Грамположительные палочковидные спорообразующие бактерии

Эти микроорганизмы объединены в 18 группе определителя бактерий Берджи наряду со спорообразующими кокками (Sporosarcina, раздел 2.2.1.). Наиболее типичными представителями данной группы являются бактерии родов Васillus, Clostridium, Sporolactobacillus, – грамположительные аэробные, факультативно-анаэробные и анаэробные палочковидные бактерии, образующие эндоспоры. Большинство бактерий этой группы обладают подвижностью за счет наличия жгутиков, могут образовывать капсулу как полисахаридной, так и полипептидной природы (в отличие от многих других бактерий, образующих полисахаридную капсулу)

Споры могут располагаться в различных частях материнской клетки (рис. 4): центрально (например, у B. subtilis и B. anthracis, рис. 4,А), терминально (на конце клетки, например у Cl. tetani, рис.4, Г) или субтерминально (ближе к концу клетки, например у Cl. botulinum, Cl. perfringens, B. thuringiensis, B. cereus, рис.4, Б, В) и являются формой сохранения вида в неблагоприятных условиях.

У части спорообразующих бактерий спорообразование может быть этапом жизненного цикла, и далеко не всегда образование спор происходит в неблагоприятных условиях. Для другой части бацилл споры не являются обязательной стадией существования. Последние при благоприятных условиях могут неограниченное время размножаться делением как вегетативные клетки. Образованию спор у этой части бацилл способствует недостаток питательных веществ и накопление в избытке продуктов метаболизма. В зрелых спорах не происходит активных метаболических процессов. Спора содержит значительное количество вещества материнской клетки, мало воды (15-25%), имеет многослойную защитную оболочку и устойчива к действию химических агентов (например, кислот), высоких температур, различным видам облучений, высушиванию.

Терморезистентность спор обусловлена очень низким содержанием воды и, возможно, зависит от содержания особого вещества - дипиколиновой кислоты

Рис. 4. Расположение спор в клетках бактерий. А – центральное, Б, В – субтерминальное, Г – терминальное.

(пиридин-2,6-дикарбоновой кислоты), образующей с ионами кальция хелатные комплексы. Устойчивость спор к кислотам и другим химическим веществам связана с непроницаемостью их многослойной оболочки. Формирование споры осуществляется в несколько этапов.

Этапы образования споры

В течение первых пяти часов споруляции в клетке синтезируется специфическое для спор вещество – дипиколинат кальция, которого нет в вегетативной клетке. При этом происходит накопление белкового материала в месте образования споры.

Формирование споры начинается с неравного деления клетки (рис. 5). При инвагинации цитоплазматической мембраны от материнской клетки отделяется часть протопласта, содержащего генетический материал – нуклеоид, в результате образуется проспора.

Затем протопласт будущей споры окружается цитоплазматической мембраной материнской клетки.

Обе мембраны, окружающие проспору, участвуют в синтезе оболочек споры. Мембрана протопласта споры синтезирует наружу стенку зародышевой клетки, в то время как мембрана материнской клетки участвует в синтезе компонентов коры споры (кортекса). Кортекс формируется между внутренней и наружной мембранами проспоры. Основное вещество кортекса – пептидогликан с более высокой степенью сшивки. Наружная оболочка споры, состоящая из полипептидов и липидов, синтезируется с участием ферментов материнской клетки. Многослойная оболочка споры составляет примерно половину сухой массы зрелой споры (рис. 6).

Рис. 5. Основные этапы образования эндоспор у бактерий.

Рис. 6. Строение зрелой эндоспоры бактерий. 1 – уплотненная цитоплазма с генетическим материалом, окруженная цитоплазматической мембраной; 2 – зародышевая клеточная стенка; 3 – кора споры (кортекс); 4 – белковые оболочки споры (внутренняя и наружная); 5 – экзоспорий.

У некоторых спорообразующих бактерий (например, у B. cereus) спора имеет экзоспорий – дополнительную тонкую полипептидную оболочку, которая также синтезируется материнской клеткой.

Для выявления спор у бактерий применяют специальные сложные методы окраски кислотоустойчивых бактерий, в частности метод Циля-Нильсена. Принцип метода заключается в использовании при окраске мазка споробразующих бактерий фуксина Циля, содержащего фенол (карболовую кислоту), и прогревании мазка над пламенем для разрыхления оболочки споры. При этом окрашиваются как спора, так и вегетативная клетка. При дальнейшей обработке препарата серной кислотой клетка обесцвечивается, а кислотоустойчивая спора сохраняет окраску. После промывания мазка водой его докрашивают метиленовым синим, в результате клетки приобретают синий цвет, а споры – красный.

· род Bacillus