Как соотносится строение бактериальной клетки и ее функции

Строение бактериальной клетки

Как соотносится строение бактериальной клетки и ее функции

Строение бактериальной клетки было исследовано и описано еще с изобретением микроскопа. Кстати, об изобретении микроскопа можно почитать тут. Все существующие структурные компоненты клетки бактерий делятся на два типа: основные и временные. К основным относятся такие компоненты:

  • клеточная стенка;
  • цитоплазматическая мембрана и ее дополнительные компоненты;
  • цитоплазма и рибосомы;
  • нуклеоид.

Временные компоненты структуры бактериальной клетки образуются у нее на время для выполнения некоторых функций и включают защитную капсулу, жгутики, слизистый чехол, ворсинки и эндоспоры, которые образуются в результате определенных процессов жизненного цикла бактерий. Примечательно, что у некоторых видов они вообще отсутствуют.

Клеточная стенка как основной структурный компонент бактериальной клетки

Клеточная стенка в структуре клетки бактерии находится между цитоплазматической мембраной и природной капсулой. У бактерий, которые не имеют капсулы, эта стенка являет собой внешнюю оболочку клетки.

Клеточная стенка выполняет рад важнейших функций, среди которых защитная и функция, благодаря которой бактерии определяют свою форму. Такая стенка обязательна для всех прокариотов. Клеточная стенка состоит из специфического полимера, название которого пептидогликан.

Этот полимер имеет сложное строение, чем и объясняется удивительная прочность клеточной стенки прокариот.

Цитоплазматическая мембрана, нуклеоид и жгутики бактериальной клетки

Не малое значение в строении бактериальной клетки имеют и цитоплазматическая мембрана, нуклеоид и жгутики. Цитоплазматическая мембрана – это трехслойная мембрана, которая состоит из двух основных рядов фосфолипидов. Также в ее структуре наблюдается наличие интегральных белков.

Нуклеоид представляет собой своеобразное ядро у бактерий. Он находится в центре бактериальной клетки и выполняет практически те же функции, что и обычное ядро. Однако в отличие от настоящего ядра, как у эукариот, нуклеоид не имеет гистонов, ядерной оболочки и ядрышка.

Жгутики – это основные органоиды движения в бактериальной клетке. Жгутиками называют маленькие и тонкие нити, которые способны свободно перемещать все строение бактериальной клетки.

Обратите внимание

Жгутики крепятся к внешней клеточной стенке и к цитоплазматической мембране с помощью специальных дисков. В разных видов клеток бактерий наблюдается разное количество жгутиков.

В одних видов жгутик только один, а в других их может быть даже несколько сотен.

Строение бактериальной клетки — видео

Источник: https://life-students.ru/stroenie-bakterialnoj-kletki/

Строение бактериальной клетки. Функции структурных элементов

Классификация бактерий. Строение клеточной стенки грамположительных и грамотрицательных бактерий

Для бактерий рекомендованы следующие таксономические категории: класс, отдел, порядок, семейство, род, вид. Название вида соответствует бинарной номенклатуре, т. е. состоит из двух слов. Например, возбудитель сифилиса пишется как Treponemapallidum.

Первое слово — название рода и пишется с прописной буквы, второе слово обозначает вид и пишется со строчной буквы. При повторном упоминании вида родовое название сокращается до начальной буквы, например: Т. pallidum.

Бактерии относятся к прокариотам,доядерным организмам, поскольку у них имеется примитивное ядро без оболочки, ядрышка, гистонов, а в цитоплазме отсутствуют высокоорганизованные органеллы (митохондрии, аппарат Гольджи, лизосомы и др.). Бактерии делят на 2 домена: «Bacteria» и «Archaea».

В домене «Bacteria» можно выделить следующие бактерии: 1) бактерии с тонкой клеточной стенкой, грамотрицательные;

2) бактерии с толстой клеточной стенкой, грамположительные; 3) бактерии без клеточной стенки (класс Mollicutes — микоплазмы) Архебактерии не содержат пептидогликан в клеточной стенке. Они имеют особые рибосомы и рибосомные РНК (рРНК).

Среди тонкостенных грамотрицательных эубактерий различают: • сферические формы, или кокки (гонококки, менингококки, вейлонеллы); • извитые формы — спирохеты и спириллы; • палочковидные формы, включая риккетсии.

К толстостенным грамположительным эубактериям относят: • сферические формы, или кокки (стафилококки, стрептококки, пневмококки); • палочковидные формы, а также актиномицеты (ветвящиеся, нитевидные бактерии), коринебактерии (булавовидные бактерии), микобактерии и бифидобактерии.

Важно

Тонкостенные грамотрицательные бактерии: Менингококки, гонококки, Вейлонеллы, Палочки, Вибрионы, Кампилобактерии, Хеликобактерии, Спириллы, Спирохеты, Риккетсии, Хламидии. Толстостенные грамположительные бактерии: Пневмококки, Стрептококки, Стафилококки, Палочки, Бациллы, Клостридии, Коринебактерии, Микобактерии, Бифидобактерии, Актиномицеты.

Клеточная стенка. В клеточной стенке грамположительных бактерий содержится небольшое количество полисахаридов, липидов, белков.

Основным компонентом толстой клеточной стенки этих бактерий является многослойный пептидогликан (муреин, мукопептид), составляющий 40-90 % массы клеточной стенки. С пептидогликаном клеточной стенки грамположительных бактерий ковалентно связаны тейхоевые кислоты.

В состав клеточной стенки грамотрицательных бактерий входит наружная мембрана, связанная посредством липопротеина с подлежащим слоем пептидогликана.

Совет

На ультратонких срезах бактерий наружная мембрана имеет вид волнообразной трехслойной структуры, сходной с внутренней мембраной, которую называют цитоплазматической. Основным компонентом этих мембран является бимолекулярный (двойной) слой липидов.

Внутренний слой наружной мембраны представлен фосфолипидами, а в наружном слое расположен липополисахарид.

Строение бактериальной клетки. Функции структурных элементов

Бактериальная клетка состоит из клеточной стенки, цитоплазматической мембраны, цитоплазмы с включениями и ядра, называемого нуклеоидом. Имеются дополнительные структуры: капсула, микрокапсула, слизь, жгутики, пили. Некоторые бактерии в неблагоприятных условиях способны образовывать споры.

Клеточная стенка. В клеточной стенке грамположительных бактерий содержится небольшое количество полисахаридов, липидов, белков. Основным компонентом толстой клеточной стенки этих бактерий является многослойный пептидогликан (муреин, мукопептид), составляющий 40-90 % массы клеточной стенки.

С пептидогликаном клеточной стенки грамположительных бактерий ковалентно связаны тейхоевые кислоты (от греч. teichos— стенка). В состав клеточной стенки грамотрицательных бактерий входит наружная мембрана, связанная посредством липопротеина с подлежащим слоем пептидогликана.

Совет

На ультратонких срезах бактерий наружная мембрана имеет вид волнообразной трехслойной структуры, сходной с внутренней мембраной, которую называют цитоплазматической. Основным компонентом этих мембран является бимолекулярный (двойной) слой липидов.

