Полезные статьи

Форма спор бактерий

Споры и спорообразование

Раздел — Микробиология

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.

От вегетативных клеток споры отличаются репрессией генома, почти полным отсутствием обмена веществ (анабиозом), малым количеством свободной воды в цитоплазме, повышением в ней концентрации катионов кальция и появлением дипиколиновой (пиридин-2,6-дикарбоновой) кислоты в виде Са-хелата, с которыми связывают пребывание спор в состоянии покоя и их термоустойчивость.

В световом микроскопе споры имеют вид овальных, иногда округлых, сильно преломляющих свет образований размером 0,8 — 1,0, 1,2— 1,5 мкм; они могут располагаться центрально (В. anthracis), субтерминально — ближе к концу (Cl. botulinum), терминально — на конце палочек (Cl. letani). Строение зрелой споры сложное и однотипное у разных видов бактерий. Центральная ее часть представлена сердцевиной, или спороплазмой, в состав которой входят нуклеиновые кислоты, белки и дипиколиновая кислота. Она содержит нуклеоид, рибосомы и нечетко выраженные мембранные структуры. Спороплазма окружена цитоплазматической мембраной, к ней прилегает зачаточный пептидогликановый слой, затем располагается специфический для спор массивный слой кортекса, или коры. На поверхности кортекса имеется внешняя мембрана. Снаружи спора одета многослойной оболочкой. У многих бактерий по окружности наружного слоя споровой оболочки располагается экзоспориум.

Спорообразование (споруляция) — один из сложнейших процессов дифференцировки бактериальной клетки, который контролируется комплексом специальных генов — спорулоном. У многих бацилл во время образования спор синтезируются полипептидные антибиотики, подавляющие рост вегетативных клеток.

Процесс образования спор проходит ряд последовательных стадий:

— подготовительная. Изменяется метаболизм, завершается репликация ДНК, и происходит се 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 проспоры образуется зачаточный пептидогликановый слой, затем над ним откладывается толстый пептидогликановый слой кортекса 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 поглощения воды и гидратации структур споры. Одновременно активизируются ферменты и резко возрастает энергия дыхания. Литические ферменты разрушают покровы споры и пептидогликан кортекса, выделяются наружу дипиколиновая кислота и соли кальция. На месте разрыва оболочки споры возникает ростовая трубка и формируется вегетативная клетка. Прорастание спор длится около 4—5 ч.

Споры бактерий устойчивы к действию высоких температур, химических соединений, в том числе органических растворителей и поверхностно-активных веществ; могут длительное время (десятки, сотни лет) существовать в покоящемся состоянии.

www.allvet.ru

Форма спор бактерий

Споры – форма покоящихся грамположительных бактерий. Споры образуются при неблагоприятных условиях существования бактерий (высушивание, дефицит питательных веществ и др.). При этом внутри одной бактерии образуется одна спора. Образование спор способствует сохранению вида и не является способом размножения. Спорообразующие палочковидные аэробные бактерии, у которых размер споры не превышает диаметр клетки, называются бациллами. Спорообразующие палочковидные анаэробные бактерии, у которых размер споры превышает размер бактериальной клетки, называются клостридиями.


Схема образования споры (по Г.Шлегелю). А и Б – образование септы. В и Г – окружение протопласта споры мембраной материнской клетки. Д – формирование кортекса и оболочек споры. Е – схема строения зрелой споры: 1 – цитоплазма с нуклеоидом; 2 – ЦМ споры; 3 – клеточная стенка споры; 4 – кортекс; 5 – внутренняя оболочка споры; 6 – наружная оболочка споры; 7 – экзоспориум.

Процесс спорообразования (споруляция) проходит ряд стадий. Вначале на одном из полюсов бактериальной клетки происходит конденсация нуклеоида и отделение его за счет образования септы. Затем ЦПМ начинает обрастать образовавшийся протопласт споры и возникает складка, состоящая из двух слоев ЦПМ, позднее они сливаются, в результате образовавшаяся предспора оказывается окруженной двойной оболочкой. Между обращенными друг к другу мембранами образуется зародышевая стенка, кортекс, а также расположенные снаружи от мембран наружная и внутренняя оболочки.

Протопласт споры содержит ЦПМ, цитоплазму, хромосому, все компоненты белоксинтезирующей системы и анаэробной энергообразующей системы. Стенка споры непосредственно окружает внутреннюю мембрану и представлена пептидогликаном, из которого формируется клеточная стенка прорастающей клетки. Кортекс – самый толстый слой оболочки споры, чувствительный к лизоциму. Оболочка споры построена из кератиноподобного белка. Плохая проницаемость ее определяет высокую устойчивость споры к действию различных химических веществ. Экзоспорий – липопротеиновая оболочка, содержащая немного углеводов. В состав споры входит дипиколиновая кислота, обусловливающая термоустойчивость споры. Затем вегетативная часть клетки отмирает, и спора сохраняется во внешней среде в течение длительных сроков.

Clostridium tetani. Электронная микроскопия. Стадии образования споры. Н – нуклеоид; СО – споровая оболочка; СПР – спорангий. Х80000.«Авакян А.А., Кац Л.Н., Павлова И.Б. Атлас анатомии бактерий, патогенных для человека и животных. М «Медицина».-1972.-183 с.»

Способность ряда патогенных бактерий образовывать длительно сохраняющиеся во внешней среде споры, обладающие высокой термоустойчивостью, обусловлена низким содержанием воды, повышенной концентрацией кальция, структурой и химическим составом ее оболочки.

В благоприятных условиях споры прорастают, проходя три последовательные стадии: активацию, инициацию, прорастание. При этом из одной споры образуется одна бактерия. Прорастание споры происходит в течение 4-5 ч, в то время как образование споры продолжается 18-20 ч.

Спорообразование, форма и расположение спор в клетке (вегетативной) является видовым свойством бактерии, что позволяет отличать их друг от друга. Форма спор может быть овальной, шаровидной, расположение в клетке – терминальное, т.е. на конце палочки (возбудитель столбняка), субтерминальное – ближе к концу палочки (возбудитель ботулизма) и центральное (сибиреязвенная бацилла).

Споры можно выявить при обычном окрашивании бактериальной клетки в виде не окрашенной области внутри бактериальной клетки и по методу Ожешко.

microsight.ssmu.ru

споры бактерий

Смотреть что такое «споры бактерий» в других словарях:

Споры — Не следует путать с Спор. Споры (греч. σπορά, σπόρος сеяние, посев, семя) особый тип клеток с плотной оболочкой. В биологии понятие «спора» может относиться к нескольким категориям организмов: споры бактерий, служащие для пережидания… … Википедия

СПОРЫ — (отгреч. spora сеяние, посев, семя), 1) специализир. клетки грибов и растений, служащие для размножения и расселения. Возникают путём митоза (митоспоры, у грибов и низших растений) или мейоза (мейоспоры, у всех высших растений). Мейоспоры могут… … Биологический энциклопедический словарь

Споры — папоротника под микроскопом. СПОРЫ (от греческого spora посев, семя), репродуктивные образования, состоящие из одной или нескольких клеток, покрытых, как правило, плотной, устойчивой к внешним воздействиям оболочкой. У грибов, водорослей,… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

СПОРЫ — СПОРЫ, мелкие репродуктивные частицы, которые отделяются от родительского организма для создания потомства, не сливаясь с другим репродуктивным элементом. Имея, как правило, микроскопические размеры, споры производятся в большом количестве и… … Научно-технический энциклопедический словарь

СПОРЫ — (от греч. spora посев семя), бесполые репродуктивные образования, состоящие из одной или нескольких клеток; покрыты, как правило, плотной, устойчивой к внешним воздействиям оболочкой. Развиваются в органах размножения грибов, водорослей,… … Большой Энциклопедический словарь

споры — спор; мн. (ед. спора, ы; ж.). [греч. spora семя] Микроскопические зачатки низших (грибов, водорослей, лишайников), высших растений (мохообразных, папоротникообразных и т.п.); одноклеточные и многоклеточные зародыши некоторых простейших животных и … Энциклопедический словарь

споры — бактерий (от греч. sporá — посев, семя, отпрыск), круглые или овальные образования, представляющие собой особую форму существования некоторых видов бактерий. Служат средством сохранения вида в неблагоприятных условиях. Вследствие наличия… … Ветеринарный энциклопедический словарь

Споры бактериальные — овальные или округлые образования, возникающие внутри палочковидных клеток спороносных бактерий (См. Спороносные бактерии). Внутри каждой С. б. имеются компактное скопление дезоксирибонуклеиновой кислоты (См. Дезоксирибонуклеиновая… … Большая советская энциклопедия

СПОРЫ — клетки, служащие для размножения низших раст. водорослей, грибов, мхов, папоротников и нек рых др. С. размножаются многие из бактерий и все вредные грибы, причиняющие болезни раст. (головня и др.). С. долго сохраняют свою жизнеспособность;… … Сельскохозяйственный словарь-справочник

СПОРЫ — (от греч. sporа посев, семя), бесполые репродуктивные образования, состоящие из одной или неск. клеток; покрыты, как правило, плотной, устойчивой к внеш. воздействиям оболочкой. Развиваются в органах размножения грибов, водорослей, лишайников,… … Естествознание. Энциклопедический словарь

dic.academic.ru

Покоящиеся формы бактерий. Споры и самообразования, прорастание спор. Свойства спор.

Покоящиеся (некультивируемые) формы бактерий

Специализированные анабиотические формы (такие как эндо- и экзоспоры, миксоспоры, цисты) известны лишь для ограниченного круга микроорганизмов. Однако как у спорообразующих микроорганизмов (Bacillus cereus) на фоне подавления спорообразования, так и у споронеобразующих (Pseudomonas carboxidoflava, Micrococcus luteus, Escherichia coli) бактерий внеклеточные микробные метаболиты, проявляющие свойства индукторов анабиоза, вызывают образование цистоподобных рефрактерных клеток (термин связан с переходом целой клетки в покоящуюся форму и увеличенной способностью данных клеток по сравнению с обычными сильно преломлять свет). В этих клетках снижение метаболической активности (гипометаболизм) сопровождается развитием резистентности к экстремальным воздействиям. Эти формы отличаются нерегистрируемым уровнем эндогенного дыхания, повышенной терморезистентностью и специфической ультраструктурой. По сравнению с вегетативными клетками, цистоподобные рефрактерные клетки обладают рядом особенностей ультраструктурной организации: у них снижена плотность рибосом в цитоплазме, цитоплазма приобретает мелкозернистую структуру, увеличена толщина клеточной стенки, в самой клеточной стенке появляются слоистость и некоторые плотные включения. Для споронеобразующих микроорганизмов цистоподобные рефрактерные клетки — единственная покоящаяся форма, способная сохраняться в течение нескольких лет, а для спорообразующих бактерий — альтернатива спорообразования. Поскольку рефрактерные клетки невозможно выявить с помощью традиционных бактериологических подходов, то в самое ближайшее время они могут создать серьёзную проблему при оценке их эпидемиологической и экологической значимости.

Прокариотические организмы бактерии обладают способностью к спорообразованию, которая заключается в том, что при наступлении условий, неблагоприятных для жизни, клетка частично теряет воду, объём и форму; под внешней мембраной образуется плотная сферическая оболочка.

В виде споры бактерия может выдерживать огромные механические, температурные и химические нагрузки. Например, некоторые споры выдерживают трёхчасовое кипячение или температуру жидкого азота. Также в виде споры более эффективно проходит расселение, потому что частично обезвоженная клетка имеет меньшую массу. Споры неустойчивы к ультрафиолету, как и вообще бактерии, и быстро погибают под таким излучением. Поэтому меньше всего бактерий — в высокогорной местности, а некоторые методы лечения инфекционных заболеваний, вызванных бактериальным возбудителем, предусматривают облучение пациента. Следует помнить, что споры у бактерий, в отличие от растений и грибов, служат не для размножения.

Споры бактерий окрашивают по методу Пешкова или по методу Марцелли.

Спорообразование у бактерий наблюдается в неблагоприятных условиях существования: при недостатке питания, высыхании среды, накоплении в ней вредных продуктов обмена, недостатке воздуха, резких колебаниях температуры и др. Сущность спорообразования заключается в уменьшении интенсивности процессов обмена у микробов и снижении их активности.

В процессе спорообразования цитоплазма теряет влагу, сгущается, собирается в определенном участие тела бактерии, облачается плотной непроницаемой для растворов оболочкой, в результате чего содержимое клетки принимает вид округлого или овального образования, которое называется спорой. В зависимости от размеров и расположения споры внешний вид микробной клетки либо не изменяется, либо принимает другую форму. Если спора образуется в центре клетки, то последняя принимает форму бочонка, лимона, веретена.

У столбнячной палочки спора образуется на конце, и поэтому клетка приобретает форму барабанной палочки. Споровые бактерии отличаются от вегетативных форм большой устойчивостью, легко переносят высушива-ние, замораживание, кратковременное или длительное кипячение, воздействие различных химических веществ. К спорообразующим бактериям относятся: возбудители сибирской язвы, столбняка, ботулизма, а также некоторые сапрофитные обитатели почвы. Спорообразующие патогенные бактерии часто встречаются в унавоженной почве. Они могут попадать в рану с землей.

Прорастание споры в оптимальных условиях осуществляется в течение 2-3 ч; процент проросших спор увеличивается после соответствующей предварительной обработки. Например, споры могут быть активированы кратковременным прогреванием.

• Прорастанию предшествует активация споры. Её инициируют различные химические вещества, повышение температуры и влажности. Под воздействием автолизинов происходит расщепление кортекса, поглощение воды и набухание. Внешне процесс проявляется увеличением («вздутием») споры и уменьшением коэффициента светопреломления. При этом в споре происходят глубокие физиологические изменения: усиливается дыхание, увеличивается активность ферментов, происходит выделение аминокислот, дипиколиновой кислоты и пептидов (потеря сухой массы споры может достигать 20-30%). В тот период спора утрачивает терморезистентность. Затем спора лопается в произвольном месте и из неё выходит вегетативная клетка, снабжённая у подвижных видов жгутиковым аппаратом.

Выявление спор бактерий

Окрашивание спор удается только в мазках.

1. Мазки окрашивают в растворе карболового фуксина или фуксина на анилиновой воде в термостате при 37 °С в закрытой посуде в течение нескольких часов.

2. Обесцвечивают 2,5 % раствором серной кислоты в течение 3 — 5 с и споласкивают 96 % спиртом, пока не перестанут отходить облачка красителя.

3. Докрашивают метиленовым синим 3 — 5 мин.

4. Ополаскивают в проточной воде, сушат на воздухе и изучают при масляной иммерсии.

Можно окрашивать карболовым фуксином, подогревая на огне мазок с красителем до появления паров 5 — 8 мин, но тогда дифференцировать следует 2,5 % серной кислотой в течение 10-20 сек.

Результат: споры окрашиваются в красный цвет, бактерии — в синий.

1. Фиксированные мазки помещают на 2 мин. в хлороформ.

2. Переносят в 5 % водный раствор хромовой кислоты на 2 — 10 мин.

3. Промывают в проточной воде и окрашивают карболовым фуксином 1 мин (стекло при этом подогревают на горелке до появления паров).

4. Дифференцируют в 5 % серной кислоте 5 с.

5. Хорошо промывают в проточной воде и подкрашивают водным раствором метиленового синего 3 мин.

6. Промывают в проточной воде, сушат и изучают при иммерсии.

Результат: опоры окрашиваются в красный цвет, бактерии — в синий.

Окраска малахитовым зеленым Шеффера-Фултона

1. Мазки, фиксированные над огнем, окрашивают 5 % водным раствором малахитового зеленого 5—10 мин.

2. Промывают в проточной воде.

3. Докрашивают 1 % водным раствором сафранина 30 с.

4. Промывают водой, сушат и изучают при масляной иммерсии.

Результат: споры окрашиваются в зеленый цвет, бактерии — в красный.

На нефиксированный мазок наливают 0,5 % раствор соляной кислоты и подогревают над огнем 1 — 2 мин. С препарата сливают кислоту, тщательно промывают проточной водой, высушивают и после высыхания фиксируют на пламени. Фиксированный препарат окрашивают по методу Циля — Нильсена.

Результат: тела бактерий окрашиваются в синий цвет, споры — в красный.

Нефиксированный мазок обрабатывают 10 % формалином 10 мин, промывают проточной водой и высушивают. Окрашивают 3 мин аммиачным метиленовым синим (20 мл насыщенного спиртового раствора метиленового синего + 3 мл 98 % раствора аммиака + 80 мл дистиллированной воды), нагревая стекло над огнем до закипания красителя. Промывают проточной водой, докрашивают 0,5 % раствором сафранина 3—5 мин, промывают водой, высушивают и изучают при масляной иммерсии.

Результат: бактерии красные, споры синие.

Споры бактерий – это приспособление к выживанию в неблагоприятных условиях.

Плодовые тела несут споры, которыми грибы размножаются.

Споры бактериальные овальные или округлые образования, возникающие внутри палочковидных клеток — спороносных бактерий. Внутри каждой С. б. имеются компактное скопление дезоксирибонуклеиновой кислоты (См. Дезоксирибонуклеиновая кислота) (ДНК), Рибонуклеиновые кислоты (РНК) и белок. С. б. устойчивы к действию ядовитых веществ и др. отрицательных внешних факторов, что объясняется меньшим содержанием в них воды (15—20%), чем в вегетативных клетках, наличием 4—5 плотных труднопроницаемых оболочек и переходом ферментов в неактивное состояние. Устойчивость спор к высокой температуре (некоторые споры выдерживают кипячение в течение 30 и более мин) определяется присутствием в оболочках значительного количества кальциевой соли дипиколиновой кислоты. Попадая в свежую питательную среду, споры прорастают (полярно или экваториально), давая начало новым бактериальным клеткам.

students-library.com

Науколандия

Статьи по естественным наукам и математике

Споры бактерий

При наступлении для бактерий неблагоприятных условий они способны образовывать споры. Неблагоприятными условиями могут быть отсутствие питательных веществ в среде, изменение ее кислотности, высокие или низкие температуры, пересыхание среды и другое.

Образование спор бактериями — это в первую очередь способ пережить неблагоприятные условия среды. В отличие от других организмов у бактерий спорообразование почти не используется для размножения.

Споры бактерий сохраняют жизнеспособность в весьма неблагоприятных условиях внешней среды. Они способны переживать крайне высокие и низкие температуры, сохранять жизнеспособность на протяжении очень многих лет. Так известны бактерии, споры которых могут прорастать через 1000 лет. У других бактерий споры выдерживают кипячение. Бывает, что споры способны пережить температуру меньше -200 градусов Цельсия.

В те времена, когда жизнь на Земле только появилась, и на ней существовали преимущественно только бактерии, возможно погодные условия могли быстро меняться, становиться весьма суровыми. Чтобы выжить, бактерии эволюционно выработали в себе способность к спорообразованию. На сегодняшний день бактерии могут жить там, где другие организмы выжить не могут.

В спорах бактерий все жизненные процессы почти прекращены, цитоплазмы мало, и она густая. Спора покрыта толстой оболочкой, защищающей ее от разрушающих факторов внешней среды. Однако спора содержит все необходимое (в том числе ДНК бактерии), чтобы в благоприятных условиях прорасти и образовать полноценную бактериальную клетку.

Большинство бактерий образуют споры, которые называют эндоспорами. В основном их образуют палочковидные бактерии. «Эндо» значит «внутри». То есть у большинства бактерий споры образуются внутри клетки. При образовании спор происходит впячивание клеточной мембраны, и внутри бактерии обособляется область — будущая спора. Туда переходит ДНК. Вокруг этой области образуется толстый слой так называемой коры, которая будет защищать спору. С ее внутренней и внешней стороны присутствует мембрана. С внешней стороны от мембраны есть еще несколько оболочек.

У палочковидных бактерий эндоспоры могут образовываться в разных местах клетки. У одних — в середине, у других — ближе к концу, у третьих — у самого края палочки-клетки.

Зеленым цветом обозначена оболочка споры, пространство внутри — цитоплазма

Существуют виды бактерий, которые образуют не эндоспоры, а экзоспоры, цисты и другие формы покоящихся форм. «Экзо» говорит о том, что спора образуется не внутри клетки бактерии, а как бы снаружи от нее. Образование экзоспор происходит путем образования своеобразных почек у клетки. После чего такие почки покрываются толстой оболочкой, превращаются в споры и отделяются.

С помощью спор бактерии не только переживают неблагоприятные условия, но и расселяются, так как споры очень легкие и легко разносятся ветром и водой.

Розовым цветом обозначены бактерии, серо-зеленым — их споры. Видно, что споры меньше бактерий

scienceland.info