Онлайн библиотека PLAM.RU  




  • 1. Особенности строения бактериальной клетки. Основные органеллы и их функции
  • 2. Строение клеточной стенки и цитоплазматической мембраны
  • 3. Дополнительные органеллы бактерий
  • ЛЕКЦИЯ № 2. Морфология и ультраструктура бактерий

    1. Особенности строения бактериальной клетки. Основные органеллы и их функции

    Отличия бактерий от других клеток

    1. Бактерии относятся к прокариотам, т. е. не имеют обособленного ядра.

    2. В клеточной стенке бактерий содержится особый пептидогликан – муреин.

    3. В бактериальной клетке отсутствуют аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть, митохондрии.

    4. Роль митохондрий выполняют мезосомы – инвагинации цитоплазматической мембраны.

    5. В бактериальной клетке много рибосом.

    6. У бактерий могут быть специальные органеллы движения – жгутики.

    7. Размеры бактерий колеблются от 0,3–0,5 до 5—10 мкм.

    По форме клеток бактерии подразделяются на кокки, палочки и извитые.

    В бактериальной клетке различают:

    1) основные органеллы:

    а) нуклеоид;

    б) цитоплазму;

    в) рибосомы;

    г) цитоплазматическую мембрану;

    д) клеточную стенку;

    2) дополнительные органеллы:

    а) споры;

    б) капсулы;

    в) ворсинки;

    г) жгутики.

    Цитоплазма представляет собой сложную коллоидную систему, состоящую из воды (75 %), минеральных соединений, белков, РНК и ДНК, которые входят в состав органелл нуклеоида, рибосом, мезосом, включений.

    Нуклеоид – ядерное вещество, распыленное в цитоплазме клетки. Не имеет ядерной мембраны, ядрышек. В нем локализуется ДНК, представленная двухцепочечной спиралью. Обычно замкнута в кольцо и прикреплена к цитоплазматической мембране. Содержит около 60 млн пар оснований. Это чистая ДНК, она не cодержит белков гистонов. Их защитную функцию выполняют метилированные азотистые основания. В нуклеоиде закодирована основная генетическая информация, т. е. геном клетки.

    Наряду с нуклеоидом в цитоплазме могут находиться автономные кольцевые молекулы ДНК с меньшей молекулярной массой – плазмиды. В них также закодирована наследственная информация, но она не является жизненно необходимой для бактериальной клетки.

    Рибосомы представляют собой рибонуклеопротеиновые частицы размером 20 нм, состоящие из двух субъединиц – 30 S и 50 S. Рибосомы отвечают за синтез белка. Перед началом синтеза белка происходит объединение этих субъединиц в одну – 70 S. В отличие от клеток эукариотов рибосомы бактерий не объединены в эндоплазматическую сеть.

    Мезосомы являются производными цитоплазматической мембраны. Мезосомы могут быть в виде концентрических мембран, пузырьков, трубочек, в форме петли. Мезосомы связаны с нуклеоидом. Они участвуют в делении клетки и спорообразовании.

    Включения являются продуктами метаболизма микроорганизмов, которые располагаются в их цитоплазме и используются в качестве запасных питательных веществ. К ним относятся включения гликогена, крахмала, серы, полифосфата (волютина) и др.

    2. Строение клеточной стенки и цитоплазматической мембраны

    Клеточная стенка – упругое ригидное образование толщиной 150–200 ангстрем. Выполняет следующие функции:

    1) защитную, осуществление фагоцитоза;

    2) регуляцию осмотического давления;

    3) рецепторную;

    4) принимает участие в процессах питания деления клетки;

    5) антигенную (определяется продукцией эндотоксина – основного соматического антигена бактерий);

    6) стабилизирует форму и размер бактерий;

    7) обеспечивает систему коммуникаций с внешней средой;

    8) косвенно участвует в регуляции роста и деления клетки.

    Клеточная стенка при обычных способах окраски не видна, но если клетку поместить в гипертонический раствор (при опыте плазмолиза), то она становится видимой.

    Клеточная стенка вплотную примыкает к цитоплазматической мембране у грамположительных бактерий, у грамотрицательных бактерий клеточная стенка отделена от цитоплазматической мембраны периплазматическим пространством.

    Клеточная стенка имеет два слоя:

    1) наружный – пластичный;

    2) внутренний – ригидный, состоящий из муреина.

    В зависимости от содержания муреина в клеточной стенке различают грамположительные и грамотрицательные бактерии (по отношению к окраске по Грамму).

    У грамположительных бактерий муреиновый слой составляет 80 % от массы клеточной стенки. По Грамму, они окрашиваются в синий цвет. У грамположительных бактерий муреиновый слой составляет 20 % от массы клеточной стенки, по Грамму, они окрашиваются в красный цвет.

