2.3 Морфологічні групи мікроорганізмів

За внутрішньою будовою мікроби поділяються на прокаріоти, еукаріоти та археї, але за зовнішнью їх можна розбити на багато різніх груп та підгруп. Поєднання специфічних зовнішніх та внутрішніх ознак дозволяє віднести мікроорганізм до певної морфологічної групи (рис. 2.6).

Найменші розміри серед мікроорганізмів мають віруси і віроїди (10-800 нм), мікоплазми і хламідії (300-500 нм). Середній розмір у більшості неспорових бактерій складає 1-5 мкм, у бацил – 5-15 мкм, у звивистих бактерій та актиноміцетів – до 30 мкм,. Клітини грибів та лріжджів можуть бути більше 50 мкм.

Змішана культура зазвичай містить мікроби багатьох видів і різних морфологічних груп. Тільки в екстремальних природних умовах зиішана культура складається з представників одної групи (різні види архебактерій в гейзерах). Чисту культуру формують представники лише одної групи і одного виду. В накопичувальних та асоційованих культурах різновиди мікробів можуть описуватись декількома варіантами.

Таким чином, представники кожної мікробної культури можуть належать до одної (тільки бактерії, тільки гриби) або декількох морфологічних групп (бактерії, гриби, актиноміцети – грунт; бактерії, гриби – ротова полрожнина).

Рис.2.6 Морфологічні групи мікроорганізмів

Характеристики представників морфологічної групи

• Тип внутрішньої будови (прокаріот, еукаріот, архей);

• Зовнішній вигляд (форма клітини, форма скупчень);

• Розміри клітин;

• Наявність і будова клітинної стінки мікроорганізму (фірмікути, грацилікути, мендосікути, тенерікути);

• Здатність до руху (наявність джгутиків, принцип їх будови і роботи, кількість, розміщення);

• Здатність до утворення капсули (розміри, хімічний склад);

• Здатність до утворення ендоспор в несприятливих умовах;

• Тип розмноження ( вегетативне, нестатеве, статеве);

• Принципи розмноження (бінарний поділ, сегментація, фрагментація, спороутворення, брунькування).

Порівняльна характеристика про- та еукаріотних клітин

У кожного гриба, бактерії чи архебактерії елементарною одиницею є клітина (рис.2.7-2.8). Остання повинна мати в своєму складі певну кількість особливих структур, які називаються органоїди. Спільними рисами будь-яких органоїдів є те. що вони:

• виконують специфічні функції;

• поділяють клітину на області з різними умовами;

• складаються з певної кількості біологічних молекул.

Рис. 2.7 Будова прокаріотної клітини:

Кпс - капсула, КСт – клітинна стінка, ПМ – цитоплазматична мембрана з мезосомами, ЦПл – цитоплазма, Я – нуклеоїд, Плз – плазміда, Ри – рибосома, Ли, ПГМ, Пф, Гли – включення, Ж – джгутики, Пи – пілі.

Органоїди мікробних клітин, відповідно до функцій, які вони виконують, можна об’єднати в системи:

1. Відокремлення від оточуючого середовища і захист від несприятливих факторів;

2. транспорт поживних речовин і виведення продуктів обміну;

3. вивільнення енергії з поживних речовин і акумуляція її надлишків;

4. синтез власних структур;

5. керівна структура (генетичний апарат).

Рис 2.8 Будова еукаріотної клітини (дріжджи):

1 – комплекс Гольджі,

2 – місце колишньої бруньки,

3 – ендоплазматична сітка,

4 – гранули хроматину, 5 – вакуоль, 6 – рибосоми, 7 – краплі жиру,

8 – цитоплазматична мембрана,

9 – ядерце, 10 – мітохондрії,

11 – клітинна стінка,

12 – цитоплазма,

13 – ядро.

Органоїди про- та еукаріотних клітин значно відрізняються один від одного за будовою та хімічним складом (табл.2.3-2.4). Пари органоїдів, які виконують однакові функції, але мають абсолютно різні назви відрізняються як будовою, так і хімічним складом.

Дещо відрізняється від бактерій та дріжджів вигляд клітин у міцеліальних грибів. Незважаючи на певні відмінності, набір та особливості роботи органоїдів грибної клітини, дозволяє віднести її до типових еукаріотів (рис.2.9).

Рис.2.9. Будова еукаріотної клітини (міцелі альні гриби):

1 – ендоплазматична сітка,

2 – мітохондрія,

3 – цитоплазма, 4 – клітинна стінка,

5 – ядро, 6 – ядерна оболонка,

7 – цитоплазматична мембрана,

8 – рибосоми, 9 – комплекс Гольджі,

10 – лізосоми.

В еукаріотних клітинах є органоїди, які неможливо знайти у прокаріота. Ними є ендоплазматична сітка, лізосоми, аппарат Гольджи, вакуолі, мікротільця. Всі органоїди – це розвинені мембранні структури, які відокремлюють певну ділянку цитоплазми еукаріотичної клітини і виконують різноманітні функції (табл.2.5).

В клітинах двох типів є органоїди, які мають однакові назви (рибосома, клітинна стінка, цитоплазматична мембрана). Такі органоїди виконують однакові функції, але дещо розрізняються за хімічним складом.

Рибосоми клітин різних типів подібні не тільки за функціями, але й за будовою. Це органоїди, що складаються з двох субчастинок неоднакового розміру, з’єднаних як вісімка. Під час синтезу білка рибосоми об’єднуються в полісому. Речовини рибосом – це білок і РНК.

В прокаріотній клітині від 10 до 50 тисяч рибосом, завдяки яким цитоплазма клітини має зернисту структуру. На відміну від еукаріотних, прокаріотні рибосоми мають менший розмір і не закріплені (у еукаріотів рибосоми зв’язані з мембранами ендоплазматичної сітки), а вільно плавають в цитоплазмі.

Табл.2.3 Порівняльна характеристика органоїдів про- та еукаріотів.

Система органоїдів	Функція	Тип клітини
		Прокаріот	Еукаріот
Генетичний апарат	Здійснює керування метаболічними процесами клітини	Нуклеоїд	ядро
Оболонки	Відокремлюють клітину від оточуючого середовища, захищають від несприятливих факторів	капсула, клітинна стінка, цитоплазматична мембрана	клітинна стінка, цитоплазматична мембрана
Постачання енергії	Вивільнення енергії з поживних речовин і акумуляція її надлишків	Мезосома	мітохондрія
Транспортні системи	Перенесення поживних речовин, виведення продуктів обміну	цитоплазматич мембрана	цитоплазматична мембрана, лізосома, комплекс Гольджи, ендоплазматична сітка
Синтез власних структур	Синтез білка	Рибосома	Рибосома

Таблиця 2.4 Характеристика окремих органоїдів мікробних клітин

Еукаріот	Прокаріот
Ядро має кулясту форму, відокремлене від цитоплазми подвійною мембраною з порами. Всередині є ядерце. Основна речовина – двоспіральні молекули ДНК лінійної форми (у мікробів – від 4 до 28). В конденсованому вигляді (хромосома) вони перебувають під час поділу клітини, а в інтерфазі – у вигляді хроматину.	Нуклеоїд – не відокремлений від цитоплазми. Двоспіральна молекула ДНК, кільцевої форми, довжина 2-3 мм,. Наявність одної молекул не дає можливості прокаріотам ділити генетичний матеріал, і тому вони розмножуються нестатевим шляхом.
Мітохондрія виділена з клітин у 1888 році, внутрішня будова вивчається з 1954 року. Має овальну форми, відокремлена від цитоплазми подвійною мембраною. Внутрішня мембрана має вирости (крісти). Всередині мітохондрії є невелика кільцева молекула ДНК, рибосоми, гранули фосфатів Нові мітохондрії утворюються при поділі старих навпіл.	Мезосома – не окремий органоїд, а впячування цитоплазматичної мембрани прокаріотної клітини в цитоплазму, яке має різноманітну форму (кулька, паличка, пакет мембран та ін.). Аналог мітохондріальної крісти.

Цитоплазматична мембрана у двох типів клітин виконує однакові функції: регулює надходження поживних речовин в клітину та вихід продукті обміну в зовнішнє середовище (рис.2.10).

Рис. 2.10. Вигляд цитоплазматичної мембрани еукаріота

Табл.2.5 Характеристика мембранних органоїдів еукаріотних клітин.

Назва	Вигляд	Функція
Ендоплаз-матична сітка	Система мембран у вигляді трубочок та пластинок. З’єднані із зовнішньою ядерною мебраною.	Транспорт білків, синтезованих рибосомами гранулярної ЕС. Гладенька ЕС – місце синтезу ліпідів та ін.
Лізосоми	Органоїд сферичної форми, відокремлений від цитоплазми одинарною мебраною.	Розщеплення чужорідних речовин різних типів і класів за допомогою великого набору ферментів.
Апарат Гольджі	Слоїста структура з мембран-цистерн, з одного кінця якого пухирці утворюються, а з другого – від’єднуються.	Транспорт речовин в клітині.
Мікротільця	Маленькі органоїди сферичної форми, відокремлені від цитоплазми одинарною мебраною.	Основна речовина – фермент каталаза, за допомогою якого в проходять реакції окислення.
Вакуолі	Органоїди різної, найчастіше – кулястої форми.	Накопичення запасних поживних речовин або токсичних продуктів обміну.