Кокки стрептококки вибрионы бациллы спириллы

Без сомнения, бактерии являются самыми древними существами на Земле. Они задействованы на каждом этапе круговорота веществ в природе. За миллиарды лет своей жизни бактерии взяли под контроль такие процессы, как брожение, перегнивание, минерализация, переваривание и так далее. Маленькие, невидимые глазу бойцы находятся везде. Они живут на различных предметах, на нашей коже и даже внутри нашего организма. Чтобы полностью разобраться в их разнообразии, может понадобиться не одна жизнь. И все же попробуем рассмотреть основные формы бактерий, уделив особое внимание шаровидным одноклеточным организмам.

Царство бактерий, или Что изучает микробиология

Изучением царства бактерий занимается микробиология. Ученые этого направления систематизируют живые организмы в царства, анализируют морфологию, изучают биохимию, физиологию, течение эволюции и роль в экосистеме планеты.

Общее строение клеток бактерий

Все основные формы бактерий имеют особое строение. У них отсутствует ядро, окруженное мембраной, способной отделить его от цитоплазмы. Подобные организмы принято называть прокариотами. Многие бактерии окружены слизистой капсулой, вызывающей устойчивость к фагоцитозу. Уникальной чертой представителей царства является способность размножаться каждые 20-30 минут.

Бактериальные клетки могут иметь разную форму исходя из которой проведена их классификация:

1. Бактерии кокки (шаровидные).
2. Палочковидные (бактерии бациллы).
3. Извитые и изогнутые бактерии (вибрионы и спириллы).
4. Цепочкообразные бактерии (стрептококки).
5. Гроздевидные формы (стафилококки).

Рассмотрим более подробно бактерии шаровидные, имеющие общее название кокки.

Шаровидные (кокки): общие сведения о бактериях

Бактерии шаровидной формы обитают в почве, в воздухе, на продуктах. Попадая в благоприятную среду, клетка активно начинает процесс размножения. На поверхности образуются белые, серые, желтые или красные бактериальные колонии. В процессе размножения каждая шаровидная особь дробится надвое в любой плоскости. После деления бактерии шаровидные либо остаются независимыми, либо объединяются с другими кокками.

Подразделение на виды

Группа шаровидных бактерий неоднородна. Внутри нее происходит деление на различные виды:

• грамположительные сферические микрококки;
• округлые парные диплококки;
• стрептококки, связанные в бактериальную цепочку;
• образующие в результате деления квадрат тетракокки;
• образующие в результате деления куб сарцины;
• размножающиеся в спонтанных направлениях стафилококки.

Все эти бактерии-кокки имеют свои особенности, которые заключаются не только в способе деления. Это требует более подробного описания для каждого вида.

Особенности микрококков

На поверхностях микрококки расположены одиночными особями или неправильными скоплениями. При помещении микрококка на плотную питательную среду будет наблюдаться образование округлых гладких колоний нескольких цветов (белый, желтый, красный). Цвет зависит от пигментации клетки или выделения окрашенного продукта в окружающую среду.

Микрококки являются облигатными аэробами. Это значит, что им необходим кислород для дыхания. По способу питания эти бактерии (шаровидные микрококки) – сапрофиты, или факультативные паразиты. То есть они способны получать питательные вещества для развития и роста из отмерших или разложившихся тканей или питаются тканями другого организма.

Микрококки не патогенны, то есть не нарушают нормальную жизнедеятельность, работоспособность и целостность тканей. Большая часть этих микроорганизмов развивается в диапазоне температур от 25 до 30° С. Но некоторые из них выходят за этот диапазон и способны к размножению при температуре 5-8° С или не погибают при нагревании до 60-65° С.

В организме человека микрококки встречаются на кожных покровах, в полости рта, в дыхательных путях. Изредка на половых органах или конъюнктиве.

Особенности шаровидной бактерии диплококк

Гонококк имеет статус самой патогенной разновидности диплококков. Эти болезнетворные кокки имеют форму двойного боба. Но в некоторых случаях могут потерять типичную форму и образовывать кучки бактерий. Для выявления гонококков берется мазок и определяется число лейкоцитов в крови. Сегодня гонорея является самой распространенной венерической болезнью. Заболевание передается половым путем.

Пневмококки возбуждают не только крупозную пневмонию, но и отит или синусит. Бактерия имеет двойную ланцетовидную форму. Она неподвижна, а ее размер не превышает 1,25 мкм. Пневмококк является грамположительной бактерией.

Менингококк – парная бактерия, похожая на слипшиеся основанием булочки. По внешнему виду несколько напоминает гонококк. Сфера действия менингококков – слизистая оболочка мозга. Больные с подозрением на менингит обязательно госпитализируются.

Стафилококки и стрептококки: особенности бактерий

Рассмотрим еще две бактерии, шаровидные формы которых связываются в цепочки или развиваются в спонтанных направлениях. Это стрептококки и стафилококки.

Стрептококков множество в микрофлоре человека. При делении эти шаровидные бактерии создают бусы или цепочки микроорганизмов. Стрептококки могут стать причиной инфекционных и воспалительных процессов. Излюбленные места локализации – ротовая полость, ЖКТ, половые органы и слизистая дыхательных путей.

Стафилококки делятся во многих плоскостях. Они создают виноградные гроздья из бактериальных клеток. Способны стать причиной воспалительных процессов в любых тканях и органах.

Какие выводы должно сделать человечество

Человек слишком привык к тому, что является царем природы. Чаще всего он склоняется только перед грубой силой. Но на планете существует целое царство, в котором объединены невидимые глазу организмы. Они обладают самой высокой приспосабливаемостью к окружающей среде и оказывают влияние на все биохимические процессы. Умные люди давно поняли, что "маленький" не значит "бесполезный" или "безопасный". Без бактерий вообще жизнь на Земле просто остановится. А без внимательного отношения к болезнетворным бактериям – потеряет качество и постепенно вымрет.

Бактерии это одноклеточные организмы, лишенные хлорофилла.

Бактерии встречаются повсеместно, населяя все среды обитания. Наибольшее количество их находится в почве на глубине до 3 км (до 3 миллиардов в одном грамме почвы). Их много в воздухе (на высоте до 12 км), в организмах животных и растений (как живых, так и мертвых), не является исключением и организм человека.

Среди бактерий встречаются неподвижные и подвижные формы. Передви­гаются бактерии с помощью одного или нескольких жгути­ков, которые располагаются на всей поверхности тела или на определенном участке.

Клетки бактерий разнообразны по форме:

• шаровидные – кокки,
• палочковидные – ба­циллы,
• в форме запятой – вибрионы,
• извитые – спириллы.

Кокки :

Монококки: это отдельно расположенные клетки.

Диплококки: это парные кокки, после деления могут образовывать пары.

Гонококк Нейссера: возбудитель гонореи

Пневмококки: возбудитель крупозной пневмонии

Менингококки: возбудитель менингита (острое воспаление мозговых оболочек)

Стрептококки: это клетки округлой формы, которые после деления образуют цепочки.

α – зеленящие стрептококки

β – гемолитические стрептококки возбудители скарлатины, ангины, фарингита…

γ – не гемолитические стрептококки

Стафилококки: это группа микроорганизмов, которая не разошлась после деления, образует огромные беспорядочные грозди.

Возбудитель: гнойничковых заболеваний, сепсиса, фурункулов, абсцессов, флегмон, мастита, пиодермита и пневмонию у новорожденных.

Сарцины: это скопление кокков в группы в виде пакетиков по 8 и более кокков.

Палочковидные:

Это бактерии цилиндрической формы, похожие на палочки размером 1-5×0,5-1 мкм, чаще располагаются одиночно.

Собственно бактерии: это палочковидные бактерии, которые не образуют споры.

Бациллы: это палочковидные бактерии, которые образуют споры.

(бацилла Коха, кишечная палочка, возбудитель сибирской язвы, синегнойная палочка, возбудитель чумы, возбудитель коклюша, возбудитель мягкого шанкра, возбудитель столбняка, возбудитель ботулизма, возбудитель…)

Вибрионы:

Это слабо изогнутые клетки, напоминающие по форме запятые размером 1-3 мкм.

Холерный вибрион: возбудитель холеры. Обитает в воде, через которую происходит заражение.

Спириллы:

Это извитые микроорганизмы в виде спирали, с одни, двумя и более спиралевидными кольцами.

Безвредные бактерии, живущие в сточных водах и запруженных водоемах.

Спирохеты:

Это тонкие длинные топоровидные бактерии, представлены тремя видами: Трепонемы, Боррелия, Лертоспира. Для человека патогенна бледная трепонема – возбудитель сифилива передается половым путем.

Строение бактериальной клетки:

Структура бактериальной клетки хорошо изучена с помощью электронной микроскопии. Бактериальная клетка состоит из оболочки, наружный слой которой называется клеточная стенка, а внутренний – цитоплазматическая мембрана, а также цитоплазмы с включениями и нуклеотидами. Имеются дополнительные структуры: капсула, микрокапсула, слизь, жгутики, пили, плазмиды;

Наружная мембрана представлена липополисахаридами, фосфолипидами и белками. С ее внешней стороны расположен липо-полисахарид.

Между клеточной стенкой и цитоплазматической мембранами находится периплазматическое пространство, или периплазма, содержащая ферменты.

Цитоплазматическая мембрана прилегает к внутренней по­верхности клеточной стенки бактерий и окружает наружную часть цитоплазмы бактерий. Она состоит из двойного слоя липидов, а также интегральных белков, пронизывающих ее насквозь.

Цитоплазма занимает основной объем бактериальной клетки и состоит из растворимых белков, рибонуклеиновых кислот, включений и многочисленных мелких гранул – рибосом, ответст­венных за синтез белков. В цитоплазме имеются различные включения в виде гранул гликогена, полисахаридов, жирных ки­слот и полифосфатов.

Нуклеотид – эквивалент ядра у бактерий. Он расположен в цито­плазме бактерий в виде двух нитчатой ДНК, замкнутой в кольцо и плотно уложенной наподобие клубка. Обычно в бактериальной клетке содер­жится одна хромосома, представленная замкнутой в кольцо мо­лекулой ДНК.

Кроме нуклеотида в бактериальной клетке могут находиться внехромосомные факторы наследственности – плазмиды, пред­ставляющие собой ковалентно замкнутые кольца ДНК и способ­ные к репликации независимо от бактериальной хромосомы.

Капсула - слизистая структура, прочно связанная с клеточной стенкой бактерий и имеющая четко очерченные внешние грани­цы. Обычно капсула состоит из полисахаридов, иногда из поли­пептидов,

Многие бактерии содержат микрокапсулу – слизистое образова­ние, выявляемое лишь при электронной микроскопии.

Жгутики бактерий определяют подвижность клетки. Жгутики представляют собой тонкие нити, берущие начало от цитоплазматической мембраны, они прикреплены к цитоплазматической мембране и клеточной стенке специальными дисками, имеют большую длину, они состоят из белка – флагеллина, закрученного в виде спирали. Жгутики выяв­ляют с помощью электронного микроскопа.

Споры - своеобразная форма покоящихся грамположительных бактерий, образующихся во внешней среде при неблагопри­ятных условиях существования бактерий (высушивание, дефицит питательных веществ и др.).

L-формы бактерий.

У многих бактерий при частичном или полном разрушении клеточных стенок образуются L-формы. У некоторых они возникают спонтанно. Обра­зование L-форм происходит под действием пенициллина, который нарушает синтез мукопептидов клеточной стен­ки. По морфологии L-формы разных видов бактерий сходны между собой. Они представляют шаровидные, образования различной величины: от 1-8 мкм до 250 нм, они способных, как и вирусы, прохо­дить через поры фарфоровых фильтров. Однако в отли­чие от вирусов L-формы можно выращивать на искусст­венных питательных средах, добавляя к ним пенициллин, сахара, лошадиную сыворотку. При удалении из пита­тельной среды пенициллина L-формы вновь превращают­ся в исходные формы бактерий.

В настоящее время получены L-формы протея, кишечной палочки, холерного вибриона, бруцелл, возбудителей газовой гангрены и столбняка и других микроорганизмов.

Грамположительные микроорганизмы (гр + м/о).

К ним относят : золотистый и эпидермальный стафилококк и стрептококк.

Место обитания : верхние дыхательные пути и кожа.

Резервуар : кожа, воздух, предметы ухода, мебель, постельные принадлежности, одежду.

При высушивании не погибают.

Размножение: вне человека не размножаются, но способны к размножению в продуктах питания при не правильном хранении.

Передаются : воздушно-капельным и контактно-бытовым путем.

Грамотрицательные микроорганизмы (гр – м /о).

К ним относят : кишечная палочка, клебсиелла, цитробактер, протей, синегнойная палочка.

Место обитания : кишечник, слизистая мочевыводящих и дыхательных путей…

Резервуар : влажная ветошь, щетки для мытья посуды, дыхательная аппаратура, влажные поверхности, лекарственные и слабые дез. растворы.

При высушивании погибают.

Размножение: накапливаются во внешней среде, в дез. растворах с заниженной концентрацией.

Передаются : воздушно-капельным и контактно-бытовым путем.

Морфология бактерий (прокариот)

Форма и размеры бактерий

По форме клеток бактерии подразделяются на три основные группы: шаровидные, или кокки, палочковидные и извитые (рис. 1).

Кокки (греч. kokkos — зерно, лат coccus — ягода). Имеют сферическую форму в виде правильного шара, эллипса, боба, ланцета. В зависимости от взаимного расположения клеток после деления различают: микрококки, или монококки, стафилококки, диплококки, стрептококки, тетракокки и сарцины.

Рис. 1. Основные формы бактерий

а — микрококки; б — диплококки и тетракокки; в — сарцины; г — стрептококки; д — стафилококки; е. ж — палочковидные бактерии; з — вибрионы; и — спириллы; к — спирохеты

Микрококки (лат. micrococcus — маленький) делятся в равных плоскостях и располагаются одиночно, парами или беспорядочно. Сапрофиты, обитают в почве, воде, воздухе. Например, Micrococcus luteus.

Стафилококки (греч. staphyle — виноградная гроздь) — кокки, делящиеся в различных плоскостях и располагающиеся несимметричными гроздями, иногда одиночно, парами, тетрадами. Сапрофиты и патогенные. Например, Staphylococcus aureus.

Диплококки (греч. diploos — двойной) делятся в одной плоскости, образуя попарно соединенные кокки. Например, Azotobacter chroococcum.

Стрептококки (греч. streptos — цепочка) — кокки, расположенные в виде цепочки, встречаются одиночные и парные клетки, иногда тетрады. Образуются при делении в одной плоскости. Сапрофиты и патогенные. Например, Streptococcus pyogenes.

Тетракокки (греч. tetra — четыре) — кокки, которые делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и располагаются по четыре.

Сарцины (лат. sarcio — связываю) — кокки, делящиеся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях и образующие правильные пакеты по 8—16 клеток и более. Сапрофиты, встречаются в воздухе, почве, кишечнике животных и человека. Например, Sarcina ureae.

Палочковидные бактерии. Это самая многочисленная группа прокариот. Они имеют осевую симметрию и цилиндрическую форму тела с округлыми или заостренными концами. Палочковидные формы делят на две группы: неспоровые палочки — бактерии (Bacterium) и палочки, образующие споры, — бациллы (Bacillus). Палочки, у которых диаметр споры превышает ширину вегетативной клетки, принято называть клостридиями (Clostridium).

В зависимости от взаимного расположения клеток палочковидные бактерии подразделяют на одиночные и бессистемные скопления, диплобактерии и диплобациллы (располагающиеся попарно), а также стрептобактерии и стрептобациллы (формы, образующие длинные или короткие цепочки). Сапрофиты и патогенные виды. Например, Bacillus anthracis, Clostridium tetani.

К палочковидным формам также относят коринебактерии и фузобактерии.

Коринебактерии….греч. korync — булава) — прямые или изогнутые палочки с булавовидными утолщениями на концах. Сапрофиты, патогенны для животных и человека. Например, Corynebacterium pseudotuberculosis и др.

Фузобактерии — длинные, толстые, с заостренными концами палочки. Имеются патогенные виды — возбудитель некробактсриоза (Fusobacterium necrophorum).

Извитые бактерии. Обладают спиральной симметрией. К ним относятся вибрионы, спириллы и спирохеты.

Вибрионы (лат. vibrio — извиваюсь). Клетки вибрионов имеют цилиндрическую изогнутую форму, образуя 1/4—1/2 завитка спирали, и напоминают запятую. Сапрофиты и патогенные. Например, Vibrio cholerae.

Спириллы (лат, spira — изгиб) — бактерии, имеющие форму спирально извитых палочек с 4—6 витками. Обитают в пресной и морской воде. Преимущественно сапрофиты (Spirillum volutans); к патогенным видам относятся S. minus и кампилобактсры (Campylobacter fetus).

Спирохеты (spirochaeta; греч. speira — изгиб и chaite — длинные волосы) — прокариоты спирально извитой формы. У спирохет выявляется два типа витков: первичные — образованные изгибами протоплазматического цилиндра, и вторичные — представляющие изгибы всего тела. Спирохеты — эластичные спиралевидные длинные клетки, состоящие из осевой нити (аксистиля), цитоплазмы с рибосомами и включениями, нуклеоида, мезосом, цитоплазматической мембраны и клеточной стенки. Тонкая эластичная клеточная стенка состоит из наружной липопротеидной мембраны и несплошного слоя паптидогликана. Осевая нить растянута на всю длину клетки, выполняет локомоторную и опорную функции, содержит пучок из 2—150 аксиальных (опорных) фибрилл, состоящих из аминосахара кутина. Количество и величина фибрилл у разных видов неодинаковы. Протоплазматический цилиндр упакован спиралевидно и окружен аксиальными фибриллами, прикрепляющимися к дискам на его концах. Фибриллы заключены в перипласте (между цитоплазматической мембраной и клеточной стенкой). Движение спирохет осуществляется за счет активного сокращения осевой нити и протоплазматического цилиндра; формы движения разнообразны: вращательное, поступательное, сгибательное.

Размножаются поперечным делением. В неблагоприятных условиях спирохеты могут переходить в цисту — укороченную и свернутую в спираль, окруженную прочной оболочкой клетку.

По морфологии (размерам, числу и форме завитков), количеству осевых фибрилл, характеру движения, типу биологического окисления, экологии, патогенности в пределах группы спирохет дифференцируют: спирохеты, кристиспиры, трепонемы, боррелии и лептоспиры.

Спирохеты и кристиспиры обитают в открытых водоемах, иле, сточных водах; для позвоночных непатогенны. Кристиспиры — гигантские прокариоты (28—150 мкм) спирально изогнутой формы с плоской зернистой килевидной мембраной (криста), идущей вдоль тела клетки. Число фибрилл более 100.

Трепономы — спиралевидно извитые эластичные бактерии, размер 0,1—0,5, 5—20 мкм; осевая нить состоит из 1 или 4 фибрилл; хорошо выражены равномерные или неравномерные завитки; подвижны. Типовой вид — Treponema pallidum.

Боррелии — извитые нитевидные бактерии, размер 0,2— 0,5 Х5—30 мкм; осевая нить состоит из 15—20 параллельных фибрилл.

Лептоспиры — спиралевидные бактерии диаметром 0,1—0,25 мкм и длиной 6—30 мкм, формирующие около 20 мелких, тесно расположенных первичных завитков и 1—2 вторичных, придающих клетке форму, букв Г, S, С. Осевая нить состоит из 2 фибрилл. Главный тип движения — вращательно-поступательный. Например, Leptospira interrogans.

Бактерии не видимы невооруженным глазом. Поэтому для их изучения используют световые и электронные микроскопы. Клетки бактерий измеряются в микрометрах (1 мкм =10" м), элементы тонкого строения — в нанометрах (1нм = 10 м). Предел разрешения светового микроскопа составляет 0,2 мкм, современных моделей электронных микроскопов — 0,15—0,3 нм. Средние размеры прокариот лежат в пределах 0,5—3 мкм. Наиболее стабильны кокчи — их размер 0,5—2 мкм. Палочковидные формы обычно длиной 2—10 и шириной 0,5—1 мкм, мелкие палочки соответственно 0,7—1,5 и 0,2—0,4 мкм.

В 1967 г. Адлер описал мини-клетки. Они примерно в 10 раз меньше исходных бактерий, не содержат хромосомную ДНК и имеют только плазмидную. Среди бактерий могут быть гиганты, достигающие в длину 125 мкм и более. Размеры спирохет 0,2—0,75 х 5—500 мкм.

Бактерии

Большая часть микробов относится к группе бактерий. Эта группа широко распространена в природе, наиболее хорошо изучена, поэтому изучение микробов обычно начинают с бактерий.

Бактерии по форме своих клеток разделяются: на шаровидные - кокки, палочковидные или цилиндрические - собственно бактерии - и извитые - вибрионы и спириллы. Кроме того, имеются еще нитевидные бактерии и миксобактерии. Между всеми этими группами имеются многочисленные и часто незаметные переходы, например кокко-бактерии и др.

Кокки в свою очередь разделяются по их сочетанию друг с другом на несколько подгрупп. Микрококки располагаются поодиночке, диплококки - попарно, а стрептококки располагаются в виде цепочки. Все они делятся только в одной плоскости. Тетракокки располагаются в сочетании из четырех клеток, потому что делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Сарцины (sarcio - связывать) делятся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, поэтому располагаются в сочетании 8-16 клеток вместе в виде тюков, кубиков. Стафилококки расположены без определенного порядка в виде гроздьев, делятся они во многих плоскостях.

Среди кокков наиболее важное практическое значение имеет стрептококк, участвующий в молочнокислом брожении. Один из его видов, попадая в чаны со свекловичным соком, превращает его целиком в слизистую массу, причиняя этим большие убытки на сахарных заводах. Многие кокки вызывают различные заболевания человека и животных. К диплококкам относятся возбудители воспаления легких, менингита и др., к стрептококкам - возбудитель ангины. Стафилококк, имеющий золотистый пигмент вызывает гнойные процессы. Все эти возбудители могут вызывать сепсис - заражение крови.

Рис. 1. Различные формы бактерий: 1 - кокки; 2 - диплококки; 3 - тетракокки; 4 - стрептококки (собранные цепочкой); 5 - сардины (таблички); 6 - бациллы; 7 - спириллы; 8 - вибрионы; 9 - нитчатые формы; 10 - серобактерии

Палочковидные бактерии составляют наиболее обширную группу. Они имеют цилиндрическую форму. Клетки большей частью расположены одиночно, у некоторых видов соединены попарно (диплобактерии) или в виде цепочки (стрептобактерии). Размеры их в длину 1-5 мк, в поперечнике 0,5-1 мк. Размеры клеток этой группы очень разнообразны. Имеются бактерии, стоящие на грани видимости в оптическом микроскопе (Dialister pneumosintes 0,1×0,15 мк), и настоящие гиганты в несколько десятков микрон, например некоторые серобактерии. Среди бактерий этой группы очень много полезных микробов, например нитрификаторы, и бактерии, усваивающие азот из воздуха и др. Но к этой группе относится много возбудителей инфекционных заболеваний: сибирской язвы, бруцеллеза, столбняка, кишечных инфекций.

Извитые бактерии называются спириллами, если имеют вид спирали с несколькими завитками, и вибрионами, если имеют один завиток, не превышающий 1 /₄ оборота спирали.

Вибрионы представляют собой слабоизогнутые клетки, несколько напоминающие запятую, длина их 1-3 мк. Спириллы - довольно крупные клетки длиной 5-30 мк при толщине 0,25-1 мк. Те и другие подвижны, имеют жгутики. Типичными представителями вибрионов являются возбудитель холеры и водные вибрионы, очень похожие на холерного вибриона, но неболезнетворные, обычные обитатели пресных водоемов, так же как и спириллы.

Нитчатые бактерии представляют собой длинные нити из соединенных вместе клеток. Нити часто бывают покрыты общим влагалищем и являются колониальными организмами. Это главным образом водные микроорганизмы. Одни из них свободно плавают в воде, другие прикрепляются к подводным предметам. Нитчатые бактерии размножаются путем распада нитей на клетки, а также при помощи гонидий - подвижных или неподвижных клеток размножения. Серобактерии и железобактерии, входящие в эти группы, принимают деятельное участие в превращениях серы и железа.

Рис. 2. Нитчатые бактерии Crenothrix polyspora (железобактерии): 1 - дерновинка из сидячих нитей, увел. 60; 2 - молодая нить (а), нить с одним рядом микрогонидий (б), нити с микрогонидиями (в, г), увел. 750

Миксобактерии (слизистые бактерии) являются наиболее высокоорганизованными бактериями. Большинство видов имеет хорошо оформленное ядро. Клеточная стенка у них эластична, поэтому они могут изгибаться и менять форму тела. Миксобактерии имеют сложный цикл развития. Палочки, постепенно укорачиваясь, превращаются в кокковидные формы - микроцисты. Размножаются делением или перешнуровыванием. После окончания вегетативного размножения клетки образуют скопления, которые покрываются слизистой уплотненной оболочкой. Несколько таких скоплений одевается общей оболочкой, и образуется плодовое тело. У некоторых видов плодовые тела находятся на ножках, состоящих из высохшей слизи, часто плодовые тела окрашены в розовый, красный, желтый и другие цвета. Большинство миксобактерий встречается в навозе, на гниющей древесине, опавших листьях, в почве. Они принимают деятельное участие в разложении органических веществ, особенно клетчатки. У миксобактерий имеется ряд видов, обладающих отчетливо видимым в световом микроскопе ядром, делящимся при делении клетки. Обособленные ядра имеют бактерии и из семейства Каулобактер, к которым относится нитробактер. Миксобактерий подвижны, но жгутиков не имеют. Передвигаются реактивным способом, отталкиваясь при помощи выделяемой ими слизи.

Рис. 3. Плодовые тела миксобактерий (Archangium thaxteri)

Внутреннее строение бактерий остается еще недостаточно изученным в связи с техническими трудностями в методике исследования.

Бактериальная клетка построена по типу растительной клетки. Она имеет оболочку, протоплазму, ядерное вещество. Кроме того, некоторые виды бактерий имеют капсулу, жгутики и споры.

Наличие ядерного вещества у бактерий давно доказано химическими методами. Но имеются большие разногласия среди исследователей относительно структуры ядерного вещества. Одни исследователи считают, что у бактерий нет обособленного ядра, а ядерное вещество находится в распыленном (диффузном) состоянии в цитоплазме. Другие ученые находили дифференцированное ядро со сложным делением (кариокинез). Возможно, разные формы бактерий имеют различные структуры ядерного вещества.

При изучении срезов клетки в электронном микроскопе обнаружена ядерная структура, расположенная продольно в центре цитоплазмы в виде плотного однородного тяжа, окрашивающегося ядерными красками. Но эта структура имеет более простое строение, чем ядра высших организмов, она не имеет ядерной оболочки. Поэтому ее называют нуклеоидом. Большая часть нуклеоида заполнена фибриллами (нитями) дезоксирибонуклеиновой кислоты.

Рис. 4. Схема строения бактериальной клетки: 1 - нити дезоксирибонуклеиновой кислоты; 2 - рибосомы; 3 - эргастоплазматическая система; 4 - митохондрия; 5 - вакуоля; 6 - оболочка клетки; 7 - гликоген; 8 - волютин; 9 - цитоплазматическая мембрана

Цитоплазма представляет собой коллоидную систему, состоящую из воды, липоидопротеинового комплекса, разных солей. В молодых клетках протоплазма оптически однородна, в дальнейшем появляются вакуоли и зернистость. В протоплазме встречаются различные включения: гранулеза, жир, волютин и др. Гранулеза и гликоген являются запасными питательными веществами, относящимися к полисахаридам. Они наблюдаются обычно у спороносных, маслянокислых и пектиноразлагающих бацилл. В клетках, окисляющих сероводород, откладываются капли серы. Липопротеиновые включения легко наблюдать у спороносных бацилл-сибиреязвенной и сенной палочек, у спирилл. Волютин - азотистое соединение, включающее полифосфаты и РНК. Величина зерен волютина может достигать 0,5 мк. Метиленовой синькой они окрашиваются в фиолетовый цвет, а цитоплазма - в синий (метахромазия). Волютин содержат Spirillum volutans, молочнокислые и уксуснокислые бактерии, Azotobacter дифтерийная палочка. Наличие включений используется иногда для определения вида некоторых бактерий. Так, дифтерийную палочку определяют по наличию и особому расположению в ней волютина. Включения эти являются запасными веществами в клетке. В клетках могут находиться оксалаты - щавелевокислые соли, представляющие собой конечные продукты окисления питательных веществ.

Кроме того, в цитоплазме находятся органоиды, активно участвующие в обмене веществ. Так, в ней рассеяно множество мелких зернышек, богатых рибонуклеиновой кислотой. Их называют рибосомами, они имеют величину около 150 Å, поэтому видимы только в электронном микроскопе. В них происходит синтез белков. Имеются также более крупные зерна типа митохондрий высших организмов, в них осуществляются энергетические процессы клетки. Они содержат системы окислительно-восстановительных и других ферментов. При электрономикроскопии в цитоплазме были найдены особые мембранные двухслойные структуры с канальцами, названные эндоплазматической сетью. Вдоль этих мембран расположено много рибосом.

Цитоплазма непосредственно окружена более плотной цитоплазматической мембраной (пленкой), состоящей из липоидного и протеинового слоев. Она полупроницаема, обусловливает проникновение в клетку различных веществ и содержит некоторые ферменты. Обнаруживают ее при помощи электронного микроскопа.

Оболочка, или клеточная стенка, как и у высших растений, служит наружным скелетом и определяет форму клетки, хотя не содержит клетчатки. Оболочка прочна, эластична, снаружи бывает окружена слизью. Она трудно прокрашивается, поэтому обнаруживают ее при помощи плазмолиза. Клетки помещают в гипертонический раствор поваренной соли, и они при этом теряют воду. Цитоплазма и цитоплазматическая мембрана теряют воду, уменьшаются в объеме и частично отходят от оболочки.

Оболочка состоит из липопротеидов и из полисахаридов, расположенных мозаично.

Под действием некоторых антибиотиков и фермента лизоцима оболочка разрушается, при этом палочковидные и подвижные клетки превращаются в шаровидные и неподвижные, но продолжают свое существование. Такие клетки бактерий, лишенные оболочки, называются протопластами. Они легко погибают при неблагоприятных условиях, при которых бактериальная клетка с оболочкой продолжает существование.

Капсула является производной оболочки и образуется из ее наружного слизистого слоя. Этот слизистый футляр клетки иногда бывает больше, чем сама клетка. Слизистое вещество (полисахариды и мукопротеины) капсулы плохо воспринимает окраску, поэтому капсула легко обнаруживается в виде светлого, неокрашенного ободка вокруг окрашенных микробных тел и фона мазка. У некоторых патогенных бактерий капсула закрепилась в процессе эволюции как полезное для них образование, предохраняющее от защитных сил макроорганизмов, поэтому такие бактерии образуют капсулу в организме человека и животных, а во внешней среде теряют ее (пневмококк, палочка сибирской язвы).

Капсулы образуют азотобактер, стрептококк, называемый лейконостоком, некоторые уксуснокислые бактерии; иногда бывают заключены в общую капсулу по несколько клеток (зооглея), например у лейконостока.

Жгутики являются органами движения многих бактерий. Это тонкие, нитевидные, извитые образования, производные цитоплазмы. Длина жгутиков во много раз превосходит длину тела бактерий, достигая 30 мк и более, но поперечник жгутиков исключительно мал (0,02-0,5 мк), поэтому жгутики невидимы в оптическом микроскопе. Для изучения их в оптическом микроскопе применяются особые способы окраски, увеличивающие поперечник жгутиков. И тогда они хорошо видны в электронном микроскопе, а также в фазово-контрастном.

Число и расположение жгутиков бывает различным. Одни виды имеют всего один жгутик (монотрихи), другие несколько жгутиков (лофотрихи), чаще же жгутики располагаются по всей поверхности клетки (перитрихи). Большинство подвижных видов проходит за секунду расстояние, близкое к размерам их тела. Холерный вибрион при величине в 2 мк проходит за секунду до 30 мк. При потере жгутиков жизнедеятельность клетки не прекращается. Отличие подвижных видов от неподвижных определяют в висячей капле воды, при этом необходимо отличать активную подвижность от броуновского движения, свойственного всем взвешенным в жидкости мелким частицам, в том числе и неподвижным бактериям.

Споры - округлые блестящие тельца, лежащие внутри клетки, образуются у некоторых видов бактерий на определенной стадии развития, чаще при неблагоприятных внешних условиях, например при голодании. Развитие споры в клетке протекает в течение полутора часов, редко в течение суток. Вначале в клетке возникает проспора, в нее переходит вся ДНК клетки. Затем она покрывается плотной оболочкой и становится зрелой спорой. Бацилла образует одну спору. Таким образом, спорообразование есть приспособление к сохранению вида, выработавшееся в процессе эволюции. Это не процесс размножения, как у грибов. Спора (покоящаяся) при благоприятных условиях (влажность, тепло) прорастает, превращаясь опять в палочку (вегетативная форма). Споры очень устойчивы к внешним воздействиям. В почве они могут сохраняться десятки лет. Сенная палочка выдерживает температуру в 100°С 3 часа.

Такая устойчивость спор затрудняет борьбу с инфекциями, вызывающими болезни у людей и животных, со спорообразующими бактериями при консервировании пищевых продуктов.

Ферментативная активность у спор прекращается, ибо в спорах вода переходит в связанное состояние с коллоидами протоплазмы. Это свойство и другие физико-химические изменения, а также плотная, плохо проницаемая оболочка обусловливают стойкость спор. Спорообразование - стойкий видовой признак, однако при изменении некоторых внешних условий способность спорообразования может навсегда утратиться (аспорогенные расы).

Бактерии, образующие споры, называются бациллами, а не образующие споры - бактериями.

Споры могут находиться в центре клетки, ближе к одному из концов клетки (субтерминально) или же на конце палочки (терминально). У некоторых спорообразующих видов диаметр споры превышает диаметр бактериальной клетки и клетка принимает форму веретена, поэтому такие бактерии называют клостридиями (closter - веретено). К ним принадлежат, например, клостридии масляно-кислого брожения. У столбнячной палочки спора шире в поперечнике, расположена на самом конце палочки и придает ей форму булавки.

Среди палочковидных бактерий спорообразующих видов меньше, чем неспорообразующих. У кокков и извитых форм образование спор имеется только у единичных видов, например: из кокков у Sarcina ureae, разлагающих мочевину, у извитых Desulfovibrio desulfuricans, причем у последнего образование спор бывает только при температуре 45-50°.

Некоторые бациллы вызывают заболевания человека, животных, например: палочка сибирской язвы, которая в организме больного спор не образует, палочка столбняка, возбудитель газовой гангрены.