Structura bacteriilor este bine studiată folosind microscopia electronică a celulelor întregi și a secțiunilor ultrasubțiri ale acestora, precum și alte metode. O celulă bacteriană este înconjurată de o membrană formată dintr-un perete celular și o membrană citoplasmatică. Sub coajă se află protoplasmă, constând din citoplasmă cu incluziuni și un aparat ereditar - un analog al nucleului, numit nucleoid (Fig. 2.2). Există structuri suplimentare: capsulă, microcapsulă, mucus, flageli, pili. Unele bacterii în condiții nefavorabile sunt capabile să formeze spori.

Orez. 2.2. Structura unei celule bacteriene: 1 - capsulă; 2 - peretele celular; 3 - membrana citoplasmatica; 4 - mezosomi; 5 - nucleoid; 6 - plasmidă; 7 - ribozomi; 8 - incluziuni; 9 - flagel; 10 - băut (vilozități)

perete celular- o structură puternică, elastică, care conferă bacteriilor o anumită formă și, împreună cu membrana citoplasmatică subiacentă, limitează presiunea osmotică ridicată în celula bacteriană. Este implicat în procesul de diviziune celulară și transportul metaboliților, are receptori pentru bacteriofagi, bacteriocine și diverse substanțe. Cel mai gros perete celular din bacteriile gram-pozitive (Fig. 2.3). Deci, dacă grosimea peretelui celular al bacteriilor gram-negative este de aproximativ 15-20 nm, atunci în bacteriile gram-pozitive poate ajunge la 50 nm sau mai mult.

Peretele celular al bacteriilor este alcătuit din peptidoglican. Peptidoglicanul este un polimer. Este reprezentat de lanțuri paralele de glicani polizaharidici, constând din reziduuri repetate de N-acetilglucozamină și acid N-acetilmuramic legate printr-o legătură glicozidică. Această legătură este ruptă de lizozimă, care este acetilmuramidaza.

O tetrapeptidă este atașată la acidul N-acetilmuramic prin legături covalente. Tetrapeptida constă din L-alanină, care este legată de acidul N-acetilmuramic; D-glutamina, care în bacteriile gram-pozitive este conectată la L-lizină, iar în bacteriile gram-pozitive

Orez. 2.3. Schema arhitectonică a peretelui celular bacterian

bacterii - cu acid diaminopimelic (DAP), care este un precursor al lizinei în procesul de biosinteză bacteriană a aminoacizilor și este un compus unic găsit doar în bacterii; Al 4-lea aminoacid este D-alanina (Fig. 2.4).

Peretele celular al bacteriilor gram-pozitive conține o cantitate mică de polizaharide, lipide și proteine. Componenta principală a peretelui celular al acestor bacterii este un peptidoglican multistrat (mureină, mucopeptidă), care reprezintă 40-90% din masa peretelui celular. Tetrapeptidele diferitelor straturi de peptidoglican din bacteriile gram-pozitive sunt conectate între ele prin lanțuri polipeptidice de 5 resturi de glicină (pentaglicină), ceea ce conferă peptidoglicanului o structură geometrică rigidă (Fig. 2.4, b). Legat covalent de peptidoglicanul peretelui celular al bacteriilor Gram-pozitive acizi teicoici(din greaca. tehos- perete), ale căror molecule sunt lanțuri de 8-50 de reziduuri de glicerol și ribitol legate prin punți de fosfat. Forma și rezistența bacteriilor sunt date de structura fibroasă rigidă a multistratului, cu legături peptidice reticulate ale peptidoglicanului.

Orez. 2.4. Structura peptidoglicanului: a - bacterii Gram-negative; b - bacterii gram-pozitive

Capacitatea bacteriilor gram-pozitive de a reține violetul de gențiană în combinație cu iod (culoarea albastru-violet a bacteriilor) în timpul colorației Gram este asociată cu proprietatea peptidoglicanului multistrat de a interacționa cu colorantul. În plus, tratamentul ulterior al unui frotiu de bacterii cu alcool determină o îngustare a porilor din peptidoglican și, prin urmare, reține colorantul în peretele celular.

Bacteriile Gram-negative după expunerea la alcool pierd colorantul, ceea ce se datorează unei cantități mai mici de peptidoglican (5-10% din masa peretelui celular); se decolorează cu alcool, iar atunci când sunt tratate cu fucsin sau safranină, devin roșii. Acest lucru se datorează caracteristicilor structurale ale peretelui celular. Peptidoglicanul din peretele celular al bacteriilor gram-negative este reprezentat de 1-2 straturi. Tetrapeptidele straturilor sunt interconectate printr-o legătură peptidică directă între gruparea amino a DAP a unei tetrapeptide și gruparea carboxil a D-alaninei tetrapeptidei altui strat (Fig. 2.4, a). În afara peptidoglicanului este un strat lipoproteine, legat de peptidoglican prin DAP. Este urmat de membrana exterioară perete celular.

membrana exterioară este o structură mozaică reprezentată de lipopolizaharide (LPS), fosfolipide și proteine. Stratul său interior este reprezentat de fosfolipide, iar LPS este situat în stratul exterior (Fig. 2.5). Astfel, membrana exterioară

Orez. 2.5. Structura lipopolizaharidei

brana este asimetrică. LPS-ul membranei exterioare este format din trei fragmente:

Lipida A - o structură conservatoare, aproape aceeași în bacteriile gram-negative. Lipida A constă din unități de dizaharidă de glucozamină fosforilată de care sunt atașate lanțuri lungi de acizi grași (vezi Figura 2.5);

Miezul sau tija părții de vacă (din lat. miez- miez), structură oligozaharidă relativ conservatoare;

Un lanț polizaharidic O-specific foarte variabil format prin repetarea secvențelor de oligozaharide identice.

LPS este ancorat în membrana exterioară de lipida A, care determină toxicitatea LPS și, prin urmare, este identificat cu endotoxina. Distrugerea bacteriilor de către antibiotice duce la eliberarea unor cantități mari de endotoxină, care poate provoca șoc endotoxic la pacient. Din lipida A, miezul sau partea centrală a LPS pleacă. Cea mai constantă parte a miezului LPS este acidul cetodeoxioctonic. Lanț polizaharidic O-specific care se extinde din partea centrală a moleculei LPS,

constând din unități de oligozaharide repetate, determină serogrupul, serovarul (un tip de bacterie detectat folosind serul imun) al unei anumite tulpini bacteriene. Astfel, conceptul de LPS este asociat cu idei despre antigenul O, conform cărora bacteriile pot fi diferențiate. Modificările genetice pot duce la defecte, scurtarea LPS bacteriană și, ca urmare, apariția unor colonii brute de forme R care își pierd specificitatea antigenului O.

Nu toate bacteriile Gram-negative au un lanț polizaharidic complet O-specific constând din unități de oligozaharide repetate. În special, bacteriile din gen Neisseria au o glicolipidă scurtă numită lipooligosaharide (LOS). Este comparabilă cu forma R, care și-a pierdut specificitatea O-antigenică, observată la tulpinile brute mutante. E coli. Structura COV seamănă cu cea a glicosfingolipidei membranei citoplasmatice umane, astfel încât COV imită microbul, permițându-i să evite răspunsul imun al gazdei.

Proteinele matricei membranei exterioare o pătrund în așa fel încât moleculele proteice, numite porini, mărginesc porii hidrofili prin care trece apa și moleculele hidrofile mici cu o masă relativă de până la 700 D.

Între membranele exterioare și citoplasmatice se află spatiul periplasmatic, sau periplasmă care conține enzime (proteaze, lipaze, fosfataze, nucleaze, β-lactamaze), precum și componente ale sistemelor de transport.

În cazul încălcării sintezei peretelui celular bacterian sub influența lizozimei, penicilinei, factorilor de protecție ai corpului și a altor compuși, se formează celule cu o formă modificată (adesea sferică): protoplaste- bacterii complet lipsite de perete celular; sferoplaste Bacteriile cu un perete celular parțial conservat. După îndepărtarea inhibitorului peretelui celular, astfel de bacterii modificate se pot inversa, de exemplu. dobândiți un perete celular cu drepturi depline și restabiliți forma inițială.

Bacteriile de tip sferoid sau protoplast care și-au pierdut capacitatea de a sintetiza peptidoglicanul sub influența antibioticelor sau a altor factori și sunt capabile să se înmulțească sunt numite în formă de L(de la numele Institutului D. Lister, unde au mai întâi

ai fost studiat). Formele L pot apărea și ca urmare a mutațiilor. Sunt celule sensibile osmotic, sferice, în formă de balon, de diferite dimensiuni, inclusiv cele care trec prin filtre bacteriene. Unele forme L (instabile) atunci când factorul care a dus la modificări ale bacteriilor este îndepărtat, se pot inversa, revenind la celula bacteriană originală. Formele L pot forma mulți agenți patogeni ai bolilor infecțioase.

membrana citoplasmatica sub microscopia electronică a secțiunilor ultrasubțiri, este o membrană cu trei straturi (2 straturi întunecate de 2,5 nm grosime fiecare sunt separate de unul ușor - intermediar). Ca structură, este similar cu plasmolema celulelor animale și constă dintr-un strat dublu de lipide, în principal fosfolipide, cu suprafață încorporată și proteine ​​integrale, ca și cum ar pătrunde prin structura membranei. Unele dintre ele sunt permeaze implicate în transportul de substanțe. Spre deosebire de celulele eucariote, nu există steroli în membrana citoplasmatică a unei celule bacteriene (cu excepția micoplasmelor).

Membrana citoplasmatică este o structură dinamică cu componente mobile, de aceea este prezentată ca o structură fluidă mobilă. Înconjoară partea exterioară a citoplasmei bacteriilor și este implicată în reglarea presiunii osmotice, transportul de substanțe și metabolismul energetic al celulei (datorită enzimelor lanțului de transport de electroni, adenozin trifosfatază - ATPaza etc.). Cu o creștere excesivă (comparativ cu creșterea peretelui celular), membrana citoplasmatică formează invaginate - invaginări sub formă de structuri membranare răsucite complex, numite mezosomi. Structurile răsucite mai puțin complexe sunt numite membrane intracitoplasmatice. Rolul mezosomilor și membranelor intracitoplasmatice nu a fost pe deplin elucidat. Se sugerează chiar că acestea sunt un artefact care apare după pregătirea (fixarea) preparatului pentru microscopie electronică. Cu toate acestea, se crede că derivații membranei citoplasmatice participă la diviziunea celulară, furnizând energie pentru sinteza peretelui celular, participă la secreția de substanțe, formarea sporilor, de exemplu. în procese cu consum mare de energie. Citoplasma ocupă cea mai mare parte a bacteriilor

a nal și este format din proteine ​​solubile, acizi ribonucleici, incluziuni și numeroase granule mici - ribozomi responsabili de sinteza (traducerea) proteinelor.

Ribozomi bacteriile au o dimensiune de aproximativ 20 nm și un coeficient de sedimentare de 70S, spre deosebire de ribozomii 80S caracteristici celulelor eucariote. Prin urmare, unele antibiotice se leagă de ribozomii bacterieni și inhibă sinteza proteinelor bacteriene fără a afecta sinteza proteinelor în celulele eucariote. Ribozomii bacterieni se pot disocia în două subunități: 50S și 30S. ARNr - elemente conservatoare ale bacteriilor („ceasul molecular” al evoluției). ARNr-ul 16S face parte din subunitatea mică a ribozomilor, iar ARNr-ul 23S face parte din subunitatea mare a ribozomilor. Studiul ARNr 16S stă la baza sistematicii genelor, făcând posibilă evaluarea gradului de înrudire a organismelor.

În citoplasmă există diverse incluziuni sub formă de granule de glicogen, polizaharide, acid β-hidroxibutiric și polifosfați (volutină). Se acumulează cu un exces de nutrienți în mediu și servesc drept substanțe de rezervă pentru nutriție și nevoile energetice.

Volyutin are afinitate pentru coloranții bazici și este ușor de detectat folosind metode speciale de colorare (de exemplu, conform lui Neisser) sub formă de granule metacromatice. Albastru de toluidină sau albastru de metilen colorează volutina roșu-violet, iar citoplasma bacteriană colorează albastru. Aranjamentul caracteristic al granulelor de volutină se dezvăluie în bacilul difteric sub formă de poli intens colorați ai celulei. Colorarea metacromatică a volutinei este asociată cu un conținut ridicat de polifosfat anorganic polimerizat. La microscopie electronică, ele arată ca niște granule dense de electroni cu dimensiunea de 0,1-1 µm.

Nucleoid este echivalentul nucleului din bacterii. Este situat în zona centrală a bacteriilor sub formă de ADN dublu catenar, strâns strâns ca o minge. Nucleoidul bacterian, spre deosebire de eucariote, nu are înveliș nuclear, nucleol și proteine ​​de bază (histone). Majoritatea bacteriilor conțin un singur cromozom, reprezentat de o moleculă de ADN închisă într-un inel. Dar unele bacterii au doi cromozomi în formă de inel. (V. cholerae)și cromozomi liniari (vezi secțiunea 5.1.1). Nucleoidul este detectat la microscop optic după colorarea cu ADN specific

metode: după Felgen sau după Romanovsky-Giemsa. Pe modelele de difracție de electroni ale secțiunilor ultrasubțiri ale bacteriilor, nucleoidul are forma unor zone luminoase cu structuri fibrilare, sub formă de fir ale ADN-ului asociate cu anumite zone cu membrana citoplasmatică sau mezozomul implicat în replicarea cromozomilor.

Pe lângă nucleoid, celula bacteriană conține factori extracromozomiali ai eredității - plasmide (vezi secțiunea 5.1.2), care sunt inele ADN închise covalent.

Capsula, microcapsula, mucus.capsula - o structură mucoasă mai mare de 0,2 microni, ferm asociată cu peretele celular bacterian și având limite exterioare clar definite. Capsula se distinge prin frotiuri-amprente de materialul patologic. În culturile pure de bacterii, capsula se formează mai rar. Este detectat prin metode speciale de colorare a frotiului conform Burri-Gins, care creează un contrast negativ al substanțelor capsulei: cerneala creează un fundal întunecat în jurul capsulei. Capsula constă din polizaharide (exopolizaharide), uneori polipeptide, de exemplu, în bacilul antraxului, constă din polimeri ai acidului D-glutamic. Capsula este hidrofilă, conține o cantitate mare de apă. Previne fagocitoza bacteriilor. Capsula este antigenică: anticorpii la capsulă determină creșterea acesteia (reacție de umflare a capsulei).

Se formează multe bacterii microcapsulă- formatiune mucoasa cu grosimea mai mica de 0,2 microni, detectata numai cu microscopia electronica.

A se distinge de o capsulă slime - exopolizaharide mucoide care nu au limite exterioare clare. Slime este solubil în apă.

Exopolizaharidele mucoide sunt caracteristice tulpinilor mucoide de Pseudomonas aeruginosa, des întâlnite în sputa pacienților cu fibroză chistică. Exopolizaharidele bacteriene sunt implicate în aderență (lipirea de substraturi); se mai numesc si glicocalix.

Capsula și mucusul protejează bacteriile de deteriorare și uscare, deoarece, fiind hidrofile, leagă bine apa și împiedică acțiunea factorilor de protecție ai macroorganismului și bacteriofagelor.

Flagelii bacteriile determină mobilitatea celulei bacteriene. Flagelii sunt filamente subțiri care preiau

provenite din membrana citoplasmatică, sunt mai lungi decât celula însăși. Flagelii au 12–20 nm grosime și 3–15 µm lungime. Ele constau din trei părți: un filament spiralat, un cârlig și un corp bazal care conține o tijă cu discuri speciale (o pereche de discuri în bacterii Gram-pozitive și două perechi în bacterii Gram-negative). Discurile flagelilor sunt atașate de membrana citoplasmatică și de peretele celular. Acest lucru creează efectul unui motor electric cu o tijă - un rotor care rotește flagelul. Diferența potențialelor de protoni de pe membrana citoplasmatică este folosită ca sursă de energie. Mecanismul de rotație este asigurat de proton ATP sintetaza. Viteza de rotație a flagelului poate ajunge la 100 rpm. Dacă o bacterie are mai mulți flageli, aceștia încep să se rotească sincron, împletindu-se într-un singur mănunchi, formând un fel de elice.

Flagelii sunt formați dintr-o proteină numită flagelină. (flagelul- flagel), care este un antigen - așa-numitul antigen H. Subunitățile flagelinei sunt spiralate.

Numărul de flageli în bacteriile de diferite specii variază de la unul (monotrich) la Vibrio cholerae la zece sau sute extinzându-se de-a lungul perimetrului bacteriei (peritrich), la Escherichia coli, Proteus etc. Lofotrichs au un mănunchi de flageli la un capăt. a celulei. Amphitrichous au un flagel sau un mănunchi de flageli la capetele opuse ale celulei.

Flagelii sunt detectați folosind microscopia electronică a preparatelor pulverizate cu metale grele sau la microscopul ușor după prelucrare prin metode speciale bazate pe gravarea și adsorbția diferitelor substanțe, ducând la creșterea grosimii flagelului (de exemplu, după argint).

Villi, sau pili (fimbriae)- formațiuni filamentoase, mai subțiri și mai scurte (3-10 nm * 0,3-10 microni) decât flagelii. Pili se extind de la suprafața celulei și sunt compuse din proteina pilin. Sunt cunoscute mai multe tipuri de ferăstraie. Pili de tip general sunt responsabili pentru atașarea la substrat, nutriție și metabolismul apă-sare. Sunt numeroase - câteva sute pe celulă. Sex pili (1-3 per celulă) creează contact între celule, transferând informații genetice între ele prin conjugare (vezi capitolul 5). De interes deosebit sunt pili de tip IV, la care capetele sunt hidrofobe, ca urmare a cărora se răsucesc, acești pili sunt denumite și bucle. Situat-

sunt situate la polii celulei. Acești pili se găsesc în bacteriile patogene. Au proprietăți antigenice, fac contact între bacterie și celula gazdă și participă la formarea unui biofilm (vezi capitolul 3). Mulți pili sunt receptori pentru bacteriofagi.

Dispute - o formă particulară de bacterii în repaus cu un tip gram-pozitiv de structură a peretelui celular. bacterii formatoare de spori din gen bacil,în care mărimea sporului nu depășește diametrul celulei, se numesc bacili. Bacteriile formatoare de spori la care dimensiunea sporului depășește diametrul celulei, motiv pentru care iau forma unui fus, se numesc clostridii, precum bacteriile din gen Clostridium(din lat. Clostridium- fus). Sporii sunt rezistenți la acizi, de aceea sunt colorați cu roșu după metoda Aujeszky sau după metoda Ziehl-Nelsen, iar celula vegetativă este albastră.

Sporularea, forma și localizarea sporilor într-o celulă (vegetativă) sunt o proprietate de specie a bacteriilor, ceea ce face posibilă deosebirea acestora unul de celălalt. Forma sporilor este ovală și sferică, locația în celulă este terminală, adică. la capătul bastonului (în agentul cauzator al tetanosului), subterminal - mai aproape de capătul bastonului (la agenții patogeni ai botulismului, gangrena gazoasă) și central (în bacilii antraxului).

Procesul de sporulare (sporulare) trece printr-o serie de etape, în care o parte din citoplasmă și cromozomul unei celule vegetative bacteriene sunt separate, înconjurate de o membrană citoplasmatică în creștere și se formează un prospor.

Protoplastul de prosporă conține un nucleoid, un sistem de sinteză a proteinelor și un sistem de producere a energiei bazat pe glicoliză. Citocromii sunt absenți chiar și în aerobi. Nu conține ATP, energia pentru germinare este stocată sub formă de fosfat de 3-glicerol.

Prosporul este înconjurat de două membrane citoplasmatice. Se numește stratul care înconjoară membrana interioară a sporului perete de spori, este format din peptidoglican și este principala sursă a peretelui celular în timpul germinării sporilor.

Între membrana exterioară și peretele sporilor se formează un strat gros, constând din peptidoglican, care are multe legături încrucișate, - cortexul.

În afara membranei citoplasmatice exterioare se află coaja de spori, constând din proteine ​​asemănătoare keratinei,

conţinând multiple legături disulfurice intramoleculare. Această carcasă oferă rezistență la agenții chimici. Sporii unor bacterii au o acoperire suplimentară - exosporium natura lipoproteinelor. Astfel, se formează o înveliș multistrat slab permeabil.

Sporularea este însoțită de un consum intens de către prospore, iar apoi de învelișul sporilor care se formează de acid dipicolinic și ioni de calciu. Sporul dobândește rezistență la căldură, care este asociată cu prezența dipicolinatului de calciu în el.

Sporii pot persista mult timp datorită prezenței unei învelișuri multistratificate, dipicolinat de calciu, conținut scăzut de apă și procese metabolice lente. În sol, de exemplu, agenții patogeni ai antraxului și tetanosului pot persista zeci de ani.

În condiții favorabile, sporii germinează prin trei etape succesive: activare, inițiere, creștere. În acest caz, dintr-un spor se formează o bacterie. Activarea este pregătirea pentru germinare. La o temperatură de 60-80 °C, sporul este activat pentru germinare. Inițierea germinării durează câteva minute. Etapa de creștere este caracterizată de creștere rapidă, însoțită de distrugerea cochiliei și eliberarea răsadului.

Timp de citire: 6 min

Știința modernă a făcut progrese fantastice în ultimele secole. Cu toate acestea, unele mistere încă entuziasmează mințile oamenilor de știință proeminenți.

Astăzi, răspunsul la întrebarea urgentă nu a fost găsit - câte varietăți de bacterii există pe vasta noastră planetă?

Bacterie- un organism cu o organizare internă unică, care se caracterizează prin toate procesele caracteristice organismelor vii. Celula bacteriană are multe caracteristici uimitoare, dintre care una este varietatea formelor.

O celulă bacteriană poate fi sferică, în formă de tijă, cubică sau în formă de stea. În plus, bacteriile sunt ușor îndoite sau formează o varietate de bucle.

Forma celulei joacă un rol important în buna funcționare a microorganismului, deoarece poate afecta capacitatea bacteriei de a se atașa de alte suprafețe, de a obține substanțele necesare și de a se mișca.

Dimensiunea minimă a celulei este de obicei de 0,5 µm, totuși, în cazuri excepționale, dimensiunea bacteriei poate ajunge la 5,0 µm.

Structura celulei oricărei bacterii este strict ordonată. Structura sa diferă semnificativ de structura altor celule, cum ar fi plantele și animalele. Celulele tuturor tipurilor de bacterii nu au elemente precum: un nucleu diferențiat, membrane intracelulare, mitocondrii, lizozomi.

Bacteriile au componente structurale specifice - permanente și nepermanente.

Componentele permanente includ: membrana citoplasmatică (plasmolema), peretele celular, nucleoid, citoplasma. Structurile nepermanente sunt: ​​capsulă, flageli, plasmide, pili, vilozități, fimbrie, spori.

membrana citoplasmatica

Orice bacterie este invaluita de o membrana citoplasmatica (plasmolema), care include 3 straturi. Membrana conține globuline responsabile de transportul selectiv al diferitelor substanțe în celulă.

Membrana plasmatică îndeplinește, de asemenea, următoarele funcții importante:

• mecanic- asigura functionarea autonoma a bacteriei si a tuturor elementelor structurale;
• receptor- proteinele situate în plasmalemă acționează ca receptori, adică ajută celula să perceapă diverse semnale;
• energie Unele proteine ​​sunt responsabile de funcția de transfer de energie.

Încălcarea funcționării membranei plasmatice duce la faptul că bacteria se prăbușește și moare.

perete celular

Componenta structurală inerentă numai celulelor bacteriene este peretele celular. Aceasta este o membrană rigidă permeabilă, care acționează ca o componentă importantă a scheletului structural al celulei. Este situat în exteriorul membranei citoplasmatice.

Peretele celular îndeplinește funcția de protecție și, în plus, conferă celulei o formă permanentă. Suprafața sa este acoperită cu numeroși spori care lasă să intre substanțele necesare și elimină produsele de degradare din microorganism.

Protecția componentelor interne de efectele osmotice și mecanice este o altă funcție a peretelui. Joacă un rol indispensabil în controlul diviziunii celulare și în distribuția trăsăturilor ereditare în ea. Conține peptidoglican, care conferă celulei caracteristici imunobiologice valoroase.

Grosimea peretelui celular variază de la 0,01 la 0,04 µm. Odată cu vârsta, bacteriile cresc și cantitatea de material din care este construit crește în consecință.

Nucleoid

Nucleoid este o procariotă, care stochează toate informațiile ereditare ale unei celule bacteriene. Nucleoidul este situat în partea centrală a bacteriei. Proprietățile sale sunt echivalente cu nucleul.

Un nucleoid este o singură moleculă de ADN închisă într-un inel. Lungimea moleculei este de 1 mm, iar cantitatea de informații este de aproximativ 1000 de caracteristici.

Nucleoidul este principalul purtător de material despre proprietățile bacteriei și principalul factor de transmitere a acestor proprietăți către descendenți. Nucleoidul din celulele bacteriene nu are nucleol, membrană sau proteine ​​de bază.

Citoplasma

Citoplasma- o soluție apoasă care conține următoarele componente: compuși minerali, nutrienți, proteine, carbohidrați și lipide. Raportul dintre aceste substanțe depinde de vârsta și tipul bacteriilor.

Citoplasma conține diverse componente structurale: ribozomi, granule și mezosomi.

• Ribozomii sunt responsabili de sinteza proteinelor. Compoziția lor chimică include molecule de ARN și proteine.
• Mezozomii sunt implicați în formarea sporilor și în reproducerea celulelor. Poate fi sub formă de bulă, buclă, tubul.
• Granulele servesc ca o resursă de energie suplimentară pentru celulele bacteriene. Aceste elemente vin sub o varietate de forme. Conțin polizaharide, amidon, picături de grăsime.

Capsulă

Capsulă Este o structură mucoasă strâns legată de peretele celular. Examinând-o la microscop optic, se poate observa că capsula învăluie celula și limitele sale exterioare au un contur clar definit. Într-o celulă bacteriană, capsula servește ca o barieră de protecție împotriva fagilor (virusurilor).

Bacteriile formează o capsulă atunci când condițiile de mediu devin agresive. Capsula include în compoziția sa în principal polizaharide, iar în anumite cazuri poate conține fibre, glicoproteine, polipeptide.

Principalele funcții ale capsulei:

• • adeziunea cu celulele din corpul uman. De exemplu, streptococii se lipesc împreună cu smalțul dinților și, în alianță cu alți microbi, provoacă carii;
  • protecție împotriva condițiilor negative de mediu: substanțe toxice, deteriorări mecanice, niveluri ridicate de oxigen;
  • participarea la metabolismul apei (protecția celulelor împotriva uscării);
  • crearea unei bariere osmotice suplimentare.

Capsula formează 2 straturi:

• intern - parte a stratului de citoplasmă;
• extern - rezultatul funcției excretoare a bacteriei.

Clasificarea sa bazat pe caracteristicile structurale ale capsulelor. Sunt:

• normal;
• capsule complexe;
• cu fibrile în dungi încrucișate;
• capsule discontinue.

Unele bacterii formează, de asemenea, o microcapsulă, care este o formațiune mucoasă. Microcapsula poate fi detectată numai la un microscop electronic, deoarece grosimea acestui element este de numai 0,2 microni sau chiar mai puțin.

Flagelii

Majoritatea bacteriilor au structuri de suprafață ale celulei care asigură mobilitatea și mișcarea acesteia - flageli. Acestea sunt procese lungi sub forma unei spirale stângaci, construite din flagelină (o proteină contractilă).

Funcția principală a flagelilor este aceea că permit bacteriilor să se deplaseze într-un mediu lichid în căutarea unor condiții mai favorabile. Numărul de flageli dintr-o celulă poate varia: de la unul la mai mulți flageli, flageli pe întreaga suprafață a celulei sau doar pe unul dintre polii acesteia.

Există mai multe tipuri de bacterii, în funcție de numărul de flageli din ele:

• Monotric- au un singur flagel.
• lofotric- au un anumit număr de flageli la un capăt al bacteriei.
• amphitriches- caracterizată prin prezența flagelilor la polii opuși.
• Peritrichi- flagelii sunt localizați pe întreaga suprafață a bacteriei, se caracterizează printr-o mișcare lentă și lină.
• Atrichi- flagelii sunt absenți.

Flagelii efectuează activitate motorie, făcând mișcări de rotație. Dacă bacteriile nu au flageli, este încă capabilă să se miște, sau mai degrabă să alunece cu ajutorul mucusului de pe suprafața celulei.

Plasmide

Plasmidele sunt molecule mici de ADN mobile separate de factorii de ereditate cromozomiala. Aceste componente conțin de obicei material genetic care face bacteria mai rezistentă la antibiotice.

Își pot transfera proprietățile de la un microorganism la altul. În ciuda tuturor caracteristicilor lor, plasmidele nu acționează ca elemente importante pentru viața unei celule bacteriene.

Pili, vili, fimbriae

Aceste structuri sunt localizate pe suprafețele bacteriilor. Ele numără de la două unități la câteva mii pe celulă. Atât celula mobilă bacteriană, cât și celula imobilă au aceste elemente structurale, deoarece nu au niciun efect asupra capacității de mișcare.

Cantitativ, pili ajunge la câteva sute per bacterie. Există pili care sunt responsabili pentru nutriție, metabolismul apă-sare, precum și pili de conjugare (sex).

Vilozitățile sunt caracterizate printr-o formă cilindrică goală. Prin aceste structuri intră virusurile în bacterie.

Vilozitățile nu sunt considerate componente esențiale ale unei bacterii, deoarece chiar și fără ele procesul de divizare și creștere poate fi finalizat cu succes.

Fimbria sunt situate, de regulă, la un capăt al celulei. Aceste structuri permit fixarea microorganismului în țesuturile corpului. Unele fimbrie au proteine ​​speciale care sunt în contact cu terminațiile receptorilor celulelor.

Fimbria diferă de flageli prin faptul că sunt mai groase și mai scurte și, de asemenea, nu realizează funcția de mișcare.

controversă

Sporii se formează în cazul manipulării fizice sau chimice negative a bacteriei (ca urmare a uscării sau a lipsei de nutrienți). Ele sunt diverse în mărimea sporilor, deoarece pot fi complet diferite în diferite celule. Forma sporilor diferă, de asemenea, - sunt ovale sau sferice.

După localizarea în celulă, sporii sunt împărțiți în:

• central - poziția lor chiar în centru, ca, de exemplu, în antrax;
• subterminal - situat la capătul bastonului, dând forma unui club (în agentul cauzal al gangrenei gazoase).

Într-un mediu favorabil, ciclul de viață a sporilor include următoarele etape:

• etapa pregătitoare;
• etapa de activare;
• etapa de inițiere;
• stadiul de germinare.

Sporii se disting prin vitalitatea lor deosebită, care se realizează datorită învelișului lor. Este multistratificat și constă în principal din proteine. Rezistența sporită a sporilor la condițiile negative și la influențele externe este asigurată tocmai datorită proteinelor.

Componentele structurale ale unei celule sunt învelișul bacteriilor, constând dintr-un perete celular, o membrană citoplasmatică și uneori o capsulă; citoplasmă; ribozomi; diverse incluziuni citoplasmatice; nucleoid (nucleu). Unele tipuri de bacterii au și spori, flageli, cili (pili, fimbrie) (Fig. 2).

perete celular formarea obligatorie a bacteriilor din majoritatea speciilor. Structura sa depinde de tip și afiliere
bacterii la grupuri diferențiate prin colorație Gram. Masa peretelui celular este de aproximativ 20% din masa uscată a întregii celule, grosimea este de la 15 la 80 nm.

Orez. 3. Schema structurii unei celule bacteriene

1 - capsulă; 2 - peretele celular; 3 - membrana citoplasmatica; 4 - citoplasmă; 5 - mezosomi; 6 - ribozomi; 7 - nucleoid; 8 - formațiuni membranare intracitoplasmatice; 9 - picături de grăsime; 10 - granule de polizaharide; 11 - granule de polifosfat; 12 - incluziuni de sulf; 13 - flageli; 14 - corp bazal

Peretele celular are pori de până la 1 nm în diametru, deci este o membrană semi-permeabilă prin care pătrund nutrienții și se eliberează produse metabolice.

Aceste substanțe pot pătrunde în celula microbiană numai după scindarea hidrolitică preliminară de către enzime specifice secretate de bacterii în mediul extern.

Compoziția chimică a peretelui celular este eterogenă, dar este constantă pentru un anumit tip de bacterii, care este folosită pentru identificare. În compoziția peretelui celular s-au găsit compuși azotați, lipide, celuloză, polizaharide, substanțe pectinice.

Cea mai importantă componentă chimică a peretelui celular este o peptidă polizaharidă complexă. Se mai numește și peptidoglican, glicopeptidă, mureină (din lat. Murus - perete).

Mureina este un polimer structural compus din molecule de glican formate din acetilglucozamină și acid acetilmuramic. Sinteza sa se realizează în citoplasmă la nivelul membranei citoplasmatice.

Peptidoglicanul peretelui celular de diferite tipuri are o compoziție specifică de aminoacizi și, în funcție de aceasta, un anumit chemotip, care este luat în considerare la identificarea acidului lactic și a altor bacterii.

În peretele celular al bacteriilor Gram-negative, peptidoglicanul este reprezentat de un singur strat, în timp ce în peretele bacteriilor Gram-pozitive formează mai multe straturi.

În 1884, Gram a propus o metodă de colorare a țesuturilor care a fost folosită pentru a colora celulele procariote. Dacă, în timpul colorației Gram, celulele fixe sunt tratate cu o soluție alcoolică de colorant violet cristal și apoi cu o soluție de iod, atunci aceste substanțe formează un complex colorat stabil cu mureină.

În microorganismele homopozitive, complexul violet colorat nu se dizolvă sub influența etanolului și, în consecință, nu se decolorează; atunci când sunt colorate cu fucsin (colorant roșu), celulele rămân violet închis.

La speciile gram-negative de microorganisme, violetul de gențiană este dizolvat în etanol și spălat cu apă, iar atunci când este colorat cu fucsin, celula devine roșie.

Se numește capacitatea microorganismelor de a colora cu coloranți analină și conform metodei Gram proprietăți tinctoriale . Ele trebuie studiate în culturi tinere (18-24 de ore), deoarece unele bacterii Gram-pozitive din culturi vechi își pierd capacitatea de a colora pozitiv prin metoda Gram.

Semnificația peptidoglicanului constă în faptul că, datorită acestuia, peretele celular are rigiditate, adică. elasticitate și este cadrul protector al celulei bacteriene.

Când peptidoglicanul este distrus, de exemplu, sub acțiunea lizozimei, peretele celular își pierde rigiditatea și se prăbușește. Conținutul celulei (citoplasmă), împreună cu membrana citoplasmatică, capătă o formă sferică, adică devine protoplast (sferoplast).

Multe enzime de sinteză și degradare sunt asociate cu peretele celular. Componentele peretelui celular sunt sintetizate în membrana citoplasmatică și apoi transportate în peretele celular.

membrana citoplasmatica situat sub peretele celular și strâns adiacent suprafeței sale interioare. Este o membrană semi-permeabilă care înconjoară citoplasma și conținutul interior al celulei - protoplasta. Membrana citoplasmatică este stratul exterior îngroșat al citoplasmei.

Membrana citoplasmatică este principala barieră între citoplasmă și mediu, încălcarea integrității sale duce la moartea celulei. Este format din proteine ​​(50-75%), lipide (15-45%), la multe specii - carbohidrați (1-19%).

Principalul component lipidic al membranei sunt fosfo- și glicolipidele.

Membrana citoplasmatică, cu ajutorul enzimelor localizate în ea, îndeplinește diverse funcții: sintetizează lipidele membranare - componente ale peretelui celular; enzime membranare - transportă selectiv diverse molecule și ioni organici și anorganici prin membrană, membrana este implicată în transformarea energiei celulare, precum și în replicarea cromozomilor, în transferul de energie electrochimică și electroni.

Astfel, membrana citoplasmatică asigură intrarea selectivă în celulă și îndepărtarea din aceasta a diferitelor substanțe și ioni.

Derivaţii membranei citoplasmatice sunt mezosomi . Acestea sunt structuri sferice formate atunci când membrana este răsucită într-o buclă. Ele sunt situate pe ambele părți - la locul formării septului celular sau în apropierea zonei de localizare a ADN-ului nuclear.

Mezozomii sunt echivalenti funcțional cu mitocondriile din celulele organismelor superioare. Ele participă la reacțiile redox ale bacteriilor, joacă un rol important în sinteza substanțelor organice, în formarea peretelui celular.

Capsulă este un derivat al stratului exterior al învelișului celular și este o membrană mucoasă care înconjoară una sau mai multe celule microbiene. Grosimea sa poate ajunge la 10 microni, ceea ce este de multe ori mai mare decât grosimea bacteriei în sine.

Capsula îndeplinește o funcție de protecție. Compoziția chimică a capsulei bacteriene este diferită. În cele mai multe cazuri, constă din polizaharide complexe, mucopolizaharide, uneori polipeptide.

Capsularea este de obicei o trăsătură a speciei. Cu toate acestea, aspectul unei microcapsule depinde adesea de condițiile de cultivare a bacteriilor.

Citoplasma- un sistem coloidal complex cu o cantitate mare de apă (80-85%), în care sunt dispersate proteine, carbohidrați, lipide, precum și compuși minerali și alte substanțe.

Citoplasma este conținutul unei celule înconjurat de o membrană citoplasmatică. Este împărțit în două părți funcționale.

O parte a citoplasmei se află în stare de sol (soluție), are o structură omogenă și conține un set de acizi ribonucleici solubili, proteine ​​enzimatice și produse metabolice.

Cealaltă parte este reprezentată de ribozomi, incluziuni de natură chimică variată, aparat genetic și alte structuri intracitoplasmatice.

Ribozomi- acestea sunt granule submicroscopice, care sunt particule nucleoproteice sferice cu un diametru de 10 până la 20 nm, o greutate moleculară de aproximativ 2-4 milioane.

Ribozomii procariotelor constau din 60% ARN (acid ribonucleic), situat în centru și 40% % proteină care acoperă acidul nucleic la exterior.

Incluziuni citoplasmatice sunt produse metabolice, precum și produse de rezervă, datorită cărora celula trăiește în condiții de deficit de nutrienți.

Materialul genetic al procariotelor constă dintr-un dublu catenar de acid dezoxiribonucleic (ADN) cu o structură compactă situată în partea centrală a citoplasmei și neseparată de aceasta printr-o membrană. ADN-ul bacterian nu diferă ca structură de ADN-ul eucariotic, dar deoarece nu este separat de citoplasmă printr-o membrană, materialul genetic se numește nucleoid sau genofor. Structurile nucleare sunt sferice sau în formă de potcoavă.

controversă bacteriile sunt o formă latentă, care nu se reproduce. Se formează în interiorul celulei, sunt formațiuni rotunde sau ovale. Sporii formează predominant bacterii gram-pozitive, în formă de bastonaș, cu respirație aerobă și anaerobă în culturile vechi, precum și în condiții de mediu nefavorabile (lipsa de nutrienți și umiditate, acumularea de produse metabolice în mediu, modificări ale pH-ului și ale temperaturii de cultivare). , prezența sau absența oxigenului atmosferic etc.) poate trece la un program de dezvoltare alternativă, rezultând dispute. În acest caz, în celulă se formează un spor. Aceasta indică faptul că sporularea în bacterii este o adaptare pentru conservarea speciei (individuului) și nu este o modalitate de reproducere a acestora. Procesul de sporulare are loc, de regulă, în mediul extern în decurs de 18-24 de ore.

Un spor matur reprezintă aproximativ 0,1 din volumul celulei mamă. Sporii din diferite bacterii diferă ca formă, dimensiune, locație în celulă.

Se numesc microorganisme al căror diametru al sporilor nu depășește lățimea celulei vegetative bacili, bacteriile care au spori, al căror diametru este de 1,5-2 ori mai mare decât diametrul celulei, se numesc clostridii.

În interiorul celulei microbiene, sporul poate fi amplasat la mijloc - poziția centrală, la capăt - terminal și între centrul și capătul celulei - locație subterminală.

Flagelii bacteriile sunt organe locomotorii (organe de mișcare), cu ajutorul cărora bacteriile se pot deplasa cu o viteză de până la 50-60 microni/s. În același timp, timp de 1 s, bacteriile își acoperă lungimea corpului de 50-100 de ori. Lungimea flagelului depășește de 5-6 ori lungimea bacteriilor. Grosimea flagelilor este în medie de 12-30 nm.

Numărul flagelilor, dimensiunea și localizarea acestora sunt constante pentru anumite tipuri de procariote și, prin urmare, sunt luate în considerare la identificarea acestora.

În funcție de numărul și locația flagelilor, bacteriile sunt împărțite în monotric (monopolar monotric) - celule cu un flagel la unul dintre capete, lophotrichos (monopolar politrichous) - un mănunchi de flagel este situat la unul dintre capete, amfitric (bipolar). politrichos) - flagelii sunt localizați la fiecare poli, peritric - flagelii sunt localizați pe întreaga suprafață a celulei (Fig. 4) și atrichos - bacterii lipsite de flageli.

Natura mișcării bacteriilor depinde de numărul de flageli, de vârstă, de caracteristicile culturii, de temperatură, de prezența diferitelor substanțe chimice și de alți factori. Monotricurile au cea mai mare mobilitate.

Flagelii se găsesc mai des în bacteriile în formă de baston; nu sunt structuri celulare vitale, deoarece există variante neflagelate ale bacteriilor mobile.

Celula bacteriană în ansamblu este aranjată destul de simplu. Este separat de mediul extern printr-o membrană citoplasmatică și umplut cu citoplasmă, în care se află zona nucleoidă, inclusiv o moleculă circulară de ADN, de care ARNm-ul transcris poate „atârna”, de care, la rândul său, sunt atașați ribozomii, sintetizarea proteinei pe matricea acesteia concomitent cu procesul de sinteză a proteinei în sine.matrice. În același timp, ADN-ul poate fi asociat cu proteine ​​care își desfășoară replicarea și repararea. Ribozomii bacterieni sunt mai mici decât cei eucarioți și au un coeficient de sedimentare de 70S. Ele, ca și cele eucariote, sunt formate din două subunități - una mică (30S), care include 16S ARNr, și una mare - 50S, incluzând molecule de ARNr 23S și 5S.

Fotografia obținută cu ajutorul microscopiei de transmisie (Fig. 1) arată clar o zonă luminoasă în care se află aparatul genetic și au loc procesele de transcripție și traducere. Ribozomii sunt vizibili ca mici incluziuni granulare.

Cel mai adesea, într-o celulă bacteriană, genomul este reprezentat de o singură moleculă de ADN, care este închisă într-un inel, dar există și excepții. Unele bacterii pot avea mai mult de o moleculă de ADN. De exemplu, Deinococus radiodurans, o bacterie cunoscută pentru rezistența sa fenomenală la radiații și pentru capacitatea de a rezista în siguranță la o doză de radiații de 2.000 de ori mai mare decât doza letală pentru oameni, are două copii ale ADN-ului său genomic. Se știe că bacteriile au trei sau patru copii. Este posibil ca unele specii de ADN să nu fie închise într-un cerc, iar unele Agrobacterium conțin un ADN circular și unul liniar.

Pe lângă nucleoid, materialul genetic poate fi prezent în celulă sub formă de molecule circulare mici suplimentare de ADN - plasmide. Plasmidele se reproduc independent de nucleoid și conțin adesea gene care sunt utile pentru celulă, oferind celulei, de exemplu, rezistență la antibiotice, capacitatea de a absorbi noi substraturi, capacitatea de a se conjuga și multe altele. Plasmidele pot fi transferate atât de la celula mamă la celula fiică, cât și prin transfer orizontal pot fi transferate de la o celulă la alta.

Cel mai adesea, o celulă bacteriană este înconjurată nu numai de o membrană, ci și de un perete celular și, în funcție de tipul de structură a peretelui celular, bacteriile sunt împărțite în două grupuri - gram-pozitive și gram-negative.

Peretele celular al bacteriilor este format din peptidoglican - mureină. La nivel molecular, stratul de mureină este o rețea formată din molecule de N-acetilglucozamină și acid N-acetilmuramic, reticulate în lanțuri lungi prin legături β-1-4-glicozidice, lanțurile adiacente, la rândul lor, sunt legate prin transversale. punți peptidice (Fig. 2) . Deci, se pare că există o rețea mare care înconjoară celula.

Bacteriile Gram-pozitive au un perete celular gros care se așează deasupra unei membrane. Mureina este reticulat cu un alt tip de molecule - acizi teicoic și lipoteicoic (dacă sunt conectați la lipidele membranei). Se crede că aceste molecule conferă elasticitate peretelui celular sub compresie transversală și tensiune, acționând ca arcuri. Deoarece stratul de mureină este gros, se colorează ușor cu metoda Gram: celulele arată violet strălucitor deoarece colorantul (gențiană sau violet de metil) se blochează în stratul peretelui celular.

La bacteriile Gram-negative, stratul de mureină este foarte subțire (cu excepția cianobacteriilor), prin urmare, atunci când este colorat cu Gram, colorantul violet este spălat, iar celulele sunt colorate în culoarea celui de-al doilea colorant (Fig. 3). ).

Peretele celular al bacteriilor gram-negative este acoperit deasupra cu o altă membrană, exterioară, atașată de peptidoglican prin lipoproteine. Spațiul dintre membrana citoplasmatică și membrana exterioară se numește periplasmă. Membrana exterioară conține lipopoliproteine, lipopolizaharide (LPS), precum și proteine ​​care formează pori hidrofili. Componentele membranei exterioare sunt adesea responsabile pentru interacțiunea celulei cu mediul extern. Conține antigene, receptori de fagi, molecule implicate în conjugare etc.

Deoarece celulele Gram-pozitive și Gram-negative diferă în structura tegumentului (Fig. 4, sus), aparatul care ancorează flagelul în tegumentul celular diferă și el (Fig. 4, jos).

Flagelul bacteriilor gram-pozitive este ancorat în membrană de două inele proteice (S-ring și M-ring) și este condus de un sistem de proteine ​​care, consumând energie, fac filamentul să se rotească. În bacteriile gram-negative, pe lângă acest design, există încă două inele care fixează suplimentar flagelul în membrana exterioară și peretele celular.

Flagelul bacterian însuși este format din proteina flagelină, ale cărei subunități sunt conectate într-o spirală care are o cavitate în interior și formează un fir. Firul este atașat flexibil de dispozitivul de ancorare și torsiune folosind un cârlig.

Pe lângă flageli, pot exista și alte excrescențe pe suprafața celulelor bacteriene - pili. Acestea sunt vilozități proteice care permit bacteriilor să adere la diferite suprafețe (creșterea hidrofobicității celulei) sau să ia parte la transportul metaboliților și la procesul de conjugare (F-pili).

O celulă bacteriană, de obicei, nu conține nicio structură membranară în interior, inclusiv vezicule, dar pot exista diverse tipuri de incluziuni (lipide de rezervă, sulf) și bule de gaz înconjurate de o membrană proteică. Fără membrană, o celulă poate stoca molecule de polizaharide, cianoficina (ca depozit de azot) și poate conține, de asemenea, carboxizomi - vezicule care conțin enzima RuBisCO, care este necesară pentru fixarea dioxidului de carbon în ciclul Calvin.

În microbiologie, acest termen se referă la un nutrient care poate fi preluat de un microorganism.

Acest nume al grupelor provine de la numele medicului G.K. Gram, care a dezvoltat o metodă de colorare a pereților celulari bacterieni, care face posibilă distincția între celulele cu diferite tipuri de structură a peretelui celular.

Ribuloză bifosfat carboxilază/oxigenază

Principalele diferențe dintre o celulă procariotă (bacteriană) și una eucariotă sunt: ​​absența unui nucleu formalizat (adică, membrană nucleară), absența membranelor intracelulare, nucleoli, complexul Golgi, lizozomi și mitocondrii.

Principalele structuri ale unei celule bacteriene sunt:

Nucleoid - este un material ereditar (genetic) al unei celule bacteriene, reprezentat de 1 moleculă de ADN, închisă într-un inel și supraîncolăcit (răsucit într-o bilă liberă). Lungimea ADN-ului este de aproximativ 1 mm. Cantitatea de informații este de aproximativ 1000 de gene (caracteristici). Nucleoidul nu este separat de citoplasmă printr-o membrană.

Citoplasma este un coloid, adică. soluție apoasă de proteine, carbohidrați. Lipide, minerale, în care există ribozomi, incluziuni, plasmide.

Sinteza proteinelor are loc pe ribozomi. Ribozomii procariotelor diferă de cei eucarioți prin dimensiuni mai mici (70 S).

Incluziunile sunt nutrienți de rezervă ale unei celule bacteriene, precum și acumulări de pigmenți. Nutrienții de rezervă includ: granule de volutină (polifosfat anorganic), glicogen, granuloasă, amidon, picături de grăsime, acumulări de pigment, sulf, calciu. Incluziunile, de regulă, se formează atunci când bacteriile sunt crescute pe medii nutritive bogate și dispar în timpul înfometării.

Membrana celulara - limiteaza citoplasma. Constă dintr-un strat dublu de fosfolipide și proteine ​​​​de membrană încorporate. CM, pe lângă funcțiile de barieră și transport, joacă rolul unui centru de activitate metabolică (spre deosebire de celula eucariotă). Proteinele membranare responsabile de transportul substanțelor esențiale în celulă se numesc permeaze. Pe suprafața interioară a CM există ansambluri de enzime, adică acumulări ordonate de molecule de enzime responsabile de sinteza purtătorilor de energie - molecule de ATP. CM poate forma invaginări în citoplasmă, care se numesc mezosomi. Există două tipuri de mezosomi:

Septal - formează partiții transversale în procesul de diviziune celulară.

Lateral - servește la creșterea suprafeței CM și la creșterea ratei proceselor metabolice.

Nucleoid, CP și CM formează un protoplast.

Una dintre proprietățile distinctive ale bacteriilor este o presiune osmotică intracelulară foarte mare (de la 5 la 20 atm), care este rezultatul unui metabolism intens. Prin urmare, pentru a proteja împotriva șocului osmotic, celula bacteriană este înconjurată de un perete celular puternic.

Conform structurii peretelui celular, toate bacteriile sunt împărțite în 2 grupe: Având un perete celular cu un singur strat - Gram-pozitive. Avand un perete celular cu doua straturi - Gram-negativ. Numele Gram+ și Gram- au propria lor istorie. În 1884, microbiologul danez Hans Christian Gram a dezvoltat o metodă originală de colorare a microbilor, în urma căreia unele bacterii au fost colorate cu albastru (gram+) și altele cu roșu (gram-). Baza chimică a diferitelor colorări a bacteriilor conform metodei Gram a fost elucidată relativ recent - acum aproximativ 35 de ani. S-a dovedit că bacteriile G- și G+ au structuri diferite ale peretelui celular. Structura peretelui celular al bacteriilor G+. Baza peretelui celular al bacteriilor G+ este alcătuită din 2 polimeri: peptidoglican și acizi teicoici. Peptidoglicanul este un polimer liniar cu reziduuri alternative de acid muramic și acetilglucozamină. O tetrapeptidă (proteină) este legată covalent de acidul muramic. Șuvițele de peptidoglican sunt interconectate prin peptide și formează un cadru puternic - baza peretelui celular. Între firele de peptidoglican se află un alt polimer - acizii teicoici (glicerol TK și ribitol TK) - un polimer de polifosfați. Acizii teicoici actioneaza la suprafata peretelui celular si sunt principalii antigeni ai bacteriilor G+. În plus, ribonucleatul de Mg este inclus în peretele celular al bacteriilor G+. Peretele bacteriilor G este format din 2 straturi: stratul interior este reprezentat de un mono- sau dublu strat de peptidoglican (strat subțire). Stratul exterior este format din lipopolizaharide, lipoproteine, proteine, fosfolipide. LPS-urile tuturor bacteriilor G au proprietăți toxice și de prag și sunt numite endotoxine.

Când este expus la anumite substanțe, cum ar fi penicilina, sinteza stratului de peptidoglican este perturbată. În același timp, din bacterii G+ se formează o protoplastă, iar din bacterii G se formează o sferoplastă (deoarece stratul exterior al peretelui celular este păstrat).

În anumite condiții de cultivare, celulele lipsite de perete celular își păstrează capacitatea de a crește și de a se diviza, iar astfel de forme se numesc forme L (după numele Institutului Lister, unde a fost descoperit acest fenomen). În unele cazuri, după eliminarea factorului care inhibă sinteza peretelui celular, formele L se pot transforma în formele lor originale.

Multe bacterii sintetizează o substanță mucoasă, constând din mucopolizaharide, care se depune pe exteriorul peretelui celular, înconjurând celula bacteriană cu o teacă mucoasă. Aceasta este o capsulă. Funcția capsulei este de a proteja bacteriile de fazocitoză.

Structurile de suprafață ale unei celule bacteriene.

Organele de atașare la substrat (adeziune) sunt pili (fimbrii) sau cili. Ele pornesc de la membrana celulară. Compus din proteina pilin. Numărul de pili poate ajunge la 400 per 1 celulă.

Organele de transmitere a informațiilor ereditare sunt F-drank sau sex-drank. F-pilulele se formează numai dacă celula este ciudată față de plasmidă, deoarece Proteinele F-pili codifică ADN plasmidic. Sunt un tub lung și subțire care se atașează de o altă celulă bacteriană. