Файл: Биологическое значение образования спор и капсул, методы их.pdf

Тема 4

Биологическое значение образования  спор  и  капсул,  методы  их 

окраш ивани я.  Изучение подвижности  бактерий.

Иях

, 

||0

  ........... .. 

з н а ч е н и е   о б р а з о в а н и я   с п о р .

Некоторые 

вилы  палочковидных бактерий  в  неблагоприятных уСЛов 

м |Тер,

жекой  клетки образуют споры (эндоспоры).

,Ш>'  О ,оры  ( таоспоры )  бактерий 

особое  состояние  покояц1ИХг 

пепроД>ктивны\  клеток,  характеризующееся  резко  сниженным 
метаболизма и  высокой  резистентностью.

Ыжтернальная  спора  формируется  внутри  материнской  клетки 

называется  шдоепорой.  Способностью  к  образованию  спор  обладав 
мгч'нмх щеетвенно  палочковидные 

грамположительные  бактерии  род. 

tociUus  и  Clostridium,  из  шаровидных  бактерий  —   лишь  единичные  вилы 
Как  правило, внутри бактериальной  клетки  образуется  только одна спора.

Основная  функция  спор  —   сохранение  бактерий  в  неблагоприятных 

условиях  окружающей  среды.  Переход  бактерий  к  спорообразованию 
'  ,

г

.„ .

лпорт

^   ппи  ыгтгппении  питательного  субстрата,  недостатка

азота, 

фосфора,  накоплении  в  среде  катионов  кадия  и  марганца,  изменении 

pH.  повышении содержания  кислорода и др.

От  вегетативных  клеток  споры  отличаются  регрессией  генома, 

затуханием  (отсутствием)  обмена  веществ  (анабиозом),  минимальным 
объемом  свободной  воды  в  цитоплазме,  повышением  в  ней  концентрации 
катионов  кальция  и  появлением  дипиколиновой  ( пиридин-2,6-дикарбоновой) 
кислоты, 

которая 

обеспечивает 

состояние 

покоя 

спор 

и 

их  тер­

моустойчивость.

В  световом  микроскопе  споры  видны  в  виде  овальных,  иногда 

округлых,  сильно  преломляющих  свет  образований  размером  0,8-1,0-1,2-1,5 
мкм:  они  могут  располагаться  центрально,  субтерминально  —  ближе  к 
концу,  терминально  —  на  конце  палочек.  Строение  зрелой  споры  сложное и 

однотипное  у  разных  видов  бактерий.  Центральная  ее  часть  представлена 
сердцевиной,  или  спороплазмой,  содержащей  нуклеоид,  рибосомы  и  нечетко 
выраженные 

мембраны 

структуры. 

Спороплазма 

окружена 

цитоплазматической 

мембраной, 

к 

которой 

прилегает 

начаточный

пептидогликановый  слой,  затем  специфическим  для  спор  массивным  слоем
кортекса.  или  коры.  На  поверхности  кортекса  имеется  внешняя  мембрана. 
(  наружи  спора  окружена  многослойной  оболочкой.  У  многих  бактерий  по
окружности  наружного слоя  споровой  оболочки  располагается  экзоспор)м.

(  порообразование  (споруляция) 

один  из  сложнейших  процессов 

лифференцировки 

бактериальной 

клетки 

под 

контролем 

комплекса 

специальных  генов 

спорулонов.  У  многих  бацилл  во  время 

образования 

с(|  >р  синтезируются 

полипептидные  антибиотики,  подавляющие  Рос1 

вегетативных  клеток.

Нсолагоприятнмми условиями для  бактерий  являются:
•недостаток  влаги  и  питательных  веществ;  «избыток  продукТ0В

метаболизма;

• старение бактериальной  культуры.

3

Чаще  споры  образуют  почвенные  микроорганизмы,  поэтому  почва 

является  резервуаром  спорообразующих  бактерий  и  источником  загрязнения 

продуктов  животного  происхождения  (Нас  anihracis,  Нас  suhtilis.  С7 

petfringerts)  У  бактерий  в  стадии  споры  прекращаются  все  физиологические 

процессы,  и  она  переходит  в  анабиоз.  Мри  изменении  условий 

появлении 

пищи  и  влаги 

активизируются  ферменты  и  споры  прорастают  в 

вегетативную  форму,  для 

которой  характерны 

все  физиологические 

проявления жизни:  питание, дыхание  и  размножение.

Одна  бактерия  образует  только  одну  спору,  т.  е.  это  не  размножение,  а 

сохранение вида  в  неблагоприятных условиях.

Все  бактерии,  образующие  споры,  называются  бациллы  Палочки,  у 

которых  диаметр  спор  превышает  ширину  вегетативной  клетки,  принято 

называть  клостридиями  (веретенообразные).  Бациллы  бесконечно  долго 

сохраняются  в  почве  (возбудитель  сибирской  язвы),  устойчивы  при 

обработке  кислотами  и  щелочами,  выдерживают  кипячение  (возбудители 

столбняка,  ботулизма),  имеют  плотную  оболочку  и  простым  методом  не 

прокрашиваются.  Поэтому  для  окраски  спор  применяют  сложные  методы 

окрашивания,  основанные  на  применении  горячих  концентрированных 

красок,  при  этом  споры  и  вегетативные  клетки  сначала окрашиваются  в один 

цвет.  При  последующем  обесцвечивании  кислотой  споры,  являясь  кисло­

тоустойчивыми,  сохраняют  Цвет  первой  краски,  а  вегетативные  клетки 

обесцвечиваю тся,  поэтому  их окрашивают дополнительно.

М етодика  окр аш и ван и я  спор  по Златогорову.

1. Готовится 

мазок 

из 

2-3 

дневной 

бульонной 

культуры 

спорообразующ их  бактерий  (сенная  палочка  В.  subtilis,  вакцинный  штамм  В 

anthracis).

2 . 

На  фиксированный  мазок  наносится  карболовый  фуксин  и  красится 

при  подогревании  над  пламенем  спиртовки  7-10  мин  до  появления  пара.  В 

красный  цвет окрашиваются  и споры  и  вегетативные  клетки.

3. 

Препарат  обесцвечивают  2%  -ным  раствором  серной  кислоты  1-3  с 

(за это  время  должны  обесцветиться  только  вегетативные  клетки).

4 . 

Далее  препарат  обильно  промывается  водой,  чтобы  прекратить 

действие  кислоты.

5.0бесцвеченны е  вегетативные  клетки  дополнительно  окрашиваются 

метиленовой  синью 4-5  мин.

М икрокартина:  споры 

красные,  вегетативные  клетки 

Наличие  или  отсутствие споры  изучают для определения  вида.

синие.

4

ь ,

10.101

 ическое 

1

начение образования  капсул.

Некоторые 

патогенные 

бактерии, 

находясь 

в 

Пп го.

организме

больного, 

образуют 

слизистым 

слои 

вокруг 

клеточной 

стенки 

Данный  слой  называется  капсулой,  которая  имеет  консистенцию  геля  Ее 

наличие 

отмечают 

у 

возбудителей 

сибирской 

диплококковой  септицемии.  У  вирулентных  бактерий,  находящихся 
организме  животного,  капсула  является  фактором  агрессии,  так 

8 

защищает  бактерии  от  воздействия  фагоцитов  и  специфических 

антител 

поэтому заболевание  протекает особенно тяжело.

Во  внешней  среде  капсула  защищает  почвенные  бактерии  от 

высыхания  и  внедрения  бактериофагов.

Среди  молочнокислых  бактерий  имеются  штаммы,  образующие 

капсулу,  благодаря 

чему 

продукт 

приобретает  слизистую, 

тягучую 

консистенцию,  эта  особенность  обычно  отражается  в  названии 

штамма. 

У 

различных  бактерий  химический  состав  капсул  различен,  что  позволяет 

дифференцировать  их  друг  от  друга  при  идентификации.  Так,  капсульное 

вещество  сибиреязвенной  палочки  содержит  полипептид  D-глутаминовой 
кислоты, а диплококковой  септицемии —  полисахарид.

Вещество  капсулы  обычно  воспринимает  красители  слабее,  чем другие 

клеточные 

структуры, 

поэтому 

при 

специальных 

методах  капсула 

окрашивается  в другой  цвет,  что  позволяет выявить ее  наличие.

Методика  окраски  капсул  по  методу О льга.

1. Ha 

фиксированный 

препарат-отпечаток, 

приготовленный 

из 

исследуемого  материала,  наносится  2% -ный  водный  раствор сафранина.

2. 

Далее  препарат  окрашивают  при  подогревании  в  пламени  спиртовки 

2-3  мин,  не допуская  кипения  красителя.

3.  Краска смывается  водой.

Микрокартина:  капсула—  желтая, тело бактерий 

кирпично-красные.

Исследование  бактерий  на  подвиж ность.

По  способности  передвигаться  все  бактерии  делятся  на  две  группы 

на  неподвижные  и  подвижные.  Движение  бактерий  бывает  скользящей 
вращательное 

и 

поступательное 

с 

помощью 

жгутиков. 

Паи боле 

распространенный тип движения  бактерий —  с  помощью жгутиков.  По  пк.\ 

и  характеру  расположения  различают жгутики: 

ет

полю сные  —  1,  2  и  более  жгутиков  расположены  на  одном  (NU^ .a 

полярно)  или  на  обоих  (биполярно)  полюсах  клетки;  основание  ло )1 

обычно  параллельно длинной  оси  клетки*

•хм лТИКОЬ

подполю сные  (или  субполярные) 

1-2  и  оолее 

. 

^

расположены  в  месте  перехода  боковой  поверхности  в  полюс  к-'|е1К1

одном  иди  4 u \\  cc  конках;  основание  * i v n u ,   «л,,,

Ж

1

 \ i ика  обычно  состлнписг  ипямой

у 

ГОЛ  С ДЛИННОЙ  о с ь ю   клет ки ; 

с  

^

-  боковые  (или  латеральные) 

1

.  т 

л,

U111. 

' 

1  1  н  более  жгут икон  расположены  и

виде 

11

\  <ка  в средней  точке одной  из половин  клетки

пермтрихмяльнме  (или  иеритрих) 

расположены  по  всей

п о в е р х н о с т и   к л е т к и  

„о 

о д н о м у   „ л и   п у ч к а м и   (к и ш е ч н а я  

палочка.

обыкновенный протей); обычно полюса клетки лишены  жгутиков:
-  смеш анные 

-   и  ш  несколько  жгутиков  расположены  в  различных

точках  клетки.

Бактерии.  имеющие  один  жгутик,  называют  м он оли там и   пучок 

жгутиков 

дофотрихами.  Число  жгутиком  у  бактерий  варьирует  в 

зависимости от вида микроорганизма и условий  культивирования.

Химический  состав  жгутиков  довольно  однообразен  и  почти  пол­

ностью представлен белком  (98%),  который был  назван флагеллином (от  шт 

flagellum 

жгутик).  Основную  массу  жгутика  составляет  длинная 

спиральная  нить (фибрилла), у  поверхности  клеточной  стенки  переходящая  в 
утолщенную  Изогнутую  структуру  —  крюк  (толщина  20-45  нм),  состоящий 
из  белка,  отличающегося  от  флагеллина.  Нить  с  помощью  крюка  прикрепле­
на  к  базальному  телу,  вмонтированному  в  ЦПМ  и  клеточную  стенку.  У 
некоторых  видов  бактерий  жгутик  снаружи  дополнительно  покрыт  чехлом, 

имеющим  особое  химическое  строение  или  же  являющимся  продолжением 
клеточной  стенки.  Базальное  тело  содержит  9-12  различных  белков  и 
представляет  систему  из  2  или  4  колец,  нанизанных  на  стержень, 

являющийся  продолжением  крюка.  Два  внутренних  кольца 

обязательные 

составные  части  базального  тела,  в  то  время  как  наружные  кольца  у 

грамположительных  бактерий  отсутствуют  и,  следовательно,  не  необходимы 

для движения.

Особенности  строения  базального  тела  определяются,  таким  образом, 

строением  клеточной  стенки.  Интактность  последней  необходимо  для 
движения  жгутиковых бактерий.  Обработка клеток лизоцимом,  приводящая  к 
удалению  пептидогликанового  слоя  клеточной  стенки,  приводит  и  к  потере 
способности  бактерий  к  движению,  хотя  жгутики  остаются  при  этом 

неповреж лен н ы м и.

Большие  успехи  достигнуты  в  расшифровке  механизма  движения 

прокариот.  имеющих  жгутики.  Если  в  клетке  много  жгутиков,  все  они  при 

движении  собираются  в  пучок,  вращаясь  в  одном  направлении.  Вращение 

жгутиков  передается  клетке,  начинающей  вращаться  в  противоположном 
направлении,  и  обеспечивает  эффект ивмое  движение  (плавание)  в  жидкой 

с реле  и  более  медленное  перемещение  по  поверхности  i нердыч  сред.  Для 

р а б о т  лви

1

ате;н»ио

1

о а п п ар а т   нрокарио!  необходима  ш ортя.

Необычная  докализамни  структур,  о гнетешейных  ta  зинженме, описана 

у  спирохет.  Грсхслоймая  структура,  окружающая  клетку  и  называемая 
спирохет  наружным  чехлом,  аналогична  наружной  мемораие  клеточной 
стенки  Iрамотринательных  бактерий.  Внутри  п о т   чехла  расположен  так 

издаваемый 

протоплазма! ический 

цилиндр.

состоящим