Capítulo 1. MORFOLOGÍA Y CLASIFICACIÓN DE MICROORGANISMOS

Morfología Los microorganismos estudian la forma y las características estructurales de las células, la capacidad de moverse, formar esporas, los métodos de reproducción, etc. Según los conceptos modernos, todos los organismos vivos con una estructura celular se dividen en dos superreinos: procariotas y eucariotas (del griego "karyon" - núcleo). Los organismos que no tienen una estructura celular constituyen el tercer superreino: los acariotas (por ejemplo, los virus). Los procariotas incluyen un solo reino: las bacterias, incluidas las cianobacterias (algas verdiazules). Los eucariotas incluyen tres reinos: animales, plantas y hongos.

Arroz. 1. Formas de bacterias:

A- esférico; b - en forma de varilla; V- engarzado; 4- filamentoso; d-nuevas formas- 1 - micrococos; 2 - estreptococos; 3 - diplococos y tetracocos;... 4 - estafilococos; 5 - sardinas; b - bastones sin esporas; 7 - palos con esporas; vibrios de 8"; 9 - espirilla; 10 - espiroquetas; //- toroides; 12 - bacterias que forman manchas; 13 - vermiforme"; 14 - hexagonal

La división de los organismos vivos en procariotas y eucariotas se basa principalmente en las características estructurales de su aparato nuclear. Utilizando un microscopio electrónico se determinó que las bacterias carecen de un verdadero núcleo, por lo que fueron llamadas procariotas, es decir, organismos “prenucleares”. Se sabe que la base del aparato nuclear es el ácido desoxirribonucleico (ADN), cuya molécula tiene la forma de una doble hebra helicoidal. El aparato nuclear de los procariotas incluye una molécula de ADN en forma de una hebra cerrada en un anillo, ubicada directamente en el citoplasma. El aparato nuclear de los procariotas se llama nucleoide, que en latín significa "como un núcleo". Los eucariotas tienen un núcleo verdadero con un nucléolo rodeado por una membrana nuclear. El ADN está contenido dentro del núcleo. Junto a esta característica principal, existen muchas características específicas en la estructura y metabolismo de los procariotas.

Los principales objetos de la microbiología técnica son las bacterias, los hongos filamentosos y las levaduras, que constituyen principalmente una microflora de producción de alimentos tanto beneficiosa como indeseable.

PROCARIOTAS (BACTERIAS)

En el mundo de los microorganismos, las bacterias ocupan un lugar destacado en número (unas 4.000 especies) y en la variedad de transformaciones químicas que llevan a cabo. La mayoría de las bacterias son organismos unicelulares, pero también las hay multicelulares.

Forma y tamaño de las bacterias. Las bacterias unicelulares se dividen en tres grupos principales según su apariencia: esféricas, con forma de bastón y convolutas (Fig. 1).

Bacterias esféricas: cocos (Fig. \,A) puede ser soltero - micrococos o conectados en pares - diplococos. A menudo, cuando se dividen, las células, por una razón u otra, no divergen y forman varias combinaciones, que dependen de la ubicación del tabique en división. Cuando las particiones divisorias se ubican en dos planos mutuamente perpendiculares, se forman grupos que constan de cuatro celdas: Tetracocos. Al dividirse en tres planos mutuamente perpendiculares, se forman grupos en forma de paquetes, que constan de ocho a dieciséis cocos, llamados Sarcinos. Cuando los cocos se dividen en diferentes direcciones, se forman grupos de células que se asemejan a racimos de uvas. estafilococos. Si la división de los cocos ocurre en una dirección y no se separan, se forman cadenas de células. estreptococos. Estas combinaciones no son equivalentes a microorganismos multicelulares, ya que cada célula que contienen es un organismo separado capaz de existir de forma independiente después de la separación de otras células.

Arroz. 2. Actinomicetos:

A- micelio; b - portador de esporas

Bacterias en forma de bastón (Fig.1, b) tienen la forma de un cilindro alargado, pueden ser solteros o conectados en pares, así como en forma de cadenas de tres o más celdas. La relación entre la longitud de la célula y su diámetro varía mucho entre ellas. Los bastones cortos son sólo un poco más largos que la sección transversal y, a veces, son bastante difíciles de distinguir de los cocos. Las bacterias con forma de bastón son el grupo de bacterias más numeroso.

Retorcido (Fig.1, V) Hay tres tipos de bacterias: vibrios- palos curvados en forma de coma; espirilla, tener varios rizos regulares, y espiroquetas, teniendo la apariencia de pequeñas espirales con numerosos rizos.

Además de estas formas de bacterias más comunes en la naturaleza, existe una pequeña cantidad de formas filamentosas (Fig. 1, GRAMO). Son organismos multicelulares en forma de filamentos formados por células idénticas cilíndricas o en forma de disco.

Hace relativamente poco tiempo se descubrieron en el suelo y en los cuerpos de agua nuevas formas de bacterias, cuyas células tienen la forma de un anillo abierto o cerrado (toroides), una estrella hexagonal, una roseta, así como células con excrecencias (simples) y forma de gusano (Fig. 1, d).

Arroz. 3. Esquema de la estructura de una célula bacteriana: 1 - cápsula; 2 - pared celular; 3 - membrana citoplasmática; 4 - citoplasma; 5 - mesosomas; 6 - ribosomas; 7 - gránulos de polisacárido; 8 - nucleoide; 9 - inclusiones de azufre; 10 - gotas de grasa; 11 - gránulos de polifosfato; 12 - formaciones de membrana intraplasmática; 13 - cuerpo basal; 14 - flagelos

Las bacterias incluyen otro grupo especial de microorganismos: los actinomicetos. Sus células parecen principalmente filamentos muy delgados, largos, rectos y ramificados (Fig. 2).

El tamaño de las bacterias es insignificante, la sección transversal de las células de la mayoría de las bacterias no supera los 0,5-0,8 micrones, la longitud promedio de las bacterias en forma de bastón es de 0,5 a 3 micrones. Las bacterias filamentosas son mucho más grandes (no

que tienen entre 15 y 125 micras de longitud y entre 5 y 35 micras de diámetro. La longitud de las células de espiroqueta puede alcanzar las 500 micras. Los microorganismos más pequeños, los micoplasmas, que no tienen pared celular, tienen un tamaño de 0,1 a 0,15 micrones.

El volumen promedio de una célula bacteriana es de 0,07 µm 3, su peso es de 5-10 ~ 12 g, 1 mm 3 puede contener hasta 10 9 células bacterianas.

En la producción de alimentos, las bacterias esféricas y con forma de bastón son de primordial importancia.

Estructura, composición química y funciones de las estructuras celulares de células bacterianas (procariotas). Las estructuras celulares esenciales en la gran mayoría de bacterias son: la pared celular, la membrana citoplasmática (CP*M), el aparato nuclear (nucleoide) y los ribosomas (Fig. 3).

El exterior de la celda está cubierto de resistente pared celular. Da forma a la célula, la protege de influencias térmicas y mecánicas externas adversas y protege la célula de la penetración de exceso de agua en ella. En algunas bacterias, en la superficie exterior de la pared celular, cápsulas o capa de limo. La cápsula suele estar formada por polisacáridos (dextrano, levano), con menos frecuencia por polipéptidos. Una cápsula es una estructura opcional de una célula bacteriana. A veces las cápsulas sirven como fuente de nutrientes de reserva. Por ejemplo, las cápsulas de polisacáridos se forman en células de leuconostoc en medios con una cantidad significativa de carbohidratos.

Según la composición química y la estructura de la pared celular, las bacterias se dividen en 2 grandes grupos: Gram positivas Y Bacterias Gram-negativo(Tranvía+ y Gram -).

gis. *. parte del problema edificios paredes celulares de bacterias grampositivas y gramnegativas

Llevan el nombre del científico danés Christian Gram, quien propuso un método especial para teñir bacterias (tinción de Gram). Después de la tinción, la preparación bacteriana se trata con alcohol o acetona, como resultado de lo cual las bacterias Gram - se decoloran, mientras que las bacterias Gram + conservan un color púrpura oscuro. La tinción de Gram es importante para clasificar las bacterias.

Tanto las bacterias Gram + como Gram - tienen rigidez

- PARED CELULAR Debido a la presencia de un compuesto polimérico

opiniones peptidoglicano(murei-na), pero en las bacterias Gram+ su cantidad es mucho mayor (hasta el 90-95% de las sustancias de la pared celular), y en las Gram, 5-10%. La capa de peptidoglicano de las bacterias Gram+ está muy adyacente al CPM (Fig. 4).

Además, las paredes celulares de las bacterias Gram+ contienen otros polímeros: ácidos teicoicos, que, como el peptidoglicano, se encuentran sólo en procariotas y no en eucariotas. La pared celular de las bacterias Gram+ contiene pequeñas cantidades de polisacáridos. En las bacterias Gram+, la pared celular tiene un espesor de 20 a 80 nm, es densa y de una sola capa.

La pared celular de las bacterias Gram es mucho más delgada, de 10 a 13 nm, pero tiene varias capas. El peptidoglicano forma sólo la capa interna, ligeramente adyacente al CPM. Adyacente a la capa interna hay una membrana externa que consta de lipoproteínas Y lipopolisacáridos. No hay ácidos teicoicos en la pared celular de las bacterias Gram.

La membrana externa de las bacterias Gram impide la penetración de sustancias tóxicas en la célula, por lo que las bacterias Gram son mucho más resistentes a la acción de antibióticos, productos químicos tóxicos y otras sustancias en comparación con las bacterias Gram+. Por tanto, en la producción de alimentos, la lucha contra las bacterias Gram mediante desinfectantes no siempre es eficaz.

Membrana citoplasmática(CPM) se encuentra debajo de la pared celular, limita el contenido de la célula y juega un papel muy importante en la vida de la célula. La violación de su integridad conduce a la muerte celular. Químicamente, el CPM es un complejo proteína-lípido que consta de proteínas (50-75% de la masa de CPM), lípidos (principalmente fosfolípidos, 15-45%) y una pequeña cantidad de carbohidratos. El CPM tiene poros a través de los cuales los nutrientes ingresan a la célula y se excretan los productos finales del metabolismo.

Dado que en los procariotas el CPM es la única estructura de membrana de la célula, a diferencia de los eucariotas, realiza muchas funciones: transporta nutrientes del entorno externo a la célula utilizando proteínas transportadoras específicas; en el lado interno del CPM hay enzimas redox que participan en el suministro de energía a la célula y enzimas hidrolíticas que descomponen compuestos de alto peso molecular. En algunas bacterias, el CPM forma invaginaciones en la célula. mesosomas, tener diferentes formas y tamaños y realizar diferentes funciones (participación en procesos energéticos, procesos de división celular, procesos de reproducción, etc.).

Citoplasma- este es el contenido interno de la célula, rodeado por el CPM, que es un sistema coloidal semilíquido. Contiene agua hasta el 70-80% de la masa celular, enzimas, aminoácidos, un conjunto de ARN, sustratos y productos metabólicos de la célula. El citoplasma contiene las estructuras vitales restantes de la célula: nucleoides, ribosomas y sustancias de almacenamiento de diversas naturalezas.

nucleoide es el aparato nuclear de los procariotas. Se trata de una formación compacta que ocupa una región central del citoplasma y que consta de una doble hebra helicoidal de ADN cerrada en un anillo, que también se denomina cromosoma bacteriano. El cromosoma bacteriano entra en contacto con el mesosoma en un momento. Una cadena de ADN desplegada puede tener más de 1 mm de longitud, es decir, casi 1.000 veces la longitud de una célula bacteriana. Toda la información genética en procariotas, así como en eucariotas, está contenida en el ADN, por lo que la función del nucleoide es transmitir propiedades hereditarias. Antes de la división celular, el nucleoide se divide por la mitad. El aparato nuclear de los procariotas no tiene nucléolo y no está separado del citoplasma por una membrana nuclear, como ocurre en los eucariotas.

ribosomas- pequeños gránulos dispersos en el citoplasma, compuestos de ARN (60%) y proteínas (40%). Desempeñan un papel fisiológico muy importante, ya que en ellos se produce la síntesis de proteínas. En las células jóvenes se observa un mayor contenido de ribosomas.

En las células bacterianas, además de las estructuras celulares obligatorias, existen inclusión de sustancias de repuesto. Se acumulan cuando hay un exceso de ciertos nutrientes en el ambiente y se consumen cuando la célula muere de hambre. Las sustancias de almacenamiento de las células bacterianas incluyen polisacáridos, incluyendo glucógeno, almidón y granulosa; gotas de grasa, que contiene lípidos (grasas) en forma de ácido poli-p-hidroxibutírico, que se sintetiza en medios ricos en carbohidratos. El ácido poli-p-hidroxibutírico se encuentra sólo en procariotas y su cantidad puede alcanzar el 50% de la masa seca de las células. La granulosa y los lípidos sirven como una buena fuente de carbono y energía para la célula. En muchos procariotas, los polifosfatos se acumulan en sus células en forma de gránulos, también llamados granos moneda o metacromatina. Son utilizados por las células como fuente de fósforo.

Arroz. 5. Diagrama de adjunto

1 - pared celular; 2 - cito-

membrana de plasma; 3 -

membrana de flagelos; 4 -discos

jardines; 5 - flagelos

En las células de algunas bacterias implicadas en las transformaciones del azufre, el azufre molecular se deposita en forma de inclusiones especiales.

Motilidad de las bacterias. Capaz

Aproximadamente el 50% de las bacterias son capaces de moverse. Se trata principalmente de muchas formas de bacterias con forma de bastón y todas enrevesadas. Casi todas las bacterias esféricas (cocos), más del 50% de las bacterias con forma de bastón y muchas otras están inmóviles.

Muy a menudo, el movimiento se realiza utilizando flagelos(ver Fig. 3): hilos delgados de 10 a 20 nm de espesor, que consisten en una proteína especial flagelina. La longitud de los flagelos puede ser muchas veces mayor que la longitud de la célula. Los flagelos (Fig. 5) se unen a la membrana mediante dos pares. discos base y a través de los poros que hay en él y de la pared celular salen. Velocidad de movimiento de las bacterias. Con el uso de flagelos es alto (20-60 µm/s).

La naturaleza de la disposición de los flagelos en la superficie celular es uno de los signos de la clasificación de las bacterias (Fig. 6). Su número puede ser de 1 a 100. Las bacterias que tienen un flagelo al final de la célula se llaman monotricos; con un haz de flagelos en uno o ambos extremos de la célula - lofotri*hami; un flagelo en ambos extremos - anfitricos. Las bacterias en las que los flagelos cubren toda la superficie de la célula se llaman peritrico. Los flagelos proporcionan movimiento celular activo solo en un medio líquido, y cuando los flagelos se pierden debido al envejecimiento o al estrés mecánico, las células pierden la capacidad de moverse, pero conservan su viabilidad.

Las formas móviles también incluyen espiroquetas, algunas bacterias filamentosas (multicelulares) y otras que no las tienen. flagelos. Las espiroquetas pueden moverse tanto en un medio líquido como en un sustrato sólido como resultado de contracciones onduladas de la célula. Las bacterias filamentosas, cianobacterias y otras tienen un movimiento de tipo deslizante a lo largo de sustratos sólidos y semisólidos.

La capacidad de moverse permite a las bacterias desplazarse a aquella zona del ambiente en la que las condiciones para su crecimiento y reproducción (concentración de nutrientes y oxígeno en el ambiente, luz, etc.) son más óptimas.

Arroz. 6. Ubicación de los flagelos en formas móviles de bacterias: A- monotrico; b - anfítrico; V- lofotricus; GRAMO- perítrico

Crecimiento y reproducción de bacterias. La principal característica distintiva de los organismos vivos de la naturaleza inanimada es el crecimiento y la reproducción. Altura Es un proceso fisiológico durante el cual aumentan el tamaño y la masa de una célula. El crecimiento de una célula bacteriana es limitado y, al alcanzar un cierto tamaño, deja de crecer. El proceso comienza reproducción, es decir, un aumento en el número de individuos (células) cuando una célula hija se separa de la célula madre.

La mayoría de las bacterias se reproducen simplemente dividiéndose en dos partes. Este método de reproducción se llama división transversal binaria. En la gran mayoría de las bacterias Gram+, las células se dividen exactamente a la mitad usando septos(tabique transversal). En lados opuestos de la parte interna de la pared celular, se forman dos protuberancias que crecen entre sí (desde la periferia hacia el centro), en los mismos lugares el CPM forma mesosomas (invaginaciones). Las enzimas ubicadas en los mesosomas sintetizan el material de la pared celular. El tabique transversal se forma inicialmente a partir de CPM y peptidoglicano; las capas externas se sintetizan más tarde.

Las células de la mayoría de las bacterias Gram se dividen formando una constricción. En el centro de la celda a un lado del CPM Y la pared celular se dobla gradualmente hasta fusionarse con la superficie celular opuesta. La formación de un tabique transversal o constricción está precedida por la división del ADN, como resultado de lo cual un nucleoide ingresa a cada célula hija.

Los actinomicetos se reproducen principalmente exosporas(esporas externas), que se forman individualmente o en cadenas en los extremos de las esporas. gif- portadores de esporas, teniendo las más variadas formas (ver Fig. 2). Hay otros métodos de reproducción.

Formación de endosporas. capacidad de educar endospora(esporas internas) las poseen únicamente algunas bacterias Gram+ con forma de bastón. Dado que en cada célula sólo se forma una espora, la esporulación no es posible.

Arroz. 7. Tipos de esporulación en bacterias:

A- bacilar; b- clostridial; c - plectridial

reproducción y la etapa de reposo de la célula para soportar condiciones desfavorables. Las esporas se forman durante la inanición, cuando hay un exceso de productos metabólicos o cuando la temperatura, la humedad y el pH no corresponden a sus valores óptimos para el desarrollo de este tipo de bacterias.

Hay tres tipos de esporulación (Fig. 7). Si, cuando se forma una espora en el centro de una célula, su forma no cambia, entonces este tipo de esporulación se llama bacilar; es característico de los representantes del género Vaschis. Si la célula del medio se espesa y adquiere la apariencia de un huso, entonces este tipo de esporulación se llama clostridial. A veces, se forma una espora más cerca del final de la célula y luego la célula adquiere la apariencia de una raqueta de tenis; este tipo de esporulación se llama plectridio(Figura 7). Los tipos de esporulación clostridial y plectridial son característicos de las bacterias del género Cloz1:ps1st.

La esporulación es un proceso complejo como resultado del cual se forma una endospora en una célula, que se diferencia de una célula vegetativa en estructura y composición química (Fig. 8). La endospora tiene una membrana exterior e interior, entre las cuales se encuentra corteza(corteza), similar en composición química a la pared celular de una célula vegetativa. En la parte superior de la membrana externa se forman cubiertas de esporas de múltiples capas, que consisten principalmente en proteínas. Algunas bacterias forman otra capa en el exterior de la espora. exosporio, formado por lípidos y proteínas.

Durante la esporulación, se produce la acumulación de una sustancia específica: el ácido dipicolínico, que está ausente en la célula vegetativa, así como los iones de calcio. El proceso de formación de esporas dura *varias horas. Una vez que se ha formado la espora, la membrana y otras partes de la célula se destruyen y se libera la espora.

Arroz. 8. Esquema de la estructura de una espora bacteriana:

/ - nucleoide; 2 - citoplasma; 3 - membrana interna; 4 - corteza; 5 - membrana externa; 6 - cubiertas que constan de varias capas; 7 - exosporio

Las esporas son inusualmente resistentes a la temperatura, por ejemplo, las esporas del agente causante de la intoxicación alimentaria grave, el botulismo, pueden resistir el calentamiento hasta 100 ° C durante 5 a 6 horas, el secado, la exposición a los rayos ultravioleta y sustancias tóxicas. , etc. La resistencia de las esporas se debe a que sus tegumentos son difíciles de permear y contienen muchos lípidos, además de ácido dipicolínico y calcio. Se suprime la actividad de las enzimas en ellos. La alta resistencia al calor de las esporas se debe a su bajo contenido de agua, que protege a las proteínas de la desnaturalización a altas temperaturas.

Las esporas bacterianas pueden permanecer viables durante decenas o incluso cientos de años. Una vez en condiciones favorables, la espora absorbe agua y se hincha, su estabilidad térmica disminuye, aumenta la actividad de las enzimas, bajo cuya influencia las membranas se disuelven y la espora se convierte en una célula vegetativa.

El deterioro de los alimentos es causado únicamente por células bacterianas vegetativas. Por tanto, es necesario conocer las condiciones que favorecen la formación de esporas y su germinación en células vegetativas para poder elegir correctamente el método de procesamiento de los productos alimenticios para evitar su deterioro bajo la influencia de bacterias.

Principios de clasificación de bacterias. Actualmente, no existe una clasificación típica de bacterias, aunque se está trabajando en su creación. La clasificación de todos los seres vivos se basa casi por completo en las características morfológicas de los organismos directamente observables y fácilmente determinables. En las bacterias, debido al pequeño número de sus características morfológicas, es imposible crear una clasificación generalmente aceptada y se requieren características adicionales.

Además, los organismos, de acuerdo con los principios básicos de clasificación de los seres vivos, deben ordenarse en filas desde los más simples hasta los más complejos, es decir, cómo se desarrolló gradualmente (evolución). Esta clasificación de organismos es natural. La unidad más pequeña de clasificación es vista- un grupo de organismos dotados de características estables comunes y que descienden de un ancestro común. Las especies estrechamente relacionadas se agrupan en una unidad sistemática superior: género; nacimientos cercanos - en familias, familias - en pedidos o escuadrones, pedidos - en clases, y clases - en tipos.

Sin embargo, los microbiólogos actualmente no tienen conocimientos suficientes sobre la evolución de las bacterias. Por lo tanto, la mayoría de las clasificaciones existentes de bacterias son artificial. Las clasificaciones artificiales tienen como objetivo determinar un grupo particular de microorganismos que sea de interés práctico para el investigador.

Los nombres científicos de los microorganismos constan de dos palabras latinas: la primera se escribe con mayúscula y significa género, la segunda se escribe con minúscula y significa especie de ese género. Por ejemplo: Vaschis zymshis (bacilo del heno) es una bacteria perteneciente al género Vaschis, con forma de bastón, que forma endosporas de tipo bacilar y que vive constantemente en el heno.

Para clasificar las bacterias se utilizan principalmente las siguientes características: morfológico(forma celular, presencia y ubicación de flagelos, método de reproducción, tinción de Gram, presencia de endosporas); fisiológico(actitud ante los efectos de la temperatura, pH, oxígeno, tipo de nutrición, método de obtención de energía, naturaleza de los productos formados); cultural(la naturaleza del crecimiento en diversos medios nutritivos de cultivos bacterianos en masa, y no en forma de células individuales: en medios líquidos, esta es la presencia de película, turbidez, sedimento; en medios sólidos, el tipo de colonias y sus características ).

En los últimos años ha ganado popularidad la clasificación de bacterias propuesta por R. Murray en 1978. Se trata de una clasificación artificial basada en la estructura de la pared celular. Todas las bacterias que se caracterizan por una estructura de pared celular similar a la de las bacterias Gram+ se clasifican en la división Tchgtaci1.ez*. Otro departamento, Ogastiles, reúne todas las bacterias que tienen una pared celular característica de las bacterias Gram. La tercera división une formas especiales de bacterias que carecen de una verdadera pared celular; no desempeñan ningún papel en la producción de alimentos y, por lo tanto, no se considerarán. Las bacterias que son importantes en la producción de alimentos pertenecen a las dos primeras secciones.

Departamento de r1gtaci1es. Incluye 4 grupos; La división en grupos se basa en la forma de las células y en la capacidad de formar endosporas y exosporas. Estos son cocos, dos grupos de bacterias con forma de bastón, actinomicetos y organismos relacionados.

Los cocos se caracterizan por una forma redonda; la división celular ocurre en uno o más planos y se forman varias combinaciones de células; Los cocos son inmóviles y no forman endosporas. Muchos micrococos son agentes causantes del deterioro de los alimentos: el leuconostoc es una plaga en la producción de azúcar; Algunos estafilococos, que se desarrollan en productos alimenticios, producen sustancias venenosas.

* De lat. “cutícula” - piel, “firma” - sólida, “gratia” - elegante.

sustancias (toxinas) y causar intoxicación alimentaria. Esto* también incluye los estreptococos del ácido láctico, utilizados en la producción de productos lácteos fermentados, margarina, mantequilla, etc.

El segundo grupo son los bastones que forman endosporas. Estos incluyen una familia, cuyos representantes están muy extendidos en la naturaleza. Se trata de bastones únicos conectados en cadenas, muchos de ellos son móviles y presentan flagelación perítrica. Los bastones forman endosporas de tipo bacilar (género Bacchis) y de tipo clostridial o plectridial (género ClosxrMst). Muchos son agentes causantes del deterioro de los alimentos (por ejemplo, bacterias putrefactas del ácido butírico). Hay muchos agentes causantes de enfermedades infecciosas (ántrax, tétanos) y de intoxicación alimentaria: el botulismo.

El tercer grupo son los bastones que no forman endosporas. Estos incluyen solo una familia, que incluye el género Lactobacus. Se trata de bacterias del ácido láctico* con forma de bastón y que no forman esporas. Más a menudo son palos largos y delgados, a veces palos cortos encadenados. Son plagas en los procesos de fermentación. Se utilizan en la producción de productos lácteos fermentados, elaboración de queso, encurtido de verduras y panadería.

El cuarto grupo son los actinomicetos y organismos relacionados. Los actinomicetos son un grupo peculiar de bacterias, que son filamentos ramificados largos y delgados sin particiones, llamados hifas, cuyo entretejido forma el micelio. La parte inferior del micelio, que crece hacia el sustrato, se llama micelio del sustrato y sirve para proporcionar nutrición al cuerpo, la parte superior del micelio se eleva por encima del sustrato y se llama micelio aéreo. Los actinomicetos se reproducen mediante exosporas formadas en portadores de esporas. Algunos de los actinomicetos son bastoncillos cortos y ramificados. Se encuentran en los productos alimenticios y pueden provocar deterioro, en el que los alimentos adquieren un olor terroso distintivo. También existen especies patógenas (bacilos de tuberculosis y difteria). Los actinomicetos son los principales productores de antibióticos producidos a escala industrial, así como de vitaminas del grupo B (B b 2, B 3, B 6, B 1 2).

División (3g achischesis. Todos los representantes de las bacterias Gram no forman esporas y difieren marcadamente en su capacidad para desarrollarse con y sin luz. Las bacterias que se encuentran en la producción de alimentos son indiferentes a la luz. Se diferencian en la forma de las células y el método de movimiento. .En el número de representantes

* A pesar de que los representantes de este género son bastones que no forman esporas, en la literatura científica conservan el antiguo nombre de Lacto-Lacchis.

señores Y importancia en la naturaleza y la vida humana, las más interesantes son las pseudomonas y las enterobacterias.

De las pseudomonas, la más importante para la producción de alimentos es el extenso género Pseudomonas. Se trata de bastones móviles únicos con uno o varios flagelos polares (monotricos y lofotricos). Las pseudomonas están muy extendidas. V La naturaleza, participa activamente en el ciclo de las sustancias, a menudo se encuentra en cuerpos de agua y suelos contaminados con diversos compuestos, como pesticidas, y también participa en su descomposición. Muchas de las pseudomonas forman pigmentos fluorescentes que se liberan al medio ambiente y provocan el deterioro de los productos alimenticios (algunas bacterias putrefactas, oxidantes de grasas y otras).

Los bastones de Gram también incluyen bacterias del ácido acético de los géneros Acetobae (er (peritrichs) y Dicopobaciler (mono-trichs), utilizadas en la producción de vinagre. Muchas de ellas son plagas en las industrias de fermentación.

En la producción de alimentos, el grupo de bacterias intestinales más importante es el de las enterobacterias. Se trata de bastones móviles únicos, peritrichs, pero también los hay estacionarios. Algunos de ellos habitan constantemente en los intestinos de humanos y animales (por ejemplo, E. coli), otros son agentes causantes de enfermedades infecciosas gastrointestinales (disentería, fiebre tifoidea, fiebre paratifoidea) transmitidas a través de productos alimenticios, así como agentes causantes de intoxicación alimentaria. .

La clasificación de las bacterias que son importantes en la producción de alimentos y que se analizan en este curso se da en la pág. 20.

EUCARIOTAS (HONGOS MICELIALES Y LEVADURAS)

Uno de los tres reinos que pertenecen al superreino, los eucariotas, son los hongos. Anteriormente se creía que los hongos ocupan una posición intermedia entre el reino vegetal y el animal, ya que una serie de características los acercan tanto al animal como a las plantas. Pero en la actualidad, los hongos se clasifican en un reino separado, Myco1a. Este gran y diverso grupo de organismos incluye hasta 100 mil especies.

Los hongos están muy extendidos en la naturaleza. Viven en diversas zonas climáticas desde los trópicos hasta el Ártico, y son especialmente numerosos en suelos, incluidos los de alta montaña, en las plantas; Se encuentran en cuerpos de agua dulce y salada, en lugares con mucha humedad, etc. Los hongos necesitan sustancias orgánicas para su desarrollo.

Entre los hongos hay organismos que se desarrollan a partir de sustancias orgánicas de organismos muertos; participan en el ciclo de las sustancias en la naturaleza. Pero también existen aquellos

Arroz. 9. Micelio de hongos:

A- no septado; b - septado

que sólo puede existir en los organismos vivos y causar sus enfermedades. Algunos de los hongos producen sustancias tóxicas. micotoxinas. Muchos hongos provocan el deterioro de los alimentos y daños a una variedad de productos y materiales, algunos incluso pueden crecer en superficies ópticas donde hay una pequeña cantidad de lubricante. Utilizan lubricante y causan opacidad en las lentes. Pero las setas también tienen un importante significado práctico; muchas de ellas se comen, se utilizan en la producción de alcohol etílico, ácidos orgánicos, enzimas, antibióticos, vitaminas, algunos tipos de queso, etc.

Hongos filamentosos. El reino de los hongos se divide en siete clases, pero los objetos de estudio de la microbiología son principalmente tres, incluidos los hongos filamentosos: zigomicetos (anteriormente llamados mohos), ascomicetos y deuterio.

