Формы и размеры микроорганизмов

Размеры микроорганизмов. Все живые объекты, размеры которых менее 70 80 мкм, невидимы невооруженным глазом и могут быть отнесе ны к микроорганизмам. Размеры микроорганизмов варьируют в широких пределах (табл. 2): величина самых крупных представителей приблизи тельно 100 мкм (некоторые диатомовые водоросли и высшие протисты), размеры одноклеточных зеленых водорослей и клеток дрожжей на порядок меньше приблизительно 10 мкм, еще меньше размеры, характерные для большинства бактерий. Типичная бактериальная клетка приблизительно 1 мкм в диаметре, в то время как большинство эукариотических клеток от 10 до 100 мкм в диаметре. В среднем линейные размеры бактерий лежат в пределах 0,5 3,0 мкм. Но некоторые бактерии могут иметь гигантские размеры, например: клетки нитчатой серобактерии Beggiatoa alba имеют диаметр до 50 мкм; Achromatium oxaliferum имеет в длину 15 100 мкм при поперечнике примерно 5 33 мкм, а длина клетки спирохеты может быть до 250 мкм. Самые мелкие из известных прокариотных клеток ми коплазмы диаметром клеток 0,1 0,15 мкм. Минимальное число фермен тов, нуклеиновых кислот и других макромолекулярных компонентов, не обходимых для самовоспроизведения теоретической «минимальной клет ки», составляет по проведенной оценке около 50. В клет ке диаметром 0,15 мкм может содержаться порядка 1200 молекул белка и осуществлять ся около 1200 ферментативных реакций, то есть у микоплазм достигнут размер клеток, близкий к теоретическому пределу клеточного уровня ор ганизации жизни.

Размеры вирусов находятся в диапазоне 16 300 нм и лежат за пре делами разрешающей способности светового микроскопа. Вирусы зани мают место между самыми мелкими бактериальными клетками и самыми крупными органическими молекулами.

Размеры бактерий выражают в микрометрах (мкм). Один микрометр равен 1000 нм (нанометров). Для сравнения: 1 мм = 103 мкм = 106 нм = 10 А = 109 пм (пикометров). В нанометрах измеряют отдельные компоненты бактерий. Структуру микроорганизмов изучают с помощью электронной микроскопии целых клеток и их ультратонких срезов.

Форма прокариот. Клетки прокариот достаточно разнообразны и имеют форму сферы, цилиндра или спирали (цв. вклейка, рис. I). Они бы вают одиночными, в иных случаях образуют нити или колонии.

Прокариоты сферической формы (шаровидные клетки) называют кокками, после деления они могут не расходиться и образуют пары клеток диплококки, или парные кокки (пневмококк, гонококк, менингококк). Пневмококк (возбудитель пневмонии) имеет с противоположных сторон ланцетовидную форму, а гонококк (возбудитель гонореи) и менингококк (возбудитель эпидемического менингита) форму кофейных зерен, обра щенных вогнутой поверхностью друг к другу.

Стрептококки (от греч. streptos цепочка) клетки округлой или вы тянутой формы, составляющие цепочку вследствие деления клеток в одной плоскости и сохранения связи между ними в месте деления. Сарцины (от лат. sarcina — связка, тюк) располагаются в виде пакетов из 8 и более кок ков, так как они образуются при делении клетки в трех взаимно перпенди кулярных плоскостях. В этом случае колонии бактерий имеют правильную сферическую форму. Если деление происходит в нескольких плоскостях неравномерно, образуются клеточные скопления неправильной формы. Стафилококки (от греч. staphyle виноградная гроздь) представляют собой кокки, расположенные группами (гроздьями) в результате деления в раз ных плоскостях.

Прокариоты, имеющие форму цилиндра, палочковидные бактерии, различаются по размерам, по отношению длины клетки к ее поперечнику, форме концов клетки и взаимному расположению клеток. Длина клеток варьирует от 1 до 8 мкм, толщина от 0,5 до 2 мкм. Палочки могут быть правильной (кишечная палочка и др.) и неправильной (коринебактерии и др.) формы, в том числе ветвящиеся, например актиномицеты. Наиболее мелкие палочковидные бактерии риккетсии. Концы палочек могут быть как бы обрезанными (сибиреязвенная бацилла), закругленными (кишечная палочка), заостренными (фузобактерии) или в виде утолщения, и тогда па лочка похожа на булаву (коринебактерии дифтерии).

Слегка изогнутые палочки называют вибрионами (холерный вибри он). Большинство палочковидных бактерий располагается беспорядочно, так как после деления клетки расходятся. Если после деления клетки оста ются связанными общими фрагментами клеточной стенки и не расходятся, они располагаются под углом друг к другу (коринебактерии дифтерии), образуют цепочку (сибиреязвенная бацилла).

Спириллы извитые формы бактерий, имеют вид штопорообразно извитых клеток. К патогенным спириллам относится возбудитель содоку (болезни укуса крыс).

Спирохеты тонкие, длинные, извитые (спиралевидной формы) бактерии, отличающиеся от спирилл подвижностью, обусловленной «сги бательными» изменениями клеток.

Актиномицеты — ветвящиеся грамположительные бактерии. Свое название (от греч. actis луч, mykes гриб) они получили в связи с воз никновением в пораженных тканях друзгранул из плотно переплетенных нитей в виде лучей, отходящих от центра и заканчивающихся колбовид ными утолщениями. Актиномицеты, как и грибы, образуют мицелий ни тевидные переплетающиеся клетки (гифы). Они формируют субстратный мицелий, появляющийся в результате врастания мицелия в питательную среду, и воздушный, растущий на поверхности среды. Актиномицеты мо гут делиться путем фрагментации мицелия на палочковидные или сфери ческие клетки, похожие на палочковидные и кокковидные бактерии. На воздушных гифах актиномицетов могут образовываться споры, необходи мые для размножения. Споры актиномицетов обычно нетермостойки.

Описаны прокариоты, обладающие морфологической изменчиво стью, в зависимости от условий имеющие вид палочек, кокков или обна руживающие слабое ветвление. Форма многоклеточных прокариот также разнообразна: это скопления различной конфигурации, чаще нити. Свое образие бактериальным клеткам придают жгутики, имеющие различное расположение на клеточной поверхности, а также выделения клеточных веществ разной химической природы.

Читайте также:  Разведение угрей в домашних условиях

За последнее время среди прокариот обнаружены организмы, отли чающиеся от описанных выше основных форм. Некоторые бактерии име ют вид кольца, замкнутого или разомкнутого в зависимости от стадии рос та. У прокариот, размножающихся в основном почкованием, описано обра зование клеточных выростов (простек), число которых может колебаться от 1 до 8 и более. Из природных субстратов выделены бактерии червеоб разной формы и напоминающие шестиугольную звезду. Для некоторых видов характерно слабое или довольно хорошо выраженное ветвление.

ВИДЫ МОКРОРГАНИЗМО, ИХ СТРОЕНИЕ, ПИТАНИЕ, ДЫХАНИЕ И РАЗМНОЖЕНИЕ

Прокариоты (бактерии и актиномицеты).Бактерии (прокариоты)-это большая группа микроорганизмов (около 1600 видов), большинство из которых одноклеточные.

Основные формы бактерий: шаровидная, палочковидная и извитая.

Шаровидные бактерии – кокки имеют обычную форму шара, встречаются уплощенные, овальной или бобовидной формы. Кокки могут быть в виде клеток одиночных — монококки (микрококки) или соединенных в различных сочетаниях: попарно — диплококки, по четыре клетки — тетракокки, в виде более или менее длинных цепочек – стрептококки, а также в виде скоплений кубической формы (в виде пакетов) из восьми клеток, расположенных в два яруса один над другим, — сарцины. Встречаются скопления неправильной формы, напоминающие грозди винограда, – стафилококки.

