Від чого залежить форма бактеріальної клітки. Будова бактеріальної клітини: особливості

Будова та хімічний склад бактеріальної
клітини

Загальна схема будови бактеріальної клітини показано малюнку 2. Внутрішня організація бактеріальної клітини складна. Кожна систематична група мікроорганізмів має специфічні особливості будови.
Клітинна стінка.Клітина бактерій одягнена щільною оболонкою. Цей поверхневий шар, що знаходиться зовні від цитоплазматичної мембрани, називають клітинною стінкою (рис. 2, 14). Стінка виконує захисну та опорну функції, а також надає клітині постійну, характерну для неї форму (наприклад, форму палички або кока) і є зовнішнім кістяком клітини. Ця щільна оболонка ріднить бактерії з рослинними клітинами, що відрізняє їхню відмінність від тварин клітин, мають м'які оболонки.
Усередині бактеріальної клітини осмотичний тиск у кілька разів, а іноді й у десятки разів вищий, ніж у зовнішньому середовищі. Тому клітина швидко розірвалася б, якби вона не була захищена такою щільною, жорсткою структурою, як клітинна стінка.
Товщина стінки клітинної 0,01-0,04 мкм. Вона становить від 10 до 50 % сухої маси бактерій. Кількість матеріалу, з якого побудована клітинна стінка, змінюється протягом зростання бактерій і збільшується з віком.
Основним структурним компонентом стінок, основою їхньої жорсткої структури майже у всіх досліджених до цього часу бактерій є муреїн (глікопептид,

мукопептід). Це органічна сполука складної будови, до складу якої входять цукру, що несуть азот, - аміносахара і 4-5 амінокислот. Причому амінокислоти клітинних стінок мають незвичайну форму (D-стереоізомери), яка рідко зустрічається в природі.

Складові частини клітинної стінки, її компоненти утворюють складну міцну структуру (рис. 3, 4 і 5).
За допомогою способу фарбування, вперше запропонованого в 1884 р. Крістіаном Грамом, бактерії можуть бути поділені на дві групи: грампозитивніі
грамнегативні. Грампозитивні організми здатні пов'язувати деякі анілінові барвники, такі як кристалічний фіолетовий, і після обробки йодом, а потім спиртом (або ацетоном) зберігати комплекс йод-барвник. Ті ж бактерії, у яких під впливом етилового спирту цей комплекс руйнується (клітини знебарвлюються), відносяться до грамнегативних.
Хімічний склад клітинних стінок грампозитивних та грамнегативних бактерій різний.
У грампозитивних бактерій до складу клітинних стінок входять, крім мукопептидів, полісахариди (складні, високомолекулярні цукри), тейхоєві кислоти
(складні за складом та структурою сполуки, що складаються з цукрів, спиртів, амінокислот та фосфорної кислоти). Полісахариди та тейхоєві кислоти пов'язані з каркасом стінок – муреїном. Яку структуру утворюють ці складові клітинної стінки грампозитивних бактерій, ми поки що не знаємо. За допомогою електронних фотографій тонких зрізів (шаруватості) у стінках грампозитивних бактерій не виявлено.
Ймовірно, всі ці речовини дуже щільно пов'язані між собою.
Стінки грамнегативних бактерій складніші за хімічним складом, у них міститься значна кількість ліпідів (жирів), пов'язаних з білками та цукрами у складні комплекси – ліпопротеїди та ліпополісахариди. Муреїна в клітинних стінках грамнегативних бактерій загалом менше, ніж у грампозитивних бактерій.
Структура стінки грамнегативних бактерій також складніша. За допомогою електронного мікроскопа встановлено, що стінки цих бактерій багатошарові (рис.
6).

Внутрішній шар складається із муреїну. Над ним знаходиться ширший шар із нещільно упакованих молекул білка. Цей шар у свою чергу покритий шаром ліпополісахариду. Найвищий шар складається з ліпопротеїдів.
Клітинна стінка проникна: через неї поживні речовини вільно проходять у клітину, а продукти обміну виходять у довкілля. Великі молекули з великою молекулярною вагою не проходять через оболонку.
Капсула.Клітинна стінка багатьох бактерій зверху оточена шаром слизового матеріалу – капсулою (рис. 7). Товщина капсули може у багато разів перевершувати діаметр самої клітини, а іноді вона настільки тонка, що її можна побачити лише через електронний мікроскоп - мікрокапсула.
Капсула не є обов'язковою частиною клітини, вона утворюється в залежності від умов, у які потрапляють бактерії. Вона служить захисним покривом клітини та бере участь у водному обміні, оберігаючи клітину від висихання.
За хімічним складом капсули найчастіше є полісахариди.
Іноді вони складаються з глікопротеїдів (складні комплекси цукрів та білків) та поліпептидів (рід Bacillus), у поодиноких випадках – з клітковини (рід Acetobacter).
Слизові речовини, що виділяються в субстрат деякими бактеріями, зумовлюють, наприклад, слизово-тягучу консистенцію зіпсованого молока та пива.
цитоплазма.Весь вміст клітини, крім ядра і клітинної стінки, називається цитоплазмою. У рідкій, безструктурній фазі цитоплазми (матрикс) знаходяться рибосоми, мембранні системи, мітохондрії, пластиди та інші структури, а також запасні поживні речовини. Цитоплазма має надзвичайно складну, тонку структуру (шарувату, гранулярну). За допомогою електронного мікроскопа розкрито багато цікавих деталей будови клітини.

Зовнішній ліпопротвідний шар протопласту бактерій, що має особливі фізичні та хімічні властивості, називається цитоплазматичною мембраною (рис.
2, 15).
Усередині цитоплазми знаходяться всі життєво важливі структури та органели.
Цитоплазматична мембрана виконує дуже важливу роль - регулює надходження речовин у клітину та виділення назовні продуктів обміну.
Через мембрану поживні речовини можуть надходити в клітину внаслідок активного біохімічного процесу за участю ферментів. Крім того, у мембрані відбувається синтез деяких складових частин клітини, в основному компонентів клітинної стінки та капсули.
Зрештою, у цитоплазматичній мембрані знаходяться найважливіші ферменти (біологічні каталізатори). Упорядковане розташування ферментів на мембранах дозволяє регулювати їхню активність і запобігати руйнуванню одних ферментів іншими. З мембраною пов'язані рибосоми – структурні частинки, на яких синтезується білок.
Мембрана складається з ліпопротеїдів. Вона досить міцна і може забезпечити тимчасове існування клітин без оболонки. Цитоплазматична мембрана становить до 20 % сухої маси клітини.
На електронних фотографіях тонких зрізів бактерій цитоплазматична мембрана представляється у вигляді безперервного тяжу завтовшки близько 75A, що складається зі світлого шару
(ліпіди), укладеного між двома темнішими (білки). Кожен шар має ширину
20-30А. Така мембрана називається елементарною (табл. 30, рис. 8).

Між плазматичною мембраною та клітинною стінкою є зв'язок у вигляді десмозів
- Містків. Цитоплазматична мембрана часто дає інвагінації – вп'ячування всередину клітини. Ці вп'ячування утворюють у цитоплазмі особливі мембранні структури, названі
мезосоми.Деякі види мезосом є тільця, відокремлені від цитоплазми власною мембраною. Усередині таких мембранних мішечків упаковані численні бульбашки та канальці (рис. 2). Ці структури виконують у бактерій різні функції. Одні з цих структур – аналоги мітохондрій. Інші виконують функції зндоплазматичної мережі чи апарату Гольджі. Шляхом інвагінації цитоплазматичної мембрани утворюється фотосинтезуючий апарат бактерій.
Після вп'ячування цитоплазми мембрана продовжує рости і утворює стоси (табл. 30), які за аналогією з гранулами хлоропластів рослин називають стоками тилакоїдів. У цих мембранах, що часто заповнюють собою більшу частину цитоплазми бактеріальної клітини, локалізуються пігменти (бактеріохлорофіл, каротиноїди) та ферменти
(цитохроми), які здійснюють процес фотосинтезу.

,
У цитоплазмі бактерій містяться рибосоми-білок-синтезуючі частинки діаметром 200А. У клітці їх налічується понад тисячу. Складаються рибосоми з РНК та білка. У бактерій багато рибосом розташовані в цитоплазмі вільно, деякі з них можуть бути пов'язані з мембранами.
Рибосомиє центрами синтезу білка у клітині. При цьому вони часто з'єднуються між собою, утворюючи агрегати, які називаються полірибосомами або полісомами.

У цитоплазмі клітин бактерій часто містяться гранули різної форми та розмірів.
Проте їхню присутність не можна розглядати як якусь постійну ознаку мікроорганізму, зазвичай вона значною мірою пов'язана з фізичними та хімічними умовами середовища. Багато цитоплазматичних включень складаються з сполук, які є джерелом енергії і вуглецю. Ці запасні речовини утворюються, коли організм забезпечується достатньою кількістю поживних речовин, і, навпаки, використовуються, коли організм потрапляє до умов, менш сприятливих щодо харчування.
У багатьох бактерій гранули складаються з крохмалю або інших полісахаридів – глікогену та гранульозу. У деяких бактерій при вирощуванні на багатому на цукрів середовищі всередині клітини зустрічаються крапельки жиру. Іншим поширеним типом гранулярних включень є волютин (метахроматиновые гранули). Ці гранули складаються з поліметафосфату (запасна речовина, що включає залишки фосфорної кислоти).
Поліметафосфат служить джерелом фосфатних груп та енергії для організму. Бактерії частіше накопичують волютин у незвичайних умовах харчування, наприклад на середовищі, що не містить сірки. У цитоплазмі деяких сірчаних бактерій знаходяться крапельки сірки.
Крім різних структурних компонентів, цитоплазма складається з рідкої частини – розчинної фракції. У ній містяться білки, різні ферменти, т-РНК, деякі пігменти та низькомолекулярні сполуки – цукру, амінокислоти.
В результаті наявності в цитоплазмі низькомолекулярних сполук виникає різниця в осмотичному тиску клітинного вмісту та зовнішнього середовища, причому у різних мікроорганізмів цей тиск може бути різним. Найбільший осмотичний тиск відмічено у грампозитивних бактерій – 30 атм, у грамнегативних бактерій він набагато нижчий – 4-8 атм.
Ядерний апарат.У центральній частині клітини локалізована ядерна речовина - дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК).

,
У бактерій немає такого ядра, як у вищих організмів (еукаріотів), а є його аналог -
«ядерний еквівалент» - нуклеоїд(див. рис. 2, 8), який є еволюційно більш примітивною формою організації ядерної речовини. Мікроорганізми, що не мають справжнього ядра, а мають його аналог, відносяться до прокаріотів. Усі бактерії – прокаріоти. У клітинах більшості бактерій основна кількість ДНК сконцентрована в одному або кількох місцях. У клітинах еукаріотів ДНК знаходиться у певній структурі – ядрі. Ядро оточене оболонкою- мембраною.

У бактерій ДНК упакована менш щільно, на відміну справжніх ядер; нуклеоїд не має мембрани, ядерця і набору хромосом. Бактеріальна ДНК не пов'язана з основними білками - гістонами - і в нуклеоїді розташована у вигляді пучка фібрил.
Джгутики.На поверхні деяких бактерій є придаткові структури; Найбільш поширеними є джгутики - органи руху бактерій.
Джгутик закріплюється під цитоплазматичною мембраною за допомогою двох пар дисків.
У бактерій може бути один, два або багато джгутиків. Розташування їх по-різному: на одному кінці клітини, на двох, по всій поверхні тощо (рис. 9). Джгутики бактерій мають діаметр
0,01-0,03 мкм, довжина їх може у багато разів перевищувати довжину клітини. Бактеріальні джгутики Складаються з білка - флагеліну - і є скручені гвинтоподібні нитки.

На поверхні деяких бактеріальних клітин є тонкі ворсинки.
фімбрії.
Життя рослин: у 6-ти томах. - М: Просвітництво. За редакцією А. Л. Тахтаджяна, головний
редактор чл.-кор. АН СРСР, проф. А.А. Федоров. 1974

• Будова та хімічний склад бактеріальної клітини

Каталог: documents
documents -> Фонограми як докази у цивільних справах
documents -> Зразкова програма професійного модуля
documents -> Помірні когнітивні порушення у хворих із судинним ураженням головного мозку 14. 01. 11 нервові хвороби
documents -> Навчальний посібник для самостійної підготовки студентів спеціальної медичної групи з освоєння теоретичного розділу дисципліни «Фізична культура»
documents -> Програма «Щасливе материнство з бажаною дитиною»
documents -> Нова інформація з розділу безпеки використання лікарського засобу
documents -> Федеральні клінічні рекомендації з діагностики та лікування синдрому залежності

ЦИТОПЛАЗМА (ЦП)

Беруть участь у спороутворенні.

МЕЗОСОМИ

При надмірному зростанні, порівняно зі зростанням КС, ЦПМ утворює інвагінати (вп'ячування) - мезосоми.Мезосоми – центр енергетичного метаболізму прокаріотичної клітини. Мезосоми є аналогами мітохондрій еукаріотів, але влаштовані простіше.

Добре розвинені та складно організовані мезосоми характерні для грам+бактерій.

Клітинна стінка бактерій

У грам-бактерій мезосоми зустрічаються рідше і просто організовані (у формі петлі). Поліморфізм мезосом відзначається навіть в одного й того ж виду бактерій. У рикетсій мезосоми відсутні.

Мезосоми розрізняються за розміром, формою та локалізації в клітині.

За формою розрізняють мезосоми:

- - Ламелярні (пластинчасті),

- - везикулярні (мають форму бульбашок),

- Тубулярні (трубчасті),

- Змішані.

За розташуванням у клітині розрізняють мезосоми:

– утворюються в зоні клітинного поділу та формування поперечної перегородки,

- До яких прикріплений нуклеоїд;

- Сформовані в результаті інвагінації периферичних ділянок ЦПМ.

Функції мезосом:

1. Підсилюють енергетичний метаболізм клітин,оскільки збільшують загальну «робочу» поверхню мембран.

2. Беруть участь у секреторних процесах(У деяких грам + бактерій).

3. Беруть участь у клітинному розподілі.При розмноженні нуклеоїд рухається до мезосом, отримує енергію, подвоюється і ділиться амітозом.

Виявлення мезосом:

1. Електронна мікроскопія.

Будова.Цитоплазма (протоплазма) - вміст клітини, оточений ЦПМ і займає основний обсяг бактеріальної клітини. ЦП є внутрішнім середовищем клітини і є складною колоїдною системою, що складається з води (близько 75%) і різних органічних сполук (білків, РНК і ДНК, ліпідів, вуглеводів, мінеральних речовин).

Розташований під ЦПМ шар протоплазми щільніший, ніж решта маси в центрі клітини. Фракція цитоплазми, що має гомогенну консистенцію та містить набір розчинних РНК, ферментних білків, продуктів та субстратів метаболічних реакцій, отримала назву цитозолю. Інша частина цитоплазми представлена ​​різноманітними структурними елементами: нуклеоїдом, плазмідами, рибосомами та включеннями.

Функції цитоплазми:

1. Містить клітинні органели.

Виявлення цитоплазми:

1. Електронна мікроскопія.

Будова. Нуклеоїд - еквівалент ядра еукаріотів, хоча відрізняється від нього за своєю структурою та хімічним складом. Нуклеоїд не відокремлений від ЦП ядерною мембраною, не має ядерців та гістонів, містить одну хромосому, має гаплоїдний (одиноковий) набір генів, не здатний до мітотичного поділу.

Нуклеоїд розташований у центрі бактеріальної клітини, містить двониткову молекулу ДНК, невелику кількість РНК та білків. У більшості бактерій двониткова молекула ДНК діаметром близько 2 нм, довжиною близько 1 м з молекулярною масою 1-3х109 Так замкнута в кільце і щільно укладена на кшталт клубка. Мікоплазми мають молекулярну масу ДНК найменшу для клітинних організмів (0,4–0,8×109 Так).

ДНК прокаріотів побудована так само, як і у еукаріотів (рис. 25).

Рис. 25.Будова ДНК прокаріотів:

А- фрагмент нитки ДНК, утвореної залишками дезоксирибози і фосфорної кислоти, що чергуються. До першого вуглецевого атома дезоксирибози приєднано азотисту основу: 1 - цитозин; 2 - Гуанін.

Б- подвійна спіраль ДНК: Д- дезоксирибозу; Ф – фосфат; А – аденін; Т – тімін; Г – гуанін; Ц – цитозин

Молекула ДНК несе безліч негативних зарядів, оскільки кожен фосфатний залишок містить іонізовану гідроксильну групу. У еукаріотів негативні заряди нейтралізуються утворенням комплексу ДНК з основними білками - гістонами. У клітинах прокаріотів гістонів немає, тому нейтралізація зарядів здійснюється взаємодією ДНК з поліамінами та іонами Mg2+.

За аналогією з хромосомами еукаріотів бактеріальна ДНК часто позначається як хромосома. Вона представлена ​​в клітці в однині, оскільки бактерії є гаплоїдними. Однак перед поділом клітини число нуклеоїдів подвоюється, а під час поділу збільшується до 4 і більше. Тому терміни «нуклеоїд» та «хромосома» не завжди збігаються. При дії на клітини певних факторів (температури, pH середовища, іонізуючого випромінювання, солей важких металів, деяких антибіотиків та ін) відбувається утворення безлічі копій хромосоми. При усуненні впливу цих факторів, а також після переходу в стаціонарну фазу у клітинах виявляється по одній копії хромосоми.

Тривалий час вважали, що у розподілі ниток ДНК бактеріальної хромосоми не простежується жодної закономірності. Спеціальні дослідження показали, що хромосоми прокаріотів - високоупорядкована структура. Частина ДНК у цій структурі представлена ​​системою з 20–100 незалежно суперспіралізованих петель. Суперспіралізовані петлі відповідають неактивним на даний час ділянкам ДНК і знаходяться в центрі нуклеоїду. По периферії нуклеоїду розташовуються деспіралізовані ділянки, у яких відбувається синтез інформаційної РНК (іРНК). Оскільки у бактерій процеси транскрипції та трансляції йдуть одночасно, одна й та сама молекула іРНК може бути одночасно пов'язана з ДНК та рибосомами.

Крім нуклеоїду в цитоплазмі бактеріальні клітини можуть перебувати плазміди - фактори позахромосомної спадковості у вигляді додаткових автономних кільцевих молекул двониткової ДНК з меншою молекулярною масою. У плазмідах також закодована спадкова інформація, проте вона не є життєво необхідною для бактеріальної клітини.

Функції нуклеїоду:

1. Зберігання та передача спадкової інформації, у тому числі про синтез факторів патогенності.

Виявлення нуклеоїду:

1. Електронна мікроскопія: на електронограмах ультратонких зрізів нуклеоїд має вигляд світлих зон меншої оптичної щільності з фібрилярними, ниткоподібними структурами ДНК (рис. 26). Незважаючи на відсутність ядерної мембрани, нуклеоїд досить чітко відмежований від цитоплазми.

2. Фазово-контрастна мікроскопія нативних препаратів.

3. Світлова мікроскопія після забарвлення специфічними для ДНК методами Фельгену, Пашкову або по Романівському-Гімза:

– препарат фіксують метиловим спиртом;

- на фіксований препарат наливають барвник Романовського-Гімза (суміш рівних частин трьох фарб - азура, еозину та метиленового синього, розчинених у метанолі) на 24 години;

- фарбу зливають, промивають препарат дистильованою водою, висушують і мікроскопують: нуклеоїд забарвлюється у фіолетовий колір і розташовується дифузно в цитоплазмі, пофарбованій у блідо-рожевий колір.

Читайте також:

Особливості хімічного складу клітин бактерій

Структура бактеріальної клітки. Основні відмінності прокаріотів та еукаріотів. Функції окремих структурних елементів бактеріальної клітки. Особливості хімічного складу клітинних стінок грампозитивних та грамнегативних бактерій.

Бактеріальна клітина складається з клітинної стінки, цитоплазматичної мембрани, цитоплазми з включеннями та ядра, званого нуклеоїдом. Є додаткові структури: капсула, мікрокапсула, слиз, джгутики, пилки. Деякі бактерії у несприятливих умовах здатні утворювати суперечки.
Відмінності щодо будови клітини
1) У прокаріотів немає ядра, а у еукаріотів є.
2) У прокаріотів з органоїдів є тільки рибосоми (дрібні, 70S), а у еукаріотів, крім рибосом (великих, 80S), є безліч інших органоїдів: мітохондрії, ЕПС, клітинний центр, і т.д.
3) Клітина прокаріотів набагато менша за клітину еукаріотів: по діаметру в 10 разів, за обсягом – у 1000 разів.
1) У прокаріотів ДНК кільцева, а у еукаріотів лінійна
2) У прокаріотів ДНК гола, майже не з'єднана з білками, а у еукаріотів ДНК з'єднана з білками у співвідношенні 50/50, утворюється хромосома
3) У прокаріотів ДНК лежить у спеціальній ділянці цитоплазми, яка називається нуклеоїд, а у еукаріотів ДНК лежить в ядрі.
Постійні компоненти бактеріальної клітини.
Нуклеоїд – еквівалент ядра прокаріотів
Клітинна стінка – відрізняється у Гр+ та Гр – бактерій. Визначає та зберігає постійну форму, забезпечує зв'язок із зовнішнім середовищем, визначає антигенну специфічність бактерій, має важливі імуноспецифічні властивості; Порушення синтезу клітинної стінки веде до утворення L-форм бактерій.
Гр+: таке забарвлення пов'язане із вмістом у КС тейховими та дипотейхоєвими кислотами, які пронизують його наскрізь та закріплюють у цитоплазмі. Пептидоглікан товстий, складається з плазматичної мембрани, пов'язаної бета-глікозидними зв'язками.
Гр - тонкий шар пептидогліканів, нарудна мембрана представлена ​​ліпополісахаридними глікокопротеїнами, гліколіпідами.
ЦПМ – складається з ліпопротеїнів. Сприймає всю хімічну інформацію, що надходить у клітину. Є головним бар'єром. Бере участь у процесі реплікації нуклеоїду та плазмід; містить велику кількість ферментів; Бере участь у синтезі компонентів клітинної стінки.
Мезосоми – аналоги мітохондрій у бактеріальній клітині
Рибосоми 70S - численні дрібні гранули, що знаходяться в цитоплазмі.
НЕПОСТОЯННІ:
Джгутики: складаються з білка флагеліну, беруть початок від ЦПМ, основна функція – рухова.
Пили: за рахунок них йде прикріплення до клітини-господаря
Плазміди. Капсула, Спори, Увімкнення.

Основна стаття: Надмембранний комплекс

Надмембранний апаратбактерій представлені клітинною стінкою, специфіка організації якої служить основою для підрозділу їх на дві нетаксономічні групи (грампозитивні та грамнегативні форми) і корелює з дуже великою кількістю морфофункціональних, метаболічних і генетичних ознак. Клітинна стінка прокаріотів є по суті поліфункціональним органоїдом, виведеним за межі протопласту і несе значну частку метаболічного навантаження клітини.

Клітинна стінка грампозитивних бактерій

Будова клітинної стінки

У грампозитивних бактерій (рис. 12, А) клітинна стінка влаштована загалом простіше. Зовнішні шари клітинної стінки утворені білком у комплексі з ліпідами. У деяких видів бактерій порівняно недавно виявлено шар поверхневих білкових глобул, форма, розмір і характер розташування яких є специфічними для виду. Усередині клітинної стінки, а також безпосередньо на її поверхні поміщаються ферменти, що розщеплюють субстрати до низькомолекулярних компонентів, які надалі транспортуються через цитоплазматичну мембрану всередину клітини. Тут же знаходяться ферменти, що синтезують позаклітинні полімери, наприклад, капсульні полісахариди.

Полісахаридна капсула

Полисахаридная капсула, зовні обволікає клітинну стінку ряду бактерій, має в основному приватнопристосувальне значення, і її присутність не обов'язково для збереження життєдіяльності клітини. Так, вона забезпечує прикріплення клітин до поверхні щільних субстратів, акумулює деякі мінеральні речовини і у патогенних форм перешкоджає їх фагоцитування.

Муреїн

Безпосередньо до цитоплазматичної мембрани прилягає жорсткий муреїновий шар.

Муреїн, або пептидоглікан, є сополімером ацетилглюкозаміну та ацетилмурамової кислоти з поперечними олігопептидними зшивками. Не виключено, що муреїновий шар являє собою одну гігантську молекулу-мішок, що забезпечує ригідність клітинної стінки та її індивідуальну форму.

Тейхоєві кислоти

У тісному контакті з муреїновим шаром знаходиться другий полімер стінки грампозитивних бактерій - тейхоєві кислоти. Їм приписується роль акумулятора катіонів та регулятора іонного обміну між клітиною та навколишнім середовищем.

Клітинна стінка грамнегативних бактерій

Будова клітинної стінки

Порівняно з грампозитивними формами, клітинна стінка грамнегативних бактерій складніше влаштована та її фізіологічне значення незрівнянно ширше. Крім муреїнового шару ближче до поверхні розташовується друга білко-во-ліпідна мембрана (рис. 12, Б, В), до складу якої входять ліпополісахариди. Вона ковалентно пов'язана з муреїном зшивками з молекул ліпопротеїду. Основна функція цієї мембрани - роль молекулярного сита, крім того, на її зовнішній і внутрішній поверхнях знаходяться ферменти.

3. Будова бактеріальної клітини.

Простір, обмежений зовнішньої і цитоплазматичної мембранами, носить назву периплазматичного і є унікальною приналежністю грамнегативних бактерій. У його обсязі локалізується цілий набір ферментів - фосфатаз, гідролаз, нуклеаз і т. д. Вони розщеплюють порівняно високомолекулярні поживні субстрати, а також руйнують власний клітинний матеріал, що виділяється в навколишнє середовище з цитоплазми. До певної міри периплазматичний простір можна уподібнити лізосомі еукаріот. У зоні периплазми виявляється можливим як максимально ефективне перебіг ензиматичних реакцій, а й ізоляція від цитоплазми сполук, які становлять загрозу її нормального функціонування. Матеріал із сайту http://wiki-med.com

Функції клітинної стінки бактерій

Як у грампозитивних, так і у грамнегативних форм клітинна стінка відіграє роль молекулярного сита, збирально здійснюючи пасивний транспорт іонів, субстратів і метаболітів. У бактерій, що мають здатність до активного руху за рахунок джгутиків, клітинна стінка є компонентом локомоторного механізму. Нарешті, окремі ділянки клітинної стінки тісно асоційовані з цитоплазматичної мембраною в зоні прикріплення нуклеоїду і відіграють важливу роль у його реплікації та сегрегації.

В одного з видів бактерій процес руйнування старої клітинної оболонки, що відбувається при розподілі клітин, забезпечується роботою принаймні чотирьох систем гідролітичних ферментів, присутніх у клітинній стінці в латентному стані. При розподілі клітин здійснюється закономірна та суворо послідовна за часом активація цих систем, що призводить до поступового руйнування та злущування старої («материнської») оболонки бактеріальної клітини.

Матеріал із сайту http://Wiki-Med.com

На цій сторінці матеріал за темами:

• .основним компонентом клітинної стінки грампозитивних бактерій є

• клітинних стінок бактерій функції

• особливості структури клітинної стінки бактерій

• клітинна стінка будова

• характеристика клітинної стінки бактерій

У клітинній стінці грампозитивних бактерій міститься невелика кількість полісахаридів, ліпідів, білків. Основним компонентом клітинної стінки цих бактерій є багатошаровий пептидоглікан (муреїн, мукопептид), що становить 40-90% маси клітинної стінки. З пептидогліканом клітинної стінки грампозитивних бактерій ковалентно пов'язані тейхоєві кислоти (від грец. teichos - стінка).
До складу клітинної стінки грамнегативних бактерій входить зовнішня мембрана, пов'язана за допомогою ліпопротеїну з шаром пептидоглікану, що підлягає. На ультратонких зрізах бактерій зовнішня мембрана має вигляд хвилеподібної тришарової структури, подібної до внутрішньої мембрани, яку називають цитоплазматичною. Основним компонентом цих мембран є бімолекулярний (подвійний) шар ліпідів. Внутрішній шар зовнішньої мембрани представлений фосфоліпідами, а у зовнішньому шарі розташований ліпополісахарид (ЛПС). Ліпополісахарид зовнішньої мембрани складається з трьох фрагментів: ліпіду А - консервативної структури, практично однакової у грамнегативних бактерій; ядра, або стрижневої, корової частини (лат. core - ядро), щодо консервативної олігосахаридної структури (найпостійнішою частиною ядра ЛПС є кетодезоксиоктонова кислота); високоваріабельного О-специфічного ланцюга полісахариду, утвореного повторюваними ідентичними олігосахаридними послідовностями (О-антиген). Білки матриксу зовнішньої мембрани пронизують її в такий спосіб, що молекули білка, звані поринами, облямовують гідрофільні пори, якими проходять вода і дрібні гідрофільні молекули.
При порушенні синтезу клітинної стінки бактерій під впливом лізоциму,
пеніциліну, захисних факторів організму утворюються клітини із зміненою (часто кулястою) формою: протопласти – бактерії, повністю позбавлені клітинної стінки; сферопласти - бактерії з частково збереженою клітинною стінкою. Бактерії сферо- або протопласного типу, що втратили здатність до синтезу пептидоглікану під впливом антибіотиків або інших факторів і здатні розмножуватися, називаються L-формами.
Вони являють собою осмотично чутливі, кулясті, колбоподібні клітини різної величини, у тому числі й через бактеріальні фільтри. Деякі L-форми (нестабільні) при видаленні фактора, що призвів до змін бактерій, можуть реверсувати, повертаючись у вихідну бактеріальну клітину.
Між зовнішньою та цитоплазматичною мембранами знаходиться периплазматичний простір, або периплазма, що містить ферменти (протеази, ліпази, фосфатази, нуклеази, бета-лактомази) та компоненти транспортних систем.

Цитоплазматична мембрана при електронній мікроскопії ультратонких зрізів є тришаровою мембраною (2 темні шари товщиною по 2,5 нм розділені світлим — проміжним). За структурою вона схожа на плазмалемму клітин тварин і складається з подвійного шару фосфоліпідів з впровадженими поверхневими, а також інтегральними білками, які пронизують наскрізь структуру мембрани. При надмірному зростанні (порівняно зі зростанням клітинної стінки) цитоплазматична мембрана утворює інвагінати - вп'ячування у вигляді складно закручених мембранних структур, які називаються мезосомами. Менш складно закручені структури називаються внутрішньоцитоплазматичними мембранами.

