PRZETRWALNI

PRZETRWALNI

KI

KI

Anna

Anna

Pordzik

Pordzik

Przetrwalniki

Przetrwalniki

to formy

to formy

zabezpieczające gatunek bakterii w

zabezpieczające gatunek bakterii w

niekorzystnych warunkach przed

niekorzystnych warunkach przed

wyginięciem. Tylko niektóre bakterie

wyginięciem. Tylko niektóre bakterie

wykazują zdolność do tworzenia tych

wykazują zdolność do tworzenia tych

form. Przetrwalnik powstaje

form. Przetrwalnik powstaje

wewnątrz komórki, zwykle jeden

wewnątrz komórki, zwykle jeden

.

.

Klasyfikacja bakterii

Klasyfikacja bakterii

przetrwalnikujących

przetrwalnikujących

Bakterie przetrwalnikujące są

Bakterie przetrwalnikujące są

gramdodatnie, mogą być okrągłe lub

gramdodatnie, mogą być okrągłe lub

owalne. Większość z nich to bakterie

owalne. Większość z nich to bakterie

ruchliwe o urzęsieniu

ruchliwe o urzęsieniu

perytrychalnym (rzęski na całej

perytrychalnym (rzęski na całej

powierzchni ciała). Gatunki z rodzaju:

powierzchni ciała). Gatunki z rodzaju:

-

-

Bacillus

Bacillus

są bezwzględnymi lub

są bezwzględnymi lub

względnymi tlenowcami.

względnymi tlenowcami.

-

-

Clostridium

Clostridium

i

i

Desulfotomaculum to

Desulfotomaculum to

przetrwalnikujące beztlenowce.

przetrwalnikujące beztlenowce.

Przetrwalniki mogą być umieszczone w

Przetrwalniki mogą być umieszczone w

środku lub przy końcu komórki.

środku lub przy końcu komórki.

U rodzaju

U rodzaju

Bacillus

Bacillus

komórka

komórka

w czasie przetrwalnikowania

w czasie przetrwalnikowania

zachowuje swój kształt, a u

zachowuje swój kształt, a u

rodzaju

rodzaju

Clostridium

Clostridium

komórka

komórka

ulega rozszerzeniu w

ulega rozszerzeniu w

miejscach powstawania

miejscach powstawania

przetrwalnika, w związku z

przetrwalnika, w związku z

czym powstaje

czym powstaje

charakterystyczny kształt

charakterystyczny kształt

komórki – wrzeciono z

komórki – wrzeciono z

przetrwalnikiem w środku

przetrwalnikiem w środku

lub buława z

lub buława z

przetrwalnikiem na biegunie

przetrwalnikiem na biegunie

komórki.

komórki.

Rys. Sposoby rozmieszczania

Rys. Sposoby rozmieszczania

przetrwalników w komórce bakteryjnej: a)

przetrwalników w komórce bakteryjnej: a)

Bacillus,

Bacillus,

b)

b)

Clostridium- wrzeciono

Clostridium- wrzeciono

, c)

, c)

Clostridium

Clostridium

-buława

-buława

Formy przetrwalnikowe są

Formy przetrwalnikowe są

bardzo odporne na niekorzystne

bardzo odporne na niekorzystne

wpływy otoczenia np. na

wpływy otoczenia np. na

działanie wysokiej temperatury

działanie wysokiej temperatury

(przetrwalniki niszczy dopiero

(przetrwalniki niszczy dopiero

zabieg sterylizacji). W warunkach

zabieg sterylizacji). W warunkach

korzystnych przetrwalnik kiełkuje

korzystnych przetrwalnik kiełkuje

i daje początek nowej komórce.

i daje początek nowej komórce.

Endospory

Endospory

– są to spoczynkowe,

– są to spoczynkowe,

przetrwalnikowe formy bakterii,

przetrwalnikowe formy bakterii,

nieprawidłowo nazywane zarodnikiami,

nieprawidłowo nazywane zarodnikiami,

charakteryzujące się znacznym stopniem

charakteryzujące się znacznym stopniem

odwodnienia zawartej w nich cytoplazmy

odwodnienia zawartej w nich cytoplazmy

oraz grubymi i wielowarstwowymi

oraz grubymi i wielowarstwowymi

osłonami. Umożliwiają bakteriom

osłonami. Umożliwiają bakteriom

przetrwanie skrajnie niekorzystnych

przetrwanie skrajnie niekorzystnych

warunków (brak wody i substancji

warunków (brak wody i substancji

odżywczych), wysoka i niska temperatura,

odżywczych), wysoka i niska temperatura,

wysychanie, promienie UV, niekorzystne

wysychanie, promienie UV, niekorzystne

pH.

pH.

Endospory występują u niektórych bakterii

Endospory występują u niektórych bakterii

(

(

Bacillus

Bacillus

,

,

Clostridium, Sporosarcina

Clostridium, Sporosarcina

), głównie

), głównie

Gram-dodatniech. Powrót endospor do życia,

Gram-dodatniech. Powrót endospor do życia,

czyli kiełkowanie przetrwalnika, polega na

czyli kiełkowanie przetrwalnika, polega na

pobraniu wody, rozerwaniu ściany i

pobraniu wody, rozerwaniu ściany i

utworzeniu normalnej komórki wegetatywnej.

utworzeniu normalnej komórki wegetatywnej.

Tylko ciepłooporne endospory zachowują

Tylko ciepłooporne endospory zachowują

żywotność i mogą kiełkować po wysianiu ich

żywotność i mogą kiełkować po wysianiu ich

na odpowiednie podłoże. Proces kiełkowania

na odpowiednie podłoże. Proces kiełkowania

jest zależny od obecności glukozy,

jest zależny od obecności glukozy,

aminokwasów, nukleozydów lub innych

aminokwasów, nukleozydów lub innych

substancji.

substancji.

W procesie kiełkowania zachodzą głębokie zmiany

W procesie kiełkowania zachodzą głębokie zmiany

fizjologiczne: wzrasta gwałtownie intensywność

fizjologiczne: wzrasta gwałtownie intensywność

oddychania i aktywność enzymatyczna, wydzielone

oddychania i aktywność enzymatyczna, wydzielone

są aminokwasy, kwas dipikolinowy i peptydy; utrata

są aminokwasy, kwas dipikolinowy i peptydy; utrata

suchej masy spory wynosi 25-30%.

suchej masy spory wynosi 25-30%.

Kiełkujące endospory.

Kiełkujące endospory.

1.biegunowe kiełkowanie

1.biegunowe kiełkowanie

spory bakteryjnej z rodzaju

spory bakteryjnej z rodzaju

Clostridium.

Clostridium.

2.biegunowe kiełkowanie

2.biegunowe kiełkowanie

endospory

endospory

Bacillus

Bacillus

megaterium.

megaterium.

Płaszcz spory

Płaszcz spory

pozostał przyczepiony

pozostał przyczepiony

.

.

3.boczne kiełkowanie spor

3.boczne kiełkowanie spor

bakterii z rodzaju

bakterii z rodzaju

Bacillus (a)

Bacillus (a)

B. cereus (b) B. subtilis.

B. cereus (b) B. subtilis.

Wykrywanie endospor

Wykrywanie endospor

Endospory w mikroskopie optycznym można

Endospory w mikroskopie optycznym można

łatwo rozpoznać ponieważ silnie załamują

łatwo rozpoznać ponieważ silnie załamują

światło i zawierają one dużą ilość

światło i zawierają one dużą ilość

materiału bogatego w białko,

materiału bogatego w białko,

skondensowanego w małej objętości.

skondensowanego w małej objętości.

W przypadku wątpliwości czy mamy do

W przypadku wątpliwości czy mamy do

czynienia z endosporami, należy

czynienia z endosporami, należy

zastosować odpowiednią metodę

zastosować odpowiednią metodę

barwienia. Jeśli utrwalony preparat bakterii

barwienia. Jeśli utrwalony preparat bakterii

zabarwimy na gorąco fuksyną karbolową

zabarwimy na gorąco fuksyną karbolową

to endospory przyjmą ten barwnik i nie

to endospory przyjmą ten barwnik i nie

odbarwią się po przemyciu etanolem, ani

odbarwią się po przemyciu etanolem, ani

1M kwasem octowym, odbarwią się

1M kwasem octowym, odbarwią się

natomiast komórki wegetatywne.

natomiast komórki wegetatywne.

Tworzenie endospor

Tworzenie endospor

Endospory powstają wewnątrz komórki

Endospory powstają wewnątrz komórki

bakteryjnej, a proces ich tworzenia

bakteryjnej, a proces ich tworzenia

rozpoczyna się od nagromadzenia

rozpoczyna się od nagromadzenia

substancji białkowej. Proces tworzenia

substancji białkowej. Proces tworzenia

endospory nazywamy

endospory nazywamy

sporulacją.

sporulacją.

Głównym czynnikiem nadającym

Głównym czynnikiem nadającym

przetrwalnikom ich odporność na wysokie

przetrwalnikom ich odporność na wysokie

temperatury jest kwas dipikolinowy (DPA)

temperatury jest kwas dipikolinowy (DPA)

który występuje tylko w przetrwalnikach

który występuje tylko w przetrwalnikach

(prostoplastach endospor).

(prostoplastach endospor).

Schemat powstawania i budowy dojrzałej endospory.

Schemat powstawania i budowy dojrzałej endospory.

(a) i (b) wytwarzanie przegród, (c) –

(a) i (b) wytwarzanie przegród, (c) –

(d)tworzenie prespory , (f) dojrzała spora. Oznaczenia: Cy – cytoplazma, Cm - błona cytoplazmatyczna,

(d)tworzenie prespory , (f) dojrzała spora. Oznaczenia: Cy – cytoplazma, Cm - błona cytoplazmatyczna,

Zw - ściana komórki wegetatywnej, Ri – korteks (najgrubsza

Zw - ściana komórki wegetatywnej, Ri – korteks (najgrubsza

warstwa osłaniająca przetrwalnik

warstwa osłaniająca przetrwalnik

bakteryjny), iSh - wewnętrzna osłona spory, aSh - zewnetrzna osłona spory, Esp – egzosporium.

bakteryjny), iSh - wewnętrzna osłona spory, aSh - zewnetrzna osłona spory, Esp – egzosporium.

Sporulacja zaczyna się nierównym podziałem komórki. Na

Sporulacja zaczyna się nierównym podziałem komórki. Na

skutek przewężenia błony cytoplazmatycznej następuje

skutek przewężenia błony cytoplazmatycznej następuje

oddzielenie części prostoplastu od komórki macierzystej.

oddzielenie części prostoplastu od komórki macierzystej.

Między obu prostoplastami nie dochodzi jednak do

Między obu prostoplastami nie dochodzi jednak do

utworzenia ściany komórkowej. Prostoplast zostaje

utworzenia ściany komórkowej. Prostoplast zostaje

otoczony przez błonę cytoplazmatyczną komórki

otoczony przez błonę cytoplazmatyczną komórki

macierzystej. Wewnętrzna błona tworzy ścianę komórkową

macierzystej. Wewnętrzna błona tworzy ścianę komórkową

przetrwalnika, a zewnętrzna daje do środka korteks.

przetrwalnika, a zewnętrzna daje do środka korteks.

Okres przeżywania

Okres przeżywania

endospor

endospor

W postaci endospor bakterie mogą

W postaci endospor bakterie mogą

przetrwać w stanie uśpienia

przetrwać w stanie uśpienia

metabolicznego długi okres. Na podstawie

metabolicznego długi okres. Na podstawie

badań wykazano że w ciągu 50 lat

badań wykazano że w ciągu 50 lat

przechowywania suchych prób gleby 90%

przechowywania suchych prób gleby 90%

endospor utraciło zywotnośc. Jednak

endospor utraciło zywotnośc. Jednak

nawet po upływie 1000 lat w 1 tonie

nawet po upływie 1000 lat w 1 tonie

suchej gleby można jeszcze znaleźć zdolne

suchej gleby można jeszcze znaleźć zdolne

do życia spory.

do życia spory.

Inne formy przetrwalne (cysty,

Inne formy przetrwalne (cysty,

egzospory, miksospory)

egzospory, miksospory)

Endospory wykazują największą ze wszystkich form

Endospory wykazują największą ze wszystkich form

przetrwalnych odporność na ciepło, wysychanie ,

przetrwalnych odporność na ciepło, wysychanie ,

promieniowanie i czynniki chemiczne. Nieliczne

promieniowanie i czynniki chemiczne. Nieliczne

posiadają jednak innego rodzaju formy przetrwalne:

posiadają jednak innego rodzaju formy przetrwalne:

cysty i egzospory

cysty i egzospory

.

.

Istnienie egzospor stwierdzono jedynie u bakterii

Istnienie egzospor stwierdzono jedynie u bakterii

wykorzystującej metan,

wykorzystującej metan,

Methylosinus trichosporium.

Methylosinus trichosporium.

Niektóre bakterie tworzą okrągłe, grubościenne komórki

Niektóre bakterie tworzą okrągłe, grubościenne komórki

zwane cystami. Powstają one, gdy zostaną wyczerpane

zwane cystami. Powstają one, gdy zostaną wyczerpane

składniki odżywcze. W cystę zostaje przekształcona cała

składniki odżywcze. W cystę zostaje przekształcona cała

cylindryczna komórka wegetatywna, a nie tylko jej część,

cylindryczna komórka wegetatywna, a nie tylko jej część,

jak przy tworzeniu endospory. Cysty gatunków

jak przy tworzeniu endospory. Cysty gatunków

należących do rodzaju

należących do rodzaju

Azotobacter i Methylocystis

Azotobacter i Methylocystis

są

są

odporne na wysychanie,

odporne na wysychanie,

mechaniczne naprężanie i

mechaniczne naprężanie i

promieniowanie, ale nie na ciepło. Podobna przemiana

promieniowanie, ale nie na ciepło. Podobna przemiana

cylindrycznych komórek wegetatywnych rodzaju

cylindrycznych komórek wegetatywnych rodzaju

Myxococcus i Sporocytophaga

Myxococcus i Sporocytophaga

zachodzi przy tworzeniu

zachodzi przy tworzeniu

miksospor

miksospor

.

.