СПИРОХЕТИ: ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА, МОРФОЛОГІЯ, СИСТЕМАТИКА - БІОЛОГІЯ - 2025

Спірохети - це тип бактерій, який характеризується грамнегативністю та унікальною клітинною ультраструктурою. Вони мають внутрішні рухливі органели, які називаються периплазматичними джгутиками, які дозволяють їм згинатися, обертатися на своїй поздовжній осі та рухатися у рідкому та напівтвердому середовищі.

Спірохети - одна з небагатьох бактеріальних філа, фенотипічні характеристики яких пояснюють її філогенетичні зв’язки на основі аналізу 16S рРНК.

Leptospira sp. Автор CDC / Rob Weyant, через Wikimedia Commons

Загальна характеристика

Деякі плеоморфні вільноживучі спірохети, наприклад, спікохети спірохети, не мають ультраструктурних та етологічних характеристик типу, але послідовний аналіз гена 16S рРНК розміщує їх у сімействі Spirochaetaceae.

Вони є хіміорганотрофними, вони можуть використовувати вуглеводи, амінокислоти, жирні кислоти довголанцюгових жирів або жирні спирти довгих ланцюгів як джерела вуглецю та енергії.

Залежно від виду вони можуть рости в анаеробних, мікроаерофільних, факультативно анаеробних або аеробних умовах. Деякі є вільноживучими, а інші мають специфічну асоціацію з господарем, яким можуть бути членистоногі, молюски та ссавці, включаючи людину. Деякі види, як відомо, є патогенними.

Ці бактерії складають філогенетично давню і добре диференційовану групу, більше пов'язану з типом Bacteoides та Acidobacteria, ніж з іншими групами.

Це тип, утворений виключно класом Spirochaetia та порядком Spirochaetales, до якого входять чотири родини, які добре окреслені: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae та Leptospiraceae.

Вони подовжені та спірально намотані (штопор у формі), розміром від 0,1 до 3 мкм в діаметрі та від 4 до 250 мкм у довжину. Вони мають зовнішню мембрану, що складається з декількох шарів, званих оболонкою клітини або зовнішньою оболонкою, що повністю оточує протоплазматичний циліндр.

Клітини мають внутрішні рухливі органели, які називаються периплазматичними джгутиками. Вони вставляються всередину на кожному кінці протоплазматичного циліндра і простягаються по всій більшій частині клітини, перекриваючись в центральній області.

Система руху з внутрішніми джгутиками. Автор Ламіот, з Вікімедіа.

У випадку сімейства Leptospiraceae периплазматичні джгутики не перетинаються в клітинах. Протоплазматичний циліндр і джгутики укладені зовнішньою оболонкою, яка має деякі характеристики, аналогічні зовнішній мембрані грамнегативних фарбувальних бактерій.

З іншого боку, Spirochaeta plicatilis - це вид великої бактерії, який має від 18 до 20 периплазматичних джгутиків, вставлених біля кожного кінця протоплазматичного циліндра.

Систематичність

Філогенез типу Spirochaetes є результатом недавнього аналізу послідовностей гена 16S рРНК. На цьому краю визнані єдиний клас, Spirochaetia і єдиний порядок, Spirochaetales.

Порядок спірохеталей включає чотири родини, які добре розмежовані: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae та Leptospiraceae.

Spirochaetaceae

Бактерії цього сімейства - це гвинтові клітини, діаметром 0,1-3,0 мкм і довжиною 3,5-250 мкм. Клітини не мають зачеплених кінців, як у членів родини Leptospiraceae.

Періплазматичні джгутики вставляють внутрішньо на кожен кінець клітини і простягаються на більшу частину довжини клітини, що перекривається, в центральній області.

Діамінокислота, присутня в пептидоглікані, є L-орнітином. Вони є анаеробними, факультативно анаеробними або мікроаерофільними. Вони є хіміо-органотрофними.

Вони використовують вуглеводи та / або амінокислоти як джерела вуглецю та енергії, але не використовують жирні кислоти або довголанцюгові жирні спирти.

Вони вільно живуть або спільно з тваринами, комахами та людиною. Деякі види є патогенними. Види, досліджені за допомогою аналізу послідовностей рРНК 16S, відрізняються від членів сімейства Brachyspiraceae, Brevinemataceae та Leptospiraceae.

Brachyspiraceae

Ця родина містить лише один рід, Brachyspira. Вони являють собою бактерії, що мають гвинтоподібну форму, з регулярними візерунками завитка. Клітини - 2-11 мкм по 0,2-0,4 мкм.

Вони є одноклітинними, але випадкові пари і ланцюжки з трьох і більше клітин можна побачити у зростаючих культурах. За несприятливих умов вирощування утворюються кулясті або круглі тіла.

Вони є грамнегативними плямами. Вони є обов'язковими анаеробними або аеротолерантними. Кінці клітин можуть бути тупими або загостреними.

Клітини мають типову структуру клітин спірохети, що складається із зовнішньої оболонки, спірального протоплазматичного циліндра та внутрішніх джгутиків у просторі між протоплазматичним циліндром та зовнішньою оболонкою.

Клітини роду Brachyspira мають від 8 до 30 джгутиків, залежно від виду. Кількість джгутиків, як правило, співвідноситься з розміром клітин, так що менші клітинні види мають менше джгутиків.

Джгутики об'єднуються внутрішньо, в рівній кількості на кожному кінці клітини, обертаються навколо протоплазматичного циліндра, а їх вільні кінці перекриваються в центрі клітин.

Зростає між 36 і 42 ° C, оптимальна температура - 37 до 39 ° C. Вони є хіміорганотрофними, використовуючи для росту різні вуглеводи. У ньому є оксидаза для зниження молекулярного кисню.

Brevinemataceae

Ця родина містить лише один рід - бревінема. Клітини мають спіральну форму і мають діаметр від 0,2 до 0,3 мкм довжиною від 4 до 5 мкм, показуючи один або два спіральних витка з неправильною довжиною хвилі від 2 до 3 мкм.

Вони покрили периплазматичні джгутики, які надають клітинам рухливість шляхом згинання, обертання та трансляції. У них немає цитоплазматичних канальців. Вони мікроаерофільні, пов'язані з господарем.

Leptospiraceae

Вони є праворуковими гвинтовими клітинами, які можуть вимірювати 0,1 - 0,3 мкм в діаметрі та 3,5 - 20 мкм в довжину. Нерухомі клітини мають підключені наконечники, тоді як активно рухливі клітини мають спіральний провідний кінець і гачок на задньому кінці клітини.

Вони мають периплазматичний джгутик, який вставляється всередину на кожному кінці клітини, але рідко перекривається в центрі клітини. Періплазматичні джгутики виявляються вздовж спіральної осі.

Діамінокислота, присутня в пептидоглікані, є е-діамінопімелевою кислотою. Вони облігатні або мікроаерофільні аеробні організми. Вони є хіміорганотрофними.

Вони використовують довголанцюгові жирні кислоти та жирні спирти як джерела вуглецю та енергії. Вони вільно живуть або спільно з господарями тварин і людей. Деякі види є патогенними.

Патогенез

Більшість видів спірохети типу не є патогенними, проте деякі відомі види виділяються своїм патогенезом.

Трепонема паллідум

Саме організм викликає сифіліс. Це мобільна бактерія, яка, як правило, набувається при тісному статевому контакті і проникає в тканини господаря через плоскоклітинний або стовпчастий епітелій.

Хвороба характеризується областю виразки та первинним запаленням в області статевих органів, що проявляється первинною інфекцією. Пізніші стадії цієї інфекції характеризуються макулопапульозними висипаннями та можливою гранулематозною реакцією з участю центральної нервової системи.

Інші бактерії роду можуть спричиняти не-венеричні захворювання, такі як пінта (також відома як синя хвороба, карате, напади, лота, хвороба пінто і тіна), вироблена каратеном Treponema або позіхами (або buba, yaw, yaws, yaws tropica, polipapilloma tropicum або тимоз), вироблений Treponema pallidum ssp. належать.

Borrelia burgdorferi

Викликає хворобу Лайма. Цей вид має унікальне ядро, яке містить лінійну хромосому та лінійні плазміди. Різні види Borrelia передаються окремими видами кліщів роду Ornithodoros (Argasidae) в різних куточках світу.

Ці кліщі зустрічаються в сухих саванах і кущах, особливо поблизу норів гризунів, печер, деревних колобок і мертвих дерев, або в тріщинах на стінах чи стелях і під дерев’яними підлогами, де завгодно мешкають дрібні гризуни. .

Вид водойми - хребетні тварини, такі як щури, миші, білки, собаки та птахи. Кліщі ковтають Borrelia sp. засмоктуючи кров заражених тварин або людей.

Вони харчуються вночі, принаймні 30 хвилин, перш ніж повернутися до своїх притулків. Зараження відбувається через укус, через заражену слину або через забруднення слизових оболонок зараженою тазостегновою рідиною.

Ці бактерії не виводяться з калом. Кліщі залишаються зараженими на все життя, навіть поки їм не вистачає крові протягом 7 років. Вони можуть передаватися горизонтально між самцями та самками; або вертикально, самками до їхнього потомства.

Поразка шкіри при лаймі, викликане укусом зараженого кліща Borrelia burgdorferi (Spirochaetaceae). По фотокредиту: Джеймс Ґатані Постачальники вмісту: CDC / James Gathany, через Wikimedia Commons

На ранніх стадіях хвороба Лайма представляє собою характерне ураження шкіри, яке називається erythema migrans, яке також називають хронікою erythema migrans. Для раннього ураження характерна розширена ділянка червоної висипки, часто з блідим центром (бичаче око) в місці укусу кліща.

Якщо не лікувати, може виникнути ерозивний артрит, схожий на ревматоїдний артрит і з часом хронічний прогресуючий енцефаліт та енцефаломієліт. Інші бактерії з роду, такі як B. duttonii, B. hermsii та B. dugesi, можуть викликати ендемічну рецидивуючу лихоманку.

Лептоспіра

Збудник лептоспірозу, гарячкової хвороби, яка може ускладнитися асептичним менінгітом, якщо його не лікувати. Симптоми зараження включають лихоманку, озноб та головний біль, з випадковими жовтяницею.

Організми можуть поширюватися через тварин, воду чи ґрунт, забруднені сечею собак, щурів чи великої рогатої худоби. Тварини можуть залишатися безсимптомними векторами роками, а організми можуть залишатися життєздатними після пролиття протягом тижнів чи місяців.

Набуття хвороб частіше відбувається після рясних дощів чи повеней. Інкубаційний період може становити до 1 місяця.

Список літератури

1. Актор, Дж. К. (2012). Клінічна бактеріологія. В: Інтегрована оглядова імунологія та мікробіологія lsevier (друге видання). С. 105-120.
2. Krieg, NR, J, T. Staley, DR Brown, BP Hedlund, BJ Paster, NL Ward, W. Ludwig та WB Whitman. (2010) Посібник Бергей з систематичної бактеріології: Том 4: Бактероїди, спірохети, тенерікути (молюкути), кислотні бактерії, фібробактерії, фузобактерії, диктіогломі, гематімонадети, лентісфаери, веррукомікробії, хламідії та пламідії. ВИКОРИСТАННЯ.
3. Гупта, Р.С., Махмуд, С і Адеолу, М. (2013). Підхід, заснований на філогеномічному та молекулярному підписі, для характеристики типу "Спирохети" та його основних записів: пропозиція щодо таксономічного перегляду типового типу. Fronters in Microbiology, 4: 217.
4. Спірохети. (2018). Вікіпедія, Вільна енциклопедія. Дата консультації: 14:21, 10 жовтня 2018 року від: es.wikipedia.org.
5. Тіллі, К, Роза, Пенсільванія та Стюарт, PE 2008. Біологія зараження Borrelia burgdorferi. Інфекційні клініки хвороб Північної Америки, 22 (2): 217–234.