¿Qué es la esporulación? Gran enciclopedia soviética: formación de esporas

En la naturaleza existen bacterias que tienen la propiedad única de formar esporas. El lector aprenderá cómo ocurre este proceso leyendo el artículo.

Controversia

Las bacterias esporas son más resistentes a la congelación, el secado, la ebullición a corto o largo plazo y la exposición a productos químicos. Existen formas vegetativas de formación bacteriana y esporulación. Ejemplos de estos últimos: patógenos de enfermedades como el ántrax, el botulismo, el tétanos y algunos tipos de habitantes saprofitos del suelo que se pueden encontrar en el estiércol.

Germinación

Cuando la cáscara de la espora entra en un entorno que le favorece, comienza a hincharse. Este proceso continúa hasta que el caparazón se destruye por completo. En el momento en que se rompe el tejido de la membrana, a través de este gran estallido la célula joven ingresa al ambiente externo.

De esta forma, la espora germina en bacterias aeróbicas. Las bacterias anaerobias no pierden su membrana celular externa durante la esporulación. La espora no entra en contacto con el ambiente externo, su contacto se produce con la membrana celular. Cuando surgen condiciones favorables, los nutrientes ingresan a la célula a través de la cubierta. La espora comienza a germinar.

Bacterias y productos.

La esporulación de bacterias no es deseable durante el procesamiento y almacenamiento de ciertos productos. Si ocurre este proceso, será difícil combatir los microorganismos. Para destruir las esporas de los alimentos enlatados, por ejemplo, es necesario esterilizar el producto, lo que reducirá considerablemente su calidad. Para conservar la leche durante mucho tiempo, se esteriliza, lo que provoca la pérdida de sus propiedades originales y de la vitamina A. Nota: la temperatura de calentamiento durante la esterilización es de 120 grados.

Durante la pasteurización, para conservar los nutrientes tanto como sea posible, la leche se calienta a sólo 80-90 grados. Esto afecta la vida útil: la leche se deteriora rápidamente, ya que durante la pasteurización las esporas no mueren, sino que, por el contrario, germinan y comienzan a multiplicarse rápidamente, por lo que el producto se deteriora.

Controversia - forma de bacterias grampositivas en reposo. Las esporas se forman en condiciones desfavorables para la existencia de bacterias (secado, deficiencia de nutrientes, etc.). En este caso, se forma una espora dentro de una bacteria. La formación de esporas contribuye a la preservación de la especie y no es un método de reproducción. Las bacterias aeróbicas con forma de bastón formadoras de esporas, en las que el tamaño de las esporas no excede el diámetro de la célula, se denominan bacilos. Las bacterias anaeróbicas con forma de bastón formadoras de esporas en las que el tamaño de las esporas excede el tamaño de la célula bacteriana se llaman clostridios.

Esquema de formación de esporas (según G. Schlegel). A y B – formación del tabique. C y D: el protoplasto de la espora está rodeado por la membrana de la célula madre. D – formación de la corteza y membranas de esporas. E – diagrama de la estructura de una espora madura: 1 – citoplasma con nucleoide; 2 – esporas de CM; 3 – pared celular de esporas; 4 – corteza; 5 – capa interna de la espora; 6 – capa exterior de la espora; 7 – exosporio.

Proceso de esporulación(esporulación) pasa por varias etapas. Primero, en uno de los polos de la célula bacteriana, el nucleoide se condensa y se separa debido a la formación de un tabique. Luego, el CPM comienza a crecer demasiado sobre el protoplasto formado de la espora y aparece un pliegue que consta de dos capas de CPM, que luego se fusionan, como resultado de lo cual la preespora formada está rodeada por una doble capa. Entre las membranas enfrentadas se forman la pared embrionaria, la corteza y las membranas externa e interna ubicadas fuera de las membranas.

Las esporas son una forma peculiar de bacterias firmicute en reposo, es decir, bacterias con una estructura de pared celular de tipo grampositivo. Las esporas se forman en condiciones desfavorables para la existencia de bacterias (secado, deficiencia de nutrientes, etc.). Una espora (endospora) se forma dentro de la célula bacteriana. La formación de esporas contribuye a la preservación de la especie y no es un método de reproducción. como los hongos. Las bacterias formadoras de esporas del género Bacillus tienen esporas que no exceden el diámetro celular. Las bacterias en las que el tamaño de la espora excede el diámetro de la célula se llaman clostridios, por ejemplo, las bacterias del género Clostridium (lat. Clostridium - huso). Las esporas son resistentes al ácido, por lo que se tiñen de rojo utilizando el método de Aujeszky o el método de Ziehl-Neelsen, y la célula vegetativa se tiñe de color rojo azul.

El proceso de formación de esporas pasa por varias etapas sucesivas:

preparatorio El metabolismo cambia, se completa la replicación del ADN y se produce la condensación. La célula contiene dos o más nucleoides, uno de ellos se localiza en la zona esporogénica, el resto en el citoplasma del esporangio. Al mismo tiempo, se sintetiza ácido dipicolínico;

etapa de prespora. En el lado de la membrana citoplasmática de la célula vegetativa, se produce un crecimiento hacia adentro de una doble membrana, o tabiques, que separa el nucleoide con un área de citoplasma denso (zona esporogénica). Como resultado, se forma una prospora rodeada por dos membranas;

formación de conchas. Primero, se forma una capa rudimentaria de peptidoglicano entre las membranas de la prospora, luego se deposita una capa gruesa de peptidoglicano de la corteza sobre ella y se forma la membrana de la espora alrededor de su membrana externa;

maduración de las esporas. Se completa la formación de todas las estructuras de esporas, se vuelve resistente al calor, adquiere una forma característica y ocupa una determinada posición en la célula.

15. Métodos de pintura complejos. Tinción de Gram, sus etapas.

Al preparado se le aplican constantemente ciertos colorantes, de diferente composición química y color, mordientes, alcoholes, ácidos, etc., lo que permite identificar estructuras celulares y diferenciar unos tipos de microorganismos de otros.

Tinción de Gram.

1. Aplicar una solución de alcohol carbólico de violeta de genciana al frotis fijado de la preparación a través de una tira de papel de filtro. Después de 1-2 minutos, retíralo y lava el tinte.

2. Aplicar la solución de Lugol durante 1-2 minutos.

3. Decolorar con alcohol etílico durante 30-6 segundos hasta que dejen de salir los chorros violetas de tinte.

4. Enjuague con agua.

5. Terminar con una solución acuosa de fucsina durante 1-2 minutos, enjuagar, secar y microscopio. Gram+: color morado oscuro. Gramo -: rojo

16. Tinción de Ziehl-Neelsen y sus etapas.

El método de tinción de Ziehl-Neelsen es un método de tinción de microorganismos para identificar micobacterias acidorresistentes (patógenos de la tuberculosis, micobacteriosis, lepra), actinomicetos y otros microorganismos acidorresistentes. La resistencia a los ácidos de los microorganismos se debe a la presencia de lípidos, ceras e hidroxiácidos en sus células. Estos microorganismos no se tiñen bien con soluciones colorantes diluidas. Para facilitar la penetración del tinte en las células de los microorganismos, la fucsina carbólica de Zil aplicada a la preparación se calienta sobre la llama de un mechero. Los microorganismos coloreados no se decoloran con soluciones débiles de ácidos minerales y alcohol.

Una mancha fijada sobre la llama de un quemador se tiñe durante 3 a 5 minutos. con una solución de fucsina carbólica de Ziehl o papel teñido con fucsina, calentado hasta que aparezca vapor, pero sin que el tinte hierva.

Dejar enfriar la preparación, retirar el papel, escurrir el exceso de tinte y lavar la preparación con agua.

La preparación coloreada se decolora con una solución de ácido sulfúrico al 5% durante 3 a 5 segundos o con alcohol etílico de 96 ° que contiene un 3% en volumen de ácido clorhídrico, sumergiendo varias veces el vidrio con una mancha en un vaso con alcohol de ácido clorhídrico.

Después de la decoloración, se drena el ácido restante y la preparación se lava minuciosamente con agua.

Se realiza tinción adicional con azul de metileno de Loeffler durante 3 a 5 minutos.

La preparación coloreada se lava con agua, se seca y se examina microscópicamente.

Al teñir preparaciones, las bacterias acidorresistentes se tiñen con fucsina de color rojo rubí y no se decoloran con el ácido.

Las bacterias no acidorresistentes, así como los elementos tisulares y los leucocitos, bajo la influencia del ácido, se decoloran y adquieren el color de un tinte adicional.

Controversia

Una de las características de los microorganismos es su capacidad para formar esporas. Las esporas se forman en condiciones de vida desfavorables (sequedad, falta de nutrientes, cambios de pH, etc.), y solo se forma una espora a partir de una célula. Así, la formación de esporas no está asociada al proceso de reproducción, sino que es una especie de adaptación para sobrevivir en condiciones desfavorables. Según la nomenclatura aceptada Los aerobios que forman esporas se llaman bacilos., A Anaerobios formadores de esporas: clostridios.

Proceso de esporulación pasa serie de etapas, durante el cual en un lugar determinado el citoplasma celular, el nucleoide y los ribosomas se concentran, se compactan, se cubren con una membrana y luego con una membrana multicapa densa y poco permeable, que incluye Sales de calcio del ácido dipicolínico, que determina la resistencia al calor de las esporas.. Las esporas pueden permanecer latentes durante mucho tiempo y seguir siendo viables. Así, las esporas de microorganismos patógenos (ántrax, tétanos, etc.) pueden persistir en el suelo durante décadas. Cuando se colocan en un ambiente favorable, las esporas germinan muy rápidamente: de 1 espora surge 1 célula bacteriana, que comienza a multiplicarse.

La esporulación es una propiedad específica de los bastones, y la forma y ubicación de la espora en desarrollo en relación con la parte vegetativa de la célula es una característica de diagnóstico diferencial. Formulario de disputa Tal vez ovalado o redondo, ubicación central(el agente causante del ántrax), subterminal- más cerca del final del palo (agentes causantes de gangrena gaseosa, botulismo) y Terminal- al final (el agente causante del tétanos).

En una espora madura, se distingue lo siguiente: un área central mal teñida (esporoplasma), un CPM de dos capas y una cubierta de espora.

El esporoplasma (protoplasto de esporas) incluye citoplasma, cromosoma bacteriano, sistemas de síntesis de proteínas y algunos otros (por ejemplo, producción de energía anaeróbica).

La cubierta de las esporas tiene dos capas: el espacio entre las capas está lleno de polímeros glicopeptídicos similares a los peptidoglicanos, formando una estructura de red (corteza) que es muy sensible a la lisozima. La capa interna (pared de esporas) está formada por peptidoglicanos, similares a los de la célula vegetativa. La capa exterior (la propia cáscara) está formada por estructuras proteicas similares a la queratina con baja permeabilidad.

El proceso de esporulación (formación de esporas) comienza inmediatamente después de que ocurre una deficiencia de nutrientes y dura aproximadamente 8 horas. No se requieren fuentes externas de nutrición o energía. La esporulación se estimula mediante la introducción de glucosa, fósforo y NH4 en el medio; inhibe la introducción de peptona, lactosa, NaCl, CaCl 2 (en bacterias del género Bacillus - DL-alanina).

La esporulación está controlada por genes especiales.. Su número varía entre las diferentes especies y puede llegar a 70. Los detalles de la esporulación sirven como características de la especie, pero sus principios fundamentales son los mismos para todas las bacterias.

1.Etapa preparatoria la esporulación se acompaña de un cese de la división y un aumento en el número de inclusiones lipídicas.

etapa anterior La esporulación suele comenzar vigorosamente. Aparece una membrana elíptica en la célula que rodea una sección de citoplasma con densidad y propiedades tintóreas alteradas. Una formación de este tipo se designa con los términos "prespora" o "espora primordial".

1.La tercera etapa de la esporulación incluye apariencia de la concha(generalmente dentro de los 10 minutos posteriores a la formación de la preespora) y un aumento aún mayor en el índice de refracción.

1.Etapa de maduración las esporas van acompañadas de compactación y disminución de la actividad metabólica de la célula.

En especies de Bacillus, el diámetro de la espora no excede el ancho de la célula, mientras que en muchas especies de Clostridium es significativamente mayor. En algunos casos, la célula adquiere un aspecto muy característico, que suele ser un signo diagnóstico. Por ejemplo, las esporas terminales del agente causante del tétanos dan a las bacterias la apariencia de "raquetas de tenis".

Porque el las esporas refractan fuertemente la luz, entonces no es difícil reconocerlos al microscopio y, en casos controvertidos, se recurre a métodos de tinción especiales.

Hay algunos tipos de bacterias que producen cuerpos de forma redonda u ovalada que son altamente refractivos a la luz. Estas formaciones se llaman endosporas. La esporulación es una de las etapas del ciclo de desarrollo de ciertos microorganismos en respuesta a los efectos adversos del medio externo, desarrollada durante el proceso de evolución en la lucha por preservar la especie. La falta de nutrientes provoca diversas reacciones en algunos microorganismos que preparan a la célula para un largo periodo en el que los nutrientes no están disponibles. La transición a la esporulación se observa cuando el sustrato nutritivo se agota, con falta de carbono, nitrógeno o fósforo, cambio en el pH del ambiente, etc. La esporulación es característica principalmente de los microorganismos con forma de bastón (bacilos y clostridios, y se observa relativamente raramente en cocos (Sarcina urea, Sarcina lutea) y formas convolutas (Desulfovibrio desulfuricans).

La esporulación ocurre en el ambiente externo, en medios nutritivos y no se observa en tejidos humanos y animales. El proceso de esporulación se divide en siete etapas sucesivas, caracterizadas por diversos cambios citológicos (Fig. 12).

Etapas preparatorias(etapas 0 y I). En estas etapas todavía no hay cambios morfológicamente visibles en la célula, pero la cantidad de agua disminuye y el citoplasma se vuelve más denso.

etapa de prospora(estadio II) es la primera etapa de esporulación, reconocible morfológicamente. Se caracteriza por la aparición de un tabique de prospora, que divide la célula en una pequeña prospora y una célula madre grande. Esta es una etapa clave de la esporulación.

Durante etapas de absorción de prosporas(etapa III) se produce la separación espacial de una pequeña prospora, que pasa al citoplasma de la célula madre. Se forma una estructura de doble membrana en el exterior de la prospora.

etapa anterior caracterizado por la formación de una corteza (membrana densa de esporas) dentro de la estructura de membrana de la prospora (etapa IV) y la condensación de proteínas en su superficie (etapa V).

En etapas de maduración(etapa VI) la capa de esporas se desarrolla aún más y se vuelve resistente a los agentes químicos y al calor. La espora formada ocupa aproximadamente 1/10 de la célula madre.

La etapa final es liberación de esporas maduras de la célula madre (estadio VII). El proceso de formación de esporas ocurre entre 18 y 20 horas.

Debido a la presencia de una densa cáscara multicapa con estructura laminar, una mínima cantidad de agua y un alto contenido de calcio, lípidos y ácido dipicolínico, las esporas son altamente resistentes a factores ambientales y desinfectantes. Pueden soportar temperaturas relativamente altas y bajas, secado prolongado, exposición a radiaciones, sustancias tóxicas, etc. Pueden sobrevivir durante décadas en condiciones desfavorables.

Una vez en condiciones favorables, las esporas germinan y nuevamente adoptan formas vegetativas. El proceso de germinación de las esporas comienza con la absorción de agua. Se hinchan y aumentan de tamaño. Desde el caparazón aparece un proceso en el polo, en el centro o entre el polo y el centro, desde donde se extiende la varilla. El proceso de germinación de las esporas es mucho más rápido y tarda entre 4 y 5 horas.

Según la naturaleza de la localización en el cuerpo de los microorganismos, las esporas se ubican:

1. Central (bacilo del ántrax, bacilo antracoide, etc.).

2. Subterminal: más cerca del final (agente causante del botulismo, etc.).

3. Terminal: al final del palo (agente antitetánico).

En ciertos tipos de microorganismos formadores de esporas, el diámetro de las esporas excede el diámetro de la célula bacteriana. Si las esporas se localizan subterminalmente, estas bacterias adquieren forma de huso. Estos incluyen clostridios de fermentación del ácido butírico. En algunos clostridios, por ejemplo, en el agente causante del tétanos, las esporas están ubicadas de manera terminal y su célula se asemeja a una baqueta (Fig. 13).

Arroz. 13. Formas y ubicación de las esporas en los bacilos.

La capacidad de formar esporas se utiliza en la taxonomía de los microbios, así como en la elección de métodos para desinfectar objetos, locales, productos alimenticios y diversos productos.