Bakterier, deres mangfoldighed. Struktur

Den moderne klassificering (gruppering) af mikroorganismer blev foreslået i 1980 af en amerikansk mikrobiolog Burgey... Ifølge denne klassifikation er hele verden af ​​mikrober opdelt i tre kongeriger: bakterier, svampe, vira.

Hvem er de? For at finde ud af det, henvendte jeg mig til skolens bibliotek, hvor vores bibliotekar hjalp mig med at arbejde med litteratur i jagten på et svar.

Navn mikroorganismer kommer af det latinske ord mikro - lille. Som følge heraf er mikroorganismer (mikrober) encellede organismer mindre end 0,1 mm store, som ikke kan ses med det blotte øje.

Dukkede op på Jorden mange milliarder år før menneskets tilsynekomst! De har en række forskellige former. Nogle er ubevægelige, mens andre har flimmerhår eller flageller, som de bevæger sig med.

De fleste mikrober indånder luft - dette er aerober.
For andre er luften skadelig – det er den anaerobe.

I verdensklassifikationen er mikrober opdelt i patogen(sygdomsfremkaldende) og ikke-patogene mikrober... Disse omfatter bakterier, vira, lavere mikroskopiske svampe (slim, gær) og alger, protozoer ( ).

Bilag 1

Klassificering af mikroorganismer

Fra erfaringerne fra verden omkring mig lærte jeg, at bakterier, der tidligere blev betragtet som mikroskopiske planter, nu er adskilt i et selvstændigt rige af bakterier - en af ​​fire i det nuværende klassifikationssystem sammen med planter, dyr, svampe.

(anden græsk - bacillus) er encellede mikroorganismer karakteriseret ved cellulære ligheder, der har en række forskellige former: sfæriske - cocci, stangformet - baciller, buet - vibrios, spiral - spirilla, i form af en kæde - streptokokker, i form af bundter - stafylokokker ( ).

Bilag 2

Klassificering af bakterier efter form

Navn på bakterier	Bakterieform	Bakterie billede
Cocci	Kugleformet
Bacillus	Stangformet
Vibrio	Buet, i form af et komma
Spirillum	Spiralformet
Streptokokker	Lænke
Stafylokokker	Klaser
Diplococci	To runde bakterier i en kapsel

I øjeblikket er omkring ti tusinde arter af bakterier blevet beskrevet. Mikrobiologiafsnittet omhandler studiet af bakterier bakteriologi.

(Latin virus gift) - de mest primitive organismer på jorden med en størrelse på 20-300 nm. Reproduceres kun inde i kroppens levende celler. De har ikke en cellulær struktur. I en fri tilstand forekommer ingen metaboliske processer i dem.

(nederste) er encellede svampe. Sådanne svampe inkluderer den velkendte hvide skimmel ( svampeslim). Sådan en svamp udvikler sig ofte på brød eller grøntsager og ligner først vat - et hvidt luftigt stof, der gradvist bliver sort. På trods af det faktum, at slim forårsager skade i hverdagen, spiller det i naturen en nyttig funktion ved at nedbryde døde organismer.

En særlig niche inden for mikrobiologisk forskning er optaget af en gruppe encellede svampe, der lever i et flydende medium, der er rigt på organiske stoffer, og som bruges i fermenteringsprocesser.

(cyanobakterier) Er en type af de ældste store bakterier, der er i stand til fotosyntese, ledsaget af frigivelse af ilt.

- mange forskellige organismer, hvis krop består af én celle ( ciliater, amøbe, euglena grøn...).

Ifølge den klassificering, jeg har overvejet, er der således et stort antal mikroorganismer, der eksisterer og formerer sig under forhold, der er behagelige for hver type. Hver type mikroorganisme vil afhænge af dens habitat og udføre specifikke funktioner.

Bakterier klassificeres som prokaryoter - encellede organismer, der ikke har en kerne. De er opdelt i to riger: Bakterier og arkæbakterier. Blandt sidstnævnte er der ingen patogener af infektionssygdomme. I dag er klassificeringen af ​​bakterier baseret på principperne om genetisk kobling.

Bakteriers superrige er dannet af følgende organismer:

• tyndvægget (gram-negativ);
• tykvægget (gram-positiv);
• uden cellevægge (mycoplasma).

Inden for superriget er mikroorganismer klassificeret i seks taksonomiske grupper:

• klasse.
• Bestille.
• Familie.

Hovedgruppen er arten. Det præsenteres som et sæt af individer med samme genese og genotype, forbundet med lignende egenskaber og forskellige fra andre arter.

Artens navn bestemmes af en binær nomenklatur (det vil sige, at navnet er dannet af to ord). Det forårsagende middel til syfilis, for eksempel, omtales som Treponema pallidum. Den første del af navnet betegner slægten, angivet med stort bogstav. Den anden angiver typen, skrevet med et lille bogstav. Hvis en art nævnes anden gang, angives slægtsnavnet med et begyndelsesbogstav (T. padillum).

Den mest almindelige er den fænotypiske gruppering inkluderet i den niende udgave af Bergey Guide. Dens principper er baseret på strukturen af ​​cellevæggene.

Burgey's Guide klassificerer også bakterier efter Gram-farve. Gram-teknikken er en forskningsmetode, hvor farvning gør det muligt for organismer at blive differentieret efter de biokemiske egenskaber af deres cellevægge. Metoden blev udviklet i 1884 af den danske læge Gram.

De største grupper af bakterier i Burgey-klassifikationen:

• Gram negativ.
• Gram positiv.
• Mycoplasma.
• Archaea.

I Bergey-identifikationen præsenteres beskrivelser efter grupper, herunder familier, slægter og arter. Nogle gange er klasser og ordrer inkluderet i gruppen. Bergeys guide identificerer 30 grupper, inklusive patogene organismer, de resterende 5 grupper indeholder ifølge Bergey ikke patogene arter.

I de senere år har fylogenetisk klassificering, som er baseret på molekylærbiologiens principper, vundet popularitet. I 60'erne af det sidste århundrede blev en af ​​de første måder at bestemme familiebånd på ved genom-lighed opdaget - en metode til at sammenligne koncentrationen af ​​guanin (et nukleinsyreelement) og cytosin (en bestanddel af DNA) i et DNA-makromolekyle. Identiske indikatorer for deres koncentration indikerer ikke den evolutionære lighed mellem mikroorganismer, men en forskel på 10% indikerer, at bakterierne tilhører forskellige slægter.

I 70'erne blev der udviklet en anden teknik, som radikalt ændrede teorien om mikrobiologi - estimeringen af ​​gensekvensen i 16s rRNA. Ved hjælp af denne metode blev det muligt at isolere flere fylogenetiske grupper af mikroorganismer og analysere deres forhold.

Klassificering på artsniveau udføres ved hjælp af DNA-DNA hybridiseringsteknikken. Undersøgelsen af ​​grundigt undersøgte arter viser, at 70% af hybridiseringsgraden er beskrevet af én art, fra 10% til 60% - én slægt, mindre end 10% - forskellige slægter.

Den fylogenetiske klassifikation kopierer delvist den fænotypiske. Så for eksempel er gram-negative inkluderet i begge. Samtidig er systemet af gram-negative organismer næsten fuldstændig modificeret. Arkæbakterier blev identificeret som et uafhængigt taxon af højeste rang, nogle taksonomiske grupper blev omfordelt, mikroorganismer med forskellige økologiske formål blev tildelt en kategori.

Former for bakterier

Bakterier kan klassificeres baseret på deres morfologi. Et af de vigtigste morfologiske træk er form.

Der er flere varianter:

• Kugleformede (kokker, diplokokker, sarciner, streptokokker, stafylokokker).
• Stangformet (baciller, diplobacillus, streptobacillus, coccobakterier).
• Udsmykkede (vibrios, spirillae).
• Spiralformet (spirocheter er tynde, aflange, snoede mikroorganismer med mange krøller).
• Filamentøs.

Figuren viser deres former:

• 1 - mikrokokker;
• 2 - streptokokker;
• 3 - sarciner;
• 4 - indiskutable pinde;
• 5 - sporestænger (baciller);
• 6 - vibrios;
• 7 - spiroketter;
• 8 - flagellat spirillae;
• 9 - stafylokokker.

Kugleformede bakterier er sfæriske i form, der er også ovale og bønneformede organismer.

Kokkens placering:

• Separat - mikrokokker.
• I et par - diplococci.
• I kæder - streptokokker.
• I form af en vin - stafylokokker.
• "Pakerne" indeholder sarciner.

Stangformede bakterier er de mest almindelige. Stængerne opsamles enkeltvis, parvis (diplobakterier) eller i kæder (streptobakterier). En række stavformede organismer kan danne sporer under svære forhold. Baciller er sporestænger. De spindellignende baciller kaldes clostridier.

Udsmykkede mikroorganismer er i form af et komma (vibrios), en tynd snoede pinde (spirochetes), og kan også have flere krøller (spirilla).

Archaea har ikke peptidoglycan (en komponent, der udfører en mekanisk funktion) i deres cellevægge. De har specifikke ribosomer og ribosomale RNA'er (ribonukleinsyre).

Morfologi af tyndvæggede gramnegative organismer:

• Kugleform (gonokokker, meningokokker, veilonella).
• Udsmykkede (spirochetes, spirilla).
• Stangformet (rickettsiae).

Blandt tykvæggede gram-positive mikroorganismer er der:

• Sfærisk (stafylokokker, pneumokokker, streptokokker).
• Stangformet.
• Forgrenede, filamentøse organismer (actinomycetes).
• Kølleformede organismer (corynebakterier).
• Mykobakterier.
• Bifidobakterier.

Placering og antal af flageller

Morfologi omfatter parametre såsom placeringen og antallet af flageller. Ifølge denne parameter skelnes de:

• Monotrichs (det eneste flagelum på polen af ​​deres celle).
• Lofotrichi (et bundt flageller ved stangen af ​​deres celle).
• Amphitrichs (to bundter flageller ved deres stænger).
• Peritrich (et stort antal flageller i hele bakterien).

Tilstedeværelsen af ​​flagella er karakteristisk for tarmmikrober, kolera vibrio, spirilla, alkalidannende midler.

Farvelægning af burets vægge

Bakteriers farve bestemmes af koncentrationen af ​​peptidoglycan. Organismer, der er karakteriseret ved et højt indhold af peptidoglycan i cellevæggene (ca. 90%), har en blåviolet Gram-farve. Disse er gram-positive bakterier.

Alle andre bakterier med 5 til 20 % peptidoglycan i membranen får en lyserød farve. Disse omfatter gram-negative bakterier. Graden af ​​peptidoglycantykkelse i gram-positive organismer er flere gange højere end i gram-negative.

Gram-positive organismers cellevægge omfatter også polysaccharider, teichoinsyrer og proteiner. Gram-negative bakterier er dækket af en ydre membran bestående af lipopolysaccharider og basale proteiner.

Gramfarvning giver dig mulighed for at klassificere prokaryoter i underkategorier. Tykkvæggede mikroorganismer fra Gracilicutes-afdelingen, protoplaster og spheroplaster med defekt cellevæg farves gram-negative. Tykkvæggede bakterier såsom Firmikuta farver gram-positive.

Klassificering af vejrtrækning

Ved typen af ​​vejrtrækning skelnes de mellem:

• aerobic;
• anaerobe organismer.

Bakterieceller er i stand til åndedræt, det vil sige, at organiske forbindelser oxideres med ilt, hvilket resulterer i dannelsen af ​​kuldioxid, vand og energi. Disse organismer betragtes som aerobe, fordi de kræver ilt. De lever på overfladen af ​​vand og land, i luftrummet.

Mange mikroorganismer eksisterer uden ilt, det vil sige, de gør uden at trække vejret. Disse omfatter bakterier involveret i nedbrydning af stoffer i humus. Sådanne organismer er anaerobe. Vejrtrækning erstatter gæring - nedbrydning af organiske forbindelser uden ilt med produktion af energi. I processen med alkoholgæring genereres en energi på 114 kJ (eller 27 kilokalorier), som et resultat af mælkesyreenergien er 94 kJ (eller 18 kilokalorier). Respiration af bakterier udføres i deres lysosomer.

Måde at spise på

Klassificering af bakterier efter fødevaretype:

• autotrofer;
• heterotrofer.

Førstnævnte lever i luften og bruger uorganiske stoffer til at producere organiske. Autotrofer bruger solenergi (cyanobakterier) eller energien fra uorganiske forbindelser (svovlbakterier, jernbakterier).

Enzym klassificering

Enzymer spiller en vigtig rolle i cellens metaboliske processer. De er klassificeret i seks grupper:

• Oxy reduktase.
• Transferaser.
• Hydrolaser.
• Ligaser.
• Lyaser.
• Isomerase

De producerede enzymer er placeret inde i cellen (endozymer) eller udskilles udenfor (exoenzymer). Den anden type enzymer er involveret i indtrængen af ​​kulstof og energi i cellen. De fleste af enzymerne fra gruppen af ​​hydrolaser er klassificeret som exoenzymer. En række enzymer (collagenase osv.) er klassificeret som aggressionsenzymer. Individuelle enzymer er placeret i cellevæggene. De udfører en transportfunktion, det vil sige, at de overfører stoffer til cellen.

Bakterier er ikke-nukleære, encellede mikroorganismer, der er klassificeret efter mange parametre (åndedræts- og fødemønstre, cellevægsstruktur, form osv.). Til dato kender videnskaben mere end 10.000 typer bakterier, men deres antal anslås at nå op på en million.

Formmæssigt er alle bakterier opdelt i 3 grupper:

- sfæriske eller kokker

- stangformede eller pinde

- indviklede former for bakterier.

Kokker har en rund, sfærisk, oval, stearinlysflamme, lancetformet form og er opdelt i 6 undergrupper baseret på tilslutningsmetoden.

1 mikrokok;

2 diplokokker;

3 tetracocci;

4 streptokokker;

5 stafylokokker;

6 sarciner.

Alle kokker er ubevægelige, danner ikke sporer.

Udbredt i naturen. Er en del af fermenterede mælkestarterkulturer. Kan være patogen (tonsillitis, gonoré, meningitis).

Stangformede bakterier er aflange. Længden er større end bredden. Skift nemt deres form baseret på levevilkår, ᴛ.ᴇ. har polymorfi. Stænger er den mest almindelige gruppe af alle bakterier. De er muligvis ikke patogene, men de kan forårsage forskellige sygdomme (tyfus, dysenteri).

Pinde er mobile og ubevægelige at danne og danner ikke sporer. I henhold til deres evne til at danne er sporer af pindene opdelt i tre grupper:

- bakterier;

- baciller;

- clostridia.

De indviklede former for bakterier er opdelt i tre grupper:

1.vibrios;

2.spirilla;

3. spiroketter.

Alle sammenviklede former er patogene.

Strukturen og funktionen af ​​bakteriecellevæggen.

Celle membran dækker ydersiden af ​​buret. Det er en tæt, elastisk struktur, der kan modstå et differenstryk, og består af to dele – den ydre del, kaldet cellevæggen, og den indre del, den cytoplasmatiske membran (CPM). Både væggen og membranen har porer (huller), hvorigennem næringsstoffer passerer ind i cellen og affaldsstoffer fjernes. Samtidig passerer næringsstoffer gennem cellevæggens porer med en molekylvægt på ikke mere end 1000, ᴛ.ᴇ. ved fodring fungerer væggen som en mekanisk si. Næringsstoffer passerer gennem porerne i CPM ikke i massevis, men efter behov, ᴛ.ᴇ. den er semipermeabel.

Cellemembranen udfører en række vigtige funktioner:

1 - opretholder kropsformen;

2 - beskytter cellen mod ydre påvirkninger;

3 - deltager i cellens stofskifte, ᴛ.ᴇ. passerer næringsstoffer og udskiller affaldsprodukter;

4 - deltager i cellens bevægelse. Bakterier blottet for en cellemembran mister deres mobilitet;

5 - deltage i dannelsen af ​​kapslen.

- Klassificering af bakterier efter form.

Efter form er alle bakterier opdelt i 3 grupper: - sfæriske eller cocci - stavformede eller pinde - krympede former for bakterier. Kokker har en rund, sfærisk, oval, stearinlysflamme, lancetformet form og er underopdelt i 6 undergrupper afhængigt af metoden ... [læs mere].

De mikrober, der oftest findes i madlavning, er klassificeret som bakterier, skimmelsvampe, gær og vira. De fleste mikrober er encellede organismer, hvis størrelse måles i mikrometer - mikron (1/1000 mm) og nanometer - nm (1/1000 mikron).

Bakterier er encellede, de mest undersøgte mikroorganismer med en størrelse på 0,4-10 mikron. Ifølge deres form er de opdelt i cocci- sfæriske mikrober (mikrokokker, diplokokker, tetrakokker, sarciner, streptokokker, stafylokokker), pinde(enkelt, dobbelt, kæder), vibrios, spirilla og spiroketter(buede og spiralformede former). Bakteriers størrelse og form kan variere afhængigt af forskellige miljøfaktorer (fig. 3).

Ris. 3. Bakterieformer:

1 - mikrokokker; 2 - streptokokker; 3 - sarciner; 4 - pinde uden sporer;

5 - sporestænger (baciller); 6 - vibrios; 7 - spiroketter;

8 - spirilla.

Bakterier er dækket af en membran, som er et fortykket lag af cytoplasma, der giver cellen sin form. Det ydre lag af skallen i mange bakterier kan blive slimet og danne et beskyttende dæksel - en kapsel. Hoveddelen af ​​cellen er cytoplasmaet - en gennemsigtig proteinmasse mættet med cellesaft. Cytoplasmaet indeholder nukleart stof, reservenæringsstoffer (stivelseskorn, fedtdråber, glykogen, protein) og andre cellulære strukturer. På overfladen af ​​nogle bakterier (stavformede) er der filamentøse formationer - flageller (enkelt, i form af et bundt eller over hele overfladen), ved hjælp af hvilke de bevæger sig.

Nogle stavformede bakterier danner sporer under ugunstige forhold (fortykket cytoplasma, dækket af en tæt membran). Sporer har ikke brug for mad, er ikke i stand til at formere sig, men bevarer deres levedygtighed ved høje temperaturer, tørring, frysning i flere måneder (botulinus bacillus) eller endda mange år (miltbrandbacillus). Sporer dør under sterilisering (opvarmning til 120 ° C for

29 minutter). Under gunstige forhold spirer de til en normal (vegetativ) bakteriecelle. Sporedannende bakterier kaldes baciller.

Bakterier formerer sig ved simpel division. Under gunstige forhold forløber multiplikationen af ​​en celle inden for 20 -

30 minutter. Med ophobning af skadelige affaldsprodukter fra bakterier og udtømning af næringsressourcer stopper reproduktionsprocessen.

Skimmelsvampe er encellede eller flercellede lavere planteorganismer, som i deres vitale aktivitet kræver færdiglavede fødestoffer og adgang til luft. Skimmelsvampenes celler er i form af aflange sammenflettede tråde - hyfer 1-15 mikron tykke, der danner kroppen af ​​skimmelsvampen - mycelium (mycelium), bestående af en eller flere celler. Frugtlegemer udvikles på overfladen af ​​myceliet, hvori sporer modnes (fig. 4).

Med hensyn til struktur adskiller skimmelsvampes celler sig fra bakterieceller ved, at de har en eller flere kerner og vakuoler (hulrum fyldt med cellevæske). Skimmelsvampe formerer sig ved hjælp af hyfer og sporer.

Skimmelsvampe er udbredt i naturen. De udvikler sig på mad og danner bløde aflejringer af forskellige farver. Skimmelsvampe afgiver stoffer, der giver maden en muggen lugt og smag. De kan udvikle sig ved lav luftfugtighed (15%), hvilket forklarer skimmelsvampen af ​​tørrede frugter, tvebakker,

Ris. 4. Typer af forme:

1 - penicillium; 2 - aspergillus; 3 - mucor ..

ved en øget koncentration af salt og syrer (på salte og sure fødevarer), ved lave temperaturer, hvilket påvirker fødevarer opbevaret i køleskabe.

Blandt formene er der nyttige dem, der bruges til fremstilling af oste (Roquefort, Camembert), citronsyre og medicin (penicillin).

Gær er en encellet immobil mikroorganisme. Gærceller op til 15 µm i størrelse har forskellige former: runde, ovale, stavformede (fig. 5). De har en veldefineret stor kerne, vakuoler og forskellige indeslutninger i cytoplasmaet i form af dråber af fedt, glykogen mv.

Gær formerer sig under gunstige forhold i flere timer på følgende måder: knopskydning, sporer (1 - 112 stk. I en celle), deling. Gær er udbredt i naturen. De er i stand til at nedbryde (fermentere) sukker til alkohol og kuldioxid. Alkoholisk gæring bruges i vinfremstilling, bageri og til fremstilling af fermenterede mælkeprodukter (kefir, koumiss). Noget gær indeholder et højt indhold af proteiner, fedtstoffer, B-vitaminer, mineraler, derfor bruges de som fødevare- og foderprodukt.

Klassificering af bakterier efter form

5. Former af gærceller:

1 - ægformet; 2 - elliptisk; 3 - cylindrisk (stangformet);

4 - sfærisk; 5 - citronformet; 6 - gær, der formerer sig ved deling og sporer.

Virus er partikler, der ikke har en cellulær struktur, har en slags stofskifte, evnen til at reproducere. De er runde, rektangulære og filamentære, i størrelse fra 8 til 150 nm. De kan kun ses med elektronmikroskoper.

⇐ Forrige123456789Næste ⇒

Udgivelsesdato: 2015-11-01; Læst: 1474 | Krænkelse af ophavsret på siden

Studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018. (0,001 s) ...

Karakteristika for forme (del 1)

Skimmelsvampe eller skimmelsvampe, som de almindeligvis kaldes, er allestedsnærværende. De tilhører forskellige klasser af svampe. Alle af dem er heterotrofer, og de udvikler sig på fødevarer (frugter, grøntsager og andre materialer af vegetabilsk eller animalsk oprindelse), forårsager deres fordærvelse.

Klassificering af bakterier

En luftig belægning vises på den beskadigede overflade, i begyndelsen hvid. Dette er svampens mycelium. Snart males pladen i forskellige farver fra lyse til mørke nuancer. Denne farve er dannet af massen af ​​sporer og hjælper med at genkende skimmelsvamp.

Af skimmelsvampe i druemost er de mest almindelige Mucor (mucor), Penicillium (penicillium) og Aspergillus (aspergillus).

Musor tilhører mucor-familien af ​​phycomycete-klassen af ​​zygomycete-underklassen. Denne skimmelsvamp har et encellet meget forgrenet mycelium, aseksuel reproduktion udføres ved hjælp af sporangiosporer og seksuel reproduktion - zygosporer. I mucor er sporangioforer enkelte, simple eller forgrenede (fig. 21).

Fig. 21. Phicomycetes:
a - Musor; b - Rizopus.

Slægten Rizopus (rhizopus), som adskiller sig fra mucor ved uforgrenede sporangioforer placeret i buske på specielle hyfer - stoloner, tilhører samme familie.

Mange mucor-svampe er i stand til at forårsage alkoholisk gæring. Nogle mucor racemosus, der udvikler sig i sukkerholdige væsker, danner gær-lignende celler, når der er mangel på luft, som formerer sig ved knopskydning, som et resultat af hvilket de kaldes mucor gær.

Skimmelsvampe Penicillium (Fig. 22) og Аsррgillus (Fig. 23) tilhører Ascomycetes-klassen. De har et flercellet mycelium, formerer sig hovedsageligt af konidiosporer, farvet i forskellige farver og dannet på den karakteristiske form af konidioforer. Så i Penicillium er conidiophoid flercellet, forgrenet, i form af børster, derfor kaldes det også racemerne.

Fig. 22. Penicillium:
1 - hypha; 2 - konidiophoid; 3 - stretigmas; 4 - konidiosporer.

Fig. 23. Aspergillus niger (conidiophoid):
1 - sterigmas; 2 - konidier.

I Aspergillus er konidioforerne encellede med en opsvulmet top, på hvis overflade der er radialt aflange celler - sterigmaer med kæder af konidiosporer.

Frugtlegemer af disse svampe dannes sjældent og ligner små kugler, indeni hvilke poser med sporer er tilfældigt placeret.

Penicillium og Aspergillus forårsager fordærv i fødevarer og organiske materialer. Udvikling på overfladen af ​​urten, på tønder, på væggene i kældre, er de farlige fjender af vinindustrien. De kan trænge ind i tønden nitning til en dybde på 2,5 cm.Mug-inficerede beholdere giver vine en ubehagelig og næsten uundgåelig muggen tone.

Flere typer af disse svampe er af teknisk betydning. Så Penicillium notatum (penicillium notatum) bruges til at opnå et antibiotikum - penicillin. Forskellige arter af Aspergillus, Penicillium, Botrytis og nogle andre svampe bruges til at fremstille enzympræparater (nigrin, avamorin). Arten Aspergillus niger (aspergillus niger) bruges til fremstilling af citronsyre, og Aspergillus oryzae (aspergillus orise) bruges til fremstilling af den japanske nationale ris alkoholholdige drik - sake. Begge disse arter har evnen til at forsukre stivelse og kan bruges til fremstilling af alkohol i stedet for malt.

del 1 >>> del 2 >>> del 3

1 2 3 4 5 6 7 8 9

GENEREL MIKROBIOLOGI

1. Emne, opgaver, afsnit af mikrobiologi, dets forhold til andre videnskaber.

Mikrobiologi er videnskaben om levende organismer, der er usynlige for det blotte øje (mikroorganismer): bakterier, arkæbakterier, mikroskopiske svampe og alger, ofte udvides denne liste med protozoer og vira. Mikrobiologiens interesseområde inkluderer deres taksonomi, morfologi, fysiologi, biokemi, evolution, rolle i økosystemer samt muligheden for praktisk brug.

Emnet for undersøgelse af mikrobiologi er bakterier, skimmelsvampe, gær, actinomycetes, rickettsia, mycoplasma, vira. Men da vira absolut ikke kan eksistere uden en levende organisme, studerer en uafhængig videnskab kaldet "virologi" dem.

Målet med medicinsk mikrobiologi er at studere strukturen og egenskaberne af patogene mikrober, deres forhold til den menneskelige krop under visse betingelser i det naturlige og sociale miljø, forbedre metoder til mikrobiologisk diagnostik, udvikle nye, mere effektive terapeutiske og profylaktiske lægemidler, løse sådanne et vigtigt problem som eliminering og forebyggelse af infektionssygdomme. ...

Afsnit mikrobiologi: bakteriologi, mykologi, virologi mv.

• * Generel mikrobiologi - studerer livsmønstre for alle grupper af mikroorganismer, afklarer rolle og betydning i det naturlige kredsløb.
• * Privat mikrobiologi - studerer taksonomien af ​​bakterier, forårsagende stoffer for visse sygdomme og metoder til deres laboratoriediagnose.

Som en del af den omfattende videnskab om mikrobiologi skelnes sektioner:

• * Landbrugsmikrobiologi studerer rollen og dannelsen af ​​jordstruktur og frugtbarhed, bakteriers rolle i planteernæring.

  Udvikler metoder og måder at bruge bakterier til jordgødskning og foderkonservering.

• * Veterinær mikrobiologi - studerer mikrober, der forårsager sygdomme hos husdyr, udvikler metoder til diagnosticering, forebyggelse og behandling af disse sygdomme.
• * Teknisk (industriel) mikrobiologi - studerer mikroorganismer, der kan bruges i industrielle processer til at opnå biologisk aktive stoffer, biomasse osv. Mange undersøgelser foregår i krydsfeltet mellem discipliner (f.eks. molekylærbiologi, genteknologi, bioteknologi).
• * Sanitær mikrobiologi studerer bakterier, der lever i miljøobjekter, både autoktone og alloktone, som kan forårsage miljøforurening og spille en rolle i infektioners epidemiologi.
• * Miljømikrobiologi studerer mikroorganismers rolle i naturlige økosystemer og fødevæv.
• * Populationsmikrobiologi afklarer arten af ​​intercellulære kontakter og forholdet mellem celler i en population.
• * Rummikrobiologi karakteriserer terrestriske mikroorganismers fysiologi i rummet, studerer rummets indflydelse på menneskelige symbiotiske bakterier og beskæftiger sig med forebyggelse af introduktion af rummikroorganismer til Jorden.
• * Medicinsk mikrobiologi - studerer de mikrober, der forårsager sygdom hos mennesker. At studere patogenesen og det kliniske billede af sygdomme, patogenicitetsfaktorer. Udvikler metoder til forebyggelse, diagnosticering og behandling af infektionssygdomme hos mennesker.

I løbet af mikrobiologiens eksistens er der blevet dannet generelle, tekniske, landbrugs-, veterinær-, medicinske og sanitære grene.

Generelt studerer de mest generelle mønstre, der er iboende i hver gruppe af de listede mikroorganismer: struktur, metabolisme, genetik, økologi osv.

Technical er engageret i udviklingen af ​​bioteknologi til syntese af biologisk aktive stoffer af mikroorganismer: proteiner, nukleinsyrer, antibiotika, alkoholer, enzymer samt sjældne uorganiske forbindelser.

Landbrugsundersøgelser mikroorganismers rolle i stoffernes cyklus, bruger dem til syntese af gødning, skadedyrsbekæmpelse.

Veterinærundersøgelser af årsagerne til dyresygdomme, diagnosemetoder, specifik profylakse og etiotropisk behandling med det formål at ødelægge det forårsagende middel til infektion i kroppen af ​​et sygt dyr.

Medicinsk mikrobiologi studerer patogene (patogene) og betinget patogene mikroorganismer for mennesker og udvikler også metoder til mikrobiologisk diagnostik, specifik profylakse og etiotropisk behandling af infektionssygdomme forårsaget af dem.

Sanitær mikrobiologi studerer den sanitære og mikrobiologiske tilstand af miljøobjekter, fødevarer og drikkevarer og udvikler sanitære og mikrobiologiske standarder og metoder til indikation af patogene mikroorganismer i forskellige objekter og produkter

De vigtigste stadier i udviklingen af ​​mikrobiologi.

Der er følgende 5 perioder: heuristisk, morfologisk, fysiologisk, immunologisk, molekylærgenetisk

1. Heuristik: IV-III årtusinde f.Kr - empirisk viden. Hippokrates: foreslog arten af ​​infektionssygdomme. Facastoro: ideen om levende smitte, der forårsager sygdom; anbefalede at isolere patienter og tage masker på
2. Morfologisk: Åbnet i 1676. ^ Antony van Leeuwenhoek; produktion af linser, forstørrelse 200-300 gange. Han beskrev og skitserede mange mikroorganismer fundet i forskellige infusioner, i brøndvand, på kød og andre genstande. Han kaldte mikroberne "animalculi".
3. Fysiologisk: Louis Pasteur(1822-1895) fransk kemiforsker; grundlæggeren af ​​mikrobiologi, immunologi, bioteknologi, men også livets natur; de forårsager forskellige kemiske omdannelser i de substrater, hvorpå de udvikler sig; han studerede forskellige typer af gæring (alkoholisk, smørsyre), beviste eksistensen af ​​anaerobe organismer
   Et væsentligt bidrag til mikrobiologi var den tyske videnskabsmands forskning Robert Koch (1843-1910).

   Han introducerede i praksis tætte næringsmedier til dyrkning af mikrober; dette gjorde det muligt at udvikle metoder til at isolere (isolere) mikrober til "rene kulturer", det vil sige kulturer af hver art for sig, udviklet i én celle. Indført farvning med anilinfarvestoffer. Mikrofotografier. Undersøgte årsagerne til miltbrand, tuberkulose, kolera og andre smitsomme sygdomme; Formulerede Koch-Henle-triaden: find, bevis, ødelægge. 1905 - Nobelprisen.

4. Immunologisk: Talrige opdagelser inden for mikrobiologi i anden halvdel af det 19. århundrede.

   Angiv klassificeringen af ​​bakterier efter deres form

   bidrog til begyndelsen på den hurtige udvikling af immunologi.
   ^ I. I. Mechnikov(1845-1916) udviklede den fagocytiske teori om immunitet - kroppens immunitet over for infektionssygdomme. Han kom op med ideen om at bruge antagonistiske forhold mellem mikrober, som dannede grundlaget for den moderne teori om antibiotika; udviklingen af ​​mikrobiologi i Rusland er forbundet med det; han organiserede det første bakteriologiske laboratorium i Rusland (i Odessa). 1903 - Nobelprisen. Paul Ehrlich: Tysk kemiker. Udviklede en teori om kroppens humorale forsvar ved hjælp af antistoffer. Modtog Nobelprisen i 1908.

5. Molekylær genetisk: Stanley Prusiner: Amerikansk biolog. Opdaget prioner-endogen celledannelse forbundet med fejl i proteinbiosyntesen, som er forårsaget af genmutationer, translationsfejl, proteolyseprocesser N.F. Gamaleya(1859 - 1949) studerede spørgsmål om medicinsk mikrobiologi; åbnede en rabiesvaccinationsstation; beskrev fænomenet bakteriofager

3. Klassificering af mikroorganismer. Forskelle mellem eukaryoter, prokaryoter og vira.

Mikrober eller mikroorganismer(bakterier, svampe, protozoer, vira) systematiseres efter deres ligheder, forskelle og forhold indbyrdes. En særlig videnskab beskæftiger sig med dette - mikroorganismernes systematik. Taksonomi omfatter tre dele: klassifikation, taksonomi og identifikation. Taksonomien af ​​mikroorganismer er baseret på deres morfologiske, fysiologiske, biokemiske og molekylærbiologiske egenskaber. Der er følgende taksonomiske kategorier: rige, underrige, afdeling, klasse, orden, familie, slægt, art, underart osv. Inden for en bestemt taksonomisk kategori skelnes taxa - grupper af organismer, forenet af visse homogene egenskaber.

Mikroorganismer er repræsenteret af præcellulære former (vira - Viras rige) og cellulære former (bakterier, arkæbakterier, svampe og protozoer). Skelne 3 domæner(eller "imperier"): "Bakterier", "Archaea" og "Eukarya":

domæne "Bakterier" - prokaryoter, repræsenteret af rigtige bakterier (eubakterier);

domæne "Archaea" - prokaryoter, repræsenteret af archaea;

domæne "Eukarya" - eukaryoter, hvis celler har en kerne med en kernemembran og en nucleolus, og cytoplasmaet består af højt organiserede organeller - mitokondrier, Golgi-apparatet osv. "Eukarya"-domænet omfatter: Svampenes rige (svampe) ); dyreriget Animalia (inkluderer de enkleste - underkongeriget Protozoer); planteriget Plante. Domæner omfatter riger, typer, klasser, ordener, familier, slægter, arter.

Udsigt... En af de vigtigste taksonomiske kategorier er arten (arter). En art er en samling af individer forenet af lignende egenskaber, men forskellige fra andre repræsentanter for slægten.

Ren kultur... Et sæt homogene mikroorganismer isoleret på et næringsmedium, karakteriseret ved lignende morfologiske, tinktorielle (forhold til farvestoffer), kulturelle, biokemiske og antigene egenskaber, kaldes en ren kultur.

Stamme... En ren kultur af mikroorganismer isoleret fra en specifik kilde og forskellig fra andre medlemmer af arten kaldes en stamme. En stamme er et snævrere begreb end en art eller underart.

Klon... Tæt på begrebet en stamme er begrebet en klon. En klon er en samling af afkom, der er dyrket fra en enkelt mikrobiel celle.

For at udpege nogle sæt af mikroorganismer, der adskiller sig på den ene eller anden måde, bruges suffikset var(sort) i stedet for det tidligere brugte type.

4. Klassificering af bakterier. Principper for moderne taksonomi og nomenklatur, grundlæggende taksonomiske enheder. Begrebet art, variant, kultur, befolkning, stamme.

Den mest berømte er den fænotypiske klassificering af bakterier baseret på strukturen af ​​deres cellevæg.

De største taksonomiske grupper i den er 4 divisioner: Gracilicutes (gram negativ), Firmicutes (gram-positive), Tenerikutter (mycoplasma; enkelt klasse afdeling Mollicutes) og Mendosicutes (archaea) Mollicutes - Mykoplasma - prokaryotencellet, gram negativ mikroorganismer ikke have cellevæg som blev opdaget, da de studerede pleuropneumoni på køer.

Mycoplasmas er tilsyneladende de enkleste uafhængigt reproducerende levende organismer, volumen af ​​deres genetiske information er 4 gange mindre end Escherichia coli .

Talrige mikroorganismer (bakterier, svampe, protozoer, vira) er strengt systematiseret i en bestemt rækkefølge i henhold til deres ligheder, forskelle og forhold indbyrdes. Dette gøres af en særlig videnskab kaldet mikroorganismers taksonomi.

Den del af taksonomien, der studerer klassifikationsprincipperne, kaldes taksonomi (fra græsk.

taxaer. placering, rækkefølge). Taxon. en gruppe af organismer, forenet efter visse homogene egenskaber inden for en bestemt taksonomisk kategori. Den største taksonomiske kategori er riget, de mindre. underrige, afdeling, klasse, orden, familie, slægt, art, underart osv. Dannelsen af ​​navne på mikroorganismer er reguleret af den internationale nomenklaturkode (zoologisk, botanisk, nomenklatur af bakterier, vira). Taksonomien af ​​mikroorganismer er baseret på deres morfologiske, isiologiske, biokemiske, molekylærbiologiske egenskaber.

Ifølge moderne taksonomi tilhører patogene (patogene) bakterier superriget af prokaryoter (Procaryotae), riget af eukaryoter (Eucaryotae), svampe - til riget Mycota (Mycota), protozoer - til riget af protozoer, vira - til kongeriget Vira.

Udsigt - et sæt mikroorganismer med en fælles oprindelsesrod og de nærmeste fænotypiske træk og egenskaber. ( Se - et evolutionært sæt af individer med en enkelt type organisation, som under standardbetingelser manifesteres af lignende fænotypiske træk: morfologiske, fysiologiske, biokemiske osv.)

Befolkning - et sæt individer af samme art, der lever inden for en biotop (et territorialt begrænset område af biosfæren med relativt homogene livsbetingelser).

Stamme - rene kulturer af mikrober af samme art, opnået fra forskellige kilder eller fra samme kilde på forskellige tidspunkter.

Ren kultur - en population af individer af samme art. (fra én mikrobiel celle på et kunstigt næringsmedium).

5. Mikroskopimetoder. Mikroskopisk metode til diagnosticering af infektionssygdomme.

Luminescens (eller fluorescens) mikroskopi. Baseret på fænomenet fotoluminescens.

Luminescens- gløden af ​​stoffer, der opstår efter eksponering for enhver energikilde: lys, elektronstråler, ioniserende stråling. Fotoluminescens- luminescens af et objekt under påvirkning af lys. Hvis du belyser en selvlysende genstand med blåt lys, så udsender den røde, orange, gule eller grønne stråler. Resultatet er et farvebillede af objektet.

Mørkefeltsmikroskopi. Mørkefeltsmikroskopi er baseret på fænomenet lysdiffraktion under kraftig lateral belysning af bittesmå partikler suspenderet i en væske (Tyndall-effekt). Effekten opnås ved hjælp af en paraboloid eller cardioid kondensator, som erstatter den konventionelle kondensator i et biologisk mikroskop.

Fasekontrastmikroskopi. Fasekontrastanordningen gør det muligt at se gennemsigtige genstande gennem et mikroskop. De opnår høj billedkontrast, som kan være positiv eller negativ. Positiv fasekontrast er et mørkt billede af et objekt i et lyst synsfelt, negativt - et lyst billede af et objekt mod en mørk baggrund.

Til fasekontrastmikroskopi anvendes et konventionelt mikroskop og en ekstra fasekontrastanordning samt specielle illuminatorer.

Elektronmikroskopi. Giver dig mulighed for at observere objekter, der er uden for lysmikroskopets opløsning (0,2 μm). Elektronmikroskopet bruges til at studere vira, den fine struktur af forskellige mikroorganismer, makromolekylære strukturer og andre submikroskopiske objekter.

I daglig praksis på et bakteriologisk laboratorium bruges mikroskopisk undersøgelse normalt til accelereret orienteringsdiagnostik.

Mikroskopiens hovedopgaver: identifikation af patogenet i klinisk materiale, omtrentlig identifikation baseret på bestemmelse af karakteristiske morfologiske og tinktielle tegn på mikroorganismer samt undersøgelse af farvede udstrygninger fra kolonier af rene kulturer. I nogle infektionssygdomme, hvis årsagsmidler er karakteriseret ved morfologiens specificitet (protozosygdomme, helminthiaser, svampesygdomme, spiroketose), er mikroskopisk undersøgelse den vigtigste eller en af ​​de vigtigste diagnostiske metoder.

Materialet til mikroskopisk undersøgelse kan være blod, knoglemarv, cerebrospinalvæske, punctates af lymfeknuder, afføring, duodenalt indhold og galde, urin, opspyt, udflåd fra urinvejene, vævsbiopsier, udstrygninger fra slimhinder (mundhule, palatine mandler, næse, skeden osv.).

6. Metoder til farvning af mikrober og deres individuelle strukturer.

Malemetoder. Farvning af udstrygningen udføres ved simple eller komplekse metoder. Enkle består i at farve lægemidlet med et farvestof; komplekse metoder (ifølge Gram, Ziehl - Nielsen osv.) omfatter sekventiel brug af flere farvestoffer og har en differentialdiagnostisk værdi. Forholdet mellem mikroorganismer og farvestoffer betragtes som farveegenskaber. Der er specielle farvningsmetoder, der bruges til at identificere flageller, cellevæg, nukleoid og forskellige cytoplasmatiske indeslutninger.

Med enkle metoder farves udstrygningen med et hvilket som helst farvestof ved hjælp af anilinfarvestoffer (basiske eller sure). Hvis den farvende ion (kromofor) er en kation, så har farvestoffet grundlæggende egenskaber, hvis kromoforen er en anion, så har farvestoffet sure egenskaber. Syrefarvestoffer - erythrosin, sur fuchsin, eosin. De vigtigste farvestoffer er ensianviolet, krystalviolet, methylenblåt, basisk fuchsin. Hovedsageligt basisfarvestoffer bruges til farvning af mikroorganismer, som er mere intensivt bundet af sure komponenter i cellen. Fra tørre farvestoffer, der sælges i form af pulvere, fremstilles mættede alkoholopløsninger, og fra dem - vand-alkoholopløsninger, som tjener til at farve mikrobielle celler. Mikroorganismer farves ved at hælde farvestoffet på overfladen af ​​udstrygningen i en vis tid. Farvning med basisk fuchsin udføres i 2 minutter, med methylenblåt - 5-7 minutter. Derefter vaskes udstrygningen med vand, indtil de strømmende vandstrømme bliver farveløse, tørres ved forsigtigt dup med filterpapir og mikroskoperes i et nedsænkningssystem. Hvis udstrygningen er korrekt farvet og vasket, så er synsfeltet helt gennemsigtigt, og cellerne er intenst farvede.

Komplekse farvningsmetoder bruges til at studere strukturen af ​​celler og differentieringen af ​​mikroorganismer. De farvede udstrygninger mikroskoperes i et nedsænkningssystem. Påfør sekventielt visse farvestoffer på stoffet, der adskiller sig i kemisk sammensætning og farve, bejdsemidler, alkoholer, syrer osv.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mikrobiologi - en videnskab, der studerer mikroorganismers struktur, egenskaber og vitale aktivitet. Fødevarer er en gunstig grobund for udvikling af mikrober, som ved deres virkning kan ændre fødevarernes egenskaber og kvalitet, hvilket gør det farligt for menneskers sundhed.

Mikrober - encellede organismer - er udbredt i jord, vand, luft.

Nogle mikrober spiller en positiv rolle, mens andre spiller en negativ rolle.

Mikrobiel morfologi (bakterier, skimmelsvampe, gær, vira)

Navn på mikrober	Form	Avlsmetode
Bakterier er encellede mikroorganismer med en størrelse på 0,4 - 10 mikron.	Opdelt i: 1) kokker - sfæriske (mikrokokker, diplokokker, tetrakokker) 2) pinde (enkelt, dobbelt, kæder) 3.vibrios buede og 4.spirilla spiral snoet 5.spirocheter dannes	Ved simpel opdeling i 20-30 minutter.
Skimmelsvampe er encellede eller flercellede planteorganismer, der kræver mad og adgang til luft.	De er i form af aflange sammenflettede tråde med en tykkelse på 1-15 mikron.	Ved hjælp af hyfer og sporer.
Gær er en encellet immobil mikroorganisme.	Der er forskellige former: rund, oval, stangformet	Under gunstige forhold i flere timer på følgende måder: knopskydning, sporer og deling.
Virus er partikler, der ikke har en cellulær struktur, har en slags stofskifte, evnen til at reproducere.	Der er runde, rektangulære og trådformede former, der varierer i størrelse fra 8 til 150 nm.

Mikrobiel fysiologi

Mikrober består som alle levende ting af proteiner (6-14%), fedtstoffer (1-4%), kulhydrater, mineraler, vand (70-85%), enzymer.

Vand udgør hovedparten af ​​mikroorganismecellen. Dens mængde varierer fra 70 til 85% i vegetative celler og omkring 50% i sporer. Alle vigtige organiske og mineralske stoffer i den mikrobielle celle opløses i vand, og de vigtigste biokemiske processer (hydrolyse af proteiner, kulhydrater osv.) finder sted.

Proteiner - grundlaget for mikroorganismers vitale strukturer. De er en del af cellens cytoplasma, kerne, membraner og andre strukturer. 1> mikrobielle træer består af aminosyrer.

Kulhydrater- er en del af skallen, slimhindekapsler, proto-plasma og i form af glykogenkorn - et reservenæringsstof. Kulhydrater kommer ind i den mikrobielle celle fra miljøet og bruges af cellen som energikilde.

Klassificering og fysiologi af mikroorganismer

Cellerne indeholder både simple og komplekse kulhydrater (stivelse, glykogen, fibre).

Fedtstoffer- i en lille mængde er en del af cytoplasmaet, kerner i form af komplekse forbindelser med proteiner. Fedtstoffer tjener som energikilde for mikroorganismer.

Mineraler spiller en vigtig rolle i konstruktionen af ​​komplekse proteiner, vitaminer, enzymer i den mikrobielle celle. Opløselige mineraler opretholder et normalt niveau af intracellulært osmotisk tryk (turgor).

Mineralske stoffer af mikrober præsenteres i form af: fosfor, natrium, magnesium, jern, svovl osv.

Enzymer- stoffer, der accelererer (katalysatorer) biokemiske processer og er placeret inde i cellen af ​​mikrober. Mikrober indeholder forskellige enzymer, hvoraf nogle påvirker biokemiske processer inde i cellen, andre frigives udenfor, behandler miljømæssige stoffer, forårsager gæring, henfald og andre processer i fødevarer.

Mikrobiel ernæring. Mikrober lever af proteiner, fedtstoffer, kulhydrater, mineraler, som trænger ind i cellen i opløst form gennem membranen ved osmose (diffusionsprocessen gennem en semipermeabel membran). Proteiner og komplekse kulhydrater assimileres først af mikrober, efter at de er nedbrudt til simple bestanddele af enzymer udskilt af mikroorganismer.

For normal ernæring af mikrober er et vist forhold mellem koncentrationen af ​​stoffer nødvendigt både inde i mikroorganismens celle og i miljøet. Den mest gunstige koncentration er 0,5% natriumchlorid i miljøet. I et miljø, hvor koncentrationen af ​​opløselige stoffer er meget højere (2-10%) end i cellen, passerer vand fra cellen ind i miljøet, der sker dehydrering og svind af cytoplasmaet, hvilket fører til mikrobens død. Denne egenskab af mikroorganismer bruges, når madvarer konserveres med sukker (marmelade) eller salt (saltning af kød, fisk).

Vejrtrækning bakterier. Vejrtrækning er nødvendig for at mikrober kan opnå energi, der giver alle livsprocesser. I henhold til måden at trække vejret på er mikrober opdelt i aerobe, behov for ilt i luften (skimmelsvampe, eddikesyrebakterier); anaerobe, lever og udvikler sig i fravær af ilt (botulinus, smørsyrebakterier), betinget(valgfri) anaerobe, udvikles både i nærvær af ilt og uden det (mælkesyrebakterier, gær).

Gærbiologi

5. Gærmorfologi

Makromorfologiske karakterer er meget varierende og afhænger stærkt af sammensætningen af ​​mediet og dyrkningsbetingelserne; derfor er de af meget begrænset betydning i gærtaksonomien. ... Gærkulturer vokser i tætte miljøer ...

Vegetativ formering af buske

1.2 Avlsmetoder for buske

Buske formerer sig ved stiklinger, frø, lagdeling. Frøreproduktion af de fleste nåletræer er ofte vanskelig på grund af den lave kvalitet og langsigtede spiring af frø samt den langsomme vækst af frøplanter ...

Vegetativ formering af nåletræer

1.2 Avlsmetoder for nåletræer

Frøreproduktion af de fleste nåletræer er ofte vanskelig på grund af den lave kvalitet og langsigtede spiring af frø samt den langsomme vækst af frøplanter ...

Genetisk modificerede organismer. Principper for opnåelse, ansøgning

1.2.1 Metoder til opnåelse af GM-mikroorganismer

Organismers evne til at syntetisere visse biomolekyler, primært proteiner, er kodet i deres genom. Derfor er det nok at "føje" det ønskede gen, taget fra en anden organisme, til bakterien ...

Mikrobiologi

2. Energimetabolisme af mikrober. Metoder til at opnå energi - gæring, vejrtrækning. Bakterier respirationstyper

Mikroorganismers vitale funktioner: ernæring, respiration, vækst og reproduktion studeres af fysiologi. De fysiologiske funktioner er baseret på kontinuerlig stofskifte (metabolisme). Essensen af ​​stofskiftet består af to modsatte ...

Mikrobiologi af drikkevand

1.1 Regelmæssigheder af det kvantitative og kvalitative indhold af mikroorganismer i ferskvandsforekomster fra forskellige faktorer

Mikrofloraen i forskellige vandområder indeholder en tilstrækkelig mængde næringsstoffer, som er den vigtigste faktor, der bidrager til udviklingen af ​​mikroorganismer. Jo rigere den er på organisk stof ...

Fiskens indre morfologi

2.8 Reproduktionssystem og reproduktionsmetoder

Fiskeopdrætsmetoder er forskellige. Nogle viviparøse - aktive unge kommer frem fra moderens krop. Resten er oviparøse, dvs. gyde, befrugtet i det ydre miljø. Nogle fisks reproduktive adfærd er ret ejendommelig ...

Morfologi og klassifikation af prokaryoter og eukaryoter. Mikroorganismers genetik

4. Morfologi og klassificering af eukaryoter (mikroskopiske svampe og gær)

Eukaryoter (filamentøse svampe og gærsvampe). Svampe. Generelle egenskaber. Svampe (Musota) er en omfattende og varieret gruppe af planteorganismer. De indeholder ikke klorofyl ...

1.

Overførsel af genetisk materiale i actinomycetes

Overførsel af genetisk materiale og genetisk kortlægning i actinomycetes

2. Genetisk kortlægning af actinomycetes

Genetik af actinomycetes er blevet undersøgt godt nok. For de mest undersøgte arter siden slutningen af ​​50'erne. detaljerede genetiske kort med mange markører anvendt på dem blev kompileret på basis af konjugeringskryds ...

Skimmelsvampe

1. Metoder til formering af skimmelsvampe.

2.2. Klassificering og morfologi af bakterier

Metoder til dannelse og reproduktion af sporer. Værdien af ​​aseksuel sporulation til identifikation af slægten af ​​svampe

Reproduktion foregår ved at dividere i tværgående retning. Ved deling deler bakterien sig i to lige store eller ulige dele. De resulterende to celler betragtes som mor og datter ...

Reproduktion er en af ​​de grundlæggende egenskaber ved levende ting. Metoder og former for reproduktion af organismer

Afsnit 2. De vigtigste metoder og former for reproduktion

Reproduktionsprocessen er ekstremt kompleks og er forbundet ikke kun med overførsel af genetisk information fra forældre til afkom, men også med organismers anatomiske og fysiologiske egenskaber, med deres adfærd, hormonkontrol ...

Mikroorganismers rolle i kredsløbet af kemiske elementer i naturen

6. Mikroorganismers rolle i fosforkredsløbet. Forskellige typer af bakterieliv baseret på brug af fosforforbindelser

Fosforkredsløbet er noget anderledes end andre grundstoffers kredsløb. Frigivelsen af ​​fosfor fra organiske forbindelser sker som følge af henfaldsprocesser. Der er dog indtil videre ikke fundet mikroorganismer ...

Reproduktionsmetoder i forskellige mikroorganismer, essensen og kemien af ​​deres respiration

2. Karakteristika for aerobe og anaerobe mikroorganismer. Essensen og kemien af ​​respiration i mikroorganismer

Behovet for energi er tilvejebragt af processerne i energimetabolisme, hvis essens er oxidation af organiske stoffer, ledsaget af frigivelse af energi ...

Kulbrinteoxiderende mikroorganismer - lovende genstande for miljømæssig bioteknologi

1.3 Transformationer udført af sporer af svampe og actinomycetes

De transformationer, som tvister har medført, fortjener særlig opmærksomhed. De har en række bekvemmeligheder som arbejdsgange. Uventet høj enzymatisk aktivitet demonstreret af sporer ...

BAKTERIE(græsk bakterion coli) er en gruppe mikroskopiske, hovedsageligt encellede, organismer, der er forskellige i biol, egenskaber og er udbredt på Jorden, og tilhører de lavere livsformer.

Den første information om bakterier blev opnået i det 17. århundrede fra Levenguks forskning, som opdagede deres grundlæggende former. Bakterier kan eksistere under en lang række forhold.

De fleste af dem mangler klorofyl. Undtagelserne er anaerobe lilla og grønne svovlbakterier, samt ikke-svovlagtige lilla bakterier, der indeholder klorofyl og bruger solenergi til fotosyntese. Bakterier kan assimilere uorganisk kulstof og nitrogen, bruge mange uorganiske og organiske forbindelser som energikilder, omdanne kulstof, nitrogen, svovl, jern og andre grundstoffer.

Sammen med alger er bakterier blandt de ældste organismer på jorden. Bakteriers cellulære struktur ligner blågrønalger, actinomycetes (se) og spirochetes (se), som bakterier menes at være fylogenetisk beslægtede med. Blandt bakterier er der arter, der forårsager sygdomme hos mennesker, dyr og højere planter.

Taksonomi

De første forsøg på at klassificere bakterier efter morfologiske egenskaber blev gjort i det 18. århundrede. Senere blev klassificeringen baseret på fysiologiske tegn. Som taksonomiske karakterer blev de mest stabile brugt - form, farve ifølge Tpainy (se Gram-metoden), sporulation, respirationstype, biokemiske, antigene og andre egenskaber, dog indtil nu en klassifikation baseret på princippet om fylogenetisk forhold af bakterier, under hensyntagen til evolutionære forbindelser.

Bergeys klassifikation (D. Bergey, 1957), som er baseret på de internationale regler for nomenklatur for bakterier, er blevet udbredt. Nomenklaturen opretholdes i det binomiale system, der er vedtaget i zoologiske og botaniske klassifikationer (se tabel 1). Forskellige biologiske egenskaber af bakterier blev taget som taksonomiske karakterer.

tabel 1

KLASSIFIKATION AF BAKTERIER (ifølge Burgey)

Skizomycetes klasse
	familie
Patogene bakterier
Pseudomonadales (immobile celler med polære flageller)
Eubacteriales (coccoide, stavformede bakterier med peritrichial flageller og immobile former)
	Lactobacil laceae
		Peptostreptokok
	Enterobacteriaceae
	Corynebacteriaceae
Actinomycetales (filamentøse, forgrenede celler - actinomycetes)	Mycobacteriaceae
	Actinomycetaceae
	Streptomycetaceae
Spirochaetales (bevægelige, ikke-stive bakterier, hvor cytoplasmaet er snoet i spiral omkring det aksiale filament)
Mycoplasmatales (små polymorfe, filtrerbare former)	Mycoplasmataceae
	Acholeplasmataceae
Ikke-patogene bakterier
Chlamydobacteriales
Hyphomicrobiales

Givet i tabel 1 er mycoplasmas de mindste formationer, der kun er afgrænset i stedet for en stiv cellevæg af en cytoplasmatisk membran, der er væsentligt forskellig fra bakterier, og som i øjeblikket er allokeret til en separat klasse - Mollicutes (se Mycoplasmataceae).

Morfologi

Der er tre hovedformer for bakterier - sfæriske, stavformede og spiralformede (fig. 1); en stor gruppe af filamentøse bakterier kombinerer hovedsageligt vandbakterier og indeholder ikke sygdomsfremkaldende arter.

Kugleformede bakterier - kokker, underinddeles afhængigt af cellernes placering efter opdeling i flere grupper: 1) diplococci (opdelt i et plan og arrangeret i par); 2) streptokokker (deler sig i ét plan, men adskilles ikke fra hinanden under deling og danner kæder); 3) tetracocci (opdelt i to indbyrdes vinkelrette planer, der danner grupper af fire); 4) sarciner (opdelt i tre indbyrdes vinkelrette planer, der danner kubiske grupper); 5) stafylokokker (opdelt i flere planer uden et specifikt system, der danner klynger, der ligner drueklaser). Den gennemsnitlige størrelse af kokkerne er 0,5-1 mikron (se. Cocci).

Stangformede bakterier har en strengt cylindrisk eller ægformet form, enderne af pindene kan være jævne, afrundede, spidse. Stængerne kan arrangeres i par i form af kæder, men de fleste arter er placeret uden et specifikt system. Længden af ​​stængerne varierer fra 1 til 8 mikron, den gennemsnitlige diameter er 0,5-2 mikron. Det er sædvanligt at kalde stænger faktisk for bakterier, der ikke danner sporer (se Tvister). De bakterier, der danner sporer, kaldes baciller. Ifølge den accepterede nomenklatur er aerobe former henvist til baciller. Anaerobe sporedannende bakterier omtales som clostridier. Sporedannelse i baciller og clostridier er ikke forbundet med reproduktionsprocessen. Deres sporer tilhører typen af ​​endosporer, som er runde eller ovale legemer, lysbrydende og farvning efter specielle metoder (udskrivning. Fig. 1 og 2). Arrangementet af sporer i cellen, deres størrelse og form er karakteristisk for hver type bakterier (fig. 2). Nogle stænger (mykobakterier, corynebakterier) danner filamentøse individer, andre (knudebakterier) danner forgrenede, stjerneformede former - de såkaldte bakterioider (fig. 3).

Spiralformede bakterier opdelt i vibrioer og spirillae. Krumningen af ​​kroppen af ​​vibrioer overstiger ikke en fjerdedel af spiraldrejningen. Spiriller danner bøjninger fra en eller flere hvirvler (se. Vibrios, Spirillae).

Nogle bakterier har mobilitet, som er tydeligt synlige, når de observeres med den hængende dråbemetode (se) eller andre metoder. Motile bakterier bevæger sig aktivt ved hjælp af specielle organeller - flageller (se. Bakterielle flageller) eller ved glidende bevægelser (myxobakterier).

Kapsel er til stede i en række bakterier og er deres ydre strukturelle komponent (fig. 4 og farve. fig. 3). En række bakterier, der ligner kapslen, har en dannelse i form af et tyndt slimlag på celleoverfladen. Hos nogle bakterier dannes kapslen afhængigt af betingelserne for deres eksistens. Nogle bakterier danner kun kapsler i makroorganismen, andre - både i kroppen og udenfor den, især på næringsmedier, der indeholder øgede koncentrationer af kulhydrater. Nogle bakterier danner kapsler uanset eksistensbetingelserne (se Kapselbakterier). Kapslen fra de fleste bakterier indeholder polymeriserede polysaccharider bestående af pentoser og aminosukkere, uronsyrer, polypeptider og proteiner. Kapslen er ikke en amorf formation, men er opbygget på en bestemt måde. Hos nogle bakterier, for eksempel pneumokokker, bestemmer kapslen deres virulens, såvel som nogle antigene egenskaber af bakteriecellen.

Cellevæg bakterier bestemmer deres form og sikrer bevarelsen af ​​cellens indre indhold. I henhold til egenskaberne ved den kemiske sammensætning og struktur af cellevæggen differentieres bakterier ved hjælp af Gram-farvning.

Strukturen af ​​cellevæggen er forskellig i gram-positive og gram-negative bakterier. Cellevæggens hovedlag, der er karakteristisk for alle typer bakterier, er det stive lag (synonym: mucopeptidlag, murein, peptidoglycan; sidstnævnte navn matcher bedst lagets kemiske struktur), hvori gentagne rester af aminosukkere - Der indføres N-acetylglucosamin og N-acetylmuraminsyre, der danner grundlaget for en lineær polymer - murein.

