Спорообразование кратко. Спорообразование - это процесс образования спор

Тренинги

Бактерии в процессе эволюции приспособились к выживанию в самых неблагоприятных условиях окружающей среды и сохранили наследственную информацию путем образования спор. Споры бактерий образуются внутри клетки. Весь процесс прорастания (спорообразование) длится 18 — 20 часов. В ходе этого процесса в клетке бактерии изменяется целый ряд биохимических процессов. В спорообразном состоянии бактерии могут находиться длительное время — сотни лет. При благоприятных условиях внешней среды споры прорастают. Процесс прорастания длится 4 — 5 часов.

Спорообразование происходит, когда:

истощается питательный субстрат,
отмечается недостаток углерода и азота,
накапливается во внутренней среде клетки ионы калия и марганца,
изменяется уровень кислотности среды и др.

Рис. 1. На фото спора внутри бактериальной клетки (фото сделано в свете электронного микроскопа — ЭМ).

Какие бактерии способны к спорообразованию

Палочковидные бактерии, образующие споры, называются бациллами. Они относятся к семейству Bacillaceae и представлены родом клостридиум Clostricdium, родом бациллюс (Bacillus) и родом десульфотомакулум (Desulfotomaculum). Все они грамм положительные анаэробные бактерии.

Род клостридиум насчитывает более 93 видов бактерий. Все они образуют споры. рода клостридиум вызывают , легочную гангрену, являются виновниками осложнений после абортов и родов, тяжелых токсикоинфекций, в том числе ботулизма. Споры бактерий этого вида превышают диаметр вегетативной клетки.

Род бациллюс насчитывает более 217 видов бактерий. Патогенные бактерии рода бациллюс вызывают ряд заболеваний у человека и животных, в том числе пищевые токсикоинфекции и сибирскую язву. Споры бактерий этого вида не превышают диаметр вегетативной клетки.

Рис. 2. На фото бактерии рода клостридиум. Слева — клостридии перфингенс. Являются возбудителями пищевой токсикоинфекции и газовой гангрены. Справа — клостридии ботулинум. Бактерии вызывают тяжелую пищевую токсикоинфекцию — ботулизм.

Рис. 3. На фото возбудитель сибирской язвы. Bacillus anthracis род Bacillus – крупная, неподвижная, с обрубленными концами (слева) и бактерия в спорообразном состоянии (справа).

Спорообразование у бактерий

Подготовительный этап

Перед образованием самой споры в вегетативной бактериальной клетке снижается уровень метаболизма, прекращается репликация ДНК, в спорогенной зоне локализуется один из нуклеотидов, начинает синтезироваться дипиколиновая кислота.

Образование спорогенной зоны

Образование спорогенной зоны начинается с уплотнения участка цитоплазмы, в котором расположен нуклеотид (проспора ). Изолирование спорогенной зоны происходит с помощью цитоплазматической мембраны, которая начинает врастать внутрь клетки.

Образование проспоры и споры

Между внутренним и наружным слоем мембраны образуется кортекс. Один из его компонентов — дипиколиновая кислота, которая обуславливает термоустойчивость споры.

Сторона мембраны, обращенная наружу, покрывается оболочкой (экзоспорицей). Она состоит из белков, липидов и других соединений, которые не встречаются у вегетативной клетки. Оболочка толстая и рыхлая. Обладает гидрофобностью.

Созревание споры

В период созревания споры заканчивается формирование всех ее структур. Спора приобретает термоустойчивость. Она принимает определенную форму и занимает особое положение в клетке. После полного созревания споры происходит аутолизис клетки.

Рис. 4. На фото видна образованная спора, по периферии которой находятся остатки цитоплазмы.

Рис. 5. На фото слева видна только что образованная спора (А), по периферии которой находится остатки цитоплазмы. Далее цитоплазма отмирает. На фото справа (В) спора, очищенная в лабораторных условиях.

Рис. 6. На фото вверху стадии спорообразования — от образования спорогенной зоны до полного формирования и лизиса остатков клетки. На фото внизу спора с лентовидными выростами. О — ее внешняя оболочка, К — кортекс, С — внутренняя часть.

Кортекс

Кортекс защищает спору от ферментов, которые в большом количестве продуцируются клеткой на завершающем этапе спорообразования. Их предназначение — полностью разрушить материнскую вегетативную клетку. При отсутствии кортекса споры бактерий лизируются. Кортекс содержит диаминопимелиновую кислоту, которая обеспечивает термостабильность

Внутренняя сторона кортекса прилегает к внутренней стороне цитоплазматической мембраны. В период прорастания споры кортекс трансформируется в клеточную стенку вегетативной клетки.

Оболочка споры (экзоспориум)

Сторона цитоплазматической мембраны, обращенная наружу, при спорообразовании покрывается оболочкой (экзоспорицей). Она состоит из белков, липидов и других соединений, которые не встречаются у вегетативной клетки. Оболочка толстая и рыхлая. Составляет около 50% объема самой споры. Обладает гидрофобностью. Наружная стенка споры устойчива к воздействию ферментов. Она предохраняет спору от преждевременного прорастания.

Рис. 7. На фото спора с выростами. Ее сердцевина — покоящаяся вегетативная клетка.

Выросты на спорах

На некоторых спорах в процессе спорообразования образуются выросты. Они многообразны и специфичны. Этот признак для каждой бактерии наследственно закрепленен и постоянен. Выросты на спорах состоят в основном из белка. Аминокислоты белка сходны с таковыми у кератина и коллагена. Функция выростов на спорах окончательно еще не выяснена.

Рис. 8. Виды выростов на спорах: жгутики, трубки, ершиковидные палочки, широкие ленты, шипы, булавки, в виде оленьих рогов.

Рис. 9. На фото споры бактерий рода клостридиум. Выросты в виде трубок (1 и 5), выросты в виде жгутиков (2), лентовидные выросты(3), перистые выросты (4), споры, на поверхности которых имеются шипы (6).

Характеристика споры бактерий

В клетке, которая находится в спорообразном состоянии, отмечается:

полная репрессия генома,
почти полное отсутствие обмена веществ,
снижение количества воды в цитоплазме на 50% (значительная потеря воды клеткой приводит к ее гибели),
повышенное количество катионов кальция и магния в цитоплазме,
появление дипиколиновой кислоты и кортекса, отвечающих за термостабильность,
повышение количества белка цистеина и гидрофобных аминокислот,
сохраняет жизнеспособность сотни лет.

Устойчивость спор

В процессе спорообразования спора покрывается оболочками — внешней оболочкой и кортексом. Они защищают спору от неблагоприятных условий внешней среды.

Кортекс содержит диаминопимелиновую кислоту, которая отвечает за термостабильность. Внешняя оболочка предохраняет спору от преждевременного прорастания и негативных факторов внешней среды.

В спорообразном состоянии бактерия устойчива к повышенной температуре окружающей среды и высушиванию. Она способна выжить в растворах, с повышенным содержанием солей, перенести длительное кипячение и промораживание, радиацию и вакуум, ультрафиолетовое облучение. Спора проявляет устойчивость к целому ряду токсических веществ и дезинфицирующих препаратов.

Устойчивость спор патогенных бактерий во внешней среде способствует сохранению инфекции и развитию тяжелых инфекционных заболеваний.

Вид, форма и расположение спор у бактерий

Споры бактерий имеют овальную и шаровидную форму. Они могут располагаться на концах клетки (возбудители столбняка), ближе к центру (возбудители ботулизма и газовой гангрены) или в центральной части клетки (сибиреязвенная бацилла). Реже споры бактерий располагаются латерально.

Рис. 10. На фото терминальные эндоспоры C. difficile и Clostridium tetani.

Рис. 11. На фото центрально расположенные споры бактерий Bacillus cereus.

Рис. 12. На фото концевое расположение споры у бактерии Bacillus subtilis.

Колпачки на спорах

На спорах рода клостридиум и бациллюс в процессе спорообразования образуются колпачки. Они имеют конусовидную или серповидную форму и ячеистое строение. Ячейки напоминают мешочки, которые заполнены газообразным веществом. Они имеют форму палочек или овалов. Ячейки помогают споре сохранять в воде плавучесть. Даже при центрифугировании споры с колпачками невозможно осадить. Колпачки на спорах образуются у почвенных бактерий гидроморфных почв, которые сформировались в условиях застоя поверхностных вод или при наличии грунтовых вод.

Рис. 13. На фото колпачки на спорах — конусовидные (слева) и серповидные (справа).

Рис. 14. На фото строение колпачка споры бактерии. Видны отдельные газовые ячейки (вакуоли, мешочки) овальной формы.

В природе существуют бактерии, обладающие уникальным свойством образовывать споры. Как происходит этот процесс, читатель узнает, прочитав статью.

Споры

Споровые бактерии более устойчивы к замораживанию, высушиванию, длительному или кратковременному кипячению, воздействию химических веществ. Существуют вегетативные формы образования бактерий и спорообразование. Примеры последних: возбудители таких заболеваний, как сибирская язва, ботулизм, столбняк и некоторые виды сапрофитных обитателей почвы, которых можно обнаружить в навозе.

Прорастание

Когда оболочка споры попадает в благоприятную для нее среду, она начинает набухать. Этот процесс происходит до тех пор, пока оболочка полностью ни разрушится. В то время, когда ткань оболочки разрывается, через этот крупный порыв молодая клетка и попадает во внешнюю среду.

Таким способом спора прорастает в аэробных бактериях. Анаэробные бактерии при спорообразовании не теряют внешнюю клеточную оболочку. С внешней средой спора не соприкасается, ее контакт происходит с клеточной оболочкой. Когда возникают благоприятные условия, питательные вещества внутрь клетки попадают через чехол. Спора начинает прорастать.

Бактерии и продукты

Спорообразование у бактерий нежелательно при переработке и хранении отдельных продуктов. Если этот процесс происходит, бороться с микроорганизмами будет трудно. Для уничтожения спор в консервах, например, продукт нужно стерилизовать, что намного снизит его качество. Чтобы надолго сохранить молоко, его стерилизуют, а это приводит к потере первоначальных свойств и витамина А. К сведению: температура нагревания при стерилизации - 120 градусов.

При пастеризации, чтобы максимально сохранить питательные вещества, молоко нагревают всего до 80-90 градусов. Это сказывается на сроке хранения: молоко быстро портится, так как при пастеризации споры не умирают, а наоборот, при они прорастают и начинают быстро размножаться, из-за чего и портится продукт.

СПОРЫ (греч. spora сеяние, посев) - микроскопические зачатки, образуемые нек-рыми растениями и бактериями при бесполом размножении.

Споры растений

С. образуют растения различных систематических групп - водоросли, грибы, многие виды высших растении.

Библиография: Вилли К. А. и Детье В. Д ж. Биология (Биологические процессы и законы), пер. с англ., с. 267, 660, М., 1974; Жизнь растений, под ред. А. А. Федорова, т. 1 - 4, М., 1974 - 1978; Корн М. Я. и Солов ь-е в H. Н. Об использовании фазовоконтрастной микроскопии для наблюдения спор в окрашенных мазках, Лаборат. дело, № 6, с. 51, 1961; Краткий определитель бактерий Берги, под ред. Дж. Хоулта, пер. с англ., с. 286, М., 1980; Работ-н о в а И. Л. Общая микробиология, с. 65, М., 1966; Руководство по микробиологической диагностике инфекционных болезней, под ред. К. И. Матвеева, с. 27, М., 1973; Стейниер Р., Э д е л ь б e р г Э. и Ингрэм Д ж. Мир микробов, пер. с англ., т. 3, с. 184, М., 1979; The bacterial spore, ed. by G. W. Gould a. A. Hurst, L.-N. Y., 1969.

Т. В. Вещикова; М. Я. Корн (бакт.); М. Я. Корн и М. Ф. Култаев (цветн. рис.).

Спорообразование начинается когда клетка испытывает недостаток питат вещ-в или в среде накопилось большое кол-во продуктов обмена. Тогда клетка выделяет до 40% воды, цитоплазма уплотняется. В центре образуется дипикколиновая кислота. У молодых клеток этой кислоты нет. Эта кислота взаимод с ионами кальция и образует комплекс дипиколинат кальция, который обеспечивает споре состояние покоя и термоустойчивость. Образ-ся проспора. пространство между обол материнской мембраны и проспорой заполнено пептидогликаном, из которого формируется стенка споры. После созревания споры клетка разруш-ся и спора выходит наружу, она переносит все неблагопр.усл. спора имеет тройную обол. Попадая в благопр. усл, спора поглощает воду, набухает, дипиколинат кальция выходит наружу. Наруж обол лопается, во внеш среду выходит трубка – проросток. Она дает начало новой клетке.из 1 споры выходит 1 клетка. Существуют клетки устойчивые к неблагопр усл, но спор не образуют. Это покоящиеся клетки – цисты. Споры у бактерий служат только для сохранения и выживания организма в неблагоприятных условиях (тогда как у грибов, например, споры служат еще и для размножения).

Культивирование.

Размножение микроорг-в осущ-ся на питат средах. Посев культуры микробов на такие среды проводят микробной петлей и пастеровскими пипетками.

Различают два основных способа культивирования микроорганизмов – периодическое и непрерывное. При периодическом культивировании клетки помещают в закрытый сосуд определенного объема, содержащий питательную среду, и задают начальные условия. Постепенно увеличивается плотность популяции, снижается концентрация питательных веществ и накапливаются продукты обмена, т.е. условия существования микроорганизмов изменяются. Непрерывное (проточное) культивирование позволяет зафиксировать культуру в какой-то определенной фазе (обычно экспоненциальной). При этом состав среды и условия роста остаются постоянными. Этого добиваются постоянным прибавлением новой питательной среды в сосуд для выращивания и одновременным

удалением такого же количества среды с клетками.

Посев проводят в пробирках на мпб и мпа, а также смесь культур на мпа в чашках Петри.

1 в чашки Петри вносят питат среду, для этого мпа расплавляют на водяной бане. Содержимое пробирок выливают над пламенем горелки и вращат движениями распределяют на поверхности дна чашки. Чашку переворачивают дном вверх и ставят в термостат.

СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНАЭРОБНЫХ БАКТЕРИЙ.

Анаэробы растут без свободного кислорода, т.к. образующийся пероксид водорода окисляет цитоплазму и вызывает гибель микробной клетки. Создание условий с пониженным сод-ем кислорода в возд достиг-ся разными методами.

Физич метод - анаэробиоз создается путем мех-го удаления воздуха, что достигается вакуум-масляным насосом. Химический метод основан на поглощении кислорода хим-ми вещ-ми. Био метод – аэробов и анаэробов выращивают вместе. Для этого плотную питат среду мпа в чашке петри делят на 2 части. На одну из них высевают аэробов, на др – анаэробов. После заливки краев чашки парафином ее ставят в термостат. Комбинированный метод. Анаэробиоз создается путем сочетания неск методов. На принципе этого метода основано исп-ие среды Кита-Тароцци – на дно пробирки помещают кусочки отварной печени, а сверху заливают маслом.

Споры бактерий

Прокариотические организмы - бактерии обладают способностью к спорообразованию, которая заключается в том, что при наступлении условий, неблагоприятных для жизни, клетка частично теряет воду, объём и форму; под внешней мембраной образуется плотная сферическая оболочка.

В виде споры бактерия может выдерживать огромные механические, температурные и химические нагрузки. Например, некоторые споры выдерживают трёхчасовое кипячение или температуру жидкого азота.

Также в виде споры более эффективно проходит расселение, потому что частично обезвоженная клетка имеет меньшую массу.

Споры растений

Размножение спорами

В цикле развития растений, начиная с водорослей и заканчивая покрытосеменными, последовательно чередуются стадии спорофита (растения, образующего споры) и гаметофита (растения, образующего гаметы). Так, у папоротника спорофитом является взрослое растение, распространяющее споры; из каждой такой споры вырастает заросток , являющийся гаметофитом: он образует женские гаметангии архегонии и мужские гаметангии антеридии , в которых развиваются половые гаметы и, сливаясь (обычно перекрёстно с разных растений), образуют зиготу , развивающуюся на заростке и вырастающую во взрослое растение.

Размножение спорами - бесполое . Однако споры участвуют в процессе полового размножения у голосеменных и покрытосеменных, или цветковых, растений. Взрослое растение здесь является спорофитом, образующим макро- (женские) и микроспоры (мужские), которые развиваются соответственно в зародышевый мешок и зрелое пыльцевое зерно, являющиеся гаметофитами.

Споры грибов

У грибов споры могут развиваться внутри специальных споровместилищ (эндогенно) или на конце особых выростов мицелия - конидиеносцах (экзогенно).

См. также

Примечания

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Споры" в других словарях:

Спорыш, а, ом … Русское словесное ударение

Споры обычно одноклеточные образования, служащие для бесполого размножения мхов и их распространения. Размеры спор у листостебельных мхов сильно колеблются. Самые мелкие споры известны у даусонии (5 мкм) и у политрихума (7 10 мкм), чаще… … Биологическая энциклопедия

Споры - папоротника под микроскопом. СПОРЫ (от греческого spora посев, семя), репродуктивные образования, состоящие из одной или нескольких клеток, покрытых, как правило, плотной, устойчивой к внешним воздействиям оболочкой. У грибов, водорослей,… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

СПОРЫ, мелкие репродуктивные частицы, которые отделяются от родительского организма для создания потомства, не сливаясь с другим репродуктивным элементом. Имея, как правило, микроскопические размеры, споры производятся в большом количестве и… … Научно-технический энциклопедический словарь

- (отгреч. spora сеяние, посев, семя), 1) специализир. клетки грибов и растений, служащие для размножения и расселения. Возникают путём митоза (митоспоры, у грибов и низших растений) или мейоза (мейоспоры, у всех высших растений). Мейоспоры могут… … Биологический энциклопедический словарь

- (греч. spora). Зачатки растений у отдела бесцветковых, соответствующие семенам растений цветковых, но с более простым строением. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. СПОРЫ греч. spora. Семена… … Словарь иностранных слов русского языка

СПОРЫ - (от греч. sporos посев, плод), клетки, служащие для размножения. С. состоят из протоплазмы, ядра и оболочки. Последняя нередко диференцируется на два обособленных слоя: внутренний, тонкий бесцветный или слабо окрашенный эндоспорий и наружный,… … Большая медицинская энциклопедия

Муж., мн., бот. семя бесцветковых растений. Споры папоротников сидят сысподи листьев. Толковый словарь Даля. В.И. Даль. 1863 1866 … Толковый словарь Даля

- (от греч. spora посев семя), бесполые репродуктивные образования, состоящие из одной или нескольких клеток; покрыты, как правило, плотной, устойчивой к внешним воздействиям оболочкой. Развиваются в органах размножения грибов, водорослей,… … Большой Энциклопедический словарь

- (sporae) одноклеточные зачатки, образующиеся в большом количестве при бесполом размножении растений. Различают изоспоры, производящие обоеполый гаметофит; у разноспоровых папоротникообразных различают мегаспоры (макроспоры), производящие женский… … Геологическая энциклопедия

Сущ., кол во синонимов: 3 разногласия (3) столкновения (3) трения (13) … Словарь синонимов

Книги

Споры об Апостольском символе. История догматов. Исследования по истории древней Церкви , А. П. Лебедев. Сборник работ по истории древней Церкви под общим названием "Споры об Апостольском символе. История догматов" принадлежит перу выдающегося русского церковного историка Алексея Петровича…