Принципы классификации микроорганизмов. Основные группы микроорганизмов. Морфология микроорганизмов

1 Окраска по Граму мазков из бульонной культуры стафилококка, агаровой культуры кишечной палочки и их смеси. Зарисовка препаратов.

2 Приготовление мазка из культуры дифтерийной палочки, окраска метиленовым синим по Леффлеру и по Нейссеру. Зарисовка препаратов.

3 Постановка и учет результатов КОН-теста с культурами золотистого стафилококка и кишечной палочки.

Принцип метода ______________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________

Результат КОН-теста ___________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________

4 Приготовление препарата «раздавленная капля» или «висячая капля» из сенного настоя для изучения подвижности бактерий:

Принцип приготовления препарата «висячая капля»: ________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________

Принцип приготовления препарата «раздавленная капля»: ___________________________________________

_____________________________________________________________________________________________

Техника микроскопии данных препаратов: _________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________

5 Приготовление мазка из агаровой культуры бацилл, окраска по Цилю-Нельсену, микроскопия и зарисовка препарата.

Техника окраски по Цилю-Нельсену (использовать соответствующие цвета при заполнении таблицы):

Этап окраски	Окраска спор	Окраска кислотоустойчивых бактерий (МТ)
1. Кислотно-термальное протравливание Обработка __________________________ ____________________________________ _____________________________________ (время экспозиции _________)
2 . Обесцвечивание Обработка _________________________ Концентрация __________ (время экспозиции __________)
3. Докрашивание ________________________ (время экспозиции __________)

* МТ – Микобактерии туберкулеза; Str – стрептококк.

6 Микроскопия препаратов микроорганизмов, окрашенных по Цилю-Нельсену. Зарисовка препаратов.

7 Приготовление мазка из агаровой культуры палочки риносклеромы, окраска по Бурри-Гинсу, микроскопия и зарисовка препарата.

ЗАНЯТИЕ № 3

ТЕМА: МОРФОЛОГИЯ СПИРОХЕТ, АКТИНОМИЦЕТОВ, ГРИБОВ, РИККЕТСИЙ, ХЛАМИДИЙ, МИКОПЛАЗМ, L-ФОРМ БАКТЕРИЙ

ПЕРЕЧЕНЬ КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ

1. Спирохеты. Систематическое положение и морфология спирохет. Особенности ультраструктуры и химического состава. Методы исследования.

2. Актиномицеты, морфология, ультраструктура, химический состав. Патогенные виды. Роль актиномицетов в природе и медицине. Методы выявления.

3. Таксономия хламидий. Морфология, структура, способы выявления. Цикл развития хламидий.

4. Риккетсии, морфология, ультраструктура, химический состав. Патогенные виды.

5. Микоплазмы. Классификация. Филогенез. Способы выявления.

6. Дефектные формы микробов: протопласты, сферопласты, L-формы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

1 Микроскопия и зарисовка риккетсий Провацека в готовом препарате, окрашенного по Здродовскому.

2 Приготовление мазков из агаровой культуры дрожжеподобных грибов, окраска водным раствором фуксина, микроскопия.

3 Изучение морфологии грибов.

4 Заполнение таблицы.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

«ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ПГУ)

МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ

РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ ПО МИКРОБИОЛОГИИ

Часть 1

Общая микробиология

Н.Н. Митрофанова

В.Л. Мельников

Методическое пособие «Рабочая тетрадь по микробиологии» составлено в соответствии с программой для студентов 2 курса специальности «Стоматология» по микробиологии, вирусологии 2011 г.

Подготовлено на кафедре микробиологии, эпидемиологии и инфекционных болезней медицинского института ПГУ.

В пособии представлена методика проведения практических работ по микробиологии для студентов медицинских вузов.

Занятие № 1 Дата______________

Тема: БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА. ПРАВИЛА РАБОТЫ И ПОВЕДЕНИЯ В ЛАБОРАТОРИИ. ВИДЫ МИКРОСКОПОВ. МЕТОДЫ МИКРОСКОПИИ. МОРФОЛОГИЯ БАКТЕРИЙ, ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ФОРМ БАКТЕРИЙ. МЕТОДЫ ОКРАСКИ БАКТЕРИЙ.

Цель: Выучить и научиться выполнять правила противоэпидемического режима и техники безопасности в бактериологической лаборатории. Научиться готовить фиксированный препарат, окрашивать его простым методом и изучать при помощи иммерсионного микроскопа. Познакомиться с методами прижизненного изучения морфологии микроорганизмов.

Основные вопросы, разбираемые на занятии:

1. Предмет и задачи медицинской микробиологии

2. История развития микробиологии.

3. Основные принципы классификации микроорганизмов.

4. Оснащение и режим работы бактериологической лаборатории

5. Типы микроскопов и методы микроскопии

6. Строение механической и оптической части микроскопа.

7. Особенности морфологии бактерий

8. Особенности морфологии грибов, актиномицетов, риккетсий, спирохет, микоплазм и хламидий

9. Понятие о простых и сложных методах окраски..

10. Принципы классификации микроорганизмов.

БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ

Лаборатория - _____________________________________________________

ПБА - _____________________________________________________________ ____________________________________________________________________

Требования, предъявляемые к бактериологическим лабораториям:

5_________________________________________________________________

Группы возбудителей инфекционных заболеваний:

1_________________________________________________________________

2_________________________________________________________________

3_________________________________________________________________

4_________________________________________________________________

Оборудование бактериологической лаборатории

ТИПЫ МИКРОСКОПОВ.

Разрешающая способность объектива (Z) - _____________________________ ____________________________________________________________________

Формула Аббе

где λ - длина волны источника излучения, используемого для освещения препарата;

п - показатель преломления среды между объектом и фронтальной линзой объектива;

и - отверстный угол, образуемый крайними лучами, попадающими в объек­тив.

Числовая апертура объектива - _______________________________________

__________________________________________________________________

Увеличительная способность микроскопа -_____________________________

__________________________________________________________________

Иммерсионный микроскоп.

Иммерсионный микроскоп отличается от обычного светового микроскопа -

____________________________________________________________________

Иммерсионное масло необходимо для ____________________________________

Конденсор Аббе необходим для _________________________________________

Темнопольный микроскоп.

Темнопольный микроскоп отличается от обычного светового микроскопа___

Фазово-контрастный микроскоп.

Принцип работы_____________________________________________________ ______________________________________________________________________

Фазово-контрастный микроскоп микроскоп отличается от обычного светового микроскопа

Люминесцентный микроскоп.

Принцип работы____________________________________________________ ______________________________________________________________________

Люминесцентный микроскоп микроскоп отличается от обычного светового микроскопа

______________________________________________________________________

Вывод (области применения разных типов микроскопов)

_____________________________

Морфология бактерий - размер, форма и взаимное расположение бактериальных клеток.

Этапы приготовления фиксированного мазка

· Подготовка стекла

· Приготовление мазка

· Высушивание

· Фиксация

Простые методы окраски - методы, основанные на применении одного красителя.

Окраска препарата простым способом.

1_________________________________________________________________

Микробиология изучает строение, жизнедеятельность, условия жизни и развития мельчайших организмов, называемых микробами, или микроорганизмами.

«Невидимые, они постоянно сопровождают человека, вторгаясь в его жизнь то как друзья, то как враги», — сказал академик В. Л. Омельянский. Действительно, микробы есть везде: в воздухе, в воде и в почве, в организме человека и животных. Они могут быть полезны, и их используют в производстве многих пищевых продуктов. Они могут быть вредны, вызывать заболевания людей, порчу продуктов и др.

Микробы были открыты голландцем А. Левенгуком (1632-1723) в конце XVII в., когда он изготовил первые линзы, дававшие увеличение в 200 и более раз. Увиденный микромир поразил его, Левенгук описал и зарисовал микроорганизмы, обнаруженные им на различных объектах. Он положил начало описательному характеру новой науки. Открытия Луи Пастера (1822-1895) доказали, что микроорганизмы отличаются не только формой и строением, но и особенностями жизнедеятельности. Пастер установил, что дрожжи вызывают спиртовое брожение, а некоторые микробы способны вызывать заразные болезни людей и животных. Пастер вошел в историю как изобретатель метода вакцинации против бешенства и сибирской язвы. Всемирно известен вклад в микробиологию Р. Коха (1843-1910) — открыл возбудителей туберкулеза и холеры, И. И. Мечникова (1845-1916) — разработал фагоцитарную теорию иммунитета, основоположника вирусологии Д. И. Ивановского (1864-1920), Н. Ф. Гамалея (1859-1940) и многих других ученых.

Классификация и морфология микроорганизмов

Микробы - это мельчайшие, преимущественно одноклеточные живые организмы, видимые только в микроскоп. Размер микроорганизмов измеряется в микрометрах — мкм (1/1000 мм) и нанометрах — нм (1/1000 мкм).

Микробы характеризуются огромным разнообразием видов, отличающихся строением, свойствами, способностью существовать в различных условиях среды. Они могут быть одноклеточными, многоклеточными и неклеточными.

Микробы подразделяют на бактерии, вирусы и фаги, грибы, дрожжи. Отдельно выделяют разновидности бактерий — риккетсии, микоплазмы, особую группу составляют простейшие (протозои).

Бактерии

Бактерии — преимущественно одноклеточные микроорганизмы размером от десятых долей микрометра, например микоплазмы, до нескольких микрометров, а у спирохет — до 500 мкм.

Различают три основные формы бактерий — шаровидные (кокки), палочковидные (бациллы и др.), извитые (вибрионы, спирохеты, спириллы) (рис. 1).

Шаровидные бактерии (кокки) имеют обычно форму шара, но могут быть немного овальной или бобовидной формы. Кокки могут располагаться поодиночке (микрококки); попарно (диплококки); в виде цепочек (стрептококки) или виноградных гроздьев (стафилококки), пакетом (сарцины). Стрептококки могут вызывать ангину и рожистое воспаление, стафилококки — различные воспалительные и гнойные процессы.

Рис. 1. Формы бактерий: 1 — микрококки; 2 — стрептококки; 3 — сардины; 4 — палочки без спор; 5 — палочки со спорами (бациллы); 6 — вибрионы; 7- спирохеты; 8 — спириллы (с жгутиками); стафилококки

Палочковидные бактерии самые распространенные. Палочки могут быть одиночными, соединяться попарно (диплобактерии) или в цепочки (стрептобактерии). К палочковидным относятся кишечная палочка, возбудители сальмонеллеза, дизентерии, брюшного тифа, туберкулеза и др. Некоторые палочковидные бактерии обладают способностью при неблагоприятных условиях образовывать споры. Спорообразующие палочки называют бациллами. Бациллы, напоминающие по форме веретено, называют клостридиями.

Спорообразование представляет собой сложный процесс. Споры существенно отличаются от обычной бактериальной клетки. Они имеют плотную оболочку и очень малое количество воды, им не требуются питательные вещества, а размножение полностью прекращается. Споры способны длительно выдерживать высушивание, высокие и низкие температуры и могут находиться в жизнеспособном состоянии десятки и сотни лет (споры сибирской язвы, ботулизма, столбняка и др.). Попав в благоприятную среду, споры прорастают, т. е. превращаются в обычную вегетативную размножающуюся форму.

Извитые бактерии могут быть в виде запятой — вибрионы, с несколькими завитками — спириллы, в виде тонкой извитой палочки — спирохеты. К вибрионам относится возбудитель холеры, а возбудитель сифилиса — спирохета.

Бактериальная клетка имеет клеточную стенку (оболочку), часто покрытую слизью. Нередко слизь образует капсулу. Содержимое клетки (цитоплазму) отделяет от оболочки клеточная мембрана. Цитоплазма представляет собой прозрачную белковую массу, находящуюся в коллоидном состоянии. В цитоплазме находятся рибосомы, ядерный аппарат с молекулами ДНК, различные включения запасных питательных веществ (гликогена, жира и др.).

Микоплазмы - бактерии, лишенные клеточной стенки, нуждающиеся для своего развития в ростовых факторах, содержащихся в дрожжах.

Некоторые бактерии могут двигаться. Движение осуществляется с помощью жгутиков — тонких нитей разной длины, совершающих вращательные движения. Жгутики могут быть в виде одиночной длинной нити или в виде пучка, могут располагаться по всей поверхности бактерии. Жгутики есть у многих палочковидных бактерий и почти у всех изогнутых бактерий. Шаровидные бактерии, как правило, не имеют жгутиков, они неподвижны.

Размножаются бактерии делением на две части. Скорость деления может быть очень высокой (каждые 15-20 мин), при этом количество бактерий быстро возрастает. Такое быстрое деление наблюдается на пищевых продуктах и других субстратах, богатых питательными веществами.

Вирусы

Вирусы — особая группа микроорганизмов, не имеющих клеточного строения. Размеры вирусов измеряются нанометрами (8-150 нм), поэтому их можно увидеть только с помощью электронного микроскопа. Некоторые вирусы состоят только из белка и одной из нуклеиновых кислот (ДНК или РНК).

Вирусы вызывают такие распространенные болезни человека, как грипп, вирусный гепатит, корь, а также болезни животных — ящур, чуму животных и многие другие.

Вирусы бактерий называют бактериофагами , вирусы грибов - микофагами и т. п. Бактериофаги встречаются повсюду, где есть микроорганизмы. Фаги вызывают гибель микробной клетки и могут использоваться для лечения и профилактики некоторых инфекционных заболеваний.

Грибы являются особыми растительными организмами, которые не имеют хлорофилла и не синтезируют органические вещества, а нуждаются в готовых органических веществах. Поэтому грибы развиваются на различных субстратах, содержащих питательные вещества. Некоторые грибы способны вызывать болезни растений (рак и фитофтора картофеля и др.), насекомых, животных и человека.

Клетки грибов отличаются от бактериальных наличием ядер и вакуолей и похожи на растительные клетки. Чаще всего они имеют форму длинных и ветвящихся или переплетающихся нитей - гифов. Из гифов образуется мицелий, или грибница. Мицелий может состоять из клеток с одним или несколькими ядрами или быть неклеточным, представляя собой одну гигантскую многоядерную клетку. На мицелии развиваются плодовые тела. Тело некоторых грибов может состоять из одиночных клеток, без образования мицелия (дрожжи и др.).

Грибы могут размножаться разными путями, в том числе вегетативным путем в результате деления гиф. Большинство грибов размножаются бесполым и половым путями при помощи образования специальных клеток размножения - спор. Споры, как правило, способны длительно сохраняться во внешней среде. Созревшие споры могут переноситься на значительные расстояния. Попадая в питательную среду, споры быстро развиваются в гифы.

Обширную группу грибов представляют плесневые грибы (рис. 2). Широко распространенные в природе, они могут расти на пищевых продуктах, образуя хорошо видные налеты разной окраски. Причиной порчи продуктов часто являются мукоровые грибы, образующие пушистую белую или серую массу. Мукоровый гриб ризопус вызывает «мягкую гниль» овощей и ягод, а гриб ботритис покрывает налетом и размягчает яблоки, груши и ягоды. Возбудителями плесневения продуктов могут быть грибы из рода пениииллиум.

Отдельные виды грибов способны не только приводить к порче продуктов, но и вырабатывать токсические для человека вещества — микотоксины. К ним относятся некоторые виды грибов рода аспергиллус, рода фузариум и др.

Полезные свойства отдельных видов грибов используют в пищевой и фармацевтической промышленности и других производствах. Например, грибы рода пениииллиум применяются для получения антибиотика пенициллина и в производстве сыров (рокфора и камамбера), грибы рода аспергиллус — в производстве лимонной кислоты и многих ферментных препаратов.

Актиномицеты — микроорганизмы, имеющие признаки и бактерий, и грибов. По строению и биохимическим свойствам актиномицеты аналогичны бактериям, а по характеру размножения, способности образовывать гифы и мицелий похожи на грибы.

Рис. 2. Виды плесневых грибов: 1 — пениииллиум; 2- аспергиллус; 3 — мукор.

Дрожжи

Дрожжи — одноклеточные неподвижные микроорганизмы размером не более 10-15 мкм. Форма клетки дрожжей бывает чаще круглой или овальной, реже палочковидной, серповидной или похожей на лимон. Клетки дрожжей своим строением похожи на грибы, они также имеют ядро и вакуоли. Размножение дрожжей происходит почкованием, делением или спорами.

Дрожжи широко распространены в природе, их можно обнаружить в почве и на растениях, на пищевых продуктах и различных отходах производства, содержащих сахара. Развитие дрожжей в пищевых продуктах может приводить к их порче, вызывая брожение или закисание. Некоторые виды дрожжей обладают способностью превращать сахар в этиловый спирт и углекислый газ. Этот процесс называется спиртовым брожением и широко используется в пищевой промышленности и виноделии.

Некоторые виды дрожжей кандида вызывают заболевание человека — кандидоз.

Микроорганизмов.

Форма и размеры микроорганизмов весьма разнообразны.

По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов.

1.Шаровидные или кокки (с греч.- зерно).

2.Палочковидные.

3.Извитые.

Кокковидные бактерии (кокки) по характеру взаиморасположения после деления подразделяются на ряд вариантов.

1.Микрококки . Клетки расположены в одиночку. Входят в состав нормальной микрофлоры, находятся во внешней среде. Заболеваний у людей не вызывают.

2.Диплококки. Деление этих микроорганизмов происходит в одной плоскости, образуются пары клеток. Среди диплококков много патогенных микроорганизмов - гонококк, менингококк, пневмококк.

3.Стрептококки. Деление осуществляется в одной плоскости, размножающиеся клетки сохраняют связь (не расходятся), образуя цепочки. Много патогенных микроорганизмов - возбудители ангин , скарлатины, гнойных воспалительных процессов.

4.Тетракокки . Деление в двух взаимоперпендикулярных плоскостях с образованием тетрад (т. е. по четыре клетки). Медицинского значения не имеют.

5.Сарцины . Деление в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, образуя тюки (пакеты) из 8, 16 и большего количества клеток. Часто обнаруживают в воздухе.

6.Стафилококки (от лат.- гроздь винограда). Делятся беспорядочно в различных плоскостях, образуя скопления, напоминающие грозди винограда. Вызывают многочисленные болезни, прежде всего гнойно-воспалительные.

Палочковидные формы микроорганизмов.

1.Бактерии - палочки, не образующие спор.

2.Бациллы - аэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры обычно не превышает размера (“ширины”) клетки (эндоспоры).

3.Клостридии - анаэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры больше поперечника (диаметра) вегетативной клетки, в связи с чем клетка напоминает веретено или теннисную ракетку.

Необходимо иметь в виду, что термин “бактерия” часто используют для обозначения всех микробов-прокариот. В более узком (морфологическом) значении бактерии - палочковидные формы прокариот, не имеющих спор.

Извитые формы микроорганизмов.

1.Спириллы - имеют 2- 3 завитка.

2.Спирохеты - имеют различное число завитков, аксостиль - совокупность фибрилл, специфический для различных представителей характер движения и особенности строения (особенно концевых участков). Из большого числа спирохет наибольшее медицинское значение имеют представители трех родов - Borrelia, Treponema, Leptospira.

Строение бактериальной клетки.

Обязательными органоидами являются : нуклеоид, цитоплазма, цитоплазматическая мембрана.

Необязательными (второстепенными) структурными элементами являются : включения, капсула, споры, пили, жгутики.

1.В центре бактериальной клетки находится нуклеоид - ядерное образование, представленное чаще всего одной хромосомой кольцевидной формы. Состоит из двухцепочечной нити ДНК. Нуклеоид не отделен от цитоплазмы ядерной мембраной.

Основные свойства вирусов , по которым они отличаются от остального живого мира.

1.Ультрамикроскопические размеры (измеряются в нанометрах). Крупные вирусы (вирус оспы) могут достигать размеров 300 нм, мелкие - от 20 до 40 нм. 1мм=1000мкм, 1мкм=1000нм.

3.Вирусы не способны к росту и бинарному делению.

4.Вирусы размножаются путем воспроизводства себя в инфицированной клетке хозяина за счет собственной геномной нуклеиновой кислоты.

6.Средой обитания вирусов являются живые клетки - бактерии (это вирусы бактерий или бактериофаги), клетки растений, животных и человека.

Все вирусы существуют в двух качественно разных формах: внеклеточной - вирион и внутриклеточной - вирус. Таксономия этих представителей микромира основана на характеристике вирионов - конечной фазы развития вирусов.

Строение (морфология) вирусов.

1.Геном вирусов образуют нуклеиновые кислоты, представленные одноцепочечными молекулами РНК (у большинства РНК-вирусов) или двухцепочечными молекулами ДНК (у большинства ДНК- вирусов).

2.Капсид - белковая оболочка, в которую упакована геномная нуклеиновая кислота. Капсид состоит из идентичных белковых субъединиц - капсомеров. Существуют два способа упаковки капсомеров в капсид - спиральный (спиральные вирусы) и кубический (сферические вирусы).

При спиральной симметрии белковые субъединицы располагаются по спирали, а между ними, также по спирали, уложена геномная нуклеиновая кислота (нитевидные вирусы). При кубическом типе симметрии вирионы могут быть в виде многогранников, чаще всего - двадцатигранники - икосаэдры.

3.Просто устроенные вирусы имеют только нуклеокапсид , т. е. комплекс генома с капсидом и называются “голыми”.

4. У других вирусов поверх капсида есть дополнительная мембраноподобная оболочка, приобретаемая вирусом в момент выхода из клетки хозяина - суперкапсид. Такие вирусы называют “одетыми”.

Кроме вирусов, имеются еще более просто устроенные формы способных передаваться агентов - плазмиды, вироиды и прионы.

Морфология риккетсий

Риккетсии не имеют спор, капсул, неподвижны. Грамотрицательны. По Романовскому-Гимзе и по способу Здродовского окрашиваются в красный цвет. Строение клеточной стенки сходно со строением стенки грамотрицательных бактерий.

Являются возбудителями сыпного тифа, болезни Брила.

Морфологическая характеристика грибов.

Грибы и простейшие имеют четко ограниченное ядро и относятся к эукариотам. Грибы крупнее бактерий, в эволюционном плане близки к растениям (наличие клеточной стенки, содержащей хитин или целлюлозу, вакуолей с клеточным соком, неспособность к перемещению, видимое движение цитоплазмы). Ядерный материал грибов отделен от цитоплазмы ядерной мембраной. Дрожжевые грибы образуют отдельные овальные клетки. Плесневые грибы формируют клеточные нитеподобные структуры - гифы . Мицелий - переплетение гиф - основная морфологическая структура. У низших грибов мицелий одноклеточный, не имеет внутренних перегородок (септ ). Грибы размножаются половым и бесполым (вегетативным) способом. При вегетативном размножении образуются специализированные репродуктивные структуры – споры - конидии . Они могут располагаться в специализированных вместилищах - спорангиях (эндоспоры) или отшнуровываться от плодоносящих гиф (экзоспоры).

Конидиоспоры - зрелые наружные споры, возникающие на дифференцированных конидиофорах (конидионосцах), отличающихся от других нитей мицелия по форме и размерам (у аспергилла, пеницилла) или располагающиеся по бокам и на концах любой ветви мицелия, прикрепляясь к ней непосредственно или тонкой ножкой.

К эндоспорам совершенных грибов относятся спорангиоспоры мукоровых грибов, развивающихся в специальных органах (спорангиях), располагающихся на вершине спорангиеносца. Споры освобождаются при разрыве стенки спорангия.

Основное функциональное отличие спор у бактерий и грибов: у бактерий споры обеспечивают переживание в неблагоприятных условиях окружающей среды, у грибов образование спор - способ размножения.

Морфологическая характеристика актиномицетов (лучистых грибов по старым классификациям). Актиномицеты - формы бактерий, имеющие истинный, не имеющий перегородок мицелий. Мицелиальный (в виде ветвящихся нитей) рост этих грамположительных бактерий придает им внешнее сходство с грибами. Это сходство усиливается вследствие наличия у высших форм актиномицетов наружных неполовых спор, которые называются конидиями.

В отличие от грибов, актиномицеты имеют прокариотическое строение клетки, не содержат в клеточной стенке хитина или целлюлозы, размножаются только бесполым путем. У низших актиномицетов мицелий фрагментируется на типичные одноклеточные бактерии.

Обычным местом обитания для большинства из них является почва. Однако ряд видов актиномицет могут инфицировать раны и вызывать образование абсцессов . С некоторыми актиномицетами (например, стрептомицетами) связана способность выработки антибиотиков.

ТЕМА 2

МОРФОЛОГИЯ, СТРОЕНИE И КЛАССИФИКАЦИЯ

МИКРООРГАНИЗМОВ

2.1. Морфология микроорганизмов

2.1.1. Из истории микроскопа

Изучение морфологии микроорганизмов невозможно без увеличительных приборов – микроскопов. Первый увеличительный прибор был сделан в 1608 г Итальянским ученым Г.Галилеем.Он смастерил длинную трубку (типа современного телескопа) с двумя увеличительными линзами внутри и с помощью его смотрел на отдаленные объекты. Затем он усовершенствовал этот прибор и в 1610 году сделал первый «микроскоп», с помощью которого смотрел на мелкие объекты.

В 1625 году Немецкий ученый Иоган Фабер второй прибор Галилея назвал микроскопом.

В 1665 году Английский ученый Роберт Гук усовершенствовал микроскоп добавлением 3–ую собирательную линзу.

В 1667 году Итальянский ученый Евстахий Давини сделал 2–ой линзовый окуляр, в результате которого появился плоское видимое поле.

В 1715 году Немецкий ученый Гертель впервые применил осветительное зеркало для направления лучи цвета к объекту и линзу.

1850 году Итальянский ученый Д.Амиги создал иммерсионный микроскоп и изпользовал водную иммерсию, а в1878 году Английский ученый В.Стефансон предложил масленную иммерсию.

1886 году Немецкий ученый Ф.Эбнер сделал темнополый микроскоп.

В 1908 году Немецкие ученые А.Кёлер и Г.Зидонтонф создали люминесцентный микроскоп.

В 1930 году Е.Руска, М.Кнолль и Б,Боррие создали первый электронный микроскоп.

2.1.2 Морфология и строение бактерий

Формы и размер бактерий

По внешней форме бактерии можно разделить на несколько групп: шаровидные (сферические), палочковидные, извитые, вибрионы, кольцообразные, (тороиды) в форме шестиугольной звезды, бактерии образующие выросты (простеки), червеобразной формы и разветвленные бактерии. Однако большинство известных бактерий имеют шарообразную, палочковидную и извитую форму.

Бактерии сферической формы или кокки имеют размер в диаметре 1-2 мкм (микрометр). В зависимости от расположения клеток после деления они подразделяются на ряд групп. Если после деления клетки располагаются по одиночно, то их называют монококки или микрококки. Если деление происходит в одной плоскости и клетки не разъединяются, а остаются связанными по две, то их называют диплококки. После такой деление, если клетки не разъединяются и образуют цепочки разной длины, то их называют стрептококки. Деление кокков в двух взаимно перпендикулярных плескостьях приводит к образованию форм из четырех клеток-тетракокков. При одновременном делении кокков в трех взаимоперпендикулярных плоскостях образуются пакеты из восьми клеток в виде кубика. Такое скопление кокков называют сарцина. При делении кокков неравномерно в нескольких плоскостях возникают скопления клеток напоминающие гроздья винограда. Это – стафилококки.

Среди кокков имеются представители с неправильно круглой формой клетки. К ним относятся пневмококки, менингококки и гонококки. Форма пневмококков овальная, напоминающая пламя свечи, клетки соединены попарно широкими основаниями. Менингококки и гонококки имеют форму бобов или кофейных зерен, клетки соединены по две вогнутыми сторонами.

Кокковые формы, за исключением Sarsina ureae (мочевой сарцины), не образуют спор, неподвижны, широко распространены в природе. Многие из кокков патогенные-возбудители воспалительных процессов, например, пневмококки, менингококки, гноеродные стрептококки и стафилококки; другие – непатогенные, возбудители молочнокислого брожения, например, Streptococcus lactis, Str.cremoris; некоторые используются в производстве для биосинтеза декстрана – заменителя плазмы крови Leuconostos mesenteroides.

Самые мелькие по размеру бактерии встречаются среди шаровидных форм, которые пренадлежат к микоплазмам. Описаны микоплазмы с

диаметром клеток 0,12-0,15 мкм.

К палочкавидным формам относится самая многочисленная группа бактерий. Клетки имеют цилиндрическую форму, концы их могут быть округлые либо срезанные, прямые и выпуклые. Различают палочки короткие и длинные, толстые и тонкие. Размеры палочкавидных бактерий от нескольких десятых микрона до 100 и больше. У коротких палочек длина лищь ненамного превышает поперечник клетки, так что иногда довольно трудно отличить их от кокков.

У некоторых бактерий палочковидные клетки соединяются в длинные нити, образуя так называемые нитчатые формы. К таким многоклеточным нитевидным формам относятся некоторые железобактерии и бесцветные серобактерии. Длина нити серобактерии Beggiatoa mirabilis достигает 1 см и больше. Она считается гигантом среди бактерий.

По способности к спорообразованию палочковидные формы делятся на две группы: бактерии и бациллы. Клетки, не образующие спор, называются бактериями. Они как правило, располагаются одиночно. В преобладающем большинстве это мелкие палочки, относяшиеся к родам Bacterium и Pseudomonas. Палочковидные формы, образующие споры, называют бациллами (Bacillus). Они различаются между собой по форме клеток, обусловленной размерами и местом расположения спор.

Если спора распологается в центре клетки и диаметр ее не превышает диаметра клетки, то такой тип называют собственно бациллами; если диаметр споры превышает диаметр клетки, то при расположении споры в центре клетки имеет веретеновидное утолщение и называется клостридием (например, у Clostridium pasterianum) а при расположении споры в конце принимает вид барабанной палочки или теннисной ракетки и называется плектридием. Спороносные формы образуют длинные цепочки клеток, так называемые стрептобациллы (например, Bacillus mycoides).

Микроорганизмы спиралевидной формы различаются числом витков. Если у бактерий клетки имеют несколько крупных завитков, то их называют спириллы. Клетки с множеством мелких витков спирали называют спирохеты. Бактерии изогнутые в виде полумесяца или занятой называют вибрионы. Большинство извитых форм представлено паточенными видами (например, холерной вибрион, возбудитель сифилиса). Среди них есть и сапрофиты, обитающие в почве и воде. Извитые формы имеют весьма различные размеры клеток – от мельких 1,5-2,0 мкм (вибрионы) до очень крупных 2-3 х 15-20 мкм (например, Spirillum volutans). Есть среди прокариотов организмы, отличающиеся от описанных выше основных форм. Некоторые бактерии имеют вид кольца, замкнутого или разомкнутого в зависимости от стадии роста (например, бактерии рода Microcyclus). Такие клетки предложено называть тероидами.

У бактерий, в основном размножающихся почкованием, описано образование клеточных выростов, число которых может колебаться от 1 до 8 и больше. Бактерий образующие выросты называют простеки.

Из природных субстратов выделены бактерии червеобразной формы (длинные клетки с загнутыми, очень тонкими концами) и напоминающие по виду правильную шестиугольную звезду.

Для некоторых групп прокариотов характерно слабое ветвление, например, у микобактерий и пропионовых бактерии. У некоторых бактерий имеется хорошо выраженное ветвление. Их называют актиномицеты (стрептомицеты).

Описаны бактерии, обладающие морфологической изменчивостью (племорфизмом), например бактерии, относящиеся к группе коринебактерий, в зависимости от условий могут иметь вид палочек, кокков или слабоветвящихся форм.

Форма клеток прокариотов (бактерий) определятся жесткой (ригидной) клеточной стенкой. Именно последняя придает клетке определенную, наследственно закрепленную внешнюю форму. У ряда бактерий (например, у спирохет, миксобактерий и флексибактерий) клеточная стенка довольно эластична, поэтому они способны в определенных пределах меньят форму клеток, например путем загибания. Наконец известны бактерии, у которых клеточная стенка отсутствует совсем. Это – микоплазмы и L - формы. Микоплазмы существуют в природе и в большинстве патогенны для человека и животных. L – формы получены экспериментально под действием химических веществ, которые разрушают клеточную стенку бактерий или подавляют синтез компонентов клеточный стенки. Для этих бактерий характерен ярко выраженный племорфизм.

Строение и химический состав бактерий

Структуры, расположенные снаружи от цитоплазматической мембраны (клеточная стенка, капсула, слизистый чехол, жгутики, ворсинки), называют обычно поверхностными структурами или бактериальной оболочкой. Цитоплазматическая мембрана вместе с цитоплазмой называется протопластом. Рассмотрим сначала строение, химический состав и функции поверхностных клеточных структур.

Жгутики . На поверхности клеток многих бактерий имеются структуры, определяющие способность клеток к движению. Это жгутики. Их наличие, число, размеры, расположение являются признаками, постоянными для определенного вида бактерий и имеющими поэтому важное таксономическое значение.

Если жгутики находятся у полюсов клетки, говорят об их полярном расположении, если вдоль боковой поверхности клетки, говорят об их латеральном расположении. Если один жгутик прикреплен к одному из полюсов клетки, его называют монотрихи. Если на каждом полюсе по одному или пучок жгутиков, - называются амфитрихи (или биополярные политрихи). Если пучок жгутиков расположен на одном из полюсов клетки –

называются лофотрихи (или монополярные политрихи). Если многочисленные жгутики расположены по всей поверхности клетки – называются перитрихи. Толщина жгутиков 100 – 300 А, длина от 3 до 12 мкм. Состоят они из одного вида белка – флагеллин.

Перемещение бактерий осуществляется за счет активных вращательных движений жгутиков. Некоторые бактерии, не имеющие жгутик, перемещаются по твердому субстрату скольжением (например, миксобактерии, флексибактерии, спирохеты, цианобактерии).

Следует отметить, что механизмы движения бактерий пока не выяснен.

Подвижные бактерии активно и направленно перемещаются. Такие направленные перемещения бактерий называются таксисами. Известно, хемотаксисы, аэротаксисы и фототаксисы. Скорость перемещения бактерий велика – за 1 секунду может пройти расстояние в 20 – 50 раз больше, чем длина клеток.

Жгутики и ворсинки не являются обьязательной клеточной структурой, так как без них бактерии тоже хорошо растут и размножаются.

Капсулы и слизистые чехлы . Снаружи клеточная стенка бактерий и цианобактерий часто бывает окружена слизистым веществом. В зависимости от его толщины и консистенции различают макро и микрокапсулы. Под капсулой понимают слизистое образование, обволакивающее клеточную стенку и имеющее четко очерченную поверхность. Если же окружающие клетку слизистое вещество имеет аморфный, бесструктурный вид и легко отделятся от поверхности прокариотной клетки, говорят о слизистом чехле, окружающем клетку. Колонии, состоящие из клеток, окруженных капсулой, имеют гладкую поверхность. Их обозначают как S – колонии (от английского слова smooth -гладкой). Колонии, сформированные из безкапсульных клеток, имеют шероховатую поверхность и называются R – колонии (от английского слова rough - шероховатый).

Клеточная стенка . Клеточная стенка важной и объязательный структурной элемент прокариотной клетки (исключение составляют микоплазмы). На долю клеточной стенки у прокариотных микроорганизмов приходится от 5 до 50% сухих веществ клетки. Она служит механическим барьером между протопластом и внешней средой и придает клеткам определенную форму. Клеточная стенка чисто механически защищает клетку от проникновения в нее избытка воды.

Химический состав и строение клеточной стенки постоянны для определенного вида и являются важным диагностическим признаком. В зависимости от строения клеточный стенки бактерии делятся на две большие группы: грамположительные и грамотрицательные. Было обнаружено, что если фиксированные клетки микроорганизмов обработать сначала кристаллическим фиолетовым, а затем йодом, образуются окрашенный комплекс. При последующей обработке спиртом в зависимости от строения клеточной стенки судьба комплекса будет различна. У грамположительных бактерий этот комплекс удерживается клеткой, и последние остаются окрашенными, а у грамотрицательних бактерий, наоборот, окрашенный комплекс вымывается из клеток, и они обесцвечиваются. Этот способ окрашивания был впервые предложен в 1884 г. датским ученым Х.Грамом.

Клеточные стенки грамположительных и грамотрицательных бактерий различаются по химическому составу. Считается, что гликопептиды образуют жесткий каркас клеточной стенки. У грамположительных бактерий они составляют основную ее массу (до 90%), а у грамотрицательных их содержание значительно меньше (5-10%).

Клеточная стенка грамположительных бактерий содержит гликопептиды (муреиновый комплекс), полисахариды, тейховые кислоты, липиды. Клеточная стенка грамотрицательных бактерий содержит полисахариды, липиды (до 90%) , белки, липополисахариды, липопротеиды и гликопептиды. Следовательно, тейховые кислоты отсутствуют у грампотрицательных бактерий и липополисахариды и липопротеиды отсутствуют у

грамположительных бактерий.

Цитоплазматическая мембрана. Содержимое клетки отделяется от клеточной стенки цитоплазматической мембраной (ЦПМ). Нарушение целостности ЦПМ приводит к потере клеткой жизнеспособности. ЦПМ – белково – липидный комплекс, в котором белки составляют 50-70%, липиды от 15-30%. Под електронном микроскопом она видна в виде трехслойной структуры. Согласно модели, предложенной Г.Даусоном и Д Даниелли, ЦПМ построена из двух белковых слоев, между которыми расположен липидный слой.

ЦПМ выполняет разнообразные функции. Препараты мембран обладают АТФ-азной активностью, катализируют процессы синтеза веществ, входящих в состав клеточной стенки и слизистого чехла. В мембранах локализованы окислительные ферменты. Здесь же находится ферменты – пермеазы, которые осуществляют активный двусторонней избирательный перенос через мембрану различных органических и неорганических веществ. Между ЦПМ – ой и клеточной стенкой имеется пространство, которое называют периплазматическим пространством. Многие внеклеточные ферменты функцанируют именно в этом пространстве.

Цитоплазма. Содержимые клетки, окруженное ЦПМ, называется цитоплазмой. В цитоплазме бактерий, содержится ядерный материал и различные включения.

Ядерный материал бактерий, состояший из ДНК, диффузионно расположен в центральной части цитоплазмы и не ограничен от цитоплазмы мембраной. Его называют нуклеоидом.

В цитоплазме имеются мембранные структуры – мезосомы, у фотосинтезирующих бактерий – тилокоиды и хроматофоры.

Тилокоиды и хроматофоры фотосинтезирующих бактерий являются местом локализации фотосинтетических пигментов.

Мезосомы различаются размерами, формой и локализацией в клетке. Выделяют три основных типа мезосом: пластинчатые (ламеллярные), пузырчатые (везикулярные) и трубчатые (тубуларные). Считается, что они принимают участие в важных процессах клеточного метобализма. Однако истинная функция бактериальных мезосом остается загадочной.

Рибосомы в бактериальной клетке могут существовать свободно в цитоплазме или же быть связанными с мембранными структурами. В синтезе белка участвуют рибосомальные агрегаты,называемые полиробосомами, или полисомами.

В цитоплазме различных бактерий обнаруживаются еще и твердые, жидкие, газообразные вещества.

2.1.3. Классификация бактерий

В настоящее время царство бактерий делится на 4 категории:

1. Грамотрицательные эубактерии, имеющие клеточные стенки;

2. Грамположительные эубактерии, имеющие клеточные стенки;

3. Эубактерии, лишенные клеточных стенок;

4. Археобактерии.

Первая категория имеет 16 групп; вторая котегория – 13 групп, третья категория – имеет одну группу, а четвертая категория – 5 групп. (более подробно см: 1) Определитель бактерий Берджи. М.: Мир, 1997, том 1, 430 с.; 2)Шлегель. Общая микробиология. М.: Мир, 1987, 562 с.).

2.1.3. Морфология, строение и классификация грибов

Грибы относятся к эвкариотным микроорганизмам. Все они гетеротрофы и в основном аэробы. Тело большинства грибов состаит из тонких нитей-гиф, а образуемые ими сплетение называется мицелием или грибница. Гифы некоторых грибов разделены перегародками на клетки (септированы), такие грибы называют многоклеточными. Гифы других грибов не имеют перегородок – это одноклеточные грибы. Имеются еще шаровидные или яцевидные одноклеточные грибы, которые называют дрожжи.

Строение клеток грибов мало отличается от строения клеток других эквариотных организмов. Клетки состоят из клеточной оболочки, цитоплазмы и одного, двух или нескольких ядер. Цитоплазма содержит внутриклеточные органеллы, вакуоли и различные включения. Клеточная оболочка состоит из клеточной стенки и цитоплазматической мембраны.

По современной системе царство грибов дельят на 8 отделов: 1) отдел Myxomycota; 2) отдел Plazmodiophoramycota; 3) отдел Oomycota; 4) отдел

Chytridiomycota; 5) отдел Zygomycota; 6) отдел Ascomycota; 7) отдел Basidiomycota; 8) отдел Deuteromycota. Отделы подразделяются на порядки, порядки – на классы, классы – на семейства, а семейства – на роды (более подробно см: 1) Гарибова Л.В., Лекомцева С.Н. Основы микологии. М. 2005; 2) Мюллер Э.; Леффлер В. Микология, М.: Мир,1995).

Литература

1. Гусев М.В., Минеева Л.А., Микробиология. М. 1978.

2. Коротяев А.И., Бабичев С.А., Медицинская микробиология., Санкт – Петербург,1998.

3. Шлегель Г. Общая микробиология. М.: Мир, 1987.

4. Дараселия Г.Я. Микробиология, гигиена и безопасность питания, Тбилиси, 2006.

5. Бирюзова В.И. Мембранные структуры микроорганизмов. М.: Наука, 1973.

6. Феофилова Е. П. Клеточная стенка грибов. М.: Наука, 1983.