ПРОКАРИОТНЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ

Особенности прокариот и их положение в системе живых существ. Бактерии. Сферические, цилиндрические, спиральные, нитчатые формы бактерий. Необычные формы бактерий. Размеры бактерий, их объем и масса.

Химический состав прокариот: клеточная вода, минеральный состав, органические соединения (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды). Особенности химического состава бактерий. Пигменты бактерий. Физико-химические свойства бактерий.

Строение бактериальной клетки: капсула (слизистый слой), клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана; особенности их химического состава, функции. Метод окраски бактерий по Граму. Нуклеоид и плазмиды бактерий, их морфологические особенности, химический состав, функции. Мезосомы, рибосомы, карбоксисомы бактерий. Особенности строения водных и фотосинтезирующих бактерий – аэросомы, хлоропласты, визикулы. Наружные структуры бактериальной клетки: фимбрии, F-пили, жгутики и другие придатки; их строение, химический состав, функции. Запасные питательные вещества бактерий.

Эндоспоры бактерий. Морфологические и биохимические изменения в клетке в процессе спорообразования. Типы расположения спор в бактериальной клетке. Строение и химический состав зрелой споры. Свойства спор бактерий. Процесс прорастания спор.

Цисты бактерий, их устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды. Экзоспоры, миксоспоры, микроцисты.

Движение бактерий; условия, необходимые для активного движения бактерий; способы и скорость активного движения. Таксическое движение бактерий.

Индивидуальный рост бактериальной клетки. Размножение бактерий. Рост бактерий в популяции. Кривая роста микроорганизмов. Непрерывное культивирование микроорганизмов. Хемостаты и турбидостаты. Синхронные культуры.

Основные принципы систематики микроорганизмов. Понятие вида и штамма микроорганизма. Определители бактерий. Классификация бактерий по Берджи.

Краткая характеристика скользящих бактерий, спирохет, риккетсий, хламидий, микоплазм. Актиномицеты. Цианобактерии.

Цель изучения. Получить основные сведения о бактериях, их морфологических, физиологических свойствах и систематике.

Методические указания. Рассмотрение темы следует начинать с уяснения различия между прокариотными и эукариотными клетками. Прокариоты не имеют дифференцированного ядра. К прокариотным организмам относятся бактерии, к эукариотным микроорганизмам относятся микроскопические грибы, некоторые микроскопические водоросли и простейшие.

Рассматривая морфологию бактерий, следует уяснить, что по форме клеток они разделяются на сферические (микрококки, диплококки, стрептококки, тетракокки, сарцины, стафилококки), цилиндрические, спиральные (вибрионы, спириллы, спирохеты), нитчатые; встречаются также необычные формы бактерий. Размеры бактерий сильно варьируют в пределах от десятых долей мкм (микоплазмы) до сотен мкм (нитчатые бактерии, некоторые спирохеты). Необходимо ознакомиться со строением биологического микроскопа и методами микроскопического исследования микроорганизмов.

Следует уяснить, что хотя химический состав бактерий сходен с химическим составом других живых организмов, некоторые вещества встречаются только в клетках бактерий (диаминопимелиновая кислота, муреин, тейхоевые кислоты и др.). Обратить внимание на функциональную роль белков, углеводов, липидов. Особое внимание обратить на пигменты бактерий и выполняемые ими функции, а также на значение пигментов в клетках фотосинтезирующих бактерий.

Рассмотреть строение и химический состав бактериальной клетки, а также, какие функции выполняют в ней клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма, нуклеоид, рибосомы. Четко представлять различия строения и химического состава грамположительных и грамотрицательных бактерий. Обратить внимание на мембранные образования, капсулы, чехлы бактерий. Рассматривая запасные вещества, которые могут образовываться в бактериальной клетке, иметь представление о гранулёзе, гликогене, углеводородных гранулах, поли-β-оксибутирате, полифосфатах, включениях серы, карбоната кальция, газа. Уяснить, что под общим названием пили, объединены различные придатки, расположенные на поверхности клетки (ворсинки, стебельки, шипы, жгутики и др.), потеря которых не сопровождается нарушением процесса жизнедеятельности бактерий.

Особое внимание следует уделить эндоспорам бактерий. Совершенно четко следует представлять, что эти уникальные по структуре и свойствам образования характеризуются устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды. Они не похожи на споры других организмов, не являются способом размножения, а представляют одну из стадий развития бактерий, выработанную в процессе длительной эволюции в борьбе за сохранение вида, причем, способность к спорообразованию предопределена генетически. Уяснить, что в одной вегетативной клетке формируется только одна спора. Знать стадии спорообразования и их краткую характеристику. Различать бациллярное, клостридиальное и плектридиальное расположение эндоспоры в бактериальной клетке. Представлять строение зрелой споры, а также и факторы, обуславливающие термоустойчивость спор. Обратить внимание на стадии прорастания спор и факторы, влияющие на процесс прорастания.

Рассмотреть в каких условиях образуются цисты бактерий, чем они отличаются от эндоспор. Представлять в каких случаях и какие бактерии образуют экзоспоры, миксоспоры, микроцисты.

Уяснить различия между неподвижными и подвижными бактериями. Обратить внимание на движение поступательное с помощью жгутиков, скользящее и вращательное. Знать, как различаются жгутики по их количеству и характеру расположения. Представлять, как осуществляется таксическое движение бактерий, чем обуславливаются положительные и отрицательные таксисы.

Очень важным является вопрос, касающийся роста и размножения бактерий. Следует различать индивидуальный рост и рост бактерий в популяции. Рост бактерий в популяции, который происходит в стационарных условиях, описывается классической кривой роста микроорганизмов, в которой можно выделить отдельные фазы, отражающие общую закономерность развития популяции микроорганизмов. Необходимо представлять себе сущность таких понятий, как абсолютная скорость роста, удельная скорость роста, прирост биомассы. Уметь охарактеризовать отдельные фазы кривой роста микроорганизмов (лаг-фазу, фазу логарифмического роста, замедленного роста, стационарную, отмирания, выживания). Особое внимание следует уделить процессу непрерывного культивирования микроорганизмов, который находит большое практическое применение. Самостоятельно рассмотреть, как осуществляется непрерывное культивирование в специальных приборах – хемостатах и турбидостатах.

В хемостатах рост бактерий регулируется концентрацией субстрата. Поддерживая постоянную концентрацию одного из необходимых субстратов путем регулирования скорости протока среды, можно сбалансировать скорость роста культуры. Скорость изменения величины биомассы клеток в хемостате равна разности между скоростью прироста биомассы и скоростью выноса ее из культиватора. Плотность популяции остается постоянной, если удельная скорость роста равна коэффициенту разбавления, т.е. потеря клеток в результате вымывания и прирост их в результате размножения уравновешивается.

Принцип работы турбидостата основан на регулировании скорости потока среды плотностью популяции. Плотность популяции контролируется фотоэлементом, соединенным с реле, регулирующим подачу среды. Когда плотность популяции достигает заданного уровня, реле срабатывает и в культиватор поступает свежая среде. В результате концентрация клеток уменьшается до определенного уровня и затем автоматически отключается подача среды. Турбидостатный контроль может быть основан на других методах определения биомассы или продуктов, образующихся в процессе роста бактерий (например, управление скоростью потока по изменению рН, скорости потребления кислорода и др.).

Иметь представление о синхронных культурах микроорганизмов, в которых создаются условия для одновременного деления клеток, об использовании таких культур для генетических и цитологических исследований.

Рассматривая систематику бактерий, следует уяснить понятия вида, штамма, клона. Обратить внимание, что в настоящее время при установлении родовой принадлежности бактерий широко используют коэффициент специфичности ДНК. Следует представлять, как классифицируются бактерии в соответствии с девятым изданием определителя бактерий Берги (Berge’s Manual of Systematic Bacteriology). Ознакомиться с характеристикой отдельных групп бактерий, представлять, в чем особенность скользящих бактерий, спирохет, риккетсий, хламидий, микоплазм. актиномицетов, цианобактерий.

Литература. [1], с.43-98,108-129; [2], с.10-43, 56-60; [7], с.20-28, 33-100; [9], с.27-35, 37-49; [10], с.10-133, 190-203.

Вопросы для самопроверки:

1. В чем различие прокариотных и эукариотных организмов?

2. Какие приборы используют для изучения формы и размеров бактерий?

3. Как классифицируют бактерии по морфологическим признакам?

4. Что определяет разнообразие сферических форм бактерий?

5. Как различаются палочковидные бактерии?

6. Какие имеются извитые формы бактерий?

7. Какие обнаружены редкие формы бактерий?

8. Каковы размеры бактериальные клеток?

9. В каких состояниях находится вода в бактериальной клетке?

10. Какие аминокислоты встречаются только в бактериальных клетках и отсутствуют в клетках высших организмов?

11. Какие полисахариды присущи только бактериальным клеткам? Каковы их функции?

12. Охарактеризовать липиды бактериальной клетки.

13. Какова особенность бактериальных пигментов?

14. Какие функции выполняет клеточная стенка бактерий?

15. В чем различия строения и химического состава грамположительных и грамотрицательных бактерий?

16. Какие функции выполняет цитоплазматическая мембрана?

17. В чем заключаются особенности нуклеоида бактериальной клетки?

18. Какие запасные вещества могут содержаться в бактериальной клетке?

19. Что такое пили бактерий?

20. В чем особенность эндоспор бактерий?

21. Какое вещество присуще только бактериальной эндоспоре?

22. В чем особенности химического состава и строения спор бактерий?

23. Какие этапы можно выделить в процессе прорастания спор бактерий?

24. В чем отличие цист бактерий от спор?

25. Как происходит движение бактерий? С какой скоростью движутся бактерии?

26. Как происходит таксическое движение бактерий?

27. Как происходит размножение бактерий? От каких факторов зависит скорость размножения бактерий?

28. В чем особенности лаг-фазы кривой роста микроорганизмов?

29. Каким уравнением описывается экспоненциальный рост бактериальной популяции?

30. Что такое урожай или выход культуры микроорганизмов?

31. В чем особенности хемостатов и турбидостатов?

32. Что такое синхронные культуры?

33. Дать определение штамма и клона микроорганизмов.

34. Охарактеризовать отделы и части царства Proicaryotae.

35. Охарактеризовать микроорганизмы, занимающие промежуточное положение между бактериями и грибами, бактериями и водорослями.

Дата добавления: 2014-11-15; просмотров: 739; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!