Палочковидные бактерии могут быть одиночными или соединенными попарно — диплобактерии, цепочками по три-четыре и более клеток — стрептобактерии. Соотношения между длиной и толщиной палочек бывают самыми различными. Извитые, или изогнутые, бактерии различаются длиной, толщиной и степенью изогнутости. Палочки, слегка изогнутые в виде запятой, называют вибрионами, палочки с одним или несколькими завитками в виде штопора – спириллами, а тонкие палочки с многочисленными завитками — спирохетами.

Размеры бактерий очень малы: от десятых долей микрометра (мкм) до нескольких микрометров. В среднем размер тела большинства бактерий 0,5—1 мкм, а средняя длина палочковидных бактерий – 2—5 мкм. Встречаются бак­терии, размеры которых значительно превышают среднюю величину, а некоторые находятся на грани видимости в обычных оптических микроскопах.

Форма тела бактерий, как и их размеры, может изменяться в зависимости от возраста и условий роста. Однако при определенных, относительно стабильных условиях бактерии сохраняют присущие данному виду размеры и форму. Масса бактериальной клетки очень мала, приблизительно 4- 10-1:!г.

Строение бактериальной клетки. Клетка прокариотных организмов, к которым относятся бактерии, обладает принципиальными особенностями ультраструктуры. В состав клеточной стенки входит специфическое для прокариотных клеток гетерополимерное соединение – пептидогликан (муреин), отсутству­ющий в клеточных стенках эукариотных организмов. По методу окраски, предложенному датским физиком X. Грамом (1884 г.), бактерии делятся на две группы: грамположительные и грамотрицателъные. Грамположительные клетки удерживают краску, а грамотрицателъные не удерживают ее, что обусловлено различиями в химическом составе и ультраструктуре их клеточных стенок. У грамположительных бактерий клеточные стенки более толстые, аморфные, в них содержится большое количество муреина (от 50 до 90% сухой массы клеточной стенки) и тейхоевые кис­лоты. Клеточные стенки грамотрицательных бактерий более тонкие, слоистые, в них содержится много липидов, мало муреина (5—10%) и отсутствуют тейхоевые кислоты. Клеточная стенка бактерий часто бывает покрыта слизью. Слизистый слой может быть тонким, едва различимым, но может быть и значительным, может образовывать капсулу. Капсула обладает полезными свойствами, слизь предохраняет клетки от неблагоприятных условий — у многих бактерий в таких условиях усиливается слизеобразование. Капсула защищает клетку от механических повреждений и высыхания, создает дополнительный осмотический барьер, служит препятствием для проникновения фагов, антител, иногда она является источником запасных питательных ве­ществ. Цитоплазматическая мембрана отделяет от клеточной стенки содержимое клетки. Это обязательная структура любой клетки. При нарушении целостности цитоплазматической мембраны клетка теряет жизнеспособность. На долю цитоплазматической мембраны приходится 8—15% сухого вещества клетки. В мембране содержится до 70—90% липидов клетки, толщина ее 7—10 нм1. Цитоплазма бактериальной клетки представляет собой полужидкую, вязкую, коллоидную систему. Местами она пронизана мембранными структурами — мезосомами, которые произошли от цитоплазматической мембраны и сохранили с ней связь. Мезосомы выполняют различные функции; в них и в связанной с ними цитоплазматической мембране имеются ферменты, участвующие в энергетических процессах — в снабжении клетки энергией. Хорошо развитые мезосомы обнаружены только у грамположительных бактерий, у грамотрицательных они развиты слабо и имеют более простое строение. В цитоплазме содержатся рибосомы, ядерный аппарат и различные включения. Ядерный аппарат бактерий называют нуклеоидом.

Цитоплазматические включения бактериальной клетки разнообразны, в основном это запасные питательные вещества, которые откладываются в клетках, когда они развиваются в условиях избытка питательных веществ в среде, и потребляются, когда клетки попадают в условия голодания. В клетках бактерий откладываются полисахариды: гликоген, крахмалоподобное вещество гранулеза, которые используются в качестве источника углерода и энергии. Липиды обнаруживаются в клетках в виде гранул и капелек. Жир служит хорошим источником углерода и энергии. У многих бактерий накапливаются полифосфаты; они содержатся в волютиновых гранулах и используются клетками как источник фосфора и энергии. В клетках серных бактерий откладывается молекулярная сера.

Читайте также:  Можно ли сохранить замершую беременность

Размножение бактерий. Для прокариотных клеток характерно простое деление клетки надвое. Деление клетки начинается, как правило, спустя некоторое время после деления нуклеоида. Палочковидные бактерии делятся попе­рек, шаровидные формы в разных плоскостях. В зависимости от ориентации плоскости деления и их числа возникают различные формы: одиночные кокки, парные, цепочки, в виде пакетов, гроздьев. Особенностью размножения бактерий является быстрота протекания процесса. Скорость деления зависит от вида бактерий, условий культивирования: некоторые виды делятся через каждые 15—20 мин, другие — через 5—10 ч. При таком делении число клеток бактерий за сутки достигает огромного количества. Это часто наблюдается на пищевых продуктах: быстрое скисание молока вследствие развития молочно-кислых бактерий, быстрая порча мяса и рыбы за счет развития гнилостных бактерий и т.д.

Спорообразование. Споры у бактерий образуются обычно при неблагоприятных условиях развития: при недостатке питательных веществ, изменении температуры, рН, при накоплении продуктов обмена выше определенного уровня. Способностью образовывать споры обладают в основном па­лочковидные бактерии. В каждой клетке образуется только одна спора (эндоспора).

Спорообразование — сложный процесс, в нем различают несколько стадий: сначала наблюдается перестройка генетического аппарата клетки, изменяются морфология нуклеоида. В клетке прекращается синтез ДНК. Ядерная ДНК вытягивается в виде нити, которая затем разделяется; часть ее концентрируется у одного из полюсов клетки. Эта часть клетки называется спорогенной зоной. В спорогенной зоне происходит уплотнение цитоплазмы, затем этот участок обособляется от остального клеточного содержимого перегородкой (септой). Отсеченный участок покрывается мембраной материнской клетки, образуется так называемая проспора. Проспора — это структура, располагающаяся внутри материнской клетки, от которой она отделена двумя мембранами: наружной и внутренней. Между мембранами формируется кортикальный слой (кортекс), сходный по химическому составу с клеточной стенкой вегетативной клетки. Помимо пептидогликана, в кортексе содержится дипиколиновая кислота (С7Н8О4Мg), которая отсутствует в вегетативных клетках. В дальнейшем по­верх проспоры образуется оболочка споры, состоящая из нескольких слоев. Число, толщина и строение слоев различны у разных видов бактерий. Поверхность наружной оболочки может быть гладкой либо с выростами разной длины и формы. Поверх оболочки споры нередко образуется еще тонкий покров, окружающий спору в виде чехла, — экзоспориум.

Споры имеют обычно круглую или овальную форму. Диаметр спор некоторых бактерий превышает ширину клетки, вследствие чего форма спороносящих клеток, изменяется. Клетка приобретает форму веретена (клостридиум), если спора расположена в ее центре, или форму барабанной палочки (плектридиум), когда спора приближена к концу клетки.

После созревания споры материнская клетка отмирает, оболочка ее разрушается, и спора освобождается. Процесс образования споры протекает в течение нескольких часов.

Наличие у бактериальных спор плотной, труднопроницаемой оболочки, малое содержание в ней воды, большое количество липидов, а также наличие кальция и дипиколиновой кислоты обусловливают высокую устойчивость спор к факторам внешней среды. Споры могут находиться в жизнеспособном состоянии сотни и даже тысячи лет. Например, жизнеспособные споры выделены из трупов мамонтов и египетских мумий, возраст которых исчисляется тысячелетиями. Споры устойчивы к высокой температуре: в сухом состоянии они погибают после прогревания при 165—170°С в течение 1,5—2 ч, а при перегретом паре (в автоклаве) — при 121°С в течение 15—30 мин.

В благоприятных условиях спора прорастает в вегетативную клетку; этот процесс обычно длится несколько часов.

Прорастающая спора начинает активно поглощать воду, активизируются ее ферменты, усиливаются биохимические процессы, приводящие к росту. Кортекс при прорастании споры превращается в клеточную стенку молодой вегетативной клетки; освобождаются во внешнюю среду дипиколиновая кислота и кальций. Внешняя оболочка споры разрывается, через разрывы выходит наружу "росток" новой клетки, из которого затем формируется вегетативная бактериальная клетка.

Порчу пищевых продуктов вызывают лишь вегетативные клетки. Знание факторов, способствующих образованию спор у бактерий, и факторов, которые вызывают их прорастание в вегетативные клетки, имеет значение в выборе способа обработки продуктов с целью предотвращения их микробной порчи.

Изложенные выше сведения характеризуют в основном так называемые истинные бактерии. Существуют и другие, более или менее отличающиеся от них, к которым относятся следующие.

Нитчатые (нитевидные бактерии). Это многоклеточные организмы в виде нитей различной длины, диаметром от 1 до 7 мкм, подвижных или прикрепленных к субстрату. В основном нити со слизистым чехлом. Они могут содержать окись магния или окислы железа. Живут в водоемах, встречаются в почве.

Миксобактерии. Это палочковидные бактерии, передвигаются путем скольжения. Они образуют плодовые тела — скопления клеток, заключенных в слизь. Клетки в плодовых телах переходят в покоящееся состояние — миксоспоры. Эти бактерии живут в почве, на различных растительных остатках.

Почкующиеся и стебельковые бактерии размножаются почкованием, образуют стебельки или то и другое вместе. Есть виды с выростами – простеками. Живут в почве и водоемах.

Актиномицеты. Бактерии имеют ветвистую форму. Одни — палочки слегка разветвленные (см. рис. 2, д), другие — в виде тонких ветвящихся нитей, образующих одноклеточный мицелий. Мицелиальные актиномицеты, называ­емые "лучистые грибки", размножаются спорами, развивающимися на воздушных ветвях мицелия. Актиномицеты бывают окрашены; они широко распространены в природе. Встречаются и на пищевых продуктах и могут вызвать их порчу. Продукт приобретает характерный землистый запах. Многие актиномицеты продуцируют антибиотики. Есть виды, патогенные для человека и животных.

Читайте также:  Красные пупырышки на пенисе

Риккетсии. Палочковидные и кокковидные микроорганизмы, неподвижны, спор не образуют. Внутриклеточные паразиты; некоторые вызывают заболевания животных, и человека. Переносчиками риккетсий в основном являются насекомые (вши, блохи, клещи).

Микоплазмы. Организмы без клеточной стенки, покрыты лишь трехслойной мембраной. Клетки очень мелкие, иногда ультрамикроскопических размеров (около 200 нм), плеоморфные (разнообразной формы) — от кокковидных до нитевидных.

Дата добавления: 2015-04-30 ; Просмотров: 2079 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Сферические бактерии. Эти бактерии называются также кокками (греч. kokkos – зерно). Они имеют округлую форму и в зависимости от положения клеток после их деления подразделяются: микрококкиMicrococcus (греч. micros – малый) – кокки, которые делятся в одной плоскости и после деления клетки располагаются поодиночке; диплококкиDiplococcus (греч. diplos – двойной) – кокки, которые делятся в одной плоскости и после деления их клетки располагаются попарно; стрептококкиStreptococcus (греч. streptos – цепочка) – кокки, которые делятся в одной плоскости, после деления между клетками сохраняется связь, и они располагаются в виде цепочек. Цепочки кокков могут быть короткими (3-4 клетки) или длинными (несколько десятков клеток); тетракоккиTetracoccus (греч. tetra – четыре) – кокки, которые делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и после деления образуют тетрады (тетрады – редко встречающиеся формы; сарциныSarcina (лат. sarcio – соединение) – кокки, которые делятся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, и после деления располагаются в виде пакетов из 8, 16, 32, 64 клеток; стафилококкиStaphylococcus (греч. staphyle – виноградная гроздь) – кокки, которые делятся в нескольких плоскостях, после деления клетки располагаются в виде виноградной грозди. Кокки не всегда бывают правильной круглой формы. Они могут быть ланцетовидные, овальные, бобовидные, подобными кофейному зерну, могут быть сдавлены с одной или нескольких сторон. Некоторые кокки могут иметь жгутики, эндоспоры. Но большинство кокков неподвижно и не образует эндоспоры.

Цилиндрические бактерии. Цилиндрическая, или палочковидная форма характерна для большинства бактерий (греч. bacteria – палочка; лат. bacillum – палочка). Палочковидные бактерии подразделяются на образующие эндоспоры и не образующие эндоспоры. Палочковидные бактерии различаются по длине, поперечному диаметру, форме концов клеток, расположению.

По длине палочковидные бактерии подразделяются на длинные (более 3 мкм), короткие (3-1 мкм) и очень короткие (менее 1 мкм). Длина последних слегка превышает диаметр клетки, поэтому их называют коккобактериями. По поперечному диаметру палочковидные бактерии делятся на толстые и тонкие. Концы палочек бывают закругленными, с обрезанными краями, заостренные, утолщенные. Располагаются палочки поодиночке, по две клетки (диплобактерии, или диплобациллы), цепочками (стрептобактерии, или стрептобациллы). Некоторые палочки располагаются под углом друг к другу, образуя фигуры подобные латинским буквам V, X, L.

Спиральные бактерии. Эти формы различаются количеством и характером завитков, длиной и толщиной клеток. Они подразделяются на вибрионы (лат. vibrare – колебание, дрожание), которые имеют вид изогнутой палочки или запятой; спириллы(лат. spiro – изгиб) – это спирально изогнутые клетки, имеющие большой поперечный диаметр и малое число высоких завитков; спирохеты (лат. spiro – изгиб, греч. сhaite – хохол, грива) – это изгибающиеся тонкие спирально изогнутые клетки.

Нитчатые формы бактерий. Они называются также трихомные(греч. trachoma – волосы). Это в большинстве случаев палочковидные клетки, которые соединяются в длинные цепочки, объединяемые либо слизью, либо чехлами, либо общей оболочкой.

Необычные формы бактерий. Эти формы морфологически разнообразны. Тороидальные (замкнутые и незамкнутые кольца) бактерии могут с помощью фимбрий (выростов клетки) объединяться в скопления – розетки, могут накладываться друг на друга, образуя спирали длиной 4-50 мкм. Звездообразные клетки напоминают шестиугольную звезду, они обнаружены в идах и торфах. Канатоподобные клетки образуют скопления звездообразной формы. Тубероидальные (лат. tuberculum – вздутие) клетки – это палочковидные бактерии со сферическими вздутиями. Бывают бактерии в форме плоских квадратных пластинок, коробочковидных плоских клеток геометрически разнообразной формы. Встречаются червеобразные клетки с заостренными и тонкими концами (рисунок А.1)..

Размеры бактерий. Размеры бактериальных клеток сильно варьируют. Шаровидные бактерии имеют диаметр от 0,2 мкм до 2,5 мкм. Встречаются гигантские формы (например, Achromaticum oxaliferum имеет в длину 125 мкм). Мельчайшими из известных клеточных организмов являются микоплазмы (0,15 мкм). Этот размер является теоретическим пределом клеточного уровня организации жизни, при котором в клетке еще может быть минимум молекул белка (порядка 1200) и минимум ферментных реакций, необходимых для поддержания клеточной структуры. Палочковидные бактерии имеют толщину в среднем 0,5-1,0 мкм. Длина палочек от 1-2 до 19 мкм. Нитчатые бактерии достигают в длину макроскопических размеров и видны невооруженным глазом (1 мм). Спирохеты могут быть длиной от 1-3 до 100-500 мкм.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Adblock detector