Внутренний слой наружной мембраны представлен фосфолипидами, а в наружном слое расположен липополисахарид.

Функции клеточной стенки: 1. Обусловливает форму клетки. 2. Защищает клетку от механических повреждений извне и выдерживает значительное внутреннее давление. 3. Обладает свойством полупроницаемости, поэтому через нее избирательно проникают из среды питательные вещества. 4. Несет на своей поверхности рецепторы для бактериофагов и различных химических веществ.

Метод выявления клеточной стенки – электронная микроскопия, плазмолиз. L-формы бактерий, их медицинское значение L-формы – это бактерии, полностью или частично лишенные клеточной стенки (протопласт +/- остаток клеточной стенки), поэтому имеют своеобразную морфологию в виде крупных и мелких сферических клеток. Способны к размножению.

Цитоплазматическая мембрана располагается под клеточной стенкой (между ними – периплазматическое пространство). По строению является сложным липидобелковым комплексом, таким же, как у клеток эукариот (универсальная мембрана). Функции цитоплазматической мембраны: 1. Является основным осмотическим и онкотическим барьером. 2.

Участвует в энергетическом метаболизме и в активном транспорте питательных веществ в клетку, так как является местом локализации пермеаз и ферментов окислительного фосфорилирования. 3. Участвует в процессах дыхания и деления. 4. Участвует в синтезе компонентов клеточной клетки (пептидогликана). 5. Участвует в выделении из клетки токсинов и ферментов.

Цитоплазматическая мембрана выявляется только при электронной микроскопии.

3. Типы и механизмы питания бактерий

Аутотрофы ( получают уг­лерод из углекислоты (СО2) или ее солей. Из простых неорганических соединений они синтезируют белки, жиры, углеводы, ферменты.

Гетеротрофы сложные органические соединения, такие как углеводы, спирты, аминокислоты, органические кислоты. Среди гетеротрофных микро­организмов различают сапрофитов (греч. sapros – гнилой, phyton – рас­тение) и паразитов.

Сапрофиты используют мертвые органические соединения. Они широко распространены в природе, разлагают органи­ческие вещества, отбросы, участвуя таким образом в санитарной очи­стке окружающей среды. Паразиты живут и размножаются в тканях человека, животных, растений.

Микробы могут изменять свой тип питания с паразитического на сапрофитный. Их можно культивировать вне организма, на пита­тельных средах. Среди прокариотов исключение составляют риккетсии и хламидии, которые могут жить только в живых клетках хозяина.

Их называют строгими, или облигатными паразитами . Облигатными паразитами являются также все вирусы.

В зависимости от источников энергии и природы доноров микроорганизмы подразделяют нафототрофы(фотосинтезирующие), способные использовать солнечную энергию, и хемотрофы(хемосинтезирующие), получающие энергию за счет окислительно – восстановительных реакций. К фототрофам относятся исключительно сапрофитные микроорганизмы. В патологии человека ведущую роль играют хемосинтезирующие микроорганизмы.

В зависимости от природы доноров электронов хемотрофы подразделяются на хемолитотрофы(хемоавтотрофы) и хемоорганотрофы (хемогетеротрофы).

В зависимости от источников азота – прототрофы– микроорганизмы, способные синтезировать все необходимые им органические соединения (углеводы, АК и др.) из глюкозы и солей аммония.Ауксотрофы – микроорганизмы, не способные синтезировать какое – либо из указанных соединений. Они ассимилируют эти соединения и другие факторы роста в готовом виде из окружающей среды или организма хозяина.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Источник: https://megalektsii.ru/s10774t8.html

Бактерии — Строение клетки бактерии и и химический состав, фото

Современная наука достигла фантастического прогресса за последние столетия. Однако, некоторые загадки до сих пор будоражат умы выдающихся ученых.

В наши дни так и не найден ответ на актуальный вопрос – сколько же разновидностей бактерий существует на нашей огромной планете?

Бактерия – организм с уникальной внутренней организацией, которому свойственны все процессы, характерные живым организмам. Бактериальная клетка имеет множество удивительных особенностей, одна из которых – разнообразие форм.

Клетка бактерии может обладать сферической, палочковидной, кубической или звездчатой формой. Кроме того, бактерии бывают немного согнуты или формируют разнообразные завитки.

Обратите внимание

Форма клетки играет важную роль для правильного функционирования микроорганизма, так как она может влиять на возможность бактерии прикрепляться к другим поверхностям, получать необходимые вещества и передвигаться.

Минимальный клеточный размер обычно составляет 0,5 мкм, однако в исключительных случаях величина бактерии может достигать 5,0 мкм.

Структура бактериальной клетки

Строение клетки любой бактерии строго упорядочено. Ее структура значительно отличается от структуры остальных клеток, например растений и животных. Клетки всех видов бактерий не имеют такие элементы, как: дифференцированное ядро, внутриклеточные мембраны, митохондрии, лизосомы.

У бактерий имеются специфические структурные компоненты – постоянные и непостоянные.

К постоянным компонентам относятся: цитоплазматическая мембрана (плазмолемма), клеточная стенка, нуклеоид, цитоплазма. Непостоянными структурами являются: капсула, жгутики, плазмиды, пили, ворсинки, фимбрии, споры.

Цитоплазматическая мембрана

Любую бактерию обволакивает цитоплазматическая мембрана (плазмолемма), которая включает в себя 3 слоя. Мембрана содержит глобулины, отвечающие за выборочную транспортировку разнообразных субстанций в клетку.

Плазмолемма выполняет также следующие важные функции:

  • механическая – обеспечивает автономное функционирование бактерии и всех структурных элементов;
  • рецепторная – белки, находящиеся в плазмолемме, выступают в качестве рецепторов, то есть помогают клетке воспринимать различные сигналы;
  • энергетическая – некоторые белки отвечают за функцию переноса энергии.

Нарушение функционирования плазмолеммы ведет к тому, что бактерия разрушается и погибает.

Клеточная стенка

Структурный компонент, присущий только бактериальным клеткам – клеточная стенка. Это жесткая проницаемая оболочка, которая выступает в роли важней составляющей структурного скелета клетки. Располагается она с внешней стороны от цитоплазматической мембраны.

Клеточная стенка реализует функцию защиты, а кроме того придает клетке постоянную форму. Ее поверхность покрывают многочисленные споры, которые пропускают внутрь необходимые вещества и выводят из микроорганизма продукты распада.

Защита внутренних составляющих от осмотического и механического воздействия – еще одна функция стенки. Она играет незаменимую роль в контроле деления клетки и распределении в ней наследственных признаков. В ее составе содержится пептидогликан, именно он наделяет клетку ценными иммунобиологическими характеристиками.

Толщина клеточной стенки колеблется от 0,01 до 0,04 мкм. С возрастом происходит рост бактерии и количество материала, из которого она построена, соответственно, увеличивается.

Нуклеоид

Нуклеоид – это прокариот, в котором хранится вся наследственная информация бактериальной клетки. Нуклеоид располагается в центральной части бактерии. По своим свойствам он эквивалентен ядру.

