Морфологическая характеристика и классификация
Поверхностные слизистые структуры бактериальной клетки принято разделять в зависимости от их толщины и способности визуализироваться в микроскопе.
Макрокапсула представляет собой выраженный слизистый слой, который прочно прикреплен к клеточной стенке и имеет четкие очертания. Главным размерным критерием для ее выделения служит толщина, превышающая 0,2 мкм. Такие габариты позволяют без труда обнаруживать данную структуру при обычной световой микроскопии с использованием специальных методов окраски.
В противоположность ей существует микрокапсула. Это аналогичное слизистое образование на поверхности клетки, однако толщина ее слоя составляет менее 0,2 мкм. Из-за столь малых размеров микрокапсулу невозможно рассмотреть в обычный световой микроскоп; для ее выявления требуется применение методов электронной микроскопии.
Химический состав
С точки зрения биохимии, основным строительным материалом бактериальных капсул выступают углеводы, а именно — экзополисахариды. Они формируют плотный гидрофильный каркас вокруг клетки.
Однако в микробиологии существуют важные исключения. Наиболее известным клиническим примером является возбудитель сибирской язвы — Bacillus anthracis. В отличие от подавляющего большинства других микроорганизмов, капсула этой бациллы имеет полипептидную природу: она построена из полимерных молекул D-глутаминовой кислоты. Это придает ей специфические свойства и играет важную роль в патогенезе заболевания.
Слизь и гликокаликс: отличия от истинной капсулы
Помимо плотно связанной капсулы, бактерии могут формировать менее структурированные поверхностные слои, такие как слизь и гликокаликс.
- Слизь — это мукоидные экзополисахариды, которые, в отличие от капсулы, не имеют четких внешних границ и способны легко растворяться в водной среде.
- Гликокаликс — это специфический термин для обозначения тех экзополисахаридов, главная задача которых заключается в обеспечении адгезии, то есть прилипании микробной клетки к различным поверхностям и субстратам.
Образование этих веществ может происходить двумя путями. Первый — непосредственный синтез экзополисахаридов самой микробной клеткой. Второй — выработка бактериями внеклеточных ферментов, которые расщепляют дисахариды из окружающей среды, в результате чего образуются такие полимеры, как леваны и декстраны.
Ярким клиническим примером интенсивного слизеобразования служат мукоидные штаммы синегнойной палочки (Pseudomonas aeruginosa). Эти микроорганизмы в большом количестве продуцируют слизь и чрезвычайно часто высеваются из мокроты пациентов, страдающих кистозным фиброзом (муковисцидозом).
Защитные функции поверхностных структур
Как капсула, так и слизистые слои выполняют важнейшую роль в выживании бактерий, обеспечивая комплексную защиту благодаря своим особым физико-химическим характеристикам.
- Защита от высыхания. Благодаря выраженной гидрофильности капсула способна удерживать внутри себя значительные объемы воды. Это спасает бактериальную клетку от потери влаги в неблагоприятных условиях.
- Механическая защита. Слизистый слой работает как амортизатор, предохраняя хрупкие клеточные структуры от прямого физического повреждения.
- Биологическая защита. Это, пожалуй, наиболее значимая функция с точки зрения медицины. Капсула становится мощным барьером на пути факторов иммунной системы макроорганизма. Ее ключевая задача — препятствовать фагоцитозу, не давая иммунным клеткам захватить и уничтожить бактерию. Кроме того, этот слой надежно защищает клетку от проникновения специфических вирусов — бактериофагов.
Лабораторная диагностика и антигенные свойства
Полноценное образование капсулы сильно зависит от условий обитания бактерии. Как правило, она отлично формируется непосредственно внутри организма хозяина (что легко заметить при исследовании мазков из патологического материала). При выращивании же микроорганизмов в чистых культурах на искусственных питательных средах капсулообразование происходит значительно реже.
Для визуализации капсулы в лаборатории традиционно используют метод Бурри—Гинса. Этот метод основан на принципе негативного контрастирования. В ходе окраски применяется тушь, которая создает темный непроницаемый фон. Сама капсула при этом не воспринимает краситель и остается прозрачной, что позволяет наблюдать ее в микроскоп как отчетливый светлый ореол, окружающий тело бактерии.
Кроме того, капсула обладает выраженными антигенными свойствами. Если добавить к микроорганизмам специфические антитела, направленные против капсульных антигенов, происходит так называемая реакция набухания капсулы. Этот феномен активно применяется в микробиологической практике для точной идентификации различных видов бактерий.
Для запоминания метода окраски макрокапсулы: «Бурри-Гинс рисует тушью светлый нимб вокруг бактерии» (суть негативного контрастирования).
Вопросы с занятий и экзамена
В чем заключается главное отличие макрокапсулы от микрокапсулы?
Основное отличие — это размерный критерий. Макрокапсула имеет толщину более 0,2 мкм и видна в световой микроскоп, тогда как микрокапсула тоньше 0,2 мкм и выявляется исключительно с помощью электронной микроскопии.
Из каких веществ состоит бактериальная капсула?
У подавляющего большинства бактерий капсула образована экзополисахаридами. Исключением является сибиреязвенная бацилла (Bacillus anthracis), у которой капсула состоит из полипептидов — полимеров D-глутаминовой кислоты.
Чем капсула отличается от слизи?
Капсула плотно связана с клеточной стенкой и имеет четко очерченные внешние границы. Слизь же растворима в воде и не обладает строгими структурными границами.
Как метод Бурри—Гинса помогает увидеть капсулу?
Метод использует принцип негативного контрастирования: тушь закрашивает фон в темный цвет, а сама капсула, не воспринимая краску, выглядит как светлый прозрачный ореол вокруг микроорганизма.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы формирования декстранов и леванов под действием внеклеточных ферментов
- Патогенез мукоидных штаммов Pseudomonas aeruginosa при муковисцидозе
- Иммунологические механизмы реакции набухания капсулы
- Молекулярные основы антифагоцитарной активности капсульных полисахаридов
Разберите тему целиком в курсе «Микробиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Капсула бактерий» и ещё 4 383 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 141 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Морфология и классификация микробов»
Бесплатные видеоуроки: микробиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.