Читать книгу Методичка по общей микробиологии для студентов медицинского факультета - Алисия Вермонт - Страница 4

Бактериальная клетка состоит из клеточной стенки, цитоплазматической мембраны, цитоплазмы с включениями, рибосом и ядерного аппарата, называемого нуклеоидом. Имеются другие необязательные структуры: мезосома, капсула , жгутики, пили, микроворсинки

1). Клеточная стенка.

Клеточная стенка – сложный биополимер, который обволакивают всю поверхность бактерий и основным компонентом которого является пептидогликан.

Пептидогликан состоит из двух параллельных остатков N- ацетилглюкозоаминовой и N- ацетилмускариновой кислот.

Существуют два типа бактерий : грамположительные и грамотрицательные. Клеточные стенки данных групп имеют отличия.

У грамположительных бактерий (А)

пептидогликан многослойный ,

при этом пептидогликан пронизан липотейхоевыми кислотами и тейхоевыми кислотами. В отличие от липотейхоевых кислот, которые пронизывают весь пептидогликан, тейхоевые кислоты могут находиться, как на поверхности, так и в средней части пептидогликана.

При окраске по Граму окраска фиолетовая, так как грамположительные бактерии удерживают краситель анилин и не обесцвечиваются спиртом, поэтому окрашиваются генциан- фиолетом.

При действии лизосом грамположительные бактерии образуют сферобласты.

У грамотрицательных бактерий (Б)

Пептидогликан однослойный

Нет тейхоевых и липотейхоевых кислот

Присутствует внешняя мембрана мозаичного строения , которая состоит из липолисахаридного слоя и пронизан белком парином, который играет транспортную роль.

Липополисахаридный комплекс имеет следующие строение : сахар – базис – липид. Является эндотоксином.

При окраске по Граму окраска розовая, так как пропускает анилин и обесцвечиваются спиртом.

При действии

пенициллина образует протопласт

Функции клеточной стенки:

1. Определяет и сохраняет постоянную форму клетки.

2. Защищает клетку от механических и осмотических сил внешней среды.

3. Участвует в регуляции роста и деления клеток.

4. Обеспечивает коммуникацию с внешней средой через каналы и поры.

5. Несет на себе специфические рецепторы для бактериофагов.

6. Определяет во многом антигенную характеристику бактерий (природу и специфичность О- и К-антигенов).

7. Содержащийся в ее составе пептидогликан наделяет клетку важными иммунобиологическими свойствами.

8. Нарушение синтеза клеточной стенки бактерий является главной причиной их L-трансформации.

Метод выявления клеточной стенки – электронная микроскопия, плазмолиз.

2).Цитоплазматическая мембрана.

Цитоплазматическая мембрана при электронной микроскопии ультратонких срезов представляет собой трехслойную мембрану (2 темных слоя толщиной по 2,5 нм разделены светлым – промежуточным). По структуре она похожа на плазмалемму клеток животных и состоит из двойного слоя фосфолипидов с внедренными поверхностными, а также интегральными белками, как бы пронизывающими насквозь структуру мембраны. При избыточном росте (по сравнению с ростом клеточной стенки) цитоплазматическая мембрана образует инвагинаты – впячивания в виде сложно закрученных мембранных структур, называемые мезосомами. Менее сложно закрученные структуры называются внутрицитоплазматическими мембранами.

Функции цитологической мембраны :

Регуляция осмотического давления

Метаболическая

Выделительная

Энергетическая

Синтетическая

Имеет центры роста, которые активно участвуют во время деления клетки и спорообразования

3).Цитоплазма.

Цитоплазма состоит из растворимых белков, рибонуклеиновых кислот, включений и многочисленных мелких гранул – рибосом, ответственных за синтез (трансляцию) белков. В цитоплазме имеются различные включения в виде гранул гликогена, полисахаридов, бета-оксимасляной кислоты и полифосфатов (волютин). Они являются запасными веществами для питания и энергетических потребностей бактерий. Волютин обладает сродством к основным красителям и легко выявляется с помощью специальных методов окраски (например, по Нейссеру) в виде метахроматических гранул. Характерное расположение гранул волютина выявляется у дифтерийной палочки в виде интенсивно прокрашивающихся полюсов клетки.

Функции:

объединение всех клеточных структур (компонентов) и обеспечение их химического взаимодействия

поддерживает напряжение на стенки клетки

сохраняет давление

4).Рибосомы.

Внутриклеточная структура бактерий, состоящая из 60% РНК и 30% белков. Здесь находится 80% всех рибосом клетки. Имеют коэффициент седиментации 70S ( это скорость оседания при ультрацентрифугировании). Малая субъединица имеет 20 S, большая субъединица 50 S.

Функция : биосинтез белка.

5).Ядерный аппарат.

Ядерный аппарат представлен плазмидами и хромосомой, которая состоит из двухнитевидной замкнутый в кольцо молекулы ДНК, которая располагается в центре бактериальной клетки.

Плазмиды- нехромосомные мобильные гены структуры бактерий, представленные двухнитчатыми замкнутыми в кольцо молекулами ДНК. Они способны автономно копироваться, поэтому в одной клетке их может быть несколько, а может и не быть вовсе.

Плазмиды бывают :

Трансмиссивные: передаются из одной клетки в другую

Нетрансмиссивные

Признаки, которые передают плазмиды :

Устойчивость к антибиотикам

Способность образовывать колинициты

Способность синтезировать факторы патогенности

Способность расщеплять макромолекулы

Способность синтезировать ферменты рестрикции

Рестриктаза – фермент, относящийся к группе гидролаз, так как расщеплять ДНК на нуклеотидов. Место расщеплению называется сайтом рестрикции, который может быть вне клетки и внутри клетки. Сайты рестрикции используются в качестве генетических маркёров.