Et polypeptid er forbundet med N-acetylmuraminsyreresten, som hos de fleste bakterier består af fire aminosyrerester - L-alanin, D-glutaminsyre, L-lysin eller diaminopimelinsyre (DAP) og D-alanin i et molforhold på 1: 1: 1 : 1. I sammensætningen af ​​peptidet kan der, afhængigt af typen af ​​bakterier, observeres variationer. Lysin eller DAP kan erstattes af ornithin, 2,6-diaminosmørsyre osv. Nogle gange er en yderligere aminosyre knyttet til glutaminsyreresten. Peptidkæderne er forbundet med hinanden af ​​tværbundne polypeptidkæder, hvis sammensætning varierer meget i forskellige bakteriearter. Tværbindinger, for eksempel i stafylokokker, dannes af pentaglycinbroer, der forbinder D-alanin fra en peptidenhed med lysin i en anden. I nogle bakterier er tværbinding identisk med peptidenheder. I E. coli er peptidkæder forbundet direkte til hinanden gennem D-alanin i den ene kæde og DAP i den anden. En skematisk repræsentation af peptidoglycan er vist i fig. 5.

Foruden peptidoglycan har gram-positive bakterier teichoic syrer (ribit teichoic og glycerol teichoic), som også danner en polymer og er kovalent bundet til peptidoglycan. Teichuronsyre og 2-aminomannursyre findes i nogle bakterier.

Gram-negative bakteriers cellevægge omfatter ud over det stive lag lipoprotein- og lipopolysaccharidlag. Lipopolysaccharidlaget (L PS) er det mest undersøgte i enterobakterier, og især Salmonella. L PS er et phosphoryleringskompleks af heteropolysaccharider, der er kovalent bundet til et glucosaminholdigt lipid (lipid A). Sammensætningen af ​​L PS inkluderer cellens O-antigen (i enterobakterier). Polysacchariddelen af ​​L PS består af hovedstrukturen (grundlæggende) og den O-antigeniske del. Den grundlæggende del, der er iboende i alle enterobakterier, omfatter heptose, 2-keto-3-deoxyoctonat (KDO), glucose, galactose og N-acetyl-glucosamin. Gennem EDC'en er basisdelen fastgjort til komponenten bestående af lipid A, ethanolamin, fosfat og EDC. På den anden side (ydre side) er sidekæder dannet af gentagne oligosaccharidenheder knyttet til grundstrukturen. Eksterne polysaccharidkæder er artsspecifikke og er somatiske O-antigener. O-specificitet bestemmes af kulhydratsammensætningen af ​​hele sidekæden, sekvensen af ​​kulhydrater og terminalt sukker, 6-deoxy eller 3,6-dideoxyhexose. Arvelige lidelser i biosyntesen af ​​LPS af enterobakterier af den grundlæggende del eller O-sidekæder fører til fremkomsten af ​​R-former af mutanter (se Dissociation af bakterier).

Ris. 6. Strukturen af ​​enterobacteriaceae-cellen (skematisk billede): 1- determinantgrupper af O-antigenet; 2 - lipoproteinlag; 3 - flagellum (H-antigen); 4 - cytoplasmatisk membran; 5 og b - ribosomer i cytoplasmaet; 7 - nukleoid; 8 kapsler; 9 - lipopolysaccharidlag; 10 - stift lag af cellevæggen.

Lipoprotein lag(LP) i gram-negative bakterier er ifølge Weidel det ydre lag af cellevæggen. LPS indtager en mellemposition, den mest dybtliggende er det stive lag. Dette skema forklarer ikke påvisningen af ​​O-antigenet uden foreløbig ødelæggelse af LP. Derfor blev andre skemaer for vægstruktur foreslået, ifølge hvilke LP ikke dækker bakteriecellen med et kontinuerligt lag, men LPS passerer gennem den i formen af ​​"skud", som vist i fig. 6. Denne idé blev bekræftet af immunokemiske metoder ved anvendelse af ferritin i studiet af lokaliseringen af ​​O-antigenet.

I nogle gram-positive bakterier består cellevæggen, ligesom i gram-negativ, ikke kun af et stift lag, men har en flerlagsstruktur. For eksempel omfatter det i streptokokker et proteinlag, et mellemliggende lipopolysaccharid og et indre stift lag. Cellevæggen er ikke en enzymatisk inert struktur. Det indeholder autolytiske enzymer, phosphatase, adenosin triphosphatase.

Cytoplasmatisk membran bakterier støder op til den indre overflade af cellevæggen, adskiller den fra cytoplasmaet og er en funktionelt meget vigtig bestanddel af cellen. Redox-enzymer er lokaliseret i membranen, de vigtigste cellefunktioner er forbundet med membransystemet, såsom deling, biosyntese af en række komponenter, kemo- og fotosyntese osv. Membranens tykkelse er hos de fleste bakterier 7-10 nm. Det blev fundet ved den elektronmikroskopiske metode, at det består af tre lag: to elektrontætte og et mellemliggende - elektrontransparent. Membranen indeholder proteiner, fosfolipider, lipoproteiner, en lille mængde kulhydrater og nogle andre forbindelser. Mange proteiner i B.s membran er enzymer, der deltager i respirationsprocesserne såvel som i biosyntesen af ​​komponenter i cellevæggen og kapslen. I membranens sammensætning bestemmes også permeaser, som sikrer overførsel af opløselige stoffer ind i cellen. Membranen tjener som en osmotisk barriere, den har selektiv semipermeabilitet og er ansvarlig for indtrængen af ​​næringsstoffer i cellen og udgangen af ​​metaboliske produkter fra den.

Ud over den cytoplasmatiske membran indeholder bakteriecellen indre membransystem, kaldet mesosomer, som sandsynligvis er derivater af den cytoplasmatiske membran; deres struktur varierer i forskellige typer af bakterier. De mest udviklede mesosomer er i gram-positive bakterier. Strukturen af ​​mesosomer er ikke ensartet, deres polymorfi observeres selv i den samme art af bakterier. Interne membranstrukturer kan repræsenteres af simple invaginationer af den cytoplasmatiske membran, formationer i form af vesikler eller løkker (oftere i gram-negative bakterier), i form af vakuolære, lamellære, rørformede formationer. Mesosomer er oftest lokaliseret ved celleskillevæggen (fig. 7), deres forbindelse med nukleoiden er også noteret. Da enzymerne af respiration og oxidativ fosforylering findes i mesosomer, anser mange forfattere dem for at være analoger af mitokondrierne i højere celler. Det antages, at mesosomer er involveret i celledeling, fordeling af datterkromosomer i delende celler og sporulation. Funktionerne nitrogenfiksering, kemo- og fotosyntese er også forbundet med cellemembranapparatet. Det kan derfor antages, at cellemembraner spiller en vis form for koordinerende rolle i den rumlige organisering af en række enzymsystemer og celleorganeller.

Ris. 4 . Volutin korn i corynebakterier

Cytoplasma og indeslutninger... Cellens indre indhold består af cytoplasmaet (se), som er en kompleks blanding af forskellige organiske forbindelser i kolloid tilstand. På ultratynde snit af cytoplasmaet (fig. 7) blev der fundet et stort antal korn, hvoraf de fleste er ribosomer. Bakteriens cytoplasma kan indeholde intracellulære indeslutninger (farve. Fig. 4-6) i form af granulat af glykogen, stivelse, fedtstoffer. En række bakterier i cytoplasmaet indeholder volutin-granulat, bestående af uorganiske polyphosphater, metaphosphater og forbindelser tæt på nukleinsyrer. Volutins rolle er ikke fuldt ud forstået. Nogle forfattere, på grundlag af dets forsvinden under cellesult, betragter volutin som reservenæringsstoffer. Volutin har en affinitet for basiske farvestoffer, udviser kromofilicitet og metakromasi og kan let påvises i celler i form af store granula, især med specielle farvningsmetoder.

Ribosomer bakterier er stedet for syntesen af ​​celleproteiner, hvorunder der dannes strukturer, bestående af et stort antal ribosomer (op til 20), kaldet polyribosomer eller, oftere, polysomer (fig. 8). MRNA deltager i dannelsen af ​​polosomet. Ved slutningen af ​​syntesen af ​​dette protein desintegrerer polysomerne igen i enkelte ribosomer eller underenheder. Ribosomer kan lokaliseres frit i cytoplasmaet, men en betydelig del af dem er forbundet med cellemembraner. På ultratynde snit af de fleste bakterier findes ribosomer i cytoplasmaet i form af granulat med en diameter på omkring 20 nm. Ribosomer af E. coli oprenset i nærvær af magnesiumioner udfældes ved ultracentrifugering ved en sedimentationshastighed på 70 S. Ved lavere magnesiumkoncentrationer dissocieres de i to underenheder med sedimentationskonstanter 50 S og 30 S. Det menes, at 50 S. partikel er sfærisk, og 30 S - fladtrykt form. Når koncentrationen af ​​70 S magnesiumioner stiger, danner partiklerne dimerer. I en fri tilstand (uden for proteinsyntese) er ribosomer i en dissocieret tilstand i den ribosomale fraktion af celler. Dissociationen af ​​ribosomer til underenheder stimuleres af en særlig dissociationsfaktor. 50 S og 30 S underenheder har en mole. vægt henholdsvis 1,8106 og 0,85-106. Begge partikler er sammensat af ribosomalt RNA (eller r-RNA) og protein. 50 S partiklen indeholder et molekyle af 23 S og 5 S r-RNA. 30 S partiklen indeholder et molekyle af 16 S r-RNA. Proteinsammensætningen af ​​ribosomer er heterogen. 30 S-partikler er sammensat af enogtyve og 50 S-partikler af tredive til femogtredive forskellige proteiner. Nogle af proteinerne i 30 S ribosompartiklerne er nødvendige både til samling af ribosomer og for deres funktion, mens den anden del kun er vigtig funktionelt. Ribosomalt RNA er afgørende for den korrekte samling og organisering af ribosomer.

Graden af ​​ribosomaggregation reguleres af magnesiumioner. Ribosomerne indeholder polyaminer og ribonuklease I, som menes at være involveret i hydrolysen af ​​mRNA.

Ris. 10. Radioautografi af coli-kromosomet. En cirkulær lukket struktur er synlig; øverst til venstre - replikationsskema: X - startpunkt for replikation, Y - vækstpunkt; А - repareret område; B - urapporteret område; B - replikationspunkt.

Kerne. Bakterier har en diskret nuklear struktur, på grund af strukturens unikke karakter, kaldet nukleiidet (fig. 9). B.'s nukleoider indeholder hovedparten af ​​cellens DNA. De er farvet med Feilgen-metoden (se Deoxyribonukleinsyrer), er tydeligt synlige, når de farves efter Romanovsky - Giemsa (se Romanovsky - Giemsa-metoden), efter syrehydrolyse eller i levende tilstand med fasekontrastmikroskopi, samt på ultratynde snit i et elektronmikroskop (fig. 7 og 9). En nukleoid er defineret som en kompakt enkelt- eller dobbeltformation. I voksende kulturer optræder nukleoider ofte som todelte formationer, hvilket afspejler deres opdeling. Der blev ikke fundet mitotisk opdeling af nukleare strukturer i bakterier. Formen af ​​nukleoider og deres fordeling i cellen er meget varierende og afhænger af en række årsager, herunder kulturens alder. På elektronmikrofotografier er lette områder med lavere optisk tæthed synlige ved nukleoidernes placering. Den nukleare vakuol er ikke adskilt fra cytoplasmaet af den nukleare kappe. Vakuolformen er ikke konstant. De nukleare områder er fyldt med bundter af tynde tråde, der danner en kompleks vævning. I sammensætningen af ​​de nukleare strukturer af bakterier blev der ikke fundet histoner (se); tyder på, at polyaminer spiller deres rolle i bakterier. Bakteriens kerner er ikke som andre organismers kerner. Dette tjente som grundlag for tildelingen af ​​bakterier i gruppen af ​​prokaryoter, i modsætning til eukaryoter, som har en kerne, der indeholder kromosomer, en membran og deler sig ved mitose. Den bakterielle nukleoid er forbundet med mesosomet. Arten af ​​forbindelsen kendes endnu ikke. Bakteriers kromosom har en cirkulært lukket struktur. Dette blev vist ved radioautografi i E. coli (fig. 10), tidligere mærket med 3H-thymidin. Strukturen af ​​DNA blev bedømt ved fordelingen af ​​korn af mærket thymidin. Det er beregnet, at længden af ​​det lukkede celle-DNA i en ring er 1100-1400 µm, og molekylvægten er 2,8 × 109 [J. Cairns, 1963].

Flagella og villi... På overfladen af ​​nogle bakterier er der bevægelsesorganeller - flageller (fig. 11). De kan påvises ved hjælp af specielle farvningsteknikker, mørkfeltsmikroskopi eller et elektronmikroskop. Flagella har en spiralform, og spiralens stigning er specifik for hver type bakterier. Baseret på antallet af flageller og deres placering på celleoverfladen skelnes følgende grupper af bevægelige mikrober: monotrichs, amphitrichs, lophotrichs og peritrichs. Monotrichs har en flagellum placeret ved en af ​​cellens poler og, sjældnere, subpolær eller lateral. Hos amphitrichs er en flagel placeret ved hver pol af cellen. Lophotrichs har et bundt flageller ved en eller to poler af cellen. I peritricher er flageller fordelt i nogen bestemt rækkefølge i hele cellekroppen.

MA Peshkov (1966) tilbyder en lidt anderledes terminologi. Han kombinerer amfi og lophotrichs med udtrykket "multrichs" og skelner mellem en blandet type, som har to eller flere flageller af forskellige typer på forskellige fastgørelsespunkter. Basen af ​​flagellen (blepharoplast) er placeret i den cytoplasmatiske membran. Flagellerne er næsten udelukkende sammensat af et protein kaldet flagellin.

På overfladen af ​​nogle bakterier (enterobakterier) er der udover flageller villi (fimbriae, pili), kun synlige under et elektronmikroskop (fig. 12). Der er flere morfologiske typer af villi. Den første type (generel) og villi, der kun eksisterer i nærværelse af seksuelle faktorer i cellen, er mest fuldt ud undersøgt (se Seksuel faktor af bakterier). Villi af den generelle type dækker hele overfladen af ​​cellen og er sammensat af protein; genital villi udgør 1-4 pr. celle. Både disse og andre har antigen aktivitet (se. Konjugering i bakterier).

Fysiologi

Ved kemisk sammensætning bakterier adskiller sig ikke fra andre organismer.

Bakterier indeholder kulstof, nitrogen, brint, oxygen, fosfor, svovl, calcium, kalium, magnesium, natrium, klor og jern. Deres indhold afhænger af typen af ​​bakterier og dyrkningsbetingelser. En obligatorisk kemisk komponent i bakterieceller, ligesom andre organismer, er vand, som er et universelt spredningsmedium af levende stof. Det meste af vandet er gratis; dens indhold er forskelligt for forskellige bakterier og er 70-85 % af bakteriernes våde vægt. Ud over gratis er der en ionfraktion af vand og vand forbundet med kolloide stoffer. Med hensyn til sammensætningen af ​​organiske komponenter ligner bakterieceller celler fra andre organismer, dog forskellige i tilstedeværelsen af ​​visse forbindelser. Bakterierne omfatter proteiner, nukleinsyrer, fedtstoffer, mono-, di- og polysaccharider, aminosukkere osv. Bakterier har usædvanlige aminosyrer: diaminopimelin (findes også i blågrønalger og rickettsia); N-methylysin, som er en del af flagellinen fra nogle bakterier; D-isomerer af nogle aminosyrer. Indholdet af nukleinsyrer afhænger af dyrkningsbetingelser, vækstfaser, fysiologiske og funktionelle tilstand af celler. DNA-indholdet i cellen er mere konstant end RNA-indholdet. Nukleotidsammensætningen af ​​DNA er uændret under udviklingen af ​​bakterier, artsspecifik, og bruges som et af de vigtigste taksonomiske træk. Bakterielle lipider er forskellige. Blandt dem er fedtsyrer, fosfolipider, voks, steroider. Nogle bakterier danner pigmenter (farve fig. 7-9) med en intensitet, der varierer meget i samme art og afhænger af vækstbetingelserne. Faste dyrkningsmedier er mere befordrende for dannelsen af ​​pigmenter. Ved kemisk struktur skelnes carotenoid, quinon, melanin og andre pigmenter, som kan være røde, orange, gule, brune, sorte, blå eller grønne. Oftest er pigmenter uopløselige i næringsmedier og farver kun celler. Vandopløselige pigmenter (pyocyanin) diffunderer ind i mediet og farver det. Bakteriepigmenterne omfatter også bakteriochlorophyll, som giver en lilla eller grøn farve til nogle fotosyntetiske bakterier.

Enzymer bakterier er opdelt i kun at fungere inde i cellen (endozymer) og kun uden for cellen (exozymer). Endoenzymer katalyserer hovedsageligt syntetiske processer, respiration osv. Exozymer katalyserer hovedsageligt hydrolysen af ​​højmolekylære substrater til forbindelser med en lavere molekylvægt, som kan trænge ind i cellen.

I cellen er enzymer forbundet med de tilsvarende strukturer og organeller. For eksempel er autolytiske enzymer forbundet med cellevæggen, redoxenzymer - med den cytoplasmatiske membran, enzymer forbundet med DNA-replikation - med membranen eller nukleoiden.

Enzymaktiviteten afhænger af en række forhold, primært af temperaturen på voksende bakterier og mediets pH. Et fald i temperaturen reducerer reversibelt, og en stigning til visse grænser (40-42 °) øger enzymernes aktivitet. Hos termofile og psykrofile bakterier falder den optimale enzymaktivitet sammen med den optimale væksttemperatur. Den optimale temperatur for mesofile bakterier, som patogene bakterier tilhører, er cirka 37 °. Den optimale pH er generelt i området 4-7. Der er variationer i pH-optimum. Enzymer af bakterier, hvis aktivitet ikke afhænger af tilstedeværelsen af ​​et substrat i dyrkningsmediet, kaldes konstitutive. Enzymer, hvis syntese afhænger af tilstedeværelsen af ​​et substrat i miljøet, kaldes inducerbare (det gamle navn er adaptivt). For eksempel begynder dannelsen af ​​β-galactosidase i E. coli først, når laktose tilsættes mediet, hvilket inducerer syntesen af ​​dette enzym.

Enzymsyntese styres af inhibering af slutproduktet eller ved induktion og repression.

Den enzymatiske aktivitet af bakterier bruges til deres identifikation, oftest studeres de saccharolytiske og proteolytiske egenskaber. Nogle enzymer produceret af patogene bakterier er virulensfaktorer (se).

Ernæring... Bakterier bruger kun næringsstoffer i form af relativt små molekyler, der trænger ind i cellen. Denne måde at fodre på, som er typisk for alle organismer af planteoprindelse, kaldes holofytisk. Komplekse organiske stoffer (protein, polysaccharider, fibre osv.) kan kun tjene som en kilde til ernæring og energi efter deres foreløbige hydrolyse til enklere forbindelser, der er opløselige i vand eller lipoider. Forskellige forbindelsers evne til at trænge ind i cellernes cytoplasma afhænger af den cytoplasmatiske membrans permeabilitet og næringsstoffets kemiske struktur.

De næringsstoffer, som bakterier lever af, er slående forskelligartede. Det vigtigste element, der er nødvendigt for levende organismer, er kulstof. Nogle typer bakterier (autotrofer) kan bruge uorganisk kulstof fra kuldioxid og dets salte (se Autotrofe organismer), andre (heterotrofer) - kun fra organiske forbindelser (se Heterotrofe organismer). Langt de fleste bakterier er heterotrofer. En ekstern energikilde er påkrævet for at assimilere kulstof. Nogle få bakteriearter med fotosyntetiske pigmenter bruger energien fra sollys. Disse bakterier kaldes fotosyntetiske bakterier. Blandt dem er autotrofer (grønne og lilla svovlbakterier) og heterotrofer (ikke-svovl-lilla bakterier). De kaldes også henholdsvis fotolitotrofer og fotoorganotrofer. De fleste bakterier bruger energien fra kemiske reaktioner og kaldes kemosyntetiske. Kemosyntetiske autotrofer kaldes kemolitotrofer, og heterotrofer kaldes kemoorganotrofer.

Heterotrofe bakterier assimilerer kulstof fra organiske forbindelser af forskellig kemisk natur. Stoffer, der indeholder umættede bindinger eller carbonatomer med delvist oxiderede valenser, kan let assimileres. I denne henseende er de mest tilgængelige kulstofkilder sukkerarter, polyvalente alkoholer osv. Nogle heterotrofer kan sammen med assimilering af organisk kulstof assimilere uorganisk kulstof.

Holdningen til kvælstofkilder varierer også. Der er bakterier, der assimilerer mineralsk og endda atmosfærisk nitrogen. Andre bakterier er ude af stand til at syntetisere et proteinmolekyle eller nogle aminosyrer fra de enkleste nitrogenforbindelser. I denne gruppe er der former, der bruger nitrogen fra individuelle aminosyrer, fra peptoner, komplekse proteinstoffer og fra mineralske kilder til nitrogen med tilsætning af aminosyrer, som de ikke syntetiserer. Mange patogene bakterier tilhører denne gruppe.

Åndedrag... Nogle af de stoffer, der trænger ind i bakteriecellen, bliver oxideret, forsyner den med den nødvendige energi. Denne proces kaldes biol, oxidation eller respiration.

Biologisk oxidation reduceres hovedsageligt til to processer: dehydrogeneringen af ​​substratet med den efterfølgende overførsel af elektroner til den endelige acceptor og akkumuleringen af ​​den frigivne energi i en biologisk tilgængelig form. Den endelige elektronacceptor kan være oxygen, nogle organiske og uorganiske forbindelser. I aerob respiration er oxygen den endelige elektronacceptor. Energiprocesser, hvor den endelige acceptor af elektroner ikke er oxygen, men andre forbindelser, kaldes anaerob respiration, og nogle forskere henviser til de processer, hvor den endelige acceptor af elektroner er uorganiske forbindelser (nitrater og sulfater).

Fermentering forstås som sådanne energiprocesser, hvor organiske forbindelser fungerer på samme tid som donorer og acceptorer af elektroner.

Blandt bakterier er der strenge aerober (se), der kun udvikler sig i nærvær af ilt, obligatoriske anaerober, udvikler sig kun i fravær af ilt, og fakultative anaerober (se), der er i stand til at udvikle sig både under aerobe og anaerobe forhold. De fleste bakterier har et rumligt organiseret system af respiratoriske enzymer, kaldet respirationskæden eller elektrontransportkæden.

Bakteriel respiration er ligesom andre organismers respiration forbundet med oxidative phosphoryleringsprocesser, ledsaget af dannelsen af ​​forbindelser rige på højenergibindinger (ATP). Den energi, der er lagret i disse forbindelser, bruges efter behov.

Som energikilde kan bakterier bruge en række organiske forbindelser (kulhydrater, nitrogenholdige stoffer, fedtstoffer og fedtsyrer, organiske syrer osv.). Evnen til at opnå energi som følge af oxidation af uorganiske forbindelser er iboende i kun en lille gruppe bakterier. De uorganiske stoffer, der oxideres af dem, er specifikke for hver type bakterier. Disse bakterier omfatter nitrificerende bakterier, svovlbakterier, jernbakterier osv. Blandt dem er der aerobe og anaerobe.

Fotosyntetiske bakterier omdanner synlig lysenergi direkte til ATP; denne proces, der udføres i løbet af fotosyntesen, kaldes fotofosforylering.

Vækst og reproduktion

Bakteriecellen begynder at dele sig efter afslutningen af ​​de sekventielle reaktioner forbundet med reproduktionen af ​​dens komponenter.

Den vigtigste proces for cellevækst er reproduktionen af ​​dets arvelige apparat. Delingen af ​​nukleoidet er forudgået af processerne for DNA-replikation (se Replikation). Replikation begynder, når cellens DNA/protein-forhold når et vist niveau. Starten af ​​replikation kræver syntese af specifikke proteinprodukter. Når man studerer ved den autoradiografiske metode, skelnes der mellem to punkter på en celles replikerende DNA: replikationsstartpunktet og vækstpunktet (fig. 10). Det replikative punkt bevæger sig langs hele cellens DNA, der som nævnt har en cirkulært lukket struktur. Den tid, det tager at passere replikationspunktet fra begyndelsen til slutningen af ​​hele den cirkulære struktur af DNA, eller tidspunktet for DNA-syntese, er konstant og afhænger ikke af cellevæksthastigheden. I hurtigt voksende kulturer, når generationstiden (den tid, der går mellem celledeling) er mindre end den tid, der kræves til DNA-replikation (40-47 minutter i E. coli B/r), begynder en ny initiering før slutningen af ​​den forrige en. Således har hurtigt voksende kulturer flere replikationspunkter (gafler). Processen med DNA-replikation er ledsaget af segregeringen af ​​syntetiserede DNA-strenge til nydannede datterceller. Celle mesosomer spiller en vigtig rolle i adskillelsen af ​​DNA-strenge.

Væksten af ​​stavformede celler under generationscyklussen reduceres til en eksponentiel stigning i deres længde. Under deling aftager cellevæksten og begynder igen efter deling.

Slutningen af ​​DNA-replikation er det øjeblik, der starter celledeling. Hæmning af DNA-syntese før replikationens afslutning fører til en krænkelse af delingsprocessen: cellen holder op med at dele sig og vokser i længden. Ved at bruge E. coli som eksempel, blev det vist, at til start af deling kræves tilstedeværelsen af ​​et termolabilt protein og et sådant forhold mellem individuelle polyaminer i cellen, hvor mængden af ​​putrescin skal overstige mængden af ​​spermidin. Der er beviser for betydningen af ​​fosfolipider og autolysiner for celledelingsprocessen.

En voksende bakteriekultur syntetiserer et komplet sæt ribosomer. Ribosomalt RNA syntetiseres indledningsvis på en DNA-skabelon, modificeres derefter og omdannes til modent 16 S og 23 S r-RNA. 5 S r-RNA er heller ikke et direkte transkriptionsprodukt (se). Ribosomale prækursorer indeholder ikke det komplette sæt af ribosomale proteiner. Det komplette sæt vises kun under modningsprocessen.

Mekanismen for reproduktion af mesosomer såvel som af cellemembranapparatet er endnu ikke klar. Det antages, at efterhånden som bakteriecellen vokser, adskilles mesosomerne gradvist.

Ved væksten af ​​en bakteriecelle dannes en celleseptum ved siden af ​​mesosomet (fig. 7). Dannelsen af ​​en septum fører til celledeling. De nydannede datterceller er adskilt fra hinanden. Hos nogle bakterier fører dannelsen af ​​en septum ikke til celledeling: flerkammerceller dannes.

Der er opnået en række mutanter i E. coli, hvor der dannes en celleseptum enten på et usædvanligt sted, eller sammen med en septum med sædvanlig lokalisering dannes en yderligere septum tæt på cellepolen. Som et resultat af opdelingen af ​​sådanne mutanter dannes både almindelige celler og små celler (miniceller) på 0,3-0,5 mikrometer i størrelse. Som regel er miniceller blottet for DNA, da nukleoiden ikke kommer ind i dem under delingen af ​​modercellen. På grund af manglen på DNA bruges miniceller i bakteriel genetik til at studere ekspressionen af ​​genfunktion i ekstrakromosomale faktorer af arv og andre problemer.

Når de dyrkes i flydende næringsmedier, ændres væksthastigheden af ​​cellepopulationen over tid. Væksten af ​​bakteriepopulationen er opdelt i flere faser. Efter såning af cellerne i et frisk næringsmedium, formerer bakterier sig ikke i nogen tid - denne fase kaldes den indledende stationære eller lag-fase. Lagfasen går ind i en positiv accelerationsfase. I denne fase begynder deling af bakterier. Når væksthastigheden af ​​cellerne i hele befolkningen når en konstant værdi, begynder den logaritmiske reproduktionsfase. I denne periode kan du beregne generationstiden, antallet af generationer og nogle andre indikatorer. Den logaritmiske fase erstattes af en fase med negativ acceleration, hvorefter en stationær fase begynder. Antallet af levedygtige celler i denne fase er konstant (M-koncentration er den maksimale koncentration af levedygtige celler). Dette efterfølges af fasen med at visne bort af befolkningen. Befolkningens væksthastighed er påvirket af: bakteriekulturens type, den såede kulturs alder, næringsmediets sammensætning, væksttemperaturen, beluftning mv.

Under væksten af ​​cellepopulationen akkumuleres metaboliske produkter i dem, udtømning af næringsstoffer og andre processer forekommer, hvilket fører til overgangen til de stationære og efterfølgende faser. Med konstant tilsætning af næringsstoffer og samtidig fjernelse af metaboliske produkter er det muligt at opnå et langt ophold af befolkningens celler i den logaritmiske fase. Oftest bruges en kemostat til dette formål (se).

På trods af den konstante væksthastighed af bakteriepopulationen i den logaritmiske fase, er individuelle celler stadig i forskellige delingsstadier. Nogle gange er det vigtigt at synkronisere væksten af ​​alle celler i en population, det vil sige at opnå en synkron kultur. Simple synkroniseringsmetoder er at ændre temperaturforhold eller at dyrke under næringsstofmangel. Først placeres kulturen under ikke-optimale forhold, derefter erstattes de med optimale. Samtidig er delingscyklussen synkroniseret i alle celler i populationen, men synkron celledeling sker normalt ikke mere end 3-4 cyklusser.

Tidligere blev der gentagne gange fremsat hypoteser, hvorefter omdannelsen af ​​nogle former for bakterier til andre i udviklingscyklussen forløber i en ond cirkel. Alle disse hypoteser er forenet af det generelle udtryk "cyklogeni". På nuværende tidspunkt er teoretiske begreber om cyklogeni kun af historisk interesse. Imidlertid har de faktiske data om processerne for dissociation af bakterier (se) ikke mistet deres betydning.

Eksterne faktorer

Bakteriers levedygtighed under påvirkning af eksterne faktorer studeres ved forskellige metoder, for eksempel ved at tælle overlevende celler. Til dette konstrueres overlevelseskurver, der udtrykker afhængigheden af ​​antallet af overlevende celler på eksponeringstidspunktet.

Bakterierne er relativt modstandsdygtige over for lave temperaturer. Bakterier er mere følsomme over for høje temperaturer. Normalt, når bakterier opvarmes til t ° 60-70 °, sker døden af ​​vegetative celler, mens sporerne ikke dør. Bakteriers følsomhed over for høje temperaturer bruges ved sterilisering (se).

Forskellige typer bakterier har forskellige holdninger til tørring. Nogle bakterier (f.eks. gonokokker) dør meget hurtigt, andre (mykobakterier) er meget resistente. Men ved at observere visse forhold (tilstedeværelsen af ​​et vakuum, specielle medier), kan du få tørrede frysetørrede kulturer af bakterier, der forbliver levedygtige i lang tid (se Lyofilisering).

Bakterier kan ødelægges ved mekanisk slibning med forskellige pulvere (glas, kvarts) samt ved udsættelse for ultralyd.

Bakterierne er følsomme over for ultraviolette stråler; de mest effektive stråler er med en bølgelængde på omkring 260 nm, hvilket svarer til den maksimale absorption af deres nukleinsyrer. Ultraviolette stråler er mutagene. Røntgenstråler er også dødelige og mutagene (se Mutagener).

Følsomhed over for kemoterapeutiske lægemidler og antibiotika afhænger af typen af ​​bakterier og lægemidlets virkningsmekanisme på cellen. Resistente former kan opnås fra følsomme bakterier som følge af mutation eller under overførsel af faktorer af multilægemiddelresistens hos mikroorganismer (se).

Fordeling af bakterier i naturen og deres rolle i stoffernes kredsløb

Patogenicitet og virulens. Bakterier lever i jord, vand, mennesker og dyr. Forskellige grupper af bakterier kan udvikle sig under forhold, der ikke er tilgængelige for andre organismer. Den kvalitative og kvantitative sammensætning af bakterier, der lever i det ydre miljø, afhænger af mange forhold: miljøets pH, temperatur, tilgængelighed af næringsstoffer, fugtighed, luftning, tilstedeværelsen af ​​andre mikroorganismer (se Antagonisme af mikrober) osv. Jo flere forskellige organiske forbindelser er indeholdt i miljøet, jo flere bakterier kan der findes i det. Et relativt lille antal saprofytiske former for bakterier findes i uforurenet jord og vand. Jorden er beboet af sporedannende og ikke-sporedannende bakterier, mykobakterier, myxobakterier, kokkeformer. Vandet indeholder en række forskellige sporedannende og ikke-sporedannende bakterier og specifikke vandbakterier - vandvibrioer, trådbakterier osv. Forskellige anaerobe bakterier lever i silt på bunden af ​​vandområder. Blandt de bakterier, der lever i vand og jord, er der kvælstofbindende, nitrificerende, denitrificerende, cellulosebrydende bakterier. Bakterier, der vokser ved høje saltkoncentrationer og højt tryk, lever i havene og oceanerne, og der findes lysende arter. I forurenet vand og jord findes der udover jord- og vandsaprofytter et stort antal bakterier, der lever i mennesker og dyr – enterobakterier, clostridier mv.

En indikator for fækal kontaminering er normalt tilstedeværelsen af ​​E. coli. På grund af den brede fordeling af bakterier og det særlige ved den metaboliske aktivitet af mange af deres arter, er de ekstremt vigtige i cirkulationen af ​​stoffer i naturen. Mange typer bakterier er involveret i kvælstofkredsløbet – fra arter, der nedbryder proteinprodukter af plante- og animalsk oprindelse, til arter, der danner nitrater, som optages af højere planter. Bakteriers metaboliske aktivitet bestemmer mineraliseringen af ​​organisk kulstof og dannelsen af ​​kuldioxid, hvis tilbagevenden til atmosfæren er vigtig for opretholdelsen af ​​livet på Jorden. Assimileringen af ​​kuldioxid fra atmosfæren udføres af grønne planter på grund af deres fotosyntetiske aktivitet. Bakterier spiller en vigtig rolle i kredsløbet af svovl, fosfor og jern.

En relativt lille del af alle kendte mikrober er i stand til at forårsage sygdomme hos mennesker og dyr. Bakteriers potentielle evne til at forårsage infektionssygdomme, som er deres specifikke egenskab, kaldes sygdomsfremkaldende eller patogenicitet. Hos den samme art kan sværhedsgraden af ​​patogene egenskaber variere ret meget. Graden af ​​patogenicitet af en stamme af en bestemt type bakterier kaldes dens virulens (se). Blandt bakterier er der betinget patogene arter, hvis patogenicitet afhænger af makroorganismens tilstand, det ydre miljø osv.

Bakteriel genetik

Bakteriel genetik er en gren af ​​generel genetik, der studerer arvelighed og variabilitet i bakterier. Den relative enkelhed i organiseringen af ​​bakterier, deres evne til at vokse i syntetiske miljøer, hurtige reproduktion gør det muligt at analysere relativt sjældent forekommende ændringer i genomet (se) af bakterier, der udgør multimilliard-dollar-populationer, og at spore deres arv. Til dette anvendes specielle metoder, der sikrer selektion fra en enorm population af individuelle genetisk modificerede bakterieceller, overførsel af et kromosom eller dets fragmenter fra nogle celler (donorer) til andre (recipienter) med efterfølgende genetisk analyse af de resulterende rekombinanter (se Rekombination). Metoderne til genetisk analyse (se) bakterier gjorde det muligt at studere ikke kun organiseringen af ​​det bakterielle kromosom, men også at dechifrere genets fine struktur og også at etablere de funktionelle forhold mellem de genetiske enheder, der udgør individuelle bakterielle operoner (se).

Udviklingen af ​​bakteriel genetik er forbundet med studiet af bakteriel transformation (se), som gjorde det muligt at fastslå DNA's rolle som det materielle grundlag for arv. Ved undersøgelse af genetisk transformation i bakterier blev der udviklet metoder til ekstraktion og oprensning af DNA, biokemiske og biofysiske metoder til at analysere dets egenskaber. Dette gjorde det muligt ikke kun at studere genetiske ændringer på celleniveau, men også at sammenligne disse ændringer med ændringer i DNA-strukturen. I kombination med genetiske metoder gav metoderne til biokemisk undersøgelse af genetisk materiale således mulighed for at analysere mønstrene for bakteriel genetik på molekylært niveau.

Blandt bakterier er de mest undersøgte genetisk E. coli, hvor man opdagede metoder til at overføre genetisk materiale (kromosom eller dets fragmenter) fra en donor til en modtager, udført enten ved direkte krydsning (se. Konjugering i bakterier) eller vha. bakterielle vira (se. Transduktion). Salmonella er andre mikroorganismer med samme typer af udveksling af genetisk materiale og genetisk ligner E. coli.

Mønstrene for genetisk udveksling, etableret på E. coli og salmonella, er iboende i en række andre mikroorganismer, der spiller en vigtig rolle i infektiøs patologi. Fænomenerne konjugation og transduktion blev også fundet i Shigella og nogle andre patogene mikroorganismer, hvilket gør det muligt at udføre en genetisk analyse af de faktorer, der bestemmer deres patogenicitet.

Mikroorganismer i stand til genetisk transformation, hvor modtagerbakterier absorberer renset DNA ekstraheret fra donorbakterier, er af stor interesse for at belyse molekylære mekanismer og forskellige genetiske fænomener. Transformationsforsøg afslører den genetiske aktivitet af isoleret, ekstracellulært DNA, hvilket gør det muligt at analysere den funktionelle aktivitet af DNA udsat for forskellige påvirkninger, der ændrer dets struktur både in vivo og in vitro.

Derfor er transformerbare bakteriearter, såsom dig, meget brugt i molekylær genetisk forskning. subtilis, H. influenzae, Pneumococcus mv.

Egenskaberne af bakterier, som alle andre organismer, bestemmes af et sæt gener, der er iboende i dem. Registreringen af ​​genetisk information kodet i bakteriegener er baseret på den universelle tripletkode (se Genetisk kode). Yanovsky (S. Janofsky) opnåede bevis for kollinearitet (korrespondance) mellem nukleotidsekvensen og aminosyresekvensen i polypeptidet og etablerede in vivo sammensætningen af ​​individuelle tripletter, der koder for inklusion af forskellige aminosyrer.

Det sæt af gener, der er iboende i bakterier, bestemmer deres genotype (se.) Bakterier, der besidder den samme genotype, er ikke altid identiske i deres egenskaber; deres egenskaber kan variere afhængigt af dyrkningsmiljøet, bakteriekulturernes alder, dyrkningstemperaturen og en række andre miljøfaktorer. Genotypen bestemmer kun de egenskaber, der potentielt er iboende i bakterieceller, hvis ekspression afhænger af funktionen (aktiviteten) af specifikke genetiske strukturer. Bakteriekromosomet omfatter 2 typer af funktionelt forskellige genetiske strukturer: strukturelle gener, der bestemmer specificiteten af ​​proteiner, som en given celle er i stand til at syntetisere, og regulatoriske gener, der regulerer aktiviteten af ​​strukturelle gener afhængigt af miljøforhold, især tilstedeværelsen af ​​eller fravær af et substrat for det syntetiserede enzym eller på koncentrationen af ​​den nødvendige forbindelsescelle, fra tilstanden af ​​det genetiske materiale (DNA-replikation) osv.

I den aktive tilstand transskriberes strukturelle gener (se Transkription), det vil sige, at de bliver tilgængelige til at læse genetisk information ved hjælp af DNA-afhængig RNA-polymerase. Det informations-RNA (m-RNA), der dannes under transkription, oversættes til det tilsvarende polypeptid, hvis struktur er kodet i disse strukturelle gener.

Efter typen af ​​regulering er syntetiske bakteriesystemer opdelt i 2 typer: katabolske og anabolske. Førstnævnte udfører udnyttelsen af ​​den energi, der er nødvendig for cellen, sidstnævnte tilvejebringer biosyntesen af ​​forbindelser, der er nødvendige for bakterier.

Det kataboliske system af E. coli, som spalter laktose til glucose og galactose, blev undersøgt i detaljer af F. Jacob og J. Monod.

Enzymerne i dette system (β-galactosidase, galactosid permease og galactosid transacetylase) bestemmes af de tilsvarende strukturelle gener. Ved siden af ​​de strukturelle gener findes et regulatorisk sted, den såkaldte operator, der "tænder" og "slår fra" for læsning af information (transskription) fra strukturelle gener.

En anden regulatorisk enhed i dette system er et gen, der styrer syntesen af ​​en repressor - et protein, der kan binde til en operatør. I nærvær af en repressor transskriberes strukturelle gener ikke af RNA-polymerase, og syntesen af ​​de tilsvarende enzymer forekommer ikke. Mellem operatøren og regulatorgenomet er der et kort DNA-snit - promotoren - stedet for RNA-polymerase-landing. Laktose tilsat til bakteriekulturmediet binder repressoren, operatøren er fri, og strukturelle gener begynder at transkribere, hvilket resulterer i syntese af enzymer. Laktose, som er et substrat for virkningen af ​​enzymer, virker således som en inducer af deres syntese.

Denne form for regulering er også karakteristisk for andre kataboliske systemer. Syntesen af ​​enzymer induceret af substraterne for deres virkning kaldes inducerbar.

En anden form for regulering er iboende i anabolske bakteriesystemer. I disse systemer styrer regulatorgenet syntesen af ​​en inaktiv repressor-aporepressor. Med små mængder af den endelige metabolit kontrolleret af de strukturelle gener i en given biokemisk vej (f.eks. nogle aminosyrer), binder aporepressoren sig ikke til operatorgenet og interfererer derfor ikke med arbejdet i strukturelle gener og syntese af denne aminosyre. I tilfælde af overdreven dannelse af slutproduktet begynder sidstnævnte at fungere som en corepressor. Ved at binde sig til aporepressoren forvandler corepressoren den til en aktiv repressor, der binder sig til operatorgenet. Som et resultat stopper transkriptionen af ​​strukturelle gener og syntesen af ​​de tilsvarende forbindelser, det vil sige, at systemet undertrykkes. I processen med forbrug af den overskydende slutmetabolit af cellen, bliver den aktive repressor igen til en apo-repressor, operatørgenet frigives, og de strukturelle gener erhverver igen aktivitet, det vil sige, at systemet de-undertrykkes.

Således er begge genetiske systemer - kataboliske (inducerbare) og anabolske (repressive) - karakteriseret ved feedbackregulering: akkumuleringen og forbruget af det endelige produkt regulerer dets syntese af anabolske systemer; i kataboliske systemer fungerer substratet for virkningen af ​​syntetiserede enzymer som en regulator.

Forskydninger i forløbet af cellulære synteseprocesser, som resulterer i, at der kan forekomme ikke-arvelige ændringer i egenskaberne af bakterier af samme genotype, kan udtrykkes i varierende grad afhængigt af de omgivende forhold. Alvorligt forstyrrede eksistensforhold kan føre til nedlukning af funktionen af ​​individuelle strukturelle gener eller deres hyperfunktion, hvilket igen kan føre til betydelige morfologiske ændringer, ubalanceret vækst og i sidste ende til celledød.

Komplekset af bakteriers egenskaber, afsløret under de givne eksistensbetingelser, kaldes fænotypen. Bakteriers fænotype, selvom den afhænger af miljøet, styres af genotypen, da arten og graden af ​​mulige fænotypiske ændringer for en given celle bestemmes af sættet af gener, det vil sige genotypen.

Både strukturelle og regulatoriske gener af bakterier er lokaliseret på bakteriekromosomet og danner tilsammen det bakterielle genetiske apparat. Derudover kan bakterier bære ekstrakromosomale genetiske determinanter - plasmider (se), som som regel ikke er livsvigtige for cellen. Tværtimod er aktiveringen af ​​funktionerne af nogle af dem (for eksempel bakteriociner) skadelig for bakterieceller, der ikke bærer plasmider. Samtidig giver plasmidelementer bakterier en række egenskaber, som er af stor interesse set ud fra en infektiøs patologi. Så plasmiddeterminanter kan forårsage multipel lægemiddelresistens (se R-faktor), produktion af alfa-hæmolysin og andre bakterielle toksiner.

Bakteriers kromosom er ligesom cellerne i højere organismer lokaliseret i kernen.

I modsætning til cellerne i højere organismer er bakteriekernen blottet for en membran og kaldes en nukleoid. Antallet af nukleoider i bakterieceller varierer afhængigt af vækstfasen af ​​kulturen: antallet af nukleoider i Escherichia coli er maksimalt i hurtigt multiplicerende kulturer i den logaritmiske vækstfase. I den stationære vækstfase indeholder Escherichia coli én nukleoid. Bakteriers kromosom er et DNA-molekyle lukket i en ring med en molekylvægt i størrelsesordenen 1,5 - 2 X 109 dalton.

Ris. 13. Diagram over sekvensen af ​​overførsel af genetisk materiale under konjugation af E. coli, der illustrerer den cirkulære struktur af det bakterielle kromosom. Bogstaverne repræsenterer de forskellige gener. Højre pil - sekvens af genoverførsel (C, D, D, E, A, B) til modtageren af ​​donorstamme 1; venstre pil - sekvens af genoverførsel (D, D, C, B, A, E) til modtageren af ​​donorstamme 2.

Ringstrukturen af ​​det bakterielle kromosom blev etableret ved tre metoder: autoradiografisk, elektronmikroskopisk og genetisk. I det første tilfælde blev autoradiogrammer af de cirkulære strukturer af bakterielt DNA opnået, i det andet elektronmikroskopiske billeder af isoleret cirkulært DNA, i det tredje blev mønstrene for genetisk udveksling etableret, kun forklaret af kromosomets cirkulære struktur. Dette kan illustreres med følgende betingede eksempel. Antag, at i processen med at krydse bakterier (konjugation) fra en bakterie til en anden, overføres gener, betegnet med bogstaverne A, B, C, D, D, E. En af donorstammerne brugte Hfr (forkortelse for det engelske udtryk høj frekvens af rekombination - høj frekvens rekombination) har et udgangspunkt for kromosomoverførsel i regionen af ​​gen B. I dette tilfælde observeres følgende rækkefølge for genoverførsel: C, D, D, E, A, B. Den anden Hfr-stamme begynder at overføre kromosomet fra gen D og overfører det i den modsatte retning af det forrige ... Gener i dette tilfælde overføres i følgende rækkefølge: E, D, C, B, A, E. Den eksperimentelt viste bevarelse af sekvensen af ​​genoverførsel med en ændret rækkefølge af deres overførsel er let forklaret af kromosomets cirkulære struktur (Fig. 13).

Metoder, der gør det muligt eksperimentelt at udføre overførsel af genetisk materiale i bakterier (konjugation, transduktion og transformation), gjorde det muligt at konstruere et genetisk kort over et bakteriel kromosom, der afspejler den relative lokalisering af gener. Til brug for genetisk kortlægning anvendes konjugering i vid udstrækning, hvor store dele af det bakterielle kromosom, og nogle gange hele donorens kromosom, overføres til modtageren. Ved konjugationskortlægning anvendes forskellige tilgange: de etablerer transmissionen af ​​individuelle gener i tide, identificerer koblet gentransmission, etablerer transmissionsfrekvensen af ​​gener, der ikke er genstand for selektion (ikke-selektiv), lokaliseret proksimalt og distalt for det valgte gen, osv. Konjugering giver dog i de fleste tilfælde ikke mulighed for tilstrækkelig nøjagtig kortlægning, da rekombinationen (se) i dette tilfælde udføres på relativt lange sektioner af kromosomet. Nøjagtig kortlægning udføres ved hjælp af transduktion, hvor kortere fragmenter af det bakterielle kromosom overføres, der ikke overstiger 0,01 af dets længde. En af de vigtigste metoder til transduktionskortlægning er at bestemme muligheden for cotransduktion (det vil sige fælles transmission) af det kortlagte gen og genet, hvis lokalisering på kromosomet er kendt. Tilstedeværelsen af ​​cotransduktion indikerer en tæt (forbundet) placering af de analyserede gener. Transduktion kan også bruges til at fastslå genernes rækkefølge. Til dette formål anvendes en særlig metode til genetisk analyse - den såkaldte trepunktstest, hvor analysen af ​​krydsninger udføres med hensyn til tre gener.

Transformation til kortlægning anvendes relativt sjældent. Behandling af recipientbakterier med transformerende DNA gør det muligt kun at overføre meget små dele af det bakterielle kromosom. Som et resultat kan kun gener, der udgør koblingsgrupper, analyseres ved hjælp af transformation.

Det genetiske kort over E. coli K-12, bygget på baggrund af mange års genetisk forskning udført i forskellige laboratorier rundt om i verden, har i øjeblikket flere hundrede lokaliserede gener.

Ris. 14. Cirkulært genetisk kort, der viser placeringen af ​​gener på E. coli kromosomet. Gener er angivet med symboler dechifreret i tabellen. 3. Tallene på de indre overflader af cirklerne angiver enhederne for kortlængden (den tid, hvor dette gen overføres under konjugation), udtrykt i minutter (fra 0 til 90 minutter).

I fig. 14 viser det genetiske kort over E. coli, offentliggjort i 1970 af A. L. Taylor i tidsskriftet "Bacteriological Reviews" (USA). For at lette orienteringen er omkredsen af ​​det genetiske kort, der skematisk viser et kromosom, opdelt i segmenter - minutter, som summerer til den tid, der kræves til transmissionen af ​​hele kromosomet under konjugering. For Escherichia coli er denne tid omkring 90 minutter. Symbolerne placeret rundt om cirklen betegner de tilsvarende gener og er dechifreret i tabel 3, som omfatter omkring 2000 bakteriegener, hvis funktioner i en bakteriecelles liv i vid udstrækning er blevet undersøgt. Information om lokalisering af gener på bakteriers kromosom gør det muligt at løse specifikke problemer med praktisk mikrobiologi. De tjener som en forudsætning for at studere virulens og patogenicitet af bakterier, deres resistens over for lægemidler, muligheden for at skabe svækkede stammer og til andre formål. Der er en udtalt homologi i placeringen af ​​generne for E. coli og Salmonella.

I nogle tilfælde er de gener (cistroner), der styrer de individuelle stadier af syntesen af ​​den endelige metabolit, placeret i en sektion af det bakterielle kromosom. Sekvensen, hvori gener er placeret, svarer til den sekvens, hvori mellemprodukterne bestemt af dem anvendes under syntesen af ​​den endelige metabolit. I samme del af kromosomet, hvor de strukturelle gener er placeret, kan der også placeres regulatoriske genetiske enheder, som sammen med de tilsvarende strukturelle gener er en operon (se). Et eksempel på sådanne operoner er grupper af gener, der giver syntesen af ​​histidin, tryptofan osv.

I andre tilfælde er de strukturelle og regulatoriske gener af den samme biokemiske vej placeret i forskellige regioner af det bakterielle kromosom, et eksempel på dem er gener, der styrer syntesen af ​​methionin, spaltningen af ​​arabinose, syntesen af ​​puriner osv.

Studiet af genetisk metabolisme i bakterier er ikke begrænset til formålet med genetisk kortlægning. Muligheden for en sådan udveksling bruges også til at opnå nye bakteriestammer, der er nyttige for mennesker. Især kan rekombination mellem patogene og ikke-patogene bakterier anvendes til at konstruere svækkede stammer, det vil sige stammer med reduceret virulens, egnede til fremstilling af levende vacciner. Sådanne stammer kan opnås fra patogene bakterier (for eksempel fra dysenteribakterier) ved at erstatte den genetiske region (eller regioner), der bestemmer deres patogenicitet, med de tilsvarende kromosomregioner af ikke-patogene bakterier (for eksempel E. coli). For at skabe svækkede stammer er det nødvendigt ikke kun at give mulighed for genetisk udveksling, men også at studere det genetiske grundlag for patogenicitet, virulens, immunogenicitet og kortlægge de gener, der bestemmer dem. Kun under denne betingelse kan konstruktionen af ​​fuldgyldige vaccinestammer udføres, som kun har mistet deres virulens, men har bevaret de egenskaber, der sikrer immunogenicitet.

Genetisk udveksling i bakterier udføres også under de naturlige forhold i deres habitat, hvilket resulterer i rekombinationsvariabiliteten af ​​bakterier, som viser sig i dannelsen af ​​atypiske former. Denne omstændighed gør studiet af rekombinationsprocessen af ​​praktisk interesse, da dannelsesmekanismen, den patogenetiske og diagnostiske betydning af atypiske former er de mest presserende spørgsmål i infektiøs patologi.

Ud over fænotypisk og rekombinationsvariabilitet er bakterier karakteriseret ved mutationsvariabilitet, det vil sige variabilitet forårsaget af mutationer, som er strukturelle omarrangementer af gener, deres fuldstændige eller delvise tab (deletioner), der ikke er forbundet med rekombinationer. Bakterier bruges i vid udstrækning til at studere mutationsprocessens mønstre. Mutation (se), det vil sige en ændring i genotype, er et fænomen forårsaget af virkningen af ​​mutagene stoffer. De er grundlaget for al genetisk forskning, da studiet af genernes funktion, deres kortlægning og andre genetiske problemer kun kan løses ved hjælp af passende mutanter. Arten af ​​de bakterielle mutanter, der dannes under påvirkning af mutagene stoffer, afhænger ikke af mutagenernes virkningsmekanisme (se). Ideen om tilstrækkeligheden af ​​bakteriernes mutationelle variabilitet til de anvendte mutagener, det vil sige den specifikke virkning af sidstnævnte, som blev dannet i det første trin af udviklingen af ​​bakteriel genetik, viste sig at være fejlagtig, bare da konceptet om mutationsprocessens spontane natur viste sig at være forkert. Dette koncept var baseret på det faktum, at under påvirkning af midler, der forårsagede døden af ​​hovedparten af ​​bakteriepopulationen, opnåede forskerne mutationer svarende til det anvendte middel. Så for eksempel blev virkningen af ​​sulfonamider ledsaget af frigivelsen af ​​sulfonamid-resistente mutanter, virkningen af ​​fager - af frigivelsen af ​​fag-resistente mutanter osv. Værker af Luria (S. Luria), Delbrück (M. Delbruck), Lederberg (J. Lederberg) og Newcomb (H. Newcombe) blev det vist, at dannelsen af ​​sådanne mutanter sker før tilføjelsen af ​​et destruktivt middel, og sidstnævnte spiller kun rollen som en selektionsfaktor. Mutationsændringer i bakteriepopulationer forekommer i mange gener, men selektionsmidler udvælger kun de passende mutationer. Så for eksempel kan mutanter af forskellig art være indeholdt i en muterende population af bakterier: auxotrofer - ude af stand til at syntetisere nogen forbindelser, der er nødvendige for cellen; mutanter, der har mistet eller erhvervet evnen til at fermentere individuelle kulhydrater; resistente over for antibiotika osv. Når en sådan population sås på et medium med et antibiotikum, vil ikke-muterede individer, samt individer med mutationer, der ikke er relateret til antibiotikaresistens, ikke vokse. Kun bakterier med mutationer i genet, der bestemmer den tilsvarende resistens, vil vokse i et sådant miljø. Dette betyder dog ikke, at oprindelsen af ​​antibiotika-resistente mutanter er forbundet med virkningen af ​​et selektionsmiddel. Årsagen til fremkomsten af ​​resistente mutanter, såvel som mutanter, der forblev uopdaget i mediet med et antibiotikum, er mutationshændelser, der fandt sted før eksponeringen for selektionsmidlet. Til gengæld betyder dette ikke, at et selektionsmiddel ikke kan have mutagen aktivitet, men hvis der er en sådan, inducerer det mutationer ikke kun i gener, der svarer til dets virkningsmekanisme, men også, som enhver anden mutagen, i en lang række gener , og udvælger kun tilsvarende ændrede bakterier.

Inkonsistensen af ​​konceptet spontan mutation af bakterier blev tilbagevist med den begrundelse, at ved test af talrige kemiske forbindelser og fysiske midler, der muligvis virker på almindeligt dyrkede bakteriepopulationer, blev det fundet, at mutagen aktivitet er karakteristisk for en ekstremt bred vifte af faktorer, herunder naturlige metabolitter af bakterier. Virkningen af ​​disse faktorer er ikke altid modtagelig for kontrol, men forklarer årsagen til de såkaldte spontane mutationer.

Ifølge det moderne koncept er spontane mutationer et fænomen af ​​samme rækkefølge som eksperimentelt opnåede mutationer, kaldet inducerede. Begge er kausale. De eneste forskelle er, at inducerede mutationer opstår under påvirkning af specielt anvendte mutagene midler, mens de midler, der forårsager spontane mutationer, forbliver uklare. Udtrykket "spontan" afspejler derfor ikke essensen af ​​fænomenet og bruges konventionelt til at betegne mutationer, der opstår uden særlige effekter.

Mutationer forårsaget af virkningen af ​​mutagene stoffer opstår som et resultat af en ændring i DNA-nukleotidsekvensen, hvis manifestation er tabet eller ændringen i funktionen af ​​polypeptidet, der kodes af dette gen, eller en ændring i egenskaberne af den regulatoriske enheder af det bakterielle genom (operatør, promotor). Ved "længde" skelnes mellem gen- og kromosomale mutationer. Førstnævnte påvirker ét gen, sidstnævnte spredt over mere end ét gen. Kromosomale mutationer skyldes tab af et stort antal nukleotider (deletioner). Genmutationer er oftere punktlignende, det vil sige, at de består i udskiftning, indsættelse eller tab af et par DNA-nukleotider. Skelne mellem simple og komplekse substitutioner af nitrogenholdige baser i DNA - overgange og transversioner (se Mutation).

Bakterier er karakteriseret ved fremadgående og bagudgående mutationer. Sidstnævnte har ofte undertrykkende karakter. Alle kendte mutagener har mutagen virkning på bakterieceller. De hyppigst anvendte mutagener i bakteriologiske genetiske undersøgelser er ultraviolette stråler, penetrerende stråling, mono- og bifunktionelle alkyleringsmidler, baseanaloger og en række andre.

Nylige undersøgelser af bakterier har afsløret tilstedeværelsen af ​​genetisk bestemte systemer, der reparerer skader på det genetiske materiale (DNA). Disse undersøgelser indledte en ny retning inden for genetik og molekylærbiologi. Data opnået i undersøgelsen af ​​bakteriel reparativ aktivitet førte til en revision af en række ideer om virkningsmekanismerne af mutagene midler, dannelsen, fikseringen og fænotypisk ekspression af mutationsændringer.

Bakterielle antigener

Bakterielle antigener er lokaliseret i flageller, kapsler, cellevægge, membraner og andre cellestrukturer. Bakterielle antigener er biologisk aktive komponenter i en celle, der bestemmer dens immunogene, toksiske og invasive egenskaber. Dechifrering af den kemiske struktur af bakterielle antigener, styring af deres syntese af cellen og lokalisering i den, såvel som immunogen specificitet, er det teoretiske grundlag for at skabe effektive metoder til diagnosticering og specifik immunprofylakse af bakterielle infektioner.

Fordelingen af ​​antigener i en bakteriecelle studeres ved immunocytologiske metoder - en specifik kapselreaktion ifølge J. Tomcsik, en direkte og indirekte metode til fluorescerende antistoffer, en metode til antistoffer mærket med ferritin, jod, kviksølv eller uran, ved hjælp af elektronmikroskopi af ultratynde snit, samt anvendelse af isolering af individuelle strukturer til deres efterfølgende immunologiske undersøgelse. For at isolere antigener fra bakterier anvendes mekanisk destruktion ved hjælp af små glasperler, ultralyd, højtryk, rengøringsmidler, lysozym eller bakteriofag. Opløselige antigene komplekser ekstraheres fra bakterier ved at behandle dem med proteolytiske enzymer, varmt vand, trichloreddikesyre, diethylglycol, phenol, urinstof, pyridin, ethylether osv. Opløselige antigener renses ved gradient ultracentrifugering ved hjælp af søjlekromatografi eller præparativ elektroforese. Højt oprensede antigener opnås fra enterobakterier, kighostemikrober, streptokokker osv.

Blandt bakteriers antigener er der type-, arts-, gruppe- og slægtsspecifikke samt "uspecifikke". De fleste type- og gruppespecifikke antigener er lokaliseret i bakteriers flageller, kapsler og cellevægge. Antigener af membraner og intracellulære strukturer af bakterieceller er ikke blevet tilstrækkeligt undersøgt.

Flagellat-antigener (H-antigener) er et protein (flagellin) med en molekylvægt på 20.000-40.000, bestående af alfa- og beta-polypeptidkæder. Ved analytisk ultracentrifugering danner flagellin én homogen top med en sedimentationskoefficient på 1,5-1,68. Ved opvarmning til t ° 100 ° i et stærkt surt eller alkalisk miljø inaktiveres flagellære antigener. Det antages, at aminosyresammensætningen af ​​forskellige serotyper af flagellære antigener af Salmonella, Escherichia og andre Enterobacteriaceae er forskellig, og dette bestemmer deres typespecificitet. Klassificeringen af ​​Salmonella serotyper er baseret på forskellen i flagellære antigeners specificitet. Isolerede flageller af Enterobacteriaceae, Vibrio cholerae og andre bakterier reagerer som et H-antigen (se Bakteriel flagella), men flagellafraktionen indeholder altid en blanding af O-antigen. Flagella og flagellin af S- og R-formerne af Proteus mirabilis indeholder almindelige og forskellige antigene komponenter. Antigen specificitet afhænger af forbindelsen og sekvensen af ​​flagellinunderenheder af flagelltråden. Ved immundiffusionsmetoden (se) afslører H-antigenet to komponenter. Ved hjælp af præparative immunkemiske metoder er det muligt at opnå H-antigenet, oprenset fra O-antigenet. Det oprensede H-antigen har ingen beskyttende aktivitet i forsøg på laboratoriedyr. Opløselige flagellære antigener anvendes til fremstilling af erytrocyt H-diagnostik.

Kapselantigener (K-antigener) mange bakterier er typespecifikke og stimulerer specifik immunitet (se). Mange af kapselantigener er polysaccharider eller mucopeptider.

Kapselantigener af pneumokokker - typespecifikke polysaccharider, i isoleret form har egenskaberne som haptener (se haptener) og betegnes som opløseligt specifikt stof (SSS). Kapslen af ​​det forårsagende middel af miltbrand indeholder et hapten-peptid såvel som antigener af en protein-polysaccharid natur, følsomme over for proteolytiske enzymer. Kapsel glutamyl polypeptid fundet i dig. megaterium, har antigene egenskaber, krydsreagerer med cellevægsantigener fra den samme mikrobe. Kapselantigener af polysaccharidnatur blev påvist i mikrober af slægten Acetobacter. Disse antigener krydsreagerede med antisera mod gruppe B- og G-streptokokker, såvel som til type 23-pneumokokker. Krydsserol, reaktionen skyldes tilstedeværelsen af ​​en fælles determinantgruppe i antigenerne - L-rhamnose.

Etablerede krydsreaktioner mellem kapselpolysaccharid-antigener fra gruppe A meningokokker og dig. pumilus, meningokokker af gruppe C og E. coli 016: NM, type III pneumokokker og E. coli K7 mv.

I enterobakteriers kapslen (mere præcist mikrokapslen) blev der fundet polysaccharid-antigener: Vi-antigen (se) i S. typhi, S. paratyphi C, E. coli, E. ballerup, B (K) antigener i Escherichia, K. antigener i Klebsiella ... I nogle Salmonella er der fundet kapselantigener af proteinkarakter, som har beskyttende egenskaber (S. typhimurium, S. adelaide, Citrobacter). Kapselpolysaccharid-antigener af K. pneumoniae har en adjuvansvirkning (se Adjuvanser).

Type-, gruppe-, arts- og slægtsspecifikke antigener er blevet identificeret i cellevæggen af ​​mange typer mikrober. Ifølge Krauses skema (R.M. Krause, 1963) indeholder cellevæggen af ​​streptokokker typespecifikke proteinantigener (M-stof) og gruppespecifikke antigener af polysaccharid natur. M-antigen (der er op til 60 typer) er et beskyttende antigen; i delvis oprenset form foreslås det som en vaccine. Udført af Amer. forskere, der testede en vaccine bestående af et delvist oprenset M-antigen, viste, at stoffet forårsagede gigt hos nogle af de vaccinerede børn. Ifølge en række forfattere er M-antigenet tæt beslægtet med antigenet, der krydsreagerer med antigenet i den menneskelige hjertemuskel. Det krydsreagerende antigen og M-antigenet menes at være forskellige determinanter for det samme proteinmolekyle. Det blev også fundet, at der er en sammenhæng mellem M-antigenet fra gruppe A streptokokker af den første type og HLA-systemet af humane lymfocytter. Et andet gruppespecifikt antigen i cellevæggen hos streptokokker er mucopeptidantigenet, hvis specificitet skyldes N-acetylglucosamin (for gruppe A streptokokker) og N-acetylgalactosamin (for gruppe C streptokokker). Det gruppespecifikke antigen af ​​mælkesyrestreptokokker er intracellulær teichoinsyre.

Artsspecifikke antigener er koncentreret i cellevæggen hos stafylokokker - protein A-antigenet i væggens overfladelag og teichoinsyre, som i kombination med mucopeptidet udgør det indre lag af væggen. A-antigen - præcipitinogen fundet i de fleste stammer af Staphylococcus aureus, dens mole. vægt 13 200. Det har evnen til at indgå i en uspecifik reaktion med Fc-fragmentet af klasse G immunoglobuliner fra humant og noget animalsk blodserum. Teichoinsyre er et specifikt præcipitinogen bestående af polyribitolphosphatunderenheder, hvortil N-acetylglucoseamin (determinantgruppe) og D-alanin er knyttet. Teichoinsyre findes i cellevæggene hos streptokokker, stafylokokker og mikrokokker du. subtilis og mælkesyrebakterier. Det er blevet fastslået, at teichoinsyre isoleret fra stafylokokker har beskyttende egenskaber. Fra cellevæggene i Cl. botulinum type A isoleret og oprenset protein termostabilt antigen resistent over for trypsin.

Arter og slægtsspecifikke antigener blev fundet i cellevæggene af corynebacteria, nocardia, mycobacteria og actinomycetes. Sammensætningen af ​​mucopeptidet i cellevæggen af ​​corynebakterier, nocardia og mycobakterier inkluderer arabinose og galactose, som forårsager krydsserologisk reaktivitet mellem stammerne af disse grupper. I difterimikrobens cellevæg blev to antigener identificeret: et overfladetypespecifikt protein og et dybere placeret gruppespecifikt termostabilt polysaccharid. Et komplekst sæt antigener blev påvist i cellevæggen af ​​anaerobe corynebakterier ved radioimmunoelektroforese. Hovedkomponenten i cellevæggene i disse mikrober viste sig at være et surt polysaccharid. Gruppespecifikke mucopolysaccharid haptener findes i cellevæggene hos dig. anthracis. Disse haptener reagerer i en udfældningsreaktion med lignende antigener isoleret fra dig. cereus. Typespecifikke antigener af dig. megaterium er også lokaliseret i cellevæggen.

O - antigen (endotoksin) fra enterobakterier er lokaliseret i det mellemliggende lag af cellevæggen og er en kompleks forbindelse bestående af et protein eller peptid, polysaccharid og lipid. Lipopolysaccharid (glucidolipoid kompleks), ekstraheret af en blanding af phenol med vand, har en molekylvægt på 106-107, 60-70% består af phosphoryleret polysaccharid og 20-40% af lipid (lipid A af fedtsyrer). Molekylvægten af ​​det rensede polysaccharid er 20.000-60.000. Polysaccharidet af O-antigener af forskellige typer enterobakterier er opbygget efter samme princip og består af en grundstruktur og S-specifikke sidekæder, som er determinantgrupper. Den grundlæggende struktur (alias R-lipopolysaccharid) af alle Salmonella-serotyper inkluderer glucosamin, 2-keto-3-deoxyoctanat (KDO), L-glycero-D-mannoheptose, galactose og glucose.

Der er 6 kemotyper af R-lipopolysaccharider identificeret i de tilsvarende R-mutanter (Ra, Rb, Rc, Rd1, Rd2 og Re), som adskiller sig i graden af ​​defekt i den kemiske struktur. Proteinkæderne omfatter 6-deoxy og især 3,6-dideoxyhexoser. S-specifikke sidekæder er bygget af gentagne oligosaccharider. O-faktorer repræsenterer en del af eller hele O-antigen-determinantgruppen. De er klassificeret i henhold til Kaufermann-White-skemaet ved brug af cross-over eller homologe agglutinationsreaktioner. Det terminale sukker med den højeste affinitet for det aktive sted af antistoffet omtales som det immundominante sukker. O-faktor 2 (gruppe A) bestemmes af den immundominante sukkerparatose, O-faktor 4 (gruppe B) - af abekose, O-faktor 9 (gruppe D) - af tivelose osv. Det immundominante sukker i Shigella dysenteriae er rhamnose . Specificiteten af ​​det O-antigeniske kompleks tilvejebringes ikke kun af det immundominante sukker, men også af sekvensen af ​​placeringen af ​​sukkerene i sidekæden og arten af ​​kemikaliet. forbindelser mellem individuelle sukkerarter. Til at begynde med syntetiseres polysaccharidets grundstruktur i den mikrobielle celle og derefter sidekæderne. Lipiddelen af ​​O-antigenet (lipid A) er næsten identisk i alle enterobakterier. Lipid A er en langkædet fedtsyre afledt af polyphospho-d-glucosamin og er tæt bundet til et O-specifikt polysaccharid. I dette tilfælde er biosyntesen af ​​polysaccharidmolekylet såvel som hele O-antigenmolekylet genetisk bestemt.

Isoleret O-antigen (lipopolysaccharid) har en forgrenet struktur, som forstyrres, når komplekset behandles med natriumdeoxycholat; de såkaldte haptenunderenheder dannes, hvoraf hele komplekset tilsyneladende er bygget. Isolerede O-antigener er toksiske, pyrogene, forårsager lokalt og generelt Schwartzmanns fænomen (se Schwartzmanns fænomen), nekrose af tumorvæv, specifik og uspecifik resistens og har også immunstimulerende og immunsuppressiv aktivitet. Det antages, at den toksiske aktivitet af O-antigener skyldes lipid A. Administration af O-antigenet til dyr er ledsaget af leukopeni og trombocytopeni. O-antigen forårsager fænomenet tolerance, ledsaget af en mærkbar stigning i fagocytisk aktivitet. Ud over O-antigenet blev der fundet antigener, der var labile overfor opvarmning, samt almindelige antigener i cellevæggene hos enterobacteriaceae.

I 1962 beskrev S. Kunin et al. første gang det generelle antigen fra enterobacteriaceae, som adskiller sig i specificitet fra O-antigenet. Det almindelige antigen ekstraheret fra E. coli 014, et polysaccharid, forårsager produktionen af ​​specifikke antistoffer hos kaniner.

Lipopolysaccharid, eller lipid A, administreret til et dyr sammen med et fælles antigen, undertrykker produktionen af ​​antistoffer mod det fælles antigen. En anden type almindeligt antigen, kaldet Gorzhinsky og Brodhage (O. Gorzynski, 1964; O. O. Brodhage, 1961, 1962) C-antigen, blev fundet i E. coli og Sh. sonnei. Sh. sonnei, blev bakterielt agglutinogen (BA) forbundet med lipopolysaccharid afsløret ved hjælp af en hæmagglutinationsreaktion. I 1969 rapporterede E. Engelbrecht om et andet almindeligt antigen i enterobakterier - den "alkoholiske" faktor, som blev opnået fra S. paratyphi A og B, S. bareilly. Det antages, at det "alkoholiske" antigen er et polysaccharid. I cellevæggene i Vibrio cholerae er et specifikt alfa-antigen lokaliseret, det forårsagende middel til pertussis har et proteinbeskyttende antigen og en histamin-sensibiliserende faktor, pestmikroben har et antigen ekstraheret med en phenol-vand-blanding og spor af fraktion JEG.

Den beskyttende aktivitet af isolerede cellevægge blev demonstreret i forsøg med stafylokokker, streptokokker, tularæmimikrober, pestpatogener, enterobakterier, pertussismikrober, mykobakterier, vibrio cholerae og brucella. Opløselige antigener med beskyttende aktivitet ekstraheres fra disse mikrobers cellevægge. Cellevæggene i mange gram-positive og gram-negative mikrober forårsager granulatdannelse, dermatitis, hepatitis, kronisk carditis og arthritis hos forsøgsdyr. I in vitro forsøg stimulerer cellevægge frigivelsen af ​​lysosomale enzymer, har en cytotoksisk effekt og hæmmer bakteriel flucytose og cellevækst.

Mange bakteriers overfladestrukturer indeholder således type-, gruppe-, arts- og slægtsspecifikke antigener samt almindelige antigener for forskellige typer mikrober. Mange af de anførte antigener er vigtige i patogenesen af ​​sygdomme og dannelsen af ​​specifik immunitet.

Antigener af membraner og intracellulære strukturer. Specifikke antigener er koncentreret i bakteriernes membraner. Så, antigener fra den cytoplasmatiske membran af dig. megaterium adskiller sig i deres specificitet fra cellevægsantigener.

Undersøgelsen af ​​den antigene struktur af membranerne af Micrococcus lysodeicticus viste, at 8 antigener er placeret på overfladen af ​​den cytoplasmatiske membran. I fraktionen af ​​membraner af E. coli 0111: K 4: H12 og andre enterobakterier blev der fundet O- og H-antigener samt uidentificerede antigener. Det blev fundet, at O-antigenet i membranerne er identisk med O-antigenet i cellevæggene. H-antigenet af membranerne er identisk med H-antigenet fra isolerede flageller, da den basale del af flagellen er knyttet til eller placeret på den indre overflade af den cytoplasmatiske membran. Derfor skyldes den H-antigeniske aktivitet af membraner den antigene aktivitet af den basale del af flagellen. Proteiner ekstraheret fra membranerne af mycoplasmas af forskellige seroler, grupper, havde specifik antigen aktivitet. En stavformet struktur med en sedimentationskoefficient på 22s, som har beskyttende egenskaber (223 antigen), blev isoleret fra pertussis-mikroben ødelagt af ultralyd. Dette antigen er sandsynligvis lokaliseret i membraner. En ny klasse af bakterieantigen er beskrevet - lipoteichoinsyre, som kan isoleres fra streptokokker, mælkesyrebakterier og nogle baciller. Lipoteichoinsyre er lokaliseret på overfladen af ​​den cytoplasmatiske membran og er et gruppespecifikt antigen. Lipoteichoinsyre er sammensat af 25-30 glycerofosfatrester og en lipidkomponent (glycolipid). Nogle af glycerofosfatresterne er erstattet af glukose og D-alanin. Membranantigener fra de fleste patogene bakterier er kun lidt undersøgt.

Den cytoplasmatiske fraktion af bakterier er kendetegnet ved en vis originalitet: sammen med komponenterne i cytoplasmaet (ribosomer, granulat, fragmenter af det endoplasmatiske retikulum, cellesaft) indeholder det komponenter af kernen (DNA og muligvis nukleare proteiner).

Når man analyserer den cytoplasmatiske fraktion af immunol, er det derfor nogle gange svært at sige, på grund af hvilke antigener aktiviteten blev påvist.

Den såkaldte samlede fraktion af cytoplasmaet af enterobacteriaceae, pertussis, kokker og andre bakterier har en svag antigen aktivitet. Almindelige antigener blev fundet i cytoplasmaet af en række bakterier: mellem stammer af slægten Nocardia og Streptomyces, Nocardia og Musobacterum. Identiske cytoplasmatiske antigener blev fundet i mykobakterier, actinomycetes og corynebakterier. Der blev dog fundet specifikke antigener i pestmikrobens cytoplasma: fraktion I, "mus"-toksin, VW-antigen og et antigent kompleks ekstraheret ved trichloreddikebehandling. De anførte antigener kan være vigtige i patogenesen af ​​infektion. På modellen af ​​pestmikroben blev det vist, at de antigene komplekser opnået ved phenol-vand-metoden og det antigene kompleks ekstraheret med trichloreddikesyre er forskellige antigener og muligvis er lokaliseret i forskellige strukturer. Fra ultralydslysatet af Shigella isolerede Seltman (G. Seltman, 1975) antigenet, der flyttede til anoden (ATA), hvilket viste sig at være almindeligt for mange enterobakterier. Dette proteinantigen er sandsynligvis placeret inde i cellen.

Antigener blev identificeret i ribosomer: I løbet af 1960-1963 blev det fundet, at tre typer antigener er lokaliseret i bakteriers ribosomer, fælles for mange bakterier (tilsyneladende RNA), fælles for et begrænset antal arter (protein) og specifikke for hver art. I 1967-1975 blev det vist, at ribosomfraktioner opnået fra enterobakterier, listeria, mykobakterier, kighostemikrober, kolera vibrios, stafylokokker har beskyttende egenskaber i forsøg på forsøgsdyr. Samtidig blev det bevist, at den beskyttende aktivitet af ribosomer ikke er forbundet med en blanding af cellevægsantigener. Et protein med specifikke beskyttende egenskaber blev isoleret fra den ribosomale fraktion af Vibrio cholerae ved ionbytterkromatografi, mens oprensede ribosomer ikke inducerede beskyttelse hos dyr. Nogle forskere foreslår dog, at ribosomers beskyttende aktivitet er forbundet med RNA, andre - med protein, og atter andre mener, at isolerede ribosomer er "knyttet" til noget kulhydrat, muligvis cellevæggen, som har specifikke antigene egenskaber. Mekanismen for den beskyttende virkning af "ribosomale" vacciner er ikke blevet belyst.

Forskning Ribi (E. Ribi) med sotr. tilstedeværelsen i cytoplasmaet af enterobakterier af et lavmolekylært polysaccharid blev påvist, hvilket med hensyn til antigene egenskaber og kemisk. sammensætningen er tæt på O-antigenet i cellevæggen. Dette polysaccharid er beskrevet som plasma. Dets antigene aktivitet manifesteres kun, når det kombineres med O-antigenet. Et sådant kompleks inducerer imidlertid ikke dannelsen af ​​antistoffer hos kaniner. Plasmapolysaccharid blev udpeget som et naturligt hapten bygget af "lineære molekyler" (partikler), hvis molekylvægt er 163.000, diameteren er 1,6 nm, og længden er 130 nm. Molekylerne af det native hapten danner i modsætning til O-antigenet ikke micellære strukturer. Det er blevet foreslået, at det native hapten er en forløber for cellevæggens O-antigen.

Mange forskere har fundet ud af, at bakterielt DNA har antigene egenskaber. Bakterielle DNA-præparater reagerer som antigener med homologe og heterologe sera. Vist krydsserol, reaktivitet mellem DNA fra bakterier og DNA fra celler i en makroorganisme.

Nogle forskere mener, at bakterielt DNA og nukleoproteiner stimulerer den autoimmune proces.

Bakterier har således en kompleks mosaik af antigener, der er fordelt i næsten alle strukturer og organeller. Nogle af disse antigener er mere aktive, andre mindre. Det vigtigste fra et praktisk synspunkt er spørgsmålet om at identificere og isolere beskyttende antigener i en oprenset form for at fremstille effektive vacciner og diagnostiske præparater.

Bibliografi: Bakteriers anatomi, trans. fra engelsk, red. G.P. Kalina, M., 1960; Jerusalem N.D. Fundamentals of physiology of microbes, M., 1963, bibliogr.; Bakteriel stofskifte, trans. fra engelsk, red. V. A. Shorin, M., 1963, bibliogr.; Flerbindsguide til mikrobiologi, klinik og epidemiologi af infektionssygdomme, red. H. N. Shukov-Verezhnikov, t. 1, s. 58 og andre, M., 1962; Peshkov MA Cytology of bacteria, M. - JI., 1955, bibliogr.; he, Sammenlignende cytologi af blågrønalger, bakterier og actinomyceter, M., 1966; Rose E. Chemical Microbiology, trans. fra engelsk, M., 1971, bibliogr.; Stanislavsky ES Bakteriestrukturer og deres antigenicitet, M., 1971, bibliogr.; Bergey's manual of determinative bacteriology, red. af R. E. Buchanan a. N. E. Gibbons, Baltimore, 1975, bibliogr.; Årlig gennemgang af mikrobiologi, v. 1-26. Stanford, 1957-1972; Bakterier, red. af I. C. Gunsalus a. R. Y. Stani-er, v. 1-5, N.Y.-L. 1960-1964; Helms tetter C.E. Sekvens af bakteriel reproduktion, Ann. Rev. Microbiol., V. 23, s. 223, 1969, bibliogr.; K a e m p-fer R. a. Meselson M. Studier af ri-bosomal underenhedsudveksling, Cold Spr. Harb. Symp. kvant. Biol., V. 34, s. 209, 1969; Korn E.D. Cellemembraner, struktur og syntese, Ann. Rev. Biochem., V. 38, s. 263, 1969; N o m u r e M. Bakteriel ribosom, Bact. Rev., v. 34, s. 49, 1970; O s-født M. J. Struktur og biosyntese af den bakterielle cellevæg, Ann. Rev. Biochem., V. 38, s. 501, 1969; Replikation af DNA i mikroorganismer, Cold Spr. Harb. Symp. kvant. Biol., V. 33, 1968; R y t e r A. Sammenslutning af bakteriers kerne og membran, Bact. Rev., v. 32, s. 39, 1969; T om p 1 e ved W. W. a. Wilson G. S. Principies of bacteriology and immunity, v. 1 - 2, Baltimore, 1964.

Genetik B.- Brown V. Genetik af bakterier, trans. fra engelsk, M., 1968, bibliogr.; Jacob F. og Wolman E. Paul og bakteriers genetik, trans. fra engelsk., M., 1962; Zakharov I. A. og Kvitko K. V. Genetics of microorganisms, JI., 1967; Samling af teknikker om mikroorganismers genetik, red. R. Klaus og W. Hayes, oversættelse. fra engelsk, M., 1970, bibliogr.; S til a-vronskaya A.G. Mutations in bacteria, M., 1967, bibliogr.; T a y 1 o g A. Z. a. T r o t-t e r C. D. Koblingskort over Escherichia coli stamme K-12, Bact. Rev., v. 36, s. 504, 1972, bibliogr.; CurtissR. Bakteriel konjugation, Ann. Rev. Microbiol., V. 23, s. 69, 1969; Hartman P. E., Hartman Z.a. Stahl R. Klassificering og kortlægning af spontane og inducerede mutationer i histidinoperonen af ​​Salmonella, Advanc. Genet., V. 16, s. 1, 1971, bibliogr.; Proceedings af den 12. internationale kongres for genetik, v. 3, Tokyo, 1968; Sanderson Κ. E. Genetics of the Enterobacteriaceae, Advanc. Genet., V. 16, s. 35, 1971, bibliogr.

Bakterielle antigener- Ado AD og Fedoseeva VN lokalisering i Neisseria perflava og Klebsiella pneumoniae celler af antigener, der er almindelige (krydsreagerende) med vævene i det humane broncho-pulmonale apparat, Byull. Experiment, biol, i med., V. 81, Kya 3, s. 349, 1976; Goldfarb D.M. og Zamchuk L.A. Immunology of nuclein acids, M., 1968, bibliogr.; M og x og y-l omkring i IF Fluorescerende antistoffer og metoder til deres anvendelse, M., 1968, bibliogr.; Petrosyan EA Komplekse antigener af tyfus-paratyphoid-gruppen af ​​bakterier, M., 1961, bibliogr.; Stanislavsky ES Bakteriestrukturer og deres antigenicitet, M., 1971, bibliogr.; H e y m e r B., S p a n e 1 R. a. Haferkamp O. Biologisk Aktivitat bakterieller Zellwande, Immun. u. Infekt., Bd 3, S. 232, 1975; Luederitz O. a. o. Isolering og kemisk og immunologisk karakterisering af bakterielle lipopoly-saccharider, i: Mikrobielle toksiner, red. af T. C. Montie, v. 4, s. 145, N.Y., 1971, bibliogr; Owen P. a. Salton M. Antigen og enzymatisk arkitektur af Micrococcus lysodeikticus membraner etableret ved krydset immunoelektroforese, Proc. nat. Acad. Sci. (Vask.), V. 72, s. 1711, 1975; Robbins J. B. a. o. Groft reagerende bakterielle antigener og immunitet mod sygdom forårsaget af indkapslede bakterier, i: Immun. syst. en. inficere. Dis., Ed. af E. Ne-ter a. F. Milgrom, s. 218, Basel a. o., 1975; Wicken A. J. a. Knox K. W. Lipoteichoic syrer, en ny klasse af bakterielt antigen, Science, v. 187, s. 1161, 1975.

B. S. Levashev; A.G. Skavronskaya (general med bordet); D.M. Goldfarb (bakt. Tab.). E. S. Stanislavsky.

På dannelsesstadiet, det vil sige i XVII-XVIII århundreder, udviklede mikrobiologi sig på en sådan måde, at alle fundne organismer blev beskrevet uden at indføre nogen logisk klassificering. På det tidspunkt blev mikroorganismer beskrevet af mikrobiologi på en morfologisk måde. Væsentlige ændringer fandt sted i det 19. århundrede. På dette tidspunkt har forskere akkumuleret en ret omfangsrig videnbase og også fundet en lang række mikroorganismer og svampe. For på en eller anden måde at navigere i denne overflod af information krævedes en logisk struktur. Dette blev foreslået i 1923, da en guide til bakterier blev offentliggjort. Dette var det første internationale arbejde, der blev grundlaget for udviklingen af ​​videnskaben om mikrobiologi.

Grundlæggende bestemmelser

Den ensartede klassifikation blev officielt indført på internationalt plan i 1980. Det er baseret på systemet udviklet af Bergi. Nøglestadier: rige, klasse, orden, familie, slægt, art. Sidstnævnte er det mest betydningsfulde niveau for klassedelingssystemet. Det forener organismer, der har en række ligheder: morfologi, oprindelse, fysiologi. Derudover analyseres funktionerne i stofskiftet. Hvis det viser sig at være meget ens, så kan mikroorganismerne kombineres til en art.

Typerne af mikroorganismer kan opdeles i to kategorier:

• eukaryoter;
• prokaryoter.

Den anden gruppe omfatter bakterier, det vil sige organismer, der mangler en dannet kerne. DNA omfatter alle de data, der er nødvendige for normal nedarvning af egenskaber. DNA-molekylet findes i cellens cytoplasma.

Et niveau under

Arten er ikke det laveste niveau af klassificering af mikroorganismer. Inde i den er der:

• morphovars, som er karakteriseret ved en speciel morfologi af mikroorganismer;
• biovarer, der adskiller sig i biologi;
• kemovarer, som er karakteriseret ved lidt forskellig enzymaktivitet;
• serovarer fordelt i grupper afhængigt af den antigene struktur;
• phagovars, hvis klassificering er baseret på fagernes modtagelighed.

Alt bliver gjort rede for og registreret

For at standardisere klassificeringen af ​​mikroorganismer i biologiske grupper er der på internationalt plan indført et betegnelsessystem for forskellige grupper. Det er baseret på ideen om binaritet, det vil sige, at der bruges en dobbelt nomenklatur. Navnet begynder med slægtens navn - dette ord skrives altid med stort bogstav. Men det andet ord starter med et lille, det beskriver tilhørsforholdet til arten. For eksempel: Staphylococcus aureus.

Medicinske mikrobiologer: hvad skal vi være særligt opmærksomme på?

Traditionelt er patogener et emne, der tiltrækker læger, der arbejder inden for mikrobiologi. Fokus er på forskellige repræsentanter - vira, bakterier, klamydia og andre. Mikrober kan ikke skelnes for det menneskelige øje, og for at se dem skal du bruge en speciel teknik - mikroskoper, der forstørrer det undersøgte objekt mange gange.

Patogene mikroorganismer af interesse for medicin og videnskab omfatter ikke-cellulære vira og mikroskopiske livsformer, der består af et stort antal celler. Det er forskellige svampe, klamydobakterier og alger, der er farlige for mennesker (og ikke kun).

Grundlæggende udtryk: bakterier

Hvad er mikroorganismer? Der er forskellige forklaringer på forskellige kategorier, så du kan forstå, hvad gruppen af ​​livsformer af interesse er. For eksempel kaldes bakterier normalt sådanne organismer, som kun omfatter én celle. Det særlige ved bakterier er fraværet af klorofyl. Klassificeringen af ​​mikroorganismer i denne gruppe er prokaryoter. Nogle bakterier er så små som 0,1 mikrometer, men nogle når 28 mikrometer. Formerne af disse organismer afhænger af habitatet. Hun bestemmer dimensionerne.

Alle bakterier kendt af videnskaben er normalt opdelt i grupper:

• cocci (kugler);
• pinde (baciller, clostridier);
• tråde (chlamydobakterier);
• krøllet (spirilla osv.).

Klassificering af mikroorganismer: flere detaljer

Kokkami er kendetegnet ved formen af ​​en kugle, ellipse, bob, kugle. Lancetformen findes også. Typer af mikroorganismer i denne gruppe: diplo-, mikro-, strepto-, tetra-, stafylokokker, sarciner.

Mikrokokker er karakteriseret ved kaotiske celler, men denne tilstand er ikke nødvendig: der er dem, der kun omfatter en eller to celler. Alle disse mikroorganismer betragtes som saprofytter. Deres levested er luft, vand.

Ved deling danner diplokokker parrede kokker. En typisk repræsentant er meningokokker, der fremkalder meningitis, såvel som kilden til gonoré gonokok. Ligesom diplococci kan snoede streptokokker dele sig i samme plan, men deres egenskab er tilstedeværelsen af ​​kæder i forskellige størrelser. Disse mikrober og bakterier er farlige og forårsager en række sygdomme, som endda fører til døden.

Hvad er der ellers?

Hvad er tetrakokmikroorganismer? Selve navnet taler om det karakteristiske træk ved sådanne livsformer: tetra på latin betyder "fire". Sådanne mikroorganismer er i stand til at dele sig i planer vinkelret på hinanden. For mennesker er de relativt sikre: indtil videre kendes få sygdomme fremkaldt af tetracocci.

Sardin cocci er kendt. De er kendetegnet ved opdeling i tre planer vinkelret på hinanden. Visuelt er organismer som baller. De indeholder normalt 8-16 celler. Blandt disse mikroorganismers levested er luft. De menneskelige sygdomme, de fremkalder, er ikke kendt af videnskaben, så i øjeblikket menes det, at de ikke eksisterer.

Men betydningen af ​​stafylokokkmikroorganismer blev opdaget af forskere i lang tid - de fremkalder hudsygdomme, der påvirker ikke kun mennesker, men også forskellige dyr. Visuelt er organismer som klaser. Division er tilgængelig i forskellige planer. Normalt lever de i klynger, formen er kaotisk.

Pinde

Ifølge klassificeringen af ​​mikroorganismer omfatter denne gruppe bakterier, baciller, clostridia. Den sædvanlige størrelse er 1-6 mikron lang, 0,5-2 mikron bred. Bakteriestænger danner ikke sporer. Farlige former er kendt: tarm, tuberkuløs, difteri og andre. Baciller, Clostridia er mikrober, der skaber sporer. De fremkalder en række farlige (endda dødelige) infektioner: miltbrand, høfeber, stivkrampe.

Tildel korte pinde, lange, såvel som med forskellige ender: runde, skarpe. Beskrivelsen af ​​mikroorganismers morfologi involverer studiet af det gensidige arrangement. Denne parameter blev grundlaget for opdelingen i tre grupper:

• parvis arrangement;
• tilfældig;
• streptobaciller, streptobakterier.

De første fremkalder lungebetændelse, den anden gruppe forårsager en meget bred vifte af sygdomme, og den tredje - miltbrand, chancre.

Mindre almindeligt kan bakterier observeres med en kølleformet bule i enderne. Den nuværende klassificering af mikroorganismer indebærer deres tildeling til stænger. Et karakteristisk træk ved denne gruppe er, at bacillen kan fremkalde difteri og en række underarter - spedalskhed, tuberkulose.

Snoede mikroorganismer

Vibrioer, der tilhører denne gruppe, er bøjet med 14 omgange og ligner i formen symbolet ",". Disse omfatter de udbredte vibrios: kolera, vand. Spiriller, der er relateret til snoede mikroorganismer, er kendetegnet ved en bøjning i en eller flere omgange. Videnskaben kender kun én form, der er farlig for mennesker - den provokerer sodoku. Denne sygdom kan opnås ved at blive bidt af en gnaver (såsom en rotte).

Spirochetes er proptrækker-lignende mikroorganismer 0,3-1,5 mikron lange, 7-500 mikron brede. Disse omfatter saprofytter og nogle andre farlige arter. Næringsmedier af mikroorganismer - snavset vand, døde masser. Der er tre kendte typer, der fremkalder sygdomme hos mennesker: borellia, leptospira, treponema.

Fælles træk ved snoede mikroorganismer

Alle grupper beskrevet ovenfor er polymorfe. Det betyder, at det ydre miljø bestemmer formen, størrelsen. Væsentlige er:

• temperatur;
• virkningen af ​​lægemidler;
• tilstedeværelsen af ​​desinfektion.

Laboratoriediagnostik kræver, at der tages hensyn til bakteriers evne til at ændre sig. Disse funktioner påvirker også udviklingen, produktionen af ​​lægemidler, der anvendes til forebyggelse og behandling af sygdomme.

Løb ikke væk

Akademiker Omelyansky skrev engang, at mikrober er usynlige, men de er altid tæt på en person, ligesom venner og fjender. Disse mikroskopiske former for liv fylder luften, jorden, vandet, de er i den menneskelige krop, i ethvert dyr. Nogle kan bruges med fordele for mennesker, hvilket er særligt vigtigt for fødevareindustrien, men mange er dødelige, da de fremkalder sygdom. Det er på grund af mikrober, at mad kan fordærve.

For første gang blev mikrober opdaget i det 17. århundrede, hvor det var muligt at designe linser med en 200x forstørrelse. Mikrokosmos forbløffede videnskabsmanden, der først så det - hollænderen Levenguk. Efter nogen tid blev undersøgelserne fortsat af Pasteur, som afslørede detaljerne i den vitale aktivitet af mikroskopisk liv. For eksempel var det muligt at forklare gæringen af ​​alkohol, nogle menneskelige sygdomme. Så blev vaccinen først opfundet. Miltbrand og rabies var de første sygdomme, der blev overvundet ved denne metode.

Særlige egenskaber: Mikrober

Denne gruppe omfatter organismer (for det meste bestående af én celle), som kun kan ses ved høj forstørrelse. Størrelsen af ​​de fleste af de mikrober, videnskaben kender, er i intervallet fra en tusindedel af en millimeter til en tusindedel af en mikrometer. Der er et stort antal typer af denne livsform. Forskellige mikrober kan eksistere i forskellige miljøer. Tildel kategorier:

• bakterie;
• fager;
• svampe;
• gær;
• vira.

Der er også en klassifikation:

• mycoplasma;
• rickettsia;
• protozoer.

Mikroskopisk liv: Sporedannelse

Processen er ikke let, sporerne er slet ikke som en bakteriecelle. Sporerne er beskyttet af en tæt membran, inden i hvilken der er en lille mængde væske. Sporen har ikke brug for et næringsstof, reproduktionsprocesserne fryser. Denne livsform har eksisteret i lang tid under de mest ubehagelige forhold: minusgrader, i varme eller tørhed. Nogle stridigheder varer ved i årtier, århundreder. Sådanne farlige mikroorganismer anses for at fremkalde stivkrampe, miltbrand og botulisme. Så snart miljøet bliver behageligt for tilværelsen, vokser sporen og begynder at formere sig.

Bakterier: struktur

En typisk bakteriecelle består af en membran og en slimhinde, der ofte danner en kapsel. Indvendigt - cytoplasmaet, beskyttet af en membran. Cytoplasma er et farveløst protein i kolloid form. Inde i cytoplasmaet - ribosomer, kerne, DNA. Her lagrer cellen næringsstoffer.

Der er bakterier, der kan bevæge sig. Til dette har naturen udstyret dem med tynde tråde kaldet flageller. Rebene roterer, hvilket skubber bakterierne til deres nye levested. For nogle er disse bundter, for andre enkeltstrenge. Der er bakterier, hvor bundterne er placeret over hele overfladen. Oftest observeres bundter i pinde, snoede former. Men flagellakokkerne i hovedparten er frataget, derfor er denne type mikroskopisk liv ubevægelig.

Reproduktion er opdeling. Nogle deler sig hvert 15. minut, så væksten af ​​kolonien er hurtig. Dette ses oftest i fødevarer beriget med næringsstoffer.

Dette er en ret specifik, ulig noget andet mikroskopisk liv. Vira kendt af videnskaben har en størrelse på 8 til 150 nm. De ser kun på dem gennem et system med moderne forstørrelse - et elektronmikroskop. Nogle indeholder protein, syre. Mikroskopiske organismer fremkalder mange sygdomme, herunder mæslinger, hepatitis. Dyr er ramt, initierer pest og andre krænkelser, herunder den meget farlige mund- og klovsyge.

Bakterievira kendt af videnskaben kaldes "bakteriofager", men "mykofager" virker mod svampe. Førstnævnte kan findes overalt, hvor der findes mikroskopisk liv. De fremkalder mikrobens død, derfor bruges de til medicinske, profylaktiske formål og er effektive til infektioner.

Rickettsia og svampe

Svampe er også en meget interessant gruppe af mikroorganismer. Deres egenskab er fraværet af klorofyl. En sådan livsform er ikke i stand til at producere organisk stof, men den har brug for det for at eksistere. Dette bestemmer de substrater, som svampe kan overleve på: Miljøet skal være rigt på næringsstoffer. Svampe inficerer mennesker, fremkalder sygdomme hos insekter, dyr, endda planter. Det er dem, der kalder de mest ubehagelige sygdomme i de kartofler, vi er vant til - kræft, phytophthora.

Svampeceller består af en vakuole, en kerne. Visuelt ligner planteceller. Form: lange grene. Cellen består af strenge, der er flettet ind i hinanden, kaldet af videnskabsmænd hyfer. Hyfer er et byggemateriale til mycelium, bestående af celler (med 1-2 kerner). Der kendes dog mycelium, som er én celle med et stort antal kerner. Disse kaldes ikke-cellulære. Myceliet er grundlaget for væksten af ​​frugtlegemet. Der kendes dog sådanne svampe, der består af en celle og ikke behøver mycelium.

Svampe: funktioner

Videnskaben kender forskellige måder at formere svampe på. En af dem er hyphae division, det vil sige den vegetative metode. For det meste formerer svampe sig ved sporer, og deling er seksuel, aseksuel. Sporer kan overleve i de mest aggressive miljøer i århundreder. Modne sporer rejser lange afstande før spiring ved hjælp af værter. Så snart sporen er i et næringsrigt miljø, spirer den, filamenter og mycelium opstår.

Mange svampe kendt af videnskaben tilhører kategorien skimmelsvamp. Under naturlige forhold findes de mange forskellige steder. Mikroorganismer er især villige til at spire på fødevarer. Det er nemt at se dem - en farvet belægning vises. Oftest i hverdagen støder en person på mucor-svampe, som danner en hvid, ret luftig masse. Hvis grøntsagerne er dækket af "blød" råd, er det sandsynligt, at rhizopus dukkede op her. Men hvis der er en tynd hinde på pærer, æbler, så er årsagen sandsynligvis Botrytis. Ganske ofte bliver skimmelsvamp fremkaldt af mikroorganismerne penicillium.

Farer og fordele

Svampe ødelægger ikke kun mad, men gift. Mikroorganismer, der producerer mykotoksiner, er i stand til dette: fusarium, aspergillus.

Men svampe, der er nyttige for mennesker, er kendte. De er meget udbredt til fremstilling af medicin og fødevarer. Penicillium er således uundværlig i fremstillingen af ​​penicillin, et antibiotikum, der bruges til en lang række sygdomme. Du kan ikke undvære det i fremstillingen af ​​ædle, dyre oste - Roquefort, Camembert. Aspergillus er nødvendig for enzymmidler, det bruges til fremstilling af citronsyre.

Svampebakterier

En anden interessant gruppe af mikroskopiske organismer, som videnskabsmænd har opdaget, er actinomycetes. De har nogle af svampenes egenskaber, men har samtidig bakteriers egenskaber. De er forbundet med den første af reproduktionsmetoden, tilstedeværelsen af ​​mycelium, hyfer. Fælles træk med bakterier er strukturelle træk, biokemi.

Gær

Endelig er gær mikroskopiske organismer, der består af én celle. Gær kan ikke bevæge sig, den vokser op til 10-15 mikron. For det meste er de ovale, runde, men de findes også i form af pinde, segl. Af og til støder du endda på en lignende form som citroner. Den cellulære struktur ligner den, der er karakteristisk for svampe, der er en vakuole, en kerne. Gær deler sig, danner sporer, formerer sig ved knopskydning.

En bred vifte af gær findes under naturlige forhold. De lever af planter, i jord, mad, affald – hvor end der er sukker. I fødevarer forårsager gær fordærvelse, da maden bliver sur og begynder at gære. Der er også former, der producerer kuldioxid, alkohol fra sukker. De er blevet aktivt brugt af mennesker i lang tid til fremstilling af alkoholholdige drikkevarer. Der er også typer gær, der er farlige for menneskers sundhed - disse fremkalder candidiasis. Den dag i dag er kampen mod frie svampe meget vanskelig, og candidiasis i nogle former kan endda føre til døden (for eksempel systemisk).