Морфология и физиология бактерий


НазваниеМорфология и физиология бактерий
страница1/8
Дата публикации13.07.2013
Размер0.96 Mb.
ТипДокументы
userdocs.ru > Культура > Документы
  1   2   3   4   5   6   7   8
МОРФОЛОГИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ БАКТЕРИЙ

  1. Строение бактериальной клетки.

Изучение ультраструктуры бактер/клетки стало возможным после появления электронных микроскопов. Поверхностные структуры бактерий: капсулы, жгутики, ворсинки, клеточная стенка, под ней – цитоплазматич мембрана. Внутр структуры: цитоплазма, в кот-й - органеллы: нуклеоид, рибосомы и мезосомы (мембранные образования), а также включения и споры (у спорообразующих).

Жгутики – состоят из белка флагеллина (сокращ-ся). 1 жгутик – монотрихи, пучок – лофотрихи, жгутики на обоих полюсах клетки – амфитрихи, на всей поверхности – перитрихи. Жгутики обеспечивают движение бактерий: беспорядочное, хемотаксис, фототаксис, аэротаксис (от конц-и О2). Скорость зависит от расположения жгутиков, св-в питат/среды. Жгутики имеют антигенные св-ва.

Пили (ворсинки, фимбрии) – тонкие, полые нити из белка длиной 0.3-10 мкм, толщиной 10 нм. Двигательной ф-и нет. Типы: I общий – обеспечивают прикрепление бактерий к клеткам хозяина, кол-во – до нескольких тысяч. II половые пили – кол-во 1-4 на клетку, участвуют в размножении.

^ Капсула – непрочно связана с поверхностью клетки. Ф-и: защитная, адгезивная.

Клеточная стенка – состоит из пептидогликана. Нет клет/стенки у микоплазм и L-форм бактерий. Хим/состав клет/стенки и её строение хар-ны для определённых групп прокариотов и служат их отличием. По отношению к окраске по Граму бактерии делятся на грам(+) и грам(-). Ф-и: придаёт определённую форму; защитная; имеет на своей поверхности разные рецепторы; через клет/стенку происходит питание и выделение. Пептидогликан придаёт стенке ригидность и эластичность, с ним связаны антигены у грам(+) бактерий. У грам(-) в пептидогликан входит липополисахарид, обладает антигенными и токсич св-вами – эндотоксин.

^ Цитоплазматич мембрана – под клет/стенкой. Это липопротеин (15-30% липидов, 50-70% протеинов, 2-5% углеводов и РНК). Ф-и: регуляция поступления метаболитов и ионов, участие в метаболизме, репликации ДНК, спорообразовании.

Мезосомы – производные цитоплазматич мембраны, связаны с нуклеоидом. Расположены у грам(-) – в форме петли, у грам(+) – концентрически, как пузыри, трубочки. Ф-я: участие в делении, спорообраз-и.

Цитоплазма – сложная коллоидная система: 75% воды + минер в-ва, белки РНК, ДНК.

Нуклеоидядро бактерий. Нет ядерной мембраны и хромосом, не делится митозом. Состоит из белков гистонов. Содержит 1 молекулу ДНК, РНК и белки. В цитоплазме могут быть также меньшие по массе молекулы ДНК – плазмиды. В молекуле ДНК закодирована вся наследственная информация клетки.

Рибосомы рибонуклеопротеидные частицы. Ф-я: белоксинтезирующая. Рибосомы бактерий не объединены в эндоплазматическую сеть – в отличие от эукариотов.

Включения это продукты метаболизма. Используются как запасные питат в-ва (это – гликоген, крахмал, сера, полифосфат).
2. Спора бактерий.

Это форма сохранения наследственной информации бактерии в неблагоприятных условиях. К спорообраз-ю способны патогенные бактерии (бациллы, клостридии) и непатогенные (сапрофиты, кокки). Процесс спорообр-я нач-ся сразу после возникновения дефицита питат в-в и длится ~ 8 часов. Никаких внешних источников питания и энергии не требуется. Подготовит стадия – прекращение деления и ↑ кол-ва липидных включений. Стадия предспоры – формир-ся спорогенная зона внутри бактерии (уплотняется цитоплазма с нуклеоидом). Стадия созревания споры – спорогенная зона изолируется путём врастания внутрь клетки цитоплазматич мембраны. Между внутр и наружным слоями образуется кортекс из особого пептидогликана. Потом внешняя сторона мембраны покрывается оболочкой из белков, липидов (термоустойчивость обеспеч-ся дипиколиновой к-той). Затем вегетат часть клетки отмирает, спора сохран-ся месяцы и годы. Такое длит сохранение обусловлено ↓ содержанием воды, ↑содержанием Са, структурой и хим/составом оболочки. В благоприятных условиях спора прорастает в вегетат клетку, набухает, ферменты активир-ся. Оболочка споры разруш-ся, из неё выходит ростовая трубка, заверш-ся синтез клет/стенки, нач-ся деление. Прорастает спора 4-5 часов. Образование споры – 18-20 часов. Спора у бактерий служит для сохранения вида и в размножении не участвует. Грибы, наоборот, размнож-ся спорами.
3. Белоксинтезирующая система бактерий.

Это рибонуклеопротеидные частицы – рибосомы. В свободном состоянии рибосома наход-ся в виде 2-х субъединиц – 30S и 50S. Обе субъединицы содержат ~по 40% РНК и 60% белка. Субъединица 30S содержит 1 молекулу РНК 16S и 21 молекулу белка. Субъединица 50S содержит 2 молекулы РНК 5S и 23S и 33-34 молекулы белка. Перед началом синтеза белка в бактер/клетке происходит объединение обеих субъединиц с образованием 70S рибосом. Рибосомы с помощью информационной РНК образуют полисомы, обычно связанные с цитоплазматич мембраной.



  1. Фазово-контрастная микроскопия.

Позволяет изучать живые и неокрашенные объекты. Метод связан с изменением условий освещения при наблюдении слабоконтрастных биологич объектов в неокрашенном состоянии с целью их визуализации. В отличие от метода тёмного поля, выявляющего только контуры объекта, метод фазового контраста позволяет увидеть элементы внутр структуры прозрачного объекта. Фазово-контрастное устройство даёт возможность преобразовывать фазовые изменения световых волн, проходящих через объект, в амплитудные. В рез-те прозрачные микроорг-мы становятся видимыми.

Различают: (+) фазовый контраст (изображение темнее фона) и (-) фазовый контраст (изображение светлее фона). Отличит особ-ть в изображении – эффект «гало» по контуру объекта (небольшое просветлённое поле вокруг объекта).
5. Темнопольная микроскопия.

Позволяет наблюдать живые бактерии. Метод тёмного поля основан на эффекте, кот-й достигается освещением объекта полым конусом света. Выявляются контуры объекта. При отсутствии объекта поле зрения микроскопа – тёмное, при наличии объекта – яркое блестящее свечение контура вокруг объекта на тёмном фоне. Метод предложен в 1903 г.


  1. Основные отличия прокариотов от эукариотов.

Прокариоты:

  • Нет мембран, кот-ми органеллы отделяются от цитоплазмы. Мембрана есть только цитоплазматическая, отделяющая цитоплазму от клет/оболочки или от внешней среды.

  • Размер 1-10 мкм (у эукариотов 10-100 мкм).

  • Анаэробное дыхание возможно. Фиксация азота возможна.

  • Генетич материал наход-ся в кольцевой молекуле ДНК, у эукариотов – в хромосоме.

  • Гистонов нет, у эукариотов – есть.

  • Рибосомы не объединены в ЭПС.

  • Ядро (нуклеоид) имеет фибриальную структуру и не имеет ядерной мембраны.

  • Нет митохондрий, хлоропластов, комплекса Гольджи.

  • Окислительно-восстановительные ферменты локализованы в мезосомах.

  • Не делятся митозом, тип деления – бинарный.

  • Нет клеточного центра.

  • Нет внутриклеточного перемещения цитоплазмы и амёбовидного движения.




