Морфология споры бактерий. Строение споры бактерий. Структура споры бактерий.

Добавил пользователь Skiper
Обновлено: 21.12.2024

Изучение ультраструктуры бактер/клетки стало возможным после появления электронных микроскопов. Поверхностные структуры бактерий: капсулы, жгутики, ворсинки, клеточная стенка, под ней – цитоплазматич мембрана. Внутр структуры: цитоплазма, в кот-й - органеллы: нуклеоид, рибосомы и мезосомы (мембранные образования), а также включения и споры (у спорообразующих).

Жгутики – состоят из белка флагеллина (сокращ-ся). 1 жгутик – монотрихи, пучок – лофотрихи, жгутики на обоих полюсах клетки – амфитрихи, на всей поверхности – перитрихи. Жгутики обеспечивают движение бактерий: беспорядочное, хемотаксис, фототаксис, аэротаксис (от конц-и О₂). Скорость зависит от расположения жгутиков, св-в питат/среды. Жгутики имеют антигенные св-ва.

Пили (ворсинки, фимбрии) – тонкие, полые нити из белка длиной 0.3-10 мкм, толщиной 10 нм. Двигательной ф-и нет. Типы: I общий – обеспечивают прикрепление бактерий к клеткам хозяина, кол-во – до нескольких тысяч. II половые пили – кол-во 1-4 на клетку, участвуют в размножении.

Капсула – непрочно связана с поверхностью клетки. Ф-и: защитная, адгезивная.

Клеточная стенка – состоит из пептидогликана. Нет клет/стенки у микоплазм и L-форм бактерий. Хим/состав клет/стенки и её строение хар-ны для определённых групп прокариотов и служат их отличием. По отношению к окраске по Граму бактерии делятся на грам(+) и грам(-). Ф-и: придаёт определённую форму; защитная; имеет на своей поверхности разные рецепторы; через клет/стенку происходит питание и выделение. Пептидогликан придаёт стенке ригидность и эластичность, с ним связаны антигены у грам(+) бактерий. У грам(-) в пептидогликан входит липополисахарид, обладает антигенными и токсич св-вами – эндотоксин.

Цитоплазматич мембрана – под клет/стенкой. Это липопротеин (15-30% липидов, 50-70% протеинов, 2-5% углеводов и РНК). Ф-и: регуляция поступления метаболитов и ионов, участие в метаболизме, репликации ДНК, спорообразовании.

Мезосомы – производные цитоплазматич мембраны, связаны с нуклеоидом. Расположены у грам(-) – в форме петли, у грам(+) – концентрически, как пузыри, трубочки. Ф-я: участие в делении, спорообраз-и.

Цитоплазма – сложная коллоидная система: 75% воды + минер в-ва, белки РНК, ДНК.

Нуклеоид – ядро бактерий. Нет ядерной мембраны и хромосом, не делится митозом. Состоит из белков гистонов. Содержит 1 молекулу ДНК, РНК и белки. В цитоплазме могут быть также меньшие по массе молекулы ДНК – плазмиды. В молекуле ДНК закодирована вся наследственная информация клетки.

Рибосомы – рибонуклеопротеидные частицы. Ф-я: белоксинтезирующая. Рибосомы бактерий не объединены в эндоплазматическую сеть – в отличие от эукариотов.

Включения – это продукты метаболизма. Используются как запасные питат в-ва (это – гликоген, крахмал, сера, полифосфат).

2. Спора бактерий.

Морфология споры бактерий. Строение споры бактерий. Структура споры бактерий.

Прокариоты отличаются от эукариот по ряду основных признаков:

1.Отсутствие истинного дифференцированного ядра (ядерной мембраны).

2.Отсутствие развитой эндоплазматической сети, аппарата Гольджи.

3.Отсутствие митохондрий, хлоропластов, лизосом.

4.Неспособность к эндоцитозу (захвату частиц пищи).

5.Клеточное деление не связано с циклическими изменениями строения клетки.

6.Значительно меньшие размеры (как правило). Большая часть бактерий имеет размеры 0,5- 0,8 микрометров (мкм) х 2- 3 мкм.

По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов:

1.Шаровидные или кокки ( с греч.- зерно).

Кокковидные бактерии (кокки) по характеру взаиморасположения после деления подразделяются на ряд вариантов:

2.Диплококки. Деление этих микроорганизмов происходит в одной плоскости, образуются пары клеток. Среди диплококков много патогенных микроорганизмов- гонококк, менингококк, пневмококк.

3.Стрептококки. Деление осуществляется в одной плоскости, размножающиеся клетки сохраняют связь (не расходятся), образуя цепочки. Много патогенных микроорганизмов- возбудители ангин, скарлатины, гнойных воспалительных процессов.

4.Тетракокки. Деление в двух взаимоперпендикулярных плоскостях с образованием тетрад (т.е. по четыре клетки). Медицинского значения не имеют.

5.Сарцины. Деление в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, образуя тюки (пакеты) из 8, 16 и большего количества клеток. Часто обнаруживают в воздухе.

6.Стафилококки (от лат.- гроздь винограда). Делятся беспорядочно в различных плоскостях, образуя скопления, напоминающие грозди винограда. Вызывают многочисленные болезни, прежде всего гнойно - воспалительные.

Палочковидные формы микроорганизмов.

1.Бактерии - палочки, не образующие спор.

2.Бациллы - аэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры обычно не превышает размера (“ширины”) клетки (эндоспоры).

3.Клостридии - анаэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры больше поперечника (диаметра) вегетативной клетки, в связи с чем клетка напоминает веретено или теннисную ракетку. Необходимо иметь в виду, что термин “бактерия” часто используют для обозначения всех микробов - прокариот. В более узком (морфологическом) значении бактерии - палочковидные формы прокариот, не имеющих спор.

Извитые формы микроорганизмов.

1.Вибрионы и кампилобактерии - имеют один изгиб, могут быть в форме запятой, короткого завитка.

2.Спириллы - имеют 2- 3 завитка.

3.Спирохеты- имеют различное число завитков, аксостиль - совокупность фибрилл, специфический для различных представителей характер движения и особенности строения (особенно концевых участков). Из большого числа спирохет наибольшее медицинское значение имеют представители трех родов- Borrelia, Treponema, Leptospira.

Некультивируемые формы бактерий.

У многих видов грамотрицательных бактерий, не образующих спор, существует особое приспособительное состояние - некультивируемые формы. Они обладают низкой метаболической активностью и активно не размножаются, т.е. не образуют колоний на плотных питательных средах, при посевах не выявляются. Обладают высокой устойчивостью и могут сохранять жизнеспособность в течение нескольких лет. Не выявляются классическими бактериологическими методами, обнаруживаются только при помощи генетических методов ( полимеразной цепной реакции- ПЦР).

Споры – форма покоящихся грамположительных бактерий. Споры образуются при неблагоприятных условиях существования бактерий (высушивание, дефицит питательных веществ и др.). При этом внутри одной бактерии образуется одна спора. Образование спор способствует сохранению вида и не является способом размножения. Спорообразующие палочковидные аэробные бактерии, у которых размер споры не превышает диаметр клетки, называются бациллами. Спорообразующие палочковидные анаэробные бактерии, у которых размер споры превышает размер бактериальной клетки, называются клостридиями.

Схема образования споры (по Г.Шлегелю). А и Б – образование септы. В и Г – окружение протопласта споры мембраной материнской клетки. Д – формирование кортекса и оболочек споры. Е – схема строения зрелой споры: 1 – цитоплазма с нуклеоидом; 2 – ЦМ споры; 3 – клеточная стенка споры; 4 – кортекс; 5 – внутренняя оболочка споры; 6 – наружная оболочка споры; 7 – экзоспориум.

Процесс спорообразования (споруляция) проходит ряд стадий. Вначале на одном из полюсов бактериальной клетки происходит конденсация нуклеоида и отделение его за счет образования септы. Затем ЦПМ начинает обрастать образовавшийся протопласт споры и возникает складка, состоящая из двух слоев ЦПМ, позднее они сливаются, в результате образовавшаяся предспора оказывается окруженной двойной оболочкой. Между обращенными друг к другу мембранами образуется зародышевая стенка, кортекс, а также расположенные снаружи от мембран наружная и внутренняя оболочки.

Протопласт споры содержит ЦПМ, цитоплазму, хромосому, все компоненты белоксинтезирующей системы и анаэробной энергообразующей системы. Стенка споры непосредственно окружает внутреннюю мембрану и представлена пептидогликаном, из которого формируется клеточная стенка прорастающей клетки. Кортекс – самый толстый слой оболочки споры, чувствительный к лизоциму. Оболочка споры построена из кератиноподобного белка. Плохая проницаемость ее определяет высокую устойчивость споры к действию различных химических веществ. Экзоспорий – липопротеиновая оболочка, содержащая немного углеводов. В состав споры входит дипиколиновая кислота, обусловливающая термоустойчивость споры. Затем вегетативная часть клетки отмирает, и спора сохраняется во внешней среде в течение длительных сроков.

Clostridium tetani. Электронная микроскопия. Стадии образования споры. Н – нуклеоид; СО – споровая оболочка; СПР – спорангий. Х80000.«Авакян А.А., Кац Л.Н., Павлова И.Б. Атлас анатомии бактерий, патогенных для человека и животных. М «Медицина».-1972.-183 с.»

Способность ряда патогенных бактерий образовывать длительно сохраняющиеся во внешней среде споры, обладающие высокой термоустойчивостью, обусловлена низким содержанием воды, повышенной концентрацией кальция, структурой и химическим составом ее оболочки.

Спорообразование, форма и расположение спор в клетке (вегетативной) является видовым свойством бактерии, что позволяет отличать их друг от друга. Форма спор может быть овальной, шаровидной, расположение в клетке – терминальное, т.е. на конце палочки (возбудитель столбняка), субтерминальное – ближе к концу палочки (возбудитель ботулизма) и центральное (сибиреязвенная бацилла).

Споры можно выявить при обычном окрашивании бактериальной клетки в виде не окрашенной области внутри бактериальной клетки и по методу Ожешко.

Структура бактериальной клетки

Бактериальная клетка состоит из клеточной стенки, цитоплазматической мембраны, цитоплазмы с включениями и ядерного аппарата, называемого нуклеоидом. Имеются другие структуры: мезосома, хроматофоры, тилакоиды, вакуоли, включения полисахаридов, жировые капельки, капсула (микрокапсула, слизь), жгутики, пили. Некоторые бактерии способны образовывать споры.
Структуру и морфологию бактерий изучают с помощью различных методов микроскопии: световой, фазово-контрастной, интерференционной, темнопольной, люминесцентной и электронной.

Обозначения:

Клеточная стенка

В клеточной стенки грамположительных бактерий содержится небольшое количество полисахаридов, липидов, белков. Основным компонентом клеточной стенки этих бактерий является многослойный пептидогликан (муреин, мукопептид), составляющий 40—90% массы клеточной стенки. С пептидогликаном клеточной стенки грамположительных бактерий ковалентно связаны тейхоевые кислоты (от греч. teichos — стенка).
В состав клеточной стенки грамотрицательных бактерий входит наружная мембрана, связанная посредством липопротеина с подлежащим слоем пептидогликана. На ультратонких срезах бактерий наружная мембрана имеет вид волнообразной трехслойной структуры, сходной с внутренней мембраной, которую называют цитоплазматической. Основным компонентом этих мембран является бимолекулярный (двойной) слой липидов. Внутренний слой наружной мембраны представлен фосфолипидами, а в наружном слое расположен липополисахарид (ЛПС). Липополисахарид наружной мембраны состоит из трех фрагментов: липида А - консервативной структуры, практически одинаковой у грамотрицательных бактерий; ядра, или стержневой, коровой части (лат. core — ядро), относительно консервативной олигосахаридной структуры (наиболее постоянной частью ядра ЛПС является кетодезоксиоктоновая кислота); высоковариабельнои О-специфической цепи полисахарида, образованной повторяющимися идентичными олигосахаридными последовательностями (О-антиген). Белки матрикса наружной мембраны пронизывают ее таким образом, что молекулы белка, называемые поринами, окаймляют гидрофильные поры, через которые проходят вода и мелкие гидрофильные молекулы.
При нарушении синтеза клеточной стенки бактерий под влиянием лизоцима,
пенициллина, защитных факторов организма образуются клетки с измененной (часто шаровидной) формой: протопласты — бактерии, полностью лишенные клеточной стенки; сферопласты - бактерии с частично сохранившейся клеточной стенкой. Бактерии сферо- или протопластного типа, утратившие способность к синтезу пептидогликана под влиянием антибиотиков или других факторов и способные размножаться, называются L-формами.
Они представляют собой осмотически чувствительные, шаровидные, колбовидные клетки различной величины, в том числе и проходящие через бактериальные фильтры. Некоторые L-формы (нестабильные) при удалении фактора, приведшего к изменениям бактерий, могут реверсировать, «возвращаясь» в исходную бактериальную клетку.
Между наружной и цитоплазматической мембранами находится периплазматическое пространство, или периплазма, содержащая ферменты (протеазы, липазы, фосфатазы, нуклеазы, бета-лактомазы) и компоненты транспортных систем.

Цитоплазматическая мембрана

Цитоплазматическая мембрана при электронной микроскопии ультратонких срезов представляет собой трехслойную мембрану (2 темных слоя толщиной по 2,5 нм разделены светлым - промежуточным). По структуре она похожа на плазмалемму клеток животных и состоит из двойного слоя фосфолипидов с внедренными поверхностными, а также интегральными белками, как бы пронизывающими насквозь структуру мембраны. При избыточном росте (по сравнению с ростом клеточной стенки) цитоплазматическая мембрана образует инвагинаты — впячивания в виде сложно закрученных мембранных структур, называемые мезосомами. Менее сложно закрученные структуры называются внутрицитоплазматическими мембранами.

Цитоплазма

Цитоплазма состоит из растворимых белков, рибонуклеиновых кислот, включений и многочисленных мелких гранул — рибосом, ответственных за синтез (трансляцию) белков. Рибосомы бактерий имеют размер около 20 нм и коэффициент седиментации 70S, в отличие от 80S-рибосом, характерных для эукариотических клеток. Рибосомные РНК (рРНК) - консервативные элементы бактерий («молекулярные часы» эволюции). 16S рРНК входит в состав малой субъединицы рибосом, а 23S рРНК - в состав большой субъединицы рибосом. Изучение 16S рРНК является основой геносистематики, позволяя оценить степень родства организмов.
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.

Нуклеоид

Нуклеоид — эквивалент ядра у бактерий. Он расположен в центральной зоне бактерий в виде двунитевой ДНК, замкнутой в кольцо и плотно уложенной наподобие клубка. Ядро бактерий, в отличие от эукариот, не имеет ядерной оболочки, ядрышка и основных белков (гистонов). Обычно в бактериальной клетке содержится одна хромосома, представленная замкнутой в кольцо молекулой ДНК.
Кроме нуклеоида, представленного одной хромосомой, в бактериальной клетке имеются внехромосомные факторы наследственности - плазмиды, представляющие собой ковалентно замкнутые кольца ДНК.

Капсула, микрокапсула, слизь

Капсула - слизистая структура толщиной более 0,2мкм, прочно связанная с клеточной стенкой бактерий и имеющая четко очерченные внешние границы. Капсула различима в мазках-отпечатках из патологического материала. В чистых культурах бактерий капсула образуется реже. Она выявляется при специальных методах окраски мазка (например, по Бурри-Гинсу), создающих негативное контрастирование веществ капсулы: тушь создает темный фон вокруг капсулы. Капсула состоит из полисахаридов (экзополисахаридов), иногда из полипептидов, например, у сибиреязвенной бациллы она состоит из полимеров D-глутаминовой кислоты. Капсула гидрофильна, препятствует фагоцитозу бактерий. Капсула антигенна: антитела против капсулы вызывают ее увеличение (реакция набухания капсулы).
Многие бактерии образуют микрокапсулу - слизистое образование толщиной менее 0,2мкм, выявляемое лишь при электронной микроскопии. От капсулы следует отличать слиэь - мукоидные экзополисахариды, не имеющие четких границ. Слизь растворима в воде.
Бактериальные экзополисахариды участвуют в адгезии (прилипании к субстратам), их еще называют гликокаликсом. Кроме синтеза
экзополисахаридов бактериями, существует и другой механизм их образования: путем действия внеклеточных ферментов бактерий на дисахариды. В результате этого образуются декстраны и леваны.

Жгутики

Жгутики бактерий определяют подвижность бактериальной клетки. Жгутики представляют собой тонкие нити, берущие начало от цитоплазматической мембраны, имеют большую длину, чем сама клетка. Толщина жгутиков 12-20 нм, длина 3-15 мкм. Они состоят из 3 частей: спиралевидной нити, крюка и базального тельца, содержащего стержень со специальными дисками (1 пара дисков - у грамположительных и 2 пары дисков - у грамотрицательных бактерий). Дисками жгутики прикреплены к цитоплазматической мембране и клеточной стенке. При этом создается эффект электромотора со стержнем-мотором, вращающим жгутик. Жгутики состоят из белка - флагеллина (от flagellum - жгутик); является Н-антигеном. Субъединицы флагеллина закручены в виде спирали.
Число жгутиков у бактерий различных видов варьирует от одного (монотрих) у холерного вибриона до десятка и сотен жгутиков, отходящих по периметру бактерии (перитрих) у кишечной палочки, протея и др. Лофотрихи имеют пучок жгутиков на одном из концов клетки. Амфитрихи имеют по одному жгутику или пучку жгутиков на противоположных концах клетки.

Пили (фимбрии, ворсинки) - нитевидные образования, более тонкие и короткие (3-10нм х 0, 3-10мкм) , чем жгутики. Пили отходят от поверхности клетки и состоят из белка пилина, обладающего антигенной активностью. Различают пили, ответственные за адгезию, то есть за прикрепление бактерий к поражаемой клетке, а также пили, ответственные за питание, водносолевой обмен и половые (F-пили), или конъюгационные пили. Пили многочисленны - несколько сотен на клетку. Однако, половых пилей обычно бывает 1-3 на клетку: они образуются так называемыми "мужскими" клетками-донорами, содержащими трансмиссивные плазмиды (F-, R-, Col-плазмиды). Отличительной особенностью половых пилей является взаимодействие с особыми "мужскими" сферическими бактериофагами, которые интенсивно адсорбируются на половых пилях.

Споры

Споры - своебразная форма покоящихся фирмикутных бактерий, т.е. бактерий
с грамположительным типом строения клеточной стенки. Споры образуются при неблагоприятных условиях существования бактерий (высушивание, дефицит питательных веществ и др.. Внутри бактериальной клетки образуется одна спора (эндоспора). Образование спор способствует сохранению вида и не является способом размножения, как у грибов. Спорообразующие бактерии рода Bacillus имеют споры, не превышающие диаметр клетки. Бактерии, у которых размер споры превышает диаметр клетки, называются клостридиями, например, бактерии рода Clostridium (лат. Clostridium - веретено). Споры кислотоустойчивы, поэтому окрашиваются по методу Ауески или по методу Циля-Нильсена в красный, а вегетативная клетка в синий цвет.

