Komórka bakteryjna nie ma jądra, chromosomy są swobodnie rozmieszczone w cytoplazmie. Ponadto w komórce bakteryjnej brakuje organelli błonowych: mitochondriów, EPS, aparatu Golgiego itp. Zewnętrzna strona błony komórkowej pokryta jest ścianą komórkową.

Większość bakterii porusza się biernie, wykorzystując prądy wody lub powietrza. Tylko niektóre z nich mają organelle ruchu - wici. Wici prokariotyczne mają bardzo prostą budowę i składają się z białka flageliny, które tworzy pusty cylinder o średnicy 10–20 nm. Wkręcają się w podłoże, popychając komórkę do przodu. Najwyraźniej jest to jedyna znana w przyrodzie konstrukcja wykorzystująca zasadę koła.

Ze względu na kształt bakterie dzieli się na kilka grup:

Cocci (mają okrągły kształt);
- pałeczki (mają kształt pręta);
- spirilla (mają kształt spirali);
- wibracje (w kształcie przecinka).

Zgodnie z metodą oddychania bakterie dzielą się na tlenowe (większość bakterii) i beztlenowe (czynniki wywołujące tężec, zatrucie jadem kiełbasianym, zgorzel gazową). Te pierwsze potrzebują tlenu do oddychania, dla tych drugich tlen jest bezużyteczny, a nawet trujący.

Protoplazma bakterii, podobnie jak eukariontów, jest otoczona błoną plazmatyczną. Wgłębienia workowe, kanalikowe lub blaszkowate błony zawierają mezosomy biorące udział w procesie oddychania, bakteriochlorofil i inne barwniki.

Materiał genetyczny prokariotów nie tworzy jądra, ale znajduje się bezpośrednio w cytoplazmie. DNA bakteryjny jest pojedynczą kolistą cząsteczką, z której każda składa się z tysięcy i milionów par nukleotydów. Genom komórki bakteryjnej jest znacznie prostszy niż genom komórek organizmów bardziej rozwiniętych: DNA bakterii zawiera średnio kilka tysięcy genów.

W komórkach prokariotycznych nie ma retikulum endoplazmatycznego, a rybosomy swobodnie unoszą się w cytoplazmie. Prokarioty nie mają mitochondriów; Ich funkcje częściowo pełni błona komórkowa.

Mobilność bakterii zapewnia wici. Bakterie rozmnażają się poprzez podział co około 20 minut (w sprzyjających warunkach). DNA ulega replikacji, a każda komórka potomna otrzymuje własną kopię macierzystego DNA. Możliwe jest również przenoszenie DNA pomiędzy niedzielącymi się komórkami (poprzez wychwytywanie „nagiego” DNA przy użyciu bakteriofagów lub poprzez koniugację, gdy bakterie łączą się ze sobą za pomocą fimbrii kopulacyjnych), ale nie zwiększa to liczby osobników. Promienie słoneczne i produkty ich własnej aktywności życiowej uniemożliwiają reprodukcję.

Zachowanie bakterii nie jest szczególnie złożone. Receptory chemiczne rejestrują zmiany kwasowości środowiska i stężenia różnych substancji: cukrów, aminokwasów, tlenu. Wiele bakterii reaguje na zmiany temperatury lub światła, a niektóre potrafią wyczuwać ziemskie pole magnetyczne. W niesprzyjających warunkach bakteria pokrywa się gęstą otoczką, cytoplazma ulega odwodnieniu, a aktywność życiowa prawie ustaje. W tym stanie zarodniki bakterii mogą przebywać w głębokiej próżni przez wiele godzin i tolerować temperatury od –240°C do +100°C.

Mikroorganizmy (mikroorganizmy) to organizmy jednokomórkowe o wielkości mniejszej niż 0,1 mm, których nie można zobaczyć gołym okiem. Należą do nich bakterie, mikroalgi, niektóre niższe grzyby nitkowate, drożdże i pierwotniaki (ryc. 1). Bada je mikrobiologia.

Ryż. 1. Obiekty mikrobiologiczne.

Na ryc. 2. Można zobaczyć niektórych przedstawicieli pierwotniaków jednokomórkowych. Czasami przedmiotem tej nauki są najbardziej prymitywne organizmy na Ziemi - wirusy, które nie mają struktury komórkowej i są kompleksami kwasów nukleinowych (materiału genetycznego) i białka. Częściej są one izolowane w zupełnie odrębnym kierunku studiów (wirusologia), ponieważ mikrobiologia jest raczej nastawiona na badanie mikroskopijnych organizmów jednokomórkowych.

Ryż. 2. Poszczególni przedstawiciele jednokomórkowych eukariontów (pierwotniaków).

Nauki algologiczne i mykologiczne, które badają odpowiednio glony i grzyby, to odrębne dyscypliny, które pokrywają się z mikrobiologią w badaniu mikroskopijnych obiektów żywych. Bakteriologia to prawdziwa dziedzina mikrobiologii. Nauka ta zajmuje się wyłącznie badaniem mikroorganizmów prokariotycznych (ryc. 3).

Ryż. 3. Schemat komórki prokariotycznej.

W przeciwieństwie do eukariontów, do których zaliczają się wszystkie organizmy wielokomórkowe, a także pierwotniaki, mikroskopijne algi i grzyby, prokarioty nie mają utworzonego jądra zawierającego materiał genetyczny i prawdziwych organelli (trwałych wyspecjalizowanych struktur komórki).

Do prokariotów zaliczają się bakterie prawdziwe i archeony, które według współczesnej klasyfikacji określane są jako domeny (superkrólestwa) Archaea i Eubacteria (ryc. 4).

Ryż. 4. Dziedziny współczesnej klasyfikacji biologicznej.

Cechy strukturalne bakterii

Bakterie są ważnym ogniwem obiegu substancji w przyrodzie, rozkładają pozostałości roślinne i zwierzęce, oczyszczają zbiorniki wodne zanieczyszczone materią organiczną, modyfikują związki nieorganiczne. Bez nich życie na ziemi nie mogłoby istnieć. Mikroorganizmy te są rozmieszczone wszędzie, w glebie, wodzie, powietrzu, organizmach zwierzęcych i roślinnych.

Bakterie różnią się następującymi cechami morfologicznymi:

1. Kształt komórki (okrągły, w kształcie pręta, nitkowaty, zawiły, spiralny, a także różne opcje przejściowe i konfiguracja w kształcie gwiazdy).
2. Obecność urządzeń do poruszania się (nieruchomych, biczowanych, z powodu wydzielania śluzu).
3. Artykulacja komórek między sobą (izolowane, połączone w postaci par, granulek, form rozgałęzionych).

Wśród struktur utworzonych przez bakterie okrągłe (cocci) znajdują się komórki, które po podziale łączą się w pary, a następnie rozpadają się na pojedyncze formacje (mikrokoki) lub pozostają cały czas razem (diplokoki). Kwadratowa struktura czterech komórek jest utworzona przez tetrakoki, łańcuch przez paciorkowce, ziarnistość 8-64 jednostek przez sarcina i skupiska przez gronkowce.

Bakterie pałeczkowate reprezentowane są przez różnorodne kształty ze względu na dużą zmienność długości (0,1-15 µm) i grubości (0,1-2 µm) komórki. Kształt tych ostatnich zależy także od zdolności bakterii do tworzenia zarodników – struktur o grubej otoczce, która pozwala mikroorganizmom przetrwać niesprzyjające warunki. Komórki posiadające tę zdolność nazywane są prątkami, a te pozbawione takich właściwości nazywane są po prostu bakteriami w kształcie pałeczek.

Szczególnymi modyfikacjami bakterii w kształcie pręcików są formy nitkowate (wydłużone), łańcuchy i struktury rozgałęzione. Ten ostatni jest tworzony przez promieniowce na pewnym etapie rozwoju. „Zakrzywione” pręty nazywane są bakteriami karbowanymi, spośród których izolowane są wibratory; spirilla posiadająca dwa zagięcia (15-20 µm); krętki przypominające faliste linie. Długości ich komórek wynoszą odpowiednio 1-3, 15-20 i 20-30 µm. Na ryc. Ryciny 5 i 6 przedstawiają główne formy morfologiczne bakterii, a także rodzaje ułożenia zarodników w komórce.

Ryż. 5. Podstawowe formy bakterii.

Ryż. 6. Bakterie według rodzaju umiejscowienia zarodników w komórce. 1, 4 – w środku; 2, 3, 5 – lokalizacja końcowa; 6 – z boku.

