Особенности организации геномов спирохет
Обновлено: 26.04.2024
Спирохеты - это прокариоты, относящиеся к бактериям. Спирохеты имеют следующие особенности:
1.Форма - извитая, как у спирилл.
2.Строение: имеется податливая клеточная стенка, цитомембрана, нуклеоид, миофибриллы.
3.Размножение - поперечным делением.
4.Имеют черты, сближающие их с простейшими:
а)передвижение происходит при помощи миофибрилл, что обеспечивает их движение - поступательное, сгибательное, вращательное, маятникообразное
б)окрашивание по Романовскому-Гимзе;
в)заболевание по характеру течения напоминает протозойные (вызванные простейшими);
г)сходные механизмы заражения (в том числе наличие переносчиков - членистоногих);
д)чувствительны к антибиотикам и к препаратам, применяемым для лечения протозойных заболеваний.
Спирохеты Гр-. По типу питания - гетеротрофы. По типу дыхания боррелии и трепонемы - анаэробы, а лептоспиры - аэробы. Патогенные спирохеты относятся к 3 родам:
1. Род Боррелия (имеют 3-5 неравномерных завитков):
а)возбудитель эпидемического вшивого возвратного тифа (B.recurrentis);
б)возбудители клещевых возвратных тифов - (B.caucasica). Культивируется плохо (на культурах тканей, на средах с сывороткой и кусочками тканей)
а) возбудитель сифилиса - (бледная трепонема), T.pallidum. Культивируется в яичке кролика.
3.Род Лептоспира (имеют множество мелких завитков; концы загнуты и имеют утолщения).
Патогенные лептоспиры относятся к виду L.interrogans. Культивируются на среде Уленгута (водопроводная вода + 30% кроличьей сыворотки).
Морфологию спирохет обычно изучают в неокрашенном состоянии, наблюдая подвижность в ультрамикроскопе или в окрашенном состоянии (чаще по Романовскому-Гимзе).
39. Морфология и физиология актиномицетов. Основные представители
Актиномицеты - ветвящиеся, нитевидные или палочковидные грамположительные бактерии. Свое название (от греч. actis - луч, mykes - гриб) они получили в связи с образованием в пораженных тканях друз - гранул из плотно переплетенных нитей в виде лучей, отходящих от центра и заканчивающихся колбовидными утолщениями. Актиномицеты, как и грибы, образуют мицелий - нитевидные переплетающиеся клетки (гифы). Они формируют субстратный мицелий, образующийся в результате врастания клеток в питательную среду, и воздушный, растущий на поверхности среды. Актиномицеты могут делиться путем фрагментации мицелия на клетки, похожие на палочковидные и кокковидные бактерии. На воздушных гифах актиномицетов образуются споры, служащие для размножения. Споры актиномицетов обычно не термостойки.
Общую филогенетическую ветвь с актиномицетами образуют так называемые нокардиоподобные (нокардиоформные) актиномицеты - собирательная группа палочковидных бактерий неправильной формы. Их отдельные представители образуют ветвящиеся формы. К ним относят бактерии родов Corynebacterium, Mycobacterium, Nocardia и др. Нокардиоподобные актиномицеты отличаются наличием в клеточной стенке сахаров арабинозы, галактозы, а также миколовых кислот и больших количеств жирных кислот. Миколовые кислоты и липиды клеточных стенок обусловливают кислотоустойчивость бактерий, в частности микобактерий туберкулеза и лепры (при окраске по Цилю-Нельсену они имеют красный цвет, а некислотоустойчивые бактерии и элементы ткани, мокроты - синий цвет).
Патогенные актиномицеты вызывают актиномикоз, нокардии - нокардиоз, микобактерии - туберкулез и лепру, коринебактерии - дифтерию. Сапрофитные формы актиномицетов и нокардиоподобных актиномицетов широко распространены в почве, многие из них являются продуцентами антибиотиков.
Генетика бактерий. Геном бактерии. Генотип бактериальной клетки. Фенотип бактериальной клетки. Генетический материал бактерий.
В наши дни приоритетным направлением естествознания можно считать молекулярную биологию. Она тесно связана с микробиологией и в известном смысле является её детищем, так как в качестве основных моделей использует бактерии и вирусы, а одно из основных направлений молекулярной биологии — молекулярная генетика — долгое время являлась не чем иным, как генетикой бактерий и бактериофагов.
Изучение генетики бактерий имеет также и несомненный прикладной интерес, например в плане установления механизмов передачи патогенных свойств и устойчивости к лекарственным препаратам.
Бактерии — удобная модель для генетических исследований. Их отличает: относительная простота строения генома, позволяющая выявлять мутанты с частотой 10 -9 и ниже; гаплоидность, исключающая явление доминантности; половая дифференциация в виде донорских и реципиентных клеток; наличие обособленных, и интегрированных фрагментов ДНК (плазмид, транспозонов и т.д.); лёгкость культивирования и возможность получения популяций, содержащих миллиарды микробных тел.
Как и у других организмов, совокупность генов бактериальной клетки — геном — определяет её свойства и признаки (генотип). Фенотип бактериальной клетки — результат взаимодействий между бактерией и окружающей средой — также контролирует геном (так как сами признаки закодированы в бактериальных генах).
Генетический материал бактерий
Ядерные структуры бактерий имеют характерное строение, отличающее их от ядер эукарио-тических клеток; их образуют так называемые хроматиновые тельца, или нуклеоиды, лишённые оболочки и включающие в себя почти всю ДНК бактерии.
• Ядерные структуры можно наблюдать в фазово-контрастный микроскоп, где они выглядят как менее плотные участки цитоплазмы. Для их выявления в фиксированных мазках предложена реакция Фёльгена-Россенбёка.
• В растущих бактериальных клетках нуклеоиды активно делятся, их количество иногда достигает 2-4.
Прокариотический геном
У бактерий обычно имеется одна замкнутая кольцевидная хромосома, содержащая до 4000 отдельных генов, необходимых для поддержания жизнедеятельности и размножения бактерий, то есть бактериальная клетка гаплоидна, а удвоение хромосомы обычно сопровождается её делением.
• Некоторые виды (например, Brucella melitensis) стабильно содержат две кольцевые хромосомы, другие (Leptospira interrogans) — одну кольцевую хромосому и одну большую плазмиду, третьи — одну линейную хромосому (Streptomyces ambofaciens), то есть обладают сложными геномами.
• Бактериальная хромосома содержит до 5*10 6 пар оснований. Для сравнения: геном человека составляет 2,9*10 9 пар оснований. Длина бактериальной хромосомы в развёрнутом состоянии составляет около 1 мм (Escherichia coli).
Некоторые бактерии содержат внехромосомные молекулы ДНК (плазмиды) и мобильные элементы (либо плазмидные, либо хромосомные).
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.
Спирохеты (speira - изгиб, chaite - волосы) - спирально извитые, обладающие активной подвижностью бактерии. Размеры спирохет колеблются в толщину от 0,1-0,3 мкм, в длину от 7-500 мкм. Движения разнообразные – от винтообразных до сгибательных.
Электронно-микроскопическое исследование позволило различить у спирохет протоплазматический цилиндр (тело клетки), аксиальную (опорную) нить и трехслойную наружную оболочку. Аксиальная нить находится в периплазматическом пространстве между наружной оболочкой и протоплазматическим цилиндром и состоит из отдельных фибрилл (эндофлагелл), число которых у разных видов различно: у трепонем и лептоспир – 3-4; у борелий – до 30. Каждая из фибрилл (эндожгутиков) закрепляется в области прикрепительных дисков на концах протоплазматического цилиндра и тянется к противоположному его концу, обвивая его и заканчиваясь свободно. Химический состав фибрилл аналогичен составу жгутиков.
В протоплазматическом цилиндре содержатся: нуклеоид, рибосомы, мезосомы, включения. Наружная оболочка (клеточная стенка) содержит тонкий слой пептидогликана, эластична и не обладает ригидностью. Эндоспор, капсул и экзожгутиков эти бактерии не образуют, грамотрицательны, в мазке располагаются беспорядочно.
Спирохеты относятся к порядку Spirochaetales, семейство Spirochaetaceae, которое включает три рода:
Методы исследования. В живом состоянии спирохеты изучают в фазово-контрастном микроскопе и темнопольном микроскопе, наблюдая за активным характерным движением спирохет, особенностями их формы.
Готовят препараты по Бурри (на темном фоне препарата становятся видимыми светлые извитые нити спирохет), окрашивают по Романовскому-Гимзе, по методу Морозова.
Спирохеты (spira — виток, chaite — волосы) — Грам-, спирально извитые, обладающие активной подвижностью бактерии. Размеры спирохет вариабельны: толщина — 0,1–0,6 мкм, длина 7–500 мкм. Спор не образуют, капсул не имеют. Спирохеты отличаются друг от друга размерами клеток, количеством и характером завитков, числом фибрилл.
В структурном отношении клетка спирохеты представляет собой протоплазматический цилиндр, отграниченный ЦПМ (рис. 42). Снаружи от ЦПМ находится тонкая и эластичная КС, состоящая из слабо выраженного пептидогликанового слоя и наружной мембраны. Между пептидогликановым слоем и наружной мембраной КС расположены осевые фибриллы, в совокупности называемые аксистилем. Осевые фибриллы, как и жгутики бактерий, состоят из белка флагеллина.
Рис. 42 . Строение клетки спирохеты:
А — в продольном разрезе;
Б — в поперечном разрезе:
1 — протоплазматический цилиндр,
2 — наружная мембрана КС,
3 — осевые фибриллы (аксистиль),
4 — блефаропласт (место прикрепления осевых фибрилл),
5 — пептидогликановый слой КС,
Клетка спирохет содержит два набора осевых фибрилл, прикрепленных субполярно у каждого клеточного конца. Каждая осевая фибрилла тянется вдоль всей клетки спирохеты. Пучки фибрилл, прикрепленных у разных полюсов, в центральной части перекрываются.
На обоих концах протоплазматического цилиндра расположены субтерминальные прикрепительные диски — блефаропласты. Каждая из осевых фибрилл прикрепляется на одном конце протоплазматического цилиндра к блефаропласту и тянется к противоположному концу цилиндра, обвивая его. Другой неприкрепленный конец осевой фибриллы свободен и выходит за конец протоплазматического цилиндра, создавая впечатление истинного наружного полярного жгутика. Однако истинные жгутики крепятся в ЦПМ и отходят от нее радиально, в то время как осевые фибриллы располагаются вдоль протоплазматического цилиндра и заключены во внешнюю оболочку (наружную мембрану), поэтому иногда именуются периплазматическими жгутиками или эндожгутиками.
Протоплазматический цилиндр в 2 раза длиннее осевых фибрилл. Различают первичные завитки, когда протоплазматический цилиндр накручивается на осевые фибриллы, и вторичные завитки — изгибы всего тела спирохеты.
Спирохеты в жидких средах совершают движения трех типов: быстрое вращательное вокруг длинной продольной оси, сгибательное и поступательное (штопорообразное, винтообразное). Они также способны скользить по твердому субстрату.
Читайте также: