Мікробіологія - це наука, всебічно вивчає живих істот, чиї розміри надзвичайно малі, і помітні вони тільки під мікроскопом. Інтерес представляють всі аспекти: будова, розмноження, ріст і розвиток. Бактерії в основному одноклітинні організми, зате форми у них бувають різні. Кулясті і циліндричні групи мікроорганізмів найбільш поширені в природі, іноді вони утворюють парні або групові з'єднання. Мікробіологія вже дала відповідь на питання, які взагалі є форми бактерій і від чого вони залежать.
Як вивчають мікроорганізми?
Так як об'єкт вивчення мікробіології володіє дуже малими розмірами, існують специфічні методи їх дослідження. Форму прокариотов, способи їх пересування, розмноження, будова, спорообразование і розміри вивчає особливий розділ - морфологія.
Мікроскопія - один із способів вивчення бактерій, який здійснюється за допомогою електронних, біологічних, люмінесцентних мікроскопів. Для цього використовується темнопольний і фазово-контрастний метод. Вони дозволяють дізнатися, наскільки рухлива бактерія, форму клітини, утворює спори і як вона розмножується.
Крім цього способу вивчення мікроорганізмів, виділяють ще кілька:
- Фізіологічний метод дає інформацію про те, як бактерії реагують на зміну умов у середовищі існування.
- Вирощування культури мікроорганізмів потрібно для вивчення її зростання, швидкості, з якою розмножуються клітини. Такий метод називають культуральним.
- Будова бактерій під мікроскопом можна оцінити фарбуванням. Різноманітні методи дають відомості не просто про морфологічних ознаках прокариотов, а й дозволяють визначити їх видову приналежність.
Суть проста: в природі бактерії можуть мати однакову форму, але барвник надає їм різні кольори.
Методи фарбування бувають прості і складні (диференційовані), для їх проведення потрібно з досліджуваного матеріалу приготувати мазок. Барвники - це в основному солі двох типів. Іони (в кислих барвниках) і катіони (в основних барвниках) зв'язуються з цитоплазмою або з ядром клітини і надають їй колір. Останні використовуються частіше:
- тіонін;
- кристалічний фіолетовий;
- основний фуксин;
- метиловий синій (його лужний розчин - барвник Леффлера, дозволяє побачити детальну будову бактерій, особливості їх форми і структури).
Таблиця 1. Методи вивчення за допомогою фарбування
У цьому способі використовують один вид барвника: метиленовий синій або фуксин.
Метод передбачає використання декількох барвників. Він ефективний, коли потрібно визначити збудника захворювання. В цьому випадку практикується два способи складного фарбування: за Цілем і по граму.
Метод Гінса дозволяє виявити капсули бактерій.
Виявити суперечки допоможе фарбування за Цілем-Нільсеном.
Які форми приймають клітини бактерій
Будова у бактеріальної клітини нескладне: вона складається з цитоплазматичної мембрани, цитоплазми (всередині якої містяться різні включення), клітинної стінки. Остання не тільки забезпечує їй захист, надходження всередину різних поживних речовин, але і виводить назовні продукти обміну. Клітинна стінка надає бактерії певну форму.
Втім, всі ці функції іноді виявляються неважливими. Під впливом антибіотиків і по ряду інших причин оболонка бактерії руйнується, що не заважає їй розмножуватися і залишатися в організмі людини (коки, палички туберкульозу). Така форма називається нестабільної або L-формою. І це не остаточні метаморфози клітини. Можливий варіант, коли їй з округлою L-форми вдасться прийняти первозданний вигляд.
У природі є три основні різновиди бактерій (якщо розрізняти їх за формою) - паличкоподібні, покручені і кулясті (сферичні). Клітини останніх мікроорганізмів мають різне поєднання, за цією ознакою прокаріоти отримали додаткову класифікацію.
Таблиця 2. Які бувають сферичні бактерії.
Поодинокі клітини округлої форми називаються коками
Бактерії з попарним з'єднанням клітин називають диплококами
Якщо тіло бактерії складається з ланцюжка послідовно з'єднаних клітин, то це стрептокок
Є бактерії, клітини яких утворюють форму виноградного грона - це стафілококи
Коли клітини починають ділитися в двох взаємно перпендикулярних площинах, то вони називаються Тетракокк, в трьох площинах - сарціни.
Прокаріоти, які мають вигляд палички, є найчастішими представниками мікроорганізмів в природі. Їх будова розрізняється розмірами, здатністю утворювати спори, обрисом решт, відсутністю або наявністю джгутиків.
Таблиця 3. Які виділяють підгрупи паличковидних бактерій
Паличкоподібні прокариотические мікроорганізми
Бактерії - не вміють утворювати спори
Бацили утворюють суперечки, якщо умови середовища несприятливі
Якщо клітини з'єднані попарно - діплобактеріі
Якщо мають форму ланцюжка - стрептобактерій
Бацили можуть мати парне розташування клітин або у вигляді ланцюжка
Деякі бактерії в природі мають форму вигнутих паличок - вони зараховуються до звивистою різновиди. Залежно від довжини і ступеня викривлення тіла їх прийнято поділяти на:
- вібріони (довжиною 1-3 мкм) нагадують кому;
- спірохети (20-30 мкм) схожі на довгу розтягнуту спіраль;
- спірили (15-20 мкм) можна порівняти з буквою S, іноді завитків трохи більше, але вони завжди великі і мають правильну форму.
Чи можуть бактерії змінювати форму?
Як і розмір, форма бактерії може змінюватися. Для цього їй потрібно, щоб відбулася зміна умов навколишнього середовища. У природі особливо чутливі до змін паличкоподібні прокаріоти. Значення має все:
- екологічні умови;
- концентрація поживних речовин;
- pH-рівень;
- склад живильного середовища;
- температура.
Так, вібріони можуть закручуватися в спіралі, приймати форму палички, кулі або нитки.
Форма визначає спосіб пересування мікроорганізмів. Коки (за винятком пари видів) нерухомі, як і частина паличковидних бактерій. Представники звивистих форм мають здатність переміщатися. Рух здійснюється або за рахунок вигинів тіла, або за рахунок джгутиків. Будова деяких прокаріотів таке, що джгутики по довжині іноді істотно перевищують довжину самої клітини.
Спори - захисний механізм від несприятливих умов
Можливо, саме тому, що паличкоподібні бактерії особливо чутливі до мінливих умов середовища, частина з них - бацили - навчилася виробляти суперечки.
Клітка прокаріотів не має ядра, а генетичну інформацію їй важливо захистити в першу чергу. Як тільки в природі змінюється один або декілька життєво важливих факторів, бацили формують спори. Вони розташовуються ближче до кінця клітини, і в них надійно ховається кільцева молекула ДНК. Одна клітина формує одну Ендоспори. В процесі спороутворення бацили не змінюють своєї форми, на відміну від клостридій.
Спори мають овальну або круглу форму, як тільки материнська клітина лізує (їй доведеться виділити особливі ферменти і самозруйнувався), вони виходять назовні. У природі вони можуть зберігатися тривалий час при найнесприятливіших умовах. Їх щільна оболонка захистить бактеріальну хромосому від висушування, холоду і навіть радіації. Суперечки не відносяться до способів розмноження, це особливий вид захисту, щоб бактерія змогла виживати в природі. Вони будуть спокійно чекати оптимальних умов для росту і розвитку, щоб потім випустити бактеріальну клітину і дати їй життя.
Ті різновиди мікроорганізмів, які не можуть утворювати ендоспори, мають високу стійкість до агресивних умов середовища, наприклад, вібріони. Їх відрізняє здатність розмножуватися при порівняно невеликих температурах - 23-37 ° C, стійкість до лугів. Деякі вібріони руйнують оболонки еритроцитів крові, розріджують желатин, утворюють луг. Більшість з них сапрофіти, але є і патогенні мікроорганізми.
Найвідомішими з них є холерні вібріони. Вони потрапляють в організм з їжею або водою. Їх основне завдання - пройти бар'єр, утворений кислотним середовищем в шлунку. У зоні ризику особи з хронічною формою захворювань шлунково-кишкового тракту, на тлі яких кислотообразующая функція знижена. Згубний вплив на організм надають не самі холерні вібріони, а їх токсини. Вони накопичуються, в результаті організм зневоднюється, посилюється діарея, починається блювота. Без адекватного лікування летальний результат наступає на другу добу.
Але клітина холерного вібріона чутлива до високих температур, їй достатньо побути біля півгодини у воді при температурі 52 ° C, щоб загинути. Нагрівання до 60 ° C вб'є мікроорганізм за 10 хвилин. А ось зниження температури результату не дасть. Клітка зберігається в колодязних і річкових водах до 3 міс. у водопровідній воді - до 1 міс. Зате їй вкрай шкодить присутність хлору. Навіть невеликі консистенції речовини здатні знезаразити воду з вібріонами холери.
Є різні форми бактерій, ця ознака допомагає їм пристосуватися до середовища проживання, але незалежно від цього вони змушені однаково боротися за своє існування. На щастя для людини, ідеальні умови для їх розмноження трапляються нечасто і тривають недовго. В іншому випадку мікроорганізми найрізноманітніших форм наповнили б нашу планету за кілька днів.