Główne struktury komórkowe bakterii: nukleoid (materiał genetyczny), rybosomy przeznaczone do syntezy białek, błona cytoplazmatyczna (część błony komórkowej), która u wielu przedstawicieli jest dodatkowo chroniona od góry, otoczka i osłonka śluzowa (ryc. 7).

Ryż. 7. Schemat komórki bakteryjnej.

Według klasyfikacji bakterii istnieje ponad 20 typów. Na przykład wyjątkowo ciepłolubne (miłośników wysokich temperatur) Aquificae, beztlenowe bakterie w kształcie pałeczki Bacteroidetes. Jednak najbardziej dominującym typem, który obejmuje różnorodnych przedstawicieli, jest Actinobacteria. Obejmuje bifidobakterie, pałeczki kwasu mlekowego i promieniowce. Wyjątkowość tego ostatniego polega na zdolności do tworzenia grzybni na pewnym etapie rozwoju.

W języku potocznym nazywa się to grzybnią. Rzeczywiście, rozgałęziające się komórki promieniowców przypominają strzępki grzybów. Pomimo tej cechy promieniowce są klasyfikowane jako bakterie, ponieważ są prokariotami. Naturalnie ich komórki są mniej podobne w budowie do grzybów.

Promieniowce (ryc. 8) są bakteriami wolno rosnącymi i dlatego nie mają zdolności konkurowania o łatwo dostępne substraty. Są zdolne do rozkładu substancji, których inne mikroorganizmy nie mogą wykorzystać jako źródła węgla, w szczególności węglowodorów ropopochodnych. Dlatego promieniowce są intensywnie badane w dziedzinie biotechnologii.

Niektórzy przedstawiciele koncentrują się na obszarach pól naftowych i tworzą specjalny filtr bakteryjny, który zapobiega przedostawaniu się węglowodorów do atmosfery. Promieniowce są aktywnymi producentami praktycznie cennych związków: witamin, kwasów tłuszczowych, antybiotyków.

Ryż. 8. Reprezentatywny promieniowiec Nocardia.

Grzyby w mikrobiologii

Przedmiotem mikrobiologii są wyłącznie grzyby pleśniowe (w szczególności rhizopus, śluz). Jak wszystkie grzyby, nie są w stanie samodzielnie syntetyzować substancji i wymagają pożywki. Grzybnia niższych przedstawicieli tego królestwa jest prymitywna, nie podzielona podziałami. Szczególną niszę w badaniach mikrobiologicznych zajmują drożdże (ryc. 9), charakteryzujące się brakiem grzybni.

Ryż. 9. Formy kolonii kultur drożdży na pożywce.

Obecnie zgromadzono wiele wiedzy na temat ich dobroczynnych właściwości. Jednakże drożdże są nadal badane pod kątem zdolności do syntezy praktycznie cennych związków organicznych i są aktywnie wykorzystywane jako organizmy modelowe w eksperymentach genetycznych. Od czasów starożytnych drożdże były wykorzystywane w procesach fermentacji. Metabolizm różni się u różnych przedstawicieli. Dlatego niektóre drożdże są bardziej odpowiednie do określonego procesu niż inne.

Na przykład Saccharomyces beticus, który jest bardziej odporny na wysokie stężenia alkoholu, wykorzystuje się do tworzenia mocnych win (do 24%). Natomiast drożdże S. cerevisiae są w stanie wytworzyć niższe stężenia etanolu. Ze względu na obszar zastosowania drożdże dzielą się na: paszowe, piekarskie, browarnicze, spirytusowe i winne.

Mikroorganizmy chorobotwórcze

Mikroorganizmy chorobotwórcze lub chorobotwórcze można znaleźć wszędzie. Oprócz dobrze znanych wirusów: grypy, zapalenia wątroby, odry, HIV itp., niebezpiecznymi mikroorganizmami są riketsje, a także paciorkowce i gronkowce, które powodują zatrucie krwi. Wśród bakterii pałeczek występuje wiele patogenów. Na przykład błonica, gruźlica, dur brzuszny (ryc. 10). Wśród pierwotniaków występuje wielu przedstawicieli mikroorganizmów niebezpiecznych dla człowieka, w szczególności plazmodium malarii, toksoplazma, leiszmania, lamblie, rzęsistki i chorobotwórcze ameby.

Ryż. 10. Zdjęcie bakterii Bacillus anthracis, która powoduje wąglika.

Wiele promieniowców nie jest niebezpiecznych dla ludzi i zwierząt. Jednak wśród prątków wywołujących gruźlicę i trąd znajduje się wielu przedstawicieli patogenów. Niektóre promieniowce inicjują chorobę taką jak promienica, której towarzyszy powstawanie ziarniniaków, a czasami wzrost temperatury ciała. Niektóre rodzaje grzybów pleśniowych są zdolne do wytwarzania substancji toksycznych dla człowieka – mikotoksyn. Na przykład niektórzy przedstawiciele rodzaju Aspergillus, Fusarium. Grzyby chorobotwórcze powodują grupę chorób zwanych grzybicami. Zatem kandydoza, czyli po prostu pleśniawka, jest wywoływana przez grzyby drożdżopodobne (ryc. 11). Są zawsze obecne w organizmie człowieka, jednak aktywują się dopiero wtedy, gdy układ odpornościowy jest osłabiony.

Ryż. 11. Grzyb Candida jest przyczyną pleśniawki.

Grzyby mogą powodować różnorodne zmiany skórne, w szczególności wszelkiego rodzaju porosty, z wyjątkiem półpaśca, który wywołuje wirus. Drożdże Malassezia, stali mieszkańcy ludzkiej skóry, mogą powodować zmniejszenie aktywności układu odpornościowego. Nie spiesz się od razu, aby umyć ręce. Drożdże i bakterie oportunistyczne w dobrym zdrowiu pełnią ważną funkcję zapobiegającą rozwojowi patogenów.

Wirusy jako przedmiot mikrobiologii

Wirusy to najbardziej prymitywne organizmy na Ziemi. W stanie wolnym nie zachodzą w nich żadne procesy metaboliczne. Dopiero po wejściu do komórki gospodarza wirusy zaczynają się namnażać. We wszystkich organizmach żywych nośnikiem materiału genetycznego jest kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA). Tylko wśród wirusów istnieją przedstawiciele posiadający sekwencję genetyczną, taką jak kwas rybonukleinowy (RNA).

Wirusów często nie klasyfikuje się jako organizmów prawdziwie żywych.

Morfologia wirusów jest bardzo zróżnicowana (ryc. 12). Zazwyczaj ich średnice mieszczą się w zakresie 20-300 nm.

Ryż. 12. Różnorodność cząstek wirusowych.

Niektórzy przedstawiciele osiągają długość 1-1,5 mikrona. Budowa wirusa polega na otoczeniu materiału genetycznego specjalną ramką białkową (kapsydem), charakteryzującą się różnorodnymi kształtami (spiralny, ikozaedryczny, kulisty). Niektóre wirusy mają również otoczkę na górze utworzoną z błony komórkowej gospodarza (superkapsyd). Na przykład (ryc. 13) jest czynnikiem wywołującym chorobę zwaną AIDS. Zawiera RNA jako materiał genetyczny i wpływa na pewien typ komórek układu odpornościowego (pomocnicze limfocyty T).

Ryż. 13. Struktura ludzkiego wirusa niedoboru odporności.

Pojęcie mikroorganizmów

Mikroorganizmy- są to organizmy niewidoczne gołym okiem ze względu na niewielkie rozmiary.

Kryterium wielkości jest jedynym, które je łączy.

W przeciwnym razie świat mikroorganizmów jest jeszcze bardziej zróżnicowany niż świat makroorganizmów.

Według współczesnej taksonomii mikroorganizmy do 3 królestw:

• Wira - wirusy;
• Eucariotae – pierwotniaki i grzyby;
• Procariotae - bakterie prawdziwe, riketsje, chlamydie, mykoplazmy, krętki, promieniowce.

Podobnie jak w przypadku roślin i zwierząt, używa się nazwy mikroorganizmy nomenklatura binarna, tj. nazwa ogólna i specyficzna.

Jeśli badacze nie są w stanie określić przynależności gatunkowej i ustala się jedynie przynależność do rodzaju, wówczas używa się terminu gatunek. Najczęściej ma to miejsce przy identyfikacji mikroorganizmów, które mają nietradycyjne potrzeby żywieniowe lub warunki życia. Nazwa rodzaju zwykle opiera się na charakterystyce morfologicznej odpowiedniego mikroorganizmu (Staphylococcus, Vibrio, Mycobacterium) lub wywodzi się od nazwiska autora, który odkrył lub badał patogen (Neisseria, Shigella, Escherichia, Rickettsia, Gardnerella).

Nazwa gatunku często kojarzona z nazwą głównej choroby wywoływanej przez ten mikroorganizm (Vibrio cholerae – cholera, Shigella dysenteriae – czerwonka, Mycobacterium tuberculosis – gruźlica) lub z głównym siedliskiem (Escherihia coli – E. coli).

Ponadto w rosyjskojęzycznej literaturze medycznej można zastosować odpowiednią zrusyfikowaną nazwę bakterii (zamiast Staphylococcus epidermidis - gronkowiec naskórkowy; Staphylococcus aureus - Staphylococcus aureus itp.).

Królestwo prokariotów

obejmuje dział cyjanobakterii i dział eubakterii, które z kolei podzielone naZamówienia:

• same bakterie (oddziały Gracilicutes, Firmicutes, Tenericutes, Mendosicutes);
• promieniowce;
• krętki;
• riketsje;
• chlamydia.

Zamówienia podzielone są na grupy.

Prokarioty różnią eukarionty ponieważ Nie mam:

• morfologicznie utworzone jądro (bez błony jądrowej i bez jąderka), jego odpowiednikiem jest nukleoid, czyli genofor, który jest zamkniętą, kolistą dwuniciową cząsteczką DNA przyczepioną w jednym miejscu do błony cytoplazmatycznej; analogicznie do eukariontów, cząsteczka ta nazywana jest bakterią chromosomową;
• aparat siatkowy Golgiego;
• siateczka śródplazmatyczna;
• mitochondria.

Jest również szereg znaków Lub organelle, charakterystyczne dla wielu, ale nie wszystkich prokariotów, które na to pozwalają odróżnić je od eukariontów:

• liczne wgłobienia błony cytoplazmatycznej, zwane mezosomami, są związane z nukleoidem i biorą udział w podziale komórkowym, sporulacji i oddychaniu komórki bakteryjnej;
• specyficznym składnikiem ściany komórkowej jest mureina, jej struktura chemiczna to peptydoglikan (kwas diaminopiemowy);
• Plazmidy to autonomicznie replikujące się koliste cząsteczki dwuniciowego DNA o masie cząsteczkowej niższej niż chromosom bakteryjny. Znajdują się one wraz z nukleoidem w cytoplazmie, chociaż można je z nią zintegrować i niosą ze sobą informację dziedziczną, która nie jest istotna dla komórki drobnoustroju, ale zapewnia jej pewne selektywne korzyści w środowisku.

Najbardziej znany:

Plazmidy F zapewniające transfer koniugacyjny

między bakteriami;

Plazmidy R to plazmidy lekooporności, które zapewniają krążenie wśród bakterii genów warunkujących oporność na chemioterapeutyki stosowane w leczeniu różnych chorób.

Bakteria

Prokariotyczne, przeważnie jednokomórkowe mikroorganizmy, które mogą również tworzyć stowarzyszenia (grupy) podobnych komórek, charakteryzujące się podobieństwami komórkowymi, ale nie organizmowymi.

Podstawowe kryteria taksonomiczne,co pozwala na zaklasyfikowanie szczepów bakteryjnych do tej czy innej grupy:

• morfologia komórek drobnoustrojów (ziarniaki, pręciki, pokrętne);
• w odniesieniu do barwienia metodą Grama – właściwości barwiące (gram-dodatnie i gram-ujemne);
• rodzaj utleniania biologicznego – tlenowe, fakultatywne beztlenowce, bezwzględne beztlenowce;
• zdolność do tworzenia zarodników.

Dalsze różnicowanie grup na rodziny, rodzaje i gatunki, które stanowią główną kategorię taksonomiczną, przeprowadza się w oparciu o badanie właściwości biochemicznych. Zasada ta stanowi podstawę klasyfikacji bakterii podanej w specjalnych podręcznikach - determinanty bakterii.

Pogląd to ewolucyjnie ustalony zbiór osobników o jednym genotypie, który w standardowych warunkach charakteryzuje się podobnymi cechami morfologicznymi, fizjologicznymi i biochemicznymi.

W przypadku bakterii chorobotwórczych definicję „gatunku” uzupełnia zdolność wywoływania określonych nozologicznych postaci chorób.

Istnieje wewnątrzgatunkowe różnicowanie bakteriiNAopcje:

• według właściwości biologicznych - biowary lub biotypy;
• aktywność biochemiczna - enzymy trawiące;
• struktura antygenowa - serotypy lub seroty;
• wrażliwość na bakteriofagi - fagewary lub fagitypy;
• oporność na antybiotyki - produkty odporne.

W mikrobiologii szeroko stosowane są specjalne terminy - kultura, szczep, klon.

Kultura to zbiór bakterii widoczny gołym okiem na pożywce.

Kultury mogą być czyste (zestaw bakterii jednego gatunku) lub mieszane (zestaw bakterii dwóch lub więcej gatunków).

Napięcie to zbiór bakterii tego samego gatunku wyizolowanych z różnych źródeł lub z tego samego źródła w różnym czasie.

Szczepy mogą różnić się pewnymi cechami, które nie wykraczają poza cechy gatunku. Klon to zbiór bakterii będących potomstwem jednej komórki.

Ludzie próbują znaleźć nowe sposoby ochrony przed ich szkodliwym wpływem. Ale są też pożyteczne mikroorganizmy: sprzyjają dojrzewaniu śmietany, tworzeniu azotanów dla roślin, rozkładają martwe tkanki itp. Mikroorganizmy żyją w wodzie, glebie, powietrzu, na ciele żywych organizmów i wewnątrz nich.

Kształty bakterii

Istnieją 4 główne formy bakterii, a mianowicie:

1. Mikrokoki – zlokalizowane pojedynczo lub w nieregularnych skupiskach. Zwykle są nieruchomi.
2. Diplokoki są ułożone parami i mogą być otoczone torebką w ciele.
3. Streptococci występują w postaci łańcuchów.
4. Sarcyny tworzą skupiska komórek w kształcie pakietów.
5. Gronkowce. W wyniku procesu podziału nie rozchodzą się one, lecz tworzą skupienia (klastry).

Bakteria ma złożoną strukturę:

• Ściana komórki chronią organizm jednokomórkowy przed wpływami zewnętrznymi, nadają mu określony kształt, zapewniają odżywianie i zachowują jego wewnętrzną zawartość.
• Błona cytoplazmatyczna zawiera enzymy, bierze udział w procesie rozmnażania i biosyntezy składników.
• Cytoplazma służy do wykonywania funkcji życiowych. U wielu gatunków cytoplazma zawiera DNA, rybosomy, różne granulki i fazę koloidalną.
• Nukleoid to obszar jądrowy o nieregularnym kształcie, w którym znajduje się DNA.
• Kapsuła to struktura powierzchniowa, która sprawia, że ​​skorupa jest trwalsza oraz chroni przed uszkodzeniami i wysychaniem. Ta śluzowa struktura ma grubość ponad 0,2 mikrona. Przy mniejszej grubości nazywa się to mikrokapsułka. Czasami wokół muszli jest szlam, nie ma wyraźnych granic i jest rozpuszczalny w wodzie.
• wici nazywane są strukturami powierzchniowymi, które służą do przemieszczania komórek w środowisku płynnym lub na stałej powierzchni.
• Pił- formacje nitkowate, znacznie cieńsze i mniej wici. Występują w różnych typach, różnią się przeznaczeniem i budową. Pili są potrzebne do przyłączenia organizmu do dotkniętej komórki.
• Spór. Sporulacja ma miejsce, gdy powstają niesprzyjające warunki i służy przystosowaniu gatunku lub jego zachowaniu.

Sugerujemy rozważenie głównych rodzajów bakterii:

Składniki odżywcze dostają się do komórki całą jej powierzchnią. Mikroorganizmy stały się powszechne ze względu na istnienie różnych rodzajów żywienia. Do życia potrzebują różnorodnych pierwiastków: węgla, fosforu, azotu itp. Dopływ składników odżywczych regulowany jest za pomocą membrany.

Rodzaj żywienia zależy od sposobu wchłaniania węgla i azotu oraz od rodzaju źródła energii. Niektóre z nich potrafią pozyskiwać te pierwiastki z powietrza i wykorzystywać energię słoneczną, inne natomiast wymagają istnienia substancji pochodzenia organicznego. Wszyscy potrzebują witamin i aminokwasów, które mogą działać jak katalizatory reakcji zachodzących w ich organizmie. Usuwanie substancji z komórki następuje na drodze dyfuzji.

U wielu typów mikroorganizmów tlen odgrywa ważną rolę w metabolizmie i oddychaniu. W wyniku oddychania uwalniana jest energia, którą wykorzystują do tworzenia związków organicznych. Ale są bakterie, dla których tlen jest śmiertelny.

Rozmnażanie następuje poprzez podzielenie komórki na dwie części. Po osiągnięciu określonego rozmiaru rozpoczyna się proces separacji. Komórka wydłuża się i tworzy się w niej poprzeczna przegroda. Powstałe części rozpraszają się, ale niektóre gatunki pozostają połączone i tworzą skupiska. Każda z nowo powstałych części odżywia się i rozwija jako niezależny organizm. Po umieszczeniu w sprzyjającym środowisku proces reprodukcji zachodzi z dużą prędkością.

Mikroorganizmy potrafią rozłożyć złożone substancje na proste, które następnie mogą zostać ponownie wykorzystane przez rośliny. Dlatego bakterie są niezbędne w obiegu substancji, bez nich wiele ważnych procesów na Ziemi byłoby niemożliwych.

Czy wiesz?

Wniosek: Nie zapomnij umyć rąk po każdym powrocie do domu po wyjściu na zewnątrz. Idąc do toalety, myj także ręce mydłem. Prosta zasada, a jakże ważna! Utrzymuj go w czystości, a bakterie nie będą Ci przeszkadzać!

Aby utrwalić materiał, zapraszamy do wykonania naszych ekscytujących zadań. Powodzenia!

Zadanie nr 1

Przyjrzyj się uważnie zdjęciu i powiedz, która z tych komórek jest bakteryjna? Spróbuj nazwać pozostałe komórki bez patrzenia na wskazówki:

2.2. Klasyfikacja i morfologia bakterii

Klasyfikacja bakterii. Decyzja Międzynarodowego Kodeksu dla bakterii zalecała następujące kategorie taksonomiczne: klasa, podział, rząd, rodzina, rodzaj, gatunek. Nazwa gatunkowa odpowiada nomenklaturze binarnej, tj. składa się z dwóch słów. Na przykład czynnik sprawczy kiły jest zapisywany jako Treponema blady. Pierwsze słowo to na-

nazwa rodzaju i jest pisana wielką literą, drugie słowo oznacza gatunek i jest pisane małą literą. W przypadku ponownej wzmianki o gatunku nazwę rodzajową skraca się do pierwszej litery, na przykład: T.blady.

Bakterie są prokariotami, tj. organizmy przedjądrowe, ponieważ mają prymitywne jądro bez otoczki, jąderka i histonów. a w cytoplazmie brakuje wysoce zorganizowanych organelli (mitochondriów, aparatu Golgiego, lizosomów itp.)

W starym podręczniku Bergey Manual of Systematic Bacteriology bakterie podzielono zgodnie z charakterystyką ściany komórkowej bakterii na 4 grupy: Gracilicutes - eubakterie o cienkiej ścianie komórkowej, Gram-ujemne; Firmicutes - eubakterie o grubej ścianie komórkowej, Gram-dodatnie; Tenerykuty - eubakterie bez ściany komórkowej; Mendosikutes - archaebakterie z wadliwą ścianą komórkową.

Każdy oddział został podzielony na sekcje lub grupy w oparciu o barwienie metodą Grama, kształt komórek, zapotrzebowanie na tlen, ruchliwość, cechy metaboliczne i odżywcze.

Według drugiego wydania (2001) PodręcznikaBergey, bakterie dzielą się na 2 domeny:„Bakterie” i „Archaea” (Tabela 2.1).

Tabela. Charakterystyka domenyBakteriaIArcheony

*Wśród cienkościennych Gram-ujemnych eubakterii wyróżnić:

formy kuliste lub ziarniaki (rzeżączka, meningokoki, veillonella);

formy zawiłe - krętki i spirilla;

formy w kształcie pręta, w tym riketsje.

** Do grubościennych eubakterii Gram-dodatnich włączać:

formy kuliste lub ziarniaki (gronkowce, paciorkowce, pneumokoki);

formy pręcikowe, a także promieniowce (bakterie rozgałęzione, nitkowate), maczugowców (bakterie maczugowate), prątki i bifidobakterie (ryc. 2.1).

Większość bakterii Gram-ujemnych zalicza się do typu Proteobacteria. na podstawie podobieństwa rybosomalnego RNA „Proteobacteria” - nazwana na cześć greckiego boga Proteusa. przybierając różne formy). Pojawiły się w wyniku zwykłej fotosyntezy tic przodek.

Bakterie Gram-dodatnie, według badanych sekwencji rybosomalnego RNA, stanowią odrębną grupę filogenetyczną z dwoma dużymi podziałami – z wysokim i niskim stosunkiem G+ C (podobieństwo genetyczne). Podobnie jak Proteobacteria, ta grupa jest zróżnicowana metabolicznie.

Do domeny "Bakteria» obejmuje 22 rodzaje, z czegoNastępujące czynniki mają duże znaczenie medyczne:

TypProteobakterie

Klasa Alfaproteobakterie. Poród: Rickettsia, Orientia, Ehrlichia, Bartonella, Brucella

Klasa Betaproteobakterie. Poród: Burkholderia, Alcaligenes, Bordetella, Neisseria, Kingella, Spirillum

Klasa Gammaproteobakterie. Poród: Francisella, Legionella, Coxiella, Pseudomonas, Moraxella, Acinetobacter, Vibrio, Enterobacter, Callimatobacterium, Citrobacter, Edwardsiella, Erwinia, Escherichia, Hafnia, Klebsiella, Morganella, Proteus, Providencia, Salmonella, Serratia, Shigella, Yersinia, Pasteurella

Klasa Deltaproteobakterie. Rodzaj: Bilophila

Klasa Epsilonproteobakterie. Poród: Campylobacter, Helicobacter, Wolinella

TypFirmicutes (głównysposóbgrampol­ rezydent)

Klasa Clostridia. Poród: Clostridium, Sarcina, Peptostreptococcus, Eubacterium, Peptococcus, Veillonella (Gram-ujemne)

Klasa Mollicutes. Rodzaje: Mycoplasma, Ureaplasma

Klasa Pałeczki. Poród: Bacillus, Sporosarcina, Listeria, Staphylococcus, Gemella, Lactobacillus, Pediococcus, Aerococcus, Leuconostoc, Streptococcus, Lactococcus

TypActinobakterie

Klasa Actinobakterie. Poród: Actinomyces, Arcanodacterium, Mobiluncus, Micrococcus, Rothia, Stomatococcus, Corynebacterium, Mycobacterium, Nocardia, Propionibacterium, Bifidobacterium, Gardnerella

TypClamydiae

Klasa Clamydiae. Poród: Clamydia, Clamydophila

TypKrętki

Klasa Krętki. Poród: Spirochaeta, Borrelia, Treponema, Leptospira

Gromada Bacteroidetes

Klasa Bakterioidety. Poród: Bacteroides, Porphyromonas, Prevotella

Klasa Flawobakterie. Poród: Flawobakteria

Podział bakterii ze względu na cechy strukturalne ściany komórkowej wiąże się z możliwą zmiennością ich zabarwienia na ten lub inny kolor metodą Grama. Według tej metody, zaproponowanej w 1884 roku przez duńskiego naukowca H. Grama, w zależności od wyniku barwienia, bakterie dzieli się na Gram-dodatnie, barwione na niebiesko-fioletowo i Gram-ujemne, barwione na czerwono. Okazało się jednak, że bakterie o tak zwanej ścianie komórkowej Gram-dodatniej (grubszej niż bakterie Gram-ujemne), na przykład bakterie z rodzaju Mobiluncus i niektóre bakterie przetrwalnikujące, zamiast zwykłej grama -kolor dodatni, ma kolor Gram-ujemny. Dlatego w taksonomii bakterii większe znaczenie niż barwienie metodą Grama mają cechy strukturalne i skład chemiczny ścian komórkowych.

2.2.1. Kształty bakterii

Istnieje kilka głównych form bakterii (patrz ryc. 2.1) - formy kokosowe, w kształcie pręcika, skręcone i rozgałęzione, nitkowate formy bakterii.

Formy kuliste lub ziarniaki,- bakterie kuliste o wielkości 0,5-1,0 mikrona*, które zgodnie z ich względnym położeniem dzielą się na mikrokoki, diplokoki, paciorkowce, tetrakoki, sarcinae I gronkowce.

Mikrokoki(z greckiego mikro - mały) - oddzielnie zlokalizowane komórki.

Diplokok(z greckiego dyplomaci - podwójne) lub sparowane ziarniaki znajdują się w parach (pneumokoki, gonokoki, meningokoki), ponieważ komórki nie rozdzielają się po podziale. Pneumokoki (czynnik wywołujący zapalenie płuc) ma lancetowaty kształt po przeciwnych stronach i gonokok(czynnik wywołujący rzeżączkę) i meningokoki (czynnik wywołujący epidemiczne zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych) mają kształt ziaren kawy, których wklęsła powierzchnia jest zwrócona ku sobie.

Streptokoki(z greckiego streptos - łańcuch) - okrągłe lub wydłużone komórki tworzące łańcuch w wyniku podziału komórek w tej samej płaszczyźnie i zachowania połączenia między nimi w miejscu podziału.

Sarcyny(od łac. sarcyna - pęczek, bela) układane są w postaci pakietów po 8 lub więcej ziarniaków, ponieważ powstają podczas podziału komórek w trzech wzajemnie prostopadłych płaszczyznach.

Gronkowiec(z greckiego staphyl - kiść winogron) - ziarniaki, ułożone w formie kiści winogron w wyniku podziału w różnych płaszczyznach.

Bakterie w kształcie pręta różnią się rozmiarem, kształtem końców komórek i względnym położeniem komórek. Długość komórek waha się od 1,0 do 10 µm, grubość – od 0,5 do 2,0 µm. Pręciki mogą być regularne (E. coli itp.) i nieregularne (korynebakterie I inne) formy, w tym rozgałęzione, na przykład u promieniowców. Do najmniejszych bakterii w kształcie pręcików zalicza się riketsje.

Końce pręcików można odciąć (bacillus wąglika), zaokrąglić (Escherichia coli), zaostrzyć (fusobakteria) lub w formie zgrubienia. W tym drugim przypadku pręt wygląda jak maczuga (Corynebacterium diphtheria).

Lekko zakrzywione pręty nazywane są vibrios (Vibrio cholerae). Większość bakterii w kształcie pałeczek jest rozmieszczonych losowo, ponieważ komórki po podziale oddalają się od siebie. Jeśli po podziale komórki pozostaną połączone,

Jeśli mają wspólne fragmenty ściany komórkowej i nie rozchodzą się, są ułożone względem siebie pod kątem (Corynebacterium diphtheria) lub tworzą łańcuch (bacillus wąglika).

Skręcone kształty- na przykład bakterie spiralne spirilla, mające wygląd skręconych komórek w kształcie korkociągu. Spirilla chorobotwórcza obejmuje czynnik sprawczy sodoku (choroba ugryzienia szczura). Do zawiłych należą także Campilobacter i Helicobacter, które mają pochyla się jak skrzydło latającej mewy; blisko nich znajdują się także bakterie takie jak krętki. Krętki- cienkie, długie, karbowane

spiralne) bakterie, które różnią się od spirilli ruchliwością ze względu na zmiany zginania w komórkach. Krętki składają się z zewnętrznej błony

ściana komórkowa) otaczająca protoplazmatyczny cylinder z błoną cytoplazmatyczną i osiowym włóknem (axistyl). Włókno osiowe znajduje się pod zewnętrzną błoną ściany komórkowej (w peryplazmie) i niejako owija się wokół protoplazmatycznego cylindra krętka, nadając mu kształt spiralny (pierwotne loki krętka). Włókno osiowe składa się z włókienek peryplazmatycznych - analogów wici bakteryjnej i jest kurczliwym białkiem flageliny. Włókna są przyczepione do końców komórki (ryc. 2.2) i są skierowane ku sobie. Drugi koniec włókienek jest wolny. Liczba i rozmieszczenie włókienek różni się w zależności od gatunku. Włókna biorą udział w ruchu krętków, nadając komórkom ruch obrotowy, zginający i translacyjny. W tym przypadku krętki tworzą pętle, loki i zagięcia, które nazywane są lokami wtórnymi. Krętki

nie akceptują dobrze barwników. Malowane są najczęściej według Romanowskiego-Giemsy lub posrebrzane. Żywe krętki bada się za pomocą mikroskopu z kontrastem fazowym lub mikroskopu w ciemnym polu.

Krętki reprezentowane są przez 3 rodzaje chorobotwórcze dla człowieka: Treponema, Borrelia, Leptospira.

Treponema(rodzaj Treponema) mają wygląd cienkich, skręconych korkociągami nitek z 8-12 jednolitymi małymi lokami. Wokół protoplastu krętka znajdują się 3-4 włókienka (wici). Cytoplazma zawiera włókna cytoplazmatyczne. Przedstawiciele patogenni są T.blady - czynnik sprawczy kiły, T.trwałe - czynnikiem sprawczym choroby tropikalnej ziewa. Występują także saprofity - mieszkańcy ludzkiej jamy ustnej i muł zbiorników wodnych.

Borrelia(rodzaj Borrelia), w przeciwieństwie do krętków są dłuższe, mają 3-8 dużych loków i 7-20 włókienek. Należą do nich czynnik wywołujący nawracającą gorączkę (W.nawracające) i czynniki wywołujące boreliozę (W.burgdorferi itd.).

Leptospira(rodzaj Leptospira) Mają płytkie i częste loki - w postaci skręconej liny. Końce tych krętków są zakrzywione jak haczyki ze zgrubieniami na końcach. Tworząc wtórne loki, przyjmują wygląd liter S lub z; mają 2 włókna osiowe (wici). Przedstawiciel patogenny L. W­ teroganie powoduje leptospirozę po spożyciu z wodą lub jedzeniem, co prowadzi do rozwoju krwotoków i żółtaczki.

w cytoplazmie, a część w jądrze zakażonych komórek. Żyją w stawonogach (wszy, pchły, kleszcze), które są ich żywicielami lub nosicielami. Rickettsia otrzymała swoją nazwę od H. T. Rickettsa, amerykańskiego naukowca, który jako pierwszy opisał jeden z patogenów (gorączkę plamistą Gór Skalistych). Kształt i wielkość riketsii może się różnić (nieregularne, nitkowate komórki) w zależności od warunków wzrostu. Struktura riketsii nie różni się od budowy bakterii Gram-ujemnych.

Riketsje mają metabolizm niezależny od komórki gospodarza, jednak możliwe jest, że w celu rozmnażania otrzymują od komórki gospodarza związki wysokoenergetyczne. W rozmazach i tkankach są one barwione według Romanovsky-Giemsa, według Macchiavello-Zdrodovsky (riketsje są czerwone, a zakażone komórki są niebieskie).

U ludzi riketsje powodują epidemię tyfusu plamistego. (Riketsja prowazekii), Riketsjoza przenoszona przez kleszcze (R. sybirica), gorączka plamista Gór Skalistych (R. rickettsii) i inne riketsjozy.

Ciała elementarne dostają się do komórki nabłonkowej poprzez endocytozę z utworzeniem wakuoli wewnątrzkomórkowej. Wewnątrz komórek powiększają się i przekształcają w dzielące się ciała siatkowe, tworząc skupiska w wakuolach (wtręty). Ciała elementarne powstają z ciał siatkowych, które opuszczają komórki w wyniku egzocytozy lub lizy komórek. Ci, którzy odeszli

Komórki ciała elementarnego wchodzą w nowy cykl, infekując inne komórki (ryc. 16.11.1). U ludzi chlamydia powoduje uszkodzenie oczu (jaglica, zapalenie spojówek), dróg moczowo-płciowych, płuc itp.

Promieniowce- bakterie Gram-dodatnie rozgałęzione, nitkowate lub w kształcie pałeczki. Jego nazwa (z greckiego. akt - Ray, mykes - grzyb) otrzymali w wyniku tworzenia się druzów w dotkniętych tkankach - granulki ściśle splecionych nici w postaci promieni rozciągających się od środka i kończących się zgrubieniami w kształcie kolby. Promieniowce, podobnie jak grzyby, tworzą grzybnię - nitkowate, przeplatające się komórki (strzępki). Tworzą grzybnię substratową, która powstaje w wyniku wrastania komórek do pożywki oraz grzybnię powietrzną, która rośnie na powierzchni pożywki. Promieniowce mogą dzielić się poprzez fragmentację grzybni na komórki podobne do bakterii w kształcie pręcików i ziarniaków. Na strzępkach powietrznych promieniowców powstają zarodniki, które służą do rozmnażania. Zarodniki promieniowca zwykle nie są odporne na ciepło.

Wspólną gałąź filogenetyczną z promieniowcami tworzą tak zwane promieniowce nocardi-podobne (nokardioformy), zbiorcza grupa bakterii w kształcie pręcików i o nieregularnym kształcie. Ich poszczególni przedstawiciele tworzą rozgałęzione formy. Należą do nich bakterie z rodzaju Corynebakteria, Mykobakterie, Nokardyjskijxp. Promieniowce Nocardi-podobne wyróżniają się obecnością w ścianie komórkowej cukrów arabinozy, galaktozy, a także kwasów mykolowych i dużych ilości kwasów tłuszczowych. Kwasy mykolowe i lipidy ścian komórkowych decydują o kwasoodporności bakterii, zwłaszcza Mycobacterium tuberculosis i trądu (wybarwione według Ziehl-Neelsena są czerwone, a niekwasoodporne bakterie i elementy tkanek, plwocina mają kolor niebieski).

Patogenne promieniowce powodują promienicę, nocardia - nokardiozę, prątki - gruźlicę i trąd, maczugowców - błonicę. Saprofityczne formy promieniowców i promieniowców nokardiapodobnych są szeroko rozpowszechnione w glebie, wiele z nich jest producentami antybiotyków.

Ściana komórkowa- mocna, elastyczna struktura, która nadaje bakterii określony kształt i wraz z leżącą pod nią błoną cytoplazmatyczną „hamuje” wysokie ciśnienie osmotyczne w komórce bakteryjnej. Bierze udział w procesie podziału komórek i transporcie metabolitów, posiada receptory dla bakteriofagów, bakteriocyn i różnych substancji. Najgrubszą ścianę komórkową występują u bakterii Gram-dodatnich (ryc. 2.4 i 2.5). Tak więc, jeśli grubość ściany komórkowej bakterii Gram-ujemnych wynosi około 15-20 nm, wówczas u bakterii Gram-dodatnich może osiągnąć 50 nm lub więcej.

Mykoplazmy- małe bakterie (0,15-1,0 µm), otoczone jedynie błoną cytoplazmatyczną. Należą do klasy Mollicutes, zawierają sterole. Ze względu na brak ściany komórkowej mykoplazmy są wrażliwe osmotycznie. Mają różne kształty: kokosowy, nitkowaty, w kształcie kolby. Formy te są widoczne podczas mikroskopii z kontrastem fazowym czystych kultur mykoplazmy. Na gęstej pożywce mykoplazmy tworzą kolonie przypominające jajka sadzone: środkowa nieprzezroczysta część zanurzona w pożywce i półprzezroczysty obwód w kształcie koła.

Mykoplazmy powodują atypowe zapalenie płuc u ludzi (Mykoplazma zapalenie płuc) i uszkodzenia dróg moczowo-płciowych (M.homi- nie itd.). Mykoplazmy powodują choroby nie tylko u zwierząt, ale także u roślin. Przedstawiciele niepatogenni są również dość rozpowszechnieni.

2.2.2. Struktura komórki bakteryjnej

Strukturę bakterii dobrze zbadano za pomocą mikroskopii elektronowej całych komórek i ich cienkich przekrojów, a także innymi metodami. Komórka bakteryjna jest otoczona błoną składającą się ze ściany komórkowej i błony cytoplazmatycznej. Pod skorupą znajduje się protoplazma, składająca się z cytoplazmy z wtrąceniami i jądra zwanego nukleoidem. Istnieją dodatkowe struktury: kapsułka, mikrokapsułka, śluz, wici, pilusy (ryc. 2.3). Niektóre bakterie są zdolne do tworzenia zarodników w niesprzyjających warunkach.

W ścianie komórkowej bakterii Gram-dodatnich zawiera niewielkie ilości polisacharydów, lipidów i białek. Głównym składnikiem ściany komórkowej tych bakterii jest wielowarstwowy peptydoglikan (mu-reina, mukopeptyd), stanowiący 40-90% masy ściany komórkowej. Kwasy teichojowe (z gr. teichos - ściana), których cząsteczki są łańcuchami składającymi się z 8-50 reszt glicerolu i rybitolu, połączonych mostkami fosforanowymi. Kształt i siłę bakterii nadaje sztywna włóknista struktura wielowarstwowego peptydoglikanu, usieciowanego peptydami.

Peptydoglikan jest reprezentowany przez równoległe cząsteczki glikan. składające się z powtarzających się reszt N-acetyloglukozaminy i kwasu N-acetylomuraminowego połączonych wiązaniem glikozydowym. Wiązania te są rozrywane przez lizozym, będący acetylmuramidazą. Cząsteczki glikanu są połączone poprzez kwas N-acetylomuraminowy czteroaminokwasowym wiązaniem poprzecznym peptydu ( tetrapeptyd). Stąd nazwa tego polimeru – peptydoglikan.

Podstawą wiązania peptydowego peptydoglikanu u bakterii Gram-ujemnych są tetrapeptydy składające się z naprzemiennych L- i D-aminokwasów, np.: L-alanina - kwas D-glutaminowy - kwas mezodiaminopimelinowy - D-alanina. U MI.coli (bakterie Gram-ujemne) łańcuchy peptydowe są połączone ze sobą poprzez D-alaninę jednego łańcucha i mezo-diaminopimelię-

nowy kwas - kolejny. Skład i struktura części peptydowej peptydoglikanu bakterii Gram-ujemnych jest stabilna, w przeciwieństwie do peptydoglikanu bakterii Gram-dodatnich, którego aminokwasy mogą różnić się składem i sekwencją. Tetrapeptydy peptydoglikanowe u bakterii Gram-dodatnich są połączone ze sobą łańcuchami polipeptydowymi składającymi się z 5 reszt

glicyna (pentaglicyna). Zamiast kwasu mezo-diaminopimelinowego często zawierają lizynę. Elementy glikanowe (acetyloglukozamina i kwas acetylomuraminowy) oraz aminokwasy tetrapeptydowe (kwas mezodiaminopimelinowy i D-glutaminowy, D-alanina) są cechą charakterystyczną bakterii, ponieważ nie występują one u zwierząt i ludzi.

Zdolność bakterii Gram-dodatnich do zatrzymywania fioletu goryczki w połączeniu z jodem podczas barwienia metodą Grama (niebiesko-fioletowy kolor bakterii) jest związana z właściwością wielowarstwowego peptydoglikanu do interakcji z barwnikiem. Ponadto późniejsze traktowanie rozmazu bakteryjnego alkoholem powoduje zwężenie porów w peptydoglikanie, a tym samym zatrzymuje barwnik w ścianie komórkowej. Bakterie Gram-ujemne tracą barwnik pod wpływem alkoholu, co wynika z mniejszej ilości peptydoglikanu (5-10% masy ściany komórkowej); odbarwiają się pod wpływem alkoholu, a pod wpływem fuksyny lub safraniny nabierają czerwonego koloru.

W skład ściany komórkowej bakterii Gram-ujemnych wchodzi przez błonę zewnętrzną, połączoną poprzez lipoproteinę z leżącą pod spodem warstwą peptydoglikanu (ryc. 2.4 i 2.6). Oglądana pod mikroskopem elektronowym ultracienkich skrawków bakterii, błona zewnętrzna ma wygląd falistej struktury trójwarstwowej, podobnej do błony wewnętrznej, zwanej cytoplazmą. Głównym składnikiem tych błon jest dwucząsteczkowa (podwójna) warstwa lipidów.

Błona zewnętrzna jest strukturą mozaikową reprezentowaną przez lipopolisacharydy, fosfolipidy i białka. Jego wewnętrzna warstwa jest reprezentowana przez fosfolipidy, a warstwa zewnętrzna zawiera lipopolisacharyd(LPS). Zatem membrana zewnętrzna jest asymetryczna. Błona zewnętrzna LPS składa się z trzech fragmentów:

lipid A - konserwatywna struktura, prawie taka sama u bakterii Gram-ujemnych;

rdzeń lub rdzeń, część skorupy ziemskiej (łac. rdzeń - rdzeń), stosunkowo konserwatywna struktura oligosacharydowa;

wysoce zmienny O-specyficzny łańcuch polisacharydowy utworzony przez powtarzanie identycznych sekwencji oligosacharydowych.

