Состав клетки бактерии и функции цитоплазмы

Строение и функции клетки

Биология. Справочные материалы

Клетка, Клеточные включения, Клеточный центр, Комплекс Гольджи, Лизосомы, Митохондрии, Наружная мембрана, Органоиды движения, Пластиды, Прокариоты, Рибосомы, Хлоропласты, Цитоплазма, Эндоплазматическая сеть, ЭПС, Эукариоты, Ядро

Клетка — это единая живая система, состоящая из двух неразрывно связанных частей — цитоплазмы и ядра (цв. табл. XII).

Цитоплазма — это внутренняя полужидкая среда, в которой расположено ядро и все органоиды клетки. Она имеет мелкозернистую структуру, пронизанную многочисленными тонкими нитями. В ней содержатся вода, растворенные соли и органические вещества. Основная функция цитоплазмы — объединять в одно целое и обеспечивать взаимодействие ядра и всех органоидов клетки.

Наружная мембрана окружает клетку тонкой пленкой, состоящей из двух слоев белка, между которыми расположен жировой слой. Она пронизана многочисленными мелкими порами, через которые осуществляется обмен ионами и молекулами между клеткой и средой.

Толщина мембраны 7,5—10 нм, диаметр пор 0,8—1 нм. У растений поверх нее образуется оболочка из клетчатки.

Основные функции наружной мембраны — ограничивать внутреннюю среду клетки, защищать ее от повреждений, регулировать поступление ионов и молекул, выводить продукты обмена и синтезируемые вещества (секреты), соединять клетки и ткани (за счет выростов и складок).

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) — это состоящая из мембран сложная система каналов и полостей, пронизывающих всю цитоплазму. ЭПС бывает двух типов — гранулированная (шероховатая) и гладкая.

На мембранах гранулированной сети располагается множество мельчайших телец — рибосом; в гладкой сети их нет. Основная функция ЭПС — участие в синтезе, накоплении и транспортировке основных органических веществ, вырабатываемых клеткой.

Белок синтезируется в гранулированной, а углеводы и жиры — в гладкой ЭПС.

Рибосомы — мелкие тельца, диаметром 15—20 нм, состоящие из двух частиц. В каждой клетке их сотни тысяч. Большинство рибосом располагаются на мембранах гранулированной ЭПС, а часть — в цитоплазме. В их состав входят белки и р-РНК. Основная функция рибосом — синтез белка.

Митохондрии — это мелкие тельца, размером 0,2—0,7 мкм. Их количество в клетке достигает нескольких тысяч. Они часто меняют форму, размеры и местоположение в цитоплазме, перемещаясь в наиболее активную их часть. Внешний покров митохондрии состоит из двух трехслойных мембран.

Наружная мембрана гладкая, внутренняя — образует многочисленные выросты, на которых располагаются дыхательные ферменты. Внутренняя полость митохондрий заполнена жидкостью, в которой размещаются рибосомы, ДНК и РНК. Новые митохондрии образуются при делении старых. Основная функция митохондрий — синтез АТФ.

В них синтезируется небольшое количество белков, ДНК и РНК.

Пластиды свойственны только клеткам растений. Различают три вида пластид — хлоропласты, хромопласты и лейкопласты. Они способны к взаимному переходу друг в друга. Размножаются пластиды путем деления.

Хлоропласты (60) имеют зеленый цвет, овальную форму. Размер их 4—6 мкм. С поверхности каждый хлоропласт ограничен двумя трехслойными мембранами — наружной и внутренней. Внутри он заполнен жидкостью, в которой располагаются несколько десятков особых, связанных между собой цилиндрических структур — гран, а также рибосомы, ДНК и РНК.

Образующиеся при этом углеводы вначале скапливаются в хлоропласте, затем поступают в цитоплазму, а из нее — в другие части растения.

Хромопласты определяют красную, оранжевую и желтую окраску цветов, плодов и осенних листьев. Они имеют форму многогранных кристаллов, расположенных в цитоплазме клетки.

Лейкопласты бесцветны. Они содержатся в неокрашенных частях растений (стеблях, клубнях, корнях), имеют округлую или палочковидную форму (размером 5—6 мкм). В них откладываются запасные вещества.

Клеточный центр обнаружен в клетках животных и низших растений. Он состоит из двух маленьких цилиндров — центриолей (диаметром около 1 мкм), расположенных перпендикулярно друг другу. Стенки их состоят из коротких трубочек, полость заполнена полужидким веществом. Основная их роль — образование веретена деления и равномерное распределение хромосом по дочерним клеткам.

Комплекс Гольджи получил название по имени итальянского ученого, впервые открывшего его в нервных клетках. Он имеет разнообразную форму и состоит из ограниченных мембранами полостей, отходящих от них трубочек и расположенных на их концах пузырьков. Основная функция — накопление и выведение органических веществ, синтезируемых в эндоплазматической сети, образование лизосом.

Лизосомы — округлые тельца диаметром около 1 мкм. С поверхности лизосома ограничена трехслойной мембраной, внутри ее находится комплекс ферментов, способных расщеплять углеводы, жиры и белки. В клетке имеется несколько десятков лизосом. Новые лизосомы образуются в комплексе Гольджи. Их основная функция — переваривание пищи, попавшей в клетку путем фагоцитоза, и удаление отмерших органоидов.

Органоиды движения — жгутики и реснички — представляют собой выросты клетки и имеют однотипное строение у животных и растений (общность их происхождения). Движение многоклеточных животных обеспечивается сокращениями мышц. Основной структурной единицей мышечной клетки являются миофибриллы — тонкие нити длиной более 1 см, диаметром 1 мкм, расположенные пучками вдоль мышечного волокна.

Углеводы концентрируются в зернах крахмала (у растений) и гликогена (у животных). Их много в клетках печени, клубнях картофеля и других органах. Жиры накапливаются в виде капель в семенах растений, подкожной клетчатке, соединительной ткани и т. д. Белки откладываются в виде зерен в яйцеклетках животных, семенах растений и других органах.

Ядро — один из важнейших органоидов клетки. От цитоплазмы его отделяет ядерная оболочка, состоящая из двух трехслойных мембран, между которыми располагается узкая полоска из полужидкого вещества. Через поры ядерной оболочки осуществляется обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Полость ядра заполнена ядерным соком.

В нем находятся ядрышко (одно или несколько), хромосомы, ДНК, РНК, белки и углеводы. Ядрышко — округлое тельце размером от 1 до 10 мкм и более; в нем синтезируется РНК. Хромосомы видны только в делящихся клетках. В интерфазном (неделящемся) ядре они присутствуют в виде тонких длинных нитей хроматина (соединения ДНК с белком). В них заключена наследственная информация.

Число и форма хромосом у каждого вида животных и растений строго определенные. Соматические клетки, из которых состоят все органы и ткани, содержат диплоидный (двойной) набор хромосом (2 n); половые клетки (гаметы) — гаплоидный (одинарный) набор хромосом (n). Диплоидный набор хромосом в ядре соматической клетки создается из парных (одинаковых), гомологичных хромосом.

Хромосомы разных пар (негомологичные) отличаются друг от друга по форме, месту расположения центромеры и вторичных перетяжек.

Прокариоты — это организмы с мелкими, примитивно устроенными клетками, без четко выраженного ядра. К ним относятся сине-зеленые водоросли, бактерии, фаги и вирусы. Вирусы представляют собой молекулы ДНК или РНК, покрытые белковой оболочкой.

Они так малы, что их можно разглядеть только в электронный микроскоп. У них отсутствуют цитоплазма, митохондрии и рибосомы, поэтому они не способны синтезировать белок и энергию, необходимые для их жизнедеятельности.

Эукариоты — организмы с более крупными типичными клетками, содержащие все основные органоиды: ядро, эндоплазматическую сеть, митохондрии, рибосомы, комплекс Гольджи, лизосомы и другие. К эукариотам относятся все остальные растительные и животные организмы. Их клетки имеют сходный тип строения, что убедительно доказывает единство их происхождения.

Источник: https://kaz-ekzams.ru/biologiya/uchebnaya-literatura-po-biologii/biologiya-spravochnye-materialy/691-stroenie-i-funkcii-kletki.html

Морфология бактерий. Общие вопросы

Морфология бактерий. Общие вопросы.

Ультраструктура бактериальной клетки * – мишени (точки приложения) для антибактериальных антибиотиков  

Бактерии – представители доминиона Bacteria – одноклеточные организмы, имеющие прокариотический тип клеточной организации  (см. рис. 1).

Обязательными элементами клетки (любой клетки, в т.ч. клетки прокариотического типа) являются :       

• – Цитоплазма
• – Внутриклеточные органеллы
• – Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ)

Особенности ультраструктурной организации клетки прокариотического типа: 

• Отсутствует компартментализация цитоплазмы, т.е. разделение цитоплазмы на функциональные отсеки (компартменты) с помощью внутриклеточных мембран (т.о., отсутствуют мембранные органеллы, в т.ч. и ядро)
• Отсутствует полноценный цитоскелет
• Отсутствует хроматин, т.е. отсутствует типичная упаковка генетического материала клетки (ДНК) в нуклеосомы с помощью белков гистонов.  

^ :

Цитоплазма (гиалоплазма, цитозоль) – внутренняя среда клетки, представляет собой сложную коллоидную систему, содержащую разнообразные растворимые неорганические (фосфаты, сульфаты, хлориды, карбонаты etc., катионы одно- и двухвалентных металлов Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ , Cu 2+ , Fe 2+ , Zn 2+ etc.

) и органические низкомолекулярные (углеводы, органические кислоты, аминокислоты, азотистые основания etc.) и высокомолекулярные (белки, нуклеиновые кислоты etc.) соединения в виде истинных и/или коллоидных растворов и характеризующуюся постоянством основных физико-химических параметров, как то: осмолярность, рН, ионная сила и т.д.

^ : обеспечивает оптимальные условия для протекания внутриклеточных биохимических реакций и всех процессов жизнедеятельности клетки.  

Внутриклеточные органеллы

Нуклеоид – подобие ядра – область цитоплазмы бактериальной клетки, занятая генетическим материалом. Генетический материал у бактерий представлен двухцепочечной молекулой ДНК (дцДНК). Нуклеоид представляет собою совокупность всех молекул ДНК, присутствующих в клетке.
У большинства бактерий генетический материал представлен кольцевыми ковалентно замкнутыми  суперспирализованными  (т.е. многократно закрученными вокруг своей оси молекулами ДНК.
Состояние суперспирализации является динамическим и обеспечивается работой ферментов, относящихся к классу топоизомераз . В каждой бактериальной клетке присутствуют топоизомеразы нескольких типов, различающиеся по функциям и конечному эффекту на топологию (т.е. третичную структуру) ДНК. Третичная структура нуклеоида дополнительно стабилизируется при участии минорных (присутствующих в малом   количестве) ДНК-связывающих «гистоноподобных» белков. (Следует особо обратить внимание и запомнить, что бактериальные гистоноподобные белки имеют мало общего с гистонами эукариот!)

Подобно тому, как эукариотический хроматин в зависимости от плотности упаковки подразделяется на рыхло упакованный эухроматин и плотно упакованный гетерохроматин, бактериальный нуклеоид содержит как плотно закрученные участки с большим числом положительных супервитков, так и частично раскрученные (т.е. деспирализованные) участки, содержащие отрицательные супервитки. Эти участки доступны для ферментов транскрипции, и в их составе располагаются активно работающие гены. Наибольшее практическое значение имеют топоизомеразы, отвечающие за отрицательную суперспирализацию (частичное раскручивание) участков ДНК (т.е. вносящие отрицательные супервитки). К их числу относятся ДНК-гираза*  (состоит из субъединиц А и В) и топоизомераза IV *. Нарушение работы этих ферментов блокирует процесс транскрипции, а также и репликации ДНК, что приводит к остановке роста и размножения бактерии.   Функция нуклеоида : хранение, воспроизведение и реализация генетической информации.  

Рибосомы* – рибонуклеопротеидные частицы с константой седиментации 70S , состоят из 2-х субъединиц, имеющих константы седиментации 30S (малая) и 50S (большая). Бактериальная рибосома отличается по количественному и качественному составу белков и рибосомальных РНК (рРНК) от рибосомы эукариотического типа. В оптимальных условиях роста бактериальная клетка содержит 10.000 – 20.000 рибосом.
^ :
Основная: трансляция (матричный процесс биосинтеза белков). Дополнительная: синтез регуляторных молекул в ответ на голодание.  

