Процесс спорообразования у бактерий является стадией развития. Спора играет роль защитного приспособления, которым природа снабдила их для борьбы с неблагоприятными условиями. Способностью образовывать споры - особые тельца эллиптической и округлой формы обладают палочковидные бактерии. На образование споры затрачивается или все содержимое клетки или большая часть протоплазматического содержимого. Спора образуется в результате уплотнения протоплазмы в определенном участке, содержащим ядерную субстанцию. Эта часть названа А.А. Имшеницким спорогенной зоной. В дальнейшем из этого участка вначале образуется проспора, которая далее покрывается специальными оболочками и превращается в спору. Длительность процесса 1,5-24 часа.
В начале фазы спора хорошо окрашивается анилиновыми красками, а по мере созревания она становится более плотной и трудноокрашиваемой, что (связано) объясняется малопроницаемой наружной оболочкой. Однако, такое объяснение не вполне удовлетворительно, т.к. в зрелом состоянии оболочка споры окрашивается, а содержимое остается не окрашенным. Это дает основание предположить, что цитоплазма изменила физико-химические свойства. А именно: вода находится в связанном состоянии, благодаря чему спора приобретает теплоустойчивость, увеличивается содержание Са и Mg, что тоже повышает стойкость к нагреванию. В дальнейшем оболочка споры раздваивается: внутреннее - интина - участвует в прорастании споры и на ее базе строится оболочка новой вегетативной клетки. Наружная оболочка -экзина выполняет защитную функцию. По мере созревания споры, вегетативная клетка отмирает. Малая активность ферментов, плохая проницаемость наружной оболочки ограничивают обмен спор с внешней средой, что позволяет им сохранить жизнеспособность десятки и сотни лет. Жизнеспособные споры были выделены из египетских мумий, трупов мамонтов.
Обычно к спорообразованию бациллы приступают при истощении питательной среды или при накоплении в среде продуктов обмена. Механизм спорообразования не ясен.
В благоприятных условиях спора прорастает. Сначала она набухает, увеличивается ее размеры, происходит активизация ферментов, разрывается нарушенная оболочка и проросток выходит наружу. Переход из споры в вегетативную клетку может происходить за 40-50 мин. Обычно споры прорастают полярно,на одном или на обоих концах, иногда экваториально поперечно продольной оси, реже наблюдается косое прорастание.
Некоторые бациллы при определенных условиях теряют способность образовывать споры (например: при накоплении ядовитых веществ в среде возникают целые поколения - аспорогенные расы).
Таким образом, спора - защитное приспособление не имеющее никакого отношения к размножению.
Размножение бактерий
Основным путем размножения у бактерий является бесполое
размножение. Однако у некоторых бактерий встречается и половое
размножение - конъюгация.
Бесполое размножение: молодая клетка растет, достигает определенной величины и перпендикулярно ее длине образуется внутренняя перегородка. Затем перегородка расщепляется надвое и получается две дочерние клетки (фактически образуется две клетки: материнская и дочерняя). Скорость размножения зависит от условий, при благоприятных внешних факторах деление отмечается через каждые 20-30 мин, а у термофилов даже через 5 минут.
Разновидностью бесполого размножения является почкование, которое имеет место наряду с делением у микобактерий. Скорость размножения настолько велика, что теоретически микробные клетки заполнили бы все моря и океаны за несколько суток. Однако различные факторы тормозят процесс размножения бактерий: истощение питательных веществ в среде, накопление продуктов обмена, поедание их простейшими, растворение фагами, действие физических и химических факторов.
Некоторые бактерии имеет в своем развитии ряд последовательных изменений, которые можно назвать циклом развития. Пример: молодая сенная палочка (bac.subtilis) несет много жгутиков, которые она перед деление сбрасывает и усиленно делится, образуя длинные цепочки палочек. Затем цепочки распадаются на отдельные клетки и каждая из них вновь размножается. После многократного размножения клетки переходят к спорообразованию. При благоприятных условиях спора прорастает и образуется подвижная палочка.
Половое размножение - конъюгация впервые открыто Ледербергом и Татум (1946) и доказано генетическим методом. После их открытия было подтверждено с помощью электрического микроскопа.
Суть коньюгации: клетка - донор, реципиент сближаются, и между ними образуется цитоплазматический мостик, по которому генетический материал донора переходит в клетку реципиент. После расхождения эти клетки могут делиться бесполым путем. Биологический смысл этого процесса в том, что с передачей генетического материала передаются и определенные свойства, факторы, которыми не обладала клетка реципиент. Так могут чередоваться «факторы устойчивости» к стрептомицину, тетрациклину и др. веществам, в результате бактерии приобретают устойчивость к антибиотикам и другим терапевтическим средствам.
Передача признаков у бактерий возможна с помощью процессов трансдукции и трансформации. Их суть подробно будет рассмотрена в курсе генетики.
Суть коньюгации: клетка - донор, реципиент сближаются, и между ними образуется цитоплазматический мостик, по которому генетический материал донора переходит в клетку реципиент. После расхождения эти клетки могут делиться бесполым путем.
Передача признаков у бактерий возможна с помощью процессов трансдукции и трансформации. Их суть подробно будет рассмотрена в курсе генетики.