, vissa har synliga cellulära utväxter (prosteker), vars antal sträcker sig från 1 till 8 eller fler, maskformade bakterier som liknar kristaller har hittats, etc.

Strukturen hos en bakteriecell

En bakteriecell har en mycket komplex heterogen och samtidigt strikt ordnad struktur. Generellt sett skiljer sig strukturen hos en bakteriecell inte från strukturen hos cellerna hos högre organismer. Cellen, som en universell livsenhet, visade sig vara en så perfekt form av organisering av levande materia att den i evolutionsprocessen från encelliga till högre flercelliga organismer behöll alla huvuddragen i sin struktur, och följaktligen, dess funktioner.

Figur 1. Former av bakterier. Sfäriska: a - mikrokocker, b - streptokocker, c - diplokocker, d - stafylokocker, d - sarcina; stavar: e - bakterier, g - bycillus, h,i - invecklade, k - spirillum.

I fig. 2. Ett diagram över strukturen av en bakteriecell av den berömda cytologen V.I. presenteras. Turkos. Formen på en bakteriecell bestäms av en stel (stel) cellvägg, som ger cellen en specifik, ärftligt fixerad yttre form. På bakteriers cellvägg finns så kallade ytstrukturer: kapsel, flageller, genital villi, flimmerhår. Under cellväggen finns det cytoplasmatiska membranet (CPM), som avgränsar cellens cytoplasma. Det cytoplasmatiska membranet tillsammans med cytoplasman kallas en protoplast. Alla lager som ligger på utsidan av det cytoplasmatiska membranet kallas cellmembranet.

Cellvägg.

Prokaryoter har en cellvägg gjord av peptidoglykan, som inte finns i eukaryota celler. Beroende på cellväggens struktur delas prokaryoter in i två grupper: grampositiva och gramnegativa. Denna uppdelning är baserad på skillnaden i färgningsmetoden som den danske vetenskapsmannen H. Gram föreslog 1884. Cellväggarna hos grampositiva och gramnegativa prokaryoter skiljer sig kraftigt åt i både kemisk sammansättning och ultrastruktur.

Ris. 2. Schema för strukturen av en bakteriecell: O - cellmembran; CM - cytoplasmatiskt membran; M - mitokondrien (mesosom); F - fettinneslutningar; NV - kärnvakuol; DNA - DNA-strängar; ES - ergastoplasmatiskt system; R - ribosomer; B - volutin; G - glykogen

Gram-positiva bakteriers cellvägg innehåller 50...90% peptidoglykan, gramnegativa bakterier - 1...10% peptidoglykan. Förutom peptidoglykan innehåller cellväggen hos grampositiva prokaryoter unika kemiska föreningar - teichoic syror. Cellväggen hos prokaryoter står för 5 till 50 % av cellens torrsubstans.

Cellväggen hos prokaryoter utför olika funktioner: skyddar cellen mekaniskt från miljöpåverkan, säkerställer upprätthållandet av dess yttre form och tillåter cellen att existera i hypotoniska lösningar. Cellväggen innehåller kanaler, eller diffusionsporer, för passiv transport av ämnen och joner in i cellen.

Cellväggen förhindrar att giftiga ämnen kommer in i cellen. På utsidan av cellväggen finns många makromolekyler som kommer i kontakt med miljön: specifika receptorer för fager, antigener, makromolekyler som ger intercellulära interaktioner under konjugering, samt mellan patogena bakterier och celler och vävnader från högre organismer.

Ytstrukturer.

Bakterier har en kapsel utanför cellväggen (Fig. 3.) - en slembildning som omsluter cellen, upprätthåller förbindelse med cellväggen och har en amorf struktur. Beroende på tjockleken på kapseln finns det mikrokapslar (tjocklek mindre än 0,2 mikron) och makrokapslar (tjocklek större än 0,2 mikron). Kapslar skyddar cellen från mekanisk skada och uttorkning, skapar en extra osmotisk barriär och fungerar som ett hinder för inträngning av fager. Ibland fungerar kapseln som en källa till reservnäringsämnen. Slem hjälper celler att fästa på olika ytor. För närvarande används i praktiken vissa bakteriers förmåga att syntetisera kapslar (ett slags extracellulära polymerer) som substitut för blodplasma och för framställning av syntetiska filmer.

Fig 3.

Många bakterier är orörliga, men om de kan röra sig, säkerställs denna rörelse av flageller - strukturer som ligger på cellytan. Antalet, storleken och placeringen av flageller är som regel en konstant egenskap för denna art (fig. 4.), och har taxonomisk betydelse. Utan flageller är det bara glidande bakterier och spiroketer som kan röra sig. Typiskt är flagellets tjocklek 15-20 nm, längden 3-15 µm. Bakterier med flageller kan röra sig mycket snabbt, som Bac. megaterium vid en hastighet av 16 mm/min, Vibro cholerae - 12 mm/min.

Ris. 4.

Med flagellans polära arrangemang fungerar de som en skeppspropeller och trycker cellen genom det omgivande flytande mediet. Flagellets rotationsrörelse uppstår på grund av baskroppen. Flagellerna roterar relativt snabbt. I spirilla roterar de med cirka 3000 rpm, vilket är nära hastigheten för en genomsnittlig elmotor. Flagellans rotation får också cellen att rotera med 1/3 av denna hastighet i motsatt riktning.

Den peritrichous flagellan av E. coli fungerar som en välkoordinerad spiralbunt och driver cellen genom sin omgivning (Fig. 4.).

Studie av flageller i ett elektronmikroskop visade att de består av tre delar (fig. 5.). Flagellets huvudmassa är en lång spiraltråd (fibrill), som passerar vid ytan av cellväggen in i en förtjockad krökt struktur - en krok. Tråden är fäst med en krok på basalkroppen, som är ett system av två eller fyra ringar (L, P, Sw. M) uppträdda på en stång, som är en fortsättning på kroken.

Ris. 5.

Nyligen har stora framsteg gjorts för att dechiffrera mekanismen för rörelse hos prokaryoter. Den prokaryota cellen har en mekanism som gör att den kan omvandla elektrokemisk energi direkt till mekanisk energi. Utöver flageller kan cellväggen i en prokaryotisk cell innehålla könsvilli och cilier i form av projektioner av olika längder (Fig. 6).

Ris. 6. Typer av E.coli-hår: F - flageller, S - sexvilli (F-liknande sexpili), C - flimmerhår.

Cytoplasmatiskt membran.

Under cellväggen finns ett cytoplasmatiskt membran, vilket är ett väsentligt strukturellt element i vilken cell som helst, vars brott mot integriteten leder till förlust av cellviabilitet. CPM står för 8...15% av torrsubstansen i cellen. CPM är ett protein-lipidkomplex och en liten mängd kolhydrater.

CPM utför en mängd olika funktioner med hjälp av speciella transportörer som kallas translokaser. En speciell överföring av olika organiska och oorganiska molekyler och joner sker genom membranet.

Många enzymer är lokaliserade i CPM. CPM är huvudbarriären som säkerställer selektivt in- och utträde av olika ämnen och joner i cellen.

Hos prokaryoter beskrivs lokala invaginationer av CPM, som kallas mesosomer. Mesosomer varierar i storlek, form och placering i cellen. Man tror att mesosomer är förknippade med ökad energimetabolism av celler.

Cytoplasma.

Innehållet i cellen, omgivet av CPM, kallas cytoplasma. Cytoplasman har en homogen konsistens och innehåller en uppsättning lösligt RNA, enzymer, produkter och substrat för metaboliska reaktioner. Cytoplasman innehåller olika strukturer: ribosomer, genetisk apparatur (DNA) och inneslutningar av olika kemisk natur och funktionella syften.

Ribosomer är ribonukleoproteinpartiklar med en storlek på 15-20 nm. Deras antal i en cell beror på intensiteten av proteinsyntesprocessen. En snabbt växande Escherichia coli-cell innehåller cirka 15 000 ribosomer. Proteinsyntesen utförs av aggregat som består av ribosomer, budbärare och transport-RNA-molekyler, så kallade polyribosomer. Den genetiska apparaten i en prokaryotisk cell representeras av en DNA-molekyl, som har formen av en kovalent sluten ring och kallas bakteriekromosomen. Längden på en ovikt DNA-molekyl kan vara mer än 1 mm, d.v.s. nästan 1000 gånger längden av en bakteriecell. Den genetiska apparaten i en prokaryot cell kallas en nukleoid.

I cytoplasman hos prokaryoter finns olika inneslutningar, av vilka några fungerar som reservnäringsämnen, representerade av polysackarider, lipider, polypeptider, polyfosfater och svavelavlagringar. Polysackarider är glykogen, stärkelse, granulosa (stärkelseliknande substans). De är vanligare bland representanter för anaeroba sporbakterier i Clostridia-gruppen. Under ogynnsamma förhållanden används de som kol- och energikällor. Lipider ackumuleras i form av granuler som består av en polymer av β-hydroxismörsyra. I vissa prokaryoter som oxiderar kolväten utgör poly-β-hydroxismörsyra upp till 70 % av cellens torrsubstans.

Lipider fungerar som en bra källa till kol och energi för cellen. Polyfosfater, som också ackumuleras i form av granulat, kallas volutin och används av celler som en källa till fosfor. Bakterier som utför kemosyntes genom oxidation av svavelväte kännetecknas av ackumulering av molekylärt svavel i sina celler. Alla ackumulerade (reserv)ämnen, presenterade i form av polymermolekyler med hög molekylvikt, avgränsas från cytoplasman av ett proteinmembran.

Bakteriepigment

Kolonier av många bakterier är färgglada. Förmågan att syntetisera pigment bestäms genetiskt. Bland bakteriepigmenten finns karotenoider, fenazinfärgämnen, pyrroler, azakinoner, antocyaniner, etc.

Pigment skyddar celler från ljusskador och använder ljus för fotosyntes. I många mikroorganismer sker pigmentbildning endast i ljus. Till exempel beror den klarröda färgen på kolonierna av Serratia marcescens på närvaron av pigmentet prodigiosin. Bakterierna Pseudomonas indigofem, Cotynebacterium insidiosum, Arthrobacter atrocyaneus och andra syntetiserar indigoidin, ett vattenolösligt blått pigment som frigörs i mediet. Chromobacterium violaceum producerar det blåvioletta pigmentet violacein, som är olösligt i vatten. Violacein är ett derivat av indol, som bildas under oxidationen av tryptofan. Pseudomonas aeruginosa producerar pigmentet nix-pyocyanin. Olika stammar av pseudomonader producerar pigment som fenazin-1-karboxylsyra, oxiklorfin, jod och ibland alla pigment tillsammans.

Alla pigment tillhör sekundära metaboliter, d.v.s. de tillhör inte de föreningar som finns i alla organismer och är derivat av vanliga metaboliter eller strukturella komponenter i cellen. Vissa pigment har antibiotiska egenskaper, så många pigmenterade mikroorganismer är antibiotikaproducenter.

Tillväxt och metoder för reproduktion av bakterier

Tillväxten av en prokaryotisk cell är en koordinerad ökning av mängden av alla de kemiska komponenter som den är uppbyggd av. Tillväxt är resultatet av många koordinerade biosyntetiska processer under strikt regelbunden kontroll och resulterar i en ökning av cellmassa och storlek. Celltillväxten är inte obegränsad. Efter att ha nått en viss (kritisk) storlek genomgår cellen delning. De flesta prokaryoter kännetecknas av lika binär tvärdelning, vilket leder till bildandet av två identiska dotterceller.

I de flesta grampositiva bakterier sker delning genom syntesen av en tvärgående septum som löper från periferin till mitten. Den tvärgående skiljeväggen bildas av CPM och peptidoglykanskiktet. De yttre skikten syntetiseras senare.

Cellerna hos de flesta gramnegativa bakterier delar sig genom sammandragning. Till exempel, i E. coli, vid delningsplatsen, hittas en gradvis ökande och inåtgående krökning av CPM och cellväggen.

En variant av binär fission är knoppning, där en liten utväxt (knopp) bildas vid en av modercellens poler, som ökar i storlek under tillväxten. Gradvis når knoppen storleken på modercellen och separeras från den. Spirande celler genomgår åldrande. Vid lika binär fission ger modercellen upphov till två dotterceller och försvinner sedan. Vid knoppning ger en modercell upphov till en dottercell och morfologiska skillnader kan upptäckas mellan dem. Delningen av en prokaryot cell börjar som regel en tid efter fullbordandet av DNA-delningscykeln.

Bakteriesporulering

För att motstå ogynnsamma förhållanden bildar vegetativa celler av många prokaryoter speciella celler (endosporer) som har ökat motstånd. Morfologisk differentiering är baserad på biokemiska processer programmerade av lämplig genetisk information. Endosporbildning sker i prokaryoter och svampar.

Endosporen bildas inuti modercellen (sporangium), har specifika strukturer: flerskiktade proteinhöljen, yttre och inre membran, cortex (fig. 7.). Endosporer är resistenta mot förhöjda temperaturer och strålningsdoser, som är liknande för vegetativa celler. Sporbildande bakterier inkluderar ett stort antal prokaryoter från 15 släkten, inklusive stavformade, sfäriska, spirillum och filamentösa organismer. Alla av dem har en cellvägg som är karakteristisk för grampositiva prokaryoter. Som regel bildas en endospor i varje bakteriecell.

Sporbildningsprocessen har bäst studerats i representanter för släktena Bacillus och Clostridium. Före sporulering delar sig den vegetativa cellens DNA. En sträng bildas längs cellens långa axel, sedan separerar ungefär 1/3 av strängen och passerar in i den bildande sporen vid en av cellens poler. Därefter komprimeras cytoplasman, som tillsammans med DNA separeras från resten av cellinnehållet med hjälp av ett septum. Skiljeväggen bildas genom invagination av CPM från periferin till mitten, där den smälter samman och spormembranet bildas. Det avskurna området är "övervuxet" med ett andra membran och en prospore bildas. I nästa skede börjar en cortex bildas mellan prosporemembranen och sporintegument, som består av flera lager, syntetiseras på utsidan.

Ris. 4 a och b - bildning av septum, c och d - som omger sporprotoplasten av modercellens protoplast, e bildning av cortex och spormembran; f - diagram över strukturen hos en mogen spor: 1 - exosporium, 2 - sporens yttre skal; 3 - inre skal av sporen, 4 - cortex; 5 - embryots cellvägg, 6 - cytoplasmamembran, 7 - cytoplasma med kärnämne

Hos många bakterier bildas en annan struktur ovanpå endosporhöljena - exosporiumet, vars struktur beror på typen av bakterier. Hos prokaryoter från släktet Clostridium hittades bihang på exosporium av olika strukturer, ibland mycket bisarra (fig. 8). Den funktionella betydelsen av dessa utväxter är inte klarlagd.

Endosporer av prokaryoter kännetecknas av en mycket låg nivå av metabolism, de är mycket resistenta mot miljöfaktorer: höga och låga temperaturer, uttorkning, lytiska faktorer, hög surhet i miljön, strålning, mekanisk stress, etc. Mekanismerna för endosporresistens har ännu inte studerats väl. Man tror att prokaryota endosporer stabiliseras av cytoplasmans dehydrerade tillstånd, värmebeständigheten hos sporenzymer, närvaron av dipicolinsyra och ett stort antal tvåvärda katjoner. Stabiliteten hos endosporer underlättas också av ytstrukturer: membran, cortex, integument, som mekaniskt skyddar innehållet i endosporen från penetration av aggressiva ämnen från utsidan.

Bildade vilande endosporer kan förbli i ett livskraftigt tillstånd under varierande tidsperioder: från flera dagar till 1000 år eller mer. Nedan visas beroendet av överlevnaden av sporer från olika grupper av bakterier på skadliga faktorer (hög temperatur och torkning).

bord 1

Vid mikroskopisk undersökning är endosporer tydligt synliga. I tveksamma fall kan du använda speciell färgning, för vilken det fixerade preparatet måste kokas med en karbollösning av fuchsin. Endosporer binder fast färgämnet och missfärgas inte även när de behandlas med etanol eller ättiksyra; allt annat innehåll i cellen blir missfärgat.

Endosporen innehåller nästan all torrsubstans i cellen, men upptar 10 gånger mindre volym. Endosporer är inte ett obligatoriskt stadium i bacillernas livscykel. Under gynnsamma näringsförhållanden kan baciller föröka sig genom division i det oändliga. Bildandet av endosporer börjar först när det finns brist på näringsämnen och när metaboliska produkter ackumuleras i överskott.

Under gynnsamma förhållanden gror de flesta endosporer. Procentandelen endosporgroning kan ökas genom att värma vissa sporer i vatten vid 60 °C i 5 minuter, andra vid 100 °C i 10 minuter. Värmechock bör utföras omedelbart före sådd.

I livsmedelsindustrin, för att förstöra värmebeständiga endosporer av bakterier, tillgriper de dyr sterilisering av livsmedelsprodukter. Till exempel, om under pastörisering (uppvärmning vid 80 °C i 10 minuter) av livsmedelsprodukter dör de vegetativa cellerna från sporbildande bakterier och alla andra bakterier, då kan värmeresistenta endosporer motstå mycket starkare uppvärmning, och vissa sporer kan t.o.m. tål kokning i flera timmar.

Klassificering av bakterier

I takt med att fler och fler nya bakterier beskrevs uppstod ett akut behov av att systematisera och jämföra de nybeskrivna kulturerna med kända. I slutet av 1800-talet - början av 1900-talet. Bestämningsfaktorer för bakterier har dykt upp som hjälper till att klassificera och identifiera nyligen isolerade bakterier enligt vissa egenskaper. Vid klassificering är huvuduppgiften att bestämma typen av bakterier.

En art är en grupp av närbesläktade organismer som har samma ursprung och som kännetecknas av vissa morfologiska, biokemiska och fysiologiska egenskaper som bidrar till anpassning till en specifik livsmiljö.

Arter förenas till släkten, släkten till familjer, sedan följer ordnar, klasser, divisioner och riken. Typen av bakterier beskrivs med hjälp av egenskaper: morfologisk, kulturell, fysiologisk-biokemisk, etc.

Morfologiska egenskaper är cellform, närvaro eller frånvaro av flageller, kapslar, förmåga att sporulera och Gramfärgning.

Kulturella egenskaper inkluderar bakteriekolonins allmänna utseende, närvaron av pigment etc.

Fysiologiska och biokemiska egenskaper är metoden för att få energi, behovet av näringsämnen, inställning till miljöfaktorer etc.

Den modernaste determinanten för att identifiera bakterier är "Bergies Brief Determinant of Bacteria", som mest fullständigt beskriver kända bakterier. I den 8:e upplagan av denna nyckel är alla bakterier, med undantag för cyanobakterier, grupperade i 19 delar. Nedan följer en kort beskrivning av dem:

Del 1. Fototrofa bakterier. Denna del innehåller grupperade fotosyntetiska bakterier, kännetecknade av en specifik uppsättning pigment och en speciell typ av fotosyntes: lila bakterier och gröna svavelbakterier. Pigmenten representeras av olika typer av bakterioklorofyll och karotenoider. Fotosyntes åtföljs inte av frisättning av syre. Dessa är till övervägande del vattenlevande mikroorganismer.

Del 2. Glidande bakterier. Sammansättningen av bakterier i denna del inkluderar två ordnar: myxobakterier (Mixobacteriales) och cytofager (Cytoppagales). Den första ordningen inkluderar bakterier som bildar ett lager av slem runt cellen. Bakterier är mobila. Myxobakterier bildar så kallade fruktkroppar, inom vilka cellerna går in i ett vilande tillstånd. Den andra ordningen inkluderar bakterier som liknar myxobakterier i form av rörelse, men som inte bildar fruktkroppar. Ordningen omfattar fyra familjer av övervägande vattenlevande bakterier.

Del 3. Klamydobakterier. Denna del består av filamentösa bakterier omgivna av en gemensam slida och slemhinna. Slidan består av en heteropolysackarid, ofta täckt med oxider av järn eller mangan. Finns i vattendrag och jord.

Del 4. Spirande och (eller) stambakterier. Denna del inkluderar bakterier som bildar bihang (skaft), bestående av slem och celler som inte är associerade med cytoplasman, samt bakterier som bildar filamentösa cellulära utväxter - prosteker. Bakterier är utbredda i mark och vattendrag.

Del 5. Spirochetes. Denna del samlar bakterier som ser ut som tunna spiralformade encelliga former. Många bakterier är patogena och orsakar syfilis och återfallande feber.

Del 7. Gramnegativa aeroba stavar och kocker. Denna del av bakterierna inkluderar fem familjer, varav en - Pseudomonas - är brett spridd i naturen: i luften, jorden, havet och sötvatten, slam, avlopp och livsmedelsprodukter. I den senare orsakar bakterier i denna familj förstörelse.

Del 8. Gramnegativa fakultativa anaeroba stavar. Denna del omfattar två familjer: Enterobacteriaceae och Vibrionaceae. Enterobacteriacea är en gramnegativ, sporlös, aerob eller fakultativ anaerob baciller. De mest studerade representanterna för denna familj är bakterierna Escherichia coli, som alltid finns i tarmarna hos människor och djur, därför bedöms föroreningen av vatten och livsmedelsprodukter av närvaron av E. coli i dem. E. coli är bland de opportunistiska bakterierna. Bakterier av denna familj från släktena Salmonella och Shigella är bland de orsakande agenserna för allvarliga tarmsjukdomar hos människor. Bakterierna Salmonella typhi är orsakerna till tyfoidfeber. Bakterier av släktet Shigella är orsakerna till bakteriell dysenteri. Familjen Vibrionaceae inkluderar bakterier av arten Vibrio cholerae, det orsakande medlet för asiatisk kolera.

Del 9. Gramnegativa anaeroba bakterier. Bakterierna som grupperas i denna del tillhör familjen Bacteroidaceae. De är alla pinnar; Dessa är obligatoriska anaerober. Den huvudsakliga livsmiljön för dessa bakterier är tarmarna hos människor och djur, och insekters matsmältningskanal. Vissa arter är patogena och orsakar olika lesioner i huden, ett antal organ och vävnader i kroppen.

Del 13. Metanproducerande bakterier. Denna del representeras av en familj - Methanobacteriaceae. Alla bakterier är homogena i fysiologiska egenskaper: de är obligatoriska anaeroba; huvudprodukten av energiomsättningen är metan. De huvudsakliga livsmiljöerna är träsk, olika behandlingsanläggningar och idisslares vommen.

Del 14. Grampositiva kocker. Denna del omfattar två grupper. Den första gruppen är aeroba och (eller) fakultativa anaeroba bakterier från familjerna Micrococcaceae och Streptococccaceae. Den andra gruppen är obligatoriska anaerober av familjen Peptococcaceae. Bakterier i familjen Micrococcaceae är kocker som delar sig i mer än ett plan, ibland inte divergerar, och bildar kluster av sfärisk eller oregelbunden form. Energi erhålls genom andning eller jäsning. Dessa är huvudsakligen saprofyter som förstör många komplexa organiska ämnen och fungerar som "rensare". Många av dem är orsaker till matförstöring. Bland dem finns patogena former som tillhör släktet Staphylococcus. Utvecklas på livsmedelsprodukter, de producerar gifter som orsakar förgiftning.

Bakterier i familjen Streptococceae är kocker, icke-rörliga, icke-sporlösa, fakultativa anaeroba. Bakterier av släktena Streptococcus, Pediococcus, Aerococcus är homofermentativ mjölksyra; bakterier av släktet Leuconostoc är heterofermentativa mjölksyrabakterier.

Bakterier av familjen Peptococceae är obligatoriska anaeroba kocker som lever i jorden, på ytan av spannmål, i munhålan, mag-tarmkanalen och andningsvägarna hos människor och djur; vissa arter är patogena.

Del 15. Stavar och kocker som bildar endosporer. Denna del representeras av en familj - Bacillaceae, som inkluderar fem släkten. Två av dem - baciller (Bacillus) och clostridia (Clostridium) - är de mest talrika och är av störst intresse. Baciller är stavformade bakterier; de flesta av dem är mobila; bildar endosporer; obligatoriska eller fakultativa aerober. Baciller syntetiserar olika lytiska enzymer som bryter ner proteiner, fetter, polysackarider och andra makromolekyler. Vissa arter producerar antibiotika. De flesta är saprofyter. Den huvudsakliga livsmiljön är jord. Många baciller är orsaker till matförstöring. Bland dem finns arter som är patogena för människor och djur, till exempel Bacillus anthracis, det orsakande medlet för mjältbrand.

Släktet Clostridium inkluderar stavar som skiljer sig från baciller i form av sporbildning och obligatoriskt anaerobt existenssätt. De orsakar smörsyrajäsning, de flesta klostridier är saprofyter, invånare i jorden. Vissa arter lever i tarmarna hos människor och djur, till exempel Cl. teteni -- det orsakande medlet för stelkramp, Cl. perfringens är det orsakande medlet för gas kallbrand, CL botulinum är en producent av exotoxin, ett av de mest kraftfulla biologiska gifterna.

Del 16. Grampositiva asporogena stavformade bakterier. Denna del representeras också av en familj - Lactobacillaceae, som inkluderar ett släkte - Lactobacillus. Bakterier får energi genom homofermentativ eller heterofermentativ mjölksyrajäsning och är brett spridda i naturen: i marken, på sönderfallande djur- och växtrester, i tarmarna på ryggradsdjur, i mjölk och mejeriprodukter. Det finns patogena former. Många bakterier används vid tillverkning av fermenterade mjölkprodukter, ostar, inläggning av grönsaker, deg, etc.

Del 17. Aktinomyceter och besläktade organismer. Denna del kombinerar corynebakterier, propionsyrabakterier och actipomyceter.

Av de existerande arterna av propionsyrabakterier är arten av störst intresse för livsmedelsprodukters mikrobiologi arten Propionibacterium freudenreichii av släktet Propionibacterium. Bakterier av detta släkte är grampositiva, icke-rörliga stavar som inte bildar sporer. Dessa är obligatoriska anaerober. Propionsyrabakterier används i stor utsträckning vid osttillverkning.

Aktinomyceter inkluderar bakterier som bildar förgrenade trådar och ibland utvecklat mycel. De har olika metoder för reproduktion. De flesta aktinomyceter förökar sig med hjälp av sporer producerade på sporangier, som kan vara långa eller korta, raka eller spiralformade med olika antal lockar och plats. Actinomycetes representeras av två familjer: Mycobacteriaceae och Streptomycetaccae. Mycobacteriaceae-familjen representeras av ett släkte - Mycobacterium, vars karakteristiska drag är bildandet av förgrenade former i ung ålder.

De flesta mykobakterier är saprofyter, lever i jorden och använder en mängd olika organiska föreningar: proteiner, kolhydrater, fetter, vaxer, paraffiner. Vissa arter är patogena, till exempel M. tuberculosis - det orsakande medlet för tuberkulos, M. leprae - det orsakande medlet för spetälska.

Representanter för familjen Streptomycetaceae bildar välutvecklat luftmycelium och reproducerar sig av sporer som bildas i ändarna av hyfer och bitar av mycel. Det finns cirka 500 arter. Många streptomyceter syntetiserar antibiotika som är verksamma mot bakterier, svampar, alger, protozoer, fager och har en antitumöreffekt.

Del 18. Rickettsia. Denna del inkluderar två beställningar av bakterier - rickettsia (Rickettsiales) och klamydia (Chlamydiales).

Rickettsiae är icke-rörliga bakterier som endast reproducerar gramnegativt i värdceller, vilket orsakar rickettsios. Det finns icke-patogena arter.

Del 19. Mykoplasma. Mykoplasma är prokaryoter som saknar cellvägg och begränsas av ett enda treskiktsmembran. Cellerna är mycket små, ibland ultramikroskopiska, pleomorfa. Metoden för reproduktion är inte helt klar; Tydligen uppstår det på grund av bildandet av koccoidstrukturer av "elementära kroppar"; tvåparsdelning och reproduktion genom knoppning är möjliga. Vilostadierna är okända. När det gäller mängden genetisk information som finns i genomet, intar mykoplasma en mellanposition mellan E. coli och T-fager.

Systematik och morfologi hos mikroorganismer

1. Mikroorganismers taxonomi

Taxonomi är fördelningen av mikroorganismer enligt deras ursprung och biologiska likhet. Systematik behandlar en omfattande beskrivning av arter av organismer, klargörande av graden av besläktade relationer mellan dem och deras förening i klassificeringsenheter av olika nivåer av släktskap - taxa. De viktigaste frågorna som tas upp inom taxonomi (tre aspekter, tre pelare av taxonomi) är klassificering, identifiering och nomenklatur.

Klassificering är fördelningen (associationen) av organismer i enlighet med deras allmänna egenskaper (liknande genotypiska och fenotypiska egenskaper) i olika taxa.

Taxonomy är vetenskapen om metoder och principer för distribution (klassificering) av organismer i enlighet med deras hierarki. De mest använda taxonomiska enheterna (taxa) är stam, art, genus. Efterföljande större taxa - familj, ordning, klass.

I moderna termer arter inom mikrobiologi- en uppsättning mikroorganismer som har ett gemensamt evolutionärt ursprung, en nära genotyp (en hög grad av genetisk homologi, vanligtvis mer än 60%) och de närmast möjliga fenotypiska egenskaperna.

Numerisk (numerisk) taxonomi är baserad på användningen av det maximala antalet jämförbara egenskaper och matematisk hänsyn till graden av överensstämmelse. Det stora antalet jämförda fenotypiska egenskaper och principen om deras lika betydelse gjorde klassificeringen svår.

Vid studier, identifiering och klassificering av mikroorganismer studeras oftast följande (geno- och fenotypiska) egenskaper:

1. Morfologisk - form, storlek, egenskaper av relativ position, struktur.

2. Tinktoriell - förhållande till olika färgämnen (färgningens natur), främst till Gramfärgning. På grundval av detta delas alla mikroorganismer in i grampositiva och gramnegativa.

Morfologiska egenskaper och relation till Gramfärgning gör det som regel möjligt att klassificera mikroorganismen som studeras som tillhörande stor taxa - familj, släkte.

3. Kulturell - arten av tillväxten av mikroorganismen på näringsmedia.

4. Biokemisk - förmågan att jäsa olika substrat(kolhydrater, proteiner och aminosyror, etc.), bildar olika biokemiska produkter i livets process på grund av aktiviteten hos olika enzymsystem och metaboliska egenskaper.

5. Antigen - beror främst på den kemiska sammansättningen och strukturen av cellväggen, närvaron av flageller, kapslar, känns igen av förmågan hos makroorganismen (värden) att producera antikroppar och andra former av immunsvar, detekteras i immunologiska reaktioner .

6. Fysiologiska - metoder för kolhydrater (autotrofer, heterotrofer), kväve (aminoautotrofer, aminoheterotrofer) och andra typer av näring, typ av andning (aerober, mikroaerofiler, fakultativa anaerober, strikta anaerober).

7. Rörlighet och typer av rörelser.

8. Förmåga att bilda sporer, sporers natur.

9. Känslighet för bakteriofager, fagtypning.

10. Kemisk sammansättning av cellväggar - basiska sockerarter och aminosyror, lipid- och fettsyrasammansättning.

11. Proteinspektrum (polypeptidprofil).

12. Känslighet för antibiotika och andra läkemedel.

13. Genotypisk (användning av genosystematiska metoder).

Under de senaste decennierna, för att klassificera mikroorganismer, förutom deras fenotypiska egenskaper (se punkterna 1 - 12), olika genetiska metoder (studie av genotyp - genotypiska egenskaper). Fler och mer avancerade metoder används - restriktionsanalys, DNA - DNA-hybridisering, PCR, sekvensering etc. De flesta metoder bygger på principen att bestämma graden av homologi hos genetiskt material (DNA, RNA). I det här fallet utgår de ofta från det villkorade antagandet att graden av homologi på mer än 60% (för vissa grupper av mikroorganismer - 80%) indikerar att mikroorganismerna tillhör samma art (olika genotyper - en genotyp), 40- 60% - till samma släkte.

Identifiering.

De grundläggande fenotypiska och genotypiska egenskaperna som används för att klassificera mikroorganismer används också för identifiering, d.v.s. fastställande av deras taxonomiska position och framför allt arter, är den viktigaste aspekten av den mikrobiologiska diagnosen av infektionssjukdomar. Identifiering utförs på basis av att studera feno- och genotypegenskaperna hos det infektionsämne som studeras och jämföra dem med egenskaperna hos kända arter. I detta arbete används ofta referensstammar av mikroorganismer, standardantigener och immunsera mot kända prototypmikroorganismer. Hos patogena mikroorganismer studeras ofta morfologiska, tinktoriella, kulturella, biokemiska och antigena egenskaper.

Nomenklatur - namnet på mikroorganismer i enlighet med internationella regler. För att beteckna bakteriearter används det binära latinska nomenklatursläktet/-arten, bestående av släktets namn (skrivet med stor bokstav) och arten (skrivet med liten bokstav). Exempel: Shigella flexneri, Rickettsia sibirica.

Inom mikrobiologin används ofta ett antal andra termer för att karakterisera mikroorganismer.

Stam - något specifikt prov (isolat) av en given art. Stammar av samma art, som skiljer sig i antigena egenskaper, kallas serotyper (serovarianter, förkortade som serovarer), när det gäller känslighet för specifika fager - fagotyper, i biokemiska egenskaper - kemovarer, i biologiska egenskaper - biovarer, etc.

En koloni är en synlig isolerad struktur när bakterier förökar sig på fast näringsmedium; den kan utvecklas från en eller flera förälderceller. Om en koloni utvecklas från en föräldercell, kallas avkomman en klon.

Kultur är hela samlingen av mikroorganismer av samma art som odlas på ett fast eller flytande näringsmedium.

Grundprincipen för bakteriologiskt arbete är isolera och studera egenskaperna hos endast ren(homogen, utan inblandning av främmande mikroflora) gröda.

2. Bakteriers morfologi

Prokaryoter skiljer sig från eukaryoter i ett antal grundläggande egenskaper.

1. Brist på en verklig differentierad kärna (kärnmembran).

2. Brist på utvecklat endoplasmatiskt retikulum och Golgi-apparat.

3. Frånvaro av mitokondrier, kloroplaster, lysosomer.

4. Oförmåga till endocytos (fånga matpartiklar).

5. Celldelning är inte associerat med cykliska förändringar i cellstrukturen.

6. Betydligt mindre storlekar (vanligtvis). De flesta bakterier är 0,5-0,8 mikrometer (µm) x 2-3 µm stora.

Baserat på deras form särskiljs följande huvudgrupper av mikroorganismer.

1. Globulär eller kocker (från grekiska - korn).

2. Stångformad.

3. Krympt.

4. Trådliknande.

Coccoid bakterier (kocker) av förhållandets natur efter delning delas de upp i ett antal alternativ.

1. Mikrokocker. Cellerna är lokaliserade ensamma. De är en del av den normala mikrofloran och finns i den yttre miljön. De orsakar inte sjukdomar hos människor.

2. Diplococci. Uppdelningen av dessa mikroorganismer sker i ett plan, par av celler bildas. Bland diplokocker finns det många patogena mikroorganismer - gonokocker, meningokocker, pneumokocker.

3. Streptokocker. Division utförs i ett plan, de multiplicerande cellerna upprätthåller anslutning (divergerar inte), bildar kedjor. Det finns många patogena mikroorganismer som orsakar ont i halsen, scharlakansfeber och purulenta inflammatoriska processer.

4. Tetracoccer. Uppdelning i två ömsesidigt vinkelräta plan med bildning av tetrader (dvs fyra celler). De har ingen medicinsk betydelse.

5. Sarciner. Uppdelning i tre ömsesidigt vinkelräta plan, bildande balar (paket) med 8, 16 eller fler celler. Hittas ofta i luften.

6. Stafylokocker (från latin - druvklase). De delar sig slumpmässigt i olika plan och bildar klasar som liknar druvklasar. De orsakar många sjukdomar, främst purulent-inflammatoriska.

Stavformade mikroorganismer.

1. Bakterier är stavar som inte bildar sporer.

2. Baciller är aeroba sporbildande mikrober. Sporens diameter överstiger vanligtvis inte storleken (”bredden”) på cellen (endosporen).

3. Clostridia är anaeroba sporbildande mikrober. Sporens diameter är större än diametern (diametern) på den vegetativa cellen, vilket gör att cellen liknar en spindel eller tennisracket.

Man måste komma ihåg att termen "bakterier" ofta används för att hänvisa till alla prokaryota mikrober. I en snävare (morfologisk) mening är bakterier stavformade former av prokaryoter som inte har sporer.

Vridna former av mikroorganismer.

1. Vibrios och campylobacters - har en böjning, kan vara i form av ett kommatecken, en kort krullning.

2.Spirillas - har 2-3 lockar.

3. Spirochetes - har ett annat antal virvlar, en axostyle - en uppsättning fibriller, ett rörelsemönster och strukturella egenskaper som är specifika för olika representanter (särskilt terminalsektionerna). Av det stora antalet spiroketer är representanter för tre släkten av största medicinska betydelse - Borrelia, Treponema, Leptospira.

Karakteristika för morfologin hos rickettsia, klamydia, mykoplasma, mer detaljerade egenskaper hos vibrios och spiroketer kommer att ges i de relevanta avsnitten av privat mikrobiologi.

Vi avslutar detta avsnitt med en kort beskrivning (nyckel) för att karakterisera huvudsläktena av mikroorganismer av medicinsk betydelse, baserat på de kriterier som används i Bergey-identifieringen av bakterier.

Tabell. Nyckel till huvudgrupperna av bakterier

Huvudgrupper av bakterier - Släkten av bakterier

1. Böjda bakterier med tunna väggar, rörlighet säkerställs genom glidande - glidande bakterier

Treponema

2. Böjda bakterier med tunna väggar, rörlighet är förknippad med närvaron av en axiell tråd - spiroketer

Borrelia, Leptospira

A. Myceliska former

Mycobacterium, Actinomyces, Nocardia, Streptomyces

B. Enkel encellig

Rickettsia, Coxiella, Klamydia

2/fritt boende

A. Gram positiv:

kocker - Streptokock, Stafylokock

icke-sporbildande stavar

Corynebacterium, Listeria, Erysipelothrix

sporbildande stavar

inkl. obligatoriska aerober - Bacill

inkl. obligatoriska anaerober - Clostridium

b. gram negativ:

kocker - Neisseria

icke-koliforma bakterier

inkl. spiralform - Spirillum

inkl. raka, mycket små pinnar

Pasteurella, Brucella, Yersinia, Francisella, Haemophilus, Bordetella

coli

inkl. fakultativa anaerober

Escherichia, Salmonella, Shigella, Klebsiella, Proteus, Vibrio

inkl. obligatoriska aerober - Pseudomonas

inkl. obligatoriska anaerober - Bacteroides, Fusobacterium

4. Utan cellväggar - Mykoplasma, Ureaplasma

3. Struktur av en bakteriecell

De obligatoriska organellerna är: nukleär apparatur, cytoplasma, cytoplasmamembran.

Frivillig(mindre) strukturella element är: cellvägg, kapsel, sporer, pili, flageller.

1. I centrum av bakteriecellen finns en nukleoid - en nukleär formation, oftast representerad av en ringformad kromosom. Består av en dubbelsträngad DNA-sträng. Nukleoiden separeras inte från cytoplasman av kärnmembranet.

2. Cytoplasma är ett komplext kolloidalt system som innehåller olika inneslutningar av metaboliskt ursprung (korn av volutin, glykogen, granulosa, etc.), ribosomer och andra element i proteinsyntetiseringssystemet, plasmider (extranukleoid DNA), mesosomer(bildas som ett resultat av invagination av det cytoplasmatiska membranet i cytoplasman, deltar i energimetabolism, sporulering och bildandet av det intercellulära septumet under delning).

3. Cytoplasmamembranet begränsar cytoplasman på utsidan, har en treskiktsstruktur och utför ett antal viktiga funktioner - barriär (skapar och upprätthåller osmotiskt tryck), energi (innehåller många enzymsystem - andning, redox, utför elektron överföring), transport (överföring av olika ämnen in i och ut ur cellen).

4. Cellvägg - inneboende i de flesta bakterier (förutom mykoplasma, aholeplasma och vissa andra mikroorganismer som inte har en riktig cellvägg). Den har ett antal funktioner, främst att tillhandahålla mekaniskt skydd och en konstant form av celler; bakteriernas antigena egenskaper är till stor del förknippade med dess närvaro. Den består av två huvudlager, varav det yttre är mer plastigt, det inre är styvt.

Den huvudsakliga kemiska föreningen i cellväggen, som endast är specifik för bakterier - peptidoglykan(mureinsyror). En viktig egenskap för taxonomi av bakterier beror på strukturen och kemiska sammansättningen av bakteriecellväggen - Relation till Gram-färgning. I enlighet med det särskiljs två stora grupper: grampositiva ("gram +") och gramnegativa ("gram -") bakterier. Väggen av grampositiva bakterier efter Gramfärgning behåller jodkomplexet med gentiana violett(färgad blåviolett), gramnegativa bakterier förlorar detta komplex och motsvarande färg efter behandling och färgas rosa på grund av färgning med fuchsin.

Funktioner hos cellväggen hos grampositiva bakterier.

En kraftfull, tjock, enkelt organiserad cellvägg, som domineras av peptidoglykan- och teikosyra, inga lipopolysackarider (LPS) och ofta ingen diaminopimelinsyra.

Funktioner hos cellväggen hos gramnegativa bakterier.

Cellväggen är mycket tunnare än hos grampositiva bakterier och innehåller LPS, lipoproteiner, fosfolipider och diaminopimelinsyra. Strukturen är mer komplex - det finns ett yttre membran, så cellväggen är treskiktad.

När grampositiva bakterier behandlas med enzymer som förstör peptidoglykan uppstår strukturer som kallas protoplaster som helt saknar cellvägg. Behandling av gramnegativa bakterier med lysozym förstör endast peptidoglykanskiktet, utan att fullständigt förstöra det yttre membranet; sådana strukturer kallas sfäroplaster. Protoplaster och sfäroplaster har en sfärisk form (denna egenskap är förknippad med osmotiskt tryck och är karakteristisk för alla cellfria former av bakterier).

L- former av bakterier.

Under inverkan av ett antal faktorer som negativt påverkar bakteriecellen (antibiotika, enzymer, antikroppar, etc.), L- omvandling bakterier, vilket leder till permanent eller tillfällig förlust av cellväggen. L-transformation är inte bara en form av variation, utan också en anpassning av bakterier till ogynnsamma levnadsförhållanden. Som ett resultat av förändringar i antigena egenskaper (förlust av O- och K-antigener), en minskning av virulens och andra faktorer, förvärvar L-former förmågan att stanna kvar under lång tid ( envisas) i värdens kropp, vilket upprätthåller en trög infektionsprocess. Förlusten av cellväggen gör L-former okänsliga för antibiotika, antikroppar och olika kemoterapiläkemedel, vars appliceringspunkt är den bakteriella cellväggen. Instabil L-former är kapabla omvänd till klassiska (ursprungliga) former av bakterier som har en cellvägg. Det finns också stabila L-former av bakterier, frånvaron av en cellvägg och oförmågan att vända om till de klassiska formerna av bakterier är genetiskt fixerade. På ett antal sätt är de mycket lika mykoplasma och andra Mollicutes- bakterier som saknar cellvägg som taxonomisk egenskap. Mikroorganismer som tillhör mykoplasma är de minsta prokaryoterna, har ingen cellvägg och har, som alla bakteriella vägglösa strukturer, en sfärisk form.

Till bakteriers ytstrukturer(valfritt, som cellväggen), inkludera kapsel, flagella, mikrovilli.

Kapsel eller ett slemskikt omger membranet hos ett antal bakterier. Markera mikrokapsel, detekterad med elektronmikroskopi i form av ett lager av mikrofibriller, och makrokapsel, detekterbar med ljusmikroskopi. Kapseln är en skyddande struktur (främst från att torka ut); i ett antal mikrober är den en patogenicitetsfaktor, förhindrar fagocytos och hämmar de första stadierna av skyddsreaktioner - igenkänning och absorption. U saprofyter kapslar bildas i den yttre miljön, i patogener, oftare i värdkroppen. Det finns ett antal metoder för att färga kapslar beroende på deras kemiska sammansättning. Kapseln består ofta av polysackarider (den vanligaste färgen är Ginsu), mindre ofta från polypeptider.

Flagella. Rörliga bakterier kan glida (röra sig längs en fast yta som ett resultat av vågliknande sammandragningar) eller flyta, röra sig på grund av filamentliknande spiralformigt krökta proteiner ( flagellinaceae genom kemisk sammansättning) formationer - flageller.

Baserat på flagellernas lokalisering och antal urskiljs ett antal former av bakterier.

1.Monotrich - har ett polärt flagellum.

2. Lophotrichs - har en polärt placerad bunt av flageller.

3.Amphitrichous - har flageller vid diametralt motsatta poler.

4. Peritrichous - har flageller längs hela omkretsen av bakteriecellen.

Förmågan till målmedveten rörelse (kemotaxi, aerotaxi, fototaxi) hos bakterier är genetiskt bestämd.

Fimbriae eller cilia- korta filament, i stort antal som omger bakteriecellen, med hjälp av vilka bakterier fästs på substrat (till exempel till ytan av slemhinnor). Således är fimbriae faktorer för vidhäftning och kolonisering.

F- pili (fertilitetsfaktor)- apparater bakteriell konjugation, finns i små mängder i form av tunna proteinfibrer.

Endosporer och sporbildning.

Sporulation- en metod för att bevara vissa typer av bakterier under ogynnsamma miljöförhållanden. Endosporer bildas i cytoplasman, är celler med låg metabolisk aktivitet och hög resistens ( motstånd) till torkning, kemiska faktorer, hög temperatur och andra ogynnsamma miljöfaktorer. Ljusmikroskopi används ofta för att identifiera sporer. enligt Ozheshko. Högt motstånd är förknippat med högt innehåll kalciumsalt av dipicolinsyra sporer i skalet. Placeringen och storleken av sporer i olika mikroorganismer skiljer sig åt, vilket har differentialdiagnostisk (taxonomisk) betydelse. De viktigaste faserna av sporers "livscykel". sporulering(inkluderar förberedelsestadiet, presporestadiet, skalbildning, mognad och dvala) och groning, som slutar med bildandet av en vegetativ form. Sporbildningsprocessen är genetiskt bestämd.

Oodlingsbara former av bakterier.

Många arter av gramnegativa bakterier som inte bildar sporer har ett speciellt adaptivt tillstånd - oodlingsbara former. De har låg metabolisk aktivitet och reproducerar sig inte aktivt, d.v.s. De bildar inte kolonier på fast näringsmedium och detekteras inte av odling. De är mycket motståndskraftiga och kan förbli livskraftiga i flera år. Inte upptäckt med klassiska bakteriologiska metoder, upptäckt endast med genetiska metoder ( polymeraskedjereaktion - PCR).

4. Morfologiska egenskaper hos svampar

Svampar och protozoer har en tydligt definierad kärna och klassificeras som eukaryoter. Svampar är större än bakterier, i evolutionära termer är de nära växter (närvaron av en cellvägg som innehåller kitin eller cellulosa, vakuoler med cellsav, oförmåga att röra sig, synlig rörelse av cytoplasman). Svamparnas kärnmaterial separeras från cytoplasman av kärnmembranet. Jäst svampar bildar individuella ovala celler. Forma svampar bildar cellulära trådliknande strukturer som kallas hyfer. Mycel - sammanvävning av hyfer - den huvudsakliga morfologiska strukturen. Hos lägre svampar är mycelet encelligt och har inga inre partitioner ( sept). Svampar förökar sig sexuellt och asexuellt (vegetativt). Under vegetativ förökning bildas specialiserade reproduktiva strukturer - sporer - konidier. De kan placeras i specialiserade behållare - sporangia(endosporer) eller lossnar från frukthyfer (exosporer). Mindre vanligt observerat är bildningen av sporer inuti celler ( oidii), som är segment av hyfer. Jästceller förökar sig genom knoppning och bildar inte mycel. Sexuell reproduktion involverar interaktion mellan specialiserade celler som har betydande skillnader i morfologi i olika svampar och som ofta används som en differentialdiagnostik.

De flesta arter av svampar av medicinsk betydelse kännetecknas av närvaron av konidier (eller exosporer), som är former av icke-sexuell reproduktion. Deras klassificering är till stor del baserad på de morfologiska formerna av konidier. Deras vanligaste former är blastoporer, klamydosporer, artrosporer, konidiosporer.

Blastosporer är enkla strukturer som bildas som ett resultat av knoppning, följt av separation av knoppen från modercellen, till exempel i jästsvampar.

Klamydosporer bildas som ett resultat av utvidgningen av hyfceller för att bilda ett tjockt membran som skyddar sporerna från ogynnsamma miljöförhållanden.

Arthrosporer är sporer som bildas genom fragmentering av hyfer till individuella celler. De finns i jästliknande svampar, det orsakande medlet för coccidioidos, vävnadsformer av dermatofyter i hår, hudfjäll och naglar.

Konidiosporer är mogna externa sporer som uppstår på differentierade konidioforer (konidioforer), som skiljer sig från andra myceltrådar i form och storlek (i Aspergillus, penicillium) eller som är belägna på sidorna och ändarna av någon gren av mycelet, fäster till den direkt eller med en tunn stjälk.

Endosporer av perfekta svampar inkluderar sporangiosporer av slemsvampar, som utvecklas i speciella organ (sporangier) belägna på toppen av sporangioforen. Sporerna frigörs när sporangiets vägg spricker.

Endosporer finns också i vävnadsformer av coccidioidospatogener. De utvecklas i runda formationer - sfärer; när väggen i en mogen sfär spricker går de in i den yttre miljön.

Den huvudsakliga funktionella skillnaden mellan sporer i bakterier och svampar: i bakterier ger sporer överlevnad under ogynnsamma miljöförhållanden, i svampar är bildningen av sporer en metod för reproduktion.

5. Morfologiska egenskaper hos aktinomyceter (strålande svampar enligt gamla klassificeringar)

Actinomycetes är former av bakterier som har äkta mycel utan skiljeväggar. Mycelet (i form av förgrenade trådar) tillväxten av dessa grampositiva bakterier ger dem en yttre likhet med svampar. Denna likhet förstärks av närvaron i högre former av aktinomyceter av externa icke-sexuella sporer, som kallas konidier.

Till skillnad från svampar har aktinomyceter en prokaryotisk cellstruktur, innehåller inte kitin eller cellulosa i cellväggen och förökar sig endast asexuellt. Hos lägre aktinomyceter är mycelet fragmenterat till typiska encelliga bakterier. Mycelet av aktinomyceter är uppdelat i substrat (i substratet) och antenn. Filamentösa bakterier inkluderar mykobakterier, släktena Nacardia och actinomycetes, och flera släkten av högre actinomycetes.

Representanter för släktet Mycobacterium, som inkluderar de orsakande medlen för tuberkulos, är syrafasta mikroorganismer som inte accepterar färg väl. Deras höga motstånd i den yttre miljön, syrabeständighet och en rad andra egenskaper är förknippade med cellväggens speciella sammansättning, höga halt av lipider och vax.

Mikroorganismer som tillhör högre aktinomyceter (släktet Streptomyces, Micromonospora) bildar mycelium och förökar sig med externa icke-sexuella sporer eller konidier. Den vanliga livsmiljön för de flesta av dem är jord. Ett antal aktinomyceter och nocardia-arter kan dock infektera sår och orsaka abscessbildning. Aktinomyceter kännetecknas av bildandet av drusen - täta "korn" i pus, som är slumpmässigt sammanflätade filament av mycel i mitten med radiella "klubbor" som sträcker sig till periferin, kolvformade, vidgade i ändarna. Vissa aktinomyceter (som streptomyceter) är förknippade med förmågan att producera antibiotika.

6. Morfologiska egenskaper hos protozoer

Litteratur:

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

3. Deryabin D.G. "Stafylokocker: ekologi och patogenicitet", 2000.

4. Identifierare av bakterien Bergey, i 2 volymer.

5. Shub G.M., Korzhenevich V.I. "Kortkurs i medicinsk mikrobiologi", 2001.

Mikroorganismer.

Formen och storleken på mikroorganismer är mycket olika.

Baserat på deras form särskiljs följande huvudgrupper av mikroorganismer.

1. Globulär eller kocker (från grekiska - korn).

2. Stångformad.

3. Krympt.

Coccoid bakterier (kocker) av förhållandets natur efter delning delas de upp i ett antal alternativ.

1.Mikrokocker. Cellerna är lokaliserade ensamma. De är en del av den normala mikrofloran och finns i den yttre miljön. De orsakar inte sjukdomar hos människor.

2.Diplococci. Uppdelningen av dessa mikroorganismer sker i ett plan, par av celler bildas. Bland diplokocker finns det många patogena mikroorganismer - gonokocker, meningokocker, pneumokocker.

3.Streptokocker. Division utförs i ett plan, de multiplicerande cellerna upprätthåller anslutning (divergerar inte), bildar kedjor. Det finns många patogena mikroorganismer - orsakande medel för ont i halsen, scharlakansfeber och purulenta inflammatoriska processer.

4.Tetracoccer. Uppdelning i två ömsesidigt vinkelräta plan med bildandet av tetrader (dvs fyra celler). De har ingen medicinsk betydelse.

5.Sarciner. Uppdelning i tre ömsesidigt vinkelräta plan, bildande balar (paket) med 8, 16 eller fler celler. Hittas ofta i luften.

6.Stafylokock(från latin - druvklase). De delar sig slumpmässigt i olika plan och bildar klasar som liknar druvklasar. De orsakar många sjukdomar, främst purulent-inflammatoriska.

Stavformade mikroorganismer.

1. Bakterier är stavar som inte bildar sporer.

2.Baciller är aeroba sporbildande mikrober. Sporens diameter överstiger vanligtvis inte storleken (”bredden”) på cellen (endosporen).

3. Clostridia är anaeroba sporbildande mikrober. Sporens diameter är större än diametern (diametern) på den vegetativa cellen, vilket gör att cellen liknar en spindel eller tennisracket.

Man måste komma ihåg att termen "bakterie" ofta används för att hänvisa till alla prokaryota mikrober. I en snävare (morfologisk) mening är bakterier stavformade former av prokaryoter som inte har sporer.

Vridna former av mikroorganismer.

1.Spirillas - har 2-3 lockar.

2. Spirochetes - har ett annat antal virvlar, axostyle - en uppsättning fibriller, ett specifikt rörelsemönster och strukturella egenskaper (särskilt terminalsektionerna) för olika representanter. Av det stora antalet spiroketer är representanter för tre släkten av största medicinska betydelse - Borrelia, Treponema, Leptospira.

Strukturen hos en bakteriecell.

De obligatoriska organellerna är: nukleoid, cytoplasma, cytoplasmatiskt membran.

Frivillig(mindre) strukturella element är: inneslutningar, kapsel, sporer, pili, flageller.

1.I centrum av bakteriecellen är nukleoid- en kärnformation, oftast representerad av en ringformad kromosom. Består av en dubbelsträngad DNA-sträng. Nukleoiden separeras inte från cytoplasman av kärnmembranet.

Grundläggande egenskaper hos virus, där de skiljer sig från resten av den levande världen.

1.Ultramikroskopiska dimensioner (mätt i nanometer). Stora virus (smittkoppsvirus) kan nå storlekar på 300 nm, små - från 20 till 40 nm. 1 mm=1000 µm, 1 µm=1000 nm.

3. Virus kan inte växa och binär fission.

4. Virus förökar sig genom att reproducera sig själva i en infekterad värdcell med hjälp av sin egen genomiska nukleinsyra.

6. Virusens livsmiljö är levande celler - bakterier (dessa är bakteriella virus eller bakteriofager), växt-, djur- och mänskliga celler.

Alla virus finns i två kvalitativt olika former: extracellulära - virion och intracellulär - virus. Tasonomien för dessa representanter för mikrokosmos är baserad på egenskaperna hos virioner - den sista fasen av virusutvecklingen.

Struktur (morfologi) av virus.

1.Virusgenom bildar nukleinsyror, representerade av enkelsträngade RNA-molekyler (i de flesta RNA-virus) eller dubbelsträngade DNA-molekyler (i de flesta DNA-virus).

2.Capsid- ett proteinskal i vilket den genomiska nukleinsyran är förpackad. Kapsiden består av identiska proteinsubenheter - kapsomerer. Det finns två sätt att packa kapsomerer till en kapsid - spiralformade (spiralformade virus) och kubiska (sfäriska virus).

Med spiralsymmetri proteinsubenheter är ordnade i en spiral, och mellan dem, också i en spiral, är den genomiska nukleinsyran (filamentösa virus) utlagd. Med kubisk typ av symmetri virioner kan vara i form av polyedrar, oftast - tjugo-hedra - Ikosaedrar.

3.Simply designade virus har bara nukleokapsid, det vill säga genomkomplexet med kapsiden kallas "naken".

4. Andra virus har ett extra membranliknande skal ovanpå kapsiden, förvärvat av viruset vid tidpunkten för utträdet från värdcellen - superkapsid. Sådana virus kallas "klädda".

Förutom virus finns det ännu enklare organiserade former av medel som kan överföras - plasmider, viroider och prioner.

Morfologi av Rickettsia

Rickettsia har inga sporer, kapslar och är orörlig. Gram negativ. Enligt Romanovsky-Giemsa och enligt Zdrodovsky-metoden är de målade röda. Cellväggens struktur liknar strukturen hos väggen hos gramnegativa bakterier.

De är orsaker till tyfus och Brils sjukdom.

Morfologiska egenskaper hos svampar.

Svampar och protozoer har en tydligt definierad kärna och klassificeras som eukaryoter. Svampar är större än bakterier, i evolutionära termer är de nära växter (närvaron av en cellvägg som innehåller kitin eller cellulosa, vakuoler med cellsav, oförmåga att röra sig, synlig rörelse av cytoplasman). Svamparnas kärnmaterial separeras från cytoplasman av kärnmembranet. Jäst svampar bildar individuella ovala celler. Forma svampar bildar cellulära filamentliknande strukturer - hyfer. Mycelium- sammanvävning av hyfer - den huvudsakliga morfologiska strukturen. Hos lägre svampar är mycelet encelligt och har inga inre partitioner ( sept). Svampar förökar sig sexuellt och asexuellt (vegetativt). Under vegetativ förökning bildas specialiserade reproduktiva strukturer - sporer - konidier. De kan placeras i specialiserade behållare - sporangia(endosporer) eller lossnar från frukthyfer (exosporer).

Morfologiska egenskaper hos aktinomyceter(strålande svampar enligt gamla klassificeringar). Actinomycetes är former av bakterier som har äkta mycel utan skiljeväggar. Mycelet (i form av förgrenade trådar) tillväxten av dessa grampositiva bakterier ger dem en yttre likhet med svampar. Denna likhet förstärks av närvaron i högre former av aktinomyceter av externa icke-sexuella sporer, som kallas konidier.

Den vanliga livsmiljön för de flesta av dem är jord. Ett antal arter av aktinomyceter kan dock infektera sår och orsaka abscessbildning. Vissa aktinomyceter (som streptomyceter) är förknippade med förmågan att producera antibiotika.

Studenten ska känna till: bakteriers morfologi, metoder för mikroskopisk undersökning, regler för färgning av bakterier.

Nyckelord och termer: nukleoid. Kapsel. Spor. Flagella. Cytoplasmatiskt membran. Cellvägg.

BAKTERIERS MORFOLOGI

Bakterier kan vara runda, stavformade eller krystade. Runda bakterier kallas kocker (en cell är en kocker). Ordet "kokk" kommer från det grekiska ordet "kokkos", som betyder frö. Vanligtvis har kocker en regelbunden sfärisk form. Vissa kocker, efter att ha delat sig i samma plan, förblir associerade i par. Dessa är diplokocker. Mindre vanligt är de något spetsiga, som pneumokocker - de orsakande agenserna för bakteriell lunginflammation (Fig. 2.1), eller de ser ut som kaffebönor eller bönor, som menigokocker - de orsakande agenserna för hjärnhinneinflammation. Gonokocker, orsaksämnena till könssjukdomen gonorré, ser exakt likadana ut (bild 2.2).

Baserat på cellernas placering efter delning kan kocker delas in i flera grupper; i vissa av dem, efter delning, divergerar cellerna och är placerade var för sig. Sådana former kallas mikrokocker. Ibland bildar kocker, när de delar sig, klasar som liknar druvklasar. Sådana former kallas stafylokocker (fig. 2.3).

Ris. 2.1.

Hos streptokocker sker delning även i samma plan, men cellerna är inte separerade från varandra, och därför bildas kedjor av olika längd (Fig. 2.4).

Ris. 2.4.

Vissa kocker delar sig i tre ömsesidigt vinkelräta plan, vilket leder till bildandet av märkliga kubiska kluster. Sådana kluster av kocker kallas sardiner (fig. 2.5). Om cellerna efter delning i två ömsesidigt vinkelräta plan är ordnade i form av kombinationer av fyra kocker, så kallas sådana kluster tetracocci (fig. 2.6).

Ris. 2.5.

Ris. 2.6.

Stavformade bakterier har rundade eller spetsiga ändar. Arrangemanget av celler efter delning är också varierat - enkla stavar, två åt gången, i kedjor, etc. (Fig. 2.7).

Ris. 2.7.

Invecklade, eller spiralformade, bakterier finns ofta. Det finns två grupper av invecklade former av bakterier. Den första gruppen inkluderar spirilla, som har formen av långa krökta (en eller flera lockar) stavar, och vibrios, som endast representerar en del av en spiralsväng och ser ut som ett kommatecken. Den andra gruppen av invecklade bakterier - spiroketer - är långa och tunna celler med ett stort antal små lockar (Fig. 2.8).

Bakterieceller är mycket små, mäter i mikrometer (μm). Kocker har en diameter på cirka 0,5-1,0 mikron. Bredden på stavformade bakterier sträcker sig från 0,5 till 1,0 mikron, och längden kan nå flera tiotals mikron. Storleken på bakterier kan variera avsevärt beroende på temperatur, mediumsammansättning, etc.

Bakteriecellen är omgiven av ett membran. Cytoplasman innehåller kärnapparaten, vakuoler, analoger av mitokondrier - mesosomer, ribosomer, såväl som olika typer av inneslutningar som vanligtvis bildas under den metaboliska processen (Fig. 2.9).

Cellmembranet har en viss styvhet (styvhet), men samtidigt elasticitet och förmåga att böjas. Cellmembranet kan förstöras av ultraljud, enzymet lysozym, en tunn nål osv. I det här fallet flyter cellens innehåll - cytoplasman - med dess inneslutningar ut och får en sfärisk form. Det följer att membranet ger bakteriecellen en viss form.

Cellmembran uppvisar en viss organisation. Massan av cellmembranet utgör cirka 20% av den totala massan av cellen. Cellmembranet är ofta omgivet av ett slemskikt, som varierar mellan enskilda bakterier i både tjocklek och konsistens. Detta lager kallas en kapsel (Fig. 2.10).

Ris. 2.10.

Baserat på den kemiska sammansättningen kan bakteriekapslar delas in i 2 typer. En typ av kapsel består av polysackarider - dextraner, den andra av polypeptider. Många bakterier innehåller peptider i sin kapsel, huvudsakligen bestående av kedjor av glutaminsyramolekyler.

Kapseln skyddar cellen från de negativa effekterna av den omgivande miljön. Kapslade bakterier kan leva i miljöer där tillväxten av icke-kapslade bakterier är begränsad. I vissa fall kan kapselämnet användas av bakterier som matreserv när annan mat inte finns tillgänglig.

Det yttre lagret av cytoplasman, det cytoplasmatiska membranet, är nära intill bakteriecellens cellvägg. Denna icke-styva struktur, ibland kallad cellens osmotiska barriär, fungerar som ett semipermeabelt membran och styr transporten av joner och molekyler in i och ut ur cellen. Cytoplasmamembranet utgör cirka 10 % av cellens torrvikt, består av polyproteiner och innehåller upp till 75 % av cellens lipider. Ofta ger membranet upphov till intracytoplasmatiska grenar (invaginationer), vilket leder till bildandet av speciella kroppar - mesosomer.

Membranet och mesosomerna utför funktioner som är karakteristiska för mitokondrier hos högre organismer, i vilka olika enzymsystem är lokaliserade.

Under det cytoplasmatiska membranet finns cytoplasman. Det anses vanligtvis som ett kolloidalt system bestående av vatten, proteiner, fetter, kolhydrater, mineralföreningar och andra ämnen, vars förhållande beror på typen av bakterier och deras ålder.

Detaljerade studier av den mikromolekylära organisationen och submikroskopiska strukturen av cytoplasman avslöjade dess finkorniga natur. Många av dessa granuler är ribosomer, partiklar rika på protein och ribonukleinsyra. En bakteriecell innehåller cirka 10 000 ribosomer, som utför proteinsyntes i bakteriecellen.

Bakteries cytoplasma innehåller granulat av reservnäringsämnen. Som reservnäringsämnen kan ämnen som består av kolhydrater - glykogen (animalisk stärkelse) eller granulosa (nära stärkelse) - ansamlas i bakterieceller. Om det inte finns tillräcklig tillförsel av kolhaltiga ämnen till miljön försvinner gradvis glykogen eller granulosa från bakteriecellerna.

Vissa typer av bakterier ackumulerar fett och volutin i sina celler. Den senare består av oorganiska polyfosfater och polymetafosfater, samt ämnen nära nukleinsyror. Volutin finns i form av stora, tydligt synliga granulat, bildade i stora mängder på medier rika på glycerol eller kolhydrater.

Kärnapparaten (ibland kallad nukleoiden) är belägen i bakteriecellers cytoplasma. Hos bakterier påträffas ständigt diskreta (diskontinuerliga) formade strukturer som innehåller såväl deoxiribonukleinsyra (DNA) som protein och har funktionen av kärnan eller, närmare bestämt, kromosomerna hos högre former av organismer. Vanligtvis är en kärnbildning (en per cell) belägen i den centrala delen av det inre innehållet i bakteriecellen. Till skillnad från cellerna i högorganiserade organismer är nukleoiden av bakterier inte separerad från cytoplasman av ett membran.

Många bakterier rör sig med hjälp av speciella trådliknande bihang - flageller, som bestämmer bakteriers rörlighet på grund av deras spiralvågliknande rörelser på grund av rytmiska sammandragningar (Fig. 2.11).

Ris. 2.11.

Kocker, med undantag för vissa arter, har inga flageller. Bland de cylindriska formerna av bakterier har ungefär hälften flageller. Av de spiralformade bakterierna är de flesta rörliga.

Bakterier med ett flagellum kallas monotrich, bakterier med ett knippe flageller i ena eller båda ändarna av kroppen kallas lophotrichous. Peritrichous är bakterier som har flageller över hela kroppens yta. Antalet flageller i olika arter av bakterier kan variera avsevärt. Till exempel har vibrios 1-3 flageller, medan stavformade bakterier har 50 till 100 flageller.

Flaggornas tjocklek är cirka 0,01 mikron, och deras längd är många gånger större än längden på bakteriens kropp. Kemiskt sett är flageller protein och denatureras när de värms upp.

Flagella är inte en livsviktig struktur för en bakteriecell. Således kan bakterier med flageller odlas under förhållanden där de inte utvecklar flageller. Hos rörliga bakterier observeras ”fasvariationer”, d.v.s. flageller är närvarande under en utvecklingsfas och frånvarande under en annan. Bakteriella flageller kan förstöras, men cellen förblir livskraftig.

Flagella härstammar från en tät kropp i cytoplasman, men samtidigt är de fästa inte bara till det cytoplasmatiska membranet, utan också till det cellulära membranet. Protoplaster befriade från cellmembranet behåller flageller.

Bakterieceller - monotrichs, som rör sig med hjälp av ett flagellum längs sin axel, gör en vågliknande rörelse. Peritrich djur uppvisar kraftiga tumlande.

Bakteriecellers rörelsehastighet beror på egenskaperna hos deras rörelseapparat och mediets egenskaper - dess viskositet, temperatur, pH, osmotiska tryck, etc. Vissa bakterier kan under gynnsamma förhållanden förflytta sig ett avstånd som överstiger cellens storlek med 10-15 gånger. De flesta bakterier färdas ett avstånd på en sekund som är lika med storleken på deras cell.

Förutom flageller kan bakterieceller ha raka processer - fimbriae. Fimbriae är mycket kortare och tunnare än flageller, men är fler och finns i både rörliga och orörliga organismer.

Vissa bakterier kan bilda sporer (endosporer), sfäriska eller elliptiska kroppar som är mycket resistenta mot ogynnsamma förhållanden. Sporerna bryter ljus och är tydligt synliga under ett ljusmikroskop. Vanligtvis bildas en spor i en cell - en endospor. Tvister kan betraktas som en anpassning av kroppen för att uthärda ogynnsamma yttre förhållanden. De är inte reproduktionsorgan (Fig. 2.12).

Sporbildning beror på tillväxtförhållandena. Sporer kan förbli vid liv under förhållanden där vegetativa celler, d.v.s. de som inte bildar en spor dör. De flesta sporer tål att torka bra, många sporer kan inte dödas ens genom att koka i flera timmar. I torrt tillstånd dör sporer endast med stark uppvärmning (15-160 ° C) i flera timmar. Sporer av vissa typer av bakterier kännetecknas av deras värmebeständighet.

Ris. 2.12. Bakteriesporer

Sporerna innehåller lite vatten (på grund av uttorkning), vilket skyddar proteinerna från denaturering vid höga temperaturer. Sporernas motståndskraft mot ogynnsamma faktorer bestäms också av den speciella strukturella form som sporproteinet tar under sporbildningsprocessen.

Sporens diameter är ungefär lika med diametern på cellen där den bildades, eller överstiger den något. Hos vissa bakterier bildas en spor i slutet av cellen, som expanderar något. I det här fallet ser cellen ut som en trumpinne. Hos andra bakterier bildas sporer i mitten av cellen, som antingen inte ändrar form (genus Bacill), eller i mitten expanderar den och tar formen av en spindel (släkte Clostridium). Den vegetativa delen av cellen kollapsar och försvinner och lämnar bara den ljusbrytande sporen kvar. Sporen är svår att färga med färgämnen.

När sporen befinner sig i gynnsamma förhållanden börjar den "gro". Samtidigt sväller det inte bara som ett resultat av vattenabsorption, utan också på grund av celltillväxt på grund av reservmaterial. Då skalen, under påverkan av tryck orsakat av tillväxt, brister och spricker. En ny vegetativ cell dyker upp. Sättet på vilket cellen kommer ut ur sporen varierar mellan arterna och kan användas som artegenskap.

Det finns mikroorganismer som bildar celler som är relativt resistenta mot ogynnsamma förhållanden - cystor. Cystor kännetecknas av ett förtjockat membran.

På grund av väggens styvhet bibehåller cellen sin form: sfärisk, stavformad eller krystad. Membranet skyddar cellen och bibehåller dess strukturella integritet när yttre förhållanden förändras, särskilt under osmotiska influenser. Tillsammans med membranet fungerar det som en semipermeabel barriär, vilket möjliggör selektiv penetrering av näringsämnen från miljön och frisättning av högmolekylära föreningar - toxiner eller enzymer som är involverade i den extracellulära nedbrytningen av substrat. Cellväggen bestämmer arternas antigenspecificitet, är platsen för adsorption av fager på cellen och är involverad i processerna för rörelse och delning.

När man studerade den kemiska sammansättningen av cellväggarna hos grampositiva och gramnegativa bakterier avslöjades signifikanta skillnader i deras kvalitativa och kvantitativa sammansättning (Fig. 2.13).

Samma heteropolymer, peptidoglykan, är ansvarig för väggens mekaniska styrka i dessa grupper av mikroorganismer, även om dess kvantitativa innehåll och lokalisering är olika. Angreppscellväggskomponenter som teichoinsyror finns i väggarna hos endast grampositiva bakterier. Elektronmikroskopisk undersökning av sektioner av ytskikten av grampositiva och gramnegativa bakterier bekräftade också heterogeniteten i strukturen av deras cellväggar.

Morfologi av bakterier (prokaryoter)

Bakterier (grekisk bakterion - pinne) är mikroorganismer med en prokaryotisk typ av struktur. Oftast är dessa encelliga organismer, men det finns många former som består av många celler. Termen "prokaryoter" är ekvivalent med termen "bakterier".

Form och storlek på bakterier

Baserat på formen på cellerna delas bakterier in i tre huvudgrupper: sfäriska eller kocker, stavformade och invecklade (fig. 1).

Cocci (grekiska kokkos - spannmål, Lat coccus - bär). De har en sfärisk form i form av en vanlig boll, ellips, böna, lansett. Beroende på den relativa positionen av cellerna efter delning särskiljs de: mikrokocker, eller monokocker, stafylokocker, diplokocker, streptokocker, tetracocci och sarcina.

Ris. 1. Grundläggande former av bakterier

a - mikrokocker; b - diplococci och tetracocci; c - sarciner; d - streptokocker; d - stafylokocker; f. g - stavformade bakterier; h - vibrios; och - spirilla; k - spiroketer

Mikrokocker (lat. micrococcus - små) är uppdelade i lika plan och är placerade ensamma, i par eller slumpmässigt. Saprofyter lever i mark, vatten och luft. Till exempel Micrococcus luteus.

Stafylokocker (grekisk stafyl - druvklase) är kocker som delar sig i olika plan och ligger i asymmetriska klasar, ibland var för sig, i par eller i tetrader. Saprofyter och patogener. Till exempel Staphylococcus aureus.

Diplococci (grekiska diploos - dubbel) är uppdelade i ett plan och bildar kocker kopplade i par. Till exempel Azotobacter chroococcum.

Streptokocker (grekiska streptos - kedja) - kocker arrangerade i form av en kedja, det finns enkla och parade celler, ibland tetrader. Bildas genom uppdelning i ett plan. Saprofyter och patogener. Till exempel Streptococcus pyogenes.

Tetracoccer (grekiska tetra - fyra) är kocker som är indelade i två sinsemellan vinkelräta plan och är ordnade i grupper om fyra.

Sarciner (lat. sarcio - jag binder) är kocker som delar sig i tre ömsesidigt vinkelräta plan och bildar regelbundna paket med 8-16 celler eller fler. Saprofyter finns i luften, jorden och tarmarna hos djur och människor. Till exempel Sarcina ureae.

Stavformade bakterier. Detta är den största gruppen av prokaryoter. De har axiell symmetri och en cylindrisk kroppsform med rundade eller spetsiga ändar. Stavformade former är indelade i två grupper: icke-sporbildande stavar - bakterier (Bacterium) och stavar som bildar sporer - baciller (Bacillus). Stavar där sporens diameter överstiger den vegetativa cellens bredd kallas vanligtvis för klostridier.

Beroende på det relativa arrangemanget av celler delas stavformade bakterier in i enkla och osystematiska kluster, diplobakterier och diplobacillus (som finns i par), samt streptobakterier och streptobaciller (bildar som bildar långa eller korta kedjor). Saprofyter och patogena arter. Till exempel Bacillus anthracis, Clostridium tetani.

Stavformade former inkluderar också corynebakterier och fusobakterier.

Corynebacteria….grekiska. korync - mace) - raka eller böjda pinnar med klubbformade förtjockningar i ändarna. Saprofyter, patogena för djur och människor. Till exempel Corynebacterium pseudotuberculosis och andra.

Fusobakterier är långa, tjocka stavar med spetsiga ändar. Det finns patogena arter - det orsakande medlet för necrobacterium necrophorum (Fusobacterium necrophorum).

Vridna bakterier. De har spiralsymmetri. Dessa inkluderar vibrios, spirilla och spirochetes.

Vibrios (lat. vibrio - slingra sig). Vibrioceller har en cylindrisk böjd form, bildar 1/4-1/2 av en spiralkurl och liknar ett kommatecken. Saprofyter och patogener. Till exempel Vibrio cholerae.

Spirilla (latin, spira - böj) är bakterier som har formen av spiralvridna stavar med 4-6 varv. De lever i sötvatten och havsvatten. Främst saprofyter (Spirillum volutans); Patogena arter inkluderar S. minus och Campylobacter fetus.

Spirochetes (spirochaeta; grekiska speira - böj och chaite - långt hår) är prokaryoter med en spiralformad form. I spiroketer detekteras två typer av spolar: primära - bildade av böjningarna av den protoplasmatiska cylindern och sekundära - representerar hela kroppens böjningar. Spiroketer är elastiska, spiralformade långa celler som består av ett axiellt filament (axistyl), cytoplasma med ribosomer och inneslutningar, nukleoid, mesosomer, cytoplasmatiskt membran och cellvägg. Den tunna elastiska cellväggen består av ett yttre lipoproteinmembran och ett diskontinuerligt lager av paptidoglykan. Det axiella filamentet sträcks över hela cellens längd, utför rörelse- och stödfunktioner och innehåller ett knippe av 2-150 axiella (stödjande) fibriller, bestående av aminosockret cutin. Antalet och storleken på fibriller varierar mellan olika arter. Den protoplasmatiska cylindern är packad i en spiralform och är omgiven av axiella fibriller fästa vid skivor vid dess ändar. Fibrillerna finns i periplasten (mellan det cytoplasmatiska membranet och cellväggen). Rörelsen av spiroketer utförs på grund av den aktiva sammandragningen av det axiella filamentet och den protoplasmatiska cylindern; rörelseformer är olika: roterande, translationell, böjning.

De förökar sig genom tvärdelning. Under ogynnsamma förhållanden kan spiroketer förvandlas till en cysta - en förkortad och lindad cell omgiven av ett hållbart membran.

Enligt morfologi (storlek, antal och form på virvlar), antalet axiella fibriller, rörelsens natur, typen av biologisk oxidation, ekologi, patogenicitet inom gruppen spiroketer, skiljer de åt: spiroketer, cristispires, treponemas, borrelia och leptospira.

Spirochetes och Christispira lever i öppna vattendrag, silt och avloppsvatten; icke-patogent för ryggradsdjur. Christyspires är jättelika prokaryoter (28-150 µm) med en spiralformad form med ett platt granulärt kölformat membran (crista) som löper längs cellkroppen. Antalet fibriller är mer än 100.

Treponom är spiralvridna elastiska bakterier, storlek 0,1-0,5, 5-20 mikron; det axiella filamentet består av 1 eller 4 fibriller; enhetliga eller ojämna lockar är väldefinierade; mobil. Typarten är Treponema pallidum.

Borrelia är invecklade filamentösa bakterier, storlek 0,2-0,5 X 5-30 mikron; det axiella filamentet består av 15-20 parallella fibriller.

Leptospirer är spiralformade bakterier med en diameter på 0,1-0,25 mikron och en längd på 6-30 mikron, som bildar cirka 20 små, tätt placerade primära lockar och 1-2 sekundära, vilket ger cellen formen av bokstäverna G, S , C. Den axiella gängan består av 2 fibriller. Den huvudsakliga typen av rörelse är roterande-translationell. Till exempel Leptospira interrogans.

Bakterier är inte synliga för blotta ögat. Därför används ljus- och elektronmikroskop för att studera dem. Bakterieceller mäts i mikrometer (1 µm = 10" m), element med fin struktur - i nanometer (1 nm = 10 m). Upplösningsgränsen för ett ljusmikroskop är 0,2 µm, moderna modeller av elektronmikroskop är 0,15- 0,3 nm. Medelstorleken på prokaryoter är i intervallet 0,5-3 mikron. De mest stabila är kocker - deras storlek är 0,5-2 mikron. Stavformade former är vanligtvis 2-10 långa och 0,5-1 mikron breda, små stavar är 0,7-1 mikron, respektive 1,5 och 0,2-0,4 mikron.

1967 beskrev Adler miniceller. De är ungefär 10 gånger mindre än de ursprungliga bakterierna, innehåller inte kromosomalt DNA och har endast plasmid-DNA. Bland bakterierna kan det finnas jättar som når en längd på 125 mikron eller mer. Dimensionerna på spiroketerna är 0,2-0,75 x 5-500 mikron.