Включения – гранулы, представляющие собой запас питательных веществ в пригодной для длительного хранения форме, т.е. обычно в виде инертных полимеров: органических (крахмал, гликоген, нейтральные липиды и др.) или неорганических (полифосфаты и др.). Могут достигать размеров, видимых в световой микроскоп, т.е. превышать 0.2 мкм в диаметре. [Включения полифосфатов («зерна волютина») выявляют с помощью окраски по методу Нейссера.]  

Элементы цитоскелета . С внутренней поверхностью ЦПМ бактериальной клетки связаны сократительные белки нескольких типов, участвующие в пространственном распределении и разделении структурных элементов клетки, а также в процессе деления и, возможно, внутриклеточного транспорта.
Поверхностный аппаратне является обязательным для бактериальной клетки.          

• Поверхностный аппарат и отдельные его элементы могут эволюционно отсутствовать у определенных групп бактерий.          
• Бактерии способны утрачивать или приобретать те или элементы поверхностного аппарата в зависимости от условий существования.  

К элементам поверхностного аппарата бактериальной клетки относятся:

• Клеточная стенка
• S-слой
• Капсула и капсулоподобные оболочки
• Жгутики
• Реснички (пили) = ворсинки (фимбрии)

Периплазматическое пространство : метаболически активная область между ЦПМ и клеточной стенкой (см. схемы на рис. 6 и 13 , электронограммы рис.8,9 и 14-16 ), отличная по физико-химическим свойствам и химическому составу от внешней среды и содержащая ряд ферментов (гидролитических и синтетических) и шаперонов, участвующих в формировании нативной конформации белков (структурных, транспортных, экзоферментов, экзотоксинов и проч.), функционирующих вне цитоплазмы, в т.ч. и во внешней среде.  
^ :
Синтетическая / функция эндоплазматической сети и комплекса Гольджи /: пост-трансляционная модификация (созревание) белков и других макромолекул, в т.ч. компонентов клеточной стенки.  
Пищеварительная / функция лизосомы /: содержит гидролитические ферменты, участвующие в расщеплении олигомеров до мономеров в процессе питания.  

Клеточная стенка: защитная оболочка, покрывающая бактериальную клетки снаружи.
NB !!! Представители класса Mollicutes не имеют клеточной стенки (эволюционно закрепленный признак).  
В зависимости от особенностей организации клеточной стенки  выделают 3 типа бактерий:
Фирмикутные [ firmus лат. жесткий] (при окраске по методу К. Грама приобретают темно-пурпурный/фиолетовый цвет, т.е. грам-положительные) имеют толстую и жесткую клеточную стенку, характеризующуюся повышенной механической прочностью, но достаточно проницаемую для малых молекул и, т.о., НЕ являющуюся барьером для низкомолекулярных соединений (см. рис. 6-8 ).
Грациликутные [ gracilis лат. нежный] (при окраске по методу К. Грама приобретают розово-сиреневый цвет, т.е. грам-отрицательные) имеют сравнительно тонкую и относительно непрочную клеточную стенку (см. рис.10-15), более чувствительную к механическим воздействиям, но характеризующуюся низкой проницаемостью для многих малых молекул, в первую очередь, гидрофобных, включая и многие антибиотики (пенициллин и др.).
Кислотоустойчивые (по методу К. Грама не окрашиваются, при окраске по методу Циля-Нильсена приобретают красный/малиновый цвет) имеют клеточную стенку, отличающуюся значительной толщиной и механической прочностью (рис.17,18) и одновременно крайне низкой проницаемостью для малых молекул, в том числе большинства существующих антибиотиков.
Клеточная стенка фирмикутных бактерий

представлена толстым (~50 нм) слоем пептидогликана , пронизанного тейхоевыми и липотейхоевыми кислотами, а также включает белки клеточной стенки, расположенные преимущественно на ее поверхности (см. схемы рис. 6 и 7 ).

Пептидогликан (муреин): сложный полимер, имеющий трехмерную структуру и представляющий собой «ткань» (см. рис. 10 ), в составе которой линейные полисахаридные цепи «сшиты» между собой олигопептидами. Линейные полисахаридные цепи представлены чередующимися гексозными остатками (N -ацетил-глюкозамин и N -ацетил-мурамовая кислота), соединенными β-гликозидными связями (являются субстратом фермента лизоцима). К каждому остатку N -ацетил-мурамовой кислоты  присоединен олигопептид (тетрапептид ), включающий несколько уникальных аминокислот, в т.ч. D -изомер аланина  (см. рис. 11 и 12). Ковалентное связывание тетрапептидов соседних цепей приводит к образованию поперечных пептидных мостиков/сшивок. В результате формируется сплошной жесткий каркас /«корсет»/, окружающий клетку со всех сторон. Процесс образования поперечных пептидных мостиков осуществляется с помощью ферментов транспептидаз и карбоксипептидаз, располагающихся в периплазматическом пространстве и отвечающих за образование пептидной связи между аминокислотными остатками тетрапептидов соседних полисахаридных цепей. Каждая бактерия имеет набор из транспептидаз и карбоксипептидаз нескольких типов, в т.ч. латеральных  (функционируют на «условно» боковых поверхностях клетки), участвующих в синтезе пептидогликана при росте (увеличении размера) клетки, и терминальных , функционирующих в процессе деления и обеспечивающих образование перегородки между дочерними клетками.
Транспептидазы и карбоксипептидазы клеточной стенки являются пенициллин-связывающими белками  (ПСБ ), т.к. они служат мишенью действия антибиотика пенициллина и всех родственных ему антибиотиков, относящихся к группе β-лактамов .
Для увеличения размера каркаса при росте бактериальной клетки требуется постоянно «разрезать» полисахаридные цепи пептидогликана и «вшивать» новые субъединицы. Этот процесс осуществляется с помощью ферментов пептидогликан-гидролаз, расположенных также в периплазматическом пространстве и известных под названием «аутолизины ». Сбалансированная работа транспептидазы / карбоксипептидаз и аутолизинов обеспечивает координированное увеличение размеров пептидогликанового каркаса, соответствующее увеличению биомассы клетки. В клеточной стенке фирмикутных бактерий пептидогликан многослоен (содержит более 40 слоев линейных полисахаридных цепочек, прошитых олигопептидными мостиками) и составляет примерно 50% массы клеточной стенки

Функции пептидогликана :

• Определяет форму бактериальной клетки («наружный скелет»)
• Придает клеточной стенке механическую прочность
• Защищает от осмотического лизиса при попадании бактерии в среду с низкой осмолярностью (гипотонический раствор), в т.ч. в пресную воду.        
• Является «молекулярным ситом»: служит непроницаемым барьером для макромолекул, но легко пропускает любые низкомолекулярные вещества. 

Свойства пептидогликана:

• Общий антиген большинства бактерий
• Маркер доминиона Bacteria для иммунной системы (паразит-ассоциированный молекулярный паттерн/шаблон
• Эндотоксин  (фрагменты пептидогликана распознаются паттерн-распознающими рецепторами  (TLR-2, Nod , C3) и оказывают опосредованное токсическое действие на организм хозяина  

^ : линейные полимеры многоатомных спиртов (глицерина или рибитола), содержащие разнообразные боковые радикалы. Состав боковых радикалов определяет уникальную структуру тейхоевой кислоты. Тейхоевые кислоты  пронизывают пептидогликан и выступают на поверхность клеточной стенки. Липотейхоевые кислоты : тейхоевые кислоты, ковалентно соединенные с фосфолипидами в составе ЦПМ (т.е. имеющие липидный якорь), пронизывающие пептидогликан и выступающие на поверхность клеточной стенки.

^ :

• Адгезия : специфическое прилипание к поверхности другой бактерии, клеткам или молекулам межклеточного вещества в организме хозяина.          
• Гидрофобные свойства поверхности и некоторое ограничение проницаемости клеточной стенки 
• Придают клеточной стенке дополнительную механическую прочность. 

Свойства тейхоевых и липотейхоевых кислот

Индивидуальный антиген: определяет антигенную специфичность бактерии – видовую и/или характерную для данного биовара (серовара).          

• Маркер фирмикутных бактерии для иммунной системы (паразит-ассоциированный молекулярный паттерн/шаблон) –          
• Эндотоксины фирмикутных бактерий (распознаются паттерн-распознающими рецепторами  (TLR -1/6, C3) и оказывают опосредованное токсическое действие на организм хозяина

^ : пронизывают пептидогликан или располагаются на его поверхности

Функции белков клеточной стенки:   Адгезия: специфическое прилипание к поверхности 

А) другой бактерии (в частности, объединение бактерий в характерные группы, например, формирование возбудителем дифтерии Corynebacteriumdiphtheriaeгрупп, напоминающих китайские иероглифы) = когезия.

Б) клеткам или молекулам межклеточного вещества в организме хозяина (например, фибронектин-связывающий белок (ФСБ), ламинин-связывающий белок (ЛСБ), белки-аналоги интегринов и др. на поверхности патогенных бактерий).
Свойства белков клеточной стенки :       Индивидуальный антиген: определяет антигенную специфичность бактерии – видовую и/или характерную для данного биовара (серовара).
Организация и основные компоненты клеточной стенки грациликутных бактерий
Клеточная стенка грациликутных бактерий представлена тонким (2-5 нм) слоем пептидогликана , снаружи покрыта наружной мембраной клеточной стенки , с которой ковалентно связан липополисахарид (ЛПС), образующий на ее поверхности сплошной гидрофильный слой толщиной 20-30 нм. Периплазматическое пространство располагается между ЦПМ и наружной мембраной клеточной стенки ( рис.14-17 ), и в него полностью погружен пептидогликан (рис.15).
^ : принципиально не отличается по химическому составу, строению, свойствам, функциям и метаболизму от пептидогликана фирмикутных бактерий. Представлен значительно меньшим количеством слоев (обычно, 2-3 слоя), составляет 1-3% от массы клеточной стенки. В процессе метаболизма пептидогликана у грациликутных бактерий принимают участие такие же ферменты (транспептидазы / карбоксипептидазы и пептидогликан-гидролазы (аутолизины) , как и у фирмикутных.  
^ (НМКС). Имеет типичное строение элементарной мембраны. Особенности : в наружном листке бислоя значительная часть фосфолипидов замещена липидом А , присутствие которого стабилизирует мембрану, снижает ее текучесть /повышает вязкость/ и снижает проницаемость в ~10 раз по сравнению с ЦПМ. Белки в составе наружной мембраны клеточной стенки (НМКС) делятся на конститутивные (присутствуют постоянно, независимо от условий) и индуцибельные (появляются при наличии потребности в них, т.е. их наличие или отсутствие определяются условиями существования бактерии). К числу конститутивных белков наружной мембраны клеточной стенки относятся порины , образующие в мембране гидрофильные каналы малого диаметра, через которые свободно проходит вода и небольшие гидрофильные молекулы (моно- и дисахариды, аминокислоты, азотистые основания, неорганические ионы и др.). К числу индуцибельных белков наружной мембраны клеточной стенки относятся, в частности:
Сидерофоры , участвующие в транспорте через НМКС ионов железа        Транспортные белки, участвующие в переносе через НМКС определенных типов молекул, в т.ч. макромолекул.
^ , служащие для связывания с определенным рецептором на поверхности другой бактерии или в тканях хозяина.

Источник: http://userdocs.ru/biolog/28103/index.html

Цитоплазма бактерий

Функция цитоплазматической мембраны

Строение цитоплазматической мембраны бактерий

Безоболочечные формы бактерий

Оболочка Грам(-) бактерий

Оболочка Грам(+) бактерий

Строение пептидогликана бактерий

Свойства клеточной стенки бактерий

Функция клеточной стенки бактерий

-Формообразующая

-Защита от внешних воздействий

-Защита от внутреннего давления клетки

-Обеспечение диффузии питательных веществ

-Ригидность

-Растяжимость

-Эластичность

-Полупроницаемость

-Многослойность

-Волокнистая структуру

Пептидогликан – (муреин, мукопептид) – параллельно расположенные молекулы гликана, состоящие из остатков N-ацетилгликозамина и N-ацетилмурамовая кислота͵ связанных пептидной связью.

Основу пептидной связи составляют тетрапептиды, отличающиеся у Гр(+) и (-) бактерий.

Тетрапептиды Гр(-) бактерий: L-аланин, D-глютаминовая кислота͵ L-мезодиаминопимелиновая кислота͵ D-аланин

Тетрапептиды Гр(+) бактерий: L-аланин, D-глютаминовая кислота͵ L-диаминопимелиновая кислота͵ D-аланин.

1. Пептидогликан – 40-90%
2. Тейхоловые кислоты, ковалентно связанные с пептидогликанами

1. Трехслойная наружная оболочка(похожая на ЦПМ), связанная с пептидогликаном
2. Пептидогликан
3. Цитоплазмаическая мембрана

Оболочка представляет собой эндотоксин бактерий.

– Протопласты – бактерии, полностью лишенные клеточной стенки, нежизнеспособны

– Сферопласты – бактерии, частично лишенные клеточной стенки, нежизнеспособные

– L-формы – утратившие клеточную стенку под влиянием антибиотиков. Маловирулентны, способны к размножению, длительной персистенции(долгое выживание в организме) в организме человека и к реверсии в исходные высоковирулентное состояние. Вызывают вялотекущие хронические инфекции.

– Микоплазмы – мелкие полиморфные Грам(-) бактерии

3х-слойное (2 слоя липидов, один слой белков) незамкнутые постоянные и временные(мезозомы) структуры в виде сложно закрученных структур.

Мезозома вызывает репликацию ДНК, она действует на нуклеоид, а с другой стороны она тесно прилегает к поперечной перегородке клетки – ᴛ.ᴇ. синтез перегородки клетки при размножении.

1. Транспортная(селœективная проницаемость и транспорт веществ в бактерию)
2. Энергетическая(перенос электронов и окислительные реакции у анаэробов) – аналог митохондрий
3. Пластическая(биосинтез белка, биополимер оболочки, цитоплазматической мембраны, цитоплазмы)
4. Информационная(биосинтез ДНК)

Коллоидная система, содержащая аналог ядра – нуклеоид, РНК(16S рРНК, 23 рРНК), ДНК, другие биополимеры, рибосомы, включения органических(крахмал, Гликоген) и минœеральных веществ(сера, карбонаты, фосфаты, волютин-по методу Нейссера), вакуоли.

Цитоплазма бактерий – понятие и виды. Классификация и особенности категории “Цитоплазма бактерий” 2017, 2018.

Источник: http://referatwork.ru/category/obrazovanie/view/204807_citoplazma_bakteriy

ПОИСК

    Цитоплазма бактерий. Все содержимое клетки, ограниченное клеточной стенкой, называется протопластом. Протопласт состоит пз цитоплазматической мембраны и живого вещества клетки — цитоплазмы, или протоплазмы.

Цитоплазма бактерий является бесцветной, прозрачной, слегка вязкой. [c.249]

    Плазмиды наиболее часто используют в качестве векторов. Плазмиды -небольшие кольцевые двухцепочечные ДНК из цитоплазмы бактерий, они могут содержать от 2 до 100 тыс. пар оснований.

Каждая плазмида имеет гены, которые могут реплицироваться, транскрибироваться, транслироваться независимо от хромосомных генов, но одновременно с ними.

Плазмиды можно перемещать из одной клетки в другую их можно встраивать в другие гены, которые затем переносятся вместе с плазмидой и становятся частью генома клетки-хозяина. [c.61]

Они находятся на поверхности мембраны (тогда они активны) либо свободно плавают в цитоплазме. В состав рибосом входят рибонуклеопротеиды, т. е. РНК и белковый комплекс. Молекулярная масса рибосом составляет около 10 .

Белки и РНК в рибосомах содержатся в количестве примерно по 40—60%. [c.20]

    Достигнув определенных размеров, диктуемых соотношением объемов ядра и цитоплазмы, бактерии переходят к бесполому размножению путем простого деления, т. е. путем деления на две идентичные дочерние клетки (рис. 2.11). Клеточному делению предшествует репликация [c.27]

    Ртутьредуктаза представляет собой флавопротеин, локализованный в цитоплазме бактерий. [c.460]

    Цитоплазма бактерий окрашивается в желтый, а волютин — в темно-синий, почти черный цвет. [c.51]

    В цитоплазме бактерий не обнаружены эндоплазматическая сеть и митохондрии, ио имеются рибосомы 703. У гетеротрофных бактерий есть мезосомы — мембранные структуры — производные цитоплазматической мембраны.

У бактерий обнаружены дополнительные генетические элементы, содержащие ДНК в виде плазмид, которые могут быть автономны в цитоплазме или включены в хромосомы. Эта особенность плазмид используется в генной инженерии. [c.135]

    Матрикс митохондрии Или цитоплазма бактерии [c.78]

    А хН-зависимая аккумуляция 5 в отсеке, заряженном отрицательно (например, в матриксе митохондрии или в цитоплазме бактерии), описывается уравнением (34)  [c.146]

    В клетке бактерий обособленное ядро отсутствует, хотя ядерные белки (нук-леопротеиды) находятся в цитоплазме бактерий в большом количестве. [c.20]

    Бактерии настолько малы, что находятся на грани разрешения обычного светового микроскопа. Их линейные размеры достигают всего лишь порядка 1 мкм. Поэтому в течение долгого времени было трудно при непосредственном визуальном наблюдении получить информацию об их внутренней структуре.

Однако с появлением электронного микроскопа оказалось возможным выявить детальное строение бактериальной клетки, как это можно видеть на приведенной электронной микрофотографии (фиг. 21). Следует отметить, что увеличение на этой микрофотографии в пять раз больше, чем на предыдущей микрофотографии (фиг. 20).

Следовательно, размер всей бактериальной клетки не превышает размера митохондрий, находящихся в цитоплазме клеток эукариотов. Хотя в прокариотической клетке нет истинного ядра, ДНК в ней явно локализована в определенном участке клетки, которую иногда называют центральным телом.

Окружающая это тело часть клетки o epжит много РНК. Как и в эукариотической клетке, основная масса РНК в клетке прокариотов сосредоточена в рибосомах — гранулярный фон на большей части клеток (фиг. 21). Эндоплазматической же сети в клетках прокариотов нет.

Это парадоксальное распространение терминов, используемых для эукариотов, на бактерии, отличающиеся от клеток высших форм отсутствием именно этих структур, настолько устоялось в молекулярной генетике, что в дальнейшем нельзя будет избежать употребления этих неточных слов. [c.47]

    Тесная связь между функциями ядра и цитоплазматическими эндосимбионтами была продемонстрирована в конце 60-х годов у Amoeba proteus К. Джеоном. Культура А.

proteus была случайно заражена бактериями, которые проникли в цитоплазму простейшего и размножались там до численности 150 тыс. шт. на клетку.

Большинство амеб погибло, однако часть из них выжила и активно делилась в присутствии инфицировавшей их цитоплазму бактерии. Число бактериальных клеток в амебе достигало теперь примерно 50 ООО. [c.249]

    Трехмерная структура и расположение в мембране. Я+ — АТФ-синтазный комплекс так велик, что выдается в воду на довольно большое расстояние с одной стороны мембраны. Выступающая часть, которая представляет собой фактор Fi, обращена в цитоплазму бактерий, матрикс митохондрии или строму хлоропласта. [c.132]

    Давайте обратимся к механизму транспорта К+ и Ыа+ через бактериальную мембрану. Известно, что между цитоплазмой бактерии и внешней средой существует разность электрических потенциалов, поддерживаемая работой белков-генераторов в бактериальной мембране.

Откачивая протоны изнутри клетки наружу, белки-генераторы тем самым заряжают внутренность бактерии отрицательно.

    Цитоплазматическая мембрана является трехслойной структурой и окружает наружную часть цитоплазмы бактерий. По структуре она похожа на цитоплазматическую мембрану клеток животных состоит из двойного слоя липидов, главным образом фосфолипидов со встроенными поверхностными и интефальны-ми белками, как бы пронизываюш.ими насквозь структуру мембраны.

Некоторые из них являются пермеазами, участвующими в транспорте веществ. Цитоплазматическая мембрана является динамической структурой с подвижными компонентами, поэтому ее представляют как мобильную, текучую структуру. Она участвует в регуляции осмотического давления, транспорте веществ и энергетическом метаболизме клетки (за счет ферментов цепи переноса электронов, АТФ-азы и др.

). [c.25]

    Цитоплазма бактерий занимает основной объем клетки и состоит из растворимых белков. Рибосомы бактерий имеют коэффициент седиментации 70 5 в отличие от рибосом, характерных для эукариотических клеток (80 8).

Они накапливаются при избытке питательных веществ в окружающей среде и выполняют роль запасных веществ для питания и энергетических потребностей. Зерна волютина выявляются у дифтерийной палочки в виде интенсивно прокрашивающихся полюсов клетки. [c.25]

    Генетика микроорганизмов как учение о наследственности и изменчивости имеет характерные особенности, соответствующие их сфоению и биологии.

Наиболее изучена генетика бактерий, характерными чертами которых являются малые размеры и большая скорость размножения бактериальной клетки, что позволяет проследить генетические изменения в течение небольшого промежутка времени на большом числе популяций.

Аналогично хромосоме в цитоплазме бактерий располагаются ковалентно замкнутые кольца ДНК, называемые плазмидами (внехромосомные факторы наследственности). Масса плазмид значительно меньше массы хромосом.

Хромосома и плазмида способны к автономному самокопированию — репликации, поэтому их называют репликонами. Свойства микроорганизмов, как и любых других организмов, определяются их генотипом, т.е. совокупностью генов данной особи. Термин геном в отношении микроорганизмов — почти синоним понятия генотип . [c.81]

Источник: https://www.chem21.info/info/1282055/

Биология для студентов – 08. Включения бактериальной клетки. Состав, организация, функции

В цитоплазме прокариот обнаруживаются различные включения. Одни из них следует рассматривать как активно функционирующие структуры, другие – как продукты клеточного метаболизма, не выделяющиеся наружу, но откладывающиеся внутри клетки.

Некоторые цитоплазматические включения имеют явно приспособительное значение.

И наконец, многие из них являются запасными веществами, отложение которых клеткой происходит в условиях избытка питательных веществ в окружающей среде, а потребление наблюдается, когда организм попадает в условия голодания.

К числу внутрицитоплазматических включений, выполняющих определенную функцию в фотосинтезе, относятся хлоросомы зеленых бактерий и фикобилисомы цианобактерий. В этих структурах локализованы пигменты, поглощающие кванты света и передающие их в реакционные центры, т.е. выполняющие роль антенны.

Хлоросомы имеют форму продолговатых пузырьков длиной 90-150 и шириной 25-70 нм, окруженных однослойной электронно-плотной мембраной толщиной 2-3 нм, построенной только из белка. Они располагаются в непосредственной близости от ЦПМ, плотно к ней примыкая.

В хлоросомах локализованы бактериохлорофиллы с, d или е.

Водорастворимые пигменты белковой природы (фикобилипротеины) цианобактерий содержатся в особых структурах – фикобилисомах, расположенных правильными рядами на внешних поверхностях фотосинтетических мембран и под электронным микроскопом имеющих вид гранул диаметром 28-55 нм.

В клетках некоторых прокариот из групп фототрофных эубактерий и хемолитотрофных эубактерий содержатся структуры, имеющие форму многогранника с 4-6 сторонами и диаметром 90-500 нм, получившие название карбоксисом, или полиэдральных тел.

Под электронным микроскопом удалось показать, что они заполнены гранулярным содержимым и окружены однослойной мембраной белковой природы толщиной примерно 3 нм. Карбоксисомы состоят из частиц рибулозодифосфаткарбоксилазы, фермента, катализирующего фиксацию СО2 на рибулозодифосфате в восстановительном пентозофосфатном цикле.

Примером внутрицитоплазматических включений, имеющих приспособительное значение, служат магнитосомы и газовые вакуоли, или аэросомы, обнаруженные у водных прокариот.

Это сложно организованные структуры, напоминающие пчелиные соты. Состоят из множества регулярно расположенных газовых пузырьков, имеющих форму вытянутого цилиндра с заостренными концами (диаметр 65-115, длина 200-1200 нм).

Каждый пузырек окружен однослойной белковой мембраной толщиной 2-3 нм, построенной из одного или двух видов белковых молекул, и заполнен газом, состав которой идентичен таковому окружающей среды. Мембрана газовых пузырьков проницаема для газов, но не проницаема для воды. Число газовых пузырьков, составляющих аэросому, у разных видов различно и зависит от внешних условий.

Основная функция газовых вакуолей состоит в обеспечении плавучести водных организмов, которые с их помощью могут регулировать глубину, выбирая более благоприятные условия. При увеличении объема и числа газовых пузырьков плотность цитоплазмы уменьшается и клетки перемещаются в верхние слои воды. Сжатие газовых пузырьков, наоборот, приводит к погружению клеток.

За несколькими исключениями, газовые вакуоли присущи безжгутиковым видам. Их, вероятно, можно рассматривать как альтернативужгутикам для движения в вертикальной плоскости.

Запасные вещества прокариот представлены полисахаридами, липидами, полипептидами, полифосфатами, отложениями серы.

Из полисахаридов в клетках откладываются гликоген, крахмал и крахмалоподобное вещество – гранулеза – специфический запасной полисахарид анаэробных споровых бактерий группы клостридиев.

Названные полисахариды построены из остатков глюкозы. В неблагоприятных условиях они используются в качестве источника углерода и энергии.

У некоторых бактерий, окисляющих углеводороды, поли-бета-оксимасляная кислота составляет до 70% сухого вещества клеток. Отложение липидов в клетке происходит в условиях, когда среда богата источником углерода и бедна азотом.

Липиды служат для клетки хорошим источником углерода и энергии.

Другой широко распространенный тип запасных веществ многих прокариот – полифосфаты, содержащиеся в гранулах, называемых волютиновыми, или метахроматиновыми зернами. Используются клетками как источник фосфора. Полифосфаты содержат макроэргические связи и, таким образом, являются депо энергии, хотя считается, что их роль как источника энергии незначительна.

Специфическим запасным веществом цианобактерий являются цианофициновые гранулы. Химический анализ показал, что они состоят из полипептида, содержащего аргинин и аспарагиновую кислоту в эквимолярных количествах.

Остов молекулы построен из остатков аспарагиновой кислоты, соединенных пептидными связями, а к ее бета-карбоксильным группам присоединены остатки аргинина. Для синтеза цианофицина необходимы затравка, молекулы АТФ, ионы К+ и Mg2+. Процесс не закодирован в иРНК и не связан с рибосомами.

Появление цианофициновых гранул при культивировании цианобактерий в среде с азотом и их исчезновение при истощении среды по азоту указывают на то, что они в клетке служат резервом азота, мобилизуемым при его недостатке в среде.

Сера накапливается, когда в среде содержится сероводород, и окисляется до сульфата, когда весь сероводород среды оказывается исчерпанным.

Для аэробных тионовых бактерий, окисляющих H2S, сера служит источником энергии, а для анаэробных фотосинтезирующих серобактерий она является донором электронов.

Обращает на себя внимание тот факт, что все запасные вещества представлены в виде высокомолекулярных полимерных молекул, в ряде случаев, отграниченных от цитоплазмы белковой мембраной, т.е.

находятся в осмотически неактивном состоянии.

Это важно, так как в противном случае сосредоточение в цитоплазме большого числа молекул осмотически активных веществ оказало бы на клетку отрицательное действие.

Источник: https://vseobiology.ru/mikrobiologiya/1763-08-vklyucheniya-bakterialnoj-kletki-sostav-organizatsiya-funktsii

Лекция. Структура и функция клетки. Цитоплазма

План

1. Прокариоты и эукариоты
2. Цитоплазма. Биологические мембраны.
3. Типы питания клеток.
4. Немембранные органоиды.

1.Эукариоты и прокариоты.

Эукариотные клетки, отличающиеся разнообразием и сложностью строения, имеют общие черты. Каждая клетка состоит из двух важнейших, неразрывно свя­занных частей — цитоплазмы и ядра, а также огра­ничивающей клетку мембраны

Клетки прокариот, к которым относятся бактерии, в отли­чие от эукариот, имеют относительно простое строение. В прокариотической клетке нет организованного ядра, в ней содер­жится только одна хромосома, которая не отделена от осталь­ной части клетки мембраной, а лежит непосредственно в цито­плазме. Однако в ней также записана вся наследственная ин­формация бактериальной клетки.

Цитоплазма прокариот по сравнению с цитоплазмой эука-риотических клеток значительно беднее по составу структур. Там находятся многочисленные более мелкие, чем в клетках эукариот, рибосомы. Функциональную роль митохондрий и хло-ропластов в клетках прокариот выполняют специальные, доволь­но просто организованные мембранные складки.

Сравнительная характеристика клеток эукариот. По строе­нию различные эукариотические клетки сходны. Но наряду со сходством между клетками организмов различных царств жи­вой природы имеются заметные отличия.

Они касаются как структурных, так и биохимических особенностей.

Для растительной клетки характерно наличие различных пла­стид, крупной центральной вакуоли, которая иногда отодвига­ет ядро к периферии, а также расположенной снаружи плазматической мембраны клеточной стенки, состоящей из целлюло­зы. В клетках высших растений в клеточном центре отсутству­ет центриоль, встречающаяся только у водорослей. Резервным питательным углеводом в клетках растений является крахмал.

Сравнительная характеристика прокариот и эукариот

Признаки	Прокариоты	Эукариоты
Ядерная оболочка	Нет	Есть
ДНК	Замкнута в кольцо (условно называется бак- териальная хромосома)	Ядерная ДНК представляет собой линейную структуру и нахо­дится в хромосомах
Хромосомы	Нет	Есть
Митоз	Нет	Есть
Мейоз	Нет	Есть
Гаметы	Нет	Есть
Митохондрии	Нет	Есть
Пластиды у автотрофов	Нет	Есть
Способ поглощения пищи	Адсорбция через клеточную мембрану	Фагоцитоз и пиноцитоз
Пищеварительные вакуоли	Нет	Есть
Жгутики	Есть	Есть

В клетках представителей царства грибов клеточная стенка обычно состоит из хитина — вещества, из которого построен на­ружный скелет членистоногих, животных. Имеется центральная вакуоль, отсутствуют пластиды. Только у некоторых грибов в клеточном центре встречается центриоль. Запасным углеводом в клетках грибов является гликоген.

В клетках животных отсутствует плотная клеточная стенка, нет пластид. Нет в животной клетке и центральной вакуоли. Центриоль характерна для клеточного центра животных кле­ток. Резервным углеводом в клетках животных также являет­ся гликоген.

Прокариоты

Это все бактерии, цианобактерии, или сине-зеленые, а также архебактерии. Аналогом ядра у прокариот является структура, состоящая из ДНК, имеющая фор­му кольца и погруженная в цитоплазму. ДНК не сое­динена с гистонами, поэтому все гены, входящие в со­став хромосом прокариот, являются рабочими, т. е. с них непрерывно считывается информация.

Прокариотная клетка окружена мембраной, отделяющей цитоплаз­му от клеточной стенки (у бактерий, цианей). Клеточ­ные стенки у прокариот имеют своеобразное строение, отличающееся от таковых эукариот. У многих прока­риот в состав клеточных стенок входят гликопептид и муреин.

В цитоплазме мало мембран; они представ­ляют собой впячивание наружной цитоплазматической мембраны. Отсутствуют органоиды: митохондрии, хлоропласты, центриолей, аппарат Гольджи. Синтез бел­ков осуществляется рибосомами меньшего размера, чем у эукариот.

Все ферменты, обеспечивающие процессы жизнедеятельности, диффузно рассеяны в ци­топлазме или прикреплены к внутренней поверхно­сти цитоплазматической мембраны.

Нуклеоид(лат. nucleus — ядро и греч. eidos — вид) — ДНК-содержащая зона клетки прокариот. Иног­да нуклеоид называют бактериальной хромосомой.

2. Цитоплазма— внутренняя клеточная среда, состав­ляющая все содержимое клетки. Жидкая фаза цито­плазмы — цитозоль представляет собой комплекс рас­творенных в воде органических и неорганических соединений. Цитозоль может быть жидким или гелеобразным (студенистым).

В цитозоль погружены все клеточные органоиды или органеллы — постоянные структуры клетки, а также непостоянные клеточные об­разования — включения: запасные питательные веще­ства и продукты, подлежащие выведению. В цитоплазме имеется система нитей (филаментов), которая связывает отдельные структуры клетки между собой и с плазмати­ческой мембраной.

Функции цитоплазмы:объединение всех клеточ­ных структур в единый взаимодействующий комплекс; место отложения запасных веществ; среда протекания различных биохимических процессов, свойственных данной клетке.

В цитоплазме расположены органоиды, которые под­разделяются на мембранные и немембранные.

Биологические мембраны.В основе структурной ор­ганизации клетки лежит мембранный принцип строе­ния. Мембраны образуют многие структуры-органоиды, которые находятся в цитоплазме.

Все биологические мем­браны имеют сходное строение: два ряда фосфолипидов, в которые погружены на разную глубину молекулы раз-личных белков, часть белков может пронизывать мемб­рану насквозь. Толщина биологической мембраны 7,5— 8 нм. Большая часть погруженных белков — фермен­ты, они определяют характер биохимических реакций.

Белковые компоненты тех мембран, которые образуют различные органоиды цитоплазмы, неодинаковы. Так, в мембраны, образующие митохондрии, входят ферменты, участвующие в синтезе АТФ, и т. д.

Цитоплазматическая, или плазматическая, мем­брана, плазмалемма— важнейший органоид клет­ки, отделяет цитоплазму клетки от наружной среды или оболочки (в растительных клетках).

Она образует по­верхность клетки, имеет такое же строение, как все био­логические мембраны.

Благодаря многочисленным вы­ростам мембрана значительно увеличивает площадь контакта со средой, окружающей клетку.

3 Функции цитоплазматической мембраны:

— защитная — отграничивает внутреннее содер­жимое клетки от наружной среды;

— обеспечение взаимосвязи клеток за счет образо­вания межклеточных контактов;

— регуляторная — осуществляет обмен между клеткой и средой за счет активного или пассивного поступления веществ в клетку на основе избиратель­ной проницаемости;

— рецепторная — связана с локализацией на ци­топлазматической мембране специальных структур — наборов рецепторов (в качестве таких рецепторов мо­гут выступать гликопротеиды);

— энерготрансформирующая — состоит в преоб­разовании электрической энергии в химическую;

— транспортная — мембрана осуществляет пере­нос веществ в клетку в результате взаимодействия пе­риферических и интегральных белков.

В мембране име­ются поры, через которые в клетку пассивно поступают вода и некоторые ионы.

3 Типы питания клеток.

Фагоцитоз(греч. phagos — пожирать и cytos— клет­ка) — захват цитоплазматической мембраной твердых частиц и впячивание, втягивание их внутрь клетки. Края впячивания смыкаются, вакуоль с частичками или молекулами твердых веществ погружается в ци­топлазму и отшнуровывается.

Пиноцитоз(греч. pino — пью и cytos — клетка) — по­хожий по механизму на фагоцитоз захват мембраной различных жидкостей.

• Фагоцитоз и пиноцитоз осуществляются сходным об­разом и различаются лишь объемом веществ, поглощен­ных на поверхности клетки. Эти процессы связаны с затратой энергии. Если в клетке нарушается синтез АТФ, то происходит торможение фагоцитоза и пиноцитоза.

Экзоцитоз— выведение из клетки гормонов, полиса­харидов, белков, жировых капель и пр. путем образова­ния в цитоплазме мембранных пузырьков и выделения этих веществ в среду, окружающую клетку.

1. Немембранные органоиды: рибосомы и клеточный центр.

Как правило, клеточный центр содержится в клетках животных и располагается вблизи ядра. Его образуют центриоли — два небольших тельца цилин­дрической формы, расположенные под прямым углом. Центриоли относятся к самовоспроизводящимся орга­ноидам клетки. Клеточный центр играет важную роль в клеточном делении.

Рибосомы— сферические частицы диаметром 15,0—35,0 нм, состоящие из двух неравных частей — субъединиц.

Они синтезируются в ядре, затем поки­дают его, переходя в цитоплазму, где прикрепляются к наружной поверхности мембран эндоплазматической сети или располагаются свободно.

В зависимости от типа синтезируемого белка рибосомы могут функцио­нировать поодиночке или объединяются в комплек­сы — полирибосомы.

Мембранные органеллы (органоиды) клеткипред­ставляют собой отдельные или связанные между собой структуры, содержимое которых отделено от жидкого со­держимого клетки (цитозоля) мембраной или мембранами.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Источник: https://zdamsam.ru/a2960.html