Рост и размножение бактерий

Основной отличительной осо­бенностью живых организмов от неживой природы является, рост и размножение. Рост — это физиологический процесс, в ходе которого увеличиваются размеры и масса клетки. Рост •бактериальной клетки ограничен, и, достигнув определенной величины, она перестает расти. Начинается процесс размноже­ния, т. е. увеличение числа особей (клеток), когда от материн­ской клетки отделяется дочерняя.

Большинство бактерий размножается простым делением на две части. Такой способ размножения называется бинарным поперечным делением. У подавляющего большинства Грам+ бактерий клетки делятся ровно пополам с помощью септы (по­перечной перегородки). На противоположных сторонах внут­ренней части клеточной стенки образуются два выступа, рас­тущие навстречу друг другу (от периферии к центру), в этих же местах ЦПМ образует мезосомы (впячивания). Располо­женные в мезосомах ферменты синтезируют материал клеточ­ной стенки. Поперечная перегородка первоначально фомиру-?тся из ЦПМ и пептидогликана; наружные слои синтезируют­ся позднее.

Клетки большинства Грам^- бактерий делятся путем обра­зования перетяжки. В центре клетки с одной стороны ЦПМ и клеточная стенка постепенно прогибаются до слияния с про­тивоположной поверхностью клетки. Образованию поперечной перегородки или перетяжки предшествует деление ДНК, в ре­зультате чего в каждую дочернюю клетку попадает по одному нуклеоиду.

Актиномицеты размножаются главным образом экзоспорами (наружными спорами), которые образуются поодиночке или цепочками на концах спороносящих гиф— спороносцах, имеющих самую разнообразную форму (см. рис. 2). Сущест­вуют и другие способы размножения.

Образование эндоспор.

Способностью к образованию эндо­спор (внутренних спор) обладают лишь некоторые палочко­видные Грам+ бактерии. Поскольку в каждой клетке образу­ется только одна спора, то спорообразование является не способом размножения, а покоящейся стадией клетки для перенесения неблагоприятных условий. Споры образуются при голодании, при избытке продуктов обмена веществ или несоот­ветствии температуры, влажности и рН их оптимальным зна­чениям для развития данного вида бактерий.

Различают три типа спорообразования (рис. 7).

Если при образовании споры в центре клетки форма ее не меняется, то такой тип спорообразования называется бациллярным; он свойствен представителям рода Васillus.

Если же клетка в середине утолщается и приобретает вид веретена, то такой тип спорообразования называется клостридиальным. Иногда спо­ра образуется ближе к концу клетки и тогда клетка приобре­тает вид теннисной ракетки — такой тип спорообразования на­зывается плектридиальным(рис. 6). Клостридиальный и плект­ридиальный типы спорообразования свойственны бактериям рода Clostridium.

а б в

Рис. 6. Типы спорообразования у бактерий:

а — бациллярный; б — клостридиальный; в — плектридиальный

Спорообразование — сложный процесс, в результате кото­рого в клетке формируется эндоспора, отличающаяся от веге­тативной клетки структурой и химическим составом (рис. 7). Эндоспора имеет наружную и внутреннюю мембраны, между которыми располагается кортекс (кора), сходный по химиче­скому составу с клеточной стенкой вегетативной клетки. По­верх наружной мембраны образуются многослойные покровы споры, состоящие в основном из белков. У некоторых бактерий снаружи споры формируется еще один слой — экзоспориум, со­стоящий из липидов и белков.

При спорообразовании происходит накопление специфиче­ского вещества — дипиколиновой кислоты, отсутствующей в ве­гетативной клетке, а также ионов кальция. Процесс образова­ния споры протекает несколько часов. Когда спора сформиру­ется, оболочка и остальные части клетки разрушаются и спора освобождается.

Рис. 7. Схема строения бактериальной споры: 1 — нуклеоид; 2 — цитоплазма; 3 — внутренняя мембрана; 4 — кортекс; 5 — наружная мембрана; 6 — покровы, состоя­щие из нескольких слоев; 7 — экзоспориум

Споры необычайно устойчивы к воздействию температуры, например, споры возбудителя тяжелого пищевого отравления — ботулизма — выдерживают нагревание до 100 °С в течение 5—6 ч. Споры выносят высушивание, воздействие ультрафиолетовых лучей, ядовитых веществ и т. п. Устойчивость спор связана с тем, что их покровы труднопроницаемы, в них содержите» много липидов, а также дипиколиновой кислоты и кальция. Активность ферментов в них подавлена. Высокая термоустойчивость спор обусловливается низким содержанием в них воды, что предохраняет белки от денатурации при высоких температурах.

Споры бактерий могут сохранять жизнеспособность десятки и даже сотни лет. Попав в благоприятные условия, спора поглощает воду и набухает, ее термоустойчивость снижается, возрастает активность ферментов, под действием 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.