реклама

Микробиология: морфология и химический состав бактерий. Актиномицеты, спирохеты, риккетсии, хламидии, микоплазмы и вирусы.

При создании данной страницы использовались труды: Бухарин О.В. — Медицинская микробиология; Д.В. Тапальский, Т.Н. Ильинская, Л.В. Шевцова, Л.В. Лагун — Курс лекций по микробиологии, иммунологии, вирусологии.

Редактор: Irina

Навигация:

  1. Классификация микроорганизмов. Основные структуры бактериальной клетки
  2. Споры и капсулы бактерий
  3. Включения и жгутики у бактерий
  4. Морфология актиномицетов, патогенные представители
  5. Морфология спирохет, патогенные представители
  6. Морфология риккетсий, патогенные представители
  7. Морфология хламидий, патогенные представители
  8. Морфология микоплазм, патогенные представители
  9. Морфология вирусов
  10. Принципы классификации вирусов

Классификация микроорганизмов. Основные структуры бактериальной клетки

Клеточная стенка имеет два слоя:

  • наружный – пластичный;
  • внутренний – ригидный.

Пептидогликан представлен параллельно расположенными молекулами гликана, состоящего из повторяющихся остатков N-ацетилглюкозомина и N- ацетилмурамовой кислоты, соединённой гликозидной связью.

Функции:

  • защитная, осуществление фагоцитоза;
  • регуляция осмотического давления;
  • рецепторная;
  • принимает участие в процессах питания деления клетки;
  • антигенная (определяется продукцией эндотоксина– основного соматического антигена бактерий);
  • стабилизирует форму и размер бактерий;
  • обеспечивает систему коммуникаций с внешней средой;
  • косвенно участвует в регуляции роста и деления клетки.

Цитоплазматческая мембрана:

По структуре она похожа на плазмолемму клеток животных и состоит из двойного слоя липидов, главным образом фосфолипидов, с интегральными, полуинтегральными и поверхностными белками — жидкостно-мозаичная модель.

Она обладает избирательной проницаемостью, принимает участие в транспорте питательных веществ, выведении экзотоксинов, энергетическом обмене клетки, является осмотическим барьером, участвует в регуляции роста и деления, репликации ДНК, является стабилизатором рибосом.

Цитоплазма:

Имеет жидкую структуру, в которой находится её компоненты, представленные различными включениями в виде гранул гликогена, полисахаридов и полифосфатов.

Функции:

  • объединение всех компонентов клетки в единую среду,
  • среда для прохождения химических реакций,
  • среда для существования и функционирования органоидов.

Нуклеоид:

Нуклеоид — эквивалент ядра у бактерий. Он расположен в центральной зоне бактерий в виде двунитевой ДНК, замкнутой в кольцо и плотно уложенной в клубок. Участвует в делении клетки, а также хранит и передаёт наследственную информацию.

Плазмиды:

Внехромосомные факторы наследственности, представляющие собой ковалентно замкнутые кольца ДНК., расположенные в цитоплазме или интегрированные с хромосомой.

Рибосомы:

Рибосомы бактерий имеют размер около 20 нм и коэффициент седиментации 70S. Могут диссоциировать на 2 субъединицы 50S и 30S. На рибосомах происходит синтез белка и полипептидных молекул.

Споры и капсулы бактерий

Капсула

Слизистая структура толщиной более 0,2 мкм, прочно связанная с клеточной стенкой бактерий и имеющая четко очерченные внешние границы. Капсула гидрофильна, включает большое количество воды. Состоит из полисахаридов, полипептидов.

Капсула и слизь предохраняет бактерии от повреждений, высыхания, так как, являясь гидрофильными, хорошо связывают воду, препятствуют действию защитных факторов макроорганизмов гликокаликсом.

Споры

Форма спор может быть овальной, шаровидной, расположение –терминальное, субтерминальное и центральное.

Снаружи спора имеет тонкий экзоспориум, под которым расположена оболочка споры, а под ней кортекс, состоящий из пептидогликана. Внутри кортекса находится клеточная стенка спор.

Споры образуются при неблагоприятных условиях, УФ-облучении, дефиците питательных веществ.

Некоторые роды бактерий при неблагоприятных условиях образуют защитные формы — эндоспоры.

Споры представляют собой покоящиеся клетки с крайне низкой метаболической активностью. Они обладают высокой устойчивостью к высушиванию, действию повышенной температуры и различных химических веществ.

Включения и жгутики у бактерий

Включения

В цитоплазме имеются различные включения в виде гранул гликогена, полисахаридов, бета-оксимасляной кислоты и полифосфатов (волютин). Они являются запасными веществами для питания и энергетических потребностей бактерий.

Волютин обладает сродством к основным красителям и легко выявляется с помощью специальных методов окраски (например, по Нейссеру) в виде метахроматических гранул. Характерное расположение гранул волютина выявляется у дифтерийной палочки в виде интенсивно прокрашивающихся полюсов клетки.

Включения имеют актиномицеты, риккетсии.

Жгутики

Жгутики — это особые выросты на поверхности бактериальной клетки, содержащие белок – флагелин.

Количество и расположение жгутиков может быть различным. Толщина 12-20 нм, длина 3-15 мкм.

Состоят из трёх частей:

  • спиралевидной нити,
  • крюка,
  • базального тельца, содержащего стержень со специальными дисками.

Дисками жгутики прикреплены к цитоплазматической мембране и клеточной стенке. Жгутики обеспечивают подвижность бактериальной клетки. Механизм вращения обеспечивает протонная АТФ-синтетаза.

По характеру расположения жгутиков и их количеству бактерии делят на следующие группы:

  • атрихи – не имеют жгутиков;
  • монотрихи — один полярно расположенный жгутик;
  • лофотрихи — пучок жгутиков на одном конце;
  • амфитрихи — пучки жгутиков на обоих концах клетки;
  • перитрихи — множество жгутиков, расположенных вокруг клетки.

Морфология актиномицетов, патогенные представители

Актиномицеты:

  • Грамм+ бактерии.
  • Нет капсулы, жгутиков, ворсинок.
  • Есть включения.
  • Имеют вид длинных и ветвящихся несептированных нитей (длина 500-600 мкм, толщина 0,2-1,2 мкм).
  • Встречаются палочковидные и кокковидные формы, они образуются при фрагментации мицелия.
  • Как и грибы, образуют мицелий – нитевидные переплетающиеся клетки (гифы).
  • Размножаются спорами, поперечным делением, почкованием.
  • 2 рода:
    • Actinomyces,
    • Nocardia.
  • Являются представителями нормальной микрофлоры организма человека.
  • Продуцируют антибиотики.
  • Для человека патогенны очень немногие виды актиномицетов ― возбудители актиномикоза и нокардиоза.

Морфология спирохет, патогенные представители

Спирохеты:

  • Грам- бактерии.
  • Это извитые, тонкие, обладающие активной подвижностью микроорганизмы.
  • Не образуют спор, нет капсулы.
  • Есть жгутики.
  • Наделенные чертами сходства с простейшими: образуют цисты, способны к движению.
  • Длина 3-20 мкм, толщина 0,1-0,5 мкм.
  • Состоят из наружной мембраны (клеточной стенки), окружающей протоплазматический цилиндр с цитоплазматической мембраной и аксиальной нитью (аксостиль). Аксиальная нить находится под наружной мембраной и как бы закручивается вокруг протоплазматического цилиндра спирохеты, придавая ей винтообразную форму.
  • Аксиальная нить состоит из фибрилл – аналогов жгутиков бактерий, а внутри сократительный белок флагеллин. Фибриллы участвуют в передвижении спирохет, придавая клеткам вращательное, сгибательное и поступательное движение. 
  • 3 Рода:
    • Treponema,
    • Borrelia,
    • Leptospira.
  • Патогенные представители:
    • Treponema pallidum – возбудитель сифилиса,
    • Borrelia recurrentis – возбудитель возвратного тифа,
    • Leptospira interrogans – возбудитель лептоспироза.

Морфология риккетсий, патогенные представители

Риккетсии:

  • Грам- бактерии.
  • Прокариоты, наделенные чертами сходства с вирусами: абсолютный внутриклеточный паразитизм и невозможность культивирования на искусственных питательных средах. Риккетсии обладают независимым от клетки-хозяина метаболизмом, но они получают от него макроэргические соединения для размножения.
  • Мелкие, размеры от 0,5 до 3-4 мкм.
  • Нет капсулы, жгутиков, не образуют спор, могут иметь включения.
  • Обладают полиморфизмом: имеют кокковидную, палочковидную или нитевидную форму.
  • Размножаются простым делением, дроблением.
  • 3 Рода:
    • Rickettsia,
    • Orientia,
    • Bartonella.
  • У человека риккетсии вызывают:
    • эпидемический сыпной тиф (Rickettsia prowazekii),
    • клещевой риккетсиоз (R. sibirica),
    • лихорадку цуцугамуши (R. tsutsugamushi),
    • пятнистую лихорадку Скалистых гор (R. rickettsii),
    • Bartonella quintana ― возбудитель волынской лихорадки,
    • Сoxiella burnetii ― возбудитель Q-лихорадки.

Морфология хламидий, патогенные представители

Хламидии:

  • Грам- бактерии.
  • Облигатные внутриклеточные паразиты.
  • 2 фазы в цикле развития:
    • элементарные тельца — внеклеточная, инфекционная форма
    • и ретикулярные тельца — внутриклеточные.
  • Полиморфные: имеют шаровидную, овоидную или палочковидную формы.
  • Размеры 0,2-1,5 мкм.
  • Капсул, спор, жгутиков не образуют.
  • Морфология зависит от стадии их внутриклеточного цикла развития, который характеризуется превращением небольшого шаровидного элементарного образования в крупное инициальное тельце с бинарным делением.
  • Рода:
    • Chlamydia,
    • Chlamydophila
  • Виды:
    • Chlamydia trachomatis ― возбудитель трахомы, паратрахомы, лимфогранулематоза,
    • Chlamydophila psittaci ― возбудитель орнитоза, пситтакоз,
    • Chlamydophila pneumoniae ― возбудитель пневмонии.

Морфология микоплазм, патогенные представители

Микоплазмы:

  • Грам- бактерии.
  • Отличаются от бактерий полным отсутствием клеточной стенки. Вместо нее содержат трехслойную липопротеидную цитоплазматическую мембрану.
  • Нет клеточной стенки, нет капсулы, не образуют спор. Образуют колонии в виде яичницы-глазуньи.
  • Делятся почкованием, нитевидная форма может образовывать псевдомицелий (грибы).
  • Амебоидное движение, могут быть псевдоподии или жгутики(простейшие).
  • Размеры 0,15-0,3 мкм, мелкие, проходят через бактериальный фильтр.
  • Полиморфны: имеют форму круглых, овальных или нитевидных образований.
  • Род:
    • Mycoplasma,
    • Ureaplasma,
    • Acholeoplasma.
  • Виды:
    • Mycoplasma pneumoniae ― возбудитель пневмонии,
    • Ureaplasma urealyticum, hominis – возбудитель урогенитальных воспалительных процессов, бесплодия,
    • Mycoplasma hominis ― условно-патогенный организм, могут вызывать артриты.

Морфология вирусов

Вирусы – это мельчайшие микроорганизмы, относящиеся к царству Vira, не имеющие клеточного строения, белоксинтезирующей системы, содержащие только один тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК).

Они отличаются особым разобщенным способом размножения (репродукции): в клетке отдельно синтезируются нуклеиновые кислоты вирусов и их белки и затем происходит их сборка в вирусные частицы. Вирусы, являясь облигатными внутриклеточными паразитами, размножаются в цитоплазме или ядре клетки. Сформированная вирусная частица называется вирионом.

Вирусы имеют различную форму вирионов:

  • палочковидная (вирус табачной мозаики),
  • пулевидная (вирус бешенства),
  • сферическая (вирусы полиомиелита, ВИЧ),
  • в виде сперматозоида (многие бактериофаги).

Вирусы имеют разные размеры, которые определяют с помощью электронной микроскопии, методом ультрафильтрации через фильтры с известным диаметром пор, методом ультрацентрифугирования.

Одним из самых мелких вирусов является вирус полиомиелита (около 20 нм), наиболее крупным – натуральной оспы (около 350 нм).

Вирусы имеют уникальный геном, так как содержат либо ДНК, либо РНК. Поэтому различают ДНК-содержащие и РНК-содержащие вирусы. Они обычно гаплоидны, т.е. имеют один набор генов. Геном вирусов представлен различными видами нуклеиновых кислот: двунитчатыми, однонитчатыми, линейными, кольцевыми, фрагментированными.

Среди РНК-содержащих вирусов различают вирусы с положительным (плюс-нить РНК) геномом. Плюс-нить РНК этих вирусов выполняет наследственную функцию и функцию информационной РНК (иРНК). Имеются также РНК-содержащие вирусы с отрицательным (минус-нить РНК) геномом.

Минус-нить РНК этих вирусов выполняет только наследственную функцию. Геном вирусов способен включаться в состав генетического аппарата клетки в виде провируса, проявляя себя генетическим паразитом клетки. Нуклеиновые кислоты некоторых вирусов (вирусы герпеса и др.) могут находиться в цитоплазме инфицированных клеток, напоминая плазмиды.

Вирусы различают по строению:

  • просто устроенные (например, вирус полиомиелита),
  • сложно устроенные (например, вирусы гриппа, кори) вирусы.

У просто устроенных вирусов нуклеиновая кислота связана с белковой оболочкой, называемой капсидом (от лат. capsa – футляр). Капсид состоит из повторяющихся морфологических субъединиц – капсомеров. Нуклеиновая кислота и капсид, взаимодействуя друг с другом, образуют нуклеокапсид.

У сложно устроенных вирусов капсид окружен дополнительной липопротеидной оболочкой – суперкапсидом (производное мембранных структур клетки-хозяина), имеющей «шипы».

Вирусы различают по типу симметрии капсида:

  • спиральный – обусловлен винтообразной структурой нуклеокапсида,
  • кубический– обусловлен образованием изометрически полого тела из капсида, содержащего вирусную нуклеиновую кислоту,
  • сложный.

Капсид и суперкапсид защищают вирионы от влияния окружающей среды, обусловливают избирательное взаимодействие (адсорбцию) с клетками, определяют антигенные и иммуногенные свойства вирионов. Внутренние структуры вирусов называются сердцевиной.

Принципы классификации вирусов

Классификация вирусов основывается на данных признаках:

  • тип нуклеиновой кислоты,
  • сложность строения,
  • размер вириона,
  • тип симметрии,
  • чувствительные организмы,
  • антигенная структура.
реклама