Материалы XXVI съезда КПСС. М.: Политиздат, 1981, с. 170

Глава 1 МОРФОЛОГИЯ И СИСТЕМАТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ

Морфология микроорганизмов изучает их внешний вид, форму и особенности строения клеток, способность к движению, спорообразованию, а также способы размножения.

Морфологические признаки играют большую роль в распознавании микроорганизмов и их классификации.

С древнейших времен живой мир делили на два царства: царство растений и царство животных. А. Левенгук, открывший

мир микроскопических живых существ, считал, что они являются «маленькими живыми зверушками». До XIX в. микроорганизмы рассматривались как мельчайшие существа живой природы. Во второй половине XIX в. пришли к заключению, что микроорганизмы существенно отличаются и от животных, и от растений. Все микроорганизмы были выделены в отдельное царство «Протиста».

С конца XIX в, стали накапливаться данные о различии в строении клеток микроорганизмов, входящих в группу «Протиста». Эту группу организмов разделили на высшие и низшие протисты. Такое деление основано на типе клеточной организации, отражающей уровень эволюции.

Высшие протисты имеют эукариотное строение клетки, низшие – прокариотное. Эти различия установлены при электронно-микроскопическом изучении тонкого строения клетки. Прокариоты существенно отличаются от эукариот прежде всего тем, что у них в клетке нет обособленного ядра, отделенного от цитоплазмы собственной мембраной. Второе отличие прокариот – отсутствие цитоплазматических органелл, окруженных элементарной мембраной; у эукариотных клеток имеется хорошо развитая система клеточных мембран (эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, митохондрии). Третья особенность прокариотной клетки состоит в том, что рибосомы имеют малые размеры и рассеяны в цитоплазме; в эукариотной клетке рибосомы крупнее и расположены преимущественно на поверхности мембран эндоплазматической сети.

В 1969 г. была предложена схема разделения живых организмов на пять царств (рис. 1). Эта схема классификации (разделения) живых организмов отражает три основных уровня клеточной организации живых систем: Монера – прокариотные организмы; Протиста – микроскопические, в большинстве одноклеточные формы жизни, возникшие в результате качественного скачка в процессе эволюции, приведшего к появлению эукариотных клеток; Эукариоты – многоклеточные, включающие три царства: растения, животные и грибы, различающиеся по способу питания. Отдельно существует шестое царство – вирусы – неклеточные формы жизни.

БАКТЕРИИ

Общая характеристика

Бактерии – это обширная группа микроорганизмов (около 1600 видов), большинство из которых одноклеточные.

Форма и размеры бактерий.Основными формами бактерий являются шаровидная, палочковидная и извитая (рис. 2).

Шаровидные бактерии (рис. 2, а) – кокки – имеют обычно форму шара, встречаются уплощенные, слабо овальной или бобовидной формы. Кокки могут быть в виде одиночных клеток–микрококки или соединенных в различных сочетаниях: попарно – диплококки, по четыре клетки – те-тракокки, в виде более или менее длинных цепочек – стрептококки, а также в виде скоплений кубической формы (в виде пакетов) из восьми клеток, расположенных в два яруса один над другим,– сардины. Встречаются скопления неправильной формы, напоминающие грозди винограда,– стафилококки.

Палочковидные бактерии (рис. 2, б) могут быть одиночными или соединенными попарно – диплобактерии, цепочками по три-четыре и более клеток – стрептобактерии. Соотношения между длиной и толщиной палочек бывают самыми различными.

Извитые или изогнутые бактерии (рис. 2, в) различаются по длине, толщине и степени изогнутости. Палочки, слегка изогнутые в виде запятой, называют вибрионами, палочки с одним или несколькими завитками в виде штопора – спириллами, а тонкие палочки с многочисленными завитками – спирохетами.

Рис. 1. Схема пяти царств живого мира:

1 – прокариоты (царство Моnега); 2– одноклеточные эукариоты (царство Protista); 3– многоклеточные эукариоты (а –царства Plantae; б – Fungi; в – Ani-malia)

Использование электронного микроскопа для изучения микроорганизмов в естественных субстратах позволило открыть много новых бактерий, имеющих особую форму клеток (рис. 2,г): замкнутого или разомкнутого кольца (тороиды), клетки с выростами (простеками), клетки червеобразной формы – длинные с загнутыми очень тонкими концами, обнаружены клетки в виде шестиугольной звезды, клетки с выростами (простеками).

Размеры бактерий очень малы: от десятых долей микрометра¹ (мкм) до нескольких микрометров. В среднем диаметр тела большинства бактерий 0,5–1 мкм, а средняя длина палочковидных бактерий 2–5 мкм. Встречаются бактерии, размеры которых значительно превышают среднюю величину. Существуют и такие, величина которых находится на грани видимости в обычные оптические микроскопы (0,1 –0,2 мкм). Например, длина клетки спирохеты может достигать 500 мкм, а самые мелкие из известных бактерий – микоплазмы – имеют клетки длиной 0,15–0,2 мкм.

Форма тела бактерий, как и их размеры, может меняться под влиянием условий роста. Однако при определенных, относительно стабильных условиях бактерии сохраняют присущие данному виду размеры и форму, приобретенные ими в процессе эволюции. Масса бактериальной клетки очень мала, приблизительно 4 · 10^-13г.

Строение бактериальной клетки.Клетка прокариотных организмов, к которым относят бактерии, обладает принципиальными особенностями ультраструктуры. На рис. 3 представлена схема строения бактериальной клетки.

Клеточная стенка (оболочка) – важный и обязательный структурный элемент большинства бактерий (рис. 3, 2). На долю клеточной стенки приходится от 5 до 20 % сухих веществ клетки. Она служит механическим барьером между протопластом и окружающей средой, придает клетке определенную форму. В состав клеточной стенки входит специфическое для прокариотных клеток полимерное соединение – пептидогликан (муреин, или мукопептид), отсутствующий в клеточных стенках эукариотных организмов.

По методу окраски, предложенному Грамом, бактерии делят на две группы: грамположительные и грамотрицательные. Грамположительные клетки удерживают краску, а грамотрицательные клетки не удерживают. Установлено, что это обусловлено различиями в химическом составе и ультраструктуре их клеточных стенок. У грамположительных бактерий клеточные стенки более толстые, аморфные, в них содержится большое количество муреина (80–90 % сухой массы) и тейхоевые кислоты. Клеточные стенки грамотрицательных бактерий более тонкие, слоистые, в них содержится много липидов, мало муреина (5–10 %) и отсутствуют тейхоевые кислоты.