Бактерії в процесі еволюції пристосувалися до виживання в найнесприятливіших умовах навколишнього середовища і зберегли спадкову інформацію шляхом утворення спор. Спори бактерій утворюються всередині клітини. Весь процес проростання (спорообразование) триває 18 20 годин. В ході цього процесу в клітці бактерії змінюється цілий ряд біохімічних процесів. У спорообразном стані бактерії можуть знаходитися тривалий час сотні років. При сприятливих умовах зовнішнього середовища спори проростають. Процес проростання триває 4 5 годин.
Спорообразование відбувається, коли:
- виснажується живильний субстрат,
- спостерігається нестача вуглецю і азоту,
- накопичується у внутрішньому середовищі клітини іони калію і марганцю,
- змінюється рівень кислотності середовища та ін.
Рис. 1. На фото спору всередині бактеріальної клітини (фото зроблено в світлі електронного мікроскопа ЕМ).
Які бактерії здатні до спороутворення
У клітці, яка знаходиться в спорообразном стані, зазначається:
- повна репресія геному,
- майже повна відсутність обміну речовин,
- зниження кількості води в цитоплазмі на 50% (значна втрата води клітиною призводить до її загибелі),
- підвищену кількість катіонів кальцію і магнію в цитоплазмі,
- поява дипиколиновая кислоти і кортекса, що відповідають за термостабільність,
- підвищення кількості білка цистеїну і гідрофобнихамінокислот,
- зберігає життєздатність сотні років.
Стійкість спор
У процесі спороутворення спору покривається оболонками зовнішньою оболонкою і кортексом. Вони захищають спору від несприятливих умов зовнішнього середовища.
Кортекс містить діамінопімеліновую кислоту, яка відповідає за термостабільність. Зовнішня оболонка охороняє спору від передчасного проростання і негативних факторів зовнішнього середовища.
В спорообразном стані бактерія стійка до підвищеної температури навколишнього середовища і висушування. Вона здатна вижити в розчинах, з підвищеним вмістом солей, перенести тривале кип'ятіння і промороження, радіацію і вакуум, ультрафіолетове опромінення. Суперечки проявляє стійкість до цілого ряду токсичних речовин і дезінфікуючих препаратів.
Стійкість спор патогенних бактерій у зовнішньому середовищі сприяє збереженню інфекції і розвитку важких інфекційних захворювань.
Вид, форма і розташування суперечка у бактерій
Спори бактерій мають овальну і кулясту форму. Вони можуть розташовуватися на кінцях клітини (збудники правця), ближче до центру (збудники ботулізму і газової гангрени) або в центральній частині клітини (сибиреязвенная бацила). Рідше спори бактерій розташовуються латерально.
Рис. 10. На фото термінальні ендоспори C. difficile і Clostridium tetani.
Рис. 11. На фото центрально розташовані спори бактерій Bacillus cereus.
Мал. 12. На фото кінцеве розташування суперечки у бактерії Bacillus subtilis.
ковпачки на суперечках
на суперечках роду клостридиум і баціллюс в процесі спороутворення утворюються ковпачки. Вони мають конусоподібну або серповидную форму і пористу будову. Осередки нагадують мішечки, які заповнені газоподібним речовиною. Вони мають форму паличок або овалів. Осередки допомагають суперечці зберігати в воді плавучість. Навіть при центрифугуванні суперечки з ковпачками неможливо осадити. Ковпачки на суперечках утворюються у грунтових бактерій гідроморфних ґрунтів, які сформувалися в умовах застою поверхневих вод або при наявності грунтових вод.
Рис. 13. На фото ковпачки на суперечках конусоподібні (зліва) і серповидні (праворуч).
Рис. 14. На фото будова ковпачка суперечки бактерії. Видно окремі газові осередки (вакуолі, мішечки) овальної форми.
Параспоровие тільця
Такі бактерії, як B.anthracis (збудник сибірки) і B.cereus (збудник токсикоінфекцій) під час утворення утворюють параспоровие тільця. У B.anthracis ці утворення округлої форми, розташовані на поверхні суперечка або ізольовано. У Bacillus thuringiensis параспоровие тільця у вигляді білкових кристалів бипирамидальний форми. Кристали токсичні для гусениць, комах і личинок нематод, мошок і москітів. Ген ендотоксину використовується в біозахисту рослин.
Рис. 15. На фото параспоровие бипирамидальний кристали грунтової бактерії Bacillus thuringiensis morrisoni.
Проростання спор
Потрапляючи в сприятливі умови, спора починає проростати в вегетативну клітину. Процес проростання триває 4 5 годин.
Процес активації
Сприяють проростанню прогрівання, глюкоза, амінокислоти, іони деяких речовин і механічні пошкодження стінки суперечки.
Процес ініціації
Процес ініціації починається з дерепрессии генома. Активуються процеси дихання і ферментні системи. З клітини видаляється дипиколиновая кислота, іони кальцію, руйнується кортекс. У суперечці збільшується кількість води. Всі ці зміни призводять до втрати спорою таких властивостей, як термостабільність, стійкості до радіації і хімічних речовин. Відмінною особливістю даного процесу є зменшення спорою величини заломлення світла.
Процес власне проростання
З суперечки починає проростати Паросткова трубка, руйнує її оболонку. Формується оболонка клітини. Регулюються процеси проростання цілим рядом спеціальних речовин гермінантамі. Після закінчення проростання спори клітина починає ділитися.
Рис. 16. На фото клітина бактерії, яка після проростання спори починає ділитися.
Докладно про бактеріяx читай в статтях:
« »,
« »,
« ».
Спорообразование має на меті збереження виду бактерій. Спори бактерій надзвичайно стійкі в зовнішньому середовищі, що стало приводом до розгортання в багатьох країнах світу інтенсивних досліджень вченими цього процесу.