Морфология микроорганизмов

Морфология  микроорганизмов

Классификация микроорганизмов

Морфология  микроорганизмов – это наука, изучающая их форму, строение, способы передвижения и размножение.

Микроорганизмы  различаются по внешнему виду им по размерам: от десятков и сотен микрометров  до десятых долей микрометра  (10^-6 м)

Все живые существа на Земле, имеющее клеточное строение делятся на два надцарства: прокариоты и эукариоты.

1. К прокариотам относятся только одно царство - бактерии, к которым  принадлежат и актиномицеты( не имеют типичного ядра, но их клетки по внешнему виду (длинные нити) похожи на клетки мицелиальных одноклеточных грибов.
2. К эукариотам относятся три царства:

• Животные

• Растения
• Грибы, в том числе микроскопические мицелиальные грибы, включая дрожжи.

3. Акариоты - вирусы, не имеющие клеточного строения, входят в третье  надцарствою.

1.Форма,  размеры бактерий

Существует  три основные формы бактерий: шаровидная (кокки), палочковидная и извитая, или спиралевидная.

В зависимости  от размеров и расположения клеток встречаются микрококки ( одиночные клетки), диплококки ( группа из двух клеток), стрептококки ( в виде цепочки), стафилококки ( виноградная гроздь). Размеры клеток шаровидных бактерий составляют 0,2-2,5 мкм

Палочковидные бактерии встречаются в виде одиночных палочек, а также в виде двойных и соединенных в цепочку. Длина палочковидных и извитых бактерий от 1 до 5 мкм.

 

 

 

 

 Строение бактериальной клетки

 

 Клетка снаружи покрыта жесткой клеточной стенкой. Она придаёт форму клетке, предохраняет её от неблагоприятных внешних тепловых и механических воздействий, защищает клетку от проникновения в неё избытка воды. Она обладает свойством полупроницаемости – через неё питательные вещества проникают в клетку, а продукты жизнедеятельности (продукты обмена) выходят в окружающую среду.

        Имеется специфический метод  окраски бактерий, предложенный  датским ученым Грамом, при котором  клетки одних бактерий окрашиваются  в фиолетовый цвет;

( называются  грамположительными). Другие становятся  розовыми, они называются грамотрицательными. Окраска зависит от процентного содержания  полимерного соединения –пептидогликана (муреина).

      Цитоплазматическая мембрана отделяет от клеточной стенки содержимое клетки. Нарушение её целостности приводит к гибели клетки.  Внутри клетка заполнена цитоплазмой.

  Цитоплазма – прозрачная, полужидкая масса белковой природы. В цитоплазме находятся мезосомы ( протекают энергетические процессы), в них имеются ферменты. В цитоплазме также содержатся рибосомы ( в виде мелких гранул) и различные включения.( запасные питательные вещества. Они откладываются в клетке при наличии большого количества питательных веществ и используются когда клетка попадает в условия голодания.

2. Движение, рост, размножение бактерий.

Способностью к движению обладает примерно1/5 часть бактерий. Это в основном многие палочковидные и все извитые формы бактерий. Неподвижными являются почти все шаровидные бактерии (кокки). Чаще всего движение осуществляется с помощью жгутиков – тонких нитей толщиной 10-20 нм, состоящих из особого белка флагеллина. Длина жгутиков во много раз может превышать длину клетки. Скорость перемещения бактерий с помощью жгутиков высока (20-60 мкм/с). Характер расположения жгутиков на поверхности клетки является одним из признаков классификации бактерий: монотрихи, амфитрихи, лофотрихи, перитрихи. Могут передвигаться с помощью ресничек

Основной отличительной  особенностью живых организмов от неживой  природы являются рост и размножение.

Рост – это физиологический процесс, в ходе которого увеличиваются размеры и масса клетки. Рост бактериальной клетки ограничен, и, достигнув определённой величины, она перестаёт расти. Начинается процесс размножения, т.е. увеличение числа особей (клеток), когда от материнской клетки отделяется дочерняя.

  Размножаются бактерии в благоприятных для их развития условиях путём деления клетки на две части каждые 20-30 мин. Их способность к размножению колоссальна. Так, одна бактерия за сутки может дать около 70 поколений, а через пять суток образующаяся масса клеток может заполнить собой бассейны всех морей и океанов. Скорость размножения зависит от температуры, условий питания и других факторов. Так, быстрое скисание молока, оставленного в тёплом месте, происходит в результате размножения молочнокислых бактерий. Очень быстро портятся также мясные, рыбные продукты. 

Образование спор у бактерий

В неблагоприятных условиях (повышение или понижение температуры, высушивание т.д.) большинство бактерий, которые могут находиться только в вегетативном («вегета» – жизнь) состоянии, погибает, но некоторые из них превращаются в споры – покоящиеся клетки. В споровом состоянии бактерии жизнеспособны, но не жизнедеятельны (состояние «анабиоза» – подавления жизни), они не нуждаются в питании, не способны размножаться. Способностью образовывать споры обладают почти исключительно палочковидные бактерии. В каждой бактериальной клетке образуется только одна спора. Споры необычайно устойчивы к воздействию температуры, например, споры возбудителя – тяжёлого пищевого отравления – ботулизма – выдерживают нагревание до 100^оС в течение 5-6 ч. Споры выносят высушивание, воздействие УФ-веществ и т.п. Такая исключительная устойчивость бактериальных спор к высоким температурам нередко является причиной порчи продуктов, подвергавшихся тепловой обработке (баночные консервы, жареные и вареные изделия). Термостойкость спор можно объяснить сравнительно невысоким содержанием свободной воды в их цитоплазме. Плотная многослойная оболочка хорошо защищает споры от проникновения вредных веществ. Споры бактерий могут сохранять жизнеспособность десятки и даже сотни лет. Попав в благоприятные условия, спора поглощает воду и набухает, её термоустойчивость снижается, возрастает активность ферментов, под воздействием которых растворяются оболочки, и спора прорастает в вегетативную клетку.

Порчу пищевых продуктов вызывают лишь вегетативные клетки бактерий. Поэтому необходимо знать условия, способствующие образованию спор и их прорастанию в вегетативные клетки, чтобы правильно выбрать способ обработки пищевых продуктов с целью предотвращения их порчи под влиянием бактерий.

 

3. Морфологические признаки плесневых грибов

•         Грибы составляют большую группу организмов, которые выделены в отдельное царство Микота. В царство грибов входят микроскопические мицелиальные  грибы (ранее называли их плесневыми).

• Их относят к растительным гетеротрофным организмам – эукариотам, лишённых хлорофилла. Тип грибов насчитывает свыше 100.000 видов. Представителями микроскопических мицелиальных грибов являются грибы родов Аспергиллус, Пенициллиум, ( поражают зерно и муку, прессованные дрожжи, жиры, хлеб, мучные кондитерские изделия. Мукор  (одноклеточные, поражают хлеб и мучные кондитерские изделия). Фузариум (поражают зерно, перезимовавшее в поле, поздние сорта пшеницы и ржи.  Использование муки вызывает острое пищевое отравление.  Они встречаются в опаре и тесте.
• Микроскопические грибы развиваются обычно на поверхности субстрата в виде пушистых, паутинообразных и ватообразных образований, а некоторые – в виде тонких налётов и плёнок. Одни грибы являются активными возбудителями порчи пищевых продуктов, товаров и материалов органического происхождения (бумага, древесина, ткани, кожевенные товары), другие используются в промышленности для изготовления сыров, получения органических кислот, ферментных препаратов, антибиотиков и т.д. Некоторые вызывают заболевания растений, человека и животных.

                             Строение  грибов

• По строению клетки плесневые грибы принципиально не отличаются от клеток бактерий и дрожжей, но имеют одно, а иногда и несколько дифференцированных ядер. Клетки имеют сильно вытянутую форму и поэтому напоминают нити – гифы. Толщина их 1-15 мкм. Они сильно ветвятся, образую переплетающуюся массу – мицелий, или грибницу. Мицелий является телом плесневых грибов. Большая часть гиф развивается над поверхностью субстрата (воздушный мицелий), на которой располагаются органы размножения, а часть – в толщине субстрата (субстратный мицелий). Гифы у большинства мицелиальных грибов многоклеточные, в их клетках имеются поперечные перегородки – септы. Мицелиальные грибы не имеют жгутиков и относятся к неподвижным организмам.
• Характерной является способность плесневых грибов развиваться при низкой влажности субстрата – около 15%, в связи  с чем они могут поражать сухофрукты, сухари, а из непродовольственных товаров – бумагу, кожу, пряжу и ткани, прочность которых при этом значительно снижается. Плесневые грибы могут развиваться и при минусовых температурах (до -8^оС), поэтому при длительном хранении мяса и рыбы температура не должна превышать -20^оС. Они активно поражают также товары, имеющие кислую среду (фрукты, квашеные овощи, сыры и др.)

 

4. Способы размножения плесневых грибов

 

                 Грибы размножаются бесполым  и половым путём.

• Вегетативное (бесполое) размножение происходит: частями мицелия (любой кусочек или обрывок мицелия, попадая на питательный субстрат, может разрастаться и дать начало новой грибнице) или отдельными клетками оидия, образующимися в результате расчленения гиф на отдельные клетки, каждая из которых может развиться в новый мицелий.        
•      Наиболее типично для грибов размножение посредством спор. Споры образуются бесполым и половым путём.
• При бесполом способе размножения споры чаще образуются на особых гифах. У одних грибов такие споры образуются на вершине гиф, снаружи их (экзоспоры). Такие споры принято называть конидиями, а гифы, несущие на себе конидии, – конидиеносцами. Конидии располагаются на конидиеносцах поодиночке, группами, цепочками т.п.
• У других грибов споры образуются внутри особых клеток, развивающихся на концах гиф. Эти клетки, обычно округлой формы и довольно крупных размеров (до несколько микрон), называют спорангиями.  Образующиеся в спорангиях в большом количестве споры (эндоспоры) называются спорангиоспорами, а гифы, несущие спорангии,  – спорангиеносцами.  Созревшие конидии осыпаются, а спорангии лопаются, и из них высыпаются споры, которые в благоприятных условиях прорастают.
• При  половом размножении вначале происходит слияние двух многоядерных гиф мицелия, которые представляют собой обычно короткие образования с небольшим утолщением на концах. Затем происходит попарное слияние ядер. Заканчивается половое размножение образованием особых плодовых тел.
• Половые споры располагаются на пластинках или вместилищах – сумках.
• Грибы, способные размножаться половым путём, называют совершенными. Некоторые грибы вообще не размножаются половым путём. Их относят к несовершенным.
• Многие грибы при наступлении неблагоприятных условий способны образовывать покоящиеся стадии в виде так называемых склероциев и хламидоспор.
• Склероции представляют собой твёрдые, обычно тёмные образования из плотно переплетённых гиф; они бывают различной формы.
• Хламидоспоры (от греч. «хламидо» – плащ, защитное покрывало) представляют собой уплотнённые за счёт обезвоживания, покрытые толстой оболочкой отдельные участки гиф.

Они устойчивы  к неблагоприятным условиям внешней  среды, содержат мало воды, богаты запасными  питательными веществами. Попадая в  благоприятные для развития условия, они прорастают и образуют новый  мицелий или органы спороношения.

 

5. Строение, форма, размеры  дрожжей

Дрожжи относятся  к эукариотным микроорганизмам. Они составляют группу одноклеточных  неподвижных микроорганизмов, не имеющие  настоящего мицелия. Они широко распространены в природе и очень часто  встречаются в почве, на плодах, особенно перезрелых, и листьях растений. Многие дрожжи применяют в ряде производств – хлебопечении, виноделии, производстве спирта, пивоварении, получении заквасок и др. Дрожжи можно рассматривать как одомашненные микроорганизмы. С другой стороны, развитие дрожжей в пищевых продуктах может вызвать их порчу (вспучивание, изменение запаха и вкуса). Техническое значение дрожжей основано на их способности превращать сахар в этиловый спирт и углекислый газ. В связи с этим они издавна получили общее название сахарных грибов, или сахаромицетов. Дрожжи отличаются высоким содержанием белков и витаминов (В₁, В₂, В₆, никотиновой кислоты) и поэтому некоторые из них находят применение как пищевой и кормовой продукт. Добавка 1т дрожжей в корм животных увеличивает привесы на 1-1,6 т, позволяет удешевлять откорм. В больших количествах производятся пекарские дрожжи. Выращивают их на отходах спиртовых производств, различных гидролизатах и даже на отдельных фракциях нефти, в частности парафинах.

По форме дрожжи могут быть овальными, яйцевидными, округлыми, лимоновидными, реже – цилиндрическими, треугольными, серповидными, стреловдными, колбовидными и т.д.

Размеры дрожжей варьируют у разных видов от 1.5 – 2 до 10 мкм в поперечнике и до 2 – 20 мкм (иногда до 50 мкм) в длину.

Строение их клетки сходно со строением клетки грибов. В каждой клетке имеется чётко отграниченное от цитоплазмы ядро. Клеточные структуры дрожжей выполняют те же функции, что и у грибов.

По  своей природе следует различать  две группы дрожжей:

•       Культурные – дрожжи, культивируемые человеком для производственно-хозяйственных целей, обладающие высокой бродильной способностью, придающие пищевым продуктам особый вкус и аромат. Отдельные разновидности таких дрожжей называются расами; ( сахаромицеты)
• Дикие – дрожжи, находящиеся в окружающей среде, вызывающие порчу пищевых продуктов за счёт глубокого окисления сахаров (до СО₂ и воды) и в придании продуктам несвойственных вкуса и запаха. Некоторые способны вызывать тяжёлые заболевания человека, поражая слизистые покровы, центральную нервную систему. В хлебопекарной промышленности и производстве некоторых мучных кондитерских изделий относятся микроорганизмов из рода (Кандида, Торулопсис). Снижают активность прессованных дрожжей, ухудшают их подъемную силу. Источниками обсеменения полуфабрикатов дикими дрожжами являются прессованные дрожжи, содержащие от 15 до 45% посторонних дрожжей, а также мука и молочная сыворотка.