Forma y dimensiones. Las células de los hongos filamentosos tienen una forma alargada en forma de filamentos (hifas), cuyas dimensiones alcanzan hasta 5-30 micrones de diámetro, lo que excede significativamente el tamaño de una célula bacteriana.

El entrelazamiento de hifas forma el cuerpo del hongo. micelio, o micelio(Figura 9). La mayoría de las hifas se desarrollan sobre la superficie del sustrato (micelio aéreo), en el que se encuentran los órganos reproductivos, y algunas, en el espesor del sustrato (micelio del sustrato). Las hifas de la mayoría de los hongos filamentosos son multicelulares; sus células tienen particiones transversales. septos Este micelio se llama septado y se encuentra en ascomicetos y deuteromicetos. El micelio de los zigomicetos no está septado y consta de una célula gigante con varios núcleos. Las hifas crecen a partir de células apicales y las células de las hifas no tienen una longitud uniforme.

Algunos hongos en una determinada etapa de desarrollo se forman. cuerpos fructíferos, dentro del cual hay órganos de varios

Arroz. 10. Diagrama de estructura del hongo

1 - pared celular; 2 - centro; 3 - membrana nuclear; 4 - ribosomas; 5 - aparato de Golgi; 6 - membrana citoplasmática; 7 - lisosomas; 8 - retículo endoplásmico; 9 - mitocondrias; 10 - citoplasma

multiplicaciones cubiertas en la parte superior con un denso entrelazamiento de hifas. En otros tipos de hongos, se forman densos entrelazamientos de hifas muy ramificadas. esclerotssh, Rico en nutrientes de reserva. Sirven para soportar condiciones desfavorables y son una forma inactiva del hongo.

Los hongos filamentosos no tienen flagelos y son organismos inmóviles.

Estructura celular. En los hongos filamentosos, las células

tener una estructura característica

para células de microorganismos eucariotas (Fig. 10). Tienen un sistema bien desarrollado de membranas biológicas elementales intracelulares (a diferencia de los procariotas, que tienen una sola estructura de membrana dentro de sus células: la membrana citoplasmática). Las estructuras intracelulares de los eucariotas, completamente limitadas del citoplasma por tales membranas, se denominan orgánulos. Además del CPM, los orgánulos incluyen el núcleo, las mitocondrias, el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi y los lisosomas.

En el exterior, la célula de los hongos filamentosos está cubierta por una pared celular rígida de varias capas, que consta de un 80-90% de polisacáridos. El principal es el polisacárido quitina que contiene nitrógeno. Los polisacáridos están asociados con proteínas, lípidos y polifosfatos. Debajo de la pared celular se encuentra el CPM, que rodea el citoplasma. Ubicado en el citoplasma centro; contiene nucléolo, cromosomas y está rodeado por una membrana nuclear con poros. Los precursores de ribosomas se sintetizan y acumulan en el nucleolo, que luego se transportan a través de los poros del núcleo hacia el citoplasma. Los hongos tienen de uno a 20-30 núcleos en sus moscas. Dispersos en el citoplasma ribosomas.

mitocondrias- estructuras de membrana que juegan un papel muy importante. Son sacos o tubos multicamerales con paredes elásticas que forman invaginaciones - cristas(Figura 11). Contienen oxidantes

Arroz. 11. Esquema de la estructura de las mitocondrias:

A- diagrama de estructura general; b - sección longitudinal de una mitocondria; / - membrana mitocondrial externa; 2 - membrana mitocondrial interna; 3 - crestas; 4 - matriz

enzimas reductoras (en procariotas, estas enzimas se localizan en el CPM) involucradas en el metabolismo energético. Por eso, las mitocondrias se denominan “centrales de energía de la célula”, “conjuntos de energía”, etc.

Retículo endoplásmico--sistema de membranas que consta de túbulos, vesículas o cisternas que no tienen una localización estrictamente definida, pero que se encuentran a lo largo de la periferia de la célula, alrededor del núcleo o impregnan todo el citoplasma.

plasma. Contienen varias enzimas responsables de la síntesis de lípidos, carbohidratos y el transporte de sustancias dentro de la célula. aparato de Golgi- un sistema de membranas asociadas con la membrana nuclear y las membranas del retículo endoplásmico. Está situado en una región del citoplasma donde no hay ribosomas. El papel del aparato de Golgi no se comprende del todo. Se supone que el aparato de Golgi sintetiza material de la pared celular y nuevas membranas, y también con su ayuda transporta sustancias sintetizadas en el retículo endoplásmico y elimina productos metabólicos de la célula.

lisosomas Son estructuras membranosas de forma redonda. Contienen enzimas hidrolíticas (en los procariotas se localizan en el CPM) que descomponen proteínas, polisacáridos y lípidos.

En las células de los hongos filamentosos son claramente visibles. vacuolas- cavidades rodeadas por una membrana y llenas de savia celular. Suelen estar situados cerca de la pared celular y su número aumenta a medida que las células envejecen. Los principales nutrientes de reserva de los hongos filamentosos son el glucógeno, que se forma en medios con exceso de azúcar; la metacromatina, que se encuentra en forma de gránulos en las propias vacuolas, y los lípidos se acumulan en el citoplasma cerca de las vacuolas en forma de gotitas de grasa.

Reproducción y clasificación. Los hongos filamentosos se reproducen asexual y sexualmente. Ambos métodos de reproducción están asociados con la formación de esporas: externas (exoesporas) e internas (endosporas). La formación de esporas durante la reproducción sexual está precedida por el proceso de fusión del contenido de dos células y sus núcleos. El núcleo recién formado se divide en varias partes: una espora. Además, todas las setas

Arroz. 12. Zigomicetos:

1 - Kb12oriz; b - Misog - esporangio con endosporas; V - etapas sucesivas de formación de zigosporas durante la reproducción sexual; GRAMO- zigospora germinada con esporangio

puede reproducirse vegetativamente - por crecimiento apical
hifas, así como con la ayuda de trozos de hifas y micelio. Hongos, spo
capaces de reproducirse sexualmente, pertenecen a perfecto
(ascomicetos, zigomicetos) y aquellos que no tienen relaciones sexuales.
la reproducción se refiere a imperfecto hongos (deutero-
micetos). Los hongos tienen una amplia variedad de formas.
y órganos reproductivos. \

Clase Zygomycetes (zigomicetos). Estas son las setas organizadas de forma más sencilla. Su micelio no está septado, es multinucleado y parece una célula gigante ramificada. Los zigomicetos incluyen hongos mucor. Están muy extendidos en la naturaleza. Los representantes de los géneros Misog y KYgoriz son los de mayor importancia.

Los zigomicetos se reproducen asexual y sexualmente (Fig. 12). Con reproducción asexual^ en hinchazones esféricas especiales - esporangios, formado en los extremos de largas hifas fructíferas - esporangióforos, Se forman endosporas, llamadas esporangiosporas. Los esporangióforos pueden ser solitarios (en hongos del género Misog) o agruparse en racimos con crecimientos en forma de raíces en la base. rizoides (en hongos del género Khoriz).

Durante la reproducción sexual, primero se produce una fusión de dos hifas miceliales multinucleadas, que suelen ser formaciones cortas con un ligero engrosamiento en los extremos. Entonces se produce una fusión de núcleos por pares. La reproducción sexual termina con la formación. cigotos(zigosporas), que tras un periodo de latencia germina y forma una hifa corta con un esporangio al final. Durante la germinación de las esporas se produce la división nuclear. El citoplasma multinuclear del esporangio se descompone en muchas esporangiosporas que, en condiciones favorables, pueden germinar y convertirse en micelio.

Arroz. 13. Conidióforos de ascomicetos: A - en hongos del género Asperidchis; b- en hongos del género Regps; / - micelio vegetativo; 2 - portador de conidio; 3 - fiálidos; 4 - conidias

Muchos hongos del género * Misog provocan el deterioro de los alimentos formando depósitos grises y esponjosos. Los hongos del género Khoriz provocan la llamada "podredumbre blanda" de bayas, frutas y verduras. Los hongos de la harina forman ácidos orgánicos y enzimas y son capaces de provocar una fermentación débil del alcohol, por lo que se utilizan en algunos países del Este para producir bebidas.

Clase Az sot u-se1;e5 (y con Komi tse-ty, u hongos marsupiales). Estos incluyen representantes de los hongos generalizados de los géneros Restritus y Az-pergum.

Los ascomicetos tienen micelio multicelular bien desarrollado. La reproducción asexual ocurre con la ayuda de exosporas llamadas conidios, que se forman en los extremos de hifas especializadas - conidióforos. En Aspergillus son simples, sin tabiques, hinchados en la parte superior en forma de burbuja, sobre la que se ubican. fiálides, Separación de cadenas de conidios esféricos. En los penicílidos, los conidióforos son multicelulares, en forma de cepillo formado por verticilos de fiálidos (Fig. 13). Las conidias vienen en diferentes colores (verde, amarillo, negro, azul, etc.). Los conidios se propagan por corrientes de aire, insectos, gotas de rocío, lluvia y, al germinar, forman un nuevo micelio.

La reproducción sexual de los ascomicetos se produce mediante la fusión del contenido y los núcleos de dos células de diferentes hifas, después de lo cual se produce la división nuclear; El citoplasma se concentra alrededor de los nuevos núcleos y se forma una membrana de esporas. La célula madre se cubre con una membrana gruesa y se convierte en preguntar(bolsa), dentro de la cual suele haber 8 ascosporas. La parte superior de la bolsa está cubierta por un entrelazado de hifas, formando cuerpo fructífero.

Arroz. 14. Conidióforos y conidios de diversos géneros de hongos imperfectos: A- Vo1guIz; b- Rizagsht; V - AIerpaNa; GRAMO- C1ac1o5ropit

Sin embargo, algunos representantes de los hongos marsupiales han encontrado aplicaciones prácticas. Así, algunos representantes de los hongos penicillium se utilizan como productores del antibiótico penicilina a escala industrial, mientras que otros se utilizan en la producción de queso Roquefort y Camembert. Aspergillus produce ácidos orgánicos y, por tanto, se utiliza para la producción industrial de ácido cítrico (ácido cítrico de Aspergillus). Muchos aspergilli se utilizan para la producción industrial de diversas preparaciones enzimáticas utilizadas en las industrias alimentaria y ligera.

Clase Deuteromicetos (deuteromicetos). Los deuteromicetos u hongos imperfectos tienen micelio multicelular. No tienen reproducción sexual, se reproducen sólo asexualmente, principalmente por conidios, que al igual que los conidióforos, tienen una amplia variedad de formas y apariencias.

Los conidióforos suelen ser multicelulares, pero pueden ser solitarios, ramificados o en forma de haces, con hinchazones. Los conidios pueden ser unicelulares, multicelulares, a veces con particiones longitudinales y transversales (Fig. 14). La forma de los conidios es esférica, elipsoidal, filamentosa.

prominente, en forma de hoz, en forma de estrella, etc. Algunos deuteromicetos (por ejemplo, el moho de la leche) no se reproducen mediante conidias, sino mediante células especiales. artrosporas, que se forman como resultado de la fragmentación del conidióforo o hifas (Fig. 15).

Los hongos imperfectos están muy extendidos en la naturaleza. ¿La mayoría de ellos causan diversas enfermedades? plantas y deterioro de los alimentos. Así, los representantes del género Rhine son agentes causantes de enfermedades de frutas y verduras (fusarium) y provocan el deterioro de las patatas (podredumbre seca). Algunas especies de este hongo producen sustancias que son tóxicas para los humanos y provocan intoxicaciones alimentarias graves. Los hongos del género Vogguiz provocan el deterioro de las cebollas, las coles, las zanahorias, los tomates y, junto con otros hongos, la pudrición de las remolachas azucareras. Los hongos del género A1-(ermana) infectan los cultivos de raíces durante el almacenamiento (podredumbre negra). La pudrición del corazón de la remolacha es causada por un hongo del género Pbo-ta. El moho de la leche Deodoshchum sanctilum daña las verduras encurtidas, la crema agria y el requesón. , etc., formando una película blanca aterciopelada en la superficie. Los hongos del género Clacostropyga se encuentran a menudo en productos alimenticios almacenados en refrigeradores.

Levadura. El grupo de las levaduras incluye organismos fúngicos unicelulares que no tienen un micelio verdadero.

Las levaduras están muy extendidas en la naturaleza. Viven principalmente de plantas donde hay sustancias azucaradas que fermentan (néctar de flores, frutas jugosas, bayas, especialmente las demasiado maduras y dañadas, hojas, troncos de abedul durante el flujo de savia y troncos de roble durante el flujo de moco, suelo). el viento, la lluvia y los insectos.

Forma y dimensiones. La levadura puede tener células ovaladas, ovoides, redondas, en forma de limón, con menos frecuencia cilíndricas, triangulares, en forma de hoz, en forma de flecha y en forma de matraz. El tamaño de la levadura varía entre las diferentes especies, desde 1,5 - 2 a 10 micrones de diámetro y hasta 2-20 micrones (a veces hasta 50 micrones) de longitud.

Arroz. 1.6. Diagrama de la estructura de una célula de levadura:

1 - membrana citoplasmática; 2 - pared celular; 3 - nucleolo; 4 - centro; 5 - gotas de grasa; 6 - mitocondrias; 7 - vacuola; 8 - gránulos de polifosfato; 9 - retículo endoplásmico; 10 - dictyoso-nosotros; 11 - cicatriz renal; 12 - ribosomas; 13 - citoplasma

Algunas levaduras en una determinada etapa de desarrollo pueden formar estructuras miceliales. pseudomicelio. Las levaduras, como todos los hongos, son organismos inmóviles.

Estructura celular. La levadura, al igual que los hongos filamentosos, pertenece a los eucariotas y tiene una estructura celular similar a ellos, pero existen algunas diferencias (Fig. 16). La pared celular de las levaduras, a diferencia de los hongos, está compuesta por un 60-70% de polisacáridos. glucano y manano, asociado con proteínas". y lípidos, y sólo una pequeña cantidad (1-3%) es quitina, que se incrusta en la pared en forma de gránulos. En varias levaduras, bajo ciertas condiciones, se forman cápsulas mucosas de diferente espesor de se puede formar una naturaleza polisacárida.. Las células de dicha levadura pueden unirse, formar escamas y depositarse en el fondo de los vasos en los que se desarrollan.

Las células de levadura, como los hongos, están bien desarrolladas:; aparato de membrana: CPM, retículo endoplásmico, aparato de Golgi, lisosomas, mitocondrias. El citoplasma contiene un núcleo. Los ribosomas de la levadura se encuentran en el citoplasma y en? el exterior de la membrana nuclear. Hay vacuolas e inclusiones de nutrientes de reserva: lípidos (especialmente en levaduras, productoras de lípidos), glucógeno, metacromatina. Las estructuras celulares de las levaduras realizan las mismas funciones que las de los hongos.

Reproducción y clasificación. La levadura se reproduce vegetativamente y por esporas producidas de forma asexual y sexual. El método de reproducción es una característica importante para la clasificación de las levaduras. Los métodos vegetativos de propagación incluyen: gemación, división y división de gemación (Fig. 17).

Métodos de propagación vegetativa de levadura: gemación; a - gemación, b - división; V - división en ciernes

En ciernes es el método más común de propagación de la levadura. Durante la gemación, aparece un pequeño tubérculo en la superficie de la célula madre (en división): brote, que gradualmente aumenta hasta casi el tamaño de la célula madre y se convierte en una célula hija. Se separa de la madre, dejando una cicatriz renal en el lugar de unión. El brote ya no se forma en este sitio. Se puede formar una yema (gemación polar), dos yemas en diferentes extremos de la célula madre (gemación bipolar) o en varios lugares de la superficie de la célula madre (gemación múltiple). Las células hijas no pueden separarse de la célula madre y permanecer conectadas a ella. La gemación es característica de las levaduras de forma ovalada y redonda.

En algunas levaduras, durante la gemación, las células hijas no se separan de la madre, sino que se estiran y continúan formando cada vez más yemas nuevas, lo que conduce a la formación de un falso micelio (pseudomicelio). Pseudomiadélico es característico de las levaduras transparentes.

División Las células como resultado de la formación de una partición transversal en ella, un tabique, son características de la levadura cilíndrica.

División en ciernes Se caracteriza por el hecho de que la formación de células hijas comienza con la gemación y termina con la aparición de un tabique claramente visible en la zona del istmo. Este método de reproducción es típico de la levadura con forma de limón.

Cualquier método vegetativo de reproducción está precedido por la división nuclear, en la que uno de los núcleos recién formados, junto con el citoplasma y parte de las estructuras celulares, se convierte en V célula hija y tienen la oportunidad de existir de forma independiente. Algunas levaduras tienen un método de reproducción asexual utilizando esporas asexuales formadas sin la fusión de células de levadura. Las esporas asexuales (endosporas) suelen aparecer en cantidades indefinidas en cultivos antiguos de levadura que se reproducen por división y forman micelio.

La reproducción sexual en la levadura también ocurre con la ayuda de esporas, pero su formación está precedida por el proceso de cópula (fusión del contenido de dos células y sus núcleos). Se forma un cigoto, en el que luego se forman esporas: el núcleo se divide, el citoplasma se compacta alrededor de los nuevos núcleos y estos se cubren con una densa membrana. Un cigoto con esporas dentro de 1 se llama asco (bolsa) y las esporas se llaman ascosporas. Estas levaduras pertenecen a la clase de los ascomicetos y se denominan levaduras ascomicetas. Las ascosporas solo pueden ser formadas por células jóvenes que crecen en un medio nutritivo completo y se transfieren a condiciones de inanición, suministro deficiente de oxígeno y humedad. En diferentes tipos de levadura, se forman de 2 a 4 y, a veces, 8 esporas en el asco.

En condiciones favorables, las ascosporas emergen del asco y se transforman en células vegetativas. En algunas especies de levadura, los núcleos de las células madre e hija o los núcleos de dos yemas hermanas pueden fusionarse. A veces se produce la cópula de esporas en germinación de células vecinas.

Las ascosporas de levadura pueden ser ovaladas, redondas, con forma de frijol, con forma de aguja, con forma de casco o con forma de gorra. con una superficie lisa y arrugada, con excrecencias verrugosas o en forma de punzón, etc. Las esporas de levadura, así como las esporas de hongos filamentosos, cumplen una doble función: sirven para soportar condiciones desfavorables, pero lo más importante, a diferencia de las endosporas bacterianas, sirven para la reproducción. Las esporas de levadura son más estables que las células vegetativas, pero* menos estables que las esporas bacterianas. Así, las esporas de levadura resisten el calentamiento a una temperatura 10° más que las células vegetativas (40-50 °C), y las esporas bacterianas, 50-60 °C más que las células vegetativas (60-120 °C).

Dado que las levaduras son esencialmente hongos unicelulares y no miceliales, se incluyen en la clasificación* de los hongos. Sin embargo, no se dividen en una unidad sistemática separada, sino que se distribuyen en tres clases de hongos: ascomicetos, basidiomicetos y deuteromicetos. Para la microbiología de la producción de alimentos, sólo los ascomicetos y las levaduras imperfectas son importantes. Existe una diferencia fundamental entre estas levaduras: las levaduras ascomicetas tienen. proceso sexual y provocan una fermentación alcohólica vigorosa. .La levadura imperfecta no sufre el proceso sexual y, por regla general, provoca una fermentación alcohólica débil o no la provoca en absoluto.

Levadura ascomiceta. Incluye aproximadamente 2/3 de levadura. Entre ellos, los Saccharomycetes son los de mayor importancia práctica y reúnen más de la mitad de los géneros de levaduras conocidos. Un papel particularmente importante corresponde al género Saccharomyces, cuyas especies provocan una fermentación alcohólica vigorosa. Las levaduras de este género se reproducen asexualmente (gemación) y con la ayuda de ascosporas, que se forman sexualmente.

En la producción de alimentos, dos tipos de levadura de este género son los más utilizados: Saccharomyces cerevisia (células ovaladas grandes) en la producción de alcohol etílico, cerveza, kvas y horneado, y Saccharomyces ellipsoides (células elípticas grandes): se utilizan principalmente. en vinificación. Cada una de estas industrias utiliza sus propios carrera(variedades) de estos tipos de levadura, que tienen las propiedades de producción más valiosas.

Las levaduras ascomicetas también incluyen otros géneros de levaduras. Este es el género de Schizosaccharomycetes, cuyas células tienen forma de bastón y se reproducen por división o con la ayuda de “ascosporas formadas como resultado de la reproducción sexual * (su número es 4-8). Las levaduras de este género provocan la fermentación alcohólica. Se utiliza Schizosaccharomyces pombe tipo 3 V industria de fermentación en países con climas cálidos, por ejemplo en África, donde se produce la cerveza Pombe. Las levaduras del género Saccharomycoda tienen grandes células con forma de limón. Se reproducen por división de gemaciones en ambos extremos de la célula (bipolar) y con la ayuda de ascosporas (hay de 2 a 4), que están dispuestas en pares y se forman sexualmente. Además, con el método sexual, la cópula de esporas ocurre en el asco, y no en la fusión de células de levadura, estas levaduras provocan la fermentación alcohólica y son plagas en la elaboración del vino, ya que forman (productos que dan a los vinos un olor agrio desagradable.

Algunas levaduras ascomicetas se utilizan en la industria microbiológica para producir lípidos y vitaminas. Así, las levaduras del género Lipomyces tienen células grandes y redondas, que en cultivos antiguos están llenas enteramente de una gran gota de grasa. Suelen tener cápsulas bien definidas. Las levaduras del género Lipomyces se reproducen por gemación y ascosporas, cuyo número en algunas especies puede llegar hasta 30 en un asco.

Levadura imperfecta. Pertenecen a la clase de los deuteromicetos. No forman esporas, por lo que estas levaduras a menudo se denominan asporógeno. Se reproducen por gemación. La levadura imperfecta provoca una fermentación débil o ninguna fermentación, por lo que a menudo se la llama no sacaromicetos.

Muchos de ellos provocan el deterioro de los alimentos y son plagas en varias industrias alimentarias. Sin embargo, algunas de las levaduras imperfectas han encontrado aplicaciones prácticas útiles. Entre las levaduras imperfectas, los géneros más importantes son Candida, Torulopsis y Rhodotorula.

Las levaduras del género Candida tienen células alargadas, cuyas combinaciones forman un pseudomicelio primitivo. Muchos de ellos no provocan fermentación alcohólica y son plagas en las industrias de fermentación (por ejemplo, Candida mycoderma), ya que, al ser aerobios, oxidan el alcohol a di: monóxido de carbono (dióxido de carbono) y agua. Otros representantes del género Candida son plagas en la producción de levadura y reducen la calidad de la levadura de panadería, ya que son especies de fermentación débil. Algunos de ellos provocan el deterioro de las verduras encurtidas, los refrescos y otros productos. Entre estas levaduras se encuentran especies patógenas que causan candidiasis y afectan las membranas mucosas de la cavidad bucal, nasofaringe y otros órganos humanos. Se utilizan varios tipos de levadura del género Candida para obtener proteínas alimentarias y concentrados de proteínas y vitaminas (PVC).

Las levaduras del género Torulopsis tienen células pequeñas, redondas u ovaladas. Muchas especies son capaces de provocar una fermentación alcohólica débil y se utilizan en la producción de kéfir y kumiss. Algunos se utilizan para la producción industrial de proteínas alimentarias.

Las levaduras del género Rhodotorula tienen células redondas, ovaladas o alargadas, formando estas últimas pseudomicelio. Las colonias de estas levaduras son rojas y amarillas debido a la presencia de pigmentos carotenoides, que son la provitamina A. Estas levaduras se utilizan para la producción industrial de concentrados de proteínas y carotenoides para piensos, que sirven como fuente de vitamina A liposoluble para los animales. Otros representantes de este género acumulan muchos lípidos en las células y se utilizan en la industria microbiológica como productores de lípidos, junto con representantes de otro género de levadura imperfecta: Cryptococcus.

VIRUS

La invención del microscopio electrónico hizo posible por primera vez observar los organismos más pequeños: virus y fagos. Los virus a menudo se denominan filtrables por su capacidad para atravesar los poros de los filtros bacteriológicos, que retienen las bacterias durante la esterilización mecánica. Los virus fueron descubiertos en 1892 por el botánico ruso D.I. Ivanovsky mientras estudiaba una enfermedad del tabaco: el mosaico del tabaco. Sus tamaños varían desde 10-12 nm (fiebre aftosa, virus de la polio) hasta 200-350 nm (viruela, virus del herpes).

Los virus no tienen estructura celular. Son esféricos, con forma de bastón, filamentosos y con forma de espermatozoide. La partícula viral se llama virión. Se compone de ácido nucleico (ADN o ARN) y proteína globulina; Algunos virus también contienen lípidos y carbohidratos. Características

Arroz. 18. Diagrama de estructura de fagos:

1 - cabeza; 2 - ADN; 3 - proceso; 4 - vara; 5 - placa basal con espinas; 6 - hilos del proceso

Una característica importante de los virus es su capacidad para formar cristales, lo que durante mucho tiempo ha sido motivo de debate sobre la naturaleza viva o no viva de los virus. Posteriormente se comprobó que los cristales son ácido nucleico y proteína. Luego se establecieron una serie de propiedades que confirmaron la idea de la naturaleza viva de los virus: la capacidad de autorreproducirse (reproducción), la variabilidad, la adaptabilidad a las condiciones de vida y la capacidad de provocar procesos infecciosos. El desarrollo y la reproducción de virus sólo es posible en las células de un organismo vivo: el huésped, es decir, son parásitos de los humanos y causan enfermedades infecciosas (influenza, polio, sarampión, varicela, etc.), así como de animales y plantas. .

Para tratar algunas enfermedades causadas por virus de la influenza, herpes y adenovirus, se utilizan preparaciones enzimáticas: nucleasas, provocando la destrucción de los ácidos nucleicos, lo que priva a los virus de la capacidad de reproducirse y, por tanto, elimina su infectividad.

En 1898, el científico ruso N.F. Gamaleya, mientras estudiaba el ántrax en el ganado, observó por primera vez que los bacilos formadores de esporas, los agentes causantes de la enfermedad, se disuelven bajo la influencia de algún agente. En 1915, el microbiólogo inglés F. Twort y en 1917 el microbiólogo canadiense F. D. Errel determinaron la naturaleza de este fenómeno: lo llamaron bacteriofagia y su agente causal, bacteriófago (“comedor de bacterias”).

Los tamaños de los fagos varían de 40 a 140 nm. Los bacteriófagos tienen la apariencia de un multifacético cabezas con varilla, recubierto por fuera con una cubierta proteica (Fig. 18). Hay un canal dentro de la varilla. La cabeza del fago está llena de una molécula de ADN. En la base de la varilla hay placa basal con púas e hilos.

El efecto del fago en una célula bacteriana se produce en varias etapas (Fig.19): adsorción del fago en una célula bacteriana utilizando una placa basal con dientes e hilos, penetración del ADN desde la cabeza del fago a través del canal hacia la célula bacteriana, en el que luego, bajo la influencia del ADN del fago

Fig* 19. Esquema de desarrollo de fagos en una célula bacteriana:

A - adsorción; b- transferencia de ADN al interior de la célula; V- reestructuración del metabolismo en la célula;

GRAMO- formación de nuevas partículas de bacteriófagos; d - disolución de la pared celular

Se produce una reestructuración completa del metabolismo, ya no se sintetiza ADN bacteriano, sino ADN de fagos, lo que conduce a A la formación de nuevas partículas de fagos en la célula bacteriana, la disolución de la pared celular bacteriana, su muerte.

Los bacteriófagos causan grandes daños en la industria láctea (producción de queso, requesón, crema agria) y en la producción de margarina. Infectan principalmente a los estreptococos del ácido láctico en los cultivos iniciadores utilizados para producir estos productos. Bajo la influencia del bacteriófago, las células estreptocócicas se lisan (disuelven) y mueren. En la industria de los antibióticos, los actinófagos lisan el cultivo de producción de actinomicetos, productores de antibióticos.

En medicina, los bacteriófagos se utilizan para tratar determinadas enfermedades, como la disentería.

Introducción

La microbiología es la ciencia de pequeños organismos invisibles a simple vista, llamados microbios o microorganismos. Estudia los patrones de su vida y desarrollo, así como los cambios que provocan en el cuerpo de las personas, los animales, las plantas y la naturaleza inanimada. El desarrollo de la microbiología, al igual que otras disciplinas científicas, depende estrechamente de los métodos de producción, las necesidades prácticas y el progreso general de la ciencia y la tecnología.

El objetivo de la microbiología como ciencia es el estudio de la sistemática, morfología (forma y estructura) y fisiología (actividad vital) de los microorganismos, los métodos para su aislamiento y reconocimiento, así como el esclarecimiento de su importancia en la naturaleza y las posibilidades de aplicación. en diversos campos de la actividad humana.

El control microbiológico en la producción de alimentos representa todos los métodos de investigación y control relacionados con la determinación del grado de contaminación bacteriana del objeto controlado, así como métodos para el recuento cuantitativo de la microflora.

Morfología de las bacterias

Forma de bacterias

La gran mayoría de las bacterias conocidas tienen forma de esferas (esféricas), de cilindros (en forma de varilla) o de espirales. Las bacterias esféricas (Fig. 1.) son simples (cocos), conectadas por dos células (diplococos), cuatro células (tetracocos), en largas cadenas (estreptococos), en paquetes (sarcinas), en forma de grupos de forma irregular (estafilococos). ). Las bacterias en forma de bastón (Fig. 1) se diferencian en la relación entre la longitud de la célula y su tamaño transversal. En los bastones cortos esta proporción es tan pequeña que es difícil distinguirlos de los cocos; se dividen en bacterias (que no forman esporas) y bacilos (que forman esporas). Las bacterias con forma de espiral se caracterizan por un número diferente de vueltas; las espirillas tienen de una a varias vueltas; los vibrios parecen varillas curvas; pueden considerarse como una vuelta incompleta de una espiral.

Con el desarrollo de la tecnología microscópica y la mejora de los métodos de preparación, se han descubierto otras formas exóticas de bacterias. Algunas bacterias tienen la apariencia de un anillo cerrado o abierto, algunas tienen excrecencias celulares visibles (prosteks), cuyo número varía de 1 a 8 o más, se han encontrado bacterias con forma de gusano similares a cristales, etc.

Estructura de una célula bacteriana.

Una célula bacteriana tiene una estructura muy compleja, heterogénea y al mismo tiempo estrictamente ordenada. En términos generales, la estructura de una célula bacteriana no difiere de la estructura de las células de organismos superiores. La célula, como unidad universal de vida, resultó ser una forma tan perfecta de organización de la materia viva que en el proceso de evolución de organismos unicelulares a organismos multicelulares superiores conservó todas las características principales de su estructura y, en consecuencia, sus funciones.

Figura 1. Formas de bacterias. Esférico: a - micrococos, b - estreptococos, c - diplococos, d - estafilococos, d - sarcina; bastones: e - bacterias, g - bycillus, h,i - contorneado, k - espirilo.

En la Fig. 2. Se presenta un diagrama de la estructura de una célula bacteriana del famoso citólogo V.I. Turquesa. La forma de una célula bacteriana está determinada por una pared celular rígida (rígida), que le da a la célula una forma externa específica y hereditariamente fija. En la pared celular de las bacterias se encuentran las llamadas estructuras superficiales: cápsula, flagelos, vellosidades genitales, cilios. Debajo de la pared celular se encuentra la membrana citoplasmática (CPM), que delimita el citoplasma de la célula. La membrana citoplasmática junto con el citoplasma se denomina protoplasto. Todas las capas ubicadas en el exterior de la membrana citoplasmática se denominan membrana celular.

Pared celular.

Los procariotas tienen una pared celular hecha de peptidoglicano, que no se encuentra en las células eucariotas. Según la estructura de la pared celular, los procariotas se dividen en dos grupos: grampositivos y gramnegativos. Esta división se basa en la diferencia en el método de coloración propuesto en 1884 por el científico danés H. Gram. Las paredes celulares de los procariotas grampositivos y gramnegativos difieren marcadamente tanto en la composición química como en la ultraestructura.

Arroz. 2. Esquema de la estructura de una célula bacteriana: O - membrana celular; CM - membrana citoplasmática; M - mitocondria (mesosoma); F - inclusiones grasas; NV - vacuola nuclear; ADN - hebras de ADN; ES - sistema ergastoplásmico; R - ribosomas; B - volutina; G - glucógeno

La pared celular de las bacterias grampositivas contiene 50... 90% de peptidoglicano, bacterias gramnegativas - 1... 10% de peptidoglicano. Además del peptidoglicano, la pared celular de los procariotas grampositivos contiene compuestos químicos únicos: los ácidos teicoicos. La pared celular de los procariotas representa del 5 al 50% de la materia seca celular.

La pared celular de los procariotas realiza varias funciones: protege mecánicamente a la célula de las influencias ambientales, asegura el mantenimiento de su forma externa y permite que la célula exista en soluciones hipotónicas. La pared celular contiene canales o poros de difusión para el transporte pasivo de sustancias e iones al interior de la célula.

La pared celular evita que sustancias tóxicas entren en la célula. En el lado exterior de la pared celular hay muchas macromoléculas que entran en contacto con el medio ambiente: receptores específicos para fagos, antígenos, macromoléculas que proporcionan interacciones intercelulares durante la conjugación, así como entre bacterias patógenas y células y tejidos de organismos superiores.

Estructuras superficiales.

Las bacterias tienen una cápsula fuera de la pared celular (Fig. 3): una formación mucosa que envuelve la célula, mantiene conexión con la pared celular y tiene una estructura amorfa. Dependiendo del grosor de la cápsula, existen microcápsulas (espesor inferior a 0,2 micras) y macrocápsulas (espesor superior a 0,2 micras). Las cápsulas protegen a la célula del daño mecánico y la desecación, crean una barrera osmótica adicional y sirven como obstáculo para la penetración de los fagos. En ocasiones, la cápsula sirve como fuente de nutrientes de reserva. El moco ayuda a que las células se adhieran a diversas superficies. Actualmente, la capacidad de algunas bacterias para sintetizar cápsulas (una especie de polímeros extracelulares) se utiliza en la práctica como sustitutos del plasma sanguíneo y para la producción de películas sintéticas.

Fig. 3.

Muchas bacterias están inmóviles, pero si pueden moverse, este movimiento lo proporcionan los flagelos, estructuras ubicadas en la superficie de las células. El número, tamaño y ubicación de los flagelos, por regla general, son una característica constante de esta especie (Fig. 4) y tienen importancia taxonómica. Sin flagelos, sólo las bacterias deslizantes y las espiroquetas pueden moverse. Normalmente, el grosor del flagelo es de 15 a 20 nm y la longitud de 3 a 15 µm. Las bacterias con flagelos pueden moverse muy rápidamente, como Bac. megaterio a una velocidad de 16 mm/min, Vibro cholerae - 12 mm/min.

Arroz. 4.

Gracias a la disposición polar de los flagelos, actúan como la hélice de un barco y empujan a la célula a través del medio líquido circundante. El movimiento de rotación del flagelo se produce debido al cuerpo basal. Los flagelos giran con relativa rapidez. En espirilla, giran a aproximadamente 3000 rpm, lo que se acerca a la velocidad de un motor eléctrico promedio. La rotación de los flagelos también hace que la célula gire a 1/3 de esta velocidad en la dirección opuesta.

Los flagelos perítricos de E. coli funcionan como un haz helicoidal bien coordinado y empujan a la célula a través de su entorno (Fig. 4).

El estudio de los flagelos en un microscopio electrónico mostró que constan de tres partes (Fig. 5). La masa principal del flagelo es un largo hilo en espiral (fibrilla), que pasa a través de la superficie de la pared celular hacia una estructura curva engrosada: un gancho. El hilo se fija con un anzuelo al cuerpo basal, que es un sistema de dos o cuatro anillos (L, P, Sw. M) ensartados en una varilla, que es una continuación del anzuelo.

Arroz. 5.

Recientemente, se han logrado grandes avances en descifrar el mecanismo de movimiento de los procariotas. La célula procariótica tiene un mecanismo que le permite convertir la energía electroquímica directamente en energía mecánica. Además de los flagelos, la pared celular de una célula procariótica puede contener vellosidades sexuales y cilios en forma de proyecciones de varias longitudes (Fig. 6).

Arroz. 6. Tipos de pelos de E. coli: F - flagelos, S - vellosidades sexuales (sexpili tipo F), C - cilios.

Membrana citoplasmática.

Debajo de la pared celular hay una membrana citoplasmática, que es un elemento estructural esencial de cualquier célula, cuya violación de integridad conduce a la pérdida de viabilidad celular. El CPM representa del 8...15% de la materia seca de la célula. CPM es un complejo proteína-lípido y una pequeña cantidad de carbohidratos.

El CPM realiza una variedad de funciones utilizando transportadores especiales llamados translocasas. A través de la membrana se produce una transferencia especial de diversas moléculas e iones orgánicos e inorgánicos.

Muchas enzimas están localizadas en el CPM. El CPM es la principal barrera que asegura la entrada y salida selectiva de diversas sustancias e iones al interior de la célula.

En los procariotas se describen invaginaciones locales del CPM, que se denominan mesosomas. Los mesosomas varían en tamaño, forma y ubicación en la célula. Se cree que los mesosomas están asociados con un mayor metabolismo energético de las células.

Citoplasma.

El contenido de la célula, rodeado por el CPM, se llama citoplasma. El citoplasma tiene una consistencia homogénea y contiene un conjunto de ARN soluble, enzimas, productos y sustratos de reacciones metabólicas. El citoplasma contiene diversas estructuras: ribosomas, aparato genético (ADN) e inclusiones de diferente naturaleza química y finalidad funcional.

Los ribosomas son partículas de ribonucleoproteínas con un tamaño de 15 a 20 nm. Su número en una célula depende de la intensidad del proceso de síntesis de proteínas. Una célula de Escherichia coli en rápido crecimiento contiene aproximadamente 15.000 ribosomas. La síntesis de proteínas se lleva a cabo mediante agregados formados por ribosomas, moléculas de ARN mensajero y transportador, llamados polirribosomas. El aparato genético de una célula procariótica está representado por una molécula de ADN, que tiene la forma de un anillo cerrado covalentemente y se llama cromosoma bacteriano. La longitud de una molécula de ADN desplegada puede ser superior a 1 mm, es decir casi 1000 veces la longitud de una célula bacteriana. El aparato genético de una célula procariótica se llama nucleoide.

En el citoplasma de los procariotas existen diversas inclusiones, algunas de las cuales actúan como nutrientes de reserva, representadas por polisacáridos, lípidos, polipéptidos, polifosfatos y depósitos de azufre. Los polisacáridos son glucógeno, almidón, granulosa (sustancia similar al almidón). Son más comunes entre los representantes de las esporas anaeróbicas del grupo Clostridia. En condiciones desfavorables se utilizan como fuente de carbono y energía. Los lípidos se acumulan en forma de gránulos que consisten en un polímero de ácido β-hidroxibutírico. En algunos procariotas que oxidan hidrocarburos, el ácido poli-β-hidroxibutírico constituye hasta el 70% de la materia seca de la célula.

Los lípidos sirven como una buena fuente de carbono y energía para la célula. Los polifosfatos, que también se acumulan en forma de gránulos, se llaman volutina y son utilizados por las células como fuente de fósforo. Las bacterias que realizan quimiosíntesis mediante la oxidación del sulfuro de hidrógeno se caracterizan por la acumulación de azufre molecular en sus células. Todas las sustancias acumuladas (de reserva), presentadas en forma de moléculas poliméricas de alto peso molecular, están delimitadas del citoplasma por una membrana proteica.

pigmentos bacterianos

Las colonias de muchas bacterias tienen colores brillantes. La capacidad de sintetizar pigmentos está determinada genéticamente. Entre los pigmentos bacterianos se encuentran los carotenoides, colorantes de fenazina, pirroles, azaquinonas, antocianinas, etc.

Los pigmentos protegen las células del daño causado por la luz y utilizan la luz para la fotosíntesis. En muchos microorganismos, la formación de pigmentos se produce sólo con la luz. Por ejemplo, el color rojo brillante de las colonias de Serratia marcescens se debe a la presencia del pigmento prodigiosina. Las bacterias Pseudomonas indigofem, Cotynebacterium insidiosum, Arthrobacter atrocyaneus y otras sintetizan indigoidina, un pigmento azul insoluble en agua que se libera en el medio. Chromobacterium violaceum produce el pigmento azul violeta violaceína, que es insoluble en agua. La violaceína es un derivado del indol, formado durante la oxidación del triptófano. Pseudomonas aeruginosa produce el pigmento nix-piocianina. Varias cepas de pseudomonas producen pigmentos como el ácido fenazina-1-carboxílico, oxiclorofina, yodinina y, a veces, todos los pigmentos juntos.

Todos los pigmentos pertenecen a metabolitos secundarios, es decir. no pertenecen a esos compuestos que se encuentran en todos los organismos y son derivados de metabolitos ordinarios o componentes estructurales de la célula. Algunos pigmentos tienen propiedades antibióticas, por lo que muchos microorganismos pigmentados son productores de antibióticos.

Crecimiento y métodos de reproducción de bacterias.

El crecimiento de una célula procariótica es un aumento coordinado en la cantidad de todos los componentes químicos a partir de los cuales está formada. El crecimiento es el resultado de muchos procesos biosintéticos coordinados bajo un estricto control regular y da como resultado un aumento de la masa y el tamaño de las células. El crecimiento celular no es ilimitado. Después de alcanzar un cierto tamaño (crítico), la célula se divide. La mayoría de los procariotas se caracterizan por una división transversal binaria igual, lo que lleva a la formación de dos células hijas idénticas.

En la mayoría de las bacterias grampositivas, la división se produce mediante la síntesis de un tabique transversal que va de la periferia al centro. El tabique transversal se forma a partir del CPM y la capa de peptidoglicano. Las capas externas se sintetizan posteriormente.

Las células de la mayoría de las bacterias gramnegativas se dividen por constricción. Por ejemplo, en E. coli, en el sitio de división, se detecta una curvatura hacia adentro y que aumenta gradualmente del CPM y la pared celular.

Una variante de la fisión binaria es la gemación, en la que se forma una pequeña excrecencia (brote) en uno de los polos de la célula madre, que aumenta de tamaño durante el crecimiento. Poco a poco, la yema alcanza el tamaño de la célula madre y se separa de ella. Las células en ciernes sufren senescencia. Con fisión binaria igual, la célula madre da lugar a dos células hijas y luego desaparece. En la gemación, una célula madre da lugar a una célula hija y se pueden detectar diferencias morfológicas entre ellas. La división de una célula procariota comienza, por regla general, algún tiempo después de completar el ciclo de división del ADN.

Esporulación bacteriana

Para resistir condiciones desfavorables, las células vegetativas de muchos procariotas forman células especiales (endosporas) que tienen una mayor resistencia. La diferenciación morfológica se basa en procesos bioquímicos programados por información genética apropiada. La formación de endosporas ocurre en procariotas y hongos.

La endospora se forma dentro de la célula madre (esporangio), tiene estructuras específicas: cubiertas proteicas multicapa, membranas externas e internas, corteza (Fig. 7). Las endosporas son resistentes a temperaturas elevadas y dosis de radiación, similares a las de las células vegetativas. Las bacterias formadoras de esporas incluyen una gran cantidad de procariotas de 15 géneros, incluidos organismos con forma de bastón, esféricos, espirilos y filamentosos. Todos ellos presentan una pared celular característica de los procariotas grampositivos. Como regla general, en cada célula bacteriana se forma una endospora.

El proceso de esporulación se ha estudiado mejor en representantes de los géneros Bacillus y Clostridium. Antes de la esporulación, el ADN de la célula vegetativa se divide. Se forma una hebra a lo largo del eje longitudinal de la célula, luego aproximadamente 1/3 de la hebra se separa y pasa a la espora en formación en uno de los polos de la célula. Luego se compacta el citoplasma que, junto con el ADN, se separa del resto del contenido celular mediante un tabique. El tabique se forma por invaginación del CPM desde la periferia hacia el centro, donde se fusiona y se forma la membrana de esporas. El área cortada se "cubre" con una segunda membrana y se forma una prospora. En la siguiente etapa, comienza a formarse una corteza entre las membranas de las prosporas y en el exterior se sintetiza un tegumento de esporas, que consta de varias capas.

Arroz. 4 a y b - formación del tabique, c y d - rodeando el protoplasto de esporas por el protoplasto de la célula madre, e formación de la corteza y las membranas de esporas; f - diagrama de la estructura de una espora madura: 1 - exosporio, 2 - capa exterior de la espora; 3 - capa interna de la espora, 4 - corteza; 5 - pared celular del embrión, 6 - membrana citoplasmática, 7 - citoplasma con sustancia nuclear

En muchas bacterias, se forma otra estructura encima de las cubiertas de las endosporas: el exosporio, cuya estructura depende del tipo de bacteria. En procariotas del género Clostridium, se encontraron apéndices en el exosporio de diversas estructuras, a veces muy extrañas (Fig. 8). La importancia funcional de estos crecimientos no está clara.

Las endosporas de procariotas se caracterizan por un nivel muy bajo de metabolismo, son muy resistentes a los factores ambientales: altas y bajas temperaturas, deshidratación, factores líticos, alta acidez del medio ambiente, radiación, estrés mecánico, etc. Los mecanismos de resistencia de las endosporas tienen aún no ha sido bien estudiado. Se cree que las endosporas procarióticas se estabilizan mediante el estado deshidratado del citoplasma, la resistencia al calor de las enzimas de las esporas, la presencia de ácido dipicolínico y una gran cantidad de cationes divalentes. La estabilidad de las endosporas también se ve facilitada por las estructuras superficiales: membranas, corteza, tegumento, que protegen mecánicamente el contenido de la endospora de la penetración de sustancias agresivas desde el exterior.

Las endosporas en reposo formadas pueden permanecer en un estado viable durante períodos de tiempo variables: desde varios días hasta 1000 años o más. A continuación se muestra la dependencia de la supervivencia de las esporas de diferentes grupos de bacterias de factores dañinos (alta temperatura y secado).

tabla 1

En el examen microscópico, las endosporas son claramente visibles. En casos dudosos, se puede utilizar una coloración especial, para lo cual la preparación fija se debe hervir con una solución de fucsina y ácido fénico. Las endosporas unen firmemente el tinte y no se decoloran incluso cuando se tratan con etanol o ácido acético; todos los demás contenidos de la celda se decoloran.

La endospora contiene casi toda la materia seca de la célula, pero ocupa 10 veces menos volumen. Las endosporas no son una etapa obligatoria del ciclo de vida de los bacilos. En condiciones nutricionales favorables, los bacilos pueden multiplicarse por división de forma indefinida. La formación de endosporas comienza sólo cuando faltan nutrientes y cuando se acumulan en exceso productos metabólicos.

En condiciones favorables, la mayoría de las endosporas germinan. El porcentaje de germinación de endosporas se puede aumentar calentando algunas esporas en agua a 60 °C durante 5 minutos, otras a 100 °C durante 10 minutos. El choque térmico debe realizarse inmediatamente antes de la siembra.

En la industria alimentaria, para destruir las endosporas de bacterias resistentes al calor, se recurre a una costosa esterilización de productos alimenticios. Por ejemplo, si durante la pasteurización (calentamiento a 80 °C durante 10 minutos) de los productos alimenticios, las células vegetativas de las bacterias formadoras de esporas y todas las demás bacterias mueren, las endosporas resistentes al calor pueden soportar un calentamiento mucho más fuerte y algunas esporas pueden incluso resistir la ebullición durante varias horas.

Clasificación de bacterias

A medida que se describían más y más bacterias nuevas, surgió una necesidad urgente de sistematizar y comparar los cultivos recién descritos con los conocidos. A finales del siglo XIX - principios del XX. Han aparecido determinantes de bacterias que ayudan a clasificar e identificar bacterias recién aisladas según determinadas características. En la clasificación, la tarea principal es determinar el tipo de bacteria.

Una especie es un grupo de organismos estrechamente relacionados que tienen el mismo origen y se caracterizan por determinadas características morfológicas, bioquímicas y fisiológicas que contribuyen a la adaptación a un hábitat específico.

Las especies se unen en géneros, los géneros en familias, luego siguen órdenes, clases, divisiones y reinos. El tipo de bacteria se describe mediante características: morfológicas, culturales, fisiológicas-bioquímicas, etc.

Las características morfológicas son la forma celular, la presencia o ausencia de flagelos, cápsulas, la capacidad de esporular y la tinción de Gram.

Las características culturales incluyen la apariencia general de la colonia bacteriana, la presencia de pigmento, etc.

Las características fisiológicas y bioquímicas son el método de obtención de energía, la necesidad de nutrientes, la actitud ante los factores ambientales, etc.

El determinante más moderno para identificar bacterias es el "determinante breve de bacterias de Bergie", que describe de manera más completa las bacterias conocidas. En la octava edición de esta clave, todas las bacterias, a excepción de las cianobacterias, se agrupan en 19 partes. A continuación se muestra una breve descripción de ellos:

Parte 1. Bacterias fototróficas. Esta parte contiene bacterias fotosintéticas agrupadas, caracterizadas por un conjunto específico de pigmentos y un tipo especial de fotosíntesis: bacterias violetas y bacterias verdes azufradas. Los pigmentos están representados por varios tipos de bacterioclorofila y carotenoides. La fotosíntesis no va acompañada de la liberación de oxígeno. Se trata de microorganismos predominantemente acuáticos.

Parte 2. Bacterias deslizantes. La composición de las bacterias en esta parte incluye dos órdenes: mixobacterias (Mixobacteriales) y citófagos (Cytoppagales). El primer orden incluye bacterias que forman una capa de moco alrededor de la célula. Las bacterias son móviles. Las mixobacterias forman los llamados cuerpos fructíferos, dentro de los cuales las células entran en un estado latente. El segundo orden incluye bacterias que son similares en tipo de movimiento a las mixobacterias, pero que no forman cuerpos fructíferos. El orden incluye cuatro familias de bacterias predominantemente acuáticas.

Parte 3. Clamidobacterias. Esta parte está formada por bacterias filamentosas rodeadas por una vagina y una membrana mucosa comunes. La vagina está formada por un heteropolisacárido, a menudo incrustado con óxidos de hierro o manganeso. Se encuentra en cuerpos de agua y suelo.

Parte 4. Bacterias en gemación y (o) tallo. Esta parte incluye bacterias que forman apéndices (tallos), que consisten en moco y células no asociadas con el citoplasma, así como bacterias que forman excrecencias celulares filamentosas: prosteks. Las bacterias están muy extendidas en el suelo y los cuerpos de agua.

Parte 5. Espiroquetas. Esta parte reúne bacterias que tienen la apariencia de delgadas formas unicelulares en forma de espiral. Muchas bacterias son patógenas y causan sífilis y fiebre recurrente.

Parte 7. Cocos y bacilos aeróbicos gramnegativos. Esta parte de las bacterias incluye cinco familias, una de las cuales, Pseudomonas, está ampliamente distribuida en la naturaleza: en el aire, el suelo, el mar y el agua dulce, lodos, aguas residuales y productos alimenticios. En este último caso, las bacterias de esta familia provocan su deterioro.

Parte 8. Bastones anaeróbicos facultativos Gram negativos. Esta parte incluye dos familias: Enterobacteriaceae y Vibrionaceae. Las enterobacterias son bacilos Gram negativos, sin esporas, aeróbicos o anaeróbicos facultativos. Los representantes más estudiados de esta familia son las bacterias Escherichia coli, que siempre se encuentran en los intestinos de humanos y animales, por lo que la contaminación del agua y los productos alimenticios se juzga por la presencia de E. coli en ellos. E. coli se encuentra entre las bacterias oportunistas. Las bacterias de esta familia de los géneros Salmonella y Shigella se encuentran entre los agentes causantes de enfermedades intestinales graves en humanos. La bacteria Salmonella typhi es la causante de la fiebre tifoidea. Las bacterias del género Shigella son los agentes causantes de la disentería bacteriana. La familia Vibrionaceae incluye bacterias de la especie Vibrio cholerae, el agente causante del cólera asiático.

Parte 9. Bacterias anaerobias Gram negativas. Las bacterias agrupadas en esta parte pertenecen a la familia Bacteroidaceae. Todos son palos; Son anaerobios obligados. El hábitat principal de estas bacterias son los intestinos de humanos y animales y el tracto digestivo de los insectos. Algunas especies son patógenas y causan diversas lesiones en la piel, varios órganos y tejidos del cuerpo.

Parte 13. Bacterias productoras de metano. Esta parte está representada por una familia: Methanobacteriaceae. Todas las bacterias son homogéneas en características fisiológicas: son anaerobias obligadas; el principal producto del metabolismo energético es el metano. Los principales hábitats son los pantanos, diversas instalaciones de tratamiento y el rumen de los rumiantes.

Parte 14. Cocos Gram positivos. Esta parte incluye dos grupos. El primer grupo son las bacterias aeróbicas y (o) anaeróbicas facultativas de las familias Micrococcaceae y Streptococcaceae. El segundo grupo son los anaerobios obligados de la familia Peptococcaceae. Las bacterias de la familia Micrococcaceae son cocos que se dividen en más de un plano, en ocasiones no divergen, formando cúmulos de forma esférica o irregular. La energía se obtiene mediante la respiración o la fermentación. Se trata principalmente de saprófitos que destruyen muchas sustancias orgánicas complejas y actúan como “carroñeros”. Muchos de ellos son agentes causantes del deterioro de los alimentos. Entre ellos se encuentran formas patógenas pertenecientes al género Staphylococcus. Al desarrollarse en productos alimenticios, producen toxinas que provocan intoxicaciones.

Las bacterias de la familia Streptococcaceae son cocos, inmóviles, sin esporas y anaeróbicos facultativos. Las bacterias de los géneros Streptococcus, Pediococcus, Aerococcus son ácido láctico homofermentativo; Las bacterias del género Leuconostoc son bacterias de ácido láctico heterofermentativas.

Las bacterias de la familia Peptococcaceae son cocos anaeróbicos obligados que viven en el suelo, en la superficie de los cereales, en la cavidad bucal, el tracto gastrointestinal y el tracto respiratorio de humanos y animales; algunas especies son patógenas.

Parte 15. Bastones y cocos formando endosporas. Esta parte está representada por una familia: Bacillaceae, que incluye cinco géneros. Dos de ellos, los bacilos (Bacillus) y los clostridios (Clostridium), son los más numerosos y de mayor interés. Los bacilos son bacterias con forma de bastón; la mayoría de ellos son móviles; formar endosporas; Aerobios obligados o facultativos. Los bacilos sintetizan varias enzimas líticas que descomponen proteínas, grasas, polisacáridos y otras macromoléculas. Algunas especies producen antibióticos. La mayoría son saprófitos. El hábitat principal es el suelo. Muchos bacilos son agentes causantes del deterioro de los alimentos. Entre ellos se encuentran especies patógenas para humanos y animales, por ejemplo Bacillus anthracis, el agente causante del ántrax.

El género Clostridium incluye bastones que se diferencian de los bacilos en la forma de esporulación y en el modo de existencia anaeróbico obligado. Provocan la fermentación del ácido butírico, la mayoría de los clostridios son saprófitos, habitantes del suelo. Algunas especies viven en los intestinos de humanos y animales, por ejemplo Cl. teteni -- el agente causante del tétanos, Cl. perfringens es el agente causante de la gangrena gaseosa, CL botulinum es un productor de exotoxina, uno de los venenos biológicos más poderosos.

Parte 16. Bacterias grampositivas asporógenas con forma de bastoncillo. Esta parte también está representada por una familia: Lactobacillaceae, que incluye un género: Lactobacillus. Las bacterias obtienen energía mediante fermentación homofermentativa o heterofermentativa del ácido láctico y se encuentran ampliamente distribuidas en la naturaleza: en el suelo, en restos de animales y plantas en descomposición, en los intestinos de los vertebrados, en la leche y en los productos lácteos. Hay formas patógenas. Muchas bacterias se utilizan en la producción de productos lácteos fermentados, quesos, encurtidos de verduras, masas, etc.

Parte 17. Actinomicetos y organismos afines. Esta parte combina corinebacterias, bacterias del ácido propiónico y acttipomicetos.

De las especies existentes de bacterias del ácido propiónico, la especie de mayor interés en la microbiología de productos alimenticios es la especie Propionibacterium freudenreichii del género Propionibacterium. Las bacterias de este género son bacilos grampositivos, inmóviles y que no forman esporas. Son anaerobios obligados. Las bacterias del ácido propiónico se utilizan ampliamente en la producción de queso.

Los actinomicetos incluyen bacterias que forman hilos ramificados y, a veces, desarrollan micelio. Tienen diferentes métodos de reproducción. La mayoría de los actinomicetos se reproducen mediante esporas producidas en los esporangios, que pueden ser largos o cortos, rectos o en forma de espiral con diferente número de rizos y ubicación. Los actinomicetos están representados por dos familias: Mycobacteriaceae y Streptomycetaccae. La familia Mycobacteriaceae está representada por un género: Mycobacterium, cuyo rasgo característico es la formación de formas ramificadas a una edad temprana.

La mayoría de las micobacterias son saprófitas, viven en el suelo y utilizan una amplia variedad de compuestos orgánicos: proteínas, carbohidratos, grasas, ceras, parafinas. Algunas especies son patógenas, por ejemplo M. tuberculosis, el agente causante de la tuberculosis, M. leprae, el agente causante de la lepra.

Los representantes de la familia Streptomycetaceae forman micelio aéreo bien desarrollado y se reproducen mediante esporas formadas en los extremos de las hifas y trozos de micelio. Hay alrededor de 500 especies. Muchos estreptomicetos sintetizan antibióticos que son activos contra bacterias, hongos, algas, protozoos, fagos y tienen un efecto antitumoral.

Parte 18. Rickettsia. Esta parte incluye dos órdenes de bacterias: rickettsia (Rickettsiales) y clamidia (Chlamydiales).

Las rickettsias son bacterias inmóviles que se reproducen gramnegativamente sólo en las células huésped, causando rickettsiosis. Hay especies no patógenas.

Parte 19. Micoplasmas. Los micoplasmas son procariotas que carecen de pared celular y están limitados por una única membrana de tres capas. Las células son pleomórficas muy pequeñas, a veces ultramicroscópicas. El método de reproducción no está del todo claro; Al parecer, surge debido a la formación de estructuras cocoides de “cuerpos elementales”, siendo posible la división bipar y la reproducción por gemación. Se desconocen las etapas de reposo. En cuanto a la cantidad de información genética contenida en el genoma, los micoplasmas ocupan una posición intermedia entre E. coli y los fagos T.

La microbiología es una rama de la biología que estudia los patrones de vida y desarrollo de los microorganismos en unidad con el medio ambiente.

Esta ciencia estudia las propiedades de los microorganismos y los procesos que provocan en el macroorganismo.

La microbiología se divide en secciones: general y médica. Médico general, privado y sanitario.

Microbiología general - estudia la estructura y actividad vital de los microorganismos, herencia, variabilidad, fisiología, ciclos de desarrollo.

Microbiología médica - estudia los microorganismos patógenos que causan enfermedades en los seres humanos.

Los microorganismos que no causan enfermedades se llaman: saprófitos. Hay enfermedades causadas por la microflora oportunista; las enfermedades se desarrollan cuando los microorganismos ingresan a un determinado hábitat que no es típico para ellos.

Microbiología privada - estudia patógenos específicos y métodos de diagnóstico.

La microbiología médica está relacionada con otras disciplinas médicas como las enfermedades infecciosas, la epidemiología, la higiene general, la genética, la anatomía y fisiología humana, la enfermería, el latín y otras.

Cuatro reinos de la vida.

El mundo de los microorganismos es diverso. A medida que fueron descubiertos y estudiados, los microorganismos se dividieron en grupos:

1. Bacterias

2. Hongos radiantes

3. Hongos filamentosos

4. Hongos de levadura

5. Algas verdiazules

6. Espiroquetas

7. Protozoos

8. Rickettsia

9. Micoplasmas

10. Virus

11. Plásmidos

Lo único que tienen en común es su tamaño microscópico. Estos organismos se diferencian entre sí en muchos aspectos: en el nivel de organización de sus genomas, en la presencia y composición de sistemas sintetizadores de proteínas y en la pared celular.

Según estas características, todos los seres vivos se dividen en 4 reinos: eucariotas, procariotas, virus y plásmidos. Los procariotas incluyen bacterias, algas verdiazules, espiroquetas, actinomicetos, rickettsias y micoplasmas. Los protozoos, los hongos filamentosos y las levaduras son eucariotas.

Las características distintivas de los reinos de la vida enumerados son las siguientes:

Procariotas - Estos son organismos que no tienen un núcleo formado, sino solo un predecesor: un nucleoide. Está representado por 1 o más cromosomas, que consisten en ADN y se ubican libremente en el citoplasma, no delimitados por ninguna membrana. Los procariotas no tienen aparato mitótico, nucléolo ni mitocondrias. Tienen ribosomas con una pared celular que contiene peptidoglicano. Según el tipo de respiración: aerobia y anaerobia. Se mueven con la ayuda de flagelos, construidos en procariotas a partir de la proteína flagelina y no contienen microtúbulos.

Eucariotas - tienen un núcleo delimitado del citoplasma por una membrana nuclear, un aparato mitótico y un nucléolo, ribosomas, mitocondrias, no contienen peptidoglicano, todos son aerobios. La motilidad la proporcionan los flagelos y está formada por la proteína tubulina, que representa un sistema de microtúbulos.

Genoma: un conjunto completo de información genética.

Para definir el concepto de "microorganismo", es necesario determinar el criterio principal que distinguiría lo vivo de lo no vivo. El gen es el único portador y guardián de la vida. La diferencia entre los seres vivos y los no vivos es la presencia de su propio sistema genético. Se considera organismo a todo aquel que tiene su propio sistema genético.

Los microorganismos son representantes de todos los reinos de la vida invisibles a simple vista, ocupan las etapas inferiores de la evolución, pero desempeñan un papel importante en el ciclo de las sustancias en la naturaleza, la patología de las plantas, los animales y los humanos.

Principios de sistemática y clasificación de bacterias.

La sistemática se ocupa de la descripción de especies de organismos, determinando el grado de relaciones relacionadas entre ellos y combinándolos en unidades de clasificación (taxones). La clasificación es una parte integral de la taxonomía. Todo se reduce a la distribución de organismos de acuerdo con sus características en varios taxones. Taxonomía- la ciencia de los principios y métodos de distribución (clasificación) de organismos en un plan jerárquico. La unidad taxonómica básica en biología es la especie.

Grandes unidades taxonómicas: género, familia, orden, clase. Categorías adicionales: subgénero, subtipo, suborden, subclase.

Una especie es un grupo de organismos estrechamente relacionados entre sí, que tienen una raíz de origen común, en una determinada etapa de evolución, se caracterizan por determinadas características morfológicas, bioquímicas y fisiológicas, selección separada de otras especies y adaptadas a un hábitat específico. .

Características específicas de los microorganismos, para clasificarlos se utilizan una serie de características y propiedades:

1.Características morfológicas – tamaño, forma y naturaleza de la posición relativa.

2. Propiedades tintóreas - posibilidad de pintarse con varios tintes. Una característica importante es la tinción de Gram, que depende de la estructura y composición química de la pared celular. Cuando la pared celular se destruye o se pierde (en el caso de la transformación L), se vuelven gramnegativas. Según esta característica, todas las bacterias se dividen en gramnegativas (de color rojo) y grampositivas (de color violeta).

3 bienes culturales- Características del crecimiento bacteriano en medios nutrientes líquidos y sólidos. Crecimiento en medios líquidos con formación de película, sedimento, turbidez.

Parece posible determinar el crecimiento en medios nutritivos densos en forma de colonias: forma, tamaño, bordes de las colonias, superficie, transparencia y otras propiedades.

En microbiología se utilizan términos especiales:

Ø La colonia- una estructura aislada visible a simple vista, formada como resultado de la reproducción y acumulación de bacterias durante un cierto período de incubación.

Ø Período de incubación– tiempo de crecimiento bacteriano.

Una colonia se forma a partir de una célula madre o de varias células idénticas. Mediante un subcultivo de una colonia aislada, se puede obtener un cultivo puro del patógeno.

Ø Cultura– Toda la colección de bacterias cultivadas en un medio nutritivo sólido o líquido.

Ø Cultivo puro del patógeno.- un tipo de bacteria que crece en un medio nutritivo denso. Para evitar errores de diagnóstico en bacteriología, sólo se estudian las propiedades de cultivos puros y homogéneos.

Ø Cepa- un ejemplo específico de una especie determinada.

4. Motilidad de las bacterias. – distinguir entre móviles y estacionarios. Los móviles se dividen en gatear o deslizarse, flotar y moverse en ondas.

5. Esporulación - La forma y naturaleza de la disposición de las esporas en la célula.

6.Propiedades fisiológicas – métodos de nutrición, tipo de respiración, crecimiento y reproducción.

7.Propiedades bioquímicas – capacidad de fermentar (descomponer) carbohidratos, actividad proteolítica, formación de indol, sulfuro de hidrógeno.

8. Genosistimáticas - Estudio de la composición nucleotídica del ADN y características del genoma. Un método preciso para establecer la relación genética entre bacterias es determinar grado de homología del ADN. Cuantos más genes idénticos haya, mayor será el grado de homología del ADN y más estrecha será la relación genética. Método de hibridación molecular ADN-ADN. utilizado para la taxonomía de bacterias. Si el rango de homología del ADN del 60 al 100% determina la pertenencia a la misma especie, el grado de homología del 40 al 60% determina la pertenencia a géneros diferentes.

Tema: Morfología de las bacterias.

Las bacterias tienen una forma y un tamaño específicos, que se expresan en micrómetros (μm). Existen formas principales de bacterias: esféricas o cocoides (del griego kokkos - grano); en forma de varilla, enrevesada, filiforme. Además, hay bacterias que tienen forma triangular, de estrella, de placa y las hay cuadradas.

Bacterias patógenas cocoides.

Tienen forma de bola normal, algunas tienen forma de frijol y son lanceoladas. Según la naturaleza de la posición relativa de las células después de la división, los cocos se dividen en grupos:

1. Micrococos(del latín micros - pequeño) Dividido en un plano, dispuesto individualmente, al azar; Saprofitos, no patógenos para el hombre.

2. diplococos(del latín diplos - doble) La división se produce en un plano con la formación de pares de células que tienen forma de frijol (como el representante de la gonorrea-gonococo) Gr (-) - pintadas de rojo o lanceoladas (como el agente causante de neumonía estreptocócica). Gr (+) – se vuelve violeta.

3. Estreptococos(del griego streptos - cadena) La división se produce en un plano, pero después de la reproducción, las células mantienen conexiones entre sí, formando cadenas de diferentes longitudes, que se asemejan a hilos de cuentas. Los estreptococos son patógenos para los humanos: causan dolor de garganta, escarlatina, inflamación purulenta y otros. . Gr (+) – se vuelve violeta.

4. Estafilococo(del latín staphуle - un racimo de uvas). Se dividen en varios planos, formando células dispuestas en racimos que se asemejan a un racimo de uvas. Son agentes causantes frecuentes de inflamación purulenta. Gr (+) – se vuelve violeta.

5. Tetracocos(del latín tetra - cuatro.) División celular en dos planos mutuamente perpendiculares con formación de tétradas. Las especies patógenas para los humanos son raras.Gr (+) - de color púrpura.

6. Sarcinos(del latín sarcina – haz, fardo.) División celular en tres planos mutuamente perpendiculares con formación de paquetes (fardos) de 8, 16, 32 o más individuos. Encontrados en el aire, hay representantes condicionalmente patógenos.

Gr (+) – se vuelve violeta.

Bacterias patógenas en forma de bastón.

El término "Bacteria" (del griego bakteria - bastón) se utiliza como nombre para todo el reino de los procariotas y los bastones que no forman esporas.

Los bastones que forman las esporas se dividen en:

Los bacilos (del latín bacillus - bacillus) son un representante del agente causante del ántrax (bacillus anthracite).

Clostridium (del latín clostridium - fusiforme) es un representante del agente causante del tétanos (Clostridium tetani).

Los bastones son largos, de 3 micrones, como representante del agente causante de la gangrena gaseosa (Clostridium novyi); cortos -1,5-3 micrones como E. coli (Escherichia coli) y la mayoría de los patógenos de infecciones intestinales; muy corto: menos de 1 µm como representante del agente causante de la brucelosis (brucella meiitensis).

Los extremos de los bastones pueden ser redondeados como los de E. coli, engrosados ​​como los del agente causante de la difteria. El bastón puede tener forma ovoide como agente causante de la peste (Yersinia pestis).

Según su diámetro, se dividen en finos, como el agente causante de la tuberculosis (Mycobactvrium tuberculosis), y gruesos, como el agente causante de la gangrena gaseosa (Clostridium perfringens).

Según la posición relativa de las bacterias, se dividen en 3 grupos:

monobacterias- los palos están dispuestos de forma individual y aleatoria. Teñido con Gr (-)

diplobacterias- dispuestos en parejas. en rojo

estreptobacilos- dispuestos en cadena.

Bacterias patógenas enredadas.

Según el número y la naturaleza de los rizos, así como el diámetro de las células, se dividen en 2 grupos:

1. Vibrios(del griego vibrio - me doblo) tienen una curva, un representante del agente causante del cólera.

2. Espirilla(del griego Speira - rizo) representante de una espiroqueta.

La estructura de una célula bacteriana.

La célula es la unidad estructural universal de todos los seres vivos. En su composición se pueden distinguir las siguientes estructuras:

I. Pared celular- característico sólo de las bacterias (excepto micoplasmas). Realiza las siguientes funciones:

Ø Determina y mantiene la forma constante de las bacterias.

Ø Protege la célula de la acción de fuerzas mecánicas y osmóticas del ambiente externo.

Ø Participa en la regulación del crecimiento y división celular.

Ø Proporciona comunicación con el entorno externo.

La pared celular se caracteriza por la presencia de un compuesto químico único, el peptidoglicano, que confiere a la célula importantes propiedades inmunobiológicas:

Ø El peptidoglicano activa el sistema inmunológico y activa el sistema del complemento.

Ø Protege las bacterias, especialmente las grampositivas, de la fagocitosis.

Ø Favorece el desarrollo de reacciones alérgicas (TRH)

Ø Tiene un efecto antitumoral.

Ø Tiene un efecto pirogénico en el cuerpo de animales y humanos.

Ø La violación de su síntesis conduce a la transformación de bacterias de la forma S a la forma L, con la ayuda de la cual el patógeno persiste durante mucho tiempo en el cuerpo, una de las principales razones de la transición de la enfermedad de una forma aguda a una crónica. En consecuencia, la transformación L, como la esporulación, es la forma más importante de adaptación de las bacterias a condiciones de vida desfavorables.

II. Membrana externa – consta de dos capas de lípidos y un conjunto de proteínas localizadas en forma de mosaico. Dos de las proteínas principales están asociadas con el peptidoglicano. Estas proteínas porinas forman poros difusos a través de los cuales pequeñas moléculas ingresan a la célula. Las proteínas menores realizan funciones específicas: algunas proporcionan mecanismos nutricionales, participan en la difusión facilitada, otras en el transporte activo de moléculas a través de la membrana externa y en la regulación de la división celular. La membrana externa actúa como una barrera a través de la cual las moléculas grandes no pueden penetrar la célula, lo que es uno de los mecanismos de resistencia de las bacterias gramnegativas a los antibióticos.

Si las bacterias se colocan en una solución hipertónica, se produce la deshidratación celular, el citoplasma se contrae y, como resultado, las células mueren; este fenómeno se llama plasmólisis. Esta propiedad se utiliza para conservar los alimentos utilizando soluciones concentradas de sal o azúcar. El agente causante del botulismo y Staphylococcus aureus, que son culpables comunes de intoxicación alimentaria, son resistentes a la plasmólisis.

Si las bacterias se colocan en una solución hipotónica o en agua destilada, ocurre el fenómeno opuesto: plasmoptiz- El agua entra precipitadamente en las células, provocando que se hinchen y colapsen.

III. Membrana citoplasmática - es una estructura multifuncional:

Ø La membrana citoplasmática recibe toda la información química procedente del exterior.

Ø Es una barrera osmótica, por lo que se mantiene una cierta presión osmótica dentro de la célula.

Ø La membrana citoplasmática está junto con la pared celular y participa en la regulación del crecimiento y la división celular.

Ø Lugar de generación de energía en las bacterias.

Ø La membrana citoplasmática está asociada con los flagelos, el aparato que regula el movimiento.

Ø La membrana citoplasmática participa en los procesos de transporte de nutrientes al interior de la célula y productos de desecho de la célula. Contiene proteínas implicadas en la difusión facilitada y el transporte activo.

Ø Participa en la biosíntesis de proteínas estabilizando los ribosomas.

Ø Participa en la formación de mesosomas.

La membrana citoplasmática está asociada con procesos de soporte de la vida celular: difusión facilitada y transporte activo. Junto con la pared celular forma la membrana celular.

IV. Citoplasma - Sistema coloidal complejo. Contiene el aparato nuclear, el nucleoplasma, que no está separado de él por ninguna membrana. Además de los cromosomas, el citoplasma de muchas bacterias patógenas contiene plásmidos. El citoplasma contiene ribosomas, mesosomas, macromoléculas (ARNt, aminoácidos, nucleótidos), diversas inclusiones (gotitas de lípidos, cera, azufre, gránulos de glucógeno como clostridios, granos moneda como el agente causante de la difteria).

v. Espacio periplásmico - ubicado entre la membrana citoplasmática y el peptidoglicano. Los mesosomas y los poros de la pared celular se abren hacia el espacio periplásmico. Este espacio proporciona la interacción entre la membrana citoplasmática y la pared celular.

VI. Cápsula – es una capa mucosa asociada a la pared celular. Sirve como cubierta exterior de la bacteria. Algunas bacterias patógenas forman una cápsula sólo en el cuerpo de humanos y animales, como los agentes causantes de la gangrena gaseosa y el ántrax. La cápsula confiere a la bacteria muchas propiedades importantes:

v forma la cáscara de las bacterias;

v protege contra la desecación;

v lleva un suministro de nutrientes;

v las vacunas se preparan a partir de componentes de cápsulas para proteger contra las infecciones meningocócicas y neumocócicas;

v son un factor de patogenicidad para las bacterias: las enmascaran de los fagocitos o suprimen la fagocitosis. La pérdida de la capacidad de sintetizar una cápsula en el neumococo, por ejemplo, va acompañada de una pérdida total de patogenicidad.

VII. flagelos – necesario para el movimiento de bacterias. Ellos, al recibir una señal química del medio ambiente, cambian de dirección de movimiento y eligen las condiciones óptimas para su existencia. Según la ubicación de los flagelos y su número, las bacterias se dividen en:

1) Monotricos- un flagelo ubicado polarmente (como Vibrio cholerae).

2) Lofotricios-un haz de flagelos en un extremo.

3) anfitriquia- haces de flagelos en ambos extremos.

4) perítrico- muchos flagelos alrededor de la célula (como E. coli).

