Спирохета это палочка или вибрион

Традиционно считают, что по форме большинство микроорганизмов бывают шаровидными (сферическими), палочковидными (цилиндрическими) и извитыми (рис. 11). Однако между основными формами имеются и пере­ходные (коккобактерии и др.).

Шаровидные бактерии, или кокки (гр. kokkos - зерно), по форме сфери­ческие, но бывают овальные, плоские, односторонне вогнутые или слегка вы­тянутые. Диаметр кокков 0,5-1,2 мкм. Шаровидные формы образуются в ре­зультате деления клеток в одной, двух, трех взаимно перпендикулярных или разных плоскостях.

Моно- или микрококки (род Micrococcus). Их клетки делятся в любой плоскости и сразу после деления обособляются, располагаясь одиночно.

При делении клеток в одной плоскости клетки могут располагаться по­парно, в связи с чем такие формы получили название диплококков (род

Рис. 11. Основные формы микроорганизмов (по Асонову, 1997)

Шаровидные: 1 - стафилококки, 2 - диплококки, 3 - стрептококки, 4 - тетракок­ки, 5 - сарцины. Палочковидные: 6 - бактерии, 7 - стрептобактерии, 8 - бациллы,

9 - стрептобациллы. Извитые: 10 - вибрионы, 11 - спириллы, 12 - спирохеты.

Если деление происходит последовательно в одной плоскости и клетки соединены в виде цепочки, - это стрептококки (род Streptococcus).

Деление кокка в двух взаимно перпендикулярных плоскостях ведет к образованию четырех клеток, или тетракокка (род Tetracoccus).

Пакетообразные кокки, или сарцины (род Sarcina), - результат деления кокков в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. При этом образуются пакеты из 8-16 клеток и более.

Беспорядочное расположение клеток или образование скоплений, на­поминающих гроздья винограда, происходит при делении кокков в разных плоскостях; такие формы называются стафилококками (род Staphylococcus).

Помимо правильной шаровидной формы, клетки могут иметь овальную или ланцетовидную форму (пневмококки) или бобовидную форму кофейного зерна (гонококки, менингококки). Шаровидные бактерии, как правило, не имеют жгутиков, неподвижны и спор не образуют. Исключение составляет мочевая сарцина (Sporosarcina ureae).

Палочковидные, или цилиндрические, формы - это самая многочис­ленная и разнообразная группа бактерий. Их различают по величине клеток, расположению, очертанию концов клетки, по наличию или отсутствию жгу­тиков. Длина клетки палочковидных бактерий колеблется от десятых долей микрометра до 10-15 мкм и более, диаметр клетки от 0,5 до 1,0 мкм. Размер клеток зависит от условий выращивания культуры (состава среды, значения рН, аэрации, температуры) и возраста культуры.

Большинство палочковидных микроорганизмов неспорообразующие, они получили название бактерий (гр. bacteria - палочка). Палочковидные бактерии, способные при неблагоприятных условиях формировать споры, принято называть бациллами (лат. bacillum - палочка).

У мелких бактерий разница между длиной и шириной невелика; по внешнему виду они напоминают кокки, в связи с чем такие формы получили название коккобактерии (возбудитель бруцеллеза).

Среди палочковидных форм, образующих споры, различают бациллы (род Bacillus) и клостридии (род Clostridium). Бациллы - аэробы, у них споры не превышают толщины вегетативной клетки. Клостридии - анаэробы, их споры толще вегетативной клетки. Такие формы напоминают веретено, ра­кетку, лимон, барабанную палочку. Клостридии принимают участие во мно­гих процессах в природе. Являются возбудителями анаэробных инфекций. Вызывают аммонификацию белковых веществ, мочевины. Разлагают фосфо­рорганические соединения. Фиксируют молекулярный азот и др.

Палочки, как и кокки, могут располагаться попарно или цепочкой. При соединении бактерий попарно образуются диплобактерии, при таком же со­единении бацилл - диплобациллы. Соответственно образуются стрептобак- терии и стрептобациллы, если клетки располагаются цепочкой. Тетрад и па­кетов палочковидные формы не образуют, так как они делятся в одной плос­кости, перпендикулярной продольной оси.

Извитые формы микробов определяют не только по длине и диаметру, но и по количеству завитков. Их делят на три типа клеток.

Вибрионы (лат. vibrare - колебаться, дрожать) имеют вид изогнутой палочки или запятой. Клетки вибрионов изогнуты на 1/3 - 1/4 оборота. Длина клетки составляет 1-3 мкм. К вибрионам относится, например, Vibrio cholerae - возбудитель холеры.

Спириллы (лат. spiro - изгиб) - это спирально изогнутые клетки с ма­лым числом завитков (3-5) и имеют форму латинской буквы S. Размеры клет­ки по сравнению с вибрионами значительно крупнее - 15-20 мкм. Среди спи­рилл встречаются патогенные и сапротрофные представители. Spirillum volutans - типовой вид, встречается в стоячей пресной воде. S. minus - пато­генная спирилла, у человека вызывает лихорадку от укуса крыс.

Спирохеты (лат. spiro - изгиб, гр. chaite - хохол, грива) представлены очень тонкими длинными клетками штопорообразной формы с большим числом мелких витков. Длина клетки превосходит ширину в 5-200 раз. Число витков спирали является одним из систематических признаков при определе­нии вида. Бактерии рода Spirochaeta - непатогенные, встречаются в пресных и морских водах, а также могут обнаруживаться в зубном налете. Среди па­тогенных для человека спирохет известны представители родов Borrelia (вы­зывают возвратный тиф) и Treponema (возбудители сифилиса).

Нитчатые формы бактерий, или трихомные, (гр. trichoma - волосы) - это в большинстве случаев палочковидные клетки, которые соединяются в длинные цепочки, объединяемые либо слизью, либо чехлами-влагалищами, либо плазмодесмами (мостиками), или общей оболочкой. Обычно снаружи трихом покрыт дополнительными оболочками, которые не участвуют в обра­зовании перегородок между клетками. В большинстве случаев клетки трихом палочковидны, но у цианобактерий в тонких нитях - цилиндрические клетки, в толстых - дисковидные. Нити трихомных бактерий могут быть свободно­плавающими или прикрепленными к субстрату. Примером таких бактерий являются представители родов Beggiatoa, Thioploca (свободноплавающие), Thiothrix, Sphaerotilus (прикреплены к субстрату).

Ознакомиться с морфологией различных представителей бактерий.

План выполнения работы

1. Рассмотреть постоянные препараты микроорганизмов различной формы (Streptococcus, Staphylococcus, Sarcina, Bacillus, Pseudomonas), поль­зуясь объективом МИ-90. Зарисовать.

2. Приготовить прижизненный препарат из зубного налета в капле во­ды. Промикроскопировать с объективом МИ-90.

3. Приготовить прижизненный и фиксированный препараты из настоя какого-либо естественного субстрата (мяса, рыбы, сена, овощей, фруктов). Прижизненный препарат промикроскопирвать, пользуясь объективом ВИ-40; мазок - с объективом МИ-90.

4. Просматривая препараты, сделать зарисовки микроорганизмов, об­ращая внимание на форму, подвижность, взаимное расположение клеток и на соотношение размеров бактерий.

Вопросы для самостоятельного контроля

1. Какие формы имеют микроорганизмы?

2. От чего может зависеть размер и форма бактерий?

3. Какая структура клетки поддерживает форму бактерий?

4. Как располагаются клетки микроорганизмов после деления?

6. Какие микроорганизмы называют бациллами?

7. Отличается ли морфология вегетативной клетки от спорулирующей?

8. Чем отличаются спириллы от спирохет?

9. Как образуются нитчатые формы бактерий?

10. Какие формы получили название коккобактерий?

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.

Таксономический порядок спирохеты объединяет в себе три основных рода грамотрицательных микроорганизмов, имеющих спиралевидную форму тела. Все спирохеты – прокариоты (безъядерные одноклеточные), размножаются поперечным делением и вырабатывают эндотоксины. Именно они являются возбудителями таких опасных болезней, как тиф, лептоспироз и сифилис. Сегодня фармацевтика предлагает ряд медикаментозных способов лечения болезней, связанных с заражением спирохетами, однако ни одно из лекарств не способно полностью восстановить тот ущерб, который бактерии успевают причинить человеческому организму в случае несвоевременного обращения к врачам.

Общие признаки

Спирохеты – типичные представители царства прокариот. Они имеют ряд общих признаков, присущих всем бактериям:

• очень маленькие размеры;
• отсутствие оформленного клеточного ядра;
• прочная клеточная оболочка из муреина;
• отсутствие таких клеточных органелл, как митохондрии, эндоплазматический ретикулум и т.д.

Не следует путать бактерий и простейших эукариотов (одноклеточные грибы, амебы, инфузории, лямблии и т.д.). Простейшие – представители царства ядерных (эукариотических) организмов и имеют целый ряд индивидуальных характеристик. Они в десятки раз больше бактерий, имеют ядро с наследственной информацией, а их жизненный цикл полностью отличается от жизни бактерии.

Таксономия

Расположение (таксономия) спирохет в иерархии органического мира выглядит следующим образом:

• Царство – прокариоты;
• Домен – бактерии;
• Тип – Spirochaetae;
• Класс – Spirochaetes;
• Порядок – спирохеты.

Порядок объединяет три рода одноклеточных: боррелии, лептоспиры и трепонемы. Каждый род включает в себя несколько видов спиралеобразных грамотрицательных бактерий-сапротрофов (добывают себе жизненную энергию за счет разложения органических тканей).

Классификация спирохет считается незаконченной, поскольку до сих пор ученые по всему миру продолжают находить микроорганизмы, которые по своей морфологии и биохимическим свойствам могут быть отнесены к одному из родов спирохет. Так, в начале 2014 года чилийские микробиологи открыли новый вид: Borrelia chilensis. Этот вид опасен как для животных, так и для людей. От уже известных боррелий чилийские микроорганизмы отличаются своим геномом.

Спирохеты обитают в почве, в воде, а также могут инфицировать человека и животных. Переносчиками некоторых видов являются насекомые. Болезни, связанные с поражением организма бактериями из порядка спирохет, зачастую именуются одним названием – спирохитозы.

Морфология

Морфология спирохет изучается с использованием техник микроскопирования. Патогенные спирохеты – грамотрицательные бактерии и, соответственно, они не окрашиваются по Граму.

Основные методы выявления спирохет – окрашивание по Романовскому – Гимзе и контрастирование по Бури. Одним из признаков вирулентности (опасности для человеческого организма) спирохеты является её подвижность. Характер подвижности спирохет изучается при помощи темнопольной или фазово-контрастной микроскопии.

Темнопольная микроскопия дает возможность изучать строение спирохет благодаря регистрации только того света, который рассеивает исследуемый микроорганизм. Для этого метода используются микроскопы с обычными объективами и специальные конденсаторы. При фазово-контрастной микроскопии бактерии выявляют не окрашиванием, а по показателям преломления интенсивности света и по изменению фазы световых волн. Для этого метода также используется микроскоп, специальный объектив и конденсаторы. Таким образом, подвижность спирохет изучают не по окраске, а по световым эффектам.

Основные морфологические признаки спирохет:

• штопорообразность;
• отсутствие жгутиков;
• движение за счет вращения вокруг собственной оси;
• форма клетки – протоплазматический цилиндр.

Род спирохет (боррелии, трепонемы или лептоспиры) определяется по параметрам завитков. Извитую форму имеют спириллы и спирохеты. Спириллы – также грамотрицательные бактерии. Основное морфологическое отличие спирилл от спирохет – наличие у них жгутиков, и именно эти жгутики обеспечивают движение спириллы. Спириллы живут в воде, и среди них нет патогенных для человека видов.

Морфологические особенности спирохет являются важными дифференциальными признаками, поэтому микроскопия является основным направлением лабораторной диагностики спирохетоза.

Биохимические признаки

Спирохеты – хемоорганотрофные микроорганизмы. Источником энергии и углеводов для них являются органические соединения.

По типу дыхания боррелии и трепонемы являются облигатными анаэробами (в присутствии кислорода эти микроорганизмы погибают), а вот лептоспиры – факультативными анаэробами, они могут жить как в кислородной среде, так и в бескислородной.

Спирохеты сложно культивируются в лабораторных условиях. Для их роста в питательные среды необходимо добавлять органическую сыворотку и тканевые экстракты. Спирохеты очень медленно растут (несколько дней). Температура инкубирования – 33-37°С.

Опасность для здоровья человека

Эти микроорганизмы вызывают у человека ряд опасных для жизни и здоровья заболеваний.

Боррелиозы или возвратные тифы – заболевания, вызванные патогенными боррелиями. Делятся на две группы:

• эпидемический, или вшивый, возвратный тиф (возбудитель – боррелия рекуррентис) – передается от человека к человеку;
• эндемический, или клещевой, возвратный тиф – передается от насекомых человеку и между людьми.

Тифы – группа тяжелых бактериальных заболеваний человека, которые характеризуются лихорадкой, интоксикацией, помрачнением сознания, сосудистыми расстройствами и кожными высыпаниями.

Возвратные тифы – острые инфекционные заболевания, с характерными приступами лихорадки и бестемпературных периодов (апирексии).

Возбудитель попадает в лимфатическую систему человека и размножается, после чего проникает в кровь. В крове боррелии частично погибают и высвобождают яд (эндотоксин). Наличие эндотоксинов в крови провоцирует менингит, геморрагический инфаркт в печени и селезенке.

Через семь-десять дней после инфицирования организм человека вырабатывает антитела к боррелиям, и те в большинстве своем гибнут. Наступает период улучшения состояния больного. Но оставшиеся боррелии дают новое потомство, и происходит повторное заражение крови. Такое противостояние организма и инфекции может длиться несколько недель (до 10 возвратных заражений).

Обнаружение боррелий в крови больного осуществляется с помощью простого общего анализа крови из пальца.

Лептоспироз – острое природно-очаговое инфекционное заболевание, для которого характерна интоксикация, волнообразная лихорадка, поражение кровеносных капилляров, почек, печени, центральной нервной системы.

Возбудители лептоспироза (лептоспиры) обитают в таких средах:

• заболоченные местности;
• леса и поймы рек;
• крупный рогатый скот, дикие животные.

Инфекция передается контактным путем при уходе за больными людьми или животными, а также при употреблении зараженной воды и пищи.

Заражение происходит за счет подвижности бактерий и внедрения лептоспир в организм через поврежденную кожу или слизистые. Отравление организма происходит в результате продуцирования лептоспирами эндотоксинов, которые вызывают отмирание кожных клеток и разложение органических тканей, в том числе и капиллярных, что, в свою очередь, вызывает кровоизлияния.

Трепонемы (бледные спирохеты) вызывают такое тяжелое заболевание, как сифилис. Сифилис был завезен в Европу из Америки Колумбом.

На данный момент биологические свойства бледной трепонемы плохо изучены. Невыявленными остаются ферменты, которые запускают процессы заражения организма человека.

Плохая изученность трепонемы связана с тем, что до сих пор микробиологи не смогли подобрать подходящую среду для искусственного культивирования бледных спирохет. Биологические свойства, которые трепонемы проявляют на искусственных средах, совершенно не похожи на те, которые эти же бактерии проявляют, находясь в организме человека. Таким образом, остаются неизученными биохимические свойства трепонемы и её антигенные свойства.

Заражение происходит от больного человека через слюну, сперму, кровь, молоко. Восприимчивость организма к возбудителю очень высокая – до 70%.

Протекание болезни делится на несколько периодов:

• первичный сифилис – образование язвы в месте внедрения патогена;
• вторичный сифилис – розовато-красные высыпания (сифилиды) на коже, больной становится заразен;
• третичный сифилис – образование гумм, которые сдавливают, а после разрушают внутренние органы.

При своевременном обращении пациента к специалистам сифилис хорошо поддается лечению. Хотя в прежние времена поводов для оптимизма было меньше.

Менее опасным видом трепонем является спирохета Венсана, ее еще называют зубная спирохета. Это спиралевидная бактерия, которая обитает на слизистых оболочках верхних дыхательных путей человека и при снижении иммунитета может спровоцировать фузоспирохетоз (гингивиты, стоматиты и т.д.).

Спирохеты – опасные возбудители и, несмотря на современные достижения медицины и фармацевтики, могут нанести серьезные урон здоровью человека. Поэтому, если есть подозрения на инфицирование, необходимо немедленно обращаться к врачам для определения причины нездоровья.

Работаю врачом ветеринарной медицины. Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры.