Шарообразные бактерии кокки стрептококки спириллы бациллы

Обновлено: 24.04.2024

Грамположительные кокки представлены стафилококками и стрептококками — основными возбудителями гнойно-воспалительных поражений у человека.

Отличительные особенности стафилококков и стрептококков:
• отсутствие способности к спорообразованию,
• сферическая форма,
• положительная окраска по Граму.

Стафилококки. Особенности стафилококков. Отличительные особенности стафилококков

Стафилококки относят к отделу Firmicutes, семейству Microсоссасеае, роду Staphylococcus. Стафилококки распространены повсеместно; колонизируют кожные покровы и поверхности слизистых оболочек человека и животных. Первых представителей рода выделили Кох (1878) и Пастер (1880) из очагов гнойных поражений у человека.

Стафилококки представлены неподвижными клетками диаметром 0,5-1,5 мкм (рис. 12-1). В мазках стафилококки расположены одиночно, парами или гроздьями (рис. 12~2).

Свойство стафилококков образовывать скопления, напоминающие гроздья винограда в результате деления во взаимно перпендикулярных плоскостях, определило их название [от греч. staphyle, виноградная гроздь, + kokkos, зерно, ягода].

Основные дифференцировочные признаки стафилококков — характерная морфология и положительная окраска по Граму. Температурный оптимум стафилококков 30-37 °С.

Образующиеся липохромные пигменты защищают бактерии от действия токсических кислородных радикалов. Стафилококки каталаза-положительны; содержат цитохромы, но обычно оксидаза-отрицательны. Стафилококки проявляют высокую биохимическую активность: восстанавливают нитраты, вырабатывают Н₂S, разлагают мочевину и ферментируют многие углеводы с образованием кислоты.

Таблица 12-1. Основные инфекционные заболевания человека, вызываемые стафилококками

Антигены стафилокков

У стафилококков выделяют более 50 антигенных субстанций, разделяемых на родовые, видовые и типовые Аг. Многие стафилококки признаны аллергенами. Родовые Аг нередко способны перекрёстно реагировать с изоантигенами клеток организма человека (эритроцитов, почек и др.), что может привести к развитию аутоиммунной патологии. Видоспецифичными Аг стафилококков могут служить тейхоевые кислоты. Для S. aureus видоспецифичным Аг также является белок А. Стафилококки хорошо переносят высушивание, сохраняя вирулентность; погибают при прямом воздействии солнечного света в течение 10—12 ч. Они довольно устойчивы к нагреванию— при 70-80 X погибают за 20-30 мин, при 150 X— за 10 мин; сухой жар убивает их за 2 ч. Бактерии менее устойчивы к действию дезинфицирующих средств, но резистентны к чистому этанолу. По наличию коагулазы все стафилококки разделяют на две группы.

Среди коагулаза-положительных стафилококков поражения у человека вызывает лишь S. aureus; среди коагулаза-отрицательных видов — S. epidermidis и S. saprophyticus.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Виды бактерий. Классификация

Цель классификации микроорганизмов — определение их патогенности. Например, вероятность развития заболевания при обнаружении в крови Staphylococcus aureus намного выше, чем при наличии Staphylococcus epidermidis. Некоторые бактерии (например, Corynebacterium diphtheriae и Vibrio cholerae) вызывают серьёзные заболевания и обладают способностью к эпидемическому распространению. В основе методов идентификации бактерий лежат их физико-иммунологические или молекулярные свойства.

• Окраска по Граму: чувствительность грамположительных и грамотрицательных бактерий к действию антибиотиков различается. Для идентификации некоторых других микроорганизмов (например, микобактерий) необходимы иные методы окраски.

Классификация бактерий по окраске по Граму

• Форма: кокки, палочки или спирали.

• Эндоспоры, их наличие и расположение в бактериальной клетке (терминальные, субтерминальные или центральные).

• Отношение к кислороду: для существования аэробных микроорганизмов необходим кислород, в то время как анаэробные бактерии способны выживать в среде с малым его содержанием или полным отсутствием. Факультативные анаэробы могут жить как в присутствии кислорода, так и без него. Микроаэрофилы быстро размножаются при низком парциальном давлении кислорода, а капнофилы — в среде с высоким содержанием СО2.

• Требовательность: для роста некоторых бактерий необходимы особые условия культивирования.

Классификация бактерий по отношению к кислороду

• Эссенциальные ферменты (ферментативная активность): например, недостаток лактозы в среде указывает на присутствие сальмонелл, а уреазный тест помогает определить Helicobacter.

• Серологические реакции возникают при взаимодействии антител с поверхностными структурами бактерий (некоторые виды сальмонелл, Haemophilus, менингококки и др.).

Значимвые в медицине виды бактерий

• Грамположительные кокки:
- стафилококки (каталазоположительные): Staphylococcus aureus и др.;
- стрептококки (каталазоотрицательные): Streptococcus pyogenes, вызывающий ангину, фарингит и ревматическую лихорадку; Streptococcus agalactiae, вызывающий менингит и пневмонию у новорождённых.

• Грамотрицательные кокки: Neisseria meningitidis (возбудитель менингита и септицемии) и N. Gonorrhoeae [возбудитель уретрита (гонореи)].

• Грамотрицательные коккобациллы: возбудители респираторных заболеваний (род Haemophilus и Bordetella), а также зоонозов (рода Brucella и Pasteurella).

• Грамположительные бациллы разделяют на спорообразующие и неспорообразующие бактерии. Спорообразующие бактерии подразделяют на аэробные (род Bacillus, например, Bacillus anthracis, вызывающая сибирскую язву) и анаэробные (Clostridium spp., с ними связаны такие заболевания, как газовая гангрена, псевдомембранозный колит и ботулизм). Неспорообразующие бактерии включают роды Listeria и Corynebacterium.

• Грамотрицательные палочки: факультативные анаэробы семейства энтеробактерий (условно-патогенные представители нормальной микрофлоры человека и животных, а также микроорганизмы, часто встречающиеся в окружающей среде). Наиболее известные представители группы — бактерии родов Salmonella, Shigella, Escherichia, Proteus и Yersinia. В последнее время в качестве возбудителей внутрибольничных инфекций всё чаще выступают антибиотикорезистентные штаммы рода Pseudomonas (сапрофиты, широко распространённые в окружающей среде). При определённых условиях патогенной для человека может стать Legionella, обитающая в водной среде.

• Спиралевидные бактерии:
- мелкие микроорганизмы рода Helicobacter, поражающие желудочно-кишечный тракт человека и вызывающие гастрит, язвенную болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки (в некоторых случаях — рак желудка);
- возбудители острой диареи;
- бактерии рода Borrelia, вызывающие эпидемический возвратный тиф (В. duttoni, B. recurrentis); хронические заболевания кожи, суставов и ЦНС; лаймскую болезнь (В. burgdorferi);
- микроорганизмы рода Leptospira, относящиеся к зоонозам, вызывающие острый менингит, сопровождающийся гепатитом и почечной недостаточностью;
- род Treponema (возбудитель сифилиса Т. pallidum).

• Rickettsia, Chlamydia и Mycoplasma. Использование искусственных питательных сред возможно только для выращивания бактерий рода Mycoplasma, в то время как для выделения микроорганизмов родов Rickettsia и Chlamydia необходимо использовать культуру клеток или специальные молекулярные и серологические методы.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Разнообразие форм клеток прокариот не является (по крайней мере не всегда) случайным феноменом эволюции этих организмов. Исследования показали, что форма бактерий может быть обусловлена физическими законами среды обитания: в вязкой среде эффективнее перемещаются микрообитатели спиральные формы, а следовать направлению лучше могут изогнутые вибрионы и т.д. Согласно расчетам наиболее удобна для микроскопических одноклеточных прокариот форма палочек, которые благодаря своей форме могут противостоять броуновскому движению в жидкостях, имеют эффективное соотношение поверхности к объему клетки и могут закрепляться на субстрате…Авторы статьи проанализировали исследования эволюции и связи с экологией формы клеток бактерий.

Форма и размер бактериальных клеток, как и свойства их клеточной стенки (что отразилось на широко известном делении бактерий на грамположительных и грамотрицательных) – одни из самых первых признаков, использованных для классификации этих организмов. Разнообразие форм клеток и в то же время постоянство формы клеток на видовом уровне (за некоторым обсуждаемом ниже исключением) позволили довольно подробно и точно определять таксономическую принадлежность бактерий. Однако причины возникновения разнообразия формы и ее стабильность внутри разного уровня таксонов прокариот долго оставались загадкой. Новые методы исследований – электронная микроскопия, методы молекулярной биологии и биохимии, а также исследования физических закономерностей и математическое моделирование помогли установить ряд факторов, определяющих внешнее строение бактерий. В обсуждаемой статье авторы представили анализ исследований связи формы клеток бактерий с их экологией и эволюцией.

Несмотря на то, что основными являются три типа клеток бактерий (заглавная иллюстрация) – сферическая, палочковидная и спиральная – специалисты выделяют довольно большое разнообразие других форм (рис. 1). Известно, что бактерии по строению клеточной стенки можно разделить на два типа (рис. 1, 2). Строение оболочки (клеточной стенки бактерий) в значительной степени связано с ее формой. Среди определяющих форму бактерий факторов на данным момент выделяют несколько основных:
- наличие/отсутствие внешней мембраны (у грамотрицательных бактерий);
- относительная толщина пептидогликанового слоя;
- особенности строения продольных пептидных сшивок между гликановыми нитями, ориентированными перпендикулярно длинной оси клетки: у грамотрицательных образуются напрямую, а у грамположительных через дополнительный мостик.

Ряд авторов отмечают, что морфологическое разнообразие грамотрицательных бактерий выше, чем таковое грамположительных (см. рис. 1). Среди грамположительных бактерий преобладают палочки, часто встречаются кокки и нитевидные формы, а вот изогнутые и спиральные формы очень редки. Палочки также преобладают и среди грамотрицательных бактерий, но второе и третье места по распространенности делят изогнутые и спиральные формы. А вот кокки и одноклеточные нитчатые формы среди грамотрицательных бактерий редки, хотя некоторые палочки и спиральные бактерии в определенных условиях могут приобретать округлую форму, например, в стационарной фазе культивирования и при неблагоприятных условиях.

Многочисленные нитевидные формы это производные палочек, длина стенок которых во много раз превышает диаметр клетки. Нитевидная форма одна из стратегий избегания хищничества со стороны простейших. Длинные, разветвленные формы получают возможность функционально дифференцировать клетку, что способствует более эффективному питанию в случае дефицита определенных элементов питания.

Извитые (спиральные) формы. Бактерии могут становится извитыми разными способами в разных эволюционных линиях прокариот. Например, Helicobacter pylori, вызывающий язву желудка, особыми ферментами (группы Csd) контролируемо разрезает сшивки между нитями в пептидогликановом слое, благодаря чему правильно организованный цилиндр клеточной стенки скручивается в спираль (рис. 4). Интересно, что грамположительные бактерии не имеют ферментов этой группы, к тому же их сшивки между нитями содержат дополнительные (пентаглициновые) мостики, а не сшиты напрямую, как у грамотрицательных бактерий. Эти обстоятельства в некоторой степени объясняют редкость спиральных форм среди грамположительных бактерий.

Рис. 4. Схематическое изображение пептидогликанового слоя Helicobacter pylori (по: Sycuro et al., 2010). Ножницами указаны сайты возможного гидролиза (разрыва) пептидных связей эндопептидазами Csd. (Иллюстрация из обсуждаемой статьи)

Изогнутые формы– вибрионы – можно рассматривать как короткие спиральные формы. Но у вибрионов есть покрайней мере еще один способ изогнуться: при помощи "тормозящего" белка кресцетина CreS (см. выше). Ряд исследований показал, что изогнутая форма вибриона способствует активному движению в жидкости и активному поиску лучшего места (хемотаксису).

Помимо общей формы клетки бактерии также могут иметь дополнительные внешние морфологические элементы – жгутики, мембраны, выросты, ножки – отражающие способности прокариот специфически приспосабливаться к определенным условиям жизни, моделируя для себя субнишевые (в экологическом смысле) пространства (рис. 5). Понятно, что целый ряд факторов, таких как свойства среды, способ питания, хищничество со стороны простейших, взаимодействие с субстратом и др. определяют эволюцию формы клеток бактерий. Интересно, что один и тот же тип клеток, как и дополнительных внешних морфологических приспособлений, может обеспечиваться разными структурными элементами оболочки и молекулярными механизмами в ходе эволюции разных таксонов.