Структурата на бактериалните клетки. Бактерии Изображение на бактериална клетка

Тялото на бактерията е представено от една клетка. Формите на бактериите са разнообразни. Структурата на бактериите се различава от структурата на животинските и растителните клетки.

В клетката липсват ядро, митохондрии и пластиди. Носителят на наследствена информация ДНК се намира в центъра на клетката в сгъната форма. Микроорганизмите, които нямат истинско ядро, се класифицират като прокариоти. Всички бактерии са прокариоти.

Предполага се, че на земята има над милион вида от тези удивителни организми. Към днешна дата са описани около 10 хиляди вида.

Бактериалната клетка има стена, цитоплазмена мембрана, цитоплазма с включвания и нуклеотид. От допълнителните структури някои клетки имат флагели, пили (механизъм за слепване и задържане на повърхността) и капсула. При неблагоприятни условия някои бактериални клетки могат да образуват спори. Средният размер на бактериите е 0,5-5 микрона.

Външната структура на бактериите

Ориз. 1. Устройството на бактериалната клетка.

клетъчна стена

• Клетъчната стена на бактериалната клетка е нейната защита и опора. Той придава специфичната форма на микроорганизма.
• Клетъчната стена е пропусклива. Хранителните вещества преминават през него навътре, а метаболитните продукти (обмяната на веществата) навън.
• Някои видове бактерии произвеждат специална слуз, която прилича на капсула, която ги предпазва от изсъхване.
• Някои клетки имат флагели (един или повече) или власинки, които им помагат да се движат.
• В бактериални клетки, които стават розови при оцветяване по Грам ( грам отрицателен), клетъчната стена е по-тънка, многослойна. Ензимите, които разграждат хранителните вещества, се освобождават навън.
• Бактерии, които стават лилави при оцветяване по Грам грам-положителен), клетъчната стена е дебела. Хранителните вещества, които влизат в клетката, се разграждат в периплазменото пространство (пространството между клетъчната стена и цитоплазмената мембрана) от хидролитични ензими.
• На повърхността на клетъчната стена има множество рецептори. Към тях са прикрепени клетъчни убийци – фаги, колицини и химични съединения.
• Липопротеините на стената в някои видове бактерии са антигени, които се наричат ​​токсини.
• При продължително лечение с антибиотици и по ред други причини някои клетки губят мембраната си, но запазват способността си да се възпроизвеждат. Те придобиват заоблена форма - Г-образна и могат да се съхраняват дълго време в човешкия организъм (коки или туберкулозни бацили). Нестабилните L-форми имат способността да се връщат към първоначалната си форма (реверсия).

Ориз. 2. На снимката структурата на бактериалната стена на грам-отрицателни бактерии (вляво) и грам-положителни (вдясно).

Капсула

При неблагоприятни условия на околната среда бактериите образуват капсула. Микрокапсулата прилепва плътно към стената. Може да се види само с електронен микроскоп. Макрокапсулата често се образува от патогенни микроби (пневмококи). При Klebsiella пневмония винаги се открива макрокапсула.

Ориз. 3. На снимката пневмокок. Стрелките показват капсулата (електронна дифракционна картина на ултратънък участък).

обвивка, подобна на капсула

Подобната на капсула обвивка е формация, слабо свързана с клетъчната стена. Благодарение на бактериалните ензими подобната на капсула обвивка е покрита с въглехидрати (екзополизахариди) от външната среда, което осигурява адхезия на бактериите към различни повърхности, дори напълно гладки.

Например, стрептококите, влизащи в човешкото тяло, са в състояние да се залепят заедно със зъбите и сърдечните клапи.

Функциите на капсулата са разнообразни:

• защита от агресивни условия на околната среда,
• осигуряване на адхезия (адхезия) с човешки клетки,
• притежавайки антигенни свойства, капсулата има токсичен ефект, когато се въведе в жив организъм.

Ориз. 4. Стрептококите са способни да се слепват със зъбния емайл и заедно с други микроби са причинители на кариес.

Ориз. 5. На снимката поражението на митралната клапа при ревматизъм. Причината са стрептококи.

Камшичета

• Някои бактериални клетки имат флагели (един или повече) или власинки, които им помагат да се движат. Камшичетата съдържат контрактилния протеин флагелин.
• Броят на камшичетата може да бъде различен - един, куп флагели, флагели в различни краища на клетката или по цялата повърхност.
• Движението (случайно или ротационно) се извършва в резултат на ротационното движение на камшичетата.
• Антигенните свойства на камшичетата имат токсичен ефект при заболяването.
• Бактериите, които нямат флагели, покрити със слуз, могат да се плъзгат. Водните бактерии съдържат вакуоли в количество 40-60, пълни с азот.

Осигуряват гмуркане и изкачване. В почвата бактериалната клетка се движи през почвените канали.

Ориз. 6. Схема на закрепване и работа на флагела.

Ориз. 7. Снимката показва различни видове камшичести микроби.

Ориз. 8. Снимката показва различни видове камшичести микроби.

пиене

• Пили (вили, фимбрии) покриват повърхността на бактериалните клетки. Вилусът е спирално усукана тънка куха нишка с белтъчна природа.
• Генерал пиешеосигуряват адхезия (адхезия) с клетките гостоприемници. Броят им е огромен и варира от няколкостотин до няколко хиляди. От момента на закрепване, всяка .
• секс трионинасърчаване на трансфера на генетичен материал от донора към реципиента. Броят им е от 1 до 4 на клетка.

Ориз. 9. На снимката е E. coli. Видими флагели и пиене. Снимката е направена с помощта на тунелен микроскоп (STM).

Ориз. 10. Снимката показва множество пили (фимбрии) в коките.

Ориз. 11. Снимката показва бактериална клетка с фимбрии.

цитоплазмена мембрана

• Цитоплазмената мембрана е разположена под клетъчната стена и представлява липопротеин (до 30% липиди и до 70% протеини).
• Различните бактериални клетки имат различен липиден състав на мембраните.
• Мембранните протеини изпълняват много функции. Функционални протеиниса ензими, поради които синтезът на различните му компоненти се извършва върху цитоплазмената мембрана и др.
• Цитоплазмената мембрана се състои от 3 слоя. Двойният фосфолипиден слой е пропит с глобулини, които осигуряват транспортирането на вещества в бактериалната клетка. Ако не успее, клетката умира.
• Цитоплазмената мембрана участва в спорулацията.

Ориз. 12. На снимката ясно се вижда тънка клетъчна стена (CS), цитоплазмена мембрана (CPM) и нуклеотид в центъра (бактерия Neisseria catarrhalis).

Вътрешната структура на бактериите

Ориз. 13. Снимката показва структурата на бактериална клетка. Устройството на бактериалната клетка се различава от устройството на животинските и растителните клетки - в клетката липсват ядро, митохондрии и пластиди.

Цитоплазма

Цитоплазмата е 75% вода, останалите 25% са минерални съединения, протеини, РНК и ДНК. Цитоплазмата винаги е плътна и неподвижна. Съдържа ензими, някои пигменти, захари, аминокиселини, запас от хранителни вещества, рибозоми, мезозоми, гранули и всякакви други включвания. В центъра на клетката е концентрирано вещество, което носи наследствена информация - нуклеоидът.

Гранули

Гранулите са съставени от съединения, които са източник на енергия и въглерод.

мезозоми

Мезозомите са клетъчни производни. Те имат различна форма - концентрични мембрани, везикули, тубули, бримки и др. Мезозомите имат връзка с нуклеоида. Участието в деленето на клетките и образуването на спори е основната им цел.

Нуклеоид

Нуклеоидът е аналогичен на ядрото. Намира се в центъра на клетката. В него е локализирана ДНК - носител на наследствена информация в сгъната форма. Неусуканата ДНК достига дължина до 1 мм. Ядреното вещество на бактериална клетка няма мембрана, ядро ​​и набор от хромозоми и не се разделя чрез митоза. Преди разделянето нуклеотидът се удвоява. По време на деленето броят на нуклеотидите се увеличава до 4.

Ориз. 14. Снимката показва разрез на бактериална клетка. В централната част се вижда нуклеотид.

Плазмиди

Плазмидите са автономни молекули, навити в пръстен от двойноверижна ДНК. Тяхната маса е много по-малка от масата на нуклеотида. Въпреки факта, че наследствената информация е кодирана в ДНК на плазмидите, те не са жизненоважни и необходими за бактериалната клетка.

Ориз. 15. На снимката е показан бактериален плазмид. Снимката е направена с електронен микроскоп.

Рибозоми

Рибозомите на бактериална клетка участват в синтеза на протеини от аминокиселини. Рибозомите на бактериалните клетки не са обединени в ендоплазмения ретикулум, както в клетките, които имат ядро. Това са рибозомите, които често стават "мишена" за много антибактериални лекарства.

