Морфология и структура микроорганизмов
Микроорганизмы достаточно многообразны по морфологии, однако, с определенными натяжками их можно поделить на несколько групп:кокковидные, бактериевидные, вибриоспировидные, мицелиевидные, вирусовидные, протистовидные. Эти группы могут делиться на подгруппы. Различия морфологии микробов между этими группами и внутри их имеет определенное диагностическое значение.
Кокковидные. Это бактерии шаровидной формы. Скорости их размножения и расхождения клеток различны, что отражается на расположении кокков в мазках. Различают несколько разновидностей расположения кокковидных. Если бактерии быстро расходятся после деления и в силу этого располагаются в мазке в виде монококков (по отдельности), то их называют микрококки. Если кокки делятся в одной плоскости и недостаточно быстро расходятся, то в мазках они выглядят как диплококки, т.е. парные кокки. При меньшей скорости разделения бактерий образуются цепочки кокков, имеющие родовое название - стрептококки.
Если бактерии делятся в трех плоскостях и медленно расходятся, то в мазках с плотной агаровой среды они образуют характерные скопления в виде гроздьев винограда и имеют родовое название - стафилококки. Тетракокки образуются в результате деления в двух плоскостях и благодаря относительно не высокой скорости расхождения кокков - в мазках образуются четверки кокков по две пары. Сарцины - это кокки, которые расположены в мазках в виде пакетов или тюков, по 8, 16, 32 и более клеток, при делении родительской клетки сразу в нескольких плоскостях.
Среди кокковидных - стрептококков, стафилококков, диплококков имеется достаточно много видов бактерий, патогенных и условно-патогенных для человека. Например, вид Saphylococcus aureus вызывает у человека около 100 заболеваний - от юношеских угрей до перитонита, сепсиса и др. Диплококки - Neisseria gonorrhea вызывают у человека гонорею, а Neisseria meningitidis -менингит и др. Стрептококки вызывают гнойные поражения тканей - рожа, ревматизм и др.
Бактериевидные. Эти бактерии представлены цилиндрическими или палочковидными формами бактерий.
В 1875 г немецкий ботаник Г. Кон обнаружил у сенной палочки споры и стал именовать бактериевидные формы, образующие споры - бациллами, а культуры не образующие споры - бактериями. Образующие споры палочки, которые имеют веретенообразную форму, назвали клостридиями. По расположению клеток бактерий различают:диплобактерии - располагающиеся в мазках попарно и стрептобактерии - располагающиеся в виде цепочек. Бактериевидные различаются по длине, ширине, форме концов, расположению спор и пр. Некоторые бактерии окрашиваются по Цилю-Нильсену (микобактерии), а остальные - по Граму.
Среди бактериевидных следует особо выделить микоплазмы. Микоплазмы отличаются отсутствием клеточной стенки. Это мелкие, Грам (-) бактерии (0,12-0,25 нм), содержащие трехслойную ЦПМ. Они чувствительны к осмотическому давлению и нечувствительны к пенициллинам, ввиду отсутствия пептидогликана. Микоплазмы полиморфны. Имеют 92 вида, часть из них патогенны для человека.
Бактериевидные вызывают множество разнообразных заболеваний у человека:гнойно-воспалительные, дизентерию, сальмонеллезы, пневмонии, сибирскую язву, чуму, дифтерию, коклюш и др.
Вибриоспировидные. Это подвижные бактерии, имеющие извитую и спиралевидную формы. В мазках имеют несколько морфологических форм: извитые - четверть витка спирали, спириллы - в виде нескольких крупных завитков спирали, спирохеты - имеющие несколько мелких витков спирали. Извитые имеют один жгутик (Vibrio cholerae).
Таблица 8.
Морфологические признаки спирохет
| Род | Количество завитков | Характер движения | Окраска по Рома- новскому-Гимзе |
| Borrelia | 3-10 крупных, неравном. | толчкообразные, сгибате- льные, поступательные | сине-фиолетовые |
| Treponema | 8-14, среднекрупных | плавное, сгибательное, вращательное, поступательн. | бледно-розовые |
| Leptospira | Многочисленные первич- ные, S-образные, вторичн. | активное вращательно- поступательное | розово-сиреневые |
Спирохеты в зависимости от количества и формы завитков подразделяют на три формы:трепонемы – имеют до 14 средне-крупных завитков, лептоспиры - множество мелких завитков, боррелии – 3-10 крупных, неравномерных завитков.
Среди вибриоспировидных встречаются виды бактерий, проявляющие патогенные свойства в отношении людей: вызывая боррелиозы, лептоспирозы, сифилис, холеру и пр.
Вирусовидные. Это внутриклеточные генетические паразиты. Внеклеточную форму вирусов называют вирионом. Они имеют палочковидную или сферическую форму, проходят через бактериальные фильтры. Размеры варьируют от 15 до 500 нм. К вирусовидным относят разнообразные вирусы, в том числе – дефектные вирусы. Все вирусы делят на семейства и подсемейства и роды. Патогенные для человека и животных вирусы составляют 20 семейств. Вирусы делят на РНК и ДНК содержащие. Вирусы - это одна из мельчайших форм существования жизни. Они являются паразитами не только животного и растительного миров, но и микрофлоры, включая вирусы. На сегодня самая маленькая инфекционная частица - прион. Это белковая частица, которая не имеет генетического материала, но проявляет инфекционные свойства. Заболевания у человека и животных, вызываемые прионом, поражают мозг, с обязательным смертельным исходом.
Мицелиевидные. Это огромная группа, объединенная на основе общности многих признаков и образа жизни. Мицелий у микроорганизмов этой группы бывает воздушный и субстратный. Представители группы делятся на две неравноценные подгруппы: грибы и актиномицеты (таблица № 9).
Таблица 9
Морфологические признаки некоторых грибов
| Род | Мицелий | Споры | ||
| вегетативный | репродуктивный | тип | расположение | |
| Mucor | несептированный | спорангиеносец | эндоспоры | в спорангии |
| Aspergillus | септированный | конидиеносец | экзоспоры-конидии | в виде лейки |
| Penicillum | септированный | конидиеносец | то же | в виде кисточки |
Актиномицеты имеют вид длинных несептированных гиф, не образуют спор и жгутиков.
Грибы бывают низшие и высшие. Имеют дифференцированное ядро, способны к половому и бесполому видам размножения.
Среди этой группы имеются виды, патогенные для людей. Актиномицты вызывают у восприимчивых людей актиномикоз, а грибы - микозы.
Протистовидные. Это многочисленная группа одноклеточных микроорганизмов, распространенных в природе. Они могут быть шаровидной, овальной, сплюснутой или разветвленной формы, размером 5-20 мкм. Обычно подвижные и пластичные, образуют цисты в неблагоприятных условиях. Наиболее широко распространены жгутиконосцы, саркодовые, инфузории реснитчатые. Среди саркодовых имеются амебы раковинные и голые.
Протистовидные имеют виды, патогенные для человека, вызывая, например, амебную дизентерию.
Способ измерения микробной клетки
Микроскопические объекты измеряют в нанометрах (нм) или в микрометрах (мкм). В 1 мкм содержится 1000 нм, в 1 мм содержится 1000 мкм. Для измерения клеток применяют окуляр-микрометр и объект-микрометр. Окуляр-микрометр - это стеклянная пластинка в окуляре, на которой в центре нанесена шкала с 50 делениями. Объект-микрометр - это стекло, в центре которого находится шкала, поделенная на 100 частей. Обычно каждое деление шкалы содержит 10 мкм.
Объект-микрометр устанавливают на предметный столик, передвигая который винтами совмещают одно из делений с одним из делений окуляра-микрометра. Отмечают число делений объект-микрометра, в которые укладывается полное число делений окуляр-микрометра. Этим устанавливается величина делений окуляр-микрометра. Заменяют объект-микрометр на исследуемый препарат, размеры которого определяют линейкой окуляр-микрометра.
Структура микроорганизмов
Клетки микроорганизмов имеют внутренние и поверхностные структуры, среди которых различают обязательные и встречающиеся только у определенных групп микробов.
Строение бактериальной клетки. К внутренним широко распространенным структурам относят: цитоплазму, генофор, включения, рибосомы. К внешним обязательным структурам относят ЦПМ и клеточную стенку (за небольшим исключением). Необязательными для многих микроорганизмов внутренними структурами являются волютиновые зерна и спора, а внешними - капсула, жгутики, пили и пр.
Генофор или нуклеойд.Он содержит дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) в форме свернутого кольца. ДНК называют хромосомой по аналогии с эукариотами. Генофор основной носитель генетической информации в клетке. Состоит из набора генов, которые расположены в определенном порядке. Кроме ДНК в клетке могут находится плазмиды и др. внехромосомные генетические структуры.
Цитоплазма.Это внутренняя среда клетки, в которой располагаются генофор (ДНК), рибосомы, полисомы, включения, ферменты, плазмиды.
Рибосомы состоят из РНК и белка. Они участвуют в процессе синтеза белка.
Гранулы содержат запасные вещества. Гранулы волютина окрашивают по Нейссеру.
Клеточная стенка. Это внешняя структура клетки, имеет неодинаковое строение у разных групп бактерий. В зависимости от строения клеточной стенки микроорганизмов, они могут окрашиваться как грамотрицательные или грамположительные. Это определяется количеством пептидогликана и других составных клеточной стенки.
Цитоплазматическая мембрана. Обязательный внешний элемент бактерий. Отделяет цитоплазму от клеточной стенки. Имеет трехслойную структуру. Это белково-липидный комплекс. ЦПМ полупроницаема и регулирует транспорт веществ в бактериальную клетку. Участвует в образовании мезосом. Это важный элемент клетки.
Споры.Это тельца сферической или эллипсойдной формы, устойчивые к воздействию неблагоприятных факторов, образуемые некоторыми бактериями. Их называют бациллами. Споры образуют такие роды как Bacillus, Clostridium, Desulfotomaculum, отдельные кокки и спириллы. Спорообразование начинается, когда микробы испытывают недостаток в питательных веществах. Споры сохраняются в таких условиях, когда вегетативные клетки гибнут. В благоприятных условиях спора вновь может прорастать в вегетативную клетку, т.к. содержит генетический материал. Споры окрашивают по Ожешко.
Жгутики.Структурный элемент, предназначенный для движения бактерий в жидких средах. Бактерии могут иметь один жгутик и их называют монотрихии (Vibrio cholerae), один пучок жгутиков на одном конце - лофотрихии, по пучку жгутиков на обоих концах клетки - амфитрихии, множество жгутиков вокруг клетки - перетрихии. Жгутики окрашиваются по методу Леффлера.
Фимбрии.Внешний структурный элемент, короче и тоньше жгутиков, которые в большом количестве окружают клетку как "бахрома". Выполняют роль факторов адгезии, прикрепляясь к определенным рецепторам других клеток.
Пили.Внешний структурный элемент. В зависимости от функции и структуры, пили поделены на несколько типов. Пили 1, 3 и 4 типа функционируют как факторы адгезии. Более длинные пили, со структурой полого цилиндра, участвуют в переносе генетического материала от одной бактериальной клетке к другой.
Капсула.Является внешним структурным элементом. Это сложный комплекс таких соединеиий как полисахариды и полипептиды. Капсула не окрашивается анилиновыми красителями. Она не препятствует проникновению в клетку питательных веществ, являясь защитным слоем для клетки. Капсула препятствует фагоцитозу бактерий. Для обнаружения капсулы мазок окрашивают по комбинированному методу Гинса-Бури.
Вирусы.Это ультрамикроскопические облигатные внутриклеточные паразиты. Они были открыты в 1892 г Д.М. Ивановским. Вирусы содержат нуклеиновые кислоты одного из двух типов (ДНК или РНК). Нуклеиновая кислота окружена чехлом из белков, называемых капсидом.Структурный элемент, состоящий из белков и нуклеиновой кислоты, называют нуклеокапсид. Капсомеры - комплекс капсида и вирусного генома. Они скомпонованы по двум типам симметрии: сферической и спиралевидной. Некоторые вирусы на поверхности имеют шипы, образованные белками - гемагглютининами и нейраминидазой. Вирусы окрашивают по Морозову.
Актиномицеты. Клетки актиномицет имеют те же структурные элементы, что и бактерии: клеточную стенку, ЦПМ, в цитоплазме содержится нуклеойд, рибосомы и пр. элементы. Основным морфологическим признаком актиномицетов является ветвящаяся форма клеток, имеющих вид коротких палочек или длинных нитевидных образований, напоминающих мицелий грибов. Мицелий бывает у актиномицетов субстратным или воздушным.
Размножение актиномицетов происходит вегетативным путем (обрывками мицелия) и спорами. Спороносцы актиномицетов бывают волнистыми, прямыми и спиральными.
Среди актиномицетов встречаются сапрофитные и патогенные виды. Почвенные виды актиномицетов продуцируют многочисленные антибиотики.
Грибы.Имеют микро- и макроскопическое строение. Длинные нити - гифы, которые переплетаясь, образуют мицелий. Споры грибов располагаются внутри мицелия или внутри его. Плодоносящие гифы грибов Aspergillus и Penicillum называют конидиеносцами. Аскоспоры находятся в асках - сумках. Бластоспоры образуются в результате почкования клетки. Среди грибов различают высшие и низшие. Считают, что известных грибов более 500000 видов.