Морфологические свойства и строение бактериальной клетки

Строение клеточной стенки и цитоплазматической мембраны

Клеточная стенка — упругое ригидное образование толщи-ной 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 стенка при обычных способах окраски не видна, ноесли клетку поместить в гипертонический раствор (при опытеплазмолиза), то она становится стенка вплотную примыкает к цитоплазматическоймембране у грамположительных бактерий, у грамотрицательныхбактерий 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 муреиновыйслой составляет 20% от массы клеточной стенки, по Грамму, ониокрашиваются в красный цвет.У грамположительных бактерий наружный слой клеточнойстенки содержит липопротеиды, гликопротеиды, тейхоевые кис-лоты, у них отсутствует липополисахаридный слой. Клеточнаястенка выглядит аморфной, она не структурирована. Поэтому приразрушении муреинового каркаса бактерии полностью теряютклеточную стенку (становятся протопластами), не способнык размножению.У грамотрицательных бактерий наружный пластическийслой 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 обладает избирательной проницаемостью, принимает участиев транспорте питательных веществ, выведении экзотоксинов,энергетическом обмене клетки, является осмотическим барьером,участвует в регуляции роста и деления, репликации ДНК, является стабилизатором обычное строение: два слоя фосфолипидов (25—40%) и белки.По функции мембранные белки разделяют на:1) структурные;2) пермиазы — белки транспортных систем;3) энзимы — состав мембран непостоянен. Он может менятьсяв зависимости от условий культивирования и возраста виды бактерий отличаются друг от друга по липидномусоставу своих мембран.

Место обитания

В силу простоты организации и неприхотливости бактерии широко распространены в природе. Бактерии обнаружены везде: в капле даже самой чистой родниковой воды, в крупинках почвы, в воздухе, на скалах, в полярных снегах, песках пустынь, на дне океана, в добытой с огромной глубины нефти и даже в воде горячих источников с температурой около 80ºС. Обитают они на растениях, плодах, у различных животных и у человека в кишечнике, ротовой полости, на конечностях, на поверхности тела.

Бактерии — самые мелкие и самые многочисленные живые существа. Благодаря малым размерам они легко проникают в любые трещины, щели, поры. Очень выносливы и приспособлены к различным условиям существования. Переносят высушивание, сильные холода, нагревание до 90ºС, не теряя при этом жизнеспособность.

Практически нет места на Земле, где не встречались бы бактерии, но в разных количествах. Условия жизни бактерий разнообразны. Одним из них необходим кислород воздуха, другие в нём не нуждаются и способны жить в бескислородной среде.

В воздухе: бактерии поднимаются в верхние слои атмосферы до 30 км. и больше. Особенно много их в почве. В 1 г. почвы могут содержаться сотни миллионов бактерий. В воде: в поверхностных слоях воды открытых водоёмов. Полезные водные бактерии минерализуют органические остатки.

В живых организмах: болезнетворные бактерии попадают в организм из внешней среды, но лишь в благоприятных условиях вызываю заболевания. Симбиотические живут в органах пищеварения, помогая расщеплять и усваивать пищу, синтезируют витамины.

Образование спор

Не всегда бактерии находятся в оптимальных условиях для их существования. Часто они могут попадать в неблагоприятные условия, и тогда у некоторых из них происходит образование спор.

Как протекает процесс образования спор? Рассмотрим основные этапы образования спор.

Попав в плохие условия, например, резкие перепады температур, недостаток влаги или пищи, они перестают двигаться и питаться. Цитоплазма внутри клетки сдавливается и формируется очень крепкая оболочка. Подобная форма жизни бактерий получила название спора.

Споры бактерий

Подобным образом,микроорганизмы могут вынести высыхание, холод. В таком состоянии организм находится в покое – все процессы жизнедеятельности замедляются. Сравнить можно с зимней спячкой у животных.

В виде покоящихся спор бактерии переживают неблагоприятные условия. Вместе с пылью споры разносятся ветром. Попав в хорошие условия для жизни, споры превращаются в бактерии. Поэтому способ образования спор обеспечивает бактериям жизнь на планете.

Клеточная мембрана

Структурная формула гопена — соединения группы гопаноидов

Как любая живая клетка, бактериальная клетка окружена мембраной, которая представляет собой липидный бислой (её ещё называют цитоплазматической мембраной). Клеточная мембрана поддерживает осмотический баланс клетки, осуществляет разные виды транспорта, в том числе секрецию белков, задействована в образовании клеточной стенки и биосинтезе внеклеточных полимеров, а также получает регуляторные сигналы из внешней среды. Во многих случаях клеточная мембрана может участвовать в синтезе АТФ за счёт трансмембранного электрохимического градиента (протондвижущей силы). Мембрана бактериальной клетки участвует в репликации и разделении дочерних бактериальных хромосом при делении клетки, а также в передаче ДНК посредством трансдукции или конъюгации[11].

Помимо липидов, в состав бактериальных мембран входят различные белки. По химическому составу клеточные мембраны бактерий гораздо разнообразнее мембран эукариотических клеток. Мембранные липиды архей представлены ацил[en]— и алкилсодержащими глицеролипидами (в том числе фосфолипидами), а также полиизопреноидами. В отличие от эукариот, меняющих свойства липидного остова мембраны за счёт изменения соотношения между фосфолипидами и холестерином, бактерии изменяют свойства мембраны, варьируя жирные кислоты, входящие в состав липидов. Стероиды обнаруживаются в бактериальных мембранах чрезвычайно редко, и вместо стероидов мембраны содержат гопаноиды, представляющие собой пентациклические[en] углеводороды. Гопаноиды активно участвуют в регуляции физических свойств мембран бактериальных клеток[12].

Формы бактерий

Форма бактериальной клетки и ее размер имеет большое значение при их идентификации (распознании). Самые распространенные формы — шаровидная, палочковидная и извитая.

Таблица 1. Основные формы бактерий.

Шаровидные бактерии

Шаровидные бактерии называют кокками (от греческого coccus — зерно). Располагаются по одному, по двое (диплококки), пакетами, цепочками и как гроздья винограда. Данное расположение зависит от способа деления клетки. Самые вредные микробы — стафилококки и стрептококки.

Располагаются цепочками. Являются возбудителями целого ряда заболеваний.

Палочковидные бактерии

Палочковидные бактерии, образующие споры, называются бациллами. Они имеют цилиндрическую форму. Самым ярким представителем этой группы является бацилла сибирской язвы. К бациллам относятся чумные и гемофильные палочки. Концы палочковидных бактерий могут быть заострены, закруглены, обрублены, расширены или расщеплены. Форма самих палочек может быть правильной и неправильной. Они могут располагаться по одной, по две или образовывать цепочки. Некоторые бациллы называют коккобациллами, так как они имеют округлую форму. Но, все же, их длина превышает ширину.

Диплобациллы — сдвоенные палочки. Сибиреязвенные палочки образовывают длинные нити (цепочки).

Образование спор изменяет форму бацилл. В центре бацилл споры образуются у маслянокислых бактериях, придавая им вид веретена. У столбнячных палочек — на концах бацилл, придавая им вид барабанных палочек.

Рис. 24. У маслянокислых бацилл споры образуются в центре, придавая им вид веретена. У столбнячных палочек — на концах, придавая им вид барабанных палочек.

Извитые бактерии

Не более одного оборота имеют изгиб клетки холерных вибрионов. Несколько (два, три и более) — кампилобактерии. Спирохеты имеют своеобразный вид, который отображен в их названии — «спира» — изгиб и «хатэ» — грива. Лептоспиры («лептос» — узкий и «спера» — извилина) представляют собой длинные нити с тесно расположенными завитками. Бактерии напоминают извитую спираль.

Булавовидные

Булавовидную форму имеют коринебактерии — возбудители дифтерии и листериоза. Такую форму бактерии придает расположение метахроматических зерен на ее полюсах.

Подробно о бактерияx читай в статьях:

Бактерии живут на планете Земля более 3,5 млрд. лет. За это время они многому научились и ко многому приспособились. Суммарная масса бактерий огромна. Она составляет около 500 миллиардов тонн. Бактерии освоили практически все известные биохимические процессы. Формы бактерий разнообразны. Строение бактерий за миллионы лет достаточно усложнилось, но и сегодня они считаются наиболее просто устроенными одноклеточными организмами.

К прокариотам относятся архебактерии, бактерии и синезеленые водоросли. Прокариоты — одноклеточные организмы, у которых отсутствуют структурно оформленное ядро, мембранные органоиды и митоз.