    У грамположительных бактерий наружный слой клеточной стенки содержит липопротеиды, гликопротеиды, тейхоевые кислоты, у них отсутствует липополисахаридный слой. Клеточная стенка выглядит аморфной, она не структурирована. Поэтому при разрушении муреинового каркаса бактерии полностью теряют клеточную стенку (становятся протопластами), не способны к размножению.

    У грамотрицательных бактерий наружный пластический слой четко выражен, содержит липопротеиды, липополисахаридный слой, состоящий из липида А (эндотоксина) и полисахарида (О-антигена). При разрушении грамотрицательных бактерий образуются сферопласты – бактерии с частично сохраненной клеточной стенкой, не способные к размножению.

    К клеточной стенке прилегает цитоплазматическая мембрана. Она обладает избирательной проницаемостью, принимает участие в транспорте питательных веществ, выведении экзотоксинов, энергетическом обмене клетки, является осмотическим барьером, участвует в регуляции роста и деления, репликации ДНК, является стабилизатором рибосом.

    Имеет обычное строение: два слоя фосфолипидов (25–40 %) и белки.

    По функции мембранные белки разделяют на:

    1) структурные;

    2) пермиазы – белки транспортных систем;

    3) энзимы – ферменты.

    Липидный состав мембран непостоянен. Он может меняться в зависимости от условий культивирования и возраста культуры. Разные виды бактерий отличаются друг от друга по липидному составу своих мембран.

    3. Дополнительные органеллы бактерий

    Ворсинки (пили, фимбрии) – это тонкие белковые выросты на поверхности клеточной стенки. Функционально они различны. Различают комон-пили и секс-пили. Комон-пили отвечают за адгезию бактерий на поверхности клеток макроорганизма. Они характерны для грамположительных бактерий. Секс-пили обеспечивают контакт между мужскими и женскими бактериальными клетками в процессе конъюгации. Через них идет обмен генетической информацией от донора к реципиенту. Донор – мужская клетка – обладает секс-пили. Женская клетка – реципиент – не имеет секc-пили. Белок секс-пили колируется генами F-плазмиды.

    Жгутики – органеллы движения. Есть у подвижных бактерий. Это особые белковые выросты на поверхности бактериальной клетки, содержащие белок – флагелин. Количество и расположение жгутиков может быть различным.

    Различают:

    1) монотрихи (имеют один жгутик);

    2) лофотрихи (имеют пучок жгутиков на одном конце клетки);

    3) амфитрихи (имеют по одному жгутику на каждом конце);

    4) перитрихи (имеют несколько жгутиков, расположенных по периметру).

    О подвижности бактерий судят, рассматривая живые микроорганизмы, либо косвенно – по характеру роста в среде Пешкова (полужидком агаре). Неподвижные бактерии растут строго по уколу, а подвижные дают диффузный рост.

    Капсулы представляют собой дополнительную поверхностную оболочку. Они образуются при попадании микроорганизма в макроорганизм. Функция капсулы – защита от фагоцитоза и антител.

    Различают макро– и микрокапсулы. Макрокапсулу можно выявить, используя специальные методы окраски, сочетая позитивные и негативные методы окраски. Микрокапсула – утолщение верхних слоев клеточной стенки. Обнаружить ее можно только при электронной микроскопии. Микрокапсулы характерны для вирулентных бактерий.

    Среди бактерий различают:

    1) истиннокапсульные бактерии (род Klebsiella) – сохраняют капсулообразование и при росте на питательных средах, а не только в макроорганизме;

    2) ложнокапсульные – образуют капсулу только при попадании в макроорганизм.

    Капсулы могут быть полисахаридными и белковыми. Они играют роль антигена, могут быть фактором вирулентности.

    Споры – это особые формы существования некоторых бактерий при неблагоприятных условиях внешней среды. Спорообразование присуще грамположительным бактериям. В отличие от вегетативных форм споры более устойчивы к действию химических, термических факторов.

    Чаще всего споры образуют бактерии рода Bacillus и Clostridium.

    Процесс спорообразования заключается в утолщении всех оболочек клетки. Они пропитываются солями дипикалината кальция, становятся плотными, клетка теряет воду, замедляются все ее пластические процессы. При попадании споры в благоприятные условия она прорастает в вегетативную форму.

    У грамотрицательных бактерий также обнаружена способность сохраняться в неблагоприятных условиях в виде некультивируемых форм. При этом нет типичного спорообразования, но в таких клетках замедлены метаболические процессы, невозможно сразу получить рост на питательной среде. Но при попадании в макроорганизм они превращаются в исходные формы.





    Главная | Контакты | Нашёл ошибку | Прислать материал | Добавить в избранное

    Все материалы представлены для ознакомления и принадлежат их авторам.