5. Морфология микроорганизмов, на примере представителей домена Bacteria.

Различают три основные формы: шаровидные бактерии - кокки, палочковидные и извитые. Кроме того, существуют промежуточные формы (рис. 2).

Кокки имеют шаровидную или слегка вытя­нутую форму. Различаются между собой в зависимости от того, как они располагаются после деления.

По расположению в мазке различают:

Ø микрококки распределяются в мазке беспорядочно, по одному;

Ø диплококки – попарно (пневмококки, имеющие ланцетовидную форму, и бо­бовидные диплококки - менингококки и гонококки);

Ø тетракокки – по 4 (деления в двух взаимно перпендикулярных плоскостях);

Ø сарцины – «пакетами» по 8, 16, 32 и более (деление в трех взаимно перпендику­лярных плоскостях);

Ø стафилококки – в виде гроздьев винограда (результат беспорядочного деления);

Ø стрептококки - в виде цепочки кокков (возбудители ангины, рожи, скарлатины).

Палочковидные бактерии.

Палочковидные формы подразделяются на:

Ø бактерии (не образуют спор);

Ø бациллы - спора не шире самой палочки (аэробные спорообразующие микроорганизмы);

Ø клостридии - диаметр споры превышает диаметр палочки (спорообразующие анаэробы).

Палочки бывают короткими, длинными с закругленными и заостренными концами.

По расположению в мазках выделяют:

Ø диплобактерии;

Ø стрептобактерии;

Ø располагающиеся беспорядочно.

Извитые бактерии делятся на:

Ø вибрионы – изогнутость тела не превышает четверти оборота спирали (холерный вибрион);

Ø спириллы и спирохеты – имеют по одному или несколько оборотов (например, возбудитель сифилиса), спирохеты отличаются от спирилл подвижностью.

Нитевидные формы (ветвящиеся) – это палочки с разветвлениями на одном или обоих концах (например, актиномицета).

Структура бактериальной клетки. Структурные элементы бактери­альной клетки можно условно разделить на:

а) постоянные структурные элементы - имеются у каждого вида бактерий, в течение всей жизни бакте­рии; это клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма, нуклеоид;

б) непостоянные структурные элементы, которые способны обра­зовывать не все виды бактерий, а те бактерии, которые образуют их, могут терять их и вновь приобретать в зависимости от условий существования. Это капсула, включения, пили, споры, жгутики.

Клеточная стенка покрывает всю поверхность клетки: грамположительная или грамотрицательная. Наружная мембрана грамотрицательных бактерий является барьером для некоторых антибиотиков. Специфическим веществом клеточной стенки прокариот является муреин (у некоторых прокариот муреин отсутствует).

Клеточная стенка выполняет важную биологическую роль:

• прида­ет бактерии определенную форму,

• защищает ее от воздействий окру­жающей среды,

• участвует в транспорте питательных веществ и про­дуктов обмена.

• участвует в регуляции роста и деления клеток

В то же время пептидогликан клеточной стенки явля­ется мишенью для действия пенициллина и других антибиотиков, которые нарушают процесс формирования полимерного пептидогликана. Отсюда понятно, почему пенициллины действуют преимуществен­но на грамположительные бактерии, причем на молодые растущие клетки.

Клеточная стенка характеризуется наличием уникального химического соединения- пептидогликана, наделяющего клетку важными иммунобиологическими свойствами: 

Ø Пептидогликан активизирует работу иммунной системы, запускает систему комплемента. 

Ø защищает бактерии особенно грамположительные от фагоцитоза. 

Ø способствует развитию аллергических реакций.(ГЗТ) 

Ø обладает противоопухолевым действием. 

Ø оказывает пирогенное действие на организм животных и человека. 

Ø Нарушение его синтеза приводит к превращению бактерий из S - формы в L – форму с помощью чего происходит длительное персистирование (нахождение) возбудителя в организме – одна из основных причин перехода заболевания из острой формы в хроническую. Соответственно L – трансформация как и спорообразование, является важнейшей формой приспособления бактерий к неблагоприятным условиям существования. 

Наружная мембрана. Основные белки образуют поры, через которые в клетку проникают мелкие молекулы. Второстепенные белки выполняют специфические функции: одни обеспечивают механизмы питания, участвуют в облегчённой диффузии, другие в активном транспорте молекул через наружную мембрану и регуляции клеточного деления. Наружная мембрана выполняет функцию барьера, через который в клетку не способны проникать крупные молекулы, что является одним из механизмов устойчивости грамотрицательных бактерий к антибиотикам. 

Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) и ее производные. Она обладает избирательной проницаемостью, и бла­годаря этому регулирует водно-солевой обмен клетки, транспорт пита­тельных веществ в клетку и выведение наружу продуктов обмена. В этих процессах участвуют ферменты пермеазы.

ЦПМ бактерий выполняет следующие функции:

- барьерная функция (молекулярное “сито”);

- избирательный перенос различных органических и неорганических молекул и ионов с помощью специальных переносчиков – транслоказ или пермеаз;

- цитоплазматическая мембрана вместе с клеточной стенкой и участвует в регуляции роста и клеточного деления. 

- цитоплазматическая мембрана воспринимает всю химическую информацию, поступающую из вне.

- место генерации энергии у бактерий. 

Цитоплазма 

Периплазматическое пространство- находится между цитоплазматической мембраной и пептидогликаном. Мезосомы и поры из клеточной стенки открываются в периплазматическое пространство. Это пространство обеспечивает взаимосвязь цитоплазматической мембраны и клеточной стенки.

Рибосомы Кроме основной функции рибосома выполняет ряд вспомогательных функций, так, она соединяет белоксинтезирующую систему и транспортирует РНК (рибонуклеиновую кислоту)

В цитоплазме прокариотов обнаруживаются различные включения, представляющие запасные вещества клетки. Из полисахаридов в клетках откладываются гликоген, крахмал и гранулеза. Полифосфаты содержатся в гранулах, называемых волютиновыми, или метахроматиновыми, зернами.

1. Гранулы. Выступают в качестве дополнительного источника энергии для клеток бактерии. Состоят гранулы из полисахаридов, небольшого количества жира и крахмала. Форму могут принимать любую.

2. Мезосомы – это мембранная структура, характерная для прокариот. Основной функцией является создание энергии, ее генерация. Также, мезосомы активно участвуют в делении бактериальной клетки и в образовании спор. Чаще всего встречаются мезосомы в форме трубочек, пузыречков или небольших петелек.

Нуклеоид - нить ДНК, связанная с мезосомой. Месторасположение: середина клетки.

Плазмиды. кольцевидные нити ДНК, прикрепленные к мезосомам, автономная репликация. Наиболее распространены плазмиды, детерминирующие признаки антибиотикорезистентности бактерий (R-плазмиды), синтез энтеротоксинов (Ent-плазмиды) или гемолизинов (Hly-плазмиды).

Основной функцией является способность передавать свои свойства другим микроорганизмам. Форма плазмид чаще всего имеет кольцевую форму, но встречаются организмы с линейной формой.

Пили - иначе реснички, фимбрии, бахромки, вор­синки - короткие нитевидные отростки на поверхности бактерий. Они осуществляют прикрепление бак­терии к клетке хозяина и участвуют в питании. Половые пили имеют внутри канал и образуются только клетками-донорами. Они обеспечивают конъюгацию у бактерий и переход ДНК из одной клетки в другую.

Фимбрии, в отличие от ворсинок, покрывают одну сторону. Они более толстые и плотные, нежели жгутики и не участвуют в процессе движения бактерии, но способны прикрепляться к поверхностям.

Жгутики. Многие виды бактерий способны передвигаться благо­даря наличию жгутиков. Жгутики представляют собой тонкие эластичные нити, длина которых у некоторых видов в несколько раз больше длины тела самой бактерии.

1. необходимы для движения бактерий. Они, получая химический сигнал из окружающей среды, изменяют направления движения и выбирают оптимальные условия для своего существования. По характеру расположения жгутиков и их количеству бактерии делят: 

• Атрихи – это бактерии без жгутиков.

• Монотрихи- один полярно расположенный жгутик(как у холерного вибриона). 

• Лофотрихи-пучок жгутиков на одном конце. 

• Амфитрихи – пучки жгутиков с двух концов. 

• Перитрихи - множество жгутиков вокруг клетки (как у кишечной палочки). это бактерии, жгутики у которых располагаются равномерно по всей длине бактерии. Они позволяют передвигаться бактерии плавно, без рывков.

Капсула - наружный слизистый слой, который имеется у многих бактерий. Капсула обычно состоит из полисахаридов, а у палочки сибирской язвы - из полипептидов.

Капсула защищает бактерии от фагоцитоза и антител, поэтому в инфекционном процессе она играет роль одного из факторов патогенности, обеспечивающего антифагоцитарную активность возбудителя болезни.

Спора - защитная форма в неблагоприятных условиях существования. Высокую резистентность (устойчивость) спор к действию внешних факторов связывают с присутствием в оболочке большого количества Са. Споры в клетке могут располагаться: 

• центрально – как у возбудителя сибирской язвы; 

• субтерминально - как у возбудителя ботулизма; 

• терминально - как у возбудителя столбняка.

Цикл жизни спор состоит из этапов: 

• Подготовительная стадия. В этот момент изменяется метаболизм в клетке, завершается процесс возобновления ДНК. Клетка при этом имеет минимум два нуклеоида. Один из нуклеоидов попадает в спорогенную зону. 

• Стадия переспоры. В результате процессов, происходящих в мембране, нуклеоид отделяется от остальной клетки. Вместе с мембраной они образуют параспору. 

• Образование оболочек. В этом периоде вокруг параспоры образуется мембрана. 

• Созревание споры. В этот период полностью завершается образование споры и всех ее структур. Определяется ее положение в клеточной структуре. 

Спора большей частью состоит из белковых структур. Оболочка обеспечивает споре высокую выживаемость.