Mikrobiologia/Kształty i rozmiary komórek bakteryjnych
    
       |
Kształty komórek bakteryjnych
[edytuj]Komórki bakterii, tak różnorodne pod względem funkcji życiowych, żyjące w tak zróżnicowanych środowiskach, są zadziwiająco proste, jeśli chodzi o kształt (w porównaniu z organizmami eukariotycznymi). Zasadniczo, możemy tutaj wyróżnić kilka podstawowych form:
- ziarniak - mówimy o niej, gdy komórka bakteryjna ma kształt kulisty. Na uwagę zasługuje fakt, że mamy tutaj na myśli dojrzałe, wegetatywne formy bakterii. W niektórych stadiach życiowych, np. pod postacią spor, bakterie mogą przybierać inny kształt, niż formy wegetatywne. Z drugiej zaś strony, działając np. lizozymem, który rozkłada ściany komórkowe bakterii, można uzyskać komórki mające kulisty kształt w roztworze izotonicznym. Nazywamy je protoplastami, ale nie mają one nic wspólnego z kształtem komórki, z której powstały, dlatego nie są one ziarniakami
- laseczka (bacillus) i pałeczka (bacterium) - mówiąc o nich, mamy na myśli to, że kształt bakterii jest wydłużony. Rozróżnienie pałeczek od laseczek bywa nieco problematyczne. Jedni autorzy twierdzą, że pałeczki to formy wydłużone, grubsze od laseczek i w odróżnieniu od nich mogące wytwarzać zarodniki. Inni autorzy z kolei uważają, iż pałeczki to wydłużone, cylindryczne komórki gramujemne, natomiast laseczki to wydłużone, czasami nawet nitkowate formy gramdodatnie. Spotyka się także takie pozycje, w których mówi się jedynie o pałeczkach, mając na myśli wszystkie cylindryczne lub bardziej wydłużone kształty komórek bakteryjnych. Na potrzeby tego podręcznika pozostaniemy przy definicji laseczek, jako bakterii o kształcie cylindrycznym, mających zdolność do wytwarzania endospor.
- formy spiralne - jak sama nazwa wskazuje, mamy tutaj do czynienia z kształtami mniej lub bardziej skręconymi wokół osi.
Ten prosty podział można dalej rozszerzać na bardziej subtelne kształty. W przypadku ziarniaków możemy wyróżnić:
- pojedyncze komórki, tzw. ziarenkowce (coccus)
- dwoinki (diplococcus), czyli dwie połączone komórki
- paciorkowce (streptococcus), stanowiące łańcuch komórek i powstające na skutek podziałów kolejnych komórek w tej samej płaszczyźnie
- gronkowce (staphylococcus), będące, jak sama nazwa wskazuje, zgrupowaniami komórek o kształcie grona; powstają one na skutek podziałów komórek w wielu różnych płaszczyznach
- pakietkowce (sarcina), są one zgrupowaniami o kształcie sześcianów, powstającymi w wyniku podziałów w trzech różnych płaszczyznach
- tetrady to grupy czterech komórek połączonych ze sobą w jednej płaszczyźnie
Wśród form wydłużonych możemy, poza pałeczkami i laseczkami, wyróżnić:
- maczugowce (cornybacterium) o kształcie maczugi
- wrzecionowce o kształcie wrzeciona
- nici lub nitkowce, stanowiące bardzo silnie wydłużone komórki
Należy zauważyć, że niektóre gatunki bakterii, szczególnie te należące do form wydłużonych, mogą w zależności od warunków wykazywać dosyć duże zmiany w kształcie komórek. Zjawisko to nazywamy pleomorfizmem i jest ono spotykane zwłaszcza w przypadku maczugowców. Niezwykle ciekawym pod tym względem rodzajem bakterii jest Arthrobacter, którego można wyizolować z gleby. Młode kolonie tej bakterii wykazują obecność głównie form o kształcie silnie wydłużonych pałeczek, jednak kolonie starsze składają się praktycznie w całości z ziarenkowców. Przykład ten pokazuje, iż tak naprawdę, określanie kształtu bakterii jest w znacznej mierze umowne, a potwierdzić to może fakt, iż do dziś trwają dyskusje, które bakterie należy zaliczyć do maczugowców.
- Zanim przejdziemy do formy spiralnych, pozwolę sobie jeszcze pociągnąć temat zmienności kształtu, ale tym razem w kontekście różnić między rodzajami. Otóż zasadniczo rzecz biorąc, można zwrócić uwagę na pewien szereg bakterii, przechodzących od form wydłużonych i nierozgałęzionych, poprzez formy słabo rozgałęzione (prątki), silnie rozgałęzione (Nocardia), aż po kształty komórek silnie rozgałęzionych (promieniowce - Streptomyces). Prątki mają kształt komórek nieregularny, lekko rozgałęziony. Nokardie z kolei, to gatunki komórek tworzących grzybnię, ale w starszych koloniach grzybnie te rozpadają się stopniowo na cylindryczne komórki. Jeśli zaś chodzi o Streptomyces, to tworzą one strukturę bardzo podobną do grzybni. W odróżnieniu od nokardii, promieniowce wytwarzają zarodniki, urzęsione lub nieurzęsione. Jako ciekawostki, dotyczące promieniowców, można podać dwa fakty. Po pierwsze, zapach świeżo zaoranej ziemi pochodzi właśnie od substancji wydzielanej przez te bakterie (1,10-dimetylodeka-9-olu, czyli geosminy). Po drugie, promieniowce wytwarzają szereg antybiotyków, np. streptomycynę, chloromycetynę czy też tetracyklinę, żeby wspomnieć chociażby najważniejsze gatunki Strepctomysces.
Wreszcie, jeśli chodzi o morfologię spiralną, wyróżnia się:
- krętki (spirochaetes) - mają komórkę skręconą o niezwykle charakterystycznej i niespotykanej wśród innych bakterii budowie
- przecinkowce (vibrio) - mają kształt przecinków, zbliżony do kształtu bumerangu
- śrubowce (spirillum) - mają śrubowaty kształt komórki i są urzęsione perytrychalnie
Morfologia bakterii ma znaczenie w identyfikacji gatunków i wspólnie z barwieniem metodą Gramma jest jednym z pierwszych kroków w określaniu przynależności systematycznej.
Wielkość bakterii
[edytuj]Bakterie, podobnie jak pozostałe komórki prokariotyczne, wykazują zwykle niewielkie rozmiary. "Standardowa" komórka bakteryjna, o ile w ogóle można coś takiego sobie wyobrazić, ma zwykle średnicę ok. 1 μm (tj. 10-6m), przy długości nie przekraczającej 5 μm. Spotyka się jednak również bakterie o mniejszych wymiarach, np. wiele ziarniaków ma średnicę 0,5 μm, a z drugiej strony znane są również prawdziwe giganty. Największym znanym obecnie gatunkiem bakterii jest Thiomargarita namibiensis ("siarkowa perła Namibii"), której komórka może mieć długość nawet 2 mm. Mniejsze od bakterii są już tylko wirusy, natomiast nieco większe - komórki grzybów.
Pytania
[edytuj]- Jak wspomniano, użycie lizozymu powoduje, że komórki mają kształt kulisty w roztworze izotonicznym. Dlaczego? Co się stanie, gdy komórkę taką zanurzymy w roztworze hipertonicznym lub hipotonicznym?
- W preparatach mikrobiologicznych wykonanych z kolonii maczugowców (Corynebacterium) można często zaobserwować dwie komórki, połączone "główkami", lub też komórki z rozszczepionym "ogonkiem". Co można powiedzieć, na podstawie tej obserwacji, o podziale komórek w przypadku maczugowców?
- Z iloma płaszczyznami podziału mamy do czynienia w przypadku tetrad?
- Bacillus sphaericus to bakteria, używana jako broń biologiczna przeciw komarom, której komórka wegetatywna, jak sama nazwa wskazuje, ma kształt kulisty. Jak myślisz, dlaczego mimo tego zalicza się ją do laseczek, a nie do ziarniaków?
- Niektóre laseczki mają umieszczone terminalnie (fachowe wyrażenie oznaczające na końcu komórki) spory, które powodują "rozdęcie" laseczki do kształtu o wyglądzie maczugowca. Dlaczego takich laseczek nie zaliczamy do maczugowców?