для каких бактерий характерно терминальное расположение спор
Б. нейротоксин
В. стрептолизин О и S
28. Для каких бактерий характерно терминальное расположение спор, придающее им вид “барабанных палочек”:
29. Какие из перечисленных мероприятий могут предотвратить развитие столбняка:
А. введение гипериммунного иммуноглобулина;
Б. транспланцентарный перенос антитоксических антител
В. иммунизация столбнячным анатоксином
Г. применение специфических химиопрепаратов, уничтожающих клостридии
Д. применение антибиотиков
30. Для Candida характерны:
А. овальная форма клеток
Г. размножение почкованием
31. Какие виды микроорганизмов являются возбудителями неклостридиальной анаэробной инфекции:
А. стафилококк
32. Для микробиологической диагностики кандидозов применяют:
А. микроскопический метод
Б. микологический метод
В. серологический метод
33. Микробиологические методы диагностики инфекций, вызванных бактериями рода Кlebsiellae:
А. повторное выделение возбудителя из очагов поражения
Б. массивное выделение возбудителй
В. серологическое подтверждение, обнаружение специфических антител в сыворотке больного
Г. биологический метод
34. Морфологические и тинкториальные свойства клебсиелл:
А. кокки
35. Основные свойства возбудителей газовой анаэробной инфекции:
А. распространяется контактным путем
Б. способны вызывать глубокие некротические процессы в тканях
В. образуют экзотоксины
Г. образуют эндотоксины
Д. являются постоянными обитателями почвы
36. Особенности заболевания столбняком у человека:
А. оставляет после себя непродолжительный антитоксический иммунитет
Б. характеризуется рецидивирующим течением
В. летальность при заболевании низкая
Г. характерен «нисходящий» столбняк
Д. характерен «восходящий» столбняк
37. Дифференцировка бактероидов от фузобактерий:
А. растут на средах с 20% желчью
Б. по расщеплению инулина
В. не растут на средах с бриллиантовым зеленым
Г. разжижению желатина
Д. по характеру роста на кровяном агаре
38. Иммунопрофилактика столбняка проводится:
А. столбнячным анатоксином
Б. столбнячным антитоксином
В. противостолбнячной сывороткой
39. Микробиологическая диагностика столбняка проводится:
Споруляция бактерий. Стадии споруляции у бактерий. Расположение спор у бактерий
Споры
Одной из особенностей микроорганизмов является их способность к спорообразованию. Споры образуются при неблагоприятных условиях существования (высушивание, недостаток питательных веществ, изменение рН среды и т. д.), причем из одной клетки формируется только одна спора. Таким образом, образование спор не связано с процессом размножения, а является своеобразным приспособлением к переживанию в неблагоприятных условиях. По принятой номенклатуре спорообразующие аэробы носят название бацилл, а спорообразующие анаэробы — клостридии.
Процесс спорообразования проходит ряд стадий, в течение которых в определенном месте клетки цитоплазма, нуклеоид, рибосомы концентрируются, уплотняются, покрываются мембраной, а затем плотной, плохо проницаемой многослойной оболочкой, включающей кальциевые соли дипиколиновой кислоты, обусловливающей термоустойчивость спор. Споры длительное время могут сохраняться в покое, оставаясь жизнеспособными. Так, в почве споры патогенных микроорганизмов (возбудителя сибирской язвы, столбняка и др.) могут сохраняться десятками лет. При попадании в благоприятную среду споры очень быстро прорастают — из 1 споры возникает 1 бактериальная клетка, которая начинает размножаться.
Спорообразование — видовое свойство палочек, а форма и расположение формирующейся споры по отношению к вегетативной части клетки является дифференциально-диагностическим признаком. Форма спор может быть овальной или круглой, расположение центральное (возбудитель сибирской язвы), субтерминальное— ближе к концу палочки (возбудители газовой гангрены, ботулизма) и терминальное — на конце (возбудитель столбняка).
В зрелой споре различимы: центральный, плохо окрашиваемый участок (спороплазма), двухслойная ЦПМ и оболочка споры.
Спороплазма (протопласт споры) включает цитоплазму, бактериальную хромосому, системы белкового синтеза и некоторые другие (например, анаэробного энергообразования).
Оболочка споры двухслойная: пространство между слоями заполняют гликопептидные полимеры, сходные с пептидогликанами, образующие сетчатую структуру (кортекс), проявляющую высокую чувствительность к лизоциму. Внутренний слой (стенка споры) образован пептидогликанами, аналогичными таковым \ вегетирующей клетки. Внешний слой (собственно оболочка) образуют кератиноподобные белковые структуры с низкой проницаемостью.
Процесс споруляции (спорообразования) начинается сразу после возникновения дефицита питательных веществ и продолжается приблизительно 8 ч. Никаких внешних источников питания или энергии при этом не требуется. Споруляцию стимулирует внесение в среду глюкозы, фосфора и NH4; угнетает внесение пептона, лактозы, NaCl, CaCl2 (у бактерий рода Bacillus— DL-аланина).
Споруляция контролируется особыми генами. Их число вариабельно у различных видов и может достигать 70. Детали спорообразования служат видовыми признаками, но его принципиальные закономерности одинаковы для всех бактерий.
1.Подготовительная стадия споруляции сопровождается прекращением деления и увеличением количества липидных включений.
Стадия предспоры споруляции обычно начинается бурно. В клетке появляется эллиптическая оболочка, окружающая участок цитоплазмы с изменёнными плотностью и тинкториальными свойствами. Подобное образование обозначают терминами «предспора», или «примордиальная спора».
1.Третья стадия споруляции включает появление оболочки (обычно в течение 10 мин после образования предспоры) и ещё большее увеличение коэффициента светопреломления.
1.Стадия созревания споры сопровождается её уплотнением и снижением метаболической активности клетки.
У видов Bacillus диаметр споры не превышает ширины клетки, тогда как у многих видов Clostridium — значительно превышает. В ряде случаев клетка приобретает весьма характерный вид, нередко являющийся диагностическим признаком. Например, терминально расположенные споры у возбудителя столбняка придают бактериям вид «теннисных ракеток».
Поскольку споры сильно преломляют свет, то распознавание их при микроскопии не представляет затруднений, В спорных случаях прибегают к специальным методам окрашивания.
40. Какие факторы обусловливают резистентность бактерий к Лекарственным Средствам?
А. Наличие плазмид лекарственной устойчивости.
Б. Уменьшение количества либо полное отсутствие рецепторов для взаимодействия препарата с микробной клеткой.
В. Индуцированная применением антимикробных препаратов селекция устойчивых штаммов.
Г. Спонтанные мутации генома бактерии и/или хозяина.
Д. Замедление транспорта препарата в клетку.
Е. Все вышеперечисленные.
41. Какие из свойств характерны для золотистого стафилококка? А. Ферментация маннита в анаэробных условиях.
Б. Гемолитическая активность.
В. Коагулазная активность.
Г. Каталазная активность.
Д. β-лактамазная активность.
Е. Образование жёлтого пигмента.
42. Для каких бактерий характерно терминальное расположение спор, придающее им вид «барабанных палочек»?
43. В какой стадии клеточного цикла Clostridium tetani происходит образование нейротоксина?
Б. В логарифмической фазе.
Г. В фазе смерти клетки.
Д. При прорастании споры.
Е. В фазе спорообразования.
44. Укажите основные факторы патогенности возбудителя ботулизма.
Д. Протеолитические ферменты.
45. Какие виды клостридий вызывают развитие газовой анаэробной инфекции?
46. Какие из нижеперечисленных микроорганизмов образуют гранулы жёлтого цвета в отделяемом из очагов поражений, что служит их дифференциально-диагностическим признаком?
Б. Mycobacterium tuberculosis.
47. Какой фактор определяет способность Neisseria gonorrhoeae инфицировать эпителий мочеиспускательного канала?
А. Ферменты, расщепляющие молекулы АТ.
Б. Антифагоцитарное действие капсульных полисахаридов.
В. Способность выживать и размножаться внутри клеток.
Г. Пили и микроворсинки, обусловливающие адгезию бактерий к эпителиальным клеткам
Д. Устойчивость к бактерицидным факторам сыворотки крови.
Е. Цитотоксин, разрушающий эпителиальные клетки.
48. Укажите основной фактор вирулентности менингококка.
Б. Антифагоцитарные свойства капсулы.
В. Белки клеточной стенки.
Г. Способность к выживанию внутри клетки.
Д. Ворсинки, обеспечивающие адгезию на эпителии.
49. Что представляет собой вакцина БЦЖ, используемая для иммунопрофилактики туберкулёз.
А. Убитая культура Mycobacterium tuberculosis.
Б. Убитая культура Mycobacterium bovis.
В. Ослабленная культура Mycobacterium tuberculosis.
Г. Ослабленная культура Mycobacterium bovis.
50. Укажите основные факторы патогенности синегнойной палочки.
Д. Протеолитические ферменты.
51. Укажите характерные свойства возбудителя классической холеры. А. Чувствительность к полимиксину.
Б. Агглютинация 01-антисывороткой.
В. Гемолитическая активность.
Г. Чувствительность к бактериофагу IV группы Мукерджи.
Д. Образование экзотоксина.
Е. Образование эндотоксина.
52. Какая из нижеперечисленных бактерий выступает возбудителем мягкого шанкра?
А. Haemophilus influenzae биовар aegyptius.
В. Yersinia pseudotuberculosis.
53.Укажите микробиологические методы, используемые для лабораторной диагностики сибирской язвы.
54. Каков основной путь заражения человека лептоспирами?
А. Через укусы кровососущих членистоногих.
Б. При употреблении инфицированной воды.
В. При контактах с мочой больного животного.
Г. Воздушно-капельный путь.
Д. С инфицированной пищей.
Е. Через укусы больного животного.
55. Какая бактерия вызывает лаймоборрелиоз?
56. Какой лабораторный тест считают ключевым для дифференцировки Mycobacterium tuberculosis от прочих микобактерий?
А. Ферментация эритрола.
Б. Гидролиз миколевой кислоты.
В. Образование пигмента на свету.
Г. Образование никотиновой кислоты.
Д. Окраска по Цилю-Нильсену.
Е. Окраска по Граму.
57. Укажите неверное утверждение относительно туберкулиновой пробы.
А. Пробу считают положительной при появлении папулы, превышающей по размерам 10 мм
Б.Наибольшее распространение нашло внутрикожное введение туберкулина (реакция Манту
В. Повторное введение туберкулина способно вызвать конверсию отрицательной пробы в положительную.
Г. Отрицательный результат не следует рассматривать как факт, указывающий на отсутствие туберкулёзного процесса.
Д. Проба имеет больше эпидемиологическое, чем диагностическое значение.
Е. Положительная туберкулиновая проба указывает на активный туберкулёзный процесс.
Субтерминальное расположение споры
Бактерии, образующие капсулу
Основные свойства капсулы бактерии:
§ различима в мазках-отпечатках и при специальных методах окраски;
§ предохраняет бактерию от фагоцитоза, бактериофагов, антибиотиков и др. неблагоприятных факторов;
§ источник запаса питательных веществ для бактерий;
§ препятствует высыханию бактерии.
Основное предназначение капсул — защита бактерий от фагоцитоза.
Капсулы могут быть состоять из полисахаридов (пневмококки) или белков (возбудитель сибирской язвы).
Большинство бактерий, особенно патогенных, образует капсулу только в организме человека или животных. Однако существует род истинно капсульных бактерий (Klebsiella), представители которого образуют капсулу и при культивировании на искусственных питательных средах.
Некоторые бактерии могут образовывать микрокапсулу (выявляется только при электронной микроскопии), например, эшерихии, микобактерии.
При окраске мазков по Граму истинно капсульные бактерии имеют характерное взаиморасположение (на расстоянии друг от друга).
При световой микроскопии капсулы четко не видны, в связи с чем наличие капсул у бактерий выявляется с помощью специальных методов окраски, например, по методу Михина или Романовскому-Гимзе.
Для выявления капсул и бактерий, образующих их в организме, используют либо микроскопию мазков, приготовленных из патологического материала или мазков — отпечатков из органов погибших животных.
Споры бактерий представляют собой бактериальные клет-ки в состоянии анабиоза и образуются при неблагоприятных условиях внешней среды.
Споры располагаются внутри бактериальной клетки терминально, субтерминально, центрально, иногда латерально.
Расположение спор: 1, 4 – центральное; 2, 3, 5 – терминальное; 6 – латеральное;
Субтерминальное
В процессе спорообразования бактериальная клетка почти полностью теряет воду, сморщивается, клеточная стенка уплотняется. Появляется новое вещество — дипиколинат кальция, которое образует комплексы с биополимерами клетки, устойчивые к действию температуры и ультрафиолетовых лучей.
В окружающей среде споры бактерий могут сохраняться годами, но при попадании в благоприятные условия спора впитывает влагу, комплексы распадаются, дипиколинат разрушается, и спора превращается в вегетативную (способную размножаться) клетку. Бактерии в споровой форме не размножаются.
Поэтому, спору следует рассматривать не как способ размножения, а только как форму существования бактериальной клетки в неблагоприятных условиях.
Бактериальные эндоспоры (греч. spora – семя) – уникальные по структуре и свойствам образования, характеризующиеся высокой устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды. Οʜᴎ не похожи на споры других микроорганизмов, тем более на споры растений.
Спорообразование не является способом размножения. Бактериальные эндоспоры — ϶ᴛᴏ одна из стадий развития бактерий, выработанная в процессе длительной эволюции в борьбе за сохранение вида.
Из одной вегетативной клетки формируется только одна спора. Способность к спорообразованию предопределена генетически. Но споры образуются в условиях, неблагоприятных для роста и размножения бактерий (неблагоприятные температурные условия, высушивание, недостаток питательных веществ, изменение рН среды и т.д.).
В клетке имеется два набора генов – один кодирует вегетативный рост, другой – спорообразование (эта группа генов принято называть спорулон).
Бактериальная клетка, в которой формируется спора, принято называть спорангием.
Процесс спорообразования составляет от полутора часов до суток, а иногда и более. Спорообразование (споруляция) происходит как в естественных условиях, так и при выращивании на питательных средах. Спорообразование начинается с прекращения роста клетки. Изменяется направленность метаболических процессов – происходит перестройка белков клетки, часть из них синтезируется заново из внутреннего фонда свободных аминокислот; расходуются имеющиеся запасные вещества.
Спорообразование происходит в несколько стадий (рисунок А.4):
1. Нуклеоид вегетативной клетки приобретает компактную палочковидную форму, происходит перестройка белков.
2. Отделяется полярный нуклеоид. В результате инвагинации ЦПМ часть протопласта отделяется от материнской клетки, образуется спроруляционная перегородка, которая в дальнейшем деформируется и превращается в одну из оболочек споры, появляется протопласт споры.
Протопласт споры окружается протопластом материнской клетки и образуется округлая проспора, окруженная двумя мембранами – внутренней и внешней, обращенной своим наружным слоем внутрь клетки. Проспора отделяется от мембраны материнской клетки и либо остается у полюса клетки, либо перемещается к ее центру. Из материнской клетки в проспору поступают некоторые аминокислоты, дипиколиноваякислота (С7Н5О4) – она отсутствует в вегетативной клетке, ионы кальция; образуется комплекс Са2+ с дипиколиновой кислотой.
На второй и третьей стадиях начинают синтезироваться белки покровов споры.
4. Между двумя мембранами проспоры начинается образование муреинового слоя, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ завершается образованием толстого слоя кортекса(или коры). Одновременно с кортексом или раньше (у некоторых бактерий) на наружной стороне внешней мембраны проспоры со стороны полюса клетки начинает образовываться экзоспориум, который затем покрывает спору.
Экзоспориум выявляется не у всех бактерий.
5. Происходит образование покровов споры, электронно-плотной наружной оболочки споры.
Все внутренние оболочки споры имеют гладкие поверхности, а наружная (или внешняя) оболочка характеризуется неровной поверхностью. Она определяет своеобразие поверхности спор разных видов бактерий. Число и строение слоистых покровов у разных видов бактерий различно.
6. Заканчивается формирование споры, появляется ее уникальное свойство – термоустойчивость.
Зрелая спора имеет характерную для каждого вида бактерий форму, размеры, занимает соответствующее положение в клетке. Далее происходит освобождение споры от остатков материнской клетки (путем гибели и лизиса материнской клетки).
Положение споры в клетке: бациллярное, когда спора локализуется в клетке центрально, эксцентрально или терминально и клетка не изменяет свою форму (характерно для аэробных бактерий рода Bacillus);клостридиальное, когда при формировании споры клетка приобретает вид веретена – эндоспора располагается в утолщенной части клетки центрально или эксцентрально; плектридиальное, когда спора локализуется терминально, в месте ее расположения клетка расширяется и приобретает вид барабанной палочки или ракетки (рисунок А.5).
Клостридиальный и плектридиальный типы расположения эндоспор свойственны анаэробным бактериям рода Clostridium.
Строение зрелой споры. Строение зрелой споры разных видов бактерий однотипно (рисунок А.6). Спороплазма (или сердцевина) содержит нуклеиновые кислоты и белки (суммарно до 50-60% сухого вещества споры), дипиколиновую кислоту (5-25%), ионы Са2+ (до 2%), ферменты (большинство из них не отличается от ферментов вегетативной клетки, но они неактивны), липиды и др.
вещества, содержит также одну или несколько копий хромосом и рибосомы. Дипиколинат кальция заполняет пространство между макромолекулами спороплазмы, препятствуя их взаимодействию.
Термоустойчивость спор.
Эндоспоры характеризуются высокой термоустойчивостью (выдерживают кипячение от нескольких минут до нескольких часов). Термоустойчивость обусловлена наличием специфического для эндоспор соединения — дипиколината кальция (отсутствует в вегетативной клетке, возникает непосредственно перед появлением термоустойчивости и исчезает при прорастании споры).
Споруляция бактерий. Стадии споруляции у бактерий. Расположение спор у бактерий
Термоустойчивость также обуславливает малое содержание воды (на 20-35% меньше, чем в вегетативной клетке), наличие многочисленных оболочек, особенность кортекса, большое содержание липидов.
Эндоспоры присущи грамположительным бактериям (исключение составляют бактерии рода Desulfotomaculum). Как правило, извитые и кокковидные формы эндоспор не образуют (исключение род Sporosarcina).
Описано более 15 родов бактерий, образующих споры (Bacillus, Clostridium, Sporolactobacillus, Oscillospora и др.). Для бактерий спорообразование не является обязательным этапом жизненного цикла, так как при благоприятных условиях они могут долгое время развиваться без образования спор.
Есть мутанты, не образующие спор.
Прорастание спор. Процесс прорастания спор протекает в несколько этапов.
1. Активация прорастания отражает готовность спор к прорастанию.
Она происходит в процессе старения споры (необратима), под воздействием редуцирующих веществ, повышенных температур, при снижении рН. Основные свойства споры сохраняются, но увеличивается численность спор, способных к прорастанию. Наиболее часто используется тепловая обработка – прогрев спор в течение некоторого времени при высокой сублетальной температуре.
2. Инициация прорастания (необратима), при которой снижается устойчивость спор к прогреванию, краскам, высушиванию.
Споры теряют термоустойчивость и светопреломление. Эти процессы сопровождаются выделением (до 30%) веществ споры – дипиколината кальция, глюкозамина, диаминопимелиновой кислоты, некоторых аминокислот.
Низкомолекулярные белки споры разрушаются специальной споровой протеазой. Стадия длится несколько минут.
3. Собственно прорастание. В этой стадии происходит активный синтез белка и РНК, репликация ДНК, лизис оболочек споры, их разрыв в какой-нибудь точке споры и появление «ростка» новой клетки. Чаще всего спора прорастает полярно или латерально.
Далее следует удлинение ростка и формирование полноценной вегетативной клетки. Процесс прорастания в среднем происходит за 2-3 ч (рисунок А.4)..
Цисты (лат. cista – ящик) — это округлые светопреломляющие образования, содержащие цитоплазму с нуклеоидом, окруженную ЦПМ с двумя оболочками — внутренней толстой и внешней многослойной.
В цисту превращается вся бактериальная клетка. Цисты возникают в старых культурах. Οʜᴎ содержат много липидов. Цисты более устойчивы, чем вегетативные клетки к высушиванию, механическим воздействиям, лизоциму, слабо устойчивы к температуре. В благоприятных условиях (при наличии источника углерода) цисты прорастают. Цисты образуют некоторые метилотрофные бактерии, спирохеты, бактерии родов Azotobacter, Bdellovibrio.
Споры как фактор защиты и размножения у микроорганизмов
Споры – своеобразная форма покоящихся фирмикутных бактерий, т. е. бактерий с грамположительным типом строения клеточной стенки. Споры образуются при неблагоприятных условиях существования бактерий, сопровождающихся высушиванием, дефицитом питательных веществ и т. д. При этом внутри одной бактерии образуется одна спора. Поэтому образование спор способствует сохранению вида и не является способом размножения, как у грибов.
Спорообразующие аэробные бактерии, у которых размер споры не превышает диаметра клетки, называются бациллами, а спорообразующие анаэробные бактерии, у которых размер споры превышает диаметр клетки и они поэтому принимают форму веретена, называются клостридиями (от лат. clostridium. веретено).
Процесс спорообразования проходит ряд стадий, в течение которых часть цитоплазмы и хромосома отделяются, окружаясь цитоплазматической мембраной; образуется проспора, затем формируется многослойная плохо проницаемая оболочка. Спорообразование сопровождается интенсивным потреблением проспорой, а затем формирующейся оболочкой споры дипиколиновой кислоты и ионов кальция. После формирования всех структур спора приобретает термоустойчивость, которую связывают с наличием дипиколината кальция.
Спорообразование, форма и расположение спор в клетке (вегетативной) являются видовым свойством бактерий, что позволяет отличать их друг от друга.
Форма спор может быть овальной, шаровидной; расположение в клетке терминальное, на конце палочки (возбудитель столбняка), субтерминальное, ближе к концу палочки (возбудители ботулизма, газовой гангрены) и центральное (сибиреязвенная бацилла).
Специфические элементы споры, включая многослойную оболочку и дипиколинат кальция, обусловливают ее свойства: она долго может сохраняться в почве, например возбудители сибирской язвы и столбняка, десятки лет.
В благоприятных условиях они прорастают, проходя три стадии: активацию, инициацию, вырастания. При этом из одной споры образуется одна бактерия. Активация — готовность к прорастанию. Она ускоряется при прогревании при температуре 60-80 °С. Инициация прорастания длится несколько минут. Вырастание характеризуется быстрым ростом, сопровождающимся разрушением оболочки споры и выходом проростка.
Вегетативные клетки прокариот для перенесения неблагоприятных условий образуют специфические клетки (эндоспоры), обладающие повышенной устойчивостью.
В основе морфологического дифференцирования лежат биохимические процессы, запрограммированные соответствующей генетической информацией. Образование эндоспор происходит только у прокариот.
Эндоспора формируется внутри материнской клетки (спорангия), обладает специфическими структурами: многослойными белковыми покровами, наружной и внутренней мембранами, кортексом.
Рис. 1. Схема образования споры
а и б – образование септы; в и г – окружение протопласта споры протопластом материнской клетки; д – образование кортекса и оболочек споры; е – схема строения зрелой споры; 1 – экзоспориум; 2 – наружная оболочка споры; 3 – внутренняя оболочка споры; 4 – кортекс; 5 – клеточная стенка зародыша; 6 – цитоплазматическая мембрана; 7 – цитоплазма с ядерным веществом
Формирование споры начинается с того, что у одного из полюсов клетки происходит уплотнение цитоплазмы, которая вместе с генетическим материалом, представляющим собой одну или несколько полностью реплицированных хромосом, обособляется от остального клеточного содержимого с помощью перегородки.
Последняя формируется впячиванием внутрь клетки ЦПМ. Мембрана нарастает от периферии к центру, где срастается, что приводит к образованию споровой перегородки. Эта стадия формирования споры напоминает клеточное деление путем образования поперечной перегородки. Следующий этап формирования споры — «обрастание» отсеченного участка клеточной цитоплазмы с ядерным материалом мембраной вегетативной клетки, конечным результатом которого является образование проспоры — структуры, расположенной внутри материнской клетки и полностью отделенной от нее двумя элементарными мембранами: наружной и внутренней по отношению к проспоре.
Описанные выше этапы формирования споры (вплоть до образования проспоры) обратимы.
Оказалось, что если к спорулирующей культуре добавить антибиотик хлорамфеникол (ингибитор белкового синтеза и, следовательно, ингибитор синтеза мембранных белков), то можно остановить «обрастание» клеточной мембраной отсеченного септой участка цитоплазмы, и процесс спорообразования превратится в процесс клеточного деления. (Между двумя мембранами септы откладывается материал клеточной стенки.) После образования проспоры дальнейшие этапы спорообразования уже необратимы.
Между наружным и внутренним мембранными слоями проспоры начинается формирование кортикального слоя (кортекса).
Затем поверх наружной мембраны проспоры синтезируются споровые покровы, состоящие из нескольких слоев, число, толщина и строение которых различны у разных видов спорообразующих бактерий. В формировании слоев споровых покровов принимает участие как наружная мембрана споры, так и протопласт материнской клетки.
У многих бактерий поверх покровов споры формируется еще одна структура — экзоспориум, строение которого различно в зависимости от вида бактерий.
Часто экзоспориум многослойный, с характерной для каждого слоя тонкой структурой.
Все слои, окружающие протопласт эндоспоры, находятся внутри материнской клетки.
На их долю приходится примерно половина сухого вещества споры.
После сформирования споры происходит разрушение (лизис) «материнской» клеточной стенки и спора выходит в среду.
Спорообразование сопровождается активным синтезом белка.
Белки эндоспор в отличие от белков вегетативных клеток богаты цистеином и гидрофобными аминокислотами, с чем связывают устойчивость спор к действию неблагоприятных факторов. Содержание ДНК в споре несколько ниже, чем в исходной вегетативной клетке, поскольку в спору переходит лишь часть генетического материала материнской клетки. Генетический материал поступает в спору в виде полностью реплицированных молекул ДНК.
Споры некоторых видов содержат по 2 или 3 копии хромосомы. Содержание РНК в спорах ниже, чем в вегетативных клетках, и РНК в значительной степени при спорообразовании синтезируется заново.
Одним из характерных процессов, сопровождающих образование эндоспор, является накопление в них дипиколиновой кислоты и ионов кальция в эквимолярных количествах.
Эти соединения образуют комплекс, локализованный в сердцевине споры. Помимо Са2+ в эндоспорах обнаружено повышенное содержание других катионов (Mg2+, Mn2+, К+), с которыми связывают пребывание спор в состоянии покоя и их термоустойчивость.
Существенные отличия эндоспор от вегетативных клеток выявляются при изучении химического состава отдельных споровых структур.
Экзоспориум состоит из липидов и белков и, вероятно, выполняет функцию дополнительного барьера, защищающего спору от внешних воздействий, а также регулирующего проникновение в нее различных веществ. Однако никаких данных, подтверждающих эти предположения, пока нет.
Механическое удаление экзоспориума не приводит к какому-либо повреждению спор. Они обнаруживают такую же способность к прорастанию, как и споры с неудаленным экзоспориумом.
Споровые покровы в основном состоят из белков и в небольшом количестве из липидов и гликолипидов.
Белки покровов обладают высокой устойчивостью к неблагоприятным условиям и обеспечивают спорам защиту от действия литических ферментов, других повреждающих факторов, а также предохраняют спору от преждевременного прорастания. Оказалось, что споры мутантов, лишенные покровов, прорастают сразу же после выхода из материнской клетки, даже если условия для последующего роста неблагоприятны.
Кортекс построен в основном из молекул особого типа пептидогликана. При прорастании споры из части кортекса, прилегающей к внутренней споровой мембране, формируется клеточная стенка вегетативной клетки.
В отличие от эндоспор, образующихся внутри материнской клетки и окруженных двумя элементарными мембранами, экзоспоры бактерий из рода Methylosinus и Rhodomicrobium формируются в результате отпочкования от одного из полюсов материнской клетки.
Образование экзоспор сопровождается уплотнением и утолщением клеточной стенки. У экзоспор отсутствуют дипиколиновая кислота и характерные для эндоспор структуры (кортекс, экзоспориум).
Эндоспоры устойчивым к повышенным температурам, дозам радиации, которые летальны для вегетативных клеток. К спорообразующим бактериям относится большое число прокариот из 15 родов. Все они имеют клеточную стенку, характерную для грампложительных прокариот. В каждой бактериальной клетке образуется, как правило, одна эндоспора.
Эндоспоры прокариот характеризуются очень низким уровнем метаболизма, они очень устойчивы к воздействию факторов внешней среды: высоким и низким температурам, обезвоживанию, литическим факторам, высокой кислотности среды, радиации, механическим воздействиям и т.п.
Механизмы устойчивости эндоспор пока мало изучены. Считается, что эндоспорам прокариот придают устойчивость обезвоженное состояние цитоплазмы, термостойкость споровых ферментов, наличие дипиколиновой кислоты и большое количество двухвалентных катионов. Устойчивости эндоспор способствуют также поверхностные структуры: мембраны, кортекс, покровы, механически защищающие содержимое эндоспоры от проникновения извне агрессивных веществ.
Сформировавшиеся покоящиеся эндоспоры могут находиться в жизнеспособном состоянии в течении разного времени: от нескольких суток до 1000 лет и более.
При микроскопическом исследовании эндоспоры хорошо видны.
Споры и спорообразование в жизни бактерий
В сомнительных случаях можно использовать специальное окрашивание, для чего фиксированный препарат надо прокипятить с карболовым раствором фуксина. Эндоспоры прочно связывают краситель и не обесцвечиваются даже при обработке этанолом или уксусной кислотой; все остальное содержимое клетки при этом обесцвечивается. Основное функциональное отличие спор у бактерий и грибов: у бактерий споры обеспечивают переживание в неблагоприятных условиях окружающей среды, у грибов образование спор – способ раз.