Wykonał: Ireneusz Chmiel

 

 

Przetrwalniki- formy 
spoczynkowe umożliwiające 
organizmom przetrwanie 
niekorzystnych dla nich 
warunków (susza, niskie 
temperatury). 

 

 

1. klasyczne endospory (endospory) 

2. Inne formy przetrwalne:

 egzospory

 cysty

 miksospory 

 

 

• powstają wewnątrz komórki bakteryjnej, z której są uwalniane 
• prowadzą do tzw. pauzy metabolicznej („śpiączka” bakteryjna) 
• niezwykle odporne na czynniki fizyczne (np. UV, czy godzinne 
gotowanie w temp. 100°C, stąd gotowanie nie starczy dla 
sterylizacji, 
• mogą przeżyć setki lat, 
• tworzą je tylko laseczki bakterii Gram+ z rodzaju Bacillus 
(tlenowe) i Clostridium (beztlenowe), jest jak na razie jeden 
wyjątek: Coxiella burnetti = Gram– riketsja powodująca 
odzwierzęcą gorączkę Q dotyczącą zapalenia płuc i opon 
mózgowo-rdzeniowych

 

 

Endospory w mikroskopie optycznym można łatwo rozpoznać 
dzięki temu, że silnie załamują światło, podobnie jak odwodnione 
białka. W sporze bowiem zawarta jest prawie cała sucha masa 
komórki macierzystej , chociaż jej objętość jest dziesięć razy 
mniejsza.

W przypadku wątpliwości, czy mamy do czynienia z endosporami, 
należy zastosować odpowiednia metodę barwienia. Jeśli 
utrwalony preparat bakterii zabarwimy na gorąco fuksyną 
karbolową, to endospory przyjmą ten barwnik i nie odbarwią się 
po przemyciu etanolem.

 

 

Endospory powstają wewnątrz komórki bakteryjnej, a proces ich 
tworzenia rozpoczyna się od nagromadzenia substancji białkowej, 
czemu towarzyszy wzrost współczynnika załamania światła. W ciągu 
pierwszych 5 godzin sporulacji większość białek komórki 
macierzystej ulega rozkładowi. Wytwarzany jest kwas dipikolinowy, 
związek swoisty tylko dla endospor, nie występujący w komórkach 
wegetatywnych. Jest umiejscowiony w protoplastach.

 

 

Sporulacja zaczyna się specyficznym, nierównym 
podziałem komórki. Na skutek przewężania błony 
cytoplazmatycznej następuje oddzielenie części 
protoplastu od komórki macierzystej. Protoplast 
endospory zostaje stopniowo otoczony przez błonę 
cytoplazmatyczną komórki macierzystej. W wyniku tego 
protoplast spory jest już otoczony dwiema błonami 
cytoplazmatycznymi, które biorą udział w syntezie ściany 
przetrwalnika. Błona protoplastu spory syntetyzuje na 
zewnątrz ścianę komórkową przyszłej kiełkującej spory, a 
błona pochodząca z komórki macierzystej syntetyzuje do 
wewnątrz korteks.

U nielicznych bakterii (np. Bacillus cereus) komórka 
macierzysta tworzy jeszcze jedną, dodatkową, luźna 
osłonę polipeptydową- egzosporium. Osłony, z powodu 
wielowarstwowej budowy, mogą stanowić do 50% 
objętości bądź też suchej masy dojrzałej endospory.

 

 

Sporulacja przebiega według następującego schematu: 

•I stadium – uwypuklenie błony cytoplazmatycznej do wnętrza 
komórki. Tworzy się przegroda 

•II stadium – DNA dzieli się na genofor sporangium i genofor 
prespory 

•III stadium – DNA prespory zostaje oddzielone i otoczone dwiema 
błonami cytoplazmatycznymi 

•IV stadium – wewnętrzna błona tworzy ścianę komórkową 
przetrwalnika, a zewnętrzna daje do środka korteks 

•V stadium – zakończenie formowania korteksu i osłon białkowych 

•VI stadium – osłonki stają się nieprzepuszczalne i ciepłoodporne, 
silne załamywanie światła, ustanie metabolizmu i wejście w stan 
anabiozy 

•VII stadium – uwolnienie endospory spowodowane lizą sporangium 

 

 

Schemat powstawania endospory

a i b : wytwarzanie przegród

c – e : tworzenie prespory

 

 

Morfologiczne i fizjologiczne zmiany 

zachodzące w komórkach bakterii 

tlenowych podczas wytwarzania 

endospor

Proces zaczyna się z chwilą wyczerpania glukozy (czas 
zerowy). Powstawanie endospor można śledzić na 
podstawie przyrostu zawartości wapnia i kwasu 
dipikolinowego, jak również dzięki wzrastającej oporności 
na działanie wysokiej temperatury i zmianom 
współczynnika światła. Zmianom biochemicznym można 
przyporządkować zmiany morfologiczne

.

 

 

 

 

W dogodnych warunkach pokarmowych wegetatywne komórki 
laseczek mogą przez czas nieogranicznony rozmnażać się przez 
podział. Dopiero brak substancji odżywczych lub nagromadzenie 
produktów przemiany materii prowadzi do tworzenia się spor. 
Przetrwalniki powstają więc tylko w pewnych określonych 
warunkach sprzyjających temu procesowi, z tym że wysuszanie 
nie powoduje powstawania endospor.

Tworzenie endospor jest więc zapoczątkowane brakiem 
odpowiednich substratów w środowisku.

 

 

Indukcja sporulacji zachodzi w ciągu kilku godzin. 
Jeżeli do zawiesiny komórek Bacillus cereus w ciągu 
pierwszych 5 godzin po przeniesieniu ich do wody 
dodamy glukozę, to nie dochodzi do wytwarzania 
endospor, a więc dodana glukoza hamuje 
sporulację. Jeśli jednak glukozę dodamy po okresie 
dłuższym niż 6 godzin , to nie zahamuje ona 
procesu wytwarzania przetrwalników. Indukcja 
sporulacji jest nieodwracalna i około 90% komórek 
wytworzy endospory między dziesiąta a trzynastą 
godziną po przeniesieniu do wody. Sporulacja jest 
zatem regulowana przez czynniki środowiskowe.

 

 

Przykłady wytwarzających endospory :

a) Bacillus anthracis (laseczka wąglika – wykorzystywana 
swego czasu jako broń biologiczna w listach) 

• posiada otoczkę polipeptydową 
• jest to „mistrz” w wytwarzaniu przetrwalników 
• endospora w kształcie „kija bambusowego” położona 
centralnie (dzięki zastosowaniu met. Mellera jest koloru 
czerwonego, nie barwi się w met. Grama, stąd określenie, że 
ma strukturę twardą)

 

 

 

 

b) Clostridium tetani (laseczka tężca) 

• długie, dość wąskie leseczki 
• bardzo łatwo możemy ulec zakażeniu chociażby przez 
ukłucie igłą 
• szczepionki należy przyjmować co 8-10 lat 
• są urzęsione perytrychalnie 
• endospora ułożona terminalnie w kształcie owalnym,  
wewnątrzkomórkowo (przypomina „główkę od szpilki”) 

 

 

c) Clostridium botulinum (laseczka jadu kiełbasianego) 

• posiada subterminalnie, owalnie ułożoną endosporę 
(przypomina „rakietę tenisową”) 
• powoduje zaburzenia widzenia, trudności w mówieniu, 
połykaniu, śmierć – porażenie ośrodka oddechowego, 
zatrzymanie akcji serca 
• formy urzęsione 

 

 

d) Clostridium perfringens (laseczka zgorzeli gazowej) 

• subcentralne ułożenie endospory 
• nie ma urzęsienia 
• wytwarza 12 toksyn 
• odpowiedzialna za zatrucia pokarmowe i zgorzel 

 

 

e) Clostridium difficile 

• występuje w przewodzie pokarmowym, produkuje dwie toksyny 

• odpowiedzialna za biegunkę poantybiotykową w łagodniejszej 
postaci (zespół AAD), a w cięższej rzekomobłoniaste zap. jelita 
grubego, które nie leczone kończy się śmiercią (zespół PMC) 
• posiada dwie endospory

 

 

 

 

Budowa endospory: 

Endosporę można podzielić na trzy zasadnicze 

przedziały:

 

   1. Najbardziej wewnętrzną warstwę stanowi 

protoplast 

–  znajduje się w nim chromosom bakteryjny, 

rybosomy oraz zagęszczona cytoplazma 

 
– znajduje się tu również kw. dipikolinowy (DPA) 

związany z Ca2+ zapewniający twardość i 

odporność przed wysokimi temperaturami. Tego 

kwasu  nie posiadają bakterie i egzospory. 

 
– zawiera też krótkie, niskocząsteczkowe, 

kwasorozpuszczalne białka

 

 

2. Kolejna część to warstwa korowa (tzw. kora endospory) 

• zbudowana z peptydoglikanu ale różniącego się od tego 
znajdującego się w ścianie bakteryjnej ze względu na niskie 
usieciowanie 

• obecność enzymu GSLE – niezbędny do germinacji 
(kwitnienia, powrotu do formy metabolicznej), jest to 
amidaza, która hydrolizuje korę endopory umożliwiając 
uwolnienie protoplastu endospory przy germinacji 

• amidozy, hydrolazy potrzebne dla umocnienia nowej 
kom. bakt. 

3. Zewnętrznie znajduje się płaszcz spory (tzw. płaszcz 
białkowy) 

• zbudowany z kreatynopodobnego białka 

4. ostatnia warstwa, nie zawsze występująca, pokrywa 
całość – lipoproteinowa błona zewnętrzna 

 

 

1. 

Cy

- cytoplazma  2. 

Cm

- błona cytoplazmatyczna  3. 

Zw

 – ściana 

komórkowa komórki wegetatywnej  4. 

Ri

 – korteks  5. 

iSh

- 

wewnetrzna osłona spory  6. 

aSh

 – zewnętrzna osłona spory  7. 

Esp

 - egzosporium

 

 

Zniszczenie endospor może nastąpić :

• przy zastosowaniu autoklawu (121°C, 1 atm., 
30 min.) 

• lub suszarki (180°C, 30 min.) 

• w wypadku spalenia bakterii (dlatego w czasie 
epidemii palono dobytek tych, którzy chorowali)

 

 

-Dojrzałe endospory nie wykazują dostrzegalnego 
metabolizmu 

-są bardzo odporne na ogrzewanie, promieniowanie i czynniki 
chemiczne. 

-Ich ciepłooporność wynika z małej zawartości wody.

-spory Bacillus megaterium zawierają np. 15% wody, a więc 
w przybliżeniu tyle co wełna lub sucha kazeina.

-bardzo odporne na wysoka temperaturę są też zliofilizowane 
komórki wegetatywne, a ciepłooporność endospor wydaje się 
proporcjonalna do zawartości w nich kwasu dipikolinowego.

 

 

-Większa odporność  przetrwalników niż komórek 
wegetatywnych na promieniowanie jest w przybliżeniu 
proporcjonalna do liczby mostków dwusiarczkowych w 
zewnętrznych warstwach białkowych.

-Osłony endospor zawierają głownie białko bogate w 
cysteinę, podobne do kreatyny.

-odporność chemiczna spor wynika z nieprzepuszczalności 
ich osłon dla wielu związków chemicznych

 

 

Spora może zachować swoją żywotność i ciepłooporność przez szereg 
lat. W korzystnych jednak warunkach w ciągu kilku minut ulega 
nabrzmieniu, staje się przepuszczalna dla rozcieńczonych barwników i 
traci ciepłooporność. Proces przejścia ze „śpiącej” postaci spory w 
komórkę wegetatywną nazwany jest kiełkowaniem. W okresie 
spoczynkowym zachodzą powolne, trudne do wykrycia zmiany 
przygotowujące endosporę do kiełkowania- tzw. AKTYWACJA 
FIZJOLOGICZNA. Mogą ją przyspieszyć: podwyższona temp., czynniki 
chemiczne, mechaniczne, a także pH od 4,5 do 8,5. Jeżeli zaistnieją 
pewne niekorzystne warunki następuje powrót do stanu spoczynkowego- 
REWERSJA AKTYWIZACJI.

 

 

 

 

Faza pierwsza przebiega w 

ciągu kilku minut i 

charakteryzuje się: 

• utrata odpornośći

• zdolnością silnego załamywania 

światła

• podatnością na barwienie i 

uwalnianie pewnych substancji do 
środowiska

 

 

Faza druga trwa dłużej i 

wyróżnia się w niej 

następujące stadia:

nabrzmienie spory

Rozerwanie osłon

Rozpuszczenie warstwy korowej

 

 

 pozostała warstwa spory staje 
się ścianą komórki wegetatywnej, 
która wyrasta, wydłuża się i dzieli. 
Procesowi temu towarzyszy 
aktywacja procesów syntezy 
składników

 

 

 

 

• Biegunowe 

kiełkowanie spory 
bakterii z rodzaju 
Clostridium (z 
egzosporium)

 

 

• Biegunowe 

kiełkowanie 
endospory Bacillus 
megaterium, 
płaszcz spory 
pozostał 
przyczepiony.

 

 

• Boczne 

kiełkowanie spor 
bakterii z rodzaju 
Bacillus:

a) Bacillus cereus
b) Bacillus subtilis

 

 

W postaci endospor bakterie mogą przetrwać w stanie 
uśpienia metabolicznego długi okres. W glebie przylegającej 
do roślin przechowywanych w herbarium Kew Gardens 
(Anglia) pozostających przez 200-320 lat w stanie 
wysuszonym wykazano obecność nielicznych zdolnych do 
zycia endospor  B. subtilis i B. licheniformis. W próbkach 50-
100 letnich stwierdzono również obecność B.coagulans i B. 
circulans. Na podstawie podobnych badań wykazano, że w 
ciagu 50 lat przechowywania suchych prób gleby 90% 
endospor utraciło żywotność. Jednak nawet po upływie 1000 
lat w 1 tonie suchej gleby można jeszcze znaleźć zdolne do 
życia spory.

 

 

Endospory wykazują największą odporność na ciepło, wysychanie, 
promieniowanie i czynniki chemiczne. Nieliczne bakterie posiadają 
innego rodzaju formy przetrwalne tzw. Egzospory. Istnienie egzospor 
stwierdzono jedynie u bakterii wykorzystujących metan, 
methylosinus trichosporium.
 inaczej zwane gonidiami 
 mówimy, że są to formy odpowiadające przetrwalnikom, ale 
powstają na zewnątrz komórki 
 są odporne na suszę (brak wody), czynniki środowiskowe, brak 
pożywienia, ale nie odporne na wysoką temperaturę
 są formą adaptacji do niekorzystnych warunków środowiskowych

 

 

Niektóre bakterie tworzą okrągłe, grubościenne komórki 
zwane cystami. Powstają one, gdy zostaną wyczerpane 
składniki odżywcze. W cystę zostaje przekształcona cała 
cylindryczna komórka wegetatywna, a nie tylko jej część, 
jak przy tworzeniu endospor. Cysty gatunków należących 
do rodzaju Azotobacter i Methylocystis są odporne  na 
wysychanie, mechaniczne naprężenia i promieniowanie, 
ALE NIE NA CIEPŁO. 

Podobna przemiana cylindrycznych komórek 
wegetatywnych rodzaju Myxococcus i Sporocytophaga 
zachodzi przy tworzeniu miskospor.

 

 

Komórki rodzaju Arthrobacter (A. globiformis) są 
pleomorficzne. W obecności dużej ilości substratów tworzą 
komórki cylindryczne; gdy substraty zostają wyczerpane, 
komórki staja się kokoidalne.

Arthrobacter należy do tych bakterii, które mogą przetrwać 
pewien okres w stanie wysuszenia, np.. W wyschniętej glebie. 
Nieznane jest jednak u tego rodu żadne zróżnicowanie 
strukturalne.
   

 nieprawdziwe, nietypowe – stanowią pewien odpowiednik 
formy egzosporalnej [nie są to typowe przetrwalniki] 
 

 są to przemijające formy komórek, stabilne przez około 30 
dni, odporne na warunki środowiskowe fizyczne i chemiczne 
 

 giną w temp. 80°C po 10 min. 
 

 powstają w warunkach „stresowych” dla bakterii (np. pełny 
dostęp tlenu w wypadku bakterii aerofobnych, braku substancji 
odżywczych) 

tworzą formy ziarenkowate (kokoidalne) z rzęskami lub bez 

 

 

I.

Grame-Cook K., Kilington R., Nicklin J.: 
Mikrobiologia, krótkie wykłady, pod 
redakcją: Markiewicz Zdzisław, Wyd.2. 
Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 
2006

II. Kunicki-Goldfinger Władysław: Życie 

balterii,Wyd.2. Polskie Wydawnictwo 
Naukowe. Warszawa 1971.

III. Schlegel G. Hans: Mikrobiologia ogólna, pod 

redakcją Markiewicz Zdzisław, Wyd2. 
Wydawnictwo naukowe PWN. Warszawa 
2004

IV. Szynkiewicz Zbigniew: Mikrobiologia, Wyd.1. 

Państwowe Wydawnictwo Naukowe. 
Warszawa 1975