Бактерії. Морфологія. Будова. Розмноження та

розвиток.

Морфологія бактерійСферичні бактерії, або коки (від лат. coccus – кулька) мають округлу форму. Залежно від розташування клітин після їх ділення поділяються на групи.

Мікрококи (Micrococcus)

Диплококи (Diplococcus)

Стрептококи (Streptococcus)

Тетракоки (Tetracoccus)

Сарцини (Sarcina)

Стафілококи (Staphylococcus)

Діаметр сферичних бактерій становить від 0,2 до 2,5 мкм

Паличкоподібні бактерії

Паличкоподібні бактерії, що утворюють ендоспори(Bacillus, Clostridium)

Паличкоподібні бактерії, що не утворюють ендоспори (Pseudomonas, Xanthomonas)

Взаємне розташування клітин:

поодиноко – монобактерії,

по дві клітини – диплобактерії, ланцюжками – стрептобактерії

Паличкоподібні бактерії мають товщину 0,5 – 1,0 мкм, довжину від 1 – 2 до 10 мкм.

Бактерії спіральної форми

Вібріони (від лат. vibrare – коливатися, тремтіти)

(Vibrio cholerae – збудник холери). Спірили (від лат. spiro – вигин) (Spirillum volutans – сапрофітна бактерія; Spirillum minus – патогенна, здатна

спричиняти захворювання спірила) Спірохети (від лат. spiro – вигин та грец. chaite –

волосся) Spirochaeta plicatilis – звичайний мешканець прісних, морських та стічних

вод, Treponema pallidum – збудник сифілісу, Treponema macrodentium – зубна спірохета, мешканець ротової порожнини при зубному карієсі.

Нитчасті форми бактерій

здебільшого паличкоподібні клітини, з’єднані в довгі ланцюжки, які об’єднані слизом, чохлами, плазмодесмами (місточками) або єдиною оболонкою.

Бактерії незвичної форми

– Тороїдальні, – Зіркоподібні, – Тубероїдні,– Геометрично

різноманітної форми

Будова бактеріальної клітини

• оболонка (складається із клітинної стінки(14), ЦПМ(15), та інколи капсули(13) • цитоплазма(10), • рибосоми(9), • різні цитоплазматичні включення, • нуклеоїд(8)• включення запасних речовин(1,2,3,19,20)• додаткові мембранні структури(4,5,6,7,16,17,18).

Структурними компонентами бактеріальної клітини є:

Деякі бактерії мають крім того спори, джгутики(12), війки (пілі, фімбрії)

Клітинна стінка

Функції: надає клітині певної форми, захищає вміст клітини від зовнішніх дій, регулює водний обмін.

Клітинна стінка витримує внутрішньоклітинний тиск (тургор) 20-30 атм

Хімічний склад клітинної стінки

Відмінність у хімічному складі клітинної стінкиможна виявити методом фарбування за Грамом

у грам (+) бактерій частка муреїнової сітки - 30-70 % сухої маси клітинної стінки (не менше 2 шарів), наявні тейхоєві кислоти, клітинна стінка міцно пов‘язана з цитоплазматичною мембраною.

у грам (-) бактерій муреїнова сітка одношарова - менше 10 % сухої маси клітинної стінки, наявна велика кількість ліпідів – складають до 80 % сухої маси клітини, тейхоєві кислоти не виявлено.

Основними компонентами клітинної стінки бактерій є пептидоглікани (глікопептиди, мукопептиди, муреїни).

Капсула та слизовий шар

Хімічний складСлизова речовина полісахаридної чи поліпептидної

природи (98 % води, 2 % сухі речовини).Розрізняють:

Мікрокапсули (товщина близько 0,2 мкм ) Макрокапсули (товщина >0,2 мкм ) Слизовий шар (за товщиною в багато разів перевищує розміри

клітини).Функції : оберігає клітину від несприятливих умов, механічних

пошкоджень та висихання, створює додатковий осмотичний бар єр, перешкоджає проникненню фагів, іноді є джерелом запасних поживних речовин

Цитоплазматична мембрана (ЦПМ)

молекули ліпідів розташовані в два ряди, утворюючи суцільний шар. Молекули білків (суцільного шару не утворюють) заглиблені у біліпідний шар або розташовані ззовні чи зсередини від біліпідного шару

ЦПМ - обов’язковий елемент будь-якої клітини. Пошкодження ЦПМ веде до загибелі клітини.

Структура ЦПМ рідинно-мозаїчна модель структури мембрани:

Розміщена безпосередньо під клітинною стінкою та покриває цитоплазму.

Функції ЦПМ

   основний осмотичний бар’єр клітини регулює надходження поживних речовин

до клітини та викиду непотрібних речовин

ЦПМ має АТФ-азну активність виконує синтез клітинної стінки та

капсули, на ній відбуваються всі ферментативні реакції

Цитоплазма

Внутрішнє напіврідке середовище клітини (88-90 % води та 10-12 % СР ),

заповнене колоїдним розчином солей, органічних речовин(білки, нуклеїнові кислоти, ферменти, ліпіди, полісахариди)

проходять основні процеси обміну речовин об’єднує в одне ціле ядерну речовину та всі

органоїди, забезпечує їх взаємодію, а також діяльність клітини як єдиної цілісної живої системи

містяться рибосоми, ядерний апарат та різні включення

Рибосоми – приймають участь у синтезі білка

Рибосома представлена двома субодиницями, які з’єднані іоном Mg (2+).

