Способы размножения микроорганизмов

Размножение бактерий

Способы размножения микроорганизмов

Определение 1

Размножение – процесс воспроизведения себе подобных организмов, ведущий к увеличению бактериальных клеток в популяции.

Для бактерий характерны следующие виды размножения:

  • бинарное деление на две части– деление происходит симметрично относительно поперечной и продольной оси, образуются одинаковые дочерние клетки
  • почкование– вариант бинарного деления, образующаяся на одном из полюсов почка растет до размеров материнской клетки и отделяется; симметрия присутствует только относительно продольной оси
  • множественное деление – клетка претерпевает ряд последовательных быстрых бинарных делений внутри фибриллярного слоя материнской клетки, что приводит к образованию баеоцитов – мелких клеток, количество которых колеблется от 4 до 1000, в результате разрыва клеточной стенки материнского организма баеоциты выходят наружу;
  • размножение спорами;
  • путем фрагментации клеток, имеющих нитевидную форму;
  • конъюгация (половой процесс, обмен клетками генетическим материалом);
  • трансформация (перенос «голой» ДНК);
  • трансдукция (перенос генетической информации при помощи бактериофагов).

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Репликация бактериальной хромосомной ДНК

Репликация хромосомы в бактериальной клетке происходит по полуконсервативному типу, что приводит к удвоению ДНК нуклеоида – бактериального ядра. При этом типе репликации двухспиральная молекула ДНК раскрывается, а каждая отдельная нить ДНК достраивается комплементарной нитью.

Процесс репликации ДНК происходит от начальной точки ori и катализируется ДНК-полимеразами. В области ori хромосома клетки бактерии связана с цитоплазматической мембраной.

В первую очередь происходит деспирализация (раскручивание) двойной цепи ДНК. Образуется репликативная вилка, представленная двумя разветвленными цепями.

Одна цепь, достраиваясь связывает нуклеотиды от 5- к 3-концу, а у второй достраивание происходит посегментно.

Репликация ДНК включает следующие этапы:

  • инициация;
  • элонгация (рост цепи);
  • терминация.

В результате репликации образуются две хромосомы, которые прикрепляются к цитоплазматической мембране или ее производным, и удаляются друг от друга мере увеличения клетки. После образования перегородки ил перетяжки деления происходит окончательное разъединение хромосом.Перегородки деления разрушают аутолитические ферменты.

Размножение бактерий в жидкой питательной среде

Замечание 1

Если бактерии засеяны в определенный объем питательной среды, то размножаясь и потребляя питательные вещества, они ведут к истощению этой среды, что, в свою очередь, приводит к прекращению роста микроорганизмов.

Культивирование микроорганизмов в такой системе является периодическим культивированием, а культуру бактерий называют непрерывной культурой.

Рост культуры на жидкой питательной среде может быть:

  • придонным:
  • диффузным;
  • поверхностным.

Рост периодической культуры можно разделить на несколько фаз. Эти фазы можно показать в виде отрезков кривой размножения микроорганизмов (рисунок 1).

  • Лаг-фаза. Период между посевом бактерий и началом процесса размножения. Длится $4-5$часов.Микроорганизмы увеличиваются в объеме и готовятся к делению. Увеличивается количество белка, нуклеиновых кислот и других соединений.
  • Фаза логарифмического роста. Период интенсивного деления клеток. Продолжительность $5-6$ часов. Клетки бактерий наиболее чувствительны.
  • Фаза стационарного роста (максимальной концентрации бактерий). Количество жизнеспособный клеток постоянно, наблюдается М-концентрация (максимальная концентрация). Продолжительность фазы зависит от вида и особенностей бактерий, культивирования.
  • Фаза гибели бактерий. В условиях истощения питательной среды, а также накопления продуктов метаболизма происходит отмирание бактерий.

Продолжительность от $10$ часов до нескольких недель.

Размножение бактерий на плотной питательной среде

При росте на плотных питательных средах бактерии формируют изолированные колонии с ровными или неровными краями округлой формы, разного цвета и консистенции. Цвет питательной среды зависит от пигмента бактерии.Среди микроорганизмов наиболее распространенными пигментами являются каротины, меланины, ксантофиллы. Многие пигменты обладают антибиотикоподобным, антимикробным действием.

Замечание 2

Форма, цвет, вид колоний на плотных питательных средах учитываются при идентификации микроорганизмов, отборе колоний для создания чистых культур.

Источник: https://spravochnick.ru/biologiya/carstvo_drobyanki/razmnozhenie_bakteriy/

Рост и размножение микроорганизмов

Способы размножения микроорганизмов

Сложные процессы метаболизма, происходящие в клетке, отражаются такими явлениями, как рост и размножение микроорганизмов.
Термин «рост» означает увеличение массы клеток микроорганизмов в результате синтеза клеточного материала.

Интенсивность роста микроорганизмов можно определить делением их массы на численность особей в единице объема в отдельные промежутки времени. Рост индивидуальной клетки заканчивается размножением.

Под размножением микробов подразумевают способность их к самовоспроизведению, т. е. увеличению количества особей микробной популяции на единицу объема.
Отдельные группы микроорганизмов размножаются различными способами.

У бактерий преобладает деление, может быть почкование. Грибы размножаются при помощи спор, вегетативным способом (участками мицелия), половым путем и почкованием (дрожжи).

Вирусы размножаются путем репродукции вирусных частиц внутри клетки- хозяина.

Прокариотические клетки размножаются путем прямого (поперечного) деления. В процессе роста в клетках начинает нарастать количество общего азота, РНК и ДНК.

Нуклеоид увеличивается в объеме, и в точках прикрепления к  цитоплазматической мембране двухцепочечная ДНК под действием ферментов разрывается по водородным связям.

Происходят репликация ДНК и синтез комплементарных вторичных цепочек, которые расходятся по полюсам клетки. Они в дальнейшем станут нуклеоидами дочерних клеток.

После деления нуклеоида начинается образование поперечной двухслойной перегородки, которая формируется за счет цитоплазматической мембраны.

Различают изоморфное и гетероморфное деления клеток. При изоморфном делении перегородка формируется на середине клетки, в результате чего образуются две одинаковые по величине клетки. В некоторых случаях деление носит асимметричный характер, при котором дочерняя клетка отделяется от одного из концов бактерии и новые клетки имеют неодинаковую величину.

Такое деление называют гетероморфным. Оно может наблюдаться в старых культурах, после обработки микроорганизмов малыми дозами пенициллина, некоторыми химическими веществами, при ультрафиолетовом облучении и воздействии других факторов.

В результате такого воздействия происходит нарушение координации между ростом и делением клетки, в результате чего бактерия увеличивается, а деление ее не осуществляется.

Разделившиеся клетки могут отделяться одна от другой или оставаться рядом, формируя дипло- или стрептобактерии, стрептококки, стафилококки и сарцины. Это зависит от характера распределения слизистого слоя вокруг разделившейся клетки, от свойств питательной среды и др.

У большинства бактерий делящая перегородка располагается, как правило, перпендикулярно длине, у кокков — в любой плоскости. У спирохет в редких случаях перегородка может располагаться и вдоль клетки.

Бактерии характеризуются высоким темпом размножения, который обусловлен небольшим временем генерации, т. е. периодом, в течение которого осуществляется деление клетки. Например, время генерации кишечных палочек в оптимальных условиях составляет около 20 мин. Продолжительность периода зависит от вида бактерии, ее возраста, характера среды, условий культивирования и т. п.

Теоретически вычислено, что при делении клетки через каждые 20-30 мин количество бактерий за 24 ч составило бы 10-15 млрд. клеток, а через 5 сут. размножения одна клетка дала бы такую живую массу потомства, которая заполнила бы собой бассейны морей и океанов нашей планеты.

Однако в действительности такого быстрого размножения микробов не происходит, так как в естественных условиях отрицательно влияют на размножение накапливающиеся продукты метаболизма, ультрафиолетовые лучи, низкая и высокая температуры внешней среды и др.

Размножение бактерий в ограниченном объеме жидкой питательной среды (в пробирке, колбе) происходит в определенной закономерности, изображаемой в виде типичной кривой размножения (рис. 16). Эта кривая косвенно характеризует также и отмирание клеток, параллельно идущее с размножением.

На кривой размножения различают четыре основные фазы роста культуры, сменяющие друг друга в определенной последовательности: начальная фаза (лаг-фаза), экспоненциальная, или логарифмическая (лог- фаза), стационарная фаза и фаза отмирания.

Лаг-фаза — период задержки роста микроорганизмов, в течение которого внесенные в питательную среду бактерии адаптируются к новым условиям обитания и начинают размножаться с нарастающей скоростью.

В этой фазе размеры клеток в 3-5 раз больше обычных, имеют большую биохимическую и энергетическую активность и повышенную чувствительность к различным бактерицидным факторам.

Продолжительность лагфазы зависит от видовых особенностей микроорганизмов, количества засеваемого материала, питательных веществ и др. Для молочнокислых бактерий этот период составляет от 1 до 4 ч.

Jlor-фаза характеризуется быстрым и постоянным (через равные промежутки времени) размножением бактерий логарифмическим ростом их популяции, т. е.

количество клеток увеличивается в геометрической прогрессии: за время равное одной генерации — в 2 раза, за два срока — в 4 раза, за три генерации — в 8 раз и т. д.

В этот период морфологические свойства типичны для данного вида, вся популяция однородна, устойчивость клеток к неблагоприятным факторам возрастает. Продолжительность этой фазы 5-8 ч.

Для того чтобы клетки длительное время находились в экспоненциальной фазе роста, микроорганизмы выращивают в так называемой непрерывной культуре.

При этом в сосуд, содержащий популяцию растущих клеток, непрерывно вводят новые порции питательной среды в определенных количествах и одновременно удаляют из него соответствующее количество бактериальной суспензии вместе с продуктами метаболизма.

Непрерывное культивирование осуществляют в специальных сосудах-культиваторах (хемостатах и турбидостатах).

Стационарная фаза завершает период роста культуры и продолжается 4-5 ч. Она характеризуется сбалансированным (уравновешенным) размножением и отмиранием (под действием продуктов обмена) бактерий. Вследствие этого в каждую единицу времени в среде имеется определенное количество живых и столько же мертвых микроорганизмов.

При этом кривая роста, достигнув своего максимума, становится параллельной оси абсцисс. В этой стадии наряду с типичными клетками встречаются дегенеративные и инволюционные формы. Эти изменения обусловлены ограничением количества питательного субстрата, большой концентрацией клеток и накоплением токсических продуктов обмена.

Фаза отмирания (старения культуры) характеризуется превосходством количества погибающих бактерий над количеством образующихся.

Кривая роста приобретает наклонное положение, она соответствует фазе отмирания микроорганизмов, т. е. гибели с постоянной скоростью через равные промежутки времени.

Причиной отмирания клеток являются истощение питательной среды, накопление ядовитых продуктов обмена, изменение физико- химических свойств среды, автолиз, т. е. лизис клеток под действием собственных ферментов.

В этой фазе бактерии изменяют свою морфологию — появляются шаровидные, нитевидные, ветвящиеся и другие формы. У спорообразующих видов наряду с отмиранием вегетативных клеток происходит образование спор.

Микроорганизмы
могут утрачивать подвижность, способность воспринимать окраску, становятся грамвариабельными (изменяют окраску по Граму), утрачивают часть биохимической активности, вирулентности, антигенных свойств и др.

Продолжительность фазы у разных видов бактерий неодинакова. Для большинства сапрофитных и молочнокислых бактерий она составляет 2-3 сут. Некоторые виды молочнокислых бактерий погибают через 7-10 дней.

Описанные закономерности развития популяции будут правильными при выращивании ее в оптимальных условиях. Так, если поместить посевы в ледяную воду, культура прекратит рост и кривая роста не только не поднимется вверх, но после некоторой протяженности по горизонтали опустится вниз.

Рост микроорганизмов в жидкой питательной среде может проявляться помутнением и изменением цвета среды, наличием или отсутствием пристеночного кольца и поверхностной пленки различного характера, наличием или отсутствием осадка.

При выращивании на обезжиренном молоке молочнокислые бактерии вызывают в первые сутки культивирования свертывание молока с образованием однородного плотного сгустка без обильного выделения молочной сыворотки и газа, с кисломолочными вкусом и запахом.

При размножении на плотных питательных средах микроорганизмы образуют колонии (от nar.colonia — поселение), которые представляют собой видимые скопления особей одного вида и формирующиеся в результате размножения, как правило, одной клетки.

Они бывают круглой, розеткообразной, звездчатой,
древовидной формы, могут иметь поверхность гладкую, выпуклую, плоскую, куполообразную, вдавленную. Колонии отмечаются также по строению края, который, может быть ровным (S-форма) и
шероховатым (R-форма).

По величине колонии подразделяют на крупные (свыше 4 мм) в диаметре, средние (2-4 мм), мелкие (1-2 мм) и карликовые (меньше 1мм).
Колонии отличаются также по консистенции, плотности, прозрачности, цвету.

Они бывают слизистыми, сметанообразными, влажными, сухими, прозрачными, полупрозрачными и непрозрачными, окрашенными и бесцветными.

Различные виды микроорганизмов образуют специфические колонии на плотных питательных средах и дают характерный рост на жидких средах. Особенности роста микробов на питательных средах называют культуральными свойствами. Их учитывают при определении видов микроорганизмов.

Источник: https://baker-group.net/quality-control/microbiology-of-milk-and-milk-products/the-growth-and-reproduction-of-microorganisms.html

Способы размножения патогенных микроорганизмов: бактерий, грибов, вирусов

Способы размножения микроорганизмов

Условно-патогенная микрофлора существует в окружающей среде постоянно. При благоприятных для них условиях микроорганизмы становятся патогенными и могут угрожать здоровью человека, вызывая различные заболевания.

Рост и размножение микробов при оптимальной для жизнедеятельности температуре и наличии питания происходит стремительно. Колонии патогенных микробов в зависимости от вида размножаются разными способами: поперечным делением, почкованием, вегетативным, бесполым и половым способами, при помощи синтеза.

Каждый биологический вид имеет свои особенности, что влияет на выбор способов размножения патогенных микроорганизмов.

Попав в благоприятные условия, микробы начинают размножаться

Представители патогенной микрофлоры

Миллионы живых клеток сосуществуют в одной среде с человеком. До некоторого момента многие классы микроорганизмов считаются условно-патогенными.

При создании благоприятных условий для вирулентности клеток возникает высокий риск загрязнения среды патогенами.

В случае снижения иммунитета, понижения защитной функции организма, при наличии сопутствующих заболеваний микробы быстро размножаются и инфицируют носителя. Основные биологические виды патогенных микроорганизмов:

  • Простейшие – микроорганизмы, которые состоят всего из одной клетки. Обычно такие живые существа обитают в водной среде, размножаются способом деления.
  • Патогенные бактерии. Особенно опасный биологический вид, представленный множеством различных классов, к примеру, палочки, кокки.
  • Вирусы. Относятся к мельчайшим патогенным микроорганизмам. Проникают в клетки хозяина и заставляют их помогать размножению.
  • Риккетсии. Биологический вид выделяют в отдельную категорию болезнетворных бактерий со способами размножения, как у вирусов.
  • Спирохеты. Патогенные спирохеты обитают в стоячей воде, имеют выраженную форму тонких извитых нитей.
  • Актиномицеты – микробы, одновременно обладающие особенностями простейших грибов и болезнетворных бактерий. Способы размножения, как у грибов.
  • Патогенные грибы. Отличаются наличием клеточного ядра. Могут заражать растения, животных и человека.Грибки могут вызвать заболевания у человека

Физиологические особенности представителей патогенной микрофлоры различны, как и способы размножения в клетках носителя и на питательных средах. Наука микробиология изучает все микроорганизмы.

Благодаря знаниям о способах и особенностях размножения удается подавить развитие инфекционных заболеваний лекарственными средствами, обработкой дезинфицирующими составами и другими методами, а также уменьшить численность живых особей колонии.

Простейшие: рост и размножение

Простейшие микроорганизмы представляют собой особи, состоящие из одной клетки с одним или несколькими ядрами. Простейшие населяют всю планету, некоторые виды являются условно-патогенными. Основные факты о строении и жизнедеятельности простейших:

  • Протоплазмовая структура тела с зачатками отдельных органов.
  • Наличие внутреннего (эндоплазма) и наружного (эктоплазма) слоев.
  • Паразитические формы простейших питаются соками хозяина.
  • Дыхание организмов происходит всей поверхностью тела.

Размножаются простейшие микроорганизмы преимущественно способами бесполого деления – митозом. Однако есть особи, способные на обмен генетической информацией и половое деление. Митоз представляет собой деление ядра на две и более частей.

Также делится цитоплазма (по количеству ядер). В результате образуется две новые особи, каждая из которых продолжает делиться в геометрической прогрессии – из двух получается четыре микроорганизма, из четырех – восемь, из восьми – шестнадцать. Поэтому колония микробов стремительно растет.

Простейшие делятся каждые три часа.

Они могут вызывать опасные заболевания: малярийный плазмодий приводит к малярии у человека, дизентерийная амеба – к кровавому поносу. И таких болезней очень много, поэтому патогенные простейшие представляют опасность для здоровья людей.

Простейшие микроорганизмы опасны для здоровья человека

Как размножаются бактерии

Преимущественно болезнетворные бактерии размножаются способом бинарного деления.

Условно-патогенные микроорганизмы могут годами находиться на теле и во внутренних органах человека, а снижающийся иммунитет способствует заражению носителя определенной инфекцией.

К примеру, распространенный болезнетворный микроб стафилококк золотистый может вызвать более сотни серьезных болезней – от обычной угревой сыпи до смертельно опасного заражения крови. Особенности способов размножения патогенных бактерий:

  • Перед делением бактериальная клетка удлиняется.
  • Происходит деление суперспирализованного нуклеоида (органоид, являющийся носителем наследственной информации).
  • Осуществляется репликация ДНК с участием ферментов.
  • Число ДНК в клетке увеличивается в два раза.
  • Молекулы ДНК расходятся в двух направлениях – дочерней и материнской клетке.
  • Процесс деления бактерии начинается после завершения репликации ДНК.

В результате образуются две идентичные живые структуры, обладающие одинаковыми свойствами и особенностями. Кроме деления, некоторые бактерии могут размножаться почкованием.

Этот способ характерен для палочкообразных бактерий или особей грушевидной формы, которые оканчиваются гифами (тонкими нитями). На материнской клетке или на конце гифы образуется почка, вырастающая в дочернюю структуру. Между ними формируется жгутик.

Когда дочернее образование достигает нужного размера (происходит рост), жгутик теряется, и начинает расти новая почка.

Скорость размножения очень высока – за сутки появляются тысячи тысяч новых поколений, формируя колонию патогенных микроорганизмов. Темпы и способы размножения зависят от среды обитания бактерий, температуры, наличия питательных веществ для развития. Как снизить количество опасных патогенных бактерий? Необходимо создать неприемлемые для их жизни условия.

Развитие патогенных вирусов

Ученые до сих пор не пришли к единому мнению, к какой биологической категории отнести вирусы. С одной стороны, это живые микроорганизмы, жизнедеятельность которых обеспечивают клетки хозяина.

С другой стороны, у вирусов нет ни цитоплазмы, ни органоидов, ни обмена веществ. Болезнетворные вирусы занимают положение между живыми и неживыми организмами. Когда вирусы находятся в носителе, они питаются, выделяют отходы жизнедеятельности.

Но вне носителя болезнетворный вирус кристаллизуется и становится неживым. Способ размножения вирусов:

  • Размножаются только в живых клетках хозяина.
  • Используют ферменты оккупированного носителя.
  • Импортируют генетическую информацию.
  • Происходит синтез вирионов – зрелых частиц.
  • Заражают носителя и заставляют участвовать в размножении.

После размножения клетка погибает, а вирус захватывает новую. Эти патогенные микроорганизмы в пятьдесят раз меньше, чем бактерии. Вирусы невозможно рассмотреть в световом микроскопе.

Они навязывают генетическую информацию подчиненной клетке, в результате чего происходит синтез новых болезнетворных вирусов.

Подавить их рост очень сложно, поэтому они представляют большую опасность для здоровья человека.

Грибы: механизм размножения

Тысячи видов грибов мирно сосуществуют с людьми – обитают на кожных покровах, в окружающей среде, на почве, растениях, животных. До определенного момента, пока у хозяина не снизится иммунитет, грибы не причиняют вреда. При благоприятных условиях патогенные микроорганизмы размножаются следующими способами:

  • Вегетативный. От основной массы мицелия отделяется некоторая часть, способная развиваться самостоятельно.
  • Почкование по способу размножения дрожжевых грибов. На каждой клетке появляется почка – основа нового микроорганизма.
  • Половые способы размножения. Происходят путем слияния половых клеток с дальнейшим образованием зиготы.
  • Бесполое размножение при помощи спор. Самый быстрый способ развития грибков и наиболее распространенный.Грибы могут размножаться при помощи спор

Споры хранятся в специальных споровместилищах либо на концах мицелия – конидиеносцах. Благодаря высокой скорости размножения патогенных грибов клетки активно растут и заселяют все большие поверхности кожных и волосяных покровов, проникают под эпидермис, размножаются на ногтевых пластинах человека. Каждая спорангия гриба содержит тысячи спор, способных воспроизвести миллиарды новых особей.

Размножение других микробов

Актиномицеты – микроорганизмы, обладающие особенностями грибов и бактерий. Живут и питаются как бактерии, но размножаются при помощи спор, как патогенные грибы. Для распространения патогенных микроорганизмов актиномицетов может использоваться способ почкования от гиф или поперечного деления в зависимости от вида микробов.

Размножение риккетсий происходит теми же способами, что и у вирусных микроорганизмов. Чаще всего болезнетворные риккетсии проникают в носители со сниженным метаболизмом. Самостоятельно синтезировать НАД риккетсии не могут.

Основные способы размножения микроорганизмов – деление форм кокков и палочек с образованием популяции определенного типа, дробление патогенных нитевидных форм. Преимущественно локализуются в слизистых оболочках кишечника и в стенках небольших кровеносных сосудов.

Являются возбудителями опасных заболеваний – тифа, лихорадки.

Определение и понятие патогенности

Почему так важно изучать способы размножения патогенных микроорганизмов? Только путем подавления роста каждой единицы колонии можно прекратить распространение микробов и вернуть их в условно-патогенное состояние, когда микроорганизмы не могут причинить вреда человеку.

Патогенностью называют способность микробов жить в макроорганизме, который является хозяином, размножаться в нем и вызывать некоторые заболевания.

В зависимости от уровня патогенности микроорганизмам присваивают класс вирулентности – параметр показывает, насколько высоко болезнетворное действие микроба.

При определенных условиях обитания вирулентность может снижаться и увеличиваться. На этом свойстве построено изготовление вакцин для подавления вирулентности искусственным путем, а также чтобы эффективно снижать способность микроорганизмов быстро размножаться.

Все микроорганизмы обладают определенным уровнем патогенности

Существует прямая зависимость между патогенностью и инфекцией. Чем выше вирулентность организма, тем скорее он может вызвать заболевание человека. Токсигенность и вирулентность определяется следующими факторами:

  • Адгезия – способность патогенных микробов распознавать мембранные рецепторы и прикрепляться к ним.
  • Колонизация – рост и размножение микробов на поверхности клеток, что приводит к увеличению численности микроорганизмов.
  • Пенетрация – свойство патогенной микрофлоры проникать из поверхностных слоев внутрь клеток организма и заражать его.
  • Инвазия – возможность патогенных микроорганизмов проникать в глубокие ткани различными способами.
  • Агрессия – опасность, которую представляют зараженные клетки для носителя, и способность противостоять иммунной защите организма.

Инфекцией называется взаимодействие макроорганизма с микробами, в результате которого возникает инфекционное заболевание.

Способов проникновения микробов в поверхностные и подлежащие клетки носителя существует множество: из окружающей среды, воздушным путем, при контакте с инфицированным человеком, животным, при несоблюдении правил личной гигиены и санитарных норм, с переносчиками возбудителей инфекционных заболеваний (паразитами, грызунами). В благоприятной для жизнедеятельности микробов среде происходит стремительное размножение патогенных микроорганизмов и рост отдельных особей и колонии в целом.

Бактерии достаточно быстро размножаются

Размножающийся микроб – большая проблема для макроорганизма-носителя, поскольку рост числа патогенных живых клеток происходит стремительно.

Приостановить развитие микроорганизмов можно только путем создания неблагоприятных условий для их жизнедеятельности, питания и роста.

Одним из методов уничтожения микробов является дезинфекция – обязательное мероприятие, направленное на снижение численности патогенной микрофлоры в окружающей среде.

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.

Источник: https://probakterii.ru/prokaryotes/vital-functions/sposoby-razmnozheniya-patogennyh-mikroorganizmov.html

Размножение микроорганизмов

Способы размножения микроорганизмов

Размножение микроорганизмов — увеличение концентрации микроорганизмов в единице объема среды, направленное на сохранение вида.

Для микроорганизмов характерно:

  • разнообразие способов размножения;

  • переключение с одного способа размножения на другой;

  • возможность одновременного использования нескольких способов;

  • высокая скорость размножения.

Способы размножения микроорганизмов

I. Половой способ размножения наблюдается толькоу эукариот.

II. Бесполые способы размножения

  1. Равновеликое бинарное поперечное деление(простое деление, изоморфное деление, митоз)наблюдается у большинства одноклеточных микроорганизмов (бактерий, риккетсий, простейших, дрожжей), в результате образуются две новые дочерние полноценные особи, наделенные генетической информацией мате­ринской клетки, симметричные в отношении продольной и поперечной оси, сама материнская клетка исчезает.

При этом у большинства Грам+ бактерий деление происходит путем синтеза поперечной перегородки, идущей от периферии к центру (рис. 63А). Клетки большинства Грам- бактерий делятся путем перетяжки клетки (клетка истончается посередине) (рис. 63Б).

  1. Почкование (неравновеликое бинарное деление)наблюдается у представителей родов Francisella и Mycoplasma и дрожжеподобных грибов. При почковании материнская клетка дает начало дочерней клетке: на одном из полюсов материнской клетки образуется маленький вырост (почка), увеличивающийся в процессе роста.

    Постепенно почка достигает размеров материнской клетки, после чего отделяется. КС почки полностью синтезируется заново (рис. 63В). В процессе почкования симметрия наблюдается в отношении только продольной оси. Между материнской и дочерней клетками существуют морфологические и физиологические различия.

    Новая дочерняя клетка лучше приспосабливается к меняющимся условиям.

  2. Фрагментация нитевидных форм характерна для рода Actinomyces и Mycoplasma.

  3. Образование экзоспор характерно для Streptomycetes, дрожжеподобных и плесневых грибов.

  4. Особый цикл развития наблюдается у Chlamydia.К делению в клетках макроорганизма способны лишь вегетативные формы хламидий (ретикулярные или инициальные тельца).

    Их цикл, состоящий из нескольких делений, завершается образованием промежуточных форм, из которых формируются элементарные тельца, дающие начало вегетативным формам.

    После разрушения стенки вакуоли и клетки-хозяина элементарные тельца высвобождаются, и цикл повторяется. Цикл длится 40–48 ч.

  5. Множественное делениеописано для одной группы одноклеточных цианобактерий. В основе множественного деления лежит принцип равновеликого бинарного деления. Отличие заключается в том, что в этом случае после бинарного деления не происходит роста образовавшихся дочерних клеток, а они снова подвергаются делению (рис. 63Г).

Рис. 63.Способы деления и синтез КС у прокариот:

А — деление путем образования поперечной перегородки;

Б —деление путем перетяжки;

В —почкование;

Г —множественное деление.

1 —КС (толстой линией обозначена КС материнской клетки, тонкой—заново синтезированная);

2 —ЦПМ;

3 — мембранная структура;

4 —цитоплазма, в центре которой расположен нуклеоид;

5 —дополнительный фибриллярный слой КС

Множественное деление (шизогония)описано также у простейших (малярийных плазмодиев): ядерный материал делится на множество ядрышек, окружается участками цитоплазмы, в результате образуется множество дочерних клеток.

Механизм и фазы простого деления

А. Рост до определенной степени зрелости. Рост клетки не беспределен и после достижения определенных размеров бактериальная клетка начинает делиться. Во время деления рост клетки замедляется и начинается вновь после деления.

Б. Кариокинез (репликация ДНК и деление нуклеоида). Из созревшей цитоплазмы поступает сигнал, который активирует ген-инициатор на ДНК. Микроорганизмы под действием гена-инициатора синтезируют белок-инициатор, который действует на ген-репликатор — специальный участок ДНК, с которого начинается удвоение ДНК и деление на две нити.

https://www.youtube.com/watch?v=ZnlAYnECs00

Деление молекулы ДНК (репликация) происходит по полуконсервативному механизму и в норме всегда предшествует делению клетки. Репликация ДНК начинается в точке прикрепления кольцевой хромосомы к ЦПМ, где локализован ферментативный аппарат, ответственный за репликацию.

Контакт ДНК с ЦПМ осуществляется посредством мезосом. Репликация, начавшаяся в точке прикрепления, идет затем в двух противоположных направлениях. Возникающие дочерние хромосомы остаются прикрепленными к мембране (рис. 64).

Рис. 64.Репликация хромосомы у бактерий

Механизм репликации ДНК выражается в разрыве водородных связей между ее двумя полинуклеотидными цепями, раскручивании их и синтезе с помощью ДНК-полимеразы вдоль каждой старой цепи новых цепей с комплементарной последовательностью оснований. После расхождения в дочерние клетки по одной старой и одной новой полинуклеотидной цепи между ними восстанавливаются водородные связи и формируется полуконсервативная двухцепочечная ДНК.

В норме существует определенная временная связь между репликацией хромосомы и делением бактериальной клетки. Воздействия различными химическими веществами и физическими факторами, приводящие к подавлению репликации ДНК, останавливают и клеточное деление. Однако при некоторых условиях связь между обоими процессами может быть нарушена, и клетки способны делиться в отсутствие синтеза ДНК.

В. Цитокинез (деление клетки). Параллельно с репликацией молекул ДНК происходит синтез мембраны рядом с мезосомой, в области контакта ДНК с ЦПМ. Образование перегородки приводит к делению клетки.

Моментом, инициирующим деление клетки, является окончание репликации ДНК. Это приводит к разделению дочерних молекул ДНК и оформлению обособленных хромосом.

Вновь образованные дочерние клетки отделяются друг от друга.

Угнетение синтеза мембраны до окончания репликации приводит к нарушению процесса деления: клетка перестает делиться и растет в длину. У некоторых бактерий образование перегородки не приводит к разделению клеток: образуются многокамерные клетки.

Г. Расхождение образовавшихся дочерних клеток происходит в результате лизиса среднего слоя КС.

Если после многократного деления в одной плоскости клетки не расходятся, образуются цепочки палочковидных (Bacillus) или сферических (Streptococcus) клеток или парные клетки(Neisseria).

Разъединение клеток возможно с обособлением одной из клеток путем движения по поверхности другой, в результате бактерии располагаются беспорядочно(Escherichia).

Если при разъединении одна из дочерних клеток, не отрываясь от точки деления, передвигается по дуге, создается V-образная форма (Corynebacterium, Bifidobacterium).

После бинарного деления и расхождения клеток в нескольких плоскостях образуются клеточные скопления разной формы: гроздья (Staphylococcus), пакеты (Sarcina) (рис. 65). Если деление нуклеоида предшествует клеточному делению, образуются многонуклеоидные микроорганизмы. Под влиянием неблагоприятных внешних факторов (соли желчных кислот, УФ-лучи, ПАВ, антибиотики) деление клетки может остановиться с сохранением ее роста. В таком случае возможно образование удлиненных нитевидных клеток.

Рис. 65.Деление кокков

Период генерации — интервал времени, в течение которого происходит удвоение количества бактерий Скорость размножения микроорганизмов и период генерации зависят от вида микроорганизма, величины и свойств инокулята, состава питательной среды, ее рН, аэрации, температуры инкубации, других факторов.

При благоприятных условиях у многих микроорганизмов деление происходит через 15–30 мин (E. coli, S. typhi).

У прихотливых микроорганизмов деление осуществляется через 45–90 мин (Streptococcus, Corynebacterium) и даже через 18 ч (M. tuberculosis).

Источник: https://studfile.net/preview/3882818/page:36/

СайтЗдоровья
Добавить комментарий