Морфология на бактериите – форма, големина, взаимно разположение. Задължителни органели на бактериалната клетка – цитоплазма, ядро, рибозоми.
ГОЛЕМИНАТА на микроорганизмите се определя в микрометри (mm) (1 mm = 0,001 mm или 1 mm = 1000 mm) или в нанометри (nm) (1mm = 1000 nm). Бактериите са с различна големина, като средно големите от тях са в границите от 0,5 – 3,0 mm (ентеробактериите, коринебактериите), но има и гиганти между тях, достигащи от 3—10 до 55 mm (напр. B. anthracis, някои фузобактерии, серобактерии и клостридии). С много малки размери 0,12 – 0,20 mm са M. pneumoniae, H. influenzae и Brucella. Повечето от патогенните бактерии имат размери от 0,2 до 10—15 mm.
ФОРМАТА и взаимното разположение на бактериите е разнообразна и зависи от микробния вид. Поради сравнителното постоянство на морфологичните признаци формите се използват при характеризиране на микробите. Чрез различните методи на микроскопиране са установени три основни форми на бактериите — кълбообразна, пръчковидна и извита. Тези морфологични признаци са твърде вариабилни, даже в рамките на един щам и вид. Поради това те не са сигурни критерии за таксономични цели и не са таксономични категории, а са резултат от прякото микроскопиране на бактериите.
Кълбообразни бактерии. Кълбообразните бактерии, наречени още коки (от гр. kokkos – кълбо, зърно), имат най-често сферична форма. Но се срещат и такива с леко деформирана кълбовидна форма, напр. като пламък на свещ – ланцетовидни (пневмококи), или имат бъбрековидна форма, или на кафени зърна (гонококи, менингококи). Големината на кълбообразните бактерии е от порядъка на 0,5 – 1 – 3 mm.
В зависимост от посоката на делене на клетката и взаимното разположение на отделните клетки, при което коките обикновено остават свързани помежду си, се различават няколко начини на подреждане:
1. Ако клетките след деленето не остават свързани една с друга, а се виждат като отделни клетки, се говори за монококи (Monococcus) (от гр. mono – единичен). В повечето случаи това са сапрофити по човешкото тяло и в околната среда.
2. Когато клетката се дели в една плоскост и след това клетките остават съединени две по две, се говори за диплококи (Diplococcus) (от гр. diploоs – двоен). Такива са пневмококите, които имат ланцетовидна форма, свързани са с заоблената част на клетките и са покрити с обща капсула. Пневмококите са обитатели на назофаринкса, но могат да причинят пневмонии, ангини и други заболявания. Диплококи са гонококите и менингококите, които причиняват съответно гонорея и епидемичен менингит.
3. Стрептококите (Streptococcus) (от гр. streptos – лента, верижка) при деленето на клетките в една плоскост, те остават свързани помежду си, така че образуват по-къси или по-дълги верижки от коки. Електронномикроскопски се установява, че отделните индивиди във верижката са свързани чрез цитоплазмени нишки. Стрептококите са естествени обитатели по кожата и лигавицата, но в някои случаи те могат да причинят различни инфекциозни заболявания.
4. В случаите, когато клетките се делят в различни плоскости, възникват струпвания от клетки, наподобяващи грозд. Оттук идва и тяхното название — стафилококи (Staphylococcus) (от гр. staphylе – грозд). Те са едни от най-често срещаните коковидни бактерии по кожата и лигавиците на човешкия организъм. Но понякога някои от тях предизвикват гнойно-възпалителни процеси у човека и животните.
5. При появяването в делящата се клетка на прегради, разположени в две взаимно перпендикулярни направления, се образуват тетракоките (Tetracoccus) (от гр. tetra – четири). Подредени по четири, те са сапрофити, които са широко разпространени в природата и не предизвикват заболявания у човека.
