Відмінності бактерій від інших клітин
1. Бактерії відносяться до прокаріотів, т. Е. Не мають відокремленого ядра.
2. У клітинній стінці бактерій міститься особливий пептидогликан - муреин.
3. У бактеріальної клітці відсутні апарат Гольджі, ендоплазматична мережа, мітохондрії.
4. Роль мітохондрій виконують Мезосома - інвагінації цитоплазматичної мембрани.
5. У бактеріальної клітці багато рибосом.
6. У бактерій можуть бути спеціальні органели руху - джгутики.
7. Розміри бактерій коливаються від 0,3-0,5 до 5-10 мкм.
У бактеріальній клітині розрізняють:
1) основні органели:
г) цитоплазматическую мембрану;
д) клітинну стінку;
2) додаткові органели:
Цитоплазма являє собою складну колоїдну систему, що складається з води (75%), мінеральних сполук, білків, РНК і ДНК, які входять до складу органел нуклеоида, рибосом, мезосом, включень.
Нуклеоїд - ядерна речовина, розпорошену в цитоплазмі клітини. Не має ядерної мембрани, ядерець. У ньому локалізується ДНК, представлена двухцепочечной спіраллю. Зазвичай замкнута в кільце і прикріплена до цитоплазматичної мембрани. Містить близько 60 млн пар основ. Це чиста ДНК, вона не містять задану білків гістонів. Їх захисну функцію виконують метиловані азотисті основи. У нуклеоиде закодована основна генетична інформація, т. Е. Геном клітини.
Поряд з нуклеоїдом в цитоплазмі можуть перебувати автономні кільцеві молекули ДНК з меншою молекулярною масою - плазміди. У них також закодована спадкова інформація, але вона не є життєво необхідною для бактеріальної клітини.
Рибосоми представляють собою рібонуклеопротеіновие частинки розміром 20 нм, що складаються з двох субодиниць - 30 S і 50 S. рибосоми відповідають за синтез білка. Перед початком синтезу білка відбувається об'єднання цих субодиниць в одну - 70 S. На відміну від клітин еукаріотів рибосоми бактерій не є об'єднані в ендоплазматичну мережу.
Мезосоми є похідними цитоплазматичної мембрани. Мезосоми можуть бути у вигляді концентричних мембран, бульбашок, трубочок, в формі петлі. Мезосоми пов'язані з нуклеоїдом. Вони беруть участь в діленні клітини і спорообразовании.
Включення є продуктами метаболізму мікроорганізмів, які розташовуються в їх цитоплазмі і використовуються в якості запасних поживних речовин. До них відносяться включення глікогену, крохмалю, сірки, поліфосфатів (волютина) і ін.
Клітинна стінка - пружне ригидное освіту товщиною 150-200 ангстрем. Виконує наступні функції:
1) захисну, здійснення фагоцитозу;
2) регуляцію осмотичного тиску;
4) бере участь у процесах харчування ділення клітини;
5) антигенну (визначається продукцією ендотоксину - основного соматичного антигену бактерій);
6) стабілізує форму і розмір бактерій;
7) забезпечує систему комунікацій із зовнішнім середовищем;
8) побічно бере участь в регуляції росту і ділення клітини.
Основне хімічна сполука клітинної стінки, яке специфічно тільки для бактерій - пептидогликан (муреіновие кислоти). Від структури і хімічного складу клітинної стінки бактерій залежить важливий для систематики ознака бактерій - відношення до фарбування за Грамом. У клітинній стінці грампозитивних бактерій основним компонентом є багатошаровий пептидогликан (муреин) з яким ковалентно пов'язані тейхоевие кислоти. У грамнегативних бактерій основним компонентом є подвійний шар ліпідів. Внутрішній шар зовнішньої мембрани представлений фофоліпідамі, а в зовнішньому шарі розташований ліпополісахарид. Здатність грампозитивних бактерій при забарвленні по Граму утримувати генціановий фіолетовий в комплексі з йодом (синьо-фіолетове забарвлення бактерій) пов'язана з властивістю багатошарового пептидоглікану взаємодіяти з барвником. Крім цього, подальша обробка мазка бактерій спиртом викликає звуження пор в пептідогліканов і тим самим затримує барвник в клітинній стінці. Грамнегативнібактерії після впливу спиртом втрачають барвник, що обумовлено меншою кількістю пептидогликана в клітинній стінці, вони знебарвлюються спиртом і при обробці фуксином набувають червоного кольору.
При обробці грампозитивних бактерій ферментами, які руйнують пептидогликан, виникають повністю позбавлені клітинної стінки структури- протопластів. Обробка грамнегативнихбактерій лизоцимом руйнує тільки шар пептидоглікану, не руйнуючи повністю зовнішньої мембрани; такі структури називають сферопласти. Протопласти і сферопласти мають сферичну форму (це властивість пов'язана з осмотичним тиском і характерно для всіх безклеточную форм бактерій).
L- форми бактерій.
Під дією ряду факторів, несприятливо діючих на бактеріальну клітину (антибіотики, ферменти, антитіла і ін.), Відбувається L - трансформація бактерій, що призводить до постійної або тимчасової втрати клітинної стінки. L- трансформація є не тільки формою мінливості, але і пристосування бактерій до несприятливих умов існування. В результаті зміни антигенних властивостей (втрата О-і К-антигенів), зниження вірулентності та інших факторів L- форми набувають здатність тривалий час перебувати (персистувати) в організмі господаря, підтримуючи мляво поточний інфекційний процес. Втрата клітинної стінки робить L- форми нечутливими до антибіотиків, антитіл і різним хіміопрепаратів, точкою прикладання яких є бактеріальна клітинна стінка. Нестабільні L- форми здатні реверсувати в класичні (вихідні) форми бактерій, які мають клітинну стінку. Є також стабільні L- форми бактерій. Відсутність клітинної стінки і нездатність реверсировать яких в класичні форми бактерій закріплено генетично. Вони по ряду ознак дуже нагадують мікоплазми та інші моллікути - бактерії, у яких клітинна стінка відсутня як таксономічний ознака. Мікроорганізми, що відносяться до микоплазмам - найдрібніші прокаріоти, не мають клітинної стінки і як все бактеріальні безстеночние структури мають сферичну форму.
До клітинної стінки прилягає цитоплазматическая мембрана. Вона володіє виборчої проникністю, бере участь в транспорті поживних речовин, виведення екзотоксинів, енергетичному обміні клітини, є осмотичним бар'єром, бере участь в регуляції росту і ділення, реплікації ДНК, є стабілізатором рибосом.
Має звичайну будову: два шари фосфоліпідів (25-40%) і білки.
За функції мембранні білки поділяють на:
2) перміази - білки транспортних систем;
3) ензими - ферменти.
Ліпідний склад мембран непостійний. Він може змінюватися в залежності від умов культивування і віку культури. Різні види бактерій відрізняються один від одного по ліпідному складу своїх мембран.
Фімбрії або вії - короткі нитки, у великій кількості навколишнє бактеріальну клітину, за допомогою яких бактерії прокрепляются до субстратів (наприклад, до поверхні слизових оболонок). Таким чином, фимбрии є факторами адгезії і колонізації.
F- пили (фактор фертильності) - апарат кон'югації бактерій. зустрічаються в невеликій кількості у вигляді тонких білкових ворсинок.
Джгутики - органели руху. Є у рухливих бактерій. Це особливі білкові вирости на поверхні бактеріальної клітини, що містять білок - флагелін. Кількість і розташування джгутиків може бути різним.
1) монотрихи (мають один джгутик);
2) лофотрихи (мають пучок джгутиків на одному кінці клітини);
3) амфітріхі (мають по одному жгутику на кожному кінці);
4) перитрихи (мають кілька джгутиків, розташованих по периметру).
Про рухливості бактерій судять, розглядаючи живі мікроорганізми, або побічно - за характером росту в середовищі Пєшкова (напіврідкому агарі). Нерухомі бактерії ростуть строго по уколу, а рухливі дають дифузний зростання.
Капсула, мікрокапсула, слиз. При попаданні в макроорганізм патогенні бактерії можуть утворювати капсули товщиною більше 0,2мкм. Капсула - потужний слизовий шар навколо клітинної стінки. Вона виявляється при спеціальних методах забарвлення мазка по Буррі-Гінсу (сибиреязвенная паличка, клебсієла, пневмокок). Капсула складається з полісахаридів або поліпептидів. Капсула перешкоджає фагоцитозу бактерій, вона антигену: антитіла проти капсули викликають її збільшення (реакція набухання капсули). Багато бактерій утворюють мікрокапсулу - слизової освіту менш 0,2мкм, що виявляється лише при електронній мікроскопії. Від капсули слід відрізняти слиз - мукоїдні Екзополісахариди, що не мають чітких зовнішніх кордонів. Мукоїдні Екзополісахариди характерні для мукоїдному штамів синьогнійної палички, часто зустрічаються в мокроті хворих з кістозним фіброзом. Капсула і слиз захищають бактерії від пошкоджень, висихання.
Спори. При попаданні в несприятливі умови зовнішнього середовища (висушування, дефіцит поживних речовин) бактерії утворюють спори. Спорообразование відбувається в зовнішньому середовищі (грунт, поживні середовища) і не спостерігається в тканинах людини і тварин. Потрапляючи в сприятливі умови, спори проростають і перетворюються знову в вегетативні форми. Спороутворюючі бактерії роду Bacillus, у яких розмір суперечки не перевищує діаметр клітини, називають бацилами. Спороутворюючі бактерії, у яких розмір суперечки перевищує діаметр клітини, від чого вони приймають форму веретена, називаються клостридиями, наприклад бактерії роду Clostridium. Спори кислотостійких, тому за методом Ожешко фарбуються в червоний колір, а вегетативна клітина - в синій. Форма суперечка може бути овальної, кулястої; розташування в клітині - термінальне, тобто на кінці палички (у збудника правця), субтермінально - ближче до кінця палички (у збудників ботулізму, газової гангрени) і центральне (у сібіреязвенной бацили).
Некультивованих форми бактерій.
У багатьох видів грамнегативних бактерій, що не утворюють спор, існує особливе приспособительное стан - некультивованих форми. Вони мають низьку метаболічної активністю і активно не розмножуються, тобто не утворюють колоній на щільних поживних середовищах, при посівах не виявляються. Мають високу стійкість і можуть зберігати життєздатність протягом декількох років. Чи не виявляються класичними бактеріологічними методами, виявляються тільки за допомогою генетичних методів (полімеразної ланцюгової реакції - ПЛР).
За формою виділяють наступні основні групи мікроорганізмів.
1. Кулясті або кокковидной
4. Ниткоподібні (розгалужені).
Кокковидной бактерії (коки) за характером взаєморозташування після поділу підрозділяються на ряд варіантів.
1. Мікрококи. Клітини розташовані поодинці. Входять до складу нормальної мікрофлори, знаходяться у зовнішньому середовищі. Захворювань у людей не викликають.
2. Диплококи. Розподіл цих мікроорганізмів відбувається в одній площині, утворюються пари клітин. Серед диплококков багато патогенних мікроорганізмів - гонокок, менінгокок, пневмокок.
3.Стрептококкі. Розподіл здійснюється в одній площині, що розмножуються клітини зберігають зв'язок (не розходяться), утворюючи ланцюжки. Серед них багато патогенних мікроорганізмів - збудників ангін, скарлатини, гнійних запальних процесів.
4. Тетракокк. Розподіл в двох взаімоперпендікулярних площинах з утворенням тетрад (тобто по чотири клітини). Медичного значення не мають.
5. сарцин. Розподіл в трьох взаімоперпендікулярних площинах, утворюючи тюки (пакети) з 8, 16 і більшої кількості клітин. Часто виявляють в повітрі.
6. Стафілококи (від лат. - гроно винограду). Діляться безладно в різних площинах, утворюючи скупчення, що нагадують грона винограду. Викликають численні хвороби, перш за все гнійно запальні.
Паличкоподібні форми мікроорганізмів.
1. Бактерії - палички, що не утворюють спор.
2. Бацили - аеробні спороутворюючі мікроби. Діаметр суперечки зазвичай не перевищує розміру ( "ширини") клітини (ендоспори).
3. Клостридії - анаеробні спороутворюючі мікроби. Діаметр суперечки більше діаметра (діаметра) вегетативної клітини, у зв'язку з чим, клітина нагадує веретено або тенісну ракетку.
Необхідно мати на увазі, що термін "бактерія" часто використовують для позначення всіх мікробів - прокаріотів. У більш вузькому (морфологічному) значенні бактерії - паличкоподібні форми прокаріотів, які не мають спор.
За формою паличкоподібні бактерії бувають короткими (туляремійная, коклюшная, бруцеллезная), довгими (сибиреязвенная), із закругленими кінцями (більшість паличок), з загостреними кінцями (фузобактерии), з булавовидними стовщеннями на кінцях (дифтерійна).
Покручені форми мікроорганізмів.
1. Вібріони - клітини, вигин яких дорівнює ¼ завитка спіралі, що мають вид коми. Патогенним представником є холерний вібріон - збудник холери.
2. Кампілобактерії, хеликобактерии - мають вигини як у крила летить чайки. Кампілобактерії відносяться до збудників зоонозних бактеріальних інфекцій з переважним ураженням травного тракту. Хелікобактер відносяться до умовно патогенних мікроорганізмів, здатних викликати хронічне ураження слизової шлунка і дванадцятипалої кишки.
3. Спірілли - мають 2 3 завитка. З патогенних відомий один вид Spirillum minor - збудник содоку - хвороба, що передається через укус щурів та інших гризунів.
4. Спірохети представлені 3 родами патогенними для людини: трепонеми, боррелии, лептоспіри.
Трепонеми мають вигляд тонких штопорообразно закручених ниток з 8-12 рівномірно дрібними завитками. Патогенним представником є T. Pallidum - збудник сифілісу.
Борелії на відміну від трепонем довші, мають по 3-8 великих завитків. До них відноситься збудник кліщового бореліозу або хвороби Лайма - B. Burgdorferi.
Лептоспіри мають завитки неглибокі і часті - у вигляді закрученої мотузки. Кінці цих спірохет вигнуті на зразок гачків з потовщеннями на кінцях. Патогенний представник L. interrogans викликає лептоспіроз.
Ниткоподібні форми (серобактерии, железобактерии - мешканці водойм; актиноміцети - розгалужені, ниткоподібні або паличкоподібні грампозитивні бактерії, як і гриби утворюють міцелій). До них відносять бактерії пологів коринебактерии, мікобактерії, нокардии). Патогенні актиноміцети викликають актиномікоз, нокардии - нокардиоз, мікобактерії - туберкульоз та лепру, коринебактерії - дифтерію.
Рикетсії - дрібні грамнегативні паличкоподібні бактерії, внутрішньоклітинні паразити. Розмножуються бінарним поділом в цитоплазмі, а деякі - в ядрі інфікованих клітин. Живуть в членистоногих (воші, блохах, кліщах). У людини рикетсії викликають епідемічний висипний тиф (R.prowazekii), кліщовий рикетсіоз (R. Sibirica), плямисту лихоманку Скелястих гір (R. Rickettsii).
Хламідії - облігатні внутрішньоклітинні кокковидной грамнегативнібактерії. У людини хламідії викликають ураження очей (трахома, кон'юнктивіт), урогенітального тракту, легенів.
Мікоплазми - дрібні бактерії, через відсутність клітинної стінки мають різноманітну форму: коккоподібних, ниткоподібну, колбовидную.