Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
МОРФОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ лек 1.doc
Скачиваний:
3
Добавлен:
30.08.2019
Размер:
64.51 Кб
Скачать

9

МОРФОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

Микробиология как фундаментальная биологическая наука включает ряд самостоятельных научных дисциплин со своими целями и задачами: общую, техническую (промышленную), сельскохозяйственную, ветеринарную и имеющую наибольшее значение для человека - медицинскую микробиологию.

К отдельным наиболее важным разделам медицинской микробиологии можно отнести клиническую микробиологию. Санитарную микробиологию, медицинскую микологию и протозоологию, медицинскую паразитологию и т.д.

И так микробиология – это наука о микроорганизмах. Сам термин «микроорганизмы» - понятие собирательное. Объединяет все микроорганизмы только один единственный признак - малые размеры. В зависимости от строения клеток все живые организмы делятся на эукариоты и прокариоты.

Из эукариотов к миру микроорганизмов относятся простейшие и грибы. Изучением простейших занимается самостоятельная наука – паразитология. А изучением грибов занимается то же самостоятельная наука – микология. Прокариоты – это бактерии. И еще выделяют отдельное самостоятельное царство – это царство вирусов.

В этом семестре мы будем изучать бактериологию.

И так бактерии – это прокариоты. В основном одноклеточные, лишенные хлорофилла. Размеры бактерий измеряют в микрометрах и колеблются от 0,1-0,3 до 10-15 мкм. В зависимости от формы клеток все бактерии делятся на кокки, палочки и извитые формы.

Для изучения морфологий бактерий используются различные виды микроскопии. Как вы знаете, микроскопия бывает световая и электронная. Конечно, мы с вами будем изучать морфологию с помощью световой микроскопии.

Различают несколько видов световой микроскопии: это иммерсионная (вы будете ее использовать на практических занятиях), фазово-контрастная, люминесцентная и темнопольная.

Применяя, различные методы исследования удалось составить современные представления о морфологии бактериальной клетки.

Во-первых, вспомним основные отличия прокариотов от эукариотов:

Прокариоты имеют морфологические особенности строения ядерного аппарата. Эти морфологические особенности заключаются в том, что

- ядерный аппарат прокариот лишен ядерной мембраны и отсутствует ядрышко. Его эквивалентом является нуклеоид, представляющим собой замкнутую кольцевую двунитевую молекулу ДНК, прикрепленную к ЦПМ.

- клетки прокариот лишены типичного эндоплазматического ретикулюма и аппарата Гольджи

- рибосомы прокариот относятся к рибосомам 70 S типа.

-бактериальные клетки лишены митохондрий, и их функцию выполняют ЦПМ и ее инвагинации (мезосомы). Они связаны с нуклеоидом и участвуют в делении, спорообразовании и дыхании клетки.

- в клеточной стенки прокариот содержится вещество – пептидогликан – муреин, который отсутствует в клетках эукариотов.

Основные морфологические структуры бактериальной клетки.

Снаружи клетка окружена клеточной стенкой, к ней прилегает ЦПМ (плазмолемма). Она ограничивает цитоплазму, в которой располагаются: ядерный аппарат, рибосомы и различного рода включения.

Помимо этих обязательных структур ряд бактерий образуют споры. Подвижные бактерии передвигаются с помощью жгутиков. Некоторые бактерии могут образовывать капсулу. И большинство бактерий на поверхности клеточной стенки несут ворсинки (или по-другому их называют фимбрии или пили).

Клеточная стенка.

Это упругое ригидное образование, которое снаружи покрывает клетку. Клеточная стенка выполняет чрезвычайно важные функции:

- придает клетке определенную форму и размеры

-выполняет защитную функцию

-является стабилизатором осмотического давления (не дает, чтобы внешняя среда их сплющила)

-кл. стенка участвует в процессах питания и размножения

- в клеточной стенке располагается основной О-АГ

-с кл. стенкой связана способность к продукции эндотоксина.

В 1885 г. датский ученый Грам предложил свой способ окраски бактерий, и согласно этому способу все бактерии делятся на грам+ и грам- .

В дальнейшем установлено, что различное отношение к окраске по граму является важным таксономическим признаком, с которым коррелируют основные биологические свойства бактерий.

В связи с этим все бактерии делятся на 4 большие отдела:

1-ый Грациликуты – бактерии с тонкой клеточной стенкой, грам-, к ним относятся различные извитые, палочковидные, кокковидные формы бактерий, а также риккетсии и хламидии.

2-ый Фирмикуты (прочные) бактерии с толстой клеточной стенкой, грам+, к ним относятся палочковидные, кокковидные формы бактерий, а также актиномицеты, коринобактерии и микобактерии.

3-й Тенерикуты – бактерии лишенные клеточной стенки – микоплазмы.

4-ый Мендозикуты – среди них патогенных нет.

Встает естественный вопрос – почему одни грам+, другие - грам - ? Различное отношение к окраске по Граму (тинкториальные свойства) связано с разным качественным и количественным составом их клеточной стенки.

У грам+ бактерий основную массу клеточной стенки (до 80%) составляет муреин. А поверх этого мощного слоя идет слой, состоящий из веществ другой химической природы, в том числе тейхоевые кислоты, которые имеются только у грам+ бактерий.

У грам - бактерий совершенно иное строение клеточной стенки. Основа, которая придает клетке ригидность, также состоит из муреина, но на его долю приходится не более 20%. А поверх его располагается наружная внешняя мембрана, которая состоит из 6 слоев различного химического состава. Среди этих слоев для нас представляет интерес, (имеет важное значение) ЛПС – липополисахарид. Он состоит из двух фрагментов – липид А, который отвечает за свойства эндотоксина и полисахарид – отвечает за свойства О-АГ.

Принцип окраски по Граму.

На приготовленный мазок-препарат наносят генциан-виолет, а затем раствор Люголя.

Генциан-виолет с раствором Люголя образует комплексное соединение темно-фиолетового цвета, который фиксируется в клетке на уровне ЦПМ.

Второй этап. Обработка спиртом. После обработки грам+ бактерий, этот комплекс не отдают цвет и бактерии остаются темно-фиолетового цвета. А у грам - бактерий этот комплекс вымывается спиртом. И они обесцвечиваются. Для того, что бы их увидеть существует третий этап – окраска фуксином (фуксин – имеет розовый цвет). В результате, грам+ бактерии будут темно-фиолетовые, а грам - - розовые.

Строение муреина.

Он состоит из параллельных слоев аминосахаров, которые между собой соединяются поперечными сшивками пептидной природы. Эти сшивки ковалентно замыкаются при участии особой группы ферментов. Эти ферменты чувствительны к действию пенициллина и называются пенициллин связывающими белками.

ЛПС грам - бактерий не пропускает через себя экзогенные гидрофильные соединения. К этим веществам можно отнести ряд питательных веществ и некоторые АБ. Поэтому у грам - бактерий имеются специальные воронкообразные структуры и называются париновые канальцы. Именно через них в клетку поступают питательные вещества и ряд АБ. Высокомолекулярные гидрофильные соединения (пенициллин) не могут проходить через эти канальцы и поэтому грам - бактерии обладают природной устойчивостью к пенициллину.

Гидрофобные соединения (макролиды) могут проникать через ЛПС.

При окраске по граму клеточная стенка не видна. О ее наличии можно судить при помещении бактериальной клетки в гипертонический раствор: цитоплазма сморщивается и становится видно контуры клеточной стенки.

Бактерии могут потерять клеточную стенку (полностью или частично), но если клетки поместить в соответствующие осмотические условия, то они могут сохранить свою жизнеспособность. Такие формы бактерий называются протопласты и сферопласты.

Существует еще одна форма – L-формы. L-формы, в отличие от протопластов и сферопластов, способны к размножению. L –формы, разных видов бактерий морфологически не различимы. Некоторые L -формы могут реверсировать в исходный вид.

К клеточной стенке прилегает ЦПМ.

ЦПМ устроена, как все мембраны, т.е. бимолекулярный листок липидов, окруженный монослоем белков. Разрушение ЦПМ всегда ведет к гибели клетки.

Функции цпм.

  1. Выполняет функцию митохондрий.

  2. В ней локализованы ферменты, осуществляющие перенос электронов.

  3. через нее осуществляется транспорт веществ.

  4. участвует в биосинтезе ряда биополимеров, и в экскреции ряда веществ.

  5. к ней прикрепляется бактериальная ДНК.

ЦПМ ограничивает цитоплазму бактерий, которая выглядит как гранулярная структура. Эти гранулы есть ничто иное, как рибосомы. Особенности рибосом: их много, и относятся к рибосомам 70-го S-типа.

В цитоплазме располагается ядерный аппарат или нуклеоид.

У большинства бактерий ядерный аппарат представлен в виде кольцевой двойной нити ДНК.

Одна нить обязательно прикреплена к ЦПМ. Длина ДНК бактерий в 1000 раз превышает длину бактерий. Однако в цитоплазме она занимает очень мало места, т.к. ДНК всегда суперспирализованная и имеет пространственную организацию при участии особых ферментов, которые называются топоизомеразами. Их несколько: ДНК-гиразы и топоизомеразы 4-го типа.

Показано, что хинолоновые (норфлоксацин) а-б связываются с ДНК-гиразами. Следовательно, функции этих ферментов нарушаются. Это ведет к нарушению роста и размножения бактерий.

В ДНК клетки закодирована вся жизненеобходимая информация. Но у большинства бактерий есть еще один вид ДНК – это плазмиды. Они несут необязательную информацию для клетки. Кроме того, в цитоплазме имеются различного рода включения. Это пластический и энергетический материал клетки.