Что относится к органическим соединениям сухого остатка бактериальной клетки
Микробиология, санитария и гигиена в пищевом производстве
Физиология микроорганизмов
Изучением жизненных функций микроорганизмов, таких как питание, дыхание, рост и размножение, занимается физиология.
Химический состав клетки микроорганизмов
Значение минеральных веществ
Ферменты, их свойства
1. Характерными свойствами ферментов является специфичность их действия, т.е. каждый фермент реагирует с определенным субстратом или катализирует одну или несколько близких химических реакций.
2. Ферменты микроорганизмов классифицируются на экзоферменты и эндоферменты, на конститутивные и адаптивные.
3. Ферменты бывают конститутивные и адаптивные.
Процесс питания микроорганизмов имеет ряд особенностей:
— микроорганизмы способны довольно быстро адаптироваться к изменяющимся условиям среды обитания.
Разнообразие условий существования микроорганизмов обуславливает различные типы питания.
Обязательными элементами, входящими в состав основного соединения (белка) служат четыре органогена – кислород, водород, углерод и азот.
Источником водорода и кислорода для микроорганизмов служит вода. Вода необходима микробным клеткам и для растворения питательных веществ, так как они могут проникать в клетку только в растворенном виде.
Источником азота и углерода для большинства микроорганизмов являются различные химические соединения (органические и неорганические). Некоторые виды микроорганизмов способны усваивать элементарный азот непосредственно из воздуха, а углерод – из углекислоты.
Микроорганизмы могут получать энергию из различных источников, благодаря чему их также можно поделить на фототрофы (водоросли) и хемотрофы, которые нуждаются в химическом способе получения энергии.
Организмы классифицируют по их основным источникам энергии: фотоавтотрофы и фотогетеротрофы получают энергию из солнечного света, в то время как хемоавтотрофы и хемогетеротрофы получают энергию из реакций окисления.
Типы дыхания (отношение к кислороду)
Способы получения энергии у микроорганизмов разнообразны.
Например, уксуснокислые бактерии окисляют этиловый спирт до уксусной кислоты и воды:
Примерами такого типа получения энергии могут служить спиртовое, молочнокислое и маслянокислое брожение.
Отношение анаэробных микроорганизмов к кислороду различно. Одни из них совсем не переносят кислорода и носят название облигатных, или строгих, анаэробов. К ним относят возбудители маслянокислого брожения, столбнячная палочка, возбудители ботулизма.
Другие микробы могут развиваться как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Их называют факультативными, или условными анаэробами, это молочнокислые бактерии, кишечная палочка, протей, дрожжи и др.
Химический состав бактерий.
Лекция№3
Специальность 31.02.01 «Лечебное дело»
Тема занятия: Физиология бактерий. Культуральные и биохимические свойства бактерий.
1. Химический состав бактериальной клетки.
2. Процессы жизнедеятельности бактерий: питание, дыхание, рост и размножение. Ферменты бактерий как основа их спецефичности.
3. Культуральные и биохимические свойства бактерий. Условия культивирования бактерий.
4. Питательные среды, их назначение, применение.
5. Первичный посев и пересев. Методы выделение чистой культуры бактерий.
6. Особенности культивирования риккетсий и хламидий. Культивирование анаэробов.
Химический состав бактерий.
Углеводы-(12-18 % сухой массы), входят в состав капсул, клеточной стенки, являются запасными питательными веществами.
Липиды- 8-10% (фосфолипиды, глицериды и жирные кислоты), входят в состав ЦПМ, клеточной стенки, выполняют роль питательных веществ.
Минеральные вещества-(2-14 % сухой массы) фосфор, калий, натрий, сера, железо, кальций, магний, а также микроэлементы: цинк, медь, кобальт, барий, марганец и др.). Они участвуют в регуляции осмотического давления, рН среды, окислительно-восстановительных реакциях, активируют ферменты, входят в состав витаминов и структурных компонентов микробной клетки.
Особенности обмена веществ у бактерий:
— питательные вещества поступают внутрь бактериальной клетки через всю ее поверхность
— высокая скорость процессов метаболизма
— быстрая адаптация к меняющимся условиям внешней среды.
Микроорганизмы нуждаются в углеводе, азоте, сере, фосфоре, калии и других элементах.
По источникам углевода для питания бактерии делят на:
1. аутотрофы– используют для построения своих клеток СО2 и другие простые неорганические соединения.
Паразиты подразделяются на:
Основным регулятором поступления питательных веществ в клетку является ЦПМ. Поступление питательных веществ зависит от величины и растворимости молекул, рН среды, концентрации, проницаемости мембраны и др.
Транспорт питательных веществ.
1. Пассивная диффузия-перемещение веществ через толщу мембраны в результате градиента концентрации.
2. Облегченная диффузия- с помощью молекул-переносчиков, расположенных в ЦПМ. Процесс без затраты энергии, т.к. перемещение веществ идет от большей концентрации к меньшей.
4. Транспорт веществ после химической модификации.
Удаление веществ из клетки осуществляется 1 и 2 способами.
По источнику энергии бактерии делятся на:
Ферменты бактерий участвуют в биохимических реакциях.
В зависимости от биохимических свойств бактерий, различают ферменты:
Биохимические свойства определяют по конечным продуктам обмена (образование щелочей, кислот, сероводорода, аммиака и др.).
По отношению к молекулярному кислороду бактерии можно разделить на:
Рост и размножение бактерий.
Культивирование бактерий в жидкой питательной среде может быть:
Рост периодической культуры бактерий подразделяют на несколько фаз ли периодов:
Рост бактерий в жидкой питательной среде:
3. поверхностный (в виде пленки).
Размножение бактерий на плотной питательной среде.
Бактерии, растущие на плотных питательных средах, образуют изолированные колонии округлой формы о ровными или неровными краями, различной консистенции и цвета, зависящего от пигмента бактерии (синий, кроваво-красный, желтый).
— шероховатые с неровными краями (R-форма)
— гладкие с ровными краями (S- форма)
Требования к питательным средам.
Питательные среды должны быть:
2. иметь оптимальное значение рН
Классификация питательных сред.
Плотность среды зависит от добавления гелеобразных веществ: агар-агара или желатина.
3. селективные (элективные)- применяют для выращивания определенного вида бактерий, рост других видов на них задерживается.
4. Дифференциально-диагностические (Гиса, Эндо, Левина, Плоскирева), содержат индикатор, меняющий свой цвет при изменении рН среды, в результате расщепления ферментами бактерий углеводов питательных сред. На этих средах можно дифференцировать бактерии с различными ферментативными свойствами.
5. Выделение чистых культур.
Объекты окружающей среды, исследуемый материал обычно содержит смесь различных микробов. С цель их обнаружения и определения их вида используют бактериологическое исследование (бактериологический метод), который заключается в посеве проб исследуемого материала на питательные среды для получения чистой культуры.
Выделение чистой культуры проводят поэтапно:
При выделении чистых культур анаэробов исследуемый материал выращивают в анаэробных условиях на специальных средах в анаэростатах, исключая доступ к ним кислорода.
Особенности культивирования риккетсий и хламидий.
Риккетсии и хламидии являются внутриклеточными паразитами, размножаются в цитоплазме и ядре инфицированных клеток, для их культивирования применяют куриные эмбрионы, культур клеток и
чувствительных животных. Риккетсии можно культивировать путем инфицирования их переносчиков- вшей, блох, клещей
Медицинская микробиология, вирусология и иммунология. Издательство: МИА, 2011.
Медицинская микробиология: Учебное пособие. – Ростов н\д: Феникс, 2010
3. Черкес Ф.К., Богоявленская Л.Б.. Бельская Н.А.
Микробиология / Под ред. Ф.К. Черкес – 2-е изд., стереотипное. – М.: ООО «Издательский дом Альянс», 2011. – 512 с.: ил.
ФИЗИОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
Химический состав микробной клетки. Химический состав бактериальной клетки в качественном отношении практически не отличается от животных и растительных клеток высших организмов. В состав бактерий входят в основном те же органические и минеральные вещества. Различия выявляются в количественном содержании тех или иных соединений. Кроме того, автономность существования микробной клетки накладывает определенный отпечаток на химический состав клетки, что выражается, в первую очередь, в широком наборе ферментов у бактерий.
Ферменты микроорганизмов по своей структуре, свойствам, функциям не отличаются от ферментов других организмов. Одной из главных особенностей этих ферментов является то, что в зависимости от условий появления в клетке они подразделяются на две группы. Конститутивные ферменты постоянно присутствуют в клетке, их синтез происходит с постоянной скоростью. Такие ферменты составляют меньшую часть ферментов микроорганизмов. Большинство ферментов микробной клетки относится к индуцибельным, или адаптивным. Эти ферменты синтезируются в клетке под воздействием каких-либо веществ (индукторов), чаще всего субстратов данного фермента. При отсутствии этих веществ гены, контролирующие синтез фермента, находятся в репрессированном состоянии, а фермент содержится лишь в следовых количествах.
ДНК бактерий характеризуется видовой специфичностью. Представители одного вида и близких видов одного и того же рода имеют близкие показатели содержания гуанина и цитозина. На определении молярного содержания процента гуанина и цитозина основана геносистематика бактерий.
Сложные липиды имеют в своем составе другие группы, например остатки фосфорной кислоты, сульфаты, азотистые основания. Они могут содержать белки (липопротеиды), полисахариды (липополисахариды).
Обычно больше липидов содержится в молодых культурах. Они входят в состав мембран и клеточные стенки микробных клеток.
Липиды выполняют у микроорганизмов различные функции. Они играют роль запасных питательных веществ, участвуют в энергетическом обмене, входят в состав мембран и антигенов клетки, участвуют в обеспечении их проницаемости.
Метаболические процессы в микробной клетке. Основные различия в строении эукариотической и прокариотической клетки существенно влияют на локализацию метаболических процессов в них при незыблемости принципа единства строения, функции и состава, основанного на положениях клеточной теории Т. Шванна (табл. 11).
Локализация функций в эукариотической и прокариотической клетке
Структура (органелла)
Прокариотическая клетка
Эукариотическая клетка
Встраивание готовых компонентов клеточной стенки в пептидогликановый скелет, образование пептидных связей, формирование муреин.
Связь с соседними клетками, транспорт жидкости (растения.
Обмен веществ (транспортные системы), рецепция, межклеточное узнавание. Система переноса электронов и окислительного фосфорилирования (АТР-синтетаза). Синтез липидов. Образование клеточной стенки (связывание пентапептида му- рамовой кислоты с N-ацетилглюкозамином и присоединение пяти остатков глицина, перенос компонента клеточной стенки.
Обмен веществ (транспортные системы), рецепция, межклеточное узнавани.
Гликолиз. Большинство реакций промежуточного обмен.
Гликолиз. Глюконеогенез. Биосинтез жирных кислот, сахаров, нуклеотидов, аминокислот. Активация аминокислот. Фосфо- глюконатный путь. Большинство реакций промежуточного обмен.
Митохондрии Наружная мембран.
Транспортные системы. Превращение липидов в промежуточные продукты обмена, участвующие в дальнейших реакциях в матрикс.
Использование АТР для фосфорилирования нуклеотидо.
Цепь переноса электронов (дыхательная цепь.
АТР-синтетаза (сферические частицы), транспортные белк.
Цикл Кребса. Окисление пировиноградной кислоты и жирных кислот. Митохондриальная ДНК, рибосомы, РНК. Экспрессия митохондиального геном.
Нуклеоид, репликация ДНК, транскрипци.
Репликация ДНК. Транскрипция, синтез некоторых ядерных белко.
Что относится к органическим соединениям сухого остатка бактериальной клетки
Основные соединения, усваиваемые бактериальной клеткой, — углеводы, аминокислоты, органические кислоты, жирные кислоты, минеральные вещества, витамины и др. Бактериям совершенно безразличны источники питательных веществ; образно говоря, они «лишены вкуса и не страдают несварением желудка». Более того, бактерии иногда утилизируют вещества, не пригодные для животных клеток (например, карболовую кислоту, парафин, мыло и др.).
Подобно прочим формам жизни, бактерии нуждаются в одних и тех же макроэлементах — С, Н, О, N, P, S, К, Са, Mg, Fe. Микроэлементы (следовые элементы) — Mn, Mo, Zn, Си, Со, Ni, Va, В, С], Na, Se, Si, Wo — не нужны каждому организму, но бактериям они необходимы для синтеза коферментов либо поддержания специфического тина метаболизма. Например, для оптимального роста некоторые бактерии нуждаются в высоких концентрациях Na+; их называют галофилами [от греч. hals, соль]. Помимо источников углерода, энергии и элементов минерального питания, многие микроорганизмы нуждаются в некоторых дополнительных веществах, называемых факторами роста. Количественная потребность в питательных элементах и их содержание у различных бактерий варьируют, но принципиально химический состав бактериальной клетки сходен с другими живыми клетками (исключением является отсутствие у бактерий стеролов).
Пути поступления веществ в бактериальную клетку
Для того чтобы питательные вещества могли подвергнуться соответствующим превращениям в клетке, они прежде всего должны в неё проникнуть. Но большинство бактерий обитает в условиях, мало пригодных для поддержания строгих соотношений воды, неорганических и органических веществ, без которых их жизнь просто невозможна. Клеточная стенка бактерий не. является существенным барьером для небольших молекул и ионов, но задерживает макромолекулы. Истинный барьер, обеспечивающий избирательное поступление веществ в клетку, — ЦПМ. Она проницаема для одних веществ и непроницаема для других. Потоки веществ движутся в обоих направлениях (внутрь и наружу). Эти перемещения обеспечивают разнообразные транспортные системы, необходимые для выполнения двух важнейших задач.
1. Обеспечение адекватных концентраций веществ, участвующих в основных биохимических реакциях, в том числе и обеспечение, при необходимости, их быстрого поступления внутрь клетки, невзирая на концентрацию этих веществ в окружающей среде.
2. Поддержание осмотического давления, оптимального для протекания биохимических реакций. Поступление различных веществ внутрь бактериальной клетки реализуют три механизма: пассивный перенос, активный перенос и транспорт, обусловленный фосфорилированисм (рис. 4-6).
Рис. 4-6. Механизмы транспорта через цитоплазматическую мембрану.
Пассивный перенос веществ в бактериальную клетку
Многие вещества способны неспецифически проникать в бактериальную клетку за счёт различия их концентраций по обе стороны ЦПМ. При этом они поступают в клетку только до выравнивания градиента концентрации с внешним раствором. Такое поступление веществ происходит пассивно, без прямых энергетических затрат. Существует два вида пассивной диффузии: простая и облегчённая.
Простая диффузия. Проникновение веществ носит неспецифический характер и целиком зависит от размеров молекул и их липофильности. Скорость подобного переноса незначительна.
Облегчённая диффузия. Механизм транспорта носит аналогичный характер, но проникновение облегчают помощники — специфические мембранные белки-пермеазы, способствующие прохождению различных молекул через ЦПМ. Транспорт сопровождается образованием комплекса «вещество-пермеаза». После преодоления ЦПМ комплекс диссоциирует, а перме-аза используется для последующего «проведения» других молекул. Подобный тип транспорта реализуется по градиенту концентрации и характерен для эукариотов при поглощении Сахаров.
У прокариотов единственный пример облегчённой диффузии — проникновение глицерина в клетки бактерий кишечной группы. При этом концентрация проникшего глицерина практически равна его концентрации в окружающей среде. В последующем (в результате реакций фосфорилирования) глицерин трансформируется в глицерин-3-фосфат.
— Вернуться в оглавление раздела «Микробиология.»
ГК «Униконс»
Продвижение и реализация комплексных пищевых добавок, антисептиков и др. продукции.
«Антисептики Септоцил»
Септоцил. Бытовая химия, антисептики.
«Петритест»
Микробиологические экспресс-тесты. Первые результаты уже через 4 часа.
«АльтерСтарт»
Закваски, стартовые культуры. Изготовление любых заквасок для любых целей.
ВНИМАНИЕ: Уважаемые клиенты и дистрибьюторы!
3.2. БАКТЕРИАЛЬНАЯ КЛЕТКА
Бактерии (прокариоты) — это большая группа микроорганизмов (около 1600 видов), большинство из которых одноклеточные (см. рис. 8). Основные формы бактерий — шаровидная, палочковидная и извитая. Размеры бактерий очень малы: от десятых долей микрометра до нескольких микрометров. В среднем размер большинства бактерий 0,5-1 мкм, а средняя длина палочковидных бактерий — 2-5 мкм. Встречаются бактерии, размеры которых значительно превышают среднюю величину, а некоторые находятся на грани видимости в обычных оптических микроскопах. Масса бактериальной клетки составляет приблизительно 4-10 13 г. Особенностью размножения бактерий является быстрота протекания процесса: некоторые виды делятся через каждые 15-20 мин, другие — через 5-10 ч. При таком делении число клеток бактерий за сутки достигает огромного количества. Это часто наблюдается на пищевых продуктах, например, быстрое скисание молока вследствие развития молочнокислых бактерий, быстрая порча мяса и рыбы за счет развития гнилостных бактерий. Другой отличительной характеристикой микроорганизмов является разнообразие их физиологических и биохимических свойств. Некоторые микроорганизмы могут расти в экстремальных условиях. Значительное число микроорганизмов могут жить при температуре — 196°С (температура жидкого азота). Другие виды микроорганизмов — термофильные, их рост наблюдается при температуре 80°С и выше. Многие микроорганизмы устойчивы к высокому гидростатическому давлению (в глубинах морей и океанов; месторождениях нефти). Также многие микроорганизмы сохраняют жизнедеятельность в условиях глубокого вакуума. Некоторые микроорганизмы выдерживают высокие дозы ультрафиолетовой или ионизирующей радиации.
Разнообразие бактерий
Основной (низшей) таксономической единицей является вид. Виды объединяются в роды, роды — в семейства, семейства— в порядки, порядки — в классы, классы — в отделы, отделы — в царства.
Вид — это совокупность популяций, имеющих общее происхождение и генотип, морфологические, физиологические и другие признаки, способные в определенных условиях вызывать одинаковые процессы.
Культура — микроорганизмы, полученные от животного, человека, растения или субстрата внешней среды и выращенные на питательной среде. Чистые культуры состоят из особей одного вида, смешанные представляют собой скопления клеток разных видов.
Штамм — это культура одного и того же вида, выделенная из разных сред и отличающаяся незначительными изменениями свойств: чувствительность к лекарственным препаратам, неодинаковая биохимическая активность и др. Например, кишечная палочка, выделенная от человека, и такая же палочка, выделенная от свиней, могут быть разными штаммами.
Клон — культура микроорганизмов, выделенная из одной клетки.
Клетка бактерии обладает принципиальными особенностями строения (см. рис. 9).
Схема строения бактериальной клетки:
1 — гранулы поли-β-оксимасляной кислоты; 2 — жировые капельки; 3 — включения серы;
4 — трубчатые тилакоиды; 5 — пластинчатые тилакоиды; 6 — пузырьки; 7— хроматофоры;
8 — ядро (нуклеоид); 9 — рибосомы; 10 — цитоплазма; 11 — базальное тельце; 12 — жгутики;
13 — капсула; 14 — клеточная стенка; 15 — цитоплазматическая мембрана; 16 — мезосома;
17 — газовые вакуоли; 18 — ламеллярные структуры; 19 — гранулы полисахарида;
20 — гранулы полифосфата.
Основные структуры бактериальной клетки представлены в верхней части рисунка; дополнительные, мембранные структуры, имеющиеся у фототрофных и нефототрофных бактерий, — в средней части; включения запасных веществ — в нижней.
Бактериальная клетка состоит из протопласта, окруженного наружной клеточной оболочкой, вакуолей, различных включений, имеющихся в составе протоплазмы.
Химическая природа ядерных веществ довольно сложная. Основное место занимает нуклеопротеидный комплекс, который состоит из двух основных компонентов — особого белка и тимонуклеиновой кислоты.
Клеточная стенка (оболочка) — важный структурный элемент большинства бактерий; плотная, бесцветная. На ее долю приходится от 5 до 20% сухих веществ клетки. Клеточная стенка обладает эластичностью, служит механическим барьером между протопластом и окружающей средой, придает клетке определенную форму. Оболочка проницаема для воды и низкомолекулярных веществ, имеет слоистое строение. Толщина клеточной стенки 10-35 нм.
Химический состав оболочки неоднороден, резко отличен от оболочек высших растений. В ее состав входят специфические полимерные комплексы. Главным компонентом клеточной стенки бактерии является особый, только им присущий гетерополимер — пептидогликан (муреин). Этот полимер состоит из параллельно чередующихся полисахаридных цепей, которые скреплены пептидными связями. Количественное содержание пептидогликана определяет характер окраски бактерий и других прокариот по Грамму. Те из них, которые содержат в клеточной стенке большое количество (около 90%) пептидогликана окрашиваются по Грамму в сине-фиолетовыйцвет, и их называют грамположительными, все другие, содержащие в оболочке 5-20% пептидогликана, — в розовый цвет, и их называют грамотрицательными. Толщина слоя пептидогликана в клеточной стенке грамположительных бактерий в несколько раз больше, чем у грамотрицательных.
Из азотистых веществ в состав бактериальных оболочек входят белковые вещества, аминокислоты. Соотношение веществ варьирует.
Оболочка у некоторых бактерий может подвергаться разбуханию и ослизнению. Слизистый слой бывает очень тонким, но может достигать и значительной толщины, образуя капсулу. Размер капсулы может превышать величину бактериальной клетки. Капсулы легко обнаруживаются при окраске фуксином. Капсула защищает клетку от механических повреждений и высыхания, создает дополнительный осмотический барьер, служит препятствием для проникновения фагов, антител, иногда она является источником запасных питательных веществ.
Химический состав слизей различен у отдельных видов. В составе бактериальных слизей обнаружены полисахариды, азотсодержащие вещества.
При попадании в неблагоприятные условия у многих бактерий усиливается слизеобразование. Ослизнению подвергаются мясо, колбасы, творог; наблюдается тягучесть молока, сахарного сиропа, рассолов, квашеных овощей, пива, вина.
Цитоплазматическая мембрана толщиной 7-10 нм отделяет от клеточной стенки содержимое клетки. На ее долю приходится 8-15% сухого вещества клетки и 70-90% липидов клетки. Мембрана полупроницаема, играет важную роль в обмене веществ между клеткой и окружающей средой. Цитоплазматическая мембрана состоит из трех слоев: одного липидного и двух, примыкающих к нему с обеих сторон, белковых. Содержит 60-65% белка и 35-40% липидов, в ней локализованы ферменты.
Цитоплазма бактериальной клетки представляет собой полужидкую, вязкую, коллоидную систему. Имеет сложный изменяющийся химический состав. Основными химическими соединениями являются белки, нуклеиновые кислоты, липиды, Н20.
Местами цитоплазма пронизана мембранными структурами — мезосомами, которые произошли от цитоплазматической мембраны и сохранили с ней связь. В мезосомах содержатся ферменты, участвующие в снабжении бактериальной клетки энергией.
Рибосомы рассеяны в цитоплазме в виде гранул размером 20-30 нм. Они состоят примерно на 60% из РНК и на 40% из белка. Основная функция рибосом — синтез белка клетки. В бактериальной клетке в зависимости от ее возраста и условий жизни может быть 5- 50 тыс. рибосом.
Цитоплазматические включения бактериальной клетки разнообразны, в основном это запасные питательные вещества, которые откладываются в клетках, развивающихся в условиях избытка питательных веществ, и потребляются, когда клетки попадают в условия голодания. В клетках откладываются полисахариды (гликоген, крахмалоподобное вещество гранулеза), липиды, полифосфаты, молекулярная сера.
При хранении сырья и продуктов в охлажденном состоянии рост микроорганизмов на них не исключается, а лишь замедляется. Поэтому сроки хранения охлажденных продуктов непродолжительны и зависят от температуры хранения, относительной влажности воздуха в помещении, исходной степени обсеменения продукта психрофильными микроорганизмами: чем их больше, тем меньше срок хранения.
Жгутики — это органы движения бактерий. Представляют собой вращающиеся полужесткие спирально изогнутые нити из белка флагеллина, который обладает способностью сокращаться. Длина жгутиков больше самих бактерий и колеблется от 5 до 10 мкм. По типу расположения и числу жгутиков бактерии делят на четыре группы: монотрихи — имеют один жгутик на полюсе клетки; лофотрихи — с пучком жгутиков на одном из концов палочки; амфитрихи — с двумя пучками жгутиков на полюсах; перитрихи — с множеством жгутиков вокруг бактерии. Жгутикование характерно, например, для кишечных бактерий, столбняка и ботулизма, холерного вибриона. Характер и скорость движения неодинаковы у отдельных видов бактерий. Подвижность бактерий может быть утрачена под влиянием неблагоприятных условий жизни, при старении клеток и механических воздействиях.
Многие микроорганизмы при попадании в неблагоприятные условия не погибают и сохраняют жизнеспособность длительное время, переходя в анабиотическое состояние. При этом бактериальная клетка из вегетативного состояния переходит в споровое, позволяющее сохранять жизнеспособность в течение длительного времени.
Споры — это покоящиеся клетки, обладающие устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды, служащие для сохранения вида. Спорообразование происходит почти исключительно у палочковидных бактерий. В клетке бактерий образуется только одна спора.
Спорообразование обычно наступает при обеднении среды питательными веществами или при накоплении в ней продуктов обмена. Перед спорообразованием в клетке накапливаются запасные питательные вещества (белки, липиды), образуются специфическое для спор вещество — дипиколиновая кислота.
Спора развивается из части протопласта (цитоплазмы с ядерным материалом) материнской вегетативной клетки. По мере развития и созревания закладываются ее оболочки, число и толщина которых варьирует у разных бактерий. Поверхность наружной оболочки может быть гладкой либо иметь выросты. Процесс спорообразования происходит в течение нескольких часов.
Обычно споры имеют круглую или овальную форму, располагаются в центре клетки, ближе к концу и на самом конце клетки. Диаметр спор может превышать ширину клетки.
После созревания споры материнская вегетативная клетка отмирает, оболочка ее разрушается и спора высвобождается. Плотная оболочка, малое содержание свободной воды, наличие дипиколиновой кислоты создают большую устойчивость спор к физико-химическим воздействиям. Так, споры некоторых бактерий выдерживают кипячение в течение нескольких часов, могут длительное время сохраняться (десятки и сотни лет) в сухом состоянии, более устойчивы по отношению к действию химических ядов, радиации и других факторов внешней среды.
В благоприятных условиях споры прорастают в вегетативные клетки. При этом они набухают вследствие поглощения воды, активизируются их ферменты, усиливаются биохимические процессы, приводящие к росту. Затем происходит растворение внешней оболочки и через образовавшееся отверстие молодая бактериальная клетка выходит наружу.
Порчу пищевых продуктов вызывают лишь вегетативные клетки. Знание факторов, способствующих образованию спор у бактерий, и факторов, которые вызывают их прорастание в вегетативные клетки, имеет значение в выборе способа обработки продуктов с целью предотвращения их микробиальной порчи.
К спорообразующим аэробным и факультативно-анаэробным