Природа и назначение бактериальных спор
Споры образуются внутри материнской клетки (поэтому их называют эндоспорами) в ответ на действие неблагоприятных внешних факторов. Триггерами процесса могут служить высушивание, дефицит питательных веществ или ультрафиолетовое облучение.
Главный биологический смысл спорообразования — сохранение вида. В состоянии споры микроорганизм переходит в анабиоз: метаболические процессы резко замедляются, а содержание воды падает до минимума. Благодаря многослойной оболочке споры могут выживать десятилетиями, создавая резервуары инфекции в окружающей среде (например, в почве для возбудителей столбняка и сибирской язвы).
Морфология: бациллы и клостридии
По размеру споры относительно вегетативной клетки и изменению её формы бактерии делят на две группы:
- Бациллы (на примере рода Bacillus). Размер образующейся споры не превышает поперечник самой клетки, поэтому форма бактерии не меняется.
- Клостридии. Диаметр споры больше толщины вегетативной клетки. Из-за этого клетка деформируется и становится похожей на веретено (от лат. Clostridium — веретено).
Важным видовым признаком, помогающим в идентификации бактерий, является форма споры (овальная или шаровидная) и её расположение внутри клетки:
- Центральное — типично для возбудителя сибирской язвы (Bacillus anthracis).
- Субтерминальное (ближе к концу палочки) — характерно для возбудителей газовой гангрены и ботулизма.
- Терминальное (на самом конце палочки) — отличительный признак возбудителя столбняка (Clostridium tetani).
Этапы спорообразования (споруляции)
Споруляция — это сложный процесс изоляции генетического материала и построения защитных оболочек.
- Начальная стадия. Часть цитоплазмы вместе с хромосомой обособляется внутри клетки. Цитоплазматическая мембрана впячивается, окружая этот участок, и образует проспору.
- Формирование оболочек. Проспора покрывается двумя цитоплазматическими мембранами. Между ними формируется кортекс (кора) — толстый слой измененного пептидогликана. Изнутри кортекс прилегает к клеточной стенке будущей споры, а снаружи граничит с внутренней оболочкой. Затем вегетативная клетка образует наружную оболочку, а у некоторых видов формируется еще один внешний слой — экзоспориум.
- Биохимическая перестройка. Проспора активно накапливает ионы кальция и дипиколиновую кислоту, образуя дипиколинат кальция. Именно это соединение обеспечивает феноменальную термоустойчивость бактериальных спор.
Прорастание споры
Когда спора попадает в благоприятные условия, она возвращается к активной жизни. Из одной споры всегда выходит ровно одна вегетативная клетка. Процесс прорастания проходит в три этапа:
- Активация. Спора переходит в состояние готовности. Часто толчком служит температурный шок (нагрев до 60–80 °C).
- Инициация. Непосредственное начало прорастания, которое занимает всего несколько минут.
- Вырастание. Начинается быстрый рост, оболочка споры разрушается, и наружу выходит полноценная вегетативная бактерия (проросток).
Чтобы запомнить расположение спор, используйте ассоциации: ЦЕНТР — сибирская язва (в центре внимания), СУБтерминальное — Ботулизм и Газовая гангрена (СБГ), ТЕРминальное — столбняк (ТЕТАнус).
Вопросы с занятий и экзамена
Почему спорообразование у бактерий не считается способом размножения?
В отличие от грибов, у которых споры служат для увеличения числа особей, у бактерий из одной материнской клетки формируется ровно одна спора. При прорастании она также дает только одну новую клетку, поэтому увеличения количества бактерий не происходит.
Чем клостридии отличаются от бацилл?
Клостридии образуют спору, диаметр которой превышает поперечник самой бактерии, из-за чего клетка раздувается и становится похожей на веретено. У бацилл размер споры меньше или равен диаметру клетки, поэтому её форма сохраняется.
Что обеспечивает высокую устойчивость спор к температуре?
Главный фактор термоустойчивости — накопление в споре дипиколината кальция в процессе споруляции. Также выживанию способствует многослойная оболочка, низкое содержание воды и состояние анабиоза.
Какими методами окрашивают споры для микроскопии?
Споры обладают кислотоустойчивостью, поэтому их выявляют специальными методами — по Ауески или по Цилю—Нильсену. В результате спора окрашивается в красный цвет, а вегетативная часть клетки — в синий.
Что ещё разобрать по теме
- Строение и функции вегетативной клетки
- Методика окраски по Цилю-Нильсену: этапы и реактивы
- Биохимическая роль дипиколиновой кислоты в деталях
- Особенности экологии клостридий и бацилл в почве
- Механизмы инициации прорастания на молекулярном уровне
Разберите тему целиком в курсе «Микробиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Споры 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.