Нуклеоид – это одна, замкнутая в кольцо, молекула ДНК. Длина молекулы составляет 1 мм, а объем информации – около 1000 признаков.

Нуклеоид является главным носителем материала о свойствах бактерии и основным фактором передачи этих свойств потомству. Нуклеоид в клетках бактерий не имеет ядрышка, мембраны и основных белков.

Цитоплазма

Цитоплазма – водный раствор, включающий следующие компоненты: минеральные соединения, питательные вещества, белки, углеводы и липиды. Соотношение данных веществ зависит от возраста и типа бактерий.

В цитоплазму входят различные структурные компоненты: рибосомы, гранулы и мезосомы.

  • Рибосомы отвечают за синтез белка. Их химический состав включает молекулы РНК и белок.
  • Мезосомы участвуют в образовании спор и размножении клеток. Могут иметь форму пузырька, петли, трубочки.
  • Гранулы служат дополнительным ресурсом энергии для бактериальных клеток. Эти элементы бывают разнообразных форм. В их составе представлены полисахариды, крахмал, капельки жира.

Капсула

Капсула – это слизистая структура, крепко связанная с клеточной стенкой. Исследуя ее под световым микроскопом, можно заметить, что капсула обволакивает клетку и ее внешние границы имеют четко очерченный контур. В бактериальной клетке капсула служит защитным барьером от фагов (вирусов).

Бактерии формируют капсулу, когда условия внешней среды становятся агрессивными. Капсула включает в свой состав в основном полисахариды, а также в определенных случаях в ней может содержаться клетчатка, гликопротеины, полипептиды.

Основные функции капсулы:

    • адгезия с клетками в организме человека. Например, стрептококки слипаются с эмалью зубов и в союзе с другими микробами провоцируют появление кариеса;
    • защита от негативных условий окружающей среды: токсических веществ, механических повреждений, повышенного уровня кислорода;
    • участие в водном обмене (защита клетки от высыхания);
    • создание дополнительной осмотической преграды.
Читайте также:  Где психрофилам жить хорошо?

Капсула формирует 2 слоя:

  • внутренний – часть слоя цитоплазмы;
  • наружный – результат выделительной функции бактерии.

В основу классификации легли особенности строения капсул. Они бывают:

  • нормальные;
  • сложные капсулы;
  • с поперечно-полосатыми фибриллами;
  • прерывистые капсулы.

Некоторые бактерии образуют также микрокапсулу, которая представляет собой слизистое образование. Выявить микрокапсулу можно только под электронным микроскопом, поскольку толщина этого элемента всего 0,2 мкм или даже меньше.

Жгутики

Большинство бактерий имеют поверхностные структуры клетки, которые обеспечивают ее подвижность и передвижение – жгутики. Это длинные отростки в форме левозакрученной спирали, построенные из флагеллина (сократительный белок).

Основная функция жгутиков заключается в том, что они позволяют бактерии передвигаться в жидкой среде в поисках более благоприятных условий. Количество жгутиков в одной клетке может варьироваться: от одного до нескольких жгутиков, жгутиков на всей поверхности клетки или только на одном из ее полюсов.

Существует несколько разновидностей бактерий в зависимости от количества в них жгутиков:

  • Монотрихи – у них имеется только один жгутик.
  • Лофотрихи – имеют определенное количество жгутиков на одном конце бактерии.
  • Амфитрихи – характеризуются наличием жгутиков на полярно противоположных полюсах.
  • Перитрихи – жгутики располагаются по всей поверхности бактерии, им характерно медленно и плавное движение.
  • Атрихи – жгутики отсутствуют.

Жгутики совершают двигательную активность, совершая вращательные движения. Если у бактерий нет жгутиков – она все равно в состоянии перемещаться, а точнее скользить при помощи слизи на поверхности клетки.

Плазмиды

Плазмиды представляют собой небольшие мобильные молекулы ДНК, отдельные от хромосомных факторов наследственности. Эти компоненты обычно содержат генетический материал, повышающий невосприимчивость бактерии к антибиотикам.

Могут передавать свои свойства от одного микроорганизма к другим. Несмотря на все свои особенности, плазмиды не выступают в качестве важных элементов для жизнедеятельности бактериальной клетки.

Пили, ворсинки, фимбрии

Эти структуры локализуются на поверхностях бактерий. Насчитывают от двух единиц до нескольких тысяч на одну клетку. Эти структурные элементы имеет как бактериальная подвижная клетка, так и неподвижная, поскольку они не оказывают никакого влияния на способность передвигаться.

В количественном отношении, пили достигают несколько сотен на одну бактерию. Существуют пили, которые отвечают за питание, водно-солевой обмен, а также конъюгационные (половые) пили.

Ворсинкам характерна полая цилиндрическая форма. Именно через эти структуры в бактерию проникают вирусы.

Ворсинки не считаются обязательными компонентами бактерии, так как и без них может успешно совершаться процесс деления и роста.

Важно

Фимбрии располагаются, как правило, на одном конце клетки. Эти структуры позволяют микроорганизму фиксироваться в тканях организма. Некоторые фимбрии имеют особые белки, контактирующие с рецепторными окончаниями клеток.

Фимбрии отличаются от жгутиков тем, что они толще и короче, а также не реализуют функцию движения.

Споры

Споры образуются в случае негативных физических или химических манипуляций над бактерией (в результате высушивания или нехватки питательных веществ). Они разнообразны по размеру спор, так как у различных клеток они могут быть совершенно разным. Различается также и форма спор – они бывают овальными или шаровидными.

По местоположению в клетке споры подразделяются на:

  • центральные – их положение в самом центре, как например, у сибиреязвенной палочки;
  • субтерминальные – располагаются на конце палочки, придавая форму булавы (у возбудителя газовой гангрены).

В благоприятной среде жизненный цикл спор включает следующие этапы:

  • подготовительный этап;
  • этап активации;
  • этап инициации;
  • этап прорастания.

Споры отличаются особой живучестью, которая достигается благодаря своей оболочке. Она многослойна и состоит преимущественно из белка. Повышенная невосприимчивость спор к негативным условиям и внешним воздействиям обеспечивается именно благодаря белкам.

Источник: https://GemoParazit.ru/bakterii/stroenie-kletki-bakterii

Строение бактериальной клетки: особенности. Какое строение имеет бактериальная клетка? :

Мы даже не можем представить себе, сколько микроорганизмов постоянно окружают нас.

Взявшись за поручень в автобусе, вы уже посадили себе на руку порядка ста тысяч бактерий, зайдя в общественный туалет, вы, опять-таки, наградили себя этими микроорганизмами. Бактерии всегда и везде сопровождают человека.

Но не нужно на это слово реагировать негативно, ведь бактерии бывают не только патогенными, но также полезными для организма.

Ученые были очень удивлены, когда поняли, что некоторые бактерии сохранили свой внешний вид в течение приблизительно миллиарда лет. Такие микроорганизмы даже сравнивали с автомобилем марки “Фольксваген” – внешний вид одной их модели не менялся 40 лет, имея идеальную форму.

Бактерии появились на Земле одними из первых, поэтому их заслуженно можно назвать долгожителями. Интересным является тот факт, что эти клетки не имеют сформированного ядра, поэтому и по сей день привлекают много внимания к своему строению.

Что такое бактерии?

Бактерии – это микроскопические организмы растительного происхождения. Строение бактериальной клетки (таблица, схемы существуют для ясности понимания видов этих клеток) зависит от ее предназначения.

Эти клетки распространены везде, так как способны быстро размножаться. Существуют научные доказательства того, что буквально за шесть часов одна клетка может дать потомство в 250 тысяч бактерий. Эти одноклеточные организмы имеют множество разновидностей, которые различаются по форме.

Бактерии – очень живучие организмы, их споры могут сохранять способность к жизни на протяжении 30-40 лет. Переносятся эти споры с дуновением ветра, током воды и другими способами.

Жизнеспособность сохраняется до температуры 100 градусов и при небольшом морозе.

Совет

И все-таки, какое строение имеет бактериальная клетка? В таблице описаны основные составляющие бактерии, функции других органелл изложены ниже.

Название составляющих клетки Функции элементов бактерии
Капсула Защита и увлажнение клетки
Цитоплазма Сохранение связи между клеточными органеллами
Ядерное вещество Сохранение и передача наследственного материала
Клеточная стенка Обеспечение защиты и сохранения формы бактерии
Жгутики Передвижение клетки

Шаровидные (кокки) бактерии

По своей природе они патогенные. Кокки делят на группы в зависимости от их расположения друг к другу:

  • Микрококки (маленькие). Деление происходит в одной плоскости. Расположение в хаотичном одиночном порядке. Питаются готовыми органическими соединениями, но при этом не зависят от других организмов (сапрофиты).
  • Диплококки (двойные). Делятся в такой же плоскости, что и микрококки, но образуют парные клетки. Внешне напоминают бобы или ланцетник.
  • Стрептококки (в виде цепочки). Деление такое же, но клетки соединены между собой и выглядят, как бусы.
  • Стафилококки (виноградная гроздь). Этот вид делится в нескольких плоскостях, при этом образуется скопление клеток, похожих на виноград.
  • Тетракокки (четверка). Клетки делятся в двух перпендикулярных плоскостях, образуя тетрады.
  • Сарцины (связка). Такие клетки делятся в трех плоскостях, которые взаимно перпендикулярны между собой. При этом внешне они похожи на пакеты или тюки, состоящие из множества особей четного количества.

Цилиндрические (палочки) бактерии

Палочки, которые образуют споры, подразделяют на клостридии и бациллы. По своим размерам эти бактерии бывают короткими и очень короткими. Конечные отделы палочек бывают закруглены, утолщены или обрезаны. В зависимости от расположения бактерий выделяют несколько групп: моно-, дипло- и стрептобактерии.

Спиралевидные (извитые) бактерии

Эти микроскопические клетки бывают двух видов:

  • Вибрионы (с одиночным изгибом или вообще прямые).
  • Спириллы (большие по размеру, но завитков мало).

Нитевидные бактерии. Существует две группы таких форм:

  • Временные нити.
  • Постоянные нити.

Особенности строения бактериальной клетки заключаются в том, что в процессе своего существования она способна изменять формы, но при этом полиморфизм не передается по наследству.

Разные факторы действуют на клетку в процессе метаболизма в организме, вследствие этого наблюдаются количественные изменения в ее внешнем виде. Но как только действие извне прекратится, клетка примет прежний образ.

Каковы особенности строения бактериальной клетки, можно выявить при ее рассмотрении с помощью микроскопа.

Строение бактериальной клетки, оболочка

Оболочка придает и поддерживает форму клетки, защищает внутренние составляющие от повреждений.

Благодаря неполной проницаемости не все вещества могут попасть в клетку, что способствует обмену низко- и высокомолекулярных структур между внешней средой и самой клеткой.

Также в стенке происходят различные химические реакции. С помощью электронного микроскопа нетрудно изучить, какое детализированное строение имеет бактериальная клетка.

Основа оболочки содержит полимер муреин. Грамположительные бактерии имеют однослойный скелет, состоящий из муреина. Здесь находятся полисахаридные и липопротеидные комплексы, фосфаты. У грамотрицатель­ных клеток муреиновый скелет имеет множество слоев.

Наружный слой, прилегающий к клеточной стенке, является цитоплазматической мембра­ной. Она также имеет определенные слои, содержащие белки с липидами. Главная функция цитоплазматической мембраны – это контроль проникновения веществ внутрь клетки и выведения их (осмотический барьер).

Это очень важная функция для клеток, так как с ее помощью происходит защита клеток.

Состав цитоплазмы

Живое полужидкое вещество, заполняющее клеточную полость, называется цитоплазмой. Большое количество белка, запас питательных веществ (жиры и жироподобные вещества) содержит в себе бактериальная клетка.

Фото, сделанное во время исследования под микроскопом, хорошо показывает состав­ляющие части внутри цитоплазмы. В основной состав входят рибосомы, располагающиеся в хаотичном порядке и большом количестве. Также в составе имеются мезосомы, содержащие ферменты окислительно-вос­становительного характера.

За счет них клетка черпает энергию. Ядро представлено в виде ядерного вещества, находящегося в тельцах хроматина.

Функции рибосом в клетках

Рибосомы состоят из субъединиц (2) и являются нуклеопротеидами. Соединяясь между собой, эти составляющие элементы образуют полисомы или полирибосомы. Главной задачей этих включений является белковый синтез, происходящий на основе генетической информации. Скорость седимента­ции 70S.

Особенности ядра бактерий

Генетический материал (ДНК) находится в неоформленном ядре (нуклеоид). Это ядро расположено в нескольких местах цитоплазмы, являясь неплотной оболочкой. Бактерии, име­ющие такое ядро, называются прокариотами.

Аппарат ядра лишен мембраны, ядрышка и набора хромосом. А дезоксирибонуклеиновая кислота располагается в нем фибрильными пучками. Схема строения бактериальной клетки детально демонстрирует структуру ядерного аппарата.

При некоторых условиях у бактерий может возникнуть ослизнение оболочек. Вследствие этого проис­ходит образование капсулы. Если ослизнение очень сильное, то бактерии превращаются в зооглею (общая слизистая масса).

Капсула бактериальной клетки

Строение бактериальной клетки имеет особенность – это наличие защитной капсулы, состоящей из полисахаридов или гликопротеидов. Иногда эти капсулы состоят из полипептидов или клетчатки.

Она располагается поверх клеточной оболочки. По толщине капсула может быть как толстой, так и тонкой. Ее образование происходит за счет условий, в которые попадает клетка.

Основное свойство капсулы – это защита бактерии от высыхания.

Кроме защитной капсулы строение бактериальной клетки предусматривает ее двигательную ее способность.

Жгутики на бактериальных клетках

Жгутики являются дополнительными элементами, которые осуществляют движение клетки. Они представлены в виде нитей разной длины, которые состоят из флагеллина. Это белок, который обладает способностью сокращаться.

Состав жгутика трехкомпонентный (нить, крю­чок, базальное тельце). В зависимости от прикрепления и расположения выделили не­сколько групп подвижных бактерий:

  • Монотрихи (эти клетки имеют 1 жгутик, расположенный полярно).
  • Лофотрихи (жгутики в виде пучка на одном из концов клетки).
  • Амфитрихи (пучки с обоих концов).

Существует много интересных фактов о бактериях. Так, уже давно доказано, что на мобильном телефоне содержится огромное количество этих клеток, даже на сидении унитаза их меньше.

Другие бактерии позволяют нам качественно жить – питаться, выполнять определенную деятельность, без проблем освобождать свой организм от продуктов распада питательных веществ.

Бактерии поистине разнообразны, их функции многогранны, но не следует забывать об их патологическом влиянии на организм, поэтому важно следить за собственной гигиеной и чистотой вокруг нас.

Источник: https://www.syl.ru/article/171620/new_stroenie-bakterialnoy-kletki-osobennosti-kakoe-stroenie-imeet-bakterialnaya-kletka

Строение бактерий

Большинство бактерий – одноклеточные структуры. Исключением являются такие растения, как нитчатые цианобактерии и актиномицеты.

Форма клеток бактерий может быть округлая (кокки), извитая (спириллы, вибрионы), палочковидная (бациллы, псевдомонады), иногда – звездчатые, кубические, С-образные, т.д. Свойства бактерий, такие как подвижность, всасывание питательных веществ, приклеивание к поверхности, определяются формой клеток.

К примеру, олиготрофы, обитающие в средах с низкой концентрацией питательных веществ, с целью увеличить отношение поверхности к объему образуют особые выросты (простеки).

Обратите внимание

Организм бактерии на 70-80% состоит из воды. Сухой остаток представляет собой 50% белка, частиц клеточной стенки 10-20%, липидов 10%, РНК 10-20%, ДНК 3-4%. Из микроэлементов в состав бактериальной клетки входят углерод (50%), кислород (20%), азот (14%), водород (8%) в малых концентрациях.

В строении бактерий выделяют три обязательных клеточных элемента:

– цитоплазматическую мембрану;- нуклеотид;- рибосомы.

Почти все бактерии имеют внешнюю оболочку – клеточную стенку, благодаря которой форма бактерий постоянна. Эта клеточная оболочка выполняет основные механические и физиологические функции. Ее главный структурный элемент – биополимер муреин.

Микробиологи делят все виды бактерий на грамположительные, грамотрицательные и бактерии без клеточной стенки (микоплазмы), так как в связи с особенностями строения клеточной стенки бактерии по-разному реагируют на окрашивание способом Х. Грама.

Читайте также:  У ребенка нашли бактерии в моче? без паники!

У грамположительных бактерий стенка утолщена и содержит большее количество муреина, тогда как у грамотрицательных видов клеточная стенка тонкая, а снаружи имеется мембрана, включающая белки, фосфолипиды, липополисахариды. Главная функция внешней мембраны – транспортная.

Многие бактерии имеют на своей поверхности ворсинки либо жгутики, обеспечивающие передвижение организма. Некоторые бактерии покрыты снаружи слизистыми капсулами, состоящими из полисахаридов (в некоторых случаях полипептидов или гликопротеинов).

От клеточной стенки цитоплазму бактерий отделяет цитоплазматическая мембрана. Ее основная функция – создание осмотического барьера в клетке, регуляция транспорта веществ.

Такие важные для жизнедеятельности организма процессы, как дыхание, хемосинтез, фиксация азота и др., происходят в мембране. Часто формируются выпячивания цитоплазматической мембраны – мезосомы.

В мембране осуществляется биосинтез клеточной стенки, а также спорообразование. Жгутики и геномная ДНК тесно связаны с данным структурным элементом клетки бактерии.

Цитоплазматическая мембрана

Важно

В целом клетка бактерии устроена достаточно просто. Главное отличие прокариот (бактериальной клетки) от эукарит – это отсутствие ядерной мембраны и других внутрицитоплазматических мембран, которые не являются производными цитоплазматической мембраны.

Вся генетическая информация об организме бактерии, необходимая для ее жизнедеятельности, заключена в одной ДНК, которая присутствует в клетке в виде замкнутого кольца. Она называется нуклеотид.

Хромосома обычно в бактериальной клетке имеется в единственном экземпляре, но иногда может содержаться несколько ее копий.

В цитоплазме находятся включения в виде разнообразных везикул (пузырьков), которые образованы в процессе впячивания цитоплазматической мембраны. У фототрофных, нитрифицирующих бактерий имеется обширная сеть цитоплазматических мембран, представленная сливающимися пузырьками, как граны хлоропластов у эукариот.

У тех бактерий, которые живут в водной среде, есть газовые вакуоли (аэросомы), функция которых заключается в регуляции плотности. Также в цитоплазме имеются включения запасных питательных веществ: полифосфатов, полисахаридов, соединений серы, т.д.

Основным элементом бактериальной клетки являются рибосомы, расположенные в цитоплазме клетки. У цианобактерий имеются видоизмененные рибосомы – карбоксисомы, представляющие собой тельца, содержащие фермент, с помощью которого происходит фиксация СО2.

У некоторых видов спорообразующих бактерий в параспоральных тельцах образуется токсин, вызывающий гибель личинок насекомых.

Источник: http://beaplanet.ru/prokarioty/bakterii/stroenie_bakteriy.html

Строение и химический состав бактериальной клетки

Строение и химический состав бактериальной
клеткиСтроение и химический состав бактериальной клетки

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

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

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

Основным структурным компонентом стенок, основой их жесткой структуры почти у всех исследованных до настоящего времени бактерий является муреин (гликопептид, мукопептид). Это органическое соединение сложного строения, в состав которого входят сахара, несущие азот,— аминосахара и 4—5 аминокислот. Причем аминокислоты клеточных стенок имеют необычную форму (D-стереоизомеры), которая в природе редко встречается.
Составные части клеточной стенки, ее компоненты, образуют сложную прочную структуру (рис. 3, 4 и 5).

С помощью способа окраски, впервые предложенного в 1884 г. Кристианом Грамом, бактерии могут быть разделены на две группы: грамположительные и
грамотрицательные.

Совет

Грамположительные организмы способны связывать некоторые анилиновые красители, такие, как кристаллический фиолетовый, и после обработки иодом, а затем спиртом (или ацетоном) сохранять комплекс иод-краситель. Те же бактерии, у которых под влиянием этилового спирта этот комплекс разрушается (клетки обесцвечиваются), относятся к грамотрицательным.

Химический состав клеточных стенок грамположительных и грамотрицательных бактерий различен.

У грамположительных бактерий в состав клеточных стенок входят, кроме мукопептидов, полисахариды (сложные, высокомолекулярные сахара), тейхоевые кислоты

(сложные по составу и структуре соединения, состоящие из сахаров, спиртов, аминокислот и фосфорной кислоты). Полисахариды и тейхоевые кислоты связаны с каркасом стенок — муреином.

Какую структуру образуют эти составные части клеточной стенки грамположительных бактерий, мы пока еще не знаем. С помощью электронных фотографий тонких срезов (слоистости) в стенках грамположительных бактерий не обнаружено.

Вероятно, все эти вещества очень плотно связаны между собой.

Стенки грамотрицательных бактерий более сложные по химическому составу, в них содержится значительное количество липидов (жиров), связанных с белками и сахарами в сложные комплексы — липопротеиды и липополисахариды. Муреина в клеточных стенках грамотрицательных бактерий в целом меньше, чем у грамположительных бактерий.


Структура стенки грамотрицательных бактерий также более сложная. С помощью электронного микроскопа было установлено, что стенки этих бактерий многослойные (рис. 6).
Внутренний слой состоит из муреина. Над ним находится более широкий слой из неплотно упакованных молекул белка. Этот слой в свою очередь покрыт слоем липополисахарида.

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

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

Капсула не является обязательной частью клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она служит защитным покровом клетки и участвует в водном обмене, предохраняя клетку от высыхания. По химическому составу капсулы чаще всего представляют собой полисахариды. Иногда они состоят изгликопротеидов (сложные комплексы сахаров и белков) и полипептидов (род Bacillus), в редких случаях — из клетчатки (род Acetobacter). Слизистые вещества, выделяемые в субстрат некоторыми бактериями, обусловливают, например, слизисто-тягучую консистенцию испорченного молока и пива.

Цитоплазма. Все содержимое клетки, за исключением ядра и клеточной стенки, называется цитоплазмой.

В жидкой, бесструктурной фазе цитоплазмы (матриксе) находятся рибосомы, мембранные системы, митохондрии, пластиды и другие структуры, а также запасные питательные вещества.

Цитоплазма обладает чрезвычайно сложной, тонкой структурой (слоистая, гранулярная). С помощью электронного микроскопа раскрыты многие интересные детали строения клетки.

Внешний липопротвидный слой протопласта бактерий, обладающий особыми физическими и химическими свойствами, называется цитоплазматической мембраной (рис. 2, 15). Внутри цитоплазмы находятся все жизненно важные структуры и органеллы. Цитоплазматическая мембрана выполняет очень важную роль — регулирует поступление веществ в клетку и выделение наружу продуктов обмена.

Через мембрану питательные вещества могут поступать в клетку в результате активного биохимического процесса с участием ферментов. Кроме того, в мембране происходит синтез некоторых составных частей клетки, в основном компонентов клеточной стенки и капсулы.

Обратите внимание

Наконец, в цитоплазматической мембране находятся важнейшие ферменты (биологические катализаторы). Упорядоченное расположение ферментов на мембранах позволяет регулировать их активность и предотвращать разрушение одних ферментов другими. С мембраной связаны рибосомы — структурные частицы, на которых синтезируется белок.

Мембрана состоит из липопротеидов. Она достаточно прочна и может обеспечить временное существование клетки без оболочки. Цитоплазматическая мембрана составляет до 20% сухой массы клетки.

На электронных фотографиях тонких срезов бактерий цитоплазматическая мембрана представляется в виде непрерывного тяжа толщиной около 75A, состоящего из светлого слоя(липиды), заключенного между двумя более темными (белки). Каждый слой имеет ширину 20—30А. Такая мембрана называется элементарной (табл. 30, рис. 8).

Между плазматической мембраной и клеточной стенкой имеется связь в виде десмозов — мостиков. Цитоплазматическая мембрана часто дает инвагинации — впячивания внутрь клетки. Эти впячивания образуют в цитоплазме особые мембранные структуры, названные

мезосомами.

Некоторые виды мезосом представляют собой тельца, отделенные от цитоплазмы собственной мембраной. Внутри таких мембранных мешочков упакованы многочисленные пузырьки и канальцы (рис. 2). Эти структуры выполняют у бактерий самые различные функции. Одни из этих структур — аналоги митохондрий.

Другие выполняют функции зндоплазматической сети или аппарата Гольджи. Путем инвагинации цитоплазматической мембраны образуется также фотосинтезирующий аппарат бактерий.

После впячивания цитоплазмы мембрана продолжает расти и образует стопки (табл. 30), которые по аналогии с гранулами хлоропластов растений называют стопками тилакоидов.

В этих мембранах, часто заполняющих собой большую часть цитоплазмы бактериальной клетки, локализуются пигменты (бактериохлорофилл, каротиноиды) и ферменты (цитохромы), осуществляющие процесс фотосинтеза. ,

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

Рибосомы являются центрами синтеза белка в клетке. При этом они часто соединяются между собой, образуя агрегаты, называемые полирибосомами или полисомами.
В цитоплазме клеток бактерий часто содержатся гранулы различной формы и размеров.

Однако их присутствие нельзя рассматривать как какой-то постоянный признак микроорганизма, обычно оно в значительной степени связано с физическими и химическими условиями среды.

Многие цитоплазматические включения состоят из соединений, которые служат источником энергии и углерода.

Эти запасные вещества образуются, когда организм снабжается достаточным количеством питательных веществ, и, наоборот, используются, когда организм попадает в условия, менее благоприятные в отношении питания.

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

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

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

Важно

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

Ядерный аппарат. В центральной части клетки локализовано ядерное вещество — дезоксирибонуклеиновая кислот а (ДНК).
,

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

Микроорганизмы, не имеющие настоящего ядра, а обладающие его аналогом, относятся к прокариотам. Все бактерии — прокариоты. В клетках большинства бактерий основное количество ДНК сконцентрировано в одном или нескольких местах. В клетках эукариотов ДНК находится в определенной структуре — ядре.

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

Жгутики.

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

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

фимбрии.

Жизнь растений: в 6-ти томах. — М.: Просвещение. Под редакцией А. Л. Тахтаджяна, главный
редактор чл.-кор. АН СССР, проф. А.А. Федоров. 1974

  • Строение и химический состав бактериальной клетки

Поделитесь с Вашими друзьями:

Источник: http://zodorov.ru/stroenie-i-himicheskij-sostav-bakterialenoj-kletki.html

Строение бактериальной клетки

Как соотносится строение бактериальной клетки и ее функции

Клетка прокариот обладает рядом принципиальных особенностей, касающихся как её ультраструктурной, так и химической организации.

Читайте также:  Многообразие типов питания, присущего бактериям

Главная особенность прокариотной клетки – отсутствие ядра, ограниченного от цитоплазм двойной мембраной. Наследственный материал сосредоточен в бактериальной хромосоме, обычно представленной в виде кольцевой молекулы двухцепочечной ДНК.

У некоторых спирохет, родококков, агробактерий обнаружены хромосомы линейного типа, а у актиномицетов – “псевдокольцевые”. У некоторых видов в клетке обнаружены две или даже три неидентичные хромосомы. Нитевидная молекула ДНК выполняет функцию ядра и располагается в центральной зоне клетки, называемой “нуклеоидом“.

В электронном микроскопе на срезе бактериальной клетки эта зона выглядит более светлой, чем остальная цитоплазма.

У бактерий может присутствовать дополнительная молекула ДНК в виде внехромосомных элементов либо интегрированных в генофор. подобные включения обозначаются термином “плазмиды” (соответственно эписомальные и интегрированные).

Для ДНК эписом тоже характерна кольцевая форма, но по размеру эписомы меньше бактериальной хромосомы Плазмиды несут ряд различных генов и часто определяют вирулентность бактерий, но информация, содержащаяся в плазмидах, не абсолютно необходима для бактериальной клетки.

Цитоплазматическая мембрана, окружающая каждую клетку, определяет её величину и обеспечивает сохранение существенных различий между клеточным содержимым и окружающей средой.

В клетке бактерий отсутствует мембранная сеть – эндоплазматический ретикулум, цитоплазматическая мембрана, лежащая под клеточной стенкой и отгораживающая снаружи протопласт, является единственной мембраной в клетке.

Но мембрана – это не просто механическая перегородка. Она служит также высокоизбирательным фильтром, который поддерживает разницу концентраций ионов по обе стороны мембраны и позволяет питательным веществам проникать внутрь клетки, а продуктам выделения выходить наружу.

Цитоплазматическая мембрана представляет собой ансамбль липидных и белковых молекул. удерживаемых с помощью нековалентных взаимодействий.

В электронном микроскопе мембраны имеют вид листков толщиной около 7 нм с выраженной трёхслойной структурой, двойной слой липидных молекул определяет структурные особенности мембраны, белки же ответственны за большинство мембранных функций.

Совет

В цитоплазматической мембране прокариот существуют многочисленные впячивания – инвагинации, которые выполняют разные функции.

Они могут содержать ферменты энергетического метаболизма и соответственно выполнять функции митохондрий или являться мезосомами и участвовать в делении клетки.

Из цитоплазматической мембраны формируются покровы эндоспор. Она представляет собой также главный барьер для проникновения веществ внутрь клетки.

Структуры, расположенные снаружи от цитоплазматической мембраны, – клеточная стенка, капсула, слизистый чехол, жгутики, фимбрии, пили, ворсинки – являются поверхностными структурами.

Клеточная стенка – важный и обязательный структурный компонент большинства прокариотных клеток (истинных бактерий, не считая архебактерий и микоплазм). Располагается под капсулой или слизистым чехлом или (в случае отсутствия последнего) – контактирует с окружающей средой.

Клеточная стенка служит механическим барьером между протопластом и внешней средой и придаёт клетке определённую присущую ей форму – ригидность.

Состав и строение клеточной стенки – важный систематический признак, по которому все прокариоты подразделяются на следующие группы: грамположительные, грамотрицательные и не имеющие клеточной стенки.

Названия этих групп происходят от способности или неспособности разных бактерий окрашиваться по Граму. Датским врачом К. Грамом, занимавшимся окрашиванием тканей, в 1884 г.

был предложен метод окраски, который позднее использован для бактерий.

Его суть мы подробно рассмотрим на лабораторном занятии, а пока отметим, что клеточные стенки грамположительных и грамотрицательных бактерий резко различаются как по химическому составу, так и по ультраструктуре.

Обратите внимание

Г+ бактерии хорошо удерживают внутри клетки красящий комплекс генцианового фиолетового с иодом, а Г – – теряют окраску после обработки спиртом.

Эмпирически найденные различия между двумя группами бактерий в отношении окраски по Граму оказались коррелятивно связанными со многими другими важными признаками.

Например, Г+ бактерии размножаются бинарным делением за счёт формирования поперечной перегородки в клетке, грамотрицательные – путём образования перетяжки. Первые чувствительны к пенициллину, вторые – нет.

Г- бактерии не образуют эндоспор, а некоторые Г+ их образуют.

По строению и химическому составу клеточная стенка прокариот резко отличается от таковой эукариотичных организмов.

Клеточная стенка прокариот состоит из нескольких слоёв, из них основной – каркасный – слой, ответственный за прочность, формируется из особого вещества – пептидогликана муреина,который синтезируется только прокариотной клеткой и не встречается у других организмов.

Это поперечносшитый биополимер, гетерополисахарид, формирующий замкнутый мешок, полностью покрывающий клетку снаружи. Муреин составляет основную массу клеточной стенки Г+ бактерий (в 40 раз больше, чем Г-).

Полисахаридный состав молекулы построен из чередующихся остатков N -ацетилглюкозамина и N – ацетилмурамовой кислоты, соединённых между собой с помощью гликозидных связей. Муреиновый мешок достаточно эластичен и под действием внешних факторов может растягиваться и сжиматься до 4-х раз. Интересно, что такая биологическая структура, как муреин, возникла в ходе эволюции дважды, поскольку некоторые археи содержат аналогичный по строению биополимер, состоящий из других исходных материалов.

В состав клеточной стенки входят также тейхоевые кислоты и полисахариды. Тейхоевые кислоты представляют собой полимеры, построенные на основе многоатомных спиртов (рибита и глицерина), соединённых между собой фосфодиэфирными связями. Считается, что тейхоевые кислоты придают муреиновому мешку определённую степень свободы при растяжении и сжатии и действуют наподобие пружин в матрасе.

Важно

У Г- эубактерий строение клеточной стенки намного сложнее. В её состав входит гораздо большее число макромолекул разного химического типа. Пептидогликан образует только внутренний слой клеточной стенки, неплотно прилегая к цитоплазматической мембране.

Снаружи от пептидогликана располагается дополнительный слой клеточной стенки – наружная мембрана, которая состоит из фосфолипидов, белков, липопротеина и липополисахарида. Между цитоплазматической и внешней мембранами возникает уникальное периплазматическое пространство.Внешняя мембрана содержит белки-порины, формирующие поры.

Кроме того, она обеспечивает контакт клеток между собой, с поверхностью субстрата и удерживает ряд внешних структурных образований, например пили.

Пили – нитеобразные полимерные органеллы белковой природы, локализованные на поверхности клеток. Обозначает все типы нежгутиковых образований на поверхности клетки (фимбрии).

Пили выступают акцепторами бактериофагов. Помогают клеткам принимать и передовать ДНК при коньюгации и принимать участие в движении клетки.

Основное назначение – поддержка специфических прикрепительных структур клеток.

Прокариоты, не имеющие клеточной стенки, называются микоплазмами. Это сапротрофы и внутриклеточные паразиты растений, человека, животных.

Клеточная стенка прокариот механически защищает клетку от воздействия окружающей среды, обеспечивает поддержание её внешней формы, даёт возможность клетке существовать в гипотонических растворах. С клеточной стенкой связана проницаемость и транспорт веществ в клетку.

Под цитоплазматической мембраной у бактерий находится цитоплазма.

Это коллоидная система, состоящая из воды, белков, жиров, углеводов, минеральных соединений и других веществ, соотношение которых варьирует в зависимости от вида бактерий и их возраста.

В цитоплазме могут находиться включения (мезосомы, газовые вакуоли) и запасные вещества (β-гидроксибутират, гранулы гликогена и серы, карбоксисомы, пароспоральные тельца). Некоторые из включений просто лежат в цитоплазме, другие окружены тонкой мембраной (2-4 нм).

Совет

Цитоплазма прокариотной клетки не подвержена циклическому движению, как у растений или сократительным явлениям, как у амёб.

Бактериальные клетки осуществляют движение за счёт других механизмов: либо при помощи просто устроенных жгутиков, отличающихся от сложных жгутиков эукариот, они активно плавают в жидкой среде либо скользят, выделяя слизь и перемещаясь по поверхности плотного субстрата. Несколько модифицированный тип движения наблюдается у спирохет, которые обладают «аксиальной нитью».

Бактериальные жгутики располагаются по полюсам или по разным сторонам клетки. В зависимости от числа и расположения жгутиков различают монотрихи (один полярный жгутик), амфитрихи (жгутики на двух полюсах), лофотрихи (пучок жгутиков) и перетрихи (жгутики по всей поверхности клетки). Жгутики построены иначе. Чем у эукариот (9+2).

У бактерий жгутики правовращающие, у архей – левовращающие. Жгутик состоит из базального тела, включающего 4 или 2 кольца, стержень,белки мотора, а также из крючка и филломента (цилиндр состоит из белка флагеллина).Подвижные клетки бактерий активно перемещаются в направлении, определяемом теми или иными факторами.

Такие направленные перемещения бактерий называют “таксисами”.

Покоящиеся клетки бактерий представлены у Г+ бактерий эндоспорами, у Г- -цистами. Споры бактерий обладают уникальной устойчивостью к неблагоприятным воздействиям. Устойчивость спор связана с наличием у них особого слоя в клеточной стенке – кортекса.

Эндоспоры остаются жизнеспособными в течение 500 лет, споры актиномицетов до 7500 лет, бацилл -25-30 млн лет (в кишечнике пчелы в кусочке янтаря).

Тип спосрообразования (бациллярный, клостридиальный и плектридиальный) часто помогает идентифицировать культуру.

Циста– потерявшая подвижность клетка с утолщённой ослизненной оболочкой. Устойчивая к высушиванию и перепадам температур. Цисты характеризуются состоянием покоя со значительно сниженной метаболической активностью.

Функции: защищают от вредных воздействий окружающей среды, служат способом сохранения ДНК, способ передачи информационного начала от хозяина к хозяину (у патогеннов). Прорастание стимулируется благоприятными внешними условиями.

Снаружи клеточные стенки прокариот часто бывают окружены слизистым веществом. Такие образования в зависимости от структурных особенностей получили название капсул, слизистых слоёв, чехлов или влагалищ(у нитчатых бактерий).

Все они являются результатом биосинтеза прокариотами органических полимеров, в основном полисахаридной природы, и отложения их вокруг клеток. Как правило, химический состав капсул, образуемых бактериями, родо- и видоспецифичен.

Обратите внимание

Капсулы и чехлы защищают клетку от повреждений, высыхания, создают дополнительный барьер, служат препятствием для проникновения фагов, создают вокруг клеток особую среду, обеспечивающую определённый водный режим.

Форма клетки прокариот очень разнообразна. Выделяют три основные формы бактерий – шаровидные или овальные – кокки, палочки (бациллы) и спиралевидные.

Кокки подразделяют на парные – диплококки, тетракокки, пакетообразные кокки или сарцины, располагающиеся этажами, стрептококки – в цепочках, стафилококки, образующие бесформенные скопления, напоминающие гроздья винограда.

Среди палочек выделяют одиночные, беспорядочно расположенные, диплобациллы, расположенные попарно и стрептобациллы – в цепочках

Спиралевидные бактерии разделяют на две группы – вибрионы и спирохеты и спириллы, имеющие изгибы, равные одному или нескольким оборотам спирали.

Многоклеточные прокариоты имеют форму нитей или червеобразную форму.

Таким образом, бактерии морфологически сравнительно слабо дифференцированы, поэтому среди них можно различить лишь ограниченное число форм. С таким внешним “единообразием” удивительно контрастирует чрезвычайное многообразие метаболических процессов.

Основы классификации бактерий

Классификация микроорганизмов, причисляемым к прокариотам, учитывает в первую очередь практические моменты и служит для распознавания описанных форм. Под классификацией понимают распределение единиц по группам более высокого порядка. Она осуществляется по иерархической системе.

Основной единицей является чистая культура выделенной бактерии – “штамм”. Штаммы объединяются в виды (species), виды в роды (genus, мн. числ. genera), а роды в семейства. Основой для классификации служит адекватное описание штаммов. в соответствии с которым и проводят сравнение и разграничение рассматриваемых единиц.

Важно

Установлением соподчинения отдельных групп организмов занимается таксономия.

Различают два вида классификаций: филогенетические “естественные” и искусственные.

Построение естественной классификации – конечная цель таксономии бактерий, которая состоит в том, чтобы объединить родственные формы, связанные общностью происхождения, и на этой основе создать филогенетическое древо бактерий.

Несомненно, когда-нибудь это удастся сделать, исходя из химических признаков – таких, как последовательность аминокислот в функционально сходных белках или последовательность нуклеотидов в консервативных нуклеиновых кислотах, например в рибосомных РНК.

Искусственная классификация ставит перед собой более скромные задачи. Она довольствуется объединением организмов в отдельные группы на основе их сходства и используется для идентификации и определения организмов. Искусственная система рассчитана на использование её в качестве ключа для определения.

Наиболее полный труд, в котором описаны бактерии, – это “Руководство по определению бактерий Берги”. Первое издание определителя, подготовленное Американским обществом микробиологов, вышло в 1928, последнее – девятое – в 1994.

Это признанный во всём мире, регулярно переиздаваемый многотомный труд, подготовленный международным коллективом из лучших специалистов по той или иной группе микроорганизмов (около 300 авторов).

На русский 9-е американское издание переведено в 1997 г, благодаря бескорыстной работе русских микробиологов, с готовностью отдавших своё время и знания для перевода соответствующих глав. Это справочник для идентификации бактерий, необходимый в каждой лаборатории.

Разделение бактерий по группам на основании фенотипических признаков (морфологии, физиологии) удобно в практических целях для быстрой идентификации организмов. Организмы объединяются в искусственные группы, или “секции”, не имеющие таксономического статуса и часто обозначаемые по наиболее характерному роду или названию. По такому принципу построен Определитель Берджи (9-е изд., 1997)

Совет

Краеугольное для каждой классификации понятие “вид” для бактерий до сих пор не имеет чёткого определения.

Разнообразные механизмы изменчивости бактерий обусловливают определённую нестабильность признаков, совокупность которых определяет тот или иной вид.

Поэтому в систематике бактерий широко применяют понятие “вариант”.Различают морфологические, биологические, ферментативные, серологические и многие другие варианты

В микробиологии также применяют специализированные понятия и термины – “штамм” и “клон”.Термин “штамм”определяет культуру микроорганизмов, выделенную из определённого конкретного источника. клоном называют культуру микроорганизмов, полученную из одной материнской клетки.



Источник: https://infopedia.su/15x1204a.html

Ссылка на основную публикацию