Учебное пособие: Основи мікробіології

Цитозоль – це фракція цитоплазми, яка має гомогенну консистенцію. У молодих вегетативних клітин міститься 85% води. В воді утворюється колоїдна система з білків, нуклеотидів, БАР, вітамінів, осмотично-активних речовин, вуглеводів, мінеральних елементів, токсинів. Друга фракція включає різноманітні структурні елементи клітини: генетичний апарат, плазмідм, рибосоми, мезосоми, включення, внутрішньоклітинні структури, вакуолі.

Рибосоми – це органоїди, мають 10-20 нм в діаметрі і складаються з РНК (60%) та білка (40%).Кожна бактерія містить від 5000 до 50000 рибосом, які виконують важливу фізіологічні функцію – синтез білків. Під час активного синтезу білків рибосоми утворюють специфічні ланцюги - полісоми. Синтез білка йде в 2 етапи: за один етап нова молекула білка збільшується на одну молекулу амінокислоти.

Багато бактерій разом з хромосомною ДНК мають в цитоплазмі позахромосомні кільцеві або лінійні ДНК дуже невеликого розміру, які називають плазміди. В плазмідах закодована важлива інформація, що визначає життєдіяльність клітини в певних умовах, в тому числі хвороботворність, структуру ферментів, які дозволяють клітині знешкоджувати деякі антибіотики та інше.

Мезосоми – це тільця розміром 100 А, вони утворюються з ЦПМ. У ЦПМ існують інвагінації - складки. Вони мають форму бульбашок, можуть нагадувати сітку, можуть бути трубчасті, пластинчасті. Там локалізовані окисно-відновні ферменти, тобто енергетичний обмін. Поруч з цим мезосоми – місце прикріплення плазмід, синтезу ферментів.

Внутрішньомембранні структури виконують різноманітні функції. У прокаріот вони забезпечують дихання, захист від УФ променів, фотосинтез, окисно-відновні процеси. В них містяться бактерії, хлорофіл, каротин та інші пігменти.

Включення – гранули різної форми та розмірів або краплі. Наявність їх в клітині не можна вважати за постійну ознаку мікроорганізму, оскільки включення зв’язані з фізичними та хімічними умовами середовища існування та можуть розглядатися як запасні джерела енергії та поживних речовин.

Будова спори

екзоспоріум

зовнішня оболонка спори

внутрішня оболонка спори

корт екс (кора)

клітинна стінка зародку

цитоплазматична мембрана

цитоплазма з ядерною речовиною

Рис. Будова зрілої ендоспори

Спори бактерій – ендоспори – внутрішньоклітинні утворення круглої або овальної форми. При забарвленні бактерій за Грамом клітина – синя, а спора прозора. Продукція спор – стадія циклу розвитку паличкоподібних грам позитивних Bacillus та Clostridium (виняток Lactobacillus), яка виробилась в процесі еволюції в боротьбі за збереження виду. Функція спор бактерій – захист. Спори знаходяться в стані анабіозу – не розвиваються, не розмножуються, але зберігають життєздатність. При попаданні в благо приємні умови одна спора проростає в одну вегетативну клітину.

Спори утворюються в несприятливих умовах, під впливом фізичних та хімічних факторів: низька вологість, температура, висока концентрація речовин, радіація, УФ промені. Процес спороутворення йде від 18 до 72 годин і відбувається по стадіям. Спочатку утворюється спорогенна зона і проспора, потім йде дозрівання спори. На 1 етапі втрачається вода, розпадаються материнські білки, синтезується специфічна лише для спори діпіколінова кислота, активно поглинається кальцій, який з нею дає халатні комплекси. На 2 етапі йдуть формування багатошарової оболонки і всіх структур. Спора відрізняється від вегетативної клітини підвищеною стійкістю до несприятливих умов.

Властивості спор:

- термостійкість. В той час, коли вегетативні клітини гинуть при 80 °С за 10 хвилин, спори гинуть при автоклаву ванні протягом 24 хвилин при температурі 120°С при тиску 1 атм (1,61∙10³Па). У висушеному стані вони гинуть при нагріванні до 150-160°С протягом декількох годин.

Спори Clostridium botulinum витримують кип’ятіння протягом 5-6 годин. Спори окремих видів бактерій відрізняються особливою термостійкістю. Спори Clostridium botulinum можуть складати залишкову мікрофлору стерилізованих консервів, також спори Clostridium botulinum являються еталонною тест – культурою при науковому обґрунтуванні режимів стерилізації.

Терморезистентність спор обумовлена низьким вмістом води (до 40%, вона знаходиться у зв’язаному стані) та вмістом дипіколінату кальцію.

- хімічна стійкість спор обумовлена непроникністю багатошарової оболонки.

- стійкість до радіації, УФ-променів пов’язана зі значною концентрацією сірковмісних амінокислот (цисті, цистеїн).

В зовнішньому середовищі спори можуть зберігатись тисячі років.

Розрізняють декілька видів типів спороутворення (див. рис.). Якщо при утворенні спори в центрі клітини форма її не змінюється, то такий тип спороутворення називається бацилярним, він властивий представникам роду Bacillus. Коли клітина в середині потовщується та набуває вигляду веретина, то такий тип спороутворення називається клостридіальним (він характерний для збудника гниття білків Clostridium sporogenes). Іноді спора утворюється ближче до кінця клітини і тоді клітина набуває вигляду тенісної ракетки – це плектридіальний тип спороутворення (він притаманний збуднику ботулізму Clostridium botulinum). Клостридіальний та пектридіальний типи властиві бактеріям роду Clostridium.

Мікроміцети

Мікроміцети – це численна та різноманітна група, яка включає до 100 тисяч видів. Вони дуже поширені у природі і зустрічаються майже в усіх кліматичних зонах. Найбільш розповсюджені у грунтах, а також у водоймищах. Утворюють на поверхні субстратів цвіль різного кольору, тому їх називають плісеневими грибами.

За типом дихання – аероби і розвиваються переважно на поверхні субстрату. Але є і мікроаерофіли, які розвиваються при невисоких концентраціях кисню (<5%) і здатні проростати в середину субстрату.

За типом живлення гриби – хемогетеротрофи. Джерелом вуглецю для них можуть бути вуглеводи, органічні кислоти, білки.