СПИРОХЕТЫ: ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, МОРФОЛОГИЯ, СИСТЕМАТИКА. - БИОЛОГИЯ - 2024

Спирохеты - это тип бактерий, характеризующийся тем, что они грамотрицательные и обладают уникальной клеточной ультраструктурой. У них есть органеллы внутренней подвижности, называемые периплазматическими жгутиками, которые позволяют им сгибаться, вращаться вокруг своей продольной оси и перемещаться в жидких и полутвердых средах.

Спирохеты - одна из немногих бактериальных филов, фенотипические характеристики которой объясняют ее филогенетические взаимоотношения на основе анализа 16S рРНК.

Leptospira sp. Авторы CDC / Роб Вейант, через Wikimedia Commons

Общие характеристики

Некоторые свободноживущие плеоморфные спирохеты, такие как Spirochaeta coccoides, не обладают ультраструктурными и этологическими характеристиками типа, но анализ последовательности гена 16S рРНК помещает их в семейство Spirochaetaceae.

Они хемоорганотрофны, они могут использовать углеводы, аминокислоты, длинноцепочечные жирные кислоты или длинноцепочечные жирные спирты в качестве источников углерода и энергии.

В зависимости от вида они могут расти в анаэробных, микроаэрофильных, факультативно анаэробных или аэробных условиях. Некоторые из них являются свободноживущими, а другие имеют особую связь с хозяином, которым могут быть членистоногие, моллюски и млекопитающие, включая человека. Известно, что некоторые виды являются патогенными.

Эти бактерии составляют филогенетически древнюю и хорошо дифференцированную группу, более связанную с типом Bacteoides и Acidobacteria, чем с другими группами.

Это тип, образованный только классом Spirochaetia и отрядом Spirochaetales, который включает четыре хорошо разграниченных семейства: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae и Leptospiraceae.

Они имеют удлиненную форму и спиральную намотку (в форме штопора), их размер составляет от 0,1 до 3 микрон в диаметре и от 4 до 250 микрон в длину. У них есть внешняя мембрана, состоящая из нескольких слоев, называемая клеточной оболочкой или внешней оболочкой, которая полностью окружает протоплазматический цилиндр.

Клетки имеют органеллы внутренней подвижности, называемые периплазматическими жгутиками. Они вставляются внутрь на каждом конце протоплазматического цилиндра и проходят через большую часть клетки, перекрываясь в центральной области.

Система передвижения с внутренними жгутиками. Автор Lamiot, из Wikimedia Commons.

В случае семейства Leptospiraceae периплазматические жгутики не перекрываются в клетках. Протоплазматический цилиндр и жгутики окружены внешней оболочкой, которая имеет некоторые характеристики, аналогичные внешней мембране грамотрицательных бактерий.

С другой стороны, Spirochaeta plicatilis - это вид крупных бактерий, у которых от 18 до 20 периплазматических жгутиков вставлены около каждого конца протоплазматического цилиндра.

Систематический

Филогения филума спирохет является результатом недавнего анализа последовательностей гена 16S рРНК. На этом краю выделяются один класс Spirochaetia и один отряд Spirochaetales.

Отряд Spirochaetales включает четыре хорошо очерченных семейства: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae и Leptospiraceae.

Спирохетовые

Бактерии этого семейства представляют собой спиральные клетки диаметром от 0,1 до 3,0 микрон и длиной от 3,5 до 250 микрон. Клетки не имеют загнутых концов, как у представителей семейства Leptospiraceae.

Периплазматические жгутики вставляются внутрь на каждом конце клетки и простираются на большую часть длины перекрывающейся клетки в центральной области.

Диаминокислота, присутствующая в пептидогликане, представляет собой L-орнитин. Они бывают анаэробными, факультативно анаэробными или микроаэрофильными. Они химио-органотрофные.

Они используют углеводы и / или аминокислоты в качестве источников углерода и энергии, но не используют жирные кислоты или длинноцепочечные жирные спирты.

Они свободны или связаны с животными, насекомыми и людьми. Некоторые виды патогенны. Виды, исследованные с помощью анализа последовательности 16S рРНК, отличаются от представителей семейств Brachyspiraceae, Brevinemataceae и Leptospiraceae.

Brachyspiraceae

В это семейство входит только один род - Brachyspira. Это спиралевидные бактерии с правильным узором завитков. Клетки 2-11 мкм на 0,2-0,4 мкм.

Они одноклеточные, но в растущих культурах можно увидеть случайные пары и цепочки из трех или более клеток. При неблагоприятных условиях выращивания образуются шаровидные или круглые тела.

Это грамотрицательные пятна. Они являются обязательными анаэробными или аэротолерантными. Концы ячеек могут быть тупыми или заостренными.

Клетки имеют типичную клеточную структуру спирохет, состоящую из внешней оболочки, спирального протоплазматического цилиндра и внутренних жгутиков в пространстве между протоплазматическим цилиндром и внешней оболочкой.

Клетки рода Brachyspira имеют от 8 до 30 жгутиков в зависимости от вида. Количество жгутиков обычно коррелирует с размером клеток, так что более мелкие виды клеток имеют меньше жгутиков.

Жгутики соединяются внутри, в равных количествах на каждом конце клетки, обвивают протоплазматический цилиндр, а их свободные концы перекрываются в центре клеток.

Его рост составляет от 36 до 42 ° C, при оптимальной температуре от 37 до 39 ° C. Они хемоорганотрофны и используют для роста различные углеводы. В нем есть оксидаза для восстановления молекулярного кислорода.

Brevinemataceae

Это семейство состоит только из одного рода - Brevinema. Ячейки имеют спиральную форму и диаметр от 0,2 до 0,3 мкм при длине от 4 до 5 мкм, с одним или двумя витками спирали с нерегулярными длинами волн в диапазоне от 2 до 3 мкм.

Они покрывают периплазматические жгутики, которые придают клеткам подвижность за счет сгибания, вращения и трансляции. У них нет цитоплазматических канальцев. Они микроаэрофильные, связанные с хозяином.

Leptospiraceae

Это ячейки с правосторонней спиралью, которые могут иметь диаметр от 0,1 до 0,3 мкм и длину от 3,5 до 20 мкм. Немобильные ячейки имеют крючковидные концы, в то время как активно мобильные ячейки имеют спиральный передний конец и крючок на заднем конце ячейки.

У них есть периплазматический жгутик, который вставляется внутрь на каждом конце клетки, но редко перекрывается в центре клетки. Периплазматические жгутики расположены вдоль спиральной оси.

Диаминокислота, присутствующая в пептидогликане, представляет собой е-диаминопимелиновую кислоту. Это облигатные или микроаэрофильные аэробные организмы. Они хемоорганотрофны.

Они используют длинноцепочечные жирные кислоты и жирные спирты в качестве источников углерода и энергии. Они свободны или связаны с животными и людьми. Некоторые виды патогенны.

патогенез

Большинство видов филума спирохет не являются патогенами, однако некоторые хорошо известные виды выделяются своим патогенезом.

Бледная трепонема

Это организм, вызывающий сифилис. Это мобильная бактерия, которая обычно приобретается при тесном половом контакте и проникает в ткани хозяина через плоский или цилиндрический эпителий.

Заболевание характеризуется областью изъязвления и первичного воспаления в области половых органов, что проявляется в первичной инфекции. Более поздние стадии этой инфекции характеризуются макулопапулезными высыпаниями и возможной гранулематозной реакцией с вовлечением центральной нервной системы.

Другие бактерии этого рода могут вызывать не венерические заболевания, такие как пинта (также известная как синяя болезнь, каратэ, подъемы ног, лота, болезнь пинто и тина), вызываемые Treponema carateum или фрамбезией (или бубой, рысканием, фрамбезией, фрамбезией tropica, polipapilloma tropicum или тимоз), продуцируемые Treponema pallidum ssp. принадлежат.

Borrelia burgdorferi

Вызывает болезнь Лайма. Этот вид имеет уникальное ядро, которое содержит линейную хромосому и линейные плазмиды. Различные виды Borrelia передаются определенными видами клещей из рода Ornithodoros (Argasidae) в разных частях мира.

Эти клещи встречаются в сухой саванне и кустарниках, особенно возле нор грызунов, пещер, поленниц и мертвых деревьев, или в трещинах в стенах или потолках и под деревянными полами, где обитают мелкие грызуны. .

Резервуарными видами являются позвоночные животные, такие как крысы, мыши, белки, собаки и птицы. Клещи заглатывают Borrelia sp. путем сосания крови инфицированных животных или людей.

Они кормятся ночью, по крайней мере, 30 минут, прежде чем вернуться в свои укрытия. Заражение происходит через укус, инфицированную слюну или загрязнение слизистых оболочек инфицированной тазобедренной жидкостью.

Эти бактерии не выделяются с фекалиями клещей. Клещи остаются инфицированными на всю жизнь, даже если им не хватает крови в течение 7 лет. Они могут передаваться горизонтально между мужчинами и женщинами; или вертикально - самками к потомству.

Поражение кожи при болезни Лайма, вызванное укусом инфицированного клеща Borrelia burgdorferi (Spirochaetaceae). Автор фото: Джеймс Гэтани. Поставщики контента: CDC / Джеймс Гэтани, через Wikimedia Commons.

На ранних стадиях болезнь Лайма проявляется в виде характерного поражения кожи, называемого мигрирующей эритемой, также называемой хронической мигрирующей эритемой. Раннее поражение характеризуется обширным участком красной сыпи, часто с бледным центром («яблочком») на месте укуса клеща.

Если не лечить, может развиться эрозивный артрит, похожий на ревматоидный артрит, и в конечном итоге хронический прогрессирующий энцефалит и энцефаломиелит. Другие бактерии этого рода, такие как B. duttonii, B. hermsii и B. dugesi, могут вызывать эндемический возвратный тиф.

Лептоспира

Возбудитель лептоспироза - лихорадочного заболевания, которое при отсутствии лечения может перерасти в асептический менингит. Симптомы инфекции включают жар, озноб и головную боль, а иногда и желтуху.

Эти организмы могут передаваться через животных, воду или почву, загрязненную мочой собак, крыс или крупного рогатого скота. Животные могут оставаться бессимптомными переносчиками в течение многих лет, а организмы могут оставаться жизнеспособными после линьки в течение недель или месяцев.

Заболевания чаще возникают после проливных дождей или наводнений. Инкубационный период может составлять до 1 месяца.

Ссылки

1. Актер, JK (2012). Клиническая бактериология. В: Интегрированный обзор иммунологии и микробиологии Иссевьера (второе издание). С. 105-120.
2. Криг, Н. Р., Дж., Т. Стейли, Д. Р. Браун, Б. П. Хедлунд, Б. Дж. Пастер, Н. Л. Уорд, В. Людвиг и В. Б. Уитман. (2010) Руководство по систематической бактериологии Берджи: Том 4: Bacteroidetes, Spirochaetes, Tenericutes (Mollicutes), Acidobacteria, Fibrobacteres, Fusobacteria, Dictyoglomi, Gemmatimonadetes, Lentisphaerae, Verrucomicrobia, Chlamydiacetes. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ.
3. Гупта, Р.С., Махмуд, С. и Адеолу, М. (2013). Подход, основанный на филогеномной и молекулярной сигнатуре, для характеристики филума Spirochaetes и его основных клад: предложение по таксономической ревизии типа. Фронтеры в микробиологии, 4: 217.
4. Спирохеты. (2018). Википедия, свободная энциклопедия. Дата консультации: 14:21, 10 октября 2018 г. Источник: es.wikipedia.org.
5. Тилли, К., Роза, П.А. и Стюарт, ЧП, 2008 г. Биология заражения Borrelia burgdorferi. Клиники инфекционных заболеваний Северной Америки, 22 (2): 217–234.