6. Едновременното делене на клетките в три взаимно перпендикулярни плоскости води до образуването на пакети от клетки (кубични групи), наподобяващи бали. Този тип на делене е характерен за сарцините (Sarcina) (от лат. sarcina, sarciо – вързоп, свързвам). Те са сапрофити, широко разпространени в природата, но могат да предизвикат разваляне на хранителни продукти.
Като правило коките не образуват спори и са неподвижни. Някои от тях образуват капсули. С изключение на найсериите, останалите коки са Грам-положителни клетки.
Пръчковидни бактерии. Това е групата с най-многочислената и разнообразна форма от пръчици с различни размери, очертания и разположение. Тяхната дължина е от 0,4 до 6 mm и с напречен диаметър от около 0,5 mm.
Според класификацията на Lehman и Neumann пръчковидните микроби се делят на същински бактерии в тесен смисъл на думата (от гр. bacterium — пръчица), които не образуват спори (тифни, дизентерийни, коли, чумни и др. бактерии) и бактерии, образуващи спори (спорообразуващи – бацили от лат. bacillus – пръчица), т. е. бацилите са спорообразуващи пръчковидни микроорганизми. В някои случаи спорите променят формата на клетката.
Понятието бактерии се използва за всички неспорообразуващи пръчковидни бактерии – ентеробактерии, туберкулозни, коринебактерии, фузобактерии и т. н. Те могат да имат различна големина, с заострени (фузобактерии), с правилна цилиндрична форма и закръглени (ентеробактерии), или бухалковидно задебелени (дифтериен бактерий), или овоидни (чумен бактерий) краища. Малките пръчици при които дължината незначително надвишава ширината се наричат кокобактерии (cocobacterium) – бруцелни, коклюшни и хемофилни бактерии. Пръчковидните бактерии могат да бъдат Грам-положителни или Грам-отрицателни, някои от тях образуват ресни или капсули. За повечето видове пръчковидни бактерии е характерен полиморфизъм. Клетките могат да бъдат разположени поединично (ентеробактерии), по двойки (диплобактерии), във вид на верижки (стрептобактерии и стрептобацили) или да образуват сравнително дълги нишки.
Спорообразуващите пръчковидни бактерии са известни като бацили. Бацилите от род Bacillus са аеробни с косо отсечени, задебелени или вдлъбнати краища на клетката. Основен представител на този род е причинителят на антракса (Bacillus anthracis). Образуваната ендоспора не увеличава напречния размер на тялото на бацила. Към род Clostridium се отнасят причинителите на тетануса (Clostridium tetani), на газовата гангрена и на ботулизма (Clostridium botulinum). Ендоспората при бацилите от този род води до задебеляване мястото на нейното образуване. Бацилите са Грам-положителни, но в стари култури могат да бъдат и Грам-отрицателни. Някои от тях имат ресни, а други капсули.
Извити бактерии. Извитите бактерии имат също разнообразна форма. Те се различават по броя на извивките и по дължината на клетката. Тяхната дължина варира от 1 – 3 до 5 – 30 mm, и диаметър 0,5 – 1 mm. Те са Грам / – /, киселинноустойчиви спираловидни бактерии с различен брой извивки, които варират от 1 до 15 – 20. В зависимост от техния брой, извитите бактерии се разделят на следните групи:
Вибриони (vibrio – трептя). Тези бактерии притежаващи една извивка. Тяхната дължина е от 1,5 до 3,0 mm, а диаметъра около 0,5 mm. Някои от представителите от тази група са подвижни с наличието на една ресна (напр. причинителят на холерата – Vibrio cholerae).
Спирили. Бактерии с 2 – 3 до 6 извивки и по-голяма дължина (0,5 – 5 mm и диаметър – от 0,2 до 0,8 mm). Наименованието им произлиза от гр. speira – извивка. Някои от тях имат полярно разположени ресни (амфи- или лофотрихи). Към тази група се отнасят Spirillum minus, кампилобактер и хеликобактер.
Спирохети (от гр. speira – извивка и chaite – дълъг косъм). Те са с различна дължина, а техните извивки са от 6 до 20 на брой и с различна форма. В зависимост от броя и формата на извивките се различават:
- borrelia (на името на френския учен A. Borrel). Бактериите са с най малък брой неправилни извивки с дължина от 3,0 до 20 mm и ширина от 0,2 до 0,3 mm.
- treponema (trepo – въртя и nema – нишка) Извивките са правилни, като зъби на трион, а техния брой е от 10 до 20.
- leptospira лептоспири (leptos – тънък и speira – извивка). Бактериите имат формата на размотано въже, с множество извивки и закривени краища.
Спирохетите не притежават класически ресни, а тяхната подвижност се осъществява от т. н. осеви (аксиални) филаменти.
Някой от спираловидните представители причиняват тежки заболявания у човека — сифилис, холера, възвратен тиф и др.
Структура на бактериалната клетка.
Бактериалната клетка въпреки относителната простота в устройството си както клетките на по-висшите животински и растителни организми е съставена от т. нар. съществени и несъществени органели.
Съществени органели, без които клетката не може да съществува са:
1. Цитоплазма;
2. Бактериално ядро (нуклеоид);
3. Рибозоми;
4. Мезозоми;
5. Клетъчна обвивка.
Несъществени органели са:
1. Цитоплазмени включвания;
2. Фимбрии (пили);
3. Ресни;
4. Капсула;
5. Спори.
Съществени органели:
ЦИТОПЛАЗМА. Цитоплазмата на бактериите е по-просто устроена от тази на еукариотните клетки. В нея не се доказват митохондрии и микротубули, липсват ендоплазматичен ретикулум и апарат на Голджи. Представлява колоидна система, с дребнозърнеста структура, което се дължи на наличието на рибозоми и вътреклетъчни включвания. В цитоплазмата се наблюдават две области: ядрена област, в която е разположена бактериалната хромозома и аморфен матрикс, в който са разположени рибозомите, различни включвания, плазмиди, фаги, неорганични вещества и метаболити. Съставът на цитоплазмата се мени в зависимост от възрастта на клетката, средата в която се развива, вида на микроба и др. В цитоплазмата протичат основните метаболитни процеси — биосинтезата на белтък, образуването на повечето малки молекули (аминокиселини, пурини, пиримидини и пр.), някои катаболитни процеси и т.н.
ЯДРО (нуклеоид). Бактериалното ядро няма ядрена мембрана (затова се нарича още и нуклеоид), не съдържа хромозоми по типа на еукариотните клетки, няма хистони и не се дели чрез митоза. Един нуклеоид съдържа една макромолекула на ДНК, която е двойно спирална и пръстеновидна. В нея са разположени всички гени определящи белезите на клетката.
РИБОЗОМИ. На ултратънки срези на бактериалната клетка рибозомите изглеждат като зърнисти структури, намиращи се в цитоплазмата. Подобно на рибозомите в еукариотните клетки, така и в бактериите те имат белтъкосинтезираща функция, като са включени във всички фази на белтъчния синтез: инициация, елонгация и терминация. Рибозомите са нуклеопротеидни комплекси, изградени са само от рРНК и протеини. Съдържат до 90% от РНК на бактериалната клетка. Имат сферична форма с диаметър от 20 nm. Всички рибозоми (монозоми) се състоят от две субединици – малка и голяма.
МЕЗОЗОМИ. Тези структурни единици представляват сложни вгъвания (инвагинации) на цитоплазмената мембрана в цитоплазмата. Наблюдават се при повечето Грам-положителни бактерии. По своя строеж се различават ламелни, везикулозни и тръбести, които се локализират до ядрения материал, като се свързват с ДНК и участват в репликацията и разделянето на хромозомата, в делението на клетката, спорообразуването, синтезата на клетъчната стена и биологичното окисление. Не липсват и данни, които посочват, че мезозомите са артефактни образования в клетката.