  1. Основные типы культур бактерий.

Для изучения св-в микроорг-мов, их систематизации необходимо изолировать бактерии и вырастить их в виде «чистых культур» - массы клеток, состоящей из микроорг-мов 1 вида и полученных как потомство 1 клетки. Штамм – культура бактерий 1 вида, выделенная из разных источников в разное время. Вид – совокупность микроорг-мов, имеющих единое происхождение и генотип, сходных по морфологич и биологич св-вам. Колония – это «чистая культура», популяция микробных клеток 1вида, сформировавшаяся в рез-те деления 1 микробной клетки в условиях культивирования на плотной питат среде при оптимальной t. Различают 3 типа колоний: гладкие – S-тип (круглые, выпуклые, с гладкой поверхностью, влажной консистенцией), шероховатые – R-тип (шероховатые, края неправильные, консистенция сухая), слизистые – М-тип (тягучая консистенция).


  1. Признаки идентификации микроорганизмов.

Фенотипич признаки – величина, форма, агрегация (образование нитей, тетрад, пакетов), наличие капсулы, эндоспор, жгутиков, пигментов и способность окрашиваться красителями. Все бактерии по отношению к окраске по Граму делятся на грам(+) – фиолетового цвета и грам(-) – красного. Способность окрашиваться зависит от хим/состава. У грам(+) в клет/стенке нет ароматических и серосодержащих аминок-т, мало липидов, у грам(-) – наоборот. У грам(+) есть магниевая соль РНК, у грам(-) – нет. Эта соль образует прочный хим комплекс с белком, йодом и генцианвиолетом, кот-й не разруш-ся спиртом. У грам(-) такого комплекса нет, они легко обесцвеч-ся под д-ем спирта.

Споры по Граму не окраш-ся, окраска появл-ся только после использования концентрированной подогретой краски. Причём при последующей обработке к-той спора не обесцвеч-ся. Кислотоустойчивые бактерии – для окраски применяют метод Циля-Нильсена. Морфология бактерий (культуры) изучается в окрашенных мазках либо в нативных препаратах.

Подвижность – скользящие (за счет волнообразных движений тела) и плавающие (за счет жгутиков или ресничек) бактерии.

Спорообразование.

Физиологич активность – по способу питания (по отношению к О2 – анаэробные, аэробные и факультативные – получают энергию либо в процессе дыхания, либо при брожении).

Биохимич признаки культуры - по её способности ферментировать углеводы, образовывать индол, аммиак, сероводород, гидролизовать белки.

Антигенные св-ва – родоспецифичные, видоспецифичные, штаммоспецифичные.

Чувствительность к бактериофагам.

Химический состав.

Генетич родство – способность обмениваться генетич информацией, состав ДНК, сходство нуклеиновых к-т и их последовательности.


  1. Определение методов микробиологической диагностики.


10 – 11. Структура жгутика бактерий. Класс-я бактерий по кол-ву и взаиморасположению жгутиков.

Жгутики – поверхностные придатки, с помощью кот-х бактерия передвигается. Жгутик – спирально изогнутая полая нить. Длина жгутиков – 3-12 мкм, толщина- 10-30 нм. Наличие их, кол-во, расположение – стабильные признаки. Состоят из белка флагеллина (сокращ-ся). Начин-ся жгутики от цитоплазматич мембраны и прикрепляются к клетке с помощью базального тела. У одних бактерий жгутики состоят из 6-8 рядов сферич субъединиц, уложенных в спираль, у других – из продольных нитей. Жгутики часто имеют белковый чехол.

1 жгутик – монотрихи, пучок жгутиков на одном полюсе – лофотрихи, жгутики на обоих полюсах клетки – амфитрихи, на всей поверхности – перитрихи. Жгутики обеспечивают движение бактерий: беспорядочное, хемотаксис, фототаксис, аэротаксис (от конц-и О2). Скорость зависит от расположения жгутиков, св-в питат среды. Жгутики имеют антигенные св-ва.

Способность бактерий к целенаправленному движению генетически обусловлена. Бактерии передвиг-ся в рез-те вращения жгутиков. У перитрихов они при движении располагаются вдоль клетки, у монотрихов и лофотрихов – либо сзади (как винт), либо спереди (пропеллер). Бактерии со жгутиками на полюсе двигаются быстрее, чем перитрихи.
12. Методы определения подвижности бактерий.

Бактерии изучают в живом виде с помощью нативных и окраш препаратов, используя методы «раздавленной» или «висячей» капли. Окраска живых бактерий: взвесь бактерий вносят в каплю метиленового синего или нейтрального красного. Далее готовят препарат.

Препарат «раздавленная» капля – на центр обезжиренного стекла наносят каплю жидкой бульонной культуры. Затем накладывают покровное стекло, чтобы не было пузырьков воздуха. Капля не должна выступать за стекло. Применяют темнопольное или фазово-контрастное устройство. В центре влажного препарата быстро возникает дефицит О2. Именно это помогло Пастеру открыть анаэробный обмен: он заметил, что облигатные анаэробы сохраняли подвижность только в центре, но не по краям.

Иногда бактерии адсорбир-ся на стекле, тогда лучше использовать «висячую» каплю. На покровное стекло наносят каплю бактериальной взвеси. Затем предметное стекло с лункой (где по краям вазелин) прижимают к покровному. Капля должна быть в лунке. Получается герметичная камера, в кот-й капля не высыхает. Капля должна висеть над лункой. Микроскопируют со стороны покровного стекла (то есть надо резко перевернуть). Опред-е подвижности по Пешкову бактерии вносят уколом в столбик полужидкого агара – подвижные растут по всей толще среды, неподвижные – по уколу.

Также определяют способность бактерий давать «феномен роения» - подвижные передвиг-ся по поверхности твердых сред.

При изучении подвижности бактерий надо отличать истинную подвижность от броуновского движения, кот-е явл-ся следствием ударов о бактерии движущихся в растворе молекул, выглядит как колебание.

Бактерии двигаются быстро. Уменьшить их скорость можно добавлением метилцеллюлозы, тогда видно движение жгутиков.
13. Структура пептидогликана.

Пептидогликан (муреин) – основа клет/стенки. Состоит из параллельных полисахаридных цепей, представляющих собой череду звеньев N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой к-ты. С каждым остатком N-ацетилмурамовой к-ты связан тетрапептид (из аминок-т). Наличие определённых аминок-т в пептидогликане учитывается в таксономии бактерий. У грам(-) бактерий пептиды в пептидогликане перекрёстно связаны друг с другом. У грам(+) – пептиды связаны через пептидный мостик. След-но, пептидогликан – это гетерополимерное образование, состоящее из гликановых цепей и перекрёстно связанных пептидов.

У грам(+) – пептидогликан многослойный, с ним связаны тейхоевые к-ты. У грам(-) пептидогликан однослойный. Это используется при окраске по Граму.

У грам(-) поверх пептидогликана имеется наружная мембрана (как мозаика). В её составе – фосфолипиды, липопротеиды, белки и ЛПС (липополисахарид). Непосредственно с пептидогликаном ковалентно связан липопротеид (глобулярный слой). Поверх него пластичная мембраноподобная структура из фосфолипидов, ЛПС и белков. Снаружи слой из свободного липопротеида. Всю толщу наруж/ мембраны пронизывают белки, образующие выводные каналы. Они называются белки-порины, так как обеспечивают диффузию разных соединений. Также эти белки явл-ся рецепторами для фагов.

Ф-и: антигенные, токсические (эндотоксин).
14. Принцип окраски по Граму, отличия клет/стенки грам(+) и грам(-) бактерий.

Методика:

  1. Мазок окрашивают генцианвиолетом через фильтровальную бумагу;

  2. Бумагу удаляют, краску сливают;

  3. Окрашивают мазок р-ром Люголя;

  4. Люголь сливают и наносят 96% спирт на 30-40 сек;

  5. Смывают спирт водой;

  6. Окрашивают водным фуксином;

  7. Промывают водой и сушат.

После Люголя все клетки окраш-ся в фиолетовый цвет. После спирта клетки окраш-ся по-разному: у грам(+) пептидогликан многослойный и краска не вымывается, у грам(-) пептидогликан тонкий и они обесцвеч-ся. При дополнит окраске фуксином грам(-) становятся красного цвета, грам(+) сохраняют фиолетовый цвет.

^ Отличия клет/стенки: у грам(+) в клет/стенке нет ароматич и серосодержащих аминок-т, мало липидов, у грам(-) – наоборот. У грам(+) есть магниевая соль РНК, у грам(-) – нет. Эта соль образует прочный хим/комплекс с белком, йодом и генцианвиолетом, кот-й не разруш-ся спиртом. У грам(-) такого комплекса нет, они легко обесцвеч-ся под д-ем спирта.

Споры по Граму не окраш-ся, окраска появл-ся только после использования концентрированной подогретой краски. Причём при последующей обработке к-той спора не обесцвеч-ся.
15. В каких случаях употребляются термины «бактерии», «бациллы», «клостридии».

Все прокариоты по существу явл-ся бактериями, однако, имеют особ-ти. Бактерии – группа прокариотов, у кот-х клетка меньше, чем эукариотическая, ДНК не окружены ядерной мембраной, клет/стенка ригидная, форма палочки или шара, митохондрий и хлоропластов нет, деление бинарным путём. Бациллы в узком смысле – род грам(+) палочковидных бактерий, образующих внутриклеточные споры. Некоторые вырабатывают антибиотики. Клостридии – род палочковидных, спорообразующих бактерий, анаэробов. Вызывают брожение. Фиксируют молекулярный азот.
16. L-формы бактерий.

L-формы – это бактерии, полностью или частично лишённые клет/стенки либо утратившие способ-ть синтезировать её предшественников и сохранившие способ-ть к размножению. Меняется морфология клетки, наруш-ся её деление. L-формы разных бактерий неразличимы; содержат крупные или мелкие сферич тела, включения в виде вакуолей, элементарные тельца или гранулы; образ-ся при применении препаратов, кот-е ингибируют или разрушают пептидогликан клет/стенки (пенициллина и лизоцима).

Различают нестабильные L-формы (сохраняют некоторые элементы клет/стенки и могут возвращаться в исходный вид) и стабильные (не способны к реверсии).
17. Методы выявления спор у бактерий.

Некоторые виды бактерий образуют внутриклеточные споры. В спорах мало воды, ↑содержание Са и липидов. Зрелая спора плохо окраш-ся из-за малой прониц-ти оболочки. При окраске по Граму спора бесцветная. Прониц-ть оболочки резко ↑ после обработки горячей HCl или горячей концентрированной краской. Восприняв краску, спора при последующей обработке к-той не обесцвеч-ся, а вегетат/клетки отдают окраску. Метод Ожешко – споры красные, вегетат/клетки – синие. Метод Пешкова – кипячение мазка с синькой и последующей докраской нейтральным красным: споры – синие, вегетативные клетки – розовые.
18. Нумерическая таксономия.

Это систематика. В основе:

  • равноценность изучаемых признаков;

  • доведение их числа до максимальной величины;

  • выделение каждого таксона по числу совпадающих признаков.

Изучает морфологию и структуру клетки, способность окрашиваться анилиновыми красителями, физиологич и биохим св-ва (тип дыхания, культуральные особ-ти, ферментат активность), первичную структуру ДНК, установление гомологии ДНК. Для микроорг-мов приняты следующие категории (таксоны): вид → род → триба (или колено) → семейство → порядок → класс → отдел → царство.
19. Ферменты конститутивные, индуцибельные, репрессибельные.

Микроорг-мы синтезируют различные ферменты, относящиеся к 6 классам: оксиредуктазы, трансферазы, лиазы, гидролазы, изомеразы, лигазы.

Ферментный состав любой бактерии определ-ся её геномом и явл-ся постоянным признаком. Ферменты локализ-ся в цитоплазме или в периплазматич пространстве клетки, либо связаны с определёнными структурами клетки, либо выдел-ся в окруж среду. На этом основано деление ферментов на эндо- и экзоферменты.

