Культуральные и тинкториальные свойства бактерий

 

РЕФЕРАТ

 

По дисциплине: «Ветеринарная микробиология»

 

 

На тему:

«Культуральные и тинкториальные свойства бактерий»

 

 

 

Оглавление

 

 

 

1. Введение

 

     Бактерии — домен (надцарство) прокариотных (безъядерных) микроорганизмов, чаще всего одноклеточных.

     До конца 1970-х годов термин «бактерия» был синонимом прокариотов, но в 1977 году на основании данных молекулярной биологии прокариоты были разделены на домены архебактерий и эубактерий. Впоследствии, чтобы подчеркнуть различия между ними, они были переименованы в архей и бактерий соответственно. Хотя до сих пор под бактериями часто понимают всех прокариотов, в данной статье описаны лишь эубактерии. Однако, эти две группы схожи, и многие положения статьи справедливы также для архей — в подобных случаях используется термин «прокариоты» или сочетание «бактерии и археи».

     В экологических и микробиоценотических исследованиях под бактериями часто понимают лишь нефотосинтезирующие немицелиальные прокариоты, противопоставляя их по функциям актиномицетам и цианобактериям.

 

 

2. Морфологические свойства  бактерий

 

     Характеристику  микроорганизмов, как правило, начинают  с их морфологических свойств. К морфологическим свойствам бактерий принадлежат: величина, форма, характер размещения в препарате, наличие дифференцированных структурных элементов - спор, капсул, включений, жгутов.

 

Размеры бактерий измеряются в микрометрах (мкм, 10-6 м), размеры внутренних структур бактериальных клеток - в нанометрах (нм, 10-9 м). Размеры бактерий, которые вызывают патологию человека, конечно колеблются в пределах 0,1 - 10 мкм. Типические кокки имеют около 1 мкм в диаметре, микоплазми могут иметь размеры 0,1 - 0,3 мкм, большинство палочек 2 - 5 мкм длиной и 0,5 - 1,0 мкм толщиной, спирохеты может быть 3 - 20 мкм в длину и 0,1- 0,5 мкм толщины.

 

Форма бактерий может быть разнообразной. Бактерии по форме делят на шаровидные, палочкоподобные, спиралеподобные, нитевидные и те, что разветвляются.

 

      Шаровидные (сферические) бактерии, или кокки (грец. kokkos - зерно, косточка) имеют округлую форму. Они могут иметь правильную сферическую форму, овальную, бобовоподобную (один из краев сплющенный или даже вогнутый, второй – выпуклый), ланцетовидную (один из краев округлый, второй — заостренный, имеет вид ланцету или пламя свечи). В зависимости от размещения клеток после их деления кокки подразделяются на группы: стафилококки ( беспорядочно расположенные клетки, иногда образующие скопления в виде «грозди винограда»), диплококки ( кокки, располагающиеся попарно), тетракокки (результат деления клетки в двух взаимно перпендикулярных направления -  сохраняются вместе по четыре кокка), стрептококки ( клетки, располагающиеся в виде цепочек различной длины) и сарцины (скопления кокков после их деления в виде «тюков», «пакетов»)

 

     Цилиндрические или палочковидные бактерии делят на две группы: собственно бактерии и бациллы. Последние в определенных условиях обитания образуют устойчивую форму существования – спору (бациллы сибирской язвы, столбняка, сенная палочка и др.) Бациллы, образующие спору, диаметр который больше бациллярной клетки, получили название клостридий из-за своей веретенообразной формы. Споры могут располагаться в центре микробной клетки, ближе к концу клетки (субтерминально) или на конце микробной клетки (терминально). Палочковидные бактерии разных видов располагаются одиночно, беспорядочно или в виде цепочек, нитей (стрептобактрии, стрептобациллы). Среди палочковидных имеются бактерии, которые в старых культурах приобретают разветвленную форму, например микобактерии (возбудители туберкулеза, паратуберкулеза). К одноклеточным ветвящимся бактериям относят также актиномицеты.

     Извитые бактерии также неоднородны. По внешнему виду различают: вибрионы, тело которых представляет один неполный завиток в виде запятой (холерный вибрион); спириллы -  микроорганизмы, тело которых представляет несколько крупных завитков ( по спирали) Наиболее характерный представитель этой группы -  возбудитель болезни содоку (распространенной в Юго-Восточной Азии); спирохеты – бактерии, тело которых представлено множеством спиралевидных завитков вдоль осевой нити. К группе извитых микроорганизмов относится род лептоспир.

 

Рис: Основные формы бактерий:

1 — микрококки; 2 — диплококки; 3 — стрептококки; 4 — тетракокки; 5 -сарцины; 6 — стафилококки; 7 — бациллы; 8 — бактерии; 9 — стрептобактерии; 10 — вибрионы; 11 — спириллы; 12 — спирохеты

Полиморфизм ,или плеоморфизм -это разнообразие морфологии бактерий. Бактерии очень пластичны и легко изменяются под действием различных неблагоприятных факторов - антибиотиков, солей лития, высокой концентрации хлорида натрию, низкого рН, изменения температуры, старение культуры. В результате реакций бактерий на действие этих факторов образуются различные по форме и величиной клетки: очень увеличенные, раздутые, шаровидные, кругообразные или нитевидные формы. Такие изменения морфологии бактерий связаны с нарушением синтеза бактериальной стены или механизма регуляции клеточного разделения.

     Ярко выраженный полиморфизм свойственный бактериям, лишенным клеточной стены - микоплазмам и L-формам, а также нокардиоподобным и коринебактериям, в которых в цикли развития наблюдается изменение форм клеток: кок- палочка- кок, могут быть также и формы, которые слабо разветвляются.

     Полиморфизм бактерий часто вызывает трудности при диагностике, его необходимо учитывать при идентификации возбудителей как в материале от больных, так и в чистых культурах. 
3. Культуральные свойства бактерий.

 

     К культуральным (или макроморфологическим) свойствам относятся характерные особенности роста микроорганизмов на плотных и жидких питательных средах. На поверхности плотных питательных сред, в зависимости от посева, микроорганизмы могут расти в виде колоний, штриха или сплошного газона.

Колонией называют изолированное скопление клеток одного вида, выросших из одной клетки (клон клеток). В зависимости от того, где растет микроорганизм (на поверхности плотной питательной среды или в толще ее), различают поверхностные, глубинные и донные колонии.

                       

 

 

3.1. Поверхностные колонии.

 

     Колонии, выросшие на поверхности среды, отличаются разнообразием: они видоспецифичны и их изучение используется для определения видовой принадлежности исследуемой культуры.

Описывая колонии различных бактерии, учитывают ряд общих критериев: величину, форму, контур края, рельеф, поверхность, цвет, структуру и консистенцию.

 

Величина колонии определяется ее диаметром. В зависимости от диаметра различают колонии:

1. точечные (диаметр меньше 1 мм);

2. мелкие (диаметр 1—2 мм);

3. средние (диаметр 2—4 мм);

4. крупные (диаметр 4—6 мм и более).

 

Форма колонии бывает:

1.правильная — круглая;

2. неправильная — амебовидная;

3.ризоидная — корневидная, напоминающая переплетающиеся корни деревьев.

 

Рис.1. Форма колоний:

 а – круглая; б – круглая с фестончатым краем;

в – круглая с валиком по краю; г; д – ризоидная; е – с ризоидным краем; ж –амебовидная; з – нитевидная; и – складчатая; к – неправильная; л – концентрическая; м – сложная

 

 

Поверхность колонии изучают с помощью лупы или под микроскопом при малом увеличении. Поверхность колоний бывает матовая или блестящая с глянцем, сухая или влажная, гладкая или шероховатая, складчатая, морщинистая, с концентрическими кругами или радиально исчерченная.

Профиль колонии - плоский, выпуклый, конусовидный, кратерообразный и т. д.

 

Рельеф колонии характеризуется приподнятостью ее над поверхностью питательной среды и контуром формы в вертикальном разрезе. Определяется рельеф колонии невооруженным глазом или с лупой при рассматривании сверху и сбоку. Различают:

1) каплеобразные и куполообразные  колонии правильной круглой формы  с различно выраженной степенью  выпуклости, которые в вертикальном  разрезе представляют собой сегмент  шара и отличаются только длиной  радиуса. Колонии слабовыпуклые  имеют большую длину радиуса; куполообразные — меньшую;

2) колонии плосковыпуклые  с плоским верхом, пологими или  круто обрывающимися краями; имеют  в вертикальном разрезе форму  трапеции;

3) колонии конусообразные, имеющие в вертикальном разрезе  форму треугольника;

4) колонии с приподнятой  в виде соска серединой и  валиком по периферии;

5) колонии с вдавленным  центром;

6) колонии плоские, стелющиеся  по поверхности среды.

 

 

Рис.3: Профиль колоний:

а – изогнутый; б – кратерообразный; в – бугристый;  г – врастающий в агар; д – плоский; е –выпуклый; ж – каплевидный; з – конусовидный.

 

Характер контура края определяют при рассмотрении колонии под лупой или микроскопом с малым увеличением. Различают ровные края в виде четко выраженной линии и неровные. Последние делят на:

1. фестончатый край, состоящий  из крупных, слегка округлых или  уплощенных зубцов правильной  формы;

2. волнистый край, который  несколько отличается от фестончатого  тем, что крупные зубцы его  выражены нечетко;

3. эрозированный, или зазубренный, край, состоящий из острых зубцов различной величины и формы;

4. бахромчатый край, имеющий  нежные ворсинки.

В некоторых случаях четко выраженная линия, отграничивающая колонию от поверхности среды, отсутствует. Такой край колонии называется расплывчатым.

 

Рис.4: Край колоний:

а - гладкий; б – волнистый; в – зубчатый; г – лопастный; д – неправильный; е – реснитчатый; ж – нитчатый; з – ворсинчатый; и - ветвистый

 

Цвет колонии определяется пигментом, который продуцирует культура микробов. Преобладающее большинство патогенных бактерий пигмента не образует, вследствие чего колонии их бесцветны или молочно-мутного цвета, похожи на опал. В проходящем свете такие колонии в большей или меньшей степени прозрачны. Пигментообразующие виды микробов дают колонии различных цветов: кремовые, желтые, золотисто-оранжевые, синие, красные, сиреневые, черные и др.

Прозрачность - тусклая, матовая, блестящая, прозрачная, мучнистая.

 

Структура колоний определяется в проходящем свете при слабом увеличении микроскопа, суженной диафрагме или при несколько опущенном конденсоре. У пигментированных колоний и колоний, не пропускающих света, она не определяется.

По характеру структуры различают следующие виды колоний:

1) гиалиновые — бесцветные, прозрачные, без видимой определенной  структуры;

2) зернистые, которые в зависимости от величины зерен разделяются на мелко - и грубозернистые

3) нитевидные или волокнистые, характеризующиеся наличием длинных, густо переплетающихся нитей  в толще колонии

Колонии бывают однородные и неоднородные. Строение первых одинаково во всех частях, у вторых центральная часть отличается от периферической или отдельные сектора имеют строение, неодинаковое с остальной массой

 

Консистенцию колонии, определяющую ее физическое состояние, исследуют посредством прикосновения или взятия из нее части материала бактериальной петлей. По характеру консистенции колонии бывают:

1) пастообразные, легко снимающиеся  и размывающиеся по поверхности  питательной среды наподобие  сливочного масла;

2) вязкие или слизистые, прилипающие и тянущиеся за  петлей;

3) волокнистые или кожистые, плотные, снимающиеся с поверхности  питательной среды в виде упругой  пленки, соответствующей величине  и форме колонии;

4) хрупкие, сухие, рассыпающиеся  при прикосновении петли.

 

Рис.5: Морфологическое и структурное разнообразие колоний:

1. Формы выпуклости колоний над  поверхностью питательной среды;

2. Очертания колоний;

3. Характер края колоний;

4. Внутренняя структура колоний. 

3.2. Глубинные колонии.

 

     Глубинные колонии чаще всего похожи на более или менее сплющенные чечевички (форма овалов с заостренными концами), иногда комочки ваты с нитевидными выростами в питательную среду. Образование глубинных колоний часто сопровождается разрывом плотной среды, если микроорганизмы выделяют газ.

 

 

3.3. Донные колонии.

 

     Донные колонии имеют обычно вид тонких прозрачных пленок, стелющихся по дну.

Особенности колонии: могут изменяться с возрастом, они зависят от состава среды и температуры культивирования.

 

 

 

• Рост микроорганизмов на жидких питательных средах учитывают используя четырех-семисуточные культуры, выращенные в стационарных условиях.
• В жидких питательных средах при росте микроорганизмов наблюдается помутнение среды, образование пленки или осадка.
• При росте на полужидких (0,5-0,7 % агара) питательных средах подвижные микробы вызывают выраженное помутнение, неподвижные формы растут только по ходу посева уколом в среду.
• Нередко рост микробов сопровождается появлением запаха, пигментацией среды, выделением газа. Характерный запах культур некоторых видов бактерий связан с образованием различных эфиров (уксусноэтилового, уксусноамилового и др.), индола, меркаптана, сероводорода, скатола, аммиака, масляной кислоты.
• Способность образовывать пигменты присуща многим видам микроорганизмов. Химическая природа пигментов разнообразна: каротиноиды, антоцианы, меланины. Если пигмент нерастворим в воде, окрашивается только культуральный налет; если же он растворим, окрашивается и питательная среда. Считается, что пигменты защищают бактерии от губительного действия солнечных лучей, поэтому в воздухе так много пигментированных бактерий, кроме того, пигменты участвуют в обмене веществ этих микроорганизмов.
• В природе существуют так называемые фосфоресцирующие бактерии, культуры которых светятся в темноте зеленовато-голубоватым или желтоватым светом. Такие бактерии встречаются главным образом в речной или морской воде. К светящимся бактериям - фотобактериям -относятся аэробные бактерии (вибрионы, кокки, палочки).