Цитоплазма

Цитоплазма складається з розчинних білків, рибонуклеїнових кислот, включень та численних дрібних гранул – рибосом, відповідальних за синтез (трансляцію) білків. Рибосоми бактерій мають розмір близько 20 нм та коефіцієнт седиментації 70S, на відміну від 80S-рибосом, характерних для еукаріотичних клітин. Рибосомні РНК (рРНК) - консервативні елементи бактерій («молекулярний годинник» еволюції). 16S рРНК входить до складу малої субодиниці рибосом, а 23S рРНК - до складу великої субодиниці рибосом. Вивчення 16S рРНК є основою геносистематики, що дозволяє оцінити ступінь спорідненості організмів.
У цитоплазмі є різні включення у вигляді гранул глікогену, полісахаридів, бета-оксимасляної кислоти та поліфосфатів (волютин).

Клітинна стінка

Вони є запасними речовинами для харчування та енергетичних потреб бактерій. Волютін має спорідненість до основних барвників і легко виявляється за допомогою спеціальних методів забарвлення (наприклад, Нейссером) у вигляді метахроматичних гранул. Характерне розташування гранул волютину виявляється у дифтерійної палички у вигляді полюсів клітини, що інтенсивно профарбовуються.

Нуклеоїд

Нуклеоїд – еквівалент ядра у бактерій. Він розташований у центральній зоні бактерій у вигляді двониткової ДНК, замкнутої в кільце і щільно укладеної на кшталт клубка. Ядро бактерій, на відміну від еукаріотів, не має ядерної оболонки, ядерця та основних білків (гістонів). Зазвичай у бактеріальній клітині міститься одна хромосома, представлена ​​замкненою в кільце молекулою ДНК.
Крім нуклеоїда, представленого однією хромосомою, в бактеріальній клітині є позахромосомні фактори спадковості - плазміди, що є ковалентно замкненими кільцями ДНК.

Капсула, мікрокапсула, слиз

Капсула - слизова структура товщиною понад 0,2 мкм, міцно пов'язана з клітинною стінкою бактерій і має чітко окреслені зовнішні межі. Капсула помітна в мазках-відбитках із патологічного матеріалу. У чистих культурах бактерій капсула утворюється рідше. Вона виявляється при спеціальних методах забарвлення мазка (наприклад, Буррі-Гінс), що створюють негативне контрастування речовин капсули: туш створює темний фон навколо капсули. Капсула складається з полісахаридів (екзополісахаридів), іноді з поліпептидів, наприклад, у сибірковій бацили вона складається з полімерів D-глутамінової кислоти. Капсула гідрофільна, що перешкоджає фагоцитозу бактерій. Антигенна капсула: антитіла проти капсули викликають її збільшення (реакція набухання капсули).
Багато бактерій утворюють мікрокапсулу - слизове утворення товщиною менше 0,2 мкм, що виявляється лише при електронній мікроскопії. Від капсули слід відрізняти сліє - мукоїдні екзополісахариди, які не мають чітких меж. Слиз розчинний у воді.
Бактеріальні екзополісахариди беруть участь в адгезії (прилипання до субстратів), їх ще називають глікоколіксом. Крім синтезу
екзополісахаридів бактеріями, існує й інший механізм їх утворення: шляхом дії позаклітинних ферментів бактерій на дисахариди. В результаті цього утворюються декстрани та левани.

Джгутики

Джгутики бактерій визначають рухливість бактеріальної клітини. Джгутики є тонкими нитками, що беруть початок від цитоплазматичної мембрани, мають більшу довжину, ніж сама клітина. Товщина джгутиків 12-20 нм, довжина 3-15 мкм. Вони складаються з 3 частин: спіралеподібної нитки, гака та базального тільця, що містить стрижень зі спеціальними дисками (1 пара дисків – у грампозитивних та 2 пари дисків – у грамнегативних бактерій). Дисками джгутики прикріплені до цитоплазматичної мембрани та клітинної стінки. При цьому створюється ефект електромотора зі стрижнем-мотором, що обертає джгутик. Джгутики складаються з білка - флагеліну (від flagellum - джгутик); є Н-антигеном. Субодиниці флагеліну закручені у вигляді спіралі.
Число джгутиків у бактерій різних видів варіює від одного (монотрих) у холерного вібріона до десятка і сотень джгутиків, що відходять по периметру бактерії (перитрих) у кишкової палички, протею та ін. Лофотріхи мають пучок джгутиків на одному з кінців клітини. Амфітріхи мають по одному джгутику або пучку джгутиків на протилежних кінцях клітини.

Пили

Пили (фімбрії, ворсинки) - ниткоподібні утворення, більш тонкі та короткі (3-10нм х 0, 3-10мкм), ніж джгутики. Пили відходять від поверхні клітини і складаються з білка піліну, що має антигенну активність. Розрізняють пили, відповідальні за адгезію, тобто за прикріплення бактерій до клітини, що вражається, а також пили, відповідальні за харчування, водносольовий обмін і статеві (F-пили), або кон'югаційні пили. Пили численні – кілька сотень на клітку. Однак, статевих пилок зазвичай буває 1-3 на клітину: вони утворюються так званими "чоловічими" клітинами-донорами, що містять трансмісивні плазміди (F-, R-, Col-плазміди). Відмінною особливістю статевих пилок є взаємодія з особливими "чоловічими" сферичними бактеріофагами, які інтенсивно адсорбуються на статевих пилях.

Спори

Суперечки — своєрідна форма фірмикутних бактерій, що покояться, тобто. бактерій
з грампозитивним типом будови клітинної стінки. Спори утворюються при несприятливих умовах існування бактерій (висушування, дефіцит поживних речовин та ін. Усередині бактеріальної клітини утворюється одна суперечка (ендоспора). Утворення суперечки сприяє збереженню виду і не є способом розмноження, як у грибів. Спороутворюючі бактерії роду Bacillus мають суперечки, Бактерії, у яких розмір суперечки перевищує діаметр клітини, називаються клостридіями, наприклад, бактерії роду Clostridium (лат. Clostridium — веретено). у синій колір.

Форма спор може бути овальною, кулястою; розташування у клітині -термінальне, тобто. на кінці палички (у збудника правця), субтермінальне - ближче до кінця палички (у збудників ботулієму, газової гангрени) і центральне (у сибірки). Суперечка довго зберігається через наявність багатошарової оболонки, дипіколінату кальцію, низького вмісту води та млявих процесів метаболізмів. За сприятливих умов суперечки проростають, проходячи три послідовні стадії: активація, ініціація, проростання.

Бактерії: місце проживання, будова, процеси життєдіяльності, значення

2. б) Будова бактеріальної клітини

Клітинна стінка бактерій визначає їх форму та забезпечує збереження внутрішнього вмісту клітини. За особливостями хімічного складу та структури клітинної стінки бактерії диференціюють за допомогою фарбування за грамами.

Біополімери бактеріальної клітинної стінки

Будова бактеріальної клітини

Структуру бактерій вивчають за допомогою електронної мікроскопії цілих клітин та їх ультрафіолетових зрізів. Основними структурами бактеріальної клітини є: клітинна стінка, цитоплазматична мембрана, цитоплазма з включеннями та ядро.

Гуморальне регулювання організму

3. Особливості будови, властивості та функції клітинних мембран

Різноманітність живих клітин

1.1 Загальний план будови еукаріотичних клітин, що також характеризує будову тваринної клітини

Клітина – структурно-функціональна одиниця живого. Для всіх еукаріотів характерна наявність наступних структур: 1) Клітинна мембрана - це органоїд, що обмежує вміст клітини від навколишнього середовища ...

Різноманітність живих клітин

1.2 Особливості будови рослинної клітини

У рослинних клітинах зустрічаються органоїди, які характерні і для тварин, наприклад ядро, ендоплазматична мережа, рибосоми, мітохондрії, апарат Гольджі (див. рис 2). У них відсутній клітинний центр, а функцію лізосом виконують вакуолі.

Різноманітність живих клітин

1.3 Особливості будови грибної клітини

У більшості грибів клітина за своєю будовою та виконуваними нею функціями в цілому аналогічна клітині рослин. Вона складається з твердої оболонки і внутрішнього вмісту, що є цитоплазматичною системою.

Різноманітність живих клітин

1.4 Загальний план будови прокаріотичних клітин, що також характеризує будову бактеріальної клітини

Прокаріотична клітина влаштована в такий спосіб. Головна особливість цих клітин — відсутність морфологічно вираженого ядра, але є зона, у якій розташована ДНК (нуклеоїд).

Структура бактеріальної клітини

У цитоплазмі розташовані рибосоми.

Основи мікробіології

1. Охарактеризуйте будову бактеріальної клітини. Замалюйте органели клітини

До бактерій належать мікроскопічні рослинні організми. Більшість їх - одноклітинні організми, що не містять хлорофілу і розмножуються поділом. За формою бактерії бувають кулястими, паличкоподібними та звивистими.

Особливості зорової та слухової сенсорних систем

13. Прості, складні та надскладні клітини та їх функції

"Прості" та "складні" клітини. Нейрони, що відповідають на прості лінійні стимули (щілини, краї або темні смуги), отримали назву "простих", а ті, які відповідають на стимули складної конфігурації і на стимули, що рухаються, були названі "складними".

Особливості будови клітини

1. Клітина як елементарна структурна одиниця організму. Основні компоненти клітини

Клітина - основна структурна та функціональна одиниця життя, обмежена напівпроникною мембраною та здатна до самовідтворення. У рослинній клітині, перш за все, потрібно розрізняти клітинну оболонку та вміст.

Поширення та динаміка чисельності популяції кабана у Брянській області

1.1 Особливості будови

Кабан (Sus scrofa L.) - масивна тварина на невисоких, відносно тонких ногах. Тулуб порівняно короткий, передня частина дуже масивна, задня область лопаток сильно піднята, шия товста, коротка, майже нерухома.

Будова, властивості та функції білків

2. Функції органоїдів клітини

Органоїди клітини та їх функції: 1. Клітинна оболонка - складається з 3 шарів: 1. жорстка клітинна стінка; 2. тонкий шар пектинових речовин; 3. тонка цитоплазматична нитка. Клітинна оболонка забезпечує механічну опору та захист.

4.1 Особливості будови

Таллом є плазмодій, здатний до амебоподібних рухів по поверхні або всередині субстрату. При статевому розмноженні плазмодії перетворюються на плодові тіла, які називаються спорокарпами.

Таксономічна група слизовиків

5.1 Особливості будови

Вегетативне тіло у вигляді багатоядерного протопласту, не здатного до самостійного руху і рослинигосподаря, що знаходиться всередині клітини. Спеціальні спороношення не утворюються. Зимуюча стадія представлена ​​суперечками.

Енергетична система клітки. Класифікація м'язової тканини. Будова сперматозоїда

Енергетична система клітки. Загальний план будови мітохондрій та пластид, їх функції. Гіпотеза про симбіотичне походження мітохондрій та хлоропластів

В еукаріотичних клітинах є унікальна органела, мітохондрія, в якій у процесі окисного фосфорилювання утворюються молекули АТФ. Часто кажуть, що мітохондрії є енергетичними станціями клітини (рисунок 1).

Ми навіть не можемо уявити, скільки мікроорганізмів постійно оточують нас. Взявшись за поручень в автобусі, ви вже посадили собі на руку близько ста тисяч бактерій, зайшовши до громадського туалету, ви знову нагородили себе цими мікроорганізмами. Бактерії завжди і всюди супроводжують людину. Але не потрібно на це слово негативно реагувати, адже бактерії бувають не тільки патогенними, але також корисними для організму.

Вчені були дуже здивовані, коли зрозуміли, що деякі бактерії зберегли свій зовнішній вигляд приблизно за мільярд років. Такі мікроорганізми навіть порівнювали з автомобілем марки "Фольксваген" - зовнішній вигляд однієї їхньої моделі не змінювався 40 років, маючи ідеальну форму.

Бактерії з'явилися Землі одними з перших, тому їх заслужено можна назвати довгожителями. Цікавим є той факт, що ці клітини не мають сформованого ядра, тому й досі привертають багато уваги до своєї будови.

Що таке бактерії?

Бактерії – це мікроскопічні організми рослинного походження. Будова бактеріальної клітини (таблиця, схеми є для ясності розуміння видів цих клітин) залежить від її призначення.

Ці клітини поширені скрізь, оскільки здатні швидко розмножуватися. Існують наукові докази того, що буквально за шість годин одна клітина може дати потомство 250 тисяч бактерій. Ці одноклітинні організми мають безліч різновидів, які різняться формою.

Бактерії - дуже живучі організми, їх суперечки можуть зберігати здатність до життя протягом 30-40 років. Переносяться ці суперечки з подихом вітру, струмом води та іншими способами. Життєздатність зберігається до температури 100 градусів при невеликому морозі. І все-таки, яку будову має бактеріальна клітина? У таблиці описані основні складові бактерії, функції інших органел викладені нижче.

Кулясті (коки) бактерії

За своєю природою вони патогенні. Коки ділять на групи залежно від їхнього розташування один до одного:

• Мікрококи (маленькі). Розподіл відбувається в одній площині. Розташування у хаотичному одиночному порядку. Харчуються готовими органічними сполуками, але при цьому не залежить від інших організмів (сапрофіти).
• Диплококи (подвійні). Поділяються на такій же площині, що й мікрококи, але утворюють парні клітини. Зовні нагадують боби чи ланцетник.
• Стрептококи (у вигляді ланцюжка). Поділ такий самий, але клітини з'єднані між собою і виглядають, як намисто.
• Стафілококи (виноградне гроно). Цей вид ділиться у кількох площинах, у своїй утворюється скупчення клітин, схожих виноград.
• Тетракоки (четвірка). Клітини діляться у двох перпендикулярних площинах, утворюючи зошити.
• Сарцини (зв'язування). Такі клітини поділяються на трьох площинах, які взаємно перпендикулярні між собою. При цьому зовні вони схожі на пакети або пакунки, що складаються з безлічі особин парної кількості.

Циліндричні (палички) бактерії

Палички, які утворюють суперечки, поділяють на клостридії та бацили. За своїми розмірами ці бактерії бувають короткими та дуже короткими. Кінцеві відділи паличок бувають закруглені, потовщені чи обрізані. Залежно від розташування бактерій виділяють кілька груп: моно-, дипло- та стрептобактерії.

Спіралеподібні (звивисті) бактерії

Ці мікроскопічні клітини бувають двох видів:

• Вібріони (з поодиноким вигином або взагалі прямі).
• Спірили (великі за розміром, але завитків мало).

Ниткоподібні бактерії. Існує дві групи таких форм:

• Тимчасові нитки.
• Постійні нитки.

Особливості будови бактеріальної клітини полягають у тому, що в процесі свого існування вона здатна змінювати форми, але при цьому поліморфізм не передається у спадок. Різні фактори діють на клітину у процесі метаболізму в організмі, внаслідок цього спостерігаються кількісні зміни у її зовнішньому вигляді. Але як тільки дія ззовні припиниться, клітина набуде колишнього образу. Якими є особливості будови бактеріальної клітини, можна виявити при її розгляді за допомогою мікроскопа.

Будова бактеріальної клітини, оболонка

Оболонка надає та підтримує форму клітини, захищає внутрішні складові від ушкоджень. Завдяки неповній проникності не всі речовини можуть потрапити в клітину, що сприяє обміну низько- та високомолекулярних структур між зовнішнім середовищем та самою клітиною. Також у стіні відбуваються різні хімічні реакції. За допомогою електронного мікроскопа неважко вивчити, яку деталізовану будову має бактеріальна клітина.

Основа оболонки містить полімер муреїн. Грампозитивні бактерії мають одношаровий скелет, що складається з муреїну. Тут знаходяться полісахаридні та ліпопротеїдні комплекси, фосфати. У грамотрицательных клітин муреїновий скелет має безліч шарів. Зовнішній шар, прилеглий до клітинної стінки, є цитоплазматичної мембрани. Вона також має певні шари, що містять білки з ліпідами. Головна функція цитоплазматичної мембрани – це контроль проникнення речовин усередину клітини та виведення їх (осмотичний бар'єр). Це дуже важлива функція для клітин, оскільки з її допомогою відбувається захист клітин.

Склад цитоплазми

Жива напіврідка речовина, яка заповнює клітинну порожнину, називається цитоплазмою. Велика кількість білка, запас поживних речовин (жири та жироподібні речовини) містить у собі бактеріальну клітину. Фото, зроблене під час дослідження під мікроскопом, добре показує складові частини всередині цитоплазми. В основний склад входять рибосоми, що знаходяться в хаотичному порядку та великій кількості. Також у складі є мезосоми, що містять ферменти окислювально-відновного характеру. За рахунок них клітка черпає енергію. Ядро представлено у вигляді ядерної речовини, що знаходиться в тільцях хроматину.

Функції рибосом у клітинах

Рибосоми складаються із субодиниць (2) і є нуклеопротеїдами. З'єднуючись між собою, ці елементи утворюють полісоми або полірибосоми. Головне завдання цих включень є білковий синтез, що відбувається з урахуванням генетичної інформації. Швидкість седиментації 70S.

Особливості ядра бактерій

Генетичний матеріал (ДНК) знаходиться у неоформленому ядрі (нуклеоїд). Це ядро ​​розташоване у кількох місцях цитоплазми, будучи нещільною оболонкою. Бактерії, що мають таке ядро, називаються прокаріотами. Апарат ядра позбавлений мембрани, ядерця та набору хромосом. А дезоксирибонуклеїнова кислота міститься в ньому фібрильними пучками. Схема будови бактеріальної клітини детально показує структуру ядерного апарату.

За деяких умов у бактерій може виникнути облизня оболонок. Внаслідок цього відбувається утворення капсули. Якщо ослизнення дуже сильне, то бактерії перетворюються на зооглею (загальна слизова маса).

Капсула бактеріальної клітини

Будова бактеріальної клітини має особливість - наявність захисної капсули, що складається з полісахаридів або глікопротеїдів. Іноді ці капсули складаються з поліпептидів або клітковини. Вона розташована поверх клітинної оболонки. По товщині капсула може бути як товстою, так і тонкою. Її утворення відбувається за рахунок умов, у які потрапляє клітина. Основна властивість капсули – це захист бактерії від висихання.

Крім захисної капсули, будова бактеріальної клітини передбачає її рухову її здатність.

Джгутики на бактеріальних клітинах

Джгутики є додатковими елементами, які здійснюють рух клітини. Вони представлені у вигляді ниток різної довжини, які складаються із флагеліну. Це білок, який має здатність скорочуватися.

Склад джгутика трикомпонентний (нитка, гачок, базальне тільце). Залежно від прикріплення та розташування виділили кілька груп рухомих бактерій:

• Монотрихи (ці клітини мають 1 джгутик, розташований полярно).
• Лофотрихи (джгутики як пучка одному з кінців клітини).
• Амфітріхи (пучки з обох кінців).

Існує багато цікавих фактів про бактерії. Так, вже давно доведено, що на мобільному телефоні міститься величезна кількість цих клітин, навіть на сидінні унітазу їх менше. Інші бактерії дозволяють нам якісно жити – харчуватися, виконувати певну діяльність, без проблем звільняти свій організм від продуктів розпаду поживних речовин. Бактерії воістину різноманітні, їх функції багатогранні, але не слід забувати про їхній патологічний вплив на організм, тому важливо стежити за власною гігієною та чистотою навколо нас.

З погляду сучасної науки прокаріоти мають примітивну будову. Але саме ця «незатятість» допомагає виживати їм у найнесподіваніших умовах. Наприклад, у сірководневих джерелах чи атомних полігонах. Вчені підрахували, що загальна маса всіх земних мікроорганізмів складає 550 мільярдів тонн.

Бактерії мають одноклітинну будову. Але це не означає, що бактеріальні клітини пасують перед клітинами тварин чи рослин. Мікробіологія вже має знання про сотні тисяч видів мікроорганізмів. Проте, представники науки щодня відкривають нові їхні види та особливості.

Не дивно, що для повного освоєння поверхні Землі мікроорганізмам доводиться набувати різноманітних форм:

• коки – кульки;
• стрептококи – ланцюжки;
• бацили – палички;
• вібріони - вигнуті коми;
• спірили – спіральки.

Розмір бактерій вимірюють у нанометрах та мікрометрах. Їхня середня величина становить 0,8 мкм. Але серед них є прокаріоти-гіганти, що досягають 125 мкм і більше. Справжніми велетнями серед ліліпутів є спірохети завдовжки 250 мкм. Порівняйте тепер з ними розмір найдрібнішої прокаріотичної клітини: мікоплазми «виростають» зовсім трохи і досягають 0,1-0,15 мкм у діаметрі.

Варто сказати, що велетням-бактеріям не так просто вижити в навколишньому середовищі. Їм важко знайти собі достатньо поживних речовин для успішного виконання своєї функції. Але вони не є легким видобутком для бактерій-хижаків, які харчуються своїми побратимами – одноклітинними мікроорганізмами, «обтікаючи» і поїдаючи їх.

Зовнішня будова бактерій

Клітинна стінка

• Клітинна стінка бактеріальної клітини є для неї захистом та опорою. Вона надає мікроорганізму своєї, специфічної форми.
• Клітинна стінка проникна. Через неї проходять поживні речовини всередину та продукти обміну (метаболізму) назовні.
• Деякі види бактерій виробляють спеціальний слиз, який нагадує капсулу, що оберігає їх від висихання.
• Деякі клітини мають джгутики (один або кілька) або ворсинки, які допомагають їм пересуватися.
• У бактеріальних клітин, які при фарбуванні за Грамом набувають рожевого забарвлення ( грамнегативні), клітинна стінка тонша, багатошарова. Ферменти, завдяки яким відбувається розщеплення поживних речовин, виділяються назовні.
• У бактерій, які при фарбуванні за Грамом набувають фіолетового забарвлення ( грампозитивні), клітинна стінка товста. Поживні речовини, що надходять у клітину, розщеплюються у периплазматичному просторі (простір між клітинною стінкою та мембраною цитоплазми) гідролітичними ферментами.
• На поверхні клітинної стінки є численні рецептори. До них прикріплюються вбивці клітин – фаги, коліцини та хімічні сполуки.
• Ліпопротеїди стінки деяких видів бактерій є антигенами, які називаються токсинами.
• При тривалому лікуванні антибіотиками і з інших причин деякі клітини втрачають оболонку, але зберігають здатність до розмноження. Вони набувають округлої форми - L-форму і можуть довго зберігатися в організмі людини (коки або палички туберкульозу). Нестабільні L-форми мають здатність набувати первісного вигляду (реверсія).

Капсула

За несприятливих умов довкілля бактерії утворюють капсулу. Мікрокапсула щільно прилягає до стінки. Її можна побачити лише в електронному мікроскопі. Макрокапсулу часто утворюють патогенні мікроби (пневмококи). У клебсієли пневмонії макрокапсули виявляються завжди.

Капсулоподібна оболонка

Капсулоподібна оболонка є утворенням, неміцно пов'язане з клітинною стінкою. Завдяки бактеріальним ферментам капсулоподібна оболонка покривається вуглеводами (екзополісахаридами) зовнішнього середовища, завдяки чому забезпечується злипання бактерій з різними поверхнями, навіть зовсім гладкими. Наприклад, стрептококи, потрапляючи в організм людини, здатні злипатися із зубами та серцевими клапанами.

Функції капсули різноманітні:

• захист від агресивних умов довкілля,
• забезпечення адгезії (злипання) з клітинами людини,
• Маючи антигенні властивості, капсула має токсичний ефект при впровадженні в живий організм.

Джгутики

• У деяких бактеріальних клітин є джгутики (один або кілька) або ворсинки, які допомагають пересуватися. У складі джгутиків міститься скорочувальний білок флагелін.
• Кількість джгутиків може бути різним - один, пучок джгутиків, джгутики на різних кінцях клітини або по всій поверхні.
• Рух (безладний або обертальний) здійснюється в результаті обертального руху джгутиків.
• Антигенні властивості джгутиків мають токсичний ефект при захворюванні.
• Бактерії, що не мають джгутиків, покриваючись слизом, здатні ковзати. У водних бактерій містяться вакуолі у кількості 40 – 60, наповнені азотом.

Вони забезпечують занурення та спливання. У грунті бактеріальна клітина пересувається грунтовими каналами.

Пили

• Пили (ворсинки, фімбрії) покривають поверхню бактеріальних клітин. Ворсинка є гвинтоподібно скрученою тонкою порожнистою ниткою білкової природи.
• Пили загального типузабезпечують адгезію (злипання) із клітинами господаря. Їх кількість величезна і становить від кількох сотень до кількох тисяч. З моменту прикріплення починається будь-який інфекційний процес.
• Статеві пилисприяють перенесенню генетичного матеріалу від донора реципієнту. Їхня кількість від 1 до 4-х на одну клітину.

Цитоплазматична мембрана

• Цитоплазматична мембрана розташовується під клітинною стінкою і є ліпопротеїном (до 30% ліпідів і до 70% протеїнів).
• У різних бактеріальних клітин різний ліпідний склад мембран.
• Мембранні білки виконують багато функцій. Функціональні білкиє ферменти, завдяки яким на цитоплазматичної мембрані відбувається синтез різних її компонентів та ін.
• Цитоплазматична мембрана складається з 3 шарів. Подвійний фосфоліпідний шар пронизаний глобулінами, які забезпечують транспорт речовин у бактеріальну клітину. За порушення її роботи клітина гине.
• Цитоплазматична мембрана бере участь у спороутворенні.

Внутрішня будова бактерій

Цитоплазма

Весь вміст клітини, крім ядра і клітинної стінки, називається цитоплазмою. У рідкій, безструктурній фазі цитоплазми (матрикс) знаходяться рибосоми, мембранні системи, мітохондрії, пластиди та інші структури, а також запасні поживні речовини. Цитоплазма має надзвичайно складну, тонку структуру (шарувату, гранулярну). За допомогою електронного мікроскопа розкрито багато цікавих деталей будови клітини.

Зовнішній ліпопротвідний шар протопласту бактерій, що має особливі фізичні та хімічні властивості, називається цитоплазматичною мембраною. Усередині цитоплазми знаходяться всі життєво важливі структури та органели. Цитоплазматична мембрана виконує дуже важливу роль – регулює надходження речовин у клітину та виділення назовні продуктів обміну. Через мембрану поживні речовини можуть надходити в клітину в результаті активного біохімічного процесу за участю ферментів.

Крім того, у мембрані відбувається синтез деяких складових частин клітини, в основному компонентів клітинної стінки та капсули. Зрештою, у цитоплазматичній мембрані знаходяться найважливіші ферменти (біологічні каталізатори). Упорядковане розташування ферментів на мембранах дозволяє регулювати їхню активність і запобігати руйнуванню одних ферментів іншими. З мембраною пов'язані рибосоми – структурні частки, у яких синтезується білок. Мембрана складається з ліпопротеїдів. Вона досить міцна і може забезпечити тимчасове існування клітин без оболонки. Цитоплазматична мембрана становить до 20 % сухої маси клітини.

На електронних фотографіях тонких зрізів бактерій цитоплазматична мембрана представляється у вигляді безперервного тяжу завтовшки близько 75A, що складається зі світлого шару (ліпіди), укладеного між двома темнішими (білки). Кожен шар має ширину 20-30А. Така мембрана називається елементарною.

Гранули

У цитоплазмі клітин бактерій часто містяться гранули різної форми та розмірів. Проте їхню присутність не можна розглядати як якусь постійну ознаку мікроорганізму, зазвичай вона значною мірою пов'язана з фізичними та хімічними умовами середовища.

Багато цитоплазматичних включень складаються з сполук, які є джерелом енергії і вуглецю. Ці запасні речовини утворюються, коли організм забезпечується достатньою кількістю поживних речовин, і, навпаки, використовуються, коли організм потрапляє до умов, менш сприятливих щодо харчування.

У багатьох бактерій гранули складаються з крохмалю або інших полісахаридів – глікогену та гранульозу. У деяких бактерій при вирощуванні на багатому на цукрів середовищі всередині клітини зустрічаються крапельки жиру. Іншим поширеним типом гранулярних включень є волютин (метахроматиновые гранули). Ці гранули складаються з поліметафосфату (запасна речовина, що включає залишки фосфорної кислоти). Поліметафосфат служить джерелом фосфатних груп та енергії для організму. Бактерії частіше накопичують волютин у незвичайних умовах харчування, наприклад на середовищі, що не містить сірки. У цитоплазмі деяких сірчаних бактерій знаходяться крапельки сірки.

Мезосоми

Між плазматичною мембраною та клітинною стінкою є зв'язок у вигляді десмозів – містків. Цитоплазматична мембрана часто дає інвагінації – вп'ячування всередину клітини. Ці вп'ячування утворюють у цитоплазмі спеціальні мембранні структури, названі мезосомами.

Деякі види мезосом є тільця, відокремлені від цитоплазми власною мембраною. Усередині таких мембранних мішечків упаковані численні бульбашки та канальці. Ці структури виконують у бактерій різні функції. Одні з цих структур – аналоги мітохондрій.

Інші виконують функції зндоплазматичної мережі або апарату Гольджі. Шляхом інвагінації цитоплазматичної мембрани утворюється фотосинтезуючий апарат бактерій. Після вп'ячування цитоплазми мембрана продовжує зростати і утворює стоси, які за аналогією з гранулами хлоропластів рослин називають стоками тилакоїдів. У цих мембранах, що часто заповнюють собою більшу частину цитоплазми бактеріальної клітини, локалізуються пігменти (бактеріохлорофіл, каротиноїди) та ферменти (цитохроми), що здійснюють процес фотосинтезу.

Нуклеоїд

У бактерій немає такого ядра, як у вищих організмів (еукаріотів), а є його аналог – «ядерний еквівалент» – нуклеоїд, який є еволюційно примітивнішою формою організації ядерної речовини. Він складається з однієї замкненої в кільце двоспіральної нитки ДНК довжиною 1,1 -1,6 нм, яку розглядають як одиночну бактеріальну хромосому або генофор. Нуклеоїд у прокаріотів не відмежований від решти клітини мембраною – у нього відсутня ядерна оболонка.

До складу структур нуклеоїду входять РНК-полімераза, основні білки та відсутні гістони; хромосома закріплюється на цитоплазматичної мембрані, а грампозитивних бактерій – на мезосомс. Бактеріальна хромосома реплікується поліконсервативним способом: батьківська подвійна спіраль ДНК розкручується і на матриці кожного полінуклеотидного ланцюга збирається новий комплементарний ланцюжок. Нуклеоїд немає мітотичного апарату, і розбіжність дочірніх ядер забезпечується зростанням цитоплазматичної мембрани.

Бактеріальне ядро ​​– диференційована структура. Залежно від стадії розвитку клітини нуклеоїд може бути дискретним (переривчастим) та складатися з окремих фрагментів. Це з тим, що розподіл бактеріальної клітини у часі здійснюється після завершення циклу реплікації молекули ДНК та оформлення дочірніх хромосом.

У нуклеоїді зосереджено основний обсяг генетичної інформації бактеріальної клітини. Крім нуклеоїду в клітинах багатьох бактерій виявлено позахромосомні генетичні елементи - плазміди, представлені невеликими кільцевими молекулами ДНК, здатними до автономної реплікації.

Плазміди

Плазміди є автономними молекулами, згорнутими в кільце, двонитковою ДНК. Їх маса значно менша за масу нуклеотиду. Незважаючи на те, що в ДНК плазмід закодована спадкова інформація, вони не є життєво важливими та необхідними для бактеріальної клітини.

Рибосоми

У цитоплазмі бактерій містяться рибосоми – білок-синтезуючі частки діаметром 200А. У клітці їх налічується понад тисячу. Складаються рибосоми з РНК та білка. У бактерій багато рибосом розташовані в цитоплазмі вільно, деякі з них можуть бути пов'язані з мембранами.

Рибосоми є центрами синтезу білка у клітині. При цьому вони часто з'єднуються між собою, утворюючи агрегати, які називаються полірибосомами або полісомами.

Увімкнення

Включення – продукти метаболізму ядерних та без'ядерних клітин. Є запасом поживних речовин: глікоген, крохмаль, сірка, поліфосфат (валютин) та ін. Включення часто при фарбуванні набувають іншого вигляду, ніж колір барвника. За валютою можна діагностувати дифтерійну паличку.

Що ж відсутнє у клітинах бактерій?

Так як бактерія - це прокаріотичний мікроорганізм, в клітинах бактерій завжди відсутні безліч органоїдів, які властиві еукаріотичним організмам:

• апарат Гольджі, який допомагає клітині тим, що накопичує непотрібні речовини, а згодом виводить їх із клітини;
• пластиди, що містяться тільки в клітинах рослин, зумовлюють їхнє забарвлення, а також відіграють значну роль у фотосинтезі;
• лізосоми, які мають особливі ферменти і допомагають розщепленню білків;
• мітохондрії забезпечують клітини необхідною енергією, а також беруть участь у розмноженні;
• ендоплазматична мережа, що забезпечує транспорт у цитоплазму певних речовин;
• клітинний центр.

Також варто пам'ятати, що у бактерій відсутня клітинна стінка, тому процеси, такі як піноцитоз і фагоцитоз, не можуть протікати.

Особливості процесів бактерій

Як особливі мікроорганізми, бактерії пристосовані до існування в таких умовах, коли кисень може бути відсутнім. А саме дихання у них відбувається за рахунок мезосом. Також дуже цікаво те, що зелені організми здатні точно фотосинтезувати, як і рослини. Але важливо враховувати те, що у рослин процес фотозінтезу відбувається у хлоропластах, а у бактерій на мембранах.

Розмноження в бактеріальній клітині відбувається найпримітивнішим шляхом. Дозріла клітка ділиться надвоє, вони через деякий час досягають зрілості, і цей процес повторюється. За сприятливих умов за добу може відбутися зміна 70-80 поколінь. Важливо пам'ятати, що бактері через свою будову не доступні такі способи розмноження, як мітоз і мейоз. Вони притаманні лише еукаріотичним клітинам.

Відомо, що утворення спорів – це один із кількох способів розмноження грибів та рослин. Але бактерії також можуть утворювати суперечки, що притаманне небагатьом з їх видів. Вони мають дану здатність для того, щоб переживати особливо несприятливі умови, які можуть бути небезпечними для їхнього життя.

Відомі такі види, які здатні вижити навіть за умов космосу. Таке не можуть повторити жодних живих організмів. Бактерії стали прабатьками життя Землі завдяки простоті їх будови. Але те, що вони існують і донині, показує наскільки вони важливі для навколишнього світу. З їхньою допомогою люди можуть максимально наблизитися до відповіді питання про походження життя Землі, постійно вивчаючи, бактерії і дізнаючись щось нове.

Найцікавіші та захоплюючі факти про бактерії

Бактерії стафілокока прагнуть людської крові

Золотистий стафілокок (Staphylococcus aureus) є поширеним видом бактерій, що вражає близько 30 відсотків усіх людей. У деяких людей він є частиною мікробіоми (мікрофлори), і зустрічається як усередині організму, так і на шкірі або в ротовій порожнині. У той час як є нешкідливі штами стафілококу, інші, такі як метицилінрезистентний золотистий стафілокок (Methicillin-resistant Staphylococcus aureus), створюють серйозні проблеми для здоров'я, включаючи інфекції шкіри, серцево-судинні захворювання, менінгіт та хвороби травної.

Дослідники Університету Вандербільта виявили, що бактерії стафілокока віддають перевагу крові людини порівняно з кров'ю тварин. Ці бактерії небайдужі до залози, що міститься в гемоглобіні, виявленому в еритроцитах. Золотистий стафілокок розриває клітини крові, щоб дістатися заліза всередині них. Вважається, що генетичні варіації гемоглобіну можуть зробити одних людей більш бажаним для стафілококових бактерій, ніж інших.

Бактерії викликають дощ

Дослідники виявили, що бактерії в атмосфері можуть відігравати певну роль у виробництві дощу та інших форм опадів. Цей процес починається, коли бактерії із рослин переносяться вітром в атмосферу. На висоті навколо них утворюється лід, і вони починають рости. Як тільки заморожені бактерії досягають певного порогу зростання, крига починає танути і повертається на землю у вигляді дощу. Бактерії виду Psuedomonas syringae навіть були виявлені у центрі великих частинок граду. Вони продукують особливий білок у клітинних мембранах, що дозволяє зв'язувати воду унікальним чином, сприяючи утворенню льоду.

Боротьба з бактеріями, що провокують акне

Дослідники виявили, що деякі штами бактерій, що викликають акне можуть фактично допомогти запобігти прищам. Бактерія, яка викликає акне – Propionibacterium acnes, мешкає у порах нашої шкіри. Коли ці бактерії провокують імунну відповідь, область на шкірі набухає і утворюються прищі.

Однак було виявлено, що деякі штами бактерій рідше спричиняють акне. Ці штами можуть спричинити те, що у людей зі здоровою шкірою рідко з'являються прищі. Вивчаючи гени штамів Propionibacterium acnes, зібрані у людей з акне та здоровою шкірою, дослідники визначили штаммп, який був поширений на чистій шкірі та рідко зустрічався на шкірі з акне. Майбутні дослідження включатимуть спроби розробити препарат, що вбиває тільки бактерії Propionibacterium acnes, що викликають вугри штами.

Бактерії на яснах можуть призвести до серцево-судинного захворювання.

Хто б міг подумати, що регулярне чищення зубів здатне допомогти запобігти захворюванням серця? Раніше дослідження виявили зв'язок між хворобою ясен та серцево-судинними захворюваннями. Наразі вчені знайшли конкретний зв'язок між цими захворюваннями.

Передбачається, що і бактерії, і люди виробляють певні типи білків, які називають стресовими білками. Ці білки утворюються, коли клітини зазнають різних типів стресових станів. Коли людина має інфекція ясен, клітини імунної системи починають атакувати бактерії. Бактерії виробляють стрес-білки при атаці, а білі кров'яні клітини також атакують стрес-білки.

Проблема полягає в тому, що білі кров'яні клітини не можуть розрізняти стрес-білки, які продукують бактерії, і ті, що продукуються організмом. В результаті клітини імунної системи також атакують стресові білки, що виробляються організмом, що спричиняє накопичення лейкоцитів в артеріях і призводить до атеросклерозу. Кальциноване серце є основною причиною серцево-судинних захворювань.

Ґрунтові бактерії покращують навчання.

Ви знали, що час, проведений у саду чи робота на городі, може допомогти вам краще вчитися? На думку дослідників, ґрунтова бактерія Mycobacterium vaccae здатна покращувати навчання у ссавців.

Ймовірно, ці бактерії потрапляють до нашого організму шляхом проковтування або через дихання. За припущенням вчених, бактерія Mycobacterium vaccae покращує навчання, стимулюючи зростання нейронів головного мозку, що призводить до підвищення рівня серотоніну та зниження занепокоєння.

Дослідження проводили з використанням мишей, які годували живими бактеріями Mycobacterium vaccae. Результати показали, що миші, що вживають бактерії, пересувалися лабіринтом набагато швидше і з меншим рівнем занепокоєння, ніж миші, які не харчувалися бактеріями. Вчені припускають, що Mycobacterium vaccae відіграє певну роль у покращенні вирішення нових завдань та зменшенні рівня стресу.

Бактеріальні силові машини

Дослідники з Аргонського національної лабораторії виявили, що бактерія Bacillus subtilis мають здатність обертати дуже маленькі шестерні. Ці бактерії є аеробними, тобто потребують кисню для зростання та розвитку. Коли їх поміщають у розчин з мікропухирцями повітря, бактерії плавають у зубцях шестерні і змушують її повертатися у певному напрямку.

Потрібно кілька сотень бактерій, що працюють в унісон, щоб почати обертання шестірні. Було також виявлено, що бактерії можуть повертати кілька сполучених між собою шестерень. Дослідники змогли контролювати швидкість, з якою бактерії крутили шестірні, регулюючи кількість кисню у розчині. Зменшення кількості кисню призвело до уповільнення бактерій. Вилучення кисню змушує їх повністю припинити рух.

Розміри – від 1 до 15 мкм. Основні форми: 1) коки (кулясті), 2) бацили (паличкоподібні), 3) вібріони (вигнуті у вигляді коми), 4) спірили та спірохети (спірально закручені).

Форми бактерій:
1 – коки; 2 – бацили; 3 – вібріони; 4-7 - спірили та спірохети.

Будова бактеріальної клітини:
1 – цитоплазматична мембрана; 2 – клітинна стінка; 3 – слизова капсула; 4 – цитоплазма; 5 – хромосомна ДНК; 6 – рибосоми; 7 – мезосома; 8 – фотосинтетичні мембрани; 9 – включення; 10 - джгутики; 11 – пили.

Бактеріальна клітина обмежена оболонкою. Внутрішній шар оболонки представлений цитоплазматичної мембрани (1), над якою знаходиться клітинна стінка (2); над клітинною стінкою у багатьох бактерій – слизова капсула (3). Будова та функції цитоплазматичної мембрани еукаріотичної та прокаріотичної клітин не відрізняються. Мембрана може утворювати складки, які називаються мезосомами(7). Вони можуть мати різну форму (мішковидні, трубчасті, пластинчасті та ін.).

На поверхні мезосом розташовуються ферменти. Клітинна стінка товста, щільна, жорстка, складається з муреїну(головний компонент) та інших органічних речовин. Муреїн є правильною мережею з паралельних полісахаридних ланцюгів, зшитих один з одним короткими білковими ланцюжками. Залежно від особливостей будови клітинної стінки бактерії поділяються на грампозитивні(фарбуються за Грамом) і грамнегативні(Не фарбуються). У грамнегативних бактерій стінка тонша, влаштована складніше і над муреїновим шаром зовні є шар ліпідів. Внутрішній простір заповнений цитоплазмою (4).

Генетичний матеріал представлений кільцевими молекулами ДНК. Ці ДНК можна умовно розділити на «хромосомні» та плазмідні. «Хромосомна» ДНК (5) – одна, прикріплена до мембрани, містить кілька тисяч генів, на відміну від хромосомних ДНК еукаріотів вона не лінійна, не пов'язана з білками. Зона, в якій розташована ця ДНК, називається нуклеоїдом. Плазміди- Позахромосомні генетичні елементи. Є невеликі кільцеві ДНК, не пов'язані з білками, не прикріплені до мембрани, містять невелику кількість генів. Кількість плазмід може бути різною. Найбільш вивчені плазміди, що несуть інформацію про стійкість до лікарських препаратів (R-фактор), що беруть участь у статевому процесі (F-фактор). Плазміда, здатна поєднуватися з хромосомою, називається епісомою.

У бактеріальній клітині відсутні всі мембранні органоїди, характерні для еукаріотичної клітини (мітохондрії, пластиди, ЕПС, апарат Гольджі, лізосоми).

У цитоплазмі бактерій знаходяться рибосоми 70S-типу (6) та включення (9). Як правило, рибосоми зібрані у полісоми. Кожна рибосома складається з малої (30S) та великої субодиниці (50S). Функція рибосом: складання поліпептидного ланцюжка. Включення можуть бути представлені глибками крохмалю, глікогену, волютину, ліпідними краплями.

У багатьох бактерій є джгутики(10) та пили (фімбрії)(11). Джгутики не обмежені мембраною, мають хвилясту форму і складаються із сферичних субодиниць білка флагеліну. Ці субодиниці розташовані по спіралі і утворюють порожнистий циліндр діаметром 10-20 нм. Джгутик прокаріотів за своєю структурою нагадує одну з мікротрубочок еукаріотичного джгутика. Кількість та розташування джгутиків може бути різним. Пили – прямі ниткоподібні структури на поверхні бактерій. Вони тонші і коротші за джгутики. Є короткі порожнисті циліндри з білка пиліна. Пили служать для прикріплення бактерій до субстрату та один до одного. Під час кон'югації утворюються спеціальні F-пили, якими здійснюється передача генетичного матеріалу від однієї бактеріальної клітини до іншої.

Яндекс.ДиректУсі оголошення

Спороутворенняу бактерій – спосіб переживання несприятливих умов. Спори формуються зазвичай по одній усередині «материнської клітини» і називаються ендоспорами. Спори мають високу стійкість до радіації, екстремальних температур, висушування та інших факторів, що викликають загибель вегетативних клітин.

Розмноження.Бактерії розмножуються безстатевим способом – розподілом «материнської клітини» надвоє. Перед поділом відбувається реплікація ДНК.

Рідко у бактерій спостерігається статевий процес, у якому відбувається рекомбінація генетичного матеріалу. Слід наголосити, що у бактерій ніколи не утворюються гамети, не відбувається злиття вмісту клітин, а має місце передача ДНК від клітини-донора до клітини-реципієнта. Розрізняють три способи передачі ДНК: кон'югація, трансформація, трансдукція.

Кон'югація- односпрямоване перенесення F-плазміди від клітини-донора до клітини-реципієнта, що контактують один з одним. При цьому бактерії з'єднуються один з одним особливими F-пилами (F-фімбріями), каналами яких фрагменти ДНК і переносяться. Кон'югацію можна розбити на такі етапи: 1) розкручування F-плазміди; 2) проникнення одного з ланцюгів F-плазміди в клітину-реципієнта через F-пилю; 3) синтез комплементарного ланцюга на матриці одноланцюгової ДНК (відбувається як у клітині-донорі +), і у клітині-реципієнті (F -)).

Трансформація- односпрямоване перенесення фрагментів ДНК від клітини-донора до клітини-реципієнта, які не контактують одна з одною. При цьому клітина-донор або «виділяє» з себе невеликий фрагмент ДНК, або ДНК потрапляє до навколишнього середовища після загибелі цієї клітини. У будь-якому разі ДНК активно поглинається клітиною-реципієнтом та вбудовується у власну «хромосому».

Трансдукція- перенесення фрагмента ДНК від клітини-донора до клітини-реципієнта за допомогою бактеріофагів.

Віруси

Віруси складаються з нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК) та білків, що утворюють оболонку навколо цієї нуклеїнової кислоти, тобто. являють собою нуклеопротеїдний комплекс. До складу деяких вірусів входять ліпіди та вуглеводи. Віруси містять завжди один тип нуклеїнової кислоти - або ДНК або РНК. Причому кожна з нуклеїнових кислот може бути як одноланцюгової, так і дволанцюжкової, як лінійної, так і кільцевої.

Розміри вірусів – 10–300 нм. Форма вірусів:куляста, паличкоподібна, ниткоподібна, циліндрична та ін.

Капсид- Оболонка вірусу, утворена білковими субодиницями, покладеними певним чином. Капсид захищає нуклеїнову кислоту вірусу від різних впливів, забезпечує осадження вірусу на поверхні клітини-хазяїна. Суперкапсидхарактерний для складноорганізованих вірусів (ВІЛ, віруси грипу, герпесу). Виникає під час виходу вірусу з клітини-господаря і є модифікованою ділянкою ядерної або зовнішньої цитоплазматичної мембрани клітини-господаря.

Якщо вірус знаходиться всередині клітини-господаря, він існує у формі нуклеїнової кислоти. Якщо вірус знаходиться поза клітиною-хазяїном, то він являє собою нуклеопротеїдний комплекс, і ця вільна форма існування називається віріоном. Віруси мають високу специфічність, тобто. вони можуть використовувати для своєї життєдіяльності строго певне коло господарів.

Будова бактеріальної клітини

Цитоплазма більшості бактерій оточена оболонками: клітинною стінкою, цитоплазматичною мембраною та капсульним (слизовим) шаром. Ці структури беруть участь в обміні речовин, через оболонки клітини надходять продукти харчування та продукти метаболізму. Вони захищають клітину від дії шкідливих факторів середовища, значною мірою зумовлюють поверхневі властивості клітини (поверхневий натяг, електричний заряд, осмотичний стан та ін.). Ці структури в живій бактеріальній клітині перебувають у постійній функціональній взаємодії.

Клітинна стінка. Бактеріальна клітина відокремлена від зовнішнього середовища клітинною стінкою. Її товщина 10-20 нм, маса сягає 20-50% маси клітини. Це складна поліфункціональна система, що визначає сталість форми клітини, її поверхневий заряд, анатомічну цілісність, здатність до адсорбції фагів, участь у реакціях імунітету, контакт із зовнішнім середовищем та захист від несприятливих зовнішніх впливів. Клітинна стінка має еластичність і достатню міцність, витримує внутрішньоклітинний тиск 1-2 МПа.

Основними компонентами клітинної стінки є пептидоглікани(глікопептиди, мукопептиди, муреїни, глікозамінопептиди), які містяться тільки у прокаріотів. Специфічний гетерополімер пептидоглікан складається з залишків N-ацетилглюкоз-аміну, що чергуються, і N-ацетилмурамової кислоти, з'єднаних між собою за допомогою β-1-4-глікозидних зв'язків, диаминопимелиновой кислоти (ДАП), D-глутамінової кислоти, L- і D- 1:1:1:1:2. Глікозидні та пептидні зв'язки, які поєднують субодиниці пептидогліканів, надають їм структуру молекулярної мережі або мішка. У мережу муреїну клітинної стінки прокаріотів включаються також тейхоєві кислоти, поліпептиди, ліпополісахариди, ліпопротеїди та ін. Клітинна стінка має регідненість, саме ця властивість визначає форму бактеріальної стінки. Клітинна стінка має дрібні пори, якими транспортуються продукти метаболізму.

Забарвлення за Грамом. Більшість бактерій, залежно від хімічного складу, поділяються на дві групи. Ця властивість була вперше помічена в 1884 датським фізиком Х. Грамом. Сутність у тому, що з фарбуванні бактерій генцианвиалетом (кристаллвиолетом, метилвиолетом та інших.) в одних бактерій фарба з йодом утворює сполуку, яке утримується клітинами під час обробки їх спиртом. Такі бактерії забарвлені у синьо-фіолетовий колір та отримали назву грампозитивних (Гр+). Знебарвлені бактерії - грамнегативні (Гр -), їх дофарбовують контрастною фарбою (фуксином). Забарвлення за Грамом є діагностичним, але тільки щодо прокаріотів, що мають клітинну стінку.

За структурою та хімічним складом грампозитивні бактерії суттєво відрізняються від грамнегативних. У грампозитивних бактерій клітинна стінка товстіша, гомогенніша, аморфніша, містить багато муреїну, який пов'язаний з тейхоєвими кислотами. У грамнегативних бактерій клітинна стінка тонша, шарувата, містить мало муреїну (5-10%), тейхоєві кислоти відсутні.

Таблиця 1.1 Хімічний склад Гр+ та Гр-бактерій