Значение спорообразования

Споры и спорообразование в жизни бактерий

Бактерии в процессе эволюции приспособились к выживанию в самых неблагоприятных условиях окружающей среды и сохранили наследственную информацию путем образования спор. Споры бактерий образуются внутри клетки.

Весь процесс прорастания (спорообразование) длится 18 — 20 часов. В ходе этого процесса в клетке бактерии изменяется целый ряд биохимических процессов. В спорообразном состоянии бактерии могут находиться длительное время — сотни лет.

При благоприятных условиях внешней среды споры прорастают. Процесс прорастания длится 4 — 5 часов.

Спорообразование происходит, когда:

• истощается питательный субстрат,
• отмечается недостаток углерода и азота,
• накапливается во внутренней среде клетки ионы калия и марганца,
• изменяется уровень кислотности среды и др.

Рис. 1. На фото спора внутри бактериальной клетки (фото сделано в свете электронного микроскопа — ЭМ).

Какие бактерии способны к спорообразованию

Палочковидные бактерии, образующие споры, называются бациллами. Они относятся к семейству Bacillaceae и представлены родом клостридиум Clostricdium, родом бациллюс (Bacillus) и родом десульфотомакулум (Desulfotomaculum). Все они грамм положительные анаэробные бактерии.

Род клостридиум насчитывает более 93 видов бактерий. Все они образуют споры. Патогенные бактерии рода клостридиум вызывают газовую гангрену, легочную гангрену, являются виновниками осложнений после абортов и родов, тяжелых токсикоинфекций, в том числе ботулизма. Споры бактерий этого вида превышают диаметр вегетативной клетки.

Род бациллюс насчитывает более 217 видов бактерий. Патогенные бактерии рода бациллюс вызывают ряд заболеваний у человека и животных, в том числе пищевые токсикоинфекции и сибирскую язву. Споры бактерий этого вида не превышают диаметр вегетативной клетки.

Рис. 2. На фото бактерии рода клостридиум. Слева — клостридии перфингенс. Являются возбудителями пищевой токсикоинфекции и газовой гангрены. Справа — клостридии ботулинум. Бактерии вызывают тяжелую пищевую токсикоинфекцию — ботулизм.

Рис. 3. На фото возбудитель сибирской язвы. Bacillus anthracis род Bacillus – крупная, неподвижная, с обрубленными концами (слева) и бактерия в спорообразном состоянии (справа).

Спорообразование у бактерий

Перед образованием самой споры в вегетативной бактериальной клетке снижается уровень метаболизма, прекращается репликация ДНК, в спорогенной зоне локализуется один из нуклеотидов, начинает синтезироваться дипиколиновая кислота.

Образование спорогенной зоны

Образование спорогенной зоны начинается с уплотнения участка цитоплазмы, в котором расположен нуклеотид (проспора). Изолирование спорогенной зоны происходит с помощью цитоплазматической мембраны, которая начинает врастать внутрь клетки.

Образование проспоры и споры

Между внутренним и наружным слоем мембраны образуется кортекс. Один из его компонентов — дипиколиновая кислота, которая обуславливает термоустойчивость споры.

Сторона мембраны, обращенная наружу, покрывается оболочкой (экзоспорицей). Она состоит из белков, липидов и других соединений, которые не встречаются у вегетативной клетки. Оболочка толстая и рыхлая. Обладает гидрофобностью.

Созревание споры

В период созревания споры заканчивается формирование всех ее структур. Спора приобретает термоустойчивость. Она принимает определенную форму и занимает особое положение в клетке. После полного созревания споры происходит аутолизис клетки.

Рис. 4. На фото видна образованная спора, по периферии которой находятся остатки цитоплазмы.

Рис. 5. На фото слева видна только что образованная спора (А), по периферии которой находится остатки цитоплазмы. Далее цитоплазма отмирает. На фото справа (В) спора, очищенная в лабораторных условиях.

Рис. 6. На фото вверху стадии спорообразования — от образования спорогенной зоны до полного формирования и лизиса остатков клетки. На фото внизу спора с лентовидными выростами. О — ее внешняя оболочка, К — кортекс, С — внутренняя часть.

Кортекс

Кортекс защищает спору от ферментов, которые в большом количестве продуцируются клеткой на завершающем этапе спорообразования. Их предназначение — полностью разрушить материнскую вегетативную клетку. При отсутствии кортекса споры бактерий лизируются. Кортекс содержит диаминопимелиновую кислоту, которая обеспечивает термостабильность

https://www.youtube.com/watch?v=wtw_IdQULCk

Внутренняя сторона кортекса прилегает к внутренней стороне цитоплазматической мембраны. В период прорастания споры кортекс трансформируется в клеточную стенку вегетативной клетки.

Оболочка споры (экзоспориум)

Сторона цитоплазматической мембраны, обращенная наружу, при спорообразовании покрывается оболочкой (экзоспорицей).

Она состоит из белков, липидов и других соединений, которые не встречаются у вегетативной клетки. Оболочка толстая и рыхлая. Составляет около 50% объема самой споры. Обладает гидрофобностью.

Наружная стенка споры устойчива к воздействию ферментов. Она предохраняет спору от преждевременного прорастания.

Рис. 7. На фото спора с выростами. Ее сердцевина — покоящаяся вегетативная клетка.

Выросты на спорах

На некоторых спорах в процессе спорообразования образуются выросты. Они многообразны и специфичны. Этот признак для каждой бактерии наследственно закрепленен и постоянен. Выросты на спорах состоят в основном из белка. Аминокислоты белка сходны с таковыми у кератина и коллагена. Функция выростов на спорах окончательно еще не выяснена.

Рис. 8. Виды выростов на спорах: жгутики, трубки, ершиковидные палочки, широкие ленты, шипы, булавки, в виде оленьих рогов.

Рис. 9. На фото споры бактерий рода клостридиум. Выросты в виде трубок (1 и 5), выросты в виде жгутиков (2), лентовидные выросты(3), перистые выросты (4), споры, на поверхности которых имеются шипы (6).

Характеристика споры бактерий

В клетке, которая находится в спорообразном состоянии, отмечается:

• полная репрессия генома,
• почти полное отсутствие обмена веществ,
• снижение количества воды в цитоплазме на 50% (значительная потеря воды клеткой приводит к ее гибели),
• повышенное количество катионов кальция и магния в цитоплазме,
• появление дипиколиновой кислоты и кортекса, отвечающих за термостабильность,
• повышение количества белка цистеина и гидрофобных аминокислот,
• сохраняет жизнеспособность сотни лет.

Устойчивость спор

В процессе спорообразования спора покрывается оболочками — внешней оболочкой и кортексом. Они защищают спору от неблагоприятных условий внешней среды.

Кортекс содержит диаминопимелиновую кислоту, которая отвечает за термостабильность. Внешняя оболочка предохраняет спору от преждевременного прорастания и негативных факторов внешней среды.

В спорообразном состоянии бактерия устойчива к повышенной температуре окружающей среды и высушиванию. Она способна выжить в растворах, с повышенным содержанием солей, перенести длительное кипячение и промораживание, радиацию и вакуум, ультрафиолетовое облучение. Спора проявляет устойчивость к целому ряду токсических веществ и дезинфицирующих препаратов.

Устойчивость спор патогенных бактерий во внешней среде способствует сохранению инфекции и развитию тяжелых инфекционных заболеваний.

Вид, форма и расположение спор у бактерий

Споры бактерий имеют овальную и шаровидную форму. Они могут располагаться на концах клетки (возбудители столбняка), ближе к центру (возбудители ботулизма и газовой гангрены) или в центральной части клетки (сибиреязвенная бацилла). Реже споры бактерий располагаются латерально.

Рис. 10. На фото терминальные эндоспоры C. difficile и Clostridium tetani.

Рис. 11. На фото центрально расположенные споры бактерий Bacillus cereus.

Рис. 12. На фото концевое расположение споры у бактерии Bacillus subtilis.

Колпачки на спорах

На спорах рода клостридиум и бациллюс в процессе спорообразования образуются колпачки. Они имеют конусовидную или серповидную форму и ячеистое строение. Ячейки напоминают мешочки, которые заполнены газообразным веществом. Они имеют форму палочек или овалов.

Ячейки помогают споре сохранять в воде плавучесть. Даже при центрифугировании споры с колпачками невозможно осадить.

Колпачки на спорах образуются у почвенных бактерий гидроморфных почв, которые сформировались в условиях застоя поверхностных вод или при наличии грунтовых вод.

Рис. 13. На фото колпачки на спорах — конусовидные (слева) и серповидные (справа).

Рис. 14. На фото строение колпачка споры бактерии. Видны отдельные газовые ячейки (вакуоли, мешочки) овальной формы.

Параспоровые тельца

Такие бактерии, как B.anthracis (возбудитель сибирской язвы) и B.cereus (возбудитель токсикоинфекций) во время образования образуют параспоровые тельца. У B.

anthracis эти образования округлой формы, расположенные на поверхности спор или изолированно. У Bacillus thuringiensis параспоровые тельца в виде белковых кристаллов бипирамидальной формы.

Кристаллы токсичны для гусениц, насекомых и личинок нематод, мошек и москитов. Ген эндотоксина используется в биозащите растений.

Рис. 15. На фото параспоровые бипирамидальные кристаллы почвенной бактерии Bacillus thuringiensis morrisoni.

Прорастание спор

Попадая в благоприятные условия, спора начинает прорастать в вегетативную клетку. Процесс прорастания длится 4 — 5 часов.

Процесс активации

Способствуют прорастанию прогревание, глюкоза, аминокислоты, ионы некоторых веществ и механические повреждения стенки споры.

Процесс инициации

Процесс инициации начинается с дерепрессии генома. Активируются процессы дыхания и ферментные системы. Из клетки удаляется дипиколиновая кислота, ионы кальция, разрушается кортекс. В споре увеличивается количество воды.

Все эти изменения приводят к утрате спорой таких свойств, как термостабильность, устойчивости к радиации и химическим веществам. Отличительной особенностью данного процесса является уменьшение спорой величины преломления света.

Процесс собственно прорастания

Из споры начинает прорастать ростковая трубка, разрушающая ее оболочку. Формируется оболочка клетки. Регулируются процессы прорастания целым рядом специальных веществ — герминантами. После окончания прорастания споры клетка начинает делиться.

Рис. 16. На фото клетка бактерии, которая после прорастания споры начинает делиться.

https://www.youtube.com/watch?v=Y9TRB7OpK_M

Подробно о бактерияx читай в статьях:

«Строение бактерий»,

«Рост и размножение бактерий»,

«Как питаются и дышат бактерии? Зачем бактериям ферменты и пигменты?».

Спорообразование служит цели сохранения вида бактерий. Споры бактерий необычайно устойчивы во внешней среде, что явилось поводом к развертыванию во многих странах мира интенсивных исследований учеными этого процесса.

ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ

Статьи раздела “Бактерии”Самое популярное  

Источник: https://microbak.ru/obshhaya-xarakteristika-mikrobov/bakterii/spory.html

Спорообразование – это процесс образования спор. Примеры

В природе существуют бактерии, обладающие уникальным свойством образовывать споры. Как происходит этот процесс, что такое споры, читатель узнает, прочитав статью.

Споры

Это организмы, состоящие из одной клетки, с помощью которых происходит размножение и расселение. Что такое спора? В переводе – это посев, сеяние, семя. Спорами размножаются грибы, мхи, лишайники, некоторые виды растений и бактерии.

Споры бывают разные. Так, у растений и грибов они выполняют функцию размножения, а у бактерий – нет. Споры у бактерий защищают их от воздействия неблагоприятных условий, но не все бактерии наделены такими свойствами.

Что такое спора? Это микроорганизм, в десятки раз меньше клетки самой бактерии, которой он образован. Уничтожить ее может только специальный антибиотик или открытый огонь.

Жизнеспособности спор можно позавидовать. Эти микроскопические организмы способны сохраняться длительное время, до тысячи лет. Но, попав в благоприятные условия, они преобразуются, быстро растут и размножаются.

Разновидности спорообразующих бактерий

Споры могут образовывать только бактерии-палочки. В зависимости от размера спор это:

• Бациллы – так называют микроорганизмы, размеры спор которых меньше ширины самой палочки. Форма бактерии при спорообразовании не меняется.
• Клостридии – споры по размерам больше диаметра клетки. Бактерии начинают вздуваться и приобретают веретенообразную форму.

Процесс спорообразования среди таких бактерий как кокки и извитые бывает крайне редко, как исключение.

Бациллы

Это спорообразующие бактерии в форме палочек, насчитывают в своем роде около двухсот видов. Отличаются от неспорообразующих микроорганизмов более крупными размерами. Среди бацилл есть патогенные, наносящие вред здоровью человека.

К ним относится сибирская язва, возбудителем которой является антрацис – бацилла, проникающая через повреждения на коже и оказывающая токсическое воздействие на ткани, которые впоследствии разрушаются. Возбудитель сибирской язвы практически неистребим. Его невозможно уничтожить теплом, светом и химическим воздействием. Только вакцинация.

Клостридии

Эти бактерии относятся к спорообразующему виду, по-другому их называют облигатными. Клостридии имеют крупные размеры и форму загнутой палочки. Они, в основном, живут в живых организмах, бывают подвижными и неподвижными. Первые имеют жгутики.

Клостридии, обладающие патогенными свойствами, наделены капсулой-надстройкой. Это значит, что с внешней средой клетка не имеет соприкосновения, она находится в капсуле.

Клостридии имеют много видов, некоторые из которых способны вырабатывать токсичные яды, такие как ботулотоксин – сильнодействующий органический яд. Примером патогенных видов клостридий являются возбудители ботулизма, гангрены, столбняка.

Этот процесс у бактерий происходит тогда, когда не хватает питания, воздуха, высушена среда обитания, в больших количествах содержатся в ней вредоносные продукты обмена, происходят резкие колебания температуры.

Если коротко: спорообразование – это механизм, обеспечивающий выживаемость бактерий в неблагоприятных условиях.

Сущность образования спор состоит в том, что снижается активность микробов и уменьшается интенсивность процессов обмена.

Спорообразование – это сложный процесс. Цитоплазма начинает терять влагу, она сгущается и собирается в теле бактерии.

Там она покрывается плотной оболочкой в несколько слоев, непроницаемой для различных растворов, и принимает вид нового образования округлой, яйцевидной или овальной формы, которое называют спорой.

В плотной оболочке зрелой споры синтез ДНК снижается до минимума. Материнская клетка бактерии разрушается, спора теряет материнский чехол.

Доля оболочки в общем весе споры составляет пятьдесят процентов. Спорообразование – это длительный процесс, для завершения которого необходимо около двадцати часов. Внешний вид клетки может оставаться прежним или изменяться. Это зависит от того, какой размер имеет спора и где она расположена. Если в центре – то клетка становится похожей на лимон, бочонок или веретено.

Спорообразование – это изменение формы клетки, как завершающий этап сложного процесса. Так, например, образование споры столбнячной палочки происходит в конце клетки, в результате чего она приобретает совершенно новую форму и становится похожа на барабанную палочку.

Споровые бактерии более устойчивы к замораживанию, высушиванию, длительному или кратковременному кипячению, воздействию химических веществ. Существуют вегетативные формы образования бактерий и спорообразование. Примеры последних: возбудители таких заболеваний, как сибирская язва, ботулизм, столбняк и некоторые виды сапрофитных обитателей почвы, которых можно обнаружить в навозе.

Прорастание

Когда оболочка споры попадает в благоприятную для нее среду, она начинает набухать. Этот процесс происходит до тех пор, пока оболочка полностью ни разрушится. В то время, когда ткань оболочки разрывается, через этот крупный порыв молодая клетка и попадает во внешнюю среду.

Таким способом спора прорастает в аэробных бактериях. Анаэробные бактерии при спорообразовании не теряют внешнюю клеточную оболочку. С внешней средой спора не соприкасается, ее контакт происходит с клеточной оболочкой. Когда возникают благоприятные условия, питательные вещества внутрь клетки попадают через чехол. Спора начинает прорастать.

Бактерии и продукты

Спорообразование у бактерий нежелательно при переработке и хранении отдельных продуктов. Если этот процесс происходит, бороться с микроорганизмами будет трудно.

Для уничтожения спор в консервах, например, продукт нужно стерилизовать, что намного снизит его качество. Чтобы надолго сохранить молоко, его стерилизуют, а это приводит к потере первоначальных свойств и витамина А.

К сведению: температура нагревания при стерилизации – 120 градусов.

При пастеризации, чтобы максимально сохранить питательные вещества, молоко нагревают всего до 80-90 градусов. Это сказывается на сроке хранения: молоко быстро портится, так как при пастеризации споры не умирают, а наоборот, при комнатной температуре они прорастают и начинают быстро размножаться, из-за чего и портится продукт.

Источник: https://FB.ru/article/304745/sporoobrazovanie---eto-protsess-obrazovaniya-spor-primeryi

Технология выживания спорообразующих бактерий – Мир Бактерий

В природе несколько типов бактерий могут образовывать споры. Это скрытые, устойчивые и невоспроизводительные структуры, образованные бактериями, принадлежащими Firmicutes (от firmus и cutis).

Многие из этих микроорганизмов обычно обитают в почве и воде и в неблагоприятных условиях образуют споры, которые позволяют выжить.

В медицинской микробиологии только спорообразующие бактериальные виды называются терминами бацилл.

Типичные представители микробов аэробных рода Bacillus (например. Бацилла болезни antracis), анаэробы из рода Clostridium с патогенными агентами C. botulinum (возбудитель ботулизма), С. Perfringens (газовая гангрена), C. tetani (столбняк), C. difficile (псевдомембранозный колит) и непатогенные кокки рода Sporosarcina.

Бактериальные споры являются средством выживания бактерий в условиях неадекватной температуры, отсутствия питательных веществ, изменений кислотности среды, и в этой форме бациллы не могут быть размножены. В неблагоприятных условиях вегетативная бактериальная форма переходит в споры (споруляция) в течение от нескольких часов до одного дня.

Процесс приводит к образованию так называемых эндоспор, которые встречаются в вегетативной клетке.

Для достижения этого требуется активный метаболизм в клетке, поскольку для конструирования эндопротеза необходим синтез ряда новых ферментов и его компонентов оболочки, а также соответствующей температуры, питательных веществ, наличия или отсутствия кислорода и т. д.

Таким образом, аэробные бациллы спорообразуются только в аэробной (кислород) среде, и клостридии — только в анаэробных (бескислородных) условиях. Бациллы образуют споры только тогда, когда они попадают в окружающую среду. Эндоспорины позволяют бактериям существовать в скрытом состоянии в течение длительных периодов времени (лет, столетий).

Активация споруляции происходит в отсутствие преимущественно углеводов или из-за наличия плохо усваиваемых питательных веществ.

В начале процесса споруляции одну из клеток вегетативной клетки выделяют путем вторжения в цитоплазматическую мембрану, которая окружает ядро ​​и обертывает его двойной мембраной. После его образования двойная мембрана активно участвует в развитии сферической оболочки.

Он состоит из стенки спор и коры, расположенной между внешней мембраной и внутренней мембраной, а над внешней мембраной — оболочка и экзоспорий.

Устройство бактериальных спор

Ядро споры (протопласт) содержит бактериальную ДНК, мало рибосом и ограниченное количество воды. Над внутренней мембраной, покрывающей сердечник, помещена стена позвоночника.

Он состоит из нормального пептидогликана, из которого клеточная стенка вегетативной формы образуется при благоприятных условиях.

Над стеной сфинктера находится кора, самый толстый слой слоя, и состоит из определенного пептидогликана — нескольких слоев и очень восприимчивых к лизоциму и другим протеолитическим ферментам. В коре содержится вещество дипиколиновая кислота, Ca ++ и Mg ++ионов.

Эта кислота является специфическим веществом для спор и помогает поддерживать эндоспоры в скрытом состоянии. Это химическое вещество составляет до 10% от массы эндоспоры. Над внешней оболочкой находится оболочка спор, состоящая из кератинового белка и экзоспориума, состоящего из липопротеиновой мембраны.

В зависимости от положения эндоспора внутри вегетативной клетки он может быть расположен централизованно, субтеррально или в конце.

Характеристика споров клостридий — их больший диаметр, чем у растительной клетки, которые в своем образовании раздувают ее в области ее образования. Из-за этого клетка имеет шпиндельную форму.

Споры рода Bacillus расположены централизованно и не приводят к росту вегетативной формы.

Устойчивость к спорам бактерий

Оболочка эндоспора сложна и обусловлена ​​исключительной устойчивостью к различным химическим и физическим факторам. Они устойчивы к ультрафиолетовому излучению, сушке, высокотемпературному, экстремальному замораживанию и химическим дезинфицирующим средствам. Через него никакие химикаты или вода не могут проникнуть.

Состояние называется анабиозом и характеризуется полностью увлажненными метаболическими процессами. В этом состоянии споры могут сохраняться годами. К примеру, anacrax bacillus (Bacillus antracis) образует споры в почве после смерти животных, перенесших сибирскую язву.

В этом состоянии споры остаются жизнеспособными на срок до 50 лет.

Напротив, вегетативные формы спорообразующих бактерий и других микроорганизмов выживают в температуре от 100 ° С до 1-2 мин. В такой среде споры могут выжить в течение 2 часов.

В автоклаве при 121 ° С споры погибают примерно через 15 минут и в сухом стерилизаторе со скоростью. от 160 до 180 ° С в течение 1-2 часов. Их высокая термостойкость обусловлена ​​присутствием в коре споры дипиколиновой кислоты и ионов магния.

