Ang Actinomycetes (Actinomycetales, mula sa Greek na aktis - ray, mykes - mushroom) ay mga sumasanga na bakterya na kabilang sa phylum Actinobacteria. Ang mga ito ay bahagi ng normal na microflora ng digestive system ng terrestrial vertebrates at invertebrates, at naroroon din sa kasaganaan sa lupa at gumaganap ng isang kritikal na papel sa ekolohiya at cycle ng mga sangkap sa lupa.
Ang mga mikroorganismo na ito ay ang mga sanhi ng ahente ng maraming mga oportunistikong pathologies - ang mga lumitaw bilang isang resulta ng pagbawas sa pag-andar ng immune system ng katawan. Ang actinomycetes ay malawakang ginagamit sa biotechnology, dahil ang mga ito ay pinagmumulan ng isang bilang ng mga antibacterial at antitumor substance.
kanin. 1. Ang Streptomycetes ay nag-synthesize ng malaking halaga ng mga antibacterial at antitumor na gamot.
Ang istraktura ng actinomycetes: bakit sila bacteria at hindi fungi?
1. Organisasyon ng genetic material
Ang namamana na materyal ng Actinomycetes ay nakapaloob sa isang molekula ng deoxyribonucleic acid, na may hugis ng singsing at malayang matatagpuan sa cytoplasm - ang parehong anyo ng organisasyon ng genetic na materyal, na tinatawag na nucleoid, ay katangian ng iba pang bakterya. Sa fungi, ang genetic na materyal ay nakaayos at bahagi ng cell nucleus.
Ang DNA ng actinomycetes ay naglalaman ng malaking bilang ng mga pares ng GC (65-75% ng kabuuang bilang ng mga nucleotides). Ang katangiang ito ay pare-pareho, hindi nakasalalay sa mga mutasyon, at samakatuwid ay ginagamit sa taxonomy ng mga microorganism. Ang nilalaman ng mga pares ng GC ay gumagawa ng DNA ng mga actinomycetes na napaka-refractory samakatuwid, ang pagsusuri ng DNA ng mga actinomycetes ay tumatagal ng mas maraming oras kumpara sa ibang mga bakterya.
2. Cell wall
kanin. 2. Schematic na istraktura ng cell wall ng Gr+ bacteria.
kanin. 3. Actinomycetes, Gram stained.
Ang Actinomycetes ay may siksik na bacterial cell wall, na matatagpuan sa labas ng cytoplasmic membrane at nagiging sanhi ng kanilang positibong Gram staining. Tulad ng ibang Gram-positive bacteria, ito ay binubuo ng ilang dosenang mga layer ng murein polymer (peptidoglycan), na natatakpan ng teichoic at lipoteichoic acids. Ang mga lipotichoic acid ay naka-angkla sa cytoplasmic membrane ng bacterium at ikinonekta ito sa cell wall. Ang mga teichoic acid ay nagbibigay sa cell wall ng negatibong singil. Ang cell wall ng fungi ay binubuo ng iba pang polymers - chitin at glucan.
kanin. 4. Fungal cell wall.
3. Mga cellular organelles
Ang mga actinomycetes, tulad ng iba pang bakterya, ay walang mga organel ng lamad. Ang mga actinomycetes ay may 70S ribosome, habang ang fungi ay may 80S ribosome, tulad ng iba pang mga eukaryotic na organismo.
4. Paglago ng mga kolonya
Ang pagbuo ng mycelium sa panahon ng paglaki ay kung ano ang actinomycetes ay pinaka-katulad sa fungi. Ang mycelium sa kaso ng actinomycetes ay isang sumasanga na koleksyon ng hyphae. Ang hyphae ay nahahati sa pamamagitan ng septa sa mahabang bacterial cells na naglalaman ng ilang nucleoids. Ang mga partisyon sa isang bilang ng mga species ay maaaring tumakbo sa isang mutually perpendicular direksyon. Sanga ng hyphae sa pamamagitan ng namumuko.
Ang mycelium na lumalaki sa isang substrate (lupa, silt o nutrient medium) ay tinatawag na substrate mycelium. Nagbibigay ito ng mga sustansya sa kolonya. Ang isang aerial mycelium ay tumataas sa itaas ng substrate, na nagbibigay sa kolonya ng isang "fluffiness" - ito ay bumubuo ng mga spores, pati na rin ang tinatawag na "pangalawang metabolites" (sa kaibahan sa "pangunahing metabolites" ng substrate mycelium), kung saan mayroong maraming mga sangkap na antibacterial.
Sa panahon ng siklo ng buhay, karamihan sa mga actinomycetes ay bumubuo ng mga spores. Ang ilang mga actinomycetes ay nagpaparami sa pamamagitan ng pagkapira-piraso ng mycelium.
1. Spopulasyon
Ang actinomycete spores ay nagmula sa aerial mycelium. Ito ay mga exospores - nabubuo sila sa labas ng mother cell. Ang hyphae ng aerial mycelium kung saan nabuo ang mga spores ay tinatawag na spore carriers. Ang mga spores ay maaaring nakapaloob sa isang pampalapot sa dulo ng sporangium - isang sporangium (halimbawa, sa streptomycetes, actinoplanes at plymelia), o maaaring matatagpuan sa isang chain kasama ang sporangium (halimbawa, sa nocardia at actinomadura).
Ayon sa bilang ng mga spores na nabuo, ang actinomycetes ay nahahati sa:
Monosporous (halimbawa, Saccaromonospora, Micromonospora, Thermomonospora) - bumubuo ng mga solong spores, madalas sa pamamagitan ng pag-usbong at kasunod na paghihiwalay mula sa ina na hypha ng isang septum;
Oligosporous (halimbawa, Actinomadura) - bumubuo ng mga maikling kadena ng mga spores kasama ang spore carrier;
Polysporous (karamihan sa iba pang actinomycetes, halimbawa, Streptomyces, Frankia, Geodermatophilus) - bumubuo ng maraming spores na nakapaloob sa sporangia.
kanin. 5. Sporangium ng actinomycetes ng genus Frankia.
Ang mga spore ng Actinomycete ay maaaring maging motile - sa kasong ito, ang spore ay may flagellum at maaaring lumipat (spores ng actinoplanes, geodermatophiles at dermatophiles). Sa karamihan ng mga kaso, ang mga spores ay nonmotile at kumakalat sa pamamagitan ng hangin, tubig o hayop.
kanin. 6. Dermatophils, light microscopy.
Ang sporulation sa actinomycetes ay lalong aktibo sa ilalim ng hindi kanais-nais na mga kondisyon. Ang paglaban ng mga spores sa init ay mababa kumpara sa mga spores ng iba pang mga bakterya, ngunit maaari nilang mapaglabanan ang pagpapatayo nang hindi mas masahol kaysa sa iba, at samakatuwid ay may napakalaking adaptive na kahalagahan. Ang mga actinomycetes ay nangingibabaw sa iba pang mga mikroorganismo sa mga tuyong lupa sa disyerto.
Ang pagtubo ng kuyog ay nangangailangan ng isang tiyak na kahalumigmigan sa panlabas na kapaligiran. Sa pagkakaroon ng tubig, ang spore swells, ang mga enzyme ay isinaaktibo at ang mga metabolic na proseso ay inilunsad, na sinamahan ng pagpapalabas ng mga tubo ng paglago (hinaharap na mga bacterial body) at ang synthesis ng mga nucleic acid.
2. Uri ng paghinga
Karamihan sa mga actinomycetes ay aerobes (nangangailangan sila ng oxygen upang mapanatili ang buhay). Ang facultative anaerobes (bacteria na maaaring mabuhay sa parehong presensya at kawalan ng oxygen) ay matatagpuan sa mga species na may maikling yugto ng mycelial, na nagpaparami sa pamamagitan ng fragmentation ng mycelium.
3.Acid resistance
Ang mga actinomycetes ay may acid tolerance—paglaban sa isang acidic na kapaligiran, na nagpapahintulot sa kanila na manirahan sa acid-saturated na mga lupa sa kagubatan.Ang resistensya ng acid sa laboratoryo ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng paglamlam ng isang paghahanda na naglalaman ng actinomycetes ayon kay Ziehl-Neelsen (fuchsin na sinusundan ng pag-ukit ng sulfuric acid at paglamlam ng methylene blue). Karamihan sa mga actinomycetes na may ganitong kulay ay hindi nawawalan ng kulay pagkatapos ng pag-ukit gamit ang acid at nananatili ang isang pulang magenta na kulay. Ang isang alkaline na kapaligiran ay hindi kanais-nais para sa mga bakteryang ito: sa mataas na pH sila ay madaling kapitan ng sporulation.
4. Mga tampok ng metabolismo
kanin. 7. Ang aerobic actinomycetes ay bumubuo ng pigment sa agar slants. Mula kaliwa hanggang kanan: Actinomadura madurae, Nocardia asteroides, Micromonospora.
Ang pagbuo ng "pangalawang metabolites" ng aerial mycelium ay nabanggit sa itaas. Sa kanila:
mga pigment na nagdudulot ng iba't ibang kulay ng aerial mycelium kapag lumalaki sa media;
pabagu-bago ng amoy na mga sangkap na nagbibigay ng isang katangian ng amoy sa lupa pagkatapos ng ulan, walang tubig na tubig, at ang balat ng ilang mga hayop;
antibiotics:
a. antifungal - polyenes;
b. antibacterial - halimbawa, streptomycin, erythromycin, tetracycline, vancomycin;
c. antitumor - anthracyclines, bleomycin.
Ang mga actinomycetes ay matatagpuan sa pinakamaraming bilang sa mga lupa, at may mas kaunting mga mycelial form kaysa sa mga spores. Malaki ang papel nila sa pagbuo ng humus, na nabubulok ang mga organikong sangkap na mahirap gamitin ng ibang bakterya. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang actinomycetes ay ginagamit bilang sanitary indicator microorganism sa sanitary at epidemiological na mga bagay: ang kanilang pagtuklas sa malalaking dami sa lupa o tubig ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng compost sa kaukulang substrate.
kanin. 8. Actinomycetes sa compost.
Ang Actinomycetes ay mga simbolo ng maraming halaman, na tumutulong sa kanila na ayusin ang nitrogen.Kasabay nito, maraming mga microorganism ng klase na ito ang mga pathogen ng mga sakit sa halaman.
kanin. 9. Patatas na streptomycosis.
Matatagpuan din ang mga ito sa normal na microflora ng digestive system ng isang bilang ng mga hayop, mula sa mga annelids sa lupa (tulad ng mga earthworm) hanggang sa malalaking hayop.
Ang mga microorganism na ito ay tumutulong sa pagsira ng selulusa, na sagana sa mga pagkaing halaman. Sa mga tao, ang actinomycetes ay matatagpuan sa oral cavity (gum at plaque), bituka (distal na bahagi ng malaking bituka), sa balat (mukha, pakpak ng ilong, likod ng mga tainga, sa pagitan ng mga daliri) at sa respiratory system. (pangunahin sa itaas na respiratory tract).
kanin. 10. Microflora ng balat ng tao. Ang phylum Actinobacteria ay ipinahiwatig sa mga lilim ng asul, ang klase ng Actinomycetes ay ipinahiwatig sa maliwanag na asul.
Actinomycetes, kung ang immune reactivity ng katawan ay nabawasan, ay maaaring maging sanhi ng actinomycosis - oportunistikong sakit na binubuo sa pagbuo ng actinomycosis granulomas - accumulations ng bacterial katawan na kahawig ng butil ng dilaw na asupre ("drusen"), napapalibutan ng immunocompetent cells. Ang nagpapasiklab na reaksyon ay humahantong sa pagkatunaw ng mga granuloma, ang pagbuo ng mga fistula, na humahantong sa pagbubutas ng mga organo at pagkalat ng bakterya sa pamamagitan ng dugo.
kanin. 11. Actinomycosis drusen, Gram stain.
kanin. 12. Actinomycosis ng itaas na panga sa isang baka.
kanin. 13. Human maxillary actinomycosis.
Ang mga actinomycetes ay mga kamangha-manghang organismo na nililinlang pa rin ang maraming mga siyentipiko sa kanilang pagkakatulad sa fungi. Kasama ang potensyal na panganib sa anyo ng oportunistikong actinomycosis, ang mga organismong ito ay nagbibigay sa mga tao ng matabang lupa at mga sandata para sa paglaban sa mga nakakahawang sakit at oncological - mga antibiotic at cytostatics.
