Vad är sporulering? Stora sovjetiska encyklopedin - sporbildning

I naturen finns det bakterier som har den unika egenskapen att bilda sporer. Läsaren kommer att lära sig hur denna process går till genom att läsa artikeln.

Kontrovers

Sporbakterier är mer motståndskraftiga mot frysning, torkning, långvarig eller kortvarig kokning och exponering för kemikalier. Det finns vegetativa former av bakteriebildning och sporbildning. Exempel på det senare: patogener av sjukdomar som mjältbrand, botulism, stelkramp och vissa typer av saprofytiska jordinvånare som kan hittas i gödsel.

Groning

När sporskalet kommer in i en miljö som är gynnsam för det börjar det svälla. Denna process fortsätter tills skalet är helt förstört. Vid den tidpunkt då membranvävnaden spricker, genom denna stora sprängning kommer den unga cellen in i den yttre miljön.

På så sätt gror sporen i aeroba bakterier. Anaeroba bakterier förlorar inte sitt yttre cellmembran under sporbildning. Sporen kommer inte i kontakt med den yttre miljön, dess kontakt sker med cellmembranet. När gynnsamma förhållanden uppstår kommer näringsämnen in i cellen genom locket. Sporen börjar gro.

Bakterier och produkter

Sporulation av bakterier är oönskad under bearbetning och lagring av vissa produkter. Om denna process inträffar blir det svårt att bekämpa mikroorganismer. För att förstöra sporer i konserver, till exempel, måste produkten steriliseras, vilket avsevärt kommer att minska dess kvalitet. För att bevara mjölk under lång tid steriliseras den, och detta leder till förlust av dess ursprungliga egenskaper och vitamin A. Observera: uppvärmningstemperaturen under sterilisering är 120 grader.

Under pastörisering, för att bevara näringsämnen så mycket som möjligt, värms mjölken till endast 80-90 grader. Detta påverkar hållbarheten: mjölk försämras snabbt, eftersom sporerna inte dör under pastörisering, utan tvärtom gror de och börjar föröka sig snabbt, varför produkten försämras.

Kontrovers - form av vilande grampositiva bakterier. Sporer bildas under ogynnsamma förhållanden för förekomsten av bakterier (torkning, näringsbrist, etc.). I det här fallet bildas en spor inuti en bakterie. Bildandet av sporer bidrar till artens bevarande och är inte en metod för reproduktion. Sporbildande stavformade aeroba bakterier där sporstorleken inte överstiger cellens diameter kallas baciller. Sporbildande stavformade anaeroba bakterier där sporstorleken överstiger bakteriecellens storlek kallas klostridier.

Schema för sporbildning (enligt G. Schlegel). A och B – septumbildning. C och D – sporprotoplasten omges av modercellens membran. D – bildning av cortex och spormembran. E – diagram över strukturen hos en mogen spor: 1 – cytoplasma med nukleoid; 2 – CM-sporer; 3 - sporcellvägg; 4 - cortex; 5 - sporens inre skal; 6 - sporens yttre skal; 7 – exosporium.

Sporulationsprocess(sporulering) går igenom ett antal stadier. Först, vid en av polerna i bakteriecellen, kondenserar nukleoiden och separerar på grund av bildandet av en septum. Sedan börjar CPM att växa över den bildade protoplasten av sporen och ett veck uppträder, bestående av två lager av CPM, senare smälter de samman, vilket resulterar i att den bildade försporen omges av ett dubbelt skal. Mellan membranen som är vända mot varandra bildas embryonväggen, cortex och de yttre och inre membranen som ligger utanför membranen.

Sporer är en speciell form av vilande fasta bakterier, dvs bakterier med en grampositiv typ av cellväggsstruktur. Sporer bildas under ogynnsamma förhållanden för bakteriers existens (torkning, näringsbrist etc. En spore (endospor) bildas inuti bakteriecellen. Bildandet av sporer bidrar till artens bevarande och är inte en reproduktionsmetod, som svampar Sporbildande bakterier av släktet Bacillus har sporer som inte överstiger celldiameter Bakterier där sporens storlek överstiger cellens diameter kallas clostridier, till exempel bakterier av släktet Clostridium (lat. Clostridium) Sporerna är syrafasta, därför färgas de röda med Aujeszky-metoden eller Ziehl-Neelsen-metoden, och den vegetativa cellen färgas röd Blå färg.

Processen för sporbildning går igenom ett antal på varandra följande stadier:

förberedande Metabolismen förändras, DNA-replikationen är avslutad och kondensering sker. Cellen innehåller två eller flera nukleoider, en av dem är lokaliserad i den sporogena zonen, resten är i sporangiets cytoplasma. Samtidigt syntetiseras dipicolinsyra;

presporestadiet. På sidan av det cytoplasmatiska membranet av den vegetativa cellen sker en inväxt av ett dubbelmembran, eller septa, som separerar nukleoiden med ett område med förtätad cytoplasma (sporogen zon). Som ett resultat bildas en prospore, omgiven av två membran;

skalbildning. Först bildas ett rudimentärt peptidoglykanskikt mellan prosporens membran, sedan avsätts ett tjockt peptidoglykanskikt av cortex ovanför det och spormembranet bildas runt dess yttre membran;

spormognad. Bildandet av alla sporstrukturer är avslutat, det blir värmebeständigt, får en karakteristisk form och upptar en viss position i cellen.

15. Komplexa målningsmetoder. Gramfärgning, dess stadier.

Applicera konsekvent vissa färgämnen som skiljer sig i kemisk sammansättning och färg, betningsmedel, alkoholer, syror etc. Detta gör det möjligt att identifiera cellstrukturer och skilja vissa typer av mikroorganismer från andra.

Gram fläck.

1. Applicera en karbolalkohollösning av gentianaviol på preparatets fasta utstryk genom en remsa av filterpapper. Efter 1-2 minuter, ta bort den och tvätta bort färgen.

2. Applicera Lugols lösning i 1-2 minuter

3. Avfärga med etylalkohol i 30-6 sekunder tills de violetta strömmarna av färg slutar komma ut.

4. Skölj med vatten.

5. Avsluta med en vattenlösning av fuchsin i 1-2 minuter, skölj, torka och mikroskopera. Gram+: mörklila färg. Gram -: röd

16. Ziehl-Neelsen-färgning och dess stadier.

Ziehl-Neelsen-färgningsmetoden är en metod för att färga mikroorganismer för att identifiera syrafasta mykobakterier (patogener av tuberkulos, mykobakterios, spetälska), aktinomyceter och andra syrafasta mikroorganismer. Syraresistensen hos mikroorganismer beror på närvaron av lipider, vaxer och hydroxisyror i deras celler. Sådana mikroorganismer är dåligt färgade med utspädda färglösningar. För att underlätta inträngningen av färgämnet in i cellerna hos mikroorganismer, värms Zils karboliska fuchsin som appliceras på beredningen över en brännarlåga. Färgade mikroorganismer missfärgas inte av svaga lösningar av mineralsyror och alkohol.

Ett fläck fixerat på en brännarlåga färgas i 3–5 minuter. med en lösning av Ziehls karbolfuchsin eller fuchsinfärgat papper, upphettat tills ånga uppstår, men utan att få färgen att koka upp.

Låt preparatet svalna, ta bort papperet, rinna av överflödigt färgämne och tvätta preparatet med vatten.

Det färgade preparatet avfärgas med en 5% lösning av svavelsyra i 3–5 s eller 96° etylalkohol innehållande 3 volymprocent saltsyra, flera gånger nedsänks glaset med ett utstryk i ett glas med saltsyraalkohol.

Efter avfärgning dräneras den återstående syran och preparatet tvättas noggrant med vatten.

Ytterligare färgning görs med Loefflers metylenblått i 3–5 minuter.

Det färgade preparatet tvättas med vatten, torkas och undersöks mikroskopiskt.

Vid färgning av preparat färgas syrafasta bakterier med fuchsin i en rubinröd färg och missfärgas inte av syra.

Icke-syrafasta bakterier, såväl som vävnadselement och leukocyter, blir missfärgade under påverkan av syra och får färgen på ett ytterligare färgämne.

Kontrovers

En av egenskaperna hos mikroorganismer är deras förmåga att bilda sporer. Sporer bildas under ogynnsamma levnadsförhållanden (torkning, brist på näringsämnen, förändringar i pH, etc.), och endast en spor bildas från en cell. Bildandet av sporer är alltså inte förknippat med reproduktionsprocessen, utan är en slags anpassning till att överleva under ogynnsamma förhållanden. Enligt den accepterade nomenklaturen sporbildande aerober kallas baciller, A sporbildande anaerober - klostridier.

Sporulationsprocess passerar serie etapper, under vilken på en viss plats cellcytoplasman, nukleoiden, ribosomerna koncentreras, komprimeras, täcks med ett membran och sedan med ett tätt, dåligt permeabelt flerskiktsmembran, bl.a. kalciumsalter av dipicolinsyra, som bestämmer värmebeständigheten hos sporer. Sporer kan förbli vilande under lång tid och förbli livskraftiga. Således kan sporer av patogena mikroorganismer (mjältbrand, stelkramp, etc.) finnas kvar i jorden i årtionden. När de placeras i en gynnsam miljö gror sporer mycket snabbt - från 1 spor uppstår 1 bakteriecell, som börjar föröka sig.

Sporulation är en artegenskap hos stavar, och formen och placeringen av den växande sporen i förhållande till den vegetativa delen av cellen är en differentialdiagnostisk egenskap. Tvisteformulär Kanske oval eller rund, plats central(det orsakande medlet för mjältbrand), subterminal- närmare änden av pinnen (orsakande medel av gas kallbrand, botulism) och terminal- i slutet (det orsakande ämnet för stelkramp).

I en mogen spor kan följande särskiljas: ett centralt, dåligt färgat område (sporoplasma), ett tvålagers CPM och ett sporskal.

Sporoplasma (sporprotoplast) inkluderar cytoplasma, bakteriell kromosom, proteinsyntessystem och några andra (till exempel anaerob energiproduktion).

Sporskalet är tvåskiktat: utrymmet mellan skikten är fyllt med glykopeptidpolymerer som liknar peptidoglykaner och bildar en nätverksstruktur (cortex) som är mycket känslig för lysozym. Det inre lagret (sporväggen) bildas av peptidoglykaner, liknande de i den vegetativa cellen. Det yttre lagret (själva skalet) bildas av keratinliknande proteinstrukturer med låg permeabilitet.

Sporbildningsprocessen (sporbildning) börjar omedelbart efter att en näringsbrist uppstår och varar i cirka 8 timmar. Inga externa närings- eller energikällor krävs. Sporulation stimuleras genom införandet av glukos, fosfor och NH4 i mediet; hämmar införandet av pepton, laktos, NaCl, CaCl 2 (i bakterier av släktet Bacillus - DL-alanin).

Sporulation styrs av speciella gener. Deras antal varierar mellan olika arter och kan nå 70. Detaljer om sporbildning fungerar som artegenskaper, men dess grundläggande principer är desamma för alla bakterier.

1.Förberedande skede sporulering åtföljs av ett upphörande av delning och en ökning av antalet lipidinneslutningar.

Forespore stadium sporulering börjar vanligtvis kraftigt. Ett elliptiskt membran uppträder i cellen, som omger en sektion av cytoplasman med förändrad densitet och färgegenskaper. En sådan formation betecknas med termerna "prespore" eller "urspore".

1. Det tredje steget av sporulering inkluderar skalets utseende(vanligtvis inom 10 minuter efter bildandet av försporen) och en ännu större ökning av brytningsindex.

1.Mognadsstadiet sporer åtföljs av kompaktering och en minskning av cellens metaboliska aktivitet.

Hos Bacillus-arter överstiger inte sporens diameter cellens bredd, medan den hos många Clostridium-arter är betydligt större. I vissa fall får cellen ett mycket karakteristiskt utseende, vilket ofta är ett diagnostiskt tecken. Till exempel, terminalt placerade sporer i det orsakande medlet av stelkramp ger bakterierna utseendet av "tennisracketar".

Eftersom den sporer bryter ljus starkt, då är det inte svårt att känna igen dem under mikroskopi.I kontroversiella fall tillgriper de speciella färgningsmetoder.

Det finns vissa typer av bakterier som producerar runda eller ovala kroppar som är mycket brytande mot ljus. Dessa formationer kallas endosporer. Sporulation är ett av stadierna i utvecklingscykeln för vissa mikroorganismer som svar på de negativa effekterna av den yttre miljön, som utvecklats under evolutionsprocessen i kampen för att bevara arten. Bristen på näringsämnen orsakar olika reaktioner hos vissa mikroorganismer som förbereder cellen under en lång period då näringsämnen inte är tillgängliga. Övergången till sporbildning observeras när näringssubstratet är utarmat, med brist på kol, kväve eller fosfor, en förändring av miljöns pH-värde, etc. Sporulation är karakteristisk främst för stavformade mikroorganismer (bacillus och clostridia, och observeras relativt sällan hos kocker (Sarcina urea, Sarcina lutea) och invecklade former (Desulfovibrio desulfuricans).

Sporulation sker i den yttre miljön, på näringsmedier, och observeras inte i mänskliga och djuriska vävnader. Sporuleringsprocessen är uppdelad i sju på varandra följande stadier, kännetecknade av olika cytologiska förändringar (Fig. 12).

Förberedande stadier(steg 0 och I). I dessa stadier finns det fortfarande inga morfologiskt synliga förändringar i cellen, men mängden vatten minskar och cytoplasman blir tätare.

Prospore stadium(steg II) är det första steget av sporulering, igenkännbar morfologiskt. Det kännetecknas av utseendet av en prospore septum, som delar cellen i en liten prospore och en stor modercell. Detta är ett nyckelstadium av sporulering.

Under stadier av prospore absorption(steg III) rumslig separation av en liten prospore inträffar, som passerar in i modercellens cytoplasma. En dubbelmembranstruktur bildas på utsidan av prosporen.

Forespore stadium kännetecknad av bildandet av en cortex (tät spormembran) inuti prosporens membranstruktur (steg IV) och kondensation av proteiner på dess yta (steg V).

På mognadsstadier(stadium VI) utvecklas sporhöljet ytterligare och blir resistent mot kemiska medel och värme. Den bildade sporen upptar ungefär 1/10 av modercellen.

Det sista steget är frisättning av mogna sporer från modercellen (stadium VII). Processen med sporbildning sker inom 18-20 timmar.

På grund av närvaron av ett tätt flerskiktsskal med en lamellstruktur, en minimal mängd vatten och en hög halt av kalcium, lipider och dipicolinsyra, är sporerna mycket resistenta mot miljöfaktorer och desinfektionsmedel. De tål relativt höga och låga temperaturer, långvarig torkning, exponering för strålning, giftiga ämnen etc. De kan överleva i årtionden under ogynnsamma förhållanden.

Väl under gynnsamma förhållanden gror sporerna och förvandlas igen till vegetativa former. Sporgroningsprocessen börjar med absorptionen av vatten. De sväller och ökar i storlek. En process framträder från skalet vid stolpen, i mitten eller mellan stolpen och mitten, från vilken stången sträcker sig. Sporgroningsprocessen är mycket snabbare och tar 4 - 5 timmar.

Enligt arten av lokalisering i kroppen av mikroorganismer är sporer lokaliserade:

1. Central (mjältbrandsbacill, mjältbrandsbacill, etc.).

2. Subterminal - närmare slutet (orsakande medel för botulism, etc.).

3. Terminal - i änden av stickan (stelkrampsmedel).

Hos vissa typer av sporbildande mikroorganismer överstiger diametern på sporerna bakteriecellens diameter. Om sporerna är lokaliserade subterminalt får sådana bakterier en spindelform. Dessa inkluderar smörsyrafermentation clostridia. I vissa klostridier, till exempel i det orsakande medlet av stelkramp, är sporerna terminalt placerade, deras cell liknar en trumpinne (Fig. 13).

Ris. 13. Former och placering av sporer i baciller.

Förmågan att bilda sporer används i klassificeringen av mikrober, såväl som vid val av metoder för att desinficera föremål, lokaler, livsmedel och olika produkter.