Методы изучения морфологии бактерий кратко

Обновлено: 02.07.2024

Морфологические свойства бактерий.Бактерии шаровидной формы — кокки — в зависимости от плоскости деления и расположения относительно друг друга отдельных особей подразделяются на микрококки (отдельно лежащие кокки), диплококки (парные кокки), стрептококки (цепочки кокков), стафилококки (имеющие вид виноградных гроздьев), тетракокки (образования из четырех кокков) и сарцины (пакеты из 8 или 16 кокков).

Палочковидные бактерии располагаются в виде одиночных клеток, дипло- или стрептобактерий.

Извитые формы бактерий — вибрионы и спириллы, а также спирохеты. Вибрионы имеют вид слегка изогнутых палочек, спириллы — извитую форму с несколькими спиральными завитками.

В состав бактериальной клетки входят капсула, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана и цитоплазма, в которой содержатся нуклеоид, рибосомы и включения. Некоторые бактерии снабжены жгутиками и ворсинками. Ряд бактерий образуют споры, которые располагаются терминально, субтерминально или центрально; превышая поперечный размер клетки, споры придают ей веретенообразную форму.

Методы окраски. Окраску мазка производят простыми или сложными методами. Простые заключаются в окраске препарата одним красителем; сложные методы (по Граму, Цилю — Нильсену и др.) включают последовательное использование нескольких красителей и имеют дифференциально-диагностическое значение. Отношение микроорганизмов к красителям расценивают как тинкториальные свойства. При простых методах мазок окрашивают каким-либо одним красителем, используя красители анилинового ряда (основные или кислые). Если красящий ион (хромофор) — катион, то краситель обладает основными свойствами, если хромофор - анион, то краситель имеет кислые свойства. Кислые красители — эритрозин, кислый фуксин, эозин. Основные красители — генциановый фиолетовый, кристаллический фиолетовый, метиленовый синий, основной фуксин. Преимущественно для окраски микроорганизмов используют основные красители, которые более интенсивно связываются кислыми компонентами клетки. Из сухих красителей, продающихся в виде порошков, готовят насыщенные спиртовые растворы, а из них — водно-спиртовые, которые и служат для окрашивания микробных клеток.

Сложные методы окраски применяют для изучения структуры клетки и дифференциации микроорганизмов. Окрашенные мазки микроскопируют в иммерсионной системе. Последовательно нанести на препарат определенные красители, различающиеся по химическому составу и цвету.

По Граму-генцианвиолет ч/з полоску фильтров бумаги на 2 мин, затем краситель смывют, бумагу убир; р-р Люголя 1 мин, спирт 95% 15 сек, фуксин Пфейфера. Грам+ -темно-фиол, грам- -красный.

Бурри-Гинса- обнар капсул, Циля-Нельсена- споры, Нейссера- окраска зерен волютина.

Микроскопия. Люминесцентная- первичная наблю без предварит окраш объекта, вторичная- после окраски препаратов спец красителями- флюорохромом (возможность исследовать живых микроорг)

Электорнная- позвол наблюдать объекты, размеры кот лежат за пределами разреш способности светов микроскопа. Для изуч вирусов, тонкого строения, макромолекул структур и др субмикроскопич объектов.

Темнопольная-в темном поле зрения основана на явлении дифракции света при сильном боковом освещении взвешенных в жидкости мельчайших частиц.

Фазово-контрастная микроскопия.дает возможность увидеть в микроскоп прозрачные объекты. Они приобретают высокую контрастность изображения, которая может быть позитивной или негативной. Позитивным фазовым контрастом называют темное изображение объекта в светлом поле зрения, негативным — светлое изображение объекта на темном фоне.

Гиперчувствительность немедленного типа. Анафилаксия. Сывороточная

Для световой микроскопии биологические объекты обычно окрашивают с целью выявления тех или иных их свойств. При этом ткани должны быть фиксированы, т.к. окраска выявляет определенные структуры только убитых клеток. В живой клетке краситель обособляется в цитоплазме в виде вакуоли и не прокрашивает ее структуры.

Специальные методы окраски бактерий

Наибольшее распространение нашли методы окраски Грама и Циля-Нильсена

По Граму: 1.карболовый генциан виолет 2 мин. 2.Промыть водой. 3.Люголь 1 мин. 4.промыть водой. 5.Спирт 30 сек. 6.вода. 7. водный фуксин 2 мин. 8.вода.

По Цилю: карболовый фуксин до появления паров. 2.Дать остыть. 3.Обесцветить 1% серной кислотой 30 сек. 4.вода 5.Метиленовая синька 5 мин. 6.вода

Дифференцирующие методы окрашивания обычно применяют для окрашивания различных морфологических структур. Для окраски капсул бактерий применяют методы Хисса, Лёйфсона и Антони; последний метод наиболее прост и включает окраску кристаллическим фиолетовым с последующей обработкой 20% водным раствором CuS04.Для окраски жгутиков бактерий предложены методы Лёффлера, Бёйли, Грея и др. Для этих методов характерны первоначальное протравливание препарата и последующая окраска (чаще карболовый фуксин Циля). Окраску спор бактерий проводят после предварительной обработки их стенок. Наиболее прост метод Пешкова, включающий кипячение мазка с синькой Лёффлера на предметном стекле с последующей докраской нейтральным красным. Споры окрашиваются в синий цвет, вегетативные клетки — в розовый.

4. Морфология, ультраструктура и химический состав бактерий. Субклеточные формы бактерий: протопласты, сферопласты, l-формы бактерий.

По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов.

1.Шаровидные или кокки

Кокковидные: 1.Микрококки расположены в одиночку 2.Диплококки- гонококк, менингококк, пневмококк.

3.Стрептококки. образуют цепочки.

4.Тетракокки. Деление в двух взаимоперпендикулярных плоскостях

5.Сарцины. Деление в трех взаимоперпендикулярных плоскостях

6.Стафилококки напоминают грозди винограда.

Палочковидные формы микроорганизмов.

1.Бактерии- палочки, не образующие спор.

2.Бациллы- аэробные спорообразующие микробы. 3.Клостридии- анаэробные спорообразующие микробы.

Извитые формы микроорганизмов.

1.Вибрионы один изгиб. 2.Спириллы- имеют 2- 3 завитка.

3.Спирохеты- имеют различное число завитков.

Ультраструктура

1.капсула защитная полипептидная или полисахаридная оболочка.Содержит много воды. Функции – защитная, антигенная, запас веществ, адгезия. Бывает микро и макрокапсула. Окраска по Бури-Гинсу.

2.Жгутики – необязательные белковые, из сократительного белка флагеллина.( монотрих, лофотрих, амфитрих,перитрих)

3.Пили – микроворсинки, белковые трубочки на поверхности для адгезии и конъюгации.

4.Клеточная стенка – обязательный элемент бактерии. Функции: форма, защита, транспорт, антигены, спорообразование. Окраска по Граму.

В соответствии с ней выделяют две большие группы- грамположительные ("грам+") и грамотрицательные ("грам - ") бактерии. Стенка грамположительных бактерий после окраски по Граму сохраняет комплекс йода с генциановым фиолетовым (окрашены в сине- фиолетовый цвет), грамотрицательные бактерии теряют этот комплекс и соответствующий цвет после обработки и окрашены в розовый цвет за счет докрашивания фуксином.

Особенности клеточной стенки грамположительных бактерий.

Мощная, толстая, несложно организованная клеточная стенка, в составе которой преобладают пептидогликан и тейхоевые кислоты, нет липополисахаридов.

Особенности клеточной стенки грамотрицательных бактерий.

Клеточная стенка значительно тоньше, чем у грамположительных бактерий, содержит ЛПС, липопротеины, фосфолипиды, Устроена более сложно- имеется внешняя мембрана, поэтому клеточная стенка трехслойная.

