Биология и медицина

Споры и спорообразование прокариот

Образование эндоспор — процесс, имеющий место только в мире прокариот. Бактериальные эндоспоры — это особый тип покоящихся клеток грамположительных эубактерий, формирующихся эндогенно, т.е. внутри цитоплазмы «материнской» клетки ( спорангия ), обладающих специфическими структурами (многослойными белковыми покровами, наружной и внутренней мембранами, кортексом ) и устойчивостью к высоким температурам и дозам радиации, летальным в норме для вегетативных клеток ( рис. 22 , Г). Эндоспорам свойственно также и особое физическое состояние протопласта .

К спорообразующим относится большое число эубактерий приблизительно из 15 родов, характеризующихся морфологическим и физиологическим разнообразием ( табл. 7 ). Среди них имеются палочковидные, сферические, мицелиальные формы, спириллы и нитчатые организмы. Все они имеют строение клеточной стенки, характерное для таковой грамположительных эубактерий. Ни в одном случае не выявлена наружная липополисахаридная мембрана, несмотря на то, что многие роды и виды спорообразующих бактерий не окрашиваются по Граму . По типу питания среди них обнаружены хемоорганогетеротрофы , факультативные хемолитоавтотрофы и паразитические формы.

Отношение к кислороду также разнообразно: часть спорообразующих форм представлена аэробами и факультативными анаэробами , другая часть включает облигатных анаэробов — от аэротолерантных форм до высокочувствительных к О2.

Лучше всего процесс спорообразования изучен у представителей родов Bacillus и Clostridium , хотя имеющиеся данные позволяют сделать вывод о принципиальной однотипности этого процесса у всех видов, образующих эндоспоры. В каждой бактериальной клетке, как правило, формируется одна эндоспора. (Описана анаэробная бактерия, образующая в клетке до 3-5 эндоспор).

Первым шагом к спорообразованию является изменение морфологии ядерного вещества вегетативной клетки, образующего тяж вдоль длинной оси спорулирующей клетки ( рис. 23 ). Приблизительно одна треть тяжа затем отделяется и переходит в формирующуюся спору. У некоторых видов ядерный тяж образуется только на одном полюсе клетки, в его формировании участвует не весь генетический материал вегетативной клетки, и впоследствии ядерный тяж целиком переходит в формирующуюся спору. Биологический смысл формирования ядерного тяжа до сих пор остается невыясненным.

Формирование споры начинается с того, что у одного из полюсов клетки происходит уплотнение цитоплазмы , которая вместе с генетическим материалом, представляющим собой одну или несколько полностью реплицированных хромосом, обособляется от остального клеточного содержимого с помощью перегородки. Последняя формируется впячиванием внутрь клетки ЦПМ . Мембрана нарастает от периферии к центру, где срастается, что приводит к образованию споровой перегородки. Эта стадия формирования споры напоминает клеточное деление путем образования поперечной перегородки (см. рис. 20 , А). Следующий этап формирования споры — «обрастание» отсеченного участка клеточной цитоплазмы с ядерным материалом мембраной вегетативной клетки, конечным результатом которого является образование проспоры — структуры, расположенной внутри материнской клетки и полностью отделенной от нее двумя элементарными мембранами: наружной и внутренней по отношению к проспоре.

Описанные выше этапы формирования споры (вплоть до образования проспоры) обратимы. Оказалось, что если к спорулирующей культуре добавить антибиотик хлорамфеникол (ингибитор белкового синтеза и, следовательно, ингибитор синтеза мембранных белков), то можно остановить «обрастание» клеточной мембраной отсеченного септой участка цитоплазмы, и процесс спорообразования превратится в процесс клеточного деления. (Между двумя мембранами септы откладывается материал клеточной стенки.) После образования проспоры дальнейшие этапы спорообразования уже необратимы.

Между наружным и внутренним мембранными слоями проспоры начинается формирование кортикального слоя (кортекса) . Затем поверх наружной мембраны проспоры синтезируются споровые покровы, состоящие из нескольких слоев, число, толщина и строение которых различны у разных видов спорообразующих бактерий. В формировании слоев споровых покровов принимает участие как наружная мембрана споры, так и протопласт материнской клетки.

У многих бактерий поверх покровов споры формируется еще одна структура — экзоспориум , строение которого различно в зависимости от вида бактерий. Часто экзоспориум многослойный, с характерной для каждого слоя тонкой структурой.

Все слои, окружающие протопласт эндоспоры, находятся внутри материнской клетки. На их долю приходится примерно половина сухого вещества споры.

После сформирования споры происходит разрушение (лизис) «материнской» клеточной стенки и спора выходит в среду.

Спорообразование сопровождается активным синтезом белка. Белки эндоспор в отличие от белков вегетативных клеток богаты цистеином и гидрофобными аминокислотами, с чем связывают устойчивость спор к действию неблагоприятных факторов. Содержание ДНК в споре несколько ниже, чем в исходной вегетативной клетке, поскольку в спору переходит лишь часть генетического материала материнской клетки. Генетический материал поступает в спору в виде полностью реплицированных молекул ДНК. Споры некоторых видов содержат по 2 или 3 копии хромосомы. Содержание РНК в спорах ниже, чем в вегетативных клетках, и РНК в значительной степени при спорообразовании синтезируется заново.

Одним из характерных процессов, сопровождающих образование эндоспор, является накопление в них дипиколиновой кислоты и ионов кальция в эквимолярных количествах. Эти соединения образуют комплекс, локализованный в сердцевине споры. Помимо Са2+ в эндоспорах обнаружено повышенное содержание других катионов (Mg2+, Mn2+, К+), с которыми связывают пребывание спор в состоянии покоя и их термоустойчивость.

Существенные отличия эндоспор от вегетативных клеток выявляются при изучении химического состава отдельных споровых структур. Экзоспориум состоит из липидов и белков и, вероятно, выполняет функцию дополнительного барьера, защищающего спору от внешних воздействий, а также регулирующего проникновение в нее различных веществ. Однако никаких данных, подтверждающих эти предположения, пока нет. Механическое удаление экзоспориума не приводит к какому-либо повреждению спор. Они обнаруживают такую же способность к прорастанию, как и споры с неудаленным экзоспориумом.

Споровые покровы в основном состоят из белков и в небольшом количестве из липидов и гликолипидов. Белки покровов обладают высокой устойчивостью к неблагоприятным условиям и обеспечивают спорам защиту от действия литических ферментов, других повреждающих факторов, а также предохраняют спору от преждевременного прорастания. Оказалось, что споры мутантов, лишенные покровов, прорастают сразу же после выхода из материнской клетки, даже если условия для последующего роста неблагоприятны.

Кортекс построен в основном из молекул особого типа пептидогликана . При прорастании споры из части кортекса, прилегающей к внутренней споровой мембране, формируется клеточная стенка вегетативной клетки.

В отличие от эндоспор, образующихся внутри материнской клетки и окруженных двумя элементарными мембранами, экзоспоры бактерий из рода Methylosinus и Rhodomicrobium формируются в результате отпочкования от одного из полюсов материнской клетки. Образование экзоспор сопровождается уплотнением и утолщением клеточной стенки. У экзоспор отсутствуют дипиколиновая кислота и характерные для эндоспор структуры (кортекс, экзоспориум).

medbiol.ru

Споры спорообразование бактерий

Окраска по Цилю-Нильсену или по Ожешко

Окраска по Цилю-Нильсену для выявления кислотоустойчивых бактерий и спор:

1. На фиксированный мазок накладывают полоску фильтровальной бумаги и наливают карболовый фуксин Циля и над пламенем спиртовки подогревают препарат 2-3 раза до появления паров. Необходимо для размягчения оболочки споры («протравливания»).

2. Бумагу снимают, препарат обесцвечивают 5% раствором серной кислоты.

Промывают водой и докрашивают метиленовым синим.

Результат: споры (и кислотоустойчивые бактерии) прокрашиваются в красный цвет. Кислотоподатливые бактерии и цитоплазма обесцвечиваются из-за особенностей химического состава и приобретают голубой (синий) цвет.

На нефиксированный мазок наносят 0,5% раствор соляной кислоты при подогревании

Промывают и фиксируют в пламени спиртовки.

Окраска по Цилю-Нильсену.

Результат микроскопии: споры – красные, вегетативные клетки – синие.

18. Жгутики бактерий. Определение подвижности.

Органы движения бактерий

Осевая нить и аксиальная нить (у спирохет)

Тип движения жгутиков

Классификация бактерий по числу и расположению

Монотрихи – один на полюсе

Амфитрихи – на противоположенных полюсах

Перитрихи – по всей поверхности

Косвенное – по факту подвижности бактерий (препарат «висячая» или «раздавленная капля» в темно-польной или фазово-контрастной микроскопии)

Специальные методы окраски (по Леффлеру, по Морозову (пропитывание солями серебра и утолщение).

Методика приготовления препарата «висячая» капля для изучения подвижности микроорганизмов.

Для приготовления препарата необходимо иметь предметное стекло с углублением в центре (лункой).

1. На середину чистого покровного стекла наносят каплю исследуемой культуры.

2. Края лунки на предметном стекле предварительно смазывают вазелином. Затем на покровное стекло накладывают предметное стекло с лункой так, чтобы капля находилась против центра лунки, и прижимают предметное стекло к покровному.

3. Препарат переворачивают покровным стеклом кверху. Капля должна свободно свисать в центре лунки, не касаясь краев или дна. В результате образовалась герметично закрытая камера, в которой капля долго не высыхает.

Методика приготовления препарата «раздавленная» капля для изучения подвижности микроорганизмов.

1. На середину чистого обезжиренного стекла стерильной пастеровской пипеткой наносят 1-2 капли исследуемой культуры.

2. Осторожно покрывают каплю покровным стеклом, накладывая его пинцетом так, чтобы в жидкости не образовались пузырьки воздуха.

Материал необходимо брать в таком количестве, чтобы капля заполнила все пространство между стеклами и не выступала за края покровного стекла.

studfiles.net

Споры спорообразование бактерий

Некоторые бактерии в неблагоприятных условиях способны образовывать особые защитные формы — споры [от греч. sporos, семя]. Споры характеризуются высоким коэффициентом светопреломления и располагаются внутриклеточно, поэтому их также называют эндоспоры, а образующие их бактерии — спорангии.

Споры образуются лишь внутри вегетирующей бактериальной клетки, и каждая клетка образует одну эндоспору. Спорообразование наблюдают у небольшой группы эубактерий, из патогенных для человека — лишь у видов Clostridium и Bacillus. На долю споры приходится большая часть сухой массы клетки-спорангия, хотя пс объёму спора в 10 раз меньше объёма материнской клетки.

Споры— особая форма покоящихся клеток со сведённой к нулю метаболической активностью. Они резистентны к нагреванию, радиации, высыханию и воздействию химических веществ. Благодаря этим свойствам, спорь могут длительно сохраняться и обеспечивать сохранение вида в неблагоприятных условиях. Например, в почве, приставшей к растениям гербариев ботанического сада Кью Гарденс (Лондон), пролежавших 200-300 лет, обнаружены жизнеспособные споры Bacillus subtilis и Bacillus licheniformis. Предположительно в сухой почве некоторое количество спор может сохраняться до 1000 лет, но уже через 50 лет хранения 90% спор теряет жизнеспособность. Основное значение спор в выживаемости бактерий определяет их терморезистентность. Устойчивость к нагреванию (а некоторые споры выдерживают даже кипячение в течение нескольких часов! обеспечивает кальциевая соль дипиколиновой (пиридин-2,б-дикарбоновой) кислоты, составляющая 10-15% общей массы споры. Единственный фактор, к действию которого споры абсолютно лабильны — открытый огонь.

Как тут не вспомнить гётевского Мефистофеля и его рассуждения о неистребимости жизни: «. всё в мире так ведётся, что в воздухе, в воде и на сухом пути, в тепле и в холоде зародыш разовьётся; один огонь ещё, спасибо, остаётся, а то бы убежища, ей-богу, не найти».

Помимо эндоспор у некоторых бактерий существуют другие покоящиеся формы — экзоспоры (известны только для метанокисляющих бактерий) и цисты (шарообразная толстостенная клетка у видов Azotobacter). Аналогичные клетки миксобактерий называют миксоспорами. Для медицински значимых микроорганизмов перечисленные типы спорообразования не характерны.

meduniver.com

Споры и спорообразование у микроорганизмов.

Споры – это особое состояние покаящихся бактериальных клеток.

Спора характеризуется: снижением уровня обмена веществ и высокой устойчивостью к неблагоприятным факторам.

Причины перехода бактерий к спорообразованию: недостаток питательных веществ; недостаток воды; накопление продуктов обмена и др. неблагоприятные условия.

Эндоспоры – это бактериальные споры, которые формируются внутри материнской клетки.

У некоторых бактерий могут образовываться экзоспоры (только у метанокисляющих бактерий) и цисты (шарообразная клетка, у некоторых видов Азотобактерий). Это тоже покоящиеся формы, но в этом случае сама бектерия как будто покрывается защитной оболочкой, а не образует спору внутри себя.

Среди бактерий споры образуют: бациллы (спора не превышает диаметр вегетативной клетки), клостридии (спора превышает диаметр вегетативной клетки). Известны и спорообразующие кокки.

Расположение спор в клетке бактерии: центрально (в центре), субтерминально (ближе к концу), терминально (на конце клетки).

Строение споры. Центр часть споры представлена сердцевиной, которая окружена цитоплазматической мембраной (ЦПМ), к которой прилегает зачаточный пептидогликановый слой, затем слой коры – кортекса. На поверхности кортекса есть внешняя мембрана. Снаружи споры окружеиы многослойной оболочкой.

Функция спор: сохранение бактерии в неблагоприятных условиях; расселение бактерии. Споры у бактерий не служат для размножения!

СПОРООБРАЗОВАНИЕ.

Cпорообразование (инспоруляция) – это образование споры под контролем комплекса специальных генов.

Стадии спорообразования:

  1. Подготовительная – изменяется обмен веществ, завершаетсяся удвоение ДНК. Клетка содержит 2 или более нуклеоида. Один локализован в спорогенной зоне, остальные в цитоплазме спорангия.
  2. Стадия предспоры – со стороны ЦПМ вегетативной клетки происходит врастание двойной мембраны, в результате образуется проспора, окруженная 2-мя мембранами.
  3. Образование оболочек – между мембранами образуется зачаточный пептидогликановый слой путем откладывается слоя коры и вокруг неружной мембраны формируется оболочка.
  4. Созревание споры – завершение обрадованияя споры (происходит её уплотнение).
  5. Разрушение родительской клетки.

В оптимальных условиях происходит проростание споры. Сначала она активно поглощает воду и набухает, усиливается дыхание, возрастает активность ферментов. Затем спора лопается и из неё выходит вегетативная клетка.

biology-konspect.org

Микроорганизмы:

Аэробные спорообразующие прокариоты

Аэробными бактериями называются организмы, нуждающиеся для нормального функционирования в молекулярном кислороде. Аэробн.

Лактобактерии ацидофильные

Лактобактерии ацидофильные (лат. Lactobacillus acidophilus) — вид грамположительных анаэробных неспорообразующих бакте.

Популярные статьи

Исследования

Вирусы под микроскопом

Типы бактериофагов

Живая часть вируса

Открытие мелких микроорганизмов

Основы вирусологии:

Исследование консервов

Бактериологическое исследование готовых консервов проводится по ГОСТ 30425—97. Консервы. Метод определения промышленно.

Госпитальные инфекции

Определение понятия. Госпитальными инфекциями являются эндогенные и экзогенные инфекции, приобретенные больными в меду.

Кл. Споровики

В этот класс включены паразитические виды простейших. В процессе своего развития имеют стадию так называемой споры, ко.

Авторизация

СПОРЫ И СПОРООБРАЗОВАНИЕ

Споры (эндоспоры) бактерий — особый тип покоящихся репродуктивных клеток, характеризующихся резко сниженным уровнем метаболизма и высокой резистентностью.

Бактериальная спора формируется внутри материнской клетки и называется эндоспорой. Способностью к образова­нию спор обладают преимущественно палочковидные грамположительные бактерии родов Bacillus и Clostridium, из шаро­видных бактерий — лишь единичные виды, например, Sporosarcina ureae. Как правило, внутри бактериальной клетки образуется только одна спора.

Основная функция спор—сохранение бактерий в небла­гоприятных условиях внешней среды. Переход бактерий к спо­рообразованию наблюдается при истощении питательного суб­страта, недостатке углерода, азота, фосфора, накоплении в среде катионов калия и марганца, изменении рН, повышении содержания кислорода и т. д.

Процесс образования спор проходит ряд последовательных стадий:

подготовительная. Изменяется метаболизм, завершаетется репликация ДНК и происходит ее конденсация. Клетка содер­жит два или более нуклеоида, один из них локализуется в спорогенной зоне, остальные — в цитоплазме спорангия. Одно­временно синтезируется дипиколиновая кислота;

стадия предспоры. Со стороны цитоплазматической мем­браны вегетативной клетки происходит врастание двойной мембраны, или септы, отделяющей нуклеоид с участком уплот­ненной цитоплазмы (спорогенная зона). В результате чего образуется проспора, окруженная двумя мембранами;

образование оболочек. Вначале между мембранами про-споры образуется зачаточный пептидогликановый слой, затем над ним откладывается толстый пептидогликановый слой кор-текса и вокруг его наружной мембраны формируется споро­вая оболочка;

созревание споры. Заканчивается образование всех струк­тур споры, она становится термоустойчивой, приобретает ха­рактерную форму и занимает определенное положение в клетке.

При попадании в благоприятные условия споры прораста­ют в вегетативные клетки, Этот процесс начинается с погло,-

mikrobiki.ru

Еще по теме:

  • Закон боголюбов Обществознание. Учебник для 7 класса. Боголюбов Л.Н. и др. М.: 20 1 3. — 1 59 с. Учебник продолжает авторскую линию курса «Обществознание» для основной школы и создает условия для подготовки учащихся к изучению обществознания в старших классах. […]
  • Приказ минтруда 23н Приказ Министерства труда и социальной защиты РФ от 23 ноября 2017 г. № 805н “О внесении изменений в приложение № 2 к приказу Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации от 17 декабря 2010 г. № 1122н «Об утверждении […]
  • Государственная программа по переселению в рф Указ Президента РФ от 22 июня 2006 г. N 637 "О мерах по оказанию содействия добровольному переселению в Российскую Федерацию соотечественников, проживающих за рубежом" (с изменениями и дополнениями) Указ Президента РФ от 22 июня 2006 г. N 637"О […]
  • Приказ 300 минобороны 2018 Приказ Министра обороны РФ от 7 февраля 2017 г. № 89 “О внесении изменений в приложение № 1 к приказу Министра обороны Российской Федерации от 22 июня 2015 г. № 300 «Об утверждении Правил ношения военной формы одежды, знаков различия, ведомственных […]
  • Федеральный закон автомобиль Федеральный закон от 1 июля 2011 г. N 170-ФЗ "О техническом осмотре транспортных средств и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации" (с изменениями и дополнениями) Федеральный закон от 1 июля 2011 г. N 170-ФЗ"О […]
  • Ежемесячное пособие на ребенка 2014 году Детские пособия в 2015 году - при рождении, до 1.5 лет, до и после 3 лет Помощь детям и их родителям – одно из главных направлений социальной политики государства. Финансовая поддержка очень важна, поэтому стоит внимательно рассмотреть те виды […]