מיקרואורגניזמים (מלטינית מיקרוים - קטנים) הם אורגניזמים בלתי נראים לעין בלתי מזוינת. אלה כוללים פרוטוזואה, spirochetes, פטריות, חיידקים, וירוסים, אשר נחקרים על ידי מיקרוביולוגיה. גודלם של מיקרואורגניזמים נמדד במיקרומטרים (מיקרומטר). במיקרוקוסמוס, קיים מגוון רחב של צורות, המחולקות לקבוצות על בסיס עקרונות כללייםסיווג ביולוגי.
הגנרל הראשון סיווג ביולוגינוצר במאה ה-18 על ידי המדען השבדי ק.לינאוס, בהתבסס על תכונות מורפולוגיותוכלל חיה ו עולם הירקות. עם התפתחות המדע, הסיווג החל לקחת בחשבון לא רק מאפיינים מורפולוגיים, אלא גם פיזיולוגיים, ביוכימיים וגנטיים של מיקרואורגניזמים. נכון לעכשיו, אי אפשר לדבר על סיווג מאוחד של כל האורגניזמים החיים: תוך שמירה על אותם עקרונות, לסיווגים של מאקרו ומיקרואורגניזמים יש מאפיינים משלהם.
השלבים העיקריים של כל הסיווגים הם: ממלכה - מחלקה - מחלקה (קבוצה) - סדר - משפחה - סוג - מינים. קטגוריית הסיווג העיקרית היא המין - קבוצה של אורגניזמים שיש להם מוצא משותף, מורפולוגי דומה ו סימנים פיזיולוגייםוחילוף חומרים.
מיקרואורגניזמים שייכים לממלכת הפרוקריוטים, שלנציגיהם, בניגוד לאאוקריוטים, אין גרעין רשמי. מידע תורשתי בפרוקריוטים סגור במולקולת DNA הממוקמת בציטופלזמה של התא.
עבור מיקרואורגניזמים שאומץ בשנת 1980, מאוחד סיווג בינלאומי, המבוססת על המערכת שהציע המדען האמריקאי ברגי.
על מנת לקבוע לאיזה מין מיקרואורגניזם שייך, יש צורך להשתמש שיטות שונותללמוד את תכונותיו (צורת התא, נבגים, ניידות, תכונות אנזימטיות) ולמצוא את מיקומו השיטתי באמצעות הקובע - זהה אותו.
גרסאות קיימות בתוך מין: גרסאות מורפולוגיות שונות במורפולוגיה, גרסאות ביולוגיות שונות זו מזו תכונות ביולוגיות, כימווריאנטים - לפי פעילות אנזימטית, סרווריאנטים - לפי מבנה אנטיגני, גרסאות פאג' - לפי רגישות לפאג'ים.
כדי לייעד מיקרואורגניזמים, המינוח הביולוגי הביולוגי או הבינומי (כפול) הכללי שהוצג על ידי ק. לינאוס מאומצת. השם הפרטי מציין את הסוג ונכתב עם אות גדולה. השם השני מציין את המין והוא כתוב באות קטנה. לדוגמה, Staphylococcus aureus הוא Staphylococcus aureus. השמות עשויים לשקף את שמות החוקרים שגילו מיקרואורגניזמים: ברוצלה - לכבוד ברוס, Escherichia - לכבוד Escherich וכו'. מספר שמות כוללים איברים המשפיעים על מיקרואורגניזם זה: פנאומוקוק - ריאות, מנינגוקוק - קרומי המוחוכו '
בַּקטֶרִיָה
חיידק הוא אורגניזמים חד תאייםנטול כלורופיל. גדלים בינוניים תא חיידקי- 2-6 מיקרון. הגודל והצורה של תאי חיידקים הטמונים במיקרואורגניזמים סוג מסוים, עשוי להשתנות בהשפעה גורמים שונים(בהתאם לגיל תרבית החיידקים, בית הגידול וכו'). תופעה זו נקראת פולימורפיזם.
לפי צורת התא, החיידקים מחולקים לשלוש קבוצות: כדוריים, בצורת מוט ומפותלים (איור 4).
חיידקים כדורייםנקראים cocci (מ- lat. coccus - ברי) ובעלי קוטר תא של 0.5 עד 1 מיקרון. צורת הקוקוסים מגוונת: כדורית, אזמלית, בצורת שעועית. על ידי מיקום יחסיתאים לאחר חלוקה בין קוקי נבדלים: מיקרוקוקים (מ-lat. micros - קטנים) - תאים מתחלקים במישורים שונים וממוקמים בנפרד; diplococci (מ-lat. diploos - כפול) - תאים מתחלקים במישור אחד ואז מסודרים בזוגות; אלה כוללים פנאומוקוקים אזמליים וגונוקוקים ומנינגוקוקים בצורת שעועית; סטרפטוקוקים (מ-lat. streptos - שרשרת) - תאים מתחלקים במישור אחד ואינם מתפצלים, ויוצרים שרשרת; staphylococci (מ lat. staphyle - חבורה) - תאים מתחלקים במישורים שונים, ויוצרים אשכולות בצורה של צרור ענבים; tetracocci (מ-lat. tetra - ארבע) - תאים מתחלקים בשני מישורים מאונכים זה לזה והם מסודרים בארבעה; sarcins (מ-lat. sarcio - connect) - התאים מחולקים בשלושה מישורים בניצב זה לזה ומסודרים בצורה של חבילות או חבילות של 8 או 16 תאים כל אחד.
קוקי מופצים באופן נרחב בסביבה, כמו גם בבני אדם ובבעלי חיים. כמעט כל קבוצות הקוקוסים, למעט מיקרוקוקים, טטרקוקים וסרקינים, כוללות פתוגנים מחלות מדבקות.
צורות בצורת מוטשנקרא חיידקים. הממדים הממוצעים שלהם הם בין 1 ל-6 מיקרון באורך ובעובי של 0.5 ל-2 מיקרון.
חיידקים משתנים ב מראה חיצוני: ניתן לעגל את הקצוות שלהם (E. coli), לקצוץ (פתוגן גַחֶלֶת), מחודד (הגורם הגורם למגפה) או מעובה (הגורם הגורם לדיפתריה). לאחר החלוקה ניתן לסדר את החיידקים בזוגות - דיפלובקטריה (Klebsiella), בשרשרת (הגורם הגורם לאנתרקס), לעיתים בזווית זה לזה או לרוחב (הגורם לדיפתריה). רוב החיידקים מופצים באופן אקראי.
בין החיידקים יש צורות מעוקלות - ויבריוס (הגורם הסיבתי של כולרה).
הצורות המפותלות כוללות ספירילה וספירושטים. צורת התא שלהם דומה לספירלה. רוב הספירילות אינן גורמות למחלות.
המבנה של תא חיידקי
כדי לחקור את המבנה של תא חיידק, יחד עם מיקרוסקופ אור, נעשה שימוש במחקרים מיקרוסקופיים אלקטרוניים ומיקרוכימיים לקביעת המבנה האולטרה של תא חיידק.
תא חיידקי (איור 5) מורכב מהחלקים הבאים: ממברנה תלת-שכבתית, ציטופלזמה עם תכלילים שונים וחומר גרעיני (נוקלואיד). תצורות מבניות נוספות הן כמוסות, נבגים, flagella, pili.
צדףהתא מורכב משכבת רירית חיצונית, דופן תא, ו ממברנה ציטופלזמית.
שכבת הקפסולה הרירית נמצאת מחוץ לתא ומבצעת תפקיד מגן.
דופן התא הוא אחד המרכיבים המבניים העיקריים של התא, שומר על צורתו ומפריד בין התא לבין סביבה. נכס חשובדופן התא היא חדירות סלקטיבית, המבטיחה חדירת רכיבי תזונה חיוניים (חומצות אמינו, פחמימות וכו') לתא והוצאת תוצרים מטבוליים מהתא. דופן התא שומר על לחץ אוסמוטי קבוע בתוך התא. חוזק הקיר מסופק על ידי murein, חומר בעל אופי פוליסכרידי. חומרים מסוימים הורסים את דופן התא, כמו ליזוזים.
חיידקים חסרי דופן התא נקראים פרוטופלסטים. הם שומרים על היכולת לנשום, להתחלק, לסנתז אנזימים; להשפעה של גורמים חיצוניים: נזק מכני, לחץ אוסמוטי, אוורור וכו'. ניתן לשמר פרוטופלסטים רק בתמיסות היפרטוניות.
חיידקים עם דפנות תאים שנהרסו חלקית נקראים ספרופלסטים. אם מדכאים את תהליך סינתזת דופן התא עם פניצילין, אז נוצרות צורות L, שבכל סוגי החיידקים הם תאים גדולים וקטנים כדוריים עם ואקוולים.
הממברנה הציטופלזמית נדבקת בחוזקה לדופן התא בְּתוֹך. הוא דק מאוד (8-10 ננומטר) ומורכב מחלבונים ופוספוליפידים. זוהי שכבת גבול חצי חדירה שדרכה ניזון התא. הממברנה מכילה אנזימי פרמיאז המבצעים הובלה פעילה של חומרים, ואנזימי נשימה. הממברנה הציטופלזמית יוצרת מזוזומים הלוקחים חלק בחלוקת התא. כאשר תא מונח בתמיסה היפרטונית, הממברנה יכולה להיפרד מדופן התא.
ציטופלזמה- החלק הפנימי של תא חיידקי. זוהי מערכת קולואידית המורכבת ממים, חלבונים, פחמימות, שומנים, שונים מלח מינרלי. ההרכב הכימי והעקביות של הציטופלזמה משתנים בהתאם לגיל התא ולתנאי הסביבה. הציטופלזמה מכילה את החומר הגרעיני, ריבוזומים ותכלילים שונים.
נוקלואיד, החומר הגרעיני של התא, המנגנון התורשתי שלו. לחומר הגרעיני של פרוקריוטים, בניגוד לאאוקריוטים, אין קרום משלו. הנוקלואיד של תא בוגר הוא גדיל כפול של DNA המפותל לטבעת. מולקולת ה-DNA מקודדת את המידע הגנטי של התא. לפי המינוח הגנטי, החומר הגרעיני נקרא גנפור או גנום.
ריבוזומים ממוקמים בציטופלזמה של התא ומבצעים את הפונקציה של סינתזת חלבון. הריבוזום מכיל 60% RNA ו-40% חלבון. מספר הריבוזומים בתא מגיע ל-10,000. בשילוב יחד יוצרים הריבוזומים פוליזומים.
תכלילים - גרגירים המכילים חילוף שונים חומרים מזינים: עמילן, גליקוגן, שומן, וולוטין. הם ממוקמים בציטופלזמה.
תאים חיידקיים בתהליך החיים יוצרים אברונים מגנים - כמוסות ונבגים.
כּמוּסָה- השכבה הרירית הדחוסה החיצונית הצמודה לדופן התא. זהו איבר מגן המופיע בחיידקים מסוימים כאשר הם נכנסים לגוף של בני אדם ובעלי חיים. הקפסולה מגנה על המיקרואורגניזם מפני גורמי ההגנה של הגוף (גורמים סיבתיים של דלקת ריאות ואנתרקס). למיקרואורגניזמים מסוימים יש קפסולה קבועה (Klebsiella).
מַחֲלוֹקֶתנמצא רק בחיידקים בצורת מוט. הם נוצרים כאשר מיקרואורגניזם נכנס לתנאים לא נוחים. סביבה חיצונית(פעולה טמפרטורה גבוהה, ייבוש, שינוי ב-pH, ירידה בכמות החומרים התזונתיים במדיום וכו'). נבגים ממוקמים בתוך תא החיידק ומייצגים אזור דחוס של הציטופלזמה עם נוקלואיד, לבוש עם עצמו קליפה צפופה. על ידי תרכובת כימיתהם שונים מתאי צמח בכמות קטנה של מים, תכולה מוגברת של שומנים ומלחי סידן, מה שתורם לעמידות גבוהה של נבגים. ספורולציה מתרחשת תוך 18-20 שעות; כאשר מיקרואורגניזם נכנס לתנאים נוחים, הנבג נובט לצורה וגטטיבית תוך 4-5 שעות. רק נבג אחד נוצר בתא חיידקי, לכן, נבגים אינם איברי רבייה, אלא משמשים לשרוד בתנאים שליליים.
יצירת נבגים חיידקים אירובייםנקראים bacilli, ואנאירובי - clostridia.
נבגים שונים בצורתם, בגודלם ובמיקום בתא. הם יכולים להיות ממוקמים במרכז, תת-טרמינלי וסופני (איור 6). בגורם הסיבתי של אנתרקס, הנבג ממוקם במרכז, גודלו אינו עולה על קוטר התא. הנבג של הגורם הסיבתי של הבוטוליזם ממוקם קרוב יותר לקצה התא - תת-טרמינלי וחורג מרוחב התא. בגורם הסיבתי של טטנוס, נבג מעוגל ממוקם בקצה התא - סופני וחורג משמעותית מרוחב התא.
פלאגלה- איברי תנועה, אופייניים לחיידקים בצורת מוט. אלו הם סיבים חוטיים דקים, המורכבים מחלבון - פלגלין. אורכם עולה באופן משמעותי על אורכו של תא חיידקי. הפלאגלה משתרעת מהגוף הבסיסי הממוקם בציטופלזמה ויוצאת אל פני התא. ניתן לזהות את נוכחותם על ידי קביעת ניידות התאים במיקרוסקופ, במצע תזונתי חצי נוזלי, או על ידי צביעה בשיטות מיוחדות. מבנה האולטרה של הפלגלה נחקר באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים. על פי מיקומו של הדגל, החיידקים מחולקים לקבוצות (ראה איור 6): מונוטריכיים - עם דגל אחד (הגורם הגורם לכולרה); אמפיטרי - עם צרורות או דגלים בודדים בשני קצוות התא (ספירילה); lophotrichous - עם צרור של flagella בקצה אחד של התא (יוצר אלקליין צואה); peritrichous - דגלים ממוקמים על כל פני התא ( חיידקי מעיים). מהירות התנועה של החיידקים תלויה במספר ובמיקומם של הדגלים (המונוטריכיים הם הפעילים ביותר), בגיל החיידקים ובהשפעת גורמים סביבתיים.
Pili או fimbriae- villi הממוקם על פני השטח של תאי חיידקים. הם קצרים ודקים יותר מהדגלים ויש להם גם מבנה ספירלי. מורכב משתייה מחלבון - פילין. חלק מהפילי (יש כמה מאות כאלה) משמשים להצמדת חיידקים לתאים של בעלי חיים ובני אדם, בעוד שאחרים (בודדים) קשורים להעברת חומר גנטי מתא לתא.
מיקופלזמות
מיקופלזמות הן תאים שאין להם דופן תא, אך הם מוקפים בממברנה ציטופלזמית ליפופרוטאין תלת-שכבתית. מיקופלזמות יכולות להיות כדוריות, צורה אליפסה, בצורת חוטים וכוכבים. מיקופלזמות על פי סיווג ברגי מבודדות ב קבוצה נפרדת. נכון לעכשיו, מיקרואורגניזמים אלה זוכים לתשומת לב גוברת כגורמים גורמים למחלות דלקתיות. הגדלים שלהם שונים: מכמה מיקרומטרים ועד 125-150 ננומטר. מיקופלזמות קטנות עוברות דרך מסננים חיידקיים ונקראות צורות ניתנות לסינון.
ספירוצ'טים
Spirochetes (ראה איור 52) (מלטינית speira - עיקול, צ'ייט - שיער) - אורגניזמים חד-תאיים דקים, מפותלים, ניידים, באורך של 5-500 מיקרון וברוחב 0.3-0.75 מיקרון. עם הפשוטה ביותר, הם קשורים בשיטת התנועה על ידי קיצור החוט הצירי הפנימי, המורכב מצרור של סיבים. אופי התנועה של הספירוצ'טים שונה: טרנסלציוני, סיבובי, כיפוף, גלי. שאר מבנה התא אופייני לחיידקים. חלק מהספירוצ'טים צובעים בצורה חלשה בצבעי אנילין. ספירוצ'טים מחולקים לסוגים לפי מספר וצורת תלתלי החוט וקצהו. בנוסף לצורות ספרופיטיות, הנפוצות בטבע ובגוף האדם, בין הספירושטים ישנם פתוגנים - הגורמים הגורמים לעגבת ומחלות אחרות.
ריקטסיה
וירוסים
בין וירוסים, קבוצה של פאג'ים מובחנת (מפאגוס הלטינית - זולל), הגורמת תמוגה (הרס) של תאי מיקרואורגניזם. תוך שמירה על התכונות וההרכב הטבועים בנגיפים, הפאג'ים נבדלים זה מזה במבנה הנגיף (ראה פרק 8). הם אינם גורמים למחלות בבני אדם ובבעלי חיים.
שאלות בקרה
1. ספר לנו על סיווג המיקרואורגניזמים.
2. מהם המאפיינים העיקריים של נציגי ממלכת הפרוקריוטים.
3. רשום ואפיין את הצורות העיקריות של החיידקים.
4. שם את האברונים העיקריים של התא ומטרתם.
5. תן תיאור קצר של הקבוצות העיקריות של חיידקים ווירוסים.
חקר המורפולוגיה של מיקרואורגניזמים
כדי ללמוד את המורפולוגיה של מיקרואורגניזמים, נעשה שימוש בשיטת מחקר מיקרוסקופית. תנאי חשוב שימוש מוצלחשיטה זו היא בישול נכוןמריחה מחומר הבדיקה או תרבית חיידקים. תרבות מתייחסת למיקרואורגניזמים הגדלים על חומרי הזנה במעבדה.
טכניקת הכנת מריחה
לעבודה יש צורך בשקופיות זכוכית נקיות וללא שומן. כוסות חדשות מבושלות במשך 15-20 דקות בתמיסת סודה 2-5% או במי סבון, שוטפים במים ומניחים בחומצה הידרוכלורית חלשה, ואז שוטפים היטב במים.
ניתן לטפל בכוסות שהיו בשימוש ומזוהמות בצבעים או בשמן טבילה בשתי דרכים: 1) לטבול במשך שעתיים במרוכז חומצה גופרתיתאו תערובת כרום, ולאחר מכן לשטוף ביסודיות; 2) להרתיח במשך 30-40 דקות בתמיסה 5% של סודה או אלקלי. ניתן להסיר שומנים מזכוכית גולמית על ידי שפשוף עם סבון ולאחר מכן ניקוי עם מטלית יבשה.
תשומת הלב! אם הכוס מסולקת היטב, אז טיפת מים מתפזרת עליה באופן שווה, מבלי להתפרק לטיפות קטנות.
כוסות מאוחסנות בכלים עם פקקים טחונים בתערובת של Nikiforov (כמויות שוות של אלכוהול ואתר) או באלכוהול 96%. פתרונות זכוכית מוסרים עם פינצטה.
תשומת הלב! במהלך הפעולה, הזכוכית מוחזקת בקצוות בעזרת האצבעות.
החומר למחקר מיושם על שקף זכוכית עם לולאה חיידקית, מחט או פיפטת פסטר. לרוב, נעשה שימוש בלולאה חיידקית (איור 7), עשויה מחוט פלטינה או ניכרום באורך 5-6 ס"מ. הלולאה קבועה במחזיק לולאה או מולחמת לתוך מוט זכוכית. קצה החוט מכופף בצורה של טבעת בגודל 1×1.5 או 2×3 מיקרומטר.
תשומת הלב! לולאה שהוכנה כהלכה, כשהיא טבולה במים ומוסרת משם, שומרת על סרט מים.
לפני הכנת מריחה, החלק העובד של הלולאה נשרף בלהבה של מבער ב מיקום אנכי: קודם הלולאה עצמה, ואחר כך מוט המתכת. מניפולציה זו מתבצעת לאחר סיום הזריעה.
הכנת מריחה מתרבית שגדלה על מצע תזונתי נוזלי. שקופית זכוכית נטולת שומן נשרפת בלהבת מבער ומתקררת. תרבית מוחלת על שקופית זכוכית המונחת על מעמד (צלחת פטרי, חצובה). צינור התרבות נשמר גדול ו אצבעות מורהיד שמאל. הלולאה מוחזקת ביד ימין. בלי לשחרר את הלולאה, אצבע קטנה יד ימיןלחץ על הפקק לכף ידך והסר אותו בזהירות מהמבחנה. התנועות צריכות להיות חלקות ורגועים. גרון הצינור נשרף בלהבה של מבער. הכנס את הלולאה למבחנה. מצננים את הלולאה כנגד דופן הצינור ולאחר מכן טבלו אותה בתרבית. הסר את הלולאה מבלי לגעת בקירות הצינור. סגור את התקע, לאחר העברתו דרך להבת המבער. שים את המבחנה בחצובה. התרבית מוחלת עם לולאה על שקופית זכוכית, בתנועה מעגליתלפזר אותו באופן שווה. ואז הלולאה נשרפת בלהבת המבער. את המריחה משאירים לייבוש.
תשומת הלב! המריחה צריכה להיות מפוזרת באופן שווה, דקה וקטנה (בערך בגודל של מטבע של שני קופקים).
הכנת מריחה מתרבית שגדלה על מצע תזונתי מוצק. טיפה של תמיסת נתרן כלוריד איזוטונית (0.9%) מונחת על שקופית הזכוכית המוכנה עם פיפטה או לולאה פסטר. התרבית מוסרת בזהירות על ידי לולאה מהאגר במבחנה או צלחת פטרי ומתחלבת בטיפה על זכוכית. המריחה המוכנה צריכה להיות אחידה ולא סמיכה. כאשר הוא מתייבש, נותר ציפוי קל על שקף הזכוכית.
הכנת מריחת מוגלה או כיח. החומר נלקח עם פיפטה או לולאה סטרילית ומוחל על אמצע שקף הזכוכית. כסו את השקופית הראשונה בשקופית השנייה כך ששליש מהשקופית הראשונה והשנייה יישארו פנויות. משקפיים נדחפים זה מזה במאמץ. קבל שני ספוגיות גדולות.
הכנת מריחת דם. טיפת דם מונחת על שקף זכוכית במרחק של שליש מהקצה השמאלי. לאחר מכן נוגעים בקצה של זכוכית מלוטשת במיוחד, המוטה בזווית של 45°, עד לטיפת דם. על ידי לחיצה של הזכוכית המלוטשת אל האובייקט, הם מזיזים אותו קדימה. מריחה שהוכנה כהלכה יש צבע צהבהבומאיר דרך.
הכנת מריחות-טביעות מהאיברים הפנימיים של גופות ומוצרי מזון בעלי עקביות מוצקה. פני השטח של איבר או מוצר מזוןצרובה עם אזמל חם וחתיכת חומר נחתכת מאזור זה. חתיכה זו נתפסת בקפידה בפינצטה ומשטח החתך ניגע בשקופית הזכוכית בשניים או שלושה מקומות, תוך יצירת סדרה של טביעות-משיכות.
ייבוש המריחה
המריחה מיובשת באוויר בשעה טמפרטורת חדר. במידת הצורך, ניתן לייבש אותו ליד להבת המבער, תוך החזקת הכוס פנימה מיקום אופקיעל הקצוות עם האגודל והאצבע, ללטף למעלה.
תשומת הלב! בטמפרטורות גבוהות עלול להתרחש נזק למבנה התאים.
קיבוע מריחה
מריחות קבועות לאחר ייבוש מלא על מנת: 1) לתקן מיקרואורגניזמים על הזכוכית; 2) לנטרל את החומר; 3) מיקרואורגניזמים מומתים תופסים צבע טוב יותר. ספוגית קבועה נקראת תכשיר.
שיטות קיבוע. 1. פיזית - בלהבת מבער: לוקחים את הכוס בפינצטה או באגודל ואצבע ומעבירים אותה שלוש פעמים חלק עליוןלהבת מבער במשך 6 שניות.
2. כימיקל - בנוזל: אלמנטים סלולרייםבמריחות מדם ובמריחות-טביעות תחת פעולת טמפרטורות גבוהות נהרסים, ולכן הם מטופלים באחד מנוזלי הקיבוע: א) מתיל אלכוהול - 5 דקות; ב) אלכוהול אתילי- 10 דק; ג) התערובת של Nikiforov - 10-15 דקות; ד) אצטון - 5 דקות; ה) אדי חומצה ופורמלין - כמה שניות.
תכשירי צביעה
לאחר הקיבוע מתחילים בצביעה של התכשיר.
ההכנות מוכתמות על שולחן מאובזר במיוחד מכוסה לינוליאום, פלסטיק, זכוכית וכו'. יש צורך בכלי עם מים מזוקקים על השולחן; מעמד של שני צינורות או מקלות המחוברים בצינורות גומי משני הצדדים (להנחת תכשירים); פינצטה, גלילים, פיפטות, נייר סינון, סט צבעים, מיכל לניקוזם. שולחן הצביעה צריך להיות ליד ברז המים.
היחס בין מיקרואורגניזמים לצבעים נקרא המאפיינים הטינקטוריים שלהם. צבעי אנילין נמצאים בשימוש נרחב במיקרוביולוגיה. רוב המיקרואורגניזמים תופסים צבעים בסיסיים טוב יותר.
הצבעים הבאים משמשים לרוב: אדום (מגנטה בסיסית, מגנטה חמוצה, אדום קונגו, אדום נייטרלי); כחול (מתילן וטולואידין); סגול (ג'נטיאן, מתיל, גבישי); חום-צהוב (וזובין, כריסואידין); ירוק (יהלום, מלכיט).
כל הצבעים מיוצרים בצורה של אבקות אמורפיות או גבישיות. מכינים מהם תמיסות אלכוהול ופנול רוויות, ולאחר מכן משתמשים בתמיסות מים-אלכוהול או מים-פנול של צבעים לעבודה. אם משתמשים בתמיסות מרוכזות של צבעים לצביעה, התכשיר מכוסה מראש בנייר סינון, שעליו מוחל הצבע. במקרה זה, פיסות צבע נשארות על הנייר.
תשומת הלב! טיפת צבע מוחלת עם פיפטה כך שתכסה את כל התכשיר.
מתכוני צבע
1. תמיסות אלכוהול רוויות (ראשוניות):
צבע - 1 גרם אלכוהול 96% - 10 מ"ל
התערובת מונחת בתרמוסטט עד להמסה מלאה למשך מספר ימים. לנער מדי יום. מאוחסן בבקבוקים עם פקקים טחונים.
2. Carbol fuchsin Ziel (לצביעת מיקרואורגניזמים, נבגים וכמוסות עמידים לחומצה):
תמיסת אלכוהול רוויה של פוקסין בסיסי - 10 מ"ל תמיסת חומצה קרבולית 5% - 90 מ"ל
תשומת הלב! חומצה קרבולית מוזגת לתוך הצבע, ולא להיפך.
את התערובת מנערים במרץ במשך מספר דקות, מסננים ומוזגים לבקבוקון לאחסון.
3. מגנטה פייפר (לכתם גראם ולשיטת הכתמה הפשוטה):
פוקסינה ציליה - 1 מ"ל מים מזוקקים - 9 מ"ל
את הצבע מכינים מיד לפני השימוש.
4. סיגלית ג'נטיאן קרבולית (עבור כתם גראם):
תמיסת אלכוהול רוויה
סגול ג'נטיאן - 10 מ"ל
חומצה קרבולית 5% - 100 מ"ל
את התמיסות מערבבים ומסננים דרך נייר סינון.
5. תמיסה של לוגול (עבור כתם גראם וריאגנט עמילן):
אשלגן יודיד - 2 גרם יוד גבישי - 1 גרם מים מזוקקים - 10 מ"ל
את התערובת מניחים בבקבוק זכוכית חלבית, מפקקים היטב ומניחים בתרמוסטט למשך יממה, לאחר מכן מוסיפים 300 מ"ל מים מזוקקים.
6. תמיסה אלקליתמתילן כחול לפלר:
תמיסת אלכוהול רוויה של מתילן כחול - 30 מ"ל תמיסת אשלגן הידרוקסיד 1% - 1 מ"ל מים מזוקקים - 100 מ"ל
7. ניירות לפי Sinev (לצביעת גראם):
1% תמיסת אלכוהולסגול קריסטל
רצועות נייר סינון מושרות בתמיסה ומייבשות.
שיטות הצביעה מחולקות לאינדיקטיבי (פשוט) ודיפרנציאלי (מורכב), החושפות את התכונות הכימיות והמבניות של תא החיידק.
שיטת צביעה קלה
התרופה מונחת על מעמד לצביעה, חומר הבדיקה למעלה. תמיסת צבע מוחלת עליו בעזרת פיפטה. לאחר הזמן שצוין, הצבע מרוקן בזהירות, התכשיר נשטף במים ומייבש בנייר סינון. בְּ שיטה פשוטהנעשה שימוש בצבע אחד. Leffler כחול מתילן וכחול אלקליין צובעים את התכשיר למשך 3-5 דקות, פוקסין Pfeiffer - 1-2 דקות (ראה איור 4).
טיפת שמן טבילה נמרח על התכשיר המוכתם והיבש ו
שיטות צביעה מתוחכמות
צביעת גראם ( שיטה אוניברסלית) . השיטה הנפוצה ביותר לצביעה דיפרנציאלית היא כתם גראם.
בהתאם לתוצאות הצביעה, כל המיקרואורגניזמים מחולקים לשתי קבוצות - גרם חיובי וגרם שלילי.
חיידקים גראם חיוביים מכילים מלח מגנזיום של RNA בדופן התא, היוצר תרכובת מורכבת עם יוד והצבע העיקרי (ג'נטיאן, מתיל או סגול קריסטל). קומפלקס זה אינו נהרס על ידי פעולת האלכוהול, והחיידקים שומרים על צבעם הסגול.
חיידקים גראם שליליים אינם מסוגלים לשמור על הצבע הבסיסי, מכיוון שהם אינם מכילים את מלח המגנזיום של RNA. תחת פעולת האלכוהול, הצבע נשטף החוצה, התאים הופכים לדהויים ומוכתמים בצבע נוסף (מגנטה) אדום.
1. מורחים פיסת נייר על התכשיר לפי סינב ומורחים כמה טיפות מים או תמיסה של סיגלית ג'נטיאן. כתם 1-2 דקות. הסר את הנייר או רוקן את הצבע.
2. מבלי לשטוף במים, מורחים את התמיסה של לוגול עד שהיא משחירה (דקה), ואז מרוקנים את הצבע.
3. ללא שטיפה במים מורחים 96% אלכוהול עד ליציאת הצבע (30-60 שניות). אתה יכול להוריד את התרופה לכוס אלכוהול למשך 1-2 שניות.
4. שטפו את התכשיר במים.
5. מוכתם במגנטה פייפר למשך 3 דקות, נשטף במים וייבש.
מיקרוסקופית באמצעות מערכת טבילה.
כתם Ziehl-Nielsen (עבור חיידקים מהירי חומצה). שיטה זו משמשת לאיתור חיידקי שחפת וצרעת בעלי ממברנות תאים מספר גדול שלליפידים, שעווה וחומצות הידרוקסיות. חיידקים עמידים לחומצות, אלקליות ואלכוהול. כדי להגביר את החדירות של דופן התא, השלב הראשון של צביעה מתבצע עם חימום.
1. את התכשיר הקבוע מכסים בנייר סינון ומורחים פוקסין של זיל. מחזיקים את הכוס בפינצטה, התכשיר מחומם על להבת המבער עד שהאדים בורחים. מוסיפים חלק חדש מהצבע ומחממים עוד 2 פעמים. לאחר הקירור מסירים את הנייר ושוטפים את התכשיר במים.
2. התרופה מוחלשת עם תמיסה 5% של חומצה גופרתית, טבולה 2-3 פעמים בתמיסה או יוצקת חומצה על זכוכית, ואז נשטפת מספר פעמים במים.
3. מוכתם בתמיסת מים-אלכוהול של מתילן כחול למשך 3-5 דקות, נשטף במים ומייבש.
מיקרוסקופית באמצעות מערכת טבילה.
חיידקים עמידים לחומצה נצבעים באדום, השאר - כחול (ראה איור 4).
צביעה לפי אורז'סקו (זיהוי נבגים). 1. יוצקים כמה טיפות מתמיסה 0.5% של חומצה הידרוכלורית על מריחה מיובשת באוויר ומחממים עד שנוצרים אדים. התרופה מיובשת ומתקבעת על להבה.
2. מוכתם בשיטת Ziehl-Nielsen. נבגים עמידים לחומצה נצבעים בצבע ורוד-אדום, ותא החיידק נצבע בכחול (ראה איור 4).
כתם Burri-Ginsu (זיהוי כמוסות). שיטה זו נקראת שלילית, שכן הרקע של התרופה ותא החיידק מוכתמים, בעוד הקפסולה נשארת לא מוכתמת.
1. טיפה של דיו שחור, מדוללת 10 פעמים, מונחת על שקף זכוכית. הם מוסיפים לזה קצת תרבות. מריחה נעשית עם קצה של כוס טחינה, ממש כמו מריחה של דם, ומייבשת.
2. תקן באמצעים כימייםאלכוהול או סובלימציה. לשטוף בזהירות במים.
3. צובעים במגנטה של פייפר למשך 3-5 דקות. לשטוף בזהירות ולייבש באוויר.
תשומת הלב! אין להשתמש בנייר סינון, כדי לא לפגוע בתכשיר.
מיקרוסקופית באמצעות מערכת טבילה. הרקע של התרופה שחור, התאים אדומים, הקפסולות לא מוכתמות (ראה איור 4).
צביעה חיונית של מיקרואורגניזמים
כדי ללמוד תרבות חיה, משתמשים לרוב בצבעים כחולים במתילן ובצבעים אחרים בדילולים גדולים (1: 10,000). טיפה של חומר הבדיקה מערבבים על שקף זכוכית עם טיפת צבע ומכוסים בכיסוי כיסוי. מיקרוסקופית עם מטרה פי 40.
חקר הניידות של מיקרואורגניזמים
לצורך מחקר, תרבית של חיידקים שגדלו במצע תזונתי נוזלי, או תרחיף של חיידקים ב פתרון איזוטונינתרן כלורי.
שיטת טיפה מרוסקת. מניחים טיפת תרבית על שקופית זכוכית ומכסים אותה עם כיסוי. על מנת למנוע היווצרות של בועות אוויר, מביאים את הכיסוי עם קצה לקצה הטיפה ומורידים אותו בחדות. כדי להגן על התרופה מפני התייבשות, היא מונחת בתא לח.
החדר הרטוב הוא צלחת פטרי עם נייר סינון לח בתחתיתו. שני גפרורים מונחים על הנייר ועליהם מניחים את התרופה. הספל סגור במכסה.
מיקרוסקופי בהגדלה אובייקטיבית של פי 40 בשדה חשוך (ראה פרק 2).
שיטת טיפת תלייה(איור 8). כדי להכין את התרופה, אתה צריך כוס עם חור, כיסוי וג'לי נפט. קצוות החור מכוסים בשכבה דקה של וזלין.
טיפה של תרבית מוחל על coverslip. לאחר מכן מכסים בזהירות את הכיסוי עם כוס עם חור כך שהטיפה תהיה במרכז. השקופיות הדביקות הופכות במהירות כשהמכסה למעלה. הטיפה נמצאת בתא הרמטי ומאוחסנת במשך זמן רב. במיקרוסקופיה, ראשית, בהגדלה נמוכה (8×), נמצא קצה הטיפה, ולאחר מכן לומדים את התכשיר בהגדלה גבוהה.
שאלות בקרה
1. איך מכינים לולאה חיידקית?
2. ציין את המטרות והשיטות לתיקון מריחות.
3. שם את הצבעים העיקריים.
4. אילו שיטות חוקרות את הניידות של מיקרואורגניזמים?
תרגיל
1. קח סיימו את ההכנות, למד אותם וצייר את הצורות העיקריות של מיקרואורגניזמים.
2. הכן ספוגיות מ חומר שונה(תרבויות, מוגלה, דם, מריחות-טביעות).
3. הכנות לכתמים שיטות מורכבות(לפי גראם, ציל - נילסן, אוז'שקו, בורי - גינס).
בַּקטֶרִיָה- זה מאוד טופס פשוטחיים צמחיים, המורכבים מתא חי אחד. רבייה מתבצעת על ידי חלוקת תאים. עם הגעה לבגרות חיידקחצוי תאים שווים. בתורו, כל אחד מהתאים הללו מגיע לבגרות וגם מתחלק לשני תאים שווים. IN תנאים אידיאלייםהחיידק מגיע למצב של בגרות ומתרבה תוך פחות מ-20-30 דקות. בקצב רבייה זה, חיידק אחד יכול תיאורטית לייצר 34 טריליון צאצאים ב-24 שעות! לְמַרְבֶּה הַמַזָל, מעגל החייםהחיידק קצר יחסית ונמשך בין מספר דקות למספר שעות. לכן, אפילו בתנאים אידיאליים, הם לא יכולים להתרבות בקצב כזה.קצב צמיחה ו רביית חיידקיםומיקרואורגניזמים אחרים תלויים בתנאי הסביבה. טמפרטורה, אור, חמצן, לחות ו-pH (חומציות או בסיסיות), יחד עם זמינות המזון, משפיעים על קצב גדילת החיידקים. מבין אלה, הטמפרטורה מעניינת במיוחד טכנאים ומהנדסים. לכל זן של חיידקים, יש טמפרטורה מינימלית שבה הם יכולים לגדול. בטמפרטורות מתחת לסף זה, חיידקים נמצאים בתרדמת חורף ואינם מסוגלים להתרבות. זהה בדיוק לכל אחד זנים של חיידקיםיש סף טמפרטורה מקסימלי. בטמפרטורות מעל גבול זה, החיידקים מושמדים. בין הגבולות הללו נמצאת הטמפרטורה האופטימלית שבה מתרבים החיידקים בקצב מקסימלי. טמפרטורה אופטימליתעבור רוב החיידקים הניזונים מלשלשת בעלי חיים ורקמות מתות של בעלי חיים וצמחים (ספרופיטים), מ-24 עד 30 מעלות צלזיוס. הטמפרטורה האופטימלית עבור רוב החיידקים הגורמים לזיהומים ומחלות מארח (חיידקים פתוגניים) היא סביב 38 מעלות צלזיוס. ברוב המקרים ניתן להפחית משמעותית קצב גדילת חיידקיםאם טמפרטורת הסביבה יורדת. לבסוף, ישנם מספר זנים של חיידקים המשגשגים בצורה הטובה ביותר בטמפרטורת המים, בעוד שאחרים מצליחים בצורה הטובה ביותר בטמפרטורות הקפאה.
תוספת לאמור לעיל
מקור, אבולוציה, מקום בהתפתחות החיים על פני כדור הארץ
חיידקים, יחד עם ארכיאה, היו בין האורגניזמים החיים הראשונים על פני כדור הארץ, שהופיעו לפני כ-3.9-3.5 מיליארד שנים. הקשרים האבולוציוניים בין הקבוצות הללו עדיין לא נחקרו במלואם, יש לפחות שלוש השערות עיקריות: נ. פייס מציע שיש להם אב קדמון משותף של פרוטובקטריות; זווארזין מחשיב את ארכאה כענף ללא מוצא של אבולוציה של אובקטריה ששולט בקיצוניות בתי גידול; לבסוף, על פי ההשערה השלישית, ארכאים הם האורגניזמים החיים הראשונים שמהם מקורם של חיידקים.אוקריוטים התעוררו כתוצאה מסימביוגנזה מתאי חיידקים הרבה יותר מאוחר: לפני כ-1.9-1.3 מיליארד שנים. האבולוציה של חיידקים מאופיינת בהטיה פיזיולוגית וביוכימית בולטת: עם עוני יחסי של צורות חיים ומבנה פרימיטיבי, הם שלטו כמעט בכל הידוע כעת תהליכים ביוכימיים. לביוספרה הפרוקריוטית כבר היו את כל הדרכים הקיימות כיום לשינוי חומר. אוקריוטים, לאחר שחדרו לתוכה, שינו רק את ההיבטים הכמותיים של תפקודם, אך לא את האיכותיים; בשלבים רבים של היסודות, החיידקים עדיין שומרים על עמדת מונופול.
אחד החיידקים העתיקים ביותר הם ציאנובקטריה. בסלעים שנוצרו לפני 3.5 מיליארד שנים, נמצאו תוצרים של פעילותם החיונית, סטרומטוליטים, עדות בלתי ניתנת לערעור לקיומם של ציאנובקטריות מתוארכת לפני 2.2-2.0 מיליארד שנים. בזכותם החל להצטבר חמצן באטמוספירה, שלפני 2 מיליארד שנה הגיעה לריכוזים מספיקים כדי להתחיל נשימה אירובית. התצורות האופייניות למטלוגניום האירובי המחייב שייכים לתקופה זו.
הופעת החמצן באטמוספרה היכתה מכה קשה לחיידקים אנאירוביים. הם מתים או הולכים לאזורים אנוקסיים שנשמרו מקומית. מגוון המינים הכולל של חיידקים בשלב זה מצטמצם.
ההנחה היא שבגלל היעדר תהליך מיני, התפתחות החיידקים עוקבת אחר מנגנון שונה לחלוטין מזה של האוקריוטים. העברת גנים אופקית מתמדת מובילה לעמימות בתמונת היחסים האבולוציוניים, האבולוציה מתקדמת לאט ביותר (ואולי, עם הופעת האוקריוטים, היא נעצרה לחלוטין), אך בתנאים משתנים מתרחשת חלוקה מחדש מהירה של גנים בין תאים ללא שינוי. מאגר גנטי משותף.
מִבְנֶה
הרוב המכריע של החיידקים (למעט אקטינומיציטים וציאנובקטריות חוטיות) הם חד-תאיים. על פי צורת התאים, הם יכולים להיות עגולים (קוקי), בצורת מוט (בציליות, קלוסטרידיה, פסאודומונדות), מפותלים (ויבריוס, ספירילה, ספירושטים), לעתים רחוקות יותר - כוכבית, טטרהדרלית, מעוקבת, C- או O- מְעוּצָב. הצורה קובעת יכולות כאלה של חיידקים כמו התקשרות לפני השטח, ניידות, ספיגת חומרים מזינים. צוין, למשל, שאוליגוטרופים, כלומר חיידקים החיים בתכולת תזונה נמוכה בסביבה, נוטים להגדיל את יחס פני השטח לנפח, למשל, באמצעות היווצרות של צמחים (מה שנקרא פרוסטק ).מהחובה מבני תאיםלהבחין בין שלושה:
- נוקלואיד
- ריבוזומים
- ממברנה ציטופלזמית (CPM)
מבנה הפרוטופלסט
ה-CPM מגביל את תכולת התא (ציטופלזמה) מהסביבה החיצונית. החלק ההומוגני של הציטופלזמה, המכיל קבוצה של RNA מסיס, חלבונים, מוצרים ומצעים של תגובות מטבוליות, נקרא ציטוזול. חלק אחר של הציטופלזמה מיוצג על ידי אלמנטים מבניים שונים.אחד ההבדלים העיקריים בין תא חיידקי לתא אוקריוטי הוא היעדר קרום גרעיני, ולמען האמת, היעדר ממברנות תוך-ציטופלזמיות שאינן נגזרות של CPM. למרות זאת, קבוצות שונותלפרוקריוטים (בעיקר לרוב בחיידקים חיוביים לגרם) יש בליטות מקומיות של ה-CPM - מזוזומים, המבצעים פונקציות שונות בתא ומחלקים אותו לחלקים שונים מבחינה תפקודית. לחיידקים פוטוסינתטיים רבים יש רשת מפותחת של ממברנות פוטוסינתטיות שמקורן ב-CPM. בחיידקים סגולים, הם שמרו על מערכת היחסים שלהם עם ה-CPM, שמתגלה בקלות בקטעים מתחת מיקרוסקופ אלקטרוני, בציאנובקטריה הקשר הזה קשה לזיהוי או אובד במהלך האבולוציה. בהתאם לתנאים ולגיל של התרבית, ממברנות פוטוסינתטיות יוצרות מבנים שונים - שלפוחיות, כרומטפורים, תילקואידים.
כל המידע הגנטי הדרוש לחייהם של חיידקים כלול ב-DNA אחד (כרומוזום חיידקים), לרוב בצורה של טבעת סגורה קוולנטית (כרומוזומים ליניאריים נמצאים בסטרפטומיסס ובבורליה). הוא מחובר ל-CPM בנקודה אחת וממוקם במבנה מבודד, אך אינו מופרד על ידי ממברנה מהציטופלזמה, והוא נקרא נוקלואיד. אורכו של DNA פרוש הוא מעל 1 מ"מ. הכרומוזום החיידקי מוצג בדרך כלל בעותק בודד, כלומר, כמעט כל הפרוקריוטים הם הפלואידים, אם כי בתנאים מסוימים תא אחד יכול להכיל מספר עותקים של הכרומוזום שלו, ול-Burkholderia cepacia שלושה כרומוזומי טבעת שונים (3.6; 3.2 ו-1.1 מיליון באורך ). זוגות בסיסים). גם הריבוזומים של פרוקריוטים שונים מאלה של איקריוטים ויש להם קבוע שיקוע של 70 S (80 S באוקריוטים).
בנוסף למבנים אלה, ניתן למצוא תכלילים של חומרים רזרביים בציטופלזמה.
דופן תאים ומבנים פני השטח
דופן התא חשובה אלמנט מבניתא חיידקי, אולם אופציונלי. התקבלו באופן מלאכותי צורות עם דופן תא נעדרת חלקית או מלאה (צורות L), שיכולות להתקיים בתנאים נוחים, אך לפעמים איבדו את יכולת ההתחלקות. ישנה גם קבוצה של חיידקים טבעיים שאינם מכילים דופן תא - מיקופלזמות.בחיידקים קיימים שני סוגים עיקריים של מבנה דופן התא, האופייניים למינים גרם חיוביים וגרם שליליים.
דופן התא של חיידקים גרם חיוביים היא שכבה הומוגנית בעובי 20-80 ננומטר, הבנויה בעיקר מפפטידוגליקן עם כמות קטנה יותר של חומצות טייכואיות וכמות קטנה של פוליסכרידים, חלבונים ושומנים (מה שנקרא ליפופוליסכריד). לדופן התא יש נקבוביות בקוטר של 1-6 ננומטר, אשר הופכות אותו לחדיר למספר מולקולות.
בחיידקים גראם שליליים, שכבת הפפטידוגליקן אינה נצמדת בחוזקה ל-CPM ועובה רק 2-3 ננומטר. הוא מוקף בקרום חיצוני, אשר, ככלל, יש לו צורה לא אחידה, מעוקלת. בין ה-CPM, שכבת הפפטידוגליקן והממברנה החיצונית, ישנו חלל הנקרא פריפלסמי, ומלא בתמיסה הכוללת חלבוני הובלה ואנזימים.
בצד החיצוני של דופן התא תיתכן קפסולה - שכבה אמורפית השומרת על הקשר שלה עם הדופן. לשכבות הריריות אין קשר עם התא והן מופרדות בקלות, בעוד המעטפות אינן אמורפיות, אלא בעלות מבנה עדין. עם זאת, ישנן צורות מעבר רבות בין שלושת המקרים האידיאליים הללו.
דגלים חיידקיים יכולים להיות מ-0 עד 1000. שתי האפשרויות למיקום של דגלון אחד בקוטב אחד (מונופולארי מונוטריך), צרור של דגלים באחד (דגלון חד קוטבי או לופוטריכיאלי) או שני קטבים (דגלית דו קוטבית או אמפיטריציאלית), וכן דגלים רבים לאורך כל פני התא (פריטריכוס). עובי הדגל הוא 10-20 ננומטר ואורכו 3-15 מיקרומטר. סיבובו מתבצע נגד כיוון השעון בתדירות של 40-60 סל"ד.
בנוסף לפגללה, יש להזכיר villi בין מבני פני השטח של חיידקים. הם דקים יותר מהדגלים (קוטר 5-10 ננומטר, אורך עד 2 מיקרומטר) והם נחוצים להצמדת החיידק למצע; 3-10 מיקרומטר) מאשר דגלים נחוצים לתא התורם כדי להעביר DNA למקבל במהלך נְטִיָה.
ממדים
גודל החיידקים הוא בממוצע 0.5-5 מיקרומטר. אי קולי, למשל, יש גודל של 0.3-1 על 1-6 מיקרון, Staphylococcus aureus - קוטר של 0.5-1 מיקרון, Bacillus subtilis 0.75 על 2-3 מיקרון. הגדול מ חיידקים ידועיםהוא Thiomargarita namibiensis, המגיע לגודל של 750 מיקרון (0.75 מ"מ). השני הוא Epulopiscium fishelsoni, שקוטרו 80 מיקרון ואורך של עד 700 מיקרון וחי ב מערכת עיכולדג ניתוח Acanthurus nigrofuscus. Achromatium oxaliferum מגיע לגודל של 33 על 100 מיקרומטר, Beggiatoa alba - 10 על 50 מיקרון. ספירוצ'טים יכולים לגדול עד 250 מיקרון באורך עם עובי של 0.7 מיקרון. יחד עם זאת, חיידקים הם הקטן ביותר מבין האורגניזמים בעלי מבנה תאי. גודלו של Mycoplasma mycoides הוא 0.1-0.25 מיקרומטר, שהוא בגודל של וירוסים גדולים כמו פסיפס טבק, חיסון או שפעת. על פי חישובים תיאורטיים, תא כדורי בקוטר של פחות מ-0.15-0.20 מיקרון הופך ללא מסוגל להתרבות עצמית, מכיוון שהוא אינו מתאים פיזית לכל הביופולימרים והמבנים הדרושים לתוך מספיק.עם זאת, תוארו ננו-בקטריות שהן קטנות מה"מותר" ושונות מאוד מחיידקים רגילים. הם, בניגוד לווירוסים, מסוגלים לצמיחה ורבייה עצמאיים (איטיים במיוחד). הם עדיין מעט נחקרים, הטבע החי שלהם מוטל בספק.
עם עלייה לינארית ברדיוס התא, פני השטח שלו גדלים ביחס לריבוע הרדיוס, והנפח - ביחס לקובייה, לכן, באורגניזמים קטנים, היחס בין פני השטח לנפח גבוה יותר מאשר בגדולים יותר. אלה, מה שאומר עבור הראשונים חילוף חומרים פעיל יותר עם הסביבה. פעילות מטבולית נמדדת לפי אינדיקטורים שונים, ליחידת ביומסה בצורות קטנות גבוה יותר מאשר בגדולות. לכן, גדלים קטנים אפילו עבור מיקרואורגניזמים מעניקים לחיידקים ולארכיאה יתרון בקצב הגדילה והרבייה בהשוואה לאאוקריוטים מאורגנים יותר וקובעים את תפקידם האקולוגי החשוב.
רב תאי בחיידקים
צורות חד-תאיותמסוגל לבצע את כל הפונקציות הגלומות בגוף, ללא קשר לתאים שכנים. פרוקריוטים חד-תאיים רבים נוטים ליצור תאים, לעתים קרובות מוחזקים יחד על ידי הריר שהם מפרישים. רוב הזמן זה רק שילוב אקראי. אורגניזמים בודדים, אבל במקרים מסוימים, קשר זמני קשור ליישום של פונקציה מסוימת, למשל, היווצרות גופי פרי על ידי מיקסובקטריה פיתוח אפשריציסטות, למרות העובדה שתאים בודדים אינם מסוגלים ליצור אותם. תופעות כאלה, יחד עם היווצרותם של תאים מופרדים מבחינה מורפולוגית ותפקודית על ידי אובקטריות חד-תאיות, הן תנאים מוקדמים הכרחיים להופעתה של רב-תאיות אמיתית בהם.אורגניזם רב תאי חייב לעמוד בתנאים הבאים:
- התאים שלו חייבים להיות מצטברים,
- בין תאים צריכה להיות הפרדה של פונקציות,
- יש ליצור קשרים ספציפיים יציבים בין תאים מצטברים.
רבייה של חיידקים
לחיידקים מסוימים אין תהליך מיני והם מתרבים רק על ידי ביקוע רוחבי בינארי בגודל שווה או ניצנים. עבור קבוצה אחת של ציאנובקטריות חד-תאיות, תוארה חלוקה מרובה (סדרה של חלוקות בינאריות רצופות מהירות, המובילות ליצירת 4 עד 1024 תאים חדשים). כדי להבטיח את הפלסטיות של הגנוטיפ הנחוצה לאבולוציה ולהסתגלות לסביבה משתנה, יש להם מנגנונים אחרים.בעת חלוקה, רוב החיידקים הגראם חיוביים והציאנובקטריות החוטים מסנתזים מחיצה רוחבית מהפריפריה למרכז בהשתתפות מזוזומים. חיידקים גראם-שליליים מתחלקים על ידי התכווצות: באתר החלוקה נמצא עקמומיות הולכת וגוברת של ה-CPM ושל דופן התא פנימה. בעת ניצנים נוצרת כליה וצומחת באחד הקטבים של תא האם, תא האם מראה סימני הזדקנות ולרוב אינו יכול לייצר יותר מ-4 תאי בת. ניצנים מתרחשים בקבוצות שונות של חיידקים, וככל הנראה, התעוררה מספר פעמים במהלך האבולוציה.
בחיידקים נצפית גם רבייה מינית, אך בצורה הפרימיטיבית ביותר. רבייה מיניתחיידקים שונים מרבייה מינית באוקריוטים בכך שחיידקים אינם יוצרים גמטות והיתוך תאים אינו מתרחש. למרות זאת אירוע חשוברבייה מינית, כלומר החלפת חומר גנטי, מתרחשת גם במקרה זה. תהליך זה נקרא רקומבינציה גנטית. חלק מה-DNA (לעיתים רחוקות מאוד כל ה-DNA) של התא התורם מועבר לתא המקבל, שה-DNA שלו שונה גנטית מזה של התורם. במקרה זה, ה-DNA המועבר מחליף חלק מה-DNA של הנמען. החלפת DNA כוללת אנזימים המפרקים ומחברים מחדש גדילי DNA. זה מייצר DNA המכיל את הגנים של שני תאי ההורים. DNA כזה נקרא רקומביננטי. בצאצאים או רקומביננטים, קיים גיוון ניכר בתכונות הנגרמות על ידי הטיית גנים. מגוון דמויות זה חשוב מאוד לאבולוציה והוא היתרון העיקרי של רבייה מינית. ישנן 3 דרכים להשיג רקומביננטים. אלה הם, לפי סדר גילוים, טרנספורמציה, צימוד והתמרה.
2.1. שיטתיות ומינוח של חיידקים
ניתן לחלק את עולם החיידקים לצורות תאיות ולא תאיות. צורות תאיות של חיידקים מיוצגות על ידי חיידקים, פטריות ופרוטוזואה. הם יכולים להיקרא מיקרואורגניזמים. צורות לא תאיות מיוצגות על ידי וירוסים, וירואידים ופריוניים.
הסיווג החדש של חיידקים תאיים כולל את היחידות הטקסונומיות הבאות: תחומים, ממלכות, סוגים, מחלקות, סדרים, משפחות, סוגים, מינים. הסיווג של מיקרואורגניזמים מבוסס על הקשר הגנטי שלהם, כמו גם תכונות מורפולוגיות, פיזיולוגיות, אנטיגניות וביולוגיות מולקולריות.
וירוסים נחשבים לרוב לא כאורגניזמים, אלא כמבנים גנטיים אוטונומיים, ולכן הם ייחשבו בנפרד.
הצורות התאיות של חיידקים מחולקות לשלושה תחומים. דומיינים בַּקטֶרִיָהו Archaebacteriaכוללים חיידקים עם סוג פרוקריוטי של מבנה תאים. נציגי דומיין אוקריההם אוקריוטים. הוא מורכב מ-4 ממלכות:
ממלכות פטריות (פטריות, Eumycota);
ממלכות פרוטוזואה (פרוטוזואה);
ממלכות Chromista(כרום);
מיקרובים עם מיקום טקסונומי לא מוגדר (מיקרוספורה,מיקרוספורידיה).
הבדלים בארגון של תאים פרוקריוטים ואוקריוטים מוצגים בטבלה. 2.1.
טבלה 2.1.סימנים של תא פרוקריוטי ואוקריוטי
2.2. סיווג ומורפולוגיה של חיידקים
המונח "חיידק" בא מהמילה בַּקטֶרִיָה,מה המשמעות של שרביט. חיידקים הם פרוקריוטים. הם מחולקים לשני תחומים: בַּקטֶרִיָהו Archaebacteria.חיידקים בתחום ארכאיבקטריה,מייצגים אחד מהם צורות עתיקותחַיִים. יש להם מאפיינים מבניים של דופן התא (חסר להם פפטידוגליקן) ו-RNA ריבוזומי. ביניהם, אין פתוגנים של מחלות זיהומיות.
בתוך התחום, חיידקים מחולקים לקטגוריות הטקסונומיות הבאות: מחלקה, פילום, סדר, משפחה, סוג, מינים. אחת הקטגוריות הטקסונומיות העיקריות היא מִין.מין הוא אוסף של פרטים בעלי מקור וגנוטיפ משותף, המאוחדים בתכונות דומות המבדילות אותם משאר חברי הסוג. שם המין מתאים למינוח הבינארי, כלומר. מורכב משתי מילים. לדוגמה, הגורם הסיבתי של דיפתריה כתוב בשם Corynebacterium diphtheriae.המילה הראשונה היא שם הסוג וכתובה באות גדולה, המילה השנייה מציינת את המין וכתובה באות קטנה.
כאשר מין מוזכר שוב, השם הגנרי מקוצר לאות הראשונית, למשל C. diphtheriae.
קבוצה של מיקרואורגניזמים הומוגניים המבודדים על מצע תזונתי, המאופיינת בתכונות מורפולוגיות, טינקטוריות (יחס לצבעים), תרבותיות, ביוכימיות ואנטיגניות דומות, נקראת תרבות טהורה.תרבות טהורה של מיקרואורגניזמים מבודדת ממקור ספציפי ושונה משאר בני המין נקראת מתח.קרוב למושג "זן" מושג ה"שיבוט". שיבוט הוא אוסף של צאצאים הגדלים מתא חיידקי בודד.
כדי לייעד כמה קבוצות של מיקרואורגניזמים הנבדלים בתכונות מסוימות, נעשה שימוש בסיומת "var" (מגוון), לכן, מיקרואורגניזמים, בהתאם לאופי ההבדלים, מוגדרים כמורפוברים (הבדל במורפולוגיה), מוצרים עמידים (הבדל ב עמידות למשל לאנטיביוטיקה), סרובארים (הבדל באנטיגנים), פגוברים (הבדל ברגישות לבקטריופאג'ים), ביוווארים (הבדל בתכונות ביולוגיות), כימוברים (הבדל בתכונות ביוכימיות) וכו'.
בעבר, הבסיס לסיווג החיידקים היה התכונה המבנית של דופן התא. חלוקת החיידקים לפי המאפיינים המבניים של דופן התא קשורה לשונות האפשרית של צבעם בצבע זה או אחר לפי שיטת הגראם. לפי שיטה זו, שהוצעה בשנת 1884 על ידי המדען הדני H. Gram, בהתאם לתוצאות הצביעה, חיידקים מחולקים לגרם חיובי, כחול-סגול מוכתם וגרם-שלילי, מוכתם באדום.
כיום, הסיווג מבוסס על מידת הקשר הגנטי, המבוסס על חקר מבנה הגנום של RNA ריבוזומי (rRNA) (ראה פרק 5), תוך קביעה אֲחוּזִיםבגנום של זוגות גואנין-ציטוזין (GC-pairs), בניית מפת הגבלה של הגנום, חקר מידת ההכלאה. אינדיקטורים פנוטיפיים נלקחים בחשבון גם: יחס לכתם גראם, מורפולוגי, תרבותי ו תכונות ביוכימיות, מבנה אנטיגני.
תְחוּם בַּקטֶרִיָהכולל 23 סוגים, מתוכם יש חשיבות רפואית להלן.
רוב החיידקים הגראם-שליליים מקובצים בפילום פרוטאובקטריה(לפי שם אל יווני פרוטאוס,מסוגל ללבוש צורות שונות). סוּג פרוטאובקטריהמחולקים ל-5 כיתות:
מעמד אלפאפרוטובקטריה(הוּלֶדֶת Rickettsia, Orientia, Erlichia, Bartonella, Brucella);
מעמד Betaproteobacteria(הוּלֶדֶת Bordetella, Burholderia, Neisseria, Spirillum);
מעמד Gammaproteobacteria(בני המשפחה enterobacteriaceae,לֵדָה פרנסיסלה, לגיונלה, קוקסיאלה, פסאודומונס, ויבריו);
מעמד Deltaproteobacteria(סוּג Bilophila);
מעמד Epsilonproteobacteria(הוּלֶדֶת קמפילובקטר, הליקובקטר).חיידקים גראם שליליים כלולים גם בסוגים הבאים:
סוּג כלמידיה(הוּלֶדֶת כלמידיה, כלמידופילה)סוּג ספירוצ'אטים(הוּלֶדֶת Spirocheta, Borrelia, Treponema, Leptospira);סוּג Bacteroides(הוּלֶדֶת Bacteroides, Prevotella, Porphyromonas).
חיידקים גראם חיוביים מגיעים בסוגים הבאים:
סוּג Firmicutesכולל שיעור קלוסטרידיום(הוּלֶדֶת קלוסטרידיום, פפטוקוקוס),מעמד בקילי (ליסטריה, סטפילוקוקוס, לקטובצילוס, סטרפטוקוקוס)וכיתה רכיכות(הוּלֶדֶת Mycoplasma, Ureaplasma),שהם חיידקים שאין להם דופן תא;
סוּג אקטינובקטריה(הוּלֶדֶת Actinomyces, Micrococcus, Corynebacterium, Mycobacterium, Gardnerella, Bifidobacterium, Propionibacterium, Mobiluncus).
2.2.1. צורות מורפולוגיותבַּקטֶרִיָה
ישנן מספר צורות בסיסיות של חיידקים: קוקואידי, בצורת מוט, מפותל ומסועפים (איור 2.1).
צורות כדוריות, או קוקי- חיידקים כדוריים בגודל 0.5-1 מיקרון, המחולקים בסידור הדדי למיקרוקוקים, דיפלוקוקים, סטרפטוקוקים, טטרקוקים, סרקינים וסטפילוקוקים.
מיקרוקוקים (מיוונית. מיקרוים- קטן) - תאים הממוקמים בנפרד.
דיפלוקוקים (מיוונית. דיפלו- כפול), או קוקי מזווג, מסודרים בזוגות (פנאומוקוק, גונוקוק, מנינגוקוק), שכן התאים אינם מתפצלים לאחר חלוקה. לפנאומוקוק (הגורם הגורם לדלקת ריאות) יש צורה אזמלית בצדדים מנוגדים, ולגונוקוקוס (הגורם הגורם לזיבה) ומנינגוקוקוס (גורם סיבתי)
אורז. 2.1.צורות של חיידקים
גורם לדלקת קרום המוח מגיפה) מעוצבים כמו פולי קפה כאשר המשטחים הקעורים שלהם פונים זה לזה.
סטרפטוקוקים (מיוונית. סטרפטוס- שרשרת) - תאים בעלי צורה מעוגלת או מוארכת המרכיבים שרשרת עקב חלוקת תאים באותו מישור ושמירה על הקשר ביניהם במקום החלוקה.
סרצ'ינס (מאט. סרצ'ינה- צרור, חבילה) מסודרים בצורה של חבילות של 8 cocci או יותר, שכן הם נוצרים במהלך חלוקת התא בשלושה מישורים בניצב זה לזה.
סטפילוקוקוס (מיוונית. סטפיל- אשכול ענבים) - קוקי המסודרים בצורה של אשכול ענבים כתוצאה מחלוקה במישורים שונים.
חיידקים בצורת מוטשונים בגודל, בצורת קצוות התא ובמיקום היחסי של התאים. אורך התא 1-10 מיקרומטר, עובי 0.5-2 מיקרומטר. מקלות יכולים להיות נכונים
(E. coli וכו') וצורות לא סדירות בצורת מועדון (קורינבקטריה וכו'). Rickettsiae הם בין החיידקים הקטנים ביותר בצורת מוט.
קצוות המקלות יכולים להיות, כביכול, חתוכים (אנתרקס bacillus), מעוגלים (E. coli), מחודדים (fusobacteria) או בצורה של עיבוי. במקרה האחרון, המקל נראה כמו מקבת (Corynebacterium diphtheria).
המוטות המעוקלים מעט נקראים ויבריוס (Vibrio cholerae). רוב החיידקים בצורת מוט מסודרים באופן אקראי, כי לאחר החלוקה, התאים מתפצלים. אם לאחר החלוקה התאים נשארים מחוברים על ידי שברים משותפים של דופן התא ואינם מתפצלים, אז הם ממוקמים בזווית זה לזה (corynebacterium diphtheria) או יוצרים שרשרת (אנתרקס bacillus).
צורות מפותלות- חיידקים בצורת ספירלה, שהם משני סוגים: ספירילה וספירושטים. לספירילה יש מראה של תאים מפותלים בצורת חולץ פקקים עם תלתלים גדולים. ספירילות פתוגניות כוללות את הגורם הסיבתי של סודוקו (מחלת נשיכת חולדה), כמו גם קמפילובקטר והליקובקטריה, שיש להם עקומות הדומות לכנפיים של שחף מעופף. ספירוצ'טים הם חיידקים דקים, ארוכים ומפותלים, הנבדלים מספירילה בתלתלים קטנים יותר ובאופי התנועה. המבנה שלהם מתואר להלן.
הסתעפות -חיידקים בצורת מוט שעלולים להסתעף בצורה אות לטינית Y, המצוי בביפידובקטריה, יכול להיות מוצג גם כתאים מסועפים חוטיים שיכולים להשתלב וליצור תפטיר, הנצפה באקטינומיציטים.
2.2.2. מבנה של תא חיידקי
מבנה החיידקים נחקר היטב באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני של תאים שלמים וחתכים אולטרה-דקים שלהם, כמו גם שיטות אחרות. תא חיידקי מוקף בממברנה המורכבת מדופן תא וממברנה ציטופלזמית. מתחת לקליפה נמצאת פרוטופלזמה, המורכבת מציטופלזמה עם תכלילים ומנגנון תורשתי - אנלוגי של הגרעין, הנקרא נוקלואיד (איור 2.2). ישנם מבנים נוספים: קפסולה, מיקרוקפסולה, ריר, פלגלה, פילי. חלק מהחיידקים בתנאים שליליים מסוגלים ליצור נבגים.
אורז. 2.2.מבנה תא חיידקי: 1 - כמוסה; 2 - דופן התא; 3 - קרום ציטופלסמי; 4 - מזוזומים; 5 - נוקלואיד; 6 - פלסמיד; 7 - ריבוזומים; 8 - תכלילים; 9 - דגלון; 10 - שתה (ווילי)
דופן תא- מבנה חזק ואלסטי המעניק לחיידקים צורה מסוימת ויחד עם הממברנה הציטופלזמית הבסיסית מונע לחץ אוסמוטי גבוה בתא החיידק. הוא מעורב בתהליך חלוקת התא והובלת מטבוליטים, יש לו קולטנים לבקטריופאג'ים, בקטריוצינים ו חומרים שונים. דופן התא העבה ביותר בחיידקים גרם חיוביים (איור 2.3). אז, אם עובי דופן התא של חיידקים גרם שליליים הוא בערך 15-20 ננומטר, אז בחיידקים גרם חיוביים הוא יכול להגיע ל-50 ננומטר או יותר.
דופן התא של חיידקים מורכבת ממנו פפטידוגליקן.פפטידוגליקן הוא פולימר. הוא מיוצג על ידי שרשראות גליקניות מקבילות של פוליסכריד, המורכבות משאריות חוזרות של N-acetylglucosamine וחומצה N-acetylmuramic מחוברות בקשר גליקוזידי. קשר זה נשבר על ידי ליזוזים, שהוא אצטילמורמידאז.
טטרפפטיד מחובר לחומצה N-אצטילמורמית על ידי קשרים קוולנטיים. הטטרפפטיד מורכב מ-L-alanine, המקושר לחומצה N-acetylmuramic; D-גלוטמין, שבחיידקים גרם חיוביים מחובר ל-L-ליזין, ובחיידקים גרם חיוביים
אורז. 2.3.תכנית הארכיטקטונית של דופן התא החיידקי
חיידקים - עם חומצה דיאמינופימלית (DAP), שהיא מבשר ליזין בתהליך ביוסינתזה חיידקית של חומצות אמינו והיא תרכובת ייחודית המצוי רק בחיידקים; חומצת האמינו הרביעית היא D-alanine (איור 2.4).
דופן התא של חיידקים גרם חיוביים מכילה כמות קטנה של פוליסכרידים, שומנים וחלבונים. המרכיב העיקרי בדופן התא של חיידקים אלו הוא פפטידוגליקן רב שכבתי (מורין, מוקופפטיד), המהווה 40-90% ממסת דופן התא. טטרפפטידים של שכבות שונות של פפטידוגליקן בחיידקים גרם חיוביים מחוברים זה לזה על ידי שרשראות פוליפפטידים של 5 שיירי גליצין (פנטגליצין), מה שמקנה לפפטידוגליקן מבנה גיאומטרי קשיח (איור 2.4, ב). קשור באופן קוולנטי לפפטידוגליקן של דופן התא של חיידקים גראם חיוביים חומצות טייכואיות(מיוונית. tekhos- קיר), שהמולקולות שלהן הן שרשראות של 8-50 שאריות של גליצרול וריביטול המחוברות על ידי גשרי פוספט. הצורה והחוזק של החיידקים ניתנים על ידי המבנה הסיבי הנוקשה של הרב-שכבתי, עם קישורי פפטיד צולבים של פפטידוגליקן.
אורז. 2.4.מבנה הפפטידוגליקן: א - חיידקים גראם שליליים; b - חיידקים גרם חיוביים
היכולת של חיידקים גרם חיוביים לשמור על סגול ג'נטיאן בשילוב עם יוד (צבע כחול-סגול של חיידקים) במהלך צביעת גרם קשורה לתכונה של פפטידוגליקן רב שכבתי לקיים אינטראקציה עם הצבע. בנוסף, הטיפול הבא במריחת חיידקים באלכוהול גורם להיצרות הנקבוביות בפפטידוגליקן ובכך שומר על הצבע בדופן התא.
חיידקים גראם שליליים לאחר חשיפה לאלכוהול מאבדים את הצבע, דבר הנובע מכמות קטנה יותר של פפטידוגליקן (5-10% ממסת דופן התא); צבעם משתנה מאלכוהול, וכאשר מטופלים בפוקסין או ספרנין, הם הופכים לאדומים. זה נובע מהתכונות המבניות של דופן התא. פפטידוגליקן בדופן התא של חיידקים גרם שליליים מיוצג על ידי 1-2 שכבות. הטטרפפטידים של השכבות מחוברים ביניהם על ידי קשר פפטיד ישיר בין קבוצת האמינו של DAP של טטרפפטיד אחד לקבוצת הקרבוקסיל של D-alanine של הטטרפפטיד של שכבה אחרת (איור 2.4, א). מחוץ לפפטידוגליקן יש שכבה ליפופרוטאין,קשור לפפטידוגליקן דרך DAP. אחריו קרום חיצוני דופן תא.
קרום חיצוניהוא מבנה פסיפס המיוצג על ידי ליפופוליסכרידים (LPS), פוספוליפידים וחלבונים. השכבה הפנימית שלו מיוצגת על ידי פוספוליפידים, ו-LPS ממוקם בשכבה החיצונית (איור 2.5). לפיכך, הזיכרון החיצוני-
אורז. 2.5.מבנה ליפופוליסכריד
הבריין א-סימטרי. ה-LPS של הממברנה החיצונית מורכבת משלושה שברים:
ליפיד A - מבנה שמרני, כמעט זהה בחיידקים גרם שליליים. ליפיד A מורכב מיחידות דו-סוכר של גלוקוזאמין מזורחות אליהן מחוברות שרשראות ארוכות. חומצות שומן(ראה איור 2.5);
הליבה, או המוט, של חלק הפרה (מ-lat. הליבה- ליבה), מבנה אוליגוסכריד שמרני יחסית;
שרשרת פוליסכרידים משתנה מאוד שנוצרה על ידי חזרה על רצפי אוליגוסכרידים זהים.
LPS מעוגן בממברנה החיצונית על ידי שומנים A, הקובע את הרעילות של LPS ולכן מזוהה עם אנדוטוקסין. הרס החיידקים על ידי אנטיביוטיקה מוביל לשחרור כמויות גדולות של אנדוטוקסין, שעלול לגרום להלם אנדוטוקסי אצל המטופל. מהליפיד A, הליבה, או החלק הליבה של ה-LPS, יוצאת. החלק הקבוע ביותר של הליבה של LPS הוא חומצה קטודיאוקסיאוקטונית. שרשרת פוליסכרידים ספציפית ל-O המשתרעת מחלק הליבה של מולקולת ה-LPS,
המורכב מיחידות אוליגוסכרידים חוזרות, קובע את קבוצת הסרו, סרובאר (סוג של חיידקים שזוהה באמצעות סרום חיסוני) של זן מסוים של חיידקים. לפיכך, המושג LPS קשור לרעיונות על אנטיגן O, לפיהם ניתן להבדיל בין חיידקים. שינויים גנטיים יכולים להוביל לפגמים, לקיצור של ה-LPS החיידקי, וכתוצאה מכך להופעת מושבות מחוספסות של צורות R המאבדות את הספציפיות שלהן O-antigen.
לא לכל החיידקים הגראם-שליליים יש שרשרת פוליסכרידים מלאה ל-O המורכבת מיחידות אוליגוסכרידים חוזרות. בפרט, חיידקים מהסוג נייסריהיש גליקוליפיד קצר הנקרא ליפוליגוסכריד (LOS). זה דומה לצורת ה-R, שאיבדה את הספציפיות O-antigenic, שנצפה בזנים מחוספסים מוטנטים. אי - קולי.המבנה של ה-VOC דומה לזה של גליקוספינגוליפיד הממברנה הציטופלזמית האנושית, ולכן ה-VOC מחקה את החיידק, ומאפשר לו להתחמק מהתגובה החיסונית של המארח.
החלבונים של המטריצה של הממברנה החיצונית מחלחלים אליו בצורה כזו שמולקולות החלבון, הנקראות פורינים,הם גובלים בנקבוביות הידרופיליות שדרכן עוברות מים ומולקולות הידרופיליות קטנות עם מסה יחסית של עד 700 D.
בין הממברנה החיצונית והממברנה הציטופלזמית נמצאת חלל פריפלזמי,או פריפלזמה המכילה אנזימים (פרוטאזות, ליפאזות, פוספטאזות, נוקלאזות, β-lactamases), כמו גם רכיבים של מערכות תחבורה.
במקרה של הפרה של הסינתזה של דופן התא החיידקי בהשפעת ליזוזים, פניצילין, גורמי הגנה של הגוף ותרכובות אחרות, נוצרים תאים בעלי צורה שונה (לעתים קרובות כדורית): פרוטופלסטים- חיידקים נטולי דופן תא לחלוטין; spheroplastsחיידקים עם דופן תא שנשמר חלקית. לאחר הסרת מעכב דופן התא, חיידקים שעברו שינויים כאלה יכולים להפוך, כלומר. לרכוש דופן תא מן המניין ולשחזר את צורתו המקורית.
חיידקים מסוג ספרואיד או פרוטופלסט שאיבדו את היכולת לסנתז פפטידוגליקן בהשפעת אנטיביוטיקה או גורמים אחרים ומסוגלים להתרבות נקראים בצורת L(משם מכון ד' ליסטר, שם הם תחילה
למדו אותך). צורות L יכולות להיווצר גם כתוצאה ממוטציות. הם תאים רגישים אוסמוטי, כדוריים בצורת צלוחית בגדלים שונים, כולל אלו העוברים דרך מסנני חיידקים. כמה צורות L (לא יציבות) כאשר הגורם שהוביל לשינויים בחיידק מוסר, עלולות להתהפך ולחזור לתא החיידק המקורי. צורות L יכולות ליצור פתוגנים רבים של מחלות זיהומיות.
ממברנה ציטופלזמיתתחת מיקרוסקופ אלקטרונים של חתכים אולטרה-דקים, זהו קרום תלת-שכבתי (2 שכבות כהות בעובי 2.5 ננומטר כל אחת מופרדות על ידי אחת בהירה - ביניים). במבנה הוא דומה לפלסמולמה של תאי בעלי חיים ומורכב משכבה כפולה של שומנים, בעיקר פוספוליפידים, עם משטח מוטבע וחלבונים אינטגרליים, כאילו חודרים דרך מבנה הממברנה. חלקם הם פרמזים המעורבים בהובלת חומרים. בניגוד תאים איקריוטיים, אין סטרולים בממברנה הציטופלזמית של תא חיידקי (למעט מיקופלזמות).
הממברנה הציטופלזמית היא מבנה דינמי עם רכיבים ניידים, ולכן הוא מוצג כמבנה נוזל נייד. הוא מקיף את החלק החיצוני של הציטופלזמה של חיידקים ומעורב בוויסות הלחץ האוסמוטי, הובלת חומרים ומטבוליזם אנרגטי של התא (עקב האנזימים של שרשרת הובלת האלקטרונים, אדנוזין טריפוספטאז - ATPase וכו'). עם גדילה מוגזמת (בהשוואה לצמיחה של דופן התא), הממברנה הציטופלזמית יוצרת invaginates - פלישות בצורה של מבני קרום מעוותים מורכבים, הנקראים מזוזומים.מבנים מעוותים פחות מורכבים נקראים ממברנות intracytoplasmic. תפקידם של מזוזומים וממברנות תוך-ציטופלזמיות לא הובהר במלואו. אף מוצע כי הם חפץ המתרחש לאחר הכנה (קיבוע) של התכשיר למיקרוסקופ אלקטרוני. עם זאת, מאמינים כי נגזרות של הממברנה הציטופלזמית מעורבות בחלוקת התא, מספקות אנרגיה לסינתזה של דופן התא, לוקחות חלק בהפרשת חומרים, היווצרות נבגים, כלומר. בתהליכים בעלי צריכת אנרגיה גבוהה. הציטופלזמה תופסת את עיקר החיידק
תא נאלי ומורכב מחלבונים מסיסים, חומצות ריבונוקלאיות, תכלילים ומספר רב של גרגירים קטנים - ריבוזומים האחראים לסינתזה (תרגום) של חלבונים.
ריבוזומיםלחיידקים גודל של כ-20 ננומטר ומקדם שיקוע של 70S, בניגוד לריבוזומים 80S האופייניים לתאים איקריוטיים. לכן, חלק מהאנטיביוטיקה נקשרת לריבוזומים חיידקיים ומעכבת את סינתזת החלבון החיידקי מבלי להשפיע על סינתזת החלבון בתאים איקריוטיים. ריבוזומים חיידקיים יכולים להתנתק לשתי יחידות משנה: 50S ו-30S. rRNA - יסודות שמרניים של חיידקים ("שעון מולקולרי" של האבולוציה). 16S rRNA הוא חלק מתת-היחידה הקטנה של הריבוזומים, ו-23S rRNA הוא חלק מתת-היחידה הגדולה של הריבוזומים. המחקר של 16S rRNA הוא הבסיס לשיטתיות של גנים, המאפשר להעריך את מידת הקשר של אורגניזמים.
בציטופלזמה יש תכלילים שונים בצורת גרגירי גליקוגן, פוליסכרידים, חומצה β-hydroxybutyric ופוליפוספטים (וולוטין). הם מצטברים עם עודף של חומרים מזינים בסביבה ומהווים חומרי רזרבה לצרכי תזונה ואנרגיה.
ווליטיןבעל זיקה לצבעים בסיסיים והוא מתגלה בקלות בשיטות צביעה מיוחדות (לדוגמה, לדברי נייסר) בצורה של גרגירים מטאכרומטיים. טולואידין כחול או מתילן כחול מכתים וולוטין אדום-סגול, ואת הציטופלזמה החיידקית כחולה. הסידור האופייני של גרגירי וולוטין מתגלה בבצילוס דיפתריה בצורה של קטבים מוכתמים בעוצמה של התא. צביעה מטאכרומטית של וולוטין קשורה ל תוכן גבוהפוליפוספט אנאורגני מפולמר. במיקרוסקופ אלקטרוני, הם נראים כמו גרגירים צפופים באלקטרונים בגודל 0.1-1 מיקרומטר.
נוקלואידהוא המקבילה לגרעין בחיידקים. הוא ממוקם באזור המרכזי של חיידקים בצורה של DNA דו-גדילי, ארוז בחוזקה כמו כדור. לנוקלואיד החיידק, בניגוד לאאוקריוטים, אין מעטפת גרעין, גרעין וחלבונים עיקריים (היסטונים). רוב החיידקים מכילים כרומוזום אחד, המיוצג על ידי מולקולת DNA סגורה בטבעת. אבל לחיידקים מסוימים יש שני כרומוזומים בצורת טבעת. (V. cholerae)וכרומוזומים ליניאריים (ראה סעיף 5.1.1). הנוקלואיד מתגלה תחת מיקרוסקופ אור לאחר צביעה ב-DNA ספציפי
שיטות: לפי פלגן או לפי רומנובסקי-גימסה. על דפוסי עקיפה אלקטרונים של מקטעים אולטרה-דקים של חיידקים, לנוקלואיד יש צורה של אזורי אור עם מבנים פיבריריים דמויי-חוטים של DNA הקשורים לאזורים מסוימים עם הממברנה הציטופלזמית או המזוזום המעורבים בשכפול הכרומוזומים.
בנוסף לנוקלואיד, תא החיידק מכיל גורמים חוץ-כרומוזומליים של תורשה - פלסמידים (ראה סעיף 5.1.2), שהם טבעות DNA סגורות קוולנטית.
קפסולה, מיקרוקפסולה, ריר.קפסולה -מבנה רירי בעובי של יותר מ-0.2 מיקרון, קשור היטב לדופן התא החיידקי ובעל גבולות חיצוניים מוגדרים בבירור. ניתן להבחין בין הקפסולה במריחות-טביעות לחומר פתולוגי. IN תרבויות טהורותכמוסת חיידקים נוצרת בתדירות נמוכה יותר. זה מתגלה ב שיטות מיוחדותצביעה של המריחה לפי Burri-Gins, יצירת ניגוד שלילי של חומרי הקפסולה: הדיו יוצר רקע כהה סביב הקפסולה. הקפסולה מורכבת מפוליסכרידים (אקסופוליסכרידים), לעיתים פוליפפטידים, למשל, בבצילוס האנתרקס, היא מורכבת מפולימרים של חומצה D-גלוטמית. הקפסולה הידרופילית, מכילה כמות גדולה של מים. זה מונע phagocytosis של חיידקים. הקפסולה היא אנטיגני: נוגדנים לקפסולה גורמים להגדלה (תגובת התנפחות הקפסולה).
נוצרים חיידקים רבים מיקרוקפסולה- היווצרות רירית בעובי של פחות מ-0.2 מיקרון, מזוהה רק במיקרוסקופ אלקטרוני.
להבדיל מקפסולה סליים -אקסופוליסכרידים ריריים שאין להם גבולות חיצוניים ברורים. סליד מסיס במים.
אקסופוליסכרידים ריריים אופייניים לזנים ריריים של Pseudomonas aeruginosa, שנמצאים לעתים קרובות בליחה של חולים עם סיסטיק פיברוזיס. אקזופוליסכרידים חיידקיים מעורבים בהדבקה (היצמדות למצעים); הם נקראים גם גליקוקליקס.
הקפסולה והריר מגנים על חיידקים מפני נזק והתייבשות, שכן בהיותם הידרופיליים הם קושרים מים היטב ומונעים את פעולתם של גורמי הגנה של המקרואורגניזם והבקטריופאג'ים.
פלאגלהחיידקים קובעים את הניידות של תא החיידק. פלאג'לה הם חוטים דקים שמתלבשים
שמקורם בממברנה הציטופלזמית, ארוכים יותר מהתא עצמו. עובי הדגלים הוא 12-20 ננומטר ואורכם 3-15 מיקרון. הם מורכבים משלושה חלקים: חוט ספירלי, וו וגוף בסיסי המכיל מוט עם דיסקים מיוחדים (זוג אחד של דיסקים בגרם חיובי ושני זוגות בחיידקים גרם שליליים). הדיסקים של הפלגלה מחוברים לממברנה הציטופלזמית ולדופן התא. כך נוצר אפקט של מנוע חשמלי עם מוט - רוטור המסובב את הדגל. ההבדל בין פוטנציאל הפרוטונים על הממברנה הציטופלזמית משמש כמקור אנרגיה. מנגנון הסיבוב מסופק על ידי פרוטון ATP synthetase. מהירות הסיבוב של הדגל יכולה להגיע ל-100 סל"ד. אם לחיידק יש כמה דגלים, הם מתחילים להסתובב באופן סינכרוני, משתלבים בצרור אחד ויוצרים מעין מדחף.
פלג'לה מורכבת מחלבון הנקרא פלגלין. (פלאגלום- flagellum), שהוא אנטיגן - מה שנקרא H-antigen. יחידות משנה של Flagellin מפותלות.
מספר הדגלים בחיידקים סוגים שוניםמשתנה מאחד (מונוטריך) ב-Vibrio cholerae לעשר או מאות המשתרעים לאורך היקף החיידק (פריטריך), ב coli, פרוטאוס וכו'. ללופוטריקוס יש צרור של דגלים בקצה אחד של התא. לאמפיתרים יש דגלון אחד או צרור דגלים בקצוות מנוגדים של התא.
מאתרים דגלים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים של תכשירים המרוססים במתכות כבדות, או במיקרוסקופ קל לאחר עיבוד בשיטות מיוחדות המבוססות על תחריט וספיחה של חומרים שונים, מה שמוביל לעלייה בעובי הפלאגלה (לדוגמה, לאחר הכפה).
Villi, או פילי (fimbriae)- תצורות חוטיות, דקות וקצרות יותר (3-10 ננומטר * 0.3-10 מיקרון) מאשר דגלים. Pili משתרע משטח התא ומורכב מחלבון פילין. ידועים מספר סוגים של מסורים. שְׁתִיָה סוג כלליאחראי על התקשרות למצע, תזונה ו חילופי מים-מלח. הם רבים - כמה מאות לתא. פילי מין (1-3 לתא) יוצרים מגע בין תאים, ומעבירים ביניהם מידע גנטי על ידי צימוד (ראה פרק 5). מעניינים במיוחד הם פילי מסוג IV, שבהם הקצוות הידרופוביים, וכתוצאה מכך הם מתפתלים, פילי אלה נקראים גם תלתלים. ממוקם-
הם ממוקמים בקטבים של התא. מסורים אלה נמצאים ב חיידקים פתוגניים. יש להם תכונות אנטיגניות, יוצרים מגע בין החיידק לתא המארח ומשתתפים ביצירת ביופילם (ראה פרק 3). פילי רבים הם קולטנים לבקטריופאג'ים.
מחלוקות -צורה מוזרה של חיידקים נחים עם סוג גרם חיובי של מבנה דופן התא. חיידקים יוצרי נבגים מהסוג בצילוס,שבהם גודל הנבג אינו עולה על קוטר התא, נקראים bacilli. חיידקים יוצרי נבגים שבהם גודל הנבג עולה על קוטר התא, וזו הסיבה שהם מקבלים צורה של ציר, נקראים קלוסטרידיה,כגון חיידקים מהסוג קלוסטרידיום(מ-lat. קלוסטרידיום- נול). הנבגים עמידים לחומצה, לכן הם נצבעים באדום לפי שיטת אוג'שקי או לפי שיטת זיהל-נלסן, והתא הווגטטיבי כחול.
ספורולציה, צורת ומיקומם של נבגים בתא (וגטטיבי) הם תכונת מין של חיידקים, המאפשרת להבחין ביניהם. צורת הנבגים סגלגלה וכדורית, המיקום בתא סופני, כלומר. בקצה המקל (בגורם הסיבתי של טטנוס), תת-טרמינלי - קרוב יותר לקצה המקל (בגורמים סיבתיים של בוטוליזם, נמק גז) ומרכזי (בחיידק האנתרקס).
תהליך הספורולציה (ספורולציה) עובר סדרה של שלבים, שבמהלכם מופרדים חלק מהציטופלזמה והכרומוזום של תא וגטטיבי חיידקי, מוקפים בקרום ציטופלזמי גדל, ונוצר פרוספור.
פרוטופלסט פרוספור מכיל נוקלואיד, מערכת מסנתזת חלבון ומערכת מייצרת אנרגיה המבוססת על גליקוליזה. ציטוכרומים נעדרים אפילו באירובים. אינו מכיל ATP, אנרגיה להנבטה מאוחסנת בצורה של 3-גליצרול פוספט.
הפרוספור מוקף בשתי ממברנות ציטופלזמיות. השכבה המקיפה את הממברנה הפנימית של הנבג נקראת קיר נבגים,הוא מורכב מפפטידוגליקן והוא המקור העיקרי של דופן התא במהלך נביטת הנבגים.
בין הממברנה החיצונית לדופן הנבג נוצרת שכבה עבה המורכבת מפפטידוגליקן, שיש לו קישורים צולבים רבים, - קליפת המוח.
מחוץ לממברנה הציטופלזמית החיצונית ממוקם מעטפת נבגים,מורכב מחלבונים דמויי קרטין,
מכילים קשרי דיסולפיד תוך מולקולריים מרובים. קליפה זו מספקת עמידות לחומרים כימיים. לנבגים של כמה חיידקים יש כיסוי נוסף - אקסוספוריוםאופי ליפופרוטאינים. לפיכך, נוצרת מעטפת רב שכבתית חדירה גרועה.
ספורולציה מלווה בצריכה אינטנסיבית של הפרוספור, ולאחר מכן בקליפת הנבגים המתהווה של חומצה דיפיקולינית ויוני סידן. הנבג רוכש עמידות בחום, הקשורה בנוכחות של סידן דיפיקולינאט בו.
הנבג יכול להתמיד לאורך זמן עקב נוכחות של מעטפת רב-שכבתית, סידן דיפיקולינאט, תכולת מים נמוכה ותהליכים מטבוליים איטיים. באדמה, למשל, פתוגנים של אנתרקס וטטנוס יכולים להימשך עשרות שנים.
בתנאים נוחים, נבגים נובטים בשלושה שלבים רצופים: הפעלה, התחלה, צמיחה. במקרה זה נוצר חיידק אחד מנבג אחד. הפעלה היא המוכנות להנבטה. בטמפרטורה של 60-80 מעלות צלזיוס, הנבג מופעל להנבטה. התחלת הנביטה נמשכת מספר דקות. שלב הגדילה מאופיין בצמיחה מהירה, המלווה בהשמדת הקליפה ושחרור השתיל.
2.2.3. תכונות של המבנה של spirochetes, rickettsiae, chlamydia, actinomycetes ו mycoplasmas
ספירוצ'טים- חיידקים דקים ומפותלים. הם מורכבים מדופן תא קרומי חיצוני המקיף את הגליל הציטופלזמי. על גבי הממברנה החיצונית נדן שקוף בעל טבע גליקוזאמינוגליקן. מתחת לדופן תא הממברנה החיצונית, סיבים ממוקמים, מתפתלים סביב הגליל הציטופלזמי, ומעניקים לחיידקים צורה סלילנית. סיבים מחוברים לקצוות התא ומופנים אחד כלפי השני. המספר והסידור של סיבים משתנים במינים שונים. סיבים מעורבים בתנועה של ספירוצ'טים, ומעניקים לתאים תנועה סיבובית, כיפוף ותנועה טרנסלציונית. במקרה זה, spirochetes יוצרים לולאות, תלתלים, עיקולים, אשר נקראים תלתלים משניים. ספירוצ'טים אינם תופסים צבעים היטב. בדרך כלל הם מוכתמים לפי רומנובסקי-גימסה או מוכספים. לחיות
צורת הספירושטה נבדקת באמצעות מיקרוסקופ ניגודיות פאזה או שדה כהה.
ספירוצ'טים מיוצגים על ידי שלושה סוגים פתוגניים לבני אדם: טרפונמה, בורליה, לפטוספירה.
טרפונמה(סוּג טרפונמה)יש מראה של חוטים דקים מעוותים עם חולץ פקקים עם 8-12 תלתלים קטנים אחידים. ישנם 3-4 פיברילים (פלאגלה) סביב פרוטופלסט הטרפונמה. הציטופלזמה מכילה חוטים ציטופלסמיים. נציגים פתוגניים הם T. pallidum- גורם סיבתי של עגבת T.pertenue- פתוגן מחלה טרופית- פיהוק. יש גם ספרופיטים - תושבי חלל הפה האנושי, סחף של מאגרים.
בורליה(סוּג בורליה,בניגוד לטרפונמות, הם ארוכים יותר, בעלי 3-8 תלתלים גדולים ו-7-20 סיבים. אלה כוללים את הגורם הסיבתי של חום חוזר (B. recurrentis)והגורמים הגורמים למחלת ליים (B. בורגדורפרי)ומחלות אחרות.
לפטוספירה(סוּג לפטוספירה)יש תלתלים רדודים ותכופים בצורה של חבל מעוות. הקצוות של הספירושטים הללו מעוקלים כמו ווים עם עיבויים בקצוות. יוצרים תלתלים משניים, הם לובשים את הצורה של האותיות S או C; יש שני סיבים צירים. נציג פתוגני ל' חוקריםגורם ללפטוספירוזיס בעת בליעה עם מים או מזון, מה שמוביל לדימומים ולצהבת.
לריקציה יש מטבוליזם בלתי תלוי בתא המארח, עם זאת, הם עשויים לקבל תרכובות מאקרו-אירגיות מהתא המארח לצורך רבייתם. במריחות וברקמות הם נצבעים לפי רומנובסקי-גימסה, לפי מצ'יאבלו-זדרודובסקי (ריקציה היא אדומה, ותאים נגועים כחולים).
בבני אדם, ריקטסיה גורמת למגיפה טִיפוּס (R. prowazekii),ריקטציוזיס הנישאת קרציות (R. sibirica),קדחת כתמים בהר הרוקי (R. rickettsii)ועוד ריקטציוזיס.
מבנה דופן התא שלהם דומה לזה של חיידקים גרם שליליים, למרות שיש הבדלים. הוא אינו מכיל פפטידוגליקן טיפוסי: חומצה N-אצטילמורמית נעדרת לחלוטין בהרכבה. דופן התא מורכבת מממברנה חיצונית כפולה, הכוללת ליפופוליסכריד וחלבונים. למרות היעדר פפטידוגליקן, דופן תאי הכלמידיה נוקשה. הציטופלזמה של התא מוגבלת על ידי הממברנה הציטופלזמית הפנימית.
השיטה העיקרית לגילוי כלמידיה היא כתם רומנובסקי-גימסה. צבע הכתם תלוי בשלב של מחזור החיים: גופים יסודיים הופכים לסגולים על רקע הציטופלזמה הכחולה של התא, גופים רשתיים הופכים לכחולים.
בבני אדם, כלמידיה גורמת לפגיעה בעיניים (טרכומה, דלקת הלחמית), דרכי השתן, ריאות וכו'.
actinomycetes- חיידקים גרם חיוביים מסועפים, חוטים או בצורת מוט. שמו (מיוונית. actis- ריי, mykes- פטרייה) הם קיבלו בקשר להיווצרות דרוזן ברקמות המושפעות - גרגירים של חוטים שזורים היטב בצורה
קרניים הנמשכות מהמרכז ומסתיימות בעוביים בצורת צלוחית. Actinomycetes, כמו פטריות, יוצרים תפטיר - תאים השזורים חוטים (היפיות). הם יוצרים תפטיר מצע, הנוצר כתוצאה מגדילת תאים לתוך המדיום התזונתי, ואוויר, הגדל על פני המדיום. Actinomycetes יכולים להתחלק על ידי פיצול התפטיר לתאים הדומים לחיידקים בצורת מוט וקוקואיד. על היפאות אוויריות של אקטינומיציטים, נוצרים נבגים המשמשים להתרבות. נבגי Actinomycete בדרך כלל אינם עמידים בחום.
ענף פילוגנטי נפוץ עם אקטינומיציטים נוצר על ידי מה שנקרא אקטינומיציטים דמויי נוקרדיו (nocardioform) - קבוצה קולקטיבית של חיידקים בצורת מוט. צורה לא סדירה. הנציגים האישיים שלהם יוצרים טפסים מסועפים. אלה כוללים חיידקים מהסוגים Corynebacterium, Mycobacterium, Nocardiaואחרים. אקטינומיציטים נוקרדיואידים נבדלים על ידי נוכחות בדופן התא של סוכרים של ארבינוז, גלקטוז, כמו גם חומצות מיקוליות וכמויות גדולות של חומצות שומן. חומצות מיקוליות ושומנים בדפנות התא קובעים את העמידות לחומצה של חיידקים, בפרט Mycobacterium tuberculosis וצרעת (כאשר צובעים על פי Ziehl-Nelsen, הם אדומים, וחיידקים ואלמנטים של רקמות שאינם עמידים לחומצה, כיח כחולים).
אקטינומיציטים פתוגניים גורמים לאקטינומיקוזיס, נוקרדיה - נוקרדיוזיס, מיקובקטריה - שחפת וצרעת, קורינבקטריה - דיפתריה. צורות ספרופיטיות של אקטינומיציטים ואקטינומיציטים דמויי נוקרדיה נפוצות באדמה, רבים מהם יצרנים של אנטיביוטיקה.
מיקופלזמות- חיידקים קטנים (0.15-1 מיקרומטר) מוקפים רק בממברנה ציטופלזמית המכילה סטרולים. הם שייכים לכיתה רכיכות.בשל היעדר דופן תא, מיקופלזמות רגישות אוסמוטי. יש להם מגוון של צורות: coccoid, filiform, בצורת בקבוק. צורות אלה נראות במיקרוסקופ ניגודיות פאזה של תרבויות טהורות של מיקופלזמות. על מצע תזונתי צפוף, מייקופלזמות יוצרות מושבות הדומות לביצים מטוגנות: חלק מרכזי אטום שקוע במדיום ופריפריה שקופה בצורת עיגול.
מיקופלזמות גורמות ל-SARS בבני אדם (Mycoplasma pneumoniae)ונגעים בדרכי השתן
(M. הומיניסוכו.). מיקופלזמות גורמות למחלות לא רק בבעלי חיים אלא גם בצמחים. נציגים לא פתוגניים נפוצים למדי.
2.3. המבנה והסיווג של פטריות
פטריות שייכות לתחום אוקריה,מַלְכוּת פטריות (Mycota, Mycetes).פטריות ופרוטוזואה חולקו לאחרונה לממלכות עצמאיות: הממלכה איומיקוטה(פטריות אמיתיות), ממלכה Chromistaוממלכה פרוטוזואה.כמה מיקרואורגניזמים שנחשבו בעבר כפטריות או פרוטוזואה הועברו לממלכה חדשה Chromista(כרומים). פטריות הן מיקרואורגניזמים איקריוטיים רב-תאיים או חד-תאיים שאינם פוטוסינתטיים (ללא כלורופיל) עם דופן תא עבה. יש להם גרעין עם מעטפת גרעינית, ציטופלזמה עם אברונים, ציטו קרום פלזמהודופן תא קשיח רב-שכבתי, המורכב מכמה סוגים של פוליסכרידים (מננים, גלוקנים, תאית, כיטין), וכן חלבון, שומנים וכו'. יש פטריות שיוצרות קפסולה. הממברנה הציטופלזמית מכילה גליקופרוטאין, פוספוליפידים וארגוסטרולים (בניגוד לכולסטרול, הסטרול העיקרי של רקמות היונקים). רוב הפטריות הן אירוביות חובה או פקולטטיביות.
פטריות מופצות באופן נרחב בטבע, במיוחד באדמה. חלק מהפטריות תורמות לייצור לחם, גבינה, מוצרי חלב ואלכוהול. פטריות אחרות מייצרות אנטיביוטיקה אנטי-מיקרוביאלית (למשל פניצילין) ותרופות מדכאות חיסון (למשל ציקלוספורין). פטריות משמשות גנטיקאים וביולוגים מולקולריים למודל של תהליכים שונים. פטריות פיטופתוגניות גורמות נזק משמעותי לחקלאות, וגורמות מחלות פטרייתיות צמחי דגניםודגנים. זיהומים הנגרמים על ידי פטריות נקראים mycoses. יש היפות ופטריות שמרים.
Hyphal (עובש) פטריות, או hyphomycetes, מורכבים חוטים דקיםעובי 2-50 מיקרון, הנקראים היפאים, הנארגים לתפטיר או לתפטיר (עובש). גוף הפטרייה נקרא תלוס. הבדיל בין demacia (פיגמנטים - חומים או שחורים) והיאלינים (לא פיגמנטים) היפומיציטים. היפאות הצומחות לתוך המצע התזונתי אחראיות להזנת הפטרייה ונקראות היפאות וגטטיביות. היפאות, רא-
הגדלים מעל פני המצע נקראים היפאות אוויריות או רבייה (אחראיות על רבייה). למושבות עקב תפטיר אוויר יש מראה רך.
ישנן פטריות נמוכות וגבוהות יותר: ההיפות של פטריות גבוהות יותר מופרדות על ידי מחיצות, או מחיצות עם חורים. להיפיות של פטריות תחתונות אין מחיצות, המייצגות תאים מרובי גרעינים הנקראים קואנוציטים (מיוונית. koenos- רווק, כללי).
פטריות שמרים (שמרים) מיוצגות בעיקר על ידי תאים סגלגלים בודדים בקוטר של 3-15 מיקרון, ולמושבות שלהם, בניגוד לפטריות היפליות, יש מראה קומפקטי. לפי סוג הרבייה המינית, הם מפוזרים בין פטריות גבוהות יותר - אסקומיציט ובסידיומיציט. במהלך רבייה א-מינית, השמרים יוצרים ניצנים או מתחלקים. הם יכולים ליצור פסאודו-היפות ותפטיר מזויף (פסאודומיצליום) בצורה של שרשראות של תאים מוארכים - "ווינרים". פטריות הדומות לשמרים אך אינן מתרבות מינית נקראות דמויות שמרים. הם מתרבים רק באופן א-מיני - על ידי ניצנים או חלוקה. המושגים של "פטריות דמויי שמרים" מזוהים פעמים רבות עם המושג "שמרים".
לפטריות רבות יש דימורפיזם - יכולת לגדילה היפלית (מיצלאלית) או דמוית שמרים, בהתאם לתנאי הגידול. באורגניזם נגוע, הם גדלים כתאים דמויי שמרים (שלב השמרים), ויוצרים היפאות ותפטיר על גבי חומרי הזנה. דימורפיזם קשור לגורם טמפרטורה: בטמפרטורת החדר נוצר תפטיר, וב-37 מעלות צלזיוס (בטמפרטורת גוף האדם) נוצרים תאים דמויי שמרים.
פטריות מתרבות באופן מיני או א-מיני. רבייה מינית של פטריות מתרחשת עם היווצרות של גמטות, נבגים מיניים וצורות מיניות אחרות. צורות מיניות נקראות טלאומורפים.
רבייה א-מינית של פטריות מתרחשת עם היווצרות הצורות המתאימות, הנקראות אנאמורפים. רבייה כזו מתרחשת על ידי ניצנים, פיצול של היפאות ונבגים א-מיניים. נבגים אנדוגניים (sporangiospores) מבשילים בתוך מבנה מעוגל - sporangium. נבגים אקסוגניים (קונידיה) נוצרים בקצות של היפאות פרי, מה שנקרא קונידיופור.
ישנן קונידיות שונות. Arthroconidia (arthrospores), או talloconidia, נוצרות עם ספטציה ונתיחה אחידה של היפאות, ובלסטוקונידיות נוצרות כתוצאה מהניצנים. קונידיות חד-תאיות קטנות נקראות מיקרוקונידיות, קונידיות רב-תאיות גדולות נקראות מקרוקונידיות. הצורות הא-מיניות של פטריות כוללות גם כלמידוקונדיה, או כלמידוספורות (תאים מנוחה גדולים בעלי דופן עבה או קומפלקס של תאים קטנים).
יש פטריות מושלמות ולא מושלמות. לפטריות מושלמות יש מצב של רבייה מינית; הם כוללים zygomycetes (זיגומיקוטה), ascomycetes (אסקומיקוטה)ובסידיומיציטים (Basidiomycota).פטריות לא מושלמות יש רק דרך א-מיניתרבייה; הם כוללים פורמליים סוג מותנה/ קבוצת פטריות - דיוטרומיציטים (Deiteromycota).
Zygomycetes שייכים פטריות תחתונות(תפטיר ללא ספיגה). הם כוללים חברים מהסוג Mucor, Rhizopus, Rhizomucor, Absidia, Basidiobolus, Conidiobolus.מופץ באדמה ובאוויר. הם יכולים לגרום לזיגומיקוזיס (מוקורמיקוזיס) של הריאות, המוח ואיברים אנושיים אחרים.
במהלך רבייה א-מינית של zygomycetes על היפא פרי (sporangiophore), נוצר ספורנגיום - עיבוי כדורי עם קליפה המכילה מספר רב של sporangiospores (איור 2.6, 2.7). רבייה מינית ב- zygomycetes מתרחשת בעזרת zygospores.
לאסקומיציטים (חיות כיס) יש תפטיר מחיצות (למעט שמרים חד-תאיים). הם קיבלו את שמם מאיבר הפרי העיקרי - השקית, או האסקוס, המכילה 4 או 8 נבגים מיניים הפלואידים (אסקוספורים).
Ascomycetes כוללים נציגים בודדים (טלאומורפים) של הסוגים אספרגילוסו פניציליום.רוב סוגי הפטריות אספרגילוס, פניציליוםהם אנאמורפים, כלומר. מתרבים רק בצורה בלתי מזיקה
אורז. 2.6.פטריות מהסוג Mucor(איור A.S. Bykov)
אורז. 2.7.פטריות מהסוג קנה שורש.התפתחות של ספורנגיה, ספורנגיוספורות ושורשי שורש
בצורה לימית בעזרת נבגים א-מיניים - conidia (איור 2.8, 2.9) ויש לסווג לפי תכונה זו כפטריות לא מושלמות. בפטריות מהסוג אספרגילוסבקצות ההיפיות נושאות הפרי, קונידיופורים, יש עיבויים - סטריגמות, פיאלידים, שעליהם נוצרות שרשראות של קונידיות ("עובש לך").
בפטריות מהסוג פניציליום(racus) היפת הפרי דומה למברשת, מכיוון שנוצרות ממנה עיבויים (על הקונידיופור), המסתעפת למבנים קטנים יותר - סטריגמות, פיאלידים, שעליהם יש שרשראות של קונידיות. סוגים מסוימים של אספרגילוס יכולים לגרום לאספרגילוזיס ואפלטוקסיוזיס, פניציליום יכול לגרום לפניצילוזיס.
נציגי ascomycetes הם טלאומורפים מהסוגים Trichophyton, Microsporum, Histoplasma, Blastomyces,כמו גם רעד
אורז. 2.8.פטריות מהסוג פניציליום.שרשראות של קונידיות משתרעות מהפילידים
אורז. 2.9.פטריות מהסוג אספרגילוס fumigatus.שרשראות של קונידיות משתרעות מהפילידים
Basidiomycetes כוללים פטריות כובע. יש להם תפטיר מחיצה ויוצרים נבגים מיניים - בסידיוספורים על ידי שרוך מהבסידיום - תא הקצה של התפטיר, הומולוגי לאסקוס. חלק מהשמרים, כגון טלאומורפים, הם בסידיומיציטים. Cryptococcus neoformans.
Deuteromycetes הם פטריות לא מושלמות (Fungi imperfecti,פטריות אנמורפיות, פטריות קונידיאליות). זהו טקסון מותנה ופורמלי של פטריות, המאחד פטריות שאין להן רבייה מינית. לאחרונה, במקום המונח "דטרומיציטים", הוצע המונח "פטריות מיטוספוריות" - פטריות המתרבות על ידי נבגים א-מיניים, כלומר. על ידי מיטוזה. כאשר מבססים את העובדה של רבייה מינית של פטריות לא מושלמות, הם מועברים לאחד מהסוגים הידועים - Ascomycotaאוֹ Basidiomycota,נותן את השם של הצורה הטלאומורפית. ל-Deuteromycetes יש תפטיר מחיצות ומתרבים רק על ידי היווצרות א-מינית של קונידיות. Deuteromycetes כוללים שמרים לא מושלמים (פטריות דמויות שמרים), למשל, כמה פטריות מהסוג קִמָחוֹןמשפיע על העור, הריריות והריריות איברים פנימיים(פַּטֶרֶת הַעוֹר). הם בצורת אליפסה, בקוטר 2-5 מיקרון, מתחלקים על ידי ניצנים, יוצרים פסאודו-היפות (pseudomycelium) בצורה של שרשראות של תאים מוארכים, לפעמים יוצרים היפאות. ל קנדידה אלביקנסהיווצרות כלמידוספורים אופיינית (איור 2.10). Deuteromycetes כוללים גם פטריות אחרות שאין להן אופן רבייה מיני, הקשורות לסוגים Epidermophyton, Coccidioides, Paracoccidioides, Sporothrix, Aspergillus, Phialophora, Fonsecaea, Exophiala, Cladophialophora, Bipolaris, Exerohilum, Wangiella, Alrernariaוכו.
אורז. 2.10.פטריות מהסוג קנדידה אלביקנס(איור A.S. Bykov)
2.4. מבנה וסיווג של פרוטוזואה
הפשוטים ביותר שייכים לתחום אוקריה,ממלכת החיות (אנימליה)תת-ממלכה פרוטוזואה.לאחרונה הוצע לייחד פרוטוזואה לדרגת ממלכה פרוטוזואה.
תא הפרוטוזואה מוקף בממברנה (pellicle) - אנלוגי של הממברנה הציטופלזמית של תאי בעלי חיים. יש לו גרעין עם קרום גרעיני וגרעין, ציטופלזמה המכילה את הרשת האנדופלזמית, המיטוכונדריה, ליזוזומים וריבוזומים. הגדלים של פרוטוזואה נעים בין 2 ל-100 מיקרון. כאשר צובעים לפי רומנובסקי-גימסה, גרעין הפרוטוזואה אדום, והציטופלזמה כחולה. פרוטוזואה נעה בעזרת דגלים, ריסים או פסאודופודיה, לחלקם יש ואקוול עיכול ומתכווץ (הפרשה). הם יכולים להאכיל כתוצאה של phagocytosis או היווצרות של מבנים מיוחדים. לפי סוג התזונה, הם מחולקים להטרוטרופים ואוטוטרופים. פרוטוזואה רבות (אמבה דיזנטריה, Giardia, Trichomonas, Leishmania, Balantidia) יכולות לגדול על מדיה תזונתית המכילה חלבונים מקוריים וחומצות אמינו. גם תרביות תאים, עוברי עוף וחיות מעבדה משמשות לגידולם.
גזע פרוטוזואה באופן א-מיני- חלוקה כפולה או מרובה (סכיזוגוניה), וחלק מינית (ספורוגוניה). חלק מהפרוטוזואה מתרבים באופן חוץ-תאי (Giardia), בעוד שאחרים מתרבים תוך-תאיים (Plasmodium, Toxoplasma, Leishmania). מחזור החיים של הפרוטוזואה מאופיין בשלבים - היווצרות שלב הטרופוזואיטים ושלב הציסטה. ציסטות הן שלבים רדומים עמידים בפני שינויים בטמפרטורה ולחות. ציסטות עמידות לחומצות Sarcocystis, Cryptosporidiumו איזוספורה.
בעבר הכי פשוט גורם למחלהבבני אדם, היו מיוצגים על ידי 4 סוגים 1 ( Sarcomastigophora, Apicomplexa, Ciliophora, Microspora).טיפוסים אלו סווגו לאחרונה מחדש למספר גדול יותר, מחוזות חדשים הופיעו - פרוטוזואהו Chromista(טבלה 2.2). לממלכה חדשה Chromista(chromovics) כללו כמה פרוטוזואה ופטריות (בלסטוציסטים, אומיציטים ו Rhinosporidium seeberi).מַלְכוּת פרוטוזואהכולל אמבה, פלפלטים, ספורוזונים וציליאטים. הם מחולקים ל סוגים שונים, ביניהם יש אמבה, flagellates, sporozoans ו ciliates.
טבלה 2.2.נציגי הממלכה פרוטוזואהו Chromista,בעל חשיבות רפואית
סוג 1 סרקומסטיגופורהמורכב מתתי סוגים סרקודינהו מסטיגופורה.סוג משנה סרקודינה(סרקוד) כלל את האמבה הדיזנטרית ואת תת-הסוג מסטיגופורה(פלאגללטים) - טריפנוזומים, לישמניה, גיארדיה וטריכומונס. סוּג Apicomplexaכיתה כלולה ספורוזואה(sporozoa), שכלל מלריה פלסמודיה, טוקסופלזמה, קריפטוספורידיום וכו'. סיליופורהכולל balantidia, ואת הסוג מיקרוספורה- מיקרוספורידיה.
סוף הטבלה. 2.2
אמבות הן הגורם הסיבתי של אמוביאזיס אנושי - דיזנטריה אמבית (Entamoeba histolytica),אמבות חיות חופשיות ולא פתוגניות ( אמבה מעייםוכו.). אמבות מתרבות באופן בינארי א-מיני. מחזור החיים שלהם מורכב משלב הטרופוזואיט (גידול, תא נייד, לא יציב) ומשלב הציסטה. טרופוזואיטים נעים בעזרת פסאודופודיה, הלוכדת וטובלת חומרי מזון לתוך הציטופלזמה. מ
trophozoite, נוצרת ציסטה עמידה בפני גורמים חיצוניים. ברגע שהוא נמצא במעי, הוא הופך לטרופוזואיט.
דגלים מאופיינים בנוכחות דגלים: ללישמניה יש דגלון אחד, לטריכומונאס 4 דגלים חופשיים ודגלון אחד המחובר לקרום גלי קצר. הם:
פלגלאטים של דם ורקמות (לישמניה - גורמים ללישמניאזיס; טריפנוזומים - גורמים למחלת שינה ומחלת צ'אגס);
flagellates של המעיים (giardia - הגורם הסיבתי של giardiasis);
Flagellates של מערכת גניטורינארית (Trichomonas vaginalis - הגורם הסיבתי של trichomoniasis).
Ciliated מיוצגים על ידי balantidia, אשר משפיעים על המעי הגס האנושי (בלנטידיאזיס דיזנטריה). לבלנטידיה יש שלב טרופוזואיט וציסטה. הטרופוזואיט נייד, בעל ריסים רבים, דקים וקצרים יותר מהדגל.
2.5. המבנה והסיווג של וירוסים
וירוסים הם החיידקים הקטנים ביותר השייכים לממלכה Virae(מ-lat. נגיף- אני). אין להם מבנה תאיומורכב
מבנה הנגיפים, בשל גודלם הקטן, נחקר באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים של שני הווירונים והחתכים האולטרה-דקים שלהם. גודלם של וירוסים (וירוסים) נקבע ישירות באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים או בעקיפין על ידי סינון אולטרה דרך מסננים בעלי קוטר נקבוביות ידוע, על ידי אולטרה צנטריפוגה. גודלם של וירוסים נע בין 15 ל-400 ננומטר (1 ננומטר שווה ל-1/1000 מיקרון): וירוסים קטנים, שגודלם דומה לגודל הריבוזומים, כוללים פרבו-וירוס ופוליו-וירוס, והנגיפים הגדולים ביותר אֲבַעבּוּעוֹת(350 ננומטר). הווירוסים נבדלים זה מזה בצורת נגיפים, שיש להם צורה של מוטות (נגיף פסיפס טבק), כדורים (נגיף כלבת), כדורים (נגיפי פוליו, HIV), חוטים (פילו-וירוסים), זרע (בקטריופאג'ים רבים).
וירוסים מדהימים את הדמיון עם מגוון המבנה והתכונות שלהם. שלא כמו גנומים תאיים, המכילים DNA דו-גדילי אחיד, גנומים נגיפיים מגוונים ביותר. ישנם וירוסים המכילים DNA ו-RNA שהם הפלואידים, כלומר. יש קבוצה אחת של גנים. רק לרטרו-וירוסים יש גנום דיפלואידי. הגנום של הנגיפים מכיל בין 6 ל-200 גנים ומיוצג על ידי סוגים שונים של חומצות גרעין: דו-גדילי, חד-גדילי, ליניארי, מעגלי, מקוטע.
בין וירוסים המכילים RNA חד-גדילי, RNA גנומי פלוס-גדיל ו-RNA מינוס גדיל (קוטביות RNA). חוט פלוס (חוט חיובי) של RNA של וירוסים אלה, בנוסף לתפקוד הגנומי (התורשתי), מבצע את הפונקציה של מידע, או מטריקס RNA (mRNA, או mRNA); זוהי תבנית לסינתזת חלבון על הריבוזומים של התא הנגוע. RNA פלוס-גדיל מדבק: כאשר הוא מוכנס לתאים רגישים, הוא עלול לגרום למחלה זיהומית
cess. החוט השלילי (חוט שלילי) של וירוסים המכילים RNA מבצע רק פונקציה תורשתית; עבור סינתזת חלבון, גדיל משלים מסונתז על הגדיל השלילי של RNA. לחלק מהנגיפים יש גנום RNA אמביפולרי. (אֲוִירָהמהיוונית אמבי- משני הצדדים, השלמה כפולה), כלומר. מכיל מקטעי RNA פלוס ומינוס.
מבחינים בין וירוסים פשוטים (למשל וירוס הפטיטיס A) לבין וירוסים מורכבים (למשל שפעת, הרפס, וירוסים).
לנגיפים פשוטים, או ללא מעטפת, יש רק חומצת גרעין הקשורה למבנה חלבוני הנקרא קפסיד (מ-lat. capsa- מקרה). החלבונים הקשורים לחומצת הגרעין ידועים בשם נוקלאופרוטאין, והקשר של חלבוני הקפסיד הנגיפי של הנגיף עם חומצת הגרעין הוויראלית נקרא נוקלאוקפסיד. כמה וירוסים פשוטים יכולים ליצור גבישים (למשל וירוס מחלת הפה והטלפיים).
הקפסיד כולל תת-יחידות מורפולוגיות חוזרות - קפסומרים, המורכבות ממספר פוליפפטידים. חומצת הגרעין של הוויריון נקשרת לקפסיד כדי ליצור את הנוקלאוקפסיד. הקפסיד מגן על חומצת הגרעין מפני פירוק. בווירוסים פשוטים, הקפסיד מעורב בהתקשרות (ספיחה) לתא המארח. וירוסים פשוטיםלצאת מהתא כתוצאה מהרס שלו (ליזה).
לנגיפים מורכבים, או עטופים, (איור 2.11), בנוסף לקפסיד, יש מעטפת ליפופרוטאינים כפולה קרומית (מילה נרדפת: supercapsid, או peplos), הנרכשת על ידי ניצנים של הוויריון דרך קרום התא, למשל, דרך קרום פלזמה, קרום גרעיני או קרום רטיקולום אנדופלזמי. על מעטפת הנגיף יש קוצים של גליקופרוטאין,
או קוצים, מדי אפר. הרס הקליפה עם אתר וממיסים אחרים משבית וירוסים מורכבים. מתחת למעטפת של כמה וירוסים נמצא חלבון מטריקס (M-protein).
לווירונים יש סימטריה סלילנית, איקוסהדרלית (קובית) או מורכבת של קפסיד (נוקלאוקפסיד). הסוג הסליל של הסימטריה נובע מהמבנה הסליל של הנוקלאוקפסיד (לדוגמה, בנגיפי שפעת, וירוסים): קפסומרים מוערמים בספירלה יחד עם חומצת הגרעין. סוג הסימטריה האיקוסהדרלית נובע מהיווצרות גוף חלול איזומטרי מקפסיד המכיל חומצת גרעין ויראלית (למשל בנגיף הרפס).
הקפסיד והקליפה (סופרקפסיד) מגנים על נגיפים מפני השפעות סביבתיות, קובעים את האינטראקציה הסלקטיבית (ספיחה) של חלבוני הקולטן שלהם עם מסוים
אורז. 2.11.המבנה של וירוסים עטופים עם קפסיד איקוסהדרלי (א) וסלילי (ב).
תאים, כמו גם תכונות אנטיגניות ואימונוגניות של ויריון.
המבנים הפנימיים של וירוסים נקראים הליבה. באדנו-וירוס, הליבה מורכבת מחלבונים דמויי היסטון הקשורים ל-DNA; ב-reoviruses, היא מורכבת מחלבונים של הקפסיד הפנימי.
חֲתַן פְּרָס פרס נובלד.בולטימור הציע מערכת סיווג של בולטימור המבוססת על מנגנון סינתזת mRNA. סיווג זה מציב וירוסים ב-7 קבוצות (טבלה 2.3). הוועדה הבינלאומית לטקסונומיה של וירוסים (ICTV)אימצה מערכת סיווג אוניברסלית המשתמשת בקטגוריות טקסונומיות כמו משפחה (השם מסתיים ב viridae),תת-משפחה (השם מסתיים ב virinae),סוג (השם מסתיים ב נגיף).סוג הנגיף לא קיבל שם בינומי, כמו בחיידקים. נגיפים מסווגים לפי סוג חומצת הגרעין (DNA או RNA), המבנה שלה ומספר הגדילים. יש להם חומצות גרעין דו-גדיליות או חד-גדיליות; קוטביות חומצת גרעין חיובית (+), שלילית (-) או קוטביות חומצת גרעין מעורבת, אמביפולרית (+, -); חומצת גרעין ליניארית או מעגלית; חומצת גרעין מקוטעת או לא מקוטעת. כמו כן הגודל והמורפולוגיה של הווירונים, מספר הקפסומרים וסוג הסימטריה של הנוקלאוקפסיד, נוכחות של מעטפת (סופרקפסיד), רגישות לאתר ודאוקסיכולאט, מקום הרבייה בתא, תכונות אנטיגניות וכו'. נלקח בחשבון.
טבלה 2.3.וירוסים עיקריים בעלי חשיבות רפואית
המשך הטבלה. 2.3
סוף הטבלה. 2.3
וירוסים מדביקים בעלי חיים, חיידקים, פטריות וצמחים. בהיותם הגורמים העיקריים למחלות זיהומיות אנושיות, וירוסים מעורבים גם בתהליכים של קרצינוגנזה, יכולים להיות מועברים דרכים שונות, כולל דרך השליה (נגיף האדמת, ציטומגלווירוס וכו'), המשפיעים על העובר האנושי. הם יכולים גם להוביל לסיבוכים פוסט זיהומיים - התפתחות של שריר הלב, דלקת לבלב, כשל חיסוני וכו'.
צורות חיים לא תאיות, בנוסף לנגיפים, כוללות פריונים וויירואידים. וירואידים הם מולקולות קטנות של RNA עגול ומפותל, שאינן מכילות חלבון וגורמות למחלות בצמחים. פריונים פתולוגיים הם חלקיקי חלבון זיהומיים הגורמים למחלות קונפורמציות מיוחדות כתוצאה משינוי במבנה של חלבון הפריון התאי התקין ( PrP ג), שנמצא בגוף של בעלי חיים ובני אדם. PrP עםמבצע פונקציות רגולטוריות. הוא מקודד על ידי גן הפריון הרגיל (גן PrP) הממוקם על הזרוע הקצרה של הכרומוזום האנושי ה-20. מחלות פריון מועברות אנצפלופתיה ספוגית(מחלת קרויצפלד-יעקב, קורו וכו'). במקרה זה, חלבון הפריון רוכש אחר, צורה מדבקת, מסומן כ PrP sc(SC מתוך סקרופי- סקרופי - זיהום פריון של כבשים ועיזים). חלבון פריון זיהומי זה הוא דמוי פיבריל ושונה מחלבון הפריון הרגיל במבנה השלישוני או הרבעוני שלו.
משימות לאימון עצמי (שליטה עצמית)
א.תן שם לחיידקים שהם פרוקריוטים:
2. וירוסים.
3. חיידקים.
4. פריונים.
ב.רשום את המאפיינים של תא פרוקריוטי:
1. ריבוזומים 70S.
2. נוכחות פפטידוגליקן בדופן התא.
3. נוכחות מיטוכונדריה.
4. סט גנים דיפלואידי.
IN.רשום את המרכיבים של פפטידוגליקן:
1. חומצות טייצ'ואיק.
2. N-אצטיל גלוקוזאמין.
3. ליפופוליסריד.
4. טטרפפטיד.
G.שימו לב למאפיינים המבניים של דופן התא של חיידקים גראם שליליים:
1. חומצה מזודיאמינופימלית.
2. חומצות טייצ'ואיק.
4. חלבוני פורין.
ד.ציין את תפקידי הנבגים בחיידקים:
1. שמור את התצוגה.
2. עמידות בחום.
3. יישוב המצע.
4. רבייה.
1. ריקטסיה.
2. Actinomycetes.
3. ספירוצ'טים.
4. כלמידיה.
ו.שם את התכונות של אקטינומיציטים:
1. יש להם נבגים עמידים בחום.
2. חיידקים גראם חיוביים.
3. אין דופן תא.
4. יש צורה מעוותת.
ז.תן שם לתכונות של ספירושטים:
1. חיידקים גראם שליליים.
2. יש להם מנגנון פיברילרי מוטורי.
3. יש להם צורה מעוותת.
ו.תן שם לפרוטוזואה שיש להן קומפלקס אפיקלי המאפשר להן לחדור לתוך התא:
1. מלריאל פלסמודיום.
3. טוקסופלזמה.
4. קריפטוספורידיום.
ל.שֵׁם מאפיין מבדלוירוסים מורכבים:
1. שני סוגים של חומצת גרעין.
2. נוכחות של קרום שומני.
3. קפסיד כפול.
4. נוכחות של חלבונים לא מבניים. ל.סמן את הפטריות הגבוהות יותר:
1. Mucor.
2. קִמָחוֹן.
3. פניציליום.
4. אספרגילוס.
חיידקים הם מיקרואורגניזמים שניתן לראות רק במיקרוסקופ, רובם חד-תאיים ונועזים עקב נוכחות דגלים.
צורת התא שונה במינים שונים. נפוצים יותר הם חיידקים שניתן לייחס לצורות הבאות: כדורית - קוקי; ישר בצורת מוט - חיידקים וחיידקים; כפוף בצורת מוט - ויבריוס; מעוות ספירלית - ספירילה. תא חיידקי מורכב מממברנה המכילה פרוטופלזמה, ולעיתים וואקוולים. עם צביעה מתאימה בפרוטופלזמה, ניתן למצוא גופים הדומים לגרעין, אך, אולי, אינם תואמים לגרעיני התא של אורגניזמים אחרים. רוב החיידקים חסרי צבע, לחלקם יש פיגמנטים אדומים וירוקים.
חיידקים רבים, בעיקר בצורת מוט וחלקם כדוריים, יוצרים נבגים (אנדוספורים) המתפתחים בחלק המתעבה של התוכן הפרוטופלזמי ומסופקים על פני השטח שלהם במעטפת צפופה וקשה לחדירה. קליפה זו מעניקה לנבגים עמידות רבה יותר לתנאים לא נוחים. תנאים חיצונייםוהם נשארים קיימא במשך זמן רב מאוד. בְּ תנאים נוחיםנבגים גדלים, מתפתחים לתא וגטטיבי חדש.
חיידקים מתרבים על ידי חלוקת תאים רוחבית לשניים, והמרווח בין שתי חלוקות הוא לרוב רק חצי שעה, וזו הסיבה שהם עולים בהרבה על כל שאר האורגניזמים במהירות ההתרבות.
לרוב החיידקים יש תזונה הטרוטרופית, כלומר, הם מכסים את צרכיהם על חשבון חומר אורגני מוכן, ורק מעטים מאופיינים בתזונה אוטוטרופית על חשבון פחמן בפחמן דו חמצני. בכל הנוגע לתזונת חנקן, חלק מהחיידקים הללו דורשים חנקן אורגני, בעוד שרובם יכולים להסתפק באמוניום וחנקן חנקתי, וחלקם מסוגלים להטמיע חנקן יסודי.
רוב החיידקים הם אורגניזמים אירוביים, חלקם יכולים להתפתח רק עם מספיק חמצן בסביבה, אך ידועים גם חיידקים אנאירוביים; הם לא צריכים חמצן. הם נפוצים ביותר, במיוחד היכן שיש חומר אורגני, אותם הם הורסים, ויוצרים סוגים שונים של ריקבון או תסיסה. חיידקים רבים טפילים באורגניזמים של צמחים או בעלי חיים. רבים הם הגורמים למחלות זיהומיות, למשל שחפת, קדחת טיפוס, כולרה, מגיפה, דיפתריה. אחרים מספקים תהליכים חשובים מאוד בחיי האדם ( סוגים שוניםתסיסה, הצטברות חנקן באדמה חיידקי גושים), שלא לדבר על העובדה שללא השתתפותם, תהליך היווצרות הקרקע ומחזור החומרים בטבע הם בלתי נתפסים. למיקרואורגניזמים מסוימים יש חשיבות ישירה ברפואה, כמו אלה שמהם חזקים
חיידקים נבדלים על ידי התכונות הבאות:
- מורפולוגי;
- טינטקטוריאלי;
- פִיסִיוֹלוֹגִי;
- תַרְבּוּתִי;
- ביוכימי;
- אנטיגני;
- גנטיקה מולקולרית.
תכונות מורפולוגיות
חיידקים - בעיקר. המבנה של תא פרוקריוטי שונה באופן משמעותי ממבנה תאים של פטריות, צמחים ובעלי חיים. אין להם קרום גרעיני, מיטוכונדריה, מנגנון גולגי. בתא חיידקי, המרכיבים הבאים מובחנים:
- מבני שטח;
- קרום תא;
- ציטופלזמה עם נוקלאוטיד.
מבני פני השטח נקראים תצורות הממוקמות מחוץ לממברנה הציטופלזמית. אלה כוללים את הקפסולה, השכבה הרירית, המעטפת, דופן התא, דגלים, וילי.
נדרשת קפסולה, נדן או שכבת ריר כדי להגן על החיידק מפני השפעות סביבתיות. הם מגנים מפני שונים חומרים כימיים, להגן מפני ייבוש, לשמש מכשול לחדירת פאג'ים. חיידקים החיים בקיבה מוגנים על ידי חומר רירי מיוחד המגן על התא מפני ההשפעות של חומצה פרכלורית, אנזימי מיץ קיבה.
פלאג'לה קובעת את יכולת התנועה. מספרם, מיקומם קבוע, ולכן הם נלקחים בחשבון בעת שיטת פרוקריוטות.
הם יכולים להיות ממוקמים בקטבים או באזור הקוטב של תא החיידק. לפי זמינות, המיקום מחולק ל:
- monotrichous - flagellum אחד ממוקם בקוטב של התא (כולרה ויבריו);
- lophotrichous - צרור של flagella ממוקם בצד אחד (Pseudomonas aeruginosa);
- amphitrichous - צרורות של flagella ממוקמים בקטבים שונים של תא החיידק (ספירילה);
- peritrichous - flagella המופץ על פני כל פני התא (סלמונלה).
דופן התא ממוקם ישירות מתחת לקפסולה, לשכבה הרירית או לנדן.
בתוך תא החיידק מלא בציטופלזמה, אברונים ונוקלאוטיד. מפרוקריוטים אחרים, הכוללים את ממלכת הציאנובקטריה, הם נבדלים בהיעדר כלורופיל.
חיידקים מסווגים לפי צורתם. הם יכולים להיות כדוריים (קוקים, דיפלוקוקים, סטרפטו-, סטפילוקוקוסים), גליליים (מוטות), ספיראליים (ספירושטים, ספירילה, ויבריוס).
סימנים טינקטואליים (קשר לצבעים מיוחדים)
שיטת Ziehl-Nelson משמשת לאיתור Mycobacterium tuberculosis עמיד לחומצה ואלכוהול, גורמים לצרעת, חיידקים התורמים להתפתחות כיבי קיבה.
שיטת הכסף של מורוזוב משמשת לבידוד ספירוצ'טים ותכלילים ויראליים.
כתם רומנובסקי-גימסה משמש לזיהוי חיידקים, פטריות ופרוטוזואה. לצביעה משתמשים בצבע מורכב המכתים סוגים שונים של מיקרואורגניזמים בצבעים שונים.
סימנים פיזיולוגיים
הסימנים הפיזיולוגיים כוללים:
- ביוכימי;
- תַרְבּוּתִי.
סימנים ביוכימיים
סוגי חיידקים נבדלים על ידי פרמטרים ביוכימיים (על ידי אנזימים מופרשים, תזונה, נשימה). לדוגמה, הליקובקטר פילורי, שחי בקיבה, מסוגל להפריש סוד שממריץ הופעת כיבים. לכן, כאשר מופיעים תסמינים של כיב, נקבע מחקר חיידקי. במחלות הנגרמות מזיהום, במיוחד בילדים, מתרחשת הרעלה באמצעות רעלים המשתחררים על ידי מיקרואורגניזמים. לחלק מתווספים אנזימים חיידקיים אבקות כביסה. משמש להשגת תרכובות של חומצות אצטית, חלביות.
חשיבות מיוחדת בקביעת הזיהום היא סוג הנשימה. לְהַבחִין:
- מחייבים חיידקים אנאירוביים. חמצן רעיל להם. הם זקוקים לחנקות, סולפטים או פומרטים כדי לנשום. הם חיים בחלל חסר אוויר. להשפיע על הקיבה, המעיים, מערכת גניטורינארית. מסוכנים במיוחד הם זיהומים הגורמים לבוטוליזם, טטנוס, גז גנגרנה.
- אירובי חובה. הם יכולים להתקיים רק בנוכחות חמצן. לפיכך, הם גורמים סיבתיים למחלות מערכת נשימה, מחלות עור אצל מבוגרים וילדים.
- אנאירובים פקולטטיביים. אלה כוללים כמה סוגים של חיידקים ופטריות שאינם זקוקים לחמצן כדי לגדול ולהתרבות.
לפי סוג התזונה, החיידקים מחולקים ל:
- אוטוטרופים;
- הטרוטרופים.
יש חיידקים שכן מיקרופלורה רגילהגוף האדם. במקרה זה, מחלות יכולות להיגרם על ידי ירידה במספר חיידקים מועילים. לכן, נטילת אנטיביוטיקה מפחיתה את כמות ה-E. coli, וכתוצאה מכך להפרעות בקיבה או במעיים. ספרופיטים אינם מאפשרים להתפתח מיקרואורגניזמים פתוגניים, עם ירידה במספר החיידקים, יכולות להתחיל מחלות הנגרמות על ידי מינים פטרייתיים פתוגניים.
סימנים תרבותיים
בהתאם לסוגי התזונה, בית הגידול, חיידקים נבדלים על ידי מאפיינים תרבותיים.
כדי לקבוע לאיזה סוג של מיקרואורגניזמים שייכים, זריעה מתבצעת. למחקר חיידקים ניתן להשתמש לא רק בחלקיקי עור, רוק, ליחה, אלא גם בתכולת הקיבה.
לדוגמה, עם תסמינים של דלקת שקדים בילדים ומבוגרים, בדיקה מיקרוביולוגית היא חובה. הסר בעזרת צמר גפן סטרילי ציפוי לבןעל הגרון. נטועים בכלי פטרי מיוחדים. אחר כך הם בוחנים באיזה תווך תזונתי המיקרואורגניזמים התרבו בצורה הטובה ביותר, מיקומם (נקודות בודדות מפוזרות או מרוכזות במקום אחד). גם לצבע וגודלה של מושבת החיידקים יש חשיבות רבה.
לאחר שזיהו את סוג הזיהום שגרם למחלה בילדים ובמבוגרים, הם מנתחים את העמידות של הזן לאנטיביוטיקה. לאחר מכן נקבע טיפול מתאים.
תכונות אנטיגניות
קבע את סוג התרבות החיידקים על ידי לקיחת בדיקת דם. אחרי הכל, עם מחלה הנגרמת מזיהום, הגוף שלנו מפריש נוגדנים לפתוגן. לאחר זיהוי נוכחותם, נקבע זן המיקרואורגניזמים שגרם למחלה.
כדי לקבוע את סוג הזיהום שגרם למחלה, מבוצעת בדיקת סרום דם לקיומם של נוגדנים או אנטיגן - תגובות סרולוגיות. הם משומשים:
- עבור, רעלים, אנטיגן באמצעות סרום אימונודיאגנוסטי;
- כדי לזהות נוגדן באמצעות אנטיגן ידוע.
ניתוח סרולוגי משמש במקרים של חשד צורה נסתרתמחלה. בדוק אנשים שהיו במגע עם אדם נגוע כדי לזהות את המחלה בשלבים הראשונים.
לפעמים אדם לא יכול לחלות בעצמו, אלא להפוך לנשא. או שהמחלה הנגרמת על ידי הזיהום ממשיכה מבלי להראות תסמינים, היא כרונית.
כדי לאבחן שחפת, נותנים ילדים בדיקת עור- מבחן Mantoux. ליישומו, נעשה שימוש בטוברקולין יבש (תמצית של שאריות חיידקים). אדמומיות, נפיחות של העור נצפים אם בגוף הילד יש נוגדנים לשרביט של קוך. הם מיוצרים רק בנוכחות זיהום.
תכונות גנטיות מולקולריות
הבסיס להתמיינות של מיקרואורגניזמים לפי מאפיינים גנטיים הוא ההבדל המהותי במבנה הגנים. אז, בווירוסים ובפאגים, החומר התורשתי מוקף במולקולה אחת של DNA או RNA. בפרוטוזואה ובפטריות, הכרומוזומים נמצאים ב גרעין התא. המנגנון הגנטי של חיידק שונה בכך:
- הכרומוזום ממוקם בציטופלזמה. זה מורכב מ-3000 גנים.
- התוכן של ה-DNA משתנה, הוא יכול לגדול. יכולת ייחודית זו מסדירה את קצב הרבייה, אשר משפיעה לטובה על הישרדות המין.
- מידע תורשתי כלול בגנים של הכרומוזום והפלסמידים.
- העברת המידע מתרחשת אנכית (מתא האב לתא הבת), אופקית (חיידקים מסוגלים להחליף גנים זה עם זה). כך, גנים מוטציות מועברים מתא חיידקי אחד למשנהו. לדוגמה, לאחד היה חיובי מוטציה גנטיתשסיפק עמידות לאנטיביוטיקה לזיהום. כאשר מחליפים מידע עם חיידקים אחרים, מושבה אחרת תקבל את אותה יכולת.
כאשר מופיעים תסמיני המחלה, אם יש חשד כי היא נגרמת על ידי חיידקים, חובה לערוך מחקר שמטרתו להבדיל בין הגורמים הגורמים למחלה, לקבוע עמידות לאנטיביוטיקה.
אם מזוהה האופי הזיהומי של המחלה, יש לזכור שחיידקים עלולים לגרום למגפות. בגלל חסינות חלשה מחלות מדבקותילדים מושפעים לרוב. כדי למנוע את התפשטות המחלה, ננקטים מספר אמצעים:
- אם מתרחשים מספר מקרי מחלה בבתי ספר או גנים, כדי לא לסכן ילדים אחרים, מוסדות נסגרים להסגר.
- למניעה מחלה רצינית, מה שעלול להוביל ל תוצאה קטלניתמומלץ לחסן ילדים.
- בזמן התפרצות, לא מומלץ להגיע לאירועים חברתיים.
- ילדים ומבוגרים, במיוחד במהלך מחלות עונתיות, צריכים ליטול תרופות מעוררות חיסון.
בעת אבחון מחלות הנגרמות על ידי זיהום, יש צורך לקחת בחשבון את העיקריים שבהם. הם שונים במבנה, בצורת התא, בסוגי התזונה ובנשימה. מוליך מחקר מיקרוביולוגי, יש צורך לבצע כתם גראם, לחסן על מדיה תזונתית (לקבוע מאפיינים תרבותיים). לעיתים נקבעת בדיקה סרולוגית (בדיקת סרום דם קובעת נוכחות של אנטיגן או נוגדנים). כמו כן, מתבצע מחקר גנטי מולקולרי, המתבסס על הבדלים במבנה ובמיקום הנוקלאוטיד.