Микробиология – это наука, изучающая строение, функции, химическую деятельность, распространение, условия развития, роль и значение в жизни человека организмов, имеющих малые размеры и невидимых невооруженным глазом.
Объект изучения – бактерии.
В таксономическом отношении к МО относятся: бактерии, грибы, водоросли, простейшие, вирусы.
Методы МБ исследований:
Микроскопия: световая, электронная, фазово-контрастная, темнопольная, люминесцентная
Посевы и пересевы МО с последующим культивированием
Приготовление препаратов (прижизненный и фиксированный) с последующей окраской (сложная/дифференцированная)
Биохимические, физиологические, генетические и пр. методы
МБ дифференцирована на ряд самостоятельных дисциплин:
Общая
Медицинская
Сельско-хозяйственная
Ветеринарная
Промышленная (техническая) – получаемые вещества: аминокислоты, витамины, БАДы, консерванты, ферменты, кормовой белок и др.
Структурная организация прокариот
Основная масса прокариот – одноклеточные, ед.изм. – нм, мкм
Средний размер бактерий – 0,5-3мкм, самая большая – нитчатая серобактерия (в длину несколько мм, d=55мкм), самые мелкие – микоплазмы (0,12-0,15мкм, 1200 молекул белка – 100 ферментативных реакций)
Формы:
Шаровидные – кокки (моно-, дипло-, стрепто-, стафило-, сарцины)
Палочковидные (бацилы спорообразующие, бактерии неспорообразующие; моно-, дипло-, стрепто-)
Извитые (вибрион)
Редкие (звезда, червеобразные, простекобактерии)
Плеоморфизм – способность клетки менять свою морфологию (микобактерии, бифидобактерии)
Строение прокариот
Клеточная стенка
Обязательный структурный элемент. Исключение: микоплазмы, L-формы.
Упруга, эластична, способна выдерживать внутриклеточное давление
Толщина 10-80нм
Химический состав: муреин (гетерополимер, класс пептидогликанов), остатки аминокислот и глюкозы
|
Клеточная стенка Гр+ |
Клеточная стенка Гр- |
|
массивна (20-80нм) имеет гомогенную структуру плотно прилегает к ЦПМ муреин 50-90% сухой массы клетки с муреином связаны тейховые кислоты белки, полисахариды, липиды в небольших количествах
|
многослойна толщина 14-17нм 2 слоя: внешний – наружная мембрана, внутренний – муреин, между 1 и 2 слоями и между слоями и мембраной – электронно-прозрачный промежуток (переплазматическое пространство) |
Функции:
Наружный барьер
Защитная
Определяет форму
Определяет адсорбцию фагов (за счет фагоспецифичных рецепторов)
L-формы – бактерии, лишенные клеточной стенки, но сохранившие способность к развитию; являются полиморфными; можно наблюдать у переболевшего человека, говорят о рецидиве болезни.
Цитоплазматическая мембрана
Обязательный элемент
Химический состав: белки, липиды (фосфолипиды), углеводы (незначительное количество в форме гликолипидов)
Жидкостно-мозаичная модель ЦПМ
Пермиаза отвечает за активный перенос органические и неорганических веществ
Функции:
Основной осмотический барьер (отвечает за поступление веществ питательного субстрата в клетку и выход объектов метаболизма)
Ферментные белки катализируют синтез мембранных липидов капсулы экзоферментов и веществ клеточной стенки на мембране
На мембране локализованы ферменты транспорта электронов и окислительные ферменты
Мезосомы
Мезосомы – это локальные инвагинации ЦПМ различной формы
Формы:
Визикулы (пузырьки)
Ламеллярная (пласт)
Тубулярная (трубчатая)
Смешанная (у Гр+ сложная, у Гр- простая)
Функции:
Участие в формировании поперечной перегородки при делении
Репликация ДНК и последующее расхождение дочерних хромосом
Обеспечивает деление клетки на обособленные отсеки (удобно с точки зрения протекания ферментативных реакций)
Хромотофоры
Только в фотосинтезирующих бактериях. В них локализованы фотосинтезирующие пигменты, ферменты транспорта электронов и система фосфолирования (клеточное дыхание). Обычно образуют сложные структуры. Могут менять типы питания на гетеротрофные.
Цитоплазма
ЦП – это содержание клетки, окруженное ЦПМ. Состоит из двух фракций: цитозой – гомогенная фракция, содержащая растворенный компонент РНК, фермент. белки, вещества субстрата, продукты метаболизма; структурные элементы (рибосомы, нуклеоид и т.д.)
Рибосомы
Рибосомы – это очень маленькие структуры (d=15-20нм), образованные большой и малой субъединицами.
Б – 2 молекулы РНК + 34 молекулы белка. М – 1 молекула РНК + 21 молекула белка. Для объединения димер рибосомы необходимы ионы магния. Количество зависит от возраста клетки.
Функции:
Синтез белка, осуществляемый полисомами
Включения ЦП
Окруженные белковой оболочкой: аэросомы, карбоксисомы, хлоросомы и др.
Без белковой оболочки: полифосфаты, полисахариды, жировые капли, включения серы
Аэросомы – газовые пузырьки цилиндрической формы, образующие сотообразную структуру, окружены однослойной мембраной, внутри газ (аналог воздуха), присутствуют только в клетках прокариот, причем, у бактериях, обитающих в водоемах и в иле. Снижают удельную массу бактериальной клетки, поддерживают в подвешенном состоянии
Хлоросомы – продолговатые пузырьки, в них локализованы пигменты хлорофилла, только у зеленых бактерий
Карбоксисомы – полиэдрические тела, имеющие форму многогранника, содержат фермент D-рибулоза-1,5дифосфаткарбоксилаза, катализируют фиксацию СО2 в процессе фотохемосинтеза. Присутствуют только у хемотрофов, цианобактерий
Без оболочки: для активации необходимо культивировать. Н-р: полифосфаты (волютин) – основной энергозапас. Впервые обнаружен у Spirillum volutans. Способен менять цвет красителя – метахроматичная окраска. Встречается у молочно-кислых бактерий, азотобактора, спирилл, возбудителей дифтерии. При культивировании богат углеводами