Что такое спорообразование у бактерий

Спорообразование бактерий

Некоторые виды палочковидных бактерий (род Bacillus и род Clostridium) способны образовывать споры. Спорообразование индуцируется неблагоприятными условиями среды (изменением температуры, недостатком питательных веществ, накоплением токсичных продуктов обмена, изменением рН, понижением содержания влаги и т.д.). Таким образом, спорообразование не является обязательной стадией развития спорообразующих бактерий.

В клеткевсегда образуется толькоодна спора.

Основными стадиями спорообразования являются:

1. Подготовительная стадия. Процессу предшествует перестройка генетического аппарата клетки: ядерная ДНК вытягивается в виде нити и концентрируется у одного из полюсов клетки либо в центре в зависимости от вида бактерий. Эта часть клетки называется спорогенной зоной.

2. Образование проспоры.В спорогенной зоне происходит обезвоживание и уплотнение цитоплазмы и обособление этой зоны с помощью перегородки, образующейся из цитоплазматической мембраны.

Проспора – структура, располагающаяся внутри клетки и отделенная от нее двумя мембранами.

3. Формирование оболочек споры. Между мембранами формируется кортикальный слой (кортекс), сходный по составу с клеточной стенкой вегетативной клетки. Помимо пептидогликана – муреина, в кортексе содержится кальциевая соль дипиколиновой кислоты, которая синтезируется клеткой в процессе спорообразования. Затем сверху мембраны синтезируется оболочка споры, состоящая из нескольких слоев. Число и строение слоев различны у разных видов бактерий. Оболочка малопроницаема для воды и растворенных веществ и обеспечивает большую устойчивость спор к внешним воздействиям

4. Выход споры из клетки. После созревания споры разрушается оболочка, и спора выходит наружу.

Процесс спорообразования длится несколько часов.

Таким образом, спора – это обезвоженная клетка, покрытая многослойной оболочкой, в состав которой входит кальциевая соль дипиколиновой кислоты. Основной особенностью бактериальных спор является их высокая термоустойчивость.

Попадая в благоприятные условия, спора прорастает. Процесс превращения споры в растущую (вегетативную) клетку начинается с поглощения воды и набухания. При этом происходят глубокие физиологические изменения: усиливается дыхание и активизируются ферменты. В этот же период спора теряет свою термоустойчивость. Затем внешняя оболочка ее разрывается, и из образовавшейся структуры формируется вегетативная клетка.

77.243.189.99 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Спорообразование

Некоторые бактерии при неблагоприятных условиях (недостаток питательных веществ, изменение температуры или кислотности среды, накопление продуктов обмена веществ и др.) образуют защитные формы эндоспоры (споры внутри клетки).

Споры — это покоящиеся клетки, своеобразные, у них очень низкая метаболическая активность, высокая устойчивость к высушиванию, действию температур и различных химических веществ. Содержание воды в спорах примерно в два раза ниже, чем в вегетативной клетке. Высокую резистентность (устойчивость) спор связывают с присутствием в их оболочке кальциевой соли дипиколиновой кислоты.

Споры отличаются от вегетативных клеток устойчивостью к действию высокой температуры: их гибель вызывает только нагревание при 160— 180°С в течение 1—2 ч, а при перегретом паре (в автоклаве) — при 120°С в течение 15—30 мин. Споры сильно преломляют свет и хорошо видны в окрашенных препаратах, так как они плохо окрашиваются красителями и резко выделяются на фоне ярко окрашенной клетки.

В каждой бактериальной клетке образуется только одна спора (в редких случаях — две или несколько, только у особых видов бактерий). При образовании споры в клетке происходит сложная перестройка (рис. 2.24). Вначале на одном из полюсов клетки происходят концентрация нуклеоида и отделение его образующейся септой (перегородкой) (а, б). Затем вокруг предспоры (или проспоры) нарастает складка из двух слоев цитоплазматической мембраны (в). Далее между двумя мембранами образуется толстый слой кортекса (коры) (г). В будущем, когда в благоприятных условиях спора будет прорастать в вегетативную клетку, этот внутренний слой кортекса станет стенкой зародыша.

Рис. 2.24. Спорообразование у бактерий 1 :

а — д — этапы образования споры

Стенка споры состоит из иеитидогликана, а оболочка — из кератино- подобного белка, и за счет этого споры обладают высокой устойчивостью к действию различных негативных факторов. Помимо пептидогликана, в кортексе содержится дипиколиновая кислота, которая не обнаруживается в вегетативных клетках. Поверхность наружной оболочки спор может быть гладкой или с выростами различной длины и формы (рис. 2.25).

Спора содержит почти все сухое вещество исходной вегетативной клетки, а объем занимает в 10 раз меньше.

Обычно споры имеют круглую или овальную форму. Споры в бактериальной клетке могут располагаться центрально и терминально. У некоторых бактерий диаметр споры не превышает диаметра вегетативной клетки (род Bacillus), у других он больше (род Clostridium). У клостридий диаметр спор превышает ширину клетки, и клетка со спорой приобретает форму веретена, откуда и произошло название (от лат. clostridium — веретеноподобный). Если спора находится на конце клетки (плектридии), то клетка приобретает форму барабанной палочки.

Рис. 2.25. Споры у бактерий:

споры без выростов и экзоспориума: 1 — Clostridium felsineum; споры с экзоспориумом в виде чехла: 2 — С. pasteurianum; споры с выростами различных типов и экзоспориумом: 3 — С. sporosetosum; 4 — С. sporopenatunv, 5 — С. saprogenes; 6 — С. sporofasciens; 7 — С. sartagoformum; 8 — С. corinoforum; 9 — С. penicillum; споры с лентовидными выростами, но без экзоспориума: 10 — С. taeniosporum

Сформировавшаяся таким образом эндоспора содержит нуклеоид, который окружают экзоспориум, внешние и внутренние слои оболочки, кор- текс и другие структуры (рис. 2.26). На рис. 2.27 представлена фотография споры бактерии на ультратонком срезе клетки Clostiidium butuncum.

Рис. 2.26. Зрелая спора

После завершения спорообразования вегетативная часть клетки разрушается и спора высвобождается. Спора сохраняется в таком виде до тех пор, пока условия окружающей среды не станут для этой клетки благоприятными. Обычно процесс прорастания в вегетативную клетку быстрый (несколько часов): спора начинает поглощать воду, в ней активируются ферменты и возникают биохимические процессы, проводящие к росту вегетативной клетки.

1 Шлегель Г. Г. Указ. соч. (В. Г. Мурелл).

Рис. 2.27. Ультратонкий срез клетки Clostridium buturicum со спорой (электронная микрофотография) 1

Спорообразующие бактерии обладают механизмом, с помощью которого они распознают определенные изменения в окружающей среде. Прорастание споры происходит после получения ею химического сигнала, точно так же, как и спорообразование происходит в ответ на изменения в окружающей среде.

Интересно, что при образовании споры происходит синтез небольших кислоторастворимых белков, которые затем при прорастании споры гидролизуются, обеспечивая прорастающую спору необходимыми аминокислотами. Далее кортекс разрушается, разрушаются наружные слои споры и из нее появляется новая растущая вегетативная клетка.

Споры способны длительное время сохраняться в жизнеспособном состоянии в окружающей среде — тысячи лет и более. Известен факт обнаружения жизнеспособных спор в трупах мамонтов, египетских мумиях, льдах вечной мерзлоты. Плотная труднопроницаемая оболочка спор, малое содержание воды, наличие кальция и дипиколиновой кислоты обусловливают их большую устойчивость к внешним факторам окружающей среды.

Важно отметить, что порчу продовольственных и непродовольственных товаров вызывают только вегетативные клетки. Сохраняются же бактерии в товарах в процессе их производства преимущественно в виде спор. Споры способны перенести термические, химические и прочие неблагоприятные воздействия в ходе производственных процессов. Поэтому крайне важно знание факторов, способствующих образованию спор, и факторов, вызывающих прорастание спор в вегетативные клетки при выборе способа обработки товаров для предотвращения их контаминации в ходе производства и предотвращения микробной порчи при хранении.

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.

Спорообразование у бактерий

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.

Источники:

https://studopedia.ru/3_171173_sporoobrazovanie-bakteriy.html
https://studme.org/258291/geografiya/sporoobrazovanie
https://fb.ru/article/304745/sporoobrazovanie—eto-protsess-obrazovaniya-spor-primeryi