Bakterijos, jų įvairovė. Struktūra

Šiuolaikinę mikroorganizmų klasifikaciją (grupavimą) 1980 metais pasiūlė amerikiečių mikrobiologas Burgey... Pagal šią klasifikaciją visas mikrobų pasaulis skirstomas į tris karalystes: bakterijas, grybus, virusus.

Kas jie tokie? Norėdamas tai išsiaiškinti, kreipiausi į mokyklos biblioteką, kur mūsų bibliotekininkė, ieškodama atsakymo, padėjo man dirbti su literatūra.

vardas mikroorganizmai kilęs iš lotyniško žodžio mikro – mažas. Vadinasi, mikroorganizmai (mikrobai) yra vienaląsčiai, mažesni nei 0,1 mm dydžio organizmai, kurių negalima pamatyti plika akimi.

Žemėje atsirado daug milijardų metų prieš žmogaus atsiradimą! Jie turi įvairių formų. Kai kurie yra nejudantys, o kiti turi blakstienas arba žvynelius, su kuriais jie juda.

Dauguma mikrobų kvėpuoja oru – tai yra aerobai.
Kitiems oras kenkia – taip ir yra anaerobai.

Pasaulinėje klasifikacijoje mikrobai skirstomi į patogeniškas(sukeliantis ligą) ir nepatogeniški mikrobai... Tai bakterijos, virusai, žemesnio dydžio mikroskopiniai grybai (gleivinė, mielės) ir dumbliai, pirmuonys ( ).

1 priedas

Mikroorganizmų klasifikacija

Iš mane supančio pasaulio pamokų sužinojau, kad bakterijos, anksčiau laikytos mikroskopiniais augalais, dabar yra atskirtos į nepriklausomą bakterijų karalystę – vieną iš keturių dabartinėje klasifikavimo sistemoje kartu su augalais, gyvūnais, grybais.

(kita graikiškai – bacila) yra vienaląsčiai mikroorganizmai, pasižymintys ląstelių panašumais, turintys įvairių formų: sferiniai – cocci, strypo formos - bacilos, lenktas - vibrijos, spiralė - spirilla, grandinės pavidalu - streptokokai, kekių pavidalu - stafilokokas ( ).

2 priedas

Bakterijų klasifikavimas pagal formą

Bakterijų pavadinimas	Bakterijų forma	Bakterijų vaizdas
Cocci	Sferinis
Bacila	Strypo formos
Vibrio	Išlenktas, kablelio pavidalu
Spirillum	Spiralė
Streptokokai	Grandinė
Stafilokokai	Kekės
Diplokokai	Dvi apvalios bakterijos vienoje kapsulėje

Šiuo metu aprašyta apie dešimt tūkstančių bakterijų rūšių. Mikrobiologijos skyriuje nagrinėjamas bakterijų tyrimas bakteriologija.

(lot. viruso nuodai) – primityviausi organizmai žemėje, kurių dydis 20-300 nm. Dauginasi tik gyvų kūno ląstelių viduje. Jie neturi ląstelinės struktūros. Laisvoje būsenoje jose nevyksta medžiagų apykaitos procesai.

(apatiniai) yra vienaląsčiai grybai. Prie tokių grybų priskiriamas gerai žinomas baltasis pelėsis ( grybų gleivinė). Toks grybas dažnai vystosi ant duonos ar daržovių ir iš pradžių atrodo kaip vata – balta puri medžiaga, kuri pamažu pajuoduoja. Nepaisant to, kad gleivės daro žalą kasdieniame gyvenime, gamtoje jis atlieka naudingą funkciją, skaidydamas negyvus organizmus.

Ypatingą nišą mikrobiologiniuose tyrimuose užima grupė vienaląsčių grybų, gyvenančių skystoje terpėje, kurioje gausu organinių medžiagų ir naudojami fermentacijos procesuose.

(cianobakterijos) Tai seniausių didelių bakterijų, galinčių fotosintezuoti, kartu su deguonies išsiskyrimu, rūšis.

- daug skirtingų organizmų, kurių kūnas susideda iš vienos ląstelės ( blakstienas, ameba, euglena žalia...).

Taigi, pagal mano svarstytą klasifikaciją, egzistuoja daugybė mikroorganizmų, kurie dauginasi kiekvienam tipui patogiomis sąlygomis. Kiekvienas mikroorganizmo tipas priklausys nuo savo buveinės ir atliks tam tikras funkcijas.

Bakterijos priskiriamos prokariotams – vienaląsčiams organizmams, kurie neturi branduolio. Jie skirstomi į dvi karalystes: bakterijas ir archebakterijas. Tarp pastarųjų infekcinių ligų sukėlėjų nėra. Šiandien bakterijų klasifikacija grindžiama genetinio ryšio principais.

Bakterijų superkaralystę sudaro šie organizmai:

• plonasienis (gramneigiamas);
• storasienis (gramteigiamas);
• be ląstelių sienelių (mikoplazma).

Super karalystėje mikroorganizmai skirstomi į šešias taksonomines grupes:

• Klasė.
• Įsakymas.
• Šeima.

Pagrindinė grupė yra rūšys. Jis pateikiamas kaip individų, turinčių tą pačią genezę ir genotipą, susijusių su panašiais bruožais ir skiriasi nuo kitų rūšių, rinkinys.

Rūšies pavadinimas nustatomas pagal dvejetainę nomenklatūrą (tai yra, pavadinimas sudarytas iš dviejų žodžių). Pavyzdžiui, sifilio sukėlėjas vadinamas Treponema pallidum. Pirmoji vardo dalis žymi gentį, žymima didžiąja raide. Antrasis nurodo tipą, parašytas maža raide. Jei rūšis minima antrą kartą, genties pavadinimas nurodomas pradine raide (T. padillum).

Labiausiai paplitusi yra fenotipinė grupė, įtraukta į devintąjį Bergey vadovo leidimą. Jo principai pagrįsti ląstelių sienelių sandara.

Burgey's Guide bakterijos taip pat klasifikuojamos pagal Gramo dėmę. Gramo technika yra tyrimo metodas, kurio metu dažymas leidžia atskirti organizmus pagal jų ląstelių sienelių biochemines savybes. Metodą 1884 metais sukūrė danų gydytojas Gramas.

Didžiausios bakterijų grupės Burgey klasifikacijoje:

• Gram neigiamas.
• Gram teigiamas.
• Mikoplazma.
• Archėja.

Bergey identifikatoriuje aprašymai pateikiami pagal grupes, įskaitant šeimas, gentis ir rūšis. Kartais į grupę įtraukiami užsiėmimai ir užsakymai. Bergey vadove nustatyta 30 grupių, įskaitant patogeninius organizmus, likusiose 5 grupėse pagal Bergey patogeninių rūšių nėra.

Pastaraisiais metais populiarėja filogenetinė klasifikacija, kuri remiasi molekulinės biologijos principais. Praėjusio amžiaus 60-aisiais buvo atrastas vienas iš pirmųjų būdų nustatyti šeimos ryšius pagal genomo panašumą - guanino (nukleorūgšties elemento) ir citozino (DNR sudedamosios dalies) koncentracijos palyginimo DNR makromolekulėje metodas. Identiški jų koncentracijos rodikliai nerodo mikroorganizmų evoliucinio panašumo, tačiau 10% skirtumas rodo, kad bakterijos priklauso skirtingoms gentims.

Aštuntajame dešimtmetyje buvo sukurta kita metodika, radikaliai pakeitusi mikrobiologijos teoriją – genų sekos įvertinimas 16s rRNR. Naudojant šį metodą, atsirado galimybė išskirti keletą filogenetinių mikroorganizmų grupių ir išanalizuoti jų ryšį.

Klasifikavimas rūšies lygiu atliekamas naudojant DNR-DNR hibridizacijos metodą. Išsamiai ištirtų rūšių tyrimas rodo, kad 70% hibridizacijos laipsnio apibūdina viena rūšis, nuo 10% iki 60% - viena gentis, mažiau nei 10% - skirtingos gentys.

Filogenetinė klasifikacija iš dalies kopijuoja fenotipinę. Taigi, pavyzdžiui, gramneigiami yra įtraukti į abu. Tuo pačiu metu gramneigiamų organizmų sistema yra beveik visiškai pakeista. Archebakterijos identifikuotos kaip savarankiškas aukščiausio rango taksonas, perskirstytos kai kurios taksonominės grupės, vienai kategorijai priskirti skirtingos ekologinės paskirties mikroorganizmai.

Bakterijų formos

Bakterijas galima klasifikuoti pagal jų morfologiją. Viena iš pagrindinių morfologinių požymių yra forma.

Yra keletas veislių:

• Sferiniai (kokai, diplokokai, sarkinai, streptokokai, stafilokokai).
• Lazdelės formos (bacilos, diplobacilos, streptobacilos, kokobakterijos).
• Puošnus (vibrios, spirillae).
• Spiralės formos (spirochetai yra ploni, pailgi, vingiuoti mikroorganizmai, turintys daug garbanų).
• Gijų pavidalo.

Paveikslėlyje parodytos jų formos:

• 1 - mikrokokai;
• 2 - streptokokai;
• 3 - sarkinai;
• 4 - neginčijamos lazdos;
• 5 - sporų lazdelės (bacilos);
• 6 - vibrijos;
• 7 - spirochetai;
• 8 - žiogelinės spirilės;
• 9 - stafilokokai.

Sferinės bakterijos yra sferinės formos, taip pat yra ovalo formos ir pupelės formos organizmų.

Cocci vieta:

• Atskirai - mikrokokai.
• Poroje - diplokokai.
• Grandinėse – streptokokai.
• Vynmedžio pavidalu – stafilokokai.
• „Paketuose“ yra sarkino.

Labiausiai paplitusios lazdelės formos bakterijos. Lazdelės renkamos pavieniui, poromis (diplobakterijos) arba grandinėmis (streptobakterijos). Nemažai lazdelės formos organizmų sunkiomis sąlygomis gali suformuoti sporas. Bacilos yra sporų lazdelės. Į verpstę panašios bacilos vadinamos klostridijomis.

Puošnūs mikroorganizmai yra kablelio (vibrio), plonų vingiuotų lazdelių (spirochetų) formos, taip pat gali turėti keletą garbanų (spirilės).

Archaea ląstelių sienelėse nėra peptidoglikano (mechaninę funkciją atliekančio komponento). Jie turi specifines ribosomas ir ribosomų RNR (ribonukleino rūgštį).

Plonasienių gramneigiamų organizmų morfologija:

• Sferinė forma (gonokokai, meningokokai, veilonelės).
• Puošnios (spirochetos, spirilės).
• Strypo formos (rickettsiae).

Tarp storasienių gramteigiamų mikroorganizmų yra:

• Sferiniai (stafilokokai, pneumokokai, streptokokai).
• Strypo formos.
• Šakotieji, siūliniai organizmai (aktinomicetai).
• Klubo formos organizmai (korinebakterijos).
• Mikobakterijos.
• Bifidobakterijos.

Žvynelių vieta ir skaičius

Morfologija apima tokius parametrus kaip žvynelių vieta ir skaičius. Pagal šį parametrą jie išskiriami:

• Monotrichai (vienintelis žiuželis jų ląstelės ašigalyje).
• Lofotrichai (žvynelių ryšulėlis jų ląstelės ašigalyje).
• Amfitrichai (du žvynelių ryšuliai prie jų polių).
• Peritrichinė (daug žiuželių visoje bakterijoje).

Žvynelių buvimas būdingas žarnyno mikrobams, choleros vibrio, spirilės, šarmą formuojančioms medžiagoms.

Narvo sienelių dažymas

Bakterijų spalvą lemia peptidoglikano koncentracija. Organizmai, kuriems būdingas didelis peptidoglikano kiekis ląstelių sienelėse (apie 90%), turi mėlynai violetinę gramo spalvą. Tai gramteigiamos bakterijos.

Visos kitos bakterijos, kurių membranoje yra 5–20 % peptidoglikano, įgauna rausvą spalvą. Tai apima gramneigiamas bakterijas. Peptidoglikano storio laipsnis gramteigiamų organizmų yra kelis kartus didesnis nei gramneigiamų.

Gramteigiamų organizmų ląstelių sienelėse taip pat yra polisacharidų, techo rūgščių ir baltymų. Gramneigiamas bakterijas dengia išorinė membrana, susidedanti iš lipopolisacharidų ir bazinių baltymų.

Gramo dažymas leidžia suskirstyti prokariotus į subkategorijas. Gracilicutes skyriaus storasieniai mikroorganizmai, protoplastai ir sferoplastai su pažeista ląstelės sienele yra nudažyti gramneigiamai. Storasienės bakterijos, tokios kaip Firmikuta, nusidažo gramteigiamos.

Kvėpavimo klasifikacija

Pagal kvėpavimo tipą jie išskiriami:

• aerobinis;
• anaerobiniai organizmai.

Bakterijų ląstelės geba kvėpuoti, tai yra, organiniai junginiai oksiduojami deguonimi, todėl susidaro anglies dioksidas, vanduo ir energija. Šie organizmai laikomi aerobiniais, nes jiems reikia deguonies. Jie gyvena vandens ir žemės paviršiuje, oro erdvėje.

Daugelis mikroorganizmų egzistuoja be deguonies, tai yra, jie nekvėpuoja. Tai apima bakterijas, dalyvaujančias humuso medžiagų skaidyme. Tokie organizmai yra anaerobiniai. Kvėpavimas pakeičia fermentaciją – organinių junginių skilimą be deguonies gaminant energiją. Alkoholio fermentacijos procese susidaro 114 kJ (arba 27 kilokalorijų) energija, dėl pieno rūgšties energijos yra 94 kJ (arba 18 kilokalorijų). Bakterijų kvėpavimas vyksta jų lizosomose.

Valgymo būdas

Bakterijų klasifikavimas pagal maisto rūšį:

• autotrofai;
• heterotrofai.

Pirmieji gyvena ore ir organinėms gaminti naudoja neorganines medžiagas. Autotrofai naudoja saulės energiją (cianobakterijos) arba neorganinių junginių (sieros bakterijų, geležies bakterijų) energiją.

Fermentų klasifikacija

Fermentai vaidina svarbų vaidmenį ląstelės medžiagų apykaitos procesuose. Jie skirstomi į šešias grupes:

• Deguonies reduktazė.
• Transferazės.
• Hidrolazės.
• Ligazės.
• Liazė.
• Izomerazė

Gaminami fermentai yra ląstelės viduje (endozimai) arba išsiskiria iš išorės (egzofermentai). Antrojo tipo fermentai yra susiję su anglies ir energijos patekimu į ląstelę. Dauguma hidrolazių grupės fermentų priskiriami egzofermentams. Nemažai fermentų (kolagenazės ir kt.) priskiriami agresijos fermentams. Atskiri fermentai yra ląstelių sienelėse. Jie atlieka transportavimo funkciją, tai yra, perneša medžiagas į ląstelę.

Bakterijos – tai nebranduoliniai, vienaląsčiai mikroorganizmai, klasifikuojami pagal daugelį parametrų (kvėpavimo ir maitinimosi būdus, ląstelės sienelės sandarą, formą ir kt.). Iki šiol mokslas žino daugiau nei 10 000 bakterijų rūšių, tačiau manoma, kad jų skaičius siekia milijoną.

Pagal formą visos bakterijos skirstomos į 3 grupes:

- sferiniai arba kokos

- strypo formos arba pagaliukai

- susuktos bakterijų formos.

Cocci yra apvalios, sferinės, ovalios, žvakės liepsnos, lancetiškos formos ir skirstomos į 6 pogrupiai remiantis prijungimo būdu.

1 mikrokoko;

2 diplokokai;

3 tetrakokai;

4 streptokokai;

5 stafilokokai;

6 sarkinai.

Visi kokai nejudantys, sporų nesudaro.

Plačiai paplitęs gamtoje. Yra fermentuoto pieno starterių kultūrų dalis. Gali būti patogeniški (tonzilitas, gonorėja, meningitas).

Strypo formos bakterijos yra pailgos. Ilgis didesnis už plotį. Lengvai pakeiskite jų formą pagal gyvenimo sąlygas, ᴛ.ᴇ. turi polimorfizmą. Strypai yra labiausiai paplitusi visų bakterijų grupė. Jie gal ir nėra patogeniški, tačiau gali sukelti įvairias ligas (vidurių šiltinę, dizenteriją).

Lazdelės yra judrios ir nejudančios, todėl formuojasi ir nesudaro sporų. Pagal gebėjimą formuotis lazdelių sporos skirstomos į tris grupes:

- bakterijos;

- bacilos;

- klostridijos.

Susuktos bakterijų formos skirstomos į tris grupes:

1.vibrios;

2.spirilla;

3. spirochetos.

Visos vingiuotos formos yra patogeniškos.

Bakterijų ląstelės sienelės struktūra ir funkcija.

Ląstelės membrana dengia narvo išorę. Tai tanki, elastinga struktūra, kuri gali atlaikyti diferencinį slėgį ir susideda iš dviejų dalių – išorinės, vadinamos ląstelės sienele, ir vidinės dalies – citoplazminės membranos (CPM). Tiek sienelėje, tiek membranoje yra porų (skylių), per kurias į ląstelę patenka maistinės medžiagos ir pašalinamos atliekos. Tuo pačiu metu maistinės medžiagos praeina per ląstelės sienelės poras, kurių molekulinė masė ne didesnė kaip 1000, ᴛ.ᴇ. maitinant sienelė atlieka mechaninio sieto vaidmenį. Maistinės medžiagos pro CPM poras pereina ne pagal masę, o pagal poreikį, ᴛ.ᴇ. jis yra pusiau laidus.

Ląstelių membrana atlieka keletą svarbių funkcijų:

1 - palaiko kūno formas;

2 - apsaugo ląstelę nuo išorinių poveikių;

3 - dalyvauja ląstelės metabolizme, ᴛ.ᴇ. perduoda maistines medžiagas ir išskiria atliekas;

4 – dalyvauja ląstelės judėjime. Bakterijos, neturinčios ląstelės membranos, praranda judrumą;

5 - dalyvauti formuojant kapsulę.

- Bakterijų klasifikavimas pagal formą.

Pagal formą visos bakterijos skirstomos į 3 grupes: - sferinės arba kokos - lazdelės arba lazdelių formos - gofruotos formos bakterijos. Cocci yra apvalios, sferinės, ovalios, žvakės liepsnos, lancetiškos formos ir yra suskirstyti į 6 pogrupius, priklausomai nuo metodo ... [skaityti daugiau].

Mikrobai, dažniausiai aptinkami gaminant maistą, yra klasifikuojami kaip bakterijos, pelėsiai, mielės ir virusai. Dauguma mikrobų yra vienaląsčiai organizmai, kurių dydis matuojamas mikrometrais – mikronais (1/1000 mm) ir nanometrais – nm (1/1000 mikronų).

Bakterijos yra vienaląstės, labiausiai tirti mikroorganizmai, kurių dydis 0,4-10 mikronų. Pagal formą jie skirstomi į cocci- sferiniai mikrobai (mikrokokai, diplokokai, tetrakokai, sarkinai, streptokokai, stafilokokai), lazdos(viengubas, dvivietis, grandinės), vibrios, spirilla ir spirochetos(lenktos ir spirališkai sulenktos formos). Bakterijų dydis ir forma gali skirtis priklausomai nuo įvairių aplinkos veiksnių (3 pav.).

Ryžiai. 3. Bakterijų formos:

1 - mikrokokai; 2 - streptokokai; 3 - sarkinai; 4 - lazdelės be sporų;

5 - sporų lazdelės (bacilos); 6 - vibrijos; 7 - spirochetai;

8 - spirilė.

Bakterijos yra padengtos membrana, kuri yra sustorėjęs citoplazmos sluoksnis, suteikiantis ląstelei formą. Išorinis apvalkalo sluoksnis daugelyje bakterijų gali tapti gleivėtas, suformuodamas apsauginį dangtelį – kapsulę. Pagrindinė ląstelės dalis yra citoplazma – skaidri baltymų masė, prisotinta ląstelės sulčių. Citoplazmoje yra branduolinės medžiagos, atsarginių maistinių medžiagų (krakmolo grūdelių, riebalų lašelių, glikogeno, baltymų) ir kitų ląstelių struktūrų. Kai kurių bakterijų paviršiuje (lazdelės pavidalo) susidaro siūliniai dariniai – žvyneliai (pavieniai, ryšulio pavidalo arba per visą paviršių), kurių pagalba jos juda.

Kai kurios lazdelės formos bakterijos nepalankiomis sąlygomis formuoja sporas (sutirštėjusi citoplazma, padengta tankia membrana). Sporoms nereikia maisto, jos nepajėgios daugintis, tačiau išlaiko gyvybingumą aukštoje temperatūroje, džiūstant, užšaldant kelis mėnesius (botulino bacila) ar net daugelį metų (juodligės bacila). Sporos miršta sterilizuojant (kaitinant iki 120 ° C).

29 minutes). Esant palankioms sąlygoms, jie sudygsta į normalią (vegetatyvinę) bakterinę ląstelę. Sporas formuojančios bakterijos vadinamos bacilos.

Bakterijos dauginasi paprasto dalijimosi būdu. Esant palankioms sąlygoms, vienos ląstelės dauginimasis vyksta per 20 -

30 minučių. Susikaupus kenksmingoms bakterijų atliekoms ir senkant maistinių medžiagų ištekliams, dauginimosi procesas sustoja.

Pelėsiniai grybai – vienaląsčiai arba daugialąsčiai žemesniųjų augalų organizmai, kurių gyvybinei veiklai reikalingos jau paruoštos maistinės medžiagos ir prieiga prie oro. Pelėsių ląstelės yra pailgų susipynusių siūlų pavidalo – 1-15 mikronų storio hifai, sudarantys pelėsio korpusą – grybieną (micelį), susidedantį iš vienos ar kelių ląstelių. Grybienos paviršiuje vystosi vaisiakūniai, kuriuose bręsta sporos (4 pav.).

Savo struktūra pelėsių ląstelės skiriasi nuo bakterijų ląstelių tuo, kad turi vieną ar daugiau branduolių ir vakuolių (ląstelių skysčio užpildytų ertmių). Pelėsiai dauginasi hifų ir sporų pagalba.

Pelėsiai yra plačiai paplitę gamtoje. Vystantis ant maisto, jie sudaro skirtingų spalvų purus nuosėdas. Pelėsiai išskiria medžiagas, kurios suteikia maistui purvo kvapą ir skonį. Jie gali išsivystyti esant žemai drėgmei (15%), o tai paaiškina džiovintų vaisių, džiūvėsių,

Ryžiai. 4. Formų tipai:

1 - penicilijos; 2 - aspergilas; 3 - gleivinė ..

esant padidintai druskos ir rūgščių koncentracijai (ant sūraus ir rūgštaus maisto), esant žemai temperatūrai, turint įtakos šaldytuvuose laikomiems maisto produktams.

Tarp pelėsių yra naudingų, naudojamų sūrių (rokforo, kamambero), citrinų rūgšties ir vaistų (penicilino) gamyboje.

Mielės yra vienaląsčiai nejudrūs mikroorganizmai. Iki 15 µm dydžio mielių ląstelės yra įvairių formų: apvalios, ovalios, lazdelės formos (5 pav.). Jie turi aiškiai apibrėžtą didelį branduolį, vakuoles ir įvairius intarpus citoplazmoje riebalų, glikogeno ir kt. lašelių pavidalu.

Mielės palankiomis sąlygomis kelias valandas dauginasi šiais būdais: pumpuravimu, sporomis (1 - 112 vnt. Ląstelėje), dalijimuisi. Mielės yra plačiai paplitusios gamtoje. Jie gali suskaidyti (fermentuoti) cukrų į alkoholį ir anglies dioksidą. Alkoholinė fermentacija naudojama vyno gamyboje, kepykloje ir rauginto pieno produktų (kefyro, kumiso) gamyboje. Kai kurios mielės turi daug baltymų, riebalų, B grupės vitaminų, mineralinių medžiagų, todėl naudojamos kaip maistas ir pašaras.

Bakterijų klasifikavimas pagal formą

5. Mielių ląstelių formos:

1 - kiaušinio formos; 2 - elipsinis; 3 - cilindrinis (stiebo formos);

4 - sferinis; 5 - citrinos formos; 6 – mielės, kurios dauginasi dalijantis ir sporomis.

Virusai – tai dalelės, kurios neturi ląstelinės struktūros, turi savotišką medžiagų apykaitą, gebėjimą daugintis. Jie yra apvalūs, stačiakampiai ir siūliniai, kurių dydis svyruoja nuo 8 iki 150 nm. Juos galima pamatyti tik elektroniniais mikroskopais.

⇐ Ankstesnis123456789Kitas ⇒

Paskelbimo data: 2015-11-01; Skaityta: 1474 | Puslapio autorių teisių pažeidimas

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

Formų charakteristikos (1 dalis)

Pelėsiai arba pelėsiai, kaip jie paprastai vadinami, yra visur. Jie priklauso skirtingoms grybų klasėms. Visi jie yra heterotrofai ir, išsivystę ant maisto (vaisių, daržovių ir kitų augalinės ar gyvūninės kilmės medžiagų), sukelia jų gedimą.

Bakterijų klasifikacija

Ant pažeisto paviršiaus atsiranda purus sluoksnis, iš pradžių baltas. Tai yra grybelio grybiena. Netrukus plokštelė nudažyta įvairiomis spalvomis nuo šviesių iki tamsių atspalvių. Šis dažymas susidaro dėl sporų masės ir padeda atpažinti pelėsį.

Iš vynuogių misoje esančių pelėsių dažniausiai yra Mucor (mucor), Penicillium (penicillium) ir Aspergillus (aspergillus).

Musor priklauso zygomycete poklasio fikomicetų klasės mucor šeimai. Šis pelėsis turi vienaląstę labai šakotą grybieną, nelytinis dauginimasis vykdomas naudojant sporangiosporas, o lytinis dauginimasis – zigosporas. Gleivinėje sporangioforai yra pavieniai, paprasti arba išsišakoję (21 pav.).

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

Tai pačiai šeimai priklauso Rizopus (rhizopus) gentis, kuri nuo gleivinės skiriasi nešakotais sporangioforais, išsidėsčiusiais krūmuose ant specialių hifų – stolonų.

Daugelis gleivinių grybų gali sukelti alkoholinę fermentaciją. Kai kurios mucor racemosus, besivystančios cukringuose skysčiuose, trūkstant oro suformuoja į mieles panašias ląsteles, kurios dauginasi pumpuruojant, dėl to jos vadinamos mucor mielėmis.

Pelėsiniai grybai Penicillium (22 pav.) ir Аsррgillus (23 pav.) priklauso Ascomycetes klasei. Jie turi daugialąstę grybieną, dauginasi daugiausia konidiosporomis, yra įvairių spalvų ir susidaro ant būdingos konidioforų formos. Taigi, Penicillium konidiofas yra daugialąstis, šakotas, šepečių pavidalo, todėl jis taip pat vadinamas racemomis.

22 pav. Penicillium:
1 - hifa; 2 - konidiofas; 3 - stretigmos; 4 - konidiosporos.

23 pav. Aspergillus niger (konidiofas):
1 - sterigmos; 2 - konidijos.

Aspergillus konidioforai yra vienaląsčiai, su patinusia viršūne, kurios paviršiuje yra radialiai pailgos ląstelės – sterigmos su konidiosporų grandinėmis.

Šių grybų vaisiakūniai susiformuoja retai ir atrodo kaip maži rutuliukai, kurių viduje atsitiktinai išsidėstę maišeliai su sporomis.

Penicillium ir Aspergillus sukelia maisto ir organinių medžiagų gedimą. Besivystančios ant misos paviršiaus, ant statinių, ant rūsių sienų yra pavojingi vyno pramonės priešai. Jie gali prasiskverbti į statinės kniedijimą iki 2,5 cm gylio.Pelėsiais užkrėsti indai suteikia vynams nemalonų ir beveik neišvengiamą pelėsinį atspalvį.

Kelios šių grybų rūšys turi techninę reikšmę. Taigi, Penicillium notatum (penicillium notatum) yra naudojamas gauti antibiotikus - peniciliną. Fermentiniams preparatams ruošti naudojamos įvairios Aspergillus, Penicillium, Botrytis ir kai kurių kitų grybų rūšys (nigrinas, avamorinas). Aspergillus niger (aspergillus niger) rūšis naudojama citrinų rūgščiai gaminti, o Aspergillus oryzae (aspergillus orise) – Japonijos nacionalinio ryžių alkoholinio gėrimo – sake – gamybai. Abi šios rūšys turi savybę sucukruoti krakmolą ir gali būti naudojamos gaminant alkoholį, o ne salyklą.

1 dalis >>> 2 dalis >>> 3 dalis

1 2 3 4 5 6 7 8 9

BENDROJI MIKROBIOLOGIJA

1. Mikrobiologijos dalykas, uždaviniai, skyriai, jos ryšys su kitais mokslais.

Mikrobiologija – mokslas apie plika akimi nematomus gyvus organizmus (mikroorganizmus): bakterijas, archebakterijas, mikroskopinius grybus ir dumblius, dažnai šį sąrašą papildo pirmuonys ir virusai. Mikrobiologijos interesų sritis apima jų taksonomiją, morfologiją, fiziologiją, biochemiją, evoliuciją, vaidmenį ekosistemose, taip pat praktinio panaudojimo galimybę.

Mikrobiologijos studijų objektas – bakterijos, pelėsiai, mielės, aktinomicetai, riketsijos, mikoplazmos, virusai. Tačiau kadangi virusai visiškai negali egzistuoti be gyvo organizmo, juos tiria nepriklausomas mokslas, vadinamas „virusologija“.

Medicininės mikrobiologijos tikslas – tirti patogeninių mikrobų sandarą ir savybes, jų santykį su žmogaus organizmu tam tikromis gamtinės ir socialinės aplinkos sąlygomis, tobulinti mikrobiologinės diagnostikos metodus, kurti naujus, efektyvesnius gydomuosius ir profilaktinius vaistus, spręsti tokius. svarbi problema kaip infekcinių ligų likvidavimas ir prevencija....

Skyriai mikrobiologija: bakteriologija, mikologija, virusologija ir kt.

• * Bendroji mikrobiologija – tiria visų mikroorganizmų grupių gyvenimo dėsningumus, išsiaiškina vaidmenį ir reikšmę gamtiniame cikle.
• * Privati ​​mikrobiologija – tiria bakterijų taksonomiją, tam tikrų ligų sukėlėjus ir jų laboratorinės diagnostikos metodus.

Kaip plataus mikrobiologijos mokslo dalis, išskiriami skyriai:

• * Žemės ūkio mikrobiologija tiria dirvožemio struktūros ir derlingumo vaidmenį ir formavimąsi, bakterijų vaidmenį augalų mityboje.

  Kuria bakterijų panaudojimo dirvožemiui tręšimui ir pašarų konservavimui būdus ir būdus.

• * Veterinarinė mikrobiologija – tiria mikrobus, sukeliančius naminių gyvūnų ligas, kuria šių ligų diagnostikos, profilaktikos ir gydymo metodus.
• * Techninė (pramoninė) mikrobiologija – tiria mikroorganizmus, kurie gali būti naudojami pramoniniuose procesuose gauti biologiškai aktyvias medžiagas, biomasę ir kt.. Daugelis studijų vyksta disciplinų (pavyzdžiui, molekulinės biologijos, genų inžinerijos, biotechnologijų) sankirtoje.
• * Sanitarinė mikrobiologija tiria aplinkos objektuose gyvenančias bakterijas – tiek autochtonines, tiek alochtonines, kurios gali sukelti aplinkos taršą ir vaidinti vaidmenį infekcijų epidemiologijoje.
• * Aplinkos mikrobiologija tiria mikroorganizmų vaidmenį natūraliose ekosistemose ir maisto tinkluose.
• * Populiacijos mikrobiologija išaiškina tarpląstelinių kontaktų pobūdį ir ląstelių ryšį populiacijoje.
• * Kosminė mikrobiologija charakterizuoja antžeminių mikroorganizmų fiziologiją erdvėje, tiria kosmoso įtaką žmogaus simbiotinėms bakterijoms, užsiima kosminių mikroorganizmų patekimo į Žemę prevencija.
• * Medicinos mikrobiologija – tiria mikrobus, sukeliančius žmonių ligas. Ligų patogenezės ir klinikinio vaizdo, patogeniškumo veiksnių tyrimas. Kuria žmonių infekcinių ligų profilaktikos, diagnostikos ir gydymo metodus.

Mikrobiologijos gyvavimo metu susiformavo bendrosios, technikos, žemės ūkio, veterinarijos, medicinos, sanitarijos šakos.

Bendrai tiria bendriausius dėsningumus, būdingus kiekvienai išvardytų mikroorganizmų grupei: struktūra, metabolizmas, genetika, ekologija ir kt.

Technika užsiima biotechnologijų, skirtų mikroorganizmais biologiškai aktyvioms medžiagoms: baltymams, nukleino rūgštims, antibiotikams, alkoholiams, fermentams, taip pat retiems neorganiniams junginiams, sintezei, kūrimu.

Žemdirbystė tiria mikroorganizmų vaidmenį medžiagų cikle, naudoja juos trąšų sintezei, kenkėjų kontrolei.

Veterinarijoje tiriami gyvūnų ligų sukėlėjai, diagnostikos metodai, specifinė profilaktika ir etiotropinis gydymas, kuriuo siekiama sunaikinti infekcijos sukėlėją sergančio gyvūno organizme.

Medicininė mikrobiologija tiria patogeninius (patogeninius) ir sąlygiškai patogeniškus žmogui mikroorganizmus, taip pat kuria jų sukeltų infekcinių ligų mikrobiologinės diagnostikos, specifinės profilaktikos ir etiotropinio gydymo metodus.

Sanitarinė mikrobiologija tiria aplinkos objektų, maisto produktų ir gėrimų sanitarinę ir mikrobiologinę būklę, kuria sanitarinius ir mikrobiologinius standartus bei metodus patogeniniams mikroorganizmams įvairiuose objektuose ir gaminiuose nustatyti.

Pagrindiniai mikrobiologijos raidos etapai.

Yra šie 5 periodai: euristinis, morfologinis, fiziologinis, imunologinis, molekulinis genetinis

1. Euristika: IV-III tūkstantmetis pr - empirinės žinios. Hipokratas: pasiūlė infekcinių ligų pobūdį. Fakastoro: gyvo užkrato, sukeliančio ligą, idėja; rekomenduojama izoliuoti pacientus ir užsidėti kaukes
2. Morfologinis: atidarytas 1676 m. ^ Antony van Leeuwenhoek; lęšių gamyba, didinant 200-300 kartų. Jis aprašė ir nupiešė daugybę mikroorganizmų, aptinkamų įvairiuose užpiluose, šulinių vandenyje, ant mėsos ir kitų daiktų. Mikrobus jis pavadino „gyvūnais“.
3. Fiziologinis: Louisas Pasteuras(1822-1895) prancūzų chemijos mokslininkas; mikrobiologijos, imunologijos, biotechnologijų, bet ir gyvybės prigimties pradininkas; jie sukelia įvairias chemines transformacijas substratuose, ant kurių jie vystosi; tyrė įvairias fermentacijos rūšis (alkoholinę, sviestinę), įrodė anaerobinių organizmų egzistavimą
   Reikšmingas indėlis į mikrobiologiją buvo vokiečių mokslininko tyrimai Robertas Kochas (1843-1910).

   Praktikoje jis įdiegė tankias maistines terpes mikrobams auginti; tai leido sukurti mikrobų išskyrimo (izoliavimo) į „grynąsias kultūras“, tai yra kiekvienos rūšies kultūras atskirai, sukurtas vienoje ląstelėje, metodus. Įvestas dažymas anilino dažais. Mikrografijos. Ištyrė juodligės, tuberkuliozės, choleros ir kitų užkrečiamųjų ligų sukėlėjus; Suformulavo Koch-Henle triadą: surask, įrodyk, sunaikink. 1905 – Nobelio premija.

4. Imunologiniai: Daugybė atradimų mikrobiologijos srityje XIX amžiaus antroje pusėje.

   Pateikite bakterijų klasifikaciją pagal jų formą

   prisidėjo prie greito imunologijos vystymosi pradžios.
   ^ I. I. Mechnikovas(1845-1916) sukūrė fagocitinę imuniteto teoriją – organizmo atsparumą infekcinėms ligoms. Jis sugalvojo panaudoti antagonistinius mikrobų ryšius, kurie sudarė šiuolaikinės antibiotikų teorijos pagrindą; su tuo siejama mikrobiologijos raida Rusijoje; jis organizavo pirmąją bakteriologinę laboratoriją Rusijoje (Odesoje). 1903 – Nobelio premija. Paulius Erlichas: vokiečių chemikas. Jis sukūrė teoriją apie organizmo humoralinę gynybą antikūnais. 1908 metais gavo Nobelio premiją.

5. Molekulinė genetika: Stanley Prusineris: Amerikos biologas. Atrasta prionų-endogeninių ląstelių formavimasis, susijęs su baltymų biosintezės klaidomis, kurias sukelia genų mutacijos, vertimo klaidos, proteolizės procesai N. F. Gamaleja(1859 - 1949) studijavo medicinos mikrobiologijos klausimus; atidaryta skiepų nuo pasiutligės punktas; aprašė bakteriofagų reiškinį

3. Mikroorganizmų klasifikacija. Skirtumai tarp eukariotų, prokariotų ir virusų.

Mikrobai arba mikroorganizmai(bakterijos, grybai, pirmuonys, virusai) sisteminami pagal jų panašumus, skirtumus ir tarpusavio ryšius. Tuo užsiima specialus mokslas – mikroorganizmų sistematika. Taksonomija susideda iš trijų dalių: klasifikavimo, taksonomijos ir identifikavimo. Mikroorganizmų taksonomija grindžiama jų morfologinėmis, fiziologinėmis, biocheminėmis ir molekulinėmis biologinėmis savybėmis. Skiriamos šios taksonominės kategorijos: karalystė, subkaralyste, departamentas, klasė, tvarka, šeima, gentis, rūšis, porūšis ir kt. Tam tikros taksonominės kategorijos ribose išskiriami taksonai – organizmų grupės, kurias vienija tam tikros vienarūšės savybės.

Mikroorganizmus atstovauja priešląstelinės formos (virusai – Viros karalystė) ir ląstelinės formos (bakterijos, archebakterijos, grybai ir pirmuonys). Išskirkite 3 domenus(arba "imperijos"): "Bakterijos", "Archaea" ir "Eukarya":

domenas „Bakterijos“ – prokariotai, atstovaujami tikrų bakterijų (eubakterijų);

domenas "Archaea" - prokariotai, atstovaujami archaea;

domenas "Eukarya" - eukariotai, kurių ląstelės turi branduolį su branduoline membrana ir branduolį, o citoplazmą sudaro labai organizuoti organeliai - mitochondrijos, Golgi aparatas ir kt. "Eukarya" domeną sudaro: Grybų (grybų) karalystė ); gyvūnų karalystė Animalia (apima paprasčiausias - pirmuonių karalystę); augalų karalystė Plante. Domenai apima karalystes, tipus, klases, būrius, šeimas, gentis, rūšis.

Žiūrėti... Viena iš pagrindinių taksonominių kategorijų yra rūšis (rūšių). Rūšis yra individų, kuriuos vienija panašios savybės, tačiau skiriasi nuo kitų genties atstovų, rinkinys.

Gryna kultūra... Vienalyčių mikroorganizmų rinkinys, išskirtas ant maistinės terpės, pasižymintis panašiomis morfologinėmis, tinktūrinėmis (santykis su dažikliais), kultūrinėmis, biocheminėmis ir antigeninėmis savybėmis, vadinamas grynąja kultūra.

Įtempti... Gryna mikroorganizmų kultūra, išskirta iš konkretaus šaltinio ir skiriasi nuo kitų rūšies atstovų, vadinama štamu. Padermė yra siauresnė sąvoka nei rūšis ar porūšis.

Klonuoti... Padermės sąvokai artima yra klono sąvoka. Klonas yra palikuonių rinkinys, išaugintas iš vienos mikrobinės ląstelės.

Norint pažymėti kai kuriuos mikroorganizmų rinkinius, kurie vienaip ar kitaip skiriasi, naudojama priesaga var(įvairovė) vietoj anksčiau naudoto tipo.

4. Bakterijų klasifikacija. Šiuolaikinės taksonomijos ir nomenklatūros principai, pagrindiniai taksonomijos vienetai. Rūšies, varianto, kultūros, populiacijos, padermės samprata.

Garsiausia yra fenotipinė bakterijų klasifikacija pagal jų ląstelės sienelės struktūrą.

Didžiausios taksonominės grupės jame yra 4 skyriai: Gracilicutes (gram neigiamas), Firmikai (gramteigiamas), Tenericutes (mikoplazmos; vienos klasės skyrius Mollicutes) ir Mendosikutai (archaea) Mollicutes -Mikoplazma - prokariotųvienaląsčiai, gramneigiamas mikroorganizmai neturėti ląstelių sienelės kurie buvo atrasti studijuojant pleuropneumonija adresu karvių.

Mikoplazmos, matyt, yra paprasčiausi savarankiškai besidauginantys gyvi organizmai, jų genetinės informacijos kiekis yra 4 kartus mažesnis nei Escherichia coli .

Daugybė mikroorganizmų (bakterijų, grybų, pirmuonių, virusų) yra griežtai susisteminti tam tikra tvarka pagal jų panašumus, skirtumus ir tarpusavio ryšius. Tai atlieka specialus mokslas, vadinamas mikroorganizmų taksonomija.

Taksonomijos skyrius, tiriantis klasifikavimo principus, vadinamas taksonomija (iš graikų k.

taksi. vieta, užsakymas). Taksonas. organizmų grupė, susijungusi pagal tam tikras vienarūšes savybes tam tikroje taksonominėje kategorijoje. Didžiausia taksonominė kategorija yra karalystė, mažesnės. subkaralystė, skyrius, klasė, tvarka, šeima, gentis, rūšis, porūšis ir kt. Mikroorganizmų pavadinimų susidarymą reglamentuoja Tarptautinis nomenklatūros kodeksas (zoologijos, botanikos, bakterijų, virusų nomenklatūros). Mikroorganizmų taksonomija grindžiama jų morfologinėmis, iziologinėmis, biocheminėmis, molekulinėmis biologinėmis savybėmis.

Remiantis šiuolaikine taksonomija, patogeninės (patogeninės) bakterijos priklauso prokariotų (Procaryotae) super karalystei, eukariotų (Eucaryotae) karalystei, grybai - Mikotų karalystei (Mycota), pirmuonys - pirmuonių karalystei, virusai - į Viros karalystę.

Žiūrėti - mikroorganizmų rinkinys, turintis bendrą kilmės šaknį ir artimiausius fenotipinius požymius bei savybes. ( Žiūrėti – evoliucinis individų rinkinys, turintis vieną organizacijos tipą, kuris standartinėmis sąlygomis pasireiškia panašiais fenotipiniais požymiais: morfologiniais, fiziologiniais, biocheminiais ir kt.)

Gyventojų skaičius - tos pačios rūšies individų, gyvenančių biotope (teritoriškai ribotoje biosferos teritorijoje, kurioje gyvenimo sąlygos yra gana vienalytės), rinkinys.

Įtempti - grynos tos pačios rūšies mikrobų kultūros, gautos iš skirtingų šaltinių arba iš to paties šaltinio skirtingu laiku.

Gryna kultūra - tos pačios rūšies individų populiacija. (iš vienos mikrobinės ląstelės ant dirbtinės maistinės terpės).

5. Mikroskopijos metodai. Mikroskopinis infekcinių ligų diagnostikos metodas.

Liuminescencinė (arba fluorescencinė) mikroskopija. Remiantis fotoliuminescencijos reiškiniu.

Liuminescencija- medžiagų švytėjimas, atsirandantis paveikus bet kokius energijos šaltinius: šviesą, elektronų pluoštus, jonizuojančiąją spinduliuotę. Fotoliuminescencija- objekto liuminescencija veikiant šviesai. Jei šviečiantį objektą apšviečiate mėlyna šviesa, tada jis skleidžia raudonus, oranžinius, geltonus arba žalius spindulius. Rezultatas yra spalvotas objekto vaizdas.

Tamsiojo lauko mikroskopija. Tamsaus lauko mikroskopija pagrįsta šviesos difrakcijos reiškiniu, kai stipriai apšviečiamos skystyje pakibusias mažytes daleles (Tyndall efektas). Efektas pasiekiamas naudojant paraboloidinį arba kardioidinį kondensatorių, kuris biologiniame mikroskope pakeičia įprastą kondensatorių.

Fazinė kontrastinė mikroskopija. Fazinio kontrasto įrenginys leidžia per mikroskopą matyti skaidrius objektus. Jie įgauna didelį vaizdo kontrastą, kuris gali būti teigiamas arba neigiamas. Teigiamas fazinis kontrastas yra tamsus objekto vaizdas šviesiame matymo lauke, neigiamas - šviesus objekto vaizdas tamsiame fone.

Fazinio kontrasto mikroskopijai naudojamas įprastas mikroskopas ir papildomas fazinio kontrasto prietaisas, taip pat specialūs šviestuvai.

Elektroninė mikroskopija. Leidžia stebėti objektus, kurie yra už šviesos mikroskopo skiriamosios gebos (0,2 μm). Elektroninis mikroskopas skirtas tirti virusus, smulkiąją įvairių mikroorganizmų struktūrą, makromolekulines struktūras ir kitus submikroskopinius objektus.

Kasdienėje bakteriologinės laboratorijos praktikoje pagreitintai orientacinei diagnostikai dažniausiai taikomas mikroskopinis tyrimas.

Pagrindiniai mikroskopijos uždaviniai: patogeno identifikavimas klinikinėje medžiagoje, apytikslis identifikavimas, remiantis mikroorganizmų būdingų morfologinių ir tintorių požymių nustatymu, taip pat nudažytų tepinėlių iš grynųjų kultūrų kolonijų tyrimas. Sergant kai kuriomis infekcinėmis ligomis, kurių sukėlėjams būdingas morfologijos specifiškumas (protozolių ligos, helmintozės, grybelinės ligos, spirochetozė), mikroskopinis tyrimas yra pagrindinis arba vienas pagrindinių diagnostikos metodų.

Mikroskopinio tyrimo medžiaga gali būti kraujas, kaulų čiulpai, CSF, limfmazgių taškai, išmatos, dvylikapirštės žarnos turinys ir tulžis, šlapimas, skrepliai, šlapimo takų išskyros, audinių biopsijos, tepinėliai iš gleivinių (burnos ertmės, gomurio tonzilių, nosies, makštį ir kt.).

6. Mikrobų ir jų atskirų struktūrų dažymo metodai.

Dažymo būdai. Tepinėlis dažomas paprastais arba sudėtingais metodais. Paprastieji yra vaisto dažymas vienu dažikliu; sudėtingi metodai (pagal Gram, Ziehl - Nielsen ir kt.) apima nuoseklų kelių dažų naudojimą ir turi diferencinę diagnostinę vertę. Mikroorganizmų ir dažiklių santykis laikomas tinklinėmis savybėmis. Yra specialūs dažymo metodai, kurie naudojami žiuželiams, ląstelės sienelėms, nukleoidams ir įvairiems citoplazminiams inkliuzams identifikuoti.

Taikant paprastus metodus, tepinėlis nudažomas bet kokiais dažais, naudojant anilino dažus (bazinius arba rūgštinius). Jei dažantis jonas (chromoforas) yra katijonas, tai dažiklis turi bazinių savybių, jei chromoforas yra anijonas, tai dažai turi rūgštines savybes. Rūgštiniai dažai – eritrozinas, rūgštus fuksinas, eozinas. Pagrindiniai dažikliai yra gencijoninis violetinis, krištolinis violetinis, metileno mėlynasis, bazinis fuksinas. Mikroorganizmams, kuriuos intensyviau jungiasi rūgštiniai ląstelės komponentai, dažyti dažniausiai naudojami baziniai dažai. Iš sausų dažų, parduodamų miltelių pavidalu, ruošiami sočiųjų alkoholio tirpalai, o iš jų - vandens-alkoholio tirpalai, skirti nudažyti mikrobų ląsteles. Mikroorganizmai nudažomi tam tikram laikui užpilant dažus ant tepinėlio paviršiaus. Dažymas baziniu fuksinu atliekamas 2 minutes, metileno mėlynu - 5-7 minutes. Tada tepinėlis plaunamas vandeniu, kol tekančios vandens srovės tampa bespalvės, džiovinamas švelniai nusausinant filtravimo popieriumi ir mikroskopuojamas panardinamoje sistemoje. Jei tepinėlis tinkamai nudažytas ir nuplaunamas, matymo laukas yra visiškai skaidrus, o ląstelės intensyviai dažomos.

Ląstelių struktūrai ir mikroorganizmų diferenciacijai tirti taikomi kompleksiniai dažymo metodai. Nudažyti tepinėliai mikroskopuojami imersinėje sistemoje. Paeiliui vaistui tepkite tam tikrus dažus, kurie skiriasi chemine sudėtimi ir spalva, kandiklius, alkoholius, rūgštis ir kt.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mikrobiologija - mokslas, tiriantis mikroorganizmų sandarą, savybes ir gyvybinę veiklą. Maistas yra palanki terpė veistis mikrobams, kurie savo veikimu gali pakeisti maisto savybes ir kokybę, padaryti jį pavojingu žmogaus sveikatai.

Mikrobai – vienaląsčiai organizmai – plačiai paplitę dirvožemyje, vandenyje, ore.

Kai kurie mikrobai atlieka teigiamą, o kiti neigiamą vaidmenį.

Mikrobų morfologija (bakterijos, pelėsiai, mielės, virusai)

Mikrobų pavadinimas	Forma	Veisimo būdas
Bakterijos yra vienaląsčiai mikroorganizmai, kurių dydis yra 0,4–10 mikronų.	Padalintas į: 1) cocci - sferiniai (mikrokokai, diplokokai, tetrakokai) 2) lazdos (vienos, dvigubos, grandinėlės) 3.vibrios lenktos ir 4.spirilė spirale susukta 5.susiformuoja spirochetos	Paprastu padalijimu 20-30 min.
Pelėsiai yra vienaląsčiai arba daugialąsčiai augalų organizmai, kuriems reikia maisto ir oro.	Jie yra pailgų susipynusių siūlų, kurių storis 1-15 mikronų, formos.	Hifų ir sporų pagalba.
Mielės yra vienaląsčiai nejudrūs mikroorganizmai.	Yra įvairių formų: apvalios, ovalios, strypo formos	Palankiomis sąlygomis keletą valandų šiais būdais: pumpurų, sporų ir dalijimosi.
Virusai – tai dalelės, kurios neturi ląstelinės struktūros, turi savotišką medžiagų apykaitą, gebėjimą daugintis.	Yra apvalių, stačiakampių ir siūlinių formų, kurių dydis svyruoja nuo 8 iki 150 nm.

Mikrobų fiziologija

Mikrobai, kaip ir visi gyvi daiktai, susideda iš baltymų (6-14%), riebalų (1-4%), angliavandenių, mineralų, vandens (70-85%), fermentų.

Vanduo sudaro didžiąją mikroorganizmo ląstelės dalį. Jo kiekis svyruoja nuo 70 iki 85% vegetatyvinėse ląstelėse ir apie 50% sporose. Vandenyje ištirpsta visos svarbios mikrobų ląstelės organinės ir mineralinės medžiagos, vyksta pagrindiniai biocheminiai procesai (baltymų, angliavandenių hidrolizė ir kt.).

Baltymai - mikroorganizmų gyvybinių struktūrų pagrindas. Jie yra citoplazmos, branduolio, membranų ir kitų ląstelės struktūrų dalis. 1> mikrobų medžiai susideda iš aminorūgščių.

Angliavandeniai- yra apvalkalo dalis, gleivinės kapsulės, protoplazma ir glikogeno grūdelių pavidalu - rezervinė maistinė medžiaga. Angliavandeniai į mikrobų ląstelę patenka iš aplinkos ir ląstelė juos naudoja kaip energijos šaltinį.

Mikroorganizmų klasifikacija ir fiziologija

Ląstelėse yra tiek paprastų, tiek sudėtingų angliavandenių (krakmolo, glikogeno, skaidulų).

Riebalai- nedideliu kiekiu yra citoplazmos dalis, branduoliai sudėtingų junginių su baltymais pavidalu. Riebalai yra mikroorganizmų energijos šaltinis.

Mineralai vaidina svarbų vaidmenį kuriant sudėtingus baltymus, vitaminus, mikrobų ląstelės fermentus. Tirpieji mineralai palaiko normalų tarpląstelinio osmosinio slėgio (turgoro) lygį.

Mikrobų mineralinės medžiagos pateikiamos: fosforo, natrio, magnio, geležies, sieros ir kt.

Fermentai- medžiagos, greitinančios (katalizatorius) biocheminius procesus ir esančios mikrobų ląstelės viduje. Mikrobuose yra įvairių fermentų, kurių vieni veikia biocheminius procesus ląstelės viduje, kiti išsiskiria į lauką, perdirbdami aplinkos medžiagas, sukeldami rūgimą, puvimą ir kitus procesus maiste.

Mikrobų mityba. Mikrobai minta baltymais, riebalais, angliavandeniais, mineralais, kurie osmoso būdu (difuzijos per pusiau pralaidžią membraną) prasiskverbia į ląstelę ištirpusiu pavidalu per membraną. Baltymus ir sudėtinius angliavandenius mikrobai pasisavina tik po to, kai mikroorganizmų išskiriami fermentai juos suskaido į paprastas sudedamąsias dalis.

Normaliam mikrobų maitinimuisi būtinas tam tikras medžiagų koncentracijos santykis tiek mikroorganizmo ląstelės viduje, tiek aplinkoje. Palankiausia koncentracija aplinkoje yra 0,5 % natrio chlorido. Aplinkoje, kurioje tirpių medžiagų koncentracija yra daug didesnė (2-10%) nei ląstelėje, vanduo iš ląstelės patenka į aplinką, vyksta dehidratacija ir citoplazmos susitraukimas, dėl ko mikrobas žūva. Ši mikroorganizmų savybė panaudojama konservuojant maistą su cukrumi (uogiene) arba druska (sūdant mėsą, žuvį).

Kvėpuojantys mikrobai. Kvėpavimas yra būtinas, kad mikrobai gautų energiją, kuri aprūpina visus gyvybės procesus. Pagal kvėpavimo būdą mikrobai skirstomi į aerobai, reikalingas deguonis ore (pelėsiniai grybai, acto rūgšties bakterijos); anaerobai, gyvena ir vystosi be deguonies (botulino, sviesto rūgšties bakterijų), sąlyginis(neprivaloma) anaerobai, vystosi tiek esant deguoniui, tiek be jo (pieno rūgšties bakterijos, mielės).

Mielių biologija

5. Mielių morfologija

Makromorfologiniai požymiai yra labai įvairūs ir labai priklauso nuo terpės sudėties ir auginimo sąlygų, todėl mielių taksonomijoje jų reikšmė labai ribota. ... Mielių kultūros, augančios tankioje aplinkoje...

Vegetatyvinis krūmų dauginimas

1.2 Krūmų veisimo būdai

Krūmai dauginasi auginiais, sėklomis, sluoksniuojant. Daugumos spygliuočių dauginimasis sėklomis dažnai būna sunkus dėl prastos kokybės ir ilgalaikio sėklų dygimo, taip pat dėl ​​lėto sodinukų augimo ...

Spygliuočių vegetatyvinis dauginimas

1.2 Spygliuočių veisimo būdai

Daugumos spygliuočių dauginimasis sėklomis dažnai būna sunkus dėl prastos kokybės ir ilgalaikio sėklų dygimo, taip pat dėl ​​lėto sodinukų augimo ...

Genetiškai modifikuoti organizmai. Gavimo, taikymo principai

1.2.1 GM mikroorganizmų gavimo metodai

Organizmų gebėjimas sintetinti tam tikras biomolekules, pirmiausia baltymus, yra užkoduotas jų genome. Todėl užtenka prie bakterijos „pridėti“ norimą geną, paimtą iš kito organizmo...

Mikrobiologija

2. Mikrobų energijos apykaita. Energijos gavimo būdai – fermentacija, kvėpavimas. Bakterijų kvėpavimo tipai

Mikroorganizmų gyvybines funkcijas: mitybą, kvėpavimą, augimą ir dauginimąsi tiria fiziologija. Fiziologinės funkcijos yra pagrįstos nenutrūkstamu metabolizmu (metabolizmu). Metabolizmo esmė susideda iš dviejų priešingų ...

Geriamojo vandens mikrobiologija

1.1 Kiekybinio ir kokybinio mikroorganizmų kiekio gėlo vandens telkiniuose dėsningumai dėl įvairių veiksnių

Įvairių vandens telkinių mikrofloroje yra pakankamai maistinių medžiagų, kurios yra pagrindinis mikroorganizmų vystymąsi skatinantis veiksnys. Kuo jis turtingesnis, organinėmis medžiagomis...

Vidinė žuvų morfologija

2.8 Reprodukcinė sistema ir dauginimosi būdai

Žuvų auginimo būdai yra skirtingi. Kai kurie gyvi – aktyvūs jaunikliai išlenda iš motinos kūno. Likusieji yra kiaušialąstės, t.y. neršti, apvaisinti išorinėje aplinkoje. Kai kurių žuvų reprodukcinis elgesys yra gana savotiškas ...

Prokariotų ir eukariotų morfologija ir klasifikacija. Mikroorganizmų genetika

4. Eukariotų (mikroskopinių grybų ir mielių) morfologija ir klasifikacija

Eukariotai (gijiniai ir mielių grybai). Grybai. Bendrosios charakteristikos. Grybai (Musota) yra plati ir įvairi augalų organizmų grupė. Juose nėra chlorofilo...

1.

Genetinės medžiagos perkėlimas aktinomicetuose

Genetinės medžiagos perkėlimas ir genetinis kartografavimas aktinomicetuose

2. Genetinis aktinomicetų kartografavimas

Aktinomicetų genetika ištirta pakankamai gerai. Labiausiai tirtoms rūšims nuo šeštojo dešimtmečio pabaigos. Išsamūs genetiniai žemėlapiai su daugybe jiems pritaikytų žymenų buvo sudaryti remiantis konjugacijos kryžiais ...

Pelėsiniai grybai

1. Pelėsių dauginimo būdai.

2.2. Bakterijų klasifikacija ir morfologija

Sporų susidarymo ir dauginimosi būdai. Nelytinės sporuliacijos vertė grybų genčiai identifikuoti

Dauginimasis vyksta dalijant skersine kryptimi. Dalydamasi bakterija skyla į dvi lygias arba nelygias dalis. Gautos dvi ląstelės laikomos motina ir dukra ...

Dauginimasis yra viena iš pagrindinių gyvų būtybių savybių. Organizmų dauginimosi būdai ir formos

2 skyrius. Pagrindiniai dauginimo būdai ir formos

Dauginimosi procesas yra nepaprastai sudėtingas ir susijęs ne tik su genetinės informacijos perdavimu iš tėvų palikuonims, bet ir su anatominėmis bei fiziologinėmis organizmų savybėmis, jų elgesiu, hormonų kontrole...

Mikroorganizmų vaidmuo cheminių elementų cikle gamtoje

6. Mikroorganizmų vaidmuo fosforo cikle. Įvairūs bakterijų gyvenimo tipai, pagrįsti fosforo junginių naudojimu

Fosforo ciklas šiek tiek skiriasi nuo kitų elementų ciklo. Fosforo išsiskyrimas iš organinių junginių atsiranda dėl skilimo procesų. Tačiau mikroorganizmų iki šiol nerasta...

Dauginimosi būdai įvairiuose mikroorganizmuose, jų kvėpavimo esmė ir chemija

2. Aerobinių ir anaerobinių mikroorganizmų charakteristikos. Kvėpavimo mikroorganizmuose esmė ir chemija

Energijos poreikį užtikrina energijos apykaitos procesai, kurių esmė – organinių medžiagų oksidacija, lydima energijos išsiskyrimo ...

Angliavandenilius oksiduojantys mikroorganizmai – perspektyvūs aplinkos biotechnologijų objektai

1.3 Grybų ir aktinomicetų sporų atliekamos transformacijos

Ginčų sukeltos transformacijos nusipelno ypatingo dėmesio. Jie turi daug patogumų, pavyzdžiui, darbo eigos. Netikėtai didelis fermentinis aktyvumas, kurį demonstruoja sporos ...

BAKTERIJOS(graikų bakterion coli) yra mikroskopinių, daugiausia vienaląsčių, įvairiomis biologinėmis savybėmis ir Žemėje paplitusių organizmų grupė, priklausanti žemesnėms gyvybės formoms.

Pirmoji informacija apie bakterijas buvo gauta XVII amžiuje iš Levenguko tyrimų, kurie atrado jų pagrindines formas. Bakterijos gali egzistuoti labai įvairiomis sąlygomis.

Daugumai jų trūksta chlorofilo. Išimtis yra anaerobinės purpurinės ir žaliosios sieros bakterijos, taip pat nesierinės purpurinės bakterijos, turinčios chlorofilo ir fotosintezei naudojančios saulės energiją. Bakterijos gali asimiliuoti neorganinę anglį ir azotą, naudoti daug neorganinių ir organinių junginių kaip energijos šaltinius, paversti anglį, azotą, sierą, geležį ir kitus elementus.

Kartu su dumbliais, bakterijos yra vieni seniausių organizmų Žemėje. Bakterijų ląstelių struktūra panaši į melsvadumblius, aktinomicetus (žr.) ir spirochetus (žr.), su kuriais, kaip manoma, bakterijos yra filogenetiškai susijusios. Tarp bakterijų yra rūšių, kurios sukelia žmonių, gyvūnų ir aukštesnių augalų ligas.

Taksonomija

Pirmieji bandymai klasifikuoti bakterijas pagal morfologines savybes buvo padaryti XVIII a. Vėliau klasifikacija buvo pagrįsta fiziologiniais požymiais. Kaip taksonominiai simboliai buvo naudojami stabiliausi - forma, spalva pagal Tpainy (žr. Gramo metodą), sporuliacija, kvėpavimo tipas, biocheminės, antigeninės ir kitos savybės, tačiau iki šiol buvo sukurta klasifikacija, pagrįsta filogenetinio ryšio principu. bakterijų, atsižvelgiant į evoliucinius ryšius.

Išplito Bergey klasifikacija (D. Bergey, 1957), kuri remiasi tarptautinėmis bakterijų nomenklatūros taisyklėmis. Nomenklatūra išlaikoma dvinario sistemoje, priimtoje zoologinėse ir botaninėse klasifikacijose (žr. 1 lentelę). Įvairios biologinės bakterijų savybės buvo laikomos taksonominiais simboliais.

1 lentelė

BAKTERIJŲ KLASIFIKACIJA (pagal Burgey)

Šizomicetų klasė
	šeima
Patogeninės bakterijos
Pseudomonadales (nejudrios ląstelės su poliarinėmis žvyneliais)
Eubacteriales (kokoidinės, lazdelės formos bakterijos su peritrichinėmis žvyneliais ir nejudriomis formomis)
	Lactobacil laceae
		Peptostreptokokas
	Enterobakterijos
	Corynebacteriaceae
Aktinomicetai (gijinės, išsišakojusios ląstelės – aktinomicetai)	Mycobacteriaceae
	Aktinomycetaceae
	Streptomycetaceae
Spirochaetales (judrios, nestandžios bakterijos, kurių citoplazma yra spirališkai susukta aplink ašinį siūlą)
Mycoplasmatales (mažos polimorfinės, filtruojamos formos)	Mycoplasmataceae
	Acholeplasmataceae
Nepatogeniškos bakterijos
Chlamidobakterijos
Hifomikrobai

Kaip parodyta 1 lentelėje, mikoplazmos yra mažiausi dariniai, kuriuos vietoj standžios ląstelės sienelės riboja tik citoplazminė membrana, labai skiriasi nuo bakterijų, šiuo metu priskiriamos atskirai klasei – Mollicutes (žr. Mycoplasmataceae).

Morfologija

Yra trys pagrindinės bakterijų formos – sferinės, lazdelės ir spiralės formos (1 pav.); didelė filamentinių bakterijų grupė jungia daugiausia vandens bakterijas ir neturi patogeninių rūšių.

Rutulinės bakterijos – kokos, skirstomi priklausomai nuo ląstelių išsidėstymo po padalijimo į kelias grupes: 1) diplokokai (suskirstyti į vieną plokštumą ir išsidėstę poromis); 2) streptokokai (dalijasi vienoje plokštumoje, bet dalijimosi metu neatsiskiria vienas nuo kito ir formuoja grandines); 3) tetrakokai (suskirstyti į dvi viena kitai statmenas plokštumas, sudarančios grupes po keturias); 4) sarkinai (suskirstyti į tris viena kitai statmenas plokštumas, sudarydamos kubines grupes); 5) stafilokokai (suskirstyti į kelias plokštumas be specifinės sistemos, suformuojant grupes, primenančias vynuogių kekes). Vidutinis kokos dydis yra 0,5-1 mikronas (žr. Cocci).

Strypo formos bakterijos turi griežtai cilindro arba kiaušinio formą, pagaliukų galai gali būti lygūs, suapvalinti, smailūs. Strypai gali būti išdėstyti poromis grandinių pavidalu, tačiau dauguma rūšių yra be konkrečios sistemos. Strypų ilgis svyruoja nuo 1 iki 8 mikronų, vidutinis skersmuo 0,5-2 mikronai. Įprasta lazdelėmis iš tikrųjų vadinti bakterijas, kurios nesudaro sporų (žr. Ginčai). Sporas formuojančios bakterijos vadinamos bacilomis. Pagal priimtą nomenklatūrą aerobinės formos vadinamos bacilomis. Anaerobines sporas formuojančios bakterijos vadinamos klostridijomis. Sporų susidarymas bacilose ir klostridijose nėra susijęs su dauginimosi procesu. Jų sporos priklauso endosporų tipui, kurios yra apvalūs arba ovalūs kūnai, laužantys šviesą ir besidažantys specialiais metodais (spausdinimas. 1 ir 2 pav.). Kiekvienai bakterijų rūšiai būdingas sporų išsidėstymas ląstelėje, jų dydis ir forma (2 pav.). Vienos lazdelės (mikobakterijos, korinebakterijos) formuoja siūlinius individus, kitos (mazginės bakterijos) – šakotas, žvaigždines formas – vadinamuosius bakteroidus (3 pav.).

Spiralės formos bakterijos skirstomi į vibrionus ir spiriles. Vibrio kūnų kreivumas neviršija ketvirtadalio spiralės posūkio. Spirilės formuoja vingius iš vieno ar kelių sraigių (žr. Vibrios, Spirillae).

Kai kurios bakterijos turi mobilumą, o tai aiškiai matoma stebint kabančio lašo metodu (žr.) ar kitais metodais. Judrios bakterijos aktyviai juda specialių organelių – žvynelių pagalba (žr. Bakterinės žvyneliai) arba slenkančiais judesiais (miksobakterijos).

Kapsulė yra daugelyje bakterijų ir yra jų išorinis struktūrinis komponentas (4 pav. ir spalva. 3 pav.). Nemažai bakterijų, panašių į kapsulę, ląstelės paviršiuje susidaro plono gleivinio sluoksnio pavidalu. Kai kuriose bakterijose kapsulė susidaro priklausomai nuo jų egzistavimo sąlygų. Kai kurios bakterijos formuoja kapsules tik makroorganizme, kitos – tiek organizme, tiek už jo ribų, ypač maistinėse terpėse, kuriose yra padidėjusi angliavandenių koncentracija. Kai kurios bakterijos sudaro kapsules nepriklausomai nuo egzistavimo sąlygų (žr. Kapsulės bakterijos). Daugumos bakterijų kapsulėje yra polimerizuotų polisacharidų, susidedančių iš pentozės ir amino cukrų, urono rūgščių, polipeptidų ir baltymų. Kapsulė nėra amorfinis darinys, o tam tikra struktūra. Kai kuriose bakterijose, pavyzdžiui, pneumokokuose, kapsulė lemia jų virulentiškumą, taip pat kai kurias bakterinės ląstelės antigenines savybes.

