Непостоянные структуры бактерий капсула ее состав функции способы выявления

Капсула

Капсула – поверхностная, временная структура бактериальной клетки, представляющая собой слизистый слой над клеточной стенкой бактерии. Вещество капсулы строго ограничено от окружающей среды [1] .

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 [3] [2] .

Испарение капсулообразующих бактерий
Xanthomonas campestris из ткани листа
горчицы.

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[2] . Микрокапсулы образует кишечная палочка – Escherichia coli[1] .
2. Макрокапсула (истинна капсула) – толщина слоя слизи более 0,2 мкм. При негативной окраскебактерий (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 [3][2] . Макрокапсулы образуют: возбудитель сибирской язвы Bacíllus ánthracis, возбудитель пищевых отравлений человека Clostridium perfringen[1] .

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 [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 [1] .

Химический состав

Вещество капсул представлено высокогидрофильными мицеллами. Химический состав кпсул весьма разнообразен [1] .

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

• для бактерийStreptococcus mutans (обнаруживается в ротовой полости человека и является одной из причин возникновения кариеса);
• для некоторых представителей родов Xanthomonas, Klebsiella, Corynebacterium[2] .

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 [2] .

Ряд бактерий способны синтезировать капсулу, состоящую из волокон целлюлозы. Таким образом построена капсула Sarcina ventriculi (неспороносные и непатогенные бактерии) [2] .

Микрокапсулы микобактерий туберкулеза млекопитающих входят гликопептиды, представленные сложным эфиром трегалозы и миколовой кислоты [1] .

Синтез капсул

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 [1] .

Функции капсул

Не смотря на возможность существования бескапсульных форм, капсула является важной структурой бактериальной клетки [2] .

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 [1][2] .

Определение микрокапсул

Микрокапсулы и слизистые слои определяют при помощи серотологических реакций (РА). Антигенные компоненты капсулы идентифицируют при помощи иммунофлюоресцентного метода (РИФ) [1] .

Практическое значение

Образуемые бактериальными клетками капсульные полисахариды находят большое значение в практическом использовании [2] .

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 [2] .

Синтезируемые бактериями Leuconostoc mesenteroides декстранты применяются в качестве кровезаменителей, для лечения ожогов, очистки и разделения биологических молекул, как полиэлектролиты [2] .

Источник

Непостоянные структуры бактерий капсула ее состав функции способы выявления

Один из основных признаков прокариотической клетки — отсутствие внутреннего разделения, обеспечиваемого элементарными мембранами. По сути, единственная мембранная система прокариотической клетки — ЦПМ, входящая в состав клеточной оболочки, часто сложно устроенная и проникающая поперечными складками глубоко в цитоплазму. В составе любой стабильной бактериальной клетки выделяют условные компартменты — поверхностные структуры, клеточную оболочку и цитоплазму.

Поверхностные структуры бактерий

Основные поверхностные структуры бактериальной клетки — капсула, жгутики и микроворсинки. Их наличие — относительно стабильный признак, используемый для идентификации бактерий.

Капсула бактерий

Клеточную оболочку многих бактерий окружает слой аморфного, сильно обводнённого вещества. Этот покров выполняет важные функции: делает оболочку клетки (состоящей из клеточной стенки и ЦПМ) более плотной и прочной, предохраняет бактерии от воздействия бактерицидных факторов, обеспечивает адгезию на различных субстратах, может содержать запасы питательных веществ.

Организация капсул бактерий. Основную роль в организации капсул бактерий играет ЦПМ. Выделяют микрокапсулы (выявляемые только при электронной микроскопии в виде слоя мукополисахаридных микрофибрилл) и макрокапсулы (обнаруживают при световой микроскопии). У некоторых бактерий полимеры клеточной оболочки, выделяемые наружу, свободно располагаются вокруг неё, образуя слизистый слой. Капсулированные бактерии могут превращаться в бескапсульные варианты и, поскольку первые образуют мукоидные или гладкие (S), а бескапсульные — шероховатые (R) колонии, это явление известно как S- и R-диссоциация. Капсула и слизистый слой не препятствуют поступлению и выходу различных веществ из бактериальной клетки, а также плохо удерживают красители.

Окраска капсул бактерий. Для облегчения микроскопирования капсулы можно сделать видимыми, проведя негативную окраску мазка по Бурри-Гинсу или Хиссу либо с помощью реакции набухания по Нойфельду (см. ниже).

Состав капсул бактерий. В состав большинства бактериальных капсул входят сложные полисахарид ды. Капсулы также могут содержать соединения азота (например, у пневмококков капсула состоит из полисахаридов, глюкозамина и глюкуроновой кислоты), но могут и не содержать азот (например, капсулы лейконостоков состоят из декстрана, левулана, фруктозана и других полимеризованных моносахаров). Капсулы некоторых болезнетворных бактерий (например, Bacillus anthracis) формируют полисахариды и полипептиды, образованные мономерами D-глутаминовой кислоты. Поскольку D-аминокислоты устойчивы к воздействию протеаз, такая капсула лучше защищает бактерию от ферментативных воздействий фагоцитов.

Антигенные свойства капсул бактерий. Капсульные Аг (К-Аг) многих патогенных бактерий проявляют выраженные иммуногенные свойства (например, вакцины против пневмококковых и менингококковых инфекций готовят из материала капсулы). Связывание AT с капсулой изменяет её светопреломляющие характеристики, вызывая кажущееся набухание капсулы, видимое при соответствующих условиях освещения под микроскопом и известное как реакция Нойфельда.

Источник

Непостоянные структуры бактерий капсула ее состав функции способы выявления

Капсула – слизистая структура толщиной более 0,2 мкм, прочно связанная с клеточной стенкой бактерии и имеющая четко очерченные внешние границы. Капсулу патогенные бактерии (пневмококки, бациллы и др.) образуют, как правило, в организме животных или человека. Однако у некоторых видов (клебсиелла пневмонии) капсула обнаруживается постоянно.

Clostridium perfringens. Электронная микроскопия. Вокруг клетки видна массивная капсула (К), состоящая из глыбок электронноплотного материала. х100000.«Авакян А.А., Кац Л.Н., Павлова И.Б. Атлас анатомии бактерий, патогенных для человека и животных. М «Медицина».-1972.-183 с.»

Капсулы патогенных бактерий состоят, главным образом, из полисахаридов (пневмококки), но могут содержать полипептиды (сибиреязвенные бациллы).

Многие бактерии образуют микрокапсулу – слизистое образование толщиной менее 0,2 мкм, выявляемое лишь при электронной микроскопии в виде микрофибрилл из мукополисахаридов, которые тесно прилегают к клеточной стенке.

Капсула несет многообразные функции: защитную, предохраняя клетку от неблагоприятных условий среды обитания, и адгезивную, способствуя «прилипанию» к поверхности (рецепторам) клетки хозяина. Капсулы экранируют бактериальные структуры, активирующие систему комплемента, а также структуры, распознаваемые иммунокомпетентными клетками. Гидрофильность капсул затрудняет поглощение их фагоцитами, а само капсульное вещество защищает бактерию от действия лизосомальных ферментов и токсичных пероксидов фагоцитирующих клеток.

Капсулы имеют консистенцию геля и не задерживают анилиновые красители, поэтому не окрашиваются ими. Капсула различима в мазках-отпечатках из патологического материала. Она выявляется при специальном окрашивании по Бурри-Гинсу, создающем негативное контрастирование веществ капсулы.

Источник