5. Цитоплазматическая мембрана

7. Мезосомы – выросты цитоплазматической мембраны – деление

10.Плазмиды – изолированные фрагменты ДНК.

12. Споры – По Цилю-Нильсену

Протопласты – полностью лишены клеточной стенки, Сферропласты – частично лишены.

Бактерии относят к прокариотам, и долгое время из-за микроскопических размеров их морфология не была изучена на должном уровне.

Раздел микробиологии, изучающий морфологические формы бактерий, их строение, размеры, способы передвижения, размножение и спорообразование, называют морфологией. При изучении морфологических свойств необходимо учитывать то, что под влиянием различных факторов (питательная среда, температура, влажность) бактерии способны их менять.

Методы изучения бактерий

Для изучения морфологии бактерий применяют такие методы, как микроскопия и окрашивание. Наблюдение за живыми бактериями происходит с помощью световых и электронных микроскопов в неокрашенных препаратах. Для получения полной характеристики рассматриваемых бактерий применяют такие методы изучения:

Морфологический. Под микроскопом рассматривают морфологию бактерии, ее подвижность, споры и способы размножения.
Культуральный. Исследование бактерии в питательных средах. Изучают ее рост, величину, цвет колонии и скорость размножения.
Физиологический. Рассматривают такие свойства бактерий, как реакция на температуру, на внешние раздражители, на кислород, их способность к сбраживанию, реагирование на различные среды.

Применение этих способов изучения позволяет установить вид микроорганизма и морфологию каждого из них. Это сложный и длительный процесс, занимающий много времени.

Способ окрашивания является наиболее точным и эффективным в распознании и изучении строения бактерий под микроскопом. Зачастую микробы в своей естественной среде невидны под микроскопом, а окрашивание позволяет не только изучить морфологию бактерии, а и правильно определить ее вид. Многие бактерии имеют одинаковую морфологию, но при окрашивании дают разные цвета. Для изучения бактерий применяют такие способы окрашивания:

Простой. Применяют одну краску: фуксин либо метиленовую синюю.
Сложный. Этот способ чаще всего применяется для выявления возбудителя инфекции, включает в себя два и более красителя. Чаще на практике применяют метод окрашивания по Граму и по Цилю.
Дифференцированный. Для окрашивания жгутиков используют метод Бениньетти. Для индицирования капсул применяют метод Гинса.

Классификация микроорганизмов

Многообразие форм, биохимическая нестабильность и простота в строении усложняют классификацию бактерий. До сих пор их классификация является предметом споров среди микробиологов. В основу классифицирования положены такие направления в изучении микроорганизмов:

их морфология;
типы питания;
источник энергии;
реакция на окрашивание;
разновидности форм.

Формы бактерий

При всем многообразии бактерий выделяют три основных формы: сферические, палочковидные и извитые.

Сферическая

Сферической формой обладают кокки. По тому, как располагаются клетки, разделяют на такие группы:

микрококки (маленькие) – каждая клетка отдельно;
диплококки (два) после деления клетки существуют парами;
стрептококки (цепочка) после деления образуют цепочку;
сарцины (связка) после деления образуют связку в трех направлениях;
стафилококки (гроздь) делятся во всех направлениях, образуя гроздь.

Палочковидные

Палочковидные делят на группы в зависимости от формы (правильная или неправильная), от размеров и по тому, как располагаются клетки. Расположение клеток под микроскопом выглядит хаотично, потому что после деления каждая клетка живет отдельно.

Их делят на такие группы:

Риккетсии. Внутриклеточные паразиты очень малых размеров (до 2,0 мкм). Их владельцами чаще всего являются клещи, блохи и вши, сами разносящие инфекцию. В зависимости от условий существования они обладают свойством изменять форму и размер.
Хламидии. Являются строгими (облигатными) грамотрицательными бактериями. Их относят к клеточным паразитам, имеющим свойство размножаться только внутри клетки. За пределами клетки они имеют округлую форму и неактивны.
Микоплазмы. Эта группа не имеет клеточной стенки и существует в различных формах.

Извитые

Виды, имеющие извитую форму, разделяют по количеству оборотов и по характеру витков. Вибрионы имеют слегка изогнутый вид, спириллы – несколько завитков правильной формы, спирохеты – большое количество мелких завитков.

Строение клетки бактерий

Ультраструктура клетки изучается при помощи таких микроскопических методов:

светового;
люминесцентного;
сухого (когда между объективом и линзой есть воздух);
фазово-контрастного;
темнопольного.
интерференционного;
электронного.

Ультраструктура бактериальной клетки считается показателем ее уникальности в организационных процессах.

Различают постоянные органоиды: аналог ядра, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма, которые свойственны каждому виду. Имеются и временные включения: капсула, пили, клеточная стенка, споры, жгутики, имеющиеся не у всех микробов или возникающие при различных воздействиях.

Нуклеоид

Нуклеоид является прототипом ядра и не содержит таких структур, свойственных эукариотам, как ядрышки, ядерная оболочка и гистоны. Он обладает свойством хранения и передачи генной информации, содержащейся в одной хромосоме, имеющей вид замкнутого кольца. Еще носителями наследственной информации бактериальной клетки являются плазмиды.

Цитоплазма

Цитоплазм представляет собой сложную систему, включающую в себя такие включения:

рибосомы (отвечают за синтез белков);
гранулы (содержат гликоген, полисахариды);
волютин (полифосфаты);
плазмиды (обладают свойством повышать устойчивость клетки).

Цитоплазматическая мембрана

Под электронным микроскопом хорошо видно, что мембрана бактериальной клетки состоит из трех слоев. При росте клетки она имеет свойство образовывать своеобразные выпячивания ─ мезосомы. В жизни клетки она выполняет такие функции:

барьерную;
энергетическую;
транспортную.

Капсула

Капсула является слизистой структурой с четко выраженными границами, хорошо различаемыми под микроскопом. Ее изучают с помощью окрашивания мазка, где краска вокруг нее создает темный фон. Она обладает защитными свойствами против фагоцитоза бактерий и реагирует на антитела.

Клеточная стенка

Клеточная стенка защищает бактериальную клетку и обеспечивает ее постоянную форму. Состоит из двух слоев: внешнего, обладающего свойством пластичности, и внутреннего, постоянного. Такое свойство клеточной стенки, как ее реакция на окрашивание, используется для определения видов.

Жгутики

Жгутики ─ это тонкие нити, обеспечивающие подвижность клетки микроорганизма и имеющие длину большую, чем она сама. Жгутики имеют белковую структуру, их число может колебаться от одного до тысяч. Морфология расположения у них разнообразна: от прикрепления к одному концу до прикрепления по всей поверхности.

Пили являются ворсинками, которые состоят из белкового вещества. Они выполняют такие функции:

прикрепление к поражаемой клетке;
несут ответственность за питание;
размножение;
водно-солевой обмен;
конъюгация (сближение).

Споры

При неблагоприятных условиях роста и развития микробы образуют споры, способствующие сохранению вида и не являющиеся продолжением рода. Наличие многослойной оболочки и вялотекущих метаболических процессов позволяет спорам долгое время находиться в стадии спокойствия и ждать подходящих условий для развития.

Появление современных методов исследования привело к новому витку в изучении царства бактерий. Ежегодно микробиологи с помощью новых методик изучают морфологию и свойства новых, еще неизученных видов микроорганизмов, неподходящих ни под один тип классификации.

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.

Микроскопический – патологический материал – мазок – микроскопия.
Морфологические свойства бактерий. Бактерии — микроорганизмы, не имеющие оформленного ядра (прокариоты).
Бактерии имеют разнообразную форму и довольно сложную структуру, определяющую многообразие их функциональной деятельности. Для бактерий характерны четыре основные формы: сферическая (шаровидная), цилиндрическая (палочковидная), извитая и нитевидная.
Методы окраски. Окраску мазка производят простыми или сложными методами. Простые заключаются в окраске препарата одним красителем; сложные методы (по Граму, Цилю — Нильсену и др.) включают последовательное использование нескольких красителей и имеют дифференциально-диагностическое значение. Отношение микроорганизмов к красителям расценивают как тинкториальные свойства. Существуют специальные методы окраски, которые используют для выявления жгутиков, клеточной стенки, нуклеоида и разных цитоплазматических включений.
При простых методах мазок окрашивают каким-либо одним красителем, используя красители анилинового ряда (основные или кислые). Если красящий ион (хромофор) — катион, то краситель обладает основными свойствами, если хромофор – анион, то краситель имеет кислые свойства. Кислые красители — эритрозин, кислый фуксин, эозин. Основные красители — генциановый фиолетовый, кристаллический фиолетовый, метиленовый синий, основной фуксин. Преимущественно для окраски микроорганизмов используют основные красители, которые более интенсивно связываются кислыми компонентами клетки. Из сухих красителей, продающихся в виде порошков, готовят насыщенные спиртовые растворы, а из них — водно-спиртовые, которые и служат для окрашивания микробных клеток. Микроорганизмы окрашивают, наливая краситель на поверхность мазка на определенное время. Окраску основным фуксином ведут в течение 2 мин, метиленовым синим — 5—7 мин. Затем мазок промывают водой до тех пор, пока стекающие струи воды не станут бесцветными, высушивают осторожным промоканием фильтровальной бумагой и микроскопируют в иммерсионной системе. Если мазок правильно окрашен и промыт, то поле зрения совершенно прозрачно, а клетки интенсивно окрашены.
Сложные методы окраски применяют для изучения структуры клетки и дифференциации микроорганизмов. Окрашенные мазки микроскопируют в иммерсионной системе. Последовательно нанести на препарат определенные красители, различающиеся по химическому составу и цвету, протравы, спирты, кислоту и др.
Существуют несколько основных окрасок: по Граму, по Цилю-Нельсону, по Ауески, Нейссера, Бури-Гинса.
Фазово-контрастное устройство может быть установлено на любом микроскопе. Фазово-контрастная микроскопия основана на явлении интерференции света, прошедшего и не прошедшего через объект, и позволяет наблюдать прозрачные объекты, отличающиеся от окружающей среды (или других структур клетки) по показателю преломления или по толщине и вызывающие изменение фазы прошедшего через них света. Благодаря специальному приспособлению в объективе (фазовая пластинка) и в конденсоре (кольцевая диафрагма) эти объекты выглядят более темными (позитивный фазовый контраст) или более светлыми (негативный фазовый контраст) по сравнению с окружающей средой.
– Темнопольная микроскопия (ультрамикроскопия) основана на явлении светорассеивания. При темнопольной микроскопии в объектив попадают только лучи, рассеянные объектом, и не попадают прямые лучи от осветителя. Поэтому наблюдаемые микроорганизмы кажутся ярко светящимися на темном фоне. Темнопольную микроскопию применяют для прижизненного изучения лептоспир, спирохет, а также микроорганизмов слишком мелких, чтобы их можно было различить при обычном светлопольном освещении. Для темнопольной микроскопии используют обычные объективы и специальные темнопольные конденсоры.
– Люминесцентная микроскопия основана на использовании явления флюоресценции. Применяют специальные люминесцентные микроскопы или приспособления к обычным микроскопам. Так как большинство микроорганизмов не обладает собственной люминесценцией, то их предварительно окрашивают (флюорохромируют) сильно разведенными растворами специальных красителей (флюорохромы), которые связываются с определенными структурами клетки.
– Электронная микроскопия. Изображение в электронном микроскопе образуется не с помощью световых лучей и стеклянных линз, а с помощью потока электронов, который фокусируется электрическим или магнитным полем. Разрешающая способность примерно в 2000 раз больше, чем светового (0,2 мкм), и с его помощью можно увидеть даже крупные молекулы. Применение электронного микроскопа значительно расширило знания о вирусах, фагах и других микроорганизмах.

Читайте также: