Запасные вещества прокариот

ВКЛЮЧЕНИЯ

Строение. У многих микроорганизмов при избытке питательных веществ в окружающей среде в ЦП клеток откладываются включения – запасные вещества разной химической природы и функционального назначения.

Включения представлены полисахаридами, липидами, полифосфатами, полипептидами, отложениями минеральных веществ (серы, кальция, железа)

(табл. 6).

Из полисахаридов в клетках откладываются гликоген, крахмал и крахмалоподобное вещество — гранулеза — специфический запасной полисахарид анаэробных споровых бактерий группы клостридий. Названные полисахариды построены из остатков глюкозы. В неблагоприятных условиях они используются в качестве источника углерода и энергии.

Липиды накапливаются в виде гранул, резко преломляющих свет и поэтому хорошо различимых в световой микроскоп. Запасным веществом такого рода является полимер β–оксимасляной кислоты, накапливающийся в клетках многих прокариот. У некоторых бактерий, окисляющих углеводороды, поли–β–оксимасляная кислота составляет до 70% сухого вещества клеток. Отложение липидов в клетке происходит в условиях, когда среда богата источником углерода и бедна азотом. Липиды служат для клетки хорошим источником углерода и энергии.

Полифосфаты, содержащиеся в волютиновых гранулах, используются клетками как источник фосфора. Полифосфаты содержат макроэргические связи и являются депо энергии, хотя их роль как источника энергии незначительна.

Все запасные вещества представлены в виде высокомолекулярных полимерных молекул, в ряде случаев отграниченных от ЦП белковой мембраной, т. е. находятся в осмотически неактивном состоянии и нерастворимы в воде.

Включения — продукты клеточного метаболизма, имеющие приспособительное значение. Когда в этих веществах возникают потребности, они снова включаются в метаболизм.

Таблица 6

Запасное вещество	Структурные характеристики	Химический состав	Функции	Распространение
Гранулы гликогена	Æ20–100 нм	высокомолекулярные полимеры глюкозы	источник углерода и энергии	широко распространены
Гранулы поли- β-оксимасляной кислоты	Æ100–1000 нм; окружены однослойной белковой мембраной толщиной 2–3 нм	98% полимера поли-β-оксимасляной кислоты, 2% белка	источник углерода и энергии	широко распространены
Гранулы полифосфата	Æ» 500 нм, зависит от условий культивирования	линейные полимеры ортофосфата	источник фосфора и энергии	широко распространены
Гранулы серы	Æ100–800 нм; окружены однослойной белковой мембраной толщиной 2–3 нм	включения жидкой серы	источник энергии	бактерии, окисляющие H2S
Углеводородные гранулы	Æ200–300 нм; окружены однослойной белковой мембраной толщиной 2–4 нм	углеводороды того же типа, что и в среде	источник углерода и энергии	представители родов Mycobacterium, Nocardia и другие, использующие углеводороды

Функции включений:

1. Трофическая: запасные вещества служат источником питательных веществ. Так, волютиновые гранулы коринебактерий дифтерии играют роль фосфатных депо, за счет которых клетка может при недостатке фосфора в среде осуществить еще несколько делений.

2. Энергетическая: запасные вещества служат источником энергии. Поэтому при отсутствии внешних источников энергии они могут продлить время существования клетки, а у спророобразующих видов — создать условия для образования спор.

3. Дифференциально-диагностичес­кое значение у некоторых бактерий. Напр., зерна волютина обнаруживаются у возбудителя дифтерии (C. diphtheriae) и дифтероидов(C. xerosis, вызывающего конъюнктивиты, и C. ulcerans, вызывающего дифтериеподобные поражения кожи), но отсутствуют у непатогенных ложнодифтерийных палочек(C. pseudodiphtheriticum).

Выявление включений (зерен волютина):

Волютин проявляет хромофильность и метахромазию (имея щелочную реакцию, вопринимает кислые красители), легко выявляется в клетках в виде крупных гранул, особенно при специальных методах окраски. ЦП бактериальной клетки, обладая кислой реакцией, воспринимает щелочные красители.

1. Окраска по Леффлеру: – на фиксированный препарат наливают щелочной раствор метиленовой синьки на 3–5 мин; – промывают водой, высушивают, наносят иммерсионное масло, микроскопируют: палочки (протоплазма) окрашиваются в светло-голубой цвет, зерна волютина (гранулы полифосфата) — в темно-синий (рис. 28).

Рис.28. Окраска по Леффлеру

2. Окраска по Нейссеру: – на фиксированный препарат наливают уксусно-кислую метиленовую синьку на 1–2 минуты; краситель сливают, препарат промывают водой; – наносят раствор Люголя на 30–60 сек (иногда); – промывают водой; – докрашивают хризоидином 10–15 сек или везувином 30сек–3мин; – промывают водой, высушивают, микроскопируют: зерна волютина выявляются у дифтерийной палочки в виде интенсивно прокрашивающихся в темно-синий (без раствора Люголя) или черный (с раствором Люголя) цвет полюсов клетки; ЦП клетки окрашивается в нежно-желтый цвет (рис. 29).

Рис. 29. Окраска по Нейссеру

3. Окраска волютина флюорохромом корифосфином: в люминесцентном микроскопе бактерии желто-зеленые, зерна волютина —оранжево-красные.

Дата добавления: 2015-04-25