Конститутивные ферменты – синтез-ся с постоянной скоростью и имеют в клетке постоянную конц-ю.

Индуцибельные ферменты – конц-я их резко меняется в зав-ти от наличия или отсутствия субстрата.

Репрессибельные ферменты – подавляют защитные ф-и хозяина.
20. Отличия между ядерным аппаратом прокариот и эукариот.

Нуклеоид бактерий не имеет мембраны, т.е. не отграничен от цитоплазмы клетки, не содержит хромосом (в отличие от эукариотов), гистонов (только у некоторых прокариотов обнаружены гистоноподобные белки), внехромосомная ДНК располагается в плазмидах (у эукариотов – в хромосомах), не делится митозом (тип деления бинарный).

В окраш препаратах нуклеоиды имеют вид компактных округлых или палочковидных образований. В состав нуклеоида, кроме ДНК, входят РНК и белки. Число нуклеоидов в клетке меняется в зав-ти от фазы роста культуры: в покое в клетке 1 нуклеоид, в фазе перед делением – 2, в логарифмич фазе – ≥ 4.

В условиях, не благоприятствующих росту, возникают нитевидные многоядерные клетки. Образуются из-за нарушения скорости деления и скорости роста клеток.
21. Структура и ф-и цитоплазматич мембраны (ЦПМ).

Наход-ся под клет/стенкой и ограничивает протопласт клетки. Явл-ся сложным липидо-белковым комплексом (липидов 15-30%, белков 50-70%, углеводов 2-5%, РНК). ЦПМ3-слойная, толщина 7-10 нм. ЦПМ образует специфич инвагинаты – мезосомы, образуют поперечные перегородки между делящимися клетками, к ним обычно прикрепляется бактериальная хромосома.
  1   2   3   4   5   6   7   8

Похожие:

Морфология и физиология бактерий iconТема: Вибрионы. Спирохеты. Жгутики у бактерий. Изучение подвижности...
Содержательный модуль: Морфология извитых бактерий (вибрионы и спи-рохеты). Спирохеты, их место в систематике микроорганизмов. Патогенные...
Морфология и физиология бактерий iconМорфология бактерий 6-27
Инфекция и инфекционный процесс. Биологический метод исследования 118-142
Морфология и физиология бактерий iconМорфология бактерий
Нобелевской премией за разработку клонально-селекционной теории антителогенеза награжден
Морфология и физиология бактерий iconМорфология бактерий. Общие вопросы
Бактерии – представители доминиона Bacteria – одноклеточные организмы, имеющие прокариотический тип клеточной организации  (см рис....
Морфология и физиология бактерий iconТема: Изучение колоний. Пигменты бактерий
Цель: Освоение практических навыков работы при выделении чистых культур бактерий: ІІ -й день исследования
Морфология и физиология бактерий iconТема: Питание бактерий. Простые питательные среды. Посев на мпа и мпб
Цель: Изучение принципов культивирования бактерий, особеннос-тей транспортирования инфицированного материала, методов стерилизации...
Морфология и физиология бактерий icon1, 43 организм человека, как единая саморазвивающаяся и саморегулирующая биологическая система
Ятия физическими упражнениями, спортом вызывают в организме человека многосторонние и глубокие изменения в соответствии с общими...
Морфология и физиология бактерий iconЭкзаменационные вопросы по микробиологии Морфология и систематика...
Бактерии. Форма, размеры, строение клетки, подвижность, размножение и спорообразование. Характеристика основных групп бактерий, имеющих...
Морфология и физиология бактерий iconНервная система
Рефлекс основные формы нервной деятельности. Торможение. Отделы головного мозга и их физиология: продолговатый мозг, задний мозг,...
Морфология и физиология бактерий iconЭкзаменационные вопросы по курсу нормальной физиологии 2010 20111 учебный год Введение
Физиология и ее связь с другими науками. Физиология и медицина. Здоровье и болезнь с позиций физиологии
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница