Структура бактериальной клетки

Боковая панель

Поиск

Опросы

Реклама

Свежие записи

  • Нужно ли мне носить маску в машине?
  • Растворимая и нерастворимая клетчатка: как узнать, что вам подходит
  • 4 стойких мифа о коронавирусе
  • Вакцина COVID-19, вероятно, потребует двух доз
  • Препарат от расстройства желудка может обуздать симптомы COVID-19

Рубрики

  • Акушерство и гинекология
  • Дерматовенерология
  • Женское здоровье
  • Заболевания
  • Инфекции
  • Кардиология
  • ЛОР
  • ЛФК и спортивная медицина
  • Микробиология
  • Неврология
  • Новости
  • Педиатрия
  • Подготовка к обследованию
  • Полезные советы
  • Психиатрия
  • Психология
  • Рекомендовано знать
  • Терапия
  • Термины
  • Травматология и ортопедия
  • Хирургия
  • Эндокринология

СТРУКТУРА БАКТЕРИАЛЬНОЙ КЛЕТКИ В МИКРОБИОЛОГИИ.

ОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Обязательными структурными элементами бактерий являются: цитоплазма с нуклеоидом и рибосомами, цитоплазматическая мембрана (ЦПМ), клеточная стенка .

Цитоплазма прокариотов в отличие от эукариотов не содержит митохондрий и хлоропластов, аппарата Гольджи, лизосом, эндоплазматической сети. Нуклеоид выполняет в клетке бактерий функцию ядра, т.е. является носителем генетической информации, однако, в отличие от ядра эукариотической клетки, он не имеет ядерной мембраны, не делится митозом. Нуклеоид состоит из замкнутой в кольцо нити ДНК. В генетическом отношении ДНК нуклеоида является единственной бактериальной хромосомой. В связи с этим бактерии имеют гаплоидный набор генов, контроли­рующих все их жизненно важные функции. Органеллы цитоплазмы выявляются при электронной микроскопии.

Цитоплазматическая мембрана ограничивает снаружи цитоплазму и состоит из тонкого слоя фосфолипидов и белка. Функции ЦПМ: получение энергии в результате биологического окисле­ния, участие в питании посредством активного транспорта веществ, участие в биосинтезе веществ, делении клетки. В состав ЦПМ входят окислительные ферменты, пермеазы, различные биосинтетические ферменты. ЦПМ выявляют при электронной микроскопии.

Клеточная стенка у Гр+ бактерии, как правило, содержит многослойный пептидогликан, который придает клеточной стенке прочность.

Клеточная стенка определяет форму бактерий, служит для механической защиты, участвует в питании за счет диффузии и осмоса. У Гр- бактерий клеточная стенка представлена тонким слоем пептидогликана, покрытого наружной мембраной, в состав которой входят белки, фосфолипиды и липополисахариды (ЛПС). Наружная мембрана клеточной стенки патогенных микробов во многом определяет специфичность их взаимодействия с организмом хозяина и помогает в распознавании близкородственных микробов. По компонентам и структуре клеточной стенки, биохимическим ме­ханизмам ее синтеза бактерии коренным образом отличаются от животных и растений. Поэтому лекарственные препараты, специфически воздействующие, например, на бактериальные стенки, безвредны для высших организмов. Клеточную стенку бактерий выявляют при электронной мик­роскопии, специальным окрашиванием или в опыте плазмолиза.

Необязательные структурные элементы.

К ним относят; капсулу, спору, включения, жгутики, пили.

Капсула представляет собой поверхностно расположенное слизистое образование, которое по химической природе чаще является полисахаридом. Капсула выполняет защитную функцию, пре­дохраняя клетку во внешней среде от высыхания и других неблагоприятных факторов, а в орга­низме хозяина — от фагоцитоза, бактериолизиса и других реакций, лекарственных препаратов. Бак­терии, образующие капсулу в организме и на питательных средах, называют капсульными (например, клебсиеллы пневмонии). Некоторые бактерии образуют макрокапсулу только в орга­низме (золотистый стафилококк, стрептококк пневмонии, палочка сибирской язвы, возбудитель чумы, туляремии и др.). Многие бактерии образуют микрокапсулу: возбудитель коклюша, пато­генные энтеробактерии и др. Капсулу выявляют методом Бурри-Гинса: бактерии смешивают с ка­плей туши, распределяют их по стеклу виде тонкого мазка и фиксируют. После окрашивания раз­веденным карболовым фуксином в световом микроскопе на серо-коричневом (тушевом) фоне препарата видны красные тела бактерий, окруженные бесцветными зонами капсул.

Споры являются формой существования, предназначенной для сохранения бактерий во внешней среде. В одной бактериальной клетке в течение 12-18 часов формируется 1 спора, которая при благоприятных условиях за 4-6 часов прорастает в I вегетативную клетку. Спорообразующими являются, как правило, Гр+ палочковидные бактерии: те, у которых диаметр споры не превышает поперечный размер клетки, называют бациллами, те, у которых диаметр больше — клостридиями. Устойчивость спор к неблагоприятным физико-химическим воздействиям связана с наличием мно­гослойной оболочки, повышенным содержанием липидов, ионов кальция, магния, вода в связан­ном состоянии. Жизнеспособность спор при обычных условиях может сохраняться в течение деся­тилетий и столетий. Для уничтожения спор применяют методы стерилизации (пар под давлением, горячий воздух и др.). Споры окрашиваются плохо. Для выявления используют сложные методы окраски (по Циль-Нильсону, Ожешке и др.)

Читайте также:  В каких условиях вероятность заражения ВИЧ возрастает H-Clinic

Включения. В клетках прокариотов можно обнаружить включения (скопления полисахари­дов, липидов, полифосфатов, серы). У дифтерийной палочки и некоторых других бактерий в цито­плазме обнаруживаются зёрна волютина (полифосфаты), выполняющие функцию запасного веще­ства (источника фосфора и энергии). Включения и цитоплазма по-разному окрашиваются одними и теми же красителями. Например, при окраске уксусно-кислым генцианвиолетом цитоплазма у дифтерийной палочки окрашивается в бледно-фиолетовый цвет, а расположенные по полюсам зер­на волютина — в темно-фиолетовый. Обнаружение зерен волютина имеет диагностическое значение.

Жгутики — являются поверхностными придатками бактериальной клетки, состоят из белка флагеллина и выполняет функцию движения. Наиболее подвижки микробы с 1 жгутиком — монотрихи (холерный вибрион) менее подвижны микробы с пучком жгутиков на одном из полюсов — лофотрихи (синегнойная палочка) или имеющие жгутики на обоих полюсах — амфитрихи; наименее подвижны перитрихи, у которых жгутики расположены по бокам или по, всей поверхности (мно­гие энтеробактерии). В световом микроскопе жгутики не видны. Для их выявления используют прямые методы: электронную микроскопию или специальное окрашивание, позволяющие увели­чить размеры жгутиков, например, за счет наслоения солей тяжелых металлов. С целью косвенного выявления жгутиков изучают подвижность микробных клеток. Для этого готовят нативные препараты (раздавленная или висячая капля), которые микроскопируют в затемненном поле зрения, темнопольном или фазовоконтрастном микроскопах.

Пили также являются поверхностными придатками бактериальной клетки и представляют со­бой тончайшие нити (тоньше и короче жгутиков), состоят из белка пилина. Функцией пилей являются прикрепление к субстрату; они также способствуют контакту клетки — донора с клеткой — реципиентом при конъюгации. Наличие пилей у патогенных микробов во многом определяет их способность вызывать заболевание, т.к. они необходимы для осуществления адгезии (прилипания). Прямое выявление пилей возможно только при электронной микроскопии.

Химический состав бактериальной клетки.

Основными веществами, входящими в ее состав являются: вода(свободная и связанная), нук­леиновые кислоты (ДНК и РНК), белки, углеводы, липиды и минеральные соли. Свободная вода, являясь универсальной дисперсионной средой, участвует в метаболизме, связанная вода — опреде­ляет устойчивость клетки к физическим факторам. Нуклеиновые кислоты являются носителями наследственной информации. Белки входят в состав различных структур бактериальной клетки, являются составной частью ферментов, токсинов, антигенов, определяют отношение к красителям, лекарственным и дезинфицирующим веществам. Углеводы являются источником энергии, и, наря­ду с белками, могут определять специфичность бактерий. Липиды определяют заряд клетки и про­ницаемость мембран, устойчивость к кислотам, щелочам, спиртам, а также токсичность микроба.

15. Морфология бактерий

Компартменты (части) бактериальной клетки

(нуклеоид, рибосомы, включения)

16. Цитоплазма бактериальной клетки

Цитоплазма – гелеобразная субстанция, окруженная ЦПМ, содержит рибосомы, белки и ферменты.

В цитоплазме cтруктурно различимы: 1. Рибосомы 2. Нуклеоид 3. Включения

Рибосомы бактерий

Прокариотические Р относятся к 70S типу.

Эукариотические Р — к 80S типу.

Р имеют четкие контуры.

Р – мембраной не окружены.

Количество Р строго регулируется и составляет

от 1-100 x 1000 на клетку.

В клетке E.coli – 1000 Р.

Р распределены диффузно в цитоплазме

Иногда Р расположены вблизи ЦПМ.

Бактериальные Р содержат 55 белков и 3 типа рРНК

30S — малая субъединица:

21 белок + 16S РНК

50S большая субъединица:

34 белка + 5S, 23S РНК

Функции рибосом

Р выполняют функцию трансляции генетической информации – синтез белка на матрице иРНК.

Р, нанизанные на иРНК образуют полисомы.

2-й структурный компонент цитоплазмы

четко различима область цитоплазмы с ДНК, не окруженная мембраной.

Н включает хромосому и лишен рибосом.

Хромосома и плазмиды составляют геном

Геном – совокупность генов.

17. Строение и функции цитоплазматической мембраны

Цитоплазма бактерии окружена ЦПМ

ЦПМ — билипидная универсальная структура — физиологически активное образование

Читайте также:  Как избавиться от пигментных пятен после эпиляции · GitHub

ЦПМ – высокоселективный барьер, обеспечивает существование клетки

Жизнеспособность бактерий обусловлена свойствами ЦПМ:

Текучесть – белки способны свободно перемещаться в толще мембраны

Флексибильность — способность изгибаться

Стабильность — за счет ионов Ca 2+ и Mg 2+

Строение ЦПМ

У большинства бактерий снаружи от ЦПМ есть особая структура – клеточная стенка (КС)

КС отсутствует у микоплазм (р. Mycoplasma)

ЦПМ – единственное мембранное образование бактерий, определяет ее жизнедеятельность

У бактерий нет мембран ядра, митохондрий, АГ и ЭПС

ЦПМ образована двумя слоями фосфолипидов (ФЛ) с комплексами белков

ФЛ есть во внешнем и внутреннем листке ЦПМ, холестерины отсутствуют

В состав мембран входят белки и белковые комплексы

Белки интегральные могут несколько раз пронизывать мембрану

Белки гидрофобные – внутри мембран

Белки гидрофильные – снаружи на поверхности мембран

Белки периферические – находятся на мембране, не в цитоплазме – в основном, ферменты.

Жирные кислоты ЦМП бактерий

ЖК состоят из 16-18 атомов углерода

У бактерий, в отличие от эукариот, практически отсутствуют двойные (ненасыщенные) связи в ЖК

Степень насыщенности ЖК определяет свойства бактериальных мембран

У бактерий мембраны должны находиться в переходном подвижном состоянии, чтобы активно реагировать на воздействия извне

Подвижное состояние мембран бактерий обеспечивает широкие температурные границы их существования

Функции ЦПМ

Строение ЦПМ определяет ее функции

ЦПМ — полифункциональная структура, вместилище различных ферментов.

Ферменты участвуют в самых различных процессах жизнедеятельности бактерий.

Все функции мембраны связаны и плавно перетекают друг в друга.

Условно выделим 5 групп функций ЦПМ

Регуляция осмотического давления -главный осмотический барьер.

Регуляция деления бактериальной клетки.

Регуляция осмотического давления

1. Неспецифическая простая диффузия по градиенту концентрации без затраты энергии.

2. Облегченная диффузия – за счет фермента – субстрат-специфической пермеазы (транспортный белок) по градиенту концентрации не требует затрат энергии.

3. Активный транспорт — с участием специфических транспортных белков – пермеаз. В отличие от облегченной диффузии требуется затрата энергии.

Энергетическая функция

Система первичной протонной помпы или протондвижущая сила (ПДС) возникает:

1. В результате дыхания.

2. Источником может быть энергия света.

3. ПДС возникает за счет работы белкового комплекса АТФ-азы (включает 7 разных белков).

4. За счет ПДС протоны Н+ поступают внутрь клетки.

ПДС складывается за счет:

Электрического мембранного потенциала

Разности рН между наружной и внутренней сторонами мембраны.

Или тем и другим одновременно.

Процесс идет за счет энергии АТФ.

Другие варианты первичной помпы

Вместо протонов (Н+) могут работать другие ионы, например, K+, Na+.

K+ первичная помпа.

Na+ первичная помпа.

В этих случаях происходит поступление K+, Na+ за счет энергии АТФ.

Например: морские бактерии, термофилы, бактерии в рубце жвачных животных.

Т.о., ПДС может создаваться за счет разных ионов.

Транспортная функция ЦПМ

Бактерии могут существовать только во влажной среде, поглощая растворенные вещества.

Все вещества должны проходить через ЦПМ.

Перенос веществ через ЦПМ

Существует несколько вариантов переноса веществ через ЦПМ:

1. Активный транспорт

2. Вторичная помпа

1. Первый вариант переноса — активный транспорт Участвуют специфические транспортные белки – пермеазы, отличаются друг от друга по ряду показателей: по степени сродства к субстрату, по специфичности к определенным веществам, по эффективности определения концентрации веществ в клетке и вне клетки

2. Второй вариант переноса -вторичная помпа при участии энергетического протонного потенциала – вторичной помпы.

В этом случае специфические белки катализируют перенос различных субстратов за счет ПДС.

Как и в случае первичной помпы это перенос, но различных веществ (не только ионов Н+, K+, Na+) в клетку за счет разности мембранного потенциала, обеспечивающего

1-й вариант вторичной помпы

Унипорт – втягивание вещества отрицательным зарядом за счет разности потенциалов на мембране. Например, электрофоретический вариант переноса вещества.

2-й вариант вторичной помпы

Синпорт – белок катализирует одновременный и однонаправленный перенос веществ (двух или сразу нескольких) вместе с протоном за счет ПДС. Например, Н+ и лактоза.

Читайте также:  Экспресс тест на ВИЧ МЕД-ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКА Тест на ВИЧ 12СПИД - «Быстро и анонимно узнать свой ВИ

3-й вариант вторичной помпы

Антипорт – белки вторичной помпы катализируют одновременный и встречный перенос двух различных веществ. Например, Н+ и иона Са+ или Na+.

Сенсорная функция ЦПМ

Бактерии способны улавливать и определять малейшие изменения в окружающей среде

Сенсорные системы бактерий похожи на подобные системы в клетках высших организмов.

Функции цпм бактерий

Отдел бактерии насчитывает 3 тыс. видов. Это прокариотные организмы, преимущественно одноклеточные, иногда нитчатые. Обычно не окрашены и не имеют клеточного ядра.

Размеры бактерий от 0.1-0.5 мкм до нескольких десятков микрометров.

В бактериальной клетке нет покрытых мембранами органелл.

Размножаются вегетативно поперечным делением клетки или спорами. У некоторых бактерий известен половой процесс.

В зависимости от формы клетки бактерий носят разные названия: кокки, бациллы, вибрионы, спириллы.

По характеру питания бактерии бывают и автотрофами и гетеротрофами. А по характеру дыхания делятся на две группы: аэробные и анаэробные.

Бактерии чрезвычайно широко распространены в природе. Они занимают все основные среды жизни. Нет их только в кратерах действующих вулканов и в эпицентре ядерных взрывов.

Бактерии вызывают целый ряд заболеваний человека и животных (чума, холера, сибирская язва, ботулизм). Некоторые бактерии патогенны и для растений.

Строение и химический состав бактериальной клетки

Клетки бактерий имеют плотную оболочку, в состав которой входят аминосахара и аминокислоты. Клеточная оболочка (стенка) представляет собой поверхностный слой бактериальной клетки, толщиной 0.01-0.04 мкм, расположенный снаружи от цитоплазматической мембраны.

Функции клеточной стенки:

  • Защитная
  • Опорная
  • Придание клетке характерной формы (палочки, кокки)
  • Поддержание осмотического давления внутри клетки (это обстоятельство роднит бактериальную и растительную клетку)

Основной структурный компонент клеточной стенки — муреин (гликопептид, мукопептид).

В 1884 году Кристиан Грамм предложил особый способ окраски бактериальной клетки, с помощью которого бактерии могут быть разделены на две группы: грамположительные и грамотрицательные. Химический состав клеточных стенок грамположительных и грамотрицательных бактерий различен.

У грамположительных бактерий, кроме муреина, в состав клеток входят еще полисахариды и тейхоевые кислоты (сложные по составу и структуре соединения, состоящие из сахаров, спиртов, аминокислот и фосфорной кислоты).

Строение клеточных стенок у грамотрицательных бактерий в целом сложнее, чем у грамположительных. В частности, в них меньше муреина и содержится значительное количество липидов (жиров), связанных с белками и сахарами в сложные комплексы — липопротеиды и липополисахариды. Структура клеточных стенок грамотрицательных бактерий тоже сложна. Стенки грамотрицательных бактерий многослойные. Внутренний слой состоит из муреина. Затем располагается слой из неплотно упакованных молекул белка. Этот слой покрыт в свою очередь слоем липополисахаридов. Самый верхний слой содержит липопротеиды.

Клеточная стенка проницаема для питательных веществ, которые поступают в клетку, и продуктов обмена, которые выходят в окружающую среду.

Поверх клеточной стенки у многих бактерий образуются слизистые капсулы, состоящие из гидратированных полисахаридов. В центральной части бактериальной клетки локализовано ядерное вещество (ДНК).

Цитоплазма молодых бактериальных клеток гомогенна, у старых клеток она сильно гранулирована и имеет небольшие вакуоли. Гранулы представляют собой запасные вещества — крахмал, жир, гликоген, волютин и др. Все содержимое клетки, за исключением ядра и клеточной мембраны, погружены в цитоплазму. Жидкая, бесструктурная часть цитоплазмы (матрикс, гиалоплазма) содержит основные клеточные органеллы: рибосомы, митохондрии, пластиды. Цитоплазма окружена цитоплазматической мембраной, которая у бактерий представляет липопротеидный слой. Цитоплазматическая мембрана выполняет ряд важных функций. Во-первых, она регулирует поступление веществ в клетку и выделение наружу продуктов обмена. Во-вторых, в мембране происходит синтез некоторых компонентов клеточной стенки и капсулы. И, в третьих, в цитоплазматической мембране находятся важнейшие ферменты. Кроме того, с цитоплазматической мембраной связаны рибосомы, осуществляющие синтез белка в клетке. Между цитоплазматической мембраной и клеточной стенкой существует связь в виде десмозов — мостиков. Цитоплазматическая мембрана у бактерий дает многочисленные впячивания (инвагинации), которые образуют особые мембранные структуры — мезосомы. Мезосомы выполняют у бактерий различные функции — они могут служить митохондриями, выполнять функции эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи. Кроме того, мезосомы выполняют функции пластид и осуществляют процесс фотосинтеза.

Ссылка на основную публикацию
Стопдиар аналоги, инструкция по применению
Чем отличается стопдиар от энтерофурила Фармакологическое действие В состав лекарства входит нифуроксазид, относящийся к противомикробным средствам из группы нитрофуранов. Наиболее...
Стоит ли бояться гормональных кремов и мазей – Юлия Щербатова – Блог – Сноб
Чем опасны гормональные мази. Говорим о побочных эффектах В статье приведены несколько примеров последствий применения гормональных мазей. Вам достаточно прочесть...
Стоит ли делать аборт — грех ли делать аборт
Почему нельзя делать аборт Почему нельзя делать аборт Опасен ли медикаментозный аборт Медикаментозный аборт Искусственный аборт – операция, при которой...
Страничка невролога — Тополек
Укрощение мигрени Тяжелый приступ мигрени всегда застает врасплох. Как быстрее облегчить боль, какую противомигренозную аптечку нужно иметь под рукой? Об...
Adblock detector