Главная страница

№ 1. Введение в микробиологию. Введение в микробиологию. Систематика и морфология бактерий. Ультраструктура бактериальной клетки.


НазваниеВведение в микробиологию. Систематика и морфология бактерий. Ультраструктура бактериальной клетки.
Анкор№ 1. Введение в микробиологию.doc
Дата17.01.2017
Размер176 Kb.
Формат файлаdoc
Имя файла1_Vvedenie_v_mikrobiologiyu.doc
ТипЛекции
#6831
Каталог

ТЕМА ЛЕКЦИИ: «Введение в микробиологию. Систематика и морфология бактерий. Ультраструктура бактериальной клетки.»
План лекции:

  1. Микробиология как наука.

  2. Исторические этапы развития микробиологии.

  3. Роль отечественных ученых в развитии микробиологии.

  4. Основные принципы классификации микроорганизмов.

  5. Морфология бактерий.


Микробиология как наука. Предмет и задачи микробиологии.

Микробиология (от греч. micros – малый,bios – жизнь,logos – учение) – наука о мельчайших невидимых невооруженным взглядом живых объектах – микроорганизмах, закономерностях их развития и тех изменениях, которые они вызывают в среде обитания и в окружающей среде.

Термин «микроорганизмы» ввел французский ученый Седдило в конце XIX века.

Микроорганизмы – наиболее древняя форма организации жизни на Земле, они появились задолго до возникновения растений и животных – примерно 3-4 млрд. лет тому назад. В настоящее время они представляют собой по количеству самую значительную и самую разнообразную часть организмов, населяющих биосферу Земли. Они находятся в воздухе, воде, почве, пище, на окружающих нас предметах, на поверхности и внутри нашего тела и других организмов животного и растительного мира, и даже в космосе.

Все микроорганизмы подразделяются на:

  • патогенные (от греч. patos – болезнь) – болезнетворные, т.е. способные вызвать инфекционное заболевание;

  • условно-патогенные – вызывают заболевания при определенных условиях;

  • сапрофитные (от греч. sapros – гнилой и phyton – растения) – непатогенные/неболезнетворные, не вызывают заболевания у человека.

Название «микробиология» предложено французским ученым Дюкло. Микробиология зародилась в пределах биологии. Затем она постепенно дифференцировалась на самостоятельные научные дисциплины:

  • общая;

  • частная;

  • медицинская;

  • клиническая (изучает микроорганизмы, вызывающие заболевания в ЛПУ);

  • санитарная;

  • ветеринарная (изучает микроорганизмы, патогенные для животных);

  • сельскохозяйственная (изучает микроорганизмы – вредителей растений);

  • морская (изучает микроорганизмы – обитателей морей и океанов);

  • космическая (изучает микроорганизмы, населяющих космическое пространство);

  • техническая микробиология (использует микроорганизмы для получения разнообразных продуктов, необходимых для жизнедеятельности людей – вакцины, диагностикумы, ферменты и т.д.).

Предмет изучении общей микробиологии – общие закономерности, биологические свойства микроорганизмов вне зависимости от их видовой принадлежности: морфологию, физиологию, биохимию, генетику, экологию, эволюцию и другие признаки микроорганизмов.

Предмет изучении частной микробиологии – особенности биологических свойств микроорганизмов, характерных определенному виду.

Предмет изучения медицинской микробиологиипатогенные и условно-патогенные микроорганизмы, процессы их взаимодействия с макроорганизмом.

Задачи медицинской микробиологии:

  • микробиологическая диагностика инфекционных заболеваний;

  • разработка методов специфической профилактики;

  • разработка этиотропного лечения инфекционных болезней.

В составе медицинской микробиологии выделяю следующие разделы:

  • бактериология (объект изучения – бактерии);

  • вирусология (объект изучения – вирусы);

  • микология (объект изучения – грибы);

  • прототозоология (объект изучения – простейшие);

  • альгология (объект изучения – микроскопичские водоросли);

  • иммунология (объект изучения – защитных реакции организма) и др.

Предмет изучения санитарной микробиологии, тесно связанной с медицинской микробиологией, – санитарно-микробиологическое состояние объектов окружающей среды и пищевых продуктов, разработка санитарно-микробиологических нормативови методов индикации патогенных микроорганизмов в различных объектах окружающей среды.
Исторические этапы развития микробиологии.

Выделяют 5 исторических периода развития и становления микробиологии как науки.

I. Эвристический период.

Многие тысячелетия человечество пользовалось плодами жизнедеятельности микроорганизмов, не подозревая об их существовании. Хотя мысль о наличии в природе невидимых живых существ возникала у многих исследователей. Гиппократ, Парацельс (VI век до н.э.) высказывали предположение о том, что «миазмы», обитающие в болотах, вызывают различные болезни у человека, попадая в его организм через рот. В наиболее законченной форме идею сформулировал Джироламо Фракосторо в труде «О контагиях, контагиозных болезнях и лечении» (1546 г.): заражение человека может происходить тремя путями – при непосредственном соприкосновении, опосредованно (через предмет) и на расстоянии, но при обязательном участии контагий («зародышей болезней»). Однако это были гипотезы, доказательств которых у них не было.

II. Описательный период (морфологический) – охватывает вторую половину XVIII века и продолжается до середины XIX века. Связан с созданием микроскопа и открытием микроскопических существ, невидимых глазом человека. Первый микроскоп был создан в 1590 г. Гансом и Захарием Янсенами, но у него было увеличение всего лишь в 32 раза. Голландский натуралист Антоний Левенгук (1632-1723 гг.) сконструировал микроскоп с увеличением в 160-300 раз, при помощи которого ему удалось обнаружить мельчайших «живых зверьков» (анималькусов) в дождевой воде, зубном налете и других материалах. Зарисованные им формы микроорганизмов были удивительно правдивы.

В этот же период в 1771 г. выдающийся русский врач Данило Самойлович (1744-1805 гг.) в опыте самозаражения гноем больных чумой доказал роль микроорганизмов в этиологии чумы и возможность предохранения людей от чумы с помощью прививок. Д.С. Самойлович был убежденным сторонником живой природы возбудителя чумы и за 100 с лишним лет до открытия этого микроба пытался обнаружить его. Лишь несовершенство микроскопов того времени помешало ему сделать это. Он предположил возможность искусственного создания невосприимчивости к инфекционному агенту и даже предпринял попытку создания противочумной вакцины. Эти исследования предшествовали работам Э. Дженнера. Работы Д.С. Самойловича внесли большой вклад в разработку мероприятий по борьбе с чумой.

В 1796 г. Эдвард Дженнер (1749-1823 гг.) создал и успешно применил вакцину для профилактики натуральной оспы, взяв материал от доярки, больной коровьей оспой.

III. Физиологический период (Пастеровский) (вторая половина XIX века) – «золотой век» микробиологии. С момента обнаружения микроорганизмов, возник вопрос не только об их роли в патологии человека, но и об их устройстве, биологических свойствах, процессах жизнедеятельности, экологии и т.д. Поэтому с середины XIX века началось интенсивное изучение физиологии бактерий.

Л. Пастер (1822-1895 гг.) – основатель французской школы микробиологии (химик по образованию, талантливый экспериментатор, сделал ряд фундаментальных открытий во многих областях науки, в том числе и в микробиологии), его основные достижения:

  • открытие бактериальной природы брожения и гниения при изучение болезней вина и пива;

  • предложение мягкого метода стерилизации – пастеризации;

  • доказательство невозможности самопроизвольного зарождения жизни (если стерильный бульон оставить в открытой колбе, то он прорастет, но если стерильный бульон поместить в колбу, сообщающуюся с воздухом через спиральную трубку, то бульон не прорастет, т.к бактерии осядут на изогнутых частях трубки);

  • создание основ вакцинного дела;

  • разработка и получение вакцины против бешенства, сибирской язвы у животных и куриной холеры;

  • открытие возбудителей сибирской язвы (Bacillus anthracis), родовой горячки (стрептококки), фурункулеза (стафилококки).

Р. Кох (1843-1910 гг.) – основатель школы немецких микробиологов, его достижения:

  • внедрение в практику микробиологии анилиновых красителей, иммерсионной системы, плотных питательных сред;

  • открытие возбудителей туберкулеза и холеры у человека;

  • сформулирована триаду критериев, по которым можно было установить связь инфекционного заболевания с определенным микроорганизмом (триада Генле-Коха – эти принципы до Коха выдвигал Генле, а Кох сформулировал и развил):

  1. микроб, предполагаемый в качестве возбудителя болезни, всегда должен обнаруживаться только при данном заболевании, не выделяясь при других болезнях и от здоровых людей;

  2. данный микроб должен быть выделен в чистой культуре;

  3. чистая культура этого микроба должна вызывать у экспериментального животного заболевание с клинической и паталогоанатомической картиной, свойственной заболеванию человека.

Сейчас эта триада имеет относительное значение, установление роли микроорганизма в развитии инфекционного заболевания не всегда укладывается в рамки триады.

IV. Иммунологический период (конец XIX – начало XX веков), связан с работами И.И. Мечникова и П. Эрлиха.

И.И. Мечников (1845-1916 гг.) – один из основоположников иммунологии, описал явление фагоцитоза (клеточная теория иммунитета).

Пауль Эрлих (1854-1915 гг.) сформулировал теорию гуморального иммунитета, объяснив происхождение антител и их взаимодействие с антигенами.

В 1908 г. И.И. Мечникову и П. Эрлиху была присуждена Нобелевская премия за работы в области иммунологии.

Конец XIXознаменовался эпохальным открытием царства вирусов.

Д.И. Ивановский (1864-1920 гг.) – первооткрыватель вирусов. Будучи сотрудником кафедры ботаники Петербургского университета в 1892 г. при изучении мозаичной болезни табака пришел он к выводу, что заболевание вызвано фильтрующимся агентом, впоследствии названным вирусом.

1928 г. – А. Флеминг, изучая явления микробного антагонизма, получил нестабильный пенициллин.

А в 1940 г. – Г. Флори и Э. Чейн получили стабильную форму пенициллина.

Отечественный пенициллин был разработан в 40-е годы прошлого столетия ленинградским микробиологом З.В. Ермольевой.

V. Современный период (начался в середине XX века) связан с научно-технической революцией в естествознании.

1944 г. – О. Эвери, К. Мак-Леод, К. Мак-Карти доказали роль ДНК в передаче наследственной информации.

1953 г. – Д. Уотсон и Ф. Крик расшифровали структуру ДНК.

В 60-70 гг. появились работы по генетике бактерий, становление генной инженерии.

1958 г. – П. Медавар и Гашек описали явление иммунологической толерантности. 1959 г. – Р. Портер и Д. Эдельман смоделировали молекулу иммуноглобулина.

1982 г. – Р. Галло, 1883 г. Л. Монтанье открыли ВИЧ.
Роль отечественных ученых в развитии микробиологии.

Отечественным ученым принадлежит немало крупных достижений и открытий, внесших существенный вклад в развитие микробиологии.

В ранний период развития микробиологии большое значение имели работы русских исследователей М.М. Тереховского (1740-1796 гг.) и Д.С. Самойловича. Работы М.М. Тереховского были посвящены изучению влияния на микроорганизмы различных физических и химических воздействий, первым разработал подходы к термическому обеззараживанию различных объектов. К сожалению, его работы были мало известны в то время.

Русский ботаник Л.С. Ценковский (1822-1887 гг.), отнесший бактерии к растениям, разработал вакцину против сибирской язвы, которую успешно применял для вакцинации скота; описал 43 новых вида микроорганизмов; начал читать лекции о бактериях в Петербургском университете в середине 50-х годов XIX века.

Г.Н. Минх (1836-1896 гг.) и О.О. Мочутковский (1845-1903 гг.) в опытах самозаражения доказали инфекционную природу возбудителя возвратного сыпного тифа.

Д.К. Заболотный (1866-1929 гг.) – крупнейший организатор борьбы с чумой, доказал природную очаговость чумы, установил пути передачи инфекции от животных, тем самым заложив основы отечественной эпидемиологии. В 1898 г. создал 1-ю кафедру микробиологии в Петербургском женском медицинском институте.

Г.Н. Габричевский (1860-1907 гг.) – первый русский бактериолог, открыл на частной основе Бактериологический институт при Московском университете в 1896 г., автор «Руководства к клинической бактериологии для врачей и студентов» и учебника «Медицинская бактериология». Имеет много работ по лечению и профилактике скарлатины, малярии и возвратного тифа. В 1894 г. получил первую противочумную сыворотку, которую сначала испытывал на себе.

Н.Ф. Гамалея (1859-1949 гг.) – выдающийся русский микробиолог, ученик Пастера, автор многих работ, посвященных проблемам бешенства, холеры и др., разработал основы получения химических вакцин, в 1886 г. организовал и открыл в Одессе первую в России и вторую в мире Пастеровскую станцию, где проводились прививки против бешенства.

Л.А. Зильбер (1894-1966 гг.) выделил вирус клещевого энцефалита и исследовал эпидемиологию этого заболевания, получил первую вакцину для специфической профилактики клещевого энцефалита. Является автором вирусно-генетической теории происхождения опухолей.

П.Ф. Здродовский – иммунолог и микробиолог, известный фундаментальными работами по физиологии иммунитета и риккетсиологии.

В.М. Жданов – крупнейший вирусолог, один из организаторов ликвидации натуральной оспы на Земле, основоположник молекулярной вирусологии и генной инженерии.

В.Д. Тимаков – известен трудами по L-формам бактерий.

М.П. Чумаков – вирусолог, организатор Института полиомиелита и вирусных энцефалитов (сейчас носит его имя), автор многих противовирусных вакцин, в том числе полиомиелитной пероральной вакцины.

А.А. Смородинцев – автор гриппозной, коревой и полиомиелитной вакцин.
Современные подходы к систематике и номенклатуре микроорганизмов.

Систематика (от греч. systematicos– упорядоченный) – наука, занимающаяся изучением многообразия организмов, выявлением их сходства, различий, группировкой и классификацией.

Классификация (от греч. classic – разряд, группа) – это распределение единиц по группам более высокого порядка (служит для упорядочения многообразных микроорганизмов, для определения видов).

Таксономия (греч. taxis – порядок, расположение, nomos – закон) – это особый раздел систематики, изучающий принципы классификации.

Признаки, используемые для таксономической классификации микроорганизмов:

  1. Морфологические – форма, размеры, взаиморасположение, наличие спор, капсулы, жгутиков, особенности ультраструктуры;

  2. Тинкториальные – способность окрашиваться;

  3. Культуральные – особенности роста на жидких и плотных питательных средах: скорость, характер роста, условия культивирования;

  4. Особенности питания;

  5. Тип дыхания – аэробы, анаэробы, факультативные анаэробы, микроаэрофилы;

  6. Биохимические свойства – способность ферментировать углеводы, белки, жиры;

  7. Антигенные свойства – родо-, видо-, вариантоспецифичность;

  8. Чувствительность к бактериофагам;

  9. Химический состав – содержание основных сахаров, аминокислот, белков, жиров, микроэлементов;

  10. Свойства генома – величина, молекулярная масса генома, наличие внехромосомных факторов наследственности и т.д.

Таксон – любая таксономическая группа, имеющая научное название.

Основная таксономическая категория в микробиологии – вид.

Вид – эволюционно сложившаяся совокупность микроорганизмов, имеющих единое происхождение и генотип, сходных по строению и физиологическим свойствам.

Для обозначения вида применяется бинарное название, предложенное К. Линнеем.
Схема формирования биноминального названия микроорганизмов:

Фамилия автора


РОД



ВИД


Клинические признаки

Морфология колоний

Морфология бактерий

Место обитания

Географическое место выявления




Escherichia

coli

Эшерих – автор

кишка

Salmonella

typhi

Сальмон – автор

туман, бред

Staphylococcus

aureus

гроздья винограда, шар

золотистый цвет колоний

Clostridium

tetanus

веретено

судороги


Виды, связанные генетическим родством, объединены в роды, роды – в трибы, трибы – в семейства, семейства – в порядки, порядки – в классы, классы – в отделы, а отделы – в царства. Высшей таксономической категорией является царство.

Признаки у особей одного и того же вида могут варьировать, поэтому внутри вида выделяют варианты: серологические (сероварианты/серовары), морфологические (морфовары), по отношению к специфическим бактериофагам (фаговары), биохимические (хемовары), экологические (эковары), бактериоциновары, резистовары (отличие по устойчивости к антибиотикам) и т.д.

Помимо вида в микробиологии применяются специальные термины: штамм, клон, чистая культура, смешанная культура.

Штамм – это культура клеток одного вида, выделенная из разных источников, или из одного источника, но в разное время.

Клон – генетически однородная культура микроорганизмов, полученных из одной клетки.

Чистая культура – популяция микробов одного вида, выращенных на питательной среде.

Смешанная культура – культура клеток нескольких видов.

Особенности систематики микроорганизмов.

Выделяют мир микроорганизмов, который подразделяют на 3 царства:

1. Эукариоты (Eucaryotae): отделы – грибы (Fungi или Mycota) и простейшие (Protozoa).

2. Прокариоты (Procaryotae) : отделы – цианобактерии (сине-зеленые водоросли) и бактерии (35 групп по Берджи, в том числе бактерии, актиномицеты, спирохеты, риккетсии, хламидии и микоплазмы).

3. Вирусы (Vira) – ДНК- и РНК-содержащие.

Существуют две неклассифицированные формы микроорганизмов – вироиды (инфекционные ДНК/РНК) и прионы (инфекционные белки).

Особенности систематики бактерий.

Среди трудов по систематике бактерий международное признание получили работы Берджи с авторами. Первое издание «Определителя бактерий» Берджи вышло в 1923 году; с тех пор руководство неоднократно переиздавалось. Последнее издание, дополненное и переработанное, опубликовано в 2001 г.

По Берджи, царство прокариот делится на 4 отдела в зависимости от наличия у бактерий клеточной стенки и от ее состава.

1. Gracillicutes (тонкокожие) – имеют тонкую клеточную стенку (например, Грам- бактерии).

2. Firmicutes (толстокожие) – объединяют Грам+ бактерии с толстой клеточной стенкой.

3. Tenericutes (нежнокожие) – отдел представлен организмами, не имеющими клеточной стенки (микоплазмы).

4. Mendosicutes (mendosis – неправильный) – сюда вошли бактерии, имеющие клеточную стенку, но она не содержит пептидогликана (археобактерии).

Описание бактерий в определителе даются по группам, которые делятся на семейства, роды. Всего выделено 35 групп, из них 30 содержат патогенные для человека виды.

Морфология бактерий.

Морфология бактерий – это раздел микробиологии, изучающий форму, размеры, строение бактерий и их взаимное расположение относительно друг друга.

Размеры бактерий измеряются в мкм и колеблются от 0,1 до 10 мкм; размеры отдельных клеточных структур – в нм.

Существуют 4 основные формы бактерий – шаровидные, палочковидные, извитые, ветвящиеся.

Шаровидные бактерии – кокки (coccus – зерно) имеют правильно сферическую или эллипсовидную форму, по расположению в мазке различают:

  • микрококки (от греч. micros – малый) распределяются в мазке беспорядочно, по одному;

  • диплококки (от греч. diplos – двойной ) – попарно;

  • тетракокки – по 4;

  • сарцины (от греч. sarcina – связка, тюк) – «пакетами» по 8, 16, 32 и более;

  • стафилококки (от греч. staphyle – гроздь винограда) – в виде гроздьев винограда;

  • стрептококки (от греч. streptos – цепочка)– в виде цепочки кокков.

Характер расположения в мазках зависит от особенностей деления бактериальных клеток в процессе размножения и наличием капсулы.

Палочковидные формы подразделяются на:

  • бактерии (не образуют спор);

  • бациллы (аэробные спорообразующие микроорганизмы);

  • клостридии (спорообразующие анаэробы).

Палочки бывают короткими, длинными с закругленными и заостренными концами.

По расположению в мазках выделяют:

  • диплобактерии;

  • стрептобактерии;

  • располагающиеся беспорядочно.

Извитые бактерии делятся на:

  • вибрионы – изогнутость тела не превышает четверти оборота спирали (холерный вибрион);

  • спириллы и спирохеты – имеют по одному или несколько оборотов (например, возбудитель сифилиса), спирохеты отличаются от спирилл подвижностью.

Нитевидные формы (ветвящиеся) – это палочки с разветвлениями на одном или обоих концах (например, актиномицета).

Но размеры и форма бактерий могут изменяться под влиянием окружающей среды (состав питательной среды, ее pH, температура, лекарственные препараты и др.), а также в зависимости от возраста культуры.

Ультраструктура бактериальной клетки.

Бактерии относятся к прокариотам, устроенным более примитивно, чем эукариоты (растительные и животные клетки).

Сходства в строении клеток эукариот и прокариот:

  • Клеточное строение;

  • Наличие цитоплазматической мембраны;

  • Наличие цитоплазмы;

  • Единая форма наследственности – ДНК.

Различия в строении клеток эукариот и прокариот:

Эукариоты

Прокариоты

Дифференцированное ядро (ядерная мембрана, ядрышки, гистонные белки)

Недифференцированное ядро (нуклеоид, неотделенный от цитоплазмы мембраной, не содержат гистоны)

Диплоидный набор хромосом

Гаплоидный набор хромосом

Линейная ДНК

Циркулярная ДНК

Размножение путем митоза

Бинарное деление

Мембранные органеллы (ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии)

Не имеют мембранных органелл

Рибосомы 2-х видов: 80S – в цитоплазме и 70S – в органеллах

Только 70S рибосомы

Клеточная стенка не содержит пептидогликан

Клеточная стенка содержит пептидогликан

Внехромосомные факторы наследственности (ДНК) содержатся в митохондриях и хлоропластах

Внехромосомные факторы наследственности (плазмиды) содержатся в цитоплазме

Ультраструктуру бактериальной клетки удалось изучить с помощью электронного микроскопа, а также благодаря биохимическим, цитохимическим и иммунологическим методам.

Различают обязательные компоненты бактериальной клетки (имеющиеся у всех бактерий и постоянно) и необязательные (встречаются лишь у некоторых микроорганизмов и непостоянно). К обязательным элементам относятся: клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма, нуклеоид, рибосомы, мезосомы, пили 1-го порядка. К необязательным – капсула, споры, жгутики, плазмиды, пили 2-го порядка, включения.


Компоненты бактериальной клетки

Основные функции



о

б

я

з

а

т

е

л

ь

н

ы

е

Клеточная стенка



Формообразующая;

Защитная;

Участие в обменных процессах;

Участие в процессах деления и спорообразования;

Рецепторная;

Антигенная

Цитоплазматическая мембрана

Регуляция осмотического давления;

Транспортная;

Участие в процессах дыхания, питания и деления

Цитоплазма

Интегративная;

Транспортная;

Место локализации органоидов и включений

Нуклеоид

Хранение, воспроизведение и передача наследственной информации

Рибосомы

Синтез белка

Мезосомы

Энергетический метаболизм;

Место локализации окислительно-восстановительных ферментов;

Участие в процессах деления и спорообразования

Пили I типа

Адгезивная


Оболочка бактериальной клетки состоит из 3-х основных слоев: слизистый, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана.

Слизистый слой представляет собой аморфное слизистое образование. Некоторые бактерии имеют помимо этого легко отделяемого слизистого слоя, капсулу, отличающуюся упорядоченным фибриллярным строением. Образование капсулы зависит от среды, в которой находятся бактерии. Некоторые из них (пневмококки), образуют капсулу только в организме человека или животного, другие – в организме и на питательных средах с добавлением крови (возбудитель чумы). Функцией капсул является защита микроорганизмов от фагоцитоза, от действия антител и других барьерных факторов организма.

Н

Е

О

Б

Я

З

А

Т

Е

Л

Ь

Н

Ы

Е

Капсула

Защитная;

Антигенная

Споры

Сохранение наследственной информации при неблагоприятных условиях внешней среды

Жгутики

Двигательная

Пили II типа

Участие в процессе конъюгации – переносе генетического материала от клетки-донора к клетке-акцептору

Плазмиды

Внехромосомное хранение генетической информации

Включения

Запас питательных веществ и продуктов метаболизма


Клеточная стенка – прочная эластичная стенка, окружающая бактериальную клетку снаружи. Клеточная стенка имеет сложную структуру, ее химический состав и строение постоянны, что используется для определения вида микроорганизмов. В состав клеточной стенки почти всех прокариот обязательно входит пептидогликан (или муреин), обеспечивающий эластичность и ригидность. Это полисахарид, состоящий из чередующихся звеньев N-ацетилглюкозамина и N- ацетилмураловой кислоты. С каждым остатком данной кислоты ковалентно связан тетрапептид, в состав которого входят 4 аминокислоты: аланин, глутамин, лизин и диаминопимелиновая кислота, встречающаяся только у бактерий.

В 1885 г. датский врач Христан Грам предложил метод окраски бактерий, при котором одни бактерии окрашивались в фиолетовый цвет (их назвали грамположительными); другие – в красный (грамотрицательные). Сам автор не смог объяснить механизм такого окрашивания. Позже было установлено, что характер окраски бактерий зависит от особенностей строения клеточной стенки. Ее структура и химический состав различны у грам+ и грам- бактерий.

Грамположительные бактерии имеют сравнительно просто построенную, но мощную клеточную стенку. Она состоит преимущественно из множества слоев пептидогликана, составляющего до 95% его сухой массы. Часто вместо диаминопимелиновой кислоты содержится лизин, тейхоевые и липотейхоевые кислоты – на них приходится до 50% сухого веса клеточной стенки. Стенка эта не содержит липополисахаридов, но может включать различные белки, содержание которых вариабельно.

Грамотрицательные бактерии имеют сравнительно тонкую клеточную стенку, в ней выделяют 2 слоя – пластичный и ригидный. Последний образован одним слоем пептидогликана, составляющего не более 10% сухой массы клеточной стенки. На пептидогликановом каркасе расположены фосфолипиды, липополисахариды и белки, образующие пластичный слой. Толщина пластичного слоя значительно превышает размеры монослоя пептидогликана.

Различия в строении клеточной стенки Грам+ и Грам- бактерий.

Признаки

Грам+

Грам−

Толщина клеточной стенки (нм)

10-25

9-10

Структура клеточной стенки

однородная

неоднородная

Компоненты клеточной стенки:

  • пептидогликан



95% многослойный



5-10% однослойный

  • тейхоевые кислоты

+



  • белки

небольшое количество

много

  • липиды

2,5%

25%

  • липополисахариды



много

  • рибонуклеат магния

+



Грамположительные и грамотрицательные микроорганизмы.

Грам+

Грам-

  • Все кокки, за исключением гонококков и менингококков

  • Все бациллы и клостридии

  • Палочки, не образующих споры: дифтерийная, туберкулезная и молочно-кислые бактерии

  • Из кокков – гонококки и менингококки

  • Большинство палочковидных, не образующих спор

  • Все извитые формы

Цитоплазматическая мембрана расположена под клеточной стенкой и отделяет ее от цитоплазмы, представляет собой эластичный фосфолипидный бислой, в который погружены молекулы белков, толщина – 8-10 нм. Цитоплазма – коллоидная система, состоящая из воды (70-80%), протеинов, жиров, углеводов, минеральных веществ, содержит органеллы (нуклеоид, рибосомы, мезосомы) и включения (гранулы, содержащие крахмал, гликоген, серу, волютин и т.д.).

Нуклеоид представляет собой кольцевую двунитевую молекулу ДНК и в отличие от ядер эукариот, не имеет мембраны и гистонных белков. Рибосомы представляют собой одноцепочечные молекулы РНК (40%), связанные с белком (60%), разбросанные по цитоплазме (от 500 до 5000 на одну бактериальную клетку). Мезосомы – производные ЦПМ, образуются путем инвагинации в цитоплазму, могут быть пластинчатыми (ламинарными), трубчатыми (тубулярными), везикулярными (пузырными), смешанными.

Пили 1-го порядка (фимбрии, ворсинки, реснички) покрывают поверхность бактериальной клетки в количестве от нескольких сотен до нескольких тысяч, размеры – 0,3-12 нм длиной и 3-10 нм шириной. Пили 2-го порядка (коньюгативные, половые) участвуют в коньюгации бактерий, имеются только у бактерий-доноров 1-4 на клетку.




перейти в каталог файлов
связь с админом