Nariši zgradbo bakterijske celice. Notranja struktura bakterij

Bakterijska celica je sestavljena iz celične stene, citoplazemske membrane, citoplazme z vključki in jedra, imenovanega nukleoid (slika 3.4). Obstajajo dodatne strukture: kapsula, mikrokapsula, sluz, flagela, pili. Nekatere bakterije v neugodnih pogojih lahko nastanejo spori.

riž. 3.4

celične stene. Celična stena gram-pozitivnih bakterij vsebuje majhno količino polisaharidov, lipidov, beljakovin. Glavna sestavina debele celične stene teh bakterij je večplastni peptidoglikan (murein, mukopeptid), ki predstavlja 40-90% mase celične stene (sl. 3.5, 3.7). Teihojske kisline (iz grš. teichos- zid).

riž. 3-5-

riž. 3.6.Fazno kontrastna mikroskopijaL- obrazci

Celična stena gram-negativnih bakterij vključuje zunanjo membrano, ki jo lipoprotein povezuje s spodnjo plastjo peptidoglikana. Na ultratankih delih bakterij ima zunanja membrana obliko valovite troslojne strukture, podobne notranji membrani, ki se imenuje citoplazemska (sl. 3.5,3.8). Glavna sestavina teh membran je bimolekularna (dvojna) plast lipidov. Notranja plast zunanje membrane je predstavljena s fosfolipidi, zunanja plast pa vsebuje lipopolisaharid. Lipopolisaharid zunanje membrane je sestavljen iz 3 fragmentov: lipid A - konzervativna struktura, skoraj enaka pri gram-negativnih bakterijah; jedro ali palica, del lubja (iz lat. jedro- jedro), relativno konzervativna struktura oligosaharidov (najbolj konstanten del jedra LPS je ketodeoksioktonska kislina); zelo variabilna O-specifična polisaharidna veriga, ki nastane s ponavljanjem identičnih oligosaharidnih zaporedij (0-antigen). Proteini v matriksu zunanje membrane jo prežemajo tako, da beljakovinske molekule, imenovane porin, mejijo na hidrofilne pore, skozi katere prehajajo voda in majhne hidrofilne molekule.

riž. 3-7Elektronski difrakcijski vzorec tankega dela celice listerije- listerijamonocytogenes(po A. A. Avakyan, L. N. Kats. I. B. Pavlova). Citoplazemska membrana, mezosom in nukleoid so dobro izraženi v obliki svetlih con s fibrilarnimi, filamentnimi strukturami DNK; celična stena - debela, značilna za gram-pozitivne bakterije

riž. 3.8. Elektronski difrakcijski vzorec ultratankega dela celice Brucella (Brucelamelitensis). Po A. A. Avakjanu, L. N. Katsu, I. B. Pavlovi.

Nukleoid ima videz svetlih con s fibrilarnimi, nitastimi strukturami DNA; celična stena - tanka, značilna za gramnegativne bakterije

Med zunanjo in citoplazemsko membrano je periplazemski prostor ali periplazma, ki vsebuje encime (proteaze, lipaze, fosfataze, nukleaze, beta-laktamaze) in komponente transportnih sistemov.
V primeru kršitve sinteze bakterijske celične stene pod vplivom lizocima, penicilina, zaščitnih dejavnikov telesa nastanejo celice s spremenjeno (pogosto sferično) obliko: protoplasti - bakterije popolnoma brez celične stene; sferoplasti so bakterije z delno ohranjeno celično steno. Bakterije sfero- ali protoplastnega tipa, ki so pod vplivom antibiotikov ali drugih dejavnikov izgubile sposobnost sintetiziranja peptidoglikana in se lahko razmnožujejo, imenujemo L-oblike (slika 3.b). Nekatere L-oblike (nestabilne), ko se odstrani dejavnik, ki je povzročil spremembe v bakteriji, se lahko obrnejo in se "vrnejo" v prvotno bakterijsko celico.

citoplazmatsko membrano z elektronsko mikroskopijo ultratankih rezov je troslojna membrana (2 temni plasti debeline 2,5 nm sta ločeni s svetlo - vmesno). Po strukturi je podoben plazmalemi živalskih celic in je sestavljen iz dvojne plasti fosfolipidov z vdelanimi površinskimi in integralnimi beljakovinami, kot da prodirajo skozi strukturo membrane. S prekomerno rastjo (v primerjavi z rastjo celične stene) citoplazemska membrana tvori invaginate - invaginacije v obliki kompleksno zvitih membranskih struktur, imenovanih mezosomi (slika 3.7). Manj kompleksne zvite strukture imenujemo intracitoplazmatske membrane.
Citoplazma je sestavljena iz topnih beljakovin, ribonukleinskih kislin, vključkov in številnih majhnih zrnc - ribosomov, odgovornih za sintezo (prevajanje) beljakovin. Bakterijski ribosomi so veliki približno 20 nm in imajo sedimentacijski koeficient 70S, v nasprotju z ribosomi EOB, ki so značilni za evkariontske celice. Ribosomska RNA (rRNA) so konzervativni elementi bakterij ("molekularna ura" evolucije). 16S rRNA je del male podenote ribosomov, 23S rRNA pa del velike podenote ribosomov. Študija 16S rRNA je osnova genske sistematike, ki omogoča oceno stopnje sorodnosti organizmov. V citoplazmi so različni vključki v obliki glikogenskih granul, polisaharidov, beta-hidroksimaslene kisline in polifosfatov (volutin). So rezervne snovi za prehrano in energijske potrebe bakterij. Volyutin ima afiniteto do osnovnih barvil in se zlahka zazna s posebnimi metodami obarvanja (na primer po Neisserju) v obliki metakromatskih granul. Značilna razporeditev zrnc v lutinu je razkrita pri bacilu davice v obliki intenzivno obarvanih polov celice (slika 3.87).

riž. 3-9 a

riž. 3-9 b. Bris čiste kultureKlebsiellapneumoniae, Barvanje Burri-Gypsum. Vidne kapsule - svetlobni halosi okoli paličastih bakterij

riž. 3.10.Flagella in pili Escherichia coli. Elektronski difrakcijski vzorec bakterije, deponirane s platinsko-paladijevo zlitino. Priprava V. S. Tyurina

Nukleoid je enakovredno jedru v bakterijah. Nahaja se v osrednjem območju bakterije v obliki dvoverižne DNA, sklenjene v obroč in tesno stisnjene kot kroglica (sl. 3.4, 3.7 in 3.8). Jedro bakterij za razliko od evkariontov nima jedrske membrane, nukleola in bazičnih beljakovin (histonov). Ponavadi v
Bakterijska celica vsebuje en kromosom, ki ga predstavlja molekula DNA, zaprta v obroč. Poleg nukleoida, ki ga predstavlja en kromosom, bakterijska celica vsebuje ekstrakromosomske dejavnike dednosti v obliki kovalentno zaprtih obročev DNK - tako imenovane plazmide (glej sliko 3.4).

Kapsula, mikrokapsula, sluz. Kapsula - sluznica, debela več kot 0,2 mikrona, trdno povezana s celično steno bakterije in ima jasno določene zunanje meje. Kapsula je razločljiva v brisih-odtisih patološkega materiala (glej sliko 3.9a). V čistih kulturah bakterij se kapsula tvori manj pogosto. Zaznamo ga s posebnimi metodami barvanja razmazov (na primer po Burri-Ginsu), ki ustvarjajo negativen kontrast snovi kapsule: črnilo tvori temno ozadje okoli kapsule (glej sliko 3.9b).
Kapsulo sestavljajo polisaharidi (eksopolisaharidi), včasih polipeptidi; na primer pri bacilu antraksa je sestavljen iz polimerov D-glutaminske kisline. Kapsula je hidrofilna in preprečuje fagocitozo bakterij. Kapsula je antigenska: protitelesa proti kapsuli povzročijo njeno povečanje (reakcija nabrekanja kapsule).

Nastane veliko bakterij mikrokapsula - tvorba sluznice z debelino manj kot 0,2 mikrona, odkrita le z elektronsko mikroskopijo. Sluz je treba razlikovati od kapsule - mukoidnih eksopolisaharidov, ki nimajo jasnih meja. Sluz je topen v vodi. Pri adheziji (lepljenju na podlago) sodelujejo bakterijski eksopolisaharidi, imenujemo jih tudi glikokaliks. Poleg sinteze eksopolisaharidov s strani bakterij obstaja še en mehanizem za njihov nastanek: z delovanjem zunajceličnih bakterijskih encimov na disaharide. Posledično nastanejo dekstrani in levani.

Flagella bakterije določajo mobilnost bakterijske celice. Flagele so tanke nitke, ki izvirajo iz citoplazemske membrane in so daljše od same celice (slika 3.10). Bički so debeli 12–20 nm in dolgi 3–15 µm. Sestavljeni so iz 3 delov: spiralne niti, kaveljčka in bazalnega telesa, ki vsebuje paličico s posebnimi diski (1 par diskov za gram-pozitivne in 2 para diskov za gram-negativne bakterije). Diski bičkov so pritrjeni na citoplazmatsko membrano in celično steno. To ustvarja učinek električnega motorja z motorno palico, ki vrti biček. Flagele so sestavljene iz beljakovine, imenovane flagelin. flagellum- flagellum), ki je H-antigen. Podenote flagelina so zvite. Število bičkov pri bakterijah različnih vrst se razlikuje od enega (monotrich) pri Vibrio cholerae do deset ali več sto bičkov, ki segajo vzdolž oboda bakterije (peritrih) pri Escherichia coli, Proteus itd.

riž. 3.11.Elektronogram ultratankega dela bacila tetanusa(Clostridiumtetani) v vegetativni celici bakterije nastane terminalna trosa z večplastno membrano. (Po A. A. Avakyanu, L. N. Katsu, I. B. Pavlovi)

Lophothrichous imajo na enem koncu celice snop flagel. Amphitrichous ima en flagellum ali snop bičkov na nasprotnih koncih celice.

Pili (fimbrije, resice) - nitaste tvorbe, tanjše in krajše (3-10 nm x 0,3-10 mikronov) kot flagele. Pili segajo od celične površine in so sestavljeni iz proteina pilina, ki ima antigensko delovanje. Obstajajo pili, ki so odgovorni za adhezijo, to je za pritrditev bakterij na prizadeto celico, ter pili, ki so odgovorni za prehrano, vodno-solno presnovo in spolne (F-pili) oziroma konjugacijske pile. Pijače je veliko - več sto na kletko.

Vendar pa so običajno 1-3 spolni pili na celico: tvorijo jih tako imenovane "moške" donorske celice, ki vsebujejo transmisivne plazmide (F-, R-, Col-plazmidi). Posebnost spolni pili je interakcija s posebnimi "moškimi" sferičnimi bakteriofagi, ki se intenzivno adsorbirajo na spolnem pilu (slika 3.10).

polemika - svojevrstna oblika spečih firmikutnih bakterij, tj. bakterije z gram-pozitivno strukturo celične stene. polemika nastanejo v neugodnih pogojih za obstoj bakterij (sušenje, pomanjkanje hranil itd.). Znotraj bakterijske celice nastane ena trosa (endospora). Tvorba trosov prispeva k ohranjanju vrste in ni način razmnoževanja, kot pri gobah. bakterije, ki tvorijo spore rodu Bacillus imajo trose, ki ne presegajo premera celice. Bakterije, katerih velikost spor presega premer celice, se imenujejo klostridije, na primer bakterije iz rodu Clostridium (lat. Clostridium- vreteno). Spore so kislinsko odporne, zato so rdeče obarvane po metodi Aujeszkega ali po metodi Ziehl-Nielsena, vegetativna celica pa je modra (glej sliko 3.2, bacili, klostridije).
Oblika spora je lahko ovalna, sferična; lokacija v celici je terminalna, to je na koncu palice (pri povzročitelju tetanusa), subterminalna - bližje koncu palice (pri povzročiteljih botulizma, plinske gangrene) in osrednja (pri povzročitelju tetanusa). bacil antraksa). Spore trajajo dolgo časa zaradi prisotnosti večplastne lupine (slika 3.11), kalcijevega dipikolinata, nizke vsebnosti vode in počasnih presnovnih procesov. Pod ugodnimi pogoji spore kalijo skozi 3 zaporedne stopnje: aktivacija, iniciacija, kalitev.

Prokarionti vključujejo arhebakterije, bakterije in modrozelene alge. prokariontov- enocelični organizmi, ki nimajo strukturno oblikovanega jedra, membranskih organelov in mitoze.

Dimenzije - od 1 do 15 mikronov. Osnovne oblike: 1) koki (sferični), 2) bacili (paličasti), 3) vibriji (ukrivljeni v obliki vejice), 4) spirila in spirohete (spiralno zvite).

1 - koki; 2 - bacili; 3 - vibrioni; 4-7 - spirila in spirohete.

1 - rana citoplazemske membrane; 2 - celična stena; 3 - sluzna kapsula; 4 - citoplazma; 5 - kromosomska DNA; 6 - ribosomi; 7 - meso-soma; 8 - fotosintetične membranske rane; 9 - vključitev; 10 - burn-tiki; 11 - pitje.

Bakterijska celica je obdana z membrano. Notranji sloj membrane predstavlja citoplazemska membrana (1), nad katero je celična stena (2); nad celično steno je pri mnogih bakterijah sluzna ovojnica (3). Zgradba in funkcije citoplazemske membrane evkariontskih in prokariontskih celic se ne razlikujejo. Membrana lahko tvori gube, imenovane mezosomi(7). Lahko imajo drugačno obliko (v obliki vrečke, cevaste, lamelne itd.).

Encimi se nahajajo na površini mezosomov. Celična stena je debela, gosta, toga, sestavljena iz mureina(glavna komponenta) in drugi organska snov. Murein je redna mreža vzporednih polisaharidnih verig, povezanih s kratkimi beljakovinskimi verigami. Bakterije so razvrščene glede na zgradbo celične stene. gram-pozitiven(obarvan po Gramu) in gram negativen(nebarvano). Pri gramnegativnih bakterijah je stena tanjša, bolj zapletena, nad mureinsko plastjo na zunanji strani je plast lipidov. Notranji prostor je zapolnjen s citoplazmo (4).

Genetski material predstavljajo krožne molekule DNA. Te DNK lahko pogojno razdelimo na "kromosomske" in plazmidne. »Kromosomska« DNA (5) je ena, pritrjena na membrano, vsebuje več tisoč genov, za razliko od evkariontske kromosomske DNA ni linearna, ni povezana z beljakovinami. Območje, v katerem se ta DNK nahaja, se imenuje nukleoid. Plazmidi zunajkromosomski genetski elementi. So majhne krožne DNA, niso povezane z beljakovinami, niso pritrjene na membrano, vsebujejo majhno število genov. Število plazmidov je lahko različno. Najbolj raziskani plazmidi so tisti, ki nosijo informacijo o odpornosti na zdravila (R-faktor) in so vključeni v spolni proces (F-faktor). Imenuje se plazmid, ki se lahko poveže s kromosomom epizom.

V bakterijski celici so odsotni vsi membranski organeli, značilni za evkariontsko celico (mitohondriji, plastidi, ER, Golgijev aparat, lizosomi).

V citoplazmi bakterij so ribosomi tipa 70S (6) in vključki (9). Običajno so ribosomi sestavljeni v polisome. Vsak ribosom je sestavljen iz majhne (30S) in velike podenote (50S). Naloga ribosomov je sestaviti polipeptidno verigo. Vključke lahko predstavljajo grudice škroba, glikogena, volutina, lipidnih kapljic.

Številne bakterije imajo flagella(10) in pili (fimbrije)(enajst). Flagele niso omejene z membrano, imajo valovito obliko in so sestavljene iz sferičnih podenot proteina flagellina. Te podenote so razporejene v spiralo in tvorijo votel valj s premerom 10–20 nm. Prokariontski flagelum po svoji strukturi spominja na enega od mikrotubulov evkariontskega bička. Število in razporeditev bičkov se lahko razlikujeta. Pili so ravne nitaste strukture na površini bakterij. So tanjši in krajši od bičkov. So kratki votli valji beljakovine pilin. Pili služijo za pritrjevanje bakterij na podlago in med seboj. Med konjugacijo nastanejo posebni F-pili, preko katerih se genetski material prenaša iz ene bakterijske celice v drugo.

sporulacija bakterije znajo izkusiti neugodne razmere. Spore se običajno tvorijo ena za drugo znotraj "matinske celice" in se imenujejo endospore. Spore so zelo odporne na sevanje, ekstremne temperature, izsušitev in druge dejavnike, ki povzročajo vegetativno odmiranje celic.

Razmnoževanje. Bakterije se razmnožujejo nespolno z delitvijo "matične celice" na dvoje. Pred delitvijo pride do replikacije DNK.

Redko imajo bakterije spolni proces, pri katerem pride do rekombinacije genskega materiala. Pri tem je treba poudariti, da bakterije nikoli ne tvorijo gamet, ne združujejo vsebine celice, temveč poteka prenos DNK iz celice darovalca v celico prejemnico. Obstajajo trije načini prenosa DNK: konjugacija, transformacija, transdukcija.

- enosmerni prenos F-plazmida iz donorske celice v prejemno celico v medsebojnem stiku. V tem primeru so bakterije med seboj povezane s posebnimi F-pilami (F-fimbria), po katerih kanalih se prenašajo fragmenti DNA. Konjugacijo lahko razdelimo na naslednje stopnje: 1) odvijanje F-plazmida, 2) prodiranje ene od verig F-plazmida v prejemno celico skozi F-pilulo, 3) sinteza komplementarne verige na enoverižni DNA. šablona (pojavlja se tako v celici darovalca (F +) kot v celici prejemnika (F -)).

Preoblikovanje- enosmerni prenos fragmentov DNA iz donorske celice v prejemno celico, ki niso v stiku drug z drugim. V tem primeru donorska celica bodisi "zaseje" majhen fragment DNK iz sebe ali pa DNK vstopi v okolje po smrti te celice. V vsakem primeru DNK aktivno absorbira prejemna celica in jo integrira v lasten "kromosom".

transdukcija- prenos fragmenta DNA iz donorske celice v prejemno celico s pomočjo bakteriofagov.

Virusi

Virusi so sestavljeni iz nukleinske kisline (DNA ali RNA) in beljakovin, ki tvorijo ovoj okoli te nukleinske kisline, tj. so nukleoproteinski kompleks. Nekateri virusi vsebujejo lipide in ogljikove hidrate. Virusi vedno vsebujejo eno vrsto nukleinske kisline, DNK ali RNK. Poleg tega je lahko vsaka od nukleinskih kislin tako enoverižna kot dvoverižna, tako linearna kot krožna.

Velikost virusov je 10-300 nm. Oblika virusa: sferične, paličaste, nitaste, cilindrične itd.

kapsida- lupina virusa, ki jo tvorijo beljakovinske podenote, zložene na določen način. Kapsida ščiti nukleinsko kislino virusa pred različnimi vplivi, zagotavlja odlaganje virusa na površini gostiteljske celice. Superkapsid značilnost kompleksnih virusov (HIV, virusi influence, herpes). Nastane med izstopom virusa iz gostiteljske celice in je spremenjen del jedrske ali zunanje citoplazemske membrane gostiteljske celice.

Če je virus znotraj gostiteljske celice, potem obstaja v obliki nukleinske kisline. Če je virus zunaj gostiteljske celice, potem gre za nukleoproteinski kompleks in to prosto obliko obstoja imenujemo virion. Virusi so zelo specifični; za svojo življenjsko dejavnost lahko uporabljajo strogo določen krog gostiteljev.

V ciklu razmnoževanja virusa lahko ločimo naslednje faze.

1. Odlaganje na površini gostiteljske celice.
2. Prodor virusa v gostiteljsko celico (lahko pridejo v gostiteljsko celico z: a) »injiciranjem«, b) raztapljanjem celične membrane z virusnimi encimi, c) endocitozo; Ko virus vstopi v celico, prenese svoj aparat za sintezo beljakovin pod lasten nadzor).
3. Vdelava virusne DNA v DNA gostiteljske celice (pri virusih, ki vsebujejo RNA, se pred tem pojavi reverzna transkripcija - sinteza DNA na predlogi RNA).
4. Transkripcija virusne RNA.
5. Sinteza virusnih proteinov.
6. Sinteza virusnih nukleinskih kislin.
7. Samosestavljanje in izhod iz celice hčerinskih virusov. Nato celica odmre ali pa še naprej obstaja in proizvaja nove generacije virusnih delcev.

Virus humane imunske pomanjkljivosti okuži predvsem limfocite CD 4 (pomočnike), na površini katerih so receptorji, ki se lahko vežejo na površinski protein HIV. Poleg tega HIV prodre v celice centralnega živčnega sistema, nevroglije in črevesja. Imunski sistem človeškega telesa izgubi svoje zaščitne lastnosti in se ne more upreti povzročiteljem različnih okužb. Povprečna pričakovana življenjska doba okužene osebe je 7-10 let.

Vir okužbe je le oseba - nosilec virusa imunske pomanjkljivosti. AIDS se prenaša spolno, prek krvi in ​​tkiv, ki vsebujejo virus imunske pomanjkljivosti, z matere na plod.

Pojdi do predavanja številka 8"Jedro. kromosomi»

Pojdi do predavanja številka 10 Koncept metabolizma. Biosinteza beljakovin"

Struktura bakterij je dobro raziskana z elektronsko mikroskopijo celih celic in njihovih ultratankih rezov. Bakterijska celica je sestavljena iz celične stene, citoplazemske membrane, citoplazme z vključki in jedra, imenovanega nukleoid. Obstajajo dodatne strukture: kapsula, mikrokapsula, sluz, flagela, pili (slika 1); nekatere bakterije v neugodnih razmerah lahko tvorijo spore.

celične stene - močna, elastična struktura, ki daje bakteriji določeno obliko in skupaj s spodaj ležečo citoplazmatsko membrano »zadržuje« visok osmotski tlak v bakterijski celici. Sodeluje pri procesu celične delitve in transportu metabolitov. Najdebelejša celična stena pri gram-pozitivnih bakterijah (slika 1). Torej, če je debelina celične stene gram-negativnih bakterij približno 15-20 nm, potem lahko pri gram-pozitivnih bakterijah doseže 50 nm ali več. Celična stena gram-pozitivnih bakterij vsebuje majhno količino polisaharidov, lipidov, beljakovin.

Glavna sestavina celične stene teh bakterij je večplastna peptidoglikan(murein, mukopeptid), ki predstavlja 40-90% mase celične stene.

Volyutin mezosomski nukleoid

riž. 1. Zgradba bakterijske celice.

Teihojske kisline (iz grš. teichos- stena), katerih molekule so verige 8-50 ostankov glicerola in ribitola, povezanih s fosfatnimi mostovi. Obliko in moč bakterije daje toga vlaknasta struktura večplastnega peptidoglikana s premreženimi peptidi. Peptidoglikan predstavljajo vzporedne molekule glikana, sestavljene iz ponavljajočih se ostankov n-acetilglukozamin in n-acetilmuramska kislina, povezana z glikozidno vezjo tipa P (1 -> 4).

Lizocim, ki je acetilmuramidaza, pretrga te vezi. Molekule glikana so povezane z navzkrižnimi peptidnimi vezmi. Od tod tudi ime tega polimera - peptidoglikan. Osnova peptidne vezi peptidoglikana gramnegativnih bakterij so tetrapeptidi, sestavljeni iz izmeničnih L- in D-amino kisline.

pri E. coli peptidne verige so med seboj povezane preko D- alanin ene verige in mezodiaminopimelična kislina druge.

Sestava in struktura peptidnega dela peptidoglikana v gram-negativnih bakterijah sta stabilni, v nasprotju s peptidoglikanom gram-pozitivnih bakterij, katerih aminokisline se lahko razlikujejo po sestavi in ​​zaporedju. Tetrapeptidi so tukaj med seboj povezani s polipeptidnimi verigami 5 ostankov glicina. Gram-pozitivne bakterije pogosto vsebujejo lizin namesto mezodiaminopimelične kisline. Fosfolipid

riž. 2. Struktura površinskih struktur gram-pozitivnih (gram +) in gram-negativnih (gram ") bakterij.

Glikanski elementi (acetilglukozamin in acetilmuramska kislina) in tetrapeptidne aminokisline (mezodiaminopimelična in L-glutaminska kislina, D-alanin) so značilna lastnost bakterij, saj jih in D-izomerov aminokislin ni pri živalih in ljudeh.

Sposobnost gram-pozitivnih bakterij, da zadržijo encijan vijolično v kombinaciji z jodom (modro-vijolična barva bakterij) med obarvanjem po Gramu, je povezana z lastnostjo večplastnega peptidoglikana za interakcijo z barvilom. Poleg tega naknadna obdelava brisa bakterij z alkoholom povzroči zoženje por v peptidoglikanu in s tem zadrževanje barvila v celični steni. Gramnegativne bakterije po izpostavitvi alkoholu izgubijo barvilo, se obarvajo in ob obdelavi s fuksinom pordečijo. To je posledica manjše količine peptidoglikana (5-10% mase celične stene).

Celična stena gramnegativnih bakterij vsebuje zunanja membrana, povezan s pomočjo lipoproteina s spodnjo plastjo peptidoglikana (slika 2). Zunanja membrana je valovita troslojna struktura, podobna notranji membrani, ki se imenuje citoplazemska. Glavna sestavina teh membran je bimolekularna (dvojna) plast lipidov.

Zunanja membrana je asimetrična mozaična struktura, ki jo predstavlja lipopolisaharidi, fosfolipidi in proteini . Na zunanji strani je lipopolisaharid(LPS), sestavljen iz treh komponent: lipida A, jedrni del ali jedro (lat. jedro- jedro) in 0-specifično polisaharidno verigo, ki jo tvorijo ponavljajoče se oligosaharidne sekvence.

Lipopolisaharid je v zunanjo membrano zasidran z lipidom A, določanje toksičnosti LPS, ugotovljeno torej z endotoksinom. Uničenje bakterij z antibiotiki povzroči sproščanje velikih količin endotoksina, kar lahko povzroči endotoksični šok pri bolniku.

Od lipidov A jedro ali jedrni del LPS odide. Najbolj stalni del jedra LPS je ketodeoksioktonska kislina (3-deoksi-g)-mano-2-oktulozonska kislina). 0 -specifična veriga, ki sega od jedrnega dela molekule LPS, določa seroskupina, serovar (vrsta bakterij, odkrita z uporabo imunskega seruma) določen sev bakterij. Tako je koncept LPS povezan z idejami o 0-antigenu, ki se lahko uporablja za razlikovanje bakterij. Genetske spremembe lahko povzročijo spremembe v biosintezi komponent LPS bakterije in posledično L- obrazci.

Matrični proteini zunanja membrana prodre vanjo tako, da molekule beljakovin, imenovane porin, mejijo na hidrofilne pore, skozi katere prehajajo voda in majhne molekule z relativno maso do 700. Med zunanjo in citoplazemsko membrano je periplazemski prostor ali periplazma, ki vsebuje encime. V primeru kršitve sinteze bakterijske celične stene pod vplivom lizocima, penicilina, zaščitnih dejavnikov telesa in drugih spojin nastanejo celice s spremenjeno (pogosto sferično) obliko: protoplasti - bakterije popolnoma brez celične stene; sferoplasti - bakterije z delno ohranjeno celično steno. Po odstranitvi inhibitorja celične stene se tako spremenjene bakterije lahko obrnejo, tj. pridobiti polno celično steno in obnoviti prvotno obliko.

Bakterije sfero- ali protoplastnega tipa, ki so pod vplivom antibiotikov ali drugih dejavnikov izgubile sposobnost sintetiziranja peptidoglikana in se lahko razmnožujejo, imenujemo V obliki črke L(iz imena Inštituta Lister). L-oblike lahko nastanejo tudi kot posledica mutacij. So osmotsko občutljive sferične celice v obliki bučke različnih velikosti, vključno s tistimi, ki prehajajo skozi bakterijske filtre. nekaj L-oblike (nestabilne) po odstranitvi dejavnika, ki je povzročil spremembe v bakteriji, se lahko obrnejo in se "vrnejo" v prvotno bakterijsko celico. L-oblike lahko tvorijo številni povzročitelji nalezljivih bolezni.

citoplazmatsko membrano pri elektronski mikroskopiji ultratankih rezov gre za troslojno membrano, ki obdaja zunanji del bakterijske citoplazme. Po strukturi je podobna plazmalemi živalskih celic in je sestavljena iz dvojne plasti lipidov, predvsem fosfolipidov z vdelanimi površinskimi in integralnimi beljakovinami, kot da prodirajo skozi strukturo membrane. Nekateri od njih so permeaze, ki sodelujejo pri transportu snovi. Citoplazemska membrana je dinamična struktura z mobilnimi komponentami, zato jo predstavljamo kot gibljivo fluidno strukturo. Sodeluje pri uravnavanju osmotskega tlaka, transportu snovi in ​​energijskem metabolizmu celice (zaradi encimov transportne verige elektronov, adenozin trifosfataze itd.). S prekomerno rastjo (v primerjavi z rastjo celične stene) citoplazemska membrana tvori invaginate – invaginacije v obliki kompleksno zavitih membranskih struktur, t.i. mezosomi. Manj zapletene zvite strukture se imenujejo intracitoplazemske membrane. Vloga mezosomov in intracitoplazmatskih membran ni povsem pojasnjena. Predvideva se celo, da so artefakt, ki nastane po pripravi (fiksaciji) preparata za elektronsko mikroskopijo. Kljub temu se domneva, da so derivati ​​citoplazemske membrane vključeni v celično delitev, zagotavljajo energijo za sintezo celične stene, sodelujejo pri izločanju snovi, tvorbi spor, tj. v procesih z visoko porabo energije.

citoplazma zavzema večino bakterijske celice in je sestavljena iz topnih beljakovin, ribonukleinskih kislin, vključkov in številnih majhnih zrnc - ribosom, odgovoren za sintezo (prevajanje) beljakovin. Bakterijski ribosomi so veliki približno 20 nm in imajo sedimentacijski koeficient 70. leta, 3 razlika od 80^-ribosomov, značilnih za evkariontske celice. Zato se nekateri antibiotiki vežejo na bakterijske ribosome in zavirajo sintezo bakterijskih beljakovin, ne da bi vplivali na sintezo beljakovin v evkariontskih celicah. Ribosomi bakterij lahko disociirajo na dve podenoti - 50S in 30S . V citoplazmi so različni vključki v obliki glikogenskih granul, polisaharidov, poli-p-maslene kisline in polifosfatov (volutin). Se ob presežku hranil kopičijo v okolju in delujejo kot rezervne snovi za prehranske in energetske potrebe. Volyutin ima afiniteto do osnovnih barvil, ima metakromazijo in se zlahka zazna s posebnimi metodami obarvanja. Značilna razporeditev volutinskih zrn se pri difteričnem bacilu kaže v obliki intenzivno obarvanih polov celice.

Nukleoid - bakterijski ekvivalent jedra. Nahaja se v osrednjem območju bakterije v obliki dvoverižne DNA, sklenjene v obroč in tesno stisnjene kot žoga. Za razliko od evkariontov jedro bakterij nima jedrne ovojnice, nukleola in bazičnih beljakovin (histonov). Običajno bakterijska celica vsebuje en kromosom, ki ga predstavlja molekula DNA, zaprta v obroč. Če je delitev motena, lahko vsebuje 4 ali več kromosomov. Nukleoid se zazna v svetlobnem mikroskopu po barvanju z metodami, specifičnimi za DNK: po Feulgenu ali Romanovsky-Giemsa. Na elektronskih difrakcijskih vzorcih ultratankih odsekov bakterij ima nukleoid obliko svetlih con s fibrilarnimi, nitastimi strukturami DNA, ki so povezane z določenimi območji s citoplazmatsko membrano ali mezosomom, ki sodeluje pri replikaciji kromosomov.

Poleg nukleoida, ki ga predstavlja en kromosom, v bakterijski celici obstajajo zunajkromosomski dejavniki dednosti - plazmidi, ki so kovalentno zaprti obroči DNA.

Kapsula - sluzna struktura, debela več kot 0,2 mikrona, trdno povezana s celično steno bakterije in ima jasno določene zunanje meje. Kapsula je razločljiva v brisih-odtisih patološkega materiala. V čistih kulturah bakterij se kapsula tvori manj pogosto. Zaznava se s posebnimi metodami obarvanja Burri-Gins, ki ustvarjajo negativni kontrast snovi v kapsuli.

Običajno je kapsula sestavljena iz polisaharidov (eksopolisaharidov), včasih polipeptidov, na primer v bacilih antraksa. Kapsula je hidrofilna, preprečuje fagocitozo bakterij.

Nastane veliko bakterij mikrokapsula - tvorba sluznice z debelino manj kot 0,2 mikrona, odkrita le z elektronsko mikroskopijo. Za razlikovanje od kapsule sluz - mukoidni eksopolisaharidi, ki nimajo jasnih zunanjih meja. Mukoidni eksopolisaharidi so značilni za mukoidne seve Pseudomonas aeruginosa, ki jih pogosto najdemo v sputumu bolnikov s cistično fibrozo. Bakterijski eksopolisaharidi sodelujejo pri adheziji (lepljenju na podlago), imenujemo jih tudi glikokaliks. Poleg sinteze eksopolisaharidov s strani bakterij obstaja še en mehanizem za njihov nastanek: z delovanjem zunajceličnih bakterijskih encimov na disaharide. Posledično nastanejo dekstrani in levani. Kapsula in sluz ščitita bakterije pred poškodbami in izsušitvijo, saj kot hidrofilna dobro vežeta vodo in preprečujeta delovanje zaščitnih faktorjev makroorganizma in bakteriofagov.

Flagella bakterije določajo mobilnost bakterijske celice. Flagele so tanke nitke, ki izhajajo iz citoplazemske membrane in so daljše od same celice (slika 3). Bički so debeli 12–20 nm in dolgi 3–12 µm. Število flagel v bakterijah različnih vrst se razlikuje od enega (monotrich) pri vibrio cholerae do deset in več sto flagel, ki se raztezajo vzdolž oboda bakterije (peri-trih) pri Escherichia coli, Proteusu itd. lofotričen imajo na enem koncu celice snop flagel. amfitrihi imajo en biček ali snop bičkov na nasprotnih koncih celice. Bički so pritrjeni na citoplazmatsko membrano in celično steno s posebnimi diski. Flagele so sestavljene iz beljakovine, imenovane flagelin. naT.flagellum- flagellum) z antigensko specifičnostjo. Podenote flagelina so zvite. Flagele se odkrijejo z elektronsko mikroskopijo pripravkov, razpršenih s težkimi kovinami, ali v svetlobnem mikroskopu po obdelavi s posebnimi metodami, ki temeljijo na jedkanju in adsorpciji različnih snovi, kar vodi do povečanja debeline bičkov (na primer po srebrovanju).

riž. 3. E. coli. Elektronski difrakcijski vzorec (priprava V.S. Tyurina). 1 - bički, 2 - resice, 3 - F-pil.

Resice ali pili (fimbrije), - filiformne tvorbe (slika 3), tanjše in krajše (3-10 nm x 0,3-10 µm) kot flagele. Pili segajo od celične površine in so sestavljeni iz beljakovine pilin. Imajo antigensko aktivnost. Med pili izstopajo: pili, odgovorni za adhezijo, t.j. za pritrditev bakterij na prizadeto celico (pijani tip 1 ali splošni tip - navadni pili) pili, odgovorni za prehrano, presnovo vode in soli; genitalni (F-pil), oz konjugacija pili (pili tip 2). Pili splošnega tipa so številni - več sto na kletko. Spolni pili tvorijo tako imenovane "moške" donorske celice, ki vsebujejo transmisivne plazmide. (F, R, Col). Običajno jih je 1-3 na celico. Posebnost spolnih pilov je interakcija s posebnimi "moškimi" sferičnimi bakteriofagi, ki se intenzivno adsorbirajo na spolnih pilih.

polemika - svojevrstna oblika spečih firmikutnih bakterij, tj. bakterije z gram-pozitivno strukturo celične stene.

Spore nastanejo v neugodnih pogojih za obstoj bakterij (sušenje, pomanjkanje hranil itd.). V tem primeru znotraj ene bakterije nastane ena spora. Tvorba trosov prispeva k ohranjanju vrste in ni način razmnoževanja, kot pri gobah.

Včasih imenujemo aerobne bakterije, ki tvorijo spore, katerih velikost spor ne presega premera celice bacili. Anaerobne bakterije, ki tvorijo spore, pri katerih velikost trosov presega premer celice in imajo zato obliko vretena, imenujemo klostridije(lat. klostridija- vreteno).

Proces sporulacija(sporulacija) gre skozi vrsto stopenj, med katerimi sta del citoplazme in kromosoma ločena, obdana s citoplazmatsko membrano; nastane prospora, nato nastane večplastna slabo prepustna lupina. Sporulacijo spremlja intenzivna poraba prospore, nato pa nastajajoča lupina spor dipikolinske kisline in kalcijevih ionov. Po nastanku vseh struktur spore pridobijo toplotno stabilnost, kar je povezano s prisotnostjo kalcijevega dipikolinata. Sporulacija, oblika in lokacija trosov v celici (vegetativno) je vrstna lastnost bakterij, ki jih omogoča razlikovanje med seboj. Oblika trosov je lahko ovalna, sferična, lokacija v celici je terminalna, tj. na koncu palice (povzročitelj tetanusa), subterminalni - bližje koncu palice (povzročitelji botulizma, plinske gangrene) in osrednji (antraksni bacil).

Obvezne in neobvezne strukturne sestavine bakterijske celice, njihove funkcije. Razlika v zgradbi celične stene gram-pozitivnih in gram-negativnih bakterij. L-oblike in nekulturne oblike bakterij

Bakterije so prokarionti in se bistveno razlikujejo od rastlinskih in živalskih celic (evkariontov). Spadajo med enocelične organizme in so sestavljeni iz celične stene, citoplazemske membrane, citoplazme, nukleoida (obvezne sestavine bakterijske celice). Nekatere bakterije imajo lahko bičke, kapsule, spore (neobvezne sestavine bakterijske celice).

V prokariontski celici se strukture, ki se nahajajo zunaj citoplazemske membrane, imenujejo površinske (celična stena, kapsula, bički, resice).

Celična stena je pomemben strukturni element bakterijske celice, ki se nahaja med citoplazmatsko membrano in kapsulo; pri nekapsularnih bakterijah je to zunanja ovojnica celice. Opravlja številne funkcije: ščiti bakterije pred osmotskim šokom in drugimi škodljivimi dejavniki, določa njihovo obliko, sodeluje pri presnovi; pri mnogih vrstah patogenih bakterij je toksičen, vsebuje površinske antigene in na površini nosi tudi specifične receptorje za fage. Celična stena bakterij ima pore, ki sodelujejo pri transportu eksotoksinov in drugih bakterijskih eksoproteinov.

Glavna sestavina bakterijske celične stene je peptidoglikan ali murein (lat. murus - stena), nosilni polimer, ki ima mrežasto strukturo in tvori tog (trd) zunanji okvir bakterijske celice. Peptidoglikan ima glavno verigo (hrbtenico), ki jo sestavljajo izmenjujoči se ostanki N-acetil-M-glukozamina in N-acetilmuramske kisline, povezani z 1,4-glikozidnimi vezmi, identične tetrapeptidne stranske verige, pritrjene na molekule N-acetilmuramske kisline, in kratke prečne peptidne verige. .mostovi, ki povezujejo polisaharidne verige.

Glede na tinktorialne lastnosti so vse bakterije razdeljene v dve skupini: gram-pozitivne in gram-negativne. Gram-pozitivne bakterije trdno vežejo kompleks encijan vijolice in joda, se ne obarvajo z etanolom in zato ne zaznajo dodatnega barvila fuksina, ostanejo obarvane vijolično. Pri gramnegativnih bakterijah se ta kompleks zlahka izpere iz celice z etanolom, ob dodatnem nanosu fuksina pa se obarvajo rdeče. Pri nekaterih bakterijah opazimo pozitivno barvanje po Gramu le v fazi aktivne rasti. Sposobnost prokariotov za barvanje po Gramu ali razbarvanje z etanolom je določena s posebnostmi kemične sestave in ultrastrukture njihove celične stene. bakterijski klamidijski trahom

L-oblike bakterij so fenotipske modifikacije ali mutanti bakterij, ki so delno ali popolnoma izgubile sposobnost sintetiziranja peptidoglikana celične stene. Tako so L-oblike bakterije, ki imajo okvarjeno celično steno. Nastanejo pod vplivom L-pretvornikov - antibiotikov (penicilin, polimiksin, bacitracin, venkomicin, streptomicin), aminokislin (glicin, metionin, levcin itd.), lizocimskega encima, ultravijoličnih in rentgenskih žarkov. Za razliko od protoplastov in sferoplastov imajo L-oblike razmeroma visoko sposobnost preživetja in izrazito sposobnost razmnoževanja. Po morfoloških in kulturnih lastnostih se močno razlikujejo od prvotnih bakterij, kar je posledica izgube celične stene in spremembe presnovne aktivnosti. Celice L-oblike imajo dobro razvit sistem intracitoplazemskih membran in mielinu podobnih struktur. Zaradi napake v celični steni so osmotsko nestabilni in jih je mogoče gojiti le na posebnih gojiščih z visokim osmotskim tlakom; prehajajo skozi bakterijske filtre. Obstajajo stabilne in nestabilne L-oblike bakterij. Prvi so popolnoma brez toge celične stene; zelo redko se obrnejo v prvotne bakterijske oblike. Slednji imajo lahko elemente celične stene, v katerih kažejo podobnosti s sferoplasti; v odsotnosti dejavnika, ki je povzročil njihov nastanek, se vrnejo v prvotne celice.

Proces nastajanja L-oblik imenujemo L-transformacija ali L-indukcija. Skoraj vse vrste bakterij, vključno s patogeni (povzročitelji bruceloze, tuberkuloze, listerije itd.), Imajo sposobnost L-transformacije.

Priložene L-oblike velik pomen pri razvoju kroničnih ponavljajočih se okužb, prenašanju patogenov, njihovi dolgotrajni obstojnosti v telesu. Za infekcijski proces, ki ga povzročajo L-oblike bakterij, je značilna atipičnost, trajanje poteka, resnost bolezni in se težko odziva na kemoterapijo.

Kapsula je sluzasta plast, ki se nahaja nad celično steno bakterije. Snov kapsule je jasno ločena od okolja. Kapsula ni obvezna struktura bakterijske celice: njena izguba ne povzroči smrti bakterije.

Snov kapsul je sestavljena iz visoko hidrofilnih micel, njihova kemična sestava pa je zelo raznolika. Glavne sestavine večine prokariontskih kapsul so homo- ali heteropolisaharidi (Entsrobacteria itd.). Pri nekaterih vrstah bacilov so kapsule zgrajene iz polipeptida.

Kapsule zagotavljajo preživetje bakterij, jih ščitijo pred mehanskimi poškodbami, izsušitvijo, okužbo s fagi, strupenimi snovmi in v patogenih oblikah - pred delovanjem zaščitnih sil makroorganizma: inkapsulirane celice so slabo fagocitirane. Pri nekaterih vrstah bakterij, vključno s patogenimi, spodbuja pritrditev celic na substrat.

Flagele so organele bakterijskega gibanja, ki jih predstavljajo tanke, dolge, nitaste strukture beljakovinske narave.

Flagellum je sestavljen iz treh delov: spiralne nitke, kljuke in bazalnega telesa. Kavelj - ukrivljen proteinski valj, ki deluje kot prožna povezava med bazalnim telesom in togim filamentom bička. Bazalno telo je kompleksna struktura, sestavljena iz osrednje palice (osi) in obročev.

Flagele niso vitalne strukture bakterijske celice: obstajajo fazne variacije bakterij, ko so prisotne v eni fazi celičnega razvoja in odsotne v drugi.

Število flagel in njihova lokacija v bakterijah različni tipi niso enaki, vendar so stabilni za eno vrsto. Glede na to ločimo naslednje skupine bičkovih bakterij: moiotrične - bakterije z enim polarnim bičkom; amfitrične - bakterije z dvema polarnima flagelama ali s snopom bičkov na obeh koncih; lophotrichous - bakterije, ki imajo na enem koncu celice snop bičkov; peritrihous - bakterije s številnimi bički, ki se nahajajo na straneh celice ali na njeni celotni površini. Bakterije, ki nimajo flagel, imenujemo atrichia.

Bički so kot organi gibanja značilni za plavajoče paličaste in vijugaste oblike bakterij in jih najdemo le v posameznih primerih pri kokih. Zagotavljajo učinkovito gibanje v tekočem mediju in počasnejše gibanje na površini trdnih substratov.

Pili (fimbrije, resice) - ravni, tanki, votli beljakovinski valji, ki segajo od površine bakterijske celice. Tvori jih specifična beljakovina - pilin, izvirajo iz citoplazemske membrane, najdemo jih v gibljivih in negibljivih oblikah bakterij in so vidne le v elektronskem mikroskopu. Na površini celice je lahko od 1-2, 50-400 ali več pili do nekaj tisoč.

Obstajata dva razreda pilijev: spolni (sekspili) in pili splošnega tipa, ki se pogosteje imenujejo fimbrije. Ista bakterija ima lahko pile različne narave. Spolni pili se pojavijo na površini bakterij v procesu konjugacije in delujejo kot organeli, preko katerih poteka prenos genetskega materiala (DNK) od darovalca do prejemnika.

Pili sodelujejo pri adheziji bakterij v aglomerate, pritrjevanju mikrobov na različne substrate, vključno s celicami (adhezivna funkcija), pri transportu metabolitov in prispevajo tudi k nastanku filmov na površini tekočih medijev; povzročajo aglutinacijo eritrocitov.

Citoplazemska membrana (plazmolema) je polprepustna lipoproteinska struktura bakterijskih celic, ki ločuje citoplazmo od celične stene. Je bistven polifunkcionalni sestavni del celice. Uničenje citoplazemske membrane povzroči smrt bakterijske celice.

Citoplazmatska membrana je kemično proteinsko-lipidni kompleks, sestavljen iz beljakovin in lipidov. Glavni del membranskih lipidov predstavljajo fosfolipidi. Zgrajena je iz dveh monomolekularnih beljakovinskih plasti, med katerima je lipidna plast, sestavljena iz dveh vrst pravilno usmerjenih lipidnih molekul.

Citoplazemska membrana služi kot osmotska pregrada celice, nadzoruje pretok hranilnih snovi v celico in sproščanje presnovnih produktov navzven, vsebuje substratno specifične encime permeaze, ki aktivno selektivno prenašajo organske in anorganske molekule.

V procesu celične rasti citoplazemska membrana tvori številne invaginate, ki tvorijo intracitoplazmatske strukture membrane. Lokalni invaginati membrane se imenujejo mezosomi. Te strukture so dobro izražene pri gram-pozitivnih bakterijah, slabše pri gram-negativnih in slabo pri rikecijah in mikoplazmah.

Mezosomi so tako kot citoplazemska membrana središča dihalne aktivnosti bakterij, zato jih včasih imenujemo analogi mitohondrijev. Vendar pa pomen mezosomov še ni dokončno pojasnjen. Povečajo delovno površino membran, morda opravljajo le strukturno funkcijo, delijo bakterijsko celico na relativno ločene predelke, kar ustvarja ugodnejše pogoje za nastanek encimskih procesov. V patogenih bakterijah zagotavljajo transport beljakovinskih molekul eksotoksinov.

Citoplazma - vsebina bakterijske celice, omejena s citoplazmatsko membrano. Sestavljen je iz citosola - homogene frakcije, vključno z topnimi komponentami RNA, substratnimi snovmi, encimi, presnovnimi produkti in strukturni elementi- ribosomi, intracitoplazmatske membrane, vključki in nukleoidi.

Ribosomi so organeli, ki izvajajo sintezo beljakovin. Sestavljeni so iz proteina in RNA, povezanih v kompleks z vodikovimi in hidrofobnimi vezmi.

V citoplazmi bakterij se odkrijejo različne vrste vključkov. Lahko so trdni, tekoči ali plinasti, z ali brez beljakovinske membrane in so prisotni občasno. Pomemben del jih predstavljajo rezervna hranila in produkti celičnega metabolizma. Rezervna hranila vključujejo: polisaharide, lipide, polifosfate, žveplove usedline itd. Od vključkov polisaharidne narave pogosteje najdemo glikogen in škrobu podobno granulozno snov, ki služi kot vir ogljika in energijskega materiala. Lipidi se kopičijo v celicah v obliki maščobnih zrnc in kapljic. Mikobakterije kopičijo voske kot rezervne snovi. Celice nekaterih spiril in drugih vsebujejo zrnca volutina, ki jih tvorijo polifosfati. Zanje je značilna metakromazija: toluidin modro in metilen modro jih obarvata vijolično rdeče. Volutinova zrnca igrajo vlogo fosfatnih depojev. Vključki, obdani z membrano, vključujejo tudi plinske vakuole ali aerosome, zmanjšujejo specifično maso celic in jih najdemo v vodnih prokariontih.

Nukleoid je jedro prokariotov. Sestavljen je iz ene dvoverižne verige DNA, sklenjene v obroč, ki se obravnava kot en bakterijski kromosom ali genofor.

Nukleoid pri prokariontih ni ločen od preostale celice z membrano – nima jedrske membrane.

Nukleoidne strukture vključujejo RNA polimerazo, bazične proteine ​​in brez histonov; kromosom je fiksiran na citoplazmatski membrani, pri gram-pozitivnih bakterijah pa na mezosomu. Nukleoid nima mitotičnega aparata, divergenca hčerinskih jeder pa je zagotovljena z rastjo citoplazemske membrane.

Jedro bakterij je diferencirana struktura. Glede na stopnjo razvoja celice je nukleoid lahko diskreten (diskontinuiran) in sestavljen iz ločenih fragmentov. To je posledica dejstva, da se delitev bakterijske celice v času izvede po zaključku replikacijskega cikla molekule DNA in tvorbi hčerinskih kromosomov.

Nukleoid vsebuje večino genetskih informacij bakterijske celice.

Poleg nukleoida so v celicah številnih bakterij našli ekstrakromosomske genetske elemente - plazmide, ki jih predstavljajo majhne krožne molekule DNA, sposobne avtonomne replikacije.

Nekatere bakterije ob koncu obdobja aktivne rasti lahko tvorijo spore. Pred tem je osiromašenje okolja s hranili, sprememba njegovega pH in kopičenje strupenih presnovnih produktov.

Glede na kemično sestavo je razlika med sporami in vegetativnimi celicami le v količinski vsebnosti kemičnih spojin. Spore vsebujejo manj vode in več lipidov.

V spornem stanju so mikroorganizmi presnovno neaktivni, prenesejo visoke temperature (140–150 °C), izpostavljenost kemičnim razkužilom in v okolju vztrajajo dolgo časa. Odpornost na visoka temperatura povezana z zelo nizko vsebnostjo vode in visoko vsebnostjo dipikolinske kisline. Ko so v telesu ljudi in živali, spore kalijo v vegetativne celice. Spore se obarvajo s posebno metodo, ki vključuje predhodno segrevanje spor, pa tudi izpostavljenost koncentriranim raztopinam barvil pri visokih temperaturah.

Številne vrste gramnegativnih bakterij, vključno s patogenimi (Shigella, Salmonella, Vibrio cholerae itd.), Imajo posebno adaptivno, genetsko urejeno stanje, fiziološko enakovredno cistam, v katerega lahko pod vplivom neugodnih pogojev preidejo in ostanejo sposobni preživeti do nekaj let. Glavna značilnost tega stanja je, da se takšne bakterije ne razmnožujejo in zato ne tvorijo kolonij na gostem hranilnem mediju. Takšne celice, ki se ne razmnožujejo, a živijo sposobne, imenujemo nekulturne oblike bakterij (NFB). Celice NFB v nekultiviranem stanju imajo aktivne presnovne sisteme, vključno s sistemi za prenos elektronov, biosintezo beljakovin in nukleinskih kislin, in ohranjajo virulenco. Njihova celična membrana je bolj viskozna, celice so običajno v obliki kokijev, imajo znatno zmanjšano velikost. NFB imajo višjo odpornost v okolju in zato lahko v njem preživijo dalj časa (na primer Vibrio cholerae v umazanem vodnem telesu), pri čemer ohranjajo endemično stanje določene regije (vodnega telesa).

Za dokazovanje NFB uporabljamo molekularno genetske metode (DNA--DNA hybridization, CPR) ter enostavnejšo metodo neposrednega štetja živih celic.

V te namene lahko uporabimo tudi citokemične metode (tvorba formazana) ali mikroavtoradiografijo. Genetski mehanizmi, odgovorni za prehod bakterij v NS in njihovo vrnitev iz njega, niso jasni.

Bakterije so mikroskopski enocelični organizmi. Struktura bakterijske celice ima značilnosti, ki so razlog za ločitev bakterij v ločeno kraljestvo živega sveta.

celične membrane

Večina bakterij ima tri lupine:

• celična membrana;
• celične stene;
• sluzna kapsula.

Celična membrana je v neposrednem stiku z vsebino celice – citoplazmo. Tanka je in mehka.

Celična stena je gosta, debelejša lupina. Njegova funkcija je zaščita in podpora celici. Celična stena in membrana imata pore, skozi katere potrebne snovi vstopajo v celico.

Številne bakterije imajo sluzasto kapsulo, ki opravlja zaščitno funkcijo in zagotavlja oprijem na različne površine.

TOP 4 člankiki berejo skupaj s tem

Zahvaljujoč sluznici se streptokoki (vrsta bakterij) prilepijo na zobe in povzročijo karies.

citoplazma

Citoplazma je notranjost celice. 75% sestoji iz vode. V citoplazmi so vključki - kapljice maščobe in glikogena. So rezervna hranila celice.

riž. 1. Shema strukture bakterijske celice.

Nukleoid

Nukleoid pomeni "kot jedro". Bakterije nimajo pravega ali, kot pravijo, oblikovanega jedra. To pomeni, da nimajo jedrne ovojnice in jedrnega prostora, kot celice gliv, rastlin in živali. DNK se nahaja neposredno v citoplazmi.

Funkcije DNK:

• ohranja dedne informacije;
• izvaja te informacije tako, da nadzoruje sintezo proteinskih molekul, značilnih za to vrsto bakterij.

Odsotnost pravega jedra je najpomembnejša lastnost bakterijske celice.

Organeli

Za razliko od rastlinskih in živalskih celic bakterije nimajo organelov, zgrajenih iz membran.

Toda celična membrana bakterij na nekaterih mestih prodre v citoplazmo in tvori gube, ki se imenujejo mezosom. Mezosom sodeluje pri celični reprodukciji in izmenjavi energije ter tako rekoč nadomešča membranske organele.

Edini organel, ki ga najdemo v bakterijah, je ribosom. To so majhna telesca, ki se nahajajo v citoplazmi in sintetizirajo beljakovine.

Mnoge bakterije imajo biček, s katerim se premikajo v tekočem mediju.

Oblike bakterijskih celic

Oblika bakterijskih celic je različna. Bakterije v obliki kroglice imenujemo koki. V obliki vejice - vibrioni. Paličaste bakterije so bacili. Spirilla je videti kot valovita črta.

riž. 2. Oblike bakterijskih celic.

Bakterije lahko vidimo le pod mikroskopom. Povprečna velikost celice je 1-10 mikronov. Obstajajo bakterije, dolge do 100 mikronov. (1 µm = 0,001 mm).

sporulacija

Ko nastopijo neugodne razmere, bakterijska celica preide v stanje mirovanja, ki ga imenujemo spora. Razlogi za spor so lahko:

• nizke in visoke temperature;
• suša;
• pomanjkanje prehrane;
• življenjsko nevarne snovi.

Prehod se zgodi hitro, v 18-20 urah, celica pa je lahko v stanju spore več sto let. Ko se normalne razmere vzpostavijo, bakterija v 4-5 urah vzklije iz spore in preide v normalen način življenja.

riž. 3. Shema nastajanja spore.

razmnoževanje

Bakterije se razmnožujejo z delitvijo. Čas od rojstva celice do njene delitve je 20-30 minut. Zato so bakterije na Zemlji zelo razširjene.

Kaj smo se naučili?

Izvedeli smo, da so bakterijske celice v splošnem podobne rastlinskim in živalskim celicam, imajo membrano, citoplazmo, DNK. Glavna razlika med bakterijskimi celicami je odsotnost oblikovanega jedra. Zato bakterije imenujemo predjedrski organizmi (prokarioti).

Tematski kviz

Ocena poročila

Povprečna ocena: 4.1. Skupaj prejetih ocen: 528.