Klasyfikacja mikroorganizmów według ich głównych form. Jak klasyfikowane są bakterie?
2.2. Klasyfikacja i morfologia bakterii
Klasyfikacja bakterii. Decyzja Międzynarodowego Kodeksu dla Bakterii zaleca następujące kategorie taksonomiczne: klasa, dział, rząd, rodzina, rodzaj, gatunek. Nazwa gatunku odpowiada nomenklaturze binarnej, czyli składa się z dwóch słów. Na przykład czynnik sprawczy kiły jest zapisany jako Treponema pallidum. Pierwsze słowo - na-
nazwa rodzaju i jest napisane z Wielka litera, drugie słowo oznacza gatunek i jest pisane małą literą. Kiedy gatunek jest wymieniany ponownie, nazwa rodzajowa jest skracana do pierwszej litery, na przykład: T.pallidum.
Bakterie to prokariota, czyli organizmy przedjądrowe, ponieważ mają prymitywne jądro bez powłoki, jąderka, histonów. aw cytoplazmie nie ma wysoko zorganizowanych organelli (mitochondria, aparat Golgiego, lizosomy itp.)
W starym podręczniku Burgey's Manual of Systematic Bacteriology bakterie podzielono na 4 sekcje według cech bakteryjnej ściany komórkowej: Gracilicutes - eubakterie z cienką ścianą komórkową, gram-ujemne; Firmicutes - grubościenne eubakterie Gram-dodatnie; Tenerykuty - eubakterie bez ściany komórkowej; Mendosicutes - archebakterie z wadliwą ścianą komórkową.
Każda sekcja została podzielona na sekcje lub grupy, zgodnie z barwieniem Grama, kształtem komórek, zapotrzebowaniem na tlen, ruchliwością, cechami metabolicznymi i odżywczymi.
Zgodnie z 2. wydaniem (2001) podręcznikaBergey, bakterie dzielą się na 2 domeny:„Bakterie” i „Archaea” (tabela 2.1).
Stół. Charakterystyka domenybakteriaorazArchea
|
Domena"Bakteria"(eubakterie) |
Domena„Archaea” (archaebakterie) |
|
W domenie „Bakterie” można wyróżnić następujące bakterie: 1) bakterie Gram-ujemne o cienkiej ścianie komórkowej*; 2) bakterie o grubej ścianie komórkowej, gram-dodatnie**; 3) ściana komórek beta bakterii (klasa Mollicutes – mykoplazmy) |
Archsbacteria nie zawierają peptydoglikanu w ścianie komórkowej. Mają specjalne rybosomy i rybosomalny RNA (rRNA). Termin „archaebakterie” pojawił się w 1977 roku. Jest to jedna ze starożytnych form życia, na co wskazuje przedrostek „arche”. Wśród nich nie ma czynników zakaźnych |
*Wśród cienkościennych eubakterii Gram-ujemnych wyróżnić:
formy kuliste lub kokcy (gonokoki, meningokoki, veillonella);
formy zawiłe - krętki i spirilla;
formy w kształcie pręcików, w tym riketsje.
** Do grubościennych gram-dodatnich eubakterii włączać:
kuliste kształty lub kokcy (gronkowce, paciorkowce, pneumokoki);
formy w kształcie pręcików, a także promieniowce (bakterie rozgałęzione, nitkowate), maczugowce (bakterie w kształcie maczug), prątki i bifidobakterie (ryc. 2.1).
Większość bakterii Gram-ujemnych należy do grupy Proteobacteria. w oparciu o podobieństwo rybosomalnego RNA „Proteobacteria” - nazwany na cześć greckiego boga Proteusa. przybierające różne formy). Pojawiły się z ogólnej fotosyntezy tic przodek.
Bakterie Gram-dodatnie, według badanych sekwencji rybosomalnego RNA, stanowią odrębną grupę filogenetyczną z dwoma dużymi pododdziałami – o wysokim i niskim stosunku G+ C (podobieństwo genetyczne). Podobnie jak proteobakterie, ta grupa jest zróżnicowana metabolicznie.
Do domeny ”bakteria» zawiera 22 rodzaje, z którychZnaczenie medyczne mają:
TypProteobakterie
Klasa Alfaproteobakterie. poród: Rickettsia, Orientia, Ehrlichia, Bartonella, Brucella
Klasa Betaproteobakterie. poród: Burkholderia, Alcaligenes, Bordetella, Neisseria, Kingella, Spirillum
Klasa Gammaproteobakterie. poród: Francisella, Legionella, Coxiella, Pseudomonas, Moraxella, Acinetobacter, Vibrio, Enterobacter, Callimatobacterium, Citrobacter, Edwardsiella, Erwinia, Escherichia, Hafnia, Klebsiella, Morganella, Proteus, Providencia, Salmonella, Serratia, Shigella, Yersinia, Paste
Klasa Deltaproteobakterie. Rodz: Bilophila
Klasa Epsilonproteobakterie. poród: Campylobacter, Helicobacter, Wolinella
TypFirmicutes (Głównydrogagrampolo Mieszkaniec)
Klasa Clostridia. poród: Clostridium, Sarcina, Peptostreptococcus, Eubacterium, Peptococcus, Veillonella (gram ujemny)
Klasa Mollikute. Rodzaje: Mykoplazma, Ureaplasma
Klasa pałeczki. poród: Bacillus, Sporosarcina, Listeria, Staphylococcus, Gemella, Lactobacillus, Pediococcus, Aerococcus, Leuconostoc, Streptococcus, Lactococcus
TypPromieniowce
Klasa Promieniowce. poród: Actinomyces, Arcanodacterium, Mobiluncus, Micrococcus, Rothia, Stomatococcus, Corynebacterium, Mycobacterium, Nocardia, Propionibacterium, Bifidobacterium, Gardnerella
TypClamydiae
Klasa Clamydiae. poród: Clamydia, Clamydophila
TypSpirochaetes
Klasa Krętki. poród: Spirochaeta, Borrelia, Treponema, Leptospira
Phylum Bacteroidetes
Klasa Bakterie. poród: Bacteroides, Porphyromonas, Prevotella
Klasa Flawobakterie. Poród: Flavobacterium
Podział bakterii według cech strukturalnych ściany komórkowej wiąże się z możliwą zmiennością ich zabarwienia w jednym lub innym kolorze zgodnie z metodą Grama. Zgodnie z tą metodą, zaproponowaną w 1884 r. przez duńskiego naukowca H. Grama, w zależności od wyników barwienia bakterie dzielą się na Gram-dodatnie, barwione niebiesko-fioletowo i Gram-ujemne, barwione na czerwono. Okazało się jednak, że bakterie o tzw. Gram-dodatnim typie ściany komórkowej (grubsze niż bakterie Gram-ujemne), np. bakterie z rodzaju Mobiluncus i niektóre bakterie przetrwalnikujące, zamiast zwykłego grama -dodatni kolor, mają kolor gram-ujemny. Dlatego dla taksonomii bakterii większe znaczenie niż barwienie Grama mają cechy budowy i składu chemicznego ścian komórkowych.
2.2.1. Kształty bakterii
Istnieje kilka podstawowych form bakterii (patrz ryc. 2.1) - kokoidy, pręciki, zawiłe i rozgałęzione, nitkowate formy bakterii.
Kształty kuliste lub kokcy,- bakterie kuliste o wielkości 0,5-1,0 mikrona*, które dzielą się poprzez wzajemne ułożenie na mikrokoki, diplokoki, paciorkowce, tetrakoki, sarcyny oraz gronkowce.
mikrokoki(z greckiego. mikro - mały) - osobno umieszczone komórki.
diplokoki(z greckiego. diploo - podwójne) lub sparowane kokcy, ułożone parami (pneumokoki, gonokoki, meningokoki), ponieważ komórki nie rozchodzą się po podziale. Pneumokok (czynnik wywołujący zapalenie płuc) ma lancetowaty kształt po przeciwnych stronach i gonokoki(czynnik wywołujący rzeżączkę) i meningokoki (czynnik wywołujący epidemiczne zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych) mają kształt ziaren kawy zwróconych do siebie z wklęsłą powierzchnią.
paciorkowce(z greckiego. paciorkowce - łańcuch) - komórki o zaokrąglonym lub wydłużonym kształcie, które tworzą łańcuch z powodu podziału komórek w tej samej płaszczyźnie i utrzymania połączenia między nimi w miejscu podziału.
Sarcin(od łac. Sarcina - wiązka, bela) są ułożone w postaci paczek po 8 lub więcej ziarniaków, ponieważ powstają podczas podziału komórek w trzech wzajemnie prostopadłych płaszczyznach.
Gronkowce(z greckiego. gronkowiec - kiść winogron) - kokcy, ułożone w formie kiści winogron w wyniku podziału na różne płaszczyzny.
bakterie w kształcie pręcików różnią się wielkością, kształtem końców komórki i względnym położeniem komórek. Długość komórek waha się od 1,0 do 10 µm, grubość od 0,5 do 2,0 µm. Patyczki mogą być prawidłowe (E. coli itp.) i nieprawidłowe (Corynebacteria oraz itp.) formy, w tym rozgałęzienia, np. w promieniowcach. Rickettsiae należą do najmniejszych bakterii w kształcie pałeczki.
Końce patyczków mogą być niejako odcięte (bacillus wąglika), zaokrąglone (E. coli), spiczaste (fusobakterie) lub w formie zgrubienia. W tym drugim przypadku patyk wygląda jak buława (Corynebacterium diphtheria).
Lekko zakrzywione pręty nazywane są vibrios (Vibrio cholerae). Większość bakterii w kształcie pręcików jest ułożona losowo, ponieważ po podziale komórki rozchodzą się. Jeśli komórki pozostają połączone po podziale,
mi wspólne fragmenty ściany komórkowej i nie rozchodzą się, są umieszczone pod kątem do siebie (corynebacterium diphtheria) lub tworzą łańcuch (bacillus wąglika).
Formy zawiłe- na przykład bakterie spiralne spiryla, o wyglądzie zwiniętych komórek w kształcie korkociągu. Spirilla patogenna jest czynnikiem sprawczym sodoku (choroby ukąszenia szczura). Do krętych należą również Campylobacter i Helicobacteria, które mają Krzywe jak skrzydło latającej mewy; blisko nich są bakterie, takie jak krętki. Krętki- cienki, długi, skręcony
spiralne) bakterie, które różnią się od spirali ruchliwością z powodu zmian zgięcia w komórkach. Krętki zbudowane są z zewnętrznej błony
ściana komórkowa) otaczająca cylinder protoplazmatyczny z błoną cytoplazmatyczną i włóknem osiowym (axystyle). Włókno osiowe znajduje się pod zewnętrzną błoną ściany komórkowej (w peryplazmie) i niejako skręca się wokół cylindra protoplazmatycznego krętka, nadając mu kształt spiralny (pierwotne spirale krętków). Włókno osiowe składa się z włókienek peryplazmatycznych, analogów wici bakteryjnej i jest białkiem kurczliwym, flageliną. Fibryle są przymocowane do końców komórki (ryc. 2.2) i skierowane do siebie. Drugi koniec włókienek jest wolny. Liczba i lokalizacja włókienek różnią się w różne rodzaje. Fibryle biorą udział w ruchu krętków, dając komórkom ruch obrotowy, zgięciowy i translacyjny. W tym przypadku krętki tworzą pętle, loki, zakręty, które nazywane są lokami wtórnymi. Krętki
barwniki są słabo postrzegane. Zazwyczaj są one barwione wg Romanowskiego-Giemsy lub srebrzone. Żywe krętki bada się za pomocą mikroskopii z kontrastem fazowym lub ciemnego pola.
Krętki są reprezentowane przez 3 rodzaje patogenne dla ludzi: Treponema, Borrelia, Leptospira.
Treponema(rodzaj Treponema) mają wygląd cienkich nici skręconych korkociągiem z 8-12 jednolitymi małymi lokami. Wokół protoplastu krętków znajdują się 3-4 włókienka (wici). Cytoplazma zawiera filamenty cytoplazmatyczne. Przedstawiciele chorobotwórczy są T.pallidum - czynnik sprawczy kiły T.pertenue - czynnik sprawczy choroby tropikalnej - fram besia. Są też saprofity - mieszkańcy jamy ustnej człowieka, muł zbiorników wodnych.
Borrelia(rodzaj Borrelia), w przeciwieństwie do krętków są dłuższe, mają 3-8 dużych loków i 7-20 włókienek. Należą do nich czynnik sprawczy nawracającej gorączki (W.recurrentis) i czynniki sprawcze boreliozy (W.burgdorferi itd.).
Leptospira(rodzaj Leptospira) mieć loki płytkie i częste - w postaci skręconej liny. Końce tych krętków są zakrzywione jak haczyki z pogrubieniami na końcach. Tworząc wtórne loki, przybierają formę liter S lub z; mają 2 gwinty osiowe (flagella). Przedstawiciel chorobotwórczy L. w terrogany powoduje leptospirozę po spożyciu z wodą lub pokarmem, co prowadzi do rozwoju krwotoków i żółtaczki.
w cytoplazmie, a niektóre w jądrze zainfekowanych komórek. Żyją w stawonogach (wszy, pchły, kleszcze), które są ich żywicielami lub nosicielami. Rickettsia wzięła swoją nazwę od X. T. Ricketta, amerykańskiego naukowca, który jako pierwszy opisał jeden z patogenów (gorączka plamista Gór Skalistych). Kształt i wielkość rickettsia może się różnić (komórki o nieregularnym kształcie, nitkowate) w zależności od warunków wzrostu. Struktura rickettsia nie różni się od struktury bakterii Gram-ujemnych.
Rickettsia mają metabolizm niezależny od komórki gospodarza, jednak możliwe jest, że otrzymują związki makroergiczne z komórki gospodarza w celu ich rozmnażania. W rozmazach i tkankach są one barwione według Romanovsky-Giemsa, według Machiavello-Zdrodovsky'ego (rickettsia są czerwone, a zainfekowane komórki są niebieskie).
Rickettsia powoduje tyfus epidemiczny u ludzi. (Rickettsia prowazeki), riketsjoza odkleszczowa (R. sybirica), gorączka plamista Gór Skalistych (R. rickettsii) i inne riketsjozy.
Ciała elementarne wchodzą do komórki nabłonkowej przez endocytozę z utworzeniem wewnątrzkomórkowej wakuoli. Wewnątrz komórek powiększają się i zamieniają w dzielące się ciała siateczkowate, tworząc skupiska w wakuolach (wtrącenia). Z ciał siatkowatych tworzą się ciałka elementarne, które opuszczają komórki przez egzocytozę lub lizę komórek. Wyjechał z
elementarne komórki ciała wchodzą w nowy cykl, infekując inne komórki (ryc. 16.11.1). U ludzi chlamydia powoduje uszkodzenie oczu (jaglica, zapalenie spojówek), dróg moczowo-płciowych, płuc itp.
promieniowce- bakterie gram-dodatnie rozgałęzione, nitkowate lub w kształcie pałeczki. Jego nazwa (z greckiego. aktys - Promień, myke - grzyb) otrzymali w związku z powstawaniem druz w dotkniętych tkankach - granulki ciasno splecionych nici w postaci promieni rozciągających się od środka i kończących się zgrubieniami w kształcie bulw. Promieniowce, podobnie jak grzyby, tworzą grzybnię - nitkowate splecione komórki (strzępki). Tworzą grzybnię substratową, która powstaje w wyniku wrastania komórek do pożywki oraz powietrza rosnącego na powierzchni pożywki. Promieniowce mogą dzielić się przez fragmentację grzybni na komórki podobne do bakterii w kształcie pałeczki i ziarniaków. Na powietrznych strzępkach promieniowców powstają zarodniki służące do rozmnażania. Zarodniki promieniowców zwykle nie są odporne na ciepło.
Wspólną gałąź filogenetyczną z promieniowcami tworzą tak zwane promieniowce nokardiopodobne (nokardioformalne), zbiorowa grupa bakterii o nieregularnym kształcie w kształcie pręcików. Ich poszczególni przedstawiciele tworzą formy rozgałęzione. Należą do nich bakterie z rodzaju Corynebacterium, Mykobakterie, Nocardianjxp. Promieniowce nocardiopodobne wyróżniają się obecnością w ścianie komórkowej cukrów arabinozy, galaktozy, a także kwasów mikolowych i dużej ilości kwasów tłuszczowych. Kwasy mykolowe i lipidy ściany komórkowej decydują o kwasoodporności bakterii, w szczególności Mycobacterium tuberculosis i trądu (po barwieniu wg Ziehl-Nelsena są czerwone, a bakterie i elementy tkankowe nieodporne na kwasy, plwocina – kolor niebieski).
Patogenne promieniowce powodują promienicę, nokardię - nokardiozę, prątki - gruźlicę i trąd, maczugowce - błonicę. Saprofityczne formy promieniowców i promieniowców nokardiopodobnych są szeroko rozpowszechnione w glebie, wiele z nich jest producentami antybiotyków.
Ściana komórkowa- silna, elastyczna struktura, która nadaje bakteriom określony kształt i wraz z leżącą pod nią błoną cytoplazmatyczną „powstrzymuje” wysokie ciśnienie osmotyczne w komórce bakteryjnej. Bierze udział w procesie podziału komórek i transporcie metabolitów, posiada receptory dla bakteriofagów, bakteriocyn i różne substancje. Najgrubsza ściana komórkowa u bakterii Gram-dodatnich (ryc. 2.4 i 2.5). Tak więc, jeśli grubość ściany komórkowej bakterii Gram-ujemnych wynosi około 15-20 nm, to u bakterii Gram-dodatnich może osiągnąć 50 nm lub więcej.
Mykoplazmy- małe bakterie (0,15-1,0 mikrona), otoczone jedynie błoną cytoplazmatyczną. Należą do klasy Mollikute, zawierają sterole. Ze względu na brak ściany komórkowej mykoplazmy są wrażliwe osmotycznie. Mają różnorodne kształty: kokoidalne, nitkowate, kolbowe. Formy te są widoczne w mikroskopii z kontrastem fazowym czystych kultur mykoplazm. Na gęstej pożywce mykoplazmy tworzą kolonie przypominające jajka sadzone: środkowa nieprzezroczysta część zanurzona w pożywce i półprzezroczysty obwód w kształcie koła.
Mykoplazmy powodują SARS u ludzi (Mykoplazma zapalenie płuc) i uszkodzenia dróg moczowych (M.homi- Nisi itd.). Mykoplazmy powodują choroby nie tylko zwierząt, ale także roślin. Przedstawiciele niepatogenni są dość rozpowszechnieni.
2.2.2. Struktura komórki bakteryjnej
Struktura bakterii została dobrze zbadana za pomocą mikroskopii elektronowej całych komórek i ich ultracienkich skrawków, a także innymi metodami. Komórka bakteryjna jest otoczona błoną składającą się ze ściany komórkowej i błony cytoplazmatycznej. Pod powłoką znajduje się protoplazma, składająca się z cytoplazmy z inkluzjami i jądra zwanego nukleoidem. Istnieją dodatkowe struktury: kapsułka, mikrokapsułka, śluz, wici, pily (ryc. 2.3). Niektóre bakterie w niesprzyjających warunkach mogą tworzyć zarodniki.
W ścianie komórkowej bakterii Gram-dodatnich zawiera niewielką ilość polisacharydów, lipidów, białek. Głównym składnikiem ściany komórkowej tych bakterii jest wielowarstwowy peptydoglikan (mu-reina, mukopeptyd), który stanowi 40-90% masy ściany komórkowej. Kwasy teichoic (z greki. teichos - ściany), których cząsteczkami są łańcuchy złożone z 8-50 reszt glicerolu i rybitolu połączone mostkami fosforanowymi. Kształt i siłę bakterii nadaje sztywna włóknista struktura wielowarstwowego, usieciowanego peptydoglikanu.
Peptydoglikan jest reprezentowany przez równoległe cząsteczki glikan. składający się z powtarzających się reszt N-acetyloglukozaminy i kwasu N-acetylomuraminowego połączonych wiązaniem glikozydowym. Wiązania te są zrywane przez lizozym, który jest acetylmuramidazą. Cząsteczki glikanu są połączone przez kwas N-acetylomuraminowy czteroaminokwasowym wiązaniem krzyżowym peptydowym ( tetrapeptyd). Stąd nazwa tego polimeru – peptydoglikan.
Podstawą wiązania peptydowego peptydoglikanu bakterii Gram-ujemnych są tetrapeptydy, składające się z naprzemiennie L- i D-aminokwasów, np.: L-alanina - kwas D-glutaminowy - kwas mezo-diaminopimelinowy - D-alanina. Na MI.coli (bakteria gram-ujemna) łańcuchy peptydowe są połączone ze sobą poprzez D-alaninę o jednym łańcuchu i mezo-diaminopimel-
nowy kwas - inny. Skład i budowa części peptydowej peptydoglikanu bakterii Gram-ujemnych są stabilne, w przeciwieństwie do peptydoglikanu bakterii Gram-dodatnich, których aminokwasy mogą różnić się składem i sekwencją. Tetrapeptydy peptydoglikanu w bakteriach Gram-dodatnich są połączone ze sobą łańcuchami polipeptydowymi składającymi się z 5 reszt.
glicyna (pentaglicyna). Zamiast kwasu mezo-diamino-pimelinowego często zawierają lizynę. Elementy glikanowe (acetyloglukozamina i kwas acetylomuraminowy) oraz aminokwasy tetrapeptydowe (kwasy mezo-diaminopimelinowy i D-glutaminowy, D-alanina) są charakterystyczną cechą bakterii, ponieważ nie występują one u zwierząt i ludzi.
Zdolność bakterii Gram-dodatnich do zatrzymywania fioletu gencjany w połączeniu z jodem (niebiesko-fioletowy kolor bakterii) podczas barwienia metodą Grama jest związana z właściwością wielowarstwowego peptydoglikanu do interakcji z barwnikiem. Ponadto późniejsze traktowanie rozmazu bakterii alkoholem powoduje zwężenie porów w peptydoglikanie i tym samym zatrzymuje barwnik w ścianie komórkowej. Bakterie Gram-ujemne tracą barwnik po ekspozycji na alkohol, co wynika z mniejszej ilości peptydoglikanu (5-10% masy ściany komórkowej); są przebarwione alkoholem, a po potraktowaniu fuksyną lub safraniną stają się czerwone.
W skład ściany komórkowej bakterii Gram-ujemnych błona zewnętrzna wchodzi, połączona za pomocą lipoproteiny z leżącą poniżej warstwą peptydoglikanu (ryc. 2.4 i 2.6). Zewnętrzna błona w mikroskopii elektronowej ultracienkich skrawków bakterii ma postać falistej trójwarstwowej struktury podobnej do błony wewnętrznej, która nazywa się cytoplazmatyczną. Głównym składnikiem tych błon jest dwucząsteczkowa (podwójna) warstwa lipidów.
Błona zewnętrzna to struktura mozaikowa reprezentowana przez lipopolisacharydy, fosfolipidy i białka. Jego warstwa wewnętrzna jest reprezentowana przez fosfolipidy, a w warstwie zewnętrznej znajduje się lipopolisacharyd(LPS). W ten sposób membrana zewnętrzna jest asymetryczna. LPS błony zewnętrznej składa się z trzech fragmentów:
lipid A - konserwatywna struktura, prawie taka sama u bakterii Gram-ujemnych;
rdzeń lub pręt, część kory (łac. rdzeń - rdzeń), stosunkowo konserwatywna struktura oligosacharydowa;
wysoce zmienny O-specyficzny łańcuch polisacharydowy utworzony przez powtarzanie identycznych sekwencji oligosacharydowych.
LPS jest „zakotwiczony” w błonie zewnętrznej przez lipid A, który określa toksyczność LPS i dlatego jest identyfikowany z endotoksyną. Zniszczenie bakterii przez antybiotyki prowadzi do uwolnienia dużych ilości endotoksyn, które mogą wywołać u pacjenta wstrząs endotoksyczny. Od lipidu A odchodzi rdzeń lub rdzeń LPS. Najbardziej stałą częścią rdzenia LPS jest kwas keto-deoksyoktonowy (kwas 3-deoksy-O-man-no-2-oktulozonowy). Łańcuch O-specyficzny rozciągający się od rdzeniowej części cząsteczki LPS określa serogrupę, serowar (rodzaj bakterii wykrywany za pomocą surowicy odpornościowej) określonego szczepu bakteryjnego. Tak więc koncepcja LPS wiąże się z ideami dotyczącymi antygenu O, według których można różnicować bakterie. Zmiany genetyczne mogą prowadzić do defektów, „skrócenia” LPS bakterii i w rezultacie pojawienia się „szorstkich” kolonii form R.
Białka matrycy błony zewnętrznej wnikają w nią w taki sposób, że cząsteczki białka zwane porami graniczą z hydrofilowymi porami, przez które przechodzi woda i małe hydrofilowe cząsteczki o masie względnej do 700 Da.
Pomiędzy błoną zewnętrzną i cytoplazmatyczną znajduje się przestrzeń peryplazmatyczna lub peryplazma, zawierająca enzymy (proteazy, lipazy, fosfatazy,
nukleazy, beta-laktamazy), a także składniki systemów transportowych.
W przypadku naruszenia syntezy ściany komórkowej bakterii pod wpływem lizozymu, penicyliny, czynników ochronnych organizmu i innych związków powstają komórki o zmienionym (często kulistym) kształcie: protoplasty - bakterie całkowicie pozbawione ściany komórkowej ; sferoplasty to bakterie z częściowo zachowaną ścianą komórkową. Po usunięciu inhibitora ściany komórkowej, tak zmienione bakterie mogą się odwrócić, tj. uzyskać pełnoprawną ścianę komórkową i przywrócić swój pierwotny kształt.
Bakterie typu sfero lub protoplast, które utraciły zdolność do syntezy peptydoglikanu pod wpływem antybiotyków lub innych czynników i są zdolne do namnażania się, nazywane są formami L (od nazwy Instytutu D. Listera, w którym były badane po raz pierwszy) . Formy L mogą również powstać w wyniku mutacji. Są to wrażliwe osmotycznie, kuliste komórki w kształcie kolby o różnej wielkości, w tym przepuszczane przez filtry bakteryjne. Niektóre formy L (niestabilne) po usunięciu czynnika, który doprowadził do zmian w bakteriach, mogą się odwrócić, „powracając” do pierwotnej komórki bakteryjnej. Formy L mogą tworzyć wiele patogenów chorób zakaźnych.
błona cytoplazmatyczna anana pod mikroskopem elektronowym ultracienkich odcinków jest to membrana trójwarstwowa (2 ciemne warstwy o grubości 2,5 nm każda oddzielona jest jasną - pośrednią). W strukturze (patrz ryc. 2.5 i 2.6) jest podobny do plazmalemmy komórek zwierzęcych i składa się z podwójnej warstwy lipidów, głównie fosfolipidów, z osadzonymi białkami powierzchniowymi i integralnymi, jakby przenikały przez strukturę błony. Niektóre z nich to permeazy biorące udział w transporcie substancji.