Ląstelių sienelės bakterijos nustato jų formą ir užtikrina vidinio ląstelės turinio išsaugojimą. Pagal ląstelės sienelės cheminės sudėties ir struktūros ypatumus bakterijos diferencijuojamos Gramo dažymu.

Gramteigiamų ir gramneigiamų bakterijų ląstelės sienelės struktūra skiriasi. Pagrindinis ląstelės sienelės sluoksnis, būdingas visoms bakterijų rūšims, yra standusis sluoksnis (sinonimas: mukopeptidinis sluoksnis, mureinas, peptidoglikanas; pastarasis pavadinimas labiausiai atitinka cheminę sluoksnio struktūrą), į kurį pasikartojančios amino cukrų liekanos. - Įvedamas N-acetilgliukozaminas ir N-acetilmuramo rūgštis, kurios sudaro linijinio polimero - mureino - pagrindą.

Polipeptidas yra prijungtas prie N-acetilmuramo rūgšties liekanos, kuri daugumoje bakterijų susideda iš keturių aminorūgščių liekanų – L-alanino, D-glutamo rūgšties, L-lizino arba diaminopimelio rūgšties (DAP) ir D-alanino moliniu santykiu 1: 1: 1 : 1. Peptido sudėtis, priklausomai nuo bakterijų tipo, gali skirtis. Liziną arba DAP galima pakeisti ornitinu, 2,6-diaminosviesto rūgštimi ir kt. Kartais prie glutamo rūgšties liekanos yra prijungiama papildoma aminorūgštis. Peptidinės grandinės yra sujungtos viena su kita kryžminėmis polipeptidinėmis grandinėmis, kurių sudėtis įvairiose bakterijų rūšyse labai skiriasi. Kryžminiai ryšiai, pavyzdžiui, stafilokokuose, susidaro pentaglicino tilteliais, jungiančiais vieno peptido vieneto D-alaniną su kito peptido lizinu. Kai kuriose bakterijose kryžminis ryšys yra identiškas peptidų vienetams. E. coli peptidinės grandinės yra tiesiogiai sujungtos viena su kita per vienos grandinės D-alaniną ir kitos DAP. Scheminis peptidoglikano vaizdas parodytas Fig. 5.

Be peptidoglikano, gramteigiamos bakterijos turi teiko rūgščių (ribito-teiko ir glicerolio-teico), kurios taip pat sudaro polimerą ir yra kovalentiškai surištos su peptidoglikanu. Kai kuriose bakterijose randama teichurono ir 2-aminomanuro rūgščių.

Gramneigiamų bakterijų ląstelių sienelės, be standaus sluoksnio, apima lipoproteinų ir lipopolisacharidų sluoksnius. Lipopolisacharidų sluoksnis (L PS) yra labiausiai ištirtas enterobakterijose, o ypač salmonelėse. L PS yra heteropolisacharidų fosforilinimo kompleksas, kovalentiškai susietas su gliukozamino turinčiu lipidu (lipidu A). Į L PS sudėtį įeina ląstelės O-antigenas (enterobakterijose). L PS polisacharidinė dalis susideda iš pagrindinės (bazinės) struktūros ir O-antigeninės dalies. Pagrindinė dalis, būdinga visoms enterobakterijoms, yra heptozė, 2-keto-3-deoksioktonatas (KDO), gliukozė, galaktozė ir N-acetil-gliukozaminas. Per EDC bazinė dalis yra pritvirtinta prie komponento, kurį sudaro lipidas A, etanolis aminas, fosfatas ir EDC. Kitoje pusėje (išorinėje pusėje) prie pagrindinės struktūros yra pritvirtintos šoninės grandinės, sudarytos iš pasikartojančių oligosacharidų vienetų. Išorinės polisacharidinės grandinės yra specifinės rūšiai ir yra somatiniai O-antigenai. O-specifiškumą lemia visos šoninės grandinės angliavandenių sudėtis, angliavandenių seka ir galinis cukrus, 6-deoksi arba 3,6-dideoksiheksozė. Dėl paveldimų pagrindinės dalies arba O šoninių grandinių enterobakterijų LPS biosintezės sutrikimų atsiranda mutantų R formos (žr. Bakterijų disociacija).

Ryžiai. 6. Enterobakterijų ląstelės struktūra (scheminis vaizdas): 1- O-antigeno determinantinės grupės; 2 - lipoproteinų sluoksnis; 3 - žvyneliai (H-antigenas); 4 - citoplazminė membrana; 5 ir b - ribosomos citoplazmoje; 7 - nukleoidas; 8 kapsulės; 9 - lipopolisacharido sluoksnis; 10 - standus ląstelės sienelės sluoksnis.

Lipoproteinų sluoksnis(LP) gramneigiamose bakterijose, Weidel teigimu, yra išorinis ląstelės sienelės sluoksnis. LPS užima tarpinę padėtį, giliausiai yra standus sluoksnis. Ši schema nepaaiškina O-antigeno aptikimo be išankstinio LP sunaikinimo, todėl buvo pasiūlytos kitos sienelės sandaros schemos, pagal kurias LP neuždengia bakterijos ląstelės ištisiniu sluoksniu, o pro ją praeina LPS. „ūglių“ forma, kaip parodyta Fig. 6. Ši idėja buvo patvirtinta imunocheminiais metodais, naudojant feritiną tiriant O-antigeno lokalizaciją.

Kai kurių gramteigiamų bakterijų ląstelės sienelė, kaip ir gramneigiamų, susideda ne tik iš standaus sluoksnio, bet ir turi daugiasluoksnę struktūrą. Pavyzdžiui, streptokokams jis apima baltymų sluoksnį, tarpinį lipopolisacharidą ir vidinį standų sluoksnį. Ląstelės sienelė nėra fermentinė inertiška struktūra. Jame yra autolitinių fermentų, fosfatazės, adenozino trifosfatazės.

Citoplazminė membrana bakterijos priglunda prie vidinio ląstelės sienelės paviršiaus, atskiria ją nuo citoplazmos ir yra funkciškai labai svarbus ląstelės komponentas. Redokso fermentai yra lokalizuoti membranoje, su membranine sistema susijusios svarbiausios ląstelių funkcijos, tokios kaip dalijimasis, daugelio komponentų biosintezė, chemo- ir fotosintezė ir kt. Daugumos bakterijų membranos storis yra 7-10 nm. Elektronų mikroskopiniu metodu nustatyta, kad jis susideda iš trijų sluoksnių: dviejų elektronų tankių ir tarpinio – elektronų skaidraus. Membranoje yra baltymų, fosfolipidų, lipoproteinų, nedidelis kiekis angliavandenių ir kai kurių kitų junginių. Daugelis B. membranos baltymų yra fermentai, dalyvaujantys kvėpavimo procesuose, taip pat ląstelės sienelės ir kapsulės komponentų biosintezėje. Membranos sudėtyje taip pat nustatomos permeazės, kurios užtikrina tirpių medžiagų perkėlimą į ląstelę. Membrana tarnauja kaip osmosinis barjeras, ji turi selektyvų pusiau pralaidumą ir yra atsakinga už maistinių medžiagų patekimą į ląstelę ir medžiagų apykaitos produktų išėjimą iš jos.

Be citoplazminės membranos, bakterijų ląstelėje yra vidinė membraninė sistema, vadinamos mezosomomis, kurios tikriausiai yra citoplazminės membranos dariniai; skirtingų tipų bakterijose jų struktūra skiriasi. Labiausiai išsivysčiusios mezosomos yra gramteigiamose bakterijose. Mezosomų struktūra nėra vienoda, jų polimorfizmas stebimas net ir tos pačios rūšies bakterijose. Vidinės membranos struktūras gali pavaizduoti paprastos citoplazminės membranos invaginacijos, dariniai pūslelių ar kilpų pavidalu (dažniau gramneigiamose bakterijose), vakuolinių, lamelių, vamzdinių darinių pavidalu. Mezosomos dažniausiai lokalizuotos ląstelės pertvaroje (7 pav.), taip pat pažymimas jų ryšys su nukleoidu. Kadangi kvėpavimo ir oksidacinio fosforilinimo fermentai randami mezosomose, daugelis autorių mano, kad jie yra aukštesniųjų ląstelių mitochondrijų analogai. Daroma prielaida, kad mezosomos dalyvauja ląstelių dalijimuisi, dukterinių chromosomų pasiskirstymui į besidalijančias ląsteles ir sporuliacijai. Azoto fiksavimo, chemo- ir fotosintezės funkcijos taip pat yra susijusios su ląstelės membranos aparatu. Todėl galima daryti prielaidą, kad ląstelių membranos atlieka tam tikrą koordinacinį vaidmenį organizuojant daugybę fermentų sistemų ir ląstelių organelių.

Ryžiai. 4 . Volutino grūdeliai korinebakterijose

Citoplazma ir inkliuzai... Vidinį ląstelės turinį sudaro citoplazma (žr.), kuri yra sudėtingas įvairių organinių junginių mišinys koloidinėje būsenoje. Itin plonose citoplazmos atkarpose (7 pav.) rasta daug grūdelių, kurių dauguma yra ribosomos. Bakterijų citoplazmoje gali būti tarpląstelinių intarpų (spalva. 4-6 pav.) glikogeno, krakmolo, riebalinių medžiagų granulių pavidalu. Daugelyje bakterijų citoplazmoje yra volutino granulių, susidedančių iš neorganinių polifosfatų, metafosfatų ir junginių, artimų nukleino rūgštims. Volutino vaidmuo nėra visiškai suprantamas. Kai kurie autoriai, remdamiesi jo išnykimu ląstelių bado metu, mano, kad volutin yra rezervinė maistinė medžiaga. Volutin turi afinitetą pagrindiniams dažams, pasižymi chromofiliškumu ir metachromazija, lengvai aptinkamas ląstelėse didelių granulių pavidalu, ypač naudojant specialius dažymo metodus.

Ribosomos bakterijos yra ląstelės baltymų sintezės vieta, kurios metu susidaro struktūros, susidedančios iš daugybės ribosomų (iki 20), vadinamų poliribosomomis arba, dažniau, polisomomis (8 pav.). MRNR dalyvauja formuojant polisomą. Pasibaigus šio baltymo sintezei, polisomos vėl suyra į atskiras ribosomas arba subvienetus. Ribosomos gali laisvai išsidėstyti citoplazmoje, tačiau nemaža jų dalis yra susijusi su ląstelių membranomis. Daugumos bakterijų itin plonose dalyse ribosomos randamos citoplazmoje maždaug 20 nm skersmens granulių pavidalu. E. coli ribosomos, išgrynintos naudojant magnio jonus, nusodinamos ultracentrifuguojant 70 S sedimentacijos greičiu. Esant mažesnei magnio koncentracijai, jos disocijuoja į du subvienetus, kurių nusėdimo konstantos yra 50 S ir 30 S. Manoma, kad 50 S. dalelė yra sferinė, o 30 S – suplotos formos. Didėjant 70 S magnio jonų koncentracijai, dalelės sudaro dimerus. Laisvoje būsenoje (už baltymų sintezės ribų) ribosomos yra disocijuotos būsenos ląstelių ribosominėje frakcijoje. Ribosomų skilimą į subvienetus skatina specialus disociacijos faktorius. 50 S ir 30 S subvienetai turi prieplauką. svoris atitinkamai 1,8106 ir 0,85-106. Abi dalelės susideda iš ribosominės RNR (arba r-RNR) ir baltymų. 50 S dalelėje yra viena 23 S ir 5 S rRNR molekulė. 30S dalelėje yra viena 16S rRNR molekulė. Ribosomų baltymų sudėtis yra nevienalytė. 30 S dalelės susideda iš dvidešimt vieno, o 50 S – iš trisdešimt iki trisdešimt penkių skirtingų baltymų. Kai kurie 30 S ribosomų dalelių baltymai reikalingi tiek ribosomų surinkimui, tiek jų funkcionavimui, o kita dalis svarbi tik funkciniu požiūriu. Ribosominė RNR yra būtina norint tinkamai surinkti ir organizuoti ribosomas.

Ribosomų agregacijos laipsnį reguliuoja magnio jonai. Ribosomose yra poliaminų ir ribonukleazės I, kuri, kaip manoma, dalyvauja mRNR hidrolizėje.

Ryžiai. 10. coli chromosomos radioautografija. Matosi apskrita uždara konstrukcija; viršuje kairėje – replikacijos schema: X – replikacijos pradžios taškas, Y – augimo taškas; А - suremontuotas plotas; B - nedeklaruojamas plotas; B – replikacijos taškas.

Šerdis. Dėl struktūros unikalumo bakterijos turi atskirą branduolio struktūrą, vadinamą nukleidu (9 pav.). B. nukleoiduose yra didžioji ląstelės DNR dalis. Jie nudažyti Feilgen metodu (žr. Dezoksiribonukleino rūgštys), aiškiai matomi dažant pagal Romanovskio - Giemsa metodą (žr. Romanovskio - Giemsa metodą), po rūgšties hidrolizės arba gyvoje būsenoje su fazinio kontrasto mikroskopu, taip pat ant itin plonų pjūvių. elektroniniame mikroskope (7 ir 9 pav.). Nukleoidas apibrėžiamas kaip kompaktiškas viengubas arba dvigubas darinys. Augančiose kultūrose nukleoidai dažnai atrodo kaip dvišakiai dariniai, o tai atspindi jų pasiskirstymą. Bakterijose nerasta mitozinio branduolinių struktūrų dalijimosi. Nukleoidų forma ir jų pasiskirstymas ląstelėje labai skiriasi ir priklauso nuo daugelio priežasčių, įskaitant kultūros amžių. Elektroninėse mikrografijose nukleoidų vietose matomi mažesnio optinio tankio šviesos plotai. Branduolinė vakuolė nėra atskirta nuo citoplazmos branduolio apvalkalu. Vakuolės forma nėra pastovi. Branduolinės zonos užpildytos plonų siūlų ryšuliais, kurie sudaro sudėtingą pynimą. Bakterijų branduolinių struktūrų sudėtyje histonų nerasta (žr.); rodo, kad poliaminai atlieka savo vaidmenį bakterijose. Bakterijų branduoliai nėra panašūs į kitų organizmų branduolius. Tai buvo pagrindas bakterijoms paskirstyti į prokariotų grupę, priešingai nei eukariotai, kurių branduolys turi chromosomas, membraną ir dalijasi mitozės būdu. Bakterinis nukleoidas yra prijungtas prie mezosomos. Ryšio pobūdis kol kas nežinomas. Bakterijų chromosoma turi žiediškai uždarą struktūrą. Tai buvo parodyta E. coli radioautografija (10 pav.), anksčiau pažymėta 3H-timidinu. DNR struktūra buvo vertinama pagal žymėto timidino grūdelių pasiskirstymą. Apskaičiuota, kad uždaros ląstelės DNR ilgis žiede yra 1100-1400 µm, o molekulinė masė yra 2,8 × 109 [J. Cairns, 1963].

Vėliava ir gaureliai... Kai kurių bakterijų paviršiuje yra judėjimo organelės – žvyneliai (11 pav.). Juos galima aptikti naudojant specialius dažymo metodus, tamsaus lauko mikroskopiją arba elektroninį mikroskopą. Vėliavos yra spiralės formos, o spiralės žingsnis yra specifinis kiekvieno tipo bakterijoms. Pagal žvynelių skaičių ir išsidėstymą ląstelės paviršiuje išskiriamos šios judrių mikrobų grupės: monotrichai, amfitrichai, lofotrikai ir peritrikai. Monotrichai turi vieną žvynelį, esantį viename iš ląstelės polių, o rečiau – subpolinį arba šoninį. Amfitrichuose po vieną žvynelį yra kiekviename ląstelės poliuje. Lophotrichs turi žvynelių pluoštą viename ar dviejuose ląstelės poliuose. Peritricose žvyneliai nėra pasiskirstę tam tikra tvarka visame ląstelės kūne.

MA Peshkov (1966) siūlo kiek kitokią terminologiją. Jis sujungia amfius ir lofotrichus su terminu „multrichs“ ir išskiria mišrų tipą, kuris turi dvi ar daugiau skirtingų tipų žvynelių skirtinguose tvirtinimo taškuose. Žiedynų pagrindas (blefaroplastas) yra citoplazminėje membranoje. Žvyneliai beveik visiškai sudaryti iš baltymo, vadinamo flagellinu.

Kai kurių bakterijų (enterobakterijų) paviršiuje, be žvynelių, yra gaurelių (fimbriae, pili), matomų tik elektroniniu mikroskopu (12 pav.). Yra keletas morfologinių gaurelių tipų. Labiausiai ištirtas pirmasis tipas (bendrasis) ir gaureliai, kurie egzistuoja tik esant lytiniams veiksniams ląstelėje (žr. Seksualinis bakterijų faktorius). Bendrojo tipo gaureliai dengia visą ląstelės paviršių ir susideda iš baltymų; Vienoje ląstelėje yra 1–4 lytinių organų gaureliai. Ir tie, ir kiti turi antigeninį aktyvumą (žr. Konjugacija bakterijose).

fiziologija

Pagal cheminę sudėtį bakterijos niekuo nesiskiria nuo kitų organizmų.

Bakterijose yra anglies, azoto, vandenilio, deguonies, fosforo, sieros, kalcio, kalio, magnio, natrio, chloro ir geležies. Jų kiekis priklauso nuo bakterijų rūšies ir auginimo sąlygų. Bakterijų ląstelių, kaip ir kitų organizmų, privalomas cheminis komponentas yra vanduo, kuris yra universali gyvosios medžiagos dispersinė terpė. Didžioji dalis vandens yra nemokama; jo kiekis skirtingoms bakterijoms yra skirtingas ir sudaro 70–85 % šlapios bakterijų masės. Be laisvosios, yra joninė vandens frakcija ir vanduo, susijęs su koloidinėmis medžiagomis. Pagal organinių komponentų sudėtį bakterijų ląstelės yra panašios į kitų organizmų ląsteles, tačiau skiriasi tam tikrų junginių buvimu. Bakterijos apima baltymus, nukleorūgštis, riebalus, mono-, di- ir polisacharidus, amino cukrų ir kt. Bakterijos turi neįprastų aminorūgščių: diaminopimelino (taip pat randama melsvadumbliuose ir riketsijose); N-metilizinas, kuris yra kai kurių bakterijų flagelino dalis; Kai kurių aminorūgščių D-izomerai. Nukleino rūgščių kiekis priklauso nuo auginimo sąlygų, augimo fazių, ląstelių fiziologinės ir funkcinės būklės. DNR kiekis ląstelėje yra pastovesnis nei RNR. Bakterijų vystymosi metu DNR nukleotidų sudėtis nekinta, būdinga rūšiai ir naudojama kaip vienas svarbiausių taksonominių požymių. Bakterijų lipidai yra įvairūs. Tarp jų yra riebalų rūgštys, fosfolipidai, vaškai, steroidai. Kai kurios bakterijos formuoja pigmentus (spalva 7-9 pav.), kurių intensyvumas labai skiriasi toje pačioje rūšyje ir priklauso nuo augimo sąlygų. Kietos auginimo terpės yra palankesnės pigmentų susidarymui. Pagal cheminę struktūrą išskiriami karotenoidai, chinonas, melaninas ir kiti pigmentai, kurie gali būti raudoni, oranžiniai, geltoni, rudi, juodi, mėlyni arba žali. Dažniausiai pigmentai netirpūs maistinėse terpėse ir nudažo tik ląsteles. Vandenyje tirpūs pigmentai (piocianinas) difunduoja į terpę, ją dažydami. Bakterijų pigmentuose taip pat yra bakteriochlorofilo, kuris kai kurioms fotosintetinėms bakterijoms suteikia purpurinę arba žalią spalvą.

Fermentai bakterijos skirstomos į veikiančias tik ląstelės viduje (endozimai) ir tik už ląstelės ribų (egzozimai). Endofermentai daugiausia katalizuoja sintetinius procesus, kvėpavimą ir kt. Egzozimai daugiausia katalizuoja didelės molekulinės masės substratų hidrolizę iki mažesnės molekulinės masės junginių, kurie gali prasiskverbti į ląstelę.

Ląstelėje fermentai yra susiję su atitinkamomis struktūromis ir organelėmis. Pavyzdžiui, autolitiniai fermentai yra susiję su ląstelės sienele, redokso fermentai – su citoplazmine membrana, fermentai, susiję su DNR replikacija – su membrana arba nukleoidu.

Fermento aktyvumas priklauso nuo daugelio sąlygų, pirmiausia nuo augančių bakterijų temperatūros ir terpės pH. Temperatūros sumažėjimas grįžtamai sumažėja, o padidinimas iki tam tikrų ribų (40-42 °) padidina fermentų aktyvumą. Termofilinėse ir psichofilinėse bakterijose optimalus fermentų aktyvumas sutampa su optimalia augimo temperatūra. Optimali temperatūra mezofilinėms bakterijoms, kurioms priklauso patogeninės bakterijos, yra maždaug 37 °. Optimalus pH paprastai yra 4-7 intervale. Yra pH optimalaus skirtumo. Bakterijų fermentai, kurių aktyvumas nepriklauso nuo substrato buvimo auginimo terpėje, vadinami konstituciniais. Fermentai, kurių sintezė priklauso nuo substrato buvimo aplinkoje, vadinami indukuojamais (senasis pavadinimas yra adaptyvus). Pavyzdžiui, β-galaktozidazės formavimasis E. coli prasideda tik tada, kai į terpę pridedama laktozės, kuri skatina šio fermento sintezę.

Fermentų sintezė kontroliuojama galutinio produkto slopinimu arba indukcija ir represijomis.

Bakterijų identifikavimui naudojamas fermentinis aktyvumas, dažniausiai tiriamos sacharolitinės ir proteolitinės savybės. Kai kurie fermentai, kuriuos gamina patogeninės bakterijos, yra virulentiškumo veiksniai (žr.).

Mityba... Bakterijos naudoja maistines medžiagas tik santykinai mažų molekulių pavidalu, kurios prasiskverbia į ląstelę. Toks šėrimo būdas, būdingas visiems augalinės kilmės organizmams, vadinamas holofitiniu. Sudėtingos organinės medžiagos (baltymai, polisacharidai, skaidulos ir kt.) gali būti mitybos ir energijos šaltinis tik jas iš anksto hidrolizavus iki paprastesnių junginių, tirpstančių vandenyje ar lipoiduose. Įvairių junginių gebėjimas prasiskverbti į ląstelių citoplazmą priklauso nuo citoplazminės membranos pralaidumo ir maistinės medžiagos cheminės struktūros.

Maistinių medžiagų, kuriomis minta bakterijos, yra stebėtinai įvairios. Svarbiausias elementas, būtinas gyviems organizmams, yra anglis. Vienų tipų bakterijos (autotrofai) gali panaudoti neorganinę anglį iš anglies dioksido ir jo druskų (žr. Autotrofiniai organizmai), kitos (heterotrofai) – tik iš organinių junginių (žr. Heterotrofiniai organizmai). Didžioji dauguma bakterijų yra heterotrofai. Norint pasisavinti anglį, reikalingas išorinis energijos šaltinis. Kai kurios bakterijų rūšys su fotosintetiniais pigmentais naudoja saulės šviesos energiją. Šios bakterijos vadinamos fotosintetinėmis bakterijomis. Tarp jų yra autotrofai (žalios ir violetinės sieros bakterijos) ir heterotrofai (nesierinės purpurinės bakterijos). Jie taip pat vadinami atitinkamai fotolitotrofais ir fotoorganotrofais. Dauguma bakterijų naudoja cheminių reakcijų energiją ir yra vadinamos chemosintetinėmis. Chemosintetiniai autotrofai vadinami chemolitotrofais, o heterotrofai – chemoorganotrofais.

Heterotrofinės bakterijos pasisavina anglį iš įvairios cheminės prigimties organinių junginių. Medžiagos, kuriose yra nesočiųjų jungčių arba anglies atomų su iš dalies oksiduotais valentais, yra lengvai pasisavinamos. Šiuo atžvilgiu labiausiai prieinami anglies šaltiniai yra cukrus, daugiahidroksiliai alkoholiai ir kt. Kai kurie heterotrofai kartu su organinės anglies asimiliacija gali pasisavinti neorganinę anglį.

Požiūris į azoto šaltinius taip pat skiriasi. Yra bakterijų, kurios pasisavina mineralinį ir net atmosferinį azotą. Kitos bakterijos nesugeba susintetinti baltymo molekulės ar kai kurių aminorūgščių iš paprasčiausių azoto junginių. Šioje grupėje yra formų, naudojančių azotą iš atskirų aminorūgščių, iš peptonų, sudėtingų baltymų medžiagų ir iš mineralinių azoto šaltinių, pridedant aminorūgščių, kurių jie nesintetina. Šiai grupei priklauso daug patogeninių bakterijų.

Kvėpuoti... Kai kurios medžiagos, prasiskverbiančios į bakterijos ląstelę, būdamos oksiduotos, aprūpina ją reikiama energija. Šis procesas vadinamas biolu, oksidacija arba kvėpavimu.

Biologinė oksidacija redukuojama daugiausia iki dviejų procesų: substrato dehidrinimo su vėlesniu elektronų perkėlimu į galutinį akceptorių ir išlaisvintos energijos kaupimąsi biologiškai prieinama forma. Galutinis elektronų akceptorius gali būti deguonis, kai kurie organiniai ir neorganiniai junginiai. Aerobinio kvėpavimo metu deguonis yra galutinis elektronų akceptorius. Energetiniai procesai, kuriuose galutinis elektronų akceptorius yra ne deguonis, o kiti junginiai, vadinami anaerobiniu kvėpavimu, o kai kurie tyrinėtojai nurodo procesus, kai galutinis elektronų akceptorius yra neorganiniai junginiai (nitratai ir sulfatai).

Fermentacija suprantama kaip tokie energetiniai procesai, kuriuose organiniai junginiai vienu metu veikia kaip elektronų donorai ir akceptoriai.

Tarp bakterijų yra griežti aerobai (žr.), besivystantys tik esant deguoniui, privalomi anaerobai, besivystantys tik be deguonies, ir fakultatyviniai anaerobai (žr.), galintys vystytis tiek aerobinėmis, tiek anaerobinėmis sąlygomis. Dauguma bakterijų turi erdviškai organizuotą kvėpavimo fermentų sistemą, vadinamą kvėpavimo grandine arba elektronų transportavimo grandine.

Bakterijų kvėpavimas, kaip ir kitų organizmų kvėpavimas, yra susijęs su oksidaciniais fosforilinimo procesais, kuriuos lydi junginių, kuriuose gausu didelės energijos jungčių (ATP), susidarymo. Šiuose junginiuose sukaupta energija panaudojama pagal poreikį.

Kaip energijos šaltinį bakterijos gali naudoti įvairius organinius junginius (angliavandenius, azoto turinčias medžiagas, riebalus ir riebalų rūgštis, organines rūgštis ir kt.). Gebėjimas gauti energijos dėl neorganinių junginių oksidacijos būdingas tik nedidelei bakterijų grupei. Jų oksiduojamos neorganinės medžiagos yra būdingos kiekvienai bakterijų rūšiai. Šios bakterijos yra nitrifikuojančios bakterijos, sieros bakterijos, geležies bakterijos ir kt. Tarp jų yra aerobų ir anaerobų.

Fotosintetinės bakterijos matomos šviesos energiją tiesiogiai paverčia ATP; šis procesas, vykstantis fotosintezės metu, vadinamas fotofosforilinimu.

Augimas ir dauginimasis

Bakterijos ląstelė pradeda dalytis pasibaigus nuoseklioms reakcijoms, susijusioms su jos komponentų dauginimu.

Svarbiausias ląstelių augimo procesas yra jos paveldimo aparato atkūrimas. Prieš nukleoido dalijimąsi vyksta DNR replikacijos procesai (žr. Replikacija). Replikacija prasideda, kai ląstelės DNR/baltymų santykis pasiekia tam tikrą lygį. Replikacijai pradėti reikia specifinių baltymų produktų sintezės. Tiriant autoradiografiniu metodu, ant replikuojančios ląstelės DNR išskiriami du taškai: replikacijos pradžios ir augimo taškas (10 pav.). Replikacinis taškas juda išilgai visos ląstelės DNR, kuri, kaip minėta, turi apskritą uždarą struktūrą. Laikas, per kurį praeina replikacijos taškas nuo visos žiedinės DNR struktūros pradžios iki pabaigos, arba DNR sintezės laikas yra pastovus ir nepriklauso nuo ląstelių augimo greičio. Greitai augančiose kultūrose, kai generavimo laikas (laikas tarp ląstelių dalijimosi) yra trumpesnis nei laikas, reikalingas DNR replikacijai (40–47 minutės E. coli B/r), nauja iniciacija prasideda nepasibaigus ankstesnei. vienas. Taigi, greitai augančios kultūros turi keletą replikacijos taškų (šakučių). DNR replikacijos procesą lydi susintetintų DNR grandžių atskyrimas į naujai suformuotas dukterines ląsteles. Ląstelių mezosomos atlieka svarbų vaidmenį atskiriant DNR grandines.

Strypo formos ląstelių augimas generavimo ciklo metu sumažinamas iki eksponentinio jų ilgio padidėjimo. Dalijimosi metu ląstelių augimas sulėtėja ir po dalijimosi vėl prasideda.

DNR replikacijos pabaiga yra momentas, kai pradedamas ląstelių dalijimasis. DNR sintezės slopinimas nepasibaigus replikacijai sukelia dalijimosi proceso pažeidimą: ląstelė nustoja dalytis ir didėja. Naudojant E. coli kaip pavyzdį, buvo parodyta, kad dalijimosi pradžiai reikalingas termolabilaus baltymo buvimas ir toks santykis tarp atskirų poliaminų ląstelėje, kuriame putrescino kiekis turi viršyti spermidino kiekį. Yra įrodymų, kad fosfolipidai ir autolizinai yra svarbūs ląstelių dalijimosi procesui.

Auganti bakterijų kultūra sintezuoja visą ribosomų rinkinį. Ribosominė RNR iš pradžių sintezuojama DNR šablone, vėliau modifikuojama ir paverčiama subrendusia 16S ir 23S rRNR. 5S r-RNR taip pat nėra tiesioginės transkripcijos produktas (žr.). Ribosomų pirmtakuose nėra viso ribosomų baltymų rinkinio. Visas komplektas pasirodo tik brandinimo metu.

Mezosomų, kaip ir ląstelės membranos aparato, dauginimosi mechanizmas dar nėra aiškus. Daroma prielaida, kad augant bakterijų ląstelei, mezosomos palaipsniui atsiskiria.

Augant bakterinei ląstelei, šalia mezosomos susidaro ląstelės pertvara (7 pav.). Pertvaros susidarymas lemia ląstelių dalijimąsi. Naujai suformuotos dukterinės ląstelės yra atskirtos viena nuo kitos. Kai kuriose bakterijose pertvaros susidarymas nesukelia ląstelių dalijimosi: susidaro daugiakamerės ląstelės.

E. coli buvo gauta nemažai mutantų, kurių ląstelės pertvara susidaro arba neįprastoje vietoje, arba kartu su įprastos lokalizacijos pertvara, šalia ląstelės poliaus susidaro papildoma pertvara. Dėl tokių mutantų dalijimosi susidaro ir paprastos ląstelės, ir mažos 0,3–0,5 mikrono dydžio ląstelės (mini ląstelės). Paprastai mini ląstelėse nėra DNR, nes nukleoidas į jas nepatenka dalijantis pirminei ląstelei. Dėl DNR trūkumo miniląstelės yra naudojamos bakterijų genetikoje tiriant genų funkcijos ekspresiją ekstrachromosominiuose paveldimumo faktoriuose ir kitais klausimais.

Auginant skystoje maistinių medžiagų terpėje, laikui bėgant kinta ląstelių populiacijos augimo greitis. Bakterijų populiacijos augimas skirstomas į kelias fazes. Pasėjus ląsteles į šviežią maistinę terpę, bakterijos kurį laiką nesidaugina – ši fazė vadinama pradine stacionariąja arba vėlavimo faze. Vėlavimo fazė pereina į teigiamo pagreičio fazę. Šioje fazėje prasideda bakterijų dalijimasis. Kai visos populiacijos ląstelių augimo greitis pasiekia pastovią reikšmę, prasideda logaritminė dauginimosi fazė. Per šį laikotarpį galite apskaičiuoti generacijos laiką, kartų skaičių ir kai kuriuos kitus rodiklius. Logaritminė fazė pakeičiama neigiamo pagreičio faze, tada prasideda stacionari fazė. Gyvybingų ląstelių skaičius šioje fazėje yra pastovus (M koncentracija yra didžiausia gyvybingų ląstelių koncentracija). Po to seka populiacijos nykimo fazė. Populiacijos augimo tempui įtakos turi: bakterijų kultūros tipas, pasėjos kultūros amžius, maistinės terpės sudėtis, augimo temperatūra, aeracija ir kt.

Augant ląstelių populiacijai, jose kaupiasi medžiagų apykaitos produktai, vyksta maistinių medžiagų išeikvojimas ir kiti procesai, lemiantys perėjimą į stacionarią ir vėlesnes fazes. Nuolat pridedant maistinių medžiagų ir kartu šalinant medžiagų apykaitos produktus, galima pasiekti ilgą populiacijos ląstelių buvimą logaritminėje fazėje. Dažniausiai šiam tikslui naudojamas chemostatas (žr.).

Nepaisant pastovaus bakterijų populiacijos augimo greičio logaritminėje fazėje, atskiros ląstelės vis dar yra skirtingose ​​dalijimosi stadijose. Kartais svarbu sinchronizuoti visų populiacijos ląstelių augimą, ty gauti sinchroninę kultūrą. Paprasti sinchronizavimo metodai yra temperatūros sąlygų keitimas arba auginimas, kai trūksta maistinių medžiagų. Pirma, kultūra dedama į neoptimalias sąlygas, tada jos pakeičiamos optimaliomis. Tuo pačiu metu dalijimosi ciklas yra sinchronizuojamas visose populiacijos ląstelėse, tačiau sinchroninis ląstelių dalijimasis paprastai vyksta ne ilgiau kaip 3-4 ciklus.

Anksčiau ne kartą buvo iškeltos hipotezės, pagal kurias kai kurių bakterijų formų transformacija į kitas vystymosi cikle vyksta užburtu ratu. Visas šias hipotezes vienija bendras terminas „ciklogenija“. Šiuo metu teorinės ciklogenijos sampratos yra svarbios tik istorinei. Tačiau faktiniai duomenys apie bakterijų disociacijos procesus (žr.) neprarado savo reikšmės.

Išoriniai veiksniai

Bakterijų gyvybingumas veikiant išoriniams veiksniams tiriamas įvairiais metodais, pavyzdžiui, skaičiuojant išlikusias ląsteles. Tam sudaromos išgyvenimo kreivės, išreiškiančios išgyvenusių ląstelių skaičiaus priklausomybę nuo ekspozicijos laiko.

Bakterijos yra gana atsparios žemai temperatūrai. Bakterijos jautresnės aukštai temperatūrai. Paprastai, kai bakterijos kaitinamos t ° 60–70 °, vegetatyvinės ląstelės miršta, o sporos nemiršta. Sterilizuojant naudojamas bakterijų jautrumas aukštai temperatūrai (žr.).

Įvairių tipų bakterijos skirtingai vertina džiovinimą. Kai kurios bakterijos (pavyzdžiui, gonokokai) žūva labai greitai, kitos (mikobakterijos) yra labai atsparios. Tačiau laikantis tam tikrų sąlygų (vakuumo buvimas, specialios terpės), galima gauti džiovintų liofilizuotų bakterijų kultūrų, kurios išlieka gyvybingos ilgą laiką (žr. Liofilizavimas).

Bakterijas galima sunaikinti mechaniškai šlifuojant įvairiais milteliais (stiklo, kvarco), taip pat veikiant ultragarsu.

Bakterijos jautrios ultravioletiniams spinduliams; veiksmingiausi spinduliai yra apie 260 nm bangos ilgio, o tai atitinka maksimalią jų nukleorūgščių sugertį. Ultravioletiniai spinduliai yra mutageniški. Rentgeno spinduliai taip pat yra mirtini ir mutageniški (žr. Mutagenai).

Jautrumas chemoterapiniams vaistams ir antibiotikams priklauso nuo bakterijų rūšies ir vaisto veikimo mechanizmo ląstelėje. Atsparios formos gali būti gautos iš jautrių bakterijų dėl mutacijų arba perduodant mikroorganizmų atsparumo daugeliui vaistų veiksnius (žr.).

Bakterijų pasiskirstymas gamtoje ir jų vaidmuo medžiagų cikle

Patogeniškumas ir virulentiškumas. Bakterijos gyvena dirvožemyje, vandenyje, žmonėse ir gyvūnuose. Įvairios bakterijų grupės gali vystytis sąlygomis, kurios nėra prieinamos kitiems organizmams. Kokybinė ir kiekybinė išorinėje aplinkoje gyvenančių bakterijų sudėtis priklauso nuo daugelio sąlygų: aplinkos pH, temperatūros, maistinių medžiagų prieinamumo, drėgmės, aeracijos, kitų mikroorganizmų buvimo (žr. Mikrobų antagonizmas) ir kt. Kuo daugiau įvairių organinių medžiagų. junginių yra aplinkoje, tuo daugiau bakterijų joje galima rasti. Neužterštuose dirvožemiuose ir vandenyse aptinkama palyginti nedaug saprofitinių bakterijų formų. Dirvožemyje gyvena sporinės ir sporos nesudarančios bakterijos, mikobakterijos, miksobakterijos, kokos formos. Vandenyje yra įvairių sporinių ir sporų nesudarančių bakterijų bei specifinių vandens bakterijų – vandens virpesių, siūlinių bakterijų ir kt. Vandens telkinių dugne esančiame dumble gyvena įvairios anaerobinės bakterijos. Tarp vandenyje ir dirvožemyje gyvenančių bakterijų yra azotą fiksuojančių, nitrifikuojančių, denitrifikuojančių, celiuliozę skaidančių bakterijų. Bakterijos, augančios esant didelei druskų koncentracijai ir aukštam slėgiui, gyvena jūrose ir vandenynuose, randama šviečiančių rūšių. Užterštuose vandenyse ir dirvožemyje, be dirvožemio ir vandens saprofitų, gausu žmonių ir gyvūnų bakterijų – enterobakterijų, klostridijų ir kt.

Escherichia coli paprastai rodo užterštumą išmatomis. Dėl plataus bakterijų paplitimo ir daugelio jų rūšių medžiagų apykaitos veiklos ypatumų jos yra nepaprastai svarbios medžiagų apyvartoje gamtoje. Azoto cikle dalyvauja daugybė bakterijų rūšių – nuo ​​augalinės ir gyvūninės kilmės baltyminius produktus skaidančių rūšių iki nitratus formuojančių rūšių, kurias pasisavina aukštesni augalai. Bakterijų metabolinis aktyvumas lemia organinės anglies mineralizaciją ir anglies dioksido susidarymą, kurio grąžinimas į atmosferą yra svarbus gyvybės Žemėje palaikymui. Anglies dioksido asimiliaciją iš atmosferos vykdo žalieji augalai dėl savo fotosintezės aktyvumo. Bakterijos vaidina svarbų vaidmenį sieros, fosforo ir geležies cikle.

Palyginti nedidelė visų žinomų mikrobų dalis gali sukelti žmonių ir gyvūnų ligas. Galimas bakterijų gebėjimas sukelti infekcines ligas, kuri yra jų specifinė savybė, vadinamas ligą sukeliančiu arba patogeniškumu. Tos pačios rūšies patogeninių savybių sunkumas gali labai skirtis. Tam tikros rūšies bakterijų padermės patogeniškumo laipsnis vadinamas jos virulentiškumu (žr.). Tarp bakterijų yra sąlyginai patogeniškų rūšių, kurių patogeniškumas priklauso nuo makroorganizmo būklės, išorinės aplinkos ir kt.

Bakterijų genetika

Bakterijų genetika yra bendrosios genetikos šaka, tirianti bakterijų paveldimumą ir kintamumą. Santykinis bakterijų organizavimo paprastumas, jų gebėjimas augti sintetinėje aplinkoje, greitas dauginimasis leidžia analizuoti santykinai retai pasitaikančius bakterijų, sudarančių milijardines populiacijas, genomo pokyčius (žr.) ir atsekti jų paveldėjimą. Tam naudojami specialūs metodai, užtikrinantys atranką iš didžiulės atskirų genetiškai modifikuotų bakterijų ląstelių populiacijos, chromosomos ar jos fragmentų perkėlimą iš vienų ląstelių (donorų) į kitas (recipientus) su vėlesne gautų rekombinantų genetine analize (žr. Rekombinacija). Genetinės analizės metodai (žr.) bakterijos leido ištirti ne tik bakterijų chromosomos organizaciją, bet ir iššifruoti smulkiąją geno struktūrą, taip pat nustatyti genetinių vienetų, sudarančių atskiras bakterijas, funkcinius ryšius. operonai (žr.).

Bakterijų genetikos raida siejama su bakterijų transformacijos tyrimais (žr.), kurie leido nustatyti DNR, kaip materialaus paveldimumo pagrindo, vaidmenį. Tiriant genetinę transformaciją bakterijose buvo sukurti DNR ekstrahavimo ir gryninimo metodai, biocheminiai ir biofiziniai jos savybių analizės metodai. Tai leido ne tik ištirti genetinius pokyčius ląstelių lygmenyje, bet ir palyginti šiuos pokyčius su DNR struktūros pokyčiais. Taigi, kartu su genetiniais metodais, genetinės medžiagos biocheminio tyrimo metodai suteikė galimybę analizuoti bakterijų genetikos modelius molekuliniu lygmeniu.

Iš bakterijų genetiškai labiausiai ištirtos yra E. coli, kuriose buvo atrasti genetinės medžiagos (chromosomos ar jos fragmentų) perdavimo iš donoro recipientui metodai, atlikti arba tiesioginio kryžminimo būdu (žr. Konjugacija bakterijose), arba naudojant bakteriniai virusai (žr. Transdukcija). Salmonelės yra kiti mikroorganizmai, turintys tuos pačius genetinės medžiagos mainų tipus ir genetiškai panašūs į E. coli.

E. coli ir salmonelių genetinių mainų modeliai būdingi daugeliui kitų mikroorganizmų, kurie atlieka svarbų vaidmenį infekcinėje patologijoje. Konjugacijos ir transdukcijos reiškiniai taip pat buvo aptikti Shigella ir kai kuriuose kituose patogeniniuose mikroorganizmuose, todėl galima atlikti genetinę veiksnių, lemiančių jų patogeniškumą, analizę.

Molekuliniams mechanizmams ir įvairiems genetiniams reiškiniams išsiaiškinti labai domina mikroorganizmai, galintys genetiškai transformuotis, kai recipientės bakterijos sugeria iš donorinių bakterijų išskirtą išgrynintą DNR. Transformacijos eksperimentai atskleidžia izoliuotos, ekstraląstelinės DNR genetinį aktyvumą, leidžiantį analizuoti DNR funkcinį aktyvumą, veikiamą įvairių poveikių, keičiančių jos struktūrą tiek in vivo, tiek in vitro.

Todėl atliekant molekulinius genetinius tyrimus plačiai naudojamos transformuojamos bakterijų rūšys, tokios kaip jūs. subtilis, H. influenzae, Pneumococcus ir kt.

Bakterijų, kaip ir visų kitų organizmų, savybes lemia joms būdingas genų rinkinys. Bakterijų genuose užkoduotos genetinės informacijos registravimas pagrįstas universaliu tripleto kodu (žr. Genetinis kodas). Yanovsky (S. Janofsky) gavo įrodymų apie kolinearumą (atitikimą) tarp nukleotidų sekos ir aminorūgščių sekos polipeptide ir in vivo nustatė atskirų tripletų, koduojančių įvairių aminorūgščių įtraukimą, sudėtį.

Bakterijoms būdingų genų rinkinys lemia jų genotipą (žr.) Bakterijos, turinčios tą patį genotipą, ne visada yra identiškos savo savybėmis; jų savybės gali skirtis priklausomai nuo auginimo aplinkos, bakterijų kultūrų amžiaus, auginimo temperatūros ir daugelio kitų aplinkos veiksnių. Genotipas lemia tik bakterijų ląstelėms potencialiai būdingas savybes, kurių raiška priklauso nuo specifinių genetinių struktūrų funkcionavimo (aktyvumo). Bakterijų chromosomą sudaro 2 funkciškai skirtingų genetinių struktūrų tipai: struktūriniai genai, lemiantys baltymų, kuriuos tam tikra ląstelė gali sintetinti, specifiškumą, ir reguliavimo genai, reguliuojantys struktūrinių genų veiklą, priklausomai nuo aplinkos sąlygų, ypač nuo jų buvimo ar sintezuojamo fermento substrato nebuvimas arba reikiamos jungiamosios ląstelės koncentracijos, genetinės medžiagos būklės (DNR replikacija) ir kt.

Aktyvioje būsenoje struktūriniai genai yra transkribuojami (žr. Transkripciją), tai yra, jie tampa prieinami genetinės informacijos skaitymui naudojant nuo DNR priklausomą RNR polimerazę. Transkripcijos metu susidariusi informacinė RNR (m-RNR) paverčiama atitinkamu polipeptidu, kurio struktūra yra užkoduota šiuose struktūriniuose genuose.

Pagal reguliavimo tipą sintetinės bakterijų sistemos skirstomos į 2 tipus: katabolines ir anabolines. Pirmieji atlieka ląstelei reikalingos energijos panaudojimą, antrieji – bakterijoms reikalingų junginių biosintezę.

E. coli katabolinę sistemą, kuri skaido laktozę į gliukozę ir galaktozę, išsamiai ištyrė F. Jacob ir J. Monod.

Šios sistemos fermentus (β-galaktozidazę, galaktozido permeazę ir galaktozido transacetilazę) lemia atitinkami struktūriniai genai. Greta struktūrinių genų yra reguliavimo vieta, vadinamasis operatorius, „įjungiantis“ ir „išjungiantis“ informacijos skaitymą (transkripciją) iš struktūrinių genų.

Kitas šios sistemos reguliavimo vienetas yra genas, valdantis represoriaus – baltymo, galinčio prisijungti prie operatoriaus – sintezę. Esant represoriui, struktūrinių genų netranskribuoja RNR polimerazė ir nevyksta atitinkamų fermentų sintezė. Tarp operatoriaus ir reguliatoriaus genomo yra trumpa DNR sekcija – promotorius – RNR polimerazės nusileidimo vieta. Laktozė, pridėta į bakterijų auginimo terpę, suriša represorių, operatorius yra laisvas, o struktūriniai genai pradeda transkribuoti, todėl vyksta fermentų sintezė. Taigi laktozė, kuri yra fermentų veikimo substratas, veikia kaip jų sintezės induktorius.

Toks reguliavimas būdingas ir kitoms katabolinėms sistemoms. Fermentų sintezė, kurią sukelia jų veikimo substratai, vadinama indukuojama.

Anabolinėms bakterijų sistemoms būdingas kitoks reguliavimas. Šiose sistemose reguliatoriaus genas kontroliuoja neaktyvaus represoriaus-aporepresoriaus sintezę. Esant nedideliam galutinio metabolito kiekiui, kurį kontroliuoja tam tikro biocheminio kelio struktūriniai genai (pavyzdžiui, kai kurios aminorūgštys), aporepresorius nesijungia su operatoriaus genu, todėl netrukdo struktūrinių genų darbui ir šios aminorūgšties sintezė. Pernelyg susiformavus galutiniam produktui, pastarasis pradeda veikti kaip branduolio slėgis. Prisijungdamas prie aporepresoriaus, korepresorius paverčia jį aktyviu represoriumi, kuris jungiasi prie operatoriaus geno. Dėl to sustoja struktūrinių genų transkripcija ir atitinkamų junginių sintezė, tai yra, sistema slopinama. Ląstelei sunaudojus galutinio metabolito perteklių, aktyvusis represorius vėl virsta apo-represoriumi, išleidžiamas operatoriaus genas ir struktūriniai genai vėl įgauna aktyvumą, tai yra, sistema derepresuojama.

Taigi tiek genetinėms sistemoms – katabolinei (indukuojamai), tiek anabolinei (represinei) – būdingas grįžtamasis reguliavimas: galutinio produkto kaupimas ir vartojimas reguliuoja jo sintezę anabolinėmis sistemomis; katabolinėse sistemose sintezuojamų fermentų veikimo substratas veikia kaip reguliatorius.

Ląstelių sintetinių procesų eigos poslinkiai, dėl kurių gali atsirasti nepaveldimi to paties genotipo bakterijų savybių pokyčiai, priklausomai nuo aplinkos sąlygų gali būti išreikšti įvairiais laipsniais. Labai sutrikusios egzistavimo sąlygos gali lemti atskirų struktūrinių genų funkcijos išjungimą arba jų hiperfunkciją, o tai savo ruožtu gali sukelti reikšmingus morfologinius pokyčius, nesubalansuotą augimą ir galiausiai ląstelių mirtį.

Bakterijų savybių kompleksas, atsiskleidęs tam tikromis egzistavimo sąlygomis, vadinamas fenotipu. Bakterijų fenotipas, nors ir priklauso nuo aplinkos, yra kontroliuojamas genotipo, nes tam tikros ląstelės fenotipinių pokyčių pobūdį ir laipsnį lemia genų rinkinys, tai yra genotipas.

Tiek struktūriniai, tiek reguliuojantys bakterijų genai yra lokalizuoti bakterijų chromosomoje ir kartu sudaro bakterijų genetinį aparatą. Be to, bakterijos gali turėti ekstrachromosominius genetinius determinantus – plazmides (žr.), kurios, kaip taisyklė, ląstelei nėra gyvybiškai svarbios. Priešingai, kai kurių iš jų (pavyzdžiui, bakteriocinų) funkcijų suaktyvinimas kenkia bakterijų ląstelėms, kurios neneša plazmidžių. Tuo pačiu metu plazmidės elementai suteikia bakterijoms daugybę savybių, kurios labai domina infekcinės patologijos požiūriu. Taigi plazmidės determinantai gali sukelti daugybinį atsparumą vaistams (žr. R faktorių), alfa hemolizino ir kitų bakterijų toksinų gamybą.

Bakterijų chromosoma, kaip ir aukštesniųjų organizmų ląstelės, yra lokalizuota branduolyje.

Skirtingai nuo aukštesniųjų organizmų ląstelių, bakterijų branduolyje nėra membranos ir jis vadinamas nukleoidu. Nukleoidų skaičius bakterijų ląstelėse skiriasi priklausomai nuo kultūros augimo fazės: Escherichia coli nukleoidų skaičius yra didžiausias sparčiai besidauginančiose kultūrose logaritminėje augimo fazėje. Stacionarios augimo fazėje Escherichia coli yra vienas nukleoidas. Bakterijų chromosoma yra DNR molekulė, uždaryta žiedu, kurios molekulinė masė yra 1,5–2 x 109 daltonai.

Ryžiai. 13. Genetinės medžiagos perdavimo sekos diagrama konjuguojant E. coli, iliustruojanti žiedinę bakterinės chromosomos struktūrą. Raidės žymi įvairius genus. Rodyklė dešinėn – genų perdavimo (C, D, D, E, A, B) recipientui seka pagal donoro padermę 1; Kairė rodyklė - geno perdavimo (D, D, C, B, A, E) recipientui seka donoro paderme 2.

Bakterijų chromosomos žiedinė struktūra buvo nustatyta trimis metodais: autoradiografiniu, elektroniniu mikroskopiniu ir genetiniu. Pirmuoju atveju gautos bakterijų DNR žiedinių struktūrų autoradiogramos, antruoju – elektroninės mikroskopinės izoliuotos žiedinės DNR nuotraukos, trečiuoju – nustatyti genetinių mainų dėsniai, paaiškinti tik žiedine chromosomos sandara. Tai galima iliustruoti tokiu sąlyginiu pavyzdžiu. Tarkime, kad bakterijų kryžminimo (konjugacijos) iš vienos bakterijos į kitą procese yra perduodami genai, žymimi raidėmis A, B, C, D, D, E. Viena iš donorų padermių naudojo Hfr (anglų kalbos posakio trumpinys). aukšto dažnio rekombinacija – aukšto dažnio rekombinacija) turi atspirties tašką chromosomų perkėlimui geno B srityje. Šiuo atveju stebima tokia genų perdavimo tvarka: C, D, D, E, A, B. Antrasis Hfr padermė pradeda perkelti chromosomą iš geno D ir perkelia ją priešinga kryptimi nei ankstesnė... Genai šiuo atveju perduodami tokia tvarka: E, D, C, B, A, E. Eksperimentiškai parodytas genų perdavimo sekos išsaugojimas su pakeista jų perdavimo tvarka lengvai paaiškinamas žiedine chromosomos struktūra. (13 pav.).

Metodai, leidžiantys eksperimentiškai atlikti genetinės medžiagos perdavimą bakterijose (konjugacija, transdukcija ir transformacija), leido sudaryti bakterijų chromosomos genetinį žemėlapį, atspindintį santykinę genų lokalizaciją. Genetinio kartografavimo tikslais plačiai taikoma konjugacija, kurios metu didelės bakterinės chromosomos dalys, o kartais ir visa donoro chromosoma, perduodamos recipientui. Atliekant konjugacijos kartografavimą, naudojami įvairūs metodai: nustato atskirų genų perdavimą laiku, identifikuoja susietų genų perdavimą, nustato genų, kurie nėra atrankiniai (neselektyvūs), esančių proksimaliai ir distaliai nuo pasirinkto geno, perdavimo dažnį, Tačiau konjugacija daugeliu atvejų nesuteikia pakankamai tikslaus kartografavimo galimybės, nes šiuo atveju rekombinacija (žr.) atliekama santykinai ilgose chromosomos dalyse. Tikslus kartografavimas atliekamas naudojant transdukciją, kurios metu perduodami trumpesni bakterinės chromosomos fragmentai, neviršijantys 0,01 jos ilgio. Vienas iš pagrindinių transdukcijos kartografavimo metodų – nustatyti susieto geno ir geno, kurio lokalizacija chromosomoje yra žinoma, kotransdukcijos (tai yra jungtinio perdavimo) galimybę. Kotransdukcijos buvimas rodo artimą (susijusią) analizuojamų genų vietą. Transdukcija taip pat gali būti naudojama norint nustatyti genų tvarką. Tam naudojamas specialus genetinės analizės metodas – vadinamasis trijų taškų testas, kurio metu kryžmelių analizė atliekama trijų genų atžvilgiu.

Transformacija kartografavimui naudojama palyginti retai. Bakterijų recipientų apdorojimas transformuojančia DNR leidžia perkelti tik labai mažas bakterijų chromosomos dalis. Dėl to tik genai, sudarantys ryšių grupes, gali būti analizuojami naudojant transformaciją.

E. coli K-12 genetinis žemėlapis, sudarytas remiantis daugelio metų genetiniais tyrimais, atliktais įvairiose pasaulio laboratorijose, šiuo metu turi kelis šimtus lokalizuotų genų.

Ryžiai. 14. Žiedinis genetinis žemėlapis, rodantis genų išsidėstymą E. coli chromosomoje. Genai žymimi lentelėje iššifruotais simboliais. 3. Apskritimų vidiniuose paviršiuose esantys skaičiai nurodo kortelės ilgio vienetus (laiką, per kurį šis genas perduodamas konjugacijos metu), išreikštus minutėmis (nuo 0 iki 90 minučių).

Fig. 14 parodytas E. coli genetinis žemėlapis, kurį 1970 metais paskelbė A. L. Taylor žurnale „Bacteriological Reviews“ (JAV). Orientavimosi patogumui genetinio žemėlapio, schemiškai pavaizduojančio chromosomą, apskritimas yra padalintas į segmentus – minutes, kurios susumuoja iki laiko, reikalingo visos chromosomos perdavimui konjugacijos metu. Escherichia coli atveju šis laikas yra apie 90 minučių. Simboliai, išdėstyti aplink apskritimą, žymi atitinkamus genus ir yra iššifruoti 3 lentelėje, kurioje yra apie 2000 bakterijų genų, kurių funkcijos bakterinės ląstelės gyvenime buvo iš esmės ištirtos. Informacija apie genų lokalizaciją bakterijų chromosomoje leidžia spręsti specifines praktinės mikrobiologijos problemas. Jie yra būtina sąlyga tiriant bakterijų virulentiškumą ir patogeniškumą, jų atsparumą vaistams, galimybę sukurti susilpnintas padermes ir kitais tikslais. Ryški E. coli ir Salmonella genų buvimo vietos homologija.

Kai kuriais atvejais genai (cistronai), valdantys atskirus galutinio metabolito sintezės etapus, yra vienoje bakterijų chromosomos dalyje. Seka, kurioje išsidėstę genai, atitinka seką, kurioje galutinio metabolito sintezės metu naudojami jų nustatyti tarpiniai produktai. Toje pačioje chromosomos dalyje, kurioje išsidėstę struktūriniai genai, gali būti ir reguliuojantys genetiniai vienetai, kurie kartu su atitinkamais struktūriniais genais – operonas (žr.). Tokių operonų pavyzdys yra genų grupės, kurios užtikrina histidino, triptofano ir kt.

Kitais atvejais to paties biocheminio kelio struktūriniai ir reguliavimo genai yra skirtinguose bakterijų chromosomos regionuose, kurių pavyzdys yra genai, kontroliuojantys metionino sintezę, arabinozės skilimą, purinų sintezę ir kt.

Bakterijų genetinės apykaitos tyrimas neapsiriboja genetinio kartografavimo tikslu. Tokio mainų galimybe taip pat išnaudojamos naujos žmonėms naudingos bakterijų padermės. Visų pirma, rekombinacija tarp patogeninių ir nepatogeninių bakterijų gali būti naudojama susilpnintoms padermėms, ty sumažėjusio virulentiškumo padermėms, tinkančioms gyvoms vakcinoms gaminti, sukurti. Tokios padermės gali būti gaunamos iš patogeninių bakterijų (pavyzdžiui, iš dizenterijos bakterijų), pakeičiant jų patogeniškumą lemiančią genetinę sritį (ar sritis) atitinkamomis nepatogeninių bakterijų (pavyzdžiui, E. coli) chromosomos sritimis. Norint sukurti susilpnėjusias padermes, būtina ne tik numatyti genetinių mainų galimybę, bet ir ištirti genetinį patogeniškumo, virulentiškumo, imunogeniškumo pagrindą bei nustatyti juos lemiančius genus. Tik esant tokiai sąlygai, galima konstruoti visavertes vakcinų padermes, kurios prarado tik savo virulentiškumą, tačiau išlaikė imunogeniškumą užtikrinančias savybes.

Genetiniai mainai bakterijose taip pat atliekami natūraliomis jų buveinės sąlygomis, todėl atsiranda bakterijų rekombinacijos kintamumas, pasireiškiantis netipinių formų formavimusi. Dėl šios aplinkybės rekombinacijos proceso tyrimas yra aktualus, nes formavimosi mechanizmas, netipinių formų patogenetinė ir diagnostinė reikšmė yra aktualiausios infekcinės patologijos problemos.

Be fenotipinio ir rekombinacinio kintamumo, bakterijoms būdingas mutacijų kintamumas, tai yra kintamumas, kurį sukelia mutacijos, kurios yra struktūriniai genų persitvarkymai, jų visiškas ar dalinis praradimas (delecijos), nesusijęs su rekombinacijomis. Bakterijos plačiai naudojamos tiriant mutacijos proceso modelius. Mutacija (žr.), tai yra genotipo pasikeitimas, yra reiškinys, kurį sukelia mutageninių agentų veikimas. Jie yra visų genetinių tyrimų pagrindas, nes genų funkcijos tyrimas, jų kartografavimas ir kitos genetinės problemos gali būti išspręstos tik naudojant atitinkamus mutantus. Bakterinių mutantų, susidarančių veikiant mutageniniams agentams, pobūdis nepriklauso nuo mutagenų veikimo mechanizmo (žr.). Pirmajame bakterijų genetikos vystymosi etape susiformavusi idėja apie bakterijų mutacinio kintamumo tinkamumą naudojamiems mutagenams, tai yra, apie specifinį pastarųjų veikimą, pasirodė klaidinga, tiesiog nes mutacijos proceso spontaniškumo samprata pasirodė esanti klaidinga. Ši idėja buvo pagrįsta tuo, kad veikiant agentams, sukeliantiems didžiosios bakterijų populiacijos dalies mirtį, mokslininkai gavo mutacijas, atitinkančias taikytą agentą. Taigi, pavyzdžiui, sulfonamidų veikimą lydėjo sulfonamidams atsparių mutantų išsiskyrimas, fagų veikimą – fagams atsparių mutantų išsiskyrimas ir kt. Luria (S. Luria), Delbrück (M. Delbruck), Lederberg (J. Lederberg) ir Newcomb (H. Newcombe) buvo parodyta, kad tokių mutantų susidarymas įvyksta prieš pridedant destruktyvų agentą, o pastarasis atlieka tik atrankos faktoriaus vaidmenį. Mutaciniai pokyčiai bakterijų populiacijose vyksta daugelyje genų, tačiau atrankos agentai parenka tik atitinkamas mutacijas. Taigi, pavyzdžiui, mutuojančioje bakterijų populiacijoje gali būti įvairių rūšių mutantų: auksotrofų – nesugeba susintetinti jokių ląstelei reikalingų junginių; mutantai, praradę arba įgiję gebėjimą fermentuoti atskirus angliavandenius; atsparūs antibiotikams ir kt. Pasėjus tokią populiaciją ant terpės su antibiotiku, nemutuoti individai, taip pat individai, turintys mutacijas, nesusijusias su atsparumu antibiotikams, neauga. Tokioje aplinkoje augs tik bakterijos, turinčios atitinkamą atsparumą lemiančio geno mutacijas. Tačiau tai nereiškia, kad antibiotikams atsparių mutantų kilmė yra susijusi su atrankos agento poveikiu. Atsparių mutantų atsiradimo priežastis, taip pat mutantai, kurie liko neaptikti terpėje su antibiotikais, yra mutacijos įvykiai, įvykę prieš pavedant atrankos agentą. Savo ruožtu tai nereiškia, kad selekcinis agentas negali turėti mutageninio aktyvumo, bet jei toks yra, jis sukelia mutacijas ne tik jo veikimo mechanizmą atitinkančiuose genuose, bet ir, kaip ir bet kuris kitas mutagenas, įvairiausiuose genuose. , ir atrenka tik atitinkamai pakitusias bakterijas.

Savaiminės bakterijų mutacijos sampratos nenuoseklumas buvo paneigtas tuo, kad tiriant daugybę cheminių junginių ir fizinių veiksnių, galbūt veikiančių įprastai kultivuojamas bakterijų populiacijas, buvo nustatyta, kad mutageninis aktyvumas būdingas itin įvairiems veiksniams. įskaitant natūralius bakterijų metabolitus. Šių veiksnių veikimas ne visada gali būti kontroliuojamas, tačiau paaiškina vadinamųjų spontaniškų mutacijų priežastis.

Pagal šiuolaikinę koncepciją spontaniškos mutacijos yra tos pačios eilės reiškinys, kaip ir eksperimentiškai gautos mutacijos, vadinamos indukuotomis. Abu yra priežastiniai. Vieninteliai skirtumai yra tai, kad sukeltos mutacijos atsiranda veikiant specialiai pritaikytoms mutageninėms medžiagoms, o spontaniškas mutacijas sukeliančios medžiagos lieka neaiškios. Todėl terminas „spontaniškas“ neatspindi reiškinio esmės ir yra įprastai vartojamas mutacijomis, atsirandančiomis be specialių efektų, apibūdinti.

Mutageninių agentų veikimo sukeliamos mutacijos atsiranda pasikeitus DNR nukleotidų sekai, kurios pasireiškimas yra šio geno koduojamo polipeptido funkcijos praradimas ar pakitimas arba reguliavimo savybių pasikeitimas. bakterijos genomo vienetai (operatorius, promotorius). Pagal „ilgį“ atskirkite genų ir chromosomų mutacijas. Pirmieji paveikia vieną geną, antrieji plinta per daugiau nei vieną geną. Chromosomų mutacijos atsiranda praradus daug nukleotidų (delecijos). Genų mutacijos dažniau yra taškinės, tai yra, jos susideda iš vienos DNR nukleotidų poros pakeitimo, įterpimo arba praradimo. Atskirkite paprastus ir sudėtingus azotinių bazių pakaitus DNR – perėjimus ir transversijas (žr. Mutacija).

Bakterijoms būdingos mutacijos į priekį ir atgal. Pastarieji dažnai yra slopinamojo pobūdžio. Visi žinomi mutagenai turi mutageninį poveikį bakterijų ląstelėms. Dažniausiai bakteriologiniuose genetiniuose tyrimuose naudojami mutagenai yra ultravioletiniai spinduliai, prasiskverbianti spinduliuotė, mono- ir bifunkciniai alkilinantieji agentai, bazių analogai ir daugelis kitų.

Naujausi bakterijų tyrimai atskleidė, kad yra genetiškai nustatytų sistemų, kurios ištaiso genetinės medžiagos (DNR) pažeidimus. Šie tyrimai inicijavo naują genetikos ir molekulinės biologijos kryptį. Bakterijų reparacinio aktyvumo tyrimo metu gauti duomenys paskatino peržiūrėti daugybę idėjų apie mutageninių agentų veikimo mechanizmus, mutacijų pokyčių formavimąsi, fiksavimą ir fenotipinę raišką.

Bakterijų antigenai

Bakterijų antigenai yra lokalizuoti žvyneliuose, kapsulėje, ląstelės sienelėje, membranose ir kitose ląstelių struktūrose. Bakteriniai antigenai yra biologiškai aktyvūs ląstelės komponentai, lemiantys jos imunogenines, toksines ir invazines savybes. Bakterijų antigenų cheminės struktūros iššifravimas, jų sintezės ląstelėje ir lokalizacijos joje kontrolė, taip pat imunogeninis specifiškumas yra teorinis pagrindas kuriant efektyvius bakterinių infekcijų diagnostikos ir specifinės imunoprofilaktikos metodus.

Antigenų pasiskirstymas bakterijų ląstelėje tiriamas imunocitologiniais metodais - specifinė kapsulinė reakcija pagal J. Tomcsik, tiesioginis ir netiesioginis fluorescencinių antikūnų metodas, antikūnų, paženklintų feritinu, jodu, gyvsidabriu ar uranu, metodas, naudojant elektroninę mikroskopiją. ypač plonų pjūvių, taip pat naudojant atskirų struktūrų išskyrimą tolesniam jų imunologiniam tyrimui. Antigenams izoliuoti nuo bakterijų naudojamas mechaninis naikinimas mažų stiklo karoliukų, ultragarso, aukšto slėgio, ploviklių, lizocimo ar bakteriofago pagalba. Tirpieji antigeniniai kompleksai ekstrahuojami iš bakterijų apdorojant jas proteolitiniais fermentais, karštu vandeniu, trichloracto rūgštimi, dietilglikoliu, fenoliu, karbamidu, piridinu, etilo eteriu ir kt. Tirpieji antigenai išgryninami gradiento ultracentrifugavimo būdu, naudojant kolonėlės chromatografiją arba preparatinę elektroforezę. Labai išgryninti antigenai gaunami iš enterobakterijų, kokliušo mikrobų, streptokokų ir kt.

Tarp bakterijų antigenų yra būdingi tipui, rūšiai, grupei ir genčiai, taip pat „nespecifiniai“. Dauguma tipams ir grupei specifinių antigenų yra lokalizuoti bakterijų žiuželėje, kapsulėje ir ląstelės sienelėje. Membranų ir tarpląstelinių bakterijų ląstelių struktūrų antigenai nebuvo pakankamai ištirti.

Flagellate antigenai (H antigenai) yra baltymas (flagelinas), kurio molekulinė masė yra 20 000–40 000, susidedanti iš alfa ir beta polipeptidinių grandinių. Analitinio ultracentrifugavimo metu flagellinas sudaro vieną homogenišką smailę, kurios sedimentacijos koeficientas yra 1,5–1,68. Kaitinant iki t ° 100 ° stipriai rūgščioje ar šarminėje aplinkoje, žvynelių antigenai inaktyvuojami. Daroma prielaida, kad skirtingų salmonelių, escherichia ir kitų enterobakterijų antigenų serotipų aminorūgščių sudėtis yra skirtinga ir tai lemia jų tipo specifiškumą. Salmonella serotipų klasifikacija pagrįsta žvynelių antigenų specifiškumo skirtumais. Izoliuotos Enterobacteriaceae, Vibrio cholerae ir kitų bakterijų žvyneliai reaguoja kaip H-antigenas (žr. Bakterijų žiuželius), tačiau žvynelių frakcijoje visada yra O-antigeno mišinio. Proteus mirabilis S ir R formų žvyneliuose ir flagelline yra bendrų ir skirtingų antigeninių komponentų. Antigeninis specifiškumas priklauso nuo žvynelinės gijos flagelino subvienetų ryšio ir sekos. Imunodifuzijos metodu (žr.) H-antigenas atskleidžia du komponentus. Paruošiamųjų imunocheminių metodų pagalba galima gauti H-antigeną, išgrynintą iš O-antigeno. Išgrynintas H-antigenas neturi apsauginio aktyvumo atliekant eksperimentus su laboratoriniais gyvūnais. Tirpieji žvynelių antigenai naudojami eritrocitų H diagnostikai ruošti.

Kapsuliniai antigenai (K antigenai) daugelis bakterijų yra būdingos tipui ir skatina specifinį imunitetą (žr.). Daugelis kapsulinių antigenų yra polisacharidai arba mukopeptidai.

Kapsuliniai pneumokokų antigenai - tipo specifiniai polisacharidai, izoliuota forma turi haptenų savybių (žr. Haptens) ir yra vadinami tirpia specifine medžiaga (SSS). Juodligės sukėlėjo kapsulėje yra hapteno peptidas, taip pat baltyminio polisacharido pobūdžio antigenai, jautrūs proteolitiniams fermentams. Jumyse rastas glutamilo polipeptidas. megaterium, turi antigeninių savybių, kryžmiškai reaguoja su to paties mikrobo ląstelės sienelės antigenais. Acetobacter genties mikrobuose buvo aptikti polisacharidinio pobūdžio kapsuliniai antigenai. Šie antigenai kryžmiškai reagavo su antiserumu prieš B ir G grupės streptokokus, taip pat su 23 tipo pneumokokais. Kryžminis serolis, reakcija atsiranda dėl to, kad antigenuose yra bendra determinantų grupė - L-ramnozė.

Nustatytos kryžminės reakcijos tarp A grupės meningokokų kapsulinių polisacharidų antigenų ir jūsų. pumilus, C grupės meningokokai ir E. coli 016: NM, III tipo pneumokokai ir E. coli K7 ir kt.

Enterobakterijų kapsulėje (tiksliau mikrokapsulėje) buvo rasti polisacharidiniai antigenai: Vi antigenas (žr.) S. typhi, S. paratyphi C, E. coli, E. ballerup, B (K) antigenai Escherichia, K. antigenai Klebsiella ... Kai kuriose salmonelėse aptikta baltyminio pobūdžio kapsulinių antigenų, turinčių apsaugines savybes (S. typhimurium, S. adelaide, Citrobacter). K. pneumoniae kapsuliniai polisacharidiniai antigenai turi adjuvantinį poveikį (žr. „Adjuvantai“).

Tipui, grupei, rūšiai ir genčiai būdingi antigenai buvo nustatyti daugelio tipų mikrobų ląstelių sienelėse. Pagal Krause schemą (R. M. Krause, 1963), streptokoko ląstelės sienelėje yra tipui specifinių baltymų antigenų (M-medžiagos) ir grupei specifinių polisacharidinio pobūdžio antigenų. M-antigenas (yra iki 60 tipų) yra apsauginis antigenas; iš dalies išgryninta forma siūloma kaip vakcina. Atlieka Amer. Mokslininkai, išbandę vakciną, sudarytą iš iš dalies išgryninto M antigeno, parodė, kad šis vaistas kai kuriems paskiepytiems vaikams sukėlė reumatą. Daugelio autorių teigimu, M antigenas yra glaudžiai susijęs su antigenu, kuris kryžmiškai reaguoja su žmogaus širdies raumens antigenu. Manoma, kad kryžmiškai reaguojantis antigenas ir M antigenas yra skirtingi tos pačios baltymo molekulės determinantai. Taip pat buvo nustatyta, kad yra ryšys tarp A grupės streptokokų pirmojo tipo M antigeno ir žmogaus limfocitų HLA sistemos. Kitas grupei specifinis streptokokų ląstelės sienelės antigenas yra mukopeptidinis antigenas, kurio specifiškumą lemia N-acetilgliukozaminas (A grupės streptokokams) ir N-acetilgalaktozaminas (C grupės streptokokams). Pieno rūgšties streptokokų grupei specifinis antigenas yra tarpląstelinė techoinė rūgštis.

Rūšiai specifiniai antigenai koncentruojasi stafilokokų ląstelės sienelėje – baltymas A-antigenas paviršiniame sienelės sluoksnyje ir teiko rūgštis, kuri kartu su mukopeptidu sudaro vidinį sienelės sluoksnį. A-antigenas – precipitinogenas, randamas daugumoje Staphylococcus aureus padermių, jo prieplaukoje. svoris 13 200. Jis gali pradėti nespecifinę reakciją su žmogaus ir kai kurių gyvūnų kraujo serumo G klasės imunoglobulinų Fc fragmentu. Teichoinė rūgštis yra specifinis precipitinogenas, susidedantis iš poliribitolio fosfato subvienetų, prie kurių yra prijungtas N-acetilgliukozės aminas (determinantų grupė) ir D-alaninas. Teichoinės rūgšties yra streptokokų, stafilokokų ir mikrokoko ląstelių sienelėse. subtilis ir pieno rūgšties bakterijos. Nustatyta, kad teikhoinė rūgštis, išskirta iš stafilokokų, turi apsauginių savybių. Iš ląstelių sienelių Cl. A tipo botulino izoliuotas ir išgrynintas baltymas termostabilus antigenas, atsparus tripsinui.

Korinebakterijų, nokardijų, mikobakterijų ir aktinomicetų ląstelių sienelėse aptikta rūšims ir gentims būdingų antigenų. Korinebakterijų, nokardijų ir mikobakterijų ląstelės sienelės mukopeptido sudėtyje yra arabinozės ir galaktozės, kurios sukelia kryžminį serologinį reaktyvumą tarp šių grupių padermių. Difterijos mikrobo ląstelės sienelėje buvo nustatyti du antigenai: paviršiaus tipui būdingas baltymas ir giliau esantis grupei specifinis termostabilus polisacharidas. Radioimunoelektroforezės būdu anaerobinių korinebakterijų ląstelės sienelėje buvo aptiktas sudėtingas antigenų rinkinys. Paaiškėjo, kad pagrindinis šių mikrobų ląstelių sienelių komponentas yra rūgštinis polisacharidas. Grupei būdingų mukopolisacharidų haptenų randama jūsų ląstelių sienelėse. antracis. Šie haptenai reaguoja į kritulių reakciją su panašiais antigenais, išskirtais iš jūsų. cereus. Jūsų tipui būdingi antigenai. megateriumas taip pat yra lokalizuotas ląstelės sienelėje.

Enterobakterijų O antigenas (endotoksinas) yra tarpiniame ląstelės sienelės sluoksnyje ir yra sudėtingas junginys, susidedantis iš baltymo arba peptido, polisacharido ir lipidų. Lipopolisacharido (gliucidolipoidų komplekso), ekstrahuoto fenolio ir vandens mišiniu, molekulinė masė yra 106-107, 60-70% sudaro fosforilintas polisacharidas ir 20-40% lipidas (riebalų rūgščių lipidas A). Išgryninto polisacharido molekulinė masė yra 20 000-60 000. Skirtingų enterobakterijų tipų O antigenų polisacharidas yra sudarytas pagal tą patį principą ir susideda iš pagrindinės struktūros ir S specifinių šoninių grandinių, kurios yra determinantinės grupės. Pagrindinė visų salmonelių serotipų struktūra (dar žinoma kaip R-lipopolisacharidas) apima gliukozaminą, 2-keto-3-deoksioktanatą (KDO), L-glicero-D-mano-heptozę, galaktozę ir gliukozę.

Atitinkamuose R mutantuose (Ra, Rb, Rc, Rd1, Rd2 ir Re) nustatyti 6 R-lipopolisacharidų chemotipai, kurie skiriasi cheminės struktūros defektų laipsniu. Baltymų grandinės apima 6-deoksi ir ypač 3,6-dideoksiheksozes. S specifinės šoninės grandinės yra sukurtos iš pasikartojančių oligosacharidų. O faktoriai reiškia dalį arba visą O antigeną lemiančių veiksnių grupę. Jie klasifikuojami pagal Kaufermann-White schemą, naudojant kryžmines arba homologines agliutinacijos reakcijas. Galutinis cukrus, turintis didžiausią afinitetą aktyviajai antikūno vietai, vadinamas imunodominuojančiu cukrumi. O faktorių 2 (A grupė) lemia imunodominuojanti cukraus paratozė, O faktorių 4 (B grupė) – abekozė, O faktorių 9 (D grupė) – tivelozė ir kt. Shigella dysenteriae imunodominuojantis cukrus yra ramnozė. . O-antigeninio komplekso specifiškumą suteikia ne tik imunodominuojantis cukrus, bet ir cukrų išsidėstymo šoninėje grandinėje seka bei cheminės medžiagos pobūdis. ryšiai tarp atskirų cukrų. Iš pradžių mikrobų ląstelėje susintetinama pagrindinė polisacharido struktūra, o vėliau – šoninės grandinės. Lipidinė O-antigeno dalis (lipidas A) yra beveik identiška visose enterobakterijose. Lipidas A yra ilgos grandinės riebalų rūgštis, gauta iš polifosfo-d-gliukozamino ir yra glaudžiai sujungta su O specifiniu polisacharidu. Šiuo atveju polisacharido molekulės, kaip ir visos O-antigeno molekulės, biosintezė yra nulemta genetiškai.

Izoliuotas O-antigenas (lipopolisacharidas) turi šakotą struktūrą, kuri pažeidžiama kompleksą apdorojant natrio deoksicholatu; formuojasi vadinamieji haptenų subvienetai, iš kurių, matyt, ir pastatytas visas kompleksas. Izoliuoti O-antigenai yra toksiški, pirogeniški, sukelia vietinį ir bendrą Schwartzmanno fenomeną (žr. Schwartzmann fenomeną), naviko audinio nekrozę, specifinį ir nespecifinį atsparumą, taip pat pasižymi imunostimuliuojančiu ir imunosupresiniu aktyvumu. Daroma prielaida, kad toksinį O-antigenų aktyvumą lemia lipidas A. O-antigeno skyrimas gyvūnams lydi leukopenija ir trombocitopenija. O-antigenas sukelia tolerancijos reiškinį, kartu su pastebimu fagocitų aktyvumo padidėjimu. Be O-antigeno, enterobakterijų ląstelių sienelėse buvo aptikti kaitinimui atsparūs antigenai, taip pat įprasti antigenai.

1962 metais S. Kunin ir kiti pirmą kartą aprašė bendrąjį enterobakterijų antigeną, kuris specifiškumu skiriasi nuo O antigeno. Iš E. coli 014 išgautas įprastas antigenas, polisacharidas, sukelia specifinių antikūnų gamybą triušiuose.

Lipopolisacharidas arba lipidas A, duodamas gyvūnui kartu su bendru antigenu, slopina antikūnų prieš bendrą antigeną gamybą. Kitas bendro antigeno tipas, vadinamas Gorzhinsky ir Brodhage (OO Gorzynski, 1964; OO Brodhage, 1961, 1962) C-antigenu, buvo rastas E. coli ir Sh. sonnei. Sh. sonnei, bakterinis agliutinogenas (BA), susijęs su lipopolisacharidu, buvo atskleistas naudojant hemagliutinacijos reakciją. 1969 metais E. Engelbrechtas pranešė apie dar vieną įprastą enterobakterijų antigeną – „alkoholinį“ faktorių, kuris buvo gautas iš S. paratyphi A ir B, S. bareilly. Daroma prielaida, kad „alkoholinis“ antigenas yra polisacharidas. Vibrio cholerae ląstelių sienelėse yra lokalizuotas specifinis alfa antigenas, kokliušo sukėlėjas turi baltyminį apsauginį antigeną ir histaminą jautrinantį faktorių, maro mikrobas turi fenolio-vandens mišiniu ekstrahuotą antigeną, frakcijos pėdsakus. aš.

Apsauginis izoliuotų ląstelių sienelių aktyvumas buvo įrodytas atliekant eksperimentus su stafilokokais, streptokokais, tularemijos mikrobais, maro sukėlėjais, enterobakterijomis, kokliušo mikrobu, mikobakterijomis, vibrio cholerae ir brucelėmis. Iš šių mikrobų ląstelių sienelių išskiriami tirpūs antigenai, turintys apsauginį aktyvumą. Laboratoriniams gyvūnams daugelio gramteigiamų ir gramneigiamų mikrobų ląstelių sienelės sukelia granulių susidarymą, dermatitą, hepatitą, lėtinį karditą ir artritą. In vitro eksperimentuose ląstelių sienelės skatina lizosomų fermentų išsiskyrimą, turi citotoksinį poveikį, slopina bakterijų flucitozę ir ląstelių augimą.

Taigi daugelio bakterijų paviršiaus struktūrose yra tipams, grupei, rūšiai ir gentims būdingų antigenų, taip pat bendrų antigenų įvairių tipų mikrobams. Daugelis išvardintų antigenų yra svarbūs ligų patogenezei ir specifinio imuniteto formavimuisi.

Membranų ir tarpląstelinių struktūrų antigenai. Specifiniai antigenai koncentruojasi bakterijų membranose. Taigi, jūsų citoplazminės membranos antigenai. megaterium skiriasi savo specifiškumu nuo ląstelės sienelės antigenų.

Micrococcus lysodeicticus membranų antigeninės struktūros tyrimas parodė, kad citoplazminės membranos paviršiuje yra 8 antigenai. E. coli 0111: K 4: H12 ir kitų enterobakterijų membranų frakcijoje rasta O- ir H-antigenų, taip pat neidentifikuotų antigenų. Nustatyta, kad membranų O-antigenas yra identiškas ląstelių sienelių O-antigenui. Membranų H-antigenas yra identiškas izoliuotų žvynelių H-antigenui, nes bazinė žvynelio dalis yra pritvirtinta prie citoplazminės membranos vidinio paviršiaus arba yra ant jo. Todėl H-antigeninį membranų aktyvumą lemia bazinės žvynelio dalies antigeninis aktyvumas. Iš skirtingų serolių, grupių mikoplazmų membranų išgauti baltymai pasižymėjo specifiniu antigeniniu aktyvumu. Iš ultragarsu sunaikinto kokliušo mikrobo buvo išskirta lazdelės formos darinys, kurio nusėdimo koeficientas 22s, turintis apsaugines savybes (223 antigenas). Šis antigenas tikriausiai yra lokalizuotas membranose. Aprašoma nauja bakterijų antigeno klasė – lipotechoinė rūgštis, kurią galima išskirti iš streptokokų, pieno rūgšties bakterijų ir kai kurių bacilų. Lipoteicho rūgštis yra lokalizuota citoplazminės membranos paviršiuje ir yra grupei būdingas antigenas. Lipotechoinė rūgštis susideda iš 25-30 glicerofosfato liekanų ir lipidinio komponento (glikolipido). Dalis glicerofosfato likučių pakeičiami gliukoze ir D-alaninu. Daugumos patogeninių bakterijų membraniniai antigenai buvo mažai ištirti.

Citoplazminė bakterijų frakcija išsiskiria tam tikru originalumu: kartu su citoplazmos komponentais (ribosomomis, granulėmis, endoplazminio tinklo fragmentais, ląstelių sultimis) joje yra branduolio komponentų (DNR ir, galbūt, branduolinių baltymų).

Todėl, analizuojant imunolio citoplazminę frakciją, kartais sunku pasakyti, dėl kokių antigenų buvo nustatytas aktyvumas.

Vadinamoji suminė enterobakterijų, kokliušo, kokosų ir kitų bakterijų citoplazmos frakcija pasižymi silpnu antigeniniu aktyvumu. Įprasti antigenai buvo rasti daugelio bakterijų citoplazmoje: tarp Nocardia ir Streptomyces genties padermių, Nocardia ir Musobacterum. Identiški citoplazminiai antigenai buvo rasti mikobakterijose, aktinomicetuose ir korinebakterijose. Tačiau maro mikrobo citoplazmoje buvo rasti specifiniai antigenai: I frakcija, „pelės“ toksinas, VW antigenas ir antigeninis kompleksas, išgautas apdorojant trichloractu. Išvardyti antigenai gali būti svarbūs infekcijos patogenezei. Ant maro mikrobo modelio buvo parodyta, kad fenolio-vandens metodu gauti antigeniniai kompleksai ir trichloracto rūgštimi ekstrahuotas antigeninis kompleksas yra skirtingi antigenai ir, galbūt, yra lokalizuoti skirtingose ​​struktūrose. Iš ultragarsinio Shigella lizato Seltmanas (G. Seltman, 1975) išskyrė antigeną, judantį į anodą (ATA), kuris, kaip paaiškėjo, būdingas daugeliui enterobakterijų. Šis baltymo antigenas tikriausiai yra ląstelės viduje.

Antigenai buvo identifikuoti ribosomose: 1960-1963 metais buvo nustatyta, kad bakterijų ribosomose yra lokalizuoti trijų tipų antigenai, būdingi daugeliui bakterijų (matyt, RNR), būdingi ribotam skaičiui rūšių (baltymai) ir būdingi kiekviena rūšis. 1967-1975 metais buvo įrodyta, kad ribosomų frakcijos, gautos iš enterobakterijų, listerijų, mikobakterijų, kokliušo mikrobų, choleros vibrionų, stafilokokų, turi apsaugines savybes atliekant eksperimentus su laboratoriniais gyvūnais. Tuo pačiu metu buvo įrodyta, kad apsauginis ribosomų aktyvumas nėra susijęs su ląstelės sienelės antigenų priemaiša. Iš Vibrio cholerae ribosominės frakcijos jonų mainų chromatografijos būdu buvo išskirtas specifinių apsauginių savybių turintis baltymas, o išgrynintos ribosomos nesukėlė gyvūnų apsaugos. Tačiau vieni mokslininkai teigia, kad apsauginis ribosomų aktyvumas yra susijęs su RNR, kiti – su baltymu, treti mano, kad izoliuotos ribosomos yra „prisirišusios“ prie kokio nors angliavandenio, galbūt ląstelės sienelės, kuri turi specifinių antigeninių savybių. „Ribosominių“ vakcinų apsauginio veikimo mechanizmas nebuvo išaiškintas.

Tyrimas Ribi (E. Ribi) su sotr. enterobakterijų citoplazmoje buvo įrodytas mažos molekulinės masės polisacharidas, kuris pagal antigenines savybes ir chem. sudėtis yra artima ląstelės sienelės O-antigenui. Šis polisacharidas apibūdinamas kaip plazma. Jo antigeninis aktyvumas pasireiškia tik tada, kai jis derinamas su O-antigenu. Tačiau toks kompleksas neskatina triušių antikūnų susidarymo. Plazmos polisacharidas buvo pavadintas natūraliu haptenu, sudarytu iš „linijinių molekulių“ (dalelių), kurio molekulinė masė yra 163 000, skersmuo - 1,6 nm, o ilgis - 130 nm. Natūralaus hapteno molekulės, priešingai nei O-antigenas, nesudaro micelinių struktūrų. Buvo pasiūlyta, kad natūralus haptenas yra ląstelės sienelės O-antigeno pirmtakas.

Daugelis mokslininkų nustatė, kad bakterijų DNR turi antigeninių savybių. Bakterijų DNR preparatai reaguoja kaip antigenai su homologiniais ir heterologiniais serumais. Rodomas kryžminis serolis, reaktyvumas tarp bakterijų DNR ir makroorganizmo ląstelių DNR.

Kai kurie mokslininkai mano, kad bakterijų DNR ir nukleoproteinai skatina autoimuninį procesą.

Taigi, bakterijos turi sudėtingą antigenų mozaiką, kuri pasiskirsto beveik visose struktūrose ir organelėse. Kai kurie iš šių antigenų yra aktyvesni, kiti mažiau. Praktiniu požiūriu svarbiausias yra apsauginių antigenų identifikavimo ir išskyrimo išgrynintoje formoje klausimas, siekiant pagaminti veiksmingas vakcinas ir diagnostinius preparatus.

Bibliografija: Bakterijų anatomija, trans. iš anglų kalbos, red. G. P. Kalina, M., 1960; Jeruzalė N. D. Mikrobų fiziologijos pagrindai, M., 1963, bibliogr .; Bakterijų metabolizmas, trans. iš anglų kalbos, red. V. A. Šorinas, M., 1963, bibliogr .; Daugiatūris infekcinių ligų mikrobiologijos, klinikos ir epidemiologijos vadovas, red. H. N. Šukovas-Verežnikovas, t. 1, p. 58 ir kt., M., 1962; Peshkov MA Bakterijų citologija, M. - JI., 1955, bibliogr .; jis, Lyginamoji melsvadumblių, bakterijų ir aktinomicetų citologija, M., 1966; Rose E. Cheminė mikrobiologija, vert. iš anglų k., M., 1971, bibliogr .; Stanislavsky ES Bakterijų struktūros ir jų antigeniškumas, M., 1971, bibliogr .; Bergey's determinatyvinės bakteriologijos vadovas, red. pateikė R. E. Buchanan a. N. E. Gibbons, Baltimorė, 1975, bibliogr .; Metinė mikrobiologijos apžvalga, v. 1-26. Stanfordas, 1957-1972; Bakterijos, red. pateikė I. C. Gunsalus a. R. Y. Stani-er, v. 1-5, N. Y.-L. 1960-1964; Helms tetter C.E. Bakterijų dauginimosi seka, Ann. Rev. Microbiol., V. 23, p. 223, 1969, bibliogr .; K a e m p-fer R. a. Meselson M. Ri-bosomų subvienetų mainų tyrimai, Cold Spr. Harb. Symp. kvant. Biol., V. 34, p. 209, 1969; Kornas E.D. Ląstelių membranos, struktūra ir sintezė, Ann. Rev. Biochemija, V. 38, p. 263, 1969; N o m u r e M. Bakterinė ribosoma, Bact. Rev., v. 34, p. 49, 1970; O s-gimęs M. J. Bakterijų ląstelės sienelės struktūra ir biosintezė, Ann. Rev. Biochemija, V. 38, p. 501, 1969; DNR replikacija mikroorganizmuose, Cold Spr. Harb. Symp. kvant. Biol., V. 33, 1968; R y t e r A. Bakterijų branduolio ir membranos asociacija, Bact. Rev., v. 32, p. 39, 1969; T apie p 1 e W. W. a. Wilson G. S. Bakteriologijos ir imuniteto principai, v. 1-2, Baltimorė, 1964 m.

Genetika B.- Brownas V. Bakterijų genetika, trans. iš anglų k., M., 1968, bibliogr .; Jacob F. ir Wolman E. Paul ir bakterijų genetika, trans. iš anglų k., M., 1962; Zacharovas I. A. ir Kvitko K. V. Mikroorganizmų genetika, JI., 1967; Mikroorganizmų genetikos metodų rinkinys, red. R. Klausas ir W. Hayesas, vert. iš anglų k., M., 1970, bibliogr .; S iki a-vronskaya A.G. Mutacijos bakterijose, M., 1967, bibliogr .; T a y 1 o g A. Z. a. T r o t-t e r C. D. Escherichia coli padermės K-12, Bact, sąsajų žemėlapis. Rev., v. 36, p. 504, 1972, bibliogr.; CurtissR. Bakterijų konjugacija, Ann. Rev. Microbiol., V. 23, p. 69, 1969; Hartmanas P.E., Hartmanas Z.a. Stahl R. Salmonella histidino operono spontaninių ir sukeltų mutacijų klasifikavimas ir kartografavimas, Advanc. Genet., V. 16, p. 1, 1971, bibliogr .; 12-ojo tarptautinio genetikos kongreso medžiaga, v. 3, Tokijas, 1968 m.; Sandersonas K. E. Enterobacteriaceae genetika, Advanc. Genet., V. 16, p. 35, 1971, bibliogr.

Bakterijų antigenai- Ado AD ir Fedoseeva VN Neisseria perflava ir Klebsiella pneumoniae ląstelių lokalizavimas antigenų, bendrų (kryžmiškai reaguojančių) su žmogaus bronchų ir plaučių aparato audiniais, Byull. Eksperimentas, biol, i med., V. 81, Kya 3, p. 349, 1976; Goldfarb D.M. ir Zamchuk L.A. Nukleino rūgščių imunologija, M., 1968, bibliogr .; M ir x ir y-l apie IF Fluorescenciniai antikūnai ir jų panaudojimo būdai, M., 1968, bibliogr .; Petrosyan EA Sudėtingi vidurių šiltinės-paratifos bakterijų grupės antigenai, M., 1961, bibliogr.; Stanislavsky ES Bakterijų struktūros ir jų antigeniškumas, M., 1971, bibliogr .; H e y m e r B., S p a n e 1 R. a. Haferkamp O. Biologische Aktivitat bakterieller Zellwande, Immun. u. Infekt., Bd 3, S. 232, 1975; Luederitz O. a. o. Bakterinių lipopolisacharidų išskyrimas ir cheminis bei imunologinis apibūdinimas, in: Microbial toxins, ed. pateikė T. C. Montie, v. 4, p. 145, N. Y., 1971, bibliogr. Owenas P. a. Salton M. Antigeninė ir fermentinė Micrococcus lysodeikticus membranų architektūra, nustatyta kryžminės imunoelektroforezės būdu, Proc. nat. akad. Sci. (skalbti.), V. 72, p. 1711, 1975; Robbinsas J. B. a. o. Smarkiai reaguojantys bakterijų antigenai ir imunitetas ligoms, kurias sukelia kapsuliuotos bakterijos, in: Immun. syst. a. užkrėsti. Dis., Red. pateikė E. Ne-ter a. F. Milgromas, p. 218, Bazelis a. o., 1975; Wicken A. J. a. Knox K. W. Lipotechoic acids, nauja bakterijų antigenų klasė, Science, v. 187, p. 1161, 1975 m.

B. S. Levaševas; A.G. Skavronskaya (generolas su lentele); D.M.Goldfarbas (bakt. Tab.). E. S. Stanislavskis.

Jos formavimosi stadijoje, tai yra XVII-XVIII amžiuose, mikrobiologija išsivystė taip, kad visi rasti organizmai buvo aprašyti neįvedant jokios loginės klasifikacijos. Tuo metu mikroorganizmus mikrobiologija apibūdino morfologiniu būdu. Reikšmingi pokyčiai įvyko XIX a. Iki to laiko mokslininkai sukaupė gana didelę žinių bazę, taip pat rado daugybę įvairių mikroorganizmų ir grybų. Norint kažkaip naršyti šioje informacijos gausoje, reikėjo loginės struktūros. Tai buvo pasiūlyta 1923 m., kai buvo paskelbtas bakterijų vadovas. Tai buvo pirmasis tarptautinis darbas, tapęs mikrobiologijos mokslo raidos pagrindu.

Pagrindinės nuostatos

Vienoda klasifikacija buvo oficialiai įvesta tarptautiniu lygiu 1980 m. Jis pagrįstas Bergi sukurta sistema. Pagrindiniai etapai: karalystė, klasė, tvarka, šeima, gentis, rūšis. Pastarasis yra reikšmingiausias klasių padalijimo sistemos lygis. Ji vienija organizmus, kurie turi nemažai panašumų: morfologiją, kilmę, fiziologiją. Be to, analizuojamos medžiagų apykaitos ypatybės. Jei paaiškėja, kad jie yra labai panašūs, mikroorganizmai gali būti sujungti į rūšį.

Mikroorganizmų tipus galima suskirstyti į dvi kategorijas:

• eukariotai;
• prokariotai.

Antrajai grupei priklauso bakterijos, tai yra organizmai, neturintys susiformavusio branduolio. DNR apima visus duomenis, reikalingus normaliam požymių paveldėjimui. DNR molekulė randama ląstelės citoplazmoje.

Vienu lygiu žemiau

Rūšis nėra žemiausio lygio mikroorganizmų klasifikacija. Jo viduje yra:

• morfovarai, kuriems būdinga ypatinga mikroorganizmų morfologija;
• biologiniai variantai, kurie skiriasi biologija;
• chemovarai, kuriems būdingas šiek tiek kitoks fermentų aktyvumas;
• serovarai, suskirstyti į grupes, atsižvelgiant į antigeninę struktūrą;
• fagovarai, kurių klasifikacija pagrįsta fagų jautrumu.

Viskas apskaitoma ir fiksuojama

Siekiant standartizuoti mikroorganizmų klasifikavimą į biologines grupes, tarptautiniu lygiu įvesta skirtingų grupių žymėjimo sistema. Jis pagrįstas dvejetainiu principu, tai yra, naudojama dviguba nomenklatūra. Pavadinimas prasideda genties pavadinimu – šis žodis visada rašomas didžiąja raide. Tačiau antrasis žodis prasideda mažu, jis apibūdina priklausymą rūšiai. Pavyzdžiui: Staphylococcus aureus.

Medicinos mikrobiologai: į ką turėtume atkreipti ypatingą dėmesį?

Tradiciškai patogenai yra tema, kuri traukia mikrobiologijos srityje dirbančius medikus. Didžiausias dėmesys skiriamas įvairiems atstovams – virusams, bakterijoms, chlamidijoms ir kt. Mikrobai žmogaus akiai neatskiriami, o norint juos pamatyti, reikia naudoti specialią techniką – mikroskopus, kurie daug kartų padidina tiriamą objektą.

Mediciną ir mokslą dominantys patogeniniai mikroorganizmai yra neląsteliniai virusai ir mikroskopinės gyvybės formos, susidedančios iš daugybės ląstelių. Tai įvairūs žmogui (ir ne tik) pavojingi grybai, chlamidobakterijos, dumbliai.

Pagrindiniai terminai: bakterijos

Kas yra mikroorganizmai? Yra įvairių skirtingų kategorijų paaiškinimų, leidžiančių suprasti, kas yra dominančių gyvybės formų grupė. Pavyzdžiui, bakterijomis dažniausiai vadinami tokie organizmai, kurie apima tik vieną ląstelę. Bakterijų ypatumas yra chlorofilo nebuvimas. Šios grupės mikroorganizmų klasifikacija yra prokariotai. Kai kurios bakterijos siekia 0,1 mikrometro, bet kai kurios siekia 28 mikrometrus. Šių organizmų formos priklauso nuo buveinės. Ji nustato matmenis.

Visos mokslui žinomos bakterijos paprastai skirstomos į grupes:

• cocci (rutuliukai);
• lazdelės (bacilos, klostridijos);
• siūlai (chlamidobakterijos);
• garbanotas (spirilla ir kt.).

Mikroorganizmų klasifikacija: daugiau informacijos

Kokkami pasižymi rutulio, elipsės, bobo, rutulio forma. Taip pat randama lanceto forma. Šios grupės mikroorganizmų tipai: diplo-, mikro-, strepto-, tetra-, stafilokokai, sarkinai.

Mikrokokams būdingos chaotiškos ląstelės, tačiau ši sąlyga nėra būtina: yra tokių, kuriose yra tik viena ar dvi ląstelės. Visi šie mikroorganizmai laikomi saprofitais. Jų buveinė yra oras, vanduo.

Dalijantis, diplokokai sudaro porinius kokos. Tipiškas atstovas yra meningokokas provokuojantis meningitą, taip pat gonorėjos gonokoko šaltinis. Kaip ir diplokokai, susukti streptokokai gali dalytis toje pačioje plokštumoje, tačiau jų ypatybė yra skirtingų dydžių grandinių buvimas. Šie mikrobai ir bakterijos yra pavojingi, sukelia įvairias ligas, netgi baigiasi mirtimi.

Kas dar yra ten?

Kas yra tetrakoko mikroorganizmai? Pats pavadinimas byloja apie išskirtinį tokių gyvybės formų bruožą: tetra lotyniškai reiškia „keturi“. Tokie mikroorganizmai geba dalytis vienas kitam statmenose plokštumose. Žmonėms jie gana saugūs: kol kas tetrakokų išprovokuotų ligų žinoma nedaug.

Yra žinomi sardinių kokai. Jiems būdingas padalijimas į tris plokštumas, statmenas viena kitai. Vizualiai organizmai yra kaip ryšuliai. Paprastai juose yra 8-16 ląstelių. Tarp šių mikroorganizmų buveinių yra oras. Žmonių ligos, kurias jie provokuoja, mokslui nėra žinomos, todėl šiuo metu manoma, kad jų nėra.

Bet stafilokokų mikroorganizmų reikšmę mokslininkai atrado jau seniai – jie provokuoja odos ligas, kuriomis serga ne tik žmonės, bet ir įvairūs gyvūnai. Vizualiai organizmai yra kaip kekės. Galimas padalijimas skirtingomis plokštumomis. Paprastai jie gyvena klasteriuose, forma chaotiška.

Lazdelės

Pagal mikroorganizmų klasifikaciją šiai grupei priklauso bakterijos, bacilos, klostridijos. Įprastas dydis yra 1-6 mikronų ilgio, 0,5-2 mikronų pločio. Bakterijų lazdelės nesudaro sporų. Žinomos pavojingos formos: žarninė, tuberkuliozė, difterija ir kt. Bacilos, Clostridia yra mikrobai, kurie sukuria sporas. Jie provokuoja įvairias pavojingas (netgi mirtinas) infekcijas: juodligę, šienligę, stabligę.

Paskirstykite trumpas lazdeles, ilgas, taip pat su skirtingais galais: apvalios, aštrios. Mikroorganizmų morfologijos aprašymas apima tarpusavio išsidėstymo tyrimą. Šis parametras tapo suskirstymo į tris grupes pagrindu:

• porinis išdėstymas;
• atsitiktinis;
• streptobakterijos, streptobakterijos.

Pirmieji provokuoja plaučių uždegimą, antroji grupė sukelia labai įvairias ligas, o trečioji – juodligę, šanką.

Rečiau bakterijos gali būti stebimos su klubo formos iškilimu galuose. Dabartinė mikroorganizmų klasifikacija reiškia, kad jie priskiriami strypams. Šios grupės išskirtinis bruožas yra tas, kad bacila gali išprovokuoti difteriją, o nemažai porūšių – raupsus, tuberkuliozę.

Susukti mikroorganizmai

Šiai grupei priklausantys vibratoriai yra sulenkti 14 posūkių ir savo forma yra panašūs į simbolį „,“. Tai yra plačiai paplitę vibrionai: cholera, vanduo. Spirilės, giminingos susisukusiems mikroorganizmams, išsiskiria išlinkimu viename ar keliuose posūkiuose. Mokslas žino tik vieną žmogui pavojingą formą – ji provokuoja sodoku. Šia liga galima užsikrėsti graužikams (pavyzdžiui, žiurkei) įkandus.

Spirochetai yra į kamščiatraukį panašūs mikroorganizmai, kurių ilgis yra 0,3–1,5 mikronų, o plotis – 7–500 mikronų. Tai apima saprofitus ir kai kurias kitas pavojingas rūšis. Maistinės mikroorganizmų terpės – nešvarus vanduo, negyvos masės. Žinomos trys žmonių ligas provokuojančios rūšys: borelija, leptospira, treponema.

Susuktų mikroorganizmų bendrieji bruožai

Visos aukščiau aprašytos grupės yra polimorfinės. Tai reiškia, kad išorinė aplinka lemia formą, dydį. Reikšmingi yra:

• temperatūra;
• narkotikų poveikis;
• dezinfekcijos buvimas.

Laboratorinė diagnostika įpareigoja atsižvelgti į bakterijų gebėjimą keistis. Taip pat šios savybės turi įtakos vaistų, naudojamų ligų profilaktikai ir gydymui, kūrimui, gamybai.

Nepabėk

Akademikas Omeljanskis kartą rašė, kad mikrobai yra nematomi, tačiau jie visada yra šalia žmogaus, kaip draugai ir priešai. Šios mikroskopinės gyvybės formos užpildo orą, dirvožemį, vandenį, jų yra žmogaus kūne, bet kuriame gyvūne. Kai kurie iš jų gali būti naudingi žmonėms, o tai ypač svarbu maisto pramonei, tačiau daugelis yra mirtini, nes provokuoja ligas. Būtent dėl ​​mikrobų maistas gali sugesti.

Pirmą kartą mikrobai buvo aptikti XVII amžiuje, kai buvo galima sukurti lęšius su 200 kartų didinimu. Mikrokosmosas nustebino pirmą kartą jį išvydusį mokslininką – olandą Levenguką. Po kurio laiko studijas tęsė Pasteras, atskleidęs mikroskopinės gyvybės gyvybinės veiklos specifiką. Pavyzdžiui, buvo galima paaiškinti alkoholio rūgimą, kai kurias žmonių ligas. Tada pirmą kartą buvo išrasta vakcina. Juodligė ir pasiutligė buvo pirmosios ligos, kurios buvo įveiktos šiuo metodu.

Ypatingos savybės: Mikrobai

Šiai grupei priklauso organizmai (dažniausiai susidedantys iš vienos ląstelės), kuriuos galima pamatyti tik esant dideliam padidinimui. Daugumos mokslui žinomų mikrobų dydžiai svyruoja nuo tūkstantosios milimetro dalies iki tūkstantosios mikrometro dalies. Yra daugybė šios gyvybės formos tipų. Skirtingose ​​aplinkose gali egzistuoti skirtingi mikrobai. Paskirstyti kategorijas:

• bakterijos;
• fagai;
• grybai;
• mielės;
• virusai.

Taip pat yra klasifikacija:

• mikoplazma;
• riketsija;
• pirmuonys.

Mikroskopinis gyvenimas: sporų susidarymas

Procesas nelengvas, sporos visai nepanašios į bakterinę ląstelę. Sporas apsaugo tanki membrana, kurios viduje yra nedidelis skysčio tūris. Sporai nereikia maisto medžiagos, dauginimosi procesai užšąla. Ši gyvybės forma ilgą laiką egzistavo pačiomis nemaloniausiomis sąlygomis: minusinėje temperatūroje, karštyje ar sausumoje. Kai kurie ginčai tęsiasi dešimtmečius, šimtmečius. Manoma, kad tokie pavojingi mikroorganizmai provokuoja stabligę, juodligę ir botulizmą. Kai tik aplinka tampa patogi egzistuoti, sporos auga ir pradeda daugintis.

Bakterijos: struktūra

Tipiška bakterinė ląstelė susideda iš membranos ir gleivinės, dažnai sudarančios kapsulę. Viduje - citoplazma, apsaugota membrana. Citoplazma yra bespalvis koloidinės formos baltymas. Citoplazmos viduje – ribosomos, branduolys, DNR. Čia ląstelė kaupia maistines medžiagas.

Yra bakterijų, kurios gali judėti. Tam gamta juos apdovanojo plonais siūlais, vadinamais flagella. Virvės sukasi, o tai nustumia bakterijas į naują jų buveinę. Vieniems tai kekės, kitiems – pavienės stygos. Yra bakterijų, kurių ryšuliai išsidėstę visame paviršiuje. Dažniausiai ryšuliai stebimi pagaliomis, susuktomis formomis. Tačiau didžioji dalis žvynelių neturi, todėl tokio tipo mikroskopinis gyvenimas yra nejudantis.

Dauginimasis yra padalijimas. Kai kurie dalijasi kas 15 minučių, todėl kolonija auga sparčiai. Tai dažniausiai pastebima maistinėmis medžiagomis praturtintuose maisto produktuose.

Tai gana specifinė, nepanaši į bet kurią kitą mikroskopinės gyvybės grupę. Mokslui žinomi virusai yra nuo 8 iki 150 nm. Į juos žiūri tik per šiuolaikinio didinimo sistemą – elektroninį mikroskopą. Kai kuriuose yra baltymų, rūgšties. Mikroskopiniai organizmai provokuoja daugybę ligų, įskaitant tymus, hepatitą. Gyvūnai yra paveikti, sukelia marą ir kitus pažeidimus, įskaitant labai pavojingą snukio ir nagų ligą.

Mokslui žinomi bakteriniai virusai vadinami „bakteriofagais“, tačiau „mikofagai“ veikia prieš grybelius. Pirmuosius galima rasti visur, kur randama mikroskopinė gyvybė. Jie provokuoja mikrobo žūtį, todėl vartojami medicininiais, profilaktiniais tikslais, veiksmingi nuo infekcijų.

Riketija ir grybai

Grybai taip pat yra labai įdomi mikroorganizmų grupė. Jų bruožas yra chlorofilo nebuvimas. Tokia gyvybės forma nepajėgi gaminti organinės medžiagos, tačiau jai reikia, kad ji egzistuotų. Tai lemia substratus, ant kurių gali išgyventi grybai: aplinka turi būti turtinga maisto medžiagų. Grybai užkrečia žmones, provokuoja vabzdžių, gyvūnų, net augalų ligas. Būtent jie iššaukia pačias nemaloniausias mums įprastų bulvių ligas – vėžį, fitoftorą.

Grybelinės ląstelės susideda iš vakuolės, branduolio. Vizualiai panašus į augalų ląsteles. Forma: ilgos šakos. Ląstelė susideda iš tarpusavyje susipynusių stygų, mokslininkų vadinamų hifais. Hifai yra grybienos statybinė medžiaga, susidedanti iš ląstelių (su 1-2 branduoliais). Tačiau yra žinomos grybienos, kurios yra viena ląstelė su daugybe branduolių. Jie vadinami neląsteliniais. Grybiena yra vaisiakūnio augimo pagrindas. Tačiau žinomi tokie grybai, kurie susideda iš vienos ląstelės ir kuriems nereikia grybienos.

Grybai: savybės

Mokslas žino įvairius grybų dauginimo būdus. Vienas iš jų – hifų dalijimasis, tai yra vegetatyvinis metodas. Dažniausiai grybai dauginasi sporomis, o dalijimasis yra lytinis, nelytinis. Agresyviausioje aplinkoje sporos gali išgyventi šimtmečius. Prinokusios sporos nukeliauja didelius atstumus, kol sudygsta, naudodamos šeimininkus. Kai tik sporos patenka į maistinių medžiagų turtingą aplinką, ji sudygsta, atsiranda siūlų ir grybienos.

Daugelis mokslui žinomų grybų priklauso pelėsių kategorijai. Natūraliomis sąlygomis jie aptinkami labai įvairiose vietose. Mikroorganizmai ypač noriai dygsta ant maisto. Juos nesunku pamatyti – atsiranda spalvota danga. Dažniausiai kasdieniame gyvenime žmogus susiduria su mucor grybais, kurie sudaro baltą, gana purią masę. Jei daržovės pasidengusios „minkštu“ puviniu, tikėtina, kad čia atsirado šakniastiebiai. Bet jei ant kriaušių, obuolių yra plona plėvelė, tai greičiausiai priežastis yra Botrytis. Gana dažnai pelėsį provokuoja mikroorganizmai penicillium.

Pavojai ir nauda

Grybai ne tik gadina maistą, bet ir nuodija. Tai sugeba mikroorganizmai, gaminantys mikotoksinus: fuzariumas, aspergilas.

Tačiau žmonėms naudingi grybai yra žinomi. Jie plačiai naudojami vaistų ir maisto gamyboje. Taigi, penicilas yra nepakeičiamas gaminant peniciliną – antibiotiką, naudojamą įvairioms ligoms gydyti. Be jo neapsieisite gaminant kilnius, brangius sūrius - Rokforą, Kamembertą. Aspergillus būtinas fermentams, jis naudojamas citrinų rūgšties gamyboje.

Grybelio bakterijos

Kita įdomi mokslininkų aptikta mikroskopinių organizmų grupė yra aktinomicetai. Jie turi tam tikrų grybų savybių, bet kartu turi ir bakterijų savybių. Su pirmuoju juos sieja dauginimosi būdas, grybiena, hifai. Bendri bruožai su bakterijomis yra struktūriniai ypatumai, biochemija.

Mielės

Galiausiai, mielės yra mikroskopiniai organizmai, susidedantys iš vienos ląstelės. Mielės negali judėti, užauga iki 10-15 mikronų. Dažniausiai jie yra ovalūs, apvalūs, tačiau pasitaiko ir pagaliukų, pjautuvų pavidalo. Kartais netgi susiduriate su panašia forma kaip citrinos. Ląstelių sandara panaši į būdingą grybams, yra vakuolė, branduolys. Mielės dalijasi, formuoja sporas, dauginasi pumpuromis.

Natūraliomis sąlygomis aptinkama daug įvairių mielių. Jie gyvena ant augalų, dirvožemyje, maiste, atliekose – visur, kur yra cukraus. Maiste esančios mielės genda, nes maistas rūgsta ir pradeda fermentuotis. Taip pat yra formų, kurios gamina anglies dvideginį, alkoholį iš cukraus. Juos žmonės ilgą laiką aktyviai naudojo alkoholiniams gėrimams gaminti. Taip pat yra ir žmogaus sveikatai pavojingų mieliagrybių rūšių – šios išprovokuoja kandidozę. Iki šiol kova su laisvaisiais grybais yra labai sunki, o kai kurių formų kandidozė gali sukelti net mirtį (pavyzdžiui, sisteminė).