ЗАНЯТИЕ 3. МОРФОЛОГИЯ БАКТЕРИЙ
Традиционно считают, что по форме большинство микроорганизмов бывают шаровидными (сферическими), палочковидными (цилиндрическими) и извитыми (рис. 11). Однако между основными формами имеются и переходные (коккобактерии и др.).
Кроме того, существуют нитчатые формы бактерий, а также бактерии необычной формы: звездчатые, кольцевидные, треугольные, амебоидные, пластинчатые и др.Шаровидные бактерии, или кокки (гр. kokkos - зерно), по форме сферические, но бывают овальные, плоские, односторонне вогнутые или слегка вытянутые. Диаметр кокков 0,5-1,2 мкм. Шаровидные формы образуются в результате деления клеток в одной, двух, трех взаимно перпендикулярных или разных плоскостях.
Моно- или микрококки (род Micrococcus). Их клетки делятся в любой плоскости и сразу после деления обособляются, располагаясь одиночно.
При делении клеток в одной плоскости клетки могут располагаться попарно, в связи с чем такие формы получили название диплококков (род
Diplococcus).
Рис. 11. Основные формы микроорганизмов (по Асонову, 1997)
Шаровидные: 1 - стафилококки, 2 - диплококки, 3 - стрептококки, 4 - тетракокки, 5 - сарцины. Палочковидные: 6 - бактерии, 7 - стрептобактерии, 8 - бациллы,
9 - стрептобациллы. Извитые: 10 - вибрионы, 11 - спириллы, 12 - спирохеты.
Если деление происходит последовательно в одной плоскости и клетки соединены в виде цепочки, - это стрептококки (род Streptococcus).
Деление кокка в двух взаимно перпендикулярных плоскостях ведет к образованию четырех клеток, или тетракокка (род Tetracoccus).
Пакетообразные кокки, или сарцины (род Sarcina), - результат деления кокков в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. При этом образуются пакеты из 8-16 клеток и более.
Беспорядочное расположение клеток или образование скоплений, напоминающих гроздья винограда, происходит при делении кокков в разных плоскостях; такие формы называются стафилококками (род Staphylococcus).
Помимо правильной шаровидной формы, клетки могут иметь овальную или ланцетовидную форму (пневмококки) или бобовидную форму кофейного зерна (гонококки, менингококки). Шаровидные бактерии, как правило, не имеют жгутиков, неподвижны и спор не образуют. Исключение составляет мочевая сарцина (Sporosarcina ureae).
Палочковидные, или цилиндрические, формы - это самая многочисленная и разнообразная группа бактерий. Их различают по величине клеток, расположению, очертанию концов клетки, по наличию или отсутствию жгутиков. Длина клетки палочковидных бактерий колеблется от десятых долей микрометра до 10-15 мкм и более, диаметр клетки от 0,5 до 1,0 мкм. Размер клеток зависит от условий выращивания культуры (состава среды, значения рН, аэрации, температуры) и возраста культуры.
Большинство палочковидных микроорганизмов неспорообразующие, они получили название бактерий (гр. bacteria - палочка). Палочковидные бактерии, способные при неблагоприятных условиях формировать споры, принято называть бациллами (лат. bacillum - палочка).
У мелких бактерий разница между длиной и шириной невелика; по внешнему виду они напоминают кокки, в связи с чем такие формы получили название коккобактерии (возбудитель бруцеллеза).
Среди палочковидных форм, образующих споры, различают бациллы (род Bacillus) и клостридии (род Clostridium). Бациллы - аэробы, у них споры не превышают толщины вегетативной клетки. Клостридии - анаэробы, их споры толще вегетативной клетки. Такие формы напоминают веретено, ракетку, лимон, барабанную палочку. Клостридии принимают участие во многих процессах в природе. Являются возбудителями анаэробных инфекций. Вызывают аммонификацию белковых веществ, мочевины. Разлагают фосфорорганические соединения. Фиксируют молекулярный азот и др.
Палочки, как и кокки, могут располагаться попарно или цепочкой. При соединении бактерий попарно образуются диплобактерии, при таком же соединении бацилл - диплобациллы. Соответственно образуются стрептобак- терии и стрептобациллы, если клетки располагаются цепочкой.
Тетрад и пакетов палочковидные формы не образуют, так как они делятся в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси.Извитые формы микробов определяют не только по длине и диаметру, но и по количеству завитков. Их делят на три типа клеток.
Вибрионы (лат. vibrare - колебаться, дрожать) имеют вид изогнутой палочки или запятой. Клетки вибрионов изогнуты на 1/3 - 1/4 оборота. Длина клетки составляет 1-3 мкм. К вибрионам относится, например, Vibrio cholerae - возбудитель холеры.
Спириллы (лат. spiro - изгиб) - это спирально изогнутые клетки с малым числом завитков (3-5) и имеют форму латинской буквы S. Размеры клетки по сравнению с вибрионами значительно крупнее - 15-20 мкм. Среди спирилл встречаются патогенные и сапротрофные представители. Spirillum volutans - типовой вид, встречается в стоячей пресной воде. S. minus - патогенная спирилла, у человека вызывает лихорадку от укуса крыс.
Спирохеты (лат. spiro - изгиб, гр. chaite - хохол, грива) представлены очень тонкими длинными клетками штопорообразной формы с большим числом мелких витков. Длина клетки превосходит ширину в 5-200 раз. Число витков спирали является одним из систематических признаков при определении вида. Бактерии рода Spirochaeta - непатогенные, встречаются в пресных и морских водах, а также могут обнаруживаться в зубном налете. Среди патогенных для человека спирохет известны представители родов Borrelia (вызывают возвратный тиф) и Treponema (возбудители сифилиса).
Нитчатые формы бактерий, или трихомные, (гр. trichoma - волосы) - это в большинстве случаев палочковидные клетки, которые соединяются в длинные цепочки, объединяемые либо слизью, либо чехлами-влагалищами, либо плазмодесмами (мостиками), или общей оболочкой. Обычно снаружи трихом покрыт дополнительными оболочками, которые не участвуют в образовании перегородок между клетками. В большинстве случаев клетки трихом палочковидны, но у цианобактерий в тонких нитях - цилиндрические клетки, в толстых - дисковидные. Нити трихомных бактерий могут быть свободноплавающими или прикрепленными к субстрату.
Примером таких бактерий являются представители родов Beggiatoa, Thioploca (свободноплавающие), Thiothrix, Sphaerotilus (прикреплены к субстрату).Задание
Ознакомиться с морфологией различных представителей бактерий.
План выполнения работы
1. Рассмотреть постоянные препараты микроорганизмов различной формы (Streptococcus, Staphylococcus, Sarcina, Bacillus, Pseudomonas), пользуясь объективом МИ-90. Зарисовать.
2. Приготовить прижизненный препарат из зубного налета в капле воды. Промикроскопировать с объективом МИ-90.
3. Приготовить прижизненный и фиксированный препараты из настоя какого-либо естественного субстрата (мяса, рыбы, сена, овощей, фруктов). Прижизненный препарат промикроскопирвать, пользуясь объективом ВИ-40; мазок - с объективом МИ-90.
4. Просматривая препараты, сделать зарисовки микроорганизмов, обращая внимание на форму, подвижность, взаимное расположение клеток и на соотношение размеров бактерий.
Вопросы для самостоятельного контроля
1. Какие формы имеют микроорганизмы?
2. От чего может зависеть размер и форма бактерий?
3. Какая структура клетки поддерживает форму бактерий?
4. Как располагаются клетки микроорганизмов после деления?
5. Что такое «сарцины»?
6. Какие микроорганизмы называют бациллами?
7. Отличается ли морфология вегетативной клетки от спорулирующей?
8. Чем отличаются спириллы от спирохет?
9. Как образуются нитчатые формы бактерий?
10. Какие формы получили название коккобактерий?