Микробиология как наука

1 тип гранул обязателен для клетки, т.к. выполняет постоянную функцию и их потеря приводит клетку к гибели, такие гранулы называются органоидами или органеллами.

2 тип гранул  необязателен для клетки, не выполняет постоянной функции и их утрата не приводит клетку к гибели. Такие гранулы называются запасными питательными веществами (ЗПВ). К ним относятся капельки жира, зерна крахмала, гликогена, волютина, кристаллики  минеральных веществ (серы, железа, кальция). ЗПВ накапливаются в благоприятных условиях жизни и расходуются по мере голодания клетки.

Важнейшее значение в клетке имеют  органоиды. К ним относят:

1. рибосомы – шарообразные тельца, состоящие из белка и РНК, в которых происходит биосинтез белка клетки (фабрики белка).
2. Мезосомы – представляет собой вспячивание внутренней цитоплазмы цитоплазматической мембраны. На мезасоме находятся окислительно-восстановительные ферменты, принимающие участие в дыхании клетки. Основная функция мезасом – энергетическая. Назвают мезосомы силовыми станциями клетки. Кроме того, мезосомы участвуют в формировании клеточной перетяжки при делении клетки.
3. Вакуоли (появляются с возрастом) – полости, заполненные клеточным соком. Они поддерживают осмотическое давление клетки, а также обезвреживают клетку от ядовитых продуктов жизнедеятельности.
4. Хроматофоры -  гранулы, содержащие в себе красящие вещества или пигменты, присущи только окрашенным формам бактерий. У бесцветных форм их нет.

Ядерное вещество

У бактерий нет истинного ядра, представленного парным количеством  хромосом (ДНК), окруженныхх ядерной оболочкой и имеющим ядрышки. Вместо этого у бактерий имеется ядерное вещество или ядроподобное образования или нуклеоид. Оно представлено одной молекулой ДНК (хромосомой), свернутой в кольцо и расположенной в центре клетки. В нем нет ядрышек, ядерной оболочки и поэтому оно может менять свою форму. Основная функция ядерного вещества – это передача наследственной информации дочерним клеткам. Информация заключена в генах, т.е. участках молек. ДНК, отвечающих за развитие определенного признака (формы, размера бактерий, спорообразование, подвижность).

Организмы, имеющие ядерное вещество вместо ядра называется прокариотами или доядерными организмами. Типичными представителями прокариотов являются бактерии.

Организмы, имеющие истинное ядро называются эукариотами или ядерными организмами.

 

Подвижность бактерий

Все кокки неподвижны. Извитые формы  бактерий подвижны все за счет изгибов собственного тела. Палочки могут быть подвижны и неподвижны . Подвижность палочек обуславливается наличием жгутиков. Жгутики – длинные тонкие белковые нити, скрученные в канатик и берущие начало из цитоплазмы. Они легко ломаются и при утере больше не восстанавливаются. В зависимости от количества и места расположения жгутиков подвижные палочки делятся на 4 группы:

1. палочки, имеющие 1 жгутик с 1 конца – монотрихи; (трихи – нить)
2. палочки, имеющие пучок жгутиков с 1 конца – лофотрихи;
3. палочки, имеющие либо по жгутику, либо по пучку с обеих сторон (с полярных концов)– амфитрихи;
4. палочки, имеющие жгутики по всему периметру – перитрихи.

Скорость движения бактерий различна, но в среднем в 1 с бактерия проходит расстояние, равное длине собственного тела. Наиболее подвижный холерный вибрион. Его скорость в 2-3 раза выше, чем обычных бактерий.

Помимо жгутиков некоторые бактерии, как палочки так и кокки могут иметь реснички или фимбрии. Они представляют собой толстые, короткие, полые внутри трубочки и являются выростом клеточной стенки. Они увеличивают всасывающую поверхность тела и кроме того способствуют прикреплению бактерий друг к другу и к субстрату, т.е. выполняют функцию, противоположную функции жгутиков.

 

Спорообразование

 

В неблагоприятных условиях жизни (при нехватке питательных  веществ, высушивании, действие высоких и низких температур, УФ, радиации, химич. веществ) некоторые бактерии могут начать образовывать спору. Процесс образования споры очень сложный, длительный и называется спорообразованием.

Вначале клетка теряет свободную  воду, накапливает питательные вещества, цитоплазма сгущается в каком то месте клетки и покрывается плотной многослойной оболочкой, содержащей дипиколиновую кислоту, которая придает устойчивость споры к действию высоких температур. Затем вегетативная клетка, т.е. клетка в состоянии роста растворяется, образующаяся спора попадает в окружающую среду и может находиться в ней очень долго. При наступлении благоприятных условий спора очень быстро вновь превращается в вегетативную клетку. Бактерия может образовывать только одну спору, поэтому при спорообразовании не происходит увеличения количество особей, т.е. размножения бактерий и  основное назначение спорообразования – перенесение клеткой неблагоприятных условий с целью выживания вида. Образовывать споры могут только некоторые палочки: бациллы и клостридии. При этом размер и месторасположение спор клетки могут быть различны. У бацилл размер образовавшейся споры меньше размеров самой клетки, поэтому спора не видоизменяет клетку. Она может находится в центре клетки, сдвинута к концу, полюсу. Такой тип расположения споры называется бациллярным.

У клостридий размер образовавшейся споры всегда больше самой клетки, поэтому клетка со спорой видоизменяется. Если спора располагается в центре клетки, то клетка приобретает вид веретена или челнока. Такой тип расположения споры называется клостридиальным.

Если спора сдвинута (смещена) к  одному из концов клетки, то клетка приобретает вид либо теннисной ракетки, либо барабанной палочки. Такой тип расположения споры называется плектридиальным.

 

Размножение бактерий

Размножение – увеличение количества особей. Основной способ размножения – простое деление клетки пополам. Этому предшествует деление ядерного вещества, органоидов клетки, которые расходятся к разным полюсам клетки, а затем при помощи мезосом формируется клеточная перетяжка, образуется 2 идентичные клетки.

Палочки делятся поперек, кокки  – в разных плоскостях. У кокков если перетяжка формируется в одной плоскости, то образуются диплококки, стрептококки. Если в двух взаимно перпендикулярных плоскостях – образуются тетракокки. Если в 3-х перпендикулярных плоскостях – сарцины. Если в разных плоскостях – стафилококки.

Второй способ размножения присущ только уксусно-кислым бактериям –  почкование. При этом на материнской клетки образуется бугорок – почка, в который переходит часть разделившегося ядра, затем путем  смыкания клеточной оболочки отшнуровывается от материнской клетки.

Скорость размножения бактерий огромна. За сутки у одной бактерии при благоприятных условиях сменяется столько поколений, сколько у человека за 5000 лет. Это необходимо клеткам для выживания в условиях массовой гибели.

 

Классификация и номенклатура бактерий

 

Под классификацией понимают объединение  бактерий с общими признаками в определенные системн.  группы: класс,  порядок, семейство, род, вид. Минимальной системной единицей в биологии является вид. Под видом бактерий понимают группу бактерий, обладающей общими культуральными, морфологическими, физиологическими и др.  признаками ( см. лаб.раб. №5).

-Культуральные признаки характеризуют  особенности роста колоний на  питательном субстрате (размер, форму, цвет и т.д.)

-Морфологические признаки характеризуют  внешний вид, окрашивание по  Граму, подвижность, способность образовывать споры бактериальной клеткой.

-Физиологические признаки характеризуют  данные об обмене веществ бактерий (отношение к кислороду воздуха,  способность сбраживать сахара, способность усваивать различные соединения, расщеплять белки и т.д.).

Номенклатура бактерий состоит  из 2-х слов:

1-е – название рода ( с большой  буквы)    (сенная палочка)

2-е - название вида ( с малой буквы).

Для бактерий существует понятие штамма. Штамм – бактерии одного вида, но выделенные из различных источников.

Штамм записывается условным штрихом.

 

Атипичные формы бактерий:

Чаще всего атипичные формы  бактерий образуются при несоответствии процессов размножения (деления ядра) процессам роста (биосинтез белка) Если процессы размножения отстают от процессов роста образуются гигантские формы бактерий. Если процессы размножения преобладают над процессами роста, то образуются очень мелкие бактерии, способные проходить через бактериальные поры, на которых задерживаются бактерии обычных размеров. Такие бактерии называются фильтрующимися формами бактерий.