Форма спор может быть овальной, шаровидной; расположение в клетке -терминальное, т.е. на конце палочки (у возбудителя столбняка), субтерминальное - ближе к концу палочки (у возбудителей ботулиэма, газовой гангрены) и центральное (у сибиреязвенной бациллы). Спора долго сохраняется из-за наличия многослойной оболочки, дипиколината кальция, низкого содержания воды и вялых процессов метаболизмов. В благоприятных условиях споры прорастают, проходя три последовательные стадии: активация, инициация, прорастание.

Споры бактерий: характеристика, строение, образование

Видео: Споры бактерий: характеристика, строение, образование

Содержание:

В бактериальные споры Это прокариотические клеточные структуры устойчивости, вырабатываемые бактериями, чтобы выдерживать и выживать в неблагоприятных условиях окружающей среды. Как только условия окружающей среды становятся благоприятными, они дают начало новому человеку.

Синтез бактериальных спор происходит посредством процесса, называемого споруляцией. Споруляция стимулируется нехваткой питательных веществ (источников углерода и азота) в окружающей среде, в которой обитают некоторые виды бактерий.

Во всех экосистемах биосферы мы находим множество различных видов бактерий, большинство из которых продуцируют споры. Бактерии - это прокариотические организмы, то есть они характеризуются тем, что они, помимо прочего, являются микроскопическими одноклеточными, не имеют внутренних мембранных органелл и имеют клеточную стенку.

Наши общие знания о бактериях состоят в том, что они являются возбудителями многих заболеваний (этиологическими агентами), поскольку они способны размножаться в других живых организмах, вызывая инфекции и дестабилизируя функционирование их физиологической системы.

Таким образом, многие протоколы стерилизации в человеческой промышленности, в основном в фармацевтической, сельскохозяйственной и пищевой промышленности, сосредоточены на сокращении, контроле и уничтожении этих микроорганизмов и их спор с поверхностей продуктов, которые продаются через разных рынков.

Характеристики спор бактерий

Сопротивление

Споры бактерий представляют собой чрезвычайно устойчивые структуры, разработанные для того, чтобы выдерживать различные типы экологического «стресса», такие как высокие температуры, обезвоживание, солнечное излучение или присутствие различных химических соединений.

Слои

Бактериальные споры обычно покрыты 6 различными слоями; хотя они могут варьироваться в зависимости от вида бактерий. Эти 6 слоев:

Exosporium (у некоторых видов этот слой отсутствует)
Внешний слой спор
Внутренний слой спор
Кора
Стенка зародышевой клетки
Плазматическая мембрана зародышевой клетки

Составные части

Внутри каждой бактериальной споры есть все необходимые компоненты, чтобы сформировать индивидуум, похожий (если не идентичный) тому, который ее породил. Эти элементы включают:

РНК разных типов, необходимые для создания новой бактериальной клетки. Некоторые из них представляют собой рибосомную РНК, транспортную РНК, информационную РНК и другие.
Геномная ДНК с генетической информацией для «определения» всех структур и функций клетки. Споры также могут иметь плазмидную ДНК, которая является внехромосомной ДНК.
Молекулы кальция, марганца, фосфора и других ионов и кофакторов для правильного функционирования ферментов, а также для поддержания клеточного гомеостаза будущего человека.

Бесполое размножение

Споры считаются формой бесполого размножения, поскольку во многих случаях условия становятся неблагоприятными из-за чрезмерного роста популяции, и бактерии, воспринимающие стимул нехватки ресурсов, начинают споруляцию.

Важно понимать, что все споры бактерий дают начало особям, генетически идентичным тому, что их породило, поэтому рассматривать их как форму бесполого размножения совершенно справедливо.

Состав

Протопласт

В самой внутренней части бактериальных спор находится протопласт, также известный как «ядро спор» или «зародышевые клетки».

Внешняя структура спор спроектирована с основной функцией защиты протопласта, который содержит цитоплазму, молекулы ДНК и РНК, белки, ферменты, кофакторы, ионы, сахара и т. Д. которые необходимы для поддержания метаболизма бактерий.

Клеточная мембрана

Первый слой, окружающий протопласт, - это клеточная мембрана, состоящая из липидов и белков. Он имеет множество специализированных структур во взаимодействии с внешними покровами, чтобы воспринимать стимулы из окружающей среды, которые они получают.

Клеточная стенка

Как внутренняя, так и внешняя клеточная стенка, которые представляют собой слои, предшествующие клеточной мембране, имеют типичную структуру бактериальной клеточной стенки: они состоят в основном из гетерополисахарида, называемого пептидогликаном (N-ацетилглюкозамин и кислота N-ацетилмерамический).

Кора

Только что упомянутые стенки покрывают кора головного мозга, которая состоит из больших цепей пептидогликана (45-60% остатков мурамовой кислоты).

На коре головного мозга находятся внутренний и внешний слой бактериальных спор, состоящий из белков со специальными функциями по дезактивации ферментов и токсичных химических агентов, которые могут повредить споры. Двумя наиболее распространенными ферментами в этом слое являются супероксиддисмутаза и каталаза.

Экзоспора

Exosporium (который продуцируется не всеми видами) состоит из белков и гликопротеинов, которые блокируют доступ, например, крупных белков, таких как антитела. Считается, что этот слой находится у бактерий, выживание которых зависит от патогенности.

Образование спор бактерий

Формирование спор начинается, когда бактериальные клетки активируют генетический путь, контролирующий функции споруляции. Эти гены активируются белками и факторами транскрипции, которые обнаруживают изменения окружающей среды (или переход от «благоприятного» к «неблагоприятному»).

Классическая модель, используемая для изучения образования бактериальной спор, - это модель, наблюдаемая в Bacillus subtilis, который разделен на 7 этапов. Однако образование спор у каждого вида бактерий имеет свои особенности и может включать большее или меньшее количество этапов.

Стадии споруляции можно легко оценить с помощью микроскопа и путем наблюдения за клетками, растущими в среде с дефицитом питательных веществ. Эти этапы можно описать примерно так:

Это 1: рост клеток

Клетка увеличивает свой цитозольный объем как минимум в три раза за относительно короткий период.

Этап 2: дупликация бактериальной ДНК

Одновременно с увеличением цитозольного объема геном бактерии дублируется митозом. В конце митоза «материнский» геном выравнивается по направлению к одному из полюсов клетки, в то время как «дочерний» или результирующий геном выравнивается по направлению к противоположному полюсу.

Этап 3: деление клеточной мембраны

Клеточная мембрана начинает сжиматься очень близко к полюсу, где расположен «дочерний» геном, образующийся во время митоза. Это сокращение заканчивается изоляцией полученного генома от остального цитозоля клетки.

Стадия 4: выпадение второй клеточной мембраны (формирование передней части споры)

Сегмент, образованный суженной клеточной мембраной, усилен другой частью клеточной мембраны, образуя двойную мембрану и давая начало незрелой споре, известной как «форспора».

Этап 5: формирование коры

Бактериальная клетка увеличивает производство остатков мурамовой кислоты. Они направлены на поверхность, покрывающую переднюю часть леса, создавая дополнительный уровень защиты. Как только формирование этого слоя завершено, передняя спора называется экзоспорой.

Этап 6: внутреннее и внешнее покровы спор

Увеличение выработки мурамовой кислоты также направлено на формирование двух слоев композиции пептидогликана, аналогичной составу клеточной стенки бактерии. Эти два слоя образуют внутреннее и внешнее покрытие экзоспоры и превращают ее в эндоспору.

Этап 7: выпуск эндоспоры

Последний шаг в споруляции или образовании спор - высвобождение. Клеточная стенка, мембрана и все покрытия «материнской» клетки лизируются и высвобождают зрелые эндоспоры в окружающую среду.

Читайте также: