I. Общая характеристика актиномицетов

Лабораторная работа №8

Тема: «ИЗУЧЕНИЕ АКТИНОМИЦЕТОВ КАК ОБЪЕКТА БИОТЕХНОЛОГИИ»

Цель работы: изучить строение актиномицетов – важнейших продуцентов современной биотехнологии.

I. Общая характеристика актиномицетов

Актиномицеты (греч. actis - луч, mycos - гриб) - лучистые грибки - группа микроорганизмов, относящаяся к прокариотам, но имеющая некоторое сходство с грибами. Как и бактерии, все актиномицеты содержат в составе клеточной стенки пептидоглюкан, не имеют дифференцированного ядра, ширина клеток (0,5-1,5 мкм) сходна с бактериальными. Сходство с грибами проявляется в способности клеток ветвиться в виде мицелия и образовывать на концах гиф споры, являющиеся для ряда родов актиномицетов основным способом размножения

Чрезвычайно широкое распространение актиномицетов в природе дает основание полагать, что этим организмам принадлежит большая роль в круговороте веществ, как органических, так и минеральных. Среди актиномицетов имеются аэробы и анаэробы, мезофилы и термофилы. Актиномицеты преимущественно сапрофиты, но среди них есть и паразиты, приносящие вред людям, животным и растениям.

К классу Actinomycetes, кроме типичных актиномицетов, относятся проактиномицеты, микобактерий и микококки. Для всех этих организмов характерно ветвление клеток. Проактиномицеты отличаются от актиномицетов тем, что имеют мицелий только в ранней стадии развития. Молодые нити мицелия вскоре распадаются на палочки и кокки. Проактиномицеты образуют колонии тестообразной консистенции, голые или покрытые налетом воздушного мицелия. Микобактерий можно рассматривать как промежуточную форму между актиномицетами и эубактериями. У микобактерий нет настоящего мицелия, в отдельных случаях наблюдаются нитевидные элементы. Палочковидные клетки микобактерий имеют неправильные очертания, контуры их неровные. В отличие от истинных бактерий клетки микобактерий способны ветвиться.

В работах, посвященных бактериям, микококки рассматриваются как генетически однородная группа. Внешне микококки похожи на микрококки. Иногда микококки образуют палочковидные клетки с ветками.

Первые сведения об актиномицетах появились в 1874 г., когда немецкий ученый Ф. Кон выделил и описал микроб с тонкими ветвящимися нитями. В 1878 г. Ц. Гарц обнаружил нитевидные сплетения с лучистым расположением нитей. Найденный микроорганизм был назван им лучистым грибком — Actinomyces.

Лучистые грибки различаются между собой по своему строению и развитию клеток, морфологически, физиологически, культурально, биохимически. Среди них есть организмы со сложным строением плодоносных органов и организмы весьма упрощенного строения. По этому признаку актиномицеты разделяются на две группы — высшие и низшие формы. К высшим относятся организмы с хорошо развитым мицелием и обладающие особыми органами плодоношения, при помощи которых актиномицеты размножаются. В эту группу входит большинство основных семейств и родов, составляющих класс Actinomycetes. К низшим формам относятся организмы, не образующие мицелия и имеющие палочковидные и кокковидные клетки.

Низшие формы актиномицетов - проактиномицеты и коринеформные бактерии - включают такие роды, как Mycobacterium, Nocardia, Arthrobacter, Corynebacterium и др. Это одноклеточные формы, у которых наблюдается тенденция к образованию мицелия или клеток с изменчивой неправильной формой в молодых культурах. С возрастом клетки большинства видов рас­падаются на кокковидные или овальные формы. Плеоморфизм (морфологичес­кое многообразие) характерен для всех видов, размножение происходит делением клеток, фрагментацией мицелия или образованием спор. Так, у некоторых видов микобактерий споры формируются из отдельных фрагментов цитоплазмы, покрываются собственной оболочкой; по мере их созревания оболочка материнской клетки разрушается, и споры освобождаются. В клетках таких микобактерий всегда образуются несколько спор, поэтому для представителей этого рода спорообразование можно рассматривать как способ размножения. Практическое применение из этой группы микроорганизмов нашли многие виды рода Corynebacterium, являющиеся продуцентами аминокислот. Кроме плеоморфизма, для коринебактерий характерно "защел­кивание" клеток при их делении. Оно происходит из-за того, что соединяющая дочерние клетки перегородка расслаивается на разных сторонах с разной скоростью, так что клетки оказываются под углом друг к другу. Наряду с этим наблюдается и множественное деление клеток, при котором из одной длинной палочки получается несколько коротких (рисунок 1).

 

 

Рисунок -1 Актиномицеты: 1 - коринебактерии; 2 - микобактерии;

3 - стрептомицеты - мицелий и форма спорофоры

 

Истинные актиномицеты или эуактиномицеты объединяются в несколько родов. Один из них - род Streptomyces. Эти микроорганизмы образуют сильно разветвленный мицелий, не имеющий поперечных перегородок, он частично врастает в питательную среду, образуя плотный субстратный мицелий, который трудно отделяется бактериологической петлей. Над поверхностью субстрата образуется воздушный мицелий. Имеются особые воздушные гифы (спорофоры), от которых отшнуровываются споры, служащие для распространения вида. Строение этих спорофор (прямые, волнистые, спиральные, собранные в пучки, мутовчатые и т.д.) служит одним из сис­тематических признаков стрептомицетов. Споры стрептомицетов неустойчивы к нагреванию, однако в сухом состоянии могут длительное время сохранять жизнеспособность. Мицелий у истинных актиномицетов сохраняется втечение всего жизненного цикла, расчленения с возрастом на кокки и палочки не наблюдается. Многие стрептомицеты образуют пигменты, окрашивающие колонии в самые разные цвета, часто пигменты выделяются в среду. Большинство стрептомицетов продуцируют биологически активные вещества с антибиотическими свойствами, некоторые из которых нашли применение в медицине (стрептомицин, тетрациклины и т.д.).