 

Лекция 3. «Морфология  лучистых грибков или актиномицетов»

 

Актиномицеты получили название за характерный рост колоний на питательном субстрате. Колонии имеют  плотную центральную часть, от которой к переферии расходятся лучи (актин-луч). Актиномицеты – самостоятельная большая группа микроорганизмов, кот. Занимают промежуточное положение между бактериями и плесневыми грибами. С бактериями актиномицеты роднит:

1 – отсутствие истинного ядра; это прокариоты;

2- одинаковое строение клеточной  оболочки (поэтому окрашиваются  по Граму)

3 – наличие в клетках пигментов.

 

С грибами актиномицеты объединяет:

1 – строение тела в виде мицелия;

2 – размножение при помощи  спор;

3 – колонии актиномицет очень  прочно врастают в питательный  субстрат.

Актиномицеты – одноклеточные, грамположительные, неподвижные органеллы. Тело актиномицет может быть ветвистым,        в виде завитков        , реже – в виде сильно искривленных палочек             . От внешних гифов отходят споры, с помощью которых размножаются. На  субстратах  они образуют окрашенные колонии, внешне напоминающие колонии бактерий, но в отличие от них очень глубоко и прочно  врастающие в субстрат.

Актиномицеты широко распространены в природе. Основное место обитания – почва. Продукты жизнедеятельности  актиномицет имеют характерный  землистый запах (весенний запах леса).

 

 

Значение актиномицетов

Положительное значение

1 – Поддерживают круговорот в природе

2 – Их используют для получения  антибиотиков ( лучистый гриб  Actynomyces streptomycini – стрептомицин)

Отрицательное значение

1 – Вызывает порчу пищевых  продуктов (придают землистый  запах), глубоко врастая в них;

2 – Вызывают инфекционные заболевания (туберкулез, дифтерия).

 

 

 

Морфология грибов

 

Грибы (по латыни Mycota, Fungi) – широко  распространенная группа живых организмов, которые относятся к низшим споровым растениям, т.е растениям, размножающимся при помощи спор (хвощи и т.д.). Грибы не содержат пигмента хлорофилла, поэтому не осуществляют фотосинтез, т.е. не образ. Углеводы из СО₂ и Н₂О. Таким образом, грибы нуждаются в притоке готовых органических веществ извне, т.е. по типу питания они относятся к гетеротрофам.

Грибы растут только в присутствии  кислорода воздуха, либо на поверхности  субстрата, либо вдаваясь в субстрат, если там есть ходы, заполненные  кислородом (например, плесневение  зерновой массы),т.е. по типу дыхания –грибы относятся к строгим аэробам.

Различают грибы крупных размеров – макрофиты и грибы мельчайших размеров – микрофиты.

Наука о грибах – микология.

Микробиология изучает только микрофиты, которые иначе называют плесневыми грибами или плесенями. Плесневые грибы растут на поверхности субстратов в виде пушистых волокнистых налетов, ватообразных скоплений, в виде пленок. Некоторые грибы в ходе роста могут образовывать плодовые тела различной формы, в которых вызревают органы размножения.

 

Значение положительное               и отрицательное

 

 

 

 

 

Строение тела гриба

Тело гриба называется грибницей  или мицелием. Мицелий представляет собой совокупность тонких, белых  неокрашенных, длинных сросшихся  между собой нитей или гифов. Растет гриб концами своих гифов  от центра  к периферии, т.е. в центре колоний гифы более старые утолщаются, к периферии – тонкие. По характеру роста мицелий различают субстратным, который растет только на поверхности субстрата или слегка вдается  и воздушным – кот. Поднимается над субстратом и несет на себе органы размножения.

По строению -  мицелий может быть одноклеточным и многоклеточным, Одноклеточный мицелий представляет собой одну гигантскую, сильно разросшуюся клетку,  у которой нет перегородки (септ). Его иначе называют несептированным. Он присущ наиболее просто организованным грибам.

Многоклеточный мицелий состоит  из множества клеток, которые отделены друг от друга септами. Это септированный  мицелий. Присущ наиболее организованным грибам (высшим).

В ходе жизни мицелий  может изменяться и приобретать новые формы.

К видоизменениям мицелия относят:

1 – оидии

2 – склероции

3 – хламидоспоры

4 – мицеллиальные тяжи

Оидии -     округлые или овальные клетки, на который распадается гиф, начиная с конца.  В природе встречаются м.о., способные существовать в виде оидий (дрожжи)