Капсула у бактерий это способ

Капсула

Содержание:

Многие микроорганизмы способны продуцировать на поверхности клетки слизистое вещество. В зависимости от толщины, структуры и химического состава различают капсулы, слизь, слизистые чехлы. Для прокариот характерно множество переходных форм между указанными структурами. При этом часто невозможно отличить капсулу от слизистых выделений или капсулу от чехла. Все эти структуры не являются жизненно необходимыми для бактериальной клетки. Они могут быть удалены механическим или ферментативным способами.

Типы капсул

В зависимости от толщины слизистого слоя различаются:

1. Микрокапсула – толщина слизистого слоя до 0,2 мкм. Микрокапсула видна только в электронный микроскоп. Ее связь с клеточной стенкой очень прочна. Иногда ее предлагается рассматривать в качестве элемента клеточной стенки. Микрокапсулы образует кишечная палочка – Escherichia coli.
2. Макрокапсула (истинна капсула) – толщина слоя слизи более 0,2 мкм. При негативной окраске бактерий (смешивании с китайской тушью) макрокапсула хорошо видна в световой микроскоп (светлая на темном фоне). Макрокапсула характеризуется специфической внешней структурой. Поверх макрокапсулы концентрируется ещё один слизистый слой, связь с капсулой у которого непрочная. Об этом свидетельствует обнаружение в культуральной жидкости материала, составляющего слизистый слой . Макрокапсулы образуют: возбудитель сибирской язвы Bacíllus ánthracis, возбудитель пищевых отравлений человека Clostridium perfringen.

Как указывалось выше, капсула не является обязательной структурой бактериальной клетки, и потеря ее не приводит к гибели бактерии. Известны бескапсульные мутанты, в частности вакцинный штамм сибирской язвы СТИ 1.

Капсула, окружающая бактериальную клетку, по толщине часто превосходит ее диаметр. Кроме того, может наблюдаться образование одной капсулы для многих клеток одновременно, как у сапрофитной бактерии лейконосока. Скопление бактерий, заключенные в общую капсулу называют зооглеями.

Химический состав

Вещество капсул представлено высокогидрофильными мицеллами. Химический состав кпсул весьма разнообразен.

Чаще всего капсулы образуют полисахариды. В частности, полисахаридный химический состав капсул характерен:

• для бактерий Streptococcus mutans (обнаруживается в ротовой полости человека и является одной из причин возникновения кариеса);
• для некоторых представителей родов Xanthomonas, Klebsiella, Corynebacterium.

Капсулы других бактерий состоят из полипептидов, представленных полимерами, в которых содержится много D- и L-форм глутаминовой кислоты. В частности, бактерии Bacillus anthracis (возбудитель сибирской язвы) образуют полимерную капсулу.

Ряд бактерий способны синтезировать капсулу, состоящую из волокон целлюлозы. Таким образом построена капсула Sarcina ventriculi (неспороносные и непатогенные бактерии).

Микрокапсулы микобактерий туберкулеза млекопитающих входят гликопептиды, представленные сложным эфиром трегалозы и миколовой кислоты.

Синтез капсул

В образовании капсул принимает участие клеточная стенка и цитоплазматическая мембрана.

Синтез капсулы для прокариот является видоспецифическим процессом. Считается, что биополимеры капсулы синтезируются на наружной поверхности цитоплазматической мембраны и выделяются на поверхность клеточной стенки в определенных участках.

Функции капсул

Не смотря на возможность существования бескапсульных форм, капсула является важной структурой бактериальной клетки.

Капсула – полифункциональный органоид, выполняющий ряд важных биологических функций:

• предохранение клетки от неблагоприятных факторов окружающей среды (высыхания, механических повреждений);
• создание дополнительного осмотического барьера;
• место локализации капсульных агентов, определяющих вирулентность, антигенную специфичность и иммуногенность бактерий. Утрата капсулы патогенными бактерий значительно снижает их вирулентность;
• барьер для бактериофагов, препятствие для их адсорбции на клетках бактерии;
• источник запасных питательных веществ;
• объединение клеток в цепочки и колонии;
• обеспечение прикрепления клеток к поверхности субстрата .

Определение микрокапсул

Микрокапсулы и слизистые слои определяют при помощи серотологических реакций (РА). Антигенные компоненты капсулы идентифицируют при помощи иммунофлюоресцентного метода (РИФ).

Практическое значение

Образуемые бактериальными клетками капсульные полисахариды находят большое значение в практическом использовании.

Внеклеточный полисахарид бактерии Xanthomonas campestris – ксантан, используется в составе смазок при добыче нефти, в пищевой промышленности для улучшения вкусовых свойств замороженных и консервированных продуктов, кремов, соусов. Находит ксантан применение и в косметической промышленности.

Синтезируемые бактериями Leuconostoc mesenteroides декстранты применяются в качестве кровезаменителей, для лечения ожогов, очистки и разделения биологических молекул, как полиэлектролиты.

Источник

Скафандр для клетки, или Для чего нужна капсула бактериям

Когда на улице холодно, мы надеваем теплую куртку, в дождь берем с собой зонтик, отправляясь в поход, прихватываем рюкзак с едой. Все эти функции в микромире успешно выполняет капсула бактерий. Есть так называемые истинно капсульные клетки, образующие защищающий их кокон в любых условиях. Есть клетки, формирующие очень тонкий слизистый слой, выявить который можно с помощью электронного микроскопа. Но для основной части бактерий формирование защитного слоя имеет значение только в агрессивной для них внешней среде.

Поверхностная структура клетки

В прокариотических клетках (безъядерных) нет внутреннего разделения, т.е. функции всех «внутренних органов» у бактерий выполняет мембрана. Она может образовывать глубокие внутренние складки, но все равно остается оболочкой клетки. По сути, нормально функционирующая бактерия имеет следующее строение:

• цитоплазма (внутреннее содержимое клетки);
• оболочка (мембрана);
• поверхностные структуры (капсула, жгутики, микроворсинки).

Капсула клетки – поверхностная слизистая структура, образующаяся вокруг оболочки. Это аморфное вещество имеет большое значение для жизнедеятельности клетки, делает оболочку более прочной и плотной, служит защитным барьером на пути фагоцитов, иногда выполняет роль кладовой и хранит запасы пищи. В строении капсулы различают два слоя: внутренний и наружный. Внутренний слой – часть наружного слоя цитоплазмы клетки, а наружный – результат секреторной функции бактерии.

Виды капсул

Продукты биосинтеза бактерии откладывают вокруг клеточной оболочки в виде своеобразного кокона, поддерживающего жизнедеятельность клетки. В зависимости от толщины слизистого слоя различают:

1. Микрокапсулы. Слой слизи меньше 0,2 мкм. Выявляется только с помощью электронного микроскопа.
2. Макрокапсулы, имеющие стенки толще 0,2 мкм. Их уже можно рассмотреть в обычный микроскоп, но для выявления слизистой структуры понадобится специальная окраска негативным методом.

Не все микроорганизмы обладают способностью образовывать верхний слой в виде аморфного кокона. Некоторые бактерии образуют их в любых условиях (истинно капсульные бактерии), но для большинства образование капсул – метод защиты от окружающей среды.

Зачем клетке нужна дополнительная оболочка

Для микроорганизмов защитные оболочки имеют большое значение:

• они образуют влажную среду, в которой клетка чувствует себя более комфортно;
• аморфное строение кокона защищает клетки от высыхания и предохраняет их от механических повреждений;
• увеличивают способность бактерий сцепляться друг с другом или с другими поверхностями, т. е. увеличивают их адгезию;
• выполняют функции иммунного барьера, т. е. препятствуют проникновению в клетку фагов (вирусов для микроорганизмов).

Клетки, имеющие капсулу, способны выжить в неблагоприятных условиях. Особенно ярко это выявляется на примере патогенных микробов. При попадании в организм некоторые бактерии тут же обзаводятся рыхлой стенкой, защищающей их от иммунной системы макроорганизма (человека или животного), тогда как во внешней среде они превосходно существуют в своем обычном виде. В случае с патогенными бактериями наличие капсулы затрудняет антибиотикам проникновение в клетку и, соответственно, мешает организму победить болезнь.

Если бактерии соединены в колонию, то оболочка помогает осуществлять связь между отдельными клетками и выполняет функции их соединения между собой. Вязкая субстанция капсулы также имеет значение для крепления клетки или колонии к другим поверхностям.

Внеклеточные полимерные вещества, накапливаемые в капсуле, можно применять на практике. Так, их используют для получения искусственной плазмы крови или для выращивания тончайших синтетических пленок.

Выявление капсул

В строении капсулы принимает участие очень много воды, до 98%. Помимо того что жидкость делает кокон очень непрочным, она еще и прозрачна, т. е. рассмотреть гелеподобную оболочку под микроскопом обычным методом без дополнительной подготовки не получится.

В нормальном состоянии бактерии тоже прозрачны. Обычно для выявления клеток используют различные методы окраски, что позволяет легко рассмотреть их под микроскопом. Но для капсул обычные способы не подходят по нескольким причинам:

1. Слизистое вещество капсулы плохо задерживает красящие пигменты, после промывки препарата (это обязательная процедура при окрашивании) слизь остается бесцветной.
2. Аморфные оболочки очень мягкие и непрочные, в процессе окрашивания их легко повредить. При обычных методах окрашивания препарат подвергается механическим воздействиям, которые могут уничтожить сам объект исследования.

Одним из способов выявления такой непрочной субстанции является метод окраски по Гинсу. Он основан на неспособности капсулы удерживать краску и заключается в окрашивании окружающей среды и самой бактерии:

• на предметное стекло наносят каплю туши;
• добавляют в тушь куплю раствора, содержащего исследуемые клетки;
• перемешивают и аккуратно распределяют жидкость по поверхности;
• оставляют для высыхания на воздухе и фиксируют (обрабатывают сулемой, спиртом или быстро обжигают);
• погружают в раствор красящих веществ;
• промывают водой и высушивают.

Под микроскопом готовый препарат выглядит следующим образом: на темном (или черном) фоне туши хорошо видны красные или фиолетовые бактерии, окруженные светлым (неокрашенным) ободком.

Один из самых простых методов выявления капсул – окраска по Дюгиду. При этом способе тушь смешивают с культурой на предметном стекле, затем помещают сверху покровное стекло и сильно прижимают, в результате чего жидкость распределяется тонким слоем между поверхностями. Рассматривают готовый препарат с помощью специального объектива с большим увеличением. На темном фоне окружающей клетки туши отчетливо выделяются прозрачные зоны капсул.

Выявить капсулы можно еще несколькими методами:

• с помощью окраски по Романовскому – Гимзе с использованием специального красящего состава;
• методом окраски по Михину с помощью метиленовой сини Леффлера;
• методом окрашивания по Бурри – Гинсу.

Ответ на нападение

Особое значение для изучения бактериальной оболочки имеет так называемая реакция Нейфельда. Этот способ основан на разбухании, разрыхлении капсульного вещества под воздействием антител, которые иммунная система организма использует для идентификации и обезвреживания различных чужеродных объектов.

Например, при попадании в организм пневмококков иммунная система пускает в ход антитела, соответствующие химическому составу капсул этих микробов. В ответ бактерии начинают наращивать толщину слизистого слоя, пытаясь уберечь клетку от гибели. В результате оболочка становится намного больше и заметнее.

При проведении медицинских анализов на выявление конкретного вида патогенных бактерий в исследуемый материал, полученный от больного, добавляют несколько видов сыворотки с различными антителами. Значение будет иметь тот результат, где ширина аморфного слоя самая большая. Таким способом достаточно просто подтвердить или установить диагноз, что позволит как можно быстрее начать необходимое лечение.

Бактериальные капсулы образовались в процессе эволюции. Скорее всего, их появление оказалось жизненно важным для некоторых бактерий. Мягкая, рыхлая оболочка в виде надежного кокона ограждала микроорганизмы почти от всех опасностей. Значение подобного защитного слоя для выживания вида сложно переоценить.

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.

Источник

Капсула бактерий

Капсула бактерии — слизистая структура толщиной более 0,2 мкм, прочно связанная с клеточной стенкой бактерий и имеющая четко очерченные внешние границы. Капсула различима в мазках-отпечатках из патологического материала. В чистых культурах бактерий капсула образуется реже. Она выявляется при специальных методах окраски по Бурри-Гинсу, создающих негативное контрастирование веществ капсулы: тушь создает темный фон вокруг капсулы.

Содержание

Состав капсулы

Капсула состоит из полисахаридов (экзополисахаридов), иногда из полипептидов; например, у сибиреязвенной бациллы она состоит из полимеров D-глутаминовой кислоты. Капсула гидрофильна, включает большое (до 98%) количество воды.

Микрокапсула

Многие бактерии образуют микрокапсулу — слизистое образование толщиной менее 0,2 мкм, выявляемое лишь при электронной микроскопии.

Функции капсулы

Капсула предохраняет бактерии от повреждений, высыхания. Она препятствует фагоцитозу бактерий. Капсула антигенна: антитела против капсулы вызывают её увеличение (реакция набухания капсулы)

Окраска капсул

• Окраска по Романовскому-Гимзе Фиксированный мазок кладут в чашку Петри мазком вниз на подставки из стеклянной соломки или спичек и наливают рабочий раствор краски Романовского-Гимза (15-20 капель на 10 мл воды). через 15-20 мин препарат промывают водой и высушивают на воздухе. Бактерии окрашиваются в темно-синий цвет, капсулы — в розовый.

• Окраска по Михину На фиксированный мазок наливают метиленовую синь Леффлера (30мл насыщенного спиртового раствора метиленовой сини растворяют в 100 мл воды, добавляют 1 мл 1% раствора NaOH и выдерживают в термостате месяц) при легком нагревании выдерживают 3-5 мин, быстро промывают водой и высушивают. Бактерии окрашиваются в синий цвет, капсулы — в розовый.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Капсула бактерий» в других словарях:

капсула — слой слизи вокруг клеток микроорганизмов. Состоит из оводненного материала, в основном полисахаридной (или более сложной) природы. В зависимости от толщины слоя различают микро–и макрокапсулы, а также слизистые слои. К. выступает как защитное… … Словарь микробиологии

КАПСУЛА — КАПСУЛА, в зоологии клейкий слой, окружающий стенки клеток некоторых бактерий; этим термином называют также другие охватывающие структуры, например, слой соединительной ткани вокруг кости в суставе, пленочное покрытие почек и селезенки … Научно-технический энциклопедический словарь

Капсула (бактериальная) — У этого термина существуют и другие значения, см. Капсула. Капсула бактерии слизистая структура толщиной более 0,2 мкм, прочно связанная с клеточной стенкой бактерий и имеющая чётко очерченные внешние границы. Капсула различима в мазках… … Википедия

КАПСУЛА — КАПСЮЛЬ ИЛИ КАПСУЛА лат. capsula, уменьш. от capsa, ящичек. а) Глиняный горшок, в котором ставят в печи посуду для обжигания. b) Медный цилиндрический колпачок, с слоем ударного пороха, служащий для сообщения огня заряду. с) Род пилюль.… … Словарь иностранных слов русского языка

Капсула (Capsule) — 1. Мембрана, защитная оболочка или какаялибо иная структура, защищающая ткань или орган от внешнего воздействия. Например, почки, надпочечники и хрусталик глаза окружены защитными оболочками. Суставная капсула (joint capsule), прикрепляющаяся… … Медицинские термины

КАПСУЛА — (capsule) 1. Мембрана, защитная оболочка или какаялибо иная структура, защищающая ткань или орган от внешнего воздействия. Например, почки, надпочечники и хрусталик глаза окружены защитными оболочками. Суставная капсула (joint capsule),… … Толковый словарь по медицине

Капсула — поверхностный слизистый слой, расположенный снаружи клеточной стенки бактерий, дрожжей или водорослей. Состоит из полисахаридов, у бактерий иногда из полипептидов … Толковый словарь по почвоведению

Классификация аэробных спорообразующих бактерий — По современным представлениям, аэробные спорообразующие бактерии, или бациллы, объединяются в отдельный род Bacillus семейства Bacillaceae. Этот род, включающий много разнообразных видов, имеет ряд характерных особенностей и отличается от … Биологическая энциклопедия

Сравнение строения клеток бактерий, растений и животных — Клеточная структура Функция Бактерии Растения Животные Ядро Хранение наследственной информации, синтез РНК Нет Есть Есть Клеточная мембрана Выполняет барьерную, транспортную, матричную, механическую, рецепторную, энергетическую, ферментативную и… … Википедия

КАПСУЛЬНЫЕ БАКТЕРИИ — (микробы), группа бацил, характеризующихся способностью образовывать капсулы. Морфологи чески К. бацилы представляют довольно толстые палочки с закругленными концами, но нередко они очень коротки и скорее имеют вид крупных кокков, чем палочек.… … Большая медицинская энциклопедия

Источник