Особенности и размножение бактерий, актиномицетов
Размножение бактерий
Наиболее часто бактерии размножаются путем бинарного деления, когда из одной клетки образуется две, каждая из которых вновь делится. Процессу деления всегда предшествует репликация (удвоение) ДНК. Существует два типа деления – деление перетяжкой (перешнуровывание) и с помощью поперечной перегородки (рисунок А.7) .
Деление перетяжкой (констрикция) сопровождается сужением клетки в месте ее деления, и в этом процессе принимают участие все слои клеточных оболочек. Выпячивание оболочек внутрь клетки все более ее сужает и, наконец, делит на две. Это деление присуще грамотрицательным бактериям. Деление с образованием поперечной перегородки присуще грамположительным бактериям. Однако у некоторых групп бактерий отмечена смена способов деления (тионовые бактерии, микобактерии). У шаровидных бактерий может образовываться несколько поперечных перегородок (тетракокки, сарцины). Почкование убактерий является разновидностью бинарного деления. Этот способ размножения присущ бактериям, имеющим диморфные или полиморфные клеточные циклы. Почкующимся бактериям присуща полярность клеток. Некоторые бактерии размножаются с помощью экзоспор (но не эндоспор!), некоторые – фрагментами гиф (актиномицеты). У некоторых бактерий имеются половые ворсинки, или F-пили.
Период от деления до деления называется клеточным циклом. Различают несколько типов вегетативного клеточного цикла: мономорфный – образуется только один морфологический тип клеток (например, бациллы), диморфный – два морфологических типа клеток, полиморфный – несколько (актиномицеты). При диморфном и полиморфном циклах различают дочерние и материнские клетки.
|
|
|
Бактерии характеризуются высокой скоростью размножения. Например, в благоприятных условиях кишечная палочка делится каждые 20-30 мин, за сутки это дает 272, т.е. 72 поколения. В условиях, исключающих гибель, эта биомасса составит 4720 т. Скорость размножения зависит от факторов внешней среды (температуры, условия питания, влажность, реакция среды и др.) и от видовых особенностей бактерий. Высокая скорость размножения бактерий обеспечивает их сохранение на земле даже в условиях массовой гибели. Сохранившиеся отдельные клетки размножаются и вновь дают поколение.
Размножение актиномицетов
Actinomyces размножаются с помощью субстрационного мицелия прорастающего в субстрате и воздушного мицелия вырастающего с плодоносцев-спорангиофоров. Плодоносцы в зависимости от вида имеют различную форму завитков от закрученной формы, до прямой или волнистой.
Некоторые виды актиномицетов имеют спороносные ветки расположенные в виде мутовок или пучков, часто они моноподиально висят на нитях мицелия.
|
|
|
Образование спор происходит с помощью фрагментации или сегментации.
Фрагментация- это процесс дробления протопласта спороносной ветки на сто и более меленьких комков содержащих базофильное а также ядерное вещество. Комки, превращаясь в споры, располагаются длинной цепочкой в спороносце.
Сегментация - это процесс разделения спороносца на сегменты с палочковидной формой, с помощью поперечных перегородок, они округляются и преобразовываются в споры. Оболочки спор у разных видов имеют гладкую иногда бугристую, зубчатую, шиповидную, волосистую поверхность. Выросты на поверхности оболочек хорошо видны через электронный микроскоп.
В большинстве случаев актиномицеты аэрофилы и мезофилы, но получили распространение и термофилы, многие их виды способны образовывать пигменты разных цветов. Актиномицеты, имея разнообразный набор ферментов способны синтезировать различные вещества и выделять их большими количествами в окружающую среду. Среди этих веществ, обладающих высокой физиологической активностью, встречаются многие витамины, некоторые аминокислоты, токсины, каротиноиды, фитогормоны и другие.
|
|
|
Также стоит упомянуть способность актиномицетитов образовывать разнообразные виды антибиотиков.
Метанобразующие бактерии
Предположение о биологической природе образования метана было высказано еще в XIX в. Однако изучение этого процесса и организмов, его осуществляющих, тормозилось из-за отсутствия чистых культур. Сложность заключается в чрезвычайной чувствительности большинства метанобразующих бактерий к О2. Быстрый прогресс в изучении этой группы архебактерий связан с использованием методов культивирования анаэробов, разработанных Р.Е.Хангейтом (R.E.Hungate). В качестве основных приемов используется удаление О2 из газов, в атмосфере которых осуществляются культивирование и все необходимые для работы операции, а также применение предварительно восстановленных сред.
Метанобразующие бактерии (метаногены) - морфологически разнообразная группа, объединяемая двумя общими для всех ее представителей признаками: облигатным анаэробиозом и способностью образовывать метан. Для создания таксономической структуры метанобразующих бактерий был использован филогенетический подход, основанный на сравнительном анализе нуклеотидных последовательностей 16S рРНК. В соответствии с таким подходом в девятом издании Определителя бактерий Берги группа разделена на три порядка ( Methanobacteriales , Methanococcales , Methanomicrobiales ), коэффициент сходства ( SAB ) для которых составляет 0,2-0,28. Далее порядки разделены на 6 семейств (SAB=0,34-0,36) и 13 родов (Sab=0,46-0,51). Число видов достигает более 40. SAB для них колеблется в пределах 0,55-0,65. О гетерогенности группы можно судить и по нуклеотидному составу ДНК ее представителей (молярное содержание ГЦ-оснований - от 27 до 61%).
|
|
|
В состав группы входят бактерии с разной морфологией: прямые или изогнутые палочки разной длины; клетки неправильной формы, близкие к коккам; извитые формы. У некоторых видов наблюдается тенденция формировать нити или пакеты. Клетки неподвижные или передвигающиеся с помощью перитрихиально или полярно расположенных жгутиков. У представителей рода Methanosarcina в клетках найдены газовые вакуоли. Для некоторых метаногенов характерна развитая система внутриклеточных элементарных мембран, являющихся результатом разрастания и впячивания в цитоплазму ЦПМ и сохраняющих с ней связь. У этой группы архебактерий обнаружены клеточные стенки трех типов: состоящие из псевдомуреина, построенные из белковых глобул и гетерополисахаридной природы. Описан микоплазмоподобный метаноген, выделенный в род Methanoplasma , не имеющий клеточной стенки и фильтрующийся через мембранные фильтры с диаметром пор 0,45 мкм.
20-30% мембранных липидов метаногенов представлены нейтральными и 70-80% - полярными липидами. Последние - это в основном два типа простых эфиров глицерина и терпеноидных спиртов (С20-фитаниловый и С40- бифитаниловый), на основе которых образуются полярные фосфо- и гликолипиды (рис. 14 и рис. 102 ). В зависимости от вида клеточные мембраны могут содержать оба типа эфиров или только один. Основными нейтральными липидами являются С20-, С25- и С30-ациклические изопреноидные углеводороды, насыщенные или содержащие двойные связи. Запасных продуктов в виде поли-бета-оксимасляной кислоты или гликогена в клетках не обнаружено.
Метанобразующие бактерии - строгие анаэробы . Первые исследования чистых культур, выделенных из рубца жвачных животных, показали, что рост их возможен при начальном окислительно-восстановительном потенциале среды ниже -300 мВ. Рост некоторых видов полностью подавляется при содержании в газовой фазе более 0,004% молекулярного кислорода. Однако описаны виды с относительно низкой чувствительностью к О2. В их клетках найдена супероксиддисмутаза . Возможно, в природе такие виды могут сохранять жизнеспособность при кратковременных контактах с О2 и возобновлять рост в анаэробных условиях.
Большинство метанобразующих бактерий имеют температурный оптимум для роста в области 30-40 градусов по С, т.е. являются мезофилами , но есть виды, у которых оптимальная зона сдвинута в сторону более низких (25 градусов по С) или высоких (55-65 градусов по С) температур. Выделен экстремально термофильный организм Methanothermus fervidus , растущий при 55-97 градусов по С (оптимум 80 градусов по С). Все известные представители этой группы - нейтрофилы с оптимальным рН в области 6,5-7,5. Среди метаногенов есть галофилы, требующие в качестве одного из оптимальных условий для роста содержания в среде до 65-70 г/л NaCl.
В качестве источника углерода и энергии для роста метаногены используют узкий круг соединений. Наиболее универсальными источниками углерода и энергии для них является газовая смесь Н2 и СО2. Более 3/4 известных видов утилизируют Н2+СО2. Некоторые метаногены приспособились к облигатному использованию этих соединений. Следующими по распространенности источниками углерода и энергии служат формиат , ацетат , метанол , метиламины и моноокись углерода.
Около половины изученных видов не нуждаются в каких-либо органических соединениях. Для роста многих культур в атмосфере Н2 и СО2 требуется внесение в среду органических веществ, стимулирующих рост или абсолютно для него необходимых. Это могут быть некоторые витамины группы В, ацетат, пируват , сукцинат , отдельные аминокислоты, дрожжевой экстракт или компоненты неизвестного состава, содержащиеся в природных средах обитания. Так, штаммы, выделенные из рубца жвачных животных, нуждаются в добавках рубцовой жидкости. Сложные органические соединения метанобразующие бактерии использовать не могут.
В качестве источника азота метаногены используют аммонийный азот или некоторые аминокислоты. Для ряда видов показана способность к азотфиксации. Источником серы могут служить сульфаты , сульфидили серосодержащие аминокислоты.
Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 745; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!