Особливості капсули у бактерій

 

 

                              Міністерство освіти та науки України

Дніпропетровський національній університет ім. Олеся Гончара

                Центр заочної та вечірньої  форми навчання

                                  Біологічний факультет

 

 

 

                             Контрольна робота з теми:

                        «Особливості капсули у бактерій»

 

 

 

                                                                             Виконала: ст. групи ББ-12-2з

                                                                            Мороховець Т.В.

                                                                             Перевірила: доц. Голодок Л.П.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                     Дніпропетровськ 2014

                                                            ПЛАН

1. Загальні відомості

2. Організація капсул бактерій

3. Склад капсул бактерій

4. Антигенні властивості капсул бактерій

Література

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Загальні відомості

Капсула або слизовий шар — гумоподібний або слизоподібний шар, яким вкрита поверхня багатьох бактерій та деяких інших мікроорганізмів. Капсули різних організмів дуже різноманітні за будовою, товщиною, жорсткістю та іншими властивостями. Зазвичай вони складаються з полісахаридів, які містять у своєму складі глюкозу, аміноцукри, рамнозу, 2-кето-3-дезоксигалактонову кислоту, уронові та органічні кислоти, такі як оцтова та піровиноградна. Деякі види бацил (Bacillus subtilis, Bacillus anthracis) складаються з поліпептидів, у першу чергу з поліглутаминової кислоти.

Капсули можна побачити у оптичний мікроскоп, якщо фарбувати препарат бактерій такими фарбниками як нігрозин, конго червоний тощо. Капсули для цих фарбників непроникні і виглядають як прозора оболонка на забарвленому фоні.

Зазвичай робиться відмінність між капсулами, достатньо щільними для відштовхування твердих частинок, таких як чорнила, та слизовими шарами, менш щільними, до яких тверді частинки проникають відносно вільно.

Ці поверхневі шари виконують кілька функцій. Вони часто допомагають мікроорганізм прикриплятися до поверхонь та в результаті формувати біоплівки або прикриплятися до клітини-хазяїна (таким чином у випадку патогенних організмів вони стають факторами патогенності). Також поверхневі шари часто утруднюють фагоцитоз та розпізнавання іншими клітинами (зокрема імунної системи). В інших випадках такі шари, що містять велику кількість води, дозволяють мікроорганізму переносити висушування.

Капсула розміщена поверх клі­тинної стінки. її можна побачити під світловим мікроскопом, якщо обробити препарат такими барвниками, як нігрозин, конго червоний і китайська туш, які в капсулу не проникають. При цьому маємо як би негативне контрастування: світла кап­сула виділяється на темному фоні.

Розрізняють мікрокапсули завтовшки 0,2 мкм. Мікрокапсули невидимі у світловому мікроскопі, їх можна виявити тіль­ки імунологічно (за набуханням при змішуванні із специфічни­ми антитілами). Макрокапсула завтовшки більш як 0,2 мкм доб­ре видима у світловому мікроскопі. Слизовий шар за товщиною в багато разів перевищує розміри клітини. Являє собою гідратовану в'язку масу, що накопичується на поверхні клітини.

Капсулу легко відокремити від клітини механічно, наприк­лад, центрифугуванням або вилученням у вигляді водних, буфер­них чи слабколужних розчинів.

За хімічним складом капсули поділяються на:

-капсули полісахаридної природи, що складаються з гомо-полісахаридів (побудовані з одного й того самого моносахариду, наприклад, у Leuconostoc mesenteroides — з глюкози, у бактерій роду Klebslella — з галактози); гетерополісахаридів (побу­довані з різних моносахаридних залишків, наприклад, у Pseudomonas aeruginosa — із залишків глюкози, галактози, манози, рамнози, глюкуронової кислоти);

-капсули, що складаються з поліпептидів і полісахари­дів, наприклад, у Bacillus megaterium.

Капсулу можна розглядати як пристосувальне утворення у сапрофітних і патогенних бактерій. Утворення капсули сти­мулюється присутністю живої тканини для патогенних мікро­бів (паличка сибірки), наявністю вуглеводів і низькою темпера­турою (тифозна паличка), наявністю сахарози (азотобактер). Полісахариди капсули деяких бактерій є антигенами, вони здат­ні також сприяти вірулентності бактерій (так, капсульні шта­ми пневмококів спричиняють пневмонію у білих мишей, а декапсульовані втрачають цю здатність).

Капсула утримується на поверхні клітинної стінки за раху­нок як іонних, так і ковалентних зв'язків.

Полісахариди, що утворюють капсулу, належать до екзополісахаридів (ЕПС). У біотехнології мікробних полісахаридів їх називають капсульними, а полісахариди, що виділяються в культуральну рідину, — екзополісахаридами.

Здатність до синтезу екзополісахаридів притаманна бага­тьом мікроорганізмам — представникам різних фізіологічних і таксономічних груп. Синтезуються ЕПС грибами (Aureobasid-ит pullulans — полісахарид пулулан, Sclerotium rolfsii — склероглюкан), дріжджами (Cryptococcus laurentii, Hansenula), бак­теріями. Серед бактеріальних продуцентів ЕПС є фітопатогенні бактерії (Xanthomonas campestris, Pseudomonas, Erwinia), азотфіксувальні (Azotobacter beijerinckia), метилотрофні (Methylocystis parvus, Methylomonas mucosa). Серед ЕПС, як і серед капсуль­них полісахаридів, є гомо- та гетерополісахариди. Розрізняють також нейтральні ЕПС (складаються тільки з залишків моно­сахаридів), кислі БПС (містять залишки уронових, піровиноград­ної та інших кислот), лужні ЕПС (містять залишки аміноцукрів).

 

2. Організація капсул бактерій

Основну роль в організації капсул бактерій грає ЦПМ. Виділяють мікрокапсули (виявляються тільки при електронній мікроскопії у вигляді шару мукополісахарідних мікрофібрил) і макрокапсули (виявляють при світловій мікроскопії). У деяких бактерій полімери клітинної оболонки, що виділяються назовні, вільно розташовуються навколо неї, утворюючи слизовий шар. Капсулірованниє бактерії можуть перетворюватися в безкапсульному варіанти і, оскільки перші утворюють мукоїдне або гладкі (S), а безкапсульної - шорсткі (R) колонії, це явище відоме як S-і R-дисоціація. Капсула і слизовий шар не перешкоджають надходженню і виходу різних речовин з бактеріальної клітини, а також погано утримують барвники.

Щодо забарвлення капсул бактерій, для полегшення мікроскопування капсули можна зробити видимими, провівши негативну забарвлення мазка по Буррі-Гінса або Хісс або за допомогою реакції набухання по Нойфельду.

3. Склад капсул бактерій

До складу більшості бактеріальних капсул входять складні полісахарид ди. Капсули також можуть містити сполуки азоту (наприклад, у пневмококів капсула складається з полісахаридів, глюкозаміна і глюкуронової кислоти), але можуть і не містити азот (наприклад, капсули лейконостоков складаються з декстрану, левулана, фруктозана та інших полімеризованих моносахаров). Капсули деяких хвороботворних бактерій (наприклад, Bacillus anthracis) формують полісахариди і поліпептиди, утворені мономерами D-глутамінової кислоти. Оскільки D-амінокислоти стійкі до впливу протеаз, така капсула краще захищає бактерію від ферментативних впливів фагоцитів.

4. Антигенні властивості капсул бактерій

 Капсульні Аг (К-Аг) багатьох  патогенних бактерій проявляють  виражені імуногенні властивості (наприклад, вакцини проти пневмококових  та менінгококової інфекції готують  з матеріалу капсули). Зв'язування AT з капсулою змінює її світлопереломлюючі характеристики, викликаючи набухання капсули, видиме при відповідних умовах освітлення під мікроскопом і відоме як реакція Нойфельда.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                       Література

1. 1. Алешукина, А. В. Медицинская микробиология: учебное пособие для вузов / А. В. Алешукина. - Ростов-на-Дону: Феникс,

2003. - 437 с.

2. Аммосов, А. Д. Гепатит  В / А.Д. Аммосов. - Новосибирск, 2000. - 132 с.

3. Бактерийные и вирусные препараты : учеб. пособие / С. П. Карпов, А. А. Триполитова, В. Н. Новикова, Н. Ф. Сурнина, Б. Г. Трухманов ; под общ. ред. С. П. Карпова. - Томск : Изд-во ТГУ, 1971. - 308 с.

4. Бектемиров, Т. А. Успехи и проблемы вакцинопрофилактики гепатита В / Т. А. Бектемиров // Вакцинация. - 2001. - №3. - С. 4-5.

5. Богданова, О.Ю. Систематика  и классификация микроорганизмов: метод. указания к практическим работам по дисциплине «Микробиология» / О.Ю. Богданова. - Мурманск: Изд-во МГТУ, 2000. - 80 с.