7.Спорообразование
Некоторые палочковидные бактерии, главным образом относящиеся к родам Clostridium и Васillиs, образуют эндоспоры (т. е. споры, которые располагаются внутри клеток). Споры представляют собой толстостенные долгоживущие образования, отличающиеся очень высокой устойчивостью, особенно к нагреванию, коротковолновому облучению и высушиванию. Локализация спор в клетке бывает различной
Обычно образование спор начинается , когда бактерии испытывают недостаток питательных веществ, изменение температуры, рН, при накоплении продуктов обмена выше определенного уровня. Образование спор можно рассматривать как приспособление организма для выживания в неблагоприятных условиях.
Схема спорообразования: На первом этапе наблюдается перестройка генетического аппарата клетки, изменяется морфология нуклеоида, в клетке прекращается синтез ДНК. Ядерная ДНК вытягивается в виде нити, разделяется на части и обособляется с частью цитоплазмы, сопровождаемая при этом впячиванием цитоплазматической мембраны. Эта часть клетки называется спорогенной зоной. Здесь происходит уплотнение цитоплазмы и отделение участка перегородкой –септой. При этом образуется проспора, которая покрывается цитоплазматической мембраной материнской клетки. Таким образом, внутри клетки бактерии возникает новая клетка, окруженная двумя мембранами. Затем между ними образуется кортикальный слой –кортекс, состоящий из особых молекул пептидогликана (муреина), сходных по химическому составу с клеточной стенкой бактериальной клетки, но содержащих дополнительно дипиколиновую кислоту (С7Н8О4N), которая накапливается в центральной части споры , в цитоплазме, образуя с ионами Са комплекс, который обеспечивает пребывание спор в состоянии покоя и их термоустойчивость.
. Дальнейшее развитие споры заключается в образовании нескольких слоев споровых покровов и ее созревании. После созревания споры клеточная стенка вегетативной клетки разрушается и спора выходит в окружающую среду.
Процесс образования споры протекает у разных бактерий с неодинаковой скоростью, в среднем в течение 18-20 часов, поэтому, если неблагоприятные условия наступают быстро (например, высокая температура), то клетка с образовывающейся спорой погибает. Споры могут оставаться живыми в условиях, когда вегетативные клетки (т.е. клетки, не образовавшие споры) –погибают. Многие споры нельзя убить кипячением несколько часов. Для их уничтожения требуется температура пара 120 ºС при давлении в 1 атмосферу в течение 20мин.
В сухом состоянии они погибают лишь при температуре 150 – 160ºС в течение нескольких часов.
Споры бактерий в покоящемся состоянии могут существовать длительное время (десятки, сотни и даже тысячи лет). При попадании в благоприятные условия спора начинает прорастать. Прорастанию предшествует поглощение спорой воды и ее набухание и активизация ферментов. Усиливаются биохимические процессы, приводящие к росту. Кортекс при прорастании споры превращается в клеточную стенку молодой вегетативной клетки. Дипиколиновая кислота и кальций освобождается во внешнюю среду Затем оболочка под влиянием давления, вызванного ростом, разрывается, возникает ростовая трубка - «росток», из которого формируется новая вегетативная бактериальная клетка. Процесс прорастания происходит гораздо быстрее, чем образование споры -- обычно 3-4 часа.
Порчу пищевых продуктов вызывают лишь вегетативные клетки. Для предотвращения микробной порчи продуктов необходимо знать факторы, способствующие образованию спор у бактерий и факторы, способствующие прорастанию спор в вегетативные клетки, и в зависимости от этого выбирать способы обработки продуктов питания.