Споры
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.
В благоприятных условиях споры прорастают, проходя три последовательные стадии: активацию, инициацию, прорастание. При этом из одной споры образуется одна бактерия. Прорастание споры происходит в течение 4-5 ч, в то время как образование споры продолжается 18-20 ч.
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.
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.
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
- Как размножаются бактерии?
- Полезные бактерии: в чем их польза?
- В чем состоит роль бактерий в жизни человека?
- Строение бактерий
- Все о микробах
- Симптомы ботулизма
- Возбудитель сибирской язвы
- чем и как питаются дрожжи
Статьи раздела «Бактерии»
- Споры и спорообразование в жизни бактерий
Самое популярное
- Все о грибке стопы: симптомы и эффективное лечение современными препаратами
- Грибок кожи головы: как распознать и лечить
- Симптомы и лечение грибка ногтей на руках (онихомикоза)
- Польза и вред кишечной палочки
- Как лечить дисбактериоз и восстановить микрофлору
Статьи раздела «Бактерии»
- Что такое стрептококк
О микробах и болезнях 2020
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.
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.
Спорообразующие бактерии при лечении кишечных инфекций.
Существует ряд пробиотических культур бактерий, обладающих свойствами, позволяющими использовать их для лечения инфекций кишечника различной этиологии (бактериальной, грибковой, вирусной). К ним относят аэробные спорообразующие бактерии некоторых видов (B. Subtilis, B. Sereus, B. Liheniformis, Saccharomyces boulardii ), которые в обычной жизни не являются представителями кишечной микрофлоры человека, а попадая в организм из внешней среды способны сами стать причиной токсикоинфекции, сопровождающейся диареей и рвотой. Лекарственная значимость этих бактерий построена на их инактивации в условиях лаборатории и использовании штаммов с пониженной вирулентностью (агрессивностью, токсичностью): B. Subtilis DSM 5750, B. Sereus IP 5832, B. Liheniformis DSM 5749, Saccharomyces boulardii . Спорообразующие бактерии выделяют антибактериальные вещества, сходные по действию с антибиотиками и угнетают жизнедеятельность патогенов, но в отличие от пробиотиков бифидо-, лактобактерий и им подобных, участвующих в процессах метаболизма организма человека, не являются представителями естественной микрофлоры организма, поэтому их подсаживание в просветы кишечника носит исключительно целенаправленный лечебный характер.
Споры указанных бактерии устойчивы к воздействию желудочного сока, поэтому способны беспрепятственно проникать в различные отделы кишечника, где прорастают в вегетативные формы и составляют высококонкурентные колонии для патогенных и условно — патогенных бактерий рода Proteus, E. coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa , Shigella dysenteriae, Yersinia enterocolitica, Clostridium difficile, Candida.
Лиофильно высушенные споры спорообразующих бактерий применяют для лечения кишечных расстройств при дисбактериозах, синдроме раздраженной кишки, колитах, метеоризме и инфекционных кишечных расстройствах (сальмонеллез, эшерихоз, дизентерия и другие пищевые токсикоинфекции). Препараты на основе такого типа бактерий – это препараты симптоматического действия, поскольку их регулярно применение может оказывать обратный эффект и вызывать расстройства кишечника, но применение в дозах, оговоренных врачом, способствует восстановлению микробиоценоза в кишечнике.
К лекарственным препаратам, содержащим спорообразующие бактерии вышеописанного действия, относят:
- Препараты для лечения человека (эубиотики): Бактисубтил, Споробактерин, Энтерол, Флонивин БС.
- Препараты для лечения животных (кормовые пробиотики): Ирилис, Пацифлор, Биоплюс 2Б.
Препараты, содержащие спорообразующие бактерии имеют противопоказания, оговоренные в инструкциях к каждому препарату, и требуют консультации врача
Особое внимание при использовании вышеописанных препаратов следует уделять состоянию иммунной системы, в связи с чем их применение противопоказано при первичных иммунодефицитах
