Споры

  • Микробиология

    — наука, изучающая организмы, неразличимые (невидимые) невооруженным глазом, которые за свои микроскопические размеры называют микроорганизмами (микробы).

  • Предметом изучения микробиологии

    является их морфология, физиология, генетика, систематика, экология и взаимоотношения с другими формами жизни. В таксономическом отношении микроорганизмы очень разнообразны.

http://www.zoofirma.ru/

Споры – форма покоящихся грамположительных бактерий. Споры образуются при неблагоприятных условиях существования бактерий (высушивание, дефицит питательных веществ и др.). При этом внутри одной бактерии образуется одна спора. Образование спор способствует сохранению вида и не является способом размножения. Спорообразующие палочковидные аэробные бактерии, у которых размер споры не превышает диаметр клетки, называются бациллами. Спорообразующие палочковидные анаэробные бактерии, у которых размер споры превышает размер бактериальной клетки, называются клостридиями.


Схема образования споры (по Г.Шлегелю). А и Б – образование септы. В и Г – окружение протопласта споры мембраной материнской клетки. Д – формирование кортекса и оболочек споры. Е – схема строения зрелой споры: 1 – цитоплазма с нуклеоидом; 2 – ЦМ споры; 3 – клеточная стенка споры; 4 – кортекс; 5 – внутренняя оболочка споры; 6 – наружная оболочка споры; 7 – экзоспориум.

Процесс спорообразования (споруляция) проходит ряд стадий. Вначале на одном из полюсов бактериальной клетки происходит конденсация нуклеоида и отделение его за счет образования септы. Затем ЦПМ начинает обрастать образовавшийся протопласт споры и возникает складка, состоящая из двух слоев ЦПМ, позднее они сливаются, в результате образовавшаяся предспора оказывается окруженной двойной оболочкой. Между обращенными друг к другу мембранами образуется зародышевая стенка, кортекс, а также расположенные снаружи от мембран наружная и внутренняя оболочки.

Протопласт споры содержит ЦПМ, цитоплазму, хромосому, все компоненты белоксинтезирующей системы и анаэробной энергообразующей системы. Стенка споры непосредственно окружает внутреннюю мембрану и представлена пептидогликаном, из которого формируется клеточная стенка прорастающей клетки. Кортекс – самый толстый слой оболочки споры, чувствительный к лизоциму. Оболочка споры построена из кератиноподобного белка. Плохая проницаемость ее определяет высокую устойчивость споры к действию различных химических веществ. Экзоспорий – липопротеиновая оболочка, содержащая немного углеводов. В состав споры входит дипиколиновая кислота, обусловливающая термоустойчивость споры. Затем вегетативная часть клетки отмирает, и спора сохраняется во внешней среде в течение длительных сроков.

Clostridium tetani. Электронная микроскопия. Стадии образования споры. Н – нуклеоид; СО – споровая оболочка; СПР – спорангий. Х80000.«Авакян А.А., Кац Л.Н., Павлова И.Б. Атлас анатомии бактерий, патогенных для человека и животных. М «Медицина».-1972.-183 с.»

Способность ряда патогенных бактерий образовывать длительно сохраняющиеся во внешней среде споры, обладающие высокой термоустойчивостью, обусловлена низким содержанием воды, повышенной концентрацией кальция, структурой и химическим составом ее оболочки.

В благоприятных условиях споры прорастают, проходя три последовательные стадии: активацию, инициацию, прорастание. При этом из одной споры образуется одна бактерия. Прорастание споры происходит в течение 4-5 ч, в то время как образование споры продолжается 18-20 ч.

Спорообразование, форма и расположение спор в клетке (вегетативной) является видовым свойством бактерии, что позволяет отличать их друг от друга. Форма спор может быть овальной, шаровидной, расположение в клетке – терминальное, т.е. на конце палочки (возбудитель столбняка), субтерминальное – ближе к концу палочки (возбудитель ботулизма) и центральное (сибиреязвенная бацилла).

Споры можно выявить при обычном окрашивании бактериальной клетки в виде не окрашенной области внутри бактериальной клетки и по методу Ожешко.

Споры бактерий

☰

При наступлении для бактерий неблагоприятных условий они способны образовывать споры. Неблагоприятными условиями могут быть отсутствие питательных веществ в среде, изменение ее кислотности, высокие или низкие температуры, пересыхание среды и другое.

Образование спор бактериями — это в первую очередь способ пережить неблагоприятные условия среды. В отличие от других организмов у бактерий спорообразование почти не используется для размножения.

Споры бактерий сохраняют жизнеспособность в весьма неблагоприятных условиях внешней среды. Они способны переживать крайне высокие и низкие температуры, сохранять жизнеспособность на протяжении очень многих лет. Так известны бактерии, споры которых могут прорастать через 1000 лет. У других бактерий споры выдерживают кипячение. Бывает, что споры способны пережить температуру меньше -200 градусов Цельсия.

В те времена, когда жизнь на Земле только появилась, и на ней существовали преимущественно только бактерии, возможно погодные условия могли быстро меняться, становиться весьма суровыми. Чтобы выжить, бактерии эволюционно выработали в себе способность к спорообразованию. На сегодняшний день бактерии могут жить там, где другие организмы выжить не могут.

В спорах бактерий все жизненные процессы почти прекращены, цитоплазмы мало, и она густая. Спора покрыта толстой оболочкой, защищающей ее от разрушающих факторов внешней среды. Однако спора содержит все необходимое (в том числе ДНК бактерии), чтобы в благоприятных условиях прорасти и образовать полноценную бактериальную клетку.

Большинство бактерий образуют споры, которые называют эндоспорами. В основном их образуют палочковидные бактерии. «Эндо» значит «внутри». То есть у большинства бактерий споры образуются внутри клетки. При образовании спор происходит впячивание клеточной мембраны, и внутри бактерии обособляется область — будущая спора. Туда переходит ДНК. Вокруг этой области образуется толстый слой так называемой коры, которая будет защищать спору. С ее внутренней и внешней стороны присутствует мембрана. С внешней стороны от мембраны есть еще несколько оболочек.

У палочковидных бактерий эндоспоры могут образовываться в разных местах клетки. У одних — в середине, у других — ближе к концу, у третьих — у самого края палочки-клетки.

Зеленым цветом обозначена оболочка споры, пространство внутри — цитоплазма

Существуют виды бактерий, которые образуют не эндоспоры, а экзоспоры, цисты и другие формы покоящихся форм. «Экзо» говорит о том, что спора образуется не внутри клетки бактерии, а как бы снаружи от нее. Образование экзоспор происходит путем образования своеобразных почек у клетки. После чего такие почки покрываются толстой оболочкой, превращаются в споры и отделяются.

С помощью спор бактерии не только переживают неблагоприятные условия, но и расселяются, так как споры очень легкие и легко разносятся ветром и водой.

Розовым цветом обозначены бактерии, серо-зеленым — их споры. Видно, что споры меньше бактерий

спор | Определение, типы и примеры

Bacillus megaterium

См. все СМИ

Связанные темы:
акинет анизоспория апланоспора ауксоспора ооспора

Посмотреть весь связанный контент →

спора , репродуктивная клетка, способная развиваться в новую особь без слияния с другой репродуктивной клеткой. Таким образом, споры отличаются от гамет, которые представляют собой репродуктивные клетки, которые должны сливаться парами, чтобы дать начало новой особи.

Споры являются агентами бесполого размножения, тогда как гаметы являются агентами полового размножения. Споры производятся бактериями, грибами, водорослями и растениями.

Бактериальные споры служат в основном покоящейся или бездействующей стадией жизненного цикла бактерий, помогая сохранить бактерию в периоды неблагоприятных условий. Образование спор особенно распространено среди бактерий Bacillus

и Clostridium , некоторые виды которых являются болезнетворными. Многие бактериальные споры очень долговечны и могут прорастать даже после многих лет покоя.

More From Britannica

грибок: спорофоры и споры

У грибов споры выполняют функцию, аналогичную функции семян у растений. Произведенные и выпущенные специализированными плодовыми телами, такими как съедобная часть знакомых грибов, грибковые споры прорастают и превращаются в новые особи при подходящих условиях влажности, температуры и наличия пищи.

Многие крупные водоросли размножаются спорами, а также способны к половому размножению.

Ряд видов красных водорослей образуют моноспоры (нежгутиковые сферические клетки со стенками), которые переносятся водными потоками и при прорастании образуют новый организм. Некоторые зеленые водоросли производят неподвижные споры, называемые апланоспорами, в то время как другие производят подвижные зооспоры, у которых отсутствуют настоящие клеточные стенки и которые несут один или несколько жгутиков. Жгутики позволяют зооспорам плавать в благоприятную среду для развития, тогда как моноспоры и апланоспоры должны полагаться на пассивный транспорт водными потоками.

Среди растений, жизненный цикл которых характеризуется чередованием поколений особей, размножающихся бесполым и половым путем, споры являются репродуктивными агентами бесполого поколения. Споры растений, продуцируемые поколением спорофита (т. Е. Спороносным), дают начало гаплоидному гаметофитному (т. Е. Спороносному) поколению. Споры наиболее заметны у несеменных растений, включая печеночники, роголистники, мхи и папоротники. У этих низших растений, как и у грибов, споры действуют подобно семенам. Как правило, родительское растение выделяет споры локально; спорообразующие органы часто располагаются на нижней стороне листьев. Споры растений, населяющих окраины болот или озер, часто сбрасываются в воду или переносятся дождем и сохраняются в осадках. Распространение ветром является фактором, при котором растения быстро сбрасывают споры.

Среди семенных растений — голосеменных и покрытосеменных — гаплоидные споры гораздо менее заметны. Они не высвобождаются из родительского растения, а скорее прорастают в микроскопические особи гаметофитов, которые полностью зависят от диплоидного растения-спорофита. Голосеменные и покрытосеменные образуют два вида спор: микроспоры, дающие начало мужским гаметофитам, и мегаспоры, дающие начало женским гаметофитам.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​Мелиссой Петруцелло.

Бактериальные эндоспоры | CALS

Микроорганизмы чувствуют изменения в окружающей среде и приспосабливаются к ним. Когда излюбленные питательные вещества исчерпываются, некоторые бактерии могут становиться подвижными, чтобы искать питательные вещества, или они могут производить ферменты для использования альтернативных ресурсов. Одним из примеров экстремальной стратегии выживания, используемой некоторыми грамположительными бактериями с низким G+C, является образование эндоспор. Этот сложный процесс развития часто инициируется в ответ на лишение питательных веществ. Это позволяет бактерии производить бездействующую и высокоустойчивую клетку, чтобы сохранить генетический материал клетки во время сильного стресса.

Эндоспоры могут пережить воздействие окружающей среды, которое обычно убивает бактерию. Эти стрессы включают высокую температуру, сильное УФ-облучение, высыхание, химическое повреждение и ферментативную деструкцию. Необычайные свойства устойчивости эндоспор делают их особенно важными, поскольку многие противомикробные препараты не убивают их. Различные микроорганизмы образуют «споры» или «кисты», но эндоспоры грамположительных бактерий с низким G + C, безусловно, наиболее устойчивы к суровым условиям.

Структура эндоспоры

Устойчивость эндоспоры частично объясняется ее уникальной клеточной структурой. Внешняя белковая оболочка, окружающая спору, обеспечивает большую часть химической и ферментативной устойчивости. Под оболочкой находится очень толстый слой специализированного пептидогликана, называемый корой. Надлежащее формирование коры необходимо для обезвоживания ядра спор, что способствует устойчивости к высокой температуре. Стенка зародышевой клетки находится под корой. Этот слой пептидогликана станет клеточной стенкой бактерии после прорастания эндоспоры. Внутренняя мембрана под стенкой зародышевой клетки является основным барьером проницаемости для нескольких потенциально вредных химических веществ. Центр эндоспоры, сердцевина, существует в очень обезвоженном состоянии и содержит клеточную ДНК, рибосомы и большое количество дипиколиновой кислоты. Это специфичное для эндоспор химическое вещество может составлять до 10% сухого веса споры и, по-видимому, играет роль в поддержании покоя спор. Малые кислоторастворимые белки (SASP) также встречаются только в эндоспорах. Эти белки прочно связывают и конденсируют ДНК и частично отвечают за устойчивость к ультрафиолетовому излучению и химическим веществам, повреждающим ДНК. Другие видоспецифичные структуры и химические вещества, связанные с эндоспорами, включают стебли, кристаллы токсина или дополнительный внешний гликопротеиновый слой, называемый экзоспорией.

Развитие эндоспор

Процесс формирования эндоспор сложен. Модельным организмом, используемым для изучения образования эндоспор, является Bacillus subtilis . Для завершения развития эндоспор требуется несколько часов. Ключевые морфологические изменения в процессе использовались в качестве маркеров для определения стадий развития. Когда в клетке начинается процесс образования эндоспоры, она делится асимметрично (стадия II). В результате образуются два отсека: большая материнская клетка и меньшая передняя спора. Эти две клетки имеют разные судьбы развития. Системы межклеточной коммуникации координируют экспрессию клеточно-специфических генов посредством последовательной активации специализированных сигма-факторов в каждой из клеток. Затем (стадия III) пептидогликан в перегородке разрушается, и предспора поглощается материнской клеткой, образуя клетку внутри клетки. Деятельность материнской клетки и предспоры приводит к синтезу специфических для эндоспор соединений, формированию коры и отложению оболочки (стадии IV+V). Далее следует окончательная дегидратация и созревание эндоспоры (этапы VI+VII). Наконец, материнская клетка разрушается в результате запрограммированной клеточной гибели, и эндоспора высвобождается в окружающую среду. Эндоспора будет оставаться в состоянии покоя, пока не почувствует возвращение более благоприятных условий. [Сигма-фактор — это небольшой белок, который направляет РНК-полимеразу в определенные участки ДНК, чтобы инициировать экспрессию гена. ]

Некоторые симбионты Epulopiscium , подобные рыбе-хирургу, ночью образуют зрелые эндоспоры. Эти споры обладают всеми характерными защитными слоями, характерными для эндоспор B. subtilis , а также содержат большое количество дипиколиновой кислоты. Это самые большие эндоспоры, описанные до сих пор, причем самая большая из них более чем в 4000 раз больше, чем эндоспора Bacillus subtilis .

Образование эндоспор может способствовать поддержанию симбиотической ассоциации между этими Epulopiscium -подобные симбионты и их хозяева-рыбы-хирурги. Поскольку формирование эндоспор совпадает с периодами, когда рыба-хирург не активно питается, клеткам не нужно конкурировать за ограниченное количество питательных веществ, присутствующих в кишечнике ночью. Защитные свойства эндоспор также позволяют им пережить переход к новым хозяевам-рыбам-хирургам. Рыба также может извлечь выгоду из этой взаимосвязи, поскольку она способна поддерживать стабильные микробные популяции, которые помогают пищеварению, и может получать пищевую выгоду от микробных продуктов, высвобождаемых во время гибели материнской клетки и прорастания спор.