Включвания

Включенията са метаболитни продукти на ядрени и неядрени клетки. Те представляват запас от хранителни вещества: гликоген, нишесте, сяра, полифосфат (валутин) и др. При оцветяване включванията често придобиват различен вид от цвета на багрилото. Можете да диагностицирате по валута.

Форми на бактерии

Формата на бактериалната клетка и нейният размер са от голямо значение за тяхната идентификация (разпознаване). Най-често срещаните форми са сферични, пръчковидни и извити.

Таблица 1. Основни форми на бактерии.

кълбовидни бактерии

Сферичните бактерии се наричат ​​коки (от гръцки coccus - зърно). Подредени един по един, два наведнъж (диплококи), пакети, вериги и като грозде. Тази подредба зависи от начина на клетъчно делене. Най-вредните микроби са стафилококите и стрептококите.

Ориз. 16. Снимката показва микрококи. Бактериите са кръгли, гладки, бели, жълти и червени. Микрококите са повсеместно разпространени в природата. Те живеят в различни кухини на човешкото тяло.

Ориз. 17. На снимката бактерия диплококус - Streptococcus pneumoniae.

Ориз. 18. Сарцина бактерия на снимката. Кокоидните бактерии се комбинират в пакети.

Ориз. 19. На снимката бактерии стрептококи (от гръцки "стрептос" - верига).

Подредени във вериги. Те са причинители на редица заболявания.

Ориз. 20. На снимката бактериите са "златни" стафилококи. Подредени като "грозд". Гроздовете имат златист цвят. Те са причинители на редица заболявания.

пръчковидни бактерии

Пръчковидни бактерии, които образуват спори, се наричат ​​бацили. Те са с цилиндрична форма. Най-яркият представител на тази група е бацилът. Бацилите включват чумни и хемофилни пръчици. Краищата на пръчковидни бактерии могат да бъдат заострени, заоблени, пресечени, разширени или разделени. Формата на самите клечки може да бъде правилна и неправилна. Те могат да бъдат подредени един по един, два наведнъж или да образуват вериги. Някои бацили се наричат ​​кокобацили, защото имат кръгла форма. Но въпреки това дължината им надвишава ширината.

Диплобацилите са двойни пръчици. Антраксните пръчици образуват дълги нишки (вериги).

Образуването на спори променя формата на бацилите. В центъра на бацилите се образуват спори в маслените бактерии, което им придава вид на вретено. При тетаничните пръчици - в краищата на бацилите, придавайки им вид на тъпанчета.

Ориз. 21. Снимката показва пръчковидна бактериална клетка. Виждат се множество флагели. Снимката е направена с електронен микроскоп. Отрицателна.

Ориз. 24. При маслените бацили спорите се образуват в центъра, което им придава вид на вретено. При тетанични пръчки - в краищата, придавайки им вид на барабанни пръчки.

Заплетени бактерии

Не повече от едно завъртане има завой на клетката. Няколко (два, три или повече) - Campylobacter. Спирохетите имат особен външен вид, което се отразява в името им - "spira" - извивка и "hate" - грива. Лептоспирите („leptos” – тесен и „spera” – извивка) представляват дълги нишки с плътно разположени завъртания. Бактериите приличат на усукана спирала.

Ориз. 27. На снимката спираловидна бактериална клетка е причинителят на "болест от ухапване от плъх".

Ориз. 28. На снимката бактериите leptospira са причинителите на много заболявания.

Ориз. 29. На снимката бактериите leptospira са причинители на много заболявания.

с форма на клуб

Клубовидните коринебактерии са причинители на дифтерия и листериоза. Подреждането на метахроматичните зърна на неговите полюси придава тази форма на бактерията.

Ориз. 30. Снимка на Corynebacterium.

Прочетете повече за бактериите в статиите:

Бактериите живеят на планетата Земя повече от 3,5 милиарда години. През това време те научиха много и се адаптираха към много. Общата маса на бактериите е огромна. Става дума за около 500 милиарда тона. Бактериите са усвоили почти всички известни биохимични процеси. Формите на бактериите са разнообразни. Структурата на бактериите е станала доста сложна в продължение на милиони години, но дори и днес те се считат за най-просто устроените едноклетъчни организми.

Бактерии (зърна)

Формата и структурата на бактериалните клетки

Бактериите са най-древната група живи организми с размери, които най-често не надвишават 0,5 микрона. Тяхната структура може да се види само под електронен микроскоп (фиг. 2.1). Бактериите нямат митохондрии, лизозоми, комплекс Голджи, ендоплазмен ретикулум. Те нямат пластиди, нямат формализирано ядро, а ядрената субстанция (ДНК) е представена от една пръстеновидна хромозома (нуклеоид), разположена директно в цитоплазмата, но прикрепена към цитоплазмената мембрана в една точка. В цитоплазмата има много рибозоми, в които протеиновият синтез протича интензивно. Повечето бактерии са безцветни, но някои са зелени или лилави. Бактериите са най-често срещаните организми в природата, те се класифицират като прокариоти, т.е. доядрени организми.

Ориз. 2.1. бактерия

Формата на бактериите е разнообразна. Някои от тях приличат на единични топки - коки, които могат да се сдвояват - диплококи, четири - тетракоки, образуват вериги - стрептококи. Натрупванията на коки имат формата на пакети - сарцина или чепка - стафилококи. Някои бактерии са удължени под формата на пръчки - бацили, други са огънати под формата на запетая - вибриони или няколко пъти по цялата дължина - спирила (фиг. 2.2).

Ориз. 2.2. Форми на бактериални клетки:

1 - коки; 2, 3 - диплококи; 4 - стрептококи; 5 - тетракоки; 6 - стафилококи; 7 - сарцини; 8, 9 - бацили; 10 - вериги от бацили; 11 - вибриони; 12 - спирала; 13 - камшичета, 14 - ресничести

Много бактерии имат органели на движението- един или повече камшичета. Бактериите, които нямат флагели, но са покрити със слуз отвън, също са способни на плъзгащо се движение. Някои водни и почвени бактерии, по-специално цианобактерии, могат да се издигат и падат чрез регулиране на количеството газ в газовите вакуоли, присъстващи в цитоплазмата.

Бактериалната клетка е покрита с мембрана цитоплазмена мембранаИ клетъчна стена(фиг. 2.3). Мембраната е изградена от протеини и липиди. Той е полупропусклив и осигурява селективно навлизане на вещества в клетката и освобождаване на разпадните продукти в околната среда. На повърхността на инвагинациите на цитоплазмената мембрана вътре в бактерията, наречени мезозоми, има окислителни ензими, които участват в процеса на дишане. Такива инвагинации на мембраната играят ролята на митохондрии и някои други органели, които липсват в бактериалната клетка. При бактериите, способни на фотосинтеза (цианобактерии, зелени бактерии и др.), Фотосинтетичните пигменти са локализирани върху мезозомите.

Ориз. 2.3. Схема на структурата на бактериална клетка:

1 - рибозоми; 2 - клетъчна мембрана; 3 - лигавична капсула; 4 - нуклеоид; 5 - клетъчна стена; 6 - камшик; 7 - мезозома

Клетъчната стена също е пропусклива за хранителни вещества и отпадъчни продукти. Има силна решетка от муреини (пептидогликани), придава определена форма на бактериите и ги предпазва от влиянието на околната среда. При някои бактерии цитоплазмената мембрана и клетъчната стена участват в образуването на друг, външен слой на мембраната - капсули. Капсулата е полутечна лигавична маса, която покрива външната страна на клетъчната стена. Изпълнява защитна функция.

Бактериите са най-древният организъм на земята, както и най-простият по своята структура. Състои се само от една клетка, която може да се види и изследва само под микроскоп. Характерна особеност на бактериите е липсата на ядро, поради което бактериите се класифицират като прокариоти.

Някои видове образуват малки групи от клетки; такива групи могат да бъдат заобиколени от капсула (обвивка). Размерът, формата и цветът на бактериите са силно зависими от околната среда.

По форма бактериите се делят на: пръчковидни (бацили), сферични (коки) и извити (спирила). Има и видоизменени - кубични, С-образни, звездовидни. Размерите им варират от 1 до 10 микрона. Някои видове бактерии могат активно да се движат с помощта на флагели. Последните понякога надвишават два пъти размера на самата бактерия.

Видове бактериални форми

За движение бактериите използват флагели, чийто брой е различен - един, чифт, сноп флагели. Местоположението на камшичетата също е различно - от едната страна на клетката, отстрани или равномерно разпределени по цялата равнина. Също така, един от начините на движение се счита за плъзгане поради слузта, с която е покрит прокариотът. Повечето имат вакуоли вътре в цитоплазмата. Регулирането на капацитета на газа във вакуолите им помага да се движат нагоре или надолу в течността, както и да се движат през въздушните канали на почвата.

Учените са открили повече от 10 хиляди разновидности на бактерии, но според предположенията на научните изследователи в света има повече от един милион вида от тях. Общата характеристика на бактериите позволява да се определи тяхната роля в биосферата, както и да се проучи структурата, видовете и класификацията на бактериалното царство.

местообитания

Простотата на структурата и скоростта на адаптиране към условията на околната среда помогнаха на бактериите да се разпространят в широк диапазон от нашата планета. Те съществуват навсякъде: вода, почва, въздух, живи организми - всичко това е най-приемливото местообитание за прокариотите.

Бактерии са открити както на южния полюс, така и в гейзерите. Те са на дъното на океана, както и в горните слоеве на въздушната обвивка на Земята. Бактериите живеят навсякъде, но броят им зависи от благоприятните условия. Например, голям брой бактериални видове живеят в открити водоеми, както и в почвата.

Конструктивни особености

Бактериалната клетка се отличава не само с факта, че няма ядро, но и с липсата на митохондрии и пластиди. ДНК на този прокариот се намира в специална ядрена зона и има формата на нуклеоид, затворен в пръстен. При бактериите клетъчната структура се състои от клетъчна стена, капсула, мембрана, подобна на капсула, флагели, пили и цитоплазмена мембрана. Вътрешната структура се формира от цитоплазма, гранули, мезозоми, рибозоми, плазмиди, включвания и нуклеоид.

Бактериалната клетъчна стена изпълнява функцията на защита и опора. Веществата могат свободно да преминават през него поради пропускливостта. Тази черупка съдържа пектин и хемицелулоза. Някои бактерии отделят специална слуз, която може да предпази от изсушаване. Слузта образува капсула - полизахарид по химичен състав. В тази форма бактерията е в състояние да понася дори много високи температури. Той изпълнява и други функции, например залепване към всякакви повърхности.

На повърхността на бактериалната клетка има тънки протеинови власинки - пили. Може да има голям брой от тях. Пили помагат на клетката да прехвърли генетичен материал и също така осигурява адхезия към други клетки.

Под равнината на стената е разположена трислойна цитоплазмена мембрана. Гарантира транспорта на веществата, а също така играе съществена роля при образуването на спори.

Цитоплазмата на бактериите е 75 процента направена от вода. Съставът на цитоплазмата:

• рибки;
• мезозоми;
• аминокиселини;
• ензими;
• пигменти;
• захар;
• гранули и включвания;
• нуклеоид.

Метаболизмът при прокариотите е възможен, както с участието на кислород, така и без него. Повечето от тях се хранят с готови хранителни вещества от органичен произход. Много малко видове са способни сами да синтезират органични вещества от неорганични. Това са синьо-зелени бактерии и цианобактерии, които изиграха значителна роля в оформянето на атмосферата и насищането й с кислород.

размножаване

При условия, благоприятни за размножаване, то се извършва чрез бутонизация или вегетативно. Безполовото размножаване се извършва в следната последователност:

1. Бактериалната клетка достига своя максимален обем и съдържа необходимия запас от хранителни вещества.
2. Клетката се удължава, в средата се появява преграда.
3. В клетката се извършва разделяне на нуклеотида.
4. Основната и разделената ДНК се разминават.
5. Клетката е разделена наполовина.
6. Остатъчно образуване на дъщерни клетки.

При този метод на възпроизвеждане няма обмен на генетична информация, така че всички дъщерни клетки ще бъдат точно копие на майката.

По-интересен е процесът на възпроизвеждане на бактерии при неблагоприятни условия. Учените научиха за способността на бактериите да се размножават сексуално сравнително наскоро - през 1946 г. Бактериите нямат разделение на женски и зародишни клетки. Но те имат различно ДНК. Две такива клетки, когато се приближават една към друга, образуват канал за пренос на ДНК, възниква обмен на места - рекомбинация. Процесът е доста дълъг, резултатът от който са два напълно нови индивида.

Повечето бактерии са много трудни за виждане под микроскоп, защото нямат собствен цвят. Малко разновидности са лилави или зелени поради съдържанието им на бактериохлорофил и бактериопурпурин. Въпреки че, ако разгледаме някои колонии от бактерии, става ясно, че те отделят цветни вещества в околната среда и придобиват ярък цвят. За да се изследват по-подробно прокариотите, те се оцветяват.

Класификация

Класификацията на бактериите може да се основава на показатели като:

• форма
• начин на пътуване;
• начин за получаване на енергия;
• отпадъци;
• степен на опасност.

Бактерии симбионтиживеят в партньорство с други организми.

Бактерии сапрофитиживеят върху вече мъртви организми, продукти и органични отпадъци. Те допринасят за процесите на гниене и ферментация.

Гниенето очиства природата от трупове и други отпадъци от органичен произход. Без процеса на гниене нямаше да има кръговрат на веществата в природата. И така, каква е ролята на бактериите в кръговрата на материята?

Бактериите на гниене са помощник в процеса на разграждане на протеинови съединения, както и мазнини и други съединения, съдържащи азот. След като са извършили сложна химическа реакция, те разрушават връзките между молекулите на органичните организми и улавят протеинови молекули, аминокиселини. Разделяйки се, молекулите отделят амоняк, сероводород и други вредни вещества. Те са отровни и могат да причинят отравяне при хора и животни.

Гниещите бактерии се размножават бързо при благоприятни условия за тях. Тъй като това са не само полезни бактерии, но и вредни, за да се предотврати преждевременното гниене на продуктите, хората са се научили да ги обработват: сушат, туршия, сол, пушек. Всички тези лечения убиват бактериите и предотвратяват размножаването им.

Ферментационните бактерии с помощта на ензими са в състояние да разграждат въглехидратите. Хората са забелязали тази способност в древността и използват такива бактерии за производството на млечнокисели продукти, оцет и други хранителни продукти и до днес.

Бактериите, работещи заедно с други организми, извършват много важна химическа работа. Много е важно да знаете какви са видовете бактерии и каква полза или вреда носят на природата.

Значение в природата и за човека

Голямото значение на много видове бактерии (в процесите на гниене и различни видове ферментация) вече беше отбелязано по-горе; изпълнение на санитарна роля на Земята.

Бактериите също играят огромна роля в цикъла на въглерод, кислород, водород, азот, фосфор, сяра, калций и други елементи. Много видове бактерии допринасят за активното фиксиране на атмосферния азот и го превръщат в органична форма, което допринася за повишаване на плодородието на почвата. Особено важни са онези бактерии, които разграждат целулозата, които са основният източник на въглерод за жизнената дейност на почвените микроорганизми.

Сулфат-редуциращите бактерии участват в образуването на масло и сероводород в лечебната кал, почвите и моретата. Така наситеният със сероводород слой вода в Черно море е резултат от жизнената дейност на сулфатредуциращи бактерии. Активността на тези бактерии в почвите води до образуване на сода и содово засоляване на почвата. Бактериите, намаляващи сулфатите, превръщат хранителните вещества в почвата на оризовите насаждения във форма, която става достъпна за корените на културата. Тези бактерии могат да причинят корозия на метални подземни и подводни конструкции.

Благодарение на жизнената дейност на бактериите, почвата се освобождава от много продукти и вредни организми и се насища с ценни хранителни вещества. Бактерицидните препарати се използват успешно за борба с много видове насекоми вредители (царевичен пробивач и др.).

Много видове бактерии се използват в различни индустрии за производство на ацетон, етилов и бутилов алкохол, оцетна киселина, ензими, хормони, витамини, антибиотици, протеинови и витаминни препарати и др.

Без бактерии са невъзможни процеси при дъбене на кожа, сушене на тютюневи листа, производство на коприна, каучук, обработка на какао, кафе, уриниране на коноп, лен и други ликово-влакнести растения, кисело зеле, пречистване на отпадъчни води, излугване на метали и др.

Структурата и химичният състав на бактериите
клетки

Общата структура на бактериалната клетка е показана на фигура 2. Вътрешната организация на бактериалната клетка е сложна. Всяка систематична група микроорганизми има свои специфични структурни особености.
Клетъчна стена.Бактериалната клетка е покрита с плътна мембрана. Този повърхностен слой, разположен извън цитоплазмената мембрана, се нарича клетъчна стена (фиг. 2, 14). Стената изпълнява защитни и поддържащи функции, а също така придава на клетката постоянна, характерна форма (например формата на пръчка или кокус) и е външният скелет на клетката. Тази плътна обвивка прави бактериите свързани с растителните клетки, което ги отличава от животинските клетки, които имат меки черупки.
Вътре в бактериалната клетка осмотичното налягане е няколко пъти, а понякога и десетки пъти по-високо от това във външната среда. Следователно клетката бързо би се спукала, ако не беше защитена от такава плътна, твърда структура като клетъчната стена.
Дебелината на клетъчната стена е 0,01-0,04 µm. Това е от 10 до 50% от сухата маса на бактериите. Количеството материал, от който е изградена клетъчната стена, се променя по време на бактериалния растеж и обикновено се увеличава с възрастта.
Основният структурен компонент на стените, основата на тяхната твърда структура при почти всички изследвани досега бактерии е муреинът

мукопептид). Това е органично съединение със сложна структура, което включва захари, пренасящи азот - аминозахари и 4-5 аминокиселини. Освен това аминокиселините на клетъчните стени имат необичайна форма (D-стереоизомери), която рядко се среща в природата.

Съставните части на клетъчната стена, нейните компоненти, образуват сложна здрава структура (фиг. 3, 4 и 5).
Използвайки метода на оцветяване, предложен за първи път през 1884 г. от Кристиан Грам, бактериите могат да бъдат разделени на две групи: грам-положителенИ
грам отрицателен. Грам-положителните организми са способни да свързват някои анилинови багрила, като кристално виолетово, и да задържат комплекса йод-багрило след третиране с йод и след това с алкохол (или ацетон). Същите бактерии, при които този комплекс се разрушава под въздействието на етилов алкохол (клетките се обезцветяват), са грам-отрицателни.
Химичният състав на клетъчните стени на Грам-положителните и Грам-отрицателните бактерии е различен.
При грам-положителните бактерии клетъчните стени включват, в допълнение към мукопептидите, полизахариди (сложни, високомолекулни захари), тейхоеви киселини
(сложни по състав и структура съединения, състоящи се от захари, алкохоли, аминокиселини и фосфорна киселина). Полизахаридите и тейхоевите киселини са свързани с рамката на стените - муреин. Все още не знаем каква структура образуват тези съставни части от клетъчната стена на грам-положителните бактерии. С помощта на електронни снимки не са открити тънки участъци (наслояване) в стените на грам-положителните бактерии.
Вероятно всички тези вещества са много тясно свързани помежду си.
Стените на грам-отрицателните бактерии са по-сложни по химичен състав, те съдържат значително количество липиди (мазнини), свързани с протеини и захари в сложни комплекси - липопротеини и липополизахариди. Като цяло има по-малко муреин в клетъчните стени на грам-отрицателните бактерии, отколкото в грам-положителните бактерии.
Структурата на стените на Грам-отрицателните бактерии също е по-сложна. С помощта на електронен микроскоп беше установено, че стените на тези бактерии са многослойни (фиг.
6).

Вътрешният слой е муреин. Над него има по-широк слой от свободно опаковани протеинови молекули. Този слой от своя страна е покрит със слой липополизахарид. Най-горният слой е изграден от липопротеини.
Клетъчната стена е пропусклива: през нея хранителните вещества свободно преминават в клетката и метаболитните продукти се отделят в околната среда. Големите молекули с високо молекулно тегло не преминават през обвивката.
Капсула.Клетъчната стена на много бактерии е заобиколена отгоре със слой лигавичен материал - капсула (фиг. 7). Дебелината на капсулата може да бъде многократно по-голяма от диаметъра на самата клетка, а понякога е толкова тънка, че може да се види само през електронен микроскоп - микрокапсула.
Капсулата не е задължителна част от клетката, тя се образува в зависимост от условията, в които попадат бактериите. Той служи като защитна обвивка на клетката и участва във водния обмен, като предпазва клетката от изсъхване.
По химичен състав капсулите най-често са полизахариди.
Понякога те се състоят от гликопротеини (сложни комплекси от захари и протеини) и полипептиди (род Bacillus), в редки случаи - от фибри (род Acetobacter).
Слизестите вещества, секретирани в субстрата от някои бактерии, определят, например, лигавично-вискозната консистенция на развалено мляко и бира.
Цитоплазма.Цялото съдържание на клетката, с изключение на ядрото и клетъчната стена, се нарича цитоплазма. Течната, безструктурна фаза на цитоплазмата (матрица) съдържа рибозоми, мембранни системи, митохондрии, пластиди и други структури, както и резервни хранителни вещества. Цитоплазмата има изключително сложна, фина структура (слоеста, зърнеста). С помощта на електронен микроскоп са разкрити много интересни детайли от структурата на клетката.

Външният липопротеинов слой на бактериалния протопласт, който има специални физични и химични свойства, се нарича цитоплазмена мембрана (фиг.
2, 15).
В цитоплазмата се намират всички жизненоважни структури и органели.
Цитоплазмената мембрана играе много важна роля - тя регулира потока на веществата в клетката и освобождаването на метаболитни продукти навън.
Чрез мембраната хранителните вещества могат да навлязат в клетката в резултат на активен биохимичен процес с участието на ензими. В допълнение, мембраната е синтез на някои от компонентите на клетката, главно компонентите на клетъчната стена и капсулата.
И накрая, най-важните ензими (биологични катализатори) се намират в цитоплазмената мембрана. Подреденото разположение на ензимите върху мембраните позволява да се регулира тяхната активност и да се предотврати разрушаването на някои ензими от други. Към мембраната са прикрепени рибозоми - структурни частици, върху които се синтезира протеин.
Мембраната е изградена от липопротеини. Той е достатъчно силен и може да осигури временно съществуване на клетка без черупка. Цитоплазмената мембрана съставлява до 20% от сухата маса на клетката.
В електронни снимки на тънки участъци от бактерии, цитоплазмената мембрана изглежда като непрекъсната нишка с дебелина около 75 Å, състояща се от лек слой
(липиди), затворени между две по-тъмни (протеини). Всеки слой има ширина
20-30А. Такава мембрана се нарича елементарна (табл. 30, фиг. 8).

Между плазмената мембрана и клетъчната стена има връзка под формата на дезмози
- мостове. Цитоплазмената мембрана често дава инвагинации - инвагинации в клетката. Тези инвагинации образуват специални мембранни структури в цитоплазмата, т.нар
мезозоми.Някои видове мезозоми са тела, отделени от цитоплазмата чрез собствена мембрана. Множество везикули и тубули са опаковани вътре в такива мембранни торбички (фиг. 2). Тези структури изпълняват различни функции в бактериите. Някои от тези структури са аналози на митохондриите. Други изпълняват функциите на ендоплазмения ретикулум или апарата на Голджи. Чрез инвагинация на цитоплазмената мембрана се образува и фотосинтетичният апарат на бактериите.
След инвагинация на цитоплазмата, мембраната продължава да расте и образува купчини (Таблица 30), които по аналогия с растителните хлоропластни гранули се наричат ​​тилакоидни купчини. В тези мембрани са локализирани пигменти (бактериохлорофил, каротеноиди) и ензими, които често запълват по-голямата част от цитоплазмата на бактериалната клетка.
(цитохроми), които осъществяват процеса на фотосинтеза.

,
Цитоплазмата на бактериите съдържа рибозоми - протеиносинтезиращи частици с диаметър 200А. Има повече от хиляда от тях в клетка. Рибозомите са съставени от РНК и протеин. При бактериите много рибозоми са разположени свободно в цитоплазмата, някои от тях могат да бъдат свързани с мембрани.
Рибозомиса центровете на протеиновия синтез в клетката. В същото време те често се комбинират помежду си, образувайки агрегати, наречени полирибозоми или полизоми.

Цитоплазмата на бактериалните клетки често съдържа гранули с различни форми и размери.
Въпреки това, тяхното присъствие не може да се счита за някаква постоянна характеристика на микроорганизма, обикновено то е свързано до голяма степен с физическите и химичните условия на околната среда. Много цитоплазмени включвания са съставени от съединения, които служат като източник на енергия и въглерод. Тези резервни вещества се образуват при снабдяване на организма с достатъчно хранителни вещества и, обратно, се използват при навлизане на организма в неблагоприятни за хранене условия.
При много бактерии гранулите са съставени от нишесте или други полизахариди - гликоген и гранулоза. Някои бактерии, когато се отглеждат върху богата на захар среда, имат капчици мазнина вътре в клетката. Друг широко разпространен вид гранулирани включвания е волутин (метахроматинови гранули). Тези гранули са съставени от полиметафосфат (резервно вещество, включително остатъци от фосфорна киселина).
Полиметафосфатът служи като източник на фосфатни групи и енергия за тялото. Бактериите натрупват волутин по-често при необичайни хранителни условия, като например в среда, която не съдържа сяра. Капчици сяра се намират в цитоплазмата на някои серни бактерии.
В допълнение към различни структурни компоненти, цитоплазмата се състои от течна част - разтворима фракция. Съдържа протеини, различни ензими, t-RNA, някои пигменти и нискомолекулни съединения - захари, аминокиселини.
В резултат на наличието на нискомолекулни съединения в цитоплазмата възниква разлика в осмотичното налягане на клетъчното съдържание и външната среда, като това налягане може да бъде различно за различните микроорганизми. Най-високото осмотично налягане е отбелязано при грам-положителни бактерии - 30 atm, при грам-отрицателни бактерии е много по-ниско - 4-8 atm.
Ядрено устройство.В централната част на клетката е локализирано ядреното вещество - дезоксирибонуклеинова киселина а (ДНК).

,
Бактериите нямат такова ядро ​​като висшите организми (еукариоти), но имат негов аналог -
"ядрен еквивалент" - нуклеоид(виж фиг. 2, 8), което е еволюционно по-примитивна форма на организация на ядрената материя. Микроорганизмите, които нямат истинско ядро, но имат негов аналог, принадлежат към прокариотите. Всички бактерии са прокариоти. В клетките на повечето бактерии по-голямата част от ДНК е концентрирана на едно или повече места. В еукариотните клетки ДНК се намира в специфична структура – ​​ядрото. Ядрото е заобиколено от черупка мембрана.

В бактериите ДНК е по-малко опакована, отколкото в истинските ядра; Нуклеоидът няма мембрана, ядро ​​или набор от хромозоми. Бактериалната ДНК не е свързана с основните протеини - хистони - и се намира в нуклеоида под формата на сноп от фибрили.
Камшичета.Някои бактерии имат аднексални структури на повърхността си; най-разпространените от тях са камшичетата - органите за движение на бактериите.
Камшичето е закотвено под цитоплазмената мембрана от два чифта дискове.
Бактериите могат да имат един, два или много флагели. Разположението им е различно: в единия край на клетката, в двата, по цялата повърхност и т.н. (фиг. 9). Бактериалните флагели имат диаметър
0,01-0,03 микрона, тяхната дължина може да бъде многократно по-голяма от дължината на клетката. Бактериалните флагели Състоят се от протеин - флагелин - и са усукани спирални нишки.

На повърхността на някои бактериални клетки има тънки власинки -
фимбрии.
Животът на растенията: в 6 тома. - М.: Просвещение. Под редакцията на А. Л. Тахтаджян, гл
редактор Академия на науките на СССР, проф. А.А. Федоров. 1974 г

• Структурата и химичният състав на бактериалната клетка

Каталог:документи
документи -> Фонограми като доказателства по граждански дела
документи -> Примерна програма за професионален модул
документи -> Умерено когнитивно увреждане при пациенти със съдови лезии на мозъка 14. 01. 11 нервни заболявания
документи -> Учебник за самоподготовка на студенти от специална медицинска група за усвояване на теоретичния раздел от дисциплината "Физическо възпитание"
документи -> Програма "Щастливо майчинство с желано дете"
документи -> Нова информация от раздел Безопасност на лекарствения продукт
документи -> Федерални клинични насоки за диагностика и лечение на синдром на пристрастяване

ЦИТОПЛАЗМА (CPU)

Участват в спорообразуването.

МЕЗОЗОМА

При прекомерен растеж, в сравнение с растежа на CS, CPM образува инвагинати (инвагинации) - мезозоми.Мезозомите са центърът на енергийния метаболизъм на прокариотната клетка. Мезозомите са аналози на еукариотните митохондрии, но са по-прости по структура.

Добре развитите и сложно организирани мезозоми са характерни за Грам+ бактериите.

Клетъчна стена на бактерии

При Грам бактериите мезозомите са по-рядко срещани и са просто организирани (под формата на бримка). Мезозомният полиморфизъм се наблюдава дори при един и същи вид бактерии. Рикетсиите нямат мезозоми.

Мезозомите се различават по размер, форма и местоположение в клетката.

Мезозомите се отличават по форма:

- - ламеларни (ламеларни),

- - везикуларен (с формата на мехурчета),

- - тръбни (тръбни),

- смесени.

Според местоположението в клетката се разграничават мезозомите:

- - образувани в зоната на клетъчно делене и образуване на напречната преграда,

- - към който е прикрепен нуклеоидът;

– – образувани в резултат на инвагинация на периферните части на ЦПМ.

Мезозомни функции:

1. Укрепване на енергийния метаболизъм на клетките,тъй като увеличават общата "работна" повърхност на мембраните.

2. Участват в отделителните процеси(при някои Грам+ бактерии).

3. Участват в клетъчното делене.По време на репродукцията нуклеоидът се придвижва към мезозомата, получава енергия, удвоява се и се разделя чрез амитоза.

Откриване на мезозоми:

1. Електронна микроскопия.

Структура.Цитоплазмата (протоплазмата) е съдържанието на клетката, заобиколено от CPM и заемащо по-голямата част от бактериалната клетка. CP е вътрешната среда на клетката и представлява сложна колоидна система, състояща се от вода (около 75%) и различни органични съединения (протеини, РНК и ДНК, липиди, въглехидрати, минерали).

Слоят от протоплазма, разположен под CPM, е по-плътен от останалата част от масата в центъра на клетката. Фракцията на цитоплазмата, която има хомогенна консистенция и съдържа набор от разтворима РНК, ензимни протеини, продукти и субстрати на метаболитни реакции, се нарича цитозол. Друга част от цитоплазмата е представена от различни конструктивни елементи: нуклеоиди, плазмиди, рибозоми и включвания.

Функции на цитоплазмата:

1. Съдържа клетъчни органели.

Откриване на цитоплазмата:

1. Електронна микроскопия.

Структура. Нуклеоид - еквивалент на еукариотното ядро, въпреки че се различава от него по своята структура и химичен състав. Нуклеоидът не е отделен от CP с ядрена мембрана, няма нуклеоли и хистони, съдържа една хромозома, има хаплоиден (единичен) набор от гени и не е способен на митотично делене.

Нуклеоидът се намира в центъра на бактериалната клетка, съдържа двуверижна ДНК молекула, малко количество РНК и протеини. В повечето бактерии двуверижна ДНК молекула с диаметър около 2 nm, дължина около 1 m, с молекулно тегло 1–3x109 Da е затворена в пръстен и плътно опакована като намотка. В микоплазмите молекулното тегло на ДНК е най-малкото за клетъчните организми (0,4–0,8 × 109 Da).

Прокариотната ДНК е изградена по същия начин, както при еукариотите (фиг. 25).

Ориз. 25.ДНК структура на прокариотите:

А- фрагмент от ДНК верига, образувана от редуващи се остатъци от дезоксирибоза и фосфорна киселина. Азотна основа е прикрепена към първия въглероден атом на дезоксирибозата: 1 - цитозин; 2 - гуанин.

б- двойна спирала на ДНК: д- дезоксирибоза; F - фосфат; А - аденин; Т - тимин; G - гуанин; С - цитозин

Молекулата на ДНК носи много отрицателни заряди, тъй като всеки фосфатен остатък съдържа йонизирана хидроксилна група. При еукариотите отрицателните заряди се неутрализират чрез образуване на ДНК комплекс с основните протеини - хистони. В прокариотните клетки няма хистони, следователно неутрализацията на заряда се осъществява чрез взаимодействието на ДНК с полиамини и Mg2+ йони.

По аналогия с еукариотните хромозоми, бактериалната ДНК често се нарича хромозома. Той е представен в клетката в единствено число, тъй като бактериите са хаплоидни. Но преди клетъчното делене броят на нуклеоидите се удвоява, а по време на деленето се увеличава до 4 или повече. Следователно термините "нуклеоид" и "хромозома" не винаги съвпадат. Когато клетките са изложени на определени фактори (температура, pH, йонизиращо лъчение, соли на тежки метали, някои антибиотици и др.), се образуват много копия на хромозомата. Когато влиянието на тези фактори се елиминира, както и след прехода към стационарната фаза, в клетките се открива едно копие на хромозомата.

Дълго време се смяташе, че не може да се проследи закономерност в разпределението на ДНК нишките на бактериалната хромозома. Специални изследвания показват, че прокариотните хромозоми са силно подредена структура. Част от ДНК в тази структура е представена от система от 20–100 независимо суперспирални бримки. Суперспиралните бримки съответстват на неактивни в момента ДНК региони и са разположени в центъра на нуклеоида. По периферията на нуклеоида има деспирализирани участъци, където се синтезира информационна РНК (иРНК). Тъй като процесите на транскрипция и транслация протичат едновременно в бактериите, една и съща иРНК молекула може да бъде едновременно свързана с ДНК и рибозоми.

В допълнение към нуклеоида, цитоплазмата на бактериалната клетка може да съдържа плазмиди - фактори на екстрахромозомна наследственост под формата на допълнителни автономни кръгови молекули на двойноверижна ДНК с по-ниско молекулно тегло. Плазмидите също кодират наследствена информация, но тя не е жизненоважна за бактериалната клетка.

Функции на Nucleiod:

1. Съхраняване и предаване на наследствена информация, включително синтез на фактори на патогенност.

Откриване на нуклеоиди:

1. Електронна микроскопия: върху електронни дифракционни модели на ултратънки срезове нуклеоидът има формата на светлинни зони с по-ниска оптична плътност с фибриларни, нишковидни ДНК структури (фиг. 26). Въпреки липсата на ядрена мембрана, нуклеоидът е доста ясно отделен от цитоплазмата.

2. Фазово-контрастна микроскопия на нативни препарати.

3. Светлинна микроскопия след оцветяване с ДНК-специфични методи по Felgen, по Pashkov или според Романовски-Гимза:

- препаратът се фиксира с метилов алкохол;

- багрило на Романовски-Гимза (смес от равни части от три цвята - лазур, еозин и метиленово синьо, разтворени в метанол) се излива върху фиксиран препарат за 24 часа;

- боята се отцежда, препаратът се измива с дестилирана вода, изсушава се и се микроскопира: нуклеоидът се оцветява в лилаво и е дифузно разположен в цитоплазмата, оцветен в бледо розово.

Прочетете също:

Характеристики на химичния състав на бактериалните клетки

Структурата на бактериалната клетка. Основни разлики между прокариоти и еукариоти. Функции на отделните структурни елементи на бактериалната клетка. Характеристики на химичния състав на клетъчните стени на грам-положителни и грам-отрицателни бактерии.

Бактериалната клетка се състои от клетъчна стена, цитоплазмена мембрана, цитоплазма с включвания и ядро, наречено нуклеоид. Има допълнителни структури: капсула, микрокапсула, слуз, флагели, пили. Някои бактерии при неблагоприятни условия могат да образуват спори.
Разлики в структурата на клетката
1) Прокариотите нямат ядро, но еукариотите имат.
2) Прокариотите имат само рибозоми от органоиди (малки, 70S), докато еукариотите, в допълнение към рибозомите (големи, 80S), имат много други органели: митохондрии, ER, клетъчен център и др.
3) Прокариотната клетка е много по-малка от еукариотната клетка: 10 пъти в диаметър, 1000 пъти в обем.
1) ДНК е кръгова при прокариотите и линейна при еукариотите
2) При прокариотите ДНК е гола, почти не е свързана с протеини, докато при еукариотите ДНК е свързана с протеини в съотношение 50/50, образува се хромозома
3) При прокариотите ДНК се намира в специална област на цитоплазмата, наречена нуклеоид, докато при еукариотите ДНК се намира в ядрото.
Постоянни компоненти на бактериална клетка.
Нуклеоид - еквивалент на ядрото на прокариотите
Клетъчната стена е различна при Gr+ и Gr-бактериите. Определя и поддържа постоянна форма, осигурява комуникация с външната среда, определя антигенната специфичност на бактериите и има важни имуноспецифични свойства; нарушение на синтеза на клетъчната стена води до образуването на L-форми на бактерии.
Gr+: това оцветяване е свързано със съдържанието на тейхоеви и дипотейхоеви киселини в CS, които проникват през него и го фиксират в цитоплазмата. Пептидогликанът е дебел, съставен от плазмена мембрана, свързана с бета-гликозидни връзки.
Gr -: тънък слой от пептидогликани, външната мембрана е представена от липополизахаридни гликокопротеини, гликолипиди.
CPM - състои се от липопротеини. Възприема цялата химическа информация, постъпваща в клетката. Тя е основната бариера. Участва в процеса на репликация на нуклеоиди и плазмиди; съдържа голям брой ензими; Участва в синтеза на компонентите на клетъчната стена.
Мезозомите са аналози на митохондриите в бактериална клетка
Рибозомите 70S са множество малки гранули, разположени в цитоплазмата.
НЕПОСТОЯНЕН:
Камшичета: съставени от протеина флагелин, произлизат от CMP, основната функция е моторна.
Пили: благодарение на тях възниква прикрепване към клетката гостоприемник
Плазмиди. Капсула, спори, включвания.

Основна статия: Надмембранен комплекс

Надмембранният апарат на бактериите е представен от клетъчна стена, чиято специфична организация служи като основа за разделянето им на две нетаксономични групи (грам-положителни и грам-отрицателни форми) и корелира с много голям брой морфофункционални, метаболитни и генетични характеристики. Клетъчната стена на прокариотите е по същество полифункционален органоид, получен от протопласта и носещ значителна част от метаболитния товар на клетката.

Клетъчна стена на Грам-положителни бактерии

Структурата на клетъчната стена

При грам-положителните бактерии (фиг. 12, A) клетъчната стена обикновено е по-проста. Външните слоеве на клетъчната стена се образуват от протеин в комбинация с липиди. При някои видове бактерии наскоро беше открит слой от повърхностни протеинови глобули, чиято форма, размер и естество на местоположението са специфични за вида. Вътре в клетъчната стена, както и директно върху нейната повърхност, са разположени ензими, които разграждат субстратите до нискомолекулни компоненти, които впоследствие се транспортират през цитоплазмената мембрана в клетката. Той също така съдържа ензими, които синтезират извънклетъчни полимери, като капсулни полизахариди.

Полизахаридна капсула

Особено адаптивно значение има полизахаридната капсула, която обгръща клетъчната стена на редица бактерии отвън, и нейното присъствие не е необходимо за запазване на жизнената активност на клетката. По този начин той осигурява прикрепването на клетките към повърхността на плътни субстрати, натрупва някои минерални вещества и в патогенни форми предотвратява тяхната фагоцитоза.

Муреин

Твърдият муреинов слой приляга директно към цитоплазмената мембрана.

Муреинът или пептидогликанът е съполимер на ацетилглюкозамин и ацетилмураминова киселина с олигопептидни напречни връзки. Възможно е муреиновият слой да е една гигантска торбовидна молекула, която осигурява твърдостта на клетъчната стена и нейната индивидуална форма.

Тейхоеви киселини

В близък контакт с муреиновия слой е вторият полимер на стената на грам-положителните бактерии - тейхоевите киселини. Приписват им ролята на акумулатор на катиони и регулатор на йонообмена между клетката и околната среда.

Клетъчна стена на Грам-отрицателни бактерии

Структурата на клетъчната стена

В сравнение с грам-положителните форми, клетъчната стена на грам-отрицателните бактерии е по-сложна и нейното физиологично значение е несравнимо по-широко. В допълнение към муреиновия слой, втората протеиново-липидна мембрана е разположена по-близо до повърхността (фиг. 12, B, C), която включва липополизахариди. Той е ковалентно свързан с муреин чрез кръстосани връзки от липопротеинови молекули. Основната функция на тази мембрана е ролята на молекулно сито, освен това ензимите са разположени на външната и вътрешната й повърхност.

3. Устройство на бактериална клетка.

Пространството, ограничено от външната и цитоплазмената мембрана, се нарича периплазмено и е уникално свойство на грам-отрицателните бактерии. В неговия обем е локализиран цял набор от ензими - фосфатази, хидролази, нуклеази и др. Те разграждат относително високомолекулни хранителни субстрати, а също така разрушават собствения си клетъчен материал, освободен в околната среда от цитоплазмата. До известна степен периплазменото пространство може да се оприличи на еукариотната лизозома. В периплазмената зона е възможно не само да се извършат най-ефективните ензимни реакции, но и да се изолират съединения от цитоплазмата, които представляват заплаха за нейното нормално функциониране. Материал от сайта http://wiki-med.com

Функции на бактериалната клетъчна стена

Както в грам-положителната, така и в грам-отрицателната форма клетъчната стена играе ролята на молекулно сито, селективно осъществявайки пасивен транспорт на йони, субстрати и метаболити. При бактериите, които имат способността да се движат активно благодарение на флагела, клетъчната стена е компонент на двигателния механизъм. И накрая, отделни участъци от клетъчната стена са тясно свързани с цитоплазмената мембрана в зоната на прикрепване на нуклеоида и играят важна роля в нейната репликация и сегрегация.

В един от бактериалните видове процесът на разрушаване на старата клетъчна стена, който възниква по време на клетъчното делене, се осигурява от работата на най-малко четири системи от хидролитични ензими, които присъстват в клетъчната стена в латентно състояние. По време на клетъчното делене настъпва редовно и строго последователно активиране на тези системи, което води до постепенно разрушаване и десквамация на старата ("майчината") обвивка на бактериалната клетка.

Материал от сайта http://Wiki-Med.com

На тази страница материал по темите:

• .основният компонент на клетъчната стена на грам-положителните бактерии е

• функциите на бактериалната клетъчна стена

• характеристики на структурата на бактериалната клетъчна стена

• структура на клетъчната стена

• характеризиране на бактериалната клетъчна стена

Клетъчната стена на грам-положителните бактерии съдържа малко количество полизахариди, липиди, протеини. Основният компонент на клетъчната стена на тези бактерии е многослоен пептидогликан (муреин, мукопептид), който съставлява 40-90% от масата на клетъчната стена. Тейхоевите киселини (от гръцки teichos - стена) са ковалентно свързани с пептидогликана на клетъчната стена на грам-положителните бактерии.
Клетъчната стена на грам-отрицателните бактерии включва външна мембрана, свързана с липопротеин към подлежащия слой от пептидогликан. На ултратънки участъци от бактерии външната мембрана има формата на вълнообразна трислойна структура, подобна на вътрешната мембрана, която се нарича цитоплазмена. Основният компонент на тези мембрани е бимолекулен (двоен) слой от липиди. Вътрешният слой на външната мембрана е представен от фосфолипиди, а външният слой съдържа липополизахарид (LPS). Липополизахаридът на външната мембрана се състои от три фрагмента: липид А - консервативна структура, почти същата в грам-отрицателните бактерии; ядро, или ядро, основна част (лат. ядро ​​- ядро), относително консервативна олигозахаридна структура (най-постоянната част от ядрото на LPS е кетодезоксиоктонова киселина); силно променлива О-специфична полизахаридна верига, образувана от повтарящи се идентични олигозахаридни последователности (О-антиген). Протеините в матрицата на външната мембрана я проникват по такъв начин, че протеиновите молекули, наречени порини, граничат с хидрофилни пори, през които преминават водата и малките хидрофилни молекули.
В нарушение на синтеза на бактериалната клетъчна стена под въздействието на лизозим,
пеницилин, защитни фактори на тялото, образуват се клетки с модифицирана (често сферична) форма: протопласти - бактерии, напълно лишени от клетъчна стена; сферопластите са бактерии с частично запазена клетъчна стена. Бактерии от сферо- или протопластен тип, които са загубили способността си да синтезират пептидогликан под въздействието на антибиотици или други фактори и могат да се размножават, се наричат ​​L-форми.
Те са осмотично чувствителни, сферични клетки с форма на колба с различни размери, включително тези, преминаващи през бактериални филтри. Някои L-форми (нестабилни), когато факторът, който е довел до промени в бактериите, бъде премахнат, могат да се обърнат, "връщайки се" към оригиналната бактериална клетка.
Между външната и цитоплазмената мембрана е периплазменото пространство или периплазмата, съдържаща ензими (протеази, липази, фосфатази, нуклеази, бета-лактомази) и компоненти на транспортни системи.

Цитоплазмената мембрана при електронна микроскопия на ултратънки срезове е трислойна мембрана (2 тъмни слоя с дебелина 2,5 nm са разделени от светъл - междинен). По структура тя е подобна на плазмалемата на животински клетки и се състои от двоен слой фосфолипиди с вградени повърхностни и интегрални протеини, сякаш проникващи през мембранната структура. При прекомерен растеж (в сравнение с растежа на клетъчната стена) цитоплазмената мембрана образува инвагинати - инвагинации под формата на сложно усукани мембранни структури, наречени мезозоми. По-малко сложните усукани структури се наричат ​​интрацитоплазмени мембрани.

Цитоплазма

Цитоплазмата се състои от разтворими протеини, рибонуклеинови киселини, включвания и множество малки гранули - рибозоми, отговорни за синтеза (транслацията) на протеини. Бактериалните рибозоми са с размер около 20 nm и имат коефициент на утаяване 70S, за разлика от 80S рибозомите, характерни за еукариотните клетки. Рибозомната РНК (рРНК) са консервативни елементи на бактериите („молекулен часовник“ на еволюцията). 16S rRNA е част от малката субединица на рибозомите, а 23S rRNA е част от голямата субединица на рибозомите. Изследването на 16S rRNA е в основата на генната систематика, което позволява да се оцени степента на родство на организмите.
В цитоплазмата има различни включвания под формата на гликогенови гранули, полизахариди, бета-хидроксимаслена киселина и полифосфати (волютин).

клетъчна стена

Те са резервни вещества за храненето и енергийните нужди на бактериите. Volyutin има афинитет към основни багрила и лесно се открива с помощта на специални методи за оцветяване (например според Neisser) под формата на метахроматични гранули. Характерното разположение на гранулите от волютин се разкрива в дифтерийния бацил под формата на интензивно оцветени полюси на клетката.

Нуклеоид

Нуклеоидът е еквивалентът на ядрото в бактериите. Разположен е в централната зона на бактериите под формата на двойноверижна ДНК, затворена в пръстен и плътно опакована като топка. Ядрото на бактериите, за разлика от еукариотите, няма ядрена мембрана, ядро ​​и основни протеини (хистони). Обикновено една бактериална клетка съдържа една хромозома, представена от ДНК молекула, затворена в пръстен.
В допълнение към нуклеоида, представен от една хромозома, бактериалната клетка съдържа екстрахромозомни фактори на наследствеността - плазмиди, които са ковалентно затворени ДНК пръстени.

Капсула, микрокапсула, слуз

Капсулата е мазна структура с дебелина повече от 0,2 µm, здраво прикрепена към стената на бактериалната клетка и с ясно дефинирани външни граници. Капсулата се различава в петна-отпечатъци от патологичен материал. При чисти култури от бактерии капсулата се образува по-рядко. Открива се със специални методи за оцветяване на петна (например според Burri-Gins), които създават отрицателен контраст на веществата на капсулата: мастилото създава тъмен фон около капсулата. Капсулата се състои от полизахариди (екзополизахариди), понякога от полипептиди, например в антраксния бацил се състои от полимери на D-глутаминова киселина. Капсулата е хидрофилна и предотвратява фагоцитозата на бактериите. Капсулата е антигенна: антителата срещу капсулата причиняват нейното уголемяване (реакция на подуване на капсулата).
Много бактерии образуват микрокапсула - лигавично образувание с дебелина под 0,2 микрона, което се открива само с електронна микроскопия. От капсулата трябва да се разграничат slieb - мукоидни екзополизахариди, които нямат ясни граници. Слузта е разтворима във вода.
Бактериалните екзополизахариди участват в адхезията (залепването към субстратите), те се наричат ​​още гликокаликс. Отвъд синтеза
екзополизахариди от бактерии, съществува и друг механизъм за образуването им: чрез действието на извънклетъчните бактериални ензими върху дизахаридите. В резултат на това се образуват декстрани и левани.

Камшичета

Бактериалните флагели определят подвижността на бактериалната клетка. Камшичетата са тънки нишки, които произхождат от цитоплазмената мембрана и са по-дълги от самата клетка. Камшичетата са с дебелина 12–20 nm и дължина 3–15 µm. Те се състоят от 3 части: спираловидна нишка, кука и базално тяло, съдържащо пръчка със специални дискове (1 чифт дискове при грам-положителните и 2 чифта дискове при грам-отрицателните бактерии). Дисковете на флагелата са прикрепени към цитоплазмената мембрана и клетъчната стена. Това създава ефекта на електрически мотор с моторен прът, който върти флагела. Камшичетата се състоят от протеин - флагелин (от флагелум - флагел); е Н антиген. Флагелиновите субединици са навити.
Броят на камшичетата в бактериите от различни видове варира от един (monotrich) при Vibrio cholerae до десет или стотици камшичета, простиращи се по периметъра на бактерията (peritrich) при Escherichia coli, Proteus и др. Lophotrichous имат сноп камшичета на един край на клетката. Амфитрихите имат един флагелум или сноп флагели в противоположните краища на клетката.

пиене

Пили (фимбрии, вили) - нишковидни образувания, по-тънки и по-къси (3-10 nm x 0,3-10 микрона) от камшичетата. Пили се простират от клетъчната повърхност и се състоят от протеин пилин, който има антигенна активност. Има пили, отговорни за адхезията, тоест за прикрепването на бактериите към засегнатата клетка, както и пили, отговорни за храненето, водно-солевия метаболизъм и сексуалните (F-пили), или конюгационните пили. Напитките бяха в изобилие - по няколко стотин на клетка. Въпреки това, половите пили обикновено са 1-3 на клетка: те се образуват от така наречените "мъжки" донорни клетки, съдържащи трансмисивни плазмиди (F-, R-, Col-плазмиди). Отличителна черта на половите пили е взаимодействието със специални "мъжки" сферични бактериофаги, които се адсорбират интензивно върху половите пили.

полемика

Спорите са особена форма на латентни фирмикутни бактерии, т.е. бактерии
с грам-положителен тип структура на клетъчната стена. Спорите се образуват при неблагоприятни условия за съществуването на бактериите (изсъхване, дефицит на хранителни вещества и др.) Една спора (ендоспора) се образува вътре в бактериалната клетка. Образуването на спори допринася за запазването на вида и не е метод за размножаване , като при гъбите.Спорообразуващите бактерии от рода Bacillus имат спори, които не надвишават диаметъра на клетката.Бактерии, чийто размер на спората надвишава диаметъра на клетката, се наричат ​​клостридии, например бактерии от рода Clostridium (лат. Clostridium - вретено). Спорите са устойчиви на киселина, поради което се оцветяват в червено по метода на Ауески или по метода на Ziehl-Neelsen, а вегетативната клетка в синьо.

Формата на спора може да бъде овална, сферична; мястото в клетката е крайно, т.е. в края на пръчката (в причинителя на тетанус), субтерминален - по-близо до края на пръчката (в патогени на ботулизъм, газова гангрена) и централен (в антраксни бацили). Спорите се запазват дълго време поради наличието на многослойна обвивка, калциев дипиколинат, ниско съдържание на вода и бавни метаболитни процеси. При благоприятни условия спорите покълват през три последователни етапа: активиране, иницииране, покълване.

Бактерии: местообитания, структура, жизнени процеси, значение

2. б) Устройството на бактериалната клетка

Клетъчната стена на бактериите определя тяхната форма и осигурява запазването на вътрешното съдържание на клетката. Според характеристиките на химичния състав и структурата на клетъчната стена, бактериите се диференцират чрез оцветяване по грам ...

Биополимери на бактериалната клетъчна стена

Структурата на бактериалната клетка

Структурата на бактериите се изследва с помощта на електронна микроскопия на цели клетки и техните ултравиолетови срезове. Основните структури на бактериалната клетка са: клетъчна стена, цитоплазмена мембрана, цитоплазма с включвания и ядро ​​...

Хуморална регулация на тялото

3. Характеристики на структурата, свойствата и функциите на клетъчните мембрани

Разнообразие от живи клетки

1.1 Общият план на структурата на еукариотните клетки, който също характеризира структурата на животинската клетка

Клетката е структурна и функционална единица на живия живот. Всички еукариотни клетки се характеризират с наличието на следните структури: 1) Клетъчната мембрана е органоид, който ограничава съдържанието на клетката от околната среда ...

Разнообразие от живи клетки

1.2 Структурни особености на растителната клетка

В растителните клетки има органели, характерни и за животните, например ядрото, ендоплазмения ретикулум, рибозомите, митохондриите, апаратът на Голджи (виж фиг. 2). Те нямат клетъчен център и функцията на лизозомите се изпълнява от вакуоли ...

Разнообразие от живи клетки

1.3 Структурни особености на гъбичната клетка

В повечето гъби клетката по своята структура и изпълняваните от нея функции като цяло е подобна на растителната клетка. Състои се от твърда обвивка и вътрешно съдържание, което е цитоплазмена система ...

Разнообразие от живи клетки

1.4 Общият план на структурата на прокариотните клетки, който също характеризира структурата на бактериалната клетка

Прокариотната клетка е устроена по следния начин. Основната характеристика на тези клетки е липсата на морфологично изразено ядро, но има зона, в която се намира ДНК (нуклеоид).

Структура на бактериална клетка

Цитоплазмата съдържа рибозоми...

Основи на микробиологията

1. Опишете структурата на бактериалната клетка. Начертайте клетъчните органели

Бактериите са микроскопични растителни организми. Повечето от тях са едноклетъчни организми, които не съдържат хлорофил и се размножават чрез делене. Формата на бактериите е сферична, пръчковидна и извита ...

Характеристики на зрителната и слуховата сензорни системи

13. Прости, сложни и свръхсложни клетки и техните функции

„Прости“ и „сложни“ клетки. Невроните, реагиращи на прости линейни стимули (прорези, ръбове или тъмни ленти), бяха наречени „прости“, докато тези, които реагираха на стимули със сложна конфигурация и движещи се стимули, бяха наречени „сложни“...

Характеристики на структурата на клетката

1. Клетката като елементарна структурна единица на тялото. Основните компоненти на клетката

Клетката е основната структурна и функционална единица на живота, ограничена от полупропусклива мембрана и способна да се самовъзпроизвежда. В растителната клетка, на първо място, е необходимо да се прави разлика между клетъчната мембрана и съдържанието ...

Разпределение и динамика на популацията на дивата свиня в Брянска област

1.1 Конструктивни характеристики

Дивата свиня (Sus scrofa L.) е масивно животно с ниски, относително тънки крака. Тялото е сравнително късо, предната част е много масивна, задната част на лопатките е силно повдигната, шията е дебела, къса, почти неподвижна ...

Структура, свойства и функции на протеините

2. Функции на клетъчните органели

Клетъчните органели и техните функции: 1. Клетъчна мембрана – състои се от 3 слоя: 1. твърда клетъчна стена; 2. тънък слой пектин; 3. тънка цитоплазмена нишка. Клетъчната стена осигурява механична опора и защита...

4.1 Конструктивни характеристики

Талусът е плазмодий, способен на подобни на амеба движения по повърхността или вътре в субстрата. По време на половото размножаване плазмодиите се превръщат в плодни тела, наречени спорокарпи...

Таксономична група слузести плесени

5.1 Конструктивни характеристики

Вегетативно тяло под формата на многоядрен протопласт, който не е способен на самостоятелно движение и се намира в клетката на растението гостоприемник. Специални спороношения не се образуват. Етапът на зимуване е представен от спори ...

Енергийната система на клетката. Класификация на мускулната тъкан. Структурата на спермата

Енергийната система на клетката. Общият план на структурата на митохондриите и пластидите, техните функции. Хипотезата за симбиотичния произход на митохондриите и хлоропластите

Еукариотните клетки имат уникален органел - митохондрия, в който се образуват АТФ молекули в процеса на окислително фосфорилиране. Често се казва, че митохондриите са силовите центрове на клетката (Фигура 1)...

Бактериите („пръчка“ от старогръцки) са царство (група) безядрени (прокариотни) микроорганизми, по правило едноклетъчни. Днес са известни и описани около десет хиляди от техните видове. Учените предполагат, че има повече от милион от тях.

Може да има кръгла, извита, пръчковидна форма. В редки случаи има кубични, тетраедрични, звездовидни, както и О- или С-образни форми. определя способностите, които притежава бактериалната клетка. Например, в зависимост от формата, микроорганизмите имат различна степен на мобилност, способността да се прикрепят към повърхността, един или друг начин за усвояване на хранителни съединения.

Бактериалната клетка включва три задължителни структури: цитоплазмена мембрана, рибозоми и нуклеоид.

От външната страна на мембраната има няколко слоя. По-специално има лигавица, капсула, клетъчна стена. Освен това отвън се развиват различни повърхностни структури: власинки, камшичета. Цитоплазмата и мембраната се комбинират в понятието "протопласт".

Бактериалната клетка с цялото си съдържание е ограничена от външната среда с мембрана. Вътре, в хомогенна фракция на цитоплазмата, има протеини, разтворима РНК, субстрати на метаболитни реакции и различни съединения. Останалото съдържа различни структурни елементи.

Не съдържа ядрени мембрани и други интрацитоплазмени мембрани, които не са производни на цитоплазмената мембрана. Някои прокариоти обаче се характеризират с локални "издатини" на основната обвивка. Тези "издатини" - мезозоми - изпълняват различни функции и разделят бактериалната клетка на функционално различни части.

Всички данни, необходими за живота, се съдържат в една единствена ДНК. Хромозомата, която включва бактериална клетка, като правило има формата на пръстен, ковалентно затворен. В един момент ДНК се прикрепя към мембраната и се поставя в отделна, но не отделена от цитоплазмата структура. Тази структура се нарича нуклеоид. Когато се разгъне, бактериалната хромозома е дълга над един милиметър. Обикновено се представя в един екземпляр. С други думи, почти всички прокариоти са хаплоидни. Въпреки това, при определени специфични условия бактериалната клетка може да съдържа копия на своята хромозома.

От особено значение в живота на бактериите е. Този структурен елемент обаче не е задължителен. В лабораторни условия са получени някои форми на прокариоти, при които стената напълно или частично отсъства. Тези бактерии биха могли да съществуват при нормални условия, но в някои случаи те губят способността си да се делят. В природата има група прокариоти, които не съдържат стени в структурата си.

На външната повърхност от стената може да бъде разположен аморфен слой - капсула. Лигавичните слоеве се отделят от микроорганизма доста лесно, те нямат връзка с клетката. Касите също имат фина структура, не са аморфни.

Възпроизвеждането на бактерии от някои форми се извършва чрез еднакво голямо, бинарно напречно делене или пъпкуване. Различните групи имат различни варианти на разделяне. Така например при цианобактериите размножаването става многократно - чрез няколко последователни бинарни деления. В резултат на това се образуват от четири до хиляда нови микроорганизми. Те имат специални механизми, чрез които се осигурява пластичността на генотипа, необходима за адаптиране към променящата се среда и еволюция.