Какие есть формы бактериальной клетки и зачем микроорганизмам такое разнообразие?

Микробиология – это наука, всесторонне изучающая живых существ, чьи размеры чрезвычайно малы, и заметны они только под микроскопом. Интерес представляют все аспекты: строение, размножение, рост и развитие. Бактерии в основном одноклеточные организмы, зато формы у них бывают разные. Шаровидные и цилиндрические группы микроорганизмов наиболее распространены в природе, иногда они образуют парные или групповые соединения. Микробиология уже дала ответ на вопрос, какие вообще есть формы бактерий и от чего они зависят.

лабораторные исследования

Как изучают микроорганизмы?

Так как объект изучения микробиологии обладает очень малыми размерами, существуют специфические методы их исследования. Форму прокариотов, способы их передвижения, размножения, строение, спорообразование и размеры изучает особый раздел – морфология.

Микроскопия – один из способов изучения бактерий, который осуществляется с помощью электронных, биологических, люминесцентных микроскопов. Для этого используется темнопольный и фазово-контрастный метод. Они позволяют узнать, насколько подвижна бактерия, форму клетки, образует ли споры и как она размножается.

Помимо этого способа изучения микроорганизмов, выделяют еще несколько:

  • Физиологический метод дает информацию о том, как бактерии реагируют на изменение условий в среде обитания.
  • Выращивание культуры микроорганизмов нужно для изучения ее роста, скорости, с которой размножаются клетки. Такой метод называют культуральным.
  • Строение бактерий под микроскопом можно оценить окрашиванием. Разнообразные методы дают сведения не просто о морфологических признаках прокариотов, но и позволяют определить их видовую принадлежность.

Суть проста: в природе бактерии могут иметь одинаковую форму, но краситель придает им разные цвета.

Колонии бактерий в чашке Петри

Методы окрашивания бывают простые и сложные (дифференцированные), для их проведения требуется из исследуемого материала приготовить мазок. Красители – это в основном соли двух типов. Ионы (в кислых красителях) и катионы (в основных красителях) связываются с цитоплазмой или с ядром клетки и придают ей цвет. Последние используются чаще:

  • тионин;
  • кристаллический фиолетовый;
  • основной фуксин;
  • метиловый синий (его щелочной раствор – краситель Леффлера, позволяет увидеть детальное строение бактерий, особенности их формы и структуры).

Таблица 1. Методы изучения с помощью окрашивания

Простой Сложный
В этом способе используют один вид красителя: метиленовый синий либо фуксин. Метод предполагает использование нескольких красителей. Он эффективен, когда нужно определить возбудителя заболевания. В этом случае практикуется два способа сложного окрашивания: по Цилю и по Грамму.
Метод Гинса позволяет выявить капсулы бактерий.
Обнаружить споры поможет окрашивание по Цилю-Нильсену.

Какие формы принимают клетки бактерий

Строение у бактериальной клетки несложное: она состоит из цитоплазматической мембраны, цитоплазмы (внутри которой содержатся различные включения), клеточной стенки. Последняя не только обеспечивает ей защиту, поступление внутрь различных питательных веществ, но и выводит наружу продукты обмена. Клеточная стенка придает бактерии определенную форму.

Макет бактерии

Впрочем, все эти функции иногда оказываются неважными. Под воздействием антибиотиков и по ряду других причин оболочка бактерии разрушается, что не мешает ей размножаться и оставаться в организме человека (кокки, палочки туберкулеза). Такая форма называется нестабильной или L-формой. И это не окончательные метаморфозы клетки. Возможен вариант, когда ей из округлой L-формы удастся принять первозданный вид.

В природе есть три основные разновидности бактерий (если различать их по форме) – палочковидные, извитые и шаровидные (сферические). Клетки последних микроорганизмов имеют различное сочетание, по этому признаку прокариоты получили дополнительную классификацию.

Таблица 2. Какие бывают сферические бактерии.

Одиночные клетки округлой формы называются кокками Бактерии с попарным соединением клеток называют диплококками Если тело бактерии состоит из цепочки последовательно соединенных клеток, то это стрептококк Есть бактерии, клетки которых образуют форму виноградной грозди — это стафилококки Когда клетки начинают делиться в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, то они называются тетракокками, в трех плоскостях — сарцины.

виды бактерий кокки

Прокариоты, которые имеют вид палочки, являются самыми частыми представителями микроорганизмов в природе. Их строение различается размерами, способностью образовывать споры, очертанием концов, отсутствием или наличием жгутиков.

