Тема 5. Особливості внутрішньої структури бактеріальної клітини. Цитоплазма, її органели та включення

Запитання для обговорення

1. Організація генетичного апарату бактерій.

2. Рибосоми прокаріотів.

3. Включення бактеріальної клітини.

4. Типи диференціювання бактерій: ендоспори, екзоспори, цисти.

Самостійна робота

1. Мікроскопічне вивчення готових препаратів нуклеоїду бактерій.

2. Приготування препаратів ендоспор бактерій із різних культур спороутворюючих мікроорганізмів – Bacillus subtilis, Clostridium sp. (із ґрунтової витяжки).

3. Приготування препаратів запасних поживних речовин – гранульози, із культури Clostridium butyricum, жироподібних речовин у клітинах Bacillus megaterium, волютину в клітинах Bacillus subtilis.

Методичні вказівки

1. Виявлення нуклеоїду в бактеріальній клітині за допомогою світлового мікроскопа є досить складним. Лужні фарби, які вибірково забарвлюють хроматин еукаріотичних клітин, рівномірно та інтенсивно забарвлюють усю прокаріотичну клітину. Базофільні властивості бактеріальної клітини обумовлені наявністю в ній великої кількості рибосом, які створюють високу концентрацію РНК у цитоплазмі. У зв’язку з цим для вибіркового фарбування нуклеоїду фіксовані клітини завчасно обробляють рибонуклеазою чи розбавленою соляною кислотою, щоб зруйнувати рибосомальну РНК. Подальше фарбування лужною фарбою дозволяє виявити нуклеоїд у вигляді щільних тіл, які мають неправильну форму й розміщені в центрі чи на полюсах клітини. Під час фарбування за Романовським ядерні елементи мають червоно-фіолетовий колір, протоплазма – блідо-рожевий.

2. До спороутворення здатні грампозитивні бактерії в основному родів Bacillus, Clostridium тощо. Для виявлення здатності клітин до спороутоврення краще використовувати старі культури. Спори можна виявити, вивчаючи живі клітини, а також шляхом диференційного фарбування фіксованих препаратів. У разі виявлення в мікроорганізмів здатності до утворення спор необхідно звернути увагу на тип спороутворення – бацилярний, клостридіальний, плектридіальний; розміщення спори в клітині – центральне, ексцентральне або полярне; форму вільних спор – кругла, овальна чи продовгувата, визначення їх розмірів. Ендоспори мають багатошарові, важкопроникні оболонки, тому під час простої обробки препарату спороутворюючих бактерій фуксином чи генціанфіолетовим спори не фарбуються. Їх виявляють у клітині у вигляді включень, а вільні спори – у вигляді кілець.

3. Багато мікроорганізмів за певних умов культивування утворюють запасні речовини, які виявляються в клітині у вигляді гранулярних цитоплазматичних включень. Природа запасних речовин різноманітна. Частіше – це полісахариди, ліпіди, поліфосфати. Вуглеводні гранули природи виявляються в процесі обробки клітин розчином Люголя. Для цього до краплі суспензії клітин на предметному склі додають розчин Люголя. Препарат накривають склом і мікроскопують (обיєктив ×40). Гранули гранульози фарбуються у синій колір.

Ряд аеробних бактерій утворюють включення полі-бета-оксимасляної кислоти (ПОМ) як резервні ліпіди в умовах нестачі азоту й надлишку вуглецю. Гранули ПОМ виявляються у ході обробки клітин ліпофільними фарбами – суданом ІІІ або суданом чорним. Жири в клітинах бактерій мають вигляд маленьких крапель, нерівномірно розподілених у цитоплазмі.

У клітинах прокаріотів запасні речовини поліфосфатної природи (волютин) локалізовані в цитоплазмі. Фарбування волютинових гранул засноване на властивості метахромазії – здатності викликати зміну кольору деяких фарб (метиленовий синій). На препараті зерна волютину забарвлені в чорний колір, цитоплазма – у світло-коричневий. Волютинові зерна гарно виражені в клітинах азотобактера, сінної палички, молочнокислих бактерій, збудника дифтерії, дріжджів.

Зробити рисунки всіх розглянутих препаратів.

Матеріали, обладнання, реактиви

Жива культура Bacillus subtilis, Clostridium butyricum, Bacillus megaterium, предметні скельця, фільтрувальний папір, бактеріологічна петля, фізіологічний розчин, фарби та реактиви для виявлення включень, імерсійна олія, мікроскоп МБІ-1, готові пофарбовані препарати нуклеоїду бактерій.