Бактерии (от греч. bacterion — палочка) — микроорганизмы с прокариотным типом строения, преимущественно представлены одноклеточными формами. Термин «прокариоты» равнозначен термину «бактерии».

Бактерии не видимы невооруженным глазом. Для их изучения используют световые и электронные микроскопы. Клетки бактерий измеряют в микрометрах (1 мкм = 10–3 мм), элементы тонкого строения — в нанометрах (1 нм = 10–3 мкм). Предел

разрешения светового микроскопа составляет 0,2 мкм, а современных моделей электронных микроскопов — 0,15–0,3 нм. Средние размеры прокариот составляют 0,5–3 мкм. Наиболее стабильны размеры кокков — 0,5–2 мкм. Палочковидные формы обычно длиной 2–10 и шириной 0,5–1 мкм, мелкие палочки соответственно 0,7–1,5 и 0,2–0,4 мкм.

В 1967 г. Адлер описал мини-клетки, которые в десять раз меньше исходных бактерий, не содержат хромосомную ДНК, а только плазмидную. Среди бактерий существуют гиганты длиной 125 мкм и более. Размеры спирохет составляют от 0,2–0,75 до 5–500 мкм.

По форме клеток бактерии подразделяют на три основные группы: шаровидные, или кокки, палочковидные и извитые.

Кокки (от греч. kokkos — зерно, лат. coccus — ягода) имеют сферическую форму правильного шара, эллипса, боба, ланцета. В зависимости от взаимного расположения клеток после деления различают: микрококки, или монококки, стафилококки, диплококки, стрептококки, тетракокки и сарцины.

Микрококки (от лат. micrococcus — маленький) делятся в разных плоскостях и располагаются одиночно, парами или беспорядочно; являются сапрофитами; обитают в почве, воде, воздухе. Например, Micrococcus luteus.

Стафилококки (от греч. staphyle — виноградная гроздь) делятся в различных плоскостях и располагаются несимметричными гроздьями, иногда одиночно, парами; есть сапрофиты и патогенные. Например, Staphylococcus aureus.

Диплококки (от греч. diploos — двойной) делятся в одной плоскости, попарно соединяясь. Например, Azotobacter chroococcum.

Стрептококки (от греч. streptos — цепочка) делятся в одной плоскости, располагаются в виде цепочки; встречаются одиночные и парные клетки; сапрофиты и патогенные. Например, Streptococcus pyogenes.

Тетракокки (от греч. tetra — четыре) делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях; располагаются по четыре.

Сарцины (от лат. sarcio — связываю) делятся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях и образуют правильные пакеты по 8–16 клеток и более; сапрофиты; встречаются в воздухе, почве, кишечнике животных и человека. Например, Sarcina ureae.

Палочковидные бактерии. Самая многочисленная группа прокариот. Они имеют осевую симметрию и цилиндрическую форму тела с округлыми, тупыми или заостренными концами. Палочковидные формы подразделяют на две группы: не споровые палочки — бактерии (Bacterium) и палочки, образующие споры, — бациллы (Bacillus). При этом палочки, у которых диаметр споры превышает ширину вегетативной клетки, называют клостридиями (Clostridium) — веретенообразные.

В зависимости от взаимного расположения клеток палочковидные бактерии подразделяют на одиночные и бессистемные скопления, диплобактерии и диплобациллы (располагаются попарно), также стрептобактерии и стрептобациллы (формы, образующие длинные или короткие цепочки). Сапрофиты

и патогенные виды. Например, Bacillus anthracis, Clostridium tetani.

К палочковидным формам также относят коринебактерии и фузобактерии.

Коринебактерии (от греч. соrуnе — булава) — прямые или изогнутые палочки с булавовидными утолщениями на концах; сапрофиты, патогенны для животных и человека. Например, Corynebacterium pseudotuberculosis и др.

Фузобактерии — длинные, толстые, с заостренными кон- цами палочки; патогенные виды — возбудитель некробактерио- за (Fusobacteium necrophorum).

Извитые бактерии обладают спиральной симметрией; к ним относятся вибрионы, спириллы и спирохеты.

Вибрионы (от лат. vibrio — извиваюсь) имеют цилиндри- ческую изогнутую форму, образуя 1/4–1/2 завитка спирали, и по форме напоминают запятую; сапрофиты и патогенные. На- пример, Vibrio cholerae.

Спириллы (от лат. spira — изгиб) имеют форму спирально извитых палочек с 4–6 витками. Обитают в пресной и морской воде. Преимущественно сапрофиты (Spirillum volutans); пато- генные виды S. minus и кампилобактеры (Campylobacter fetus).

Спирохеты (spirochaeta — извитые бактерии; от греч. speira — изгиб и chaite — длинные волосы) прокариоты спи- рально извитой формы. У них существует два типа витков: пер- вичные — образованные изгибами протоплазматического ци- линдра, и вторичные — представляющие изгибы всего тела. Спирохеты — эластичные спиралевидные длинные клетки, со- стоящие из осевой нити (аксистиля), цитоплазмы с рибосомами и включениями нуклеоида, мезосом, цитоплазматической мем- браны и клеточной стенки. Тонкая эластичная клеточная стен- ка включает в себя наружную липопротеидную мембрану и не сплошной слой пептидогликана. Осевая нить растянута на всю длину клетки, выполняет локомоторную и опорную функции и представляет собой пучок из 2–150 аксиальных (опорных) фиб- рилл, состоящих из аминосахара кутина. Число и величина фибрилл у разных видов не одинаковы. Протоплазматический цилиндр упакован спиралевидно и окружен аксиальными фиб- риллами, прикрепляющимися к дискам на его концах. Фиб- риллы заключены в перипласте (между цитоплазматической

мембраной и клеточной стенкой). Движение спирохет происходит за счет активного сокращения осевой нити и протоплазматического цилиндра. Формы движения разнообразны: вращательное, поступательное, сгибательное.

Размножаются спирохеты поперечным делением. В неблагоприятных условиях они могут переходить в цисту — укороченную и свернутую в спираль, окруженную прочной оболочкой клетку.

По морфологии (размерам, числу и форме завитков), числу осевых фибрилл, характеру движения, типу биологического окисления, экологии, патогенности в пределах группы спирохеты дифференцируются на спирохеты, кристиспиры, трепонемы, боррелии и лептоспиры.

Спирохеты и кристиспиры обитают в открытых водоемах, иле, сточных водах; для позвоночных не патогенны. Кристиспиры — гигантские прокариоты (28–150 мкм), спирально изогнутые, с плоской зернистой килевидной мембраной (криста) вдоль тела клетки. Число фибрилл — более 100.

Трепонемы — спиралевидные эластичные бактерии размером от 0,1–0,5 до 5–20 мкм; осевая нить состоит из одной или четырех фибрилл; четко выражены равномерные или неравномерные завитки; подвижны. Типовой вид — Treponema palludum.

Боррелии — извитые нитевидные бактерии размером от 0,2– 0,5 до 5–30 мкм; осевая нить состоит из 15–20 параллельных фибрилл.

Лептоспиры — спиралевидные бактерии диаметром 0,1– 0,25 и длиной 6–30 мкм, формирующие около 20 мелких, тесно расположенных первичных завитков и 1–2 вторичных, придающих клетке форму букв G, S, С. Осевая нить состоит из двух фибрилл. Главный тип движения — вращательно-поступательный. Например, Leptospira interogans.

Морфологию спирохет изучают при помощи светового микроскопа в окрашенных препаратах, а в живом состоянии — в фазово-контрастном или темнопольном микроскопе. Спирохеты различают по способности окрашиваться. Так, боррелии хорошо окрашиваются обычными анилиновыми красителями, а трепонемы, лептоспиры требуют специальных методов окраски. Наиболее широко распространен метод окраски по Романовскому — Гимза.

