Морфологические формы бактерий

Что такое морфологические формы бактерий

Изучая понятие и морфологию бактерий, в первую очередь рассматривают форму клетки. Первые изображения и главная формулировка основных форм этих микроорганизмов были представлены А. ван Ливенгуком. Данная терминология и группировка используются и в современной науке. Основными формами бактерий являются:

• кокковидные, такие, как диплококки, стрептококки, стафиллококки;
• палочковидные, в виде бацилл;
• извитые, в том числе вибрионы, спириллы, спирохеты;
• ветвящиеся.

Термин «бактерии» произошел от греческого слова «bakterion», которое является уменьшительным от baktron, в переводе «трость», «посох».

Определенные виды бактерий характеризуются достаточно постоянными формами и размерами. Бактериальные клетки в длину могут составлять от 0,1 – 0,2 мкм до 10 – 15 мкм. Толщина микроорганизмов данного типа достигает 0,1 – 2,5 мкм. В среднем размеры бактерий варьируются в пределах 2 – 3*0,3 – 0,8 мкм.

Бактерии являются прокариотами. Достаточно длительное время морфология этих микроорганизмов была плохо изучена по причине их микроскопических размеров. Современная наука обладает широким спектром технологических ресурсов и огромным багажом знаний, что позволило значительно приумножить объем информации о бактериях.

Особенностью бактерий является способность изменять морфологические свойства при воздействии сторонних факторов, включая питательную среду, температурный режим, уровень влажности. Данное обстоятельство следует учитывать при изучении морфологии этих микроорганизмов.

В качестве эффективных методов исследования бактерий используют микроскопию и окрашивание. Изучение живых бактерий осуществляется с применением световых и электронных микроскопов в неокрашенных препаратах. Получить полную характеристику анализируемых микроорганизмов удается с помощью следующих научных методов:

1. Морфологический метод, в процессе которого морфология бактерий исследуется путем наблюдения за ними в микроскоп, что позволяет получить детальную информацию о подвижности, спорах и способах размножения микроорганизмов.
2. Культуральный метод предполагает изучение бактерий, помещенных в питательную среду, для определения их роста, размеров, окраса колонии и скорости размножения.
3. Физиологический метод направлен на изучение реакции микроорганизмов на температурные перепады, внешнее раздражение, кислород, способности к сбраживанию, реакции при контакте с различными средами.

Методология исследования бактерий позволяет определить видовую принадлежность микроорганизма и установить его морфологию. Процесс отличается сложностью и достаточно длителен по времени. Максимальной точностью полученных данных отличается метод окрашивания. С его помощью исследователям удается изучить строение бактерий под микроскопом. Как правило, микробов, находящихся в естественной среде, не представляется возможным рассмотреть в микроскоп. Окрашивание позволяет решить эту проблему. Данный способ изучения направлен не только на получение информации о морфологии микроорганизмов, но и определение ее вида. Распространенные виды бактерий характеризуются одинаковой морфологией, но при обработке окрашиваются в разные цвета.

Распространенные способы окрашивания:

1. Простой, с применением одной краски в виде фуксина или метиленовой синей.
2. Сложный, наиболее часто применяют, чтобы выявить возбудителя инфекции, подразумевает использование двух и более красителей методом по Граму или по Цилю.
3. Дифференцированный, представляет собой окрашивание жгутиков по методу Бениньетти и индицирование капсул по методу Гинса.

Классификация бактерий значительно усложняется по причине многообразия форм, биологической нестабильности и простоты в строении микроорганизмов. В настоящее время вопросы классификации все еще вызывают споры среди ученых.

Основу классифицирования составляют следующие направления в изучении бактерий:

• морфология;
• способы питания;
• энергетические источники;
• реакция на окрашивание;
• разновидности форм.

Ультраструктуру клетки бактерий изучают с помощью микроскопических методов:

• световой;
• люминесцентный;
• сухой, при наличии воздуха между объективом и линзой;
• фазово-контрастный;
• темнопольный;
• интерференционный;
• электронный.

Ультраструктуру бактериальной клетки считают ее уникальной характеристикой организационных процессов. Постоянными органоидами клетки бактерии являются:

• аналог ядра;
• цитоплазматическая мембрана;
• цитоплазма.

Временные включения:

• капсула;
• пили;
• клеточная стенка;
• споры;
• жгутики.

Нуклеоид представляет собой аналог ядра. В отличие от него не обладает собственными эукариотами, включая ядрышки, ядерную оболочку, гистоны. Нуклеоид хранит и передает генную информацию, которая содержится в одной хромосоме, имеющей вид замкнутого кольца. Плазмиды также играют роль носителей наследственной информации бактериальной клетки.

Цитоплазма представлена сложной системой со следующими включениями:

• рибосомы, отвечающие за синтез белков;
• гранулы, содержащие гликоген, полисахариды;
• волютин в виде полифосфатов;
• плазмиды, способны повышать устойчивость клетки.

С помощью электронного микроскопа можно рассмотреть состав бактериальной клетки, включая три ее слоя. В процессе роста клетка обретает свойства формировать специальные выпячивания, называемые мезосомами, обладающие следующими функциями:

• барьерная;
• энергетическая;
• транспортная.

Слизистая структура в клетке в виде капсулы характеризуется наличием четко выраженных границ, которые достаточно хорошо различаются под микроскопом. Изучение данной структуры возможно методом окрашивания мазка. При этом краситель образует около нее темный фон. Капсула обладает защитными свойствами против фагоцитоза бактерий и может реагировать на антитела. Благодаря клеточной стенке, бактериальная клетка сохраняет стабильную форму. Данное образование включает два слоя:

• внешний, пластичный слой;
• внутренний слой с постоянной структурой.

В составе клетки также присутствуют жгутики. Они представляют собой тонкие нити, которые обеспечивают подвижность клетки микроорганизма. Длина жгутиков превышает размер самой клетки. Данные образования характеризуются белковой структурой. Их количество варьируется в пределах от одного до нескольких тысяч. В зависимости от морфологии расположения жгутики прикреплены к одному концу клетки, либо могут покрывать ее поверхность.

Пили в виде ворсинок имеют в составе белковое вещество. Они обладают следующими функциями:

• прикрепление к поражаемой клетке;
• питательная функция;
• размножение;
• водно-солевой обмен;
• конъюгация или сближение.

Когда наступают неблагоприятные условия для роста и развития микроорганизмов, они формируют споры, благодаря которым сохраняют вид. Спорообразование не является методом продолжения рода. Многослойная оболочка и вялотекущие метаболические процессы обеспечивают спорам возможность в течение длительного времени находиться в состоянии покоя без движения до момента наступления благоприятных для развития бактерии условий.

Бактерии шаровидной формы

Сферическая форма характерна для бактерий в виде кокков. Данные виды отличаются по расположению клеток. В зависимости от данного признака бактерии шаровидной формы классифицируют, таким образом:

• микрококки, в которых каждая клетка расположена отдельно;
• диплококки, клетки которых по результату деления существуют парами;
• стрептококки, формируют цепочку после деления;
• сарцины, образуют связку с тремя направлениями;
• стафилококки, способны делиться во все направлениях, образую форму гвоздя.

Бактерии цилиндрической или палочковидной формы

Палочковидные бактерии группируют, исходя из формы, которая может быть правильной или неправильной. Другими критериями классификации являются размеры и схема расположения клеток. Последний параметр исследуют под микроскопом. Так как по результату деления каждая клетка продолжает жить отдельно, расположение клеток выглядит хаотичным.

Группы цилиндрических бактерий:

1. Риккетсии. Данные микроорганизмы являются внутриклеточными паразитами, обладающими очень малыми размерами до 2,0 мкм. В роли носителей данных микроорганизмов выступают клещи, блохи и вши, которые распространяют инфекцию. Бактерии могут менять форму и размеры, исходя из условий существования.
2. Хламидии. Такие бактерии представляют собой строгие или облигатные грамотрицательные микроорганизмы. Данные виды являются клеточными паразитами, которые могут размножаться лишь, находясь внутри клетки. Если хламидии расположены за пределами клетки, их форма будет круглой, а активность — отсутствовать.
3. Микоплазмы. Рассматриваемая группа лишена клеточной стенки. Такие микроорганизмы могут существовать в разных формах.

Извитые или спиралевидные бактерии

Бактерии с извитой формой классифицируют в зависимости от числа оборотов и характера витков. Вибрионы характеризуются слегка изогнутым видом, спириллы имеют несколько завитков правильной формы, а спирохеты содержат большое количество мелких завитков. Спиралевидные бактерии имеют вид штопорообразно извитых клеток.

Нитевидные формы бактерий

Существуют нитевидные бактерии с временными или постоянными нитями. Временные нити в некоторых случаях могут включать ветвления. Они формируют палочковидные бактерии, когда нарушаются условия их роста или регуляции клеточного деления. С момента восстановления механизма регуляции деления и типичных условий роста данные микроорганизмы возвращаются к стандартным для них размерам.

Отдельные клетки связываются в длинные нити с помощью слизи или образуют пленки. В качестве примеров можно привести бактерии Zoogloea и Bacteriogloea. Нитевидные формы образуют серобактерии и железобактерии. Важным свойством таких бактерий является высокий полиморфизм в виде индивидуальной изменчивости формы, которое не передается по наследству. Особенно ярко данная способность выражается при культивировании бактерий в условиях искусственной питательной среды. Различные факторы такие, как антибиотики и химические вещества, воздействуя на микроорганизмы, провоцируют формирование необычных по форме и величине клеток, которые обладают способностью ревертировать в начальное состояние при прекращении действия этих факторов.