Глава 2.1 - Ультроструктура бактерии.
Бактерии ( прокариоты ) существенно отличаются от клеток растений и животных ( эукариоты ).
Прокариоты - обычно содержат один ген, который не отделен специальной мембраной от цитоплазмы, не имеют митохондрий и аппарата Гольджи, не обладают амебоидным движением. Они состоят из нуклеоида, цитоплазмы ( содержащей различные включения), оболочки и других структур органоидов ( жгутики ), и несмотря на внешнюю простоту строения бактериальной клетки, представляют собой сложное живое существо. Ультраструктура бактерий изучаются с помощью электронно - микроскопических и микрохимических исследований.
* Нуклеоид, ядерное вещество клетки, её наследственный аппарат, состоит из двойной нити ДНК, сомкнутый в кольцо и свободно погруженное в цитоплазму, в отличие от эукариотов.В молекуле ДНК закодирована генетическая информация в клетки.
* Цитоплазма бактерии - дисперсная смесь коллоидов, состоящая из воды, белков, углеводов, липидов, минеральных соединений и других веществ. Бактериальная цитоплазма неподвижна, имеет высокую плотность, содержит мелкие зерна, состоящей из 60% РНК и 40% протеина, представляющие собой рубонуклеопротеиды получившие название " рибосом". Они выполняют функцию синтеза белка.
В цитоплазме находятся включения : гранулы, содержащий запасные питательные вещества; гранулы волютина, липопротеидные тельца, гликоген, пигментные скопления, сера, кальций и другие. Гранулы волютина окрашиваются более интенсивно, чем цитоплазма клетки, и содержат метафосфаты. Они обнаруживаются в некоторых видах бактерии, как, например: Corynebacterium diphtheriae, что учитывается при лабораторной диагностике дифтерии. Липопротеидные тельца в виде капель жира довольно часто встречаются у ряда бацилл и спирилл. Они исчезают при голодании клеток и появляются при росте бактерий на питательных средах, содержащих много углеводов.
Биологическое значение гранул волютина и липопротеиновых включений состоит в том, что они служат запасным питательным материалом и используются бактериями при недостатке питательных веществ.
Роль вакуолей изучена недостаточно. Одни ученые их рассматривают как участки, где откладываются вредные продукты метаболизма ( экзотоксины ), другие приписывают им роль добавочных ферментов дыхания. Оболочка бактерий состоит из цитоплазматической мембраны, клеточной стенки и капсульного слоя, превращающегося у некоторых видов истинную капсулу.
* Цитоплазматическая мембрана прилегает к внутренней поверхности стенки и состоит из трех слоев : липидного,протеинового, полисахаридного.Она выполняет функцию разделительной перегородки, через нее с помощью ферментов осуществляется активный транспорт различных веществ и ионов, необходимых для жизнедеятельности клетки. В клеточных мембранах локализованы высокочувствительные рецепторы, с помощью которых клетки распознают и обрабатывают сигналы, поступающие из окружающей среды, дифференцируют питательные вещества различные антибактериальные соединения. На поверхности цитоплазматической мембраны содержатся активные ферментные системы ( пермеазы ), принимающие участие в синтезе белка, ферментов,нуклеиновых кислот.Цитоплазматическая мембрана образует лизосомы, участвующие в делении клетки.
* Клеточная стенка защищает бактерии от вредных факторов внешней среды, принимает участие в росте и делении клетки. Прочность стенки обеспечивает муреин, вещество полисахаридной природы. Некоторые вещества, например лизоцим, могут разрушать клеточную стенку. Бактерии, полностью лишенные клеточной стенки, называются " протопластами ", они имеют шаровидную форму, обладают способностью к дыханию, синтезу белков, нуклеиновых кислот, ферментов, спорообразованию. Сохранить протопласты можно только в гипертонических растворах.
* Капсула. Под влиянием различных факторов среды некоторые микробы обладают способностью откладывать на поверхности своего тела более мощный слизистый слой вокруг клетчатой стенки, получивший название " капсулы ".
Капсульное вещество состоит из полисахаридов, мукополисахаридов или полисахаридов. Капсула образование считается приспособленной функции микроба.
Патогенные капсульные микробы ( клебсиеллы, возбудители сибирской язвы, возбудители пневмонии ) более устойчивы к фагоцитозу, действию защитных факторов организма и внешней среды.
* Жгутики являются основным локомоторным органоидам бактерии. В результате их движения, напоминающего вращение штопора, жидкость движется вдоль жгутиков и бактерии развивает скорость примерно 50 кмк час. Жгутики состоят из белковых веществ типа флагеллина, принадлежащего к классу сократим входа белков.
Жгутики связаны с телом бактериальной клетке при помощи двух дисков : наружный находится в клеточной стенки, внутренний - цитоплазматической мембране. По расположению жгутиков подвижные микробы подразделяются на четыре группы :
1. Монотрихи - бактерии с одним жгутиком на конце ( холерный вибрион, синегнойная палочка ).
2. Амфитрихи - бактерии с двумя полярно расположенными жгутиками и имеющие по пучку жгутиков на обоих концах ( Spimliun volutans ).
3. Лофотрихи - бактерии, которые имеют по пучку жгутиков на одном конце ( палочки сине - зелёного молока ).
4. Перитрихи - бактерии, обладающие жгутиками по всей поверхности тела ( E.coli, сальмонеллы брюшного тифа, паратифов A и B ).
У некоторых видов микробов имеются пили ( реснички,фимбрии,филаменты ), представляющие собой образование, которые значительно короче и тоньше жгутиков. Они покрывают тело клетки. Полагают, что они не являются органами передвижения, а способствуют прикреплению микробных клеток к поверхности некоторых субстратов.
Споры и спорообразование. Спорообразование присуще некоторым, преимущественно палочковидным микроорганизмам ( бациллы и клостридии ). При попадании бацилл в неблагоприятные условия в клетке возникают структурные изменения. В одном из участков в клетки цитоплазма с частью нуклеоида уплотняются, образуется предспоровая мембрана; затем она покрывается плотной многослойной мембранной, содержащей минимальное количество свободной воды и большое количество кальция,липидов миколовой кислоты.
Споры обладают повышенной устойчивостью к действию факторов внешней среды и могут длительно ( десятки лет ) сохраняться в неблагоприятных условиях.
Споры некоторых бацилл выдерживают кипячение и действие высоких концентраций дезинфицирующих средств.
Спорообразование происходит у бактерий в течение 18 - 20 часов. В бактериальной клетке образуется только одна спора, из неё просто только одна вегетативная клетка, следовательно, спора не является органом размножения, а служит только для перенесения неблагоприятных условий.
По характеру локализации в теле бацилл и клостридии споры располагаются:
1. Центральное - возбудитель сибирской язвы;
2. Субтерминально - ближе к концу ( возбудитель ботулизма, анаэробной инфекции и другие.);
3. Терминально - на конце палочки ( возбудитель столбняка ).
Кроме бактерии заболевания могут вызывать и другие организмы: реккетсии, вирусы, актиномицеты, простейшие.
Вирусы представляют с собой особую группу неклеточных форм жизни,обладающих собственным геном, способным к воспроизведению в клетках всех видов организмов.Они являются облигатными ( обязательными ) внутриклеточными паразитами человека, животных, насекомых, грибов, растений, и бактерий. Вирусы подразделяются на две группы:
1. ДНК - содержащие ( вирус натуральной оспы и вирус простого герпеса человека, аденовирусы ) ;
2. РНК - содержащие ( вирус гриппа, парагриппа, бешенства, вирус везикулярного полиомиелита, стоматита Нью - Джерси и другие.).
Вирусная частица носит название " Вирион ". Он состоит из центрально расположенной нуклеиновой кислоты РНК или ДНК, окруженного одной или двумя оболочками.
Первая оболочка,в которой заключена нуклеиновая кислота, называется " капсид " ( от греческого слова Konca - ящик ).
Расположение вирусов осуществляется путем раздельного синтеза оболочки и нуклеиновой кислоты в клетке хозяина с последующей сборкой вирионов. Этот процесс получил название " репродукции ".
Форма вирионов разнообразна: сферическая палочковидная, кубоидальная и сперматозоидная, пулевидная.
Среди вирусов выделяют особую группу фагов ( от латинского слова Phages - пожирающий ), вызывающих лизис ( разрушение ) клеток микроорганизмов ( бактерии ). Они не вызывают заболеваний человека и животных. В лабораториях вирусы культивируются в курином эмбрионе, организме животных или культуре ткани.
Микоплазмы - это микроорганизмы, лишённые клеточной стенки, но окруженные трехслойной липопротеидной цитоплазматической мембраной. Микоплазмы обнаружены в почве, сточных водах, различных субстратах, в организме животных и человека. Имеются патогенные и непатогенные виды.
К патогенным для человека относится Mycoplasma pneumonia, к полупатогенным - m.hominy's и T - группа.
Клетки микоплазм весьма полиморфных ( шаровидные, кольцевидные, коккобациллярные, нитевидные, ветвистые, в виде элементарных телец ). Патогенные микоплазмы поражают органы дыхания,мочеполовую и ЦНС. Настоящее время этим возбудителям уделяется особое внимание как возбудителям заболевания воспалительного характера.
Спирохеты - ( от латинского слова speira - изгиб, chaite - волосы ) - бактерии, имеющие штопорообразную извитую форму. Размеры их колеблются в больших пределах ( ширина - 0,3 - 1,5 мкм, длина - 7 - 500 мкм ).Тело спирохет состоит из осевой нити ( пучок фибрилл ) и цитоплазмы, спирально завитой вокруг нити. Спирохеты передвигаются путем сокращения внутренней осевой нити; спор, капсул и жгутиков не образуют.
В семейство sperochetaceae входят как непатогенные ( обитатели водоёмов), так и патогенные бактерии. К патогенным относятся 3 рода : Treponema, Zeptoapara, Borrelia.
Treponema pallidum - возбудитель сифилиса.
Под влияние факторов внешней среды и лечебных препаратов трепонемы в ряде случаев свёртываются в клубки,образуя цисты, покрытые непроницаемой муциноподобной оболочкой. Они длительное время могут находиться в организме больного в латентном состоянии; при благоприятных условиях цисты превращаются в зёрна, а затем типичные спиралевидные трепонемы.
Риккетсии - это полиморфные микроорганизмы, которые живут и размножаются только в клетках тканей животных, человека и переносчиков.Они не образует спор и капсул,неподвижны. Большая часть риккетсии относится к безвредным микроорганизмам. Около 50 различных видов риккетсии найдено в кишечнике и слюнных железах тлей,клопов,клещей. Патогенные реккетсии поражают различных животных и человека. Заболевания, вызываемые риккетсиями, носят название " реккетсиозов " ( эпидемический сыпной тиф, различные лихорадки: пятнистая,марсельская и другие.).
Хламидии - облигатные внутриклеточные бактерии кокковидной формы; размножаются только в цитоплазме клеток позвоночных. К роду Chlamydia принадлежат возбудители трахомы,ы конъюнктивитов,пахового лимфогранулематоза,орнитоза.
Возбудитель Chlamydia treachealis паразитирует в цитоплазме эпителиальных клеток конъюнктивы,и роговой оболочки глаза.
Конъюнктивит новорожденных, или бленнорея, протекает с явлениями инфильтрации конъюнктивы, особенно нижнего века. Источником заражения являются матери,у которых возбудитель сохраняется в мочеполовой системе и передается во время родов новорожденным детям. Взрослые заражаются при купании в больших прудах и нехлорированных бассейнах. Заболевания у них проявляется в виде острого фолликулярного конъюнктивита и продолжается около года.
Простейшие - одноклеточные эукариотные животные организмы, более высоко организованные по сравнению с бактериями. Они имеют цитоплазму, дифференцированное ядро, оболочку, примитивные органоиды. Простейшие размножаются простым и множественным делением, половым путем.
Тип Protozoa насчитывает свыше 30 тысяч видов и подразделяется на :
1. Жгутиковые;
2. Саркозовые;
3. Споровики;
4. Ресничные.
К патогенным простейшим относятся возбудители лейкоманиоза, трипаносоза, трихомониаза, лямблиоза, амебиоза, малярии, токсоплазмоза, балантидиаза.