Uzzīmējiet baktēriju šūnas struktūru. Baktēriju iekšējā struktūra

Baktērijas šūna sastāv no šūnas sienas, citoplazmas membrānas, citoplazmas ar ieslēgumiem un kodola, ko sauc par nukleoīdu (3.4. att.). Ir papildu struktūras: kapsula, mikrokapsula, gļotas, flagellas, pili. Dažas baktērijas nelabvēlīgos apstākļos spēj veidoties strīdi.

Rīsi. 3.4

šūnapvalki. Grampozitīvo baktēriju šūnu siena satur nelielu daudzumu polisaharīdu, lipīdu, olbaltumvielu. Šo baktēriju biezās šūnu sienas galvenā sastāvdaļa ir daudzslāņu peptidoglikāns (mureīns, mukopeptīds), kas veido 40-90% no šūnas sienas masas (3.5., 3.7. att.). Teihoīnskābes (no grieķu valodas. teichos- siena).

Rīsi. 3-5-

Rīsi. 3.6.Fāzes kontrasta mikroskopijaL- veidlapas

Gramnegatīvo baktēriju šūnu siena ietver ārējo membrānu, ko lipoproteīns savieno ar apakšējo peptidoglikāna slāni. Uz īpaši plānām baktēriju sekcijām ārējai membrānai ir iekšējai membrānai līdzīga viļņota trīsslāņu struktūra, ko sauc par citoplazmatisku (3.5.,3.8. att.). Šo membrānu galvenā sastāvdaļa ir bimolekulārais (dubultais) lipīdu slānis. Ārējās membrānas iekšējo slāni attēlo fosfolipīdi, bet ārējais slānis satur lipopolisaharīdu. Ārējās membrānas lipopolisaharīds sastāv no 3 fragmentiem: lipīds A - konservatīva struktūra, gandrīz vienāda gramnegatīvās baktērijās; serde, vai stienis, mizas daļa (no lat. kodols- kodols), salīdzinoši konservatīva oligosaharīdu struktūra (LPS kodola konstantākā daļa ir ketodeoksioktonskābe); ļoti mainīga O-specifiskā polisaharīdu ķēde, kas veidojas, atkārtojot identiskas oligosaharīdu sekvences (0-antigēns). Olbaltumvielas ārējās membrānas matricā to caurstrāvo tā, ka olbaltumvielu molekulas, ko sauc par porīniem, robežojas ar hidrofilām porām, caur kurām iziet ūdens un mazas hidrofilās molekulas.

Rīsi. 3-7Listerijas šūnas plānas daļas elektronu difrakcijas modelis- Listērijasmonocitogēni(pēc A. A. Avakjana, L. N. Kats. I. B. Pavlovas teiktā). Citoplazmas membrāna, mezosoma un nukleoīds ir labi izteikti gaismas zonu veidā ar fibrilārām, pavedienveida DNS struktūrām; šūnu siena - bieza, raksturīga grampozitīvām baktērijām

Rīsi. 3.8. Brucella šūnas īpaši plānas sekcijas elektronu difrakcijas modelis (Brucellamelitensis). Pēc A. A. Avakjana, L. N. Kats, I. B. Pavlova teiktā.

Nukleoīdam ir gaismas zonu izskats ar fibrilārām, pavedienveida DNS struktūrām; šūnu siena - plāna, raksturīga gramnegatīvām baktērijām

Starp ārējo un citoplazmas membrānu atrodas periplazmatiska telpa jeb periplazma, kas satur fermentus (proteāzes, lipāzes, fosfatāzes, nukleāzes, beta-laktamāzes) un transporta sistēmu sastāvdaļas.
Ja tiek pārkāpta baktēriju šūnu sienas sintēze lizocīma, penicilīna, ķermeņa aizsargfaktoru ietekmē, veidojas šūnas ar mainītu (bieži sfērisku) formu: protoplasti - baktērijas, kurām pilnībā nav šūnu sienas; sferoplasti ir baktērijas ar daļēji saglabātu šūnu sieniņu. Sfero- vai protoplasta tipa baktērijas, kuras antibiotiku vai citu faktoru ietekmē ir zaudējušas spēju sintezēt peptidoglikānu un spēj vairoties, sauc par L-formām (3.b att.). Dažas L formas (nestabilas), kad tiek noņemts faktors, kas izraisīja izmaiņas baktērijās, var mainīties, "atgriežoties" pie sākotnējās baktēriju šūnas.

citoplazmas membrāna ar ultraplānu sekciju elektronmikroskopiju tā ir trīsslāņu membrāna (2 tumši 2,5 nm biezi slāņi ir atdalīti ar gaišu - starpproduktu). Pēc struktūras tas ir līdzīgs dzīvnieku šūnu plazmalemmai un sastāv no dubultā fosfolipīdu slāņa ar iestrādātu virsmu un integrētiem proteīniem, kas it kā iekļūst caur membrānas struktūru. Ar pārmērīgu augšanu (salīdzinājumā ar šūnu sienas augšanu) citoplazmas membrāna veido invaginācijas - invaginācijas sarežģīti savītu membrānu struktūru veidā, ko sauc par mezosomām (3.7. att.). Mazāk sarežģītas savītas struktūras sauc par intracitoplazmas membrānām.
Citoplazmu veido šķīstošie proteīni, ribo nukleīnskābes, ieslēgumi un daudzas mazas granulas - ribosomas, kas ir atbildīgas par olbaltumvielu sintēzi (tulkošanu). Baktēriju ribosomu izmērs ir aptuveni 20 nm, un to sedimentācijas koeficients ir 70S, atšķirībā no EOB ribosomām, kas raksturīgas eikariotu šūnām. Ribosomu RNS (rRNS) ir konservatīvi baktēriju elementi (evolūcijas "molekulārais pulkstenis"). 16S rRNS ir daļa no mazās ribosomu apakšvienības, un 23S rRNS ir daļa no ribosomu lielās apakšvienības. 16S rRNS izpēte ir gēnu sistemātikas pamats, kas ļauj novērtēt organismu radniecības pakāpi. Citoplazmā ir dažādi ieslēgumi glikogēna granulu, polisaharīdu, beta-hidroksisviestskābes un polifosfātu (volutīna) veidā. Tās ir rezerves vielas baktēriju uzturam un enerģijas vajadzībām. Volutinam ir afinitāte pret pamata krāsvielām, un to ir viegli noteikt, izmantojot īpašas krāsošanas metodes (piemēram, saskaņā ar Neissera teikto) metahromatisku granulu veidā. Raksturīgais granulu izvietojums lutīnā atklājas difterijas nūjiņā intensīvi iekrāsotu šūnas polu veidā (3.87. att.).

Rīsi. 3-9 a

Rīsi. 3-9 b. Tīrkultūras uztriepeKlebsiellapneumoniae, Burri-Ģipša krāsošana. Redzamās kapsulas – gaiši oreoli ap stieņveida baktērijām

Rīsi. 3.10.Flagella un dzēra Escherichia coli. Ar platīna-palādija sakausējumu nogulsnētas baktērijas elektronu difrakcijas modelis. V. S. Tyurin sagatavošana

Nukleoīds ir līdzvērtīgs baktēriju kodolam. Tas atrodas baktēriju centrālajā zonā divpavedienu DNS veidā, noslēgts gredzenā un cieši saspiests kā bumba (3.4., 3.7. un 3.8. att.). Baktēriju kodolam, atšķirībā no eikariotiem, nav kodola membrānas, kodola un bāzes proteīnu (histonu). Parasti iekšā
Baktēriju šūna satur vienu hromosomu, ko attēlo DNS molekula, kas noslēgta gredzenā. Papildus nukleoīdam, ko attēlo viena hromosoma, baktēriju šūna satur ekstrahromosomālus iedzimtības faktorus kovalenti noslēgtu DNS gredzenu veidā - tā sauktās plazmīdas (sk. 3.4. att.).

Kapsula, mikrokapsula, gļotas. Kapsula - gļotādas struktūra, kuras biezums ir lielāks par 0,2 mikroniem, cieši saistīta ar baktēriju šūnas sieniņu un ar skaidri noteiktām ārējām robežām. Kapsula ir atšķirama uztriepes-nospiedumos no patoloģiska materiāla (sk. 3.9.a att.). Baktēriju tīrkultūrās kapsula veidojas retāk. To nosaka ar īpašām uztriepes krāsošanas metodēm (piemēram, pēc Burri-Gins), kas rada kapsulas vielu negatīvu kontrastu: tinte ap kapsulu veido tumšu fonu (skat. 3.9b. att.).
Kapsula sastāv no polisaharīdiem (eksopolisaharīdiem), dažreiz polipeptīdiem; piemēram, Sibīrijas mēra nūjiņā tas sastāv no D-glutamīnskābes polimēriem. Kapsula ir hidrofila un novērš baktēriju fagocitozi. Kapsula ir antigēna: antivielas pret kapsulu izraisa tās palielināšanos (kapsulas pietūkuma reakcija).

Veidojas daudzas baktērijas mikrokapsula - gļotādas veidošanās, kuras biezums ir mazāks par 0,2 mikroniem, konstatēts tikai ar elektronu mikroskopiju. Gļotas ir jānošķir no kapsulas - gļotādas eksopolisaharīdiem, kuriem nav skaidru robežu. Gļotas šķīst ūdenī. Baktēriju eksopolisaharīdi ir iesaistīti adhēzijā (pielīp pie substrātiem), tos sauc arī par glikokaliksu. Papildus baktēriju veiktajai eksopolisaharīdu sintēzei ir vēl viens to veidošanās mehānisms: ekstracelulāro baktēriju enzīmu iedarbība uz disaharīdiem. Tā rezultātā veidojas dekstrāni un levāni.

Flagella baktērijas nosaka baktēriju šūnas mobilitāti. Flagellas ir plāni pavedieni, kas nāk no citoplazmas membrānas un ir garāki par pašu šūnu (3.10. att.). Ziedi ir 12–20 nm biezi un 3–15 µm gari. Tie sastāv no 3 daļām: spirālveida vītnes, āķa un pamata korpusa, kas satur stieni ar īpašiem diskiem (1 disku pāris grampozitīvām un 2 disku pāri gramnegatīvām baktērijām). Ziedu diski ir piestiprināti pie citoplazmas membrānas un šūnas sienas. Tas rada elektromotora efektu ar motora stieni, kas rotē flagellum. Flagellas sastāv no proteīna, ko sauc par flagellīnu. flagellum- flagellum), kas ir H-antigēns. Flagellina apakšvienības ir satītas. Ziedu skaits dažādu sugu baktērijās svārstās no viena (monotrich) Vibrio cholerae līdz desmit vai simtiem flagellas, kas stiepjas gar baktērijas (peritrich) perimetru Escherichia coli, Proteus utt.

Rīsi. 3.11.Stingumkrampju nūjiņas ultraplānas sekcijas elektronogramma(Clostridiumtetani) baktērijas veģetatīvā šūnā veidojas gala spora ar daudzslāņu membrānu. (Pēc A. A. Avakjana, L. N. Katsa, I. B. Pavlovas)

Lophotrichous šūnas vienā galā ir karogs saišķis. Amphitrichous šūnas pretējos galos ir viens flagellum vai zibens saišķis.

Pili (fimbriae, villi) - pavedienveida veidojumi, tievāki un īsāki (3-10 nm x 0,3-10 mikroni) nekā flagellas. Pili stiepjas no šūnas virsmas un sastāv no pilīna proteīna, kam ir antigēna aktivitāte. Ir pili, kas atbild par adhēziju, t.i., par baktēriju pievienošanu skartajai šūnai, kā arī pili, kas atbild par uzturu, ūdens-sāļu metabolismu un seksuālo (F-pili) jeb konjugāciju, pili. Dzērieni ir daudz - vairāki simti katrā būrī.

Tomēr vienā šūnā parasti ir 1-3 dzimuma pili: tos veido tā sauktās "vīriešu" donoru šūnas, kas satur transmisīvās plazmīdas (F-, R-, Col-plazmīdas). Atšķirīga iezīme dzimuma pili ir mijiedarbība ar īpašiem "vīriešu" sfēriskiem bakteriofāgiem, kas intensīvi adsorbējas uz dzimuma pili (3.10. att.).

strīds - savdabīga snaudošu firmicute baktēriju forma, t.i. baktērijas ar grampozitīvu šūnu sienas struktūru. strīds veidojas baktēriju pastāvēšanai nelabvēlīgos apstākļos (žāvēšana, barības vielu deficīts utt.). Baktēriju šūnas iekšpusē veidojas viena spora (endospora). Sporu veidošanās veicina sugas saglabāšanos un nav vairošanās metode, kā tas ir sēnēs. sporas veidojošas baktērijas Bacillus ģints ir sporas, kas nepārsniedz šūnas diametru. Baktērijas, kuru sporu izmērs pārsniedz šūnas diametru, sauc par klostridiju, piemēram, par Clostridium ģints baktērijām (lat. Clostridium- vārpsta). Sporas ir skābes izturīgas, tādēļ tās iekrāso sarkanā krāsā pēc Aujeski metodes vai Zīlsena metodes, un veģetatīvā šūna ir zila (sk. 3.2. att., baciļi, klostrīdijas).
Strīda forma var būt ovāla, sfēriska; atrašanās vieta šūnā ir termināla, tas ir, nūjas galā (stingumkrampju izraisītājā), subtermināls - tuvāk nūjas galam (botulisma izraisītājiem, gāzes gangrēna) un centrālais (sibīrijas mēra bacilisā). Spora saglabājas ilgu laiku, jo ir daudzslāņu apvalks (3.11. att.), kalcija dipikolināts, zems ūdens saturs un gausi vielmaiņas procesi. Labvēlīgos apstākļos sporas dīgst 3 secīgos posmos: aktivācija, iniciācija, dīgšana.

Prokariotos ietilpst arhebaktērijas, baktērijas un zilaļģes. prokarioti- vienšūnu organismi, kuriem trūkst strukturāli izveidota kodola, membrānas organellu un mitozes.

Izmēri - no 1 līdz 15 mikroniem. Pamatformas: 1) koki (sfēriski), 2) baciļi (stieņveida), 3) vibrioni (izliekti komata formā), 4) spirilla un spirohetas (spirālveida savīti).

1 - cocci; 2 - baciļi; 3 - vibrios; 4-7 - spirilla un spirohetas.

1 - citoplazmas membrānas brūce; 2 - šūnu siena; 3 - gļotu kapsula; 4 - citoplazma; 5 - hromosomu DNS; 6 - ribosomas; 7 - mezo-soma; 8 - fotosintētiskās membrānas brūces; 9 - iekļaušana; 10 - apdegums-tiki; 11 - dzeršana.

Baktēriju šūnu ieskauj membrāna. Membrānas iekšējo slāni attēlo citoplazmas membrāna (1), virs kuras atrodas šūnas siena (2); virs šūnas sienas daudzās baktērijās ir gļotādas kapsula (3). Eikariotu un prokariotu šūnu citoplazmas membrānas struktūra un funkcijas neatšķiras. Membrāna var veidot krokas, ko sauc mezosomas(7). Tiem var būt dažāda forma (maisveida, cauruļveida, slāņveida utt.).

Fermenti atrodas uz mezosomu virsmas. Šūnu siena ir bieza, blīva, stingra, sastāv no mureina(galvenā sastāvdaļa) un citi organiskās vielas. Mureīns ir regulārs paralēlu polisaharīdu ķēžu tīkls, kas savienotas ar īsām olbaltumvielu ķēdēm. Baktērijas tiek klasificētas pēc to šūnu sienas struktūras. grampozitīvs(iekrāso Gram) un gramnegatīvs(nav krāsots). Gramnegatīvajām baktērijām siena ir plānāka, sarežģītāka, virs mureīna slāņa ārpusē ir lipīdu slānis. Iekšējā telpa ir piepildīta ar citoplazmu (4).

Ģenētisko materiālu attēlo apļveida DNS molekulas. Šīs DNS nosacīti var iedalīt "hromosomu" un plazmīdu. “Hromosomu” DNS (5) ir viena, piestiprināta pie membrānas, satur vairākus tūkstošus gēnu, atšķirībā no eikariotu hromosomu DNS, tā nav lineāra, nav saistīta ar olbaltumvielām. Apgabalu, kurā atrodas šī DNS, sauc nukleoīds. Plazmīdas ekstrahromosomu ģenētiskie elementi. Tās ir mazas apļveida DNS, kas nav saistītas ar olbaltumvielām, nav pievienotas membrānai, satur nelielu skaitu gēnu. Plazmīdu skaits var būt atšķirīgs. Visvairāk pētītās plazmīdas ir tās, kas satur informāciju par zāļu rezistenci (R-faktors) un ir iesaistītas seksuālajā procesā (F-faktors). Plazmīdu, kas var apvienoties ar hromosomu, sauc epizodisks.

Baktēriju šūnā nav visu eikariotu šūnai raksturīgo membrānas organellu (mitohondriji, plastidi, ER, Golgi aparāts, lizosomas).

Baktēriju citoplazmā ir 70S tipa ribosomas (6) un ieslēgumi (9). Parasti ribosomas tiek samontētas polisomās. Katra ribosoma sastāv no mazas (30S) un lielas apakšvienības (50S). Ribosomu funkcija ir salikt polipeptīdu ķēdi. Ieslēgumus var attēlot ar cietes, glikogēna, volutīna, lipīdu pilienu gabaliņiem.

Daudzām baktērijām ir flagellas(10) un pili (fimbrijas)(vienpadsmit). Flagellas nav ierobežotas ar membrānu, tām ir viļņota forma un tās sastāv no sfēriskām flagellīna proteīna apakšvienībām. Šīs apakšvienības ir sakārtotas spirālē un veido dobu cilindru ar diametru 10–20 nm. Prokariotu karogs pēc savas struktūras atgādina vienu no eikariotu flagellum mikrotubuliem. Ziedu skaits un izvietojums var atšķirties. Pili ir taisnas pavedienveida struktūras uz baktēriju virsmas. Tie ir plānāki un īsāki nekā flagellas. Tie ir īsi dobi pilīna proteīna cilindri. Pili kalpo baktēriju piesaistīšanai substrātam un viens otram. Konjugācijas laikā veidojas īpaši F-pili, caur kuriem ģenētiskais materiāls tiek pārnests no vienas baktērijas šūnas uz otru.

sporulācija baktērijām ir veids, kā piedzīvot nelabvēlīgus apstākļus. Sporas parasti veidojas pa vienai "mātes šūnā" un tiek sauktas par endosporām. Sporas ir ļoti izturīgas pret starojumu, ekstremālām temperatūrām, izžūšanu un citiem faktoriem, kas izraisa veģetatīvo šūnu nāvi.

Pavairošana. Baktērijas vairojas aseksuāli, sadalot "mātes šūnu" divās daļās. Pirms dalīšanās notiek DNS replikācija.

Reti baktērijām ir seksuāls process, kurā notiek ģenētiskā materiāla rekombinācija. Jāuzsver, ka baktērijas nekad neveido gametas, nesapludina šūnu saturu, bet notiek DNS pārnešana no donora šūnas uz recipienta šūnu. Ir trīs DNS pārnešanas veidi: konjugācija, transformācija, transdukcija.

- F-plazmīdas vienvirziena pārnešana no donora šūnas uz recipienta šūnu, saskaroties viena ar otru. Šajā gadījumā baktērijas savā starpā savieno īpašas F-pilas (F-fimbria), pa kuru kanāliem tiek pārnesti DNS fragmenti. Konjugāciju var iedalīt šādos posmos: 1) F-plazmīdas attīšana, 2) vienas no F-plazmīdas ķēdēm iekļūšana recipienta šūnā caur F-pill, 3) komplementāras ķēdes sintēze uz vienpavediena DNS šablona (notiek gan donora šūnā (F +), gan saņēmējā (F - recipientā).

Transformācija- vienvirziena DNS fragmentu pārnešana no donora šūnas uz recipienta šūnu, nesaskaroties vienam ar otru. Šajā gadījumā donora šūna vai nu “izsēj” no sevis nelielu DNS fragmentu, vai arī DNS nonāk vidē pēc šīs šūnas nāves. Jebkurā gadījumā DNS tiek aktīvi absorbēta saņēmēja šūnā un integrēta savā "hromosomā".

transdukcija- DNS fragmenta pārnešana no donora šūnas uz recipienta šūnu, izmantojot bakteriofāgus.

Vīrusi

Vīrusi sastāv no nukleīnskābes (DNS vai RNS) un olbaltumvielām, kas veido apvalku ap šo nukleīnskābi, t.i. ir nukleoproteīnu komplekss. Daži vīrusi satur lipīdus un ogļhidrātus. Vīrusi vienmēr satur viena veida nukleīnskābes, DNS vai RNS. Turklāt katra no nukleīnskābēm var būt gan vienpavedienu, gan divpavedienu, gan lineāra, gan apļveida.

Vīrusu izmērs ir 10-300 nm. Vīrusa forma: sfērisks, stieņveida, vītņveida, cilindrisks utt.

kapsīds- vīrusa apvalks, ko veido proteīna apakšvienības, kas sakrautas noteiktā veidā. Kapsīds aizsargā vīrusa nukleīnskābi no dažādām ietekmēm, nodrošina vīrusa nogulsnēšanos uz saimniekšūnas virsmas. Superkapsīds raksturīgi kompleksiem vīrusiem (HIV, gripas vīrusi, herpes). Rodas vīrusa izejas laikā no saimniekšūnas un ir modificēta saimniekšūnas kodola vai ārējās citoplazmatiskās membrānas daļa.

Ja vīruss atrodas saimniekšūnā, tad tas pastāv nukleīnskābes formā. Ja vīruss atrodas ārpus saimniekšūnas, tad tas ir nukleoproteīnu komplekss, un šo brīvo eksistences formu sauc virion. Vīrusi ir ļoti specifiski; viņi savai dzīves aktivitātei var izmantot stingri noteiktu saimnieku loku.

Vīrusa reprodukcijas ciklā var izdalīt šādus posmus.

1. Nogulsnēšanās uz saimniekšūnas virsmas.
2. Vīrusa iekļūšana saimniekšūnā (tie var iekļūt saimniekšūnā: a) "injekcijas veidā", b) izšķīdinot šūnu membrānu ar vīrusa fermentiem, c) endocitozi; Iekļūstot šūnā, vīruss pats kontrolē savu proteīnu sintezēšanas aparātu).
3. Vīrusa DNS iestrādāšana saimniekšūnas DNS (RNS saturošajos vīrusos pirms tam notiek reversā transkripcija - DNS sintēze uz RNS šablona).
4. Vīrusu RNS transkripcija.
5. Vīrusu proteīnu sintēze.
6. Vīrusu nukleīnskābju sintēze.
7. Pašsavienošanās un izeja no meitas vīrusu šūnas. Tad šūna vai nu nomirst, vai turpina pastāvēt un ražot jaunas vīrusu daļiņu paaudzes.

Cilvēka imūndeficīta vīruss galvenokārt inficē CD 4 limfocītus (helperus), uz kuru virsmas atrodas receptori, kas var saistīties ar HIV virsmas proteīnu. Turklāt HIV iekļūst centrālās nervu sistēmas šūnās, neiroglijā un zarnās. Cilvēka ķermeņa imūnsistēma zaudē savas aizsargājošās īpašības un nespēj pretoties dažādu infekciju patogēniem. Vidējais saslimušo dzīves ilgums ir 7-10 gadi.

Infekcijas avots ir tikai cilvēks – imūndeficīta vīrusa nesējs. AIDS tiek pārnests seksuāli, caur asinīm un audiem, kas satur imūndeficīta vīrusu, no mātes uz augli.

Iet uz lekcijas numur 8"Kodols. Hromosomas »

Iet uz lekcijas numur 10 Metabolisma jēdziens. Olbaltumvielu biosintēze"

Baktēriju struktūra ir labi pētīta, izmantojot elektronu mikroskopiju veselām šūnām un to īpaši plānām sekcijām. Baktēriju šūna sastāv no šūnas sienas, citoplazmas membrānas, citoplazmas ar ieslēgumiem un kodola, ko sauc par nukleoīdu. Ir papildu struktūras: kapsula, mikrokapsula, gļotas, flagellas, pili (1. att.); dažas baktērijas nelabvēlīgos apstākļos spēj veidot sporas.

šūnapvalki - spēcīga, elastīga struktūra, kas baktērijām piešķir noteiktu formu un kopā ar pamatā esošo citoplazmas membrānu “ierobežo” augsto osmotisko spiedienu baktēriju šūnā. Tas ir iesaistīts šūnu dalīšanās procesā un metabolītu transportēšanā. Biezākā šūnu siena grampozitīvās baktērijās (1. att.). Tātad, ja gramnegatīvo baktēriju šūnu sienas biezums ir aptuveni 15-20 nm, tad grampozitīvās baktērijās tas var sasniegt 50 nm vai vairāk. Grampozitīvo baktēriju šūnu siena satur nelielu daudzumu polisaharīdu, lipīdu, olbaltumvielu.

Šo baktēriju šūnu sienas galvenā sastāvdaļa ir daudzslāņu peptidoglikāns(mureīns, mukopeptīds), kas veido 40-90% no šūnas sienas masas.

Volutina mezosomu nukleoīds

Rīsi. 1. Baktēriju šūnas uzbūve.

Teihoīnskābes (no grieķu valodas. teichos- siena), kuru molekulas ir 8-50 glicerīna un ribitola atlieku ķēdes, kas savienotas ar fosfātu tiltiem. Baktēriju formu un spēku piešķir daudzslāņu peptidoglikāna stingrā šķiedraina struktūra ar šķērssaistītiem peptīdiem. Peptidoglikānu attēlo paralēlas glikāna molekulas, kas sastāv no atkārtotiem atlikumiem N-acetilglikozamīns un N-acetilmuramīnskābe, kas savienota ar P tipa glikozīdu saiti (1 -> 4).

Lizocīms, kas ir acetilmuramidāze, sarauj šīs saites. Glikāna molekulas ir saistītas ar krusteniskām peptīdu saitēm. Līdz ar to šī polimēra nosaukums - peptidoglikāns. Gramnegatīvo baktēriju peptidoglikāna peptīdu saites pamatā ir tetrapeptīdi, kas sastāv no mainīgiem L- Un D-aminoskābes.

Plkst E. coli peptīdu ķēdes ir savienotas viena ar otru caur D- vienas ķēdes alanīns un otras mezodiaminopimelskābe.

Peptidoglikāna peptīdu daļas sastāvs un struktūra gramnegatīvajās baktērijās ir stabila, atšķirībā no grampozitīvo baktēriju peptidoglikāna, kuru aminoskābes var atšķirties pēc sastāva un secības. Tetrapeptīdi šeit ir savienoti viens ar otru ar 5 glicīna atlikumu polipeptīdu ķēdēm. Grampozitīvās baktērijas bieži satur lizīnu, nevis mezodiaminopimelskābi. Fosfolipīds

Rīsi. 2. Grampozitīvo (gram +) un gramnegatīvo (gram ") baktēriju virsmas struktūru struktūra.

Glikāna elementi (acetilglikozamīns un acetilmuramīnskābe) un tetrapeptīdu aminoskābes (mezodiaminopimelīnskābe un L-glutamīnskābe, D-alanīns) ir baktēriju atšķirīga iezīme, jo tie un aminoskābju D-izomēri dzīvniekiem un cilvēkiem nav sastopami.

Gram-pozitīvo baktēriju spēja saglabāt genciānas violetu kombinācijā ar jodu (zili violeta baktēriju krāsa) Grama krāsošanas laikā ir saistīta ar daudzslāņu peptidoglikāna īpašību mijiedarboties ar krāsvielu. Turklāt turpmākā baktēriju uztriepes apstrāde ar spirtu izraisa peptidoglikāna poru sašaurināšanos un tādējādi krāsvielas aizturi šūnu sieniņā. Gramnegatīvās baktērijas pēc alkohola iedarbības zaudē krāsvielu, maina krāsu un kļūst sarkanas, apstrādājot ar fuksīnu. Tas ir saistīts ar mazāku peptidoglikāna daudzumu (5-10% no šūnas sienas masas).

Gramnegatīvo baktēriju šūnu siena satur ārējā membrāna, ar lipoproteīna palīdzību saistīts ar peptidoglikāna apakšējo slāni (2. att.). Ārējā membrāna ir viļņota trīsslāņu struktūra, kas līdzīga iekšējai membrānai, ko sauc par citoplazmatisku. Šo membrānu galvenā sastāvdaļa ir bimolekulārais (dubultais) lipīdu slānis.

Ārējā membrāna ir asimetriska mozaīkas struktūra, ko attēlo lipopolisaharīdi, fosfolipīdi un olbaltumvielas . Tās ārējā pusē ir lipopolisaharīds(LPS), sastāv no trim sastāvdaļām: lipīdu A, serdes daļa vai serde (lat. kodols- kodols) un 0-specifiska polisaharīdu ķēde, kas veidojas, atkārtojot oligosaharīdu sekvences.

Lipopolisaharīds ir piestiprināts ārējā membrānā ar lipīdu palīdzību A, nosakot LPS toksicitāti, identificēja tādēļ ar endotoksīnu. Baktēriju iznīcināšana ar antibiotikām izraisa lielu endotoksīna daudzumu izdalīšanos, kas pacientam var izraisīt endotoksisku šoku.

No lipīdiem A atkāpjas kodols jeb LPS galvenā daļa. LPS kodola konstantākā daļa ir ketodeoksioktonskābe (3-deoksi-g)-manno-2-oktulozonskābe). 0 -specifiska ķēde, kas stiepjas no LPS molekulas kodola daļas, nosaka serogrupa, serovars (baktēriju veids, kas noteikts, izmantojot imūnserumu) noteiktu baktēriju celmu. Tādējādi LPS jēdziens ir saistīts ar idejām par 0-antigēnu, ko var izmantot baktēriju diferencēšanai. Ģenētiskās izmaiņas var izraisīt izmaiņas komponentu biosintēzē LPS baktērijas un rezultātā L- veidlapas.

Matricas proteīniārējā membrāna iekļūst tajā tādā veidā, ka olbaltumvielu molekulas sauc porīns, robežojas ar hidrofilām porām, caur kurām ūdens un mazās molekulas ar relatīvā masa līdz 700. Starp ārējo un citoplazmas membrānu atrodas periplazmatiskā telpa jeb periplazma, kas satur fermentus. Ja tiek pārkāpta baktēriju šūnu sienas sintēze lizocīma, penicilīna, ķermeņa aizsargfaktoru un citu savienojumu ietekmē, veidojas šūnas ar mainītu (bieži sfērisku) formu: protoplasti - baktērijas, kurām pilnībā nav šūnu sienas; sferoplasti - baktērijas ar daļēji saglabātu šūnu sieniņu. Pēc šūnu sienas inhibitora noņemšanas šādas izmainītās baktērijas var mainīties, t.i. iegūt pilnvērtīgu šūnu sienu un atjaunot tās sākotnējo formu.

Sfero vai protoplasta tipa baktērijas, kuras antibiotiku vai citu faktoru ietekmē ir zaudējušas spēju sintezēt peptidoglikānu un spēj vairoties L-veida(no Listera institūta nosaukuma). L-formas var rasties arī mutāciju rezultātā. Tās ir osmotiski jutīgas, sfēriskas, dažāda izmēra kolbas formas šūnas, arī tās, kas iziet cauri baktēriju filtriem. Dažas L-veidojas (nestabila), noņemot faktoru, kas izraisīja izmaiņas baktērijās, var mainīties, "atgriežoties" pie sākotnējās baktēriju šūnas. L-formas var veidot daudzus infekcijas slimību patogēnus.

citoplazmas membrāna ultraplānu sekciju elektronu mikroskopijā tā ir trīsslāņu membrāna, kas ieskauj baktēriju citoplazmas ārējo daļu. Pēc struktūras tas ir līdzīgs dzīvnieku šūnu plazmalemmai un sastāv no dubultā lipīdu slāņa, galvenokārt fosfolipīdu ar iestrādātu virsmu un integrāliem proteīniem, kas it kā iekļūst caur membrānas struktūru. Dažas no tām ir caurlaides, kas iesaistītas vielu transportēšanā. Citoplazmatiskā membrāna ir dinamiska struktūra ar mobilām sastāvdaļām, tāpēc tā tiek pasniegta kā mobila šķidruma struktūra. Tas ir iesaistīts osmotiskā spiediena regulēšanā, vielu transportēšanā un šūnas enerģijas metabolismā (sakarā ar elektronu transportēšanas ķēdes enzīmiem, adenozīna trifosfatāzi utt.). Ar pārmērīgu augšanu (salīdzinājumā ar šūnu sienas augšanu) citoplazmas membrāna veido invaginācijas - invaginācijas sarežģīti savītu membrānu struktūru veidā, t.s. mezosomas. Tiek sauktas mazāk sarežģītas savītas struktūras intracitoplazmas membrānas. Mezosomu un intracitoplazmas membrānu loma nav pilnībā noskaidrota. Tiek pat ierosināts, ka tie ir artefakts, kas rodas pēc preparāta sagatavošanas (fiksācijas) elektronu mikroskopijai. Neskatoties uz to, tiek uzskatīts, ka citoplazmas membrānas atvasinājumi piedalās šūnu dalīšanās procesā, nodrošinot enerģiju šūnas sieniņas sintēzei, piedalās vielu sekrēcijā, sporu veidošanā, t.i. procesos ar augstu enerģijas patēriņu.

Citoplazma aizņem lielāko daļu baktēriju šūnas un sastāv no šķīstošiem proteīniem, ribonukleīnskābēm, ieslēgumiem un daudzām mazām granulām - ribosoma, atbildīgs par olbaltumvielu sintēzi (tulkošanu). Baktēriju ribosomu izmērs ir aptuveni 20 nm, un tām ir sedimentācijas koeficients 70. gadi, 3 atšķirība no 80^-ribosomām, kas raksturīgas eikariotu šūnām. Tāpēc dažas antibiotikas saistās ar baktēriju ribosomām un kavē baktēriju proteīnu sintēzi, neietekmējot olbaltumvielu sintēzi eikariotu šūnās. Baktēriju ribosomas var sadalīties divās apakšvienībās - 50S Un 30S . Citoplazmā ir dažādi ieslēgumi glikogēna granulu, polisaharīdu, poli-p-sviestskābes un polifosfātu (volutīna) veidā. Tie uzkrājas ar barības vielu pārpalikumu vidi un darbojas kā rezerves vielas uztura un enerģijas vajadzībām. Volutinam ir afinitāte pret pamata krāsvielām, tam ir metahromāzija un tas ir viegli nosakāms, izmantojot īpašas krāsošanas metodes. Volutīna graudu raksturīgais izkārtojums atklājas difterijas nūjiņā intensīvi iekrāsotu šūnas polu veidā.

Nukleoīds - kodola baktēriju ekvivalents. Tas atrodas baktēriju centrālajā zonā divpavedienu DNS veidā, noslēgts gredzenā un cieši saspiests kā bumba. Atšķirībā no eikariotiem baktēriju kodolam nav kodola apvalka, kodola un pamata proteīnu (histonu). Parasti baktēriju šūnā ir viena hromosoma, ko attēlo gredzenā noslēgta DNS molekula. Ja dalīšanās ir traucēta, tajā var būt 4 vai vairāk hromosomas. Nukleoīdu nosaka gaismas mikroskopā pēc krāsošanas ar DNS specifiskām metodēm: saskaņā ar Feulgen vai Romanovski-Giemsa. Uz īpaši plānu baktēriju sekciju elektronu difrakcijas modeļiem nukleoīdam ir gaismas zonu forma ar fibrilārām, pavedieniem līdzīgām DNS struktūrām, kas saistītas ar noteiktiem apgabaliem ar citoplazmas membrānu vai mezosomu, kas iesaistīta hromosomu replikācijā.

Papildus nukleoīdam, ko pārstāv viena hromosoma, baktēriju šūnā ir iedzimtības ekstrahromosomālie faktori - plazmīdas, kas ir kovalenti noslēgti DNS gredzeni.

Kapsula - gļotādas struktūra, kas biezāka par 0,2 mikroniem, cieši saistīta ar baktēriju šūnu sieniņu un ar skaidri definētām ārējām robežām. Kapsula ir atšķirama no patoloģiskā materiāla uztriepes-nospiedumos. Baktēriju tīrkultūrās kapsula veidojas retāk. To nosaka ar īpašām Burri-Gins krāsošanas metodēm, kas rada kapsulas vielu negatīvu kontrastu.

Parasti kapsula sastāv no polisaharīdiem (eksopolisaharīdiem), dažreiz polipeptīdiem, piemēram, Sibīrijas mēra baciļos. Kapsula ir hidrofila, tā novērš baktēriju fagocitozi.

Veidojas daudzas baktērijas mikrokapsula - gļotādas veidošanās, kuras biezums ir mazāks par 0,2 mikroniem, konstatēts tikai ar elektronu mikroskopiju. Jāatšķir no kapsulas gļotas - gļotādas eksopolisaharīdi, kuriem nav skaidras ārējās robežas. Gļotādas eksopolisaharīdi ir raksturīgi Pseudomonas aeruginosa mukoīdiem celmiem, kas bieži sastopami cistiskās fibrozes pacientu krēpās. Baktēriju eksopolisaharīdi ir iesaistīti adhēzijā (pielīp pie substrātiem), tos sauc arī glikokalikss. Papildus baktēriju veiktajai eksopolisaharīdu sintēzei ir vēl viens to veidošanās mehānisms: ekstracelulāro baktēriju enzīmu iedarbība uz disaharīdiem. Tā rezultātā veidojas dekstrāni un levāni. Kapsula un gļotas aizsargā baktērijas no bojājumiem un izžūšanas, jo, būdami hidrofilas, tās labi saista ūdeni un novērš makroorganisma un bakteriofāgu aizsargfaktoru darbību.

Flagella baktērijas nosaka baktēriju šūnas mobilitāti. Flagellas ir plāni pavedieni, kas cēlušies no citoplazmas membrānas, tie ir garāki par pašu šūnu (3. att.). Ziedi ir 12–20 nm biezi un 3–12 µm gari. Ziedu skaits dažādu sugu baktērijās atšķiras no viena (monotrich) vibrio cholerae līdz desmit un simtiem flagellas, kas stiepjas gar baktērijas perimetru (peri-trih) Escherichia coli, Proteus u.c. lophotrichous vienā šūnas galā ir karogs saišķis. amfitrihišūnas pretējos galos ir viens flagellum vai ziepju saišķis. Ziedi ir piestiprināti pie citoplazmas membrānas un šūnu sienas ar īpašiem diskiem. Flagellas sastāv no proteīna, ko sauc par flagellīnu. naT.flagellum- flagellum) ar antigēnu specifiskumu. Flagellina apakšvienības ir satītas. Ziedi tiek atklāti, izmantojot elektronu mikroskopiju preparātiem, kas izsmidzināti ar smagajiem metāliem, vai gaismas mikroskopā pēc apstrādes ar īpašām metodēm, kuru pamatā ir dažādu vielu kodināšana un adsorbcija, kā rezultātā palielinās flagellas biezums (piemēram, pēc sudraba).

Rīsi. 3. E. coli. Elektronu difrakcijas modelis (sagatavots V.S. Tyurin). 1 - flagella, 2 - villi, 3 - F-dzēra.

Villi jeb pili (fimbrija), - pavedienveida veidojumi (3. att.), tievāki un īsāki (3-10 nm x 0,3-10 µm) nekā flagellas. Pili stiepjas no šūnas virsmas un sastāv no pilīna proteīna. Viņiem ir antigēna aktivitāte. Starp piliem izceļas: pili, kas atbild par adhēziju, t.i. baktēriju pievienošanai skartajai šūnai (1. dzēriena tips vai vispārējais tips - kopējā pili) dzēra, atbild par uzturu, ūdens-sāls metabolismu; dzimumorgānu (F-dzēra), vai konjugācija pili (dzēra 2. tips). Vispārējā tipa pīļu ir daudz - vairāki simti vienā būrī. Dzimuma pili veido tā sauktās "vīriešu" donoru šūnas, kas satur transmisīvās plazmīdas. (F, R, Col). Parasti vienā šūnā tās ir 1-3. Dzimuma pili atšķirīga iezīme ir mijiedarbība ar īpašiem "vīrišķajiem" sfēriskiem bakteriofāgiem, kas intensīvi adsorbējas uz dzimuma pili.

strīds - savdabīga snaudošu firmicute baktēriju forma, t.i. baktērijas ar grampozitīvu šūnu sienas struktūru.

Sporas veidojas baktēriju pastāvēšanai nelabvēlīgos apstākļos (žāvēšana, barības vielu deficīts utt.). Šajā gadījumā vienas baktērijas iekšpusē veidojas viena spora. Sporu veidošanās veicina sugas saglabāšanos un nav vairošanās metode, kā tas ir sēnēs.

Dažkārt tiek sauktas aerobās sporas veidojošās baktērijas, kuru sporu izmērs nepārsniedz šūnas diametru baciļi. Sporas veidojošās anaerobās baktērijas, kurās sporu izmērs pārsniedz šūnas diametru, un tāpēc tās iegūst vārpstas formu, sauc. klostridijas(lat. klostridijs- vārpsta).

Process sporulācija(sporulācija) iziet vairākus posmus, kuru laikā daļa citoplazmas un hromosoma tiek atdalīta, ko ieskauj citoplazmas membrāna; veidojas prospora, tad veidojas daudzslāņu slikti caurlaidīgs apvalks. Sporulāciju pavada intensīvs prosporu patēriņš un pēc tam dipikolīnskābes un kalcija jonu sporu apvalks. Pēc visu struktūru veidošanās sporas iegūst termisko stabilitāti, kas ir saistīta ar kalcija dipikolināta klātbūtni. Sporulācija, sporu forma un atrašanās vieta šūnā (veģetatīvā) ir baktēriju sugas īpašība, kas ļauj tās atšķirt vienu no otras. Sporu forma var būt ovāla, sfēriska, atrašanās šūnā ir termināla, t.i. nūjas galā (stingumkrampju izraisītājs), apakšgalā - tuvāk nūjas galam (botulisma izraisītāji, gāzes gangrēna) un centrā (sibīrijas mēra bacilis).

Baktēriju šūnas obligātās un izvēles strukturālās sastāvdaļas, to funkcijas. Grampozitīvo un gramnegatīvo baktēriju šūnu sienas struktūras atšķirība. L-formas un nekultivējamās baktēriju formas

Baktērijas ir prokarioti un būtiski atšķiras no augu un dzīvnieku šūnām (eikariotiem). Tie pieder pie vienšūnu organismiem un sastāv no šūnas sienas, citoplazmas membrānas, citoplazmas, nukleoīda (baktēriju šūnas obligātās sastāvdaļas). Dažām baktērijām var būt flagellas, kapsulas, sporas (baktēriju šūnas izvēles sastāvdaļas).

Prokariotu šūnā struktūras, kas atrodas ārpus citoplazmas membrānas, sauc par virspusējām (šūnas siena, kapsula, flagellas, villi).

Šūnu siena ir svarīgs baktēriju šūnas struktūras elements, kas atrodas starp citoplazmas membrānu un kapsulu; nekapsulārajās baktērijās tas ir šūnas ārējais apvalks. Veic vairākas funkcijas: aizsargā baktērijas no osmotiskā šoka un citiem kaitīgiem faktoriem, nosaka to formu, piedalās vielmaiņā; daudzām patogēno baktēriju sugām tas ir toksisks, satur virsmas antigēnus, kā arī nes uz virsmas specifiskus fāgu receptorus. Baktēriju šūnu sieniņā ir poras, kas ir iesaistītas eksotoksīnu un citu baktēriju eksoproteīnu transportēšanā.

Baktēriju šūnas sienas galvenā sastāvdaļa ir peptidoglikāns jeb mureīns (lat. murus - siena), atbalsta polimērs, kam ir tīklveida struktūra un kas veido stingru (cietu) baktēriju šūnas ārējo rāmi. Peptidoglikānam ir galvenā ķēde (mugurkauls), kas sastāv no mainīgiem N-acetil-M-glikozamīna un N-acetilmuramīnskābes atlikumiem, kas savienoti ar 1,4-glikozīdu saitēm, identiskām tetrapeptīdu sānu ķēdēm, kas pievienotas N-acetilmuramīnskābes molekulām, un īsiem šķērsvirziena peptīdu ķēdes tiltiem, kas savieno polietilēna-muramīnskābes ķēdes.

Saskaņā ar tinctorial īpašībām visas baktērijas ir sadalītas divās grupās: grampozitīvās un gramnegatīvās. Grampozitīvās baktērijas stingri fiksē genciānas vijolītes un joda kompleksu, neizmaina krāsu ar etanolu un tāpēc neuztver papildu krāsvielu fuksīnu, paliekot iekrāsota purpursarkanā krāsā. Gramnegatīvās baktērijās šis komplekss tiek viegli izskalots no šūnas ar etanolu, un pēc papildu fuksīna lietošanas tās kļūst sarkanas. Dažās baktērijās pozitīvs Grama traips tiek novērots tikai aktīvās augšanas stadijā. Prokariotu spēju krāsoties pēc Grama metodes vai atkrāsot ar etanolu nosaka to šūnu sieniņas ķīmiskā sastāva un ultrastruktūras specifika. baktēriju hlamīdijas trahoma

Baktēriju L-formas ir baktēriju fenotipiskas modifikācijas jeb mutanti, kas daļēji vai pilnībā zaudējuši spēju sintezēt šūnu sienas peptidoglikānu. Tādējādi L-formas ir baktērijas, kuru šūnu siena ir bojāta. Tie veidojas L-transformējošo aģentu – antibiotiku (penicilīna, polimiksīna, bacitracīna, venkomicīna, streptomicīna), aminoskābju (glicīna, metionīna, leicīna u.c.), lizocīma enzīma, ultravioleto un rentgena staru ietekmē. Atšķirībā no protoplastiem un sferoplastiem, L-formām ir salīdzinoši augsta dzīvotspēja un izteikta spēja vairoties. Morfoloģisko un kultūras īpašību ziņā tās krasi atšķiras no sākotnējām baktērijām, kas ir saistīts ar šūnu sienas zudumu un vielmaiņas aktivitātes izmaiņām. L formas šūnām ir labi attīstīta intracitoplazmas membrānu sistēma un mielīnam līdzīgas struktūras. Šūnu sieniņas defekta dēļ tie ir osmotiski nestabili un tos var kultivēt tikai uz speciālām barotnēm ar augstu osmotisko spiedienu; tie iziet cauri baktēriju filtriem. Pastāv stabilas un nestabilas baktēriju L formas. Pirmajiem pilnībā nav stingras šūnu sienas; tās ļoti reti maina sākotnējās baktēriju formas. Pēdējiem var būt šūnu sienas elementi, kuros tie uzrāda līdzības ar sferoplastiem; ja nav faktora, kas izraisīja to veidošanos, tie atgriežas sākotnējās šūnās.

L-formu veidošanās procesu sauc par L-transformāciju vai L-indukciju. Gandrīz visu veidu baktērijām, tostarp patogēniem (brucelozes, tuberkulozes, listērijas u.c. izraisītājiem), piemīt L-transformācijas spēja.

Pievienotas L formas liela nozīme hronisku recidivējošu infekciju attīstībā, patogēnu pārnēsāšana, to ilgstoša noturība organismā. Infekcijas procesu, ko izraisa baktēriju L-formas, raksturo netipiskums, gaitas ilgums, slimības smagums, un tas ir grūti reaģējams uz ķīmijterapiju.

Kapsula ir gļotādas slānis, kas atrodas virs baktērijas šūnas sienas. Kapsulas viela ir skaidri norobežota no apkārtējās vides. Kapsula nav obligāta baktēriju šūnas struktūra: tās zudums neizraisa baktērijas nāvi.

Kapsulu viela sastāv no izteikti hidrofilām micellām, savukārt to ķīmiskais sastāvs ir ļoti daudzveidīgs. Lielākās daļas prokariotu kapsulu galvenās sastāvdaļas ir homo- vai heteropolisaharīdi (Entsrobacteria utt.). Dažām baciļu sugām kapsulas ir izgatavotas no polipeptīda.

Kapsulas nodrošina baktēriju izdzīvošanu, pasargājot tās no mehāniskiem bojājumiem, izžūšanas, inficēšanās ar fāgiem, toksiskām vielām, bet patogēnās formās - no makroorganisma aizsargspēku darbības: iekapsulētās šūnas ir vāji fagocitētas. Dažos baktēriju veidos, tostarp patogēnās, tas veicina šūnu piesaisti substrātam.

Flagella ir baktēriju kustības organellas, kuras attēlo plānas, garas, pavedienveida proteīna struktūras.

Flagellums sastāv no trim daļām: spirālveida pavediena, āķa un pamata korpusa. Āķis – izliekts proteīna cilindrs, kas darbojas kā elastīga saikne starp bazālo korpusu un stingro karogdziedzera pavedienu. Bāzes korpuss ir sarežģīta struktūra, kas sastāv no centrālā stieņa (ass) un gredzeniem.

Flagellas nav būtiskas baktēriju šūnas struktūras: pastāv baktēriju fāzes variācijas, kad tās atrodas vienā šūnu attīstības fāzē un nav citā.

Ziedu skaits un to atrašanās vieta baktērijās dažādi veidi nav vienādi, bet ir stabili vienai sugai. Atkarībā no tā tiek izdalītas šādas kažokādu baktēriju grupas: moiotrichous - baktērijas ar vienu polāro flagellum; amphitrichous - baktērijas ar diviem polāriem karogiem vai kam abos galos ir karogs saišķis; lophotrichous - baktērijas, kurām vienā šūnas galā ir karogs saišķis; peritrichous - baktērijas ar daudzām flagellām, kas atrodas šūnas sānos vai visā tās virsmā. Baktērijas, kurām nav flagellas, sauc par atrihiju.

Kā kustību orgāni, flagellas ir raksturīgas peldošām stieņveida un līkumotām baktēriju formām un tikai atsevišķos gadījumos ir sastopamas kokcīšos. Tie nodrošina efektīvu kustību šķidrā vidē un lēnāku kustību uz cietu pamatņu virsmas.

Pili (fimbria, villi) - taisni, plāni, dobi proteīna cilindri, kas stiepjas no baktēriju šūnas virsmas. Tos veido specifisks proteīns - pilīns, tie rodas no citoplazmas membrānas, ir atrodami mobilās un nekustīgās baktēriju formās un ir redzami tikai elektronu mikroskopā. Uz šūnas virsmas var būt no 1-2, 50-400 vai vairāk pili līdz vairākiem tūkstošiem.

Ir divas pilu klases: seksuālie (sekspili) un vispārēja tipa pili, ko biežāk sauc par fimbrijām. Vienai un tai pašai baktērijai var būt dažāda rakstura pili. Dzimuma pilieni parādās uz baktēriju virsmas konjugācijas procesā un darbojas kā organellas, caur kurām notiek ģenētiskā materiāla (DNS) pārnešana no donora uz saņēmēju.

Pili piedalās baktēriju adhēzijā aglomerātos, mikrobu piesaistē dažādiem substrātiem, tostarp šūnām (adhezīvā funkcija), metabolītu transportēšanā, kā arī veicina plēvju veidošanos uz šķidrās vides virsmas; izraisīt eritrocītu aglutināciju.

Citoplazmas membrāna (plazmolemma) ir baktēriju šūnu daļēji caurlaidīga lipoproteīnu struktūra, kas atdala citoplazmu no šūnas sienas. Tā ir būtiska šūnas polifunkcionāla sastāvdaļa. Citoplazmas membrānas iznīcināšana noved pie baktēriju šūnas nāves.

Citoplazmas membrāna ķīmiski ir proteīnu-lipīdu komplekss, kas sastāv no olbaltumvielām un lipīdiem. Lielāko daļu membrānu lipīdu pārstāv fosfolipīdi. Tas ir veidots no diviem monomolekulāriem proteīnu slāņiem, starp kuriem atrodas lipīdu slānis, kas sastāv no divām pareizi orientētu lipīdu molekulu rindām.

Citoplazmatiskā membrāna kalpo kā šūnas osmotiskā barjera, kontrolē barības vielu ieplūšanu šūnā un vielmaiņas produktu izdalīšanos uz āru, tā satur substrātam specifiskus permeāzes enzīmus, kas aktīvi selektīvi pārnes organiskās un neorganiskās molekulas.

Šūnu augšanas procesā citoplazmas membrāna veido daudzus invaginātus, kas veido membrānas intracitoplazmatiskās struktūras. Vietējos membrānas invaginātus sauc par mezosomām. Šīs struktūras labi izpaužas grampozitīvās baktērijās, sliktāk - gramnegatīvās un slikti - riketsijās un mikoplazmās.

Mezosomas, tāpat kā citoplazmas membrāna, ir baktēriju elpošanas aktivitātes centri, tāpēc tos dažreiz sauc par mitohondriju analogiem. Tomēr mezosomu nozīme vēl nav galīgi noskaidrota. Tie palielina membrānu darba virsmu, iespējams, pilda tikai strukturālu funkciju, sadalot baktēriju šūnu salīdzinoši atsevišķos nodalījumos, kas rada labvēlīgākus apstākļus fermentatīvo procesu norisei. Patogēnajās baktērijās tie nodrošina eksotoksīnu olbaltumvielu molekulu transportēšanu.

Citoplazma - baktērijas šūnas saturs, ko norobežo citoplazmas membrāna. Sastāv no citozola – viendabīgas frakcijas, kas ietver šķīstošās RNS sastāvdaļas, substrātu vielas, fermentus, vielmaiņas produktus un strukturālie elementi- ribosomas, intracitoplazmas membrānas, ieslēgumi un nukleoīds.

Ribosomas ir organellas, kas veic olbaltumvielu sintēzi. Tie sastāv no olbaltumvielām un RNS, kas kompleksā savienoti ar ūdeņraža un hidrofobām saitēm.

Baktēriju citoplazmā tiek konstatēti dažāda veida ieslēgumi. Tās var būt cietas, šķidras vai gāzveida, ar vai bez proteīna membrānas, un tās ir periodiski sastopamas. Ievērojama daļa no tiem ir rezerves barības vielas un šūnu vielmaiņas produkti. Rezerves barības vielas ir: polisaharīdi, lipīdi, polifosfāti, sēra nogulsnes uc No polisaharīda rakstura ieslēgumiem biežāk sastopams glikogēns un cietei līdzīga viela granulosa, kas kalpo kā oglekļa un enerģijas avots. Lipīdi uzkrājas šūnās tauku granulu un pilienu veidā. Mikobaktērijas uzkrāj vaskus kā rezerves vielas. Dažu spirilla un citu šūnās ir volutīna granulas, ko veido polifosfāti. Viņiem ir raksturīga metahromāzija: toluidīna zilā un metilēnzilā krāsa tos nokrāso purpursarkanā krāsā. Volutin granulas spēlē fosfātu noliktavas lomu. Ieslēgumi, ko ieskauj membrāna, ietver arī gāzu vakuolus jeb aerosomas, tās samazina šūnu īpatnējo masu un ir sastopamas ūdens prokariotos.

Nukleoīds ir prokariotu kodols. Tas sastāv no vienas divpavedienu DNS virknes, kas noslēgta gredzenā, ko uzskata par vienu baktēriju hromosomu jeb genoforu.

Prokariotu nukleoīds no pārējās šūnas nav norobežots ar membrānu – tam trūkst kodolmembrānas.

Nukleoīdu struktūrās ietilpst RNS polimerāze, pamata proteīni un nav histonu; hromosoma ir fiksēta uz citoplazmas membrānas, bet grampozitīvās baktērijās - uz mezosomas. Nukleoīdam nav mitotiskā aparāta, un meitas kodolu diverģenci nodrošina citoplazmas membrānas augšana.

Baktēriju kodols ir diferencēta struktūra. Atkarībā no šūnu attīstības stadijas nukleoīds var būt diskrēts (pārtraukts) un sastāv no atsevišķiem fragmentiem. Tas ir saistīts ar faktu, ka baktēriju šūnas sadalīšana laikā tiek veikta pēc DNS molekulas replikācijas cikla pabeigšanas un meitas hromosomu veidošanās.

Nukleoīds satur lielāko daļu baktēriju šūnas ģenētiskās informācijas.

Papildus nukleoīdam daudzu baktēriju šūnās ir atrasti ekstrahromosomu ģenētiskie elementi - plazmīdās, kuras attēlo mazas cirkulāras DNS molekulas, kas spēj autonomi replikēties.

Dažas baktērijas aktīvās augšanas perioda beigās spēj veidot sporas. Pirms tam notiek vides noplicināšanās ar barības vielām, pH izmaiņas un toksisku vielmaiņas produktu uzkrāšanās.

Autors ķīmiskais sastāvs atšķirība starp sporām un veģetatīvām šūnām ir tikai ķīmisko savienojumu kvantitatīvajā saturā. Sporas satur mazāk ūdens un vairāk lipīdu.

Sporu stāvoklī mikroorganismi ir vielmaiņas neaktīvi, iztur augstu temperatūru (140–150 °C), ķīmisko dezinfekcijas līdzekļu iedarbību un ilgstoši saglabājas vidē. Izturība pret paaugstināta temperatūra saistīta ar ļoti zemu ūdens saturu un augstu dipikolīnskābes saturu. Nokļūstot cilvēku un dzīvnieku ķermenī, sporas dīgst veģetatīvās šūnās. Sporas tiek iekrāsotas ar īpašu metodi, kas ietver sporu iepriekšēju uzsildīšanu, kā arī pakļaušanu koncentrētiem krāsvielu šķīdumiem augstā temperatūrā.

Daudzu veidu gramnegatīvām baktērijām, arī patogēnajām (Shigella, Salmonella, Vibrio cholerae u.c.), ir īpašs adaptīvs, ģenētiski regulēts stāvoklis, fizioloģiski līdzvērtīgs cistām, kurā tās var nonākt nelabvēlīgu apstākļu ietekmē un saglabāt dzīvotspēju līdz pat vairākiem gadiem. Šī stāvokļa galvenā iezīme ir tāda, ka šādas baktērijas nevairojas un tāpēc neveido kolonijas uz blīvas barotnes. Šādas nevairojošas, bet dzīvotspējīgas šūnas sauc par nekultivējamām baktēriju formām (NFB). NFB šūnām nekultivētā stāvoklī ir aktīvas vielmaiņas sistēmas, tostarp elektronu pārneses, olbaltumvielu un nukleīnskābju biosintēzes sistēmas un saglabā virulenci. Viņu šūnu membrānu viskozākas, šūnas parasti ir koku formā, tām ir ievērojami samazināts izmērs. NFB ir izturīgāki pret ārējā vide un tāpēc viņi tajā var izdzīvot ilgu laiku (piemēram, vibrio cholerae netīrā rezervuārā), saglabājot šī reģiona (rezervuāra) endēmisko stāvokli.

NFB noteikšanai tiek izmantotas molekulārās ģenētiskās metodes (DNS--DNS hibridizācija, CPR), kā arī vienkāršāka dzīvotspējīgo šūnu tiešās skaitīšanas metode.

Šiem nolūkiem var izmantot arī citoķīmiskās metodes (formazāna veidošanās) vai mikroautoradiogrāfiju. Ģenētiskie mehānismi, kas ir atbildīgi par baktēriju pāreju uz NS un to atgriešanos no tā, nav skaidri.

Baktērijas ir mikroskopiski vienšūnas organismi. Baktēriju šūnas struktūrai ir pazīmes, kas ir iemesls baktēriju atdalīšanai atsevišķā dzīvās pasaules valstībā.

šūnu membrānas

Lielākajai daļai baktēriju ir trīs čaumalas:

• šūnu membrānu;
• šūnapvalki;
• gļotādas kapsula.

Šūnas membrāna ir tiešā saskarē ar šūnas saturu – citoplazmu. Viņa ir tieva un mīksta.

Šūnu siena ir blīvs, biezāks apvalks. Tās funkcija ir aizsargāt un atbalstīt šūnu. Šūnas sieniņā un membrānā ir poras, caur kurām šūnā nonāk nepieciešamās vielas.

Daudzām baktērijām ir gļotādas kapsula, kas veic aizsargfunkciju un nodrošina pielipšanu dažādām virsmām.

TOP 4 rakstikas lasa kopā ar šo

Pateicoties gļotādai, streptokoki (baktēriju veids) pielīp pie zobiem un izraisa zobu bojāšanos.

Citoplazma

Citoplazma ir šūnas iekšpuse. 75% sastāv no ūdens. Citoplazmā ir ieslēgumi - tauku un glikogēna pilieni. Tās ir šūnas rezerves barības vielas.

Rīsi. 1. Baktēriju šūnas uzbūves shēma.

Nukleoīds

Nukleoīds nozīmē "kā kodols". Baktērijām nav īsta vai, kā saka, formas kodola. Tas nozīmē, ka tiem nav kodola apvalka un kodoltelpas, piemēram, sēņu, augu un dzīvnieku šūnām. DNS atrodas tieši citoplazmā.

DNS funkcijas:

• saglabā iedzimtības informāciju;
• īsteno šo informāciju, kontrolējot šāda veida baktērijām raksturīgo olbaltumvielu molekulu sintēzi.

Īsta kodola neesamība ir vissvarīgākā baktēriju šūnas iezīme.

Organellas

Atšķirībā no augu un dzīvnieku šūnām, baktērijām nav no membrānām veidotu organellu.

Bet baktēriju šūnu membrāna dažviet iekļūst citoplazmā, veidojot krokas, kuras sauc par mezosomām. Mezosoma ir iesaistīta šūnu reprodukcijā un enerģijas apmaiņā un it kā aizstāj membrānas organellus.

Vienīgā organelle, kas atrodama baktērijās, ir ribosoma. Tie ir mazi ķermeņi, kas atrodas citoplazmā un sintezē olbaltumvielas.

Daudzām baktērijām ir karogs, ar kuru tās pārvietojas šķidrā vidē.

Baktēriju šūnu formas

Baktēriju šūnu forma ir atšķirīga. Bumbiņas formā esošās baktērijas sauc par koku. Komata formā - vibrios. Stieņveida baktērijas ir baciļi. Spirilla izskatās kā viļņota līnija.

Rīsi. 2. Baktēriju šūnu formas.

Baktērijas var redzēt tikai mikroskopā. Vidējais šūnas izmērs ir 1-10 mikroni. Ir baktērijas, kuru garums ir līdz 100 mikroniem. (1 µm = 0,001 mm).

sporulācija

Kad rodas nelabvēlīgi apstākļi, baktēriju šūna nonāk neaktīvā stāvoklī, ko sauc par sporu. Strīda iemesli var būt:

• zema un augsta temperatūra;
• sausums;
• uztura trūkums;
• dzīvībai bīstamas vielas.

Pāreja notiek ātri, 18-20 stundu laikā, un šūna var būt sporu stāvoklī simtiem gadu. Kad tiek atjaunoti normāli apstākļi, baktērija izdīgst no sporas 4-5 stundu laikā un pāriet normālā dzīves režīmā.

Rīsi. 3. Sporu veidošanās shēma.

pavairošana

Baktērijas vairojas dalīšanās ceļā. Laiks no šūnas dzimšanas līdz tās dalīšanai ir 20-30 minūtes. Tāpēc baktērijas uz Zemes ir plaši izplatītas.

Ko mēs esam iemācījušies?

Mēs uzzinājām, ka kopumā baktēriju šūnas ir kā augu un dzīvnieku šūnas, tām ir membrāna, citoplazma, DNS. Galvenā atšķirība starp baktēriju šūnām ir izveidota kodola neesamība. Tāpēc baktērijas sauc par pirmskodola organismiem (prokariotiem).

Tēmu viktorīna

Ziņojuma novērtējums

Vidējais vērtējums: 4.1. Kopējais saņemto vērtējumu skaits: 528.