Морфологические свойства бактерий

Бактерии — микроорганизмы, не имеющие оформленного ядра (прокариоты).

Бактерии имеют разнообразную форму и довольно сложную структуру, определяющую многообразие их функциональной деятельности. Для бактерий характерны четыре основные формы: сферическая (шаровидная), цилиндрическая (палочковидная), извитая и нитевидная.

Бактерии шаровидной формы — кокки — в зависимости от плоскости деления и расположения относительно друг друга отдельных особей подразделяются на микрококки (отдельно лежащие кокки), диплококки (парные кокки), стрептококки (цепочки кокков), стафилококки (имеющие вид виноградных гроздьев), тетракокки (образования из четырех кокков) и сарцины (пакеты из 8 или 16 кокков).

Палочковидные бактерии располагаются в виде одиночных клеток, дипло- или стрептобактерий.

Извитые формы бактерий — вибрионы и спириллы, а также спирохеты. Вибрионы имеют вид слегка изогнутых палочек, спириллы — извитую форму с несколькими спиральными завитками.

Размеры бактерий колеблются от 0,1 до 10 мкм. В состав бактериальной клетки входят капсула, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана и цитоплазма, в которой содержатся нуклеоид, рибосомы и включения. Некоторые бактерии снабжены жгутиками и ворсинками. Ряд бактерий образуют споры, которые располагаются терминально, субтерминально или центрально; превышая поперечный размер клетки, споры придают ей веретенообразную форму.

Многие бактерии образуют жгутики - нитевидные выросты белковой природы, идущие от цитоплазматической мембраны и пронизывающие клеточную стенку. Жгутики обеспечивают подвижность бактерий. Количество жгутиков у разных бактерий варьирует от одного (у возбудителей холеры) до десятка и сотен жгутиков, расположенных по периферии клетки - у возбудителей брюшного тифа, кишечной палочки (см. Эшерихия) и др. Наряду со жгутиками бактерии формируют и другие поверхностные структуры - ворсинки (пили, фимбрии), имеющие значение в проявлении вирулентных свойств (степень болезнетворности) бактерий в связи с адгезией - способностью прикрепляться к соответствующим клеткам макроорганизма.

Самой поверхностной структурой бактерии является капсула. Капсула состоит главным образом из полисахаридов. Она определяет ряд свойств бактерий, в частности их вирулентность, препятствует фагоцитозу бактерий. Капсула таких капсулообразующих бактерий, как пневмококки, клебсиеллы и др. хорошо выявляется в световом микроскопе после окраски специальными методами. Многие бактерии имеют так наз. микрокапсулу, видимую только в электронном микроскопе. Нек-рые бактерии образуют слизь, не имеющую в отличие от капсулы четких внешних границ.

Большинство бактерий (кроме микоплазм и так называемых L-форм бактерий) покрыты клеточной стенкой. Клеточная стенка - прочная упругая структура, обеспечивающая постоянство формы бактерий. Бактерии в зависимости от способности окрашиваться по методу Грама разделяют на грамположительные и грамотрицательные формы, различающиеся по ряду важных биологических свойств (строение клеточной стенки, чувствительность к антибиотикам и др.). Наиболее толстой клеточной стенкой обладают грамположительные бактерии. Клеточная стенка грамотрицательных бактерий имеет трехслойную внешнюю мембрану, где находятся так наз. О-антиген и эндотоксин.

Культуральные свойства бактерий

При росте бактерий на плотных питательных средах образуются колонии - скопления большого числа клеток в виде уплощенного или выпуклого образования с ровными или неровными краями, имеющие плотную или вязкую консистенцию, различный цвет и т. д. При росте бактерий в жидкой питательной среде можно выделить различные фазы роста, отличающиеся по физиологической активности бактерий. В течение 1-2 ч после внесения в питательную среду бактерии увеличиваются в размерах, но не размножаются. Этот период называется лагфазой. Затем бактерии начинают быстро делиться с постоянной скоростью - наступает фаза логарифмического роста, которая длится несколько часов. Эту фазу сменяет фаза стационарного роста, или фаза максимальной концентрации бактерий, когда число клеток в культуре остается постоянным за счет равновесия между скоростью роста и отмирания бактерий. И, наконец, когда клетки в культуре начинают отмирать быстрее, чем размножаться, наступает фаза логарифмической гибели бактерий. Рост и размножение бактерий зависят от температуры окружающей среды. Бактерии, для роста которых оптимальной является низкая температура, называют психрофилами, средняя (около 37°) - мезофилами, высокая - термофилами.

Питательные потребности, условия роста и характер роста бактерий на бактериол. средах. В питательные потребности включают источники углерода, азота и ростовых факторов, способность бактерий расти на определенных питательных средах, в условия роста -рН, Eh, концентрацию О2 плотность, осмотическое давление среды, температуру роста; в характер роста - скорость роста (быстрый, медленный), внешний вид культуры на жидких, плотных и полужидких средах, изменения, которые наступают в среде или отдельных ее компонентах в процессе роста микробов.

Различные виды и подвиды бактерий отличаются по морфологическим, биохимическим и антигенным свойствам. Антигенные свойства бактерий определяются способностью иммунных сывороток взаимодействовать с определенными антигенами бактерий. Антигены бактерий разделяют на несколько групп: жгутиковые (Н-антигены), капсульные (К-антигены, Vi-антигены), липополисахаридные (входящие в состав наружной мембраны - так наз. О-антигены) и др. Существуют групповые (общие для нескольких видов бактерий) и специфические (присущие только данному виду бактерий) антигены. Антигены бактерий, взаимодействуя с иммунной системой организма, способствуют образованию противоинфекционного иммунитета. Диагностика многих инф. болезней, вызываемых бактериями, основана на определении различных бактерий по их антигенам (см. Серологические исследования).

Способность бактерий вызывать инфекционные болезни называется патогенностью. Основой патогенности бактерий является их свойство образовывать в организме токсины. К факторам патогенности относятся и другие особенности бактерий (напр. наличие капсулы). При ослаблении защитных сил организма человека, при длительном лечении антибиотиками широкого спектра действия заболевание могут вызывать и обычные бактерии, например, представители нормальной микрофлоры организма человека. Такие бактерии называются условно-патогенными (см. Условно-патогенные микроорганизмы). Условно-патогенные и патогенные бактерии способны вызывать гнойное воспаление локального (абсцесс) или генерализованного характера (септикопиемия). В этом случае их называют гноеродными бактериями.

В результате действия защитных сил организма, а также антибиотиков бактерии могут утрачивать клеточную стенку и превращаться в L-формы - мелкие сферические бактерии, чувствительные к изменению осмотического давления.

Поэтому для их культивирования применяют специальные питательные среды с осмотическими стабилизаторами. В случае прекращения действия веществ, повреждающих клеточную стенку, происходит реверсия - превращение L-форм в исходные бактерии с клеточной стенкой. Стабильные L-формы не подвергаются реверсии. Кроме патогенных и условно-патогенных бактерий известно большое количество сапрофитов - непатогенных бактерий, питающихся мертвыми растениями, животными, их органическими остатками и неорганическими соединениями. Сапрофиты широко распространены в поверхностных слоях почвы и водоемов. Они участвуют в процессах самоочищения почвы и воды, минерализации органических веществ и др. См. также Бактериологическое исследование.