Доклад спорообразование у бактерий
Обновлено: 02.07.2024
Понятие и биологическое значение спор у микроорганизмов, условия формирования. Специфика процессов, сопровождающих спорообразование. Способы стерилизации продуктов. Общая характеристика процессов роста и размножение микробных культур в питательной среде.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.04.2011 |
| Размер файла | 32,0 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Спорообразование у микроорганизмов
Бактерии рода Bacillis Clostnidium и Pesuifotoma Culum, так же как и отдельные виды кокки и спириллы, способны образовать споры (эндоспоры) - тельца сферической формы, устойчивые к воздействию неблагоприятных факторов. Споры преломляют свет и четко видны в световом микроскопе. Как правило, внутри бактериальной клетки образуется только одна спора. Однако в последнее время у отдельных видов Clostnidium обнаружены клетки с двумя и более спорами. Обычно спорообразование начинается, когда бактерия испытывает недостаток питательных веществ или когда в среде в большом количестве накапливаются продукты обмена веществ бактерий. Поэтому споры можно рассматривать как приспособление организма для выживания в неблагоприятных условиях среды.
Формирование спор зависит от условия роста. Споры могут оставаться живыми в условиях, когда вегетативные клетки, то есть клетки, не образовавшие споры, погибают. Большинство спор хорошо переносят высушивание, многие споры нельзя убить даже кипячением в течение нескольких часов. Для их уничтожения требуется температура пара 120єС при давлении 1атм (1,01*10Па). При этих условиях споры погибают через 20 минут. В сухом состоянии они погибают лишь при сильном нагревании (до 150-160) в течение нескольких часов. Споры отдельных видов бактерий отличаются особенной термоустойчивостью. В результате неравномерного деления бактериальной клетки, сопровождающееся впячиванием цитоплазматической мембраны, наблюдается обособление части нуклеоида с небольшой частью цитоплазмы. Образовавшаяся проспора затем покрывается цитоплазматической мембраной бактериальной клетки.
Таким образом, внутри клетки возникает новая клетка-спора, окруженная двумя мембранами. Затем между мембранами образуется кортикальный слой или кортекс, состоящий из особых молекул пептидогликана.
Спорообразование сопровождается активным синтезом белка. Белки эндоспор в отличие от белков вегетативных клеток богаты цистеином и гидрофобными аминокислотами, с чем связывают устойчивость спор к действию неблагоприятных факторов. Содержание ДНК в споре несколько ниже, чем в исходной клетке , поскольку в спору переходит лишь часть генетического материала материнской клетки. Генетический материал поступает в спору в виде полностью реплицированных молекул ДНК. Споры некоторых видов содержат по 2 или 3 копии хромосом. Содержание РНК с споре ниже, чем в вегетативной клетке, и РНК в значительной степени при спорообразованию синтезируется заново. Одним из характерных процессов, сопровождающих образование эндоспор, является накопление в них дипиколиновой кислоты и ионов кальция в эквимолярных количествах. Эти соединения образуют комплекс, локализованный в сердцевине споры. Помимо кальция в эндоспорах обнаружено повышенное содержание других катионов - магний, марганец, калий - с которыми связывают пребывание спор в состоянии покоя и их термоустойчивость.
После созревания споры клеточная стенка вегетативной части клетки разрушается и спора выходит в окружающую среду. При попадании в благоприятные условия спора начинает прорастать.
Прорастанию предшествует поглощение спорой воды и последующее набухание. Затем оболочка, под влиянием давления, вызванного ростом, разрывается, возникает ростовая трубка. В дальнейшем происходит удлинение освободившегося бактериального организма и, наконец, деление уже удлиненной клетки.
Споры бактерий могут длительное время (десятки, сотни и даже тысячи лет) существовать в покоящемся состоянии.
Имеются микроорганизмы, относительно устойчивые к неблагоприятным условиям среды (температура, кислотность, аэрация и др.) покоящиеся клетки - циститы, не являются спорами. Например, азотобактерии образуют циститы, устойчивые к высушиванию и теплу.
Известны и другие группы покоящихся клеток (микроспоры, микробактерии, эндоскопы актиномицетов и др.).
Многие микроорганизмы и их споры вызывают порчу пищевых продуктов, а, попадая в организм человека, вызывают острые пищевые интоксикации. Для того чтобы обезопасить себя и сохранить свежеть пищевых продуктов, прибегают к способам стерилизации. Вот некоторые из них:
Сушка - этот способ заключается в том, что при сушке из исходного продукта удаляется влага, при этом содержание сухих веществ значительно повышается, чем создаются неблагоприятные условия для развития микроорганизмов. Способ широко применяется в домашних условиях для сушки фруктов, грибов, овощей, в пищевой промышленности для заготовки овощей для тех мест, где использование свежих овощей заведомо затруднено (экспедиции, зимовки в экстремальных условиях и т. п.). У некоторых народов заготовка мяса впрок производится также с помощью сушки.
Копчение - к нему прибегают, когда нужно заготовить впрок мясные или рыбные продукты. Основан он на консервирующем действии дыма, который получается при медленном сгорании, вернее, тлении, отходов плодовых деревьев (опилки, стружки, щепа и т. п.). Продукты возгонки (фенол, уксусная кислота, креозот, формальдегид), содержащиеся в дыме, оказывают консервирующее действие на продукт, убивает большинство микроорганизмов, а также придают специфический вкус и аромат.
Соление - под действием соли жизнедеятельность микроорганизмов в любых продуктах заметно снижается, а при содержании соли в продукте свыше 10 % практически прекращается. Солят, в основном, рыбу, мясо, овощи.
Квашение широко применяется в целях сохранения таких овощей, как капуста, огурцы, помидоры, арбузы, яблоки и др. При квашении в рассоле и самом продукте происходит молочнокислое брожение и выделяется молочная кислота, которая препятствует развитию микроорганизмов. При этом добавляемая соль решающей роли не играет. Хранить квашеные продукты целесообразно при пониженной температуре, близкой к нулю (погреб, подвал, ледник).
Маринование - консервирующее действие на продукт оказывается путем добавления в рассол уксусной кислоты и заливки им продукта. Круг маринуемых продуктов весьма широк, но в основном овощи, фрукты.
Охлаждение - консервирующее действие охлаждения состоит в том, что температура сохраняемого продукта понижается до 0°С, при которой жизнедеятельность микроорганизмов сводится практически на нет. Срок хранения различных продуктов при этом способе зависит от самого продукта и колеблется от нескольких дней до нескольких месяцев.
Замораживание - консервирующее действие этого способа сохранения продуктов сходно с охлаждением. Однако в этом случае продукт подвергается быстрому, замораживанию до более низкой температуры -- до 18 -- 20°С ниже нуля и хранится при -18°С. Хранить замороженные продукты (мясо, рыбу, овощи, фрукты, резаную зелень) возможно в течение нескольких месяцев. При оттаивании качество замороженных продуктов практически не снижается. В настоящее время, когда в торговой сети наблюдается обилие морозильных бытовых камер, разных марок и различной вместимости, этот способ сохранения получает все более широкое распространение.
Консервирование сахаром - при содержании в сахарном сиропе сахара свыше 65 % создаются крайне неблагоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов. Еще более жесткие условия создаются для них, если некоторые ягоды смешиваются в перекрученном на мясорубке состоянии с сахаром (смородина). В результате такие консервы могут храниться при комнатной температуре до нового сезона.
Консервирование с применением консервантов (антисептиков) - к ним относится бензойнокислый натрий, салициловокислый натрий, аспирин (ацетилсалициловая кислота) и др., которые, обладая антисептическими и консервирующими свойствами, тормозят процессы гниения, брожения и, следовательно, способствуют сохранности продукта. Поскольку применение этих антисептиков в домашних условиях приводит к снижению качества сохраняемого продукта, применять их не рекомендуется. Исключение составляет засыпка свежих овощей -- лука, петрушки, укропа, перца поваренной солью или добавление в консервируемые овощи незначительного количества аспирина. Снижение качества конечного продукта при этом способе консервирования не отмечается.
Консервирование теплом - пожалуй, наиболее распространенный способ. Сохранение продуктов от порчи при этом достигается путем предварительного кипячения их в простерилизованной и герметически закрытой таре. В процессе прогревания (стерилизации) или нагревания (пастеризации) продукта микроорганизмы погибают, а вкусовые качества и пищевая ценность продукта сохраняются.
споры микроорганизм питательная среда
Рост и размножение микробных культур в питательной среде
Кривая размножения бактерий
Где N - число живых клеток
При составлении питательных сред для микроорганизмов необходимо учитывать их потребность в элементах питания. По составу питательные среды подразделяются на две группы: естественные (натуральные) и синтетические. Естественными обычно называют среды, которые состоят из продуктов животного или растительного происхождения, имеющих сложный неопределенный химический состав. Основой таких сред являются различные части зеленых растений, животные ткани, солод, дрожжи, овощи, навоз, почва, вода морей, озер и минеральных источников.
а) основная питательная среда, обеспечивающая размножение бактерий;
б) определенный химический субстрат, отношение к которому является диагностическим признаком для данного микроорганизма;
в) цветной индикатор, изменение окраски которого свидетельствует о биохимической реакции и наличии данной ферментной системы у исследуемого микроорганизма.
Например, среда Эндо позволяет отличить клоны, сбраживающие лактозу от клонов, не обладающих этим свойством. Основными компонентами этой среды являются питательный (пептонный) агар, углевод и основной фусин, обесцвеченный сульфитом (реактив Шиффа). Исходная питательная среда окрашена в розовый цвет. Микроорганизмы, не сбраживающие лактозу, образуют бесцветные колонии. При сбраживании лактозы до ацетальдегида, последний реагирует с сульфитом и развивается красная окраска соответствующих колоний. Среда с эозином и метиленовым синим (среда Левина) в качестве индикаторов содержит эозин и метиленовый синий и исходно окрашена в черно-синий цвет. Клетки, осуществляющие брожение, образуют колонии, окрашенные в черный с металлическим блеском цвет, а колонии, не обладающие этим свойством, бесцветны. Подобные изменения окраски происходят потому, что красители присутствуют в среде не в виде самостоятельных соединений, а в виде комплексов с веществами питательной среды. При низких значениях рН эти комплексы выпадают в осадок, исходные же красители в этих условиях растворимы, при больших рН комплексы красителей бесцветны, тогда как метиленовый синий приобретает синюю окраску. Данная среда позволяет дифференцировать бактерии рода Escherichia от бактерий рода Proteus.
Рассмотрим рост микроорганизмов на жидких питательных средах:
1. Рост бактерий с равномерным помутнением среды, цвет которой остается неизмененным или изменяется в соответствии с цветом водорастворимого пигмента, образующегося в культуре микроба. Такой рост характерен для многих патогенных бактерий, относящихся к группе факультативных анаэробов.
2. Придонный рост бактерий характеризуется образованием осадка на дне пробирки с жидкой питательной средой. Осадок может быть скудным или обильным, крошковидным, гомогенным, волокнистым или в виде крупных рыхлых хлопьев, по консистенции вязким, слизистым, хрупким или пастообразным. Питательная среда над осадком может быть прозрачной или мутной. Цвет осадка и среды, находящейся над ним, определяется наличием пигмента, продуцируемого культурой микробов. Если культура пигмента не образует, цвет среды не изменяется, а осадок приобретает, как правило, серовато-белый или желтоватый цвет. Придонный рост специфичен для бактерий с анаэробным типом дыхания.
3. Пристеночный рост бактерий выражается в том, что питательная среда, находящаяся в пробирке, остается совершенно прозрачной. Бактерии растут, образуя более или менее крупные рыхлые хлопья или, наоборот, компактные зерна, прикрепленные к внутренней поверхности стенок сосуда, с которых в зависимости от вида бактерий снимаются легко или с трудом.
4. Поверхностный рост бактерий характеризуется появлением на поверхности жидкой питательной среды пленки, внешний вид и характер которой могут быть различны:
а) пленка тонкая, нежная, бесцветная, имеет вид едва заметного налета, исчезающего при встряхивании пробирки и взбалтывании среды;
б) пленка влажная, толстая, хорошо видимая простым глазом, вязкой, слизистой консистенции, прилипает к петле и тянется за ней;
в) пленка плотная, сухая, внешним видом напоминает кусочки кожи и при попытке взятия из нее материала снимается целиком в виде круглого диска, соответствующего диаметру пробирки;
г) пленка плотная, сухая, со сморщенной, а иногда бородавчатой поверхностью, краями прикрепленная к стенкам сосуда; при взбалтывании жидкости или прикосновении бактериальной петли разбивается на кусочки, погружающиеся в глубь жидкости.
Цвет пленки, как и питательной среды, зависит от пигмента, вырабатываемого растущей культурой микробов. Рост бактерий в виде поверхностной пленки характерен для микробов-аэрофилов.
Список использованной литературы
1. Краткий справочник (1998г.), издательский дом "Дрофа".
2. Биология. Общие закономерности. (2003г.) "Дрофа". С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров, Н.И. Сонин.
3. Биология. Пособие для поступающих в вузы. (1984г.) "Высшая школа" Э.В. Семенов, С.Г. Мамонтов, В.Л. Коган.
4. Биология. Введение в общую биологию и экологию. (2003г.). "Дрофа" А.А. Каменский, Е.А.
5. Большой Энциклопедический словарь. -- М.: Большая российская энциклопедия, 1998. Просвещение, 1992. -- 160 с.: ил. -- ISBN 5-09-004171-7.
Подобные документы
Значение воды в жизнедеятельности клетки. Виды микроорганизмов, состав питательной среды, характер обмена и условия существования во внешней среде. Практическое использование микробных ферментов. Питание, дыхание, рост и размножение микроорганизмов.
лекция [603,0 K], добавлен 13.11.2014
Формы и размеры бактериальных организмов и их краткая характеристика. Строение бактериальной клетки, движение бактерий. Спорообразование и его биологическая роль, размножение бактерий. Передача признаков с помощью процессов трансдукции и трансформации.
лекция [25,5 K], добавлен 25.03.2013
Особенности питания и строения грибов как отдельной группы микроорганизмов. Рост гифов гриба и строение клеточной стенки гифа (липиды, хитин). Характеристика способов размножения грибов: вегетативное, почкообразование, спорообразование, деление клетки.
презентация [665,0 K], добавлен 25.02.2015
Исследование морфологических признаков бактерий, микроскопических грибов и дрожжей. Изучение внешнего вида, формы, особенностей строения, способности к движению, спорообразованию, способов размножения микроорганизмов. Форма и строение дрожжевой клетки.
реферат [28,8 K], добавлен 05.03.2016
Слизистый слой над клеточной стенкой бактерии. Синтез капсулы. Основная функция спор, их образование и стадии. Морфология микоплазм и риккетсий, факторы патогенности. Характеристика возбудителя столбняка, его лабораторная диагностика, биопрепараты.
реферат [182,0 K], добавлен 25.05.2013
Способы размножения плесневых грибов. Особенности образования и размножения спор. Условия распространения микроорганизмов в природе. Определение источников загрязнения пищевых продуктов и возникновения инфекций. Микробиологические дефекты и болезни хлеба.
контрольная работа [25,3 K], добавлен 08.09.2010
Питательные среды в микробиологии, их классификация и разновидности, сферы и особенности использования. Культивирование аэробных и анаэробных микроорганизмов. Методы количественного учета микроорганизмов, основные правила и условия хранения их культур.
Спорообразование — процесс образование споры, для защиты бактерии в неблагоприятных условиях внешней среды.
Спорообразующие палочки называются бациллами.
Споры бактерий – бактериальные клетки в состоянии анабиоза, располагаются внутри клетки терминально, субтерминально или центрально.
Спорообразование сопровождается потерей воды клеткой, в результате чего клетка сморщивается, а клеточная стенка уплотняется и появляется новое вещество – дипиколинат кальция, которое образует комплексы с биополимерами клетки, устойчивые к действию температуры и ультрафиолетовых лучей.
В окружающей среде споры бактерий могут сохраняться годами, но при попадании в благоприятные условия спора впитывает влагу, комплексы распадаются, дипиколинат разрушается, и спора превращается в вегетативную клетку.
Таким образом, спору следует рассматривать не как способ размножения, а только как форму существования бактериальной клетки в неблагоприятных условиях.
Преобразования идут по следующей схеме: 1 клетка – 1 спора – 1 клетка, и увеличения количества бактериальных клеток не происходит.
Спорообразование характерно в основном для грамположительных бактерий. У грамотрицательных бактерий эквивалентом спорообразования является переход в так называемое некультивируемое состояние. В такой форме они также длительно сохраняются в окружающей среде.
При использовании окраски по Граму споры красители не воспринимают, поэтому на окрашенном фоне они бесцветны. Окрашиваются споры с помощью специальных методов окраски, например, по Ожешко или Клейну.
После созревания и лизиса родительской клетки спора освобождается, сохраняясь в покоящемся состоянии до попадания в благоприятные условия.
Прорастание споры в оптимальных условиях осуществляется в течение 2-3 ч. Процент проросших спор увеличивается после соответствующей предварительной обработки. Например, споры могут быть активированы кратковременным прогреванием.
При этом в споре происходят глубокие физиологические изменения: усиливается дыхание, увеличивается активность ферментов, происходит выделение аминокислот, дипиколиновой кислоты и пептидов (потеря сухой массы споры может достигать 20-30%). В этот период спора утрачивает терморезистентность.
Затем спора лопается в произвольном месте и из неё выходит вегетативная клетка, снабжённая у подвижных видов жгутиковым аппаратом.
Бактерии в процессе эволюции приспособились к выживанию в самых неблагоприятных условиях окружающей среды и сохранили наследственную информацию путем образования спор. Споры бактерий образуются внутри клетки. Весь процесс прорастания (спорообразование) длится 18 — 20 часов. В ходе этого процесса в клетке бактерии изменяется целый ряд биохимических процессов. В спорообразном состоянии бактерии могут находиться длительное время — сотни лет. При благоприятных условиях внешней среды споры прорастают. Процесс прорастания длится 4 — 5 часов.
Спорообразование происходит, когда:
- истощается питательный субстрат,
- отмечается недостаток углерода и азота,
- накапливается во внутренней среде клетки ионы калия и марганца,
- изменяется уровень кислотности среды и др.
Рис. 1. На фото спора внутри бактериальной клетки (фото сделано в свете электронного микроскопа — ЭМ).
Какие бактерии способны к спорообразованию
Палочковидные бактерии, образующие споры, называются бациллами. Они относятся к семейству Bacillaceae и представлены родом клостридиум Clostricdium, родом бациллюс (Bacillus) и родом десульфотомакулум (Desulfotomaculum). Все они грамм положительные анаэробные бактерии.
Род клостридиум насчитывает более 93 видов бактерий. Все они образуют споры. Патогенные бактерии рода клостридиум вызывают газовую гангрену, легочную гангрену, являются виновниками осложнений после абортов и родов, тяжелых токсикоинфекций, в том числе ботулизма. Споры бактерий этого вида превышают диаметр вегетативной клетки.
Род бациллюс насчитывает более 217 видов бактерий. Патогенные бактерии рода бациллюс вызывают ряд заболеваний у человека и животных, в том числе пищевые токсикоинфекции и сибирскую язву. Споры бактерий этого вида не превышают диаметр вегетативной клетки.
Рис. 2. На фото бактерии рода клостридиум. Слева — клостридии перфингенс. Являются возбудителями пищевой токсикоинфекции и газовой гангрены. Справа — клостридии ботулинум. Бактерии вызывают тяжелую пищевую токсикоинфекцию — ботулизм.
Рис. 3. На фото возбудитель сибирской язвы. Bacillus anthracis род Bacillus – крупная, неподвижная, с обрубленными концами (слева) и бактерия в спорообразном состоянии (справа).
Спорообразование у бактерий
Подготовительный этап
Перед образованием самой споры в вегетативной бактериальной клетке снижается уровень метаболизма, прекращается репликация ДНК, в спорогенной зоне локализуется один из нуклеотидов, начинает синтезироваться дипиколиновая кислота.
Образование спорогенной зоны
Образование спорогенной зоны начинается с уплотнения участка цитоплазмы, в котором расположен нуклеотид (проспора). Изолирование спорогенной зоны происходит с помощью цитоплазматической мембраны, которая начинает врастать внутрь клетки.
Образование проспоры и споры
Между внутренним и наружным слоем мембраны образуется кортекс. Один из его компонентов — дипиколиновая кислота, которая обуславливает термоустойчивость споры.
Сторона мембраны, обращенная наружу, покрывается оболочкой (экзоспорицей). Она состоит из белков, липидов и других соединений, которые не встречаются у вегетативной клетки. Оболочка толстая и рыхлая. Обладает гидрофобностью.
Созревание споры
В период созревания споры заканчивается формирование всех ее структур. Спора приобретает термоустойчивость. Она принимает определенную форму и занимает особое положение в клетке. После полного созревания споры происходит аутолизис клетки.
Рис. 4. На фото видна образованная спора, по периферии которой находятся остатки цитоплазмы.
Рис. 5. На фото слева видна только что образованная спора (А), по периферии которой находится остатки цитоплазмы. Далее цитоплазма отмирает. На фото справа (В) спора, очищенная в лабораторных условиях.
Рис. 6. На фото вверху стадии спорообразования — от образования спорогенной зоны до полного формирования и лизиса остатков клетки. На фото внизу спора с лентовидными выростами. О — ее внешняя оболочка, К — кортекс, С — внутренняя часть.
Кортекс
Кортекс защищает спору от ферментов, которые в большом количестве продуцируются клеткой на завершающем этапе спорообразования. Их предназначение — полностью разрушить материнскую вегетативную клетку. При отсутствии кортекса споры бактерий лизируются. Кортекс содержит диаминопимелиновую кислоту, которая обеспечивает термостабильность
Внутренняя сторона кортекса прилегает к внутренней стороне цитоплазматической мембраны. В период прорастания споры кортекс трансформируется в клеточную стенку вегетативной клетки.
Оболочка споры (экзоспориум)
Сторона цитоплазматической мембраны, обращенная наружу, при спорообразовании покрывается оболочкой (экзоспорицей). Она состоит из белков, липидов и других соединений, которые не встречаются у вегетативной клетки. Оболочка толстая и рыхлая. Составляет около 50% объема самой споры. Обладает гидрофобностью. Наружная стенка споры устойчива к воздействию ферментов. Она предохраняет спору от преждевременного прорастания.
Рис. 7. На фото спора с выростами. Ее сердцевина — покоящаяся вегетативная клетка.
Выросты на спорах
На некоторых спорах в процессе спорообразования образуются выросты. Они многообразны и специфичны. Этот признак для каждой бактерии наследственно закрепленен и постоянен. Выросты на спорах состоят в основном из белка. Аминокислоты белка сходны с таковыми у кератина и коллагена. Функция выростов на спорах окончательно еще не выяснена.
Рис. 8. Виды выростов на спорах: жгутики, трубки, ершиковидные палочки, широкие ленты, шипы, булавки, в виде оленьих рогов.
Рис. 9. На фото споры бактерий рода клостридиум. Выросты в виде трубок (1 и 5), выросты в виде жгутиков (2), лентовидные выросты(3), перистые выросты (4), споры, на поверхности которых имеются шипы (6).
Характеристика споры бактерий
В клетке, которая находится в спорообразном состоянии, отмечается:
- полная репрессия генома,
- почти полное отсутствие обмена веществ,
- снижение количества воды в цитоплазме на 50% (значительная потеря воды клеткой приводит к ее гибели),
- повышенное количество катионов кальция и магния в цитоплазме,
- появление дипиколиновой кислоты и кортекса, отвечающих за термостабильность,
- повышение количества белка цистеина и гидрофобных аминокислот,
- сохраняет жизнеспособность сотни лет.
Устойчивость спор
В процессе спорообразования спора покрывается оболочками — внешней оболочкой и кортексом. Они защищают спору от неблагоприятных условий внешней среды.
Кортекс содержит диаминопимелиновую кислоту, которая отвечает за термостабильность. Внешняя оболочка предохраняет спору от преждевременного прорастания и негативных факторов внешней среды.
В спорообразном состоянии бактерия устойчива к повышенной температуре окружающей среды и высушиванию. Она способна выжить в растворах, с повышенным содержанием солей, перенести длительное кипячение и промораживание, радиацию и вакуум, ультрафиолетовое облучение. Спора проявляет устойчивость к целому ряду токсических веществ и дезинфицирующих препаратов.
Устойчивость спор патогенных бактерий во внешней среде способствует сохранению инфекции и развитию тяжелых инфекционных заболеваний.
Вид, форма и расположение спор у бактерий
Споры бактерий имеют овальную и шаровидную форму. Они могут располагаться на концах клетки (возбудители столбняка), ближе к центру (возбудители ботулизма и газовой гангрены) или в центральной части клетки (сибиреязвенная бацилла). Реже споры бактерий располагаются латерально.
Рис. 10. На фото терминальные эндоспоры C. difficile и Clostridium tetani.
Рис. 11. На фото центрально расположенные споры бактерий Bacillus cereus.
Рис. 12. На фото концевое расположение споры у бактерии Bacillus subtilis.
Колпачки на спорах
На спорах рода клостридиум и бациллюс в процессе спорообразования образуются колпачки. Они имеют конусовидную или серповидную форму и ячеистое строение. Ячейки напоминают мешочки, которые заполнены газообразным веществом. Они имеют форму палочек или овалов. Ячейки помогают споре сохранять в воде плавучесть. Даже при центрифугировании споры с колпачками невозможно осадить. Колпачки на спорах образуются у почвенных бактерий гидроморфных почв, которые сформировались в условиях застоя поверхностных вод или при наличии грунтовых вод.
Рис. 13. На фото колпачки на спорах — конусовидные (слева) и серповидные (справа).
Рис. 14. На фото строение колпачка споры бактерии. Видны отдельные газовые ячейки (вакуоли, мешочки) овальной формы.
Параспоровые тельца
Такие бактерии, как B.anthracis (возбудитель сибирской язвы) и B.cereus (возбудитель токсикоинфекций) во время образования образуют параспоровые тельца. У B.anthracis эти образования округлой формы, расположенные на поверхности спор или изолированно. У Bacillus thuringiensis параспоровые тельца в виде белковых кристаллов бипирамидальной формы. Кристаллы токсичны для гусениц, насекомых и личинок нематод, мошек и москитов. Ген эндотоксина используется в биозащите растений.
Рис. 15. На фото параспоровые бипирамидальные кристаллы почвенной бактерии Bacillus thuringiensis morrisoni.
Прорастание спор
Попадая в благоприятные условия, спора начинает прорастать в вегетативную клетку. Процесс прорастания длится 4 — 5 часов.
Процесс активации
Способствуют прорастанию прогревание, глюкоза, аминокислоты, ионы некоторых веществ и механические повреждения стенки споры.
Процесс инициации
Процесс инициации начинается с дерепрессии генома. Активируются процессы дыхания и ферментные системы. Из клетки удаляется дипиколиновая кислота, ионы кальция, разрушается кортекс. В споре увеличивается количество воды. Все эти изменения приводят к утрате спорой таких свойств, как термостабильность, устойчивости к радиации и химическим веществам. Отличительной особенностью данного процесса является уменьшение спорой величины преломления света.
Процесс собственно прорастания
Из споры начинает прорастать ростковая трубка, разрушающая ее оболочку. Формируется оболочка клетки. Регулируются процессы прорастания целым рядом специальных веществ — герминантами. После окончания прорастания споры клетка начинает делиться.
Рис. 16. На фото клетка бактерии, которая после прорастания споры начинает делиться.
Подробно о бактерияx читай в статьях:
Спорообразование служит цели сохранения вида бактерий. Споры бактерий необычайно устойчивы во внешней среде, что явилось поводом к развертыванию во многих странах мира интенсивных исследований учеными этого процесса.
Отказ от ответственности: Этот материал не предназначен для обеспечения диагностики, лечения или медицинских советов. Информация предоставлена только в информационных целях. Пожалуйста, проконсультируйтесь с врачом о любых медицинских и связанных со здоровьем диагнозах и методах лечения. Данная информация не должна рассматриваться в качестве замены консультации с врачом.
В природе существуют бактерии, обладающие уникальным свойством образовывать споры. Как происходит этот процесс, что такое споры, читатель узнает, прочитав статью.
Споры
Это организмы, состоящие из одной клетки, с помощью которых происходит размножение и расселение. Что такое спора? В переводе – это посев, сеяние, семя. Спорами размножаются грибы, мхи, лишайники, некоторые виды растений и бактерии.
Споры бывают разные. Так, у растений и грибов они выполняют функцию размножения, а у бактерий – нет. Споры у бактерий защищают их от воздействия неблагоприятных условий, но не все бактерии наделены такими свойствами.
Что такое спора? Это микроорганизм, в десятки раз меньше клетки самой бактерии, которой он образован. Уничтожить ее может только специальный антибиотик или открытый огонь.
Жизнеспособности спор можно позавидовать. Эти микроскопические организмы способны сохраняться длительное время, до тысячи лет. Но, попав в благоприятные условия, они преобразуются, быстро растут и размножаются.
Разновидности спорообразующих бактерий
Споры могут образовывать только бактерии-палочки. В зависимости от размера спор это:
- Бациллы – так называют микроорганизмы, размеры спор которых меньше ширины самой палочки. Форма бактерии при спорообразовании не меняется.
- Клостридии – споры по размерам больше диаметра клетки. Бактерии начинают вздуваться и приобретают веретенообразную форму.
Процесс спорообразования среди таких бактерий как кокки и извитые бывает крайне редко, как исключение.
Бациллы
Это спорообразующие бактерии в форме палочек, насчитывают в своем роде около двухсот видов. Отличаются от неспорообразующих микроорганизмов более крупными размерами. Среди бацилл есть патогенные, наносящие вред здоровью человека.
К ним относится сибирская язва, возбудителем которой является антрацис – бацилла, проникающая через повреждения на коже и оказывающая токсическое воздействие на ткани, которые впоследствии разрушаются. Возбудитель сибирской язвы практически неистребим. Его невозможно уничтожить теплом, светом и химическим воздействием. Только вакцинация.
Клостридии
Эти бактерии относятся к спорообразующему виду, по-другому их называют облигатными. Клостридии имеют крупные размеры и форму загнутой палочки. Они, в основном, живут в живых организмах, бывают подвижными и неподвижными. Первые имеют жгутики.
Клостридии, обладающие патогенными свойствами, наделены капсулой-надстройкой. Это значит, что с внешней средой клетка не имеет соприкосновения, она находится в капсуле.
Клостридии имеют много видов, некоторые из которых способны вырабатывать токсичные яды, такие как ботулотоксин – сильнодействующий органический яд. Примером патогенных видов клостридий являются возбудители ботулизма, гангрены, столбняка.
Спорообразование у бактерий
Этот процесс у бактерий происходит тогда, когда не хватает питания, воздуха, высушена среда обитания, в больших количествах содержатся в ней вредоносные продукты обмена, происходят резкие колебания температуры. Если коротко: спорообразование – это механизм, обеспечивающий выживаемость бактерий в неблагоприятных условиях. Сущность образования спор состоит в том, что снижается активность микробов и уменьшается интенсивность процессов обмена.
Спорообразование – это сложный процесс. Цитоплазма начинает терять влагу, она сгущается и собирается в теле бактерии. Там она покрывается плотной оболочкой в несколько слоев, непроницаемой для различных растворов, и принимает вид нового образования округлой, яйцевидной или овальной формы, которое называют спорой. В плотной оболочке зрелой споры синтез ДНК снижается до минимума. Материнская клетка бактерии разрушается, спора теряет материнский чехол.
Доля оболочки в общем весе споры составляет пятьдесят процентов. Спорообразование – это длительный процесс, для завершения которого необходимо около двадцати часов. Внешний вид клетки может оставаться прежним или изменяться. Это зависит от того, какой размер имеет спора и где она расположена. Если в центре – то клетка становится похожей на лимон, бочонок или веретено.
Спорообразование – это изменение формы клетки, как завершающий этап сложного процесса. Так, например, образование споры столбнячной палочки происходит в конце клетки, в результате чего она приобретает совершенно новую форму и становится похожа на барабанную палочку.
Споровые бактерии более устойчивы к замораживанию, высушиванию, длительному или кратковременному кипячению, воздействию химических веществ. Существуют вегетативные формы образования бактерий и спорообразование. Примеры последних: возбудители таких заболеваний, как сибирская язва, ботулизм, столбняк и некоторые виды сапрофитных обитателей почвы, которых можно обнаружить в навозе.
Прорастание
Когда оболочка споры попадает в благоприятную для нее среду, она начинает набухать. Этот процесс происходит до тех пор, пока оболочка полностью ни разрушится. В то время, когда ткань оболочки разрывается, через этот крупный порыв молодая клетка и попадает во внешнюю среду.
Таким способом спора прорастает в аэробных бактериях. Анаэробные бактерии при спорообразовании не теряют внешнюю клеточную оболочку. С внешней средой спора не соприкасается, ее контакт происходит с клеточной оболочкой. Когда возникают благоприятные условия, питательные вещества внутрь клетки попадают через чехол. Спора начинает прорастать.
Бактерии и продукты
Спорообразование у бактерий нежелательно при переработке и хранении отдельных продуктов. Если этот процесс происходит, бороться с микроорганизмами будет трудно. Для уничтожения спор в консервах, например, продукт нужно стерилизовать, что намного снизит его качество. Чтобы надолго сохранить молоко, его стерилизуют, а это приводит к потере первоначальных свойств и витамина А. К сведению: температура нагревания при стерилизации – 120 градусов.
При пастеризации, чтобы максимально сохранить питательные вещества, молоко нагревают всего до 80-90 градусов. Это сказывается на сроке хранения: молоко быстро портится, так как при пастеризации споры не умирают, а наоборот, при комнатной температуре они прорастают и начинают быстро размножаться, из-за чего и портится продукт.
Читайте также: