Технологія виживання спороутворюючих бактерій

Зміст

  • Загальна характеристика
  • Гетеротрофность
  • Вимоги до наявності кисню в навколишньому середовищі
  • Процес спороутворення
  • Проростання
  • Бацили
  • Клостридії та десульфотомакулум
  • Застосування

Утворення організмами клітин – суперечка в щільній оболонці – явище, яке зустрічається в живій природі не дуже часто. Насправді – одного разу, і тільки у бактерій. Хоч і є ще один природний процес формування суперечку, але, незважаючи на схожість біологічних найменувань, це два абсолютно різних види живих утворень. Один вид формують спороутворюючі бактерії, інший – рослини та гриби.

бактеріальні спори

Загальна характеристика
Спороутворення у бактерій – механізм, який забезпечує виживаність бактеріального організму в несприятливих умовах. У такому вигляді механізм утворення спор існує виключно у представників прокариотов. Спори, які утворюють рослини та гриби, служать тільки для розмноження цих організмів.

Бактеріальні спори утворюються всередині клітини прокаріотів. Завдяки стійкою до різних зовнішніх впливів (хімічним, тепловим, світловим і.т.д.) міцної оболонці вони зберігають спадкову інформацію, що міститься в кільцевій ДНК до моменту припинення дії несприятливих умов.

До тих пір, доки клітина знаходиться в стані суперечки, метаболізм в ній практично зводиться до нуля. Вона не їсть, не дихає і навіть не синтезує ДНК. Саме такий стан анабіозу дозволяє клітині пережити відсутність можливості підтримувати життєві процеси.
Далеко не всі мікроорганізми здатні утворювати спори. У літературі іноді спороутворюючі бактерії називають спорангіями, хоча спорангії – це тільки один зі станів процесу спороутворення.

Відомо три види прокаріотних суперечка:

ендоспори (ці види спор формуються з власної клітинної цитоплазми, яка втягується всередину клітини);
екзоспори (формуються зовні клітини, а по завершенню процесу спороутворення відбруньковуються);
міксоспори (утворюються в плодових тілах міксобактерій).
Зовні спору в десять разів менше тієї бактеріальної клітини, яка її утворила. Практично весь обсяг суперечки займає товста стінка. Знищити спору можна, тільки впливаючи на неї відкритим вогнем або спеціально підібраним антибіотиком.

Схема спороутворення бактерій

Життєздатність спор може зберігатися близько тисячі років. Опинившись у сприятливих умовах, спору перетворюється в молодій бактеріальний організм, який швидко зростає, розвивається і розмножується.

Гетеротрофность
Практично всі відомі анаеробні і аеробні спороутворюючі бактерії є гетеротрофами і живуть за рахунок споживання готової органіки. Причому не за рахунок живої органіки, а за рахунок продуктів життєдіяльності інших живих організмів (сапрофітних).

Вимоги до наявності кисню в навколишньому середовищі
В основному утворюють суперечки облігатні і факультативні анаероби, а також аероби. Основні з них є представниками таких пологів:

Баціллюс;
Клострідіум;
Десульфотомакулум.
З них тільки баціллюс – факультативні анаеробні і аеробні спороутворюючі бактерії. Клостридії та Десульфотомакулуми є спороутворюючими анаеробними бактеріями.

Визначення аеробних і анаеробних мікроорганізмів полягає в ідентифікації процесу бактеріального дихання: чим дихає бактерія. Живий організм потребує диханні для підтримки внутрішнього метаболізму. Аероби використовують в якості окислювачів молекулярний кисень, анаероби окислюють високомолекулярні сполуки шляхом задіяння залишку фосфорної кислоти.
Спороутворюючі бактерії всіх трьох родів відносяться до класу еубактерій (істинні бактерії). Еубактеріі утворюють ендоспори. Екзоспори утворюють актиноміцети (активні виробники грунтового гумусу). Міксоспори – одне з можливих станів міксобактерій (колонії, що виробляють екзоферменти).

Практично всі актиноміцети і миксобактерии – аероби.

Процес спороутворення
Освіта бактеріальної суперечки

Анаеробні і аеробні спороутворюючі бактерії утворюють спори по практично ідентичним механізмам. Один з найпоширеніших процесів спороутворення схематично виглядає так:

Бактеріальна клітина припиняє ділитися і стає більш великої за розміром.
У цитоплазмі клітини утворюються гранульози (поживні речовини прокариотов), і поверхня клітини стає схожою на апельсинову кірку.
Деякі молекули клітинних нуклеотидів з’єднуються між собою і перетягують певну частину клітини.
Зона клітини, перетягнута зв’язкою нуклеотидів, утворює про-спору.
У процесі дозрівання про-спору світлішає і втрачає здатність пропускати світло (стає непрозорою).
Залежно від видів мікроорганізмів спори можуть бути круглі, овальні, яйцеподібні.
Зріла спора має дуже щільну оболонку, в ній до мінімуму знижується синтез ДНК.
Материнська бактеріальна клітка, в якій дозріла спору, руйнується, і спору залишається у зовнішньому середовищі без материнського чохла.
Проростання
При попаданні в сприятливе середовище, яка багата поживними речовинами і в якій є можливість підтримувати внутрішньоклітинний метаболізм, міцна оболонка суперечки починає в буквальному сенсі набухати. Набухання відбувається до цілковитої руйнації оболонки. У той момент, коли в тканині утворюється досить великий порив, через нього в зовнішнє середовище виходить молода клітина.

Такий спосіб проростання спор характерний для таких прокариотов, як аеробні спороутворюючі бактерії. Звільнення від спор у деяких анаеробних бактерій відбувається по-іншому.

Так, деякі види анаеробних бактерій, які утворюють спорангії, не звільняються від зовнішньої клітинної оболонки. Спору стикається ні з зовнішнім середовищем, а з оболонкою клітини (чохлом). При виникненні сприятливих умов для життя бактеріальної клітини чохол починає пропускати всередину клітини поживні речовини, і спора проростає всередині вже існуючого клітинного чохла.

Бацили
Спороутворюючі аеробні види бактерії бацили – рід, який налічує близько 200 видів бактерій. Всі вони грампозитивні і мають форму паличок.

На відміну від неспороутворюючих, спороутворюючі бактерії мають більші розміри. Деякі з них навіть можна побачити неозброєним оком.
Серед спороутворюючих бактерій бацил є патогенні для людини види. Так, сибірську виразку викликає бацила антраціс (збудник сибірки). У людський організм хвороботворний збудник потрапляє через пошкодження на шкірі. Заражені тканини піддаються токсичного впливу продуктів життєдіяльності антраціс і відмирають.

Типи спороутворення у бактерій

Через можливість утворення спор при попаданні в несприятливі умови, збудника сибірської виразки неможливо винищити, надаючи на нього теплове, світлове або хімічний вплив. Дана обставина ускладнює профілактику сибірської виразки, оскільки попереджувальні заходи обмежуються тільки вакцинацією.

Приклади поширення бацил в грунті:

У грунтах південних районів спороутворюючих бактерій більше, ніж в холодних грунтах, тоді як на неспорообразующие перегрів діє згубно.
Відзначено різниця в наявності спороутворюючих бактерій залежно від рослинності, що виростає на грунтах. Так, близько коренів рослин мешкають в основному неспорообразующие прокаріоти, а на розкладаються рослинних рештках – види спороутворюючих прокариотов.
Аеробні спороутворюючі бактерії, або бацили, оздоровлюють грунту.
Клостридії та десульфотомакулум
Спороутворюючі бактерії клостридії є грампозитивними анаеробами, які не можуть вижити в кисневій середовищі. Інакше вони називаються облігатними.

Клостридії мають вигляд загнутої палички і досить великі розміри. Вони живуть в основному в організмах живих істот, можуть бути рухливими (з джгутиками) або нерухомими (без джгутиків).

Клостридії, які володіють патогенними властивостями і можуть погубити інші живі організми, найчастіше мають надбудову-капсулу. Тобто сама клітина не стикається з зовнішнім середовищем, а знаходиться в капсулі. Цитоплазма цього виду анаеробів за своїм складом не відрізняється від цитоплазми спороутворюючих аеробних бактерій, різниця тільки в метаболічних процесах.

Деякі види клостридій виробляють токсичні отрути, у тому числі і ботулотоксин – один з найсильніших органічних отрут. Патогенні види клостридій – це збудники правця, гангрени, ботулізму і т.д.

Рід бактерій десульфотомакулум, на відміну від інших грампозитивних прокаріотів, є грамнегативним. Це облігатний рухливий анаероб має паличкоподібну форму (вигнуту і пряму). Спори десульфотмакулумов мають овоідную (яйцеподібну) форму і можуть розташовуватися як на полюсах клітини, так і в її центрі.

Застосування
Людина навчилася широко застосовувати в промисловості діяльність бактерій, які вміють утворювати спори. Так, за допомогою анаеробних спороутворюючих бактерій виробляється ацетон, антибіотики, вітаміни і гормони. Аеробні спороутворюючі у складі інсектицидів борються в сільському господарстві зі шкідливими комахами.

Посилання на основну публікацію