Глава 2. Характеристика микроорганизмов. Методы их изучения

2.1. Бактерии

По форме бактерии разделяются на три основные группы: шаровидные (кокковидные), палочковидные, извитые.

Кокковидные бактерии (рис. 6) имеют округлую форму (шаровидную, бобовидную, форму кофейных зерен), их диаметр в среднем составляет 1–2 мкм. Кокки делят в зависимости от расположения клеток друг относительно друга. Эти бактерии, как правило, неподвижны и не имеют жгутиков.

Рис. 6. Кокковидные бактерии: а — микрококки; б — диплококки; в — стрептококки; г — тетракокки; д — стафилококки; е — сарцины

Самая многочисленная группа — палочковидные бактерии (рис. 7). Длина палочковидных бактерий в основном варьирует от 1 до 3 мкм, хотя бывают более мелкие и гораздо более крупные.

Рис. 7. Палочковидные бактерии: а — диплобактерии; б — стрептобактерии; в — бациллы; г — клостридии

Палочковидные бактерии делят на две группы: не образующие спор и спорообразующие. Спорообразующие в свою очередь подразделяют на бациллы (bacillus — палочка) — когда диаметр споры меньше диаметра палочки, и клостридии (kloster — веретено) — у которых диаметр споры превышает диаметр палочки, образуя утолщение. Споры могут залегать как на концах палочки, так и по центру, иметь шаровидную или овальную форму. В бактериальной клетке образуется только одна спора. И из одной споры в последующем может появиться только одна вегетативная клетка.

Внешний вид бактерий достаточно однообразен, что затрудняет их классификацию только по морфологическому принципу.

Палочковидные бактерии бывают неподвижные и подвижные, перемещающиеся с помощью жгутиков, которые могут осуществлять вращательные движения (рис. 8).

Рис. 8. Жгутики бактерий: а — монотрихи; б — лофотрихи; в — амфитрихи; г — пе­ритрихи

Жгутики представляют собой тонкие нити, берущие начало от цитоплазматической мембраны, и имеют бóльшую длину, чем сама клетка. Толщина жгутиков  — 12–20 нм, длина — 3–15 мкм. Скорость вращения жгутика может достигать 100 оборотов в секунду. Количество жгутиков у бактерий разных видов варьирует от одного (как у холерного вибриона) до десятка и сотен, отходящих по всей поверхности бактерии (кишечная палочка, Salmonella typhi и др.). Расположение жгутиков — характерный признак, имеющий таксономическое значение.

Извитые бактерии делятся на изогнутые или спиралевидные извитые клетки. Их различают по форме и количеству завитков (рис. 9). Все извитые бактерии подвижны.

Рис. 9. Извитые бактерии: а — вибрионы; б — спириллы; в — трепонемы; г — боррелии; д — лептоспиры

Все бактериальные клетки имеют одинаковое строение: оболочка, состоящая из клеточной стенки и цитоплазматической мембраны, под оболочкой находится протоплазма, состоящая из цитоплазмы с рибосомами и включениями, наследственный аппарат — нуклеоид, а также плазмиды. Снаружи оболочку могут покрывать капсула, микрокапсула, слизь, от клеточной стенки могут отходить жгутики, пили (рис. 10). Как было сказано выше, некоторые грамположительные палочковидные бактерии способны образовывать споры: это происходит при наступлении неблагоприятных условий для существования вегетативных форм. Тогда клетка частично теряет воду, уменьшается в объеме и меняет форму, а под внешней мембраной образуется плотная оболочка. В виде споры бактерия может выдерживать огромные механические, температурные и химические нагрузки. Известен случай, когда удалось оживить бактериальные споры возрастом около 30 млн лет. Спорообразование является видовым признаком.

Рис. 10. Структура бактериальной клетки: 1 — капсула; 2 — клеточная стенка; 3 — цитоплазматическая мембрана; 4 — мезосомы; 5 — нуклеоид; 6 — плазмида; 7 — рибосомы; 8 — включения; 9 — жгутик; 10 — пили (ворсинки)

В ходе видовой идентификации бактерий активно используют микроскопию окрашенных препаратов. Некоторые бактериальные клетки при этом обладают свойством метахромазии — часть их оболочки и внутреннее содержимое приобретают цвет, отличный от красителя (рис. 11).

Рис. 11. Красные гранулы волютина (1) при окрашивании сложным методом с использованием карболового фуксина Циля и метиленового синего

Некоторые бактерии (например, микобактерии и некоторые актиномицеты) демонстрируют свойство кислотоустойчивости за счет содержания в клеточной стенке миколовых кислот, что выявляется при окрашивании по методу Циля–Нильсена: кислотоустойчивые микроорганизмы окрашиваются в красный цвет.

Особенности окрашивания микроорганизмов разными методами позволяют выявлять признаки, характерные для того или иного вида бактерий.