Микробы чрезвычайно пластичны и легко изменяются под влиянием различных внешних факторов, таких как темпера- тура, питательная среда, концентрация солей, кислотность, продукты метаболизма, дезинфицирующие агенты, лекарствен- ные препараты, ингибиторы организма.

Многолетние исследования микробиологов убедительно по- казывают, что особи первых поколений грибов, развивающие- ся в свежей, благоприятной для их роста среде, отличаются от особей последующих поколений. Особенно часто проявляется полиморфизм у бактерий при культивировании их в искусст- венных средах. В результате ответных реакций бактерий на воздействие физических и химических свойств питательного субстрата образуются различные по форме и величине клет- ки: сильно увеличенные, раздутые, шаровидные, колбовид- ные или нитевидные, а также фильтрующиеся формы. Такие морфологические изменения связаны либо с нарушением син- теза оболочки бактерий, либо механизма регуляции их клеточ- ного деления. В зависимости от степени воздействия на мик- робную клетку изменения могут быть генетическими (наслед- ственными) и фенотипическими (ненаследственными).

Способность микробов изменяться под влиянием различных факторов окружающей среды учитывают в лабораторной диаг- ностике инфекционных болезней, при изготовлении биологи- ческих препаратов, предназначенных для профилактических и лечебных целей.

Строение бактериальной клетки. Прокариоты имеют слож- ное строго упорядоченное строение и обладают принципиаль- ными особенностями субмикроскопической организации и хи- мического состава.

Структурные компоненты бактериальной клетки делятся на основные и временные. Основные структуры — это клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана с ее производными, цито- плазма с рибосомами и различными включениями, нуклеоид; вре- менные — капсула, слизистый чехол, жгутики, ворсинки, эндо- споры, образующиеся лишь на определенных этапах жизненного цикла бактерий; у некоторых видов они отсутствуют полностью.

У прокариотической клетки структуры, расположенные снаружи от цитоплазматической мембраны, называют поверх- ностными (клеточная стенка, капсула, жгутики, ворсинки).

Термин «оболочка» используют для обозначения клеточной стенки и капсулы бактерий или только клеточной стенки; цитоплазматическая мембрана не входит в состав оболочки и относится к протопласту.

Клеточная стенка. Важный структурный элемент бактериальной клетки находится между цитоплазматической мембраной и капсулой; у бескапсульных бактерий — это внешняя оболочка клетки. Она имеется у всех прокариот за исключением микоплазм и L-форм бактерий и выполняет ряд функций: защищает бактерии от осмотического шока и других повреждающих факторов, определяет их форму, участвует в метаболизме, а у многих видов патогенных бактерий токсична за счет поверхностных антигенов или несет на поверхности специфические рецепторы для фагов. Клеточная стенка пронизана порами, через которые происходит транспорт экзотоксинов и других экзобелков бактерий. Толщина клеточной стенки 10–100 нм, она содержит от 5 до 50% сухого вещества клетки.

Основным компонентом клеточной стенки бактерий является пептидогликан, или муреин (от лат. mums — стенка), — опорный полимер сетчатой структуры, образующий ригидный (жесткий) наружный каркас бактериальной клетки. Пептидогликан имеет основную цепь (остов), состоящую из чередующихся остатков N-ацетил-глюкозамина и N-ацетил-мурамовой кислоты, соединенных р-1,4-гликозидными связями, идентичные тетрапептидные боковые цепочки, прикрепляющиеся к молекулам N-ацетилмурамовой кислоты, и короткие поперечные пептидные мостики, связывающие полисахаридные цепи. Два типа связей (гликозидные и пептидные), между субъединицами пептидогликана, придают этому гетерополимеру структуру молекулярной сети. Остов пептидогликанового слоя у всех видов бактерий одинаков, а тетрапептидные белковые цепочки и пептидные (поперечные) различны.

Все бактерии в зависимости от окраски по Граму подразделяют на две группы: грамположительные и грамотрицательные. В 1884 г. X. Грам предложил метод окраски, который был использован для дифференциации бактерий. Сущность данного метода состоит в том, что грамположительные бактерии, образующие прочный комплекс с генцианвиолетом в присутствии йода, не обесцвечиваются этанолом и поэтому не воспринимают дополнительный краситель фуксин, оставаясь окрашенными в фиолетовый цвет. У грамотрицательных бактерий этот комплекс легко вымывается из клетки этанолом и после дополнительного нанесения фуксина окрашивается в красный цвет. Некоторые бактерии положительно окрашиваются только в стадии активного роста. Способность прокариот окрашиваться по методу Грама или обесцвечиваться этанолом обусловлена спецификой химического состава и ультраструктурой их клеточной стенки.

Содержание пептидогликана — основного компонента клеточной

стенки — у грамположительных бактерий составляет 50–90%, а у грамотрицательных — 1–10%. Структурные микрофибриллы пептидогликана у грамотрицательных бактерий связаны менее компактно, поры в их пептидогликановом слое значительно шире, чем в молекулярном каркасе грамположительных бактерий, поэтому фиолетовый комплекс генцианвиолета и йода при действии этиловым спиртом у них вымывается быстрее.

Клеточная стенка грамположительных бактерий плотно прилегает к цитоплазматической мембране, она массивна, и ее толщина составляет 20–100 нм. Для нее характерно наличие тейхоевых кислот, которые связаны с пептидогликаном и представляют собой полимеры трехатомного спирта — глицерина или пятиатомного спирта — рибита, остатки которых соединены фосфодиэфирными связями. Тейхоевые кислоты связывают ионы магния и участвуют в транспортировке их в клетку. В составе клеточной стенки также присутствуют в небольших количествах полисахариды, белки и липиды.

Клеточная стенка грамотрицательных бактерий многослойна, ее толщина составляет 14–17 нм. Внутренний слой — пептидогликан — образует тонкую (2 нм) непрерывную сетку. Пептидогликан содержит только мезодиаминопимелиновую кислоту и не имеет лизина. Внешний слой клеточной стенки — наружная мембрана — состоит из фосфолипидов, липопротеина и белков. Белки основы (матричные) наружной мембраны прочно связаны с пептидогликановым слоем. Одна из их функций заключается в формировании в мембране гидрофильных пор, через которые происходит диффузия молекул массой до 600, иногда 900 мкм. Матричные белки, кроме того, выполняют функцию рецепторов для некоторых фагов. Липополисахарид (ЛПС) клеточных стенок грамотрицательных бактерий состоит из липида А

и полисахарида. ЛПС, токсичный для животных, получил название эндотоксина. Тейхоевые кислоты не обнаружены.

Структурные компоненты клеточной стенки грамотрицательных бактерий ограничены от цитоплазматической мембраны и разделены промежутком, называемым периплазмой или периплазматическим пространством.

Протопласты и сферопласты. Протопласты — это формы прокариот, полностью лишенные клеточной стенки, обычно образуемые грамположительными бактериями. Сферопласты — бактерии с частично разрушенной клеточной стенкой с сохранением элементов наружной мембраны. Наблюдаются у грамотрицательных бактерий и значительно реже у грамположительных. Они образуются в результате разрушения пептидогликанового слоя литическими ферментами, например лизоцимом, или блокирования биосинтеза пептидогликана пенициллином в среде с соответствующим осмотическим давлением.

Протопласты и сферопласты имеют сферическую или полисферическую форму и в 3–10 раз крупнее исходных клеток. В обычных условиях в результате осмотического лизиса они погибают, а при повышенном осмотическом давлении способны некоторое время жить, расти и даже делиться. Протопласты при снятии фактора, разрушающего пептидогликан, как правило, отмирают, но могут превращаться в L-формы; сферопласты легко реверсируют в исходные бактерии, иногда трансформируются в L-формы или гибнут.

L-формы бактерий — это фенотипические модификации, или мутанты бактерий, частично или полностью утратившие способность синтезировать пептидогликан клеточной стенки. Таким образом, L-формы — бактерии с дефектной клеточной стенкой. Свое название они получили в связи с тем, что были выделены и описаны в институте Листера в Англии в 1935 г. Они образуются при воздействии L-трансформирующих агентов — антибиотиков (пенициллина, полимиксина, бацитрацина, стрептомицина), аминокислот (глицина, метионина, лейцина и др.), фермента лизоцима, ультрафиолетового и рентгеновского излучения. В отличие от протопластов и сферопластов L-формы обладают относительно высокой жизнеспособностью и выраженной способностью к репродукции. По морфологическим и культуральным свойствам они резко отличаются от исходных бактерий, что обусловлено утратой клеточной стенки и изменением метаболической активности.

L-формы бактерий полиморфны. Встречаются элементарные тельца размером 0,2–1 мкм (минимальные репродуцирующие элементы), шары — 1–5, большие тела — 5–50, нити — до 4 мкм и более. Клетки L-форм имеют хорошо развитую систему внутрицитоплазматических мембран и миелиноподобные структуры. Вследствие дефекта клеточной стенки они осмотически неустойчивы и их можно культивировать только на специальных средах с высоким осмотическим давлением. При фильтрации они проходят через бактериальные фильтры.

Различают стабильные и нестабильные L-формы бактерий. Стабильные полностью лишены ригидной клеточной стенки, что сближает их с протопластами, и крайне редко реверсируют в исходные бактериальные формы. Нестабильные могут обладать элементами клеточной стенки, в чем они проявляют сходство со сферопластами; при отсутствии фактора, вызвавшего их образование, реверсируют в исходные клетки.

Процесс образования L-форм получил название L-трансформации, или L-индукции. Данной способностью обладают практически все виды бактерий, в том числе и патогенные (возбудители бруцеллеза, туберкулеза, листерии и др.).

L-формам отводится большое значение в развитии хронических рецидивирующих инфекций, носительстве возбудителей, длительной персистенции их в организме. Доказана трансплацентарная инвазивность элементарных телец L-форм бактерий.

Инфекционный процесс, вызванный L-формами бактерий, характеризуется атипичностью, длительностью течения, трудно поддается химиотерапии.

Цитоплазматическая мембрана и ее производные. Цитоплазматическая мембрана (плазмолемма) — полупроницаемая липопротеидная структура бактериальных клеток, отделяющая цитоплазму от клеточной стенки. Она является обязательным полифункциональным компонентом клетки и составляет 8–15% ее сухой массы. Разрушение цитоплазматической мембраны приводит к гибели бактериальной клетки. На ультратонких срезах в электронном микроскопе выявлено ее трехслойное строение — два ограничивающих осмиофильных слоя толщиной 2–3 нм каждый и один осмиофобный центральный слой толщиной 4–5 нм.

Цитоплазматическая мембрана представляет собой белково-липидный комплекс, состоящий из 50–75% белков и 15–20% липидов. Основная часть мембранных липидов (70–90%) представлена фосфолипидами. Она построена из двух мономолекулярных белковых слоев, между которыми расположен липидный слой в виде двух рядов правильно ориентированных молекул липидов. Цитоплазматическая мембрана играет роль осмотического барьера клетки, контролирует поступление питательных веществ и выход продуктов метаболизма наружу. Ее субстатспецифические ферменты — пермеазы, которые осуществляют активный избирательный перенос органических и неорганических молекул.

Ферменты цитоплазматической мембраны катализируют конечные этапы синтеза мембранных липидов, компонентов клеточной стенки, капсулы и экзоферментов. На мембране локализованы ферменты окислительного фосфорилирования и ферменты транспорта электронов, ответственные за синтез энергии.

В процессе роста клетки цитоплазматическая мембрана образует многочисленные инвагинаты, формирующие внутрицитоплазматические мембранные структуры. Локальные инвагинаты мембраны получили название мезосом. Они хорошо выражены у грамположительных бактерий, хуже у грамотрицательных и плохо у риккетсий и микоплазм.

Связь между мезосомой и хромосомой бактерии называется нуклеоидосомой. Интегрированные с нуклеоидом мезосомы принимают участие в кариокинезе и цитокинезе микробных клеток, обеспечивая распределение генома после окончания репликации ДНК и последующее расхождение дочерних хромосом. Мезосомы, как и цитоплазматическая мембрана, представляют собой центры дыхательной активности бактерий, поэтому их иногда называют аналогами митохондрий. Мезосомы увеличивают рабочую поверхность мембран, возможно, выполняют только структурную функцию, производя разделение бактериальной клетки на относительно обособленные отсеки, что создает более благоприятные условия для протекания ферментативных процессов, у патогенных бактерий они обеспечивают транспортировку белковых молекул экзотоксинов.

Цитоплазма. Содержимое бактериальной клетки ограничено цитоплазматической мембраной, которая состоит из цитозоля гомогенной фракции, включающей растворимые компоненты РНК, ферменты, продукты метаболизма, и структур- ных элементов — рибосом, внутрицитоплазматических мембран, включений и нуклеоида.

Рибосомы — органоиды, осуществляющие биосинтез белка, которые состоят из белка и РНК, они соединены в комплекс водородными и гидрофобными связями. Бактериальные рибосомы — гранулы диаметром 15–20 нм — имеют константу седиментации 70S и образованы из двух рибонуклеопротеидных субъединиц: 30S и 50S. Одна бактериальная клетка содержит от 5000 до 50 000 рибосом, которые посредством РНК объединены в полисомы — агрегаты, состоящие из 50–55 рибосом, обладающие высокой белоксинтезирующей активностью.

В цитоплазме бактерий присутствуют (не постоянно) различного типа включения: твердые, жидкие и газообразные, с белковой мембраной или без нее. Значительная их часть представляет собой запасные питательные вещества и продукты клеточного метаболизма. К запасным питательным веществам относятся: полисахариды, липиды, полифосфаты, отложения серы и др. Из включений полисахаридной природы чаще обнаруживают гликоген и крахмалоподобное вещество гранулезу, которые служат источником углерода и энергетическим материалом. Липиды накапливаются в клетках в виде гранул и капелек жира, к ним относятся окруженные мембраной гранулы поли-b-оксимасляной кислоты, резко преломляющие свет и хорошо различимые в световом микроскопе. Выявляются у бациллы антракса и аэробных спорообразующих сапрофитных бактерий. Микобактерии в качестве запасных веществ накапливают воск. В клетках некоторых коринебактерий, спирилл и других содержатся гранулы волютина, образованные полифосфатами. Данные гранулы играют роль фосфатного депо. К включениям, окруженным мембраной, также относятся газовые вакуо- ли, или аэросомы, которые способствуют снижению удельной массы клеток; встречаются они у водных прокариот.

Нуклеоид — это ядро у прокариот. Он состоит из одной замкнутой в кольцо двухспиральной нити ДНК длиной 1,1–1,6 мм, которую рассматривают как одиночную бактериальную хромосому, или генофор. Нуклеоид не отделен от остальной части клетки мембраной, т. е. у него отсутствует ядерная оболочка.

В состав структур нуклеоида входят РНК-полимераза, основные белки, гистоны отсутствуют. Хромосома закрепляется на цитоплазматической мембране, а у грамположительных бактерий — на мезосоме. Бактериальная хромосома реплицируется полуконсервативным способом: родительская двойная спираль ДНК раскручивается и на матрице каждой полинуклеотидной цепи собирается новая комплементарная цепочка. Нуклеоид не имеет митотического аппарата, и расхождение дочерних ядер обеспечивает рост цитоплазматической мембраны.

Бактериальное ядро — дифференцированная структура. В зависимости от стадии развития клетки нуклеоид может быть дискретным (прерывистым) и состоять из отдельных фрагментов. Это связано с тем, что деление бактериальной клетки происходит после завершения цикла репликации молекулы ДНК и формирования дочерних хромосом. В нуклеоиде сосредоточен основной объем генетической информации бактериальной клетки.

Кроме нуклеоида в клетках многих бактерий обнаружены внехромосомные генетические элементы — плазмиды, представленные небольшими кольцевыми молекулами ДНК, способными к автономной репликации.

Капсула представляет собой слизистый слой над клеточной стенкой бактерии. Вещество капсулы четко отграничено от окружающей среды. В зависимости от толщины слоя и прочности соединения с бактериальной клеткой различают видимую в световом микроскопе макрокапсулу толщиной 0,2 мкм и микрокапсулу толщиной менее 0,2 мкм, обнаруживаемую лишь при электронной микроскопии или выявляемую химическими и иммунологическими методами. Макрокапсулу (истинную капсулу) образуют В. anthracis, CI. perfringens, микрокапсулу — некоторые штаммы E. coli. Капсула не является обязательной структурой бактериальной клетки, потеря ее не приводит к гибели бактерии. Известны бескапсульные мутанты бактерий, например вакцинный штамм сибирской язвы СТИ-1.

Вещество капсул состоит из высокогидрофильных мицелл, химический же состав их весьма разнообразен. Основные компоненты большинства капсул прокариот — гомо-или гетерополисахариды (энтеробактерии и др.). У некоторых видов бацилл капсулы построены из полипептида. Так, в состав капсулы В. anthracis входит полипептид d-глутаминовой кислоты, а в микрокапсулы микобактерий туберкулеза млекопитающих входят гликопептиды, представленные сложным эфиром трегалозы и миколовой кислоты (корд-фактор).

Синтез капсулы — сложный видоспецифический процесс у различных прокариот. Принято считать, что биополимеры капсулы синтезируются на наружной поверхности цитоплазматической мембраны и выделяются на поверхность клеточной стенки в определенных специфических участках.

Существуют бактерии, синтезирующие слизь на поверхности клеточной стенки в виде бесструктурного слоя полисахаридной природы. Слизистое вещество, окружающее клетку, по толщине часто превосходит диаметр последней. У сапрофитной бактерии лейконостока наблюдается образование одной капсулы для многих особей. Такие скопления бактерий, заключенные в общую капсулу, называют зооглеями.

Капсула — полифункциональный органоид, выполняющий важную биологическую роль. Служит местом локализации капсульных антигенов, определяющих вирулентность, антигенную специфичность и иммуногенность бактерий. Утрата капсулы у патогенных бактерий резко снижает их вирулентность, например у бескапсульных штаммов бациллы антракса. Капсулы обеспечивают выживание бактерий, защищая их от механических повреждений, высыхания, токсических веществ, заражения фагами, а у патогенных форм — от фагоцитоза. У некоторых видов бактерий, в том числе и патогенных, капсула способствует прикреплению клеток к субстрату.

В ветеринарной микробиологии выявление капсулы используют в качестве дифференциального морфологического признака возбудителя сибирской язвы.

Для окрашивания капсул применяют следующие специальные методы: Романовского — Гимза, Гинса — Бурри, Ольта, Михина и др.

Микрокапсулу и слизистый слой определяют серологическими реакциями (РА), антигенные компоненты капсулы идентифицируют при помощи иммунофлюоресцентного метода (РИФ) и РДП.

Жгутики. Органы движения бактерий имеют вид тонких, длинных, нитевидных структур белковой природы. Их длина превышает бактериальную клетку в несколько раз и состав- ляет 10–20 мкм. Нить жгутика (фибрилла) — полый спираль- ный цилиндр диаметром 12–20 нм. У вибрионов и протея нить окружена футляром толщиной 35 нм.

Жгутик состоит из трех частей: спиральной нити, крюка и базального тельца. Крюк — изогнутый белковый цилиндр, вы- полняющий функцию гибкого связывающего звена между ба- зальным тельцем и жесткой нитью жгутика. Базальные тельца — сложная структура, состоящая из центрального стержня (оси) и колец.

Жгутики не жизненно важные структуры бактериальной клетки. Так, у возбудителя столбняка в старых культурах пре- обладают клетки без жгутиков. Наличие жгутиков у бактерий зависит от температуры их выращивания.

Количество жгутиков (1–50 и более) и места их локализа- ции у бактерий разных видов неодинаковы, но стабильны для одного вида. Поэтому в связи с этим выделяют следующие груп- пы жгутиковых бактерий: монотрихи — бактерии с одним по- лярно расположенным жгутиком; амфитрихи — бактерии с двумя полярно расположенными жгутиками или имеющие по пучку жгутиков на обоих концах; лофотрихи — бактерии, имеющие пучок жгутиков на одном конце клетки; перитрихи — бактерии с множеством жгутиков, расположенных на всей ее поверхности. Бактерии, не имеющие жгутики, называют атрихиями.

Жгутики типичны для палочковидных и извитых форм бак- терий и лишь в единичных случаях встречаются у кокков. Они обеспечивают эффективное перемещение в жидкой среде и более медленное по поверхности твердых субстратов. Скорость движе- ния монотрихов и лофотрихов достигает 50 мкм/с, амфитрихи и перитрихи движутся медленнее и обычно за одну секунду пере- мещаются на расстояние, равное размерам их клетки.

Бактерии передвигаются беспорядочно, однако они способ- ны к направленным формам движения — таксисам, в зависи- мости от внешних стимулов. Реагируя на различные факторы окружающей среды, бактерии за короткое время локализуют- ся в оптимальной зоне обитания. Таксис может быть положи-

тельным и отрицательным. Принято различать: хемотаксис, аэротаксис, фототаксис, магнитотаксис. Хемотаксис происходит в результате разницы в концентрации химических веществ в среде; аэротаксис — кислорода; фототаксис — интенсивности освещения; магнитотаксис обусловлен способностью микроорганизмов ориентироваться в магнитном поле.

Спириллы и спирохеты не имеют жгутиков и перемещаются за счет изменения конфигурации тела или совершая вращательные движения.

Пили (фимбрии, ворсинки) — прямые, тонкие, полые белковые цилиндры толщиной 3–25 нм и длиной до 12 мкм, отходящие от поверхности бактериальной клетки. Они образованы специфическим белком — пилином, берут начало от цитоплазматической мембраны, встречаются у подвижных и неподвижных форм бактерий и видимы только под электронным микроскопом. На поверхности клетки может быть от 1–2, 50–400 пилей до нескольких тысяч.

Существует два класса пилей: половые (секс-пили) и пили общего типа, которые чаще называют фимбриями. У одной и той же бактерии могут быть пили разной природы.

Половые пили на поверхности бактерий в процессе конъюгации выполняют функцию органелл, через которые происходит передача генетического материала (ДНК) от донора к реципиенту.

Пили общего типа располагаются перитрихиально (кишечная палочка) или на полюсах (псевдомонады), на одной бактерии их могут быть сотни. Они принимают участие в слипании бактерий в агломераты, прикреплении микробов к различным субстратам, в том числе к клеткам животного (адгезивная функция), в транспорте метаболитов, а также способствуют образованию пленок на поверхности жидких сред, вызывают агглютинацию эритроцитов.

Споры (эндоспоры) бактерий — особое состояние покоящихся репродуктивных клеток, характеризующееся резким снижением уровня метаболизма и высокой резистентностью.

Бактериальная спора формируется внутри материнской клетки и называется эндоспорой. Способностью к образованию спор обладают преимущественно палочковидные грамположительные бактерии родов Bacillus и Clostridium и лишь единичные виды

шаровидных бактерий, например Sporosarcina ureae. Как правило, внутри бактериальной клетки образуется только одна спора.

Основная функция спор — сохранение бактерий в неблагоприятных условиях окружающей среды. Начало спорообразования наблюдается у них при истощении питательного субстрата, недостатке углерода, азота, фосфора, накоплении в среде катионов калия и марганца, изменении рН, повышении содержания кислорода и др.

От вегетативных клеток споры отличаются регрессией генома, замедлением/отсутствием обмена веществ (анабиозом), минимальным объемом свободной воды в цитоплазме, повышением в ней концентрации катионов кальция и появлением дипиколиновой (пиридин-2,6-дикарбоновой) кислоты в виде Caделата, который обеспечивает состояние покоя спор и их термоустойчивость.

В световом микроскопе споры видны в виде овальных, иногда округлых, сильно преломляющих свет образований размером от 0,8–1,0 до 1,2–1,5 мкм; они могут располагаться центрально (В. anthracis), субтерминально — ближе к концу (С. botulinum), терминально — на конце палочек (С. tetani). Строение зрелой споры сложное и однотипное у разных видов бактерий. Центральная ее часть представлена сердцевиной, или спороплазмой, содержащей нуклеоид, рибосомы и нечетко выраженные мембраны структуры. Спороплазма окружена цитоплазматической мембраной, к которой прилегает зачаточный пептидогликановый слой, затем специфическим для спор массивным слоем кортекса, или коры. На поверхности кортекса имеется внешняя мембрана. Снаружи спора окружена многослойной оболочкой. У многих бактерий по окружности наружного слоя споровой оболочки располагается экзоспорум.

Спорообразование (споруляция) — один из сложнейших процессов дифференцировки бактериальной клетки под контролем комплекса специальных генов — спорулонов. У многих бацилл во время образования спор синтезируются полипептидные антибиотики, подавляющие рост вегетативных клеток.

Процесс образования спор включает в себя ряд последовательных стадий.

Подготовительная, во время которой изменяется метаболизм, завершается репликация ДНК и происходит ее конденсация. Клетка содержит два или более нуклеоида, один из них локализуется в спорогенной зоне, остальные в цитоплазме спо- рангия. Одновременно синтезируется дипиколиновая кислота.

Во время стадии предспоры со стороны цитоплазматиче- ской мембраны вегетативной клетки происходит врастание двойной мембраны, или септы, отделяющей нуклеоид с участ- ком уплотненной цитоплазмы (спорогенная зона), в результате чего образуется проспора, окруженная двумя мембранами.

На стадии образования палочек между мембранами про- споры образуется зачаточный пептидогликановый слой, над которым затем откладывается толстый пептидогликановый слой кортекса и вокруг его наружной мембраны формируется споровая оболочка.

Созревание споры — это стадия завершения образования всех структур споры, это время, когда она приобретает термо- устойчивость, характерную форму и занимает определенное положение в клетке.

В благоприятных условиях споры прорастают в вегетатив- ные клетки. Этот процесс начинается с поглощения воды и гид- ратации ее структур. Одновременно активизируются ферменты и резко возрастает энергия дыхания. Литические ферменты раз- рушают покровы споры и пептидогликан кортекса, выделяются наружу дипиколиновая кислота и соли кальция. На месте раз- рыва оболочки споры возникает ростовая трубка и формируется вегетативная клетка. Прорастание спор длится около 4–5 ч.

Споры бактерий устойчивы к действию высоких темпера- тур, химических соединений, в том числе органических раство- рителей поверхностно-активных веществ, длительное время (десятки, сотни лет) они могут существовать в покоящемся со- стоянии.

Строение актиномицетов. Актиномицеты (лучистые грибы; от лат. actis — луч, mykes — гриб) — одноклеточные грамполо- жительные микроорганизмы, внешне сходные с мицеллярными грибами. Их тело (мицелий) состоит из тонких (0,05–2,0 мкм) и длинных гиф (нитей), способных к истинному ветвлению; гифы могут быть прямыми или спиралевидными и имеют единую с ос- новной нитью оболочку и протопласт. На плотных средах акти- номицеты образуют субстратный, врастающий в среду воздуш- ный мицелий. Кроме мицеллярных встречаются палочковидные

и кокковидные формы. Строение актиномицетов аналогично грамположительным бактериям, клеточная стенка содержит пептидогликан и не имеет в своем составе, как микроскопические грибы, хитина и целлюлозы. Размножаются они при помощи спор (конидий): из отдельных ветвей зрелых гиф воздушного мицелия образуются спороносцы, которые в результате фрагментации или сегментации превращаются в споры. При благоприятных условиях они прорастают в вегетативные клетки.

Для актиномицетов характерен гетеротрофный тип питания и аэробный (окислительный) тип получения энергии, существуют и анаэробы. Отдельные виды синтезируют пигменты: розовый, желтый, синий и др. Обитают они преимущественно в почве, присутствуют в воде, на растениях, коже и слизистых оболочках животных; разлагают органические субстраты, в том числе недоступные для других микроорганизмов. Играют важную роль в круговороте веществ и энергии, образовании почвы и ее плодородии. Многие актиномицеты служат продуцентами антибиотиков, витаминов, аминокислот, ферментов. Большинство из них сапрофиты, но есть патогенные. К ним относится Actinomyces bovis — возбудитель актиномикоза крупного рогатого скота.

Строение риккетсий. Риккетсии (по имени американского ученого Н. Т. Ricketts) — мелкие внутриклеточные бактерии, выделенные в отдельную группу, вызывающие у животных и человека специфические болезни — риккетсиозы. Риккетсии — короткие с закругленными концами палочки размером от 0,2– 0,3 до 0,3–1,0 мкм, располагающиеся одиночно или парами, необразующие, неподвижные, грамотрицательные, размножающиеся поперечным делением. Имеют клеточную стенку, цитоплазматическую мембрану, рибосому, ядерный аппарат, синтезируют белок, ДНК, РНК, АТФ, ферменты промежуточного обмена. Цитоплазматическая мембрана риккетсий отличается высокой проницаемостью, что обусловлено их паразитическим образом жизни. Они не растут на обычных питательных средах, для их культивирования применяют куриные эмбрионы или культуры клеток животных. Они чувствительны к действию температуры и химических факторов. Патогенные виды у животных вызывают Q-лихорадку, гидроперикардит инфекционный, риккетсиозный моноцитоз, риккетсиозный кератоконъюнктивит и другие болезни.

Строение хламидий. Хламидии (Chlamydiales) — внутри клеточные облигатные паразиты, отличающиеся от других мик роорганизмов циклом развития и механизмом адаптации к внут риклеточным условиям. Относятся к семейству Chlamydiaceae, вызывают инфекционные болезни животных и человека. Они не производят собственную АТФ, поэтому зависят от энергети ческого обмена клетки. В результате подавления хламидиями синтеза клеточной ДНК энергия клетки переключается на син тез ДНК и протеина хламидий. Поражающие животных хла мидии обладают тканевым тропизмом, но им не свойственна хо зяиноспецифичность, что способствует их распространению сре ди разных видов. В цитоплазме клеток, зараженных хламидиями, при световой микроскопии обнаруживают инфекционные элемен тарные частицы — округлые, диаметром 250–350 нм, которые образуются в конце внутриклеточного цикла развития хлами дий и содержат РНК и ДНК. В начале инфекции в цитоплазме формируется матрикс, затем появляются крупные элементар ные частицы, у которых отсутствует нуклеоид, а оболочка не сформирована. Они неустойчивы во внешней среде, чувстви тельны in vitro к антибиотикам и не обладают инфекционно стью. К концу инфекционного процесса появляются мелкие зре лые элементарные частицы, которые имеют ДНК содержащий нуклеоид и плотную трехслойную оболочку, они устойчивы во внешней среде, не чувствительны in vitro к антибиотикам, об ладают инфекционными свойствами. В клетках, зараженных хламидиями, при световой микроскопии обнаруживают также цитоплазматические включения, которые окрашиваются по Романовскому. Хламидии обладают видовыми и групповыми антигенами.

Они довольно устойчивы во внешней среде. Выделяясь с фекалиями животных, сохраняют жизнеспособность в тече ние нескольких месяцев. 2% ный хлорамин, 3% ный лизол, 5% ный NaOH разрушают хламидий в течение 3 ч, а нагрева ние до 70°С — в течение 15 мин. Выделяют и культивируют хла мидии на куриных эмбрионах, белых мышах, в культуре кле ток. Быстрая идентификация основана на обнаружении цито плазматических включений и элементарных частиц. Инфекции, вызванные хламидиями, установлены у птиц (орнитоз), у круп ного рогатого скота (энцефалит, энцефаломиелит, гепатопатия,

пневмония, вульвовагинит, аборт, гранулезный энтерит, орхит, полиартрит), у мелкого рогатого скота (аборт, пневмония, кератоконъюнктивит, полиартрит), у свиней (бронхопневмонии, перикардит). Хламидии поражают также лабораторных и диких животных, у которых отмечено бессимптомное носительство.

Строение микоплазм. Микоплазмы — мельчайшие свободноживущие прокариоты без ригидной клеточной стенки. Роль клеточной стенки выполняет трехслойная цитоплазматическая мембрана толщиной 7,5–10 нм.

Основным компонентом мембраны являются стерины; в цитоплазме располагаются рибосомы и нуклеоид. Микоплазмы не синтезируют пептидогликан. Они обладают выраженным полиморфизмом — от мелких сферических, эллипсовидных, кольцевидных клеток до нитевидных, ветвящихся мицелиальных форм размером 0,6–30 мкм. В культурах в жидких питательных средах обнаруживаются шаровидные образования размером 75–250 нм, их называют элементарными телами, они являются минимальными репродуцирующими единицами. Все микоплазмы грамотрицательны.

Строение микроскопических грибов. Грибы — многочисленная широко распространенная в природе группа организмов, включающая в себя около 100 тыс. видов. Они обитают в почве, воде, растительных и животных остатках.

Грибы (Fungi) — бесхлорофильные низшие эукариотические организмы, использующие для питания только органические вещества. К ним относятся плесневые грибы и дрожжи, дифференциация которых иногда затруднена, так как есть переходные формы с практически неуловимыми различиями.

Вегетативное тело грибов — грибница, или мицелий, состоит из ветвящихся нитей, называемых гифами. У низших одноклеточных грибов гифы не разделены поперечными перегородками (септами) на отдельные клетки, а у высших грибов мицелий септирован. Он может развиваться на поверхности и в толще субстрата, проникая внутрь. Диаметр нитей-гиф составляет 5– 50 мкм и более.

Истинные грибы разделяют на шесть классов: хитридиомицеты, оомицеты, зигомицеты, аскомицеты (сумчатые), базидиомицеты, дейтеромицеты (несовершенные грибы).

Хитридиомицеты — примитивные низшие одноклеточные организмы. Мицелий отсутствует или находится в зачаточном состоянии, клеточная оболочка содержит хитин и не имеет цел- люлозы. Размножение бесполое и половое. Обитают преимуще- ственно в водоемах. Некоторые виды вызывают болезни сель- скохозяйственных растений.

Оомицеты — одноклеточные (низшие) мицелиальные гри- бы. Функцию скелетного вещества оболочки выполняют цел- люлоза и глюкан. Размножение бесполое. Обитают в водоемах. Наземные формы — паразиты высших растений.

Зигомицеты — низшие мицелиальные, многоядерные, не- септированные грибы. Клеточная оболочка содержит хитин, иногда глюкан. Размножаются спорангиоспорами, реже кони- диями или половым путем. Широко распространены в верхнем слое почвы, развиваются на органических остатках растений. Используются в микробиологической промышленности с целью получения соевого сыра, спирта из картофеля, антибиотика ра- мицина и др. Типичными представителями этого класса явля- ются грибы рода мукор (головчатая плесень). У мукора от од- ноклеточного мицелия вертикально отходят бесцветные спо- рангиеносцы, на верхушке которых развивается по одному спорангию. При наличии влаги оболочка зрелого спорангия лег- ко растворяется, освобождая несколько тысяч спорангиоспор, которые затем прорастают. У животных и человека могут вы- зывать мукоромикозы.

Аскомицеты, или сумчатые грибы, — высшие грибы с раз- ветвленным многоклеточным мицелием. Размножение вегета- тивное, бесполое (при помощи конидий) и половое (сумчатая стадия). В результате полового процесса возникают аски, или сумки, внутри которых после слияния ядер половых клеток (га- мет) образуются аскоспоры, обычно восемь в одном аске.

Аскомицеты широко распространены в природе (известно около 30 тыс. видов). Обитают в почве, органических субстра- тах, кормах и пищевых продуктах, вызывая их порчу. Парази- тируют на растениях, животных, разрушают целлюлозу. Ток- сические виды способны вызвать микотоксикозы. Использу- ются как продуценты антибиотиков, алкалоидов, ростовых веществ (гиббереллинов), ферментов. К аскомицетам относят- ся некоторые съедобные грибы — сморчок, трюфель.

Базидиомицеты — высшие грибы с многоклеточным мицелием. Специальным органом плодоношения служат базидии, которые образуют наружные споры на концах гиф в результате полового процесса. Они являются сапрофитами и факультативными паразитами хлебных злаков (головня, ржавчина). К базидиомицетам относятся также съедобные и ядовитые шляпочные грибы.

Дейтеромицеты, или несовершенные грибы, — высшие грибы с многоклеточным, сильно разветвленным мицелием. Весь их жизненный цикл проходит в гаплоидной стадии, без смен ядерных фаз. Размножаются они вегетативным и бесполым путем при помощи конидий, различающихся по форме, окраске и образующихся на специализированных ветвях мицелия — конидиеносцах или пикнидах (плотных органах конидиального спороношения).

Это самый многочисленный класс, включающий в себя грибы родов аспергилл, пеницилл, стахиботрис, фузариум и др. У аспергилл, или леечной плесени, мицелий септирован, конидиеносцы одноклеточные. На их вершине формируется расширение в виде головки, от которой отходят ответвления — стеригмы — с отшнуровывающимися от них конидиями, которые могут быть окрашены в различные цвета, чаще черный, располагаются радиально и напоминают струйки воды, вытекающие из лейки.

У грибов рода пеницилл (кистевик) мицелий и конидиеносцы многоклеточные. В верхней части конидиеносцы разветвлены в виде кисти руки, их последние сегменты — стеригмы — заканчиваются конидиями. Они образуют зеленый, белый и другие пигменты. Обитают в почве, сырых помещениях, кормах, пищевых продуктах.

К несовершенным грибам относят и дерматофиты — возбудители микоспории, трихофитии, фавуса (парши) животных, а также дрожжеподобные грибы родов Candida и Cryptococcus, вызывающие кандидоз и криптококкоз.

Дрожжи — безмицелиальные, не образующие хлорофилла одноклеточные грибы. Это крупные сферические или палочковидные клетки размером 3–7 мкм, однако существуют и удлиненные формы, которые могут быть и более 20 мкм.

В специальной литературе часто встречается собирательный термин «плесени» («плесневые грибы»). Это нитчатые микроскопические грибы разных классов, способные образовывать субстратный и воздушный мицелий, например мукор, аспергиллы, пенициллы и др.

Клетки микроскопических грибов разнообразны по форме, размерам, но имеют общие структурные элементы. Клетка всех грибов состоит из клеточной стенки, цитоплазмы с цитоплазматической мембраной и эндоплазматической сетью, митохондриями, рибосомами, включениями, вакуолями, ядром или несколькими ядрами.

Дифференциация плесневых грибов и дрожжей иногда затруднена, так как есть переходные формы, различия между которыми почти неуловимы. В качестве критерия, отличающего дрожжи от плесеней, используют способность плесеней образовывать длинные, разветвленные нити-гифы.

Клеточная стенка представляет собой многослойную оболочку из 9–10 слоев различной электронной плотности. Система микрофибрилл, встроенных в аморфный матрикс, формирует скелет клетки. Фибриллы в зависимости от видовой принадлежности могут состоять из целлюлозы, глюкона и хитина. Другие полисахариды, белки, пигменты, липиды служат цементирующими веществами, образующими химические связи с микрофибриллярной частью клеточной стенки. Наличие таких комплексов обеспечивает избирательную проницаемость для одних веществ и блокаду других.

Опорные микрофибриллы клеточной стенки и ее матрикс отличаются по механизму образования и биосинтезу. Образование фибрилл и матрикса происходит несинхронно, в первую очередь регенерируется фибриллярный остов стенки. Биосинтез этих двух частей клеточной стенки осуществляется с участием ферментов.

Процесс образования клеточной стенки происходит двумя способами: новый материал может либо внедряться в стенку поляризованно, либо равномерно накладываться по всей ее поверхности. В первом случае происходит образование цилиндрических клеток, во втором — сферических.

Клеточная стенка служит защитным приспособлением и предохраняет грибную клетку от воздействия различных факторов окружающей среды, например осмотическим барьером, обусловливающим избирательную проницаемость для различных веществ.

Она придает форму вегетативным клеткам гиф и органов размножения. На поверхности клеточной стенки и цитоплазматической мембраны локализованы ферменты, осуществляющие превращение не усвояемых клеткой (не растворимых в воде) полимеров.

В результате лизиса клеточная стенка грибов может разрушаться под воздействием ферментов, выделяемых другими клетками и образующихся в клетке самого гриба.

Основные компоненты клеточной стенки грибов — хитин, глюканы, белок и жиры. Азотистые и безазотистые полисахариды с жировыми веществами образуют растворимые и нерастворимые комплексы. Основу клеточной стенки составляют 4–6 моносахаров, соотношение которых у различных грибов незначительно варьирует. В состав полисахаридных фракций входят глюкозамин, манноза, глюкоза, ксилоза и др. Следует подчеркнуть, что состав клеточной оболочки различных клеток одного и того же гриба неодинаковый.

Протопласт — содержимое клетки, заключенное в клеточную стенку. Имеет цитоплазматическую мембрану, эндоплазматический ретикулум, одно или несколько ядер с ядрышками, а также митохондрии, рибосомы с РНК, лизосомы, аппарат Гольджи, вакуоли, пластинчатый комплекс, секреторные гранулы, а также другие структуры и различные включения.

Цитоплазматическая мембрана — тонкая трехслойная оболочка, располагающаяся непосредственно под клеточной стенкой и отделяющая ее от цитоплазмы. Цитоплазматическая мембрана обладает избирательной проницаемостью для веществ, входящих в клетку и выходящих из нее. Цитоплазматическая мембрана содержит до 40% липидов и до 38% белков. Различной формы инвагинации и ущемления цитоплазматической мембраны называются мезосомами.

Основное функциональное назначение цитоплазматической мембраны заключается в осуществлении поступления в клетку различных веществ, ферментативной переработке и выделении продуктов метаболизма. Переработанные в цитоплазматической мембране вещества поступают в протопласт клетки и участвуют в обмене веществ.

Эндоплазматический ретикулум состоит из пузырьков, канальцев и вакуолей, служащих своеобразным депо питательных веществ.

Митохондрии — многочисленные подвижные замкнутые образования эллипсовидной формы, с перегородками, покрытые одно-и двухслойной оболочкой. Считается, что митохондрии, благодаря собственной ДНК кольцевой структуры, способны к репродукции. Они окружены мембраной, на которой происходит локализация ферментов — пируватоксидазы, сукциндегидрогеназы, щелочной и кислой фосфатаз, пероксидазы и др. Митохондрии служат генераторами энергии в клетке. В зависимости от условий культивирования и физиологического состояния клетки форма митохондрий и их количество в клетке варьируют.

Рибосомы — округлые зерна рибонуклеопротеидной природы размером до 200А, принимают участие в синтезе клеточных белков. Их количество значительно отличается у различных видов грибов и зависит от внешних факторов, возраста культуры и др.

Аппарат Гольджи представлен группой пузырьков очень мелкого диаметра (0,000002–0,00001 мкм) или параллельно лежащими дисковидными пластинками. Этот органоид располагается в клетке на участке, свободном от рибосом.

Лизосомы — производные аппарата Гольджи, размещаются между клеточной оболочкой и цитоплазматической мембраной. Представляют собой зернистые образования, окруженные однослойной липопротеидной мембраной. Содержат фермент, гидролизирующий белок, и выполняют функцию защиты клеток от неблагоприятного воздействия токсичных веществ экзои эндогенного происхождения.

Липосомы — капельки жировых веществ, окруженные однослойными мембранами.

Ядро находится в центре или на полюсах клетки. В грибных клетках могут быть одиночные и множественные ядра. Они отвечают за наследственные функции. Форма ядер округлая или удлиненная. Каждое из них окружено двухслойной пористой нуклеомембраной с ядрышком из плотных зерен и тонких фибрилл. Ядрышки содержат в составе хромосом ДНК. Через анастомозы они могут мигрировать из одной клетки в другую.

В клетках микроскопических грибов находятся многочисленные включения: волютин, гликоген, липиды, пигменты, миелоидные образования, соли органических кислот, аминокислоты и др. Считается, что гликоген принимает участие

в эндогенном дыхании, а волютин служит запасным питательным веществом, участвующим в энергетических процессах.

Следует отметить, что в процессе жизнедеятельности в клетках грибов накапливаются и выделяются различные продукты метаболизма — антибиотики, ферменты, токсины, витамины и др.

Все многочисленные морфологические элементы микроскопических грибов подразделяют на две группы: мицелий и споры. Они бывают различной формы и размеров. Морфологическое различие спор и мицелия служит важным дифференциальным признаком при определении вида гриба.

Мицелий представляет собой узкую круглую трубку, диаметр которой варьирует у микромицетов от одного до нескольких микрон.

Ветвящиеся трубочки — гифы, составляющие мицелий, дифференцируются на более толстые слабо разветвленные и тонкие сильноветвящиеся. Первые формируют мицелий, главным образом развивающийся на субстрате, вторые — в толще субстрата для поглощения из него питательных веществ. Такая дифференцировка особенно характерна для мицелия некоторых паразитных грибов, но встречается нередко и среди сапрофитных форм. Например, у Rhizopus и некоторых других имеются особые столоны, неветвящиеся и обладающие энергичным ростом.

При обильном ветвлении гифы мицелия, соприкасаясь друг с другом, могут образовывать слияния между клетками — анастомозы, если их много, то мицелий приобретает характерный сетчатый вид. Развитие анастомозов наблюдается у различных грибов с многоклеточным мицелием. Благодаря им возможно перемещение клеточного ядра из одной клетки в другую и переход от гаплоидного к диплоидному мицелию. Однако в большинстве случаев они осуществляют вегетативные функции и развиваются у многих форм при недостатке питания. Длина клеток мицелия колеблется от нескольких микрон до десятков и реже сотен микрон.

Мицелий окружен двухконтурной оболочкой, которая у молодых культур более нежная. В перегородках, делящих мицелий на отдельные клетки, имеются поры, через которые в процессе роста переливается цитоплазма, а с ней и питательные вещества. В клетках большое количество различных включений; в старых цитоплазма становится зернистой из-за множества вакуолей. Молодой мицелий состоит из удлиненных прямоугольных клеток, старый — из коротких округлых или многогранных. Мицелий, имеющий перегородки, называется септированным. Однако у некоторых низших грибов он состоит из гиф, лишенных поперечных перегородок, и представляет собой как бы одну, сильно разветвленную гигантскую клетку с многочисленными ядрами и называется несептированным мицелием.

Развитие мицелия происходит следующим образом: из споры выпячивается ростковая трубочка, которая удлиняется и затем отчленяется перегородкой от средней части, включающей спору, далее происходит еще одно удлинение, после чего образуется новая перегородка, которая разделяет ростковую трубочку на дистальную (верхушечную) клетку и проксимальную (внутреннюю). В дальнейшем верхушечная клетка удлиняется и отделяет вторую, более молодую по сравнению с первой, внутреннюю клетку. Данный процесс повторяется много раз, в ходе него внутренние клетки только вытягиваются, поперечное деление происходит редко, но зато из них развиваются боковые ветви. На дистальном конце внутренней клетки образуется боковое выпячивание, принимающее цилиндрическую форму и отделяющееся затем перегородкой от производящей ее клетки. Новая клетка вырастает затем в боковую ветвь, растущую и ветвящуюся таким же образом, как и главная. Благодаря развитию ветвей на протяжении главной гифы они тем старше и сильнее развиты, чем ближе к основанию их отхождения — акропетальное ветвление.

Развитие несептированного мицелия осуществляется в целом так же, но без образования поперечных перегородок. Рост происходит на кончиках гиф, где накапливается обильная протоплазма, заполняющая весь просвет. В однородной среде, например на поверхности питательной желатины, гифы мицелия (как одноклеточного, так и многоклеточного) разрастаются равномерно и радиально, так что мицелий имеет форму круга, нарастающего с краев. Центральная часть в нем самая старая, иногда даже отмершая, а периферическая — наиболее молодая.

При общем однообразии развития мицелия, который можно назвать типичным, в отдельных случаях наблюдается ряд

специфических черт как макроскопического вида и общего характера роста, так и микроскопического строения. Макроскопический вид мицелия определяют, прежде всего, воздушные гифы. В одних случаях они формируются на самой поверхности субстрата и отчасти внутри его, и тогда мицелий имеет вид плоского, прижатого к субстрату кружка; в других случаях происходит также развитие более или менее обильных гифов, поднимающихся в воздух и придающих мицелию некоторое сходство, например с куском ваты, возвышающимся над субстратом. Характер роста может быть различным у одного и того же гриба в зависимости от влажности, питания и др. Однако ряд форм грибов имеет специфические особенности, например образование пышного воздушного мицелия — разрушителя древесины.

Цвет мицелия чаще всего бывает снежно-белый, однако с возрастом он приобретает окраску разных оттенков. Это связано с отложением пигмента в клеточных стенках и реже внутри самой клетки.

Различают мицелий истинный и псевдомицелий. Последний характеризуется тем, что отдельные клетки не связаны друг с другом и не имеют общей оболочки. Вместо истинного ветвления здесь наблюдается древовидное расположение клеток.

Для прикрепления к субстрату и извлечения из него питательных веществ в ходе эволюции у некоторых грибов сформировались специально предназначенные для этого органы: ризоиды и аппрессории, которые учитывают при идентификации грибов. Ризоиды — это корешкообразные, а аппрессории — короткие расширенные, иногда лопастеобразные выросты мицелия.

Склероции, тяжи, ризоморфы и хламидоспоры также являются видоизменениями мицелиального роста.

Склероции представляют собой септированные гифы грибов, образующие особые тела. При их формировании оболочки гиф утолщаются и приобретают темную окраску. Сильно утолщена стенка гиф наружного слоя склероция, внутри же они более тонкостенные и обычно не окрашены. Склероции — это защитные приспособительные тела, которые позволяют грибу длительное время сохраняться в окружающей среде и обеспечивают его устойчивость к воздействию различных внешних факторов: температуры, солнечных лучей и др. Зрелые склероции содержат меньше влаги по сравнению с мицелием и много запасных веществ, таких как липиды, гликогены.

Размеры склероциев колеблются от нескольких миллимет- ров до нескольких десятков сантиметров, а форма бывает самая разнообразная: сферическая, неправильная, в виде прямых или изогнутых рожков и др.

Структура клеток и механизм образования склероциев раз- личны, однако их формирование происходит путем увеличения ветвления мицелия и септирования гиф. Известны два способа образования склероциев: терминальный (на концах гиф) и ин- теркалярный (в отдельных фрагментах главных гиф).

У многих грибов при развитии плодовых тел и некоторых вегетативных структур образуется ложная ткань — плектенхима (псевдопаренхима). В отличие от настоящей ткани парен- химы, возникающей в результате деления клеток в трех направ- лениях, плектенхима образуется путем сплетения и срастания. Если она состоит из клеток более или менее изодиаметрических, то ее называют параплектенхимой, если в ней присутствует явное гифообразное строение (клетки удлиненной формы), то ее называют прозоплектенхимой.

Мицелиальные тяжи — вегетативная структура линейно агрегированных гиф. Диаметр мицелиальных тяжей зависит от количества гиф, которые концентрируются вокруг централь- ной основы.

В простейшем случае небольшое количество параллельно идущих гиф склеиваются друг с другом ослизненными наруж- ными оболочками или вступают в более прочное соединение путем формирования многочисленных коротких анастомозов. Если же тяжи массивны, то их гифы получают определенную дифференцировку. Наружные элементы бывают более тонки- ми, образуя как бы кору вокруг центрального толстого ствола.

Ризоморфы — более сложные по агрегации гифы, которые отличаются у различных грибов интенсивностью роста цен- тральной гифы, протяженностью боковых ветвлений, а также степенью дифференциации ее клеток.

Наружные части у ризоморфы обычно темноокрашены и имеют определенное сходство с корнями высших растений. Они широко распространены у грибов с крупными плодовыми тела- ми: у базидиальных, сумчатых и др.

Основное назначение мицелиальных тяжей и ризоморф состоит в обеспечении распространения грибов в субстрате и передвижении по гифам питательных веществ.

Хламидоспоры — это изменения мицелия в зрелых и старых культурах на концах или по его ходу; круглой, овальной или слегка удлиненной формы, их диаметр обычно превышает диаметр мицелия. Основная функция хламидоспор не размножение, а сохранение вида. У некоторых грибов стенка хламидоспоры двухконтурная, поверхность гладкая или шероховатая. Хламидоспоры могут возникать на концах мицелия, тогда они называются терминальными, или по ходу мицелия — интерполярные (промежуточные).

В старых культурах часто наблюдают большие скопления хламидоспор причудливой формы, напоминающей четки или ожерелье. Молодые и зрелые хламидоспоры способны прорастать. Старые клетки дегенерируют.

С помощью спор грибы не только размножаются, но и распространяются в окружающей среде. Этому способствует высокая устойчивость оболочек спор к воздействию агрессивных факторов. Споры подразделяют на эндоспоры, образующиеся внутри особых вместилищ — спорангиев (сумок), и экзоспоры, располагающиеся на мицелии.

У совершенных грибов споры подразделяют на ооспоры, зигоспоры, аскоспоры, базидиоспоры, эндоспоры, фиалоспоры, хламидоспоры. У несовершенных грибов в соответствии с размерами и происхождением также происходит деление спор на несколько групп. К эндоспорам, образующимся внутри мицелия путем сегментации последнего, относят таллоспоры, включающие в себя артроспоры, хламидоспоры и бластоспоры. Кроме того, для несовершенных грибов характерно образование конидий, макроконидий, алейрий (микроконидий) и гемиспор, считающихся несовершенными конидиями.

Гемиспоры более прочно связаны с мицелием и представляют собой один или два сегмента, отшнуровывающихся после поперечного деления мицелиальной нити. Форма их цилиндрическая, иногда округлая или многогранная, оболочка двухконтурная. Описание и характеристика отдельных видов микроскопических грибов представлены в III разделе «Частная микробиология».