חיידקים הם מיקרואורגניזמים שניתן לראות רק במיקרוסקופ, רובם חד-תאיים ונועזים עקב נוכחות דגלים.
צורת התא שונה סוגים 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. בתנאים נוחים, נבגים 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 פתוגנים מחלות מדבקות, למשל, שחפת, טיפוס הבטן, כולרה, מגיפה, דיפטריה. 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
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 בתנאים סביבה. 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 לזיהום ומחלות במארח ( חיידקים פתוגניים), בערך 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 למשטח, ניידות, ספיגה 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
CPM מגביל את תוכן התא (ציטופלזמה) מ סביבה חיצונית. 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 התרבות, נוצרות קרום פוטוסינתטי מבנים שוניםשלפוחיות, 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 מבני תא חיידקי, אולם אופציונלי. צורות עם דופן תא נעדרת חלקית או לחלוטין (צורות L) התקבלו באופן מלאכותי, שיכולות להתקיים ב תנאים נוחים, אבל לפעמים איבד את היכולת להתחלק. יש גם קבוצה של טבעי שאינם מכילים דופן תאחיידקים - מיקופלזמה.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, החיידקים הם הקטנים מבין אלה שיש להם מבנה תאיאורגניזמים. ל-Mycoplasma mycoides גודל של 0.1-0.25 מיקרון, המתאים לגודל של וירוסים גדולים, כמו פסיפס טבק, אֲבַעבּוּעוֹת הַפָּרוֹתאו 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.
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 מעטפת גרעין, מיטוכונדריה, מנגנון גולגי. בתא חיידקי, המרכיבים הבאים מובחנים:
- מבני שטח;
- קרום תא;
- ציטופלזמה עם נוקלאוטיד.
מבני פני השטח נקראים תצורות הממוקמות מחוץ ממברנה ציטופלזמית. 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 היכולת לנוע. 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. עבור מכתים, צבע מורכב משמש, אשר מכתים סוגים שוניםמיקרואורגניזמים 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. לדוגמה, נטילת אנטיביוטיקה מפחיתה את הכמות coliכתוצאה מקלקול קיבה או מעיים. 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.
LF, FIU, PF. שיעור 2
2
א.יסודות
תכונות מורפולוגיותבַּקטֶרִיָה.
המאפיינים המורפולוגיים של חיידקים כוללים: כתם גראם, צורה, גודל, נוכחות נבגים, נוכחות כמוסות, ניידות, מיקום במריחה.
צורת חיידקים.
חיידקים הם צורה עגולה(קוקי), גליליים (מוטות), מפותלים (ספירושטים).
גודל חיידקים.
גודל הקוקוסים הוא כ-1 מיקרומטר, המוטות הקטנים ביותר התואמים את הקוקוס נקראים coccobacteria, ספירוצ'טים מאופיינים כדקים מאוד וארוכים מאוד.
מיקומם של חיידקים במריחה.
דיפלובקטריות ודיפלוקוקים מסודרים בזוגות, סטרפטובקטריה וסטרפטוקוק - בשרשרת, סטפילוקוק - בערימות לא מסודרות.
הבדלים בין תאים אאו-פרוקריוטיים.
לתא פרוקריוטי (חיידקי), בניגוד לתא איקריוטי, אין מבני קרום תוך תאיים, ה-DNA שלו סגור בצורה מעגלית, ודופן התא מכיל פפטידוגליקן.
אברונים של תא חיידקי.
תא חיידקי מכיל בהכרח נוקלואיד, ציטופלזמה, ריבוזומים, קרום ציטופלזמי עם פליצות (מזוזומים) ודופן תא; בנוסף, לחיידקים יכולים להיות פלסמידים, תכלילים ציטופלזמיים, נבגים, כמוסות, דגלים, ריסים.
מבנה דופן התא החיידקי.
בדופן התא מסוג גראם חיובי יש שכבה עבה של פפטידוגליקן, ולסוג הגראם שלילי יש שכבה דקה של פפטידוגליקן ומחוצה לה שכבה של פוליסכריד.
צורות פגומות של חיידקים.
צורות פגומות של חיידקים מאבדות את דופן התא שלהן, אם במקביל הן שומרות על יכולת ההתחלקות, הן נקראות צורות L.
צביעת גראם.
כאשר צובעים לפי גראם, המריחה הקבועה מטופלת תחילה בסגול ג'נטיאן, לאחר מכן בתמיסת לוגול, לאחר מכן משתנה בצבע אלכוהול ולאחר כביסה במים, מוכתמת בפוקסין; חיידקים גראם חיוביים (כלומר בעלי דופן תא גראם חיובי) מכתים עבור צבע כחול, גרם שלילי (כלומר בעל דופן תא מסוג גרם שלילי) - באדום.
חיידקים גראם חיוביים וגרם שליליים.
חיידקים גראם חיוביים כוללים את כל הקוקים, למעט Neisseria, כמו גם כמה מוטות (בעלי נבג, המסוגל להסתעף - מה שנקרא חיידקים מסדרת האקטינומיצטים, ליסטריה); חיידקים גראם שליליים כוללים Neisseria, רוב המוטות, spirochetes.
2
ב.קורס הרצאות
2
ב. חומר תיאורטי
LF ו-PF. שיעור 2
| 3. מורפולוגיה של חיידקים |
| 3.1. תכונות מורפולוגיות של חיידקים |
| 3.2. צורת חיידקים |
| 3.3. גודל חיידקים |
| 3.4. מיקומם של חיידקים במריחה |
| 4. מבנה אולטרה של תא חיידקי |
| 4.1. הבדלים בין תאים אאו-פרוקריוטיים |
| 4.2. אברוני תאי חיידקים |
| 4.3. מבנה דופן התא החיידקי |
| 4.4. צורות פגומות של חיידקים |
| 6. שיטות לחקר המורפולוגיה של חיידקים. |
| 6.3. צביעת גראם |
^
3. מורפולוגיה של חיידקים
3.1. תכונות מורפולוגיות של חיידקים
כאשר מתארים את המורפולוגיה של חיידקים של טקסון מסוים, התכונות הבאות הגלומות בו מתאפיינות:
צביעת גראם,
צורת תא חיידק
גודל תא חיידק
נוכחות של אמצעי הגנה (כמוסות, אנדוספורות),
ניידות (נוכחות של דגלים, מספרם ומיקומם),
מיקומם של חיידקים במריחה.
3.2. צורת חיידקים
צורתם של תאי חיידקים מוערכת היטב על ידי מיקרוסקופ אור.
| אורז. 3-1. סטפילוקוקוס  |  אורז. 3-2. סטרפטוקוקים |
| אורז. 3-3. פנאומוקוקים  |  אורז. 3-4. Neisseria (מנינגוקוקי) |
א. הרוב המכריע של הפרוקריוטים, עקב נוכחות של מבנה קשיח - דופן התא - יש צורה ספציפית, שלמרות שהוא יכול להשתנות בגבולות מסוימים, הוא בכל זאת תכונה מורפולוגית יציבה למדי. חיידקים כאלה שייכים למחלקות Firmicutes ו-Gracilicutes.
1. חיידקים שיש להם תאים עגולים נקראים cocci.
א. צורה מתמטית כדור מושלם, יש סטפילוקוקוס(איור 3-1).
ב. סְגַלגַלתאים מעוצבים סטרפטוקוקים(איור 3-2).
V. אִזְמֵלִיצורה או, כפי שהוא מתואר גם, צורה של נר בוער, יש פנאומוקוקים(איור 3-3).
ג. בצורת שעועיתיש צורה נייסריה(גונוקוקים ומנינגוקוקים) (איור 3-4).
2. חיידקים גליליים נקראים בצורת מוט או פשוט מקלות אכילה.
א. רוב המקלות יָשָׁר(איור 3-5). 
ב. יש מקלות מְעוּקָלטופס. בעבר, חיידקים כאלה היו שייכים לספירוצ'טים, אך לאחרונים יש מספר מאפיינים בסיסיים של המבנה האולטרה שלהם שאינם טבועים במוטות מעוקלים.
1 . ^ עיקול אחדיש ויבריוס(איור 3-6). הם גם מושווים לפסיקים, ו-Vibrio cholerae, הקרוי על שם המגלה, נקרא "הפסיק של קוך".
| אורז. 3-6. Vibrios  |
2
. קמפילובקטר (איור 3-7) ו הליקובקטר(איור 3-8) יש שניים או שלושה עיקולים. בגלל צורה זו, וגם בהתחשב במיקומם במריחה, חיידקים אלו מאופיינים כ"כנף השחף".
V. קבוצה נפרדתלְהַווֹת מסתעף ומסוגל להסתעףבַּקטֶרִיָה. הנציגים האופייניים שלהם הם actinomycetes(איור 3-9). בעל יכולת הסתעפות מיקובקטריהו קורינבקטריה. קבוצה זו נקראת גם חיידקי אקטינומיציטים.
3. צורות מפותלות של חיידקיםבעלי תכונות אולטרה-מבנה שנותנות להם מראה של חוט מעוות. פרטים נוספים עליהם יידונו להלן. קבוצה זו כוללת ספירושטים- treponema, leptospira, borrelia (איור 3-10).
ב. קבוצה מיוחדתבַּקטֶרִיָה אין לו צורה מוגדרת. זה על מיקופלזמות(איור 3-11). חיידקים אלה נטולי דופן תא, כלומר, הם ממלאים תפקיד מעצב בפרוקריוטים. Mycoplasmas מופרדים למחלקה מיוחדת - Tenericutes.
^
3.3. גודל חיידקים
ניתן למדוד את גודלם של תאי חיידק באמצעות סרגל מיוחד המוצב בעינית המיקרוסקופ. עם זאת, על שלב ראשונילחקור את עולם המיקרואורגניזמים, די ברעיונות טנטטיביים לגבי גודלם של חיידקים.
א. ^ קוקיהם בגודל של כ-1 מיקרומטר.
ב. מקלותלפי גודלם ניתן לחלק לשלוש קבוצות עיקריות.
1. המקלות הקטנים ביותר דומים בגודלם לקוקסי. מקלות כאלה נקראים קוקובקטריה.
2. ניתן לתאר את הגודל של הרוב המכריע של המקלות קטן ובינוני. בשל הפולימורפיזם הגלום בפרוקריוטים, די קשה לשרטט גבול ברור בין מוטות קטנים ובינוניים.
3. ולבסוף, ל גָדוֹלמוטות כוללים מסועפים (חיידקים מסדרת האקטינומיצטים) ויוצרים נבגים (בצילים וקלוסטרידיה).
IN. ספירוצ'טים, לפי גודלם, ניתן לתאר כדקים מאוד וארוכים מאוד.
ג. מיקופלזמות, הסיבה שהוזכרה לעיל, אין להם גודל מוגדר בקפדנות, אשר בפרוקריוטים הללו נע בין מאות ננומטרים (כלומר, דומה לגודלם של וירוסים גדולים) לעשרות מיקרומטרים (כלומר, מגיע לגודל של חיידקים גדולים).
^
3.4. מיקומם של חיידקים במריחה
להערכה נכונה של תכונה זו, תפקיד חשובלְשַׂחֵק הכנה נכונהלמרוח ו ניסיון מעשימיקרוביולוג (עם זאת, הראשון כמעט תמיד תלוי בשני). מיקומם של החיידקים במריחה תלוי במאפייני החלוקה שלהם - בכמה מישורים תהליך זה מתרחש בו זמנית והאם התאים החדשים שנוצרו מתפצלים מיד לאחר החלוקה.
א. המגוון הגדול ביותר בתכונה זו מוצג על ידי קוקוסים.
1. מיקרוקוקים (מונוקוקים) נמצאים במריחה פָּרוּעַ(אחד אחד).
2. ממוקמים דיפלוקוקים בזוגות. דיפלוקוקים כוללים פנאומוקוקים ו-Neisseria (גונוקוקים ומנינגוקוקים). בנוסף, הסידור הזוגי אופייני גם לאנטרוקוקוס.
3. Sarcinas ממוקמים במריחה בצורה חבילות, מספר הקוקים שבהם הוא כפולה של ארבע (איור 3-12).
4. סטרפטוקוקים נמצאים שרשראות(איור 3-13).
5. Staphylococci יוצרים קבוצות אקראיות במריחה, בדרך כלל בהשוואה ל אשכולות ענבים.
BOO מקלותיש הרבה פחות אפשרויות לזה.
1. רובם המכריע נמצאים במריחה פָּרוּעַ.
2. Klebsiella ו-corynebacteria (כלומר, הגורם הסיבתי של דיפתריה) ממוקמים במריחה בעיקר בזוגותולפיכך הם נקראים דיפלובקטריה. יחד עם זאת, עבור Klebsiella, סידור בזוגות בזה אחר זה אופייני, ולגורם הסיבתי של דיפתריה - בזווית.
3. במריחה ממוקמים בקילי (איור 3-14). שַׁרשֶׁרֶת (סטרפטובצילים).
| ר  הוא. 3-12. סרצ'ינה | ר  הוא. 3-13. סטרפטוקוקים |
| ר  הוא. 3-14. בקילי |
|
^
4. אולטראסטרוקטורה של תא בקטריאלי
4.1. הבדלים בין תאים אאו-פרוקריוטיים
תא פרוקריוטיםיש, בהשוואה לתא האוקריוטי, סוג שונה מהותית של ארגון. להלן התכונות העיקריות שבהן תא חיידק שונה מתא אוקריוטי (תא חיה נלקח כדוגמה לתא האחרון).
א. ^
הבדל מהותי
מבני האולטרה שלו הם היעדר מבני ממברנה תוך תאיים. לתא חיידקי יש רק קרום אחד, זה הציטופלזמי. החלל הפנימי של תא פרוקריוטי, בניגוד לתא איקריוטי, אינו מחולק על ידי מבני ממברנה תוך תאיים לתאים נפרדים המבודדים זה מזה (איור 4-1).
ב. כל הטפסים חיי התא(בניגוד לווירוסים) מידע תורשתי מאוחסן ב DNAעם זאת, בתא פרוקריוטי, מולקולת ה-DNA מאורגנת בצורה שונה במקצת מאשר בתא איקריוטי.
1. DNA של תא חיידק אינו ליניארי, אלא מעגלי טופס.
2. מְמוּקָם DNA של תא פרוקריוטי בנוקלואיד ובפלסמידים (באאוקריוטים, ה-DNA ממוקם בגרעין ובמיטוכונדריה).
3. DNA נוקלואיד הוא, יחסית, היחיד כרומוזוםתא חיידקי, בעוד שלתא איקריוטי יש סט שלם של כרומוזומים.
4. חוסר בחיידקים חלבוני היסטון.
5. גם לפרוקריוטים חסר התהליך מיטוזה.
IN. ריבוזומיםלתאים פרוקריוטיים משקל מולקולרי נמוך יותר (70S, לא 80S, כמו בתא של חיה).
ג. ציטופלזמהפרוקריוט אינו שונה ממבנה דומה באאוקריוטים, אלא שתא החיידק חסר את התנועה שלו.
ד.הרוב המכריע של תאי החיידק מכילים חומר ייחודי – פפטידוגליקן, המהווה את הבסיס לדופן התא הפרוקריוטי. פפטידוגליקן הוא מבנה קשיח המורכב משרשראות פולימריות של סוכרי אמינו המקושרים על ידי גשרים פפטידים (איור 4-2 - 4-4).
| ר  הוא. 4-2. מבנה פפטידוגליקן שכבה אחת (קווים מציינים שרשראות הטרופולימרים שנוצרו על ידי שאריות מתחלפות ^N-אצטיל גלוקוזאמין (G) ו נחומצה אצטילמורמית (M), מחוברת ביניהן על ידי קשרים מסוג b-1,4-glycosidic, עיגולים מציינים את חומצות האמינו של זנב הפפטיד) |
 אורז. 4-3. מבנה היחידה החוזרת של הפפטידוגליקן של דופן התא של אובקטריה. המספרים במעגלים מציינים: ^
1, 2-
אתרי פילמור של עמוד השדרה הגליקני של המולקולה: 3 -
אתר ההתקשרות באמצעות קשר פוספודיסטר של מולקולת חומצה טייכואית בדופן התא של אובקטריה גרם חיובית; 4, 5 -
האתרים שבהם מתרחשת הקישור בין שרשראות הגליקנים באמצעות קשרי פפטיד; 6 -
אתר הקישור הקוולנטי (קשר פפטיד) לליפופרוטאין הממברנה החיצונית ב-eubacteria Gram-negative; 7 - אתר הפעולה של ליזוזים. |
 אורז. 4-4. פפטיד מגשר בין שרשראות הטרופולימרים של פפטידוגליקן D - N-acetylglucosamine;M - N-acetylmuramic acid; ala - אלנין; גלו - חומצה גלוטמית; lys - ליזין; DAP - חומצה דיאמינופימלית; gly - גליצין. החצים מציינים את מקום הפעולה של פניצילין. |
E. לחיידקים מבנה שונה מאשר לאאוקריוטים flagellum. זוהי תת-יחידה מעוותת ספירלית של חלבון מתכווץ. flagellin.
^
4.2. אברוני תאי חיידקים
תא חיידקי מכיל קבוצה של אברונים, שניתן לחלק על תנאי לשתי קבוצות - חובה ואופציונלית.
א. זמינות אברונים חובההוא תנאי הכרחי לתפקוד מוצלח של תא חיידקי.
1. נוקלואידהיא מולקולת דנ"א מפותלת-על דו-גדילית סגורה בצורה מעגלית. המונח "כרומוזום חיידקי" משמש גם לייעודו.
2. ציטופלזמההמבנה של תא חיידקי דומה לציטופלזמה של תא איקריוטי.
3. ריבוזומיםבחיידקים, הם דומים גם לריבוזומים אוקריוטיים, אך בעלי משקל מולקולרי נמוך יותר.
4. ^ ממברנה ציטופלזמית (CPM) של חיידקים זהה קרום ביולוגי, המקיף את הציטופלזמה של תא איקריוטי, אך אינו מכיל סטרולים. סטרולים הם חלק מה-CPM רק ב-mycoplasmas.
5. מחיר לאלף הופעות של תא חיידקי יוצר פלישות - מזוזומים, - שהם מרכז חילוף החומרים האנרגטי של התא, וגם לוקחים חלק בתהליך חלוקת התא.
6. ^ דופן תא נעדר רק ב-mycoplasmas ובמה שנקרא צורות פגומות של חיידקים, אשר יידונו להלן. הוא ממלא תפקיד מעצב ומגן על תא החיידק מפני תמוגה אוסמוטי. לדופן התא בחיידקים יש שני סוגי מבנה. אז האברון הזה הוא אחד החשובים ביותר בפרוקריוטים, המבנה שלו יידון עוד בסעיף נפרד.
ב. היעדרות אברונים אופציונלייםאינו משפיע ברצינות על הכוחות התפקודיים של התא, ייתכן שלא קיים בכל הפרטים ממין זה. מורפוברים שונים נבדלים זה מזה בעיקר במערך האברונים הללו.
1. פלסמידיםהם מולקולת DNA בעלת אותו מבנה כמו הנוקלואיד, אך בניגוד לאחרון, יש להם משקל מולקולרי נמוך בהרבה וניתן לייצג אותם בתא מנוחה על ידי מספר עותקים. ישנם כמה עשרות סוגים של פלסמידים חיידקיים. רבים מהם יכולים להתקיים באותו תא חיידקי.
2. תא חיידקי עשוי להכיל תכלילים ציטופלזמיים, שלרוב מכילים עתודות של חומרים מזינים. חלקם כל כך אופייניים לחיידקים סוג מסויםהמשמשים לזיהוי (לדוגמה, מספר ואופי הסידור של גרגרי וולוטין בגורם הסיבתי של דיפתריה).
3. לתא פרוקריוטי יכול להיות התקני הגנה(אנדוספור, קפסולה), בעזרתה הוא שורד בתוכו תנאים שליליים. אברונים אלה יידונו ביתר פירוט להלן.
4. לחיידקים תנועתיים יש flagella(וספירוצ'טים הם סיבים ציריים), המשמשים כאברי התנועה שלהם.
5. לתאים חיידקיים של חיידקים רבים יש cilia(pili, fimbria) - צינורות חלבון חלולים על פני התא (איור 4-5). החלבון המרכיב את פילי נקרא פילין.
א. שְׁתִיָה סוג כללי משמשים את תא החיידק להידבקות למצע התזונתי.
ב. מִינִי(מצומד, מין pili) משמשים להעברת חומר גנטי מתא פרוקריוטי אחד לאחר.
^
4.3. מבנה דופן התא החיידקי
דופן התא היא אחת מהן מבנים חשוביםתא חיידקי. רק מיקופלזמות וצורות פגומות של חיידקים נשללות ממנו. ל- Eubacteria שני סוגים של מבנה דופן התא (איור 4-6), תלוי לאיזה הם שייכים למחלקה Firmicutes (דופן תא גרם חיובי, חיידקים אלו צובעים כחול לפי גרם) או Gracilicutes (דופן תא גרם שלילי, אלו חיידקים לפי גראם צבועים באדום).
א. גרם חיובידופן התא, בהשוואה לגרם-שלילי, עבה יותר, אך פשוטה יותר במבנה.
1. הבסיס שלו הוא שכבה רב-שכבתית של פפטידוגליקןצמוד קרוב לממברנה הציטופלזמית.
2. שכבת הפפטידוגליקן מחלחלת על ידי חומצות טייכואיות - מבנים פולימריים תופסים עמדת גבול בין גליקוקונגוגטים ופוספוליפידים (איור 4-7).
ב. גראם שלילידופן התא דק יותר מהגרם-שלילי, אך מורכב יותר במבנהו.
1. פפטידוגליקןמוצגים בו שכבה דקה.
2. במקרה זה, שכבת הפפטידוגליקן אינה צמודה קרוב לממברנה הציטופלזמית, אלא מופרדת ממנה. מרחב פריפלזמי.
3. קיר תא גראם שלילי, בנוסף, מכיל את מה שנקרא קרום חיצוני
. למבנה זה מבנה שונה מהממברנה הציטופלזמית והוא מורכב בעיקר מליפופוליסכריד.
4.4. צורות פגומות של חיידקים
חיידקים יכולים להשפיע סיבות מסוימותלאבד את דופן התא. לדוגמה, כתוצאה מפעולת אנטיביוטיקה של -lactam (פניצילינים, צפלוספורינים) או ליזוזים. צורות כאלה של חיידקים נקראות פגומות.
א. צורות פגומות של חיידקים, נטולות לחלוטין דופן תא, נקראות פרוטופלסטים. פרוטופלסטים נוצרים לרוב כאשר חיידקים גראם חיוביים מאבדים את דופן התא שלהם.
ב. צורות פגומות של חיידקים, נטולות חלקית דופן תא, נקראות spheroplasts. ספירופלסטים נוצרים לרוב כאשר דופן התא אובדת על ידי חיידקים גראם שליליים.
ב. צורות פגומות של חיידקים שומרות על פעילות מטבולית, אך - ככלל - מאבדות את יכולת ההתחלקות. אבל לכל כלל יש יוצאים מן הכלל: אותן צורות פגומות (לא משנה אם הן פרוטופלסטים או כדוריות) ששמרו על יכולת ההתחלקות נקראות בצורת Lבַּקטֶרִיָה. הם קיבלו את שמם לכבוד מכון ליסטר, שם הם נפתחו.
^
6. שיטות לחקר המורפולוגיה של מיקרואורגניזמים
6.3. צביעת גראם
כתם גראם היא שיטת הצביעה העיקרית בבקטריולוגיה. צביעת גראם מתחילה את התיאור של תכונות מורפולוגיות. המשמעות של שיטה זו נובעת מכך שכתם הגראם של תא חיידק תלוי בסוג המבנה של דופן התא שלו ובהתאם, האם הוא שייך לחטיבה Firmicutes או Gracilicutes - השלב הראשון בזיהוי כל מינים בבקטריולוגיה. כתם גראם מתבצע בארבעה שלבים (איור 6-5 - 6-8).
א.בשלב הראשון, המריחה הקבועה מוכתמת סגול ג'נטיאן.
1. צביעה נמשכת 1 - 2 דקות.
2. גם חיידקים גרם חיוביים וגם חיידקים גרם שליליים נצבעים עם צבע זה פנימה כְּחוֹלצֶבַע.
ב.בשלב השני מעבדים את המריחה הפתרון של לוגול, היוצר קומפלקס צביעה עם סגול ג'נטיאן, הממוקם על הממברנה הציטופלזמית.
1. טיפול בתמיסה של לוגול נמשך 1 - 2 דקות.
2. גם חיידקים גרם חיוביים וגם חיידקים גרם שליליים נשארים בשלב זה כְּחוֹל.
ב.בשלב השלישי, המריחה הופכת לדהיית צבע כּוֹהֶל.
1. הלבנה באלכוהול נמשכת כ-20 שניות ולאחריה שטיפה מרובה במים.
2. לחיידקים גראם חיוביים אין זמן להתהפך בזמן זה ולהישאר כְּחוֹלוגראם שליליים, עקב שכבת פפטידוגליקן דקה יותר המונעת את שטיפת הקומפלקס המכתים החוצה על ידי אלכוהול, יספיקו להחליש, ולכן יהפכו חֲסַר צֶבַע.
ד.בשלב הרביעי, המריחה מוכתמת במגנטה או בצבע אדום אחר - ספרנין.
1. גימור בצבע אדום נמשך 1 - 2 דקות. יתרה מכך, עדיף להאריך את השלב הזה יותר, שכן לאחר ההלבנה, דופן תאי החיידק תופסת את הצבע גרוע מהרגיל.
2. נשארים חיידקים גראם חיוביים כְּחוֹל, כיוון שהם כבר מוכתמים בצבע כהה יותר, וגראם שליליים, שנצבעו בשלב הקודם, מוכתמים בשלב זה אָדוֹםצבע (איור 6-9).
 אורז. 6-5. כתם גראם - שלב ראשון: כתם סגול ג'נטיאן |  אורז. 6-6. כתם גראם - שלב שני: טיפול בתמיסת לוגול |  אורז. 6-7. כתם גראם - שלב שלישי: הלבנה באלכוהול |
|
 אורז. 6-8. כתם גראם - שלב רביעי: צביעה במג'נטה מים או ספרנין |  אורז. 6-9. חיידקים גראם חיוביים וגראם שליליים במריחה מוכתמת בגראם |
||
ד. גרם חיוביחיידקים מהווים מיעוט מאותם חיידקים שנחקרים במיקרוביולוגיה רפואית. להלן העיקריים שבהם (רשימה זו תתווסף בהמשך על ידי אנאירובים שאינם יוצרים נבגים).
1. גראם חיוביים הם הרוב cocci(למעט Neisseria): staphylococci, streptococci ו-pneumococci, enterococci.
2. בין מקלותגרם חיוביים הם ליסטריה, חיידקים מסדרת האקטינומיצטים (אקטינומיציטים, מיקובקטריה, קורינבקטריה), מוטות יוצרי נבגים (בצילים וקלוסטרידיה).
ה.רוב החיידקים בעלי חשיבות רפואית גרם שלילי. רק ביחס למיקופלזמות לא נכון לדבר על הגראם-שליליות שלהן (למרות שלפי גראם הן היו מוכתמות ב צבע ורוד- אם הם היו מוכתמים כך, שכן בפועל שיטה זו אינה משמשת בחקר מיקופלזמות). העובדה היא שחיידקים גרם חיוביים וגרם שליליים נבדלים זה מזה בסוג דופן התא (בעיקר בכמות הפפטידוגליקן הכלול בו), בעוד שלמיקופלזמות אין דופן תא המכילה פפטידוגליקן.
1. מ cocciגרם-שלילי - Neisseria.
2. רובם גראם שליליים מקלות. למעשה הכל, למעט הגרם-חיוביים המפורטים לעיל).
3. לדופן התא מהסוג הגראם-שלילי יש גם ספירושטים.
2G. שאלות מבחןעל נושא השיעור
חיידקים עגולים:
ספירושטים
חיידקים גליליים:
ספירושטים
חיידקים מסולסלים:
ספירוצ'טים
גודל קוקוס:
בערך 0.01 מיקרומטר
בערך 0.1 מיקרומטר
בערך 1 מיקרומטר
בערך 10 מיקרומטר
בערך 100 מיקרומטר
חיידקים דקים מאוד וארוכים מאוד:
ספירוצ'טים
הם ממוקמים במריחה בזוגות:
דיפלובקטריה
דיפלוקוקים
סטרפטובקטריה
סטרפטוקוקים
סטפילוקוקוס
הם ממוקמים במריחה בשרשרת:
דיפלובקטריה
דיפלוקוקים
סטרפטובקטריה
סטרפטוקוקים
סטפילוקוקוס
Staphylococci ממוקמים במריחה:
שַׁרשֶׁרֶת
בערימות לא מסודרות
תא חיידק:
פרוקריוט
איקריוטי
תא פרוקריוטי, בניגוד לתא איקריוטי:
אין מבני ממברנה תוך תאיים
בעל מבני ממברנה תוך תאיים
בעל DNA סגור בצורה מעגלית
בעל DNA ליניארי
מכיל פפטידוגליקן בדופן התא
נוקלואיד
ציטופלזמה
ריבוזומים
פלסמידים
תכלילים ציטופלזמיים
נֶבֶג
איזה מהאברונים הבאים הוא חלק מתא חיידקי?
ממברנה ציטופלזמית
מזוזומים
cilia
נוקלואיד
ציטופלזמה
סיליה
איזה מהאברונים הבאים אינו הכרחי, אבל יכול להיות חלק מתא חיידקי:
ריבוזומים
ממברנה ציטופלזמית
מזוזומים
פלסמידים
תכלילים ציטופלסמיים
נֶבֶג
פלישות של הממברנה הציטופלזמית של תא חיידקי:
מזוזומים
פלסמידים
תכלילים ציטופלזמיים
fimbriae
דופן תא גראם חיובי:
מכיל פפטידוגליקן
בעל שכבה עבה של פפטידוגליקן
בעל שכבה דקה של פפטידוגליקן
בעל שכבת פוליסכריד
דופן תא גראם שלילי:
מכיל פפטידוגליקן
בעל שכבה עבה של פפטידוגליקן
בעל שכבה דקה של פפטידוגליקן
בעל שכבת פוליסכריד
צורות פגומות של חיידקים:
לאבד את דופן התא
לאבד את הממברנה הציטופלזמית שלהם
לאבד נוקלואיד
לאבד פלסמידים
לאבד ריבוזומים
מכתים חיידקים גראם חיוביים עם גראם:
לתוך הכחול
באדום
בצהוב
בירוק
בשחור
כתם של חיידקים גראם שליליים על ידי גראם:
בכחול
באדום
בצהוב
בירוק
בשחור
חיידקים גראם חיוביים:
הכי קוקי
נייסריה
מקלות עם נבגים
חיידקים מסדרת האקטינומיציטים
ליסטריה
רוב המקלות
ספירושטים
חיידקים גראם שליליים:
רוב הקוקסי
נייסריה
מוטות עם נבגים
חיידקי אקטינומיציטים
ליסטריה
רוב המקלות
ספירוצ'טים
חיידקי אקטינומיצט:
מקלות בעלי יכולת הסתעפות
מוטות עם נבגים
מקלות עם קפסולה
כולם קוקי למעט ניסריה
מקלות עם דגלים
2
ה.מיומנויות מעשיות הנרכשות בכיתה
צביעת מריחת גראם.
זיהוי על ידי מריחה של staphylococcus aureus.
זיהוי מריחת סטרפטוקוקוס.
זיהוי מריחת חיידקים בצורת מוט.