Способы стерилизации согласуются с наиболее устойчивыми формами жизни — бактериальными спорами.

Клетки роста спорообразующих клеток восстанавливаются, когда споры попадают в подходящие условия. Этот процесс происходит на трех основных этапах:

1. активация — возникает, когда сферическая оболочка повреждается такими факторами, как температура, кислотная среда, механическое разрушение ее целостности;
2. прорастание происходит в присутствии определенных веществ в среде, таких как глюкоза, соли, аденозин, аминокислоты (L-аланин) и является необратимым процессом, в котором поглощается вода, активируется обмен веществ;
3. рост — формирование новой растительной клетки протопласта споры. Весь процесс составляет около 1 часа.

Окрашивание спор происходит с помощью сложных методов, таких как Пешков. В других методах окрашивания споры рассматриваются как легкие огнеупоры из-за конденсации их цитоплазмы. Споры также можно наблюдать с помощью электронного микроскопа, который в основном используется в исследовательских целях.

Источник:

Спорообразующие бактерии

В эту группу входят бактерии разной морфологи, большинство из них окрашивается по Граму положительно. Клетки обычно подвижные за счет перитрихиальных жгутиков, образуют устойчивые к нагреванию, сильно преломляющие свет эндоспоры. В группу входят пять основных родов: Bacillus,

Sporosarcina, Sporolactobacillus, Clostridium и Desulfotomaculum.

Первичное таксономическое деление основано на отношении к молекулярному кислороду. Роды Bacillus и Sporosarcina – облигатные аэробны и факультативные анаэробы. Представители рода Bacillus – грамположительные палочковидные, рода Sporosarcina – грамположительные кокковидные бактерии.

Представители родов Clostridium и Desulfotomaculum являются облигатными анаэробами.

Метаболизм бродильный, осуществляют гомоферментативное молочнокислое сбраживание гексоз с образованием молочной кислоты. Клетки не содержат каталазы и цитохромов. Типовой (и единственный) вид Sporolactobacillus inulinus.

Наиболее широко распространенных относятся бактерии родов Bacillus и Clostridium.

К роду Bacillus относятся аэробные или факультативно-анаэробные палочковидные бактерии, большинство из них подвижны. Хемоорганотрофы. Метаболизм строго дыхательный, строго бродильный или дыхательный и бродильный одновременно. Некоторые способны получать энергию за счет нитратного дыхания.

Для большинства характерно брожение с образованием 2,3-бутандиола, глицерина и СО2, а также небольших количеств молочной кислоты и этанола. Можно разделить на три группы, по структуре и внутриклеточной локализации эндоспор:

1. Споры овальные, расположение их в материнской клетке централь-ное, растяжение клетки спорой не происходит. У большинства бацилл (B. subtilis, B. cereus, B.

megaterium, B. anthracis, B. thuringiensis).

2. Споры овальные, имеющие толстую оболочку с выростами, расположение их в материнской клетке центральное. Они «растягивают» клетки изнутри (B. polymyxa, B. stearothermophilus).

3. Споры сферические, расположение полярное. Эндоспоры «растягивают» кл-ку (B. pasteurii).

Большинство являются сапрофитами, широко распространены в природе, особенно в почвах, богатых органическими веществами (B. subtilis, B. megaterium, B. polymyxa, B. stearothermophilus). B. megaterium считаются «гигантами» среди эубактерий 2 . 5 мкм. Вид B. subtilis называется «сенной палочкой» .

Представителями патогенных бацилл являются B. anthracis и B. thuringiensis. B. anthracis – возбудитель сибирской язвы (нуждающиеся в факторах роста неподвижные бактерии с пептидной капсулой, содержащей в большом количестве D- и L-формы глутаминовой кислоты). B. thuringiensis – возбудитель паралитического заболевания у гусениц многих чешуекрылых насекомых.

Каждая спорулирующая клетка бактерий B. thuringiensis образует примыкающий к споре кристалл, состоящий из Cry-белков или из Cyt-белков. Специфичность действия Cry-белков очень высока.

Бактерии рода Bacillus являются активными продуцентами антибиотических веществ(полимиксины, колистин, бацитрацин). B. subtilis – для них описано более 70 различных антибиотиков. B.

Brevis, B. polymyxa, B. cereus, B. circulans, B. megaterium. Большинство антибиотиков – полипептиды, против грамположительных и грамотрицательных бактерий, а также дрожжей и микроскопических грибов. Антибиотик бутирозин, продуцируемый бактериями B. circulans, является аминогликозидом, а антибиотик протицин бактерий B. licheniformis – фосфосодержащим триеном.

Анаэробные спорообразующие бактерии рода Clostridium – палочки с закругленными концами, часто расположенные в парах или коротких цепочках. Большинство из них. Образуют овальные или сферические эндоспоры, располагающиеся субтерминально, центрально или терминально. Как правило, диаметр спор больше диаметра вегетативной клетки.

Большинство штаммов рода Clostridium – облигатные анаэробы, хотя некоторые могут расти в присутствии воздуха. Хемоорганотрофы, энергию получают в основном за счет маслянокислого брожения. Возбудителями классического маслянокислого брожения являются C. butyricum, C. pasteurianum, C. rubrum.

В качестве основных продуктов они образуют масляную и уксусную кислоты, углекислый газ и молекулярный водород. Другие (C. acetobutyricum, C. felsineum, C. sporogenes) осуществляют ацетонобутиловое брожение, кроме масляной кислоты образуются нейтральные продукты: ацетон, бутиловый, этиловый, изопропиловый спирты.

Сбраживают большое число субстратов, включая полисахариды, белки, аминокислоты и пурины. В зависимости от вида сбраживаемого субстрата:

• сахаролитические, использующие в качестве субстратов моносахара, крахмал, пектин, целлюлозу и другие вещества углеводной природы (C. pasteurianum, C. butyricum, C. acetobutyricum, C.

felsineum);

• протеолитические, сбраживающие белки, пептиды, аминокислоты (C. botulinum, C. tetani, C. putribicum, C. sporogenes, C. histolyticum и др.);

• пуринолитические, сбраживающие гетероциклические азотсодержащие соединения – пурины и пиримидины (C. acidiurici, C. cylindrosporum).

Для них выявлена потребность в определенных витаминах и наборе аминокислот. Для многих сахаролитических клостридий характерна способность фиксировать атмосферный азот. Естественной средой их обитания является почва, особенно ее глубокие слои, ил различных водоемов, сточные воды, кишечный тракт травоядных животных и человека. К сапрофитным относятся C.

pasteurianum, C. acetobutyricum, C. butyricum (типовой вид). Патогенные клостридии: C. tetani – возбудитель столбняка; C. botulinum – возбудитель ботулизма; C. histolyticum, C. septicum, C. perfringens, C. novyi, C. sordelli – возбудители газовой гангрены. Патогенные клостридии, как правило, относятся к протеолитическим.

Источник:

Спорообразующие бактерии: что это такое и каковы их виды

Образование организмами клеток – спор в плотной оболочке – явление, которое встречается в живой природе не очень часто. На самом деле – единожды, и только у бактерий.

Хоть и есть еще один природный процесс формирования спор, но, несмотря на схожесть биологических наименований, это два совершенно разных вида живых образований.

Один вид формируют спорообразующие бактерии, другой – растения и грибы.

Общая характеристика

Спорообразование у бактерий – механизм, который обеспечивает выживаемость бактериального организма в неблагоприятных условиях. В таком виде механизм образования спор существует исключительно у представителей прокариотов. Споры, которые образуют растения и грибы, служат только для размножения этих организмов.

Бактериальные споры образуются внутри прокариотической клетки. Благодаря устойчивой к различным внешним влияниям (химическим, тепловым, световым и.т.д.) прочной оболочке они сохраняют наследственную информацию, содержащуюся в кольцевой ДНК до момента прекращения действия неблагоприятных условий.

До тех пор, пока клетка находится в состоянии споры, метаболизм в ней практически сводится к нулю. Она не ест, не дышит и даже не синтезирует ДНК. Именно такое состояние анабиоза позволяет клетке пережить отсутствие возможности поддерживать жизненные процессы.

Далеко не все микроорганизмы способны образовывать споры. В литературе иногда спорообразующие бактерии называют спорангиями, хотя спорангии – это только одно из состояний процесса спорообразования.

Известно три вида прокариотных спор:

• эндоспоры (эти виды спор формируются из собственной клеточной цитоплазмы, которая втягивается внутрь клетки);
• экзоспоры (формируются снаружи клетки, а по завершению процесса спорообразования отпочковываются);
• миксоспоры (образуются в плодовых телах миксобактерий).

Внешне спора в десять раз меньше той бактериальной клетки, которая её образовала. Практически весь объем споры занимает толстая стенка. Уничтожить спору можно, только воздействуя на неё открытым огнём или специально подобранным антибиотиком.

Жизнеспособность спор может сохраняться около тысячи лет. Оказавшись в благоприятных условиях, спора преобразуется в молодой бактериальный организм, который быстро растет, развивается и размножается.

Гетеротрофность

Практически все известные анаэробные и аэробные спорообразующие бактерии являются гетеротрофами и живут за счет потребления готовой органики. Причем не за счет живой органики, а за счет продуктов жизнедеятельности других живых организмов (сапрофитность).

Требования к наличию кислорода в окружающей среде

В основном образовывают споры облигатные и факультативные анаэробы, а также аэробы. Основные из них являются представителями таких родов:

• Бациллюс;
• Клостридиум;
• Десульфотомакулум.

Из них только Бациллюс – факультативные анаэробные и аэробные спорообразующие бактерии. Клостридии и Десульфотомакулумы являются спорообразующими анаэробными бактериями.

Определение аэробности и анаэробности микроорганизмов заключается в идентификации процесса бактериального дыхания: чем дышит бактерия. Живой организм нуждается в дыхании для поддержания внутреннего метаболизма. Аэробы используют в качестве окислителей молекулярный кислород, анаэробы окисляют высокомолекулярные соединения путем задействования остатка фосфорной кислоты.

Спорообразующие бактерии всех трех родов относятся к классу эубактерий (истинные бактерии). Эубактерии образовывают эндоспоры. Экзоспоры образовывают актиномицеты (активные производители почвенного гумуса). Миксоспоры – одно из возможных состояний миксобактерий (колонии, производящие экзоферменты).

Практически все актиномицеты и миксобактерии – аэробы.

Процесс спорообразования

Анаэробные и аэробные спорообразующие бактерии образуют споры по практически идентичным механизмам. Один из самых распространенных процессов спорообразования схематично выглядит так:

1. Бактериальная клетка прекращает делиться и становится более крупной по размеру.
2. В цитоплазме клетки образуются гранулезы (питательные вещества прокариотов), и поверхность клетки становится похожей на апельсиновую корку.
3. Некоторые молекулы клеточных нуклеотидов соединяются между собой и перетягивают определенную часть клетки.
4. Зона клетки, перетянутая связкой нуклеотидов, образовывает про-спору.
5. В процессе созревания про-спора светлеет и теряет способность пропускать свет (становится непрозрачной).
6. В зависимости от видов микроорганизмов споры могут быть круглые, овальные, яйцевидные.
7. Зрелая спора имеет очень плотную оболочку, в ней до минимума снижается синтез ДНК.
8. Материнская бактериальная клетка, в которой созрела спора, разрушается, и спора остается во внешней среде без материнского чехла.

Клостридии и десульфотомакулум

Спорообразующие бактерии клостридии являются грамположительными анаэробами, которые не могут выжить в кислородной среде. Иначе они называются облигатными.

Клостридии имеют вид загнутой палочки и довольно крупные размеры. Они живут в основном в организмах живых существ, могут быть подвижными (со жгутиками) или неподвижными (без жгутиков).

Клостридии, которые обладают патогенными свойствами и могут погубить другие живые организмы, чаще всего имеют надстройку-капсулу. То есть сама клетка не соприкасается с внешней средой, а находится в капсуле. Цитоплазма этого вида анаэробов по своему составу не отличается от цитоплазмы спорообразующих аэробных бактерий, разница только в метаболических процессах.

Некоторые виды Клостридий вырабатывают токсичные яды, в том числе и ботулотоксин – один из самых сильных органических ядов. Патогенные виды клостридий – это возбудители столбняка, гангрены, ботулизма и т.д.

Род бактерий десульфотомакулум, в отличие от других грамположительных прокариотов, является грамотрицательным. Это облигатный подвижный анаэроб имеет палочковидную форму (изогнутую и прямую). Споры десульфотмакулумов имеют овоидную (яйцевидную) форму и могут располагаться как на полюсах клетки, так и в её центре.

Применение

Человек научился широко применять в промышленности деятельность бактерий, которые умеют образовывать споры. Так, при помощи анаэробных спорообразующих бактерий производится ацетон, антибиотики, витамины и гормоны. Аэробные спорообразующие в составе инсектицидов борются в сельском хозяйстве с вредными насекомыми.

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.

Источник: https://probakterii.ru/prokaryotes/vital-functions/sporoobrazujushhie-bakterii.html