Розміри рибосом 16…18 нм. Складаються з білка (35 - 40 % ) та РНК (60 – 65 %)

Кількість рибосом в клітині залежить від віку і складає 50-55 тис. Рибосоми активні в агрегатах, тобто об’єднані в

полісоми.

Сумарний коефіцієнт седиментації 70 SПри ультрацентрифугуванні цілі (незруйновані) рибосоми бактерій

осідають із швидкістю близько 70 одиниць Сведберга, тому їх називають 70 S-рибосомами.

Нуклеоїд- ядерний апарат, бактеріальна ДНК,

геном клітини

Особливості структури: не має ядерної оболонки (мембрани) ДНК в безпосередньому контакті з цитоплазмою. відсутнє розділення на хромосоми ДНК являє аналог хромосом еукаріот і називається бактеріальною хромосомою. перед поділом бактеріальної клітини відбувається

реплікація (самоподвоєння) ДНК (відсутній мейоз та мітоз).

Функції нуклеоїду:- основний носій генетичної інформації- передача спадкової інформації від покоління до покоління - керування всіма фізіолого-біохімічними процесами у клітині.

Запасні речовини- є джерелами вуглецю, енергії

полісахариди (крохмаль, глікоген), жири (полі--оксимасляна кислота,

нейтральні жири, воски ) поліфосфати сіркаМістяться в клітині в осмотично-інертній формі

Можуть продовжити час існування клітини, а у спороутворюючих – створити умови для утворення спор.

Рухливість бактерій

ковзанням або плаваннямКовзаючі бактерії - повільно пересуваються

по опорній поверхні в результаті хвилеподібних скорочень, які спричиняють періодичну зміну форми клітини

Плаваючі бактерії - за допомогою джгутиків, або за допомогою зворотно-поступового руху (спірохети).

Джгутики – спірально закрученні “нитки”, які складаються з білка флагеліну.

За розташуванням джгутиків рухливі бактерії поділяються на 4 групи:

монотрихи – з одним джгутиком на кінці (холерний вібріон, синьогнійна паличка);

амфітрихи – з одним або пучками джгутиків на обох кінцях (Spirillium volutans);

лофотрихи – по пучку джгутиків на одному кінці (Alcaligenes faecalis);

перитрихи – джгутики по всій поверхні (E. coli, сальмонели черевного тифу, паратифів А і В).

Наявність, кількість і розміщення джгутиків постійні для виду ознаки і мають діагностичне значення.

Таксис - направлений рух бактерій, який визначається зовнішніми стимулами

Деякі види таксису: хемотаксис – рух бактерій, який обумовлюється хімічними речовинами аеротаксис – рух до молекулярного кисню фототаксис – обумовлений світловою енергією магнітотаксис – рух за силовими лініями магнітного поля Землі термотаксис – обумовлений джерелом тепла.

Спороутворення та інші форми спокою у бактерій

Етапи спороутворення:А.Утворення септи.Б. Відокремлення протопласту спори від протопласту клітини.В.Формування спори – материнський протопласт охоплює протопласт

спори.Г. Майбутня спора покривається двома ЦПМ.Д. Дозрівання спори.

Спори у бактерій утворюються за несприятливих умов розвитку

Відмінності спори від вегетативної клітини

Малий об’єм Висока стійкість до впливу - температури, - УФ-опромінення, - до висихання, - до хімічних агентів Висока механічна міцність

Форми спокою безспорових бактерій

цисти (кулеподібні товстостінні клітини) екзоспори (утворюють метанокислюючі бактерії)

Цисти стійкі до:- висушування, - механічних навантажень, - опромінення, але не стійкі до дії високих температур.

Розмноження бактерій

Види розмноження бактерій Поділ за допомогою

поперечної перетинки – у грам (+) бактерій Перешнуровування – у грам (-) бактерій Псевдостатеве

розмноження – характерно для бактерій, які мають F-фактор. Зустрічається дуже рідко.

 

поділ клітини навпіл

Сучасні напрями в систематиці бактерій

  Фенотипова систематикаКритерієм для згрупування організмів у таксони різного рангу є

сукупність їх морфологічних, культуральних та фізіологічних ознак. Цей підхід покладено в основу сучасних визначників бактерій (Бергі-9 та Бергі-10).

  Геносистематика бактерій (принципово новий підхід). Визначення родової належності м/о

проводиться на основі аналізу 16 S рРНК. Встановлено, що гени, які кодують рибосомальну РНК є висококонсервативними, тобто незмінними в процесі еволюції.

Філогенетична систематика бактерій. Основана на молекулярно-біологічних даних м/о.