VIII. Espora - forma protectora en condiciones de vida desfavorables. Se trata de una especie de células en reposo. Son muy resistentes al secado, a las altas temperaturas y a los productos químicos. La alta resistencia (estabilidad) de las esporas a la acción de factores externos se asocia con la presencia de una gran cantidad de Ca en la cáscara. Las esporas en una célula se pueden ubicar:

v centralmente – como el agente causante del ántrax;

v subterminal - como en el agente causante del botulismo;

v terminalmente, como en el agente causante del tétanos.

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Eucariotas y procariotas. La mayoría de los microorganismos son criaturas unicelulares. Una célula microbiana está separada del entorno externo por una pared celular y, a veces, solo por una membrana citoplasmática, y contiene varias estructuras subcelulares. Hay dos tipos principales de estructura celular, que se diferencian entre sí por una serie de características fundamentales. Estas son células eucariotas y procarióticas. Los microorganismos que tienen un núcleo verdadero se llaman eucariotas (eu - del griego verdadero, karyo - núcleo). Los microorganismos con un aparato nuclear primitivo se clasifican como procariotas (prenucleares).

Los eucariotas incluyen hongos, algas y protozoos. Son similares en estructura a las células vegetales y animales. Las bacterias y las algas verdiazules (cianobacterias) se clasifican como procariotas.

Una célula eucariota tiene un núcleo separado del citoplasma circundante por una membrana nuclear de dos capas con poros. El núcleo contiene 1-2 nucléolos, centros para la síntesis de ARN ribosómico y cromosomas, los principales portadores de información hereditaria, que consisten en ADN y proteínas. Durante la división, los cromosomas se distribuyen entre las células hijas como resultado de procesos complejos: mitosis y meiosis. El citoplasma de los eucariotas contiene mitocondrias y, en los organismos fotosintéticos, cloroplastos. La membrana citoplasmática que rodea la célula pasa dentro del citoplasma hacia el retículo endoplásmico; también hay un orgánulo de membrana: el aparato de Golgi.

Las células procariotas son más simples. No tienen un límite claro entre el núcleo y el citoplasma y no tienen membrana nuclear. El ADN de estas células no forma estructuras similares a los cromosomas eucariotas. Por tanto, los procesos de mitosis y meiosis no ocurren en procariotas. La mayoría de los procariotas no forman orgánulos intracelulares delimitados por membranas.

Además, las células procarióticas no tienen mitocondrias ni cloroplastos.

A continuación, sólo se considera la estructura de una célula procariótica (bacteriana), ya que la estructura de una célula eucariota se trata en los cursos correspondientes de botánica y zoología.

Forma de bacterias. Las bacterias, por regla general, son organismos unicelulares; su célula tiene una forma bastante simple, una bola o un cilindro, a veces curvada. Las bacterias se reproducen principalmente dividiéndose en dos células iguales.

Las bacterias de forma esférica se llaman cocos (en latín, cocos - grano) y pueden ser esféricas, elipsoidales, con forma de frijol y lanceoladas.

Según la ubicación de las células entre sí después de la división, los cocos se dividen en varias formas. Si después de la división las células divergen y se ubican individualmente, estas formas se denominan monococos. A veces, los cocos, al dividirse, forman racimos que se asemejan a un racimo de uvas. Formas similares pertenecen a estafilococos. Los cocos que permanecen en pares conectados después de la división en un plano se denominan diplococos y los que forman cadenas de diferentes longitudes se denominan estreptococos (Fig. 1, 2). Las combinaciones de cuatro cocos que aparecen después de la división celular en dos planos mutuamente perpendiculares son tetracocos. Algunos cocos se dividen en tres planos mutuamente perpendiculares, lo que conduce a la formación de peculiares racimos de forma cúbica llamados sardinas.

La mayoría de las bacterias tienen forma cilíndrica o de bastón. Anteriormente, todas las formas en forma de bastón se llamaban bacilos (del latín bacillum, palo pequeño). Después de 1875, cuando el botánico alemán F. Cohn descubrió la existencia de esporas del llamado Bacillus subtilis, las bacterias en forma de bastón que forman esporas comenzaron a llamarse bacilos, y las que no forman esporas, bacterias.

Las bacterias en forma de bastón difieren en forma, tamaño, longitud y diámetro, la forma de los extremos de la célula y también en su posición relativa. Pueden ser cilíndricos con extremos rectos u ovalados con extremos redondeados o puntiagudos. Las bacterias también pueden ser ligeramente curvadas, se encuentran formas filamentosas y ramificadas (por ejemplo, micobacterias y actinomicetos).

Dependiendo de la disposición relativa de las células individuales después de la división, las bacterias en forma de bastón se dividen en bastones (disposición única de células), diplobacterias o diplobacilos (disposición de células en pares), estreptobacterias o estreptobacilos (forman cadenas de diferentes longitudes).

A menudo se encuentran bacterias arrugadas o con forma de espiral.

Este grupo incluye espirillas (del latín spira - rizo), que tienen la forma de varillas largas y curvas (de 4 a 6 vueltas), y vibrios (del latín vibrio - doblo), que son solo 1/4 de vuelta de una espiral. , similar a una coma (Fig. 3).

Se conocen formas filamentosas de bacterias que viven en cuerpos de agua. Además de las enumeradas, existen bacterias multicelulares que llevan excrecencias éticas en la superficie de la célula protoplásmica: prótesis, bacterias triangulares y en forma de estrella, así como aquellas que tienen la forma de un anillo cerrado y abierto y bacterias en forma de gusano.

Tamaños de bacterias. Las células bacterianas son muy pequeñas. Se miden en micrómetros y los detalles estructurales finos en nanómetros. Los cocos suelen tener un diámetro de aproximadamente 0,5 a 1,5 micrones. El ancho de las bacterias en forma de varilla (cilíndricas) en la mayoría de los casos varía de 0,5 a 1 micra, y la longitud es de varios micrómetros (2-10). Las varillas pequeñas tienen un ancho de 0,2 a 0,4 y una longitud de 0,7 a 1,5 micrones. Entre las bacterias también puede haber gigantes reales, cuya longitud alcanza decenas e incluso cientos de micrómetros. Las formas y tamaños de las bacterias varían significativamente según la edad del cultivo, la composición del medio y sus propiedades osmóticas, la temperatura y otros factores.

De las tres formas principales de bacterias, los cocos son los más estables en tamaño; las bacterias con forma de bastón son más variables y la longitud de las células cambia de manera especialmente significativa.

Una célula bacteriana colocada en la superficie de un medio nutritivo sólido crece y se divide, formando una colonia de bacterias descendientes. Después de unas horas de crecimiento, la colonia ya está formada por un número tan grande de células que se puede ver a simple vista. Las colonias pueden tener una consistencia viscosa o pastosa y, en algunos casos, están pigmentadas. En ocasiones el aspecto de las colonias es tan característico que permite identificar microorganismos sin mucha dificultad.

Sistemática y nomenclatura de microorganismos.

Numerosos microorganismos (bacterias, hongos, protozoos, virus) están estrictamente sistematizados en un orden determinado según sus similitudes, diferencias y relaciones entre sí. Este es el tema de una ciencia especial llamada taxonomía de microorganismos. La rama de la sistemática que estudia los principios de clasificación se llama taxonomía.

Taxón es un grupo de organismos unidos por ciertas propiedades homogéneas dentro de una categoría taxonómica particular. La categoría taxonómica más grande es el reino, las más pequeñas son subreino, división, clase, orden, familia, género, especie, subespecie, etc.

La taxonomía de los microorganismos se basa en sus propiedades morfológicas, fisiológicas, bioquímicas y biológicas moleculares. El mundo entero de los microbios se divide en tres reinos:
. el reino de los eucariotas (hongos y protozoos);
. el reino de los procariotas (bacterias, rickettsias, micoplasmas);
. Reino de los virus.

Los eucariotas son similares a las células vegetales y animales. Tienen una membrana superficial y un sistema intracelular de membranas elementales que forman el retículo endoplasmático y el complejo de Golgi. El citoplasma de los eucariotas contiene un núcleo formado, mitocondrias, ribosomas y varios otros orgánulos. Los eucariotas simples se reproducen sexual y asexualmente.

Los procariotas son organismos que no tienen un núcleo delimitado, un sistema intracelular de membranas elementales y mitocondrias, y algunos también carecen de pared celular. Se reproducen por simple división transversal o gemación.

Una de las principales categorías taxonómicas es la especie, un conjunto de individuos que tienen una raíz de origen común, un genotipo similar y las características y propiedades fenotípicas más cercanas posibles.

Un conjunto de microorganismos homogéneos aislados en un medio nutritivo, caracterizados por propiedades morfológicas, tintoriales (relación con los tintes), culturales, bioquímicas y antigénicas similares, se denomina cultivo puro.

Un cultivo puro de microorganismos aislados de una fuente específica y diferente de otros miembros de la especie se denomina cepa. Una cepa es un concepto más limitado que el de especie o subespecie. Cercano a una cepa está el concepto de clon; un clon es una colección de descendientes surgidos de una célula microbiana.

La decisión del Congreso Internacional de Microorganismos recomendó las siguientes categorías taxonómicas: reino, división, clase, orden, familia, género, especie.

El nombre de la especie corresponde a la nomenclatura binaria, es decir, consta de dos palabras. Por ejemplo, E. coli se escribe Escherichia coli. La primera palabra es el nombre del género, que comienza con letra mayúscula, la segunda palabra denota la especie y se escribe con letra minúscula. Al volver a escribir una especie, el nombre genérico se abrevia a la letra inicial, por ejemplo E. Coli.

Formas de bacterias

Todas las bacterias tienen ciertas propiedades morfológicas (forma, tamaño, la naturaleza de su ubicación en el frotis) y propiedades tintóreas (capacidad de teñir).

Hay 4 formas principales de bacterias (Fig. 1.1): esféricas (esféricas) o cocoides (del griego kokkos - grano); en forma de varilla (cilíndrica); ondulado (espiral); como un hilo. Además, hay bacterias que tienen forma triangular, de estrella y de placa. Se han descubierto las llamadas bacterias cuadradas, que forman grupos de 8 o 16 células en forma de capa.

Arroz. 1.1. Formas de bacterias unicelulares: a - micrococos; b - diplococos; c - estreptococos; d - estafilococos; d - sarcinas; e - bacterias en forma de bastón; g - espirilla; h - vibrios

Las bacterias cocoides suelen tener la forma de una bola normal con un diámetro de 1,0 a 1,5 micrones; algunos tienen forma de frijol, lanceolados y elipsoidales. Según la naturaleza de la posición relativa de las células formadas después de la división celular, los cocos se dividen en los siguientes grupos:

1. Micrococos (del latín Micros - pequeño). Las células se dividen en un plano y, en la mayoría de los casos, se separan inmediatamente de la madre. Se ubican de forma única y aleatoria (Fig. 1.1. a).

2. Diplococos (del latín diplos - doble). La división ocurre en el mismo plano con la formación de pares de células que tienen forma de frijol o lanceolada (Fig. 1.1. b).

3. Estreptococos (del latín streptos - cadena). La división celular ocurre en un plano, pero las células que se multiplican mantienen conexiones entre sí y forman cadenas de diferentes longitudes, que recuerdan a collares de cuentas. Muchos estreptococos son perjudiciales para el ser humano y provocan diversas enfermedades: escarlatina, dolor de garganta, inflamación purulenta, etc. Por ejemplo, Streptococcus pyogenes (fig. 1.1.c).

4. Estafilococos (del latín staphyle - racimo de uvas). Las células se dividen en varios planos y las células resultantes se organizan en racimos que se asemejan a racimos de uvas (Fig. 1.1. d).

5. Tetracocos (del latín tetra - cuatro). La división se produce en dos planos mutuamente perpendiculares con la formación de tétradas.

6. Sarcinas (del latín sarcina - haz, fardo). La división se produce en tres planos mutuamente perpendiculares con la formación de paquetes (balas) de 8, 16, 32 y más individuos. Son especialmente comunes en el aire (Fig. 1.1.e).

En forma de varilla (formas cilíndricas) (Fig. 1.1.e). Según la ubicación de los palos, se dividen en:
- en monobacterias únicas o ubicadas al azar. Por ejemplo, Escherihia coli;
- dispuestos en pares (a lo largo de una línea) - diplobacillus, diplobacterias. Por ejemplo, Pseudomonas;
- dispuestos en cadena - estreptobacilos, estreptobacterias. Por ejemplo, Bacilo.

Los bastones que forman la espora se dividen en:
- bacilos - bacterias aeróbicas formadoras de esporas. La espora de tales bastones suele estar ubicada en el centro y su diámetro no excede el ancho de la bacteria.
- los clostridios son bacterias anaeróbicas formadoras de esporas. Sus esporas se ubican de manera terminal o subterminal. Es grande, lo que estira la membrana de las bacterias, y parecen un huso o una raqueta de tenis.

Formas onduladas (espirales)

Según el número y la naturaleza de los rizos, así como el diámetro de las células, se dividen en tres grupos:
1. Los vibrios (del griego vibrio - me retuerzo, me doblo) tienen una curva que no excede un cuarto de vuelta de la espiral. Por ejemplo, Vibrio (Fig. 1.1.h).

2. Spirilla (del griego speira - rizo): células con un gran diámetro y una pequeña (2-3) cantidad de rizos. Por ejemplo: Spirillium minor (Fig. 1.1. g).

3. Las espiroquetas (del griego speira - rizo, chaita - pelo) son bacterias móviles con forma de espiral.

Formas parecidas a hilos

Existen dos tipos de bacterias filamentosas: las que forman filamentos temporales y las permanentes.

Los filamentos temporales (a veces con ramas) forman bacterias en forma de bastón cuando se alteran las condiciones para su crecimiento o la regulación de la división celular (micobacterias, corinebacterias, así como rickettsias, micoplasmas, muchas bacterias gramnegativas y grampositivas). Cuando se restablece el mecanismo de regulación de la división y las condiciones normales de crecimiento, estas bacterias recuperan su tamaño habitual.

Las formas filamentosas permanentes se forman a partir de células en forma de bastón, conectadas en largas cadenas mediante moco, vainas o puentes (bacterias de azufre, bacterias de hierro).

Para estudiar las propiedades tintóreas de los microorganismos y su morfología se utilizan colorantes de anilina (básicos, ácidos y neutros).

Las pinturas básicas son las más utilizadas: azul de metileno, magenta básica, violeta de genciana, vesuvina, crisoidina, etc. Las pinturas neutras (rojo neutro) y ácidas (eosina) se utilizan con menos frecuencia. A partir de estas pinturas se preparan soluciones alcohólicas, hidroalcohólicas y acuosas. En algunos casos, para aumentar el poder colorante de la solución, se le añaden mordientes, por ejemplo, ácido carbólico, álcali, etc.

Para determinar la forma de las bacterias y su posición relativa en un frotis, se utilizan métodos de tinción simples, es decir, la tinción se realiza con un tinte y el frotis se tiñe con un color. Por ejemplo, azul de metileno. Esta tinción permite identificar mejor la forma de frijol y la disposición en pares de los cocos.

Para estudiar la estructura de una célula bacteriana e identificar las características de su estructura, se utilizan métodos de tinción complejos, que incluyen una serie de tintes, mordientes y sustancias diferenciadoras. Los métodos de tinción complejos incluyen los métodos de Gram, Nesser, Ozheshko, etc.

L.V. Timoschenko, M.V. Chubik