[an error occurred while processing this directive]
[an error occurred while processing this directive] [an error occurred while processing this directive] [an error occurred while processing this directive] [an error occurred while processing this directive] [an error occurred while processing this directive] [an error occurred while processing this directive] [an error occurred while processing this directive]
[an error occurred while processing this directive]
[an error occurred while processing this directive] [an error occurred while processing this directive] [an error occurred while processing this directive]
[an error occurred while processing this directive]
[an error occurred while processing this directive] [an error occurred while processing this directive]
[an error occurred while processing this directive]
[an error occurred while processing this directive] [an error occurred while processing this directive] [an error occurred while processing this directive]
[an error occurred while processing this directive]
[an error occurred while processing this directive]
[an error occurred while processing this directive]

Mikroorganismu uzbūve un forma

Baktērijas ir vienkāršākie dzīvie organismi, jo tos veido viena šūna, kurā reti var atrast noteiktas iekššūnas struktūras, kuras raksturīgas augu un dzīvnieku šūnām. Uzskata, ka protistu augu un dzīvnieku (eikariotiskās) šūnas veidojušās apvienojoties vairākām baktērijām.

Baktēriju morfoloģija

Morfoloģija apraksta organismu uzbūvi no ārpuses. Mikroorganismu galvenās morfoloģiskās pazīmes ir šūnu forma un savstarpējais novietojums kolonijās.
Vairumam baktēriju šūnai ir sfēriska, cilindriska vai spirāles forma. Šūnas var atrasties pa vienai, atsevišķi, vai arī būt sakopotas kolonijās vai pavedienos.
Sfēriskas formas mikroorganismus sauc par kokiem (10. att.). Atsevišķu koku šūnu diametrs ir aptuveni 1 µm. Ja sfēriskās šūnas ārpus dalīšanās (vairošanās) procesa sastopamas pa vienai, baktērijas sauc par mikrokokiem (monokokiem). Ir baktērijas, kuru šūnu dalīšanās notiek vienā plaknē. Ja pēc šādas dalīšanās šūnas paliek kopā, veidojas šūnu pāri vai šūnu virknes. Šādus kokus sauc attiecīgi par diplokokiem vai streptokokiem. Ja baktēriju šūnas vienmērīgi dalās trijās plaknēs un pēc dalīšanās paliek kopā, veidojas regulāras formas vai sfēriski šūnu kopojumi. Šādus veidojumus sauc par sarcīnām. Ja koku dalīšanās notiek trijās plaknēs, taču nevienmērīgi, tad rodas neregulāras formas šūnu sakopojumi, kurus sauc par stafilokokiem.
Daudzām baktērijām ir cilindriska forma. Šādas baktērijas sauc par nūjiņām. Nūjiņu garuma un platuma attiecība var stipri variēt, īsās nūjiņas bieži ir grūti pat atšķirt no kokiem. Nūjiņu garuma un platuma attiecība bieži variē no vides, augšanas apstākļie un šūnas vecuma, to izmēri aptuveni 0,5 x 10 µm. Garās nūjiņveida baktēriju šūnas nereti ir saliekušās vai sagriezušās spirālē. Spirālē sagrieztos mikroorganismus var raksturot ar vijumu skaitu spirālē. Ja spirālei ir viena vai vairākas vītnes, baktērijas sauc par spirillām, bet nepilna vītne ir vibrioniem un tie izskatās pēc saliektām nūjiņām. Spirillu šūnu platums līdzīgs nūjiņām, bet garums var sasniegt pat 100 µm.
Atsevišķām baktērijām raksturīga vaļēja vai slēgta gredzena forma. Šādas šūnas sauc par toroīdiem.
Ir baktērijas, kuras nevairojas vienkārši daloties, bet gan pumpurojoties. Šo balktēriju šūnām var novērot garus izaugumus, kurus sauc par prostēkām. Vienai baktērijai var būt līdz 10 izaugumu.
Reti, bet gadās sastapt baktērijas ar ļoti īpatnēju šūnu formu. To šūna var būt ar regulāras zvaigznes formu vai tārpveidīga – tieva gara ar uzliektiem galiem. Atsevišķām baktērijām raksturīga šūnas zarošanās.

Baktēriju iekšējā uzbūve

Prokariotiskā šūna pēc uzbūves stipri atšķiras no eikariotiskajām šūnām.
Pirmkārt jau mikroorganismu mazās šūnas, kuras lielākoties pielāgojušās dzīvot un pārvarēt ārējās vides bieži vien nedraudzīgo iedarbību pa vienai, var pastāvēt pateicoties īpašiem apvalkiem, kuri klāj šūnu. Apvalku slāņu skaits un uzbūve starp dažādu grupu baktērijām stipri variē. Virs citoplazmatiskās membrānas baktēriju šūnai var atrast šūnapvalku, kapsulu, gļotu apvalku, bārkstiņas un specifiskus kustības orgānus – viciņas un bārkstiņas. Šūnas daļu, kas atrodas zem šiem apvalkiem – ar citoplazmatisko membrānu apņemtu citoplazmu, sauc par protoplastu.

Viciņas (flagellas) daudzu (bet ne visu) baktēriju kustību organellas. To esamība, novietojums un skaits ir baktēriju sugai raksturīga un stabila pazīme, kuru izmanto kā vienu no pazīmēm baktēriju klasifikācijā. Viciņas baktērijai var būt novietotas šūnas vienā galā, abos galos vai visapkārt šūnai. Viciņas ir 3 – 12 µm garas, ar diametru 10 – 30 nm, tātad to diametrs ir tik mazs, ka gaismas mikroskopos tās nav saskatamas. Baktēriju viciņas ķīmiski veidotas no viena proteīna, kuru sauc par flagelīnu. Šāds proteīns nav sastopams eikariotu viciņās, kurās simetriski izkārtotas mikrocaurulītes. Atšķiras arī kustību veidi. Eikariotu viciņas izdara viļņveidīgas kustības, bet prokariotu flagellas griežas kā propelleri. Ja viciņas izvietotas dažādās šūnas vietās (abos galos [amfitrihi] vai visapkārt šūnai [peritrihi]) vairumā gadījumu tās darbojas saskaņoti, nodrošinot šūnai izteikti virzītu kustību. Ar viciņu palīdzību baktērija vienas sekundes laikā var veikt attālumu, kas 20 – 50 reizes pārsniedz pašas šūnas garumu.

Bārkstiņas (pili) nav saistītas ar baktēriju pārvietošanos un tās var novērot gan kustīgām ga nekustīgām baktērijām. Bārkstiņu skaits variē no dažām līdz vairākiem tūkstošiem. Bārkstiņas ir mazākas par viciņām (garums 0,3 – 4 µm, daimetrs 5 – 10 nm) un atšķiras pēc savas uzbūves, visticamāk to funkcijas arī ir atšķirīgas. Vislabāk izpētīti ir F pili jeb dzimumbārkstiņas. Tie ir cauruļveidīgi proteīnu veidojumi, kuri piedalās baktēriju konjugācijas procesā.

Kapsulas un gļotu apvalks. Bieži baktēriju šūnapvalku no ārpuses apņem gļotainas vielas. Atkarībā no gļotu slāņa biezuma un konsistences izdala makrokapsulas, mikrokapsulas un gļotu apvalku. Kapsula ir šūnu aptverošs gļotu apvalks ar skaidri izteiktām kontūrām. Mikrokapsulas biezums ir mazāks par 0,2 µm un to var atrast tikai ar elektronu mikroskopa palīdzību. Makrokapsulas biezums ir lielāks par gaismas mikroskopa izšķirtspējas robežu (0,2 µm) un to var saskatīt ar gaismas mikroskopa palīdzību. Makrokapsulas noteikšanai iemīļota metode ir pētāmo šūnu apskate tušas pilienā. Tuša kapsulās neiekļūst un tāpēc uz tumšā fona labi saskatāmas šūnas, kuras apņem “gaismas oreols”, šo metodi sauc par negatīvo kontrastēšanu. Gļotu apvalku veido amorfas gļotas, kuras viegli atdalās no šūnas. Netieši par baktēriju spēju veidot kapsulas vai gļotau apvalkus var spriest pēc baktēriju koloniju izskata. Ja baktēriju kolonija ir gluda un spīdīga “kā nolakota” visticamāk ka atsevišķās, koloniju veidojošās baktērijas ir klātas ar kapsulām vai gļotu apvalkiem. Ja baktēriju kolonija uz cietās barotnes izskatās kā matēta tad visticamāk šīs baktērijas kapsulas vai gļotu apvalkus neveido. Mikrobioloģijā pieņemts gludās kolonijas apzīmēt par S tipa kolonijām, bet matētās par R kolonijām (burti ņemti no angļu valodas vārdiem smooth un rough).

Pētījumi liecina, ka kapsulas veidotas no makromolekulām kuras sakārtotas vairākos slāņos un molekulu orientācija dažādos slāņos var būt dažāda. Vairumā gadījumu kapsulas un gļotu apvalku veido poolisaharīdu homo- vai hetero-polimēri. Homopolisaharīdus (polimērs ko veido viena un tā pati monosaharīdu molekula, piemēram, monosaharīda – glikozes molekulām polimerizējoties vai saistoties savā starpā veidojas homopolisaharīdi – ciete vai glikogēns. Šos polisaharīdus hidrolizējot [sašķeļot ar ūdens piesaistīšanu] iegūst tikai viena veida monosaharīdus – glikozi. Ciete un glikogēns atšķiras tikai ar polimēru struktūru – cietes gadījumā glikoze veido lineārus polimēru pavedienus, bet glikogēnam raksturīga polimēru pavedienu zarošanās; kā arī izcelsmi – cieti sintezē augu valsts pārstāvji, bet glikogēns veidojas kā dzīvnieku enerģētiskā rezerves viela [cilvēkam aknu šūnās un muskuļaudos]. Baktēriju kapsulu un gļotu apvalku homoplimēri parasti veidoti no glukāniem un mannāna (C6H1005)n

Šūnapvalks

Eubaktērijām raksturīgi divu tipu šūnapvalki. Atšķireības šūnapvalku uzbūvē ir par pamatu eubaktēriju iedalīšanai gram-pozitīvajās un gram-negatīvajās baktērijās. Pirmajā gadījumā šūnapvalkā iekļauts biezs peptidoglikānu slānis, otrajā gadījumā peptidoglikānu ir aptuveni piecas reizes mazāk. Pie kam gram-negatīvajām baktērijām šūnapvalku apņem otra šūnas membrāna, kura pēc savas ķīmiskās uzbūves stipri atšķiras no citoplazmatiskās membrānas. Apkārt ārējai membrānai var atrasties arī gļotu slānis. Baktēriju šūnapvalka atšķirības no cilvēka vai augu šūnu apvalkiem bieži var veiksmīgi izmantot, lai cīnītos pret cilvēkam nevēlamām baktērijām.

Baktēriju divu veidu šūnapvalku uzbūve nosaka to atšķirīgu iedarbību ar dažādām krāsvielām. Uz to pamatojas krāsošanas metode, kura pēc iegūtās šūnas nokrāsas ļauj noteikt šūnapvalka tipu. 1884. gadā pirmoreiz lietotā metode nes sava izgudrotāja, dāņu ārsta Kristiana Grama (Christian Gram) vārdu. Metodei ir liela nozīme baktēriju noteikšanā, jo šūnapvalka tips baktērijām ir būtiska morfoloģiska pazīme.

Aptuveni 75% no visām zināmajām eubaktērijām pieder pie gram-negatīvo baktēriju grupas, te pieder spirohetes, vibrioni, spirillas, gram-negatīvie koki un nūjiņas, riketsijas, hlamīdijas un zilalģes.

Gram pozitīvās baktērijas neveido tik plašu un daudzveidīgu grupu, šeit pieskaitāmi gram-pozitīvie koki un nūjiņas kā arī aktinomicētes

Krāsošana pēc Grama (Gram Stain)

1. Baktēriju šūnu uztriepi fiksē uz priešmetstikla un krāso ar krāsvielu, ko sauc par kristālvioleto krāsu.
2. Tad paraugu atmazgā ar ūdeni.
3. Krāsošanu turpina ar joda krāsu.
4. Paraugu atmazgā ar etanolu.
5. Beigās paraugu krāso ar rozā krāsvielu - safranīnu.
Gram-pozitīvo baktēriju šūnapvalku biezais proteīnu slānis labi saista kristālvioleto krāsvielu un mikroskopā šūnas izskatās purpurīgi violetas.

Gram-negatīvās baktērijas, kurām šūnapvalkā ir plāns proteīnu slānis, kristālvioleto krāsvielu piesaista vāji un atmazgāšanas laikā šī krāsviela atkal pāriet šķīdumā. Tādējādi gram negatīvās šūnas ir nokrāsojušās tikai ar safranīnu un izskatās rozā vai sarkanas.

Vairošanās

Baktērijām raksturīga bezdzimumiska vairošanās, šūnai daloties pēc DNS replikācijas. Tā kā baktērijām ir tikai viena cirkulāra hromosoma tām nav nepieciešams sarežģīts dalīšanās mehānisms, kāds tas vērojams eikariotiskajām šūnām (mitoze, mejoze). Prokariotu šūnas vairojas vienkārši daloties, parasti tā ir binārā dalīšanās (uz pusēm). Vienkāršais dalīšanās process ļauj prokariotiem vairoties ļoti strauji. Labvēlīgos apstākļos dažas baktērijas var dalīties ik pa 15 minūtēm.

Konjugācija – divas šūnas, kuras savienojušās ar speciālu pilu, daļēji apmainās ar ģenētisko informāciju. Jaunpienākušie DNS fragmenti aizstāj vecos. Šo baktēriju "pārveidošanās" procesu var uzskatīt par dzimumiskās vairošanās pirmsākumu.

Endosporas –  varāku baktēriju sugu p;arst;avji nelabvēlīgos apstākļos spēj savu ģenētisko materiālu ietvert biezā aizsargkapsulā un izveidojas endospora. Šāda endospora var gulēt gadu simtiem, kamēr parādās baktērijas dzīvei labvēlīgi apstākļi un tā atdzīvojas.

Lapu atjaunoja Mārtiņš Pētersons
EU ESF LU LU BF Latvijas Daba 28.02.2008