Bakterie. Mikroorganismers struktur Giv begrebet bakterier og deres klassificering
2.2. Klassificering og morfologi af bakterier
Klassificering af bakterier... Beslutningen fra den internationale kodeks for bakterier anbefalede følgende taksonomiske kategorier: klasse, division, orden, familie, slægt, art. Artsnavnet svarer til den binære nomenklatur, det vil sige, at det består af to ord. For eksempel skrives det forårsagende middel til syfilis som Treponema pallidum. Det første ord er på
slægtens titel skrives med stort bogstav, andet ord betegner en art og skrives med lille bogstav. Når arten nævnes igen, forkortes det generiske navn til begyndelsesbogstavet, for eksempel: T.pallidum.
Bakterier klassificeres som prokaryoter, dvs. præ-nukleare organismer, da de har en primitiv kerne uden en skal, nukleolus, histoner. og der er ingen højt organiserede organeller i cytoplasmaet (mitokondrier, Golgi-apparat, lysosomer osv.)
I Burgeys gamle Guide til Systematisk Bakteriologi blev bakterier opdelt i 4 sektioner i henhold til egenskaberne for den bakterielle cellevæg: Gracilicutes - eubakterier med en tynd cellevæg, gram-negativ; Firmicutes - eubakterier med en tyk cellevæg, gram-positive; Tenerikutter - eubakterier uden cellevæg; Mendosicutes - archaea med en defekt cellevæg.
Hver afdeling blev opdelt i sektioner eller grupper efter Gramfarvning, celleform, iltbehov, mobilitet, metaboliske og ernæringsmæssige egenskaber.
Ifølge 2. udgave (2001) af retningslinjerneBurgey, bakterier er opdelt i 2 domæner:"Bakterier" og "Archaea" (tabel 2.1).
Bord. Domæne egenskaberBakterieogArchaea
|
Domæne"Bakterie"(eubakterier) |
DomæneArchaeen "(arkæbakterier) |
|
I domænet "Bakterier" kan man skelne følgende bakterier: 1) bakterier med en tynd cellevæg, gram-negativ *; 2) bakterier med en tyk cellevæg, gram-positive **; 3) bakterier beta cellevæg (klasse Mollicutes - mycoplasma) |
Archbacteria indeholder ikke peptidoglycan i cellevæggen. De har specielle ribosomer og ribosomale RNA'er (rRNA'er). Udtrykket "archaebacteria - dukkede op i 1977. Det er en af de ældgamle former for liv, som angivet af præfikset" arche ". Der er ingen smitsomme stoffer blandt dem. |
* Blandt tyndvæggede gramnegative eubakterier skelne imellem:
sfæriske former eller kokker (gonokokker, meningokokker, veilonella);
indviklede former - spirochetes og spirillae;
stavformede former, herunder rickettsia.
** Til tykvæggede gram-positive eubakterier omfatte:
sfæriske former eller kokker (stafylokokker, streptokokker, pneumokokker);
stavformede former, samt aktinomyceter (forgrenede, filamentøse bakterier), corynebakterier (klavatbakterier), mykobakterier og bifidobakterier (fig. 2.1).
De fleste gram-negative bakterier er grupperet i en type proteobakterier. baseret på ligheden i ribosomalt RNA "Proteobacteria" - opkaldt efter den græske gud Proteus. antager forskellige former). De fremkom fra generel fotosyntese. tic forfader.
Gram-positive bakterier er ifølge de undersøgte sekvenser af ribosomalt RNA en separat fylogenetisk gruppe med to store underafdelinger - med et højt og et lavt forhold G+ C (genetisk lighed). Ligesom proteobakterier er denne gruppe metabolisk forskelligartet.
Til domænet "Bakterie»Indeholder 22 typer, herafFølgende er af medicinsk betydning:
TypeProteobakterier
Klasse Alfaproteobakterier. Fødsel: Rickettsia, Orientia, Ehrlichia, Bartonella, Brucella
Klasse Betaproteobakterier. Fødsel: Burkholderia, Alcaligenes, Bordetella, Neisseria, Kingella, Spirillum
Klasse Gammaproteobakterier. Fødsel: Francisella, Legionella, Coxiella, Pseudomonas, Moraxella, Acinetobacter, Vibrio, Enterobacter, Callimatobacterium, Citrobacter, Edwardsiella, Erwinia, Escherichia, Hafnia, Klebsiella, Morganella, Proteus, Providencia, Salmonella, Serrateersia, Shigella
Klasse Deltaproteobakterier. Slægt: Bilophila
Klasse Epsilonproteobakterier. Fødsel: Campylobacter, Helicobacter, Wolinella
TypeFirmicutes (det vigtigstevejgrampolo zhivnye)
Klasse Clostridia. Fødsel: Clostridium, Sarcina, Peptostreptokok, Eubacterium, Peptococcus, Veillonella (gramnegativ)
Klasse Mollicutes. Fødsel: Mycoplasma, Ureaplasma
Klasse Baciller. Fødsel: Bacillus, Sporosarcina, Listeria, Staphylococcus, Gemella, Lactobacillus, Pediococcus, Aerococcus, Leuconostoc, Streptococcus, Lactococcus
TypeActinobakterier
Klasse Actinobakterier. Fødsel: Actinomyces, Arcanodacterium, Mobiluncus, Micrococcus, Rothia, Stomatococcus, Corynebacterium, Mycobacterium, Nocardia, Propionibacterium, Bifidobacterium, Gardnerella
TypeClamydiae
Klasse Clamydiae. Fødsel: Clamydia, Clamydophila
TypeSpirochaetes
Klasse Spirochaetes. Fødsel: Spirochaeta, Borrelia, Treponema, Leptospira
Bacteroidetes type
Klasse Bacteroidetes. Fødsel: Bacteroides, Porphyromonas, Prevotella
Klasse Flavobakterier. Fødsel: Flavobacterium
Opdelingen af bakterier i henhold til cellevæggens strukturelle træk er forbundet med den mulige variabilitet af deres farve i en bestemt farve ifølge Gram-metoden. Ifølge denne metode, foreslået i 1884 af den danske videnskabsmand H. Gram, opdeles bakterier afhængigt af farvningsresultaterne i gram-positive, farvede i blå-violet og gram-negative, farvede med rødt. Det viste sig dog, at bakterier med den såkaldte gram-positive type cellevæg (tykkere end gram-negative bakteriers), for eksempel bakterier af slægten Mobiluncus og nogle sporedannende bakterier, i stedet for det sædvanlige gram -positiv farve, har en gram-negativ farve. Derfor er funktionerne i cellevæggenes struktur og kemiske sammensætning af større betydning for bakteriens taksonomi end Gram-farvning.
2.2.1. Former for bakterier
Der er flere hovedformer for bakterier (se fig. 2.1) - kokkoide, stavformede, snoede og forgrenede, filamentøse bakterier.
sfæriske former eller kokker,- kugleformede bakterier med en størrelse på 0,5-1,0 mikron *, som er opdelt efter indbyrdes arrangement i mikrokokker, diplokokker, streptokokker, tetracocci, sarciner og stafylokokker.
Mikrokokker(fra græsk. mikros - lille) - separat placerede celler.
Diplococci(fra græsk. diploos - dobbelt), eller parrede kokker, er arrangeret i par (pneumokokker, gonokokker, meningokokker), da cellerne ikke divergerer efter deling. Pneumokokker (det forårsagende middel til lungebetændelse) har en lancetformet form på modsatte sider, og gonokok(det forårsagende middel til gonoré) og meningokokker (det forårsagende middel til epidemisk meningitis) er i form af kaffebønner, der vender med en konkav overflade mod hinanden.
Streptokokker(fra græsk. streptoer - kæde) - celler med en afrundet eller aflang form, der udgør en kæde på grund af celledeling i et plan og bevarelse af forbindelsen mellem dem på delingsstedet.
Sarcinas(fra lat. sarcina - bundt, balle) er arrangeret i form af pakker med 8 eller flere cocci, da de dannes under celledeling i tre indbyrdes vinkelrette planer.
Stafylokokker(fra græsk. stafyl - klase vindruer) - kokker, arrangeret i form af en klase druer som følge af opdeling i forskellige planer.
Stangformede bakterier adskiller sig i størrelse, form af enderne af cellerne og det indbyrdes arrangement af celler. Længden af cellerne varierer fra 1,0 til 10 µm, tykkelsen er fra 0,5 til 2,0 µm. Coli kan være korrekt (E. coli osv.) og forkert (corynebacterium og etc.) former, herunder forgrening, for eksempel i actinomycetes. De mindste stavformede bakterier er rickettsia.
Enderne af stokkene kan skæres af (miltbrandbacillus), afrundede (Escherichia coli), spidse (fusobakterier) eller i form af en fortykkelse. I sidstnævnte tilfælde ligner pinden en mace (corynebacterium diphtheria).
De let buede stænger kaldes vibrios (Vibrio cholerae). De fleste stavformede bakterier er tilfældigt placeret, da cellerne divergerer efter deling. Hvis cellerne efter deling forbliver forbundet -
med almindelige fragmenter af cellevæggen og ikke divergerer, så er de placeret i en vinkel i forhold til hinanden (corynebacterium diphtheria) eller danner en kæde (miltbrandsbacillus).
Kurvede former- spiralbakterier f.eks spirilla, har udseendet af proptrækker-lignende sammenviklede celler. Patogen spirillum omfatter det forårsagende middel sodoku (rottebidsygdom). Crimped omfatter også cam-pylobakterier og helicobakterier, som har bøjer sig som en flyvende måges vinge; bakterier såsom spirochetes er også tæt på dem. Spirochetes- tynd, lang, krympet
spiralformede) bakterier, der adskiller sig fra spirilla i mobilitet på grund af fleksionsændringer i celler. Spiroketter er sammensat af en ydre membran
cellevæg), der omgiver en protoplasmatisk cylinder med en cytoplasmatisk membran og en aksial filament (aksistil). Det aksiale filament er placeret under den ydre membran af cellevæggen (i periplasmaet) og drejer sig så at sige rundt om spiroketens protoplasmatiske cylinder, hvilket giver den en skrueformet form (primære krøller af spiroketterne). Det aksiale filament består af periplasmatiske fibriller, analoger af bakterielle flageller, og er et kontraktilt protein kaldet flagellin. Fibriller er fastgjort til enderne af cellen (fig. 2.2) og er rettet mod hinanden. Den anden ende af fibrillerne er fri. Antallet og placeringen af fibriller varierer fra art til art. Fibriller er involveret i bevægelsen af spirokæter, hvilket giver rotations-, fleksion- og translationsbevægelse til cellerne. I dette tilfælde danner spirochetes sløjfer, krøller, bøjninger, som kaldes sekundære krøller. Spirochetes
farvestoffer opfattes dårligt. Normalt er de malet i henhold til Romanovsky-Giemsa eller sølvfarve. I levende form undersøges spiroketter ved hjælp af fasekontrast eller mørkfeltsmikroskopi.
Spirochetes er repræsenteret af 3 slægter, patogene for mennesker: Treponema, Borrelia, Leptospira.
Treponema(slægten Treponema) har udseende af tynde proptrækker-lignende snoede tråde med 8-12 ensartede små krøller. 3-4 fibriller (flagella) er placeret omkring treponemernes protoplast. Cytoplasmaet indeholder cytoplasmatiske filamenter. Patogene repræsentanter er T.pallidum - det forårsagende middel til syfilis, T.vedblive - årsagsagenset til en tropisk sygdom er fram-bezia. Der er også saprofytter - indbyggere i den menneskelige mund, silt af reservoirer.
Borrelia(slægt Borrelia), i modsætning til treponemas er de længere, har 3-8 store krøller og 7-20 fibriller. Disse omfatter det forårsagende middel til recidiverende feber (V.tilbagevendende) og forårsagende stoffer til Lyme-sygdom (V.burgdorferi og osv.).
Leptospira(slægt Leptospira) har lavvandede og hyppige krøller - i form af et snoet reb. Enderne af disse spirocheter er buede som kroge med fortykkede ender. Danner sekundære krøller, de har form af bogstaver S eller med; har 2 aksiale filamenter (flagella). Patogen repræsentant L. i terroganer forårsager leptospirose, når det indtages med vand eller mad, hvilket fører til udvikling af blødninger og gulsot.
i cytoplasmaet, og nogle i kernen af inficerede celler. De lever i leddyr (lus, lopper, flåter), som er deres værter eller bærere. Rickettsiae fik deres navn fra H. T. Ricketts, en amerikansk videnskabsmand, der først beskrev en af patogenerne (Rocky Mountain spotted fever). Formen og størrelsen af rickettsia kan variere (celler med uregelmæssig form, filamentøse) afhængigt af vækstbetingelserne. Strukturen af rickettsia adskiller sig ikke fra den af gram-negative bakterier.
Rickettsiae har en metabolisme uafhængig af værtscellen; det er dog muligt, at de modtager makroerge forbindelser fra værtscellen til deres reproduktion. I udstrygninger og væv farves de ifølge Romanovsky-Giemsa, ifølge Macchiavell-Zdrodovsky (rickettsia er rød, og inficerede celler er blå).
Hos mennesker forårsager rickettsiae epidemisk tyfus (Rickettsia prowazekii), flåtbåren rickettsiose (R. sibirica), Rocky Mountain plettet feber (R. rickettsii) og andre rickettsioser.
Elementære legemer kommer ind i epitelcellen ved endocytose med dannelsen af en intracellulær vakuole. Inde i cellerne forstørres de og bliver til delende retikulære legemer, der danner klynger i vakuoler (inklusioner). Elementære legemer dannes af de retikulære legemer, som forlader cellerne ved exocytose eller cellelyse. Kommer ud af
elementære kropsceller går ind i en ny cyklus og inficerer andre celler (fig. 16.11.1). Hos mennesker forårsager klamydiae skader på øjnene (trakom, konjunktivitis), uro-genitalkanalen, lungerne osv.
Actinomycetes- forgrenede, filamentøse eller stavformede gram-positive bakterier. Dens navn (fra græsk. actis - Ray, mykes - svampe), de modtog i forbindelse med dannelsen af drusen i det berørte væv - granulat af tæt sammenflettede tråde i form af stråler, der strækker sig fra midten og ender i kolbelignende fortykkelser. Actinomycetes danner ligesom svampe mycelium - trådlignende sammenflettede celler (hyfer). De danner et substratmycelium, som dannes som følge af indvækst af celler i et næringsmedium, og et luftmycelium, der vokser på mediets overflade. Actinomycetes kan dele sig ved fragmentering af myceliet til celler svarende til stavformede og coccoid-bakterier. På lufthyfer af actinomycetes dannes sporer, der tjener til reproduktion. Actinomycete-sporer er normalt ikke varmebestandige.
En fælles fylogenetisk gren med actinomycetes dannes af de såkaldte nocardi-lignende (nocardioforme) actinomycetes, en samlende gruppe af stavformede, uregelmæssigt formede bakterier. Deres individuelle repræsentanter danner forgreningsformer. Disse omfatter bakterier af slægten Corynebacterium, Mycobacterium, Nocardianjxp. Nocardia-lignende actinomycetes udmærker sig ved tilstedeværelsen af arabinose- og galactosesukkere i cellevæggen samt mykolsyrer og store mængder fedtsyrer. Mykolsyrer og lipider af cellevægge bestemmer syreresistensen af bakterier, især mykobakterier af tuberkulose og spedalskhed (når de farves ifølge Ziehl-Nelsen, er de røde, og ikke-syreresistente bakterier og vævselementer, sputum er blå) .
Patogene actinomycetes forårsager actinomycosis, nocardia - nocardiosis, mycobacteria - tuberkulose og spedalskhed, corynebacteria - difteri. Saprofytiske former for actinomycetes og nocardia-lignende actinomycetes er udbredt i jorden, mange af dem er antibiotika-producenter.
Cellevæg- en stærk, elastisk struktur, der giver bakterierne en bestemt form og sammen med den underliggende cytoplasmatiske membran "dæmper" højt osmotisk tryk i bakteriecellen. Det deltager i processen med celledeling og transport af metabolitter, har receptorer for bakteriofager, bakteriociner og forskellige stoffer. Den tykkeste cellevæg i gram-positive bakterier (fig. 2.4 og 2.5). Så hvis tykkelsen af cellevæggen af gram-negative bakterier er omkring 15-20 nm, så kan den i gram-positive bakterier nå 50 nm eller mere.
Mycoplasma- små bakterier (0,15-1,0 mikron), kun omgivet af den cytoplasmatiske membran. De tilhører klassen Mollicutes, indeholder steroler. På grund af fraværet af en cellevæg er mycoplasmaer osmotisk følsomme. De har en række forskellige former: coccoid, filamentøs, kolbeformet. Disse former er synlige under fasekontrastmikroskopi af rene kulturer af mycoplasmas. På et tæt næringsmedium danner mykoplasma kolonier, der ligner spejlæg: den centrale uigennemsigtige del, nedsænket i mediet, og den gennemskinnelige periferi i form af en cirkel.
Mycoplasmas forårsager SARS hos mennesker (Mycoplasma pneumoniae) og læsioner i genitourinary tract (M.homi- nis og osv.). Mycoplasmas forårsager sygdomme ikke kun hos dyr, men også hos planter. Ikke-patogene repræsentanter er ret udbredte.
2.2.2. Bakteriecellestruktur
Strukturen af bakterier er blevet grundigt undersøgt ved hjælp af elektronmikroskopi af hele celler og deres ultratynde snit, såvel som andre metoder. Bakteriecellen er omgivet af en membran bestående af en cellevæg og en cytoplasmatisk membran. Under kappen er protoplasmaet, som består af cytoplasma med indeslutninger og en kerne kaldet nukleoiden. Der er yderligere strukturer: kapsel, mikrokapsel, slim, flageller, pili (fig. 2.3). Nogle bakterier kan danne sporer under ugunstige forhold.
I cellevæggen af gram-positive bakterier indeholder en lille mængde polysaccharider, lipider, proteiner. Hovedbestanddelen af disse bakteriers cellevæg er en flerlags peptidoglycan (mu-rein, mucopeptid), som udgør 40-90 % af cellevægsmassen. Teichoic syrer (fra græsk. teichos - væg), hvis molekyler er kæder af 8-50 glycerol- og ribitolrester forbundet med fosfatbroer. Bakteriers form og styrke er givet af den stive fibrøse struktur af en flerlags, tværbundet peptidbundet peptidoglycan.
Peptidoglycan er repræsenteret af parallelle molekyler glycan... bestående af gentagne rester af N-acetylglucosamin og N-acetylmuraminsyre forbundet med en glykosidbinding. Disse bindinger brydes af lysozym, som er en acetylmuramidase. Glycanmolekyler er forbundet gennem N-acetylmuraminsyre ved en krydspeptidbinding af fire aminosyrer ( tetrapeptid). Deraf navnet på denne polymer - peptidoglycan.
Peptidbindingen af peptidoglycan i gram-negative bakterier er baseret på tetrapeptider bestående af alternerende L- og D-aminosyrer, for eksempel: L-alanin - D-glutaminsyre - meso-diaminopimelinsyre - D-alanin. Har E.coli (gram-negativ bakterie) peptidkæder er forbundet med hinanden gennem D-alanin af en kæde og meso-diaminopimeli-
ny syre er anderledes. Sammensætningen og strukturen af peptiddelen af peptidoglycanen fra gram-negative bakterier er stabile i modsætning til peptidoglycanen af gram-positive bakterier, hvis aminosyrer kan variere i sammensætning og sekvens. Peptidoglycantetrapeptider i gram-positive bakterier er forbundet med hinanden af polypeptidkæder med 5 rester
glycin (pentaglycin). I stedet for meso-diamino-pimelinsyre indeholder de ofte lysin. Glycan-elementer (acetylglucosamin og acetylmuraminsyre) og tetrapeptidaminosyrer (meso-diaminopimelinsyre og D-glutaminsyre, D-alanin) er et karakteristisk træk ved bakterier, da de er fraværende i dyr og mennesker.
Evnen af gram-positive bakterier under Gram farvning til at fastholde ensian violet i et kompleks med iod (blå-violet farve af bakterier) er forbundet med egenskaben af flerlags peptidoglycan til at interagere med farvestoffet. Derudover får den efterfølgende behandling af bakterieudstrygningen med alkohol, at porerne i peptidoglycanen indsnævres og derved fastholder farvestoffet i cellevæggen. Gram-negative bakterier, efter eksponering for alkohol, mister deres farvestof, hvilket skyldes den lavere mængde peptidoglycan (5-10% af massen af cellevæggen); de misfarves af alkohol og bliver røde, når de behandles med fuchsin eller safranin.
V cellevægssammensætning af gram-negative bakterier kommer ind i den ydre membran, bundet af lipoprotein til det underliggende lag af peptidoglycan (fig. 2.4 og 2.6). Under elektronmikroskopi af ultratynde sektioner af bakterier ligner den ydre membran en bølgelignende trelagsstruktur, der ligner den indre membran, som kaldes cytoplasmatisk. Hovedkomponenten i disse membraner er et bimolekylært (dobbelt) lipidlag.
Den ydre membran er en mosaikstruktur repræsenteret af lipopolysaccharider, fosfolipider og proteiner. Dens indre lag er repræsenteret af fosfolipider, og i det ydre lag er placeret lipopolysaccharid(LPS). Den ydre membran er således asymmetrisk. LPS af den ydre membran består af tre fragmenter:
lipid A - en konservativ struktur, praktisk talt den samme i gram-negative bakterier;
kerne eller kerne, skorpedel (lat. kerne - kerne), relativt konserveret oligosaccharidstruktur;
meget variabel O-specifik polysaccharidkæde dannet ved at gentage identiske oligosaccharidsekvenser.
LPS er "forankret" i den ydre membran af lipid A, som bestemmer toksiciteten af LPS og derfor identificeres med endotoksin. Destruktion af bakterier med antibiotika frigiver store mængder endotoksin, som kan forårsage endotoksisk shock hos patienten. Lipid A forlader kernen eller kernedelen af LPS. Den mest konstante del af LPS-kernen er keto-deoxyoctonsyre (3-deoxy-O-man-no-2-octulosonsyre). Den O-specifikke kæde, der strækker sig fra kernedelen af LPS-molekylet, bestemmer serogruppen, serovar (en type bakterier påvist af immunserum) af en bestemt bakteriestamme. Begrebet LPS er således forbundet med begrebet O-antigenet, hvorved bakterier kan differentieres. Genetiske ændringer kan føre til defekter, "afkortning" af bakteriel LPS, og som følge heraf "ru" kolonier af R-former.
Matrixproteiner i den ydre membran gennemtrænger den på en sådan måde, at proteinmolekyler kaldet poriner grænser op til hydrofile porer, gennem hvilke vand og små hydrofile molekyler med en relativ masse på op til 700 Da passerer.
Mellem de ydre og cytoplasmatiske membraner er det periplasmatiske rum eller periplasma, der indeholder enzymer (proteaser, lipaser, fosfataser,
nukleaser, beta-lactamaser) samt komponenter i transportsystemer.
Når syntesen af bakteriecellevæggen forstyrres under påvirkning af lysozym, penicillin, kroppens beskyttende faktorer og andre forbindelser, dannes celler med en ændret (ofte sfærisk) form: protoplaster er bakterier, der er fuldstændig blottet for cellevæggen; spheroplaster er bakterier med en delvist bevaret cellevæg. Efter fjernelse af cellevægsinhibitoren kan sådanne ændrede bakterier reversere, det vil sige erhverve en fuld cellevæg og genoprette deres oprindelige form.
Bakterier af sfæro- eller protoplasttypen, der har mistet evnen til at syntetisere peptidoglycan under påvirkning af antibiotika eller andre faktorer og er i stand til at formere sig, kaldes L-former (fra navnet på D. Lister Instituttet, hvor de først blev undersøgt ). L-former kan også opstå som følge af mutationer. De er osmotisk følsomme, sfæriske, kolbeformede celler af forskellige størrelser, inklusive dem, der passerer gennem bakteriefiltre. Nogle L-former (ustabile), efter fjernelse af den faktor, der førte til ændringer i bakterier, kan vende tilbage og "vende tilbage" til den oprindelige bakteriecelle. L-former kan danne mange patogener af infektionssygdomme.
Cytoplasmatiske membraner ana i elektronmikroskopi af ultratynde snit er det en tre-lags membran (2 mørke lag 2,5 nm tykke er adskilt af en lys - mellemliggende). I struktur (se fig. 2.5 og 2.6) ligner den dyrecellers plasmalemma og består af et dobbeltlag af lipider, hovedsageligt phospholipider, med indlejret overflade og integrerede proteiner, som om de trænger gennem membranstrukturen. Nogle af dem er permeaser involveret i transporten af stoffer.
Den cytoplasmatiske membran er en dynamisk struktur med bevægelige komponenter, derfor præsenteres den som en mobil væskestruktur. Det omgiver den ydre del af cytoplasmaet af bakterier og er involveret i reguleringen af osmotisk tryk
tion, transport af stoffer og energiomsætning af cellen (på grund af enzymer i elektrontransportkæden, adenosintriphosphatase osv.).
Ved overdreven vækst (i sammenligning med væksten af cellevæggen) danner den cytoplasmatiske membran invaginater - invaginationer i form af komplekst snoede membranstrukturer kaldet mesosomer. Mindre indviklet snoede strukturer kaldes intracytoplasmatiske membraner. Rollen af mesosomer og intracytoplasmatiske membraner er ikke fuldt ud forstået. Det antages endda, at de er en artefakt, der opstår efter klargøring (fiksering) af et præparat til elektronmikroskopi. Ikke desto mindre antages det, at derivaterne af den cytoplasmatiske membran deltager i celledeling, giver energi til syntesen af cellevæggen, deltager i udskillelsen af stoffer, sporulering, det vil sige i processer med højt energiforbrug.
Cytoplasmaet optager hovedparten af bakteriecellen og består af opløselige proteiner, ribonukleinsyrer, indeslutninger og talrige små granuler - ribosomer, der er ansvarlige for syntesen (oversættelsen) af proteiner.
Bakterielle ribosomer har en størrelse på omkring 20 nm og en sedimentationskoefficient på 70S, i modsætning til SOS-ribosomer, der er karakteristiske for eukaryote celler. Derfor undertrykker nogle antibiotika, ved at binde sig til bakterielle ribosomer, bakteriel proteinsyntese uden at påvirke proteinsyntesen af eukaryote celler. Bakterielle ribosomer kan dissociere i to underenheder - 50S og 30S. Ribosomale RNA'er (rRNA'er) er konservative elementer i bakterier (evolutionens "molekylære ur"). 16S rRNA er en del af den lille underenhed af ribosomer, og 23S rRNA er en del af den store underenhed af ribosomer. Studiet af 16S rRNA er grundlaget for genosystematik, hvilket gør det muligt at vurdere graden af slægtskab af organismer.
Cytoplasmaet indeholder forskellige indeslutninger i form af granulat af glykogen, polysaccharider, beta-hydroxysmørsyre og polyphosphater (volutin). De ophobes, når der er et overskud af næringsstoffer i miljøet og
spille rollen som reservestoffer til ernærings- og energibehov.
Volutin har en affinitet til basisfarvestoffer og kan let påvises ved hjælp af specielle farvningsmetoder (for eksempel ifølge Neisser) i form af metakromatiske granula. Med toluidinblåt eller methylenblåt er volutin farvet rød-violet, og bakteriens cytoplasma er blå. Det karakteristiske arrangement af volutingranulat afsløres i difteribacillen i form af intenst farvende cellepoler. Metakromatisk farvning af volutin er forbundet med et højt indhold af polymeriseret uorganisk polyphosphat. I elektronmikroskopi ligner de elektrontætte granulat med en størrelse på 0,1-1,0 mikron.
Nukleoid- svarende til kernen i bakterier. Det er placeret i den centrale zone af bakterier i form af dobbeltstrenget DNA, lukket i en ring og tæt pakket som en kugle. Bakteriens kerne har, i modsætning til eukaryoter, ikke en nuklear kappe, nukleolus og basisproteiner (histoner). Normalt indeholder en bakteriecelle ét kromosom, repræsenteret ved et DNA-molekyle med lukket ring. Hvis delingen forstyrres, kan 4 eller flere kromosomer konvergere i det. Nukleoidet påvises i et lysmikroskop efter farvning ved DNA-specifikke metoder: ifølge Fehlgen eller ifølge Romanovsky-Giemsa. På elektrondiffraktionsmønstre af ultratynde sektioner af bakterier har nukleoiden form af lette zoner med fibrillære, filamentøse strukturer af DNA, forbundet af bestemte områder med
cytoplasmatisk membran eller meso-
mine involveret i kromosomreplikation (se fig. 2.5 og 2.6).
Ud over nukleoiden, repræsenteret ved en
kromosom, bakteriecellen indeholder
ikke-kromosomale arvelige faktorer -
plasmider (se afsnit 5.1.2.), der repræsenterer
er kovalent lukkede DNA-ringe.
Kapsel, mikrokapsel, slim ... Kapsel-
en slimstruktur med en tykkelse på mere end 0,2 mikron, fast forbundet med bakteriens cellevæg og med klart definerede ydre grænser. Kapslen kan skelnes i smears-aftryk fra patologisk materiale. I rene bakteriekulturer dannes kapslen
sjældnere. Det detekteres med specielle metoder til farvning af en udstrygning ifølge Burri-Hins, som skaber en negativ kontrast af kapslens stoffer: mascaraen skaber en mørk baggrund omkring kapslen.
Kapslen består af polysaccharider (ec-zopolysaccharider), nogle gange polypeptider; for eksempel i miltbrandbacillen består den af polymerer af D-glutaminsyre. Kapslen er hydrofil og indeholder en stor mængde vand. Det forhindrer bakteriel fagocytose. Antigenkapsel: antistoffer mod kapslen forårsager det stigning (reaktion hævet og jeg kapsel ly).
Mange bakterier danner en mikrokapsel – en slimet formation, der er mindre end 0,2 mikrometer tyk, kun detekteret ved elektronmikroskopi. Slim skal skelnes fra kapslen - mucoide exopolysaccharider, der ikke har klare ydre grænser. Slimet er vandopløseligt.
Mucoide exopolysaccharider er karakteristiske for mucoide stammer af Pseudomonas aeruginosa, som ofte findes i sputum hos patienter med cystisk fibrose. Bakterielle exopolysaccharider er involveret i adhæsion (adhæsion til substrater); de kaldes også glyko-
bægeret. Ud over syntesen af exopolysaccharider af bakterier er der en anden mekanisme til deres dannelse: ved virkningen af ekstracellulære enzymer af bakterier på disaccharider. Som et resultat dannes dextraner og levaner.
Kapslen og slimet beskytter bakterier mod beskadigelse, udtørring, da de er hydrofile, binder vand godt, forhindrer virkningen af beskyttende faktorer af makroorganismen og bakteriofager.
Flagella bakterier bestemmer bakteriecellens mobilitet. Flagella er tynde filamenter, der stammer fra den cytoplasmatiske membran og er længere end selve cellen (fig. 2.7). Flagella tykkelse 12-20 nm, længde 3-15 mikron. De består af 3 dele: en spiralfilament, en krog og et basalkorpuskel indeholdende en stang med specielle skiver (1 par skiver til gram-positive bakterier og 2 par til gram-negative bakterier). Flagellerne er fastgjort til den cytoplasmatiske membran og cellevæggen af skiver. Dette skaber effekten af en elektrisk motor med en stang - en rotor, der roterer flagellen. Forskellen i protonpotentialer over den cytoplasmatiske membran bruges som energikilde. Rotationsmekanismen er tilvejebragt af proton ATP-syntetase. Flagellens rotationshastighed kan nå 100 r/s. Hvis bakterien har flere flageller, begynder de at rotere synkront, flettes sammen til et enkelt bundt og danner en slags propel.
Flagella er sammensat af et protein - flagellin (fra. flagelum - flagellum), som er et antigen - det såkaldte H-antigen. Flagellin-underenheder er snoet i en spiral.
Antallet af flageller i bakterier af forskellige arter varierer fra én (monotrich) i Vibrio cholerae til tiere og hundreder af flageller, der strækker sig langs omkredsen af bakterierne (peritrichus), i E. coli, Proteus osv. Lofotrichs har et bundt flageller i en af enderne af cellen. Amphitrichs har en flagel eller et bundt af flageller i modsatte ender af cellen.
Flagella påvises ved hjælp af elektronmikroskopi af præparater sprøjtet med tungmetaller, eller i et lysmikroskop efter bearbejdning ved specielle metoder baseret på ætsning og adsorption af div.
stoffer, der fører til en stigning i flagellaens tykkelse (for eksempel efter forsølvning).
Villi, eller drak(fimbria) - filamentøse formationer (fig. 2.7), tyndere og kortere (3 + 10 nm x 0,3 + 10 mikron) end flageller. Peelinger strækker sig fra cellens overflade og er sammensat af pilinprotein. De har antigen aktivitet. Skelne mellem piller, der er ansvarlige for adhæsion, det vil sige for vedhæftning af bakterier til den berørte celle, samt piller, der er ansvarlige for ernæring, vand-salt-metabolisme og køn (F-drank), eller konjugation, drak.
Normalt drak de i stort antal - flere hundrede pr. bur. Hun har dog normalt 1-3 kønssave pr. celle: de er dannet af de såkaldte "mandlige" donorceller, der indeholder overførbare plasmider (F-, R-, Col-plasmider). Et karakteristisk træk ved genital pili er deres interaktion med specielle "mandlige" sfæriske bakteriofager, som er intensivt adsorberet på genital pili (fig. 2.7).
Kontrovers- en ejendommelig form for hvilende bakterier med en gram-positiv type cellevægsstruktur (fig. 2.8).
Sporer dannes under ugunstige forhold for tilstedeværelsen af bakterier (tørring, ernæringsmangel osv.). En spore (endospore) dannes inde i bakteriecellen. Sporedannelse bidrager til artens bevarelse og er ikke et middel til reproduktion, som hos svampe.
Sporedannende bakterier af slægten Bacillus, kl hvor sporens størrelse ikke overstiger cellens diameter kaldes baciller. Sporedannende bakterier, hvor sporens størrelse overstiger cellens diameter, hvorfor de har form som en spindel, kaldes clostridier, for eksempel bakterier af slægten Clostridium (lat. Clostridium - spindel). Sporer er syrefaste, derfor farves de efter Aujeszky-metoden eller Ziehl-Nelsen-metoden i rødt, og den vegetative celle i blåt.
Sporedannelse, formen og placeringen af sporer i cellen (vegetativ) er en specifik egenskab ved bakterier, som gør det muligt at skelne dem fra hinanden. Formen af sporerne kan være oval, sfærisk; placeringen i cellen er terminal, det vil sige i enden af bacillen (i stivkrampens forårsagende middel), subterminal - tættere på enden af bacillen (i forårsagende stoffer til botulisme, gas koldbrand) og central i miltbrandet bacille).
Behandle spordannelse(sporulation) passerer gennem en række stadier, hvor en del af cytoplasmaet og kromosomet i den bakterielle vegetative celle adskilles, omgivet af en indvoksende cytoplasmatisk membran - en prospore dannes. Prosporen er omgivet af to cytoplasmatiske membraner, mellem hvilke der dannes et tykt ændret peptidoglycanlag af cortex (cortex). Indefra kommer det i kontakt med sporens cellevæg, og udefra - med sporens indre skal. Den ydre skal af sporen er dannet af en vegetativ celle. Sporer af nogle bakterier har en ekstra dækning - exosporium. Således dannes en flerlags dårligt permeabel skal. Sporedannelse er ledsaget af intensivt forbrug af spore, og derefter den dannende skal af sporen af dipicolinsyre og calciumioner. Tvisten får varmebestandighed, som er forbundet med tilstedeværelsen af calciumdipicolinat i det.
Sporen kan vare ved i lang tid på grund af tilstedeværelsen af en flerlagsskal, calciumdipicolinat, lavt vandindhold og træge metaboliske processer. I jord, for eksempel, kan årsagerne til miltbrand og stivkrampe vare ved i årtier.
Under gunstige forhold spirer sporer og passerer gennem tre på hinanden følgende stadier:
tivation, initiering, vækst. I dette tilfælde dannes én bakterie fra én spore. Aktivering er beredskabet til at spire. Ved en temperatur på 60-80 ° C aktiveres sporen til spiring. Spiringsinitiering tager flere minutter. Spiringsstadiet er kendetegnet ved hurtig vækst, ledsaget af ødelæggelse af skallen og fremkomsten af frøplanten.
Bakterier er prokaryote mikroorganismer med en cellulær struktur. Deres størrelse er fra 0,1 til 30 mikron. Mikrober er ekstremt almindelige. De lever i jord, luft, vand, sne og endda varme kilder, på dyrekroppen såvel som inde i levende organismer, herunder menneskekroppen.
Fordelingen af bakterier i arter er baseret på flere kriterier, blandt hvilke der oftest tages hensyn til mikroorganismers form og deres rumlige fordeling. Så ifølge cellernes form er bakterier opdelt i:
Koki - mikro-, diplo-, strepto-, stafylokokker såvel som sarciner;
Stangformet - monobakterier, diplobakterier og streptobakterier;
Snoede arter - vibrioer og spirocheter.
Bergeys determinant systematiserer alle kendte bakterier efter principperne for bakteriel identifikation, som har fundet den mest udbredte i praktisk bakteriologi, baseret på forskelle i cellevæggens struktur og holdningen til Gram-farvning. Beskrivelsen af bakterier er givet efter grupper (sektioner), som omfatter familier, slægter og arter; i nogle tilfælde omfatter grupperne klasser og ordrer. Bakterier, der er patogene for mennesker, tilhører et lille antal grupper.
Guiden identificerer fire hovedkategorier af bakterier -
Gracillicutes [fra lat. gracilis, yndefuld, tynd, + cutis, hud] - arter med en tynd cellevæg, farvning gram-negativ;
firmicutes [fra lat. flrmus, stærk, + cutis, hud] - bakterier med tyk cellevæg, farvning gram-positive;
Tenericutes [fra lat. tener, blid, + cutis, skin] - bakterier, der mangler en cellevæg(mycoplasmas og andre medlemmer af Mollicutes-klassen)
Mendosicutes [fra lat. mendosus, uregelmæssig, + cutis, hud] - arkæbakterier (metan- og sulfatreducerende, halofile, termofile og arkæbakterier der mangler en cellevæg).
Gruppe 2 af Bergey-determinanten. Aerobe og mikroaerofile motile sammenviklede og buede gramnegative bakterier. Arter, der er patogene for mennesker, er inkluderet i slægterne Campylobacter, Helicobacters Spirillum.
Gruppe 3 af Bergey-determinanten. Immobile (sjældent mobile) gramnegative bakterier. Indeholder ikke patogene arter.
Gruppe 4 af Bergey-determinanten. Gram-negative aerobe og mikroaerofile stave og kokker. Arter, der er patogene for mennesker, er inkluderet i familierne Legionellaceae, Neisseriaceae og Pseudomonada-ceae; gruppen omfatter også patogene og opportunistiske bakterier af slægterne Acinetobacter, Afipia, Alcaligenes, Bordetella, Brucella, Flavobacterium, Francisella, Kingella og Moraxella.
Gruppe 5 af Bergeys determinant. Valgfri anaerobe gram-negative stænger. Gruppen er dannet af tre familier - Enterobacteriaceae, Vibrionaceae og Pasteurellaceae, som hver omfatter patogene arter, samt patogene og opportunistiske bakterier af slægterne Calymmobaterium, Cardiobacterium, Eikenetta, Gardnerella og Streptobacillus.
Gruppe 6 af Bergey-determinanten. Gram-negative anaerobe lige, buede og snoede bakterier. Patogene og opportunistiske arter er en del af slægterne Bacteroides, Fusobacterium, Porphoromonas og Prevotelta.
Gruppe 7 af Bergeys determinant. Bakterier, der udfører dissimilerende reduktion af sulfat eller svovl. Omfatter ikke patogene arter.
Gruppe 8 af Bergeys determinant. Anaerobe gram-negative kokker. Omfatter opportunistiske bakterier såsom Veillonella.
Gruppe 9 af Bergey-determinanten. Rickettsia og klamydia. Tre familier - Rickettsiaceae, Bartonellaceae og Chlamydiaceae, som hver indeholder arter, der er patogene for mennesker.
Gruppe 10 og 11 af Burgey's determinant inkluderer anoxy- og oxygeniske fototrofe bakterier, der ikke er patogene for mennesker.
Gruppe 12 i Bergey-kvalifikationen. Aerobe kemolitotrofe bakterier og beslægtede organismer. Kombinerer svovl-jern og mangan-oxiderende og nitrificerende bakterier, der ikke forårsager skade hos mennesker.
Gruppe 13 og 14 i Burgey Identifier inkluderer spirende og/eller udvoksende bakterier og bakteriedannende hylstre. De er repræsenteret af fritlevende arter, der ikke er patogene for mennesker;
Grupperne 15 og 16 af Bergey-determinanten forener glidende bakterier, der ikke danner frugtlegemer, og danner dem. Grupperne omfatter ikke arter, der er patogene for mennesker.
Gruppe 17 af Bergeys determinant. Gram-positive kokker. Omfatter opportunistiske arter af slægterne Enterococcus Leuconostoc, Peptococcus, Peptostreptococcus, Sarcina, Staphylococcus, Stomatococcus, Streptococcus.
Gruppe 18 i Bergey-kvalifikationen. Sporedannende gram-positive stænger og kokker. Omfatter patogene, opportunistiske baciller af slægterne Clostridium og Bacillus.
Gruppe 19 i Bergey-kvalifikationen. Sporedannende gram-positive stænger af den korrekte form. Herunder opportunistiske arter af slægterne Erysipelothrix og Listeria.
Gruppe 20 i Bergeys kvalifikationskamp. Sporedannende gram-positive stænger af uregelmæssig form. Gruppen omfatter patogene og opportunistiske arter af slægterne Actinomyces, Corynebacterium Gardnerella, Mobiluncus osv.
Gruppe 21 i Bergey-kvalifikationen. Mykobakterier. Inkluderer den eneste slægt Mycobacterium, der kombinerer patogene og opportunistiske arter.
Grupper 22-29. Actinomycetes. Blandt de talrige arter er det kun nocardioforme actinomycetes (gruppe 22) af slægterne Gordona, Nocardia, Rhodococcus, Tsukamurella, Jonesia, Oerskovi og Terrabacter, der er i stand til at forårsage læsioner hos mennesker.
Gruppe 30 i Bergey-kvalifikationen. Mycoplasma. De arter, der indgår i slægten Acholeplasma, Mycoplasma og Ureaplasma, er patogene for mennesker.
De resterende grupper af Bergeys determinant - methanogene bakterier (31), sulfatreducerende bakterier (32 ekstremt halofile aerobe arkæbakterier (33), arkæbakterier uden cellevægge (34), ekstreme termofile og hypertermofiler, der metaboliserer svovl, indeholder ikke (35) - indeholder ikke (35) arter, der er patogene for mennesker.
1.5. Moderne klassificering af bakterier I den moderne taksonomi af bakterier har der udviklet sig en situation, der er karakteristisk for klassificeringen af andre organismer: der er gjort fremskridt med at skabe et fylogenetisk klassifikationssystem, der afspejler hovedretningerne for evolutionær udvikling og forholdet mellem repræsentanter for visse taxa, men kunstige fænotyper bevarer deres betydning - typiske klassifikationer, mere bekvemme til at identificere mikroorganismer. På nuværende tidspunkt er der ikke noget detaljeret evolutionært system af prokaryoter, og højst sandsynligt er løsningen af dette problem et spørgsmål om en fjern fremtid. Prokaryoternes ejendommeligheder inden for morfologisk, fysiologisk, biokemisk og genetisk organisation taler om uanvendeligheden af veludviklede principper, der bruges til at opbygge et system af højere organismer på dem. Uden at dvæle ved de historiske aspekter af problemet med bakteriers taksonomi, skal det bemærkes, at det mest acceptable fylogenetiske klassifikationssystem for prokaryoter er systemet baseret på sammenligningen af nukleotidsekvensen i 16S rRNA. Dette system danner grundlaget for 2. udgave af multivolume encyclopedia of prokaryotes - Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, hvis første bind blev udgivet i 2001. I dette værk er alle prokaryoter opdelt i 26 fylogenetiske "grene" (grupper ) baseret på strukturen af deres 16S-rRNA; 23 "grene" er repræsenteret af eubakterier og tre af archaea. Det skal understreges, at et stort antal af disse fylogenetiske grupper indeholder prokaryote arter, der ikke er blevet isoleret som rene kulturer og derfor endnu ikke er blevet undersøgt i detaljer. For repræsentanter for disse arter er kun nukleotidsekvenser i 16S rRNA kendt for øjeblikket. Af de 23 grupper af eubakterier er to fylogenetiske grupper repræsenteret af gram-positive bakterier, resten af grupperne - gram-negative. Gram-negative bakterier består af en stor gruppe proteobakterier og 20 grupper af andre bakterier med denne type cellevæg. En kort beskrivelse af proteobakterier, som mitokondrier og kloroplaster af de fleste eukaryoter er tættest på i sammensætning af 16S rRNA, er givet i tabel. 2. Proteobakterier er en meget heterogen morfologisk, fysiologisk og biokemisk gruppe af gram-negative bakterier. Repræsentanter for denne gruppe er kendetegnet ved alle typer energimetabolisme og ernæring. Cellerne fra de fleste proteobakterielle arter er stavformede, sfæriske eller vibrioid i form, formerer sig hovedsageligt ved binær deling, men nogle arter er karakteriseret ved knopskydning og dannelse af frugtlegemer i en kompleks cellecyklus. I denne gruppe er der både mobile på grund af flageller og immobile bakterier. I forhold til molekylær oxygen er Proteobakterier obligate aerobe, obligate og fakultative anaerober. Proteobakteriegruppen er opdelt i fem undergrupper baseret på forskelle i 16S rRNA: alfa, beta, gamma, delta og epson. Ud over proteobakterier hører følgende hovedgrupper af eubakterier til gram-negative: brinttermofiler, grønne trådbakterier, grønne svovlbakterier, cyanobakterier, spirocheter, cytofager, bakterioider, klamydia, planktomyceter, deinokokker, chlorohusidoflexus, phusibodobakterier og phusibododoflexus, phusibododoflexus og phusibododoflexus. -positive bakterier - Actinobacteria og Firmicutes. Actinobacteria-gruppen ("actinomycete-grenen") er repræsenteret af følgende bakterieslægter med et højt indhold af GC-par i deres DNA: Geodermatophilus, Frankia, Streptomyces, Arthrobacter, Micrococcus, Actinomyces, Bifidobacterium, Propionibacterium, Actinoplanes, Nocardia Mycobacterium. Firmicutes-gruppen ("clostridial gren" - hovedsageligt gram-positive bakterier med lavt indhold af GC-par i DNA) består af følgende slægter: Clostridium, Lactococcus, Pediococcus, Streptococcus, Enterococcus, Leuconostoc, Listeria, Caryophanon, Staphylococina, Sporcus, Bacillus, Desulfotomaculum, Heliobacterium, Mycoplasma, Ureaplasma osv. Der skelnes mellem tre fylogenetiske grupper i sammensætningen af arkæbakterier: Crenarchaeota, Euryarchaeota og Korarchaeota. Crenarchaeota-gruppen består af ekstremt termofile bakterier, hvoraf de fleste metaboliserer svovl, hvoraf nogle reducerer jern- og molybdænioner. Euryarchaeota-gruppen inkluderer obligatoriske anaerobe methanogene arkæbakterier såvel som ekstreme termofile og halofiler. Korarchaeota-gruppen er dannet af arkæer, der lever i varme svovlkilder. Indtil nu er ingen af repræsentanterne for denne gruppe (som besidder et lignende 16S rRNA) blevet isoleret som en ren kultur; derfor er deres fænotypiske træk blevet utilstrækkeligt undersøgt. Afslutningsvis overvejelsen af de fylogenetiske grene af prokaryoter skal det bemærkes, at det foreslåede fylogenetiske system baseret på undersøgelsen af nukleotidsekvenserne af kun ét gen af ribosomalt RNA ikke er andet end et af de teknisk bekvemme og veludviklede ordningssystemer. talrige organismer for at identificere dem, derfor er det ikke muligt at konstruere logisk den korrekte taksonomi af bakterier kun under hensyntagen til denne egenskab. Den mest anerkendte og brugte fænotypiske klassificering af bakterier er klassificeringen præsenteret i den niende udgave af Bergey Keys to Bacteria. I denne udgave er bakterier på baggrund af strukturen af cellernes grænselag opdelt i fire hovedkategorier (inddelinger): 1) Gracilicutes (fra latin cutes - hud, gracilis - tynd) - gramnegative eubakterier med cellevægge; 2) Firmicutes (fra latin firmus - stærk) - gram-positive eubakterier med cellevægge; 3) Tenericutes (fra latin tener - blød, blid) - eubakterier, blottet for cellevægge; 4) Mendosicutes (fra latin mendosus - fejlagtig) - arkæbakterier, hvis cellevægge adskiller sig fra lignende strukturer af andre prokaryoter. Gracilicutes divisionen omfatter bakterier af forskellige morfologier med en gram-negativ cellevæg. Reproduktion sker hovedsageligt ved binær fission, nogle bakterier formerer sig ved knopskydning. Endosporer dannes ikke. De fleste er mobile: der er alle typer af bakteriebevægelser - ved hjælp af flageller, glidning, bøjning. Afdelingen omfatter aerobe, anaerobe og fakultative anaerobe bakterier; fototrofe og kemotrofe bakterier. Afdelingen er opdelt i tre klasser: Scotobacteria, Oxyphotobacteria, Anoxyphotobacteria. Scotobacteria-klassen omfatter gram-negative bakterier, der ikke bruger lysenergi til metaboliske formål, men kun modtager det som følge af redoxreaktioner. Klassens navn kommer fra græsk. sсotos - mørke. Dette er den største klasse af bakterier. Anoxyphotobacteria-klassen omfatter lilla bakterier, grønne bakterier og heliobakterier, der udfører anoxygen fotosyntese (uden frigivelse af molekylært oxygen). Oxyphotobacteria-klassen er repræsenteret af cyanobakterier og prochlorofytter, der udfører oxygenisk fotosyntese (med frigivelse af molekylær oxygen). Denne type fotosyntese er analog med fotosyntese i planter. Firmicutes divisionen omfatter bakterier med en gram-positiv cellevæg. Celler kan have forskellige former: stænger, cocci, filamentøse, forgrenede. Nogle repræsentanter danner endosporer. De fleste af dem er ubevægelige; mobile former har peritrichial flagellation. Afdelingen omfatter aerobe, anaerobe og fakultative anaerobe bakterier. Afdelingen består af to klasser: Firmibacteria, Thallobacteria. Firmibacteria-klassen omfatter et stort antal "ikke-forgrenende" gram-positive bakterier. Thallobakterieklassen omfatter bakterier, hvis celler er i stand til at "forgrene sig". Delingen Tenericutes er repræsenteret af bakterier, der ikke har en cellevæg. På grund af fraværet af en cellevæg er cellernes form ustabil: I en ren kultur af én art er coccoid, stavformede, filamentøse, pæreformede, skiveformede og andre celler til stede samtidigt. Reproduktion af bakterier inkluderet i denne afdeling sker ved binær fission, knopskydning. Gramfarvning er negativ. Dannelsen af små kolonier, der vokser til agar, er karakteristisk. Kan være saprofytisk, parasitisk eller patogen. Afdelingen består af én klasse, Mollicutes (mycoplasma). Mendosicutes-delingen er dannet af bakterier med en stiv cellevæg, men som ikke indeholder peptidoglycan murein. De fleste af repræsentanterne er strenge anaerober, hvoraf mange har flageller. Arterne er kendetegnet ved økologisk og metabolisk mangfoldighed og evnen til at leve under ekstreme forhold. Afdelingen består af én klasse - Archaebacteria. Inden for fire divisioner (hovedkategorier) er der udskilt 35 grupper (eller sektioner) af bakterier, som i større eller mindre grad vil blive karakteriseret i efterfølgende kapitler. Følgende grupper tilhører Gracilicutes-afdelingen. Gruppe 1. Spirochetes. Gruppe 2. Aerobe (eller mikroaerofile), bevægelige, spiralformede (eller vibrioide) gramnegative bakterier. Gruppe 3. Immobile eller sjældent bevægelige gramnegative buede bakterier. Gruppe 4. Gram-negative aerobe (eller mikroaerofile) sticks og kokker. Gruppe 5. Valgfri aerobe gram-negative stænger. Gruppe 6. Gram-negative anaerobe lige, buede eller spiralformede stænger. Gruppe 7. Bakterier, der udfører dissimilerende reduktion af svovl eller sulfat. Gruppe 8. Anaerobe gramnegative kokker. Gruppe 9. Rickettsia og klamydia. Gruppe 10. Anoxygene fototrofe bakterier. Gruppe 11. Oxygene fototrofe bakterier. Gruppe 12. Aerobe kemolitotrofe bakterier og beslægtede organismer. Gruppe 13. Spirende og (eller) udvækstdannende bakterier. Gruppe 14. Bakterier med skeder. Gruppe 15. Ikke-fotosyntetiske glidebakterier, der ikke danner frugtlegemer. Gruppe 16. Glidende bakterier, der danner frugtlegemer. Firmicutes afdelingen omfatter: Gruppe 17. Gram-positive kokker. Gruppe 18. Gram-positive stave og kokker, der danner endosporer. Gruppe 19. Gram-positive stænger af regelmæssig form, der ikke danner sporer. Gruppe 20. Gram-positive stænger af uregelmæssig form, der ikke danner sporer. Gruppe 21. Mykobakterier. Grupper 22-29. Actinomycetes. Tenericutes divisionen omfatter: Gruppe 30. Mycoplasmas. Mendosicutes Division omfatter: Gruppe 31. Methanogener. Gruppe 32. Sulfat-reducerende arkæer. Gruppe 33. Ekstremt halofile arkæbakterier (halobakterier). Gruppe 34. Arkæbakterier, der mangler en cellevæg. Gruppe 35. Ekstremt termofile og hypertermofile arkæbakterier, der metaboliserer svovl. Afslutningsvis skal det understreges, at de fleste af de mikroorganismer, der findes i naturlige samfund, stadig skal isoleres i rene kulturer. Det antages, at det på nuværende tidspunkt kun er muligt at dyrke 0,1% af den totale mikrobielle mangfoldighed, og de resterende repræsentanter for bakterier kan ikke dyrkes og identificeres, selvom omkring 5 tusind arter af prokaryoter allerede er blevet isoleret og beskrevet i en ren kultur.Der er to typer af taksonomi af biologiske objekter: fylogenetisk eller naturlig, som er baseret på etablering af beslægtede (genetiske, evolutionære) relationer mellem organismer, og praktiske, eller kunstig, hvis formål er at afsløre graden af lighed mellem organismer for deres hurtige identifikation og etablering af tilhørsforhold til visse taxa.
De fleste af klassificeringerne af bakterier er kunstige. De er designet til at identificere en bestemt gruppe af mikroorganismer af interesse for forskere.
Klassificeringen af alle levende ting er næsten udelukkende baseret på organismers morfologiske egenskaber.
Mikroorganismers morfologi studerer cellers form og struktur, metoder til reproduktion og bevægelse mv. Morfologiske træk spiller en vigtig rolle i identifikation af mikroorganismer og deres klassificering.
Hos bakterier har klassificeringen specifikke træk på grund af knapheden af deres morfologiske karakterer. Moderne mikrobiologi bruger et kompleks af funktioner til klassificering: morfologisk (celleform, tilstedeværelse og placering af flageller, reproduktionsmetode, Gram-farvning, evne til at danne endosporer ; fysiologisk egenskaber (måde at spise, få energi, sammensætning af stofskifteprodukter, holdning til påvirkning af temperatur, pH, ilt og andre faktorer ) ;kulturel (naturen af vækst på forskellige næringsmedier i kulturen af bakterier; på flydende medier - tilstedeværelsen af en film, turbiditet, sediment; på faste medier - typen af kolonier og deres egenskaber).
I øjeblikket er det af stor betydning biokemisk (genotypiske) træk, dvs. egenskaber ved nukleotidsammensætningen af DNA. Det er pålideligt kendt, at individer af samme art har den samme DNA-basesammensætning, mens nukleotidsammensætningen hos arter, der tilhører samme slægt, har lignende værdier. Ved totalen af morfologiske, fysiologiske, kulturelle og biokemiske egenskaber kan bakterier tildeles en eller anden art.
I de senere år har den kunstige klassificering af bakterier, der blev foreslået af R. Murray i 1978, vundet anerkendelse. Ifølge denne klassifikation er riget af prokaryoterne "Procaryotae" opdelt i fire divisioner. Fordelingen af mikroorganismer efter afdeling er hovedsageligt baseret på tilstedeværelsen eller fraværet af cellevægge og deres strukturelle træk. For fødevareproduktionens mikrobiologi er to afdelinger vigtige:
V første afdeling Firmicutes("Firmus" - tyk, fast) eller "tykhudet", omfatter alle bakterier, som er karakteriseret ved strukturen af cellevæggen efter type Gram + bakterier: alle kokker, mælkesyrebakterier (pediokokker - Pediococcus, lactobaciller - Lactobacillus, streptokokker - Streptococcus og leukonostok - Leuconostoc), stavformede sporedannende bakterier (Bacillus, Clostridium) og actinomycetes. Anden division Gracilicutes("Gracilus" - tynd, yndefuld, "sød" - hud) eller "tyndhudet", forener alle bakterier, der har en cellevæg, der er karakteristisk for Gram bakterier: slægten Pseudomonas (nogle forrådnelsesbakterier osv.), slægterne Acetobacter og Gluconobacter (eddikesyrebakterier), der anvendes til fremstilling af eddike, samt skadedyr i fermenteringsindustrien. En stor gruppe hører også til Gram-sticks - enterobakterier (bakterier i tarmgruppen), inkl. og slægten Escherichia. Nogle af bakterierne i tarmgruppen lever konstant i tarmene hos mennesker og dyr. Andre er årsagerne til infektionssygdomme i mave-tarmkanalen (dysenteri, tyfus, paratyfus), der overføres gennem mad og madforgiftning.
Kontrolspørgsmål:
1. Hvad er de vigtigste former for bakterier i fødevareproduktionen? 2. Hvad er bakteriecellevæggens hovedfunktioner og kemiske sammensætning? 3. Hvilke funktioner udfører den cytoplasmatiske membran i en bakteriecelle? 4. Hvad er det genetiske apparat af prokaryoter repræsenteret af? 5. Hvad er plasmider, i hvilke bakterier er de til stede, og hvilke funktioner udfører de? 6. Hvordan bevæger bakterier sig? 7. Hvilke funktioner har endosporer i bakterier, og under hvilke forhold dannes de? 8. Hvad er det grundlæggende princip for klassificering af bakterier?
Eukaryoter - mikroskopiske svampe (filamentøse svampe og gær)
Filamentøse svampe er karakteriseret ved en række forskellige metoder og reproduktionsorganer. Forskelle i myceliets struktur og formeringsmetoder bruges til at klassificere svampe. Svampeceller har forgrenede filamenter - hyfer med apikal vækst og lateral forgrening, sammenflettet danner de et mycelium (mycelium).
Svampe formerer sig ad vegetative, aseksuelle og seksuelle veje.
Vegetativ formering udføres af separate sektioner af myceliet, dvs. uden dannelse af specialiserede reproduktive organer.
Med aseksuel og seksuel reproduktion dannes specialiserede celler - sporer, ved hjælp af hvilke reproduktion udføres.
Dannelsen af sporer under aseksuel reproduktion er forudgået af mitotisk nuklear opdeling , hvori der dannes to datterkerner med et sæt kromosomer, der er identisk med sættet af forældrecellen.
Sporer under aseksuel reproduktion dannes på specielle frugter
bærende hyfer af luftmycelium, eksternt forskellig fra vegeta-
tive hyfer.
Hos lavere svampe dannes sporer inde i specielle celler - sporangier, kaldes de sporangiosporer ... Hos højere svampe dannes sporer eksogent (eksternt) på luftmyceliets hyfer og kaldes konidier .
Fig. 12. Organer af vegetativ og aseksuel reproduktion af svampe: a - oidia; b - klamydosporer; c - sporangiosporer; d - konidier
Dannelsen af sporer under seksuel reproduktion er forudgået af fusion ( parring) to kønsceller – kønsceller og deres kerner. Der dannes en diploid celle - zygote, indeholdende et dobbelt sæt kromosomer. Dette efterfølges af processen med reduktionsopdeling - meiose, ledsaget af en omfordeling af faderlige og moderlige karakterer, hvilket fører til et fald i antallet af kromosomer til originalen og en stigning i mangfoldigheden af arter. Som et resultat dannes specialiserede reproduktive organer. Udviklingen af disse organer, formerne for den seksuelle proces i svampe er forskellige.
Klassificering af svampe... Opdelingen af svampe i klasser er baseret på brugen af et kompleks af træk, hvoraf de ledende er særegenheden af cellevæggens sammensætning, typerne af seksuel og aseksuel reproduktion. Ifølge den moderne klassifikation er alle svampe opdelt i følgende klasser:
Chytridiomycetes klasse(Chytriodiomycetes)
Synhytrium- er årsagen til kartoffelkræft.
Zygomycetes klasse(Zygomycetes): Slægt Mucor - forårsage fordærvelse af mad ved at danne luftige aflejringer.
Fig. 13. Slægt Mucor Fig. 14. Slægt Rhizopus
Svampe af slægten Rhizopus forårsager den såkaldte "bløde - råd" af bær, frugter og grøntsager. Melsvampe danner organiske syrer og enzymer, der er i stand til at forårsage svag alkoholisk gæring.
Ascomycetes klasse(Ascomycetes): Ascomycetes omfatter aspergillus og penicillous svampe, som er af stor betydning.
Fig. 15 ... Aspergillus niger Fig. 16 ... Penicillium chrysogenum
Pungdyrsvampe er udbredt i naturen. Mange af dem er forårsagende midler til fordærv af frugt og grøntsager, (især under opbevaring - forskellige råd), mange fødevarer. Nogle af dem forårsager skade på industrielle produkter og materialer (tekstiler, gummi, cellofan, plast osv.). Nogle repræsentanter for Aspergillus og Penicillus svampe bruges i industrien. Så nogle penicilli er producenter af antibiotika - penicillin, cephalosporin, griseofulvin, citrinin osv. Penicillium roqueforti, Penicillium camemberti anvendes til fremstilling af Roquefort og Camembert ost; Aspergillus niger - til industriel produktion af citronsyre; A. oryzae, A. awamori - at opnå enzympræparater. Nogle aspergillus er patogene for mennesker og dyr og forårsager skade på luftvejene (otomycosis, aspergillose og lungeemfysem), hud (dermatomycosis) og mundslimhinden.
I det sidste halve århundrede har videnskabsmænd været særligt opmærksomme på de sekundære metabolitter af trådsvampe, der udvikles på fødevareråvarer af vegetabilsk og animalsk oprindelse og på fødevarer og foder, - mykotoksiner . Cirka 60 - 75% af svampe, der forårsager fordærvelse af fødevarer og dyrefoder, er giftige og meget giftige. At spise muggen mad er ekstremt farligt for menneskers og dyrs sundhed. Talrige undersøgelser har påvist hepatotropiske, kræftfremkaldende og mutagene virkninger på den menneskelige og animalske organisme af aflatoksiner, ochratoksiner, patulin, rubratoksin osv., der udskilles af svampe. Aspergillus flavus, A. ochraceus, Penicillium veridatum, P. islandicum, P. rubrum, P. expansum Alle mykotoksiner er farlige selv i små mængder og er svære at nedbryde (destruktion).
Fig. 17. Claviceps (ergot) Fig. 18. Monilia (monilia)
Trøfler og morkler hører også til ascomycetes, hvis frugtlegemer spises, såvel som linjer, der anses for at være betinget spiselige, da nogle af deres arter er giftige.
Fig. 19: a - morkelhætte; b - efterårslinje.
Fig. 20. Tinder svamp
Denne evne hos dem er meget mere udtalt end hos højere planter, laver og andre organismer. Derfor er det umuligt at plukke svampe på steder, der er forurenet med industriaffald. Akkumuleringen af disse elementer forårsager en række irreversible omlejringer i det biokemiske apparat af svampe. Dette fænomen er stadig dårligt forstået og udgør derfor en trussel mod menneskers sundhed.
Deuteromycetes klasse(Deuteromycetes): De har ikke seksuel formering, de formerer sig kun ukønnet, hovedsagelig ved konidier, der ligesom konidioforer har en meget forskellig form, udseende og farve. Hos nogle arter dannes der ikke specialiserede reproduktive organer, og de formerer sig i stykker af mycelium.
Fig. 21. Slægt Fusarium (Fusarium) Fig. 22. Slægt Botrytis
Slægt Botrytis svampen forårsager kagatny råd af sukkerroer; udvikler sig på druer, frugter og bær, blødgør gkani, som bliver vandet. Producerer enzymer pectinase, ceplulase, invertase osv.
Visninger Alternaria udbredt i jord og planterester. Svampen forårsager sygdom hos mange landbrugsplanter med Alternaria. På fødevarer dannes sorte nedtrykte pletter (sort tør råd af gulerødder, sort plet af kål). Når de berørte områder af bladet falder ud, dannes huller.
Slægt Geotrichum udvikler sig på overfladen af fermenterede mælkeprodukter, oste, syltede grøntsager, presset gær, udstyrsvægge, fugtige rum. Nogle arter af slægten Geotrichum ødelægge dårligt tørret humle.
Slægt Monilia er aktive årsagsmidler til frugtfordærvelse, som bliver til de såkaldte "mumier". Repræsentanter for denne slægt, der tilhører klassen af deuteromycetes, findes i konidialstadiet.
Slægt Cladosporium. Svampe findes ofte i kølerum på forskellige fødevareprodukter i form af fløjlsbløde mørke oliven (til sorte) pletter.
Slægt Helminthosporium Sygdomme i korn forårsaget af svampe af denne slægt kaldes helminthosporiosis. Nogle arter af denne slægt er saprofytter og udvikler sig på rødder, blade, tørre grene, stængler, stængler af træ og urteagtige planter.
Ris. 23. Slægt Helminthosporium
Gær er encellede svampe-immobile organismer, der ikke har et rigtigt mycelium. De lever hovedsageligt af planter, hvor der er sukkerholdige stoffer, som de gærer (blomstenektar, saftige frugter, bær, især overmodne og beskadigede, blade, birkestammer under saftstrømmen og eg under slimstrømmen, jord). Gærceller er ovale, cylindriske, ægformede, citronformede, kolbeformede, trekantede, pileformede og seglformede. Nogle typer gær kan sammen med runde og ovale celler danne aflange og pseudomycelium. Gærceller er meget større end bakterielle.
Som alle svampe er gærarter immobile organismer. Gær har en ret kompleks strukturel organisation, der er typisk for eukaryote organismer.
Gær formerer sig vegetativt og af sporer dannet ukønnet og seksuelt. Formeringsmetoden er et vigtigt kriterium for klassificeringen af gær. Den mest almindelige metode til vegetativ formering er knopskydning.
Hvis de nyligt fremkomne celler under knopskydning ikke er adskilt fra hinanden, dannes pseudomycelium. Reproduktion ved deling, karakteristisk for cylindrisk gær, er mindre almindelig. I citronformet gær observeres den såkaldte spirende deling, hvor en nyre dannes på en bred base, processen ender med fremkomsten af en tydeligt synlig septum i isthmus-regionen.
Under seksuel reproduktion forudgås deres fremkomst af fusion af celler og den efterfølgende fusion af kerner; med aseksuel reproduktion forekommer den foreløbige fusion af celler og kerner ikke. Seksuel reproduktion af de fleste gærarter er forbundet med dannelsen af asci (poser) og ascosporer.
Forud for dannelsen af ascosporer sker kopulation (fusion af indholdet af to celler og deres kerner). Der dannes en zygote, hvori der så dannes sporer: kernen deles ved meiose, cytoplasmaet komprimeres omkring de nye kerner, og de er dækket af en tæt membran. Sådan gær tilhører klassen af ascomyceter. Ascosporer kan kun danne unge celler på et komplet næringsmedium og overføres til tilstande med sult, dårlig ilt- og fugtforsyning. Forskellige typer gær i asuka form
2 - 4, og nogle gange 8 tvister. Med sporulering bremses cellernes stofskifte og vitale aktivitet. Denne tilstand sikrer deres overlevelse under forhold, der er ugunstige for vegetativ reproduktion.
Ascosporer er modstandsdygtige over for høje temperaturer og udtørring, men de er mindre termostabile end bakteriesporer og dør ved 60 ° C. Under gunstige forhold for vegetativ udvikling spirer sporer i et friskt næringsmedium og formerer sig vegetativt igen. Da gær i det væsentlige er encellede ikke-myceliale svampe, er de inkluderet i klassificeringen af svampe. De er kategoriseret i tre klasser af svampe - Ascomycetes, Basidiomycetes og Deuteromycetes .
Ascomycete gær medtag ca 2/3 gær. Blandt dem er saccharomycetes af den største praktiske betydning, der forener mere end halvdelen af de kendte slægter af gær. En særlig vigtig rolle hører til Saccharomyces cerevisiae (store ovale celler) ved fremstilling af ethylalkohol, øl, kvas og i bageri og Saccharomyces ellpsoideus (store elliptiske celler) - de bruges hovedsageligt til vinfremstilling.
Fig. 25. Saccharomyces cerevisiae
Gærklasse Deuteromycetes fødslen er vigtigst Candida, Torulopsis og Rhodotorula. Candida har en aflang celleform, hvis kombinationer danner et primitivt pseudomycelium. Mange af dem forårsager ikke alkoholisk gæring og er skadedyr i gæringsindustrien (f.eks. Candida mycoderma ). Andre medlemmer af slægten Candida er skadedyr i gærproduktion, reducerer kvaliteten af bagegær, da de er svagt gærende arter. Nogle af dem forårsager fordærvelse af syltede grøntsager, alkoholfrie og en række andre drikkevarer og fødevarer. Blandt disse gærarter er der patogene arter, der forårsager candidiasis, der påvirker slimhinderne i mundhulen, nasopharynx og andre menneskelige organer. Forskellige typer gær af slægten Candida bruges til at opnå foderprotein og protein-vitaminkoncentrater (BVC).
Gær slægt Torulopsis er i stand til at forårsage svag alkoholisk gæring og bruges til fremstilling af kefir og koumiss. Nogle bruges til industriel produktion af foderprotein.
Gær slægt Rhodotorula bruges til industriel produktion af foderprotein-vitaminkoncentrater, der tjener som kilde til fedtopløseligt vitamin A til dyr. Andre repræsentanter for denne slægt akkumulerer mange lipider i celler og bruges i den mikrobiologiske industri som lipidproducenter.
Virus
Fig. 26. Bakteriofag: A - fagmodel; B - en fag, der sprøjtede sit DNA ind i en celle
I medicin bruges bakteriofager til at behandle visse sygdomme, såsom dysenteri.
Kontrolspørgsmål:
1 ... Hvad er de morfologiske træk og metoder til reproduktion af filamentøse svampe? 2. Hvad er kendetegnene ved strukturen og reproduktionen af gær? 3. Fortæl os om de grundlæggende principper for klassificering af prokaryoter og eukaryoter. 4. Nævn de vigtigste repræsentanter for visse klasser af eukaryoter og deres praktiske betydning. 5. Forklar sværhedsgraden og den praktiske betydning af vira og fager.
Metabolisme i mikroorganismer er ekstremt forskelligartet. Dette skyldes mikroorganismers evne til at bruge en lang række organiske og mineralske forbindelser til metabolisme. Denne evne skyldes tilstedeværelsen af en lang række enzymer i mikroorganismer. Enzymes aktivitet er påvirket af temperatur, pH og andre miljøfaktorer - virkningen af miljøkemikalier, strålingsenergi osv. Fysiologiske processer, der forekommer i mikroorganismers celler, er næsten fuldstændig afhængige af enzymernes aktivitet, derfor er enhver faktor, der virker på et enzym vil også påvirke metabolismen af mikroorganismer.
Hver type mikroorganisme er karakteriseret ved et bestemt sæt enzymer, der konstant er til stede i cellen (den såkaldte. konstitutiv enzymer). Samtidig syntetiseres nogle enzymer kun af cellen, når et passende substrat optræder i mediet. Disse enzymer kaldes induktiv.
Af arten af deres virkning er enzymer underopdelt i exozymer, der frigives af cellen til miljøet og endoenzymer. fast forbundet med cellulære strukturer (mitokondrier, cytoplasmatisk membran og mesosomer) og virker inde i cellen. Både disse og andre spiller en vigtig rolle i metabolismen af mikroorganismer. Exozymer (normalt hydrolaser) katalyserer reaktioner uden for cellen. Endoenzymer omfatter oxidoreduktaser (redoxenzymer), transferaser (overførselsenzymer) osv., som spiller en vigtig rolle i energimetabolismen.
Konstruktivt stofskifte består i biosyntesen af de vigtigste cellulære komponenter fra næringsmediets stoffer, der er kommet ind i cellen. Konstruktiv udveksling er rettet mod syntesen af fire hovedtyper af biopolymerer: proteiner, nukleinsyrer, polysaccharider og lipider. Syntesen forløber som en række successive reaktioner med dannelsen af forskellige metaboliske mellemprodukter. Derudover er niveauerne for udvikling af mikroorganismers biosyntetiske evner forskellige. Derfor adskiller mikroorganismer sig markant fra hinanden i deres næringsbehov. Uanset deres behov skal næringsmediet indeholde alle de grundstoffer, der findes i mikroorganismernes celler. I forhold til kulstofkilder er alle mikroorganismer opdelt i to store grupper: autotrofer og heterotrofer ... Følgelig kaldes typen af ernæring af disse mikroorganismer enten autotrofisk eller heterotrofisk. Mikroorganismer, der bruger en uorganisk kulstofkilde (CO 2) til biosyntese af cellestoffer, kaldes autotrofer. Mikroorganismer, der ikke kan bruge CO 2 som deres eneste kulstofkilde og kræver organiske forbindelser, kaldes heterotrofer. De fleste mikroorganismer tilhører heterotrofer.
Til syntese af cellestoffer bruger mange heterotrofe mikroorganismer hovedsageligt kulhydrater og alkoholer som kulstofkilde, men derudover kan de bruge lipider, proteiner, aminosyrer (deres kulstofskelet) og meget sjældnere organiske syrer. I forhold til nitrogenkilden opdeles mikroorganismer i aminoautotrofer og aminoheterotrofer. Aminoautotrofer assimilerer nitrogen fra mineralske forbindelser (nitrater, nitritter, ammoniumsalte osv.) Aminoheterotrofer har brug for færdige organiske nitrogenholdige forbindelser (proteiner, aminosyrer, puriner, pyrimidiner), som de bruger samtidigt som kilde til kulstof og nitrogen.
Saprofytter lever af organisk materiale fra døde dyr og planter. Disse omfatter forrådnelsesbakterier, filamentøse svampe, actinomycetes, gær, bakterier, der forårsager gæringsprocesser osv.
Vand og næringsstofindtag fra miljøet og frigivelse af stofskifteprodukter i mikroorganismer sker gennem hele overfladen af celler. Stoffer i næringsmediet bør være opløselige i vand eller i lipider, da de kun kan trænge ind i den mikrobielle celle i opløst form; metaboliske produkter fjernes også fra cellen i en opløst tilstand. Uopløselige komplekse organiske stoffer (proteiner, polysaccharider, fedtstoffer osv.) i næringsmediet udsættes foreløbigt for nedbrydning uden for cellen til forbindelser med lavere molekylvægt, der er opløselige i vand (aminosyrer, monosaccharider, organiske syrer osv.), med hjælp fra hydrolytiske mikroorganismer frigivet til det ydre miljø enzymer.
Vandmolekyler, nogle gasser O 2, H 2, N 2, nogle ioner, hvis koncentration i det ydre miljø er højere end i cellen, bevæger sig gennem CPM ind i cellen ved passiv diffusion. Passiv overførsel af stoffer fortsætter, indtil koncentrationen af stoffer på begge sider af CPM er udlignet. Vand er hovedstoffet, der trænger ind i cellen ved passiv diffusion.
Kun de næringsstoffer, for hvilke der er passende bærere i CPM, kommer ind i cellen fra næringsmediet, og dette er manifestationen af den selektive permeabilitet af CPM.
Permeaser har stærk substratspecificitet, dvs. hver af dem bærer kun et bestemt stof. Bæreren interagerer med stoffet på den ydre side af CPM, og dette kompleks diffunderer gennem CPM til indersiden af CPM, komplekset desintegrerer og derefter overføres stoffet til cytoplasmaet. Derefter "fanger" bærere visse metaboliske produkter, tager dem ud af cellen, og processen gentages. Således kommer kun de stoffer, for hvilke der er tilsvarende bærere i CPM'en, ind i cellen fra næringsmediet, og dette manifesterer den selektive permeabilitet af CPM.
Ved hjælp af bærere udføres transporten af opløste stoffer i næringsmediet ved faciliteret diffusion og aktiv transport.
Faciliteret diffusion sker langs koncentrationsgradienten, ligesom passiv diffusion, forløber den også uden energiforbrug, men med højere hastighed.
Fig. 27. Transport af stoffer gennem den cytoplasmatiske membran:
a - cytoplasma b - membran; b - miljø: p - bærer
Aktiv transport stoffer går imod koncentrationsgradienten, dvs. fra en lavere koncentration til en højere, hvilket nødvendigvis er ledsaget af energiforbrug. Når stoffet er inde i cellen, frigives det fra bæreren også med energiforbrug. Med aktiv transport når hastigheden af et stofs indtræden i cellen et maksimum selv ved en lav koncentration af det i næringsmediet, og koncentrationen af dette stof i cellen kan væsentligt overstige dets koncentration i næringsmediet.
Prokaryoter og eukaryoter adskiller sig i deres transportmekanismer - hos prokaryoter sker det selektive indtag af næringsstoffer gennem aktiv transport, i eukaryoter, gennem faciliteret diffusion. Fjernelsen af metaboliske produkter fra cellerne i mikroorganismer udføres oftest ved faciliteret diffusion.
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 riger: 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. Derfor er mikroorganismer (mikrober) encellede organismer mindre end 0,1 mm store, som ikke kan ses med det blotte øje.
De 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 isoleret 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 | Billede af bakterier |
| Cocci | Kugleformet | |
| Bacillus | Stangformet | |
| Vibrio | Buet, i form af et komma |  |
| Spirillum | Spiralformet |  |
| Streptokokker | Kæde |  |
| 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. De 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 rigt på organiske stoffer og bruges i gæringsprocesser.
(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 klassifikation, 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.