Błona cytoplazmatyczna jest strukturą dynamiczną z elementami ruchomymi, dlatego przedstawiana jest jako ruchoma struktura płynna. Otacza zewnętrzną część cytoplazmy bakteryjnej i bierze udział w regulacji ciśnienia osmotycznego.
jon, transport substancji i metabolizm energetyczny komórki (dzięki enzymom łańcucha transportu elektronów, trifosfatazie adenozyny itp.).
Przy nadmiernym wzroście (w porównaniu ze wzrostem ściany komórkowej) błona cytoplazmatyczna tworzy się invaginates - inwaginacje w postaci złożonych skręconych struktur błonowych, zwanych mezosomami. Mniej złożone skręcone struktury nazywane są błonami wewnątrzcytoplazmatycznymi. Rola mezosomów i błon wewnątrzcytoplazmatycznych nie została w pełni wyjaśniona. Sugeruje się nawet, że są one artefaktem występującym po przygotowaniu (utrwaleniu) preparatu do mikroskopii elektronowej. Niemniej jednak uważa się, że pochodne błony cytoplazmatycznej uczestniczą w podziale komórki, dostarczając energię do syntezy ściany komórkowej, biorą udział w wydzielaniu substancji, sporulacji, czyli w procesach o dużym zużyciu energii.
Cytoplazma zajmuje główną objętość komórki bakteryjnej i składa się z rozpuszczalnych białek, kwasy rybonukleinowe, inkluzje i liczne drobne granulki - rybosomy odpowiedzialne za syntezę (translację) białek.
Rybosomy bakteryjne mają wielkość około 20 nm i współczynnik sedymentacji 70S, w przeciwieństwie do rybosomów SOS charakterystycznych dla komórek eukariotycznych. Dlatego niektóre antybiotyki wiążą się z rybosomami bakterii i hamują syntezę białek bakteryjnych bez wpływu na syntezę białek w komórkach eukariotycznych. Rybosomy bakteryjne mogą dysocjować na dwie podjednostki, 50S i 30S. Rybosomalne RNA (rRNA) to konserwatywne elementy bakterii („zegar molekularny” ewolucji). 16S rRNA jest częścią małej podjednostki rybosomów, a 23S rRNA jest częścią dużej podjednostki rybosomów. Badanie 16S rRNA jest podstawą systematyki genów, umożliwiającą ocenę stopnia pokrewieństwa organizmów.
W cytoplazmie znajdują się różne wtrącenia w postaci granulek glikogenu, polisacharydów, kwasu beta-hydroksymasłowego i polifosforanów (volutin). Kumulują się, gdy w środowisku występuje nadmiar składników odżywczych i
pełnią rolę substancji rezerwowych dla potrzeb żywieniowych i energetycznych.
Volyutin ma powinowactwo do podstawowych barwników i można go łatwo wykryć za pomocą specjalnych metod barwienia (na przykład według Neissera) w postaci granulek metachromatycznych. Błękit toluidynowy lub błękit metylenowy barwi wolutin na czerwono-fioletowo, a bakteryjny błękit cytoplazmy. Charakterystyczne ułożenie ziarnistości volutin uwidacznia się w prątkach błonicy w postaci intensywnie wybarwionych biegunów komórki. Barwienie metachromatyczne volutina jest związane z wysoką zawartością spolimeryzowanego polifosforanu nieorganicznego. Pod mikroskopem elektronowym wyglądają jak granulki o dużej gęstości elektronowej o wielkości 0,1-1,0 µm.
Nukleoid jest odpowiednikiem jądra w bakteriach. Znajduje się w centralnej strefie bakterii w postaci dwuniciowego DNA, zamkniętego w pierścieniu i ciasno upakowanego jak kula. Jądro bakterii, w przeciwieństwie do eukariontów, nie posiada błony jądrowej, jąderka i białek zasadowych (histonów). Zazwyczaj komórka bakteryjna zawiera jeden chromosom, reprezentowany przez cząsteczkę DNA zamkniętą w pierścieniu.Jeśli podział jest zakłócony, mogą się w niej zbiegać 4 lub więcej chromosomów. Nukleoid jest wykrywany w mikroskopie świetlnym po wybarwieniu metodami specyficznymi dla DNA: według Feulgena lub Romanovsky-Giemsy. Na wzorach dyfrakcji elektronów ultracienkich skrawków bakterii nukleoid ma postać stref światła z włóknistymi, nitkowatymi strukturami DNA związanymi z pewnymi obszarami
błona cytoplazmatyczna lub mezo-
mój zaangażowany w replikację chromosomu (patrz Figury 2.5 i 2.6).
Oprócz nukleoidu reprezentowanego przez jeden
chromosomu, w komórce bakteryjnej są
pozachromosomalne czynniki dziedziczności -
plazmidy (patrz rozdział 5.1.2.), reprezentujące
kowalencyjnie zamknięte pierścienie DNA.
Kapsułka, mikrokapsułka, śluz . Kapsuła-
struktura śluzowa o grubości większej niż 0,2 mikrona, mocno związana ze ścianą komórkową bakterii i mająca wyraźnie określone granice zewnętrzne. Kapsułkę można odróżnić rozmazami-odciskami od materiału patologicznego. W czystych kulturach bakterii powstaje otoczka
rzadziej. Jest wykrywany specjalnymi metodami barwienia rozmazem Burri-Gins, które tworzą negatywny kontrast substancji kapsułki: atrament tworzy ciemne tło wokół kapsułki.
Kapsułka składa się z polisacharydów (egzopolisacharydów), czasem polipeptydów; na przykład w laskach wąglika składa się z polimerów kwasu D-glutaminowego. Kapsułka jest hydrofilowa, zawiera dużą ilość wody. Zapobiega fagocytozie bakterii. Antygen w kapsułce: powodują to przeciwciała przeciwko kapsułce wzrost (odpowiedź na pęcznienie i ja kapsuła ly).
Wiele bakterii tworzy mikrokapsułkę - śluzowatą formację o grubości poniżej 0,2 mikrona, wykrytą jedynie za pomocą mikroskopii elektronowej. Śluz należy odróżnić od otoczki - śluzowych egzopolisacharydów, które nie mają wyraźnych granic zewnętrznych. Szlam jest rozpuszczalny w wodzie.
Śluzowe egzopolisacharydy są charakterystyczne dla śluzowatych szczepów Pseudomonas aeruginosa, często występujących w plwocinie pacjentów z mukowiscydozą. Egzopolisacharydy bakteryjne są zaangażowane w adhezję (przyklejanie się do podłoży); zwany także gliko-
kaliks. Oprócz syntezy egzopolisacharydów przez bakterie istnieje jeszcze inny mechanizm ich powstawania: poprzez działanie zewnątrzkomórkowych enzymów bakteryjnych na disacharydy. W rezultacie powstają dekstrany i lewany.
Otoczka i śluz chronią bakterie przed uszkodzeniem i wysychaniem, ponieważ będąc hydrofilowymi dobrze wiążą wodę i zapobiegają działaniu czynników ochronnych makroorganizmów i bakteriofagów.
Wici bakterie określają ruchliwość komórki bakteryjnej. Wici to cienkie włókna pochodzące z błony cytoplazmatycznej i są dłuższe niż sama komórka (ryc. 2.7). Wici mają grubość 12–20 nm i długość 3–15 µm. Składają się z 3 części: spiralnej nici, haczyka i podstawowego korpusu zawierającego pręt ze specjalnymi krążkami (1 para krążków u bakterii Gram-dodatnich i 2 pary u bakterii Gram-ujemnych). Krążki wici są przyczepione do błony cytoplazmatycznej i ściany komórkowej. Stwarza to efekt silnika elektrycznego z prętem - wirnika, który obraca wici. Jako źródło energii wykorzystuje się różnicę potencjałów protonowych na błonie cytoplazmatycznej. Mechanizm rotacyjny zapewnia syntetaza protonowa ATP. Prędkość obrotowa wici może osiągnąć 100 obr./min. Jeśli bakteria ma kilka wici, zaczynają obracać się synchronicznie, splatając się w jedną wiązkę, tworząc rodzaj śmigła.
Wici składają się z białka zwanego flagelliną. rozłóg - wić), który jest antygenem – tzw. antygenem H. Podjednostki flagelliny są zwinięte.
Liczba wici w bakteriach różnych gatunków waha się od jednej (monotrycznej) w Vibrio cholerae do dziesięciu lub setek wici rozciągających się wzdłuż obwodu bakterii (peritrich), w Escherichia coli, Proteus itp. Lophotrichous ma wiązkę wici na jeden koniec komórki. Amfitrichous mają jedną wić lub wiązkę wici na przeciwległych końcach komórki.
Wici są wykrywane za pomocą mikroskopii elektronowej preparatów spryskanych metalami ciężkimi lub w mikroskopie świetlnym po obróbce specjalnymi metodami opartymi na trawieniu i adsorpcji różnych
substancje prowadzące do zwiększenia grubości wici (np. po srebrzeniu).
kosmków lub wypił(fimbria) - formacje nitkowate (ryc. 2.7), cieńsze i krótsze (3 + 10 nm x 0,3 + 10 mikronów) niż wici. Pili wystają z powierzchni komórki i składają się z białka pilin. Mają aktywność antygenową. Są pili odpowiedzialne za adhezję, tj. za przyczepienie bakterii do zaatakowanej komórki, a także za odżywianie, metabolizm soli wodnej i seksualne (F-pili) lub koniugację.
Zazwyczaj pije się ich bardzo dużo – po kilkaset na klatkę. Jednak zwykle ma 1-3 piły płciowe na komórkę: są one tworzone przez tak zwane „męskie” komórki dawcy zawierające przenoszące się plazmidy (F-, R-, Plazmidy Sol). Charakterystyczną cechą pilusów płciowych jest ich interakcja ze specjalnymi „męskimi” sferycznymi bakteriofagami, które są intensywnie adsorbowane na pilusach płciowych (ryc. 2.7).
spór- osobliwa forma spoczynkowych bakterii o gram-dodatnim typie struktury ściany komórkowej (ryc. 2.8).
Zarodniki powstają w warunkach niesprzyjających bytowaniu bakterii (suszenie, niedobór składników odżywczych itp.). Wewnątrz komórki bakteryjnej powstaje jeden zarodnik (endospor). Powstawanie zarodników przyczynia się do zachowania gatunku i nie jest metodą rozmnażania, jak u grzybów.
bakterie przetrwalnikujące z rodzaju bakcyl, tak których rozmiar zarodników nie przekracza średnicy komórki, nazywane są pałeczkami. Bakterie przetrwalnikujące, w których wielkość przetrwalników przekracza średnicę komórki, dlatego przybierają postać wrzeciona, nazywane są clostridia, np. bakterie z rodzaju Clostridium (łac. Clostridium - wrzeciono). Zarodniki są kwasoodporne, dlatego wybarwiają się na czerwono według metody Aujeszky'ego lub według metody Ziehl-Nelsena, a komórka wegetatywna jest niebieska.
Zarodnikowanie, kształt i umiejscowienie zarodników w komórce (wegetatywne) są właściwością gatunkową bakterii, co pozwala je od siebie odróżnić. Kształt sporu może być owalny, kulisty; lokalizacja w komórce jest końcowa, to znaczy na końcu patyka (w czynnikach wywołujących tężec), podterminalna - bliżej końca patyka (w czynnikach wywołujących zatrucie jadem kiełbasianym, zgorzel gazowa) i centralna w wągliku bakcyl).
Proces Formacja zarodnikow(sporulacja) przechodzi przez szereg etapów, podczas których część cytoplazmy i chromosomu bakteryjnej komórki wegetatywnej są oddzielane, otoczone rosnącą błoną cytoplazmatyczną i powstaje prospor. Prospor jest otoczony dwiema błonami cytoplazmatycznymi, pomiędzy którymi tworzy się gruba zmieniona warstwa peptydoglikanu kory (kory). Od wewnątrz wchodzi w kontakt ze ścianą komórkową zarodnika, a od zewnątrz - z wewnętrzną powłoką zarodnika. Zewnętrzna powłoka zarodnika jest utworzona przez komórkę wegetatywną. Zarodniki niektórych bakterii mają dodatkową osłonę - egzosporium. W ten sposób powstaje wielowarstwowa, słabo przepuszczalna otoczka. Zarodnikowaniu towarzyszy intensywne spożywanie kwasu dipikolinowego i jonów wapnia przez prospor, a następnie wyłaniającą się otoczkę zarodników. Zarodnik nabywa wytrzymałość cieplna, co wiąże się z obecnością w nim dipikolinianu wapnia.
Zarodnik może utrzymywać się przez długi czas dzięki obecności wielowarstwowej skorupy, dipikolinianu wapnia, niskiej zawartości wody i spowolnionym procesom metabolicznym. Na przykład w glebie patogeny wąglika i tężca mogą utrzymywać się przez dziesięciolecia.
W sprzyjających warunkach zarodniki kiełkują, przechodząc przez trzy kolejne etapy:
inicjacja, inicjacja, wzrost. W tym przypadku z jednego zarodnika powstaje jedna bakteria. Aktywacja to gotowość do kiełkowania. W temperaturze 60-80 °C zarodnik jest aktywowany do kiełkowania. Inicjacja kiełkowania trwa kilka minut. Faza wzrostu charakteryzuje się szybkim wzrostem, któremu towarzyszy zniszczenie skorupy i uwolnienie sadzonki.
Bakterie to mikroorganizmy prokariotyczne o strukturze komórkowej. Ich rozmiary wynoszą od 0,1 do 30 mikronów. Mikroby są niezwykle powszechne. Żyją w glebie, powietrzu, wodzie, śniegu, a nawet gorących źródłach, na ciele zwierząt, a także w organizmach żywych, w tym w organizmie człowieka.
Rozmieszczenie bakterii na gatunki opiera się na kilku kryteriach, wśród których najczęściej bierze się pod uwagę kształt drobnoustrojów oraz ich przestrzenne rozmieszczenie. Tak więc, zgodnie z kształtem komórek, bakterie dzielą się na:
Coci - mikro-, diplo-, paciorkowce-, gronkowce, a także sarcyny;
W kształcie pręta - monobakterie, diplobakterie i paciorkowce;
Gatunki zawiłe - wibratory i krętki.
Wyznacznik Burgeya systematyzuje wszystkie znane bakterie zgodnie z zasadami identyfikacji bakterii, które znalazły najszersze rozpowszechnienie w praktycznej bakteriologii, opartej na różnicach w strukturze ściany komórkowej iw odniesieniu do barwienia Grama. Opis bakterii jest podany w grupach (sekcjach), które obejmują rodziny, rodzaje i gatunki; w niektórych przypadkach grupy obejmują klasy i zamówienia. Bakterie chorobotwórcze dla ludzi należą do niewielkiej liczby grup.
Klucz wyróżnia cztery główne kategorie bakterii -
Gracillicutes [od łac. gracilis, wdzięczna, cienka, + cutis, skórka] - gatunek o cienkiej ścianie komórkowej, barwiony gram ujemny;
firmicutes [od łac. twarda, mocna, + skórka, skóra] - bakterie o grubej ścianie komórkowej, przebarwienia gram dodatni;
Tenericutes [od łac. Tener, Delikatny, + Cutis, Skóra] - bakterie pozbawione ściany komórkowej(mykoplazmy i inni członkowie klasy Mollicutes)
Mendosicutes [od łac. mendosus, nieregularny, + skóra skórna] - archebakterie (redukujące metan i siarczany, halofilne, termofilne i archebakterie, pozbawione ściany komórkowej).
Grupa 2 Wyznacznik Burgeya. Tlenowe i mikroaerofilne, ruchliwe, zwinięte i zakrzywione bakterie Gram-ujemne. Gatunki chorobotwórcze dla ludzi należą do rodzajów Campylobacter, Helicobacters Spirillum.
Grupa 3 wyznacznika Bergeya. Nieruchliwe (rzadko ruchliwe) bakterie Gram-ujemne. Nie zawiera gatunków chorobotwórczych.
Grupa 4 wyznacznika Burgeya. Gram-ujemne pałeczki i ziarniaki tlenowe i mikroaerofilne. Gatunki patogenne dla człowieka należą do rodzin Legionellaceae, Neisseriaceae i Pseudomonada-ceae, grupa obejmuje również bakterie patogenne i oportunistyczne z rodzajów Acinetobacter, Afipia, Alcaligenes, Bordetella, Brucella, Flavobacterium, Francisella, Kingella i Moraxella.
Grupa 5 wyznacznika Bergeya. Fakultatywne beztlenowe pałeczki Gram-ujemne. Grupę tworzą trzy rodziny - Enterobacteriaceae, Vibrionaceae i Pasteurellaceae, z których każda obejmuje gatunki patogenne, a także patogenne i oportunistyczne bakterie z rodzajów Calymmobaterium, Cardiobacterium, Eikenetta, Gardnerella i Streptobacillus.
Grupa 6 wyznacznika Bergeya. Gram-ujemne bakterie beztlenowe proste, zakrzywione i spiralne. Gatunki chorobotwórcze i oportunistyczne należą do rodzajów Bacteroides, Fusobacterium, Porphoromonas i Prevotelta.
Grupa 7 wyznacznika Bergeya. Bakterie, które przeprowadzają dysymilacyjną redukcję siarczanu lub siarki Nie obejmują gatunków patogennych.
Grupa 8 wyznacznika Bergeya. Gram-ujemne ziarniaki beztlenowe. Obejmuje bakterie oportunistyczne z rodzaju Veillonella.
Grupa 9 wyznacznika Bergeya. Rickettsia i chlamydia. Trzy rodziny - Rickettsiaceae, Bartonellaceae i Chlamydiaceae, z których każda zawiera gatunki chorobotwórcze dla człowieka.
Grupy 10 i 11 przewodnika Burgey'a obejmują anoksy- i tlenowe bakterie fototroficzne, które nie są patogenne dla ludzi.
Grupa 12 wyznacznika Burgeya. Tlenowe bakterie chemolitotroficzne i organizmy pokrewne. Łączy w sobie bakterie utleniające siarkę, żelazo i mangan oraz nitryfikujące, które nie powodują szkód u ludzi.
Grupy 13 i 14 przewodnika Burgey obejmują bakterie pączkujące i/lub rozrastające się oraz bakterie tworzące osłonki. Reprezentowane przez gatunki wolno żyjące, nie chorobotwórcze dla ludzi;
Grupy 15 i 16 przewodnika Burgey'a jednoczą bakterie poślizgowe, które nie tworzą owocników i je tworzą. Grupy nie obejmują gatunków chorobotwórczych dla ludzi.
Grupa 17 wyznacznika Burgeya. Cocci Gram-dodatnie. Obejmuje gatunki oportunistyczne z rodzajów Enterococcus Leuconostoc, Peptococcus, Peptostreptococcus, Sarcina, Staphylococcus, Stomatococcus, Streptococcus.
Grupa 18 wyznacznika Burgeya. Gram-dodatnie pałeczki i kokcy tworzące zarodniki. Obejmuje patogenne, warunkowo patogenne pałeczki z rodzajów Clostridium i Bacillus.
Grupa 19 wyznacznika Burgeya. Gram-dodatnie pałeczki tworzące zarodniki o regularnym kształcie. W tym gatunki oportunistyczne z rodzajów Erysipelothrix i Listeria.
Grupa 20 wyznacznika Burgeya. Gram-dodatnie pałeczki tworzące zarodniki o nieregularnym kształcie. Grupa obejmuje patogenne i oportunistyczne gatunki z rodzajów Actinomyces, Corynebacterium Gardnerella, Mobiluncus itp.
Grupa 21 wyznacznika Burgeya. Mykobakterie. Obejmuje jedyny rodzaj Mycobacterium, który łączy gatunki patogenne i oportunistyczne.
Grupy 22-29. Promieniowce. Spośród wielu gatunków tylko promieniowce nocardioform (grupa 22) z rodzajów Gordona, Nocardia, Rhodococcus, Tsukamurella, Jonesia, Oerskovi i Terrabacter są zdolne do wywoływania zmian u ludzi.
Grupa 30 wyznacznika Burgeya. Mykoplazmy. Gatunki należące do rodzaju Acholeplasma, Mycoplasma i Ureaplasma są patogenne dla ludzi.
Pozostałe grupy wyznacznika Bergeya - bakterie metanogenne (31), bakterie redukujące siarczany (32 skrajnie halofilne archebakterie tlenowe (33), archebakterie pozbawione ściany komórkowej (34), skrajnie termofile i hipertermofile, metabolizujące siarkę (35) - nie zawierają gatunki chorobotwórcze dla ludzi.
Współczesną klasyfikację (grupowanie) mikroorganizmów zaproponował w 1980 roku amerykański mikrobiolog bergy. Zgodnie z tą klasyfikacją cały świat drobnoustrojów dzieli się na trzy królestwa: bakterie, grzyby, wirusy.
Kim oni są? Aby się tego dowiedzieć, poszedłem do biblioteki szkolnej, gdzie nasz bibliotekarz pomógł mi przejrzeć literaturę w poszukiwaniu odpowiedzi.
Nazwa mikroorganizmy pochodzi od łacińskiego słowa micros - mały. Dlatego mikroorganizmy (drobnoustroje) to organizmy jednokomórkowe mniejsze niż 0,1 mm, których nie można zobaczyć gołym okiem.
Pojawił się na Ziemi wiele miliardów lat przed pojawieniem się człowieka! Mają różnorodne kształty. Niektóre są nieruchome, podczas gdy inne mają rzęski lub wici, którymi się poruszają.
Większość drobnoustrojów oddycha powietrzem aeroby.
Dla innych powietrze jest szkodliwe – jest beztlenowce.
W klasyfikacji światowej drobnoustroje dzielą się na patogenny(patogenne) i drobnoustroje niepatogenne. Należą do nich bakterie, wirusy, mniejsze mikroskopijne grzyby (śluz, drożdże) oraz glony, pierwotniaki (
).
Załącznik 1
Klasyfikacja mikroorganizmów
Z lekcji otaczającego mnie świata dowiedziałem się, że bakterie, wcześniej uważane za mikroskopijne rośliny, są teraz rozdzielone na niezależne królestwo Bakterii – jedno z czterech w obecnym systemie klasyfikacji, obok roślin, zwierząt, grzybów.
(inne greckie - kij) - są to mikroorganizmy jednokomórkowe, charakteryzujące się podobieństwami komórkowymi, mające różne kształty: kuliste - kokcy, w kształcie pręta - pałeczka, zakrzywiony - wibratory, spirala - spirilla, w formie łańcuszka - paciorkowce, w formie skupisk - gronkowce (
).
Załącznik 2
Klasyfikacja bakterii według kształtu
| nazwa bakterii | Kształt bakterii | Obraz bakterii |
| kokcy | kulisty | |
| Bakcyl | w kształcie pręta | |
| Wibrio | zakrzywiony, przecinek |  |
| Spirylla | Spirala |  |
| paciorkowce | Łańcuch |  |
| Gronkowce | pęczki |  |
| diplokoki | Dwie okrągłe bakterie w jednej kapsułce |
Do tej pory opisano około dziesięciu tysięcy gatunków bakterii. Dział mikrobiologii zajmuje się badaniem bakterii bakteriologia.
(łac. trucizna wirusowa) - najbardziej prymitywne organizmy na ziemi o wielkości 20-300 nm. Rozmnażają się tylko wewnątrz żywych komórek ciała. Nie mają struktury komórkowej. W stanie wolnym nie zachodzą w nich procesy metaboliczne.
(dolne) to grzyby jednokomórkowe. Te grzyby obejmują dobrze znaną białą pleśń ( grzyb mukor). Taki grzyb często rozwija się na chlebie lub warzywach i na pierwszy rzut oka wygląda jak wata - biała, puszysta substancja, która stopniowo zmienia kolor na czarny. Pomimo tego, że w życiu codziennym śluz powoduje uszkodzenia, w naturze pełni pożyteczną funkcję, rozkładając martwe organizmy.
Szczególną niszę w badaniach mikrobiologicznych zajmuje grupa jednokomórkowych grzybów, żyjących w płynnym, bogatym w materia organiczna stosowany w procesach fermentacji.
(cyjanobakteria) to rodzaj najstarszych dużych bakterii zdolnych do fotosyntezy, której towarzyszy uwalnianie tlenu.
- wiele różnych organizmów, których ciało składa się z jednej komórki ( infusoria, ameba, zielona euglena...).
Tak więc, zgodnie z klasyfikacją, którą rozważałem, istnieje ogromna liczba mikroorganizmów, które istnieją i rozmnażają się w warunkach komfortowych dla każdego gatunku. Każdy rodzaj mikroorganizmów będzie zależny od siedliska i pełnić określone funkcje.
Bakterie to organizmy jednokomórkowe pozbawione chlorofilu.
bakteria są wszechobecne, zamieszkują wszystkie siedliska. Najwięcej z nich znajduje się w glebie na głębokości do 3 km (do 3 miliardów w jednym gramie gleby). Jest ich wiele w powietrzu (na wysokości do 12 km), w organizmach zwierząt i roślin (zarówno żywych, jak i martwych), a ciało ludzkie nie jest wyjątkiem.
Wśród bakterii są formy stałe i ruchome. Bakterie poruszają się za pomocą jednej lub więcej wici, które znajdują się na całej powierzchni ciała lub w określonym obszarze.
Komórki bakteryjne mają zróżnicowany kształt:
- kulisty - kokcy,
- pręcik - pałeczki,
- w formie przecinka - vibrios,
- zawiły - spirilla.
kokcy:
Monokoki: są to oddzielne komórki.
Diplokoki: są to sparowane ziarna, po podziale mogą tworzyć pary.
Gonokok Neissera: czynnik sprawczy rzeżączki
Pneumokoki: czynnik sprawczy płatowego zapalenia płuc
Meningokoki: czynnik wywołujący zapalenie opon mózgowych (ostre zapalenie opon mózgowych)
Paciorkowce: Są to komórki o zaokrąglonym kształcie, które po podziale tworzą łańcuchy.
α - paciorkowce wirydujące
β - paciorkowce hemolityczne, czynniki wywołujące szkarlatynę, zapalenie migdałków, zapalenie gardła ...
γ - niehemolityczne paciorkowce
Gronkowce: jest to grupa drobnoustrojów, która nie rozproszyła się po podziale, tworzy ogromne losowe skupiska.
Patogen: choroby krostkowe, posocznica, czyraki, ropnie, ropowica, zapalenie sutka, ropne zapalenie skóry i zapalenie płuc u noworodków.
Sarcyny: jest to nagromadzenie ziarniaków w grupach w postaci worków po 8 lub więcej ziarniaków.
W kształcie pręta:
Są to bakterie o cylindrycznym kształcie, zbliżone do pręcików o wymiarach 1-5 × 0,5-1 μm, częściej zlokalizowane pojedynczo .
Właściwie bakterie: Są to bakterie w kształcie pręcików, które nie tworzą zarodników.
Bacilli: Są to bakterie w kształcie pręcików, które tworzą zarodniki.
(pałeczka Kocha, Escherichia coli, wąglik, Pseudomonas aeruginosa, patogen dżumy, patogen kokluszu, patogen chancre, patogen tężca, patogen botulizmu, patogen ...)
Wibracje:
Są to lekko zakrzywione komórki przypominające przecinki o wielkości 1-3 µm.
Vibrio cholerae: czynnik sprawczy cholery. Żyje w wodzie, przez którą dochodzi do infekcji.
Spiryla:
Są to zawiłe mikroorganizmy w formie spirali, z jednym, dwoma lub więcej spiralnymi pierścieniami.
Nieszkodliwe bakterie żyjące w ścieki i zbiorniki zaporowe.
Krętki:
Są to cienkie bakterie w kształcie długiej siekiery, reprezentowane przez trzy typy: Treponema, Borrelia, Lertospira. Treponema pallidum jest patogenna dla ludzi - czynnik sprawczy kiły jest przenoszony drogą płciową.
Struktura komórki bakteryjnej:
Struktura komórki bakteryjnej dobrze zbadane za pomocą mikroskopii elektronowej. Komórka bakteryjna składa się z powłoki, której zewnętrzna warstwa nazywana jest ścianą komórkową, a wewnętrzna to błona cytoplazmatyczna, a także cytoplazma z inkluzjami i nukleotydami. Istnieją dodatkowe struktury: kapsułka, mikrokapsułka, śluz, wici, pilusy, plazmidy;
Ściana komórkowa - mocna, elastyczna struktura, która nadaje bakteriom określony kształt i „powstrzymuje” wysokie ciśnienie osmotyczne w komórce bakteryjnej. Chroni komórkę przed działaniem szkodliwych czynników środowiskowych.
zewnętrzna męmbrana reprezentowane przez lipopolisacharydy, fosfolipidy i białka. Na jego zewnętrznej stronie znajduje się lipopolisacharyd.
Pomiędzy ścianą komórkową a błonami cytoplazmatycznymi znajduje się przestrzeń peryplazmatyczna, czyli peryplazma, zawierająca enzymy.
błona cytoplazmatyczna przylega do wewnętrznej powierzchni ściany komórkowej bakterii i otacza zewnętrzną część cytoplazmy bakteryjnej. Składa się z podwójnej warstwy lipidów, a także przenikających przez nią integralnych białek.
Cytoplazma zajmuje większość komórki bakteryjnej i składa się z rozpuszczalnych białek, kwasów rybonukleinowych, inkluzji i licznych drobnych granulek - rybosom, odpowiedzialny za syntezę białek. W cytoplazmie znajdują się różne wtrącenia w postaci granulek glikogenu, polisacharydów, kwasów tłuszczowych i polifosforanów.
Nukleotyd - bakteryjny odpowiednik jądra. Znajduje się w cytoplazmie bakterii w postaci dwuniciowego DNA, zamkniętego w pierścień i ciasno upakowanego jak kula. Zazwyczaj komórka bakteryjna zawiera jeden chromosom, reprezentowany przez cząsteczkę DNA zamkniętą w pierścieniu.
Oprócz nukleotydu w komórce bakteryjnej mogą występować pozachromosomalne czynniki dziedziczności - plazmidy, które są kowalencyjnie zamkniętymi pierścieniami DNA i są zdolne do replikacji niezależnie od chromosomu bakteryjnego.
Kapsuła - struktura śluzowa, która jest mocno związana ze ścianą komórkową bakterii i ma wyraźnie określone granice zewnętrzne. Zazwyczaj kapsułka składa się z polisacharydów, czasem z polipeptydów,
Wiele bakterii zawiera mikrokapsułka - tworzenie śluzu, wykrywane tylko za pomocą mikroskopii elektronowej.
Wici bakterie determinują ruchliwość komórek. Wici to cienkie włókna pochodzące z błony cytoplazmatycznej, są przymocowane do błony cytoplazmatycznej i ściany komórkowej specjalnymi krążkami, są długie, składają się z białka - flageliny, skręconej spiralnie. Wici są wykrywane za pomocą mikroskopu elektronowego.
spór - osobliwa forma uśpionych bakterii gram-dodatnich utworzona w środowisku zewnętrznym w niekorzystnych warunkach dla istnienia bakterii (suszenie, niedobór składników odżywczych itp.).
Bakterie w kształcie litery L.
U wielu bakterii, z częściowym lub całkowitym zniszczeniem ścian komórkowych, tworzą się formy L. Dla niektórych pojawiają się spontanicznie. Tworzenie form L następuje pod działaniem penicyliny, która zakłóca syntezę mukopeptydów ściany komórkowej. Zgodnie z morfologią, formy L różnych gatunków bakterii są do siebie podobne. Są to kuliste formacje o różnej wielkości: od 1-8 mikronów do 250 nm, potrafią, podobnie jak wirusy, przenikać przez pory porcelanowych filtrów. Jednak w przeciwieństwie do wirusów w formie L, można je hodować na sztucznych pożywkach, dodając do nich penicylinę, cukier i surowicę końską. Po usunięciu penicyliny z pożywki formy L są ponownie przekształcane w pierwotne formy bakterii.
Obecnie uzyskano L-formy Proteus, Escherichia coli, Vibrio cholerae, Brucella, patogeny zgorzeli gazowej i tężca oraz inne drobnoustroje.
Mikroorganizmy Gram-dodatnie (gr + m/o).
Należą do nich: złocisty i naskórkowy gronkowiec złocisty i paciorkowiec ...
Siedlisko: górne drogi oddechowe i skóra.
Zbiornik: skóra, powietrze, artykuły pielęgnacyjne, meble, pościel, ubrania.
Nie umierają po wysuszeniu.
Reprodukcja: nie rozmnażają się poza osobą, ale są zdolne do reprodukcji w produktach spożywczych, jeśli są niewłaściwie przechowywane.
Mikroorganizmy Gram-ujemne (gr - m / o).
Należą do nich: E. coli, Klebsiella, citrobacter, Proteus, Pseudomonas aeruginosa...
Siedlisko: jelita, błona śluzowa dróg moczowych i oddechowych...
Zbiornik : mokre szmaty, szczotki do mycia naczyń, sprzęt do oddychania, mokre powierzchnie, lecznicze i łagodne środki dezynfekujące. rozwiązania.
Umierają po wysuszeniu.
Rozmnażanie: gromadzą się w środowisku zewnętrznym, w des. roztwory o niskim stężeniu.
Przesyłane: drogą powietrzną i kontaktową w gospodarstwie domowym.
Bakterie to prokariota, organizmy jednokomórkowe, które nie mają jądra. Dzielą się na dwa królestwa: Bakterie i Archaebakterie. Wśród tych ostatnich nie ma patogenów chorób zakaźnych. Do tej pory klasyfikacja bakterii opiera się na zasadach komunikacji genetycznej.
Nadkrólestwo bakterii tworzą następujące organizmy:
- cienkościenne (gram-ujemne);
- grubościenny (gram-dodatni);
- bez ścian komórkowych (mykoplazmy).
W superkrólestwie mikroorganizmy są podzielone na sześć grup taksonomicznych:
- Klasa.
- Zamówienie.
- Rodzina.
Główną grupą jest gatunek. Przedstawia się go jako zbiór osobników o tej samej genezie i genotypie, spokrewnionych podobnymi cechami i różniących się od innych gatunków.
Nazwę gatunku określa nazewnictwo binarne (czyli nazwa składa się z dwóch słów). Na przykład czynnik sprawczy kiły jest oznaczony jako Treponema pallidum. Pierwsza część nazwy oznacza rodzaj, jest oznaczona wielką literą. Drugi wskazuje gatunek, jest napisany małą literą. Jeśli gatunek jest wymieniony po raz drugi, nazwa rodzaju jest wskazywana przez pierwszą literę (T. padillum).
Za najczęstsze uważa się zgrupowanie fenotypowe zawarte w dziewiątym wydaniu Klucza Burgeya. Jej zasady opierają się na strukturze ścian komórkowych.
Wyznacznik Burgey'a klasyfikuje również bakterie przez barwienie Grama. Technika Grama to metoda badawcza, w której barwienie umożliwia różnicowanie organizmów na podstawie biochemicznych właściwości ich ścian komórkowych. Metoda została opracowana w 1884 roku przez duńskiego lekarza Grama.
Największe grupy bakterii w klasyfikacji Burgeya to:
- Gram-ujemny.
- Gram-dodatni.
- Mykoplazmy.
- Archeony.
Opisy są prezentowane w przewodniku Burgey według grup, w tym rodzin, rodzajów i gatunków. Czasami w grupie znajdują się klasy i zamówienia. Klucz Burgey wyróżnia 30 grup, które zawierają organizmy chorobotwórcze, pozostałe 5 grup według Burgey nie zawiera gatunków chorobotwórczych.
W ostatnie lata Popularność zyskuje klasyfikacja filogenetyczna, oparta na zasadach biologii molekularnej. W latach 60. ubiegłego wieku odkryto jeden z pierwszych sposobów określania więzi rodzinnych przez podobieństwo genomu - metodę porównywania stężenia guaniny (pierwiastka kwasu nukleinowego) i cytozyna (składnik DNA) w makrocząsteczce DNA. Identyczne wskaźniki ich stężenia nie wskazują na ewolucyjne podobieństwo drobnoustrojów, ale różnica 10% wskazuje, że bakterie należą do różnych rodzajów.
W latach 70. opracowano inną technikę, która radykalnie zmieniła teorię mikrobiologii - ocenę sekwencji genów w 16s rRNA. Dzięki tej metodzie możliwe stało się zidentyfikowanie kilku grup filogenetycznych mikroorganizmów i przeanalizowanie ich relacji.
Klasyfikację na poziomie gatunku przeprowadza się techniką hybrydyzacji DNA-DNA. Z badań dokładnie przebadanych gatunków wynika, że 70% stopnia krzyżowania opisuje jeden gatunek, od 10% do 60% - jeden rodzaj, mniej niż 10% - różne rodzaje.
Klasyfikacja filogenetyczna częściowo kopiuje klasyfikację fenotypową. Na przykład gram-ujemne są zawarte w obu. Jednocześnie system organizmów Gram-ujemnych jest prawie całkowicie zmodyfikowany. Archebakterie są definiowane jako niezależny takson najwyższego poziomu, niektóre grupy taksonomiczne są redystrybuowane, mikroorganizmy o różnych celach ekologicznych są przypisane do jednej kategorii.
Kształty bakterii
Bakterie można klasyfikować na podstawie ich morfologii. Jedną z głównych cech morfologicznych jest kształt.
Istnieje kilka odmian:
- Kuliste (ziarniczki, diplokoki, sarcyny, paciorkowce, gronkowce).
- W kształcie pręcika (pałeczki, diplobacilli, paciorkowce, cocobacteria).
- Ozdobny (vibrio, spirilla).
- W kształcie spirali (krętki to cienkie, wydłużone, faliste mikroorganizmy z wieloma lokami).
- Nitkowaty.
Rysunek pokazuje ich formy:
- 1 - mikrokoki;
- 2 - paciorkowce;
- 3 - sarcyny;
- 4 - pałeczki bez zarodników;
- 5 - pałeczki zarodników (pałeczki);
- 6 - wibratory;
- 7 - krętki;
- 8 - biczowana spirilla;
- 9 - gronkowce.
Bakterie kuliste mają kulisty kształt, są też organizmy owalne i fasolkowate.
Lokalizacja kokcy:
- Oddzielnie - mikrokoki.
- W połączeniu z diplokokami.
- W łańcuchach - paciorkowce.
- W kształcie wino- gronkowce.
- W „paczkach” - sarcyny.
Najczęściej spotykane są bakterie w kształcie pręcików. Pręciki zbiera się pojedynczo, parami (diplobakterie) lub łańcuchami (paciorkowce). Wiele organizmów w kształcie pręcików może tworzyć zarodniki w trudnych warunkach. Bacilli to pałeczki z zarodnikami. Laseczki w kształcie wrzeciona nazywane są Clostridia.
Ozdobne mikroorganizmy mają postać przecinka (wibrio), cienkiego, falistego pręcika (krętka), a także mogą mieć kilka loków (spirilla).
Archebakterie nie zawierają peptydoglikanu (składnika pełniącego funkcję mechaniczną) w ścianach komórkowych. Mają specyficzne rybosomy i rybosomalny RNA (kwas rybonukleinowy).
Morfologia cienkościennych organizmów Gram-ujemnych:
- Kształt kulisty (gonokoki, meningokoki, veillonella).
- Ozdobny (krętki, spirilla).
- W kształcie pręta (rickettsia).
Wśród grubościennych drobnoustrojów Gram-dodatnich znajdują się:
- Kuliste (gronkowce, pneumokoki, paciorkowce).
- W kształcie pręta.
- Organizmy rozgałęzione, nitkowate (promieniowce).
- Organizmy w kształcie maczug (corynebacteria).
- Mykobakterie.
- Bifidobakterie.
Lokalizacja i liczba wici
Morfologia obejmuje taki parametr jak lokalizacja i liczba wici. Zgodnie z tym parametrem istnieją:
- Monotrichous (pojedyncza wici na biegunie ich komórki).
- Lophotrichous (pęczek wici na biegunie ich komórki).
- Amfitrichous (dwie wiązki wici na biegunach).
- Peritrichous (duża liczba wici w całej bakterii).
Obecność wici jest charakterystyczna dla drobnoustrojów jelitowych, vibrio cholerae, spirilli, środków alkalicznych.
Kolory ścian komórkowych
Kolor bakterii zależy od stężenia peptydoglikanu. Organizmy charakteryzujące się wysoką zawartością peptydoglikanu w ścianach komórkowych (około 90%) mają niebiesko-fioletową barwę Grama. To są bakterie Gram-dodatnie.
Wszystkie inne bakterie, mające w skorupce od 5 do 20% peptydoglikanu, przybierają różowawy kolor. Wśród nich są bakterie Gram-ujemne. Stopień grubości peptydoglikanu w organizmach Gram-dodatnich jest kilkakrotnie wyższy niż u Gram-ujemnych.
Ściany komórkowe organizmów Gram-dodatnich zawierają również polisacharydy, kwasy teichoic i białka. Bakterie Gram-ujemne pokryte są zewnętrzną błoną złożoną z lipopolisacharydów i białek podstawowych.
Kolorowanie grama pozwala klasyfikować prokarionty na podkategorie. Grubościenne mikroorganizmy z działu Gracilicutes, protoplasty i sferoplasty z wadliwą ścianą komórkową są barwione gram-ujemnie. Bakterie grubościenne typu Firmicute barwią Gram-dodatnie.
Klasyfikacja według rodzaju oddychania
W zależności od rodzaju oddychania istnieją:
- aerobik;
- organizmy beztlenowe.
Komórki bakteryjne są zdolne do oddychania, tzn. utleniają tlenem związki organiczne, w wyniku czego powstają dwutlenek węgla, woda i energia. Organizmy te są uważane za tlenowe, ponieważ potrzebują tlenu. Żyją na powierzchni wody i na lądzie, w powietrzu.
Wiele mikroorganizmów istnieje bez tlenu, to znaczy bez oddychania. Należą do nich bakterie biorące udział w procesie rozkładu substancji podczas próchnicy. Takie organizmy są beztlenowe. Oddychanie zastępuje fermentację - rozkład związków organicznych bez tlenu z produkcją energii. Podczas fermentacji alkoholu powstaje energia 114 kJ (czyli 27 kilokalorii), w wyniku działania kwasu mlekowego energia wynosi 94 kJ (czyli 18 kilokalorii). Bakterie wdychają swoje lizosomy.
Metoda karmienia
Klasyfikacja bakterii według rodzajów żywienia:
- autotrofy;
- heterotrofy.
Ci pierwsi żyją w powietrzu i wykorzystują substancje nieorganiczne do produkcji organicznych. Autotrofy wykorzystują energię słoneczną (sinice) lub energię związków nieorganicznych (bakterie siarkowe, bakterie żelazowe).
Klasyfikacja enzymów
Enzymy odgrywają ważną rolę w procesy metaboliczne komórki. Są podzielone na sześć grup:
- Oksyreduktazy.
- Transferazy.
- Hydrolazy.
- Ligazy.
- Związek.
- Izomerazy.
Wytwarzane enzymy znajdują się wewnątrz komórki (endoenzymy) lub są wydalane na zewnątrz (egzoenzymy). Drugi rodzaj enzymów bierze udział w wnikaniu węgla i energii do komórki. Większość enzymów z grupy hydrolaz zaliczana jest do egzoenzymów. Szereg enzymów (kolagenaza itp.) należy do enzymów agresji. Poszczególne enzymy znajdują się w ścianach komórkowych. Pełnią funkcję transportową, czyli przenoszą substancje do komórki.
Bakterie to niejądrowe jednokomórkowe mikroorganizmy, które są klasyfikowane według wielu parametrów (metody oddychania i odżywiania, struktura ściany komórkowej, kształt itp.). Do tej pory nauka zna ponad 10 000 gatunków bakterii, ale przypuszczalnie ich liczba sięga miliona.