Функции : передача наследственной информации.

6).Дополнительные структуры бактериальной клетки. Жгутики.

Жгутики – органоиды движения белой природы, представляющий собой тонкие, длинные, нитевидные образования. Диаметр 12-30 нм, длина 9-80 мкм. Основной белок- флагеллин ( обладает сократительной функцией.

Жгутик состоит из трех частей :

Спирально-закрученная нить

Крючок

Базальное тельце, состоящее из центрального стержня, который заключён в систему колец.

У грамотрицательных бактерий (A) выделяют 2 пары колец :

Внешняя пара L и Р. Находятся они в клеточной стенке. L в липополисахаридном комплексе, Р в пептидогликане

Внутренняя пара S и М. S находиться в периплазмотическом пространстве. М в цитоплазматической мембране.

Грамположительные бактерии имеют (Б) одну пару колец S и М.

Виды бактерий по количеству жгутиков :

Монотрихии : один жгутик

Лофотрихии : на одном полюсе пучок жгутиков

Амфитрихии : жгутики на разных полюсах

Перетрихии : жгутики по всему периметру

Атрихии : нет жгутиков

Функция : направленное движение

7).Пили. Микроворсинки.

Пили (фимбрии, ) – нитевидные образования, более тонкие и короткие (3-10нм х 0, 3-10мкм) , чем жгутики. Пили отходят от поверхности клетки и состоят из белка пилина, обладающего антигенной активностью. Различают пили:

ответственные за адгезию, то есть за прикрепление бактерий к поражаемой клетке

пили, ответственные за питание, водносолевой обмен

половые (F-пили), или конъюгационные пили.

Пили многочисленны – несколько сотен на клетку. Однако, половых пилей обычно бывает 1-3 на клетку: они образуются так называемыми «мужскими» клетками-донорами, содержащими трансмиссивные плазмиды (F-, R-, Col-плазмиды). Отличительной особенностью половых пилей является взаимодействие с особыми «мужскими» сферическими бактериофагами, которые интенсивно адсорбируются на половых пилях.

Поверхность многих бактерий покрыта цитоплазматическими выростами – микроворсинками. Обычно это волоски (числом от 10 до нескольких тысяч) толщиной 3-25 нм и длиной до 12 мкм. Микроворсинки встречают как у подвижных, так и у неподвижных бактерий. Эти выросты способствуют увеличению площади поверхности бактериальной клетки, что дает ей дополнительные преимущества в утилизации питательных веществ из окружающей среды.

8).Капсула.

Капсула – слизистая структура толщиной более 0,2мкм, прочно связанная с клеточной стенкой бактерий и имеющая четко очерченные внешние границы.

Капсула различима в мазках-отпечатках из патологического материала. В чистых культурах бактерий капсула образуется реже. Она выявляется при специальных методах окраски мазка (например, по Бурри-Гинсу), создающих негативное контрастирование веществ капсулы: тушь создает темный фон вокруг капсулы.

Капсула состоит из полисахаридов (экзополисахаридов), иногда из полипептидов, например, у сибиреязвенной бациллы она состоит из полимеров D-глутаминовой кислоты. Капсула гидрофильна, препятствует фагоцитозу бактерий. Капсула антигенна: антитела против капсулы вызывают ее увеличение (реакция набухания капсулы).

Многие бактерии образуют микрокапсулу – слизистое образование толщиной менее 0,2мкм, выявляемое лишь при электронной микроскопии. От капсулы следует отличать слиэь – мукоидные экзополисахариды, не имеющие четких границ. Слизь растворима в воде.

Бактериальные экзополисахариды участвуют в адгезии (прилипании к субстратам), их еще называют гликокаликсом. Кроме синтеза

Экзополисахаридов бактериями, существует и другой механизм их образования: путем действия внеклеточных ферментов бактерий на дисахариды. В результате этого образуются декстраны и леваны.

9).Мезосомы.

Мезосомы – многочисленные инвагинации (впячивания) цитоплазматической мембраны в цитоплазму.

Мезосомы бактерий имеют разнообразную форму, размеры и локации в клетке. Выделяется три основные типа мезосом: ламеллярные (пластинцатые), везикулярные (имеющие форму пузырьков), тубулярные (трубчатые).

В клетках отдельных бактерий обнаруживаются мезосомы смешанного типа, состоящие из пластинок, пузырьков и трубочек. Сложно организованные и хорошо развитые мезосомы характерный признак грамположительных бактерий.

У грамотрицательных бактерий мезосомы встречаются реже и организованы достаточно просто.

По расположению в клетке различают мезосомы:

Формирующиеся в зоне клеточного деления и при формировании поперечной перегородки

К которым прикреплен нуклеотид

Сформированные в результате инвагинации (впячивания) внешней части участков цитоплазматической мембраны

Точная роль мезосом в бактериальной клетке определена не окончательно. Вероятнее всего они служат для усиления мембранзависимых функциональных активностей клетки, поскольку в мембранах, образующих мезосомы, присутствуют ферменты, принимающие активное участие в энергетическом метаболизме бактерий

Кроме того, мезосомы принимают участие:

в репликации ДНК и расхождении ее копий по дочерним клеткам;

в инициации и формировании поперечной перегородки при делении клетки;

в процессе спорообразования;

в процессе дыхания