LPS jest „zakotwiczony” w błonie zewnętrznej przez lipid A, co powoduje toksyczność LPS i dlatego jest utożsamiany z endotoksyną. Niszczenie bakterii przez antybiotyki prowadzi do uwolnienia dużych ilości endotoksyn, które mogą wywołać u pacjenta wstrząs endotoksyczny. Rdzeń lub część rdzeniowa LPS rozciąga się od lipidu A. Najbardziej stałą częścią rdzenia LPS jest kwas keto-deoksyoktonowy (kwas 3-deoksy-O-man-no-2-oktulozonowy). Łańcuch O-specyficzny rozciągający się od rdzenia cząsteczki LPS określa serogrupę, serowar (rodzaj bakterii wykrywany przez surowicę immunologiczną) konkretnego szczepu bakterii. Zatem koncepcja LPS jest powiązana z koncepcją antygenu O, dzięki któremu można różnicować bakterie. Zmiany genetyczne mogą prowadzić do defektów, „skrócenia” bakteryjnego LPS i powstałych „szorstkich” kolonii form R.

Białka macierzy błony zewnętrznej przenikają ją w taki sposób, że cząsteczki białek zwane porinami graniczą z porami hydrofilowymi, przez które przechodzi woda i małe cząsteczki hydrofilowe o masie względnej do 700 Da.

Pomiędzy błoną zewnętrzną a błoną cytoplazmatyczną znajduje się przestrzeń peryplazmatyczna, czyli peryplazma, zawierająca enzymy (proteazy, lipazy, fosfatazy,

nukleazy, beta-laktamazy), a także składniki układów transportowych.

Kiedy synteza ściany komórkowej bakterii zostaje zakłócona pod wpływem lizozymu, penicyliny, czynników ochronnych organizmu i innych związków, powstają komórki o zmodyfikowanym (często kulistym) kształcie: protoplasty - bakterie całkowicie pozbawione ściany komórkowej; sferoplasty to bakterie z częściowo zachowaną ścianą komórkową. Po usunięciu inhibitora ściany komórkowej takie zmienione bakterie mogą odwrócić proces, tj. uzyskać pełną ścianę komórkową i przywrócić jej pierwotny kształt.

Bakterie typu sfero- lub protoplastycznego, które pod wpływem antybiotyków lub innych czynników utraciły zdolność do syntezy peptydoglikanu i potrafią się rozmnażać, nazywane są formami L (od nazwy Instytutu D. Listera, gdzie zostały wyhodowane). po raz pierwszy studiował). Formy L mogą również powstawać w wyniku mutacji. Są to wrażliwe osmotycznie, kuliste komórki o kształcie kolby, różnej wielkości, w tym także te przechodzące przez filtry bakteryjne. Niektóre formy L (niestabilne), po usunięciu czynnika wywołującego zmiany w bakteriach, mogą się odwrócić, „powracając” do pierwotnej komórki bakteryjnej. Formy L mogą być wytwarzane przez wiele patogenów chorób zakaźnych.

Błona cytoplazmatyczna ana w mikroskopii elektronowej ultracienkich przekrojów jest to membrana trójwarstwowa (2 ciemne warstwy, każda o grubości 2,5 nm, oddzielone jasną warstwą pośrednią). Struktura (patrz ryc. 2.5 i 2.6) jest podobna do plazmalemy komórek zwierzęcych i składa się z podwójnej warstwy lipidów, głównie fosfolipidów, z osadzoną powierzchnią i integralnymi białkami, które wydają się przenikać przez strukturę błony. Część z nich to permeazy biorące udział w transporcie substancji.

Błona cytoplazmatyczna jest dynamiczną strukturą zawierającą ruchome elementy, dlatego uważa się ją za mobilną strukturę płynną. Otacza zewnętrzną część cytoplazmy bakteryjnej i bierze udział w regulacji ciśnienia osmotycznego.

niya, transport substancji i metabolizm energetyczny komórki (dzięki enzymom łańcucha transportu elektronów, trifosfatazy adenozyny itp.).

Przy nadmiernym wzroście (w porównaniu ze wzrostem ściany komórkowej) błona cytoplazmatyczna tworzy wgłobienia - wgłobienia w postaci złożonych skręconych struktur błonowych, zwanych mezosomami. Mniej skomplikowane skręcone struktury nazywane są błonami wewnątrzcytoplazmatycznymi. Rola mezosomów i błon wewnątrzcytoplazmatycznych nie jest w pełni poznana. Sugeruje się nawet, że są one artefaktem powstającym po przygotowaniu (utrwaleniu) próbki do mikroskopii elektronowej. Niemniej jednak uważa się, że pochodne błony cytoplazmatycznej biorą udział w podziale komórek, dostarczając energii do syntezy ściany komórkowej, a także biorą udział w wydzielaniu substancji i sporulacji, czyli w procesach wymagających dużej energii.

Cytoplazma zajmuje główną objętość komórki bakteryjnej i składa się z rozpuszczalnych białek, kwasów rybonukleinowych, inkluzji i licznych małych granulek - rybosomów, odpowiedzialnych za syntezę (translację) białek.

Rybosomy bakteryjne mają wielkość około 20 nm i współczynnik sedymentacji 70S, w przeciwieństwie do rybosomów SOS charakterystycznych dla komórek eukariotycznych. Dlatego niektóre antybiotyki, wiążąc się z rybosomami bakteryjnymi, hamują syntezę białek bakteryjnych, nie wpływając na syntezę białek w komórkach eukariotycznych. Rybosomy bakteryjne mogą dysocjować na dwie podjednostki - 50S i 30S. Rybosomalne RNA (rRNA) to konserwatywne elementy bakterii („zegar molekularny” ewolucji). 16S rRNA jest częścią małej podjednostki rybosomu, a 23S rRNA jest częścią dużej podjednostki rybosomu. Badanie 16S rRNA jest podstawą systematyki genów, pozwalającą ocenić stopień pokrewieństwa organizmów.

Cytoplazma zawiera różne wtrącenia w postaci granulek glikogenu, polisacharydów, kwasu beta-hydroksymasłowego i polifosforanów (wolutyny). Kumulują się, gdy w środowisku występuje nadmiar składników odżywczych i

Pełnią funkcję substancji rezerwowych zaspokajających potrzeby żywieniowe i energetyczne.

Volutin ma powinowactwo do podstawowych barwników i można go łatwo wykryć specjalnymi metodami barwienia (na przykład Neisser) w postaci granulek metachromatycznych. W przypadku błękitu toluidynowego lub błękitu metylenowego wolutyna jest zabarwiona na czerwono-fioletowo, a cytoplazma bakterii jest zabarwiona na niebiesko. Charakterystyczny układ ziaren wolutyny u prątka błonicy ujawnia się w postaci intensywnie wybarwionych biegunów komórkowych. Metachromatyczne barwienie wolutyny wiąże się z dużą zawartością spolimeryzowanego nieorganicznego polifosforanu. Pod mikroskopem elektronowym wyglądają jak granulki o dużej gęstości elektronowej i wielkości 0,1–1,0 mikrona.

Nukleoid- odpowiednik jądra u bakterii. Znajduje się w centralnej strefie bakterii w postaci dwuniciowego DNA, zamkniętego w pierścieniu i ciasno upakowanego jak kula. Jądro bakterii, w przeciwieństwie do eukariontów, nie posiada otoczki jądrowej, jąderka i podstawowych białek (histonów). Zazwyczaj komórka bakteryjna zawiera jeden chromosom, reprezentowany przez cząsteczkę DNA zamkniętą w pierścieniu.Jeśli podział zostanie przerwany, mogą zbiegać się w niej 4 lub więcej chromosomów. Nukleoid wykrywa się w mikroskopie świetlnym po wybarwieniu metodami specyficznymi dla DNA: Feulgena lub Romanovsky-Giemsa. Na obrazach dyfrakcji elektronów ultracienkich skrawków bakterii nukleoid pojawia się jako jasne strefy z włóknistymi, nitkowatymi strukturami DNK związanymi w pewnych obszarach z

błona cytoplazmatyczna lub mezozo-

mój, zaangażowany w replikację chromosomów (patrz ryc. 2.5 i 2.6).

Oprócz nukleoidu reprezentowanego przez jeden

chromosomie, w komórce bakteryjnej są

pozachromosomalne czynniki dziedziczności -

plazmidy (patrz sekcja 5.1.2.) reprezentujące

są kowalencyjnie zamkniętymi pierścieniami DNA.

Kapsułka, mikrokapsułka, śluz . Kapsuła-

struktura śluzowa o grubości ponad 0,2 mikrona, mocno związana ze ścianą komórkową bakterii i posiadająca wyraźnie określone granice zewnętrzne. Kapsułka jest widoczna w rozmazach linii papilarnych materiału patologicznego. W czystych kulturach bakterii tworzy się kapsułka

rzadziej. Wykrywa się go za pomocą specjalnych metod barwienia rozmazu według Burri-Ginsa, co tworzy negatywny kontrast substancji kapsułki: atrament tworzy ciemne tło wokół kapsułki.

Kapsułka składa się z polisacharydów (egzopolisacharydów), czasami polipeptydów; na przykład w prątku wąglika składa się z polimerów kwasu D-glutaminowego. Kapsułka jest hydrofilowa i zawiera dużą ilość wody. Zapobiega fagocytozie bakterii. Antygen kapsułki: Powodują to przeciwciała przeciwko kapsułce zwiększenie (reakcja obrzękowa i ja kapsuła le).

Wiele bakterii tworzy mikrokapsułkę – śluz o grubości mniejszej niż 0,2 mikrona, wykrywalny jedynie za pomocą mikroskopii elektronowej. Śluz należy odróżnić od kapsułki - śluzowatych egzopolisacharydów, które nie mają wyraźnych granic zewnętrznych. Śluz jest rozpuszczalny w wodzie.

Śluzowe egzopolisacharydy są charakterystyczne dla śluzowatych szczepów Pseudomonas aeruginosa, często spotykanych w plwocinie pacjentów z mukowiscydozą. Egzopolisacharydy bakteryjne biorą udział w adhezji (przyklejaniu się do podłoża); nazywane są także gliko-

kalix. Oprócz syntezy egzopolisacharydów przez bakterie istnieje inny mechanizm ich powstawania: poprzez działanie zewnątrzkomórkowych enzymów bakteryjnych na disacharydy. W rezultacie powstają dekstrany i lewany.

Kapsułka i śluz chronią bakterie przed uszkodzeniem i wysychaniem, ponieważ będąc hydrofilowymi, dobrze wiążą wodę i uniemożliwiają działanie czynników ochronnych makroorganizmu i bakteriofagów.

Wici bakterie determinują ruchliwość komórki bakteryjnej. Wici to cienkie włókna pochodzące z błony cytoplazmatycznej i są dłuższe niż sama komórka (ryc. 2.7). Grubość wici wynosi 12-20 nm, długość 3-15 µm. Składają się z 3 części: spiralnego włókna, haczyka i korpusu podstawowego zawierającego pręt ze specjalnymi krążkami (1 para krążków u bakterii Gram-dodatnich i 2 pary u bakterii Gram-ujemnych). Wici są przymocowane do błony cytoplazmatycznej i ściany komórkowej za pomocą krążków. Stwarza to efekt silnika elektrycznego z prętem - wirnikiem - obracającym wici. Jako źródło energii wykorzystywana jest różnica potencjałów protonów na błonie cytoplazmatycznej. Mechanizm rotacji zapewnia syntetaza protonowa ATP. Prędkość obrotowa wici może osiągnąć 100 obr./s. Jeśli bakteria ma kilka wici, zaczynają się one obracać synchronicznie, splatając się w jeden pakiet, tworząc rodzaj śmigła.

Wici składają się z białka - flageliny (z. rozłóg - wici), który jest antygenem – tzw. antygenem H. Podjednostki flageliny są skręcone spiralnie.

Liczba wici u bakterii różnych gatunków waha się od jednej (monotrichus) u Vibrio cholerae do dziesiątek i setek wici rozciągających się wzdłuż obwodu bakterii (peritrichus) u Escherichia coli, Proteus itp. Lophotrichus ma wiązkę wici na jednym koniec komórki. Amphitrichy ma jedną wici lub wiązkę wici na przeciwległych końcach komórki.

Wici wykrywa się za pomocą mikroskopii elektronowej preparatów natryskiwanych metalami ciężkimi lub w mikroskopie świetlnym po obróbce specjalnymi metodami polegającymi na trawieniu i adsorpcji różnych

substancje prowadzące do zwiększenia grubości wici (na przykład po srebrzeniu).

Villi, albo pił(fimbrie) - formacje nitkowate (ryc. 2.7), cieńsze i krótsze (3 + 10 nm x 0,3 + 10 µm) niż wici. Pili wystają z powierzchni komórki i składają się z pilinu białkowego. Mają działanie antygenowe. Istnieją pilusy odpowiedzialne za adhezję, czyli przyczepianie bakterii do dotkniętej komórki, a także pilusy odpowiedzialne za odżywianie, metabolizm wody i soli oraz pilusy płciowe (F-pili), czyli pilusy koniugacyjne.

Pile są zwykle liczne – po kilkaset na komórkę. Jednak zwykle ma 1-3 piły płciowe na komórkę: są one utworzone przez tak zwane „męskie” komórki dawcy zawierające zakaźne plazmidy (F-, R-, plazmidy Col). Charakterystyczną cechą pilusów płciowych jest ich oddziaływanie ze specjalnymi „męskimi” kulistymi bakteriofagami, które są intensywnie adsorbowane na pilusach płciowych (ryc. 2.7).

Spór- osobliwa forma bakterii spoczynkowych o strukturze ściany komórkowej Gram-dodatniej (ryc. 2.8).

Zarodniki powstają w niesprzyjających warunkach dla istnienia bakterii (przesuszenie, niedobór składników odżywczych itp.). Wewnątrz komórki bakteryjnej powstaje pojedynczy zarodnik (endospora). Tworzenie zarodników przyczynia się do zachowania gatunku i nie jest metodą rozmnażania, jak u grzybów.

Bakterie tworzące przetrwalniki z rodzaju Bakcyl, j których wielkość zarodników nie przekracza średnicy komórki, nazywane są prątkami. Bakterie tworzące przetrwalniki, u których wielkość zarodników przekracza średnicę komórki, dlatego przybierają kształt wrzeciona, nazywane są Clostridia, na przykład bakterie z rodzaju Clostridium (łac. Clostridium - wrzeciono). Zarodniki są kwasoodporne, dlatego metodą Aujeszky'ego lub Ziehl-Neelsena wybarwia się je na czerwono, a komórkę wegetatywną na niebiesko.

Sporulacja, kształt i umiejscowienie zarodników w komórce (wegetatywnej) są właściwością gatunkową bakterii, która pozwala je odróżnić. Kształt zarodników może być owalny, kulisty; lokalizacja w komórce jest końcowa, tj. na końcu patyka (w czynniku sprawczym tężca), subterminalna - bliżej końca patyka (w czynnikach wywołujących zatrucie jadem kiełbasianym, zgorzel gazową) i centralna w prątku wąglika) .

Proces sporulacja(sporulacja) przechodzi przez szereg etapów, podczas których część cytoplazmy i chromosomu bakteryjnej komórki wegetatywnej zostaje oddzielona, ​​otoczona rosnącą błoną cytoplazmatyczną – powstaje prospora. Prospora jest otoczona dwiema błonami cytoplazmatycznymi, pomiędzy którymi tworzy się gruba zmodyfikowana warstwa peptydoglikanu kory (kory). Od wewnątrz styka się ze ścianą komórkową zarodnika, a od zewnątrz z wewnętrzną otoczką zarodnika. Zewnętrzna skorupa zarodnika jest utworzona przez komórkę wegetatywną. Zarodniki niektórych bakterii mają dodatkową osłonę - egzosporium. W ten sposób tworzy się wielowarstwowa, słabo przepuszczalna otoczka. Sporulacji towarzyszy intensywne zużycie kwasu dipikolowego i jonów wapnia przez prosporę, a następnie rozwijającą się otoczkę zarodników. Spór nabiera tempa wytrzymałość cieplna, co jest związane z obecnością w nim dipikolinianu wapnia.

Zarodnik może przetrwać przez długi czas ze względu na obecność wielowarstwowej otoczki, dipikolinianu wapnia, niską zawartość wody i powolne procesy metaboliczne. Na przykład w glebie patogeny wąglika i tężca mogą przetrwać dziesięciolecia.

W sprzyjających warunkach zarodniki kiełkują, przechodząc przez trzy kolejne etapy:

motywacja, inicjacja, rozwój. W tym przypadku z jednego zarodnika powstaje jedna bakteria. Aktywacja to gotowość do kiełkowania. W temperaturze 60-80°C zarodniki aktywują się do kiełkowania. Inicjacja kiełkowania trwa kilka minut. Faza wzrostu charakteryzuje się szybkim wzrostem, któremu towarzyszy zniszczenie łupiny i pojawienie się siewki.