Характеристика факторов, способствующих спорообразованию

          

Министерство образования и науки РК

Евразийский национальный университет им Л.Н. Гумилёва

 

 

 

 

 

СРО № 1

«Характеристика факторов, способствующих  спорообразованию»

 

                                                                               

 

 

                                                                                 

                              

                                                                                

 

 

 

 

 

                                                                               

                                                                                 Выполнила студентка ЕНУ

                                                                                 им.Л.Н.Гумилёва, группы Бт – 32:

                                                                                 Копылова Татьяна

                                                                                

                                                         

 

 

 

 

 

 

 

Астана, 2014г

 

   Строение споры: 1 – экзоспориум; 2 – слои споровой облочки; 3 –  кора; 4 – внутренняя мембрана; 5 –  внутренняя мембрана; 6 – сердцевина споры

 

    Спо́ры— особый тип клеток с плотной оболочкой. В биологии понятие «спора» может относиться к нескольким категориям организмов:

1) споры бактерий, служащие для  пережидания неблагоприятных условий;

2) споры растений, споровиков и грибов, служащие для размножения.

     Прокариотические организмы  — бактерии обладают способностью  к спорообразованию, которая заключается  в том, что при наступлении  условий, неблагоприятных для жизни, клетка частично теряет воду, объём и форму; под внешней мембраной образуется плотная сферическая оболочка.                                                               В виде споры бактерия может выдерживать огромные механические, температурные и химические нагрузки. Например, некоторые споры выдерживают трёхчасовое кипячение или температуру жидкого азота.                                                                                                     Также в виде споры более эффективно проходит расселение, потому что частично обезвоженная клетка имеет меньшую массу. 

       Споры у различных  бактерий отличаются друг от  друга по форме, размеру и положению  в клетке. Спора сенной палочки  имеет овальную форму, не превышает  диаметра палочки и располагается  центрально. Спора столбнячной палочки  имеет шаровидную форму, расположенную на конце; диаметр ее больше диаметра палочки (диаметр столбнячной споры 1,5—1,9 мк, диаметр сенной палочки — 0,5 мк).

     Образование спор  способствует сохранению вида  и не является способом размножения, как у грибов. Спорообразующие аэробные бактерии, у которых размер споры не превышает диаметра клетки, называются бациллами, а спорообразующие анаэробные бактерии, у которых размер споры превышает диаметр клетки и они поэтому принимают форму веретена, называются клостридиями (от лат. clostridium. веретено).   Процесс спорообразования проходит ряд стадий, в течение которых часть цитоплазмы и хромосома отделяются, окружаясь цитоплазматической мембраной; образуется проспора, затем формируется многослойная плохо проницаемая оболочка.     Спорообразование сопровождается интенсивным потреблением проспорой, а затем формирующейся оболочкой споры дипиколиновой кислоты и ионов кальция. После формирования всех структур спора приобретает термоустойчивость, которую связывают с наличием дипиколината кальция.

      Спорообразование, форма  и расположение спор в клетке (вегетативной) являются видовым  свойством бактерий, что позволяет  отличать их  течение многих  лет покоящаяся спора рассматривалась  как почти инертное тело, обладающее  несколькими ферментами или вовсе лишенное их. Некоторых ферментных систем, имеющихся в вегетативной клетке, например цитохромов и ферментов цикла трикарбоновых кислот, ничтожно мало в споре. Это указывает на то, что в спорах аэробный энергетический метаболизм осуществляется иным путем, чем в клетках. Аналогичные ферменты спор и вегетативных клеток в спорах более термоустойчивы.

     Споры аэробных бактерий  обладают различной термоустойчивостью, что обусловлено как видовыми  особенностями, так и условиями  их образования. Установлено, что споры, образующиеся при высокой температуре, а также полученные на средах с высоким содержанием кальция, парааминобензойной кислоты и некоторых жирных кислот, более жароустойчивы.

    Споры более устойчивы, чем вегетативные клетки, от которых они образовались, к воздействию проникающей радиации, ультразвука, гидростатического давления, замораживания, разрежения и др. Устойчивость спор к кислотам и щелочам во многом зависит от их принадлежности к различным видам бактерий. Споры некоторых культур бактерий остаются жизнеспособными даже при кипячении в концентрированной соляной кислоте в течение 20 мин. При этом резистентность спор во много раз повышается при их обезвоживании.

     Важным фактором, приводящим к образованию спор, является отсутствие для данного вида аэробных бактерий благоприятных условий для роста и развития. Способствует спорообразованию обеднение питательной среды.

     У аэробных бактерий  анаэробные условия выращивания  подавляют как спорообразование, так и рост. Спорообразование  аэробных бактерий протекает  лишь в условиях доступа кислорода. Интенсивность споруляции подавляется в разной степени при выращивании бактерий в неблагоприятных условиях — при температуре выше оптимальной или реакции среды менее подходящей для обильного развития. Неблагоприятные условия роста, ускоряющие споруляцию бактерий, как правило, не обусловливают обильного «урожая» спор.

      Высокое содержание  в питательной среде источников  азотного и углеродного питания, обеспечивающих максимальный рост  бактерий, может подавлять индукцию  спорообразования. Так, потребность  в глюкозе — основном энергетическом источнике вегетативного роста аэробных бактерий — является несущественной для спорообразования некоторых видов, а в отдельных случаях она угнетает процесс споруляции. Культуры определенных видов бактерий более интенсивно спорулируют при уменьшении в среде аланина. валина, лейцина и изолейцина. У других бактерий отсутствие в среде лейцина и серусодержащих аминокислот угнетает спорообразование.

     Интенсивность процесса  образования спор в значительной  мере обусловлена наличием в  среде минеральных солей, содержащих ионы кальция, магния, калия, марганца, железа, цинка, меди и некоторых редких металлов (кобальта, лития, кадмия, никеля). Оптимальная концентрация минеральных солей и металлов различна в зависимости от вида выращиваемой культуры бактерий, условий ее роста. Роль минеральных солей и отдельных ионов металлов настолько велика, что в их отсутствии спороношение может вовсе не наблюдаться. Изменения концентраций их в питательной среде могут оказать иногда резко различное действие.

   Роль минеральных солей различных металлов в образовании бактериальных спор установлена недавно, и многие вопросы механизма их действия пока не выяснены. Полагают, что их специфическое действие связано с активированием различных ферментативных систем. Значение таких элементов, как кальций, заключается также и в том, что они способствуют образованию разнообразных низкомолекулярных веществ в спорах, обеспечивающих их термостабильность.

    Сравнительно слабо изучено влияние на образование спор различных витаминов и других ростовых веществ. Некоторое усиление этих процессов отмечено под влиянием парааминобензойной и фолиевой кислот.

    Среди факторов, способствующих процессу прорастания спор, большое внимание уделяется тепловой активации, действие которой более выражено при наличии в среде некоторых химических соединений. Тепловая активация достигается предварительным кипячением суспензии спор при 97-100° C в течение 10-15 мин или при 65° C в течение 2 ч. Иногда этот эффект достигается при обычной пастеризации. Тепловая активация прорастания спор носит общий характер для разных видов спороносных бактерий, хотя она более специфична для аэробов, чем анаэробных видов. Обычно тепловое воздействие усиливает и ускоряет прорастание спор в течение короткого промежутка времени. Действие подобной обработки спор, как правило, преходяще, хотя при этом отмечается и некоторое изменение условий, необходимых для течения процесса прорастания спор.

   Спорообразование проходит  в 2 стадии у Streptomyces и  Actinomyces  :

1. Апикальный участок воздушной гифы отделяется септой, нуклеоид вытягивается.
2. Почти одновременно клетка делится септами на участки, нуклеоид делится в тех же местах, клеточная стенка становится в 2 раза толще, споры округляются и их стенка становится в 7 раз толще стенки гифы.

    Вывод: Образование споры для бактерий является фактором сохранения вида в неблагоприятных условиях (изменение температуры, рН среды, недостаток питательных веществ, присутствие токсинов и пр.). Способность к спорообразованию учитывается при определении видовой принадлежности микроба, при выборе методов обеззараживания предметов окружающей среды, в пищевой и текстильной промышленности, в медицине и ветеринарии.