В природе несколько типов бактерий могут образовывать споры. Это скрытые, устойчивые и невоспроизводительные структуры, образованные бактериями, принадлежащими Firmicutes (от firmus и cutis). Многие из этих микроорганизмов обычно обитают в почве и воде и в неблагоприятных условиях образуют споры, которые позволяют выжить. В медицинской микробиологии только спорообразующие бактериальные виды называются терминами бацилл.

Типичные представители микробов аэробных рода Bacillus (например. Бацилла болезни antracis), анаэробы из рода Clostridium с патогенными агентами C. botulinum (возбудитель ботулизма), С. Perfringens (газовая гангрена), C. tetani (столбняк), C. difficile (псевдомембранозный колит) и непатогенные кокки рода Sporosarcina.

Бактериальные споры являются средством выживания бактерий в условиях неадекватной температуры, отсутствия питательных веществ, изменений кислотности среды, и в этой форме бациллы не могут быть размножены. В неблагоприятных условиях вегетативная бактериальная форма переходит в споры (споруляция) в течение от нескольких часов до одного дня.
оцесс приводит к образованию так называемых эндоспор, которые встречаются в вегетативной клетке. Для достижения этого требуется активный метаболизм в клетке, поскольку для конструирования эндопротеза необходим синтез ряда новых ферментов и его компонентов оболочки, а также соответствующей температуры, питательных веществ, наличия или отсутствия кислорода и т. д. Таким образом, аэробные бациллы спорообразуются только в аэробной (кислород) среде, и клостридии — только в анаэробных (бескислородных) условиях. Бациллы образуют споры только тогда, когда они попадают в окружающую среду. Эндоспорины позволяют бактериям существовать в скрытом состоянии в течение длительных периодов времени (лет, столетий).

Активация споруляции происходит в отсутствие преимущественно углеводов или из-за наличия плохо усваиваемых питательных веществ. В начале процесса споруляции одну из клеток вегетативной клетки выделяют путем вторжения в цитоплазматическую мембрану, которая окружает ядро ​​и обертывает его двойной мембраной. После его образования двойная мембрана активно участвует в развитии сферической оболочки. Он состоит из стенки спор и коры, расположенной между внешней мембраной и внутренней мембраной, а над внешней мембраной — оболочка и экзоспорий.

Устройство бактериальных спор

Ядро споры (протопласт) содержит бактериальную ДНК, мало рибосом и ограниченное количество воды.
д внутренней мембраной, покрывающей сердечник, помещена стена позвоночника. Он состоит из нормального пептидогликана, из которого клеточная стенка вегетативной формы образуется при благоприятных условиях. Над стеной сфинктера находится кора, самый толстый слой слоя, и состоит из определенного пептидогликана — нескольких слоев и очень восприимчивых к лизоциму и другим протеолитическим ферментам. В коре содержится вещество дипиколиновая кислота, Ca ++ и Mg ++ионов. Эта кислота является специфическим веществом для спор и помогает поддерживать эндоспоры в скрытом состоянии. Это химическое вещество составляет до 10% от массы эндоспоры. Над внешней оболочкой находится оболочка спор, состоящая из кератинового белка и экзоспориума, состоящего из липопротеиновой мембраны.

В зависимости от положения эндоспора внутри вегетативной клетки он может быть расположен централизованно, субтеррально или в конце. Характеристика споров клостридий — их больший диаметр, чем у растительной клетки, которые в своем образовании раздувают ее в области ее образования. Из-за этого клетка имеет шпиндельную форму. Споры рода Bacillus расположены централизованно и не приводят к росту вегетативной формы.

Устойчивость к спорам бактерий

Оболочка эндоспора сложна и обусловлена ​​исключительной устойчивостью к различным химическим и физическим факторам.
и устойчивы к ультрафиолетовому излучению, сушке, высокотемпературному, экстремальному замораживанию и химическим дезинфицирующим средствам. Через него никакие химикаты или вода не могут проникнуть. Состояние называется анабиозом и характеризуется полностью увлажненными метаболическими процессами. В этом состоянии споры могут сохраняться годами. К примеру, anacrax bacillus (Bacillus antracis) образует споры в почве после смерти животных, перенесших сибирскую язву. В этом состоянии споры остаются жизнеспособными на срок до 50 лет.

Напротив, вегетативные формы спорообразующих бактерий и других микроорганизмов выживают в температуре от 100 ° С до 1-2 мин. В такой среде споры могут выжить в течение 2 часов. В автоклаве при 121 ° С споры погибают примерно через 15 минут и в сухом стерилизаторе со скоростью. от 160 до 180 ° С в течение 1-2 часов. Их высокая термостойкость обусловлена ​​присутствием в коре споры дипиколиновой кислоты и ионов магния. Способы стерилизации согласуются с наиболее устойчивыми формами жизни — бактериальными спорами.

Клетки роста спорообразующих клеток восстанавливаются, когда споры попадают в подходящие условия. Этот процесс происходит на трех основных этапах:

1. активация — возникает, когда сферическая оболочка повреждается такими факторами, как температура, кислотная среда, механическое разрушение ее целостности;
2. прорастание происходит в присутствии определенных веществ в среде, таких как глюкоза, соли, аденозин, аминокислоты (L-аланин) и является необратимым процессом, в котором поглощается вода, активируется обмен веществ;
3. рост — формирование новой растительной клетки протопласта споры. Весь процесс составляет около 1 часа.

Окрашивание спор происходит с помощью сложных методов, таких как Пешков. В других методах окрашивания споры рассматриваются как легкие огнеупоры из-за конденсации их цитоплазмы. Споры также можно наблюдать с помощью электронного микроскопа, который в основном используется в исследовательских целях.

Источник: medictionary.ru

Какие бактерии способны к спорообразованию

Палочковидные бактерии, образующие споры, называются бациллами. Они относятся к семейству Bacillaceae и представлены родом клостридиум Clostricdium, родом бациллюс (Bacillus) и родом десульфотомакулум (Desulfotomaculum). Все они грамм положительные анаэробные бактерии.

Род клостридиум насчитывает более 93 видов бактерий. Все они образуют споры. Патогенные бактерии рода клостридиум вызывают газовую гангрену, легочную гангрену, являются виновниками осложнений после абортов и родов, тяжелых токсикоинфекций, в том числе ботулизма. Споры бактерий этого вида превышают диаметр вегетативной клетки.

Род бациллюс насчитывает более 217 видов бактерий. Патогенные бактерии рода бациллюс вызывают ряд заболеваний у человека и животных, в том числе пищевые токсикоинфекции и сибирскую язву. Споры бактерий этого вида не превышают диаметр вегетативной клетки.

Спорообразование у бактерий

Подготовительный этап

Перед образованием самой споры в вегетативной бактериальной клетке снижается уровень метаболизма, прекращается репликация ДНК, в спорогенной зоне локализуется один из нуклеотидов, начинает синтезироваться дипиколиновая кислота.

Образование спорогенной зоны

Образование спорогенной зоны начинается с уплотнения участка цитоплазмы, в котором расположен нуклеотид (проспора). Изолирование спорогенной зоны происходит с помощью цитоплазматической мембраны, которая начинает врастать внутрь клетки.

Образование проспоры и споры

Между внутренним и наружным слоем мембраны образуется кортекс. Один из его компонентов — дипиколиновая кислота, которая обуславливает термоустойчивость споры.

Сторона мембраны, обращенная наружу, покрывается оболочкой (экзоспорицей). Она состоит из белков, липидов и других соединений, которые не встречаются у вегетативной клетки. Оболочка толстая и рыхлая. Обладает гидрофобностью.

Созревание споры

В период созревания споры заканчивается формирование всех ее структур. Спора приобретает термоустойчивость. Она принимает определенную форму и занимает особое положение в клетке. После полного созревания споры происходит аутолизис клетки.

Кортекс

Кортекс защищает спору от ферментов, которые в большом количестве продуцируются клеткой на завершающем этапе спорообразования. Их предназначение — полностью разрушить материнскую вегетативную клетку. При отсутствии кортекса споры бактерий лизируются. Кортекс содержит диаминопимелиновую кислоту, которая обеспечивает термостабильность

Внутренняя сторона кортекса прилегает к внутренней стороне цитоплазматической мембраны. В период прорастания споры кортекс трансформируется в клеточную стенку вегетативной клетки.

Оболочка споры (экзоспориум)

Сторона цитоплазматической мембраны, обращенная наружу, при спорообразовании покрывается оболочкой (экзоспорицей). Она состоит из белков, липидов и других соединений, которые не встречаются у вегетативной клетки. Оболочка толстая и рыхлая. Составляет около 50% объема самой споры. Обладает гидрофобностью. Наружная стенка споры устойчива к воздействию ферментов. Она предохраняет спору от преждевременного прорастания.

Выросты на спорах

На некоторых спорах в процессе спорообразования образуются выросты. Они многообразны и специфичны. Этот признак для каждой бактерии наследственно закрепленен и постоянен. Выросты на спорах состоят в основном из белка. Аминокислоты белка сходны с таковыми у кератина и коллагена. Функция выростов на спорах окончательно еще не выяснена.

Характеристика споры бактерий

В клетке, которая находится в спорообразном состоянии, отмечается:

• полная репрессия генома,
• почти полное отсутствие обмена веществ,
• снижение количества воды в цитоплазме на 50% (значительная потеря воды клеткой приводит к ее гибели),
• повышенное количество катионов кальция и магния в цитоплазме,
• появление дипиколиновой кислоты и кортекса, отвечающих за термостабильность,
• повышение количества белка цистеина и гидрофобных аминокислот,
• сохраняет жизнеспособность сотни лет.

Устойчивость спор

В процессе спорообразования спора покрывается оболочками — внешней оболочкой и кортексом. Они защищают спору от неблагоприятных условий внешней среды.

Кортекс содержит диаминопимелиновую кислоту, которая отвечает за термостабильность. Внешняя оболочка предохраняет спору от преждевременного прорастания и негативных факторов внешней среды.

В спорообразном состоянии бактерия устойчива к повышенной температуре окружающей среды и высушиванию. Она способна выжить в растворах, с повышенным содержанием солей, перенести длительное кипячение и промораживание, радиацию и вакуум, ультрафиолетовое облучение. Спора проявляет устойчивость к целому ряду токсических веществ и дезинфицирующих препаратов.

Устойчивость спор патогенных бактерий во внешней среде способствует сохранению инфекции и развитию тяжелых инфекционных заболеваний.

Вид, форма и расположение спор у бактерий

Споры бактерий имеют овальную и шаровидную форму. Они могут располагаться на концах клетки (возбудители столбняка), ближе к центру (возбудители ботулизма и газовой гангрены) или в центральной части клетки (сибиреязвенная бацилла). Реже споры бактерий располагаются латерально.

Колпачки на спорах

На спорах рода клостридиум и бациллюс в процессе спорообразования образуются колпачки. Они имеют конусовидную или серповидную форму и ячеистое строение. Ячейки напоминают мешочки, которые заполнены газообразным веществом. Они имеют форму палочек или овалов. Ячейки помогают споре сохранять в воде плавучесть. Даже при центрифугировании споры с колпачками невозможно осадить. Колпачки на спорах образуются у почвенных бактерий гидроморфных почв, которые сформировались в условиях застоя поверхностных вод или при наличии грунтовых вод.

Параспоровые тельца

Такие бактерии, как B.anthracis (возбудитель сибирской язвы) и B.cereus (возбудитель токсикоинфекций) во время образования образуют параспоровые тельца. У B.anthracis эти образования округлой формы, расположенные на поверхности спор или изолированно. У Bacillus thuringiensis параспоровые тельца в виде белковых кристаллов бипирамидальной формы. Кристаллы токсичны для гусениц, насекомых и личинок нематод, мошек и москитов. Ген эндотоксина используется в биозащите растений.

Прорастание спор

Попадая в благоприятные условия, спора начинает прорастать в вегетативную клетку. Процесс прорастания длится 4 — 5 часов.

Процесс активации

Способствуют прорастанию прогревание, глюкоза, аминокислоты, ионы некоторых веществ и механические повреждения стенки споры.

Процесс инициации

Процесс инициации начинается с дерепрессии генома. Активируются процессы дыхания и ферментные системы. Из клетки удаляется дипиколиновая кислота, ионы кальция, разрушается кортекс. В споре увеличивается количество воды. Все эти изменения приводят к утрате спорой таких свойств, как термостабильность, устойчивости к радиации и химическим веществам. Отличительной особенностью данного процесса является уменьшение спорой величины преломления света.

Источник: microbak.ru

Споры бактерий

Некоторые бактерии образовывают споры, называемые эндоспорами, как средство борьбы с экстремальными условиями окружающей среде, которые угрожают их выживанию. Эти условия включают высокие температуры, засушливость, наличие токсичных ферментов или химических веществ и отсутствие пищи.

Спорообразующие бактерии развивают толстую клеточную стенку, которая является водонепроницаемой и защищает бактериальную ДНК от высыхания и повреждения. Эндоспоры могут выживать в течение длительных периодов времени, пока условия не изменятся и не станут пригодными для прорастания. Примеры бактерий, способных образовывать эндоспоры, включают клостридии (Clostridium) и бациллы (Bacillus).

Споры водорослей

Водоросли производят споры для бесполого размножения. Эти споры могут быть не подвижными (апланоспоры), или подвижными (зооспоры) и перемещаться из одного места в другое с помощью жгутиков. Некоторые водоросли способны размножаться половым или бесполым способом. Когда условия благоприятны, зрелые водоросли делятся и производят споры, которые развиваются в новых особей.

Споры гаплоидные и производятся митозом. Во времена, когда условия неблагоприятны для развития, водоросли подвергаются половому размножению и образовывают гаметы. Эти половые клетки сливаются, чтобы стать диплоидным зигоспорами. Зигоспора останется бездействующей до тех пор, пока условия не станут благоприятными еще раз. В это время зигоспора подвергается мейозу для создания гаплоидных спор.

Некоторые водоросли имеют жизненный цикл, который чередуется между различными периодами бесполого и полового размножения. Этот тип жизненного цикла называется чередованием поколений и состоит из гаплоидной и диплоидной фаз. В гаплоидной фазе структура, называемая гаметофитом, производит мужские и женские гаметы (половые клетки). При слиянии этих гамет образуется зигота. В диплоидной фазе зигота развивается в диплоидную структуру, называемую спорофитом. Спорофит продуцирует гаплоидные споры через мейоз.

Споры грибов

Большинство спор грибов выполняют две основных функции: перенесение неблагоприятных условий в состоянии покоя и размножение через рассеивание. Споры грибов могут быть одноклеточными или многоклеточными. Они бывают разных цветов, форм и размеров в зависимости от вида. Споры грибов бывают бесполыми или половыми:

• Бесполые споры, такие как спорангиоспоры, производятся и удерживаются внутри органов, называемых спорангиями. Другие бесполые споры, такие как конидии, образуются в результате митоза на нитчатых образованиях, называемых гифами.
• Половые споры включают аскоспоры, базидиоспоры и зигоспоры. Большинство грибов полагаются на ветер, чтобы рассеять споры в областях, где они могут успешно прорастать. Споры способны активно выбрасываться из репродуктивных структур (баллистоспор) или могут быть высвобождены без активного выброса (статисмоспор). Споры переносятся ветром в другие места. Чередование поколений распространено среди грибов. Иногда условия окружающей среды таковы, что необходимо, чтобы грибковые споры были бездействующими. Прорастание после периодов покоя у некоторых грибов может быть вызвано разными факторами, включая температуру, уровень влажности и количество других спор в определенной области. Покой позволяет грибам выжить в стрессовых условиях.

Споры растений

Как водоросли и грибы, растения также демонстрируют чередование поколений. Растения без семян, такие как папоротники и мхи, развиваются из спор. Споры производятся внутри спорангий и выпускаются в окружающую среду. Первичной фазой жизненного цикла несосудистых растений, таких как мхи, является генерация гаметофитов (половая фаза).

Фаза гаметофита состоит из зеленой мшистой растительности, а фаза спорофита (бесполая фаза) состоит из удлиненных стеблей со спорами, заключенными внутри спорангий, расположенных на кончике стеблей. У сосудистых растений, которые не производят семена, такие как папоротники, поколения спорофит и гаметофит являются независимыми. Лист папоротника представляет собой зрелый диплоидный спорофит, тогда как спорангии на нижней стороне листьев образовывают споры, которые развиваются в гаплоидный гаметофит.

У цветковых растений (покрытосеменных) и нецветковых семенных растений генерация гаметофитов полностью зависит от доминантного спорофита. У покрытосеменных, цветок вырабатывает как мужские микроспоры, так и женские мегаспоры. Микроспоры содержатся в пыльце, а мегаспоры производятся внутри цветочной завязи. При опылении микроспоры и мегаспоры объединяются, образуя семена.

Источник: NatWorld.info

Вопрос: Споры бактерий, в отличие от спор грибов,

1) выполняют функции питания и дыхания

2) образуются в результате полового размножения

3) необходимы для размножения и расселения на новые места

4) служат приспособлением к перенесению неблагоприятных условий

Ответ: 4

Объяснение

Споры у бактерий, в отличие от спор грибов, не служат для размножения, а служат приспособлением к перенесению неблагоприятных условий. Каждая бактерия превращается только в одну спору. Когда условия среды становятся подходящими, спора восстанавливается обратно в бактерию с нормальным обменом веществ.

В состоянии споры многие бактерии способны переживать критические температуры (от кипячения до глубокого минуса) и сохранять жизнеспособность сотни лет.

При образовании бактериальных спор объем цитоплазмы уменьшается за счет потери воды. В результате спора обычно меньше самой бактерии и легче нее. Споры легко переносятся ветром, а значит их образование можно считать не только защитным механизмом, но и способом расселения.

Споры у грибов также служат для расселения, однако здесь основная их функция — размножение, чего нет у прокариот.

Споры могут образовываться по-разному. Чаще всего формируются так называемые эндоспоры. При этом клеточная мембрана впячивается вовнутрь, туда переходит цитоплазма со своим содержимым, а остальная часть бактерии превращается в защитный слой, который с внешней и внутренней стороны заключен в клеточную мембрану.

Дополнительный материал: Споры бактерий

Источник: zen.yandex.ru