Таблица 3. Какие выделяют подгруппы палочковидных бактерий

Палочковидные прокариотические микроорганизмы
Бактерии — не умеют образовывать споры Бациллы образуют споры, если условия среды неблагоприятные
Если клетки соединены попарно — диплобактерии Если имеют форму цепочки — стрептобактерии Бациллы могут иметь парное расположение клеток или в виде цепочки

Некоторые бактерии в природе имеют форму изогнутых палочек – они причисляются к извитой разновидности. В зависимости от длины и степени искривления тела их принято подразделять на:

  • вибрионы (длиной 1-3 мкм) напоминают запятую;
  • спирохеты (20-30 мкм) похожи на длинную растянутую спираль;
  • спириллы (15-20 мкм) можно сравнить с буквой S, иногда завитков немного больше, но они всегда крупные и имеют правильную форму.

Могут ли бактерии менять форму?

Как и размер, форма бактерии может изменяться. Для этого ей требуется, чтобы произошла смена условий окружающей среды. В природе особенно чувствительны к изменениям палочковидные прокариоты. Значение имеет все:

  • экологические условия;
  • концентрация питательных веществ;
  • pH-уровень;
  • состав питательной среды;
  • температура.

Так, вибрионы могут закручиваться в спирали, принимать форму палочки, шара или нити.

Форма определяет способ передвижения микроорганизмов. Кокки (за исключением пары видов) неподвижны, как и часть палочковидных бактерий. Представители извитых форм имеют способность перемещаться. Движение осуществляется либо за счет изгибов тела, либо за счет жгутиков. Строение некоторых прокариотов таково, что жгутики по длине иногда существенно превышают длину самой клетки.

Споры – защитный механизм от неблагоприятных условий

Возможно, именно потому, что палочковидные бактерии особо чувствительны к меняющимся условиям среды, часть из них – бациллы – научилась вырабатывать споры.

споры бактерий

Клетка прокариотов не имеет ядра, а генетическую информацию ей важно защитить в первую очередь. Как только в природе изменяется один или несколько жизненно важных факторов, бациллы формируют споры. Они располагаются ближе к концу клетки, и в них надежно прячется кольцевая молекула ДНК. Одна клетка формирует одну эндоспору. В процессе спорообразования бациллы не меняют своей формы, в отличие от клостридий.

Споры имеют овальную или круглую форму, как только материнская клетка лизируется (ей придется выделить особые ферменты и саморазрушиться), они выходят наружу. В природе они могут сохраняться долгое время при самых неблагоприятных условиях. Их плотная оболочка защитит бактериальную хромосому от высушивания, холода и даже радиации. Споры не относятся к способам размножения, это особый вид защиты, чтобы бактерия смогла выживать в природе. Они будут спокойно ждать оптимальных условий для роста и развития, чтобы потом выпустить бактериальную клетку и дать ей жизнь.

Те разновидности микроорганизмов, которые не могут образовывать эндоспоры, имеют высокую устойчивость к агрессивным условиям среды, например, вибрионы. Их отличает способность размножаться при сравнительно небольших температурах – 23-37°C, устойчивость к щелочам. Некоторые вибрионы разрушают оболочки эритроцитов крови, разжижают желатин, образуют щелочь. Большинство из них сапрофиты, но есть и патогенные микроорганизмы.

Самыми известными являются холерные вибрионы. Они попадают в организм с пищей или водой. Их основная задача – пройти барьер, образуемый кислотной средой в желудке. В зоне риска лица с хронической формой заболеваний ЖКТ, на фоне которых кислотообразующая функция понижена. Пагубное воздействие на организм оказывают не сами холерные вибрионы, а их токсины. Они накапливаются, в результате организм обезвоживается, усиливается диарея, начинается рвота. Без адекватного лечения летальный исход наступает на вторые сутки.

бактерия, вызывающая холеру

Но клетка холерного вибриона чувствительна к высоким температурам, ей достаточно побыть около получаса в воде при температуре 52°C, чтобы погибнуть. Нагрев до 60°C убьет микроорганизм за 10 минут. А вот понижение температуры результата не даст. Клетка сохраняется в колодезных и речных водах до 3 мес., в водопроводной воде – до 1 мес. Зато ей крайне вредит присутствие хлора. Даже небольшие консистенции вещества способны обеззаразить воду с вибрионами холеры.

Есть различные формы бактерий, этот признак помогает им приспособиться к среде обитания, но вне зависимости от этого они вынуждены одинаково бороться за свое существование. К счастью для человека, идеальные условия для их размножения случаются нечасто и длятся недолго. В противном случае микроорганизмы самых разнообразных форм наводнили бы нашу планету за несколько дней.

Похожие статьи:
Загрузка...

__________________________

Остались вопросы? Задайте их в комментариях к статье, мы обязательно ответим