Bakterijų struktūra gerai ištirta naudojant ištisų ląstelių ir jų itin plonų pjūvių elektroninę mikroskopiją bei kitus metodus. Bakterinę ląstelę supa membrana, susidedanti iš ląstelės sienelės ir citoplazminės membranos. Po apvalkalu yra protoplazma, susidedanti iš citoplazmos su inkliuzais ir paveldimo aparato – branduolio analogo, vadinamo nukleoidu (2.2 pav.). Yra papildomų struktūrų: kapsulė, mikrokapsulė, gleivės, žvyneliai, piliai. Kai kurios bakterijos nepalankiomis sąlygomis gali formuoti sporas.

Ryžiai. 2.2. Bakterinės ląstelės sandara: 1 - kapsulė; 2 - ląstelės sienelė; 3 - citoplazminė membrana; 4 - mezosomos; 5 - nukleoidas; 6 - plazmidė; 7 - ribosomos; 8 - inkliuzai; 9 - žvyneliai; 10 - išgėrė (villi)

ląstelių sienelės- stipri, elastinga struktūra, kuri suteikia bakterijoms tam tikrą formą ir kartu su ja esančia citoplazmine membrana sulaiko aukštą osmosinį slėgį bakterijos ląstelėje. Dalyvauja ląstelių dalijimosi ir metabolitų transportavimo procese, turi bakteriofagų, bakteriocinų ir įvairių medžiagų receptorius. Storiausia gramteigiamų bakterijų ląstelės sienelė (2.3 pav.). Taigi, jei gramneigiamų bakterijų ląstelės sienelės storis yra apie 15-20 nm, tai gramteigiamose bakterijose jis gali siekti 50 nm ar daugiau.

Bakterijų ląstelės sienelė sudaryta iš peptidoglikanas. Peptidoglikanas yra polimeras. Ją vaizduoja lygiagrečios polisacharidų glikano grandinės, susidedančios iš pasikartojančių N-acetilgliukozamino ir N-acetilmuramo rūgšties liekanų, sujungtų glikozidine jungtimi. Šį ryšį suardo lizocimas, kuris yra acetilmuramidazė.

Tetrapeptidas yra prijungtas prie N-acetilmuramo rūgšties kovalentiniais ryšiais. Tetrapeptidas susideda iš L-alanino, kuris yra susietas su N-acetilmuramo rūgštimi; D-glutaminas, kuris gramteigiamose bakterijose yra prijungtas prie L-lizino, o gramteigiamose bakterijose

Ryžiai. 2.3. Bakterijų ląstelės sienelės architektonikos schema

bakterijos – su diaminopimelio rūgštimi (DAP), kuri yra lizino pirmtakas bakterinės aminorūgščių biosintezės procese ir yra unikalus junginys, randamas tik bakterijose; 4-oji aminorūgštis yra D-alaninas (2.4 pav.).

Gramteigiamų bakterijų ląstelių sienelėje yra nedidelis kiekis polisacharidų, lipidų ir baltymų. Pagrindinis šių bakterijų ląstelės sienelės komponentas yra daugiasluoksnis peptidoglikanas (mureinas, mukopeptidas), kuris sudaro 40-90% ląstelės sienelės masės. Skirtingų peptidoglikano sluoksnių tetrapeptidai gramteigiamose bakterijose yra sujungti vienas su kitu 5 glicino (pentaglicino) liekanų polipeptidinėmis grandinėmis, todėl peptidoglikanui suteikiama standi geometrinė struktūra (2.4 pav., b). Kovalentiškai jungiasi su gramteigiamų bakterijų ląstelės sienelės peptidoglikanu techo rūgštys(iš graikų kalbos. tekhos- sienelė), kurios molekulės yra 8-50 glicerolio ir ribitolio likučių grandinės, sujungtos fosfatiniais tilteliais. Bakterijų formą ir stiprumą suteikia standi pluoštinė daugiasluoksnė struktūra su kryžminiais peptidiniais peptidoglikano skersiniais ryšiais.

Ryžiai. 2.4. Peptidoglikano struktūra: a - Gramneigiamos bakterijos; b - gramteigiamos bakterijos

Gramo dažymo metu gramteigiamų bakterijų gebėjimas išlaikyti gencijonų violetinę spalvą kartu su jodu (mėlynai violetinė bakterijų spalva) yra susijusi su daugiasluoksnio peptidoglikano savybe sąveikauti su dažais. Be to, vėlesnis bakterijų tepinėlio apdorojimas alkoholiu sukelia peptidoglikano porų susiaurėjimą ir taip išlaiko dažus ląstelės sienelėje.

Gramneigiamos bakterijos po alkoholio poveikio praranda dažus, o tai atsiranda dėl mažesnio peptidoglikano kiekio (5-10% ląstelės sienelės masės); alkoholiu jie pakeičia spalvą, o gydomi fuksinu ar safraninu parausta. Taip yra dėl ląstelės sienelės struktūrinių savybių. Peptidoglikanas gramneigiamų bakterijų ląstelės sienelėje yra 1-2 sluoksniai. Sluoksnių tetrapeptidai yra tarpusavyje sujungti tiesioginiu peptidiniu ryšiu tarp vieno tetrapeptido DAP amino grupės ir kito sluoksnio tetrapeptido D-alanino karboksilo grupės (2.4 pav., a). Peptidoglikano išorėje yra sluoksnis lipoproteinai, prisijungia prie peptidoglikano per DAP. Po jos seka išorinė membrana ląstelių sienelės.

išorinė membrana yra mozaikinė struktūra, kurią sudaro lipopolisacharidai (LPS), fosfolipidai ir baltymai. Jo vidinį sluoksnį vaizduoja fosfolipidai, o LPS yra išoriniame sluoksnyje (2.5 pav.). Taigi, išorinė atmintis

Ryžiai. 2.5. Lipopolisacharido struktūra

brana yra asimetriška. Išorinės membranos LPS susideda iš trijų fragmentų:

Lipidas A – konservatyvi struktūra, beveik tokia pati gramneigiamose bakterijose. Lipidas A susideda iš fosforilinto gliukozamino disacharido vienetų, prie kurių yra prijungtos ilgos riebalų rūgščių grandinės (žr. 2.5 pav.);

Karvės dalies šerdis arba strypas (iš lat. šerdis- šerdis), santykinai konservatyvi oligosacharidų struktūra;

Labai kintama O specifinė polisacharidų grandinė, susidaranti kartojant identiškas oligosacharidų sekas.

LPS yra pritvirtintas prie išorinės membranos lipidu A, kuris lemia LPS toksiškumą ir todėl yra identifikuojamas su endotoksinu. Antibiotikais sunaikinus bakterijas, išsiskiria didelis kiekis endotoksino, kuris pacientui gali sukelti endotoksinį šoką. Nuo lipido A nukrypsta LPS šerdis arba šerdies dalis. Pati pastoviausia LPS šerdies dalis yra ketodeoksioktono rūgštis. O specifinė polisacharido grandinė, besitęsianti nuo LPS molekulės šerdies dalies,

susidedantis iš pasikartojančių oligosacharidų vienetų, nustato tam tikros bakterijų padermės serogrupę, serovarą (bakterijų tipą, aptiktą naudojant imuninį serumą). Taigi LPS sąvoka siejama su idėjomis apie O-antigeną, pagal kurį galima diferencijuoti bakterijas. Dėl genetinių pokyčių gali atsirasti defektų, sutrumpėti bakterijų LPS ir dėl to atsirasti šiurkščių R formų kolonijų, kurios praranda O antigeno specifiškumą.

Ne visos gramneigiamos bakterijos turi visą O specifinę polisacharidų grandinę, susidedančią iš pasikartojančių oligosacharidų vienetų. Visų pirma, genties bakterijos Neisseria turi trumpą glikolipidą, vadinamą lipooligosacharidu (LOS). Jis panašus į R formą, kuri prarado O-antigeninį specifiškumą, pastebėtą mutantinėse grubiose padermėse. E. coli. LOJ struktūra primena žmogaus citoplazminės membranos glikosfingolipidą, todėl LOJ imituoja mikrobą, leidžiantį išvengti šeimininko imuninio atsako.

Išorinės membranos matricos baltymai prasiskverbia į ją taip, kad baltymų molekulės, vadinamos porinai, jie ribojasi su hidrofilinėmis poromis, pro kurias praeina vanduo ir mažos hidrofilinės molekulės, kurių santykinė masė iki 700 D.

Tarp išorinės ir citoplazminės membranos yra periplazminė erdvė, arba periplazmą, kurioje yra fermentų (proteazės, lipazės, fosfatazės, nukleazės, β-laktamazės), taip pat transportavimo sistemų komponentai.

Pažeidus bakterijų ląstelės sienelės sintezę, veikiant lizocimui, penicilinui, organizmo apsauginiams faktoriams ir kitiems junginiams, susidaro pakitusios (dažnai sferinės) ląstelės: protoplastai- bakterijos, kuriose visiškai nėra ląstelės sienelės; sferoplastai Bakterijos su iš dalies išsaugota ląstelės sienele. Pašalinus ląstelės sienelės inhibitorių, tokios pakitusios bakterijos gali apsisukti, t.y. įgyti visavertę ląstelės sienelę ir atkurti pradinę formą.

Sferoidinio arba protoplasto tipo bakterijos, kurios, veikiant antibiotikams ar kitiems veiksniams, praradusios gebėjimą sintetinti peptidoglikaną ir galinčios daugintis, vadinamos. L formos(nuo D. Listerio instituto pavadinimo, kur jie pirmiausia

jūs buvote studijuotas). L formos taip pat gali atsirasti dėl mutacijų. Tai osmosiškai jautrios, sferinės, kolbos formos įvairaus dydžio ląstelės, įskaitant ir praeinančias per bakterijų filtrus. Kai kurios L formos (nestabilios), kai pašalinamas veiksnys, lėmęs pokyčius bakterijose, gali pasikeisti ir grįžti į pradinę bakterijų ląstelę. L formos gali sudaryti daugybę infekcinių ligų sukėlėjų.

citoplazminė membrana ultraplonų pjūvių elektroniniu mikroskopu tai yra trijų sluoksnių membrana (2 tamsūs 2,5 nm storio sluoksniai yra atskirti šviesiu - tarpiniu). Savo struktūra jis yra panašus į gyvūnų ląstelių plazmolemą ir susideda iš dvigubo lipidų sluoksnio, daugiausia fosfolipidų, su įterptu paviršiumi ir integruotais baltymais, kurie tarsi prasiskverbia per membranos struktūrą. Kai kurios iš jų yra permeazės, susijusios su medžiagų transportavimu. Skirtingai nuo eukariotinių ląstelių, bakterijų ląstelės citoplazminėje membranoje nėra sterolių (išskyrus mikoplazmas).

Citoplazminė membrana yra dinamiška struktūra su judriais komponentais, todėl pristatoma kaip judri skysčio struktūra. Jis supa išorinę bakterijų citoplazmos dalį ir dalyvauja reguliuojant osmosinį slėgį, medžiagų pernešimą ir energijos apykaitą ląstelėse (dėl elektronų transportavimo grandinės fermentų adenozintrifosfatazės – ATPazės ir kt.). Esant pernelyg dideliam augimui (palyginti su ląstelės sienelės augimu), citoplazminėje membranoje susidaro invaginacijos – invaginacijos sudėtingai susisukusių membraninių struktūrų pavidalu, vadinamos. mezosomos. Mažiau sudėtingos susuktos struktūros vadinamos intracitoplazminėmis membranomis. Mezosomų ir intracitoplazminių membranų vaidmuo nebuvo iki galo išaiškintas. Netgi teigiama, kad jie yra artefaktas, kuris atsiranda paruošus (fiksavus) preparatą elektroninei mikroskopijai. Nepaisant to, manoma, kad citoplazminės membranos dariniai dalyvauja ląstelių dalijimuisi, teikdami energiją ląstelės sienelės sintezei, dalyvauja medžiagų sekrecijoje, sporų formavime, t.y. procesuose, kuriuose suvartojama daug energijos. Citoplazma užima didžiąją dalį bakterijų

ląstelė ir susideda iš tirpių baltymų, ribonukleino rūgščių, inkliuzų ir daugybės mažų granulių – ribosomų, atsakingų už baltymų sintezę (transliaciją).

Ribosomos bakterijų dydis yra apie 20 nm, o sedimentacijos koeficientas – 70S, priešingai nei 80S ribosomos, būdingos eukariotų ląstelėms. Todėl kai kurie antibiotikai jungiasi prie bakterijų ribosomų ir slopina bakterijų baltymų sintezę nepaveikdami baltymų sintezės eukariotinėse ląstelėse. Bakterijų ribosomos gali išsiskirti į du subvienetus: 50S ir 30S. rRNR – konservatyvūs bakterijų elementai (evoliucijos „molekulinis laikrodis“). 16S rRNR yra mažo ribosomų subvieneto dalis, o 23S rRNR yra didelio ribosomų subvieneto dalis. 16S rRNR tyrimas yra genų sistematikos pagrindas, leidžiantis įvertinti organizmų giminingumo laipsnį.

Citoplazmoje yra įvairių intarpų glikogeno granulių, polisacharidų, β-hidroksisviesto rūgšties ir polifosfatų (volutino) pavidalu. Jie kaupiasi su maistinių medžiagų pertekliumi aplinkoje ir veikia kaip rezervinės medžiagos mitybos ir energijos poreikiams tenkinti.

Voliutinas turi afinitetą pagrindiniams dažams ir yra lengvai aptinkamas naudojant specialius dažymo metodus (pavyzdžiui, pagal Neisser) metachromatinių granulių pavidalu. Toluidino mėlyna arba metileno mėlyna nudažo volutiną raudonai violetiškai, o bakterijų citoplazmą – mėlynai. Būdingas volutino granulių išsidėstymas difterijos baciloje atsiskleidžia intensyviai dažytų ląstelės polių pavidalu. Metachromatinis volutino dažymas yra susijęs su dideliu polimerizuoto neorganinio polifosfato kiekiu. Pagal elektronų mikroskopiją jie atrodo kaip elektronų tankios 0,1–1 µm dydžio granulės.

Nukleoidas yra bakterijos branduolio atitikmuo. Jis yra centrinėje bakterijų zonoje dvigrandės DNR pavidalu, sandariai supakuotos kaip rutulys. Bakterinis nukleoidas, skirtingai nei eukariotai, neturi branduolio apvalkalo, branduolio ir pagrindinių baltymų (histonų). Daugumoje bakterijų yra viena chromosoma, kurią vaizduoja DNR molekulė, uždaryta žiede. Tačiau kai kurios bakterijos turi dvi žiedo formos chromosomas. (V. cholerae) ir linijinės chromosomos (žr. 5.1.1 skyrių). Nukleoidas aptinkamas šviesos mikroskopu po dažymo specifine DNR

metodai: pagal Felgeną arba pagal Romanovsky-Giemsa. Itin plonų bakterijų sekcijų elektronų difrakcijos modeliuose nukleoidas turi šviesos zonų pavidalą su fibrilinėmis, į siūlus panašiomis DNR struktūromis, susietomis su tam tikromis sritimis su citoplazmine membrana arba mezosoma, dalyvaujančia chromosomų replikacijoje.

Be nukleoido, bakterijos ląstelėje yra ekstrachromosominių paveldimumo faktorių – plazmidžių (žr. 5.1.2 skyrių), kurios yra kovalentiškai uždari DNR žiedai.

Kapsulė, mikrokapsulė, gleivės.Kapsulė - Gleivinė struktūra, storesnė nei 0,2 µm, stipriai susijusi su bakterijų ląstelės sienele ir turinti aiškiai apibrėžtas išorines ribas. Kapsulė išsiskiria tepinėliais-atspaudais nuo patologinės medžiagos. Grynose bakterijų kultūrose kapsulė susidaro rečiau. Jis aptinkamas specialiais tepinėlio dažymo metodais pagal Burri-Gins, kurie sukuria neigiamą kapsulės medžiagų kontrastą: rašalas aplink kapsulę sukuria tamsų foną. Kapsulę sudaro polisacharidai (egzopolisacharidai), kartais polipeptidai, pavyzdžiui, juodligės baciloje, ji susideda iš D-glutamo rūgšties polimerų. Kapsulė yra hidrofilinė, joje yra daug vandens. Jis apsaugo nuo bakterijų fagocitozės. Kapsulė yra antigeninė: antikūnai prieš kapsulę sukelia jos padidėjimą (kapsulės patinimo reakcija).

Susidaro daug bakterijų mikrokapsulė- gleivinės susidarymas, kurio storis mažesnis nei 0,2 mikrono, aptiktas tik elektroniniu mikroskopu.

Reikia atskirti nuo kapsulės gleivės - gleivinės egzopolisacharidai, kurie neturi aiškių išorinių ribų. Glebės tirpsta vandenyje.

Gleiviniai egzopolisacharidai būdingi Pseudomonas aeruginosa gleivinės padermėms, kurios dažnai randamos cistine fibroze sergančių pacientų skrepliuose. Bakteriniai egzopolisacharidai dalyvauja sukibime (prilimpa prie substratų); jie taip pat vadinami glikokaliksu.

Kapsulė ir gleivės apsaugo bakterijas nuo pažeidimų ir išsausėjimo, nes būdamos hidrofilinės, gerai suriša vandenį ir neleidžia veikti apsauginiams makroorganizmo ir bakteriofagų faktoriams.

Flagella bakterijos lemia bakterijos ląstelės mobilumą. Vėliavos yra plonos gijos, kurios įgauna

kilę iš citoplazminės membranos, yra ilgesni už pačią ląstelę. Žvyneliai yra 12–20 nm storio ir 3–15 µm ilgio. Jie susideda iš trijų dalių: spiralinio sriegio, kabliuko ir bazinio korpuso su lazdele su specialiais diskais (viena diskų pora gramteigiamų bakterijų ir dvi poros gramneigiamų bakterijų). Žvynelių diskai yra pritvirtinti prie citoplazminės membranos ir ląstelės sienelės. Taip sukuriamas elektros variklio su strypu efektas – rotorius, kuris suka žvynelį. Protonų potencialų skirtumas citoplazminėje membranoje naudojamas kaip energijos šaltinis. Sukimosi mechanizmą užtikrina protonų ATP sintetazė. Žvynelinės sukimosi greitis gali siekti 100 aps./min. Jei bakterija turi keletą žvynelių, jos pradeda sinchroniškai suktis, susipindamos į vieną ryšulį, sudarydamos savotišką sraigtą.

Flagela yra sudaryta iš baltymo, vadinamo flagellinu. (flagellum- flagellum), kuris yra antigenas - vadinamasis H-antigenas. Flagellino subvienetai yra suvynioti.

Įvairių rūšių bakterijų žvynelių skaičius svyruoja nuo vieno (monotricho) Vibrio cholerae iki dešimties ar šimtų, besitęsiančių palei bakterijos perimetrą (peritrich), Escherichia coli, Proteus ir kt. Lofotrichų viename gale yra žiuželių pluoštas. ląstelės. Amfitrikai turi vieną žvynelį arba žvynelių ryšulį priešinguose ląstelės galuose.

Žvyneliai aptinkami naudojant sunkiaisiais metalais apipuršktų preparatų elektroninę mikroskopiją arba šviesos mikroskopu po apdorojimo specialiais metodais, pagrįstais įvairių medžiagų ėsdinimu ir adsorbcija, dėl ko padidėja žvynelių storis (pavyzdžiui, pasidabravus).

Villi arba pili (fimbriae)- gijiniai dariniai, plonesni ir trumpesni (3-10 nm * 0,3-10 mikronų) už žvynelius. Pili tęsiasi nuo ląstelės paviršiaus ir yra sudaryti iš pilino baltymo. Yra žinomi keli pjūklų tipai. Bendrojo tipo pilai yra atsakingi už prisitvirtinimą prie substrato, mitybą ir vandens-druskos apykaitą. Jų yra daug – po kelis šimtus vienoje ląstelėje. Sex pilis (1-3 ląstelėje) sukuria kontaktą tarp ląstelių, perduodant genetinę informaciją tarp jų konjugacijos būdu (žr. 5 skyrių). Ypač domina IV tipo piliai, kurių galai yra hidrofobiniai, dėl to jie susisuka, šie piliai dar vadinami garbanomis. Įsikūręs-

jie išsidėstę ląstelės poliuose. Šie piliai randami patogeninėse bakterijose. Jie turi antigeninių savybių, kontaktuoja tarp bakterijos ir ląstelės šeimininkės, dalyvauja formuojant bioplėvelę (žr. 3 skyrių). Daugelis pilių yra bakteriofagų receptoriai.

Ginčai – savotiška ramybės bakterijų forma, turinti gramteigiamą ląstelių sienelės sandaros tipą. sporas formuojančios genties bakterijos bacila, kuriose sporos dydis neviršija ląstelės skersmens, vadinamos bacilomis. Sporas formuojančios bakterijos, kurių sporos dydis viršija ląstelės skersmenį, todėl jos įgauna verpstės formą, vadinamos. klostridijos, tokios kaip genties bakterijos Clostridium(iš lat. Clostridium- suklys). Sporos atsparios rūgštims, todėl Aujeskio metodu arba Ziehl-Nelsen metodu nudažomos raudonai, o vegetatyvinė ląstelė – mėlyna.

Sporuliacija, sporų forma ir vieta ląstelėje (vegetatyvinė) yra bakterijų rūšies savybė, leidžianti jas atskirti viena nuo kitos. Sporų forma ovali ir sferinė, vieta ląstelėje galinė, t.y. lazdelės gale (stabligės sukėlėjoje), subterminalinėje - arčiau lazdelės galo (esant botulizmo, dujų gangrenos sukėlėjams) ir centrinėje (esant juodligės baciloms).

Sporuliacijos (sporuliacijos) procesas praeina eilę etapų, kurių metu atskiriama dalis citoplazmos ir bakterinės vegetatyvinės ląstelės chromosomos, apsupamos augančia citoplazmine membrana ir susidaro prospora.

Prosporo protoplaste yra nukleoidas, baltymus sintezuojanti sistema ir energiją gaminanti sistema, pagrįsta glikolize. Citochromų nėra net aerobuose. Sudėtyje nėra ATP, dygimui reikalinga energija kaupiama 3-glicerolio fosfato pavidalu.

Prosporą supa dvi citoplazminės membranos. Sluoksnis, kuris supa vidinę sporos membraną, vadinamas sporų sienelė, jis susideda iš peptidoglikano ir yra pagrindinis ląstelės sienelės šaltinis sporų dygimo metu.

Tarp išorinės membranos ir sporos sienelės susidaro storas sluoksnis, susidedantis iš peptidoglikano, turinčio daug kryžminių ryšių, - žievė.

Išorėje yra citoplazminė membrana sporų apvalkalas, sudarytas iš į keratiną panašių baltymų,

turintys daug intramolekulinių disulfidinių jungčių. Šis apvalkalas užtikrina atsparumą cheminėms medžiagoms. Kai kurių bakterijų sporos turi papildomą dangą - egzosporiumas lipoproteinų prigimtis. Taip susidaro daugiasluoksnis prastai pralaidus apvalkalas.

Sporuliaciją lydi intensyvus prosporos vartojimas, o vėliau atsirandantis dipikolino rūgšties ir kalcio jonų sporų apvalkalas. Sporos įgyja atsparumą karščiui, kuris yra susijęs su kalcio dipikolinato buvimu joje.

Sporos gali išlikti ilgą laiką dėl daugiasluoksnio apvalkalo, kalcio dipikolinato, mažo vandens kiekio ir vangų medžiagų apykaitos procesų. Pavyzdžiui, dirvožemyje juodligės ir stabligės sukėlėjai gali išlikti dešimtmečius.

Esant palankioms sąlygoms, sporos sudygsta per tris iš eilės stadijas: aktyvacijos, iniciacijos, augimo. Tokiu atveju iš vienos sporos susidaro viena bakterija. Aktyvinimas yra pasirengimas daigumui. Esant 60-80 °C temperatūrai, sporos suaktyvėja dygimui. Dygimo pradžia trunka keletą minučių. Augimo stadijai būdingas greitas augimas, lydimas lukšto sunaikinimo ir sodinuko išlaisvinimo.

Skaitymo laikas: 6 min

Šiuolaikinis mokslas per pastaruosius šimtmečius padarė fantastišką pažangą. Tačiau kai kurios paslaptys vis dar jaudina žymių mokslininkų mintis.

Šiandien atsakymas į skubų klausimą nerastas – kiek bakterijų rūšių egzistuoja didžiulėje mūsų planetoje?

Bakterija– unikalios vidinės organizacijos organizmas, kuriam būdingi visi gyviems organizmams būdingi procesai. Bakterijų ląstelė turi daug nuostabių savybių, iš kurių viena yra formų įvairovė.

Bakterijos ląstelė gali būti sferinė, lazdelės, kubinė arba žvaigždės formos. Be to, bakterijos šiek tiek sulenktos arba formuoja įvairias garbanas.

Ląstelės forma vaidina svarbų vaidmenį tinkamam mikroorganizmo funkcionavimui, nes gali turėti įtakos bakterijos gebėjimui prisitvirtinti prie kitų paviršių, gauti reikiamų medžiagų ir judėti.

Mažiausias ląstelės dydis paprastai yra 0,5 µm, tačiau išskirtiniais atvejais bakterijos dydis gali siekti 5,0 µm.

Bet kurios bakterijos ląstelės struktūra yra griežtai užsakyta. Jo struktūra labai skiriasi nuo kitų ląstelių, tokių kaip augalai ir gyvūnai, struktūros. Visų tipų bakterijų ląstelės neturi tokių elementų kaip: diferencijuotas branduolys, tarpląstelinės membranos, mitochondrijos, lizosomos.

Bakterijos turi specifinius struktūrinius komponentus – nuolatinius ir nenuolatinius.

Nuolatiniai komponentai yra: citoplazminė membrana (plazmolema), ląstelės sienelė, nukleoidas, citoplazma. Nenuolatinės struktūros yra: kapsulė, žvyneliai, plazmidės, pilis, gaureliai, fimbrijos, sporos.

citoplazminė membrana

Bet kurią bakteriją gaubia citoplazminė membrana (plazmolema), kurią sudaro 3 sluoksniai. Membranoje yra globulinų, atsakingų už selektyvų įvairių medžiagų pernešimą į ląstelę.

Plazminė membrana taip pat atlieka šias svarbias funkcijas:

• mechaninis- užtikrina savarankišką bakterijos ir visų struktūrinių elementų funkcionavimą;
• receptorius- baltymai, esantys plazmalemoje, veikia kaip receptoriai, tai yra, padeda ląstelei suvokti įvairius signalus;
• energijos Kai kurie baltymai yra atsakingi už energijos perdavimo funkciją.

Plazminės membranos veikimo pažeidimas lemia tai, kad bakterija žlunga ir miršta.

ląstelių sienelės

Struktūrinis komponentas, būdingas tik bakterijų ląstelėms, yra ląstelės sienelė. Tai standi pralaidi membrana, kuri veikia kaip svarbus ląstelės struktūrinio skeleto komponentas. Jis yra citoplazminės membranos išorėje.

Ląstelės sienelė atlieka apsauginę funkciją, be to, suteikia ląstelei nuolatinę formą. Jo paviršius padengtas daugybe sporų, kurios praleidžia reikiamas medžiagas ir pašalina iš mikroorganizmo puvimo produktus.

Dar viena sienos funkcija yra vidinių komponentų apsauga nuo osmosinių ir mechaninių poveikių. Jis atlieka nepakeičiamą vaidmenį kontroliuojant ląstelių dalijimąsi ir paveldimų savybių pasiskirstymą joje. Jame yra peptidoglikano, kuris suteikia ląstelei vertingų imunobiologinių savybių.

Ląstelės sienelės storis svyruoja nuo 0,01 iki 0,04 µm. Su amžiumi daugėja bakterijų ir atitinkamai didėja medžiagos, iš kurios ji pastatyta, kiekis.

Nukleoidas

Nukleoidas yra prokariotas, kuriame saugoma visa bakterijos ląstelės paveldima informacija. Nukleoidas yra centrinėje bakterijos dalyje. Jo savybės prilygsta branduoliui.

Nukleoidas yra viena DNR molekulė, uždaryta žiede. Molekulės ilgis – 1 mm, o informacijos kiekis – apie 1000 požymių.

Nukleoidas yra pagrindinis medžiagos apie bakterijos savybes nešėjas ir pagrindinis veiksnys perduodant šias savybes palikuonims. Nukleoidas bakterijų ląstelėse neturi branduolio, membranos ar pagrindinių baltymų.

Citoplazma

Citoplazma- vandeninis tirpalas, kuriame yra šie komponentai: mineraliniai junginiai, maistinės medžiagos, baltymai, angliavandeniai ir lipidai. Šių medžiagų santykis priklauso nuo bakterijų amžiaus ir tipo.

Citoplazmoje yra įvairių struktūrinių komponentų: ribosomos, granulės ir mezosomos.

• Ribosomos yra atsakingos už baltymų sintezę. Jų cheminė sudėtis apima RNR molekules ir baltymus.
• Mezosomos dalyvauja formuojant sporas ir dauginant ląsteles. Gali būti burbulo, kilpos, kanalėlio pavidalo.
• Granulės tarnauja kaip papildomas energijos šaltinis bakterijų ląstelėms. Šie elementai būna įvairių formų. Juose yra polisacharidų, krakmolo, riebalų lašelių.

Kapsulė

Kapsulė Tai gleivinė struktūra, glaudžiai surišta su ląstelės sienele. Apžiūrint ją šviesos mikroskopu, matyti, kad kapsulė apgaubia ląstelę, o jos išorinės ribos turi aiškiai apibrėžtą kontūrą. Bakterijų ląstelėje kapsulė tarnauja kaip apsauginis barjeras nuo fagų (virusų).

Bakterijos sudaro kapsulę, kai aplinkos sąlygos tampa agresyvios. Kapsulės sudėtyje daugiausia yra polisacharidų, o tam tikrais atvejais gali būti skaidulų, glikoproteinų, polipeptidų.

Pagrindinės kapsulės funkcijos:

• • sukibimas su žmogaus kūno ląstelėmis. Pavyzdžiui, streptokokai sulimpa su danties emaliu ir kartu su kitais mikrobais išprovokuoja kariesą;
  • apsauga nuo neigiamų aplinkos sąlygų: toksinių medžiagų, mechaninių pažeidimų, padidėjusio deguonies kiekio;
  • dalyvavimas vandens apykaitoje (ląstelių apsauga nuo išsausėjimo);
  • papildomo osmosinio barjero sukūrimas.

Kapsulę sudaro 2 sluoksniai:

• vidinis - citoplazmos sluoksnio dalis;
• išorinis – bakterijos išskyrimo funkcijos rezultatas.

Klasifikacija buvo pagrįsta kapsulių struktūrinėmis savybėmis. Jie yra:

• normalus;
• kompleksinės kapsulės;
• su kryžminėmis juostelėmis;
• nepertraukiamos kapsulės.

Kai kurios bakterijos taip pat sudaro mikrokapsulę, kuri yra gleivinė. Mikrokapsulę galima aptikti tik elektroniniu mikroskopu, nes šio elemento storis yra tik 0,2 mikrono ar net mažesnis.

Flagella

Dauguma bakterijų turi ląstelės paviršines struktūras, kurios užtikrina jos mobilumą ir judėjimą – žvynelius. Tai ilgi procesai kairiosios spiralės pavidalu, sudaryti iš flagellino (susitraukiančio baltymo).

Pagrindinė žvynelių funkcija yra ta, kad jos leidžia bakterijoms judėti skystoje aplinkoje ieškant palankesnių sąlygų. Žvynelių skaičius vienoje ląstelėje gali būti įvairus: nuo vienos iki kelių žvynelių, žvynelių visame ląstelės paviršiuje arba tik viename iš jos polių.

Priklausomai nuo žvynelių skaičiaus jose, yra keletas bakterijų tipų:

• Monotrichas- jie turi tik vieną žvynelį.
• lopotrichas- viename bakterijos gale turi tam tikrą skaičių žvynelių.
• amfitrichai- būdingas žvynelių buvimas priešinguose poliariniuose poliuose.
• Peritrichi- žvyneliai išsidėstę visame bakterijos paviršiuje, joms būdingas lėtas ir sklandus judėjimas.
• Atrichi- žvynelių nėra.

Flagella atlieka motorinę veiklą, sukimosi judesius. Jei bakterijos neturi žvynelių, jos vis tiek gali judėti, tiksliau, slysti gleivių pagalba ląstelės paviršiuje.

Plazmidės

Plazmidės yra mažos judrios DNR molekulės, atskirtos nuo chromosomų paveldimumo faktorių. Šiuose komponentuose dažniausiai yra genetinės medžiagos, dėl kurios bakterija tampa atsparesnė antibiotikams.

Jie gali perkelti savo savybes iš vieno mikroorganizmo į kitą. Nepaisant visų savo ypatybių, plazmidės neveikia kaip svarbūs elementai bakterijų ląstelės gyvybei.

Pili, villi, fimbriae

Šios struktūros yra lokalizuotos ant bakterijų paviršių. Vienoje ląstelėje jų yra nuo dviejų iki kelių tūkstančių. Tiek bakterijų judrioji ląstelė, tiek nejudri ląstelė turi šiuos struktūrinius elementus, nes jie neturi jokios įtakos gebėjimui judėti.

Kiekybiškai pilių skaičius siekia kelis šimtus vienoje bakterijoje. Yra pilių, atsakingų už mitybą, vandens ir druskos apykaitą, taip pat konjugacijos (lyties) pilius.

Gūželiams būdinga tuščiavidurė cilindro forma. Būtent per šias struktūras virusai patenka į bakteriją.

Villi nėra laikomi esminiais bakterijų komponentais, nes net ir be jų galima sėkmingai užbaigti dalijimosi ir augimo procesą.

Fimbrijos, kaip taisyklė, yra viename ląstelės gale. Šios struktūros leidžia mikroorganizmui fiksuotis kūno audiniuose. Kai kurios fimbrijos turi specialių baltymų, kurie liečiasi su ląstelių receptorių galūnėmis.

Fimbrijos nuo žvynelių skiriasi tuo, kad yra storesnės ir trumpesnės, taip pat nesuvokia judėjimo funkcijos.

ginčų

Sporos susidaro neigiamos fizinės ar cheminės manipuliacijos su bakterija atveju (dėl džiūvimo ar maistinių medžiagų trūkumo). Jie skiriasi sporų dydžiu, nes skirtingose ​​ląstelėse gali būti visiškai skirtingos. Skiriasi ir sporų forma – jos yra ovalios arba sferinės.

Pagal vietą ląstelėje sporos skirstomos į:

• centrinis - jų padėtis pačiame centre, kaip, pavyzdžiui, juodligės atveju;
• subterminalas - esantis lazdos gale, suteikiantis pagaliuko formą (dujų gangrenos sukėlėjoje).

Palankioje aplinkoje sporų gyvavimo ciklas apima šiuos etapus:

• paruošiamasis etapas;
• aktyvavimo stadija;
• pradžios stadija;
• dygimo stadija.

Sporos išsiskiria ypatingu gyvybingumu, kuris pasiekiamas dėl jų apvalkalo. Jis yra daugiasluoksnis ir daugiausia susideda iš baltymų. Padidėjęs sporų atsparumas neigiamoms sąlygoms ir išoriniam poveikiui užtikrinamas būtent dėl ​​baltymų.

Struktūriniai ląstelės komponentai yra bakterijų apvalkalas, susidedantis iš ląstelės sienelės, citoplazminės membranos ir kartais kapsulės; citoplazma; ribosomos; įvairūs citoplazminiai intarpai; nukleoidas (branduolys). Kai kurių tipų bakterijos taip pat turi sporų, žvynelių, blakstienų (pili, fimbriae) (2 pav.).

ląstelių sienelės privalomas daugumos rūšių bakterijų susidarymas. Jo struktūra priklauso nuo tipo ir priklausomybės
bakterijas į grupes, diferencijuotas Gramo dažymu. Ląstelės sienelės masė sudaro apie 20% visos ląstelės sausos masės, storis nuo 15 iki 80 nm.

Ryžiai. 3. Bakterijos ląstelės sandaros schema

1 - kapsulė; 2 - ląstelės sienelė; 3 - citoplazminė membrana; 4 - citoplazma; 5 - mezosomos; 6 - ribosomos; 7 - nukleoidas; 8 - intracitoplazminės membranos formacijos; 9 - riebalų lašai; 10 - polisacharido granulės; 11 - polifosfato granulės; 12 - sieros intarpai; 13 - žvyneliai; 14 - bazinis kūnas

Ląstelės sienelėje yra iki 1 nm skersmens poros, todėl tai yra pusiau pralaidi membrana, pro kurią prasiskverbia maistinės medžiagos ir išsiskiria medžiagų apykaitos produktai.

Šios medžiagos gali prasiskverbti į mikrobų ląstelę tik po išankstinio hidrolizinio skilimo specifiniais fermentais, kuriuos bakterijos išskiria į išorinę aplinką.

Ląstelės sienelės cheminė sudėtis yra nevienalytė, tačiau ji yra pastovi tam tikros rūšies bakterijoms, kurios naudojamos identifikavimui. Ląstelės sienelės sudėtyje rasta azoto junginių, lipidų, celiuliozės, polisacharidų, pektino medžiagų.

Svarbiausias cheminis ląstelės sienelės komponentas yra sudėtingas polisacharidinis peptidas. Jis taip pat vadinamas peptidoglikanu, glikopeptidu, mureinu (iš lot. Murus - siena).

Mureinas yra struktūrinis polimeras, sudarytas iš glikano molekulių, sudarytų iš acetilgliukozamino ir acetilmuramo rūgšties. Jo sintezė atliekama citoplazmoje citoplazminės membranos lygyje.

Įvairių tipų ląstelės sienelės peptidoglikanas turi specifinę aminorūgščių sudėtį ir, priklausomai nuo to, tam tikrą chemotipą, į kurį atsižvelgiama identifikuojant pieno rūgštį ir kitas bakterijas.

Gramneigiamų bakterijų ląstelės sienelėje peptidoglikanas atstovaujamas vienu sluoksniu, o gramteigiamų bakterijų sienelėje jis sudaro kelis sluoksnius.

1884 m. Gramas pasiūlė audinių dažymo metodą, kuris buvo naudojamas prokariotinėms ląstelėms dažyti. Jei Gramo dažymo metu fiksuotos ląstelės yra apdorojamos alkoholiniu krištolo violetinio dažo tirpalu, o po to - jodo tirpalu, tada šios medžiagos sudaro stabilų spalvotą kompleksą su mureinu.

Homopozityviuose mikroorganizmuose nudažytas violetinis kompleksas netirpsta veikiamas etanolio ir, atitinkamai, nepakeičia spalvos, dažant fuksinu (raudonu dažikliu), ląstelės išlieka tamsiai violetinės spalvos.

Gramneigiamų rūšių mikroorganizmuose gencijoninė violetinė ištirpinama etanolyje ir išplaunama vandeniu, o nudažius fuksinu, ląstelė parausta.

Mikroorganizmų gebėjimas dažytis analiniais dažais ir pagal Gramo metodą vadinamas tintoriaus savybės . Juos būtina tirti jaunose (18-24 val.) kultūrose, nes kai kurios gramteigiamos bakterijos senose kultūrose praranda gebėjimą nusidažyti teigiamomis Gramo metodu.

Peptidoglikano reikšmė slypi tame, kad jo dėka ląstelės sienelė turi standumą, t.y. elastingumas ir yra apsauginis bakterinės ląstelės rėmas.

Kai peptidoglikanas sunaikinamas, pavyzdžiui, veikiant lizocimui, ląstelės sienelė praranda standumą ir suyra. Ląstelės turinys (citoplazma) kartu su citoplazmine membrana įgauna sferinę formą, tai yra tampa protoplastu (sferoplastu).

Daugelis sintezuojančių ir skaidančių fermentų yra susiję su ląstelės sienele. Ląstelės sienelės komponentai sintetinami citoplazminėje membranoje ir tada transportuojami į ląstelės sienelę.

citoplazminė membrana esantis po ląstelės sienele ir glaudžiai greta jos vidinio paviršiaus. Tai pusiau pralaidi membrana, supanti citoplazmą ir vidinį ląstelės turinį – protoplastą. Citoplazminė membrana yra sustorėjęs išorinis citoplazmos sluoksnis.

Citoplazminė membrana yra pagrindinė kliūtis tarp citoplazmos ir aplinkos, jos vientisumo pažeidimas sukelia ląstelių mirtį. Jį sudaro baltymai (50-75%), lipidai (15-45%), daugelyje rūšių - angliavandeniai (1-19%).

Pagrindinis membranos lipidų komponentas yra fosfo- ir glikolipidai.

Citoplazminė membrana, padedama joje lokalizuotų fermentų, atlieka įvairias funkcijas: sintetina membranos lipidus – ląstelės sienelės komponentus; membraniniai fermentai – selektyviai per membraną perneša įvairias organines ir neorganines molekules bei jonus, membrana dalyvauja ląstelės energijos transformavime, taip pat chromosomų replikacijoje, pernešant elektrocheminę energiją ir elektronus.

Taigi citoplazminė membrana užtikrina selektyvų patekimą į ląstelę ir įvairių medžiagų bei jonų pašalinimą iš jos.

Citoplazminės membranos dariniai yra mezosomos . Tai sferinės struktūros, susidarančios, kai membrana yra susukta į garbaną. Jie yra iš abiejų pusių – ląstelės pertvaros formavimosi vietoje arba šalia branduolinės DNR lokalizacijos zonos.

Mezosomos funkciškai prilygsta mitochondrijoms aukštesniųjų organizmų ląstelėse. Jie dalyvauja bakterijų redokso reakcijose, atlieka svarbų vaidmenį organinių medžiagų sintezėje, formuojant ląstelės sienelę.

Kapsulė yra išorinio ląstelės apvalkalo sluoksnio darinys ir yra gleivinė, supanti vieną ar daugiau mikrobų ląstelių. Jo storis gali siekti 10 mikronų, o tai daug kartų didesnis nei pačios bakterijos storis.

Kapsulė atlieka apsauginę funkciją. Bakterinės kapsulės cheminė sudėtis skiriasi. Daugeliu atvejų jį sudaro sudėtingi polisacharidai, mukopolisacharidai, kartais polipeptidai.

Kapsuliavimas paprastai yra rūšies bruožas. Tačiau mikrokapsulės išvaizda dažnai priklauso nuo bakterijų auginimo sąlygų.

Citoplazma- sudėtinga koloidinė sistema su dideliu vandens kiekiu (80-85%), kurioje yra išsisklaidę baltymai, angliavandeniai, lipidai, taip pat mineraliniai junginiai ir kitos medžiagos.

Citoplazma yra ląstelės turinys, apsuptas citoplazmine membrana. Jis padalintas į dvi funkcines dalis.

Viena citoplazmos dalis yra zolio (tirpalo) būsenoje, turi vienalytę struktūrą ir joje yra tirpių ribonukleino rūgščių, fermentų baltymų ir medžiagų apykaitos produktų rinkinys.

Kitą dalį sudaro ribosomos, įvairios cheminės prigimties intarpai, genetinis aparatas ir kitos intracitoplazminės struktūros.

Ribosomos- tai submikroskopinės granulės, kurios yra sferinės nukleoproteino dalelės, kurių skersmuo nuo 10 iki 20 nm, molekulinė masė apie 2-4 mln.

Prokariotų ribosomos susideda iš 60% RNR (ribonukleino rūgšties), esančios centre, ir 40 % baltymas, dengiantis nukleino rūgštį išorėje.

Citoplazminiai intarpai yra medžiagų apykaitos produktai, taip pat atsarginiai produktai, dėl kurių ląstelė gyvena maistinių medžiagų trūkumo sąlygomis.

Prokariotų genetinė medžiaga susideda iš kompaktiškos struktūros dvigubos dezoksiribonukleino rūgšties (DNR) grandinės, esančios centrinėje citoplazmos dalyje ir nuo jos neatskirtos membrana. Bakterinė DNR struktūra nesiskiria nuo eukariotų DNR, tačiau kadangi ji nėra atskirta nuo citoplazmos membrana, genetinė medžiaga vadinama nukleoidas arba genoforas. Branduolinės struktūros yra sferinės arba pasagos formos.

ginčų bakterijos yra ramybės būsenos, nesidauginančios formos. Jie susidaro ląstelės viduje, yra apvalūs arba ovalūs dariniai. Sporos formuoja daugiausia gramteigiamos bakterijos, lazdelės formos su aerobiniu ir anaerobiniu kvėpavimu senose kultūrose, taip pat esant nepalankioms aplinkos sąlygoms (maisto medžiagų ir drėgmės trūkumas, medžiagų apykaitos produktų kaupimasis terpėje, pH ir auginimo temperatūros pokyčiai , atmosferos deguonies buvimas ar nebuvimas ir kt.) gali pereiti prie alternatyvios plėtros programos, dėl ko kils ginčų. Tokiu atveju ląstelėje susidaro viena spora. Tai rodo, kad sporuliacija bakterijose yra prisitaikymas rūšiai (individui) išsaugoti, o ne jų dauginimosi būdas. Sporuliacijos procesas, kaip taisyklė, vyksta išorinėje aplinkoje per 18-24 valandas.

Subrendusios sporos sudaro maždaug 0,1 motininės ląstelės tūrio. Skirtingų bakterijų sporos skiriasi forma, dydžiu, vieta ląstelėje.

Vadinami mikroorganizmai, kurių sporų skersmuo neviršija vegetatyvinės ląstelės pločio bacilos, vadinamos bakterijos, turinčios sporų, kurių skersmuo 1,5-2 kartus didesnis už ląstelės skersmenį. klostridijos.

Mikrobinės ląstelės viduje sporos gali būti viduryje – centrinėje padėtyje, gale – galinėje padėtyje ir tarp ląstelės centro ir galo – subterminalinėje padėtyje.

Flagella bakterijos yra judėjimo organai (judesio organai), kurių pagalba bakterijos gali judėti iki 50-60 mikronų/s greičiu. Tuo pačiu metu 1 s bakterijos savo kūno ilgį apima 50-100 kartų. Žiedynų ilgis viršija bakterijų ilgį 5-6 kartus. Žvynelių storis vidutiniškai 12-30 nm.

Žvynelių skaičius, jų dydis ir vieta yra pastovūs tam tikrų tipų prokariotams, todėl į juos atsižvelgiama identifikuojant.

Priklausomai nuo žvynelių skaičiaus ir vietos, bakterijos skirstomos į monotrichines (monopolines monotrichines) - ląsteles, kurių viename iš galų yra vienas žiuželis, lopotrichines (monopolines daugiašales) - viename iš galų yra žiuželių pluoštas, amfitrichines (bipolines) polytrichous) – žvyneliai išsidėstę kiekviename iš polių, peritrichos – žiužtelės išsidėsčiusios visame ląstelės paviršiuje (4 pav.) ir atriotinės – bakterijos, kuriose nėra žvynelių.

Bakterijų judėjimo pobūdis priklauso nuo žvynelių skaičiaus, amžiaus, kultūros savybių, temperatūros, įvairių cheminių medžiagų buvimo ir kitų veiksnių. Monotrichai turi didžiausią mobilumą.

Vėliavos dažniau randamos lazdelės formos bakterijose; jos nėra gyvybiškai svarbios ląstelių struktūros, nes yra judrių bakterijų, kurios nėra nešvarios, variantų.

Bakterijų ląstelė kaip visuma yra išdėstyta gana paprastai. Jis yra atskirtas nuo išorinės aplinkos citoplazmine membrana ir užpildytas citoplazma, kurioje yra nukleoidinė zona, įskaitant apskritą DNR molekulę, nuo kurios gali „pakabinti“ transkribuota mRNR, prie kurios savo ruožtu yra pritvirtintos ribosomos, sintetinant baltymą savo matricoje kartu su paties baltymo sintezės procesu.matricos. Tuo pačiu metu DNR gali būti susieta su baltymais, kurie atlieka jos replikaciją ir taisymą. Bakterijų ribosomos yra mažesnės nei eukariotinės, o jų nusėdimo koeficientas yra 70S. Juos, kaip ir eukariotus, sudaro du subvienetai – mažasis (30S), kuriame yra 16S rRNR, ir didelis – 50S, įskaitant 23S ir 5S rRNR molekules.

Transmisijos mikroskopijos pagalba gautoje nuotraukoje (1 pav.) aiškiai matoma šviesi zona, kurioje yra genetinis aparatas ir vyksta transkripcijos bei vertimo procesai. Ribosomos matomos kaip maži granuliuoti intarpai.

Dažniausiai bakterijų ląstelėje genomą reprezentuoja tik viena DNR molekulė, kuri yra uždaryta žiede, tačiau yra ir išimčių. Kai kurios bakterijos gali turėti daugiau nei vieną DNR molekulę. Pavyzdžiui, Deinococus radiodurans, bakterija, žinoma dėl savo fenomenalios atsparumo radiacijai ir gebėjimo saugiai atlaikyti radiacijos dozę, 2000 kartų didesnę už mirtiną dozę žmonėms, turi dvi genominės DNR kopijas. Yra žinoma, kad bakterijos turi tris ar keturias kopijas. Kai kurios DNR rūšys gali būti neuždarytos ratu, o kai kurios Agrobacterium turi vieną žiedinę ir vieną linijinę DNR.

Be nukleoido, genetinė medžiaga ląstelėje gali būti papildomų mažų žiedinių DNR molekulių – plazmidžių pavidalu. Plazmidės replikuojasi nepriklausomai nuo nukleoido ir dažnai turi ląstelei naudingų genų, suteikiančių ląstelei, pavyzdžiui, atsparumą antibiotikams, gebėjimą absorbuoti naujus substratus, gebėjimą konjuguoti ir daug daugiau. Plazmidės gali būti pernešamos tiek iš motininės ląstelės į dukterinę ląstelę, tiek horizontaliai pernešamos iš vienos ląstelės į kitą.

Bakterijos ląstelė dažniausiai yra apsupta ne tik membrana, bet ir ląstelės sienele, o pagal ląstelės sienelės sandaros tipą bakterijos skirstomos į dvi grupes – gramteigiamas ir gramneigiamas.

Bakterijų ląstelės sienelę sudaro peptidoglikanas – mureinas. Molekuliniu lygmeniu mureino sluoksnis yra tinklas, kurį sudaro N-acetilgliukozamino ir N-acetilmuramo rūgšties molekulės, susietos į ilgas grandines β-1-4-glikozidiniais ryšiais, o gretimos grandinės, savo ruožtu, yra sujungtos skersiniu būdu. peptidiniai tilteliai (2 pav.). Taigi paaiškėja, kad ląstelę supa vienas didelis tinklas.

Gramteigiamos bakterijos turi storą ląstelės sienelę, kuri yra ant membranos. Mureinas yra kryžmiškai susietas su kito tipo molekulėmis – teikhoinės ir lipotechoinės (jei jos susijusios su membranos lipidais) rūgštimis. Manoma, kad šios molekulės suteikia ląstelės sienelei elastingumo esant skersiniam suspaudimui ir įtempimui, veikdamos kaip spyruoklės. Kadangi mureino sluoksnis yra storas, jis lengvai nusidažo Gramo metodu: ląstelės atrodo ryškiai violetinės spalvos, nes dažai (gencijono arba metilo violetinė) įstringa ląstelės sienelės sluoksnyje.

Gramneigiamose bakterijose mureino sluoksnis yra labai plonas (išskyrus cianobakterijas), todėl dažant Gramu išplaunamas violetinis dažiklis, o ląstelės nusidažo antrojo dažo spalva (3 pav.). ).

Gramneigiamų bakterijų ląstelės sienelė iš viršaus yra padengta kita, išorine membrana, lipoproteinais prijungta prie peptidoglikano. Tarpas tarp citoplazminės membranos ir išorinės membranos vadinamas periplazma. Išorinėje membranoje yra lipopoliproteinų, lipopolisacharidų (LPS), taip pat baltymų, kurie sudaro hidrofilines poras. Išorinės membranos komponentai dažnai yra atsakingi už ląstelės sąveiką su išorine aplinka. Jame yra antigenų, fagų receptorių, konjugacijoje dalyvaujančių molekulių ir kt.

Kadangi gramteigiamos ir gramneigiamos ląstelės skiriasi sluoksnio struktūra (4 pav., viršuje), skiriasi ir aparatas, kuris pritvirtina žvynelį ląstelės sluoksnyje (4 pav., apačioje).

Gramteigiamų bakterijų žiogelis yra pritvirtintas prie membranos dviejų baltymų žiedų (S-žiedo ir M-žiedo) ir yra varomas baltymų sistemos, kuri, vartodama energiją, verčia siūlą suktis. Gramneigiamose bakterijose, be šio dizaino, yra dar du žiedai, kurie papildomai fiksuoja žvynelį išorinėje membranoje ir ląstelės sienelėje.

Pats bakterijų žiogelis susideda iš flagellino baltymo, kurio subvienetai yra sujungti į spiralę, kurios viduje yra ertmė ir sudaro siūlą. Siūlas lanksčiai pritvirtinamas prie inkaravimo ir sukimo aparato naudojant kabliuką.

Be žvynelių, bakterijų ląstelių paviršiuje gali būti ir kitų ataugų – pilių. Tai baltyminiai gaureliai, leidžiantys bakterijoms prilipti prie įvairių paviršių (didinti ląstelės hidrofobiškumą) arba dalyvauti metabolitų transporte ir konjugacijos procese (F-pili).

Bakterijos ląstelėje paprastai nėra jokių membraninių struktūrų, įskaitant pūsleles, tačiau gali būti įvairių intarpų (rezervinių lipidų, sieros) ir dujų burbuliukų, apsuptų baltymine membrana. Be membranos ląstelė gali kaupti polisacharidų molekules, cianoficiną (kaip azoto depą), taip pat gali turėti karboksizomų – ​​pūslelių, kuriose yra fermento RuBisCO, reikalingo anglies dioksidui fiksuoti Kalvino cikle.

Mikrobiologijoje šis terminas reiškia maistinę medžiagą, kurią gali pasisavinti mikroorganizmas.

Šis grupių pavadinimas kilęs iš gydytojo G.K. vardo. Gramą, kuris sukūrė bakterijų ląstelių sienelių dažymo metodą, leidžiantį atskirti ląsteles, turinčias skirtingų tipų ląstelių sienelių struktūrą.

Ribulozės bisfosfato karboksilazė/oksigenazė

Pagrindiniai skirtumai tarp prokariotinės (bakterinės) ląstelės ir eukariotinės yra: formalizuoto branduolio (t. y. branduolinės membranos) nebuvimas, tarpląstelinių membranų, branduolių, Golgi komplekso, lizosomų ir mitochondrijų nebuvimas.

Pagrindinės bakterijų ląstelės struktūros yra:

Nukleoidas – tai paveldima (genetinė) bakterinės ląstelės medžiaga, kurią vaizduoja 1 DNR molekulė, uždaryta žiedu ir superspiralinė (susisukta į laisvą rutulį). DNR ilgis yra apie 1 mm. Informacijos kiekis – apie 1000 genų (ypatybių). Nukleoidas nuo citoplazmos nėra atskirtas membrana.

Citoplazma yra koloidas, t.y. vandeninis baltymų, angliavandenių tirpalas. Lipidai, mineralai, kuriuose yra ribosomų, inkliuzų, plazmidžių.

Baltymų sintezė vyksta ribosomose. Prokariotų ribosomos skiriasi nuo eukariotų mažesniais dydžiais (70 S).

Inkliuzai yra rezervinės bakterinės ląstelės maistinės medžiagos, taip pat pigmentų sankaupos. Rezervinės maistinės medžiagos yra: volutino (neorganinio polifosfato) granulės, glikogenas, granulozė, krakmolas, riebalų lašeliai, pigmento sankaupos, siera, kalcis. Inkliuzai, kaip taisyklė, susidaro, kai bakterijos auga ant turtingos maistinių medžiagų terpės ir išnyksta badaujant.

Ląstelių membrana – riboja citoplazmą. Susideda iš dvigubo fosfolipidų sluoksnio ir įterptųjų membraninių baltymų. CM, be barjerinių ir transportavimo funkcijų, atlieka metabolinio aktyvumo centro vaidmenį (priešingai nei eukariotinės ląstelės). Membraniniai baltymai, atsakingi už esminių medžiagų transportavimą į ląstelę, vadinami permeazėmis. Vidiniame CM paviršiuje yra fermentų ansambliai, t.y. sutvarkytos fermentų molekulių sankaupos, atsakingos už energijos nešėjų - ATP molekulių - sintezę. CM gali suformuoti invaginacijas į citoplazmą, kurios vadinamos mezosomomis. Yra dviejų tipų mezosomos:

Pertvara - formuoja skersines pertvaras ląstelių dalijimosi procese.

Šoninis - padeda padidinti CM paviršių ir padidinti medžiagų apykaitos procesų greitį.

Nukleoidas, CP ir CM sudaro protoplastą.

Viena iš išskirtinių bakterijų savybių yra labai aukštas viduląstelinis osmosinis slėgis (nuo 5 iki 20 atm), kuris yra intensyvios medžiagų apykaitos rezultatas. Todėl, siekiant apsisaugoti nuo osmosinio šoko, bakterijos ląstelė yra apsupta stipria ląstelės sienele.

Pagal ląstelės sienelės sandarą visos bakterijos skirstomos į 2 grupes: Turinčios vienasluoksnę ląstelės sienelę – gramteigiamos. Turinti dviejų sluoksnių ląstelės sienelę – gramneigiama. Vardai „Gram+“ ir „Gram-“ turi savo istoriją. 1884 metais danų mikrobiologas Hansas Christianas Gramas sukūrė originalų mikrobų dažymo metodą, dėl kurio vienos bakterijos nusidažė mėlynai (gram+), o kitos raudonai (gram-). Skirtingos bakterijų spalvos pagal Gramo metodą cheminis pagrindas buvo išaiškintas palyginti neseniai – maždaug prieš 35 metus. Paaiškėjo, kad G- ir G+ bakterijos turi skirtingą ląstelių sienelių struktūrą. G+ bakterijų ląstelės sienelės sandara. G+ bakterijų ląstelės sienelės pagrindą sudaro 2 polimerai: peptidoglikanas ir teikhoinės rūgštys. Peptidoglikanas yra linijinis polimeras su kintamomis muramo rūgšties ir acetilgliukozamino liekanomis. Tetrapeptidas (baltymas) yra kovalentiškai surištas su muramo rūgštimi. Peptidoglikano gijos yra tarpusavyje sujungtos peptidais ir sudaro tvirtą karkasą – ląstelės sienelės pagrindą. Tarp peptidoglikano gijų yra kitas polimeras – teikhoinės rūgštys (glicerolis TK ir ribitolis TK) – polifosfatų polimeras. Teichoinės rūgštys veikia ląstelės sienelės paviršių ir yra pagrindiniai G+ bakterijų antigenai. Be to, Mg ribonukleatas yra įtrauktas į G+ bakterijų ląstelės sienelę. G bakterijų sienelė susideda iš 2 sluoksnių: vidinį sluoksnį vaizduoja vienas arba dvisluoksnis peptidoglikanas (plonas sluoksnis). Išorinis sluoksnis susideda iš lipopolisacharidų, lipoproteinų, baltymų, fosfolipidų. Visų G bakterijų LPS turi toksinių ir slenkstinių savybių ir yra vadinami endotoksinais.

Veikiant tam tikroms medžiagoms, pavyzdžiui, penicilinui, sutrinka peptidoglikano sluoksnio sintezė. Tuo pačiu metu iš G+ bakterijų susidaro protoplastas, o iš G bakterijų – sferoplastas (nes išsaugomas išorinis ląstelės sienelės sluoksnis).

Tam tikromis auginimo sąlygomis ląstelės, neturinčios ląstelės sienelės, išlaiko gebėjimą augti ir dalytis, o tokios formos vadinamos L formomis (pagal Listerio instituto, kuriame šis reiškinys buvo atrastas, pavadinimo). Kai kuriais atvejais, pašalinus faktorių, kuris slopina ląstelės sienelės sintezę, L formos gali virsti pirminėmis formomis.

Daugelis bakterijų sintetina gleivinę medžiagą, susidedančią iš mukopolisacharidų, kurie nusėda ląstelės sienelės išorėje ir supa bakterijų ląstelę gleiviniu apvalkalu. Tai kapsulė. Kapsulės funkcija yra apsaugoti bakterijas nuo fazocitozės.

Bakterijų ląstelės paviršiaus struktūros.

Prisitvirtinimo prie substrato (sukibimo) organai yra piliai (fimbrijos) arba blakstienėlės. Jie prasideda nuo ląstelės membranos. Susideda iš pilino baltymo. Pilų skaičius gali siekti 400 ląstelėje.

Paveldimos informacijos perdavimo organai yra F-drank arba sex-drank. F tabletės susidaro tik tuo atveju, jei ląstelė yra nelyginė plazmidei, nes F-pili baltymai koduoja plazmidinę DNR. Jie yra plonas ilgas vamzdelis, kuris prisitvirtina prie kitos bakterinės ląstelės. Per susidariusį kanalą plazmidė patenka į kaimyninę bakterinę ląstelę.

Judėjimo organai – žvyneliai – yra spiraliniai siūlai. Jų ilgis gali viršyti skersmenį 10 ar daugiau kartų. Žvyneliai sudaryti iš baltymo flagellino. Žulyklės pagrindas yra sujungtas su ląstelės membrana per bazinį kūną. Bazinis kūnas susideda iš žiedų sistemos, kuri besisukdama perduoda sukimosi judesį žvyneliui. Pagal žvynelio išsidėstymą bakterijos skirstomos į mono-, lofo-, amfi-, peritricines.