Характер и скорость движения бактерий, их зависимость от различных факторов

Характер и  скорость движения бактерий, их зависимость  от различных факторов.

Бактерии (Bacterium)

Бактерии – это обширная и  разнообразная группа микроорганизмов.

Величина бактерий измеряется микронами  и колеблется от 0,15 до 40 микрон.

Термин «бактерии» происходит от слова  «bacterion» - палка. Этот термин может применяться в широком значении, как класс микроорганизмов, и в узком смысле – палочки, не образующие спор.

Термин «бацилла» означает, что  палочка образует сору и по типу дыхания (биологического окисления) относится  к факультативным анаэробам. Если же образующие спору бактерии, по типу дыхания относятся к облигатным (строгим) анаэробам, то они называются «клостридиями».

Большинство бактерий – это одноклеточные, лишенные хлорофилла, организмы шаровидной, палочковидной или извитой формы, относящиеся к прокариотам.

Самая распространенная форма бактерий – палочковидная. Палочковидные  бактерии различаются по форме, величине в длину и ширину, по форме концов клетки, а также по взаимному расположению. Палочковидные бактерии бывают короткими  тонкими (возбудитель туляремии  – Francisella tularensis), короткими толстыми, их называют коккобактериями (возбудитель бруцеллеза – Brucella melitensis), длинными с обрубленными концами (возбудитель сибирской язвы – Bacillus anthracis), с закругленными концами (возбудитель столбняка – Cl.tetani, возбудитель брюшного тифа – Salmonella typhi) и с заостренными концами (возбудитель гнгойно – воспалительного процесса – Fusobacterium gonidiaformas). Встречаются также бактерии с булавовитдными утолщениями на концах (возбудитель дифтерии – Corinebacterium diphteriae).

По взаимному расположению палочковидные  бактерии распределяются на три подгруппы: располагающиеся по длине парно (Klebsiella pneumoniae –возбудитель пневмонии Фридлендера); образующие цепи различной длины (Bac.anthracis, Haemophilus ducrey – возбудитель мягкого шанкра) и располагающиеся без определенной системы (Salmonella typhi, Ps.aeruginosa - синегнойная палочка, E.coli – кишечная палочка, Pr.vulgaris – протей и многие другие).

Общее число палочковидных бактерий значительно больше, чем кокковидных.

Шаровидные бактерии (coccus – кокк, шарообразный организм) по форме бывают сферические, эллипсовидные, бобовидные и ланцетовидные.

По расположению особей а плоскости  при делении кокки подразделяются на:

Сафилококки (Staphyle – виноградная гроздь) – кокки, которые размножаются в трех плоскостях в неограниченном количестве (Staphylococcus aureus).

Стрептококки (Strepto – цепочка) – это такие кокки, которые делятся в одой плоскости и располагаются цепочками различной длины (Streptococcus pyogenes).

Диплококки (Diplos – двойной) – кокки, соединенные по две особи, делятся в одной плоскости (Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitides).

Тетракокки (Tetra – четыре) – кокки, которые делятся в двух взаимно перпендикулярных направлениях одной плоскости и располагаются по четыре (Aerococcus virildans). Среди тетракокков очень редко встречаются представители, способные вызвать у человека инфекционное заболевание.

Сарцины (Sarcio – связываю) – представляют собой кокковые формы, делящиеся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Располагаются по 8, 16 и более клеток (Sarcina ureo).

Микрококки (Micrococcus – маленький кокк) – характеризуются одиночным или беспорядочным расположением (Micrococcus aerogenes).

К группе извитых бактерий относятся  вибрионы – слегка изогнутые клетки, имеющие один завиток, не превышающий  одной четверти оборота спирали. Среди вибрионов есть представители  не патогенные для человека, обитающие  во многих пресных водоемах, а также  патогенные для человека, в том  числе и возбудители холеры (Vibrio cholerae, Vibrio el Tor).

Форма бактерий представляет определенное соотношение ее поверхности и  объема. Форма не является абсолютной, неизменяемой, так же, как и размеры  микробной клетки. Они изменяются под влиянием самых различных  факторов.

Морфологические изменения повсеместно  встречаются у многих видов бактерий в результате изменения среды  их обитания, влияния различных факторов (температуры, питательных веществ, рН среды, концентрации солей, химических веществ, продуктов метаболизма, лекарственных  препаратов, дезинфицирующих веществ, защитных сил макроорганизма и пр.).

Однако, при определенных относительно стабильных условиях, микробы сохраняют  присущие данному роду и виду размеры  и форму, приобретенные в процессе длительной эволюции.

Несмотря на внешнюю простоту устройства бактериальной клетки, она представляет собой очень сложный организм.

Разные методы исследований позволили  выявить внешние и внутренние структуры у бактерий.

К поверхностным (внешним) структурам бактериальной клетки относятся капсула, жгутики, ворсинки, которые не являются обязательными структурами для всех клеток, а также обязательные – клеточная стенка и располагающаяся под ней цитоплазматическая мембрана.

Внутренняя структура бактериальной  клетки представлена цитоплазмой, в которой находятся нуклеотид, рибосомы и мембранные образования – мезосомы. У многих бактерий в цитоплазме находятся включения. В цитоплазме некоторых бактерий происходит процесс спорообразования.

Жгутики – тонкие эластичные нити, достигающие значительной длины (иногда в 20 – 30 раз превосходящей длину тела микроба), являются органами движения бактерий. Жгутики имеются у многих грамположительных и грамотрицательных бактерий. В зависимости от количества и расположения жгутиков бактерии подразделяются на:

1.Монотрихи (Monotrichia), имеющие один жгутик на одном из полюсов клетки (V.cholerae, Campylobacter fetus, Ps.aeruginosa).

2.Лофотрихи (Lophotrichia), у которых пучок жгутиков располагается на одном из полюсов клетки (V.buccalis).

3. Амфитрихи (Amphitrichia), у которых жгутики расположены на обеих полюсах клетки (Bact.alcaligenes).

4.Перитрихи (Peritrichia) – бактерии, имеющие жгутики, расположенные по всей поверхности клетки (Proteus vulgaris, Sal.typhi, E.coli, Cl.tetani).

Активное движение бактерий происходит в результате вращательных движений жгутиков и обуславливается движением  белка – флагеллина, содержащегося  в жгутиках.

Характер движения бактерий зависит  от числа и расположения жгутиков, возраста и свойств культуры, температуры  среды, наличия химических веществ, физических факторов, рН среды и  пр.

Ворсинки (реснички, фимбрии, пили) – тонкие полые нитевидные образования белковой природы (длиной 0,3 10 мкм, толщиной до 10 нм.), не являющиеся органами движения. Имеются у многих (но не у всех) бактерий и обеспечивают прилипание микробов к тканевой клетке. Выявлено девять разновидностей ворсинок.

Капсула – в большинстве случаев слизистое образование полисахаридной природы с большим содержанием воды. В зависимости от толщины и строения различают микро- и макрокапсулу. Микрокапсулу можно обнаружить только с помощью электронного микроскопа.

Макрокапсула не является обязательным структурным элементом микробной  клетки. Ее образование зависит от среды, в которой находятся бактерии, и от свойств микроба, сформировавшихся в процессе эволюционного развития микроорганизма.

Некоторые из них образуют макрокапсулу только в организме человека или  животного (Bac.anthracis, Str.pneumoniae, Cl.perfringens), другие сохраняют ее постоянно (Kl.pneumoniae). Для некоторых видов характерно образование капсулы общей для нескольких особей (Bac.anthracis, Kl.rhinoscleromatis, Azotobacter chroococcum).

Благодаря тому, что капсула на 98% состоит из воды, она служит как  бы защитным осмотическим барьером против притока большого количества жидкости и против высушивания. Капсула защищает бактерии от фагоцитоза, антител, бактериофагов, является фактором патогенности.

Капсула может быть утрачена клеткой  без потери ее жизнеспособности, хотя роль ее в защите бактерий очень  существенна.

Бактерии, образующие капсулу внутри макроорганизма, при выделении в  окружающую среду, спустя два часа прекращают ее продуцировать.

Клеточная оболочка – тонкая отчетливо очерченная, относительно плотная и достаточно жесткая структура, располагающаяся непосредственно под слизистым слоем или капсулой. Выполняет очень важную роль. Нарушение ее целостности обуславливает глубокие нарушения физиологического состояния клетки.

Химический состав клеточной оболочки, прочность и толщина различны у разных видов бактерий.

Клеточная оболочка – это сложная  структура, состоящая из клеточной  стенки и цитоплазматической мембраны. Оболочка придает бактериальной  клетке определенную форму, с ней  связаны такие свойства клетки, как  поверхностное натяжении, электрический  заряд и осмотическое давление.

Клеточная стенка – структура, в состав которой входит муреин – гликопептид и тейхоевые кислоты. От особенностей структуры муреина зависит способность микробной клетки окрашиваться и удерживать анилиновый краситель, что и легло в основу методики окраски микроорганизмов по методу Грама.

Цитоплазматическая  мембрана – ограничивает цитоплазму бактериальной клетки и представляет осмотический барьер, через который поступают питательные вещества и выделяются продукты обмена.

Цитоплазма – основная масса тела бактериальной клетки. Представляет собой сложное коллоидное вещество с высокой плотностью. Основные ее компоненты – вода, белки, ферменты, РНК и ДНК, органические и неорганические вещества. В цитоплазме содержатся нуклеоид, рибосомы, мезосомы, различные включения, плазмиды.

Нуклеоид под электронным микроскопом  выглядит как структура неправильной формы. У нуклеоида нет ядерной  мембраны, нет ядрышка, нет ядерных  белков – гистонов. Нуклеоид состоит  из одной хромосомы кольцевой  структуры. Хромосома состоит из одной молекулы ДНК, участвующей  в передаче наследственной генетической информации.

Рибосомы состоят из белка и  РНК. В них происходит синтез белка  клетки. В цитоплазме клетки содержится до 5 тысяч рибосом. При процессах  синтеза белка рибосомы укрупняются, образуя полирибосомы.

Мезосомы бактерий являются производными цитоплазматической мембраны клетки, имеют различное строение и различную  форму. Мезосомы участвуют в процессах  деления клетки, спорообразования, синтеза материала для клеточной  стенки, энергетического обмена.

В цитоплазме находятся также и  гранулы различных веществ (гликоген, хроматин, крахмал, капельки жира, жидкая сера, волютин и пр.). Откладываются  включения в цитоплазме при хорошем  питании и замедленном размножении. В одних случаях включения  являются продуктами обмена бактериальной  клетки, в других – запасом питательных  веществ.

Споры бактерий – это внутриклеточные образования круглой или овальной формы, устойчивые к высоким температурам, дезинфицирующим веществам, антибиотикам и другим факторам окружающей среды.

Образование споры для бактерий является фактором сохранения вида в  неблагоприятных условиях (изменение  температуры, рН среды, недостаток питательных  веществ, присутствие токсинов и  пр.).

Спорообразованием обладают многие палочковидные  бактерии из семейства Bacillaceae, родов Bacillus и Clostridium (Bac.subtilis, Bac.anthracis, Cl.tetani, Cl.perfringens и др.). Спорообразование у кокков и извитых форм наблюдается крайне редко (Sarcina lutea, Planasarcina ureae, Vibrio desulfuricus, Spirillum amiliferum).

Спорообразование у возбудителей, патогеннх для человека или животных, начинается спустя два часа после  прекращения контакта микробов с  живым макроорганизмом (гибель макроорганизма или выделение микроба из макроорганизма в окружающую среду).

При культивировании спорообразующих  микробов в лабораторных условиях на питательных средах, процесс спорообразования начинается при старении культуры, накопления метаболитов, подсыхания питательной  среды и истощения в ней  питательных веществ.

Способность к спорообразованию учитывается  при определении видовой принадлежности микроба, при выборе методов обеззараживания  предметов окружающей среды, в пищевой  и текстильной промышленности, в  медицине и ветеринарии.

Процесс формирования споры длится 18 – 20 часов. Вместо вегетативной формы  появляется спора, составляющая примерно 0,1 часть материнской клетки. Благодаря  толщине оболочки и плотности  содержимого, споры обладают повышенной устойчивостью к факторам внешней  среды. Они выдерживают в сухом  состоянии 1700 по Цельсию в течение  двух часов. Споры могут годами сохраняться  в неблагоприятных условиях. При  попадании в благоприятные условия  споры очень быстро (в течение 4 – 5 часов) прорастают в вегетативную клетку.

Споры различных видов бактерий различаются по форме, размерам и  расположению в клетке.

По характеру и локализации  в теле микробной клетки споры  могут располагаться центрально (Bac.subtilis, Bac.mesentericus), терминально (Cl.tetani) и субтерминально (Cl.botulinum). У одних видов бактерий диаметр спор превышает поперечник бактериальной клетки (Cl.perfringens, Bac.subtili), у других нет (Bac.anthracis).