Что является основным компонентом клеточной стенки бактерий

строение и химический состав бактериальной клетки

Общая схема строения бактериальной клетки показана на рисунке 2. Внутренняя организация бактериальной клетки сложна. Каждая систематическая группа микроорганизмов имеет свои специфические особенности строения.

Клеточная стенка. Клетка бактерий одета плотной оболочкой. Этот поверхностный слой, расположенный снаружи от цитоплазматической мембраны, называют клеточной стенкой (рис. 2, 14). Стенка выполняет защитную и опорную функции, а также придает клетке постоянную, характерную для нее форму (например, форму палочки или кокка) и представляет собой наружный скелет клетки. Эта плотная оболочка роднит бактерии с растительными клетками, что отличает их от животных клеток, имеющих мягкие оболочки. Внутри бактериальной клетки осмотическое давление в несколько раз, а иногда и в десятки раз выше, чем во внешней среде. Поэтому клетка быстро разорвалась бы, если бы она не была защищена такой плотной, жесткой структурой, как клеточная стенка.

Толщина клеточной стенки 0,01—0,04 мкм. Она составляет от 10 до 50% сухой массы бактерий. Количество материала, из которого построена клеточная стенка, изменяется в течение роста бактерий и обычно увеличивается с возрастом.

Составные части клеточной стенки, ее компоненты, образуют сложную прочную структуру (рис. 3, 4 и 5).

С помощью способа окраски, впервые предложенного в 1884 г. Кристианом Грамом, бактерии могут быть разделены на две группы: грамположительные и грамотрицательные. Грамположительные организмы способны связывать некоторые анилиновые красители, такие, как кристаллический фиолетовый, и после обработки иодом, а затем спиртом (или ацетоном) сохранять комплекс иод-краситель. Те же бактерии, у которых под влиянием этилового спирта этот комплекс разрушается (клетки обесцвечиваются), относятся к грамотрицательным.

Химический состав клеточных стенок грамположительных и грамотрицательных бактерий различен.

У грамположительных бактерий в состав клеточных стенок входят, кроме мукопептидов, полисахариды (сложные, высокомолекулярные сахара), тейхоевые кислоты (сложные по составу и структуре соединения, состоящие из сахаров, спиртов, аминокислот и фосфорной кислоты). Полисахариды и тейхоевые кислоты связаны с каркасом стенок — муреином. Какую структуру образуют эти составные части клеточной стенки грамположительных бактерий, мы пока еще не знаем. С помощью электронных фотографий тонких срезов (слоистости) в стенках грамположительных бактерий не обнаружено. Вероятно, все эти вещества очень плотно связаны между собой.

Стенки грамотрицательных бактерий более сложные по химическому составу, в них содержится значительное количество липидов (жиров), связанных с белками и сахарами в сложные комплексы — липопротеиды и липополисахариды. Муреина в клеточных стенках грамотрицательных бактерий в целом меньше, чем у грамположительных бактерий. Структура стенки грамотрицательных бактерий также более сложная. С помощью электронного микроскопа было установлено, что стенки этих бактерий многослойные (рис. 6).

Внутренний слой состоит из муреина. Над ним находится более широкий слой из неплотно упакованных молекул белка. Этот слой в свою очередь покрыт слоем липополисахарида. Самый верхний слой состоит из липопротеидов.

Клеточная стенка проницаема: через нее питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена выходят в окружающую среду. Крупные молекулы с большим молекулярным весом не проходят через оболочку.

Капсула. Клеточная стенка многих бактерий сверху окружена слоем слизистого материала — капсулой (рис. 7). Толщина капсулы может во много раз превосходить диаметр самой клетки, а иногда она настолько тонкая, что ее можно увидеть лишь через электронный микроскоп, — микрокапсула.

Капсула не является обязательной частью клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она служит защитным покровом клетки и участвует в водном обмене, предохраняя клетку от высыхания.

По химическому составу капсулы чаще всего представляют собой полисахариды. Иногда они состоят изгликопротеидов (сложные комплексы сахаров и белков) и полипептидов (род Bacillus), в редких случаях — из клетчатки (род Acetobacter).

Слизистые вещества, выделяемые в субстрат некоторыми бактериями, обусловливают, например, слизисто-тягучую консистенцию испорченного молока и пива.

Внешний липопротвидный слой протопласта бактерий, обладающий особыми физическими и химическими свойствами, называется цитоплазматической мембраной (рис. 2, 15).

Внутри цитоплазмы находятся все жизненно важные структуры и органеллы.

Цитоплазматическая мембрана выполняет очень важную роль — регулирует поступление веществ в клетку и выделение наружу продуктов обмена.

Через мембрану питательные вещества могут поступать в клетку в результате активного биохимического процесса с участием ферментов. Кроме того, в мембране происходит синтез некоторых составных частей клетки, в основном компонентов клеточной стенки и капсулы. Наконец, в цитоплазматической мембране находятся важнейшие ферменты (биологические катализаторы). Упорядоченное расположение ферментов на мембранах позволяет регулировать их активность и предотвращать разрушение одних ферментов другими. С мембраной связаны рибосомы — структурные частицы, на которых синтезируется белок. Мембрана состоит из липопротеидов. Она достаточно прочна и может обеспечить временное существование клетки без оболочки. Цитоплазматическая мембрана составляет до 20% сухой массы клетки.

В цитоплазме бактерий содержатся рибосомы— белок-синтезирующие частицы диаметром 200А. В клетке их насчитывается больше тысячи. Состоят рибосомы из РНК и белка. У бактерий многие рибосомы расположены в цитоплазме свободно, некоторые из них могут быть связаны с мембранами.

Рибосомы являются центрами синтеза белка в клетке. При этом они часто соединяются между собой, образуя агрегаты, называемые полирибосомами или полисомами.

В цитоплазме клеток бактерий часто содержатся гранулы различной формы и размеров. Однако их присутствие нельзя рассматривать как какой-то постоянный признак микроорганизма, обычно оно в значительной степени связано с физическими и химическими условиями среды. Многие цитоплазматические включения состоят из соединений, которые служат источником энергии и углерода. Эти запасные вещества образуются, когда организм снабжается достаточным количеством питательных веществ, и, наоборот, используются, когда организм попадает в условия, менее благоприятные в отношении питания.

У многих бактерий гранулы состоят из крахмала или других полисахаридов — гликогена и гранулезы. У некоторых бактерий при выращивании на богатой сахарами среде внутри клетки встречаются капельки жира. Другим широко распространенным типом гранулярных включений является волютин (метахроматиновые гранулы). Эти гранулы состоят из полиметафосфата (запасное вещество, включающее остатки фосфорной кислоты). Полиметафосфат служит источником фосфатных групп и энергии для организма. Бактерии чаще накапливают волютин в необычных условиях питания, например на среде, не содержащей серы. В цитоплазме некоторых серных бактерий находятся капельки серы.

Помимо различных структурных компонентов, цитоплазма состоит из жидкой части — растворимой фракции. В ней содержатся белки, различные ферменты, т-РНК, некоторые пигменты и низкомолекулярные соединения — сахара, аминокислоты.

В результате наличияв цитоплазме низкомолекулярных соединений возникает разность в осмотическом давлении клеточного содержимого и наружной среды, причем у разных микроорганизмов это давление может быть различным. Наибольшее осмотическое давление отмечено у грамположительных бактерий — 30 атм, у грамотрицательных бактерий оно гораздо ниже — 4—8 атм.

У бактерий нет такого ядра, как у высших организмов (эукариотов), а есть его аналог — «ядерный эквивалент» — нуклеоид (см. рис. 2, 8), который является эволюционно более примитивной формой организации ядерного вещества. Микроорганизмы, не имеющие настоящего ядра, а обладающие его аналогом, относятся к прокариотам. Все бактерии — прокариоты. В клетках большинства бактерий основное количество ДНК сконцентрировано в одном или нескольких местах. В клетках эукариотов ДНК находится в определенной структуре — ядре. Ядро окружено оболочкой— мембраной.

У бактерий ДНК упакована менее плотно, в отличие от истинных ядер; нуклеоид не обладает мембраной, ядрышком и набором хромосом. Бактериальная ДНК не связана с основными белками — гистонами — ив нуклеоиде расположена в виде пучка фибрилл.

Жгутики. На поверхности некоторых бактерий имеются придаточные структуры; наиболее широко распространенными из них являются жгутики — органы движения бактерий.

Жгутик закрепляется под цитоплазматической мембраной с помощью двух пар дисков. У бактерий может быть один, два или много жгутиков. Расположение их различно: на одном конце клетки, на двух, по всей поверхности и т. д. (рис. 9). Жгутики бактерий имеют диаметр 0,01—0,03 мкм, длина их может во много раз превосходить длину клетки. Бактериальные жгутики Состоят из белка — флагеллина — и представляют собой скрученные винтообразные нити.

На поверхности некоторых бактериальных клеток имеются тонкие ворсинки — фимбрии.

Источник

Клеточная стенка бактерий

Надмембранный аппарат бактерий представлены клеточ­ной стенкой, специфика организации которой служит основой для подразделения их на две нетаксономические группы (грамположительные и грамотрицательные формы) и коррелирует с очень большим числом морфофункциональных, метаболических и генетических признаков. Клеточная стенка прокариот явля­ется по существу полифункциональным органоидом, выведен­ным за пределы протопласта и несущим значительную долю метаболической нагрузки клетки.

Клеточная стенка грамположительных бактерий

Строение клеточной стенки

У грамположительных бактерий (рис. 12, А) клеточная стенка устроена в целом более просто. Наружные слои клеточной стенки образованы белком в комплексе с липидами. У некоторых видов бактерий сравнительно недавно обнаружен слой поверхностных белковых глобул, форма, размер и характер расположения которых спе­цифичны для вида. Внутри клеточной стенки, а также непо­средственно на ее поверхности помещаются ферменты, расщеп­ляющие субстраты до низкомолекулярных компонентов, кото­рые в дальнейшем транспортируются через цитоплазматиче­скую мембрану внутрь клетки. Здесь же находятся ферменты, синтезирующие внеклеточные полимеры, например капсульные полисахариды.

Полисахаридная капсула

Полисахаридная капсула, снаружи обволаки­вающая клеточную стенку ряда бактерий, имеет в основном частноприспособительное значение, и ее присутствие не обяза­тельно для сохранения жизнедеятельности клетки. Так, она обеспечивает прикрепление клеток к поверхности плотных суб­стратов, аккумулирует некоторые минеральные вещества и у патогенных форм препятствует их фагоцитированию.

Муреин

Непосредственно к цито­плазматической мембране прилегает жесткий муреиновый слой.

Муреин, или пептидогликан, является сополимером ацетилглюкозамина и ацетилмурамовой кислоты с поперечными олиго- пептидными сшивками. Не исключено, что муреиновый слой представляет собой одну гигантскую молекулу-мешок, обеспе­чивающую ригидность клеточной стенки и ее индивидуальную форму.

Тейхоевые кислоты

В тесном контакте с муреиновым слоем находится вто­рой полимер стенки грамположительных бактерий — тейхоевые кислоты. Им приписывается роль аккумулятора катионов и регулятора ионного обмена между клеткой и окружающей сре­дой.

Клеточная стенка грамотрицательных бактерий

Строение клеточной стенки

По сравнению с грамположительными формам, клеточная стенка грамотрицательных бактерий более сложно устроена и ее физиологическое значение несравненно шире. Помимо муреинового слоя ближе к поверхности располагается вторая белко­во-липидная мембрана (рис. 12,Б,В), в состав которой входят липополисахариды. Она ковалентно связана с муреином сшив­ками из молекул липопротеида. Основная функция этой мем­браны — роль молекулярного сита, кроме того, на ее наруж­ной и внутренней поверхностях находятся ферменты. Липопо­лисахариды обеспечивают иммуноспецифичность клетки и отве­чают за первые этапы взаимодействия клеток друг с другом и паразитами прокариот — бактериофагами.

Пространство, ограниченное наружной и цитоплазматиче­ской мембранами, носит название периплазматического и яв­ляется уникальной принадлежностью грамотрицательных бак­терий. В его объеме локализуется целый набор ферментов — фосфатаз, гидролаз, нуклеаз и т. д. Они расщепляют сравни­тельно высокомолекулярные питательные субстраты, а также разрушают собственный клеточный материал, выделяемый в окружающую среду из цитоплазмы. В известной степени периплазматическое пространство можно уподобить лизосоме эука­риот. В зоне периплазмы оказывается возможным не только максимально эффективное протекание энзиматических реакций, но и изоляция от цитоплазмы соединений, представляющих угрозу для ее нормального функционирования. Материал с сайта http://wiki-med.com

Функции клеточной стенки бактерий

Как у грамположительных, так и у грамотрицательных форм клеточная стенка играет роль молекулярного сита, изби­рательно осуществляя пассивный транспорт ионов, субстратов и метаболитов. У бактерий, обладающих способностью к актив­ному движению за счет жгутиков, клеточная стенка является компонентом локомоторного механизма. Наконец, отдельные участки клеточной стенки тесно ассоциированы с цитоплазма­тической мембраной в зоне прикрепления нуклеоида и играют важную роль в его репликации и сегрегации.

У одного из видов бактерий процесс разрушения старой клеточной оболочки, происходящий при делении кле­ток, обеспечивается работой по крайней мере четырех систем гидролитических ферментов, присутствующих в клеточной стен­ке в латентном состоянии. При делении клеток осуществляется закономерная и строго последовательная по времени активация этих систем, приводящая к постепенному разрушению и слущиванию старой («материнской») оболочки бактериальной клетки.

Источник

Бактериальная клетка. Строение и химический состав

» data-shape=»round» data-use-links data-color-scheme=»normal» data-direction=»horizontal» data-services=»messenger,vkontakte,facebook,odnoklassniki,telegram,twitter,viber,whatsapp,moimir,lj,blogger»>

Бактериальная клетка. Строение и химический состав

Бактериальная клетка имеет сложную внутреннюю организацию. Каждая систематическая группа микроорганизмов имеет свои специфические особенности строения.

Бактериальная клетка. Клеточная стенка.

Клетка бактерий одета плотной оболочкой. Этот поверхностный слой, расположенный снаружи от цитоплазматической мембраны, называют клеточной стенкой. Стенка выполняет защитную и опорную функции, а также придает клетке постоянную, характерную для нее форму (например, форму палочки или кокка) и представляет собой наружный скелет клетки.

Эта плотная оболочка роднит бактерии с растительными клетками, что отличает их от животных клеток, имеющих мягкие оболочки. Внутри бактериальной клетки осмотическое давление в несколько раз, а иногда и в десятки раз выше, чем во внешней среде. Поэтому клетка быстро разорвалась бы, если бы она не была защищена такой плотной, жесткой структурой, как клеточная стенка.

Толщина клеточной стенки 0,01—0,04 мкм. Она составляет от 10 до 50% сухой массы бактерий. Количество материала, из которого построена клеточная стенка, изменяется в течение роста бактерий и обычно увеличивается с возрастом.

Основным структурным компонентом стенок, основой их жесткой структуры почти у всех исследованных до настоящего времени бактерий является муреин (гликопептид, мукопептид). Это органическое соединение сложного строения, в состав которого входят сахара, несущие азот, аминосахара и 4—5 аминокислот. Причем аминокислоты клеточных стенок имеют необычную форму (D-стереоизомеры), которая в природе редко встречается.

Составные части клеточной стенки, ее компоненты, образуют сложную прочную структуру.

С помощью способа окраски, впервые предложенного в 1884 г. Кристианом Грамом, бактерии могут быть разделены на две группы: грамположительные и грамотрицательные. Грамположительные организмы способны связывать некоторые анилиновые красители, такие, как кристаллический фиолетовый, и после обработки иодом, а затем спиртом (или ацетоном) сохранять комплекс иод-краситель. Те же бактерии, у которых под влиянием этилового спирта этот комплекс разрушается (клетки обесцвечиваются), относятся к грамотрицательным.

Химический состав клеточных стенок грамположительных и грамотрицательных бактерий различен.

У грамположительных бактерий в состав клеточных стенок входят, кроме мукопептидов, полисахариды (сложные, высокомолекулярные сахара), тейхоевые кислоты (сложные по составу и структуре соединения, состоящие из сахаров, спиртов, аминокислот и фосфорной кислоты). Полисахариды и тейхоевые кислоты связаны с каркасом стенок — муреином. Какую структуру образуют эти составные части клеточной стенки грамположительных бактерий, мы пока еще не знаем. С помощью электронных фотографий тонких срезов (слоистости) в стенках грамположительных бактерий не обнаружено. Вероятно, все эти вещества очень плотно связаны между собой.

Стенки грамотрицательных бактерий более сложные по химическому составу, в них содержится значительное количество липидов (жиров), связанных с белками и сахарами в сложные комплексы — липопротеиды и липополисахариды. Муреина в клеточных стенках грамотрицательных бактерий в целом меньше, чем у грамположительных бактерий. Структура стенки грамотрицательных бактерий также более сложная. С помощью электронного микроскопа было установлено, что стенки этих бактерий многослойные

Внутренний слой состоит из муреина. Над ним находится более широкий слой из неплотно упакованных молекул белка. Этот слой в свою очередь покрыт слоем липополисахарида. Самый верхний слой состоит из липопротеидов.

Клеточная стенка проницаема: через нее питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена выходят в окружающую среду. Крупные молекулы с большим молекулярным весом не проходят через оболочку.

Бактериальная клетка. Капсула.
Клеточная стенка многих бактерий сверху окружена слоем слизистого материала — капсулой. Толщина капсулы может во много раз превосходить диаметр самой клетки, а иногда она настолько тонкая, что ее можно увидеть лишь через электронный микроскоп, — микрокапсула.

Капсула не является обязательной частью клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она служит защитным покровом клетки и участвует в водном обмене, предохраняя клетку от высыхания.

По химическому составу капсулы чаще всего представляют собой полисахариды. Иногда они состоят изгликопротеидов (сложные комплексы сахаров и белков) и полипептидов (род Bacillus), в редких случаях — из клетчатки (род Acetobacter).

Слизистые вещества, выделяемые в субстрат некоторыми бактериями, обусловливают, например, слизисто-тягучую консистенцию испорченного молока и пива.

Бактериальная клетка. Цитоплазма.
Все содержимое клетки, за исключением ядра и клеточной стенки, называется цитоплазмой. В жидкой, бесструктурной фазе цитоплазмы (матриксе) находятся рибосомы, мембранные системы, митохондрии, пластиды и другие структуры, а также запасные питательные вещества. Цитоплазма обладает чрезвычайно сложной, тонкой структурой (слоистая, гранулярная). С помощью электронного микроскопа раскрыты многие интересные детали строения клетки.

Внешний липопротвидный слой протопласта бактерий, обладающий особыми физическими и химическими свойствами, называется цитоплазматической мембраной.

Внутри цитоплазмы находятся все жизненно важные структуры и органеллы.

Функции цитоплазматической мембраны:

Упорядоченное расположение ферментов на мембранах позволяет регулировать их активность и предотвращать разрушение одних ферментов другими. С мембраной связаны рибосомы — структурные частицы, на которых синтезируется белок. Мембрана состоит из липопротеидов. Она достаточно прочна и может обеспечить временное существование клетки без оболочки. Цитоплазматическая мембрана составляет до 20% сухой массы клетки.

На электронных фотографиях тонких срезов бактерий цитоплазматическая мембрана представляется в виде непрерывного тяжа толщиной около 75A, состоящего из светлого слоя (липиды), заключенного между двумя более темными (белки). Каждый слой имеет ширину 20—30А. Такая мембрана называется элементарной.

Между плазматической мембраной и клеточной стенкой имеется связь в виде десмозов — мостиков. Цитоплазматическая мембрана часто дает инвагинации — впячивания внутрь клетки. Эти впячивания образуют в цитоплазме особые мембранные структуры, названные мезосомами. Некоторые виды мезосом представляют собой тельца, отделенные от цитоплазмы собственной мембраной.

Внутри таких мембранных мешочков упакованы многочисленные пузырьки и канальцы. Эти структуры выполняют у бактерий самые различные функции. Одни из этих структур — аналоги митохондрий. Другие выполняют функции зндоплазматической сети или аппарата Гольджи.

Путем инвагинации цитоплазматической мембраны образуется также фотосинтезирующий аппарат бактерий. После впячивания цитоплазмы мембрана продолжает расти и образует стопки, которые по аналогии с гранулами хлоропластов растений называют стопками тилакоидов. В этих мембранах, часто заполняющих собой большую часть цитоплазмы бактериальной клетки, локализуются пигменты (бактериохлорофилл, каротиноиды) и ферменты (цитохромы), осуществляющие процесс фотосинтеза.

В цитоплазме бактерий содержатся рибосомы— белок-синтезирующие частицы диаметром 200А. В клетке их насчитывается больше тысячи. Состоят рибосомы из РНК и белка. У бактерий многие рибосомы расположены в цитоплазме свободно, некоторые из них могут быть связаны с мембранами.

Рибосомы являются центрами синтеза белка в клетке. При этом они часто соединяются между собой, образуя агрегаты, называемые полирибосомами или полисомами.

В цитоплазме клеток бактерий часто содержатся гранулы различной формы и размеров. Однако их присутствие нельзя рассматривать как какой-то постоянный признак микроорганизма, обычно оно в значительной степени связано с физическими и химическими условиями среды. Многие цитоплазматические включения состоят из соединений, которые служат источником энергии и углерода. Эти запасные вещества образуются, когда организм снабжается достаточным количеством питательных веществ, и, наоборот, используются, когда организм попадает в условия, менее благоприятные в отношении питания.

У многих бактерий гранулы состоят из крахмала или других полисахаридов — гликогена и гранулезы. У некоторых бактерий при выращивании на богатой сахарами среде внутри клетки встречаются капельки жира. Другим широко распространенным типом гранулярных включений является волютин (метахроматиновые гранулы). Эти гранулы состоят из полиметафосфата (запасное вещество, включающее остатки фосфорной кислоты).

Полиметафосфат служит источником фосфатных групп и энергии для организма. Бактерии чаще накапливают волютин в необычных условиях питания, например на среде, не содержащей серы. В цитоплазме некоторых серных бактерий находятся капельки серы.

Помимо различных структурных компонентов, цитоплазма состоит из жидкой части — растворимой фракции. В ней содержатся белки, различные ферменты, т-РНК, некоторые пигменты и низкомолекулярные соединения — сахара, аминокислоты.

В результате наличия в цитоплазме низкомолекулярных соединений возникает разность в осмотическом давлении клеточного содержимого и наружной среды, причем у разных микроорганизмов это давление может быть различным. Наибольшее осмотическое давление отмечено у грамположительных бактерий — 30 атм, у грамотрицательных бактерий оно гораздо ниже — 4—8 атм.

У бактерий нет такого ядра, как у высших организмов (эукариотов), а есть его аналог — «ядерный эквивалент» — нуклеоид (см. рис. 2, 8), который является эволюционно более примитивной формой организации ядерного вещества. Микроорганизмы, не имеющие настоящего ядра, а обладающие его аналогом, относятся к прокариотам.

Все бактерии — прокариоты. В клетках большинства бактерий основное количество ДНК сконцентрировано в одном или нескольких местах. В клетках эукариотов ДНК находится в определенной структуре — ядре. Ядро окружено оболочкой— мембраной.

У бактерий ДНК упакована менее плотно, в отличие от истинных ядер; нуклеоид не обладает мембраной, ядрышком и набором хромосом. Бактериальная ДНК не связана с основными белками — гистонами — ив нуклеоиде расположена в виде пучка фибрилл.

Бактериальная клетка. Жгутики.
На поверхности некоторых бактерий имеются придаточные структуры; наиболее широко распространенными из них являются жгутики — органы движения бактерий.

Жгутик закрепляется под цитоплазматической мембраной с помощью двух пар дисков. У бактерий может быть один, два или много жгутиков. Расположение их различно: на одном конце клетки, на двух, по всей поверхности и т. д. Жгутики бактерий имеют диаметр 0,01—0,03 мкм, длина их может во много раз превосходить длину клетки. Бактериальные жгутики Состоят из белка — флагеллина — и представляют собой скрученные винтообразные нити.

На поверхности некоторых бактериальных клеток имеются тонкие ворсинки — фимбрии.

Бактериальная клетка. Структура бактериальной клетки

Бактериальная клетка – это целостный организм. Большинство бактерий одноклеточные организмы. Их клетки относят к прокариотическим. Они не имеют оформленного ядра и мембранных органоидов. Большинство бактерий нуждаются в готовых органических веществах.

Бактериальная клетка. Структура.
Структура прокариотической клетки отличается от эукариотической отсутствием оформленного ядра (т.е. ядерной мембраны), отсутствием внутриклеточных мембран, ядрышек, комплекса Гольджи, лизосом, митохондрий. Основная структура бактериальной клетки: клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма с включениями и ядро (нуклеоид – наследственный материал, представлен 1 молекулой ДНК, замкнутой в кольцо и суперспирализованной, бактериальный нуклеоид не отделен от цитоплазмы мембраны). Отсутствуют: оформленное ядро, внутриклеточные мембраны, ядрышки, лизосомы, митохондрии, комплекс Гольджи.

Структура бактериальной клетки включает в себя:

Существует два вида мезосом:

Нуклеоид, ЦП и КМ образуют протопласт.

Одним из отличительных свойств бактерий является очень высокое внутриклеточное осмотическое давление (от 5 до 20 атм), что является результатом интенсивного обмена веществ. Поэтому для защиты от осмотического шока бактериальная клетка окружена прочной клеточной стенкой.

Бактериальная клетка. Классификации

По строению клеточной стенки все бактерии делятся на 2 группы:

Названия Грам+ и Грам- имеют свою предисторию. В 1884 датский микробиолог Ганс Христиан Грам разработал оригинальный метод окраски микробов, в результате которого одни бактерии окрашивались в синий цвет (грам+), а другие в красный (грам-). Химическая основа различной окраски бактерий по методу Грама была выяснена сравнительно недавно – около 35 лет назад. Оказалось, что Г- и Г+ бактерии имеют разное строение клеточной стенки.

Структура бактериальной клетки включает клеточную стенку, они отличаются у граммположительных и граммотрицательных клеток.

Клеточная стенка Граммположительных (Г+) бактерий в основном состоит из 2 полимеров – пептидогликана и тейхоевых кислот. Пептидогликан представляет собой линейный полимер, в котором чередуются остатки мурамовой кислоты и ацетилглюкозамина. С мурамовой кислотой ковалентно связан тетрапептид (белок). Нити пептидогликана связаны между собой через пептиды и образуют прочный каркас – основу клеточной стенки. Между нитями пептидогликана находится другой полимер – тейхоевые кислоты (глицерол ТК и рибитол ТК) – полимер полифосфатов. Тейхоевые кислоты выступают на поверхности клеточной стенки и являются главными АГ Г+ бактерий. Кроме этого, в состав клеточной стенки Г+ бактерий входит рибонуклеат Mg.

При определенных условиях культивтрования клетки, лишенные клеточной стенки, сохраняют способность к росту и делению, и такие формы называют L- формами (по названию Института Листера, где было открыто это явление). В некоторых случаях после устранения фактора, тормозящего синтез клеточной стенки L-формы могут превратиться в исходные формы.

Многие бактерии синтезируют слизистое вещество, состоящее из мукополисахаридов, которое откладывается с наружной стороны клеточной стенки, окружая бактериальную клетку слизистым чехлом — это так называемая капсула. Функция капсулы – защита бактерий от фазоцитоза.

Жгутики – орган движения, спиральные нити, состоящие из белка флагеллина, основание связано с клеточной мембраной по средством базального тельца. Они выявляются с помощью электронной микроскопии препаратов, запыленных тяжелыми металлами или в световом после обработки спецметодами (серебрение).
По расположению жгутиков:
– монотрихи,
– лофотрихи,
– амфитрихи,
– перитрихи.

Бактериальная клетка. Поверхностные структуры.
1. Органы прикрепления к субстрату (адгезии) – пили (фимбрии) или реснички. Начинаются от мембраны клетки. Сосотоят из белка пилина. Число пилей может достигать 400 на 1 клетку.

3. Органы движения – жгутики – представляют собой спиральные нити. Их длина может превышать их диаметр в 10 и более раз. Жгутики состоят из белка флагеллина. Основание жгутика связано с клеточной мембраной посредством базального тельца. Базальное тельце состоит из системы колец, которые вращаясь передают вращательное движение жгутику. По расположению жгутиком бактерии делятся на моно-, лофо-, амфи-, перитрихи.

Бактериальная клетка. Спорообразование.
Споры – способ выживания в неблагоприятной ситуации, образуют только анаэробные бактерии, они выдерживают кипячение, холод и т.д. Внутри одной бактерии образуется одна спора, поэтому образование спор способствует сохранению вида и не является способом размножения как у грибов. При неблагоприятных условиях некоторые бактерии способны образовывать эндоспоры – покоящиеся клетки. Споры чрезвычайно устойчивы к высоким температурам, высушиванию, химическим веществам и сохраняют жизнеспособность в течение десятков лет. В отличие от вегетативных форм, в спорах почти полностью подавлен обмен, геном находится в репрессивном состоянии. Споры бактерий имеют многослойную оболочку, богатую кальцием, и очень небольшое количество свободной воды. При попадании в благоприятные условия спора прорастает, и из нее образуется вегетативная клетка.

Бациллы – спорообразующие анаэробные бактерии, у которых размер споры не превышает диаметр клетки. Клостридии – спорообразующие анаэробные бактерии, у которых размер споры превышает диаметр клетки, поэтому они принимают форму веретена. Процесс спорообразования происходит ряд стадий, в течение которых часть цитоплазмы и хромосома отделяются, окружаясь цитоплазматической мембраной, образуется проспора, затем образуется плохо проницаемая оболочка. Этот процесс сопровождается большим потреблением дипиколиновой кислоты и ионов кальция. После формования всех структур спора приобретает термоустойчивость, которую связывают с наличием дипиколината кальция.

Морфологические особенности некоторых групп микроорганизмов.

Cем. Spirichaetaceae и Leptospiraceae

Род Treponema, Leptospira и Borrelia

Описаны в 1868 Обермеййером. Г- тонкие подвижные извитые микроорганизмы.длина от 5 до 250мкм, спор и капсул не образуют. В неблагоприятных условиях некоторые спирохеты (T.pallidum) образуют покоящиеся формы – цисты. Содержат много липидов, поэтому плохо окрашиваются по Граму. Для окраски используется метод Романовского_Гимза. Подвижность обусловоена фибриллярным аппаратом, состоящим из сократительного белка.

Осевые фибриллы закреплены на противоположных концах клетки и обвивают цитоплазму. Количество фибрилл у трепонем 8-14, у боррелий 15-20, у лептоспир 2. Количество завитков: у трепонем 8-14 туго закрученных с одинаковой амплитудой, у боррелий до 20 неравномерных завитков, у лептоспир большое количество мелких витков, причем концы клетки образуют характерные крючки, отчего лептоспира непоминает по форме латинские буквы С или S.

Многие спирахеты не удается культивтровать на питательных средах.

Заболевания, вызываемые спирохетами:

Treponema pallidum – сифилис

Borrelia recurrentis – возвратный тиф

Borrelia burdorferi – болезнь Лайма (неспецифический полиартрит)

Leptospira interrogans – лептоспироз

Бактериальная клетка. Микоплазмы.
Относятся к классу Mollicates.
Виды, патогенные для человека: M.pneumoniae, M.hominis, M.urealyticum.
Широко распространенная в природе группа прокариот, не имеющая клеточной стенки. Не окрашивается по Граму. Клетка имеет неправильную, изменчивую форму и размеры. Могут приобретать шаровидную форму, нитевидную. Размножаются почкованием и фрагментацией. Имеют самый малый геном среди бактерий – кольцевидную молекулу ДНК. В каждой бактериальной клетке может присутствовать от нескольких до несколько десятков геномов. Микоплазмы размножаются почкованием. Почка микоплазмы называется «элементарное тельце», размеры которого сравнимы с размерами крупных вирусов.

Микоплазмы способны расти на плотных питательных средах сложного состава, требуют добавления факторов роста: глюкозы, аргинина, мочевины, холестерола. Образующиеся колонии имеют в центре возвышение (похожи на яичницу-глазунью).

Микоплазмы являются возбудителями артритов, пневмоний, заболеваний урогенитального тракта.

Бактериальная клетка. Рикетсии.
Рикетсии являются облигатными внутриклеточными паразитами. Культивируются на куриных эмбрионах, в культуре тканей. По Граму окрашиваются плохо. Метод окраски – по Романовскому-Гимза. По морфологии различают кокковидные, палочковидные, нитевидные формы. Естественным резервуаром в природе риккетсий являются членистоногие. Заболевания, вызываемые риккетсиями:

R.prowazekii – Сыпной тиф

C.burneti – Лихорадка Ку

Бактериальная клетка. Хламидии.
Описаны в 1907 Хальберштедтером.

Порядок – Chlamydiales
Семейство – Chlamydiaceaea
Род Chlamydia и Сhlamydophila

Мелкие неподвижные Г- бактерии кокковидной формы. Облигатные внутриклеточные паразиты. Спор и капсул не образуют. В цитоплазме зараженных клеток хламидии существуют в виде ретикулярных телец – репродуктивных форм. Оазмеры РТ около 1 мкм. После нескольких циклов деления РТ конденсируются, уплотняясь и уменьшаясь в размерах до 0,3мкм, образуя т.н. элементарные тельца – инфеционная форма хламидии. ЭТ после гибели клетки выходят в окружающую среду и способны заражать новые клетки.

Бактериальная клетка. Патогенные хламидии.
Chlamydia trachomatis – трахома и урогенитальный хламидиоз.
Chlamydophila psittaci – пситтакоз
Chlamydophila pneumoniae – пневмония

Бактериальная клетка. Актиномицеты
Порядок Actinomycetales
Сем. Mycobacteriaceae, Nocardiaceae и Straptomycetaceae

Впервые описаны Харнем (?) в 1877. По внешним признакам сходны с мицелиальными грибами, однако относятся к бактериям, т.к. являются прокариотами. Актиномицеты имеют форму палочек или длинных ветвящихся нитей – гифов. Размножаются фрагментицией, некоторые (нокардии и стрептомицеты) – спорами.

Построению клеточной стенки Г+, капсул не образуют. Большинство актиномицетов обитаетв почве. Многие из них являются продуцентами антибиотиков.

Бактериальная клетка. Патогенные виды.
Actinomyceti israelii – актиномикоз
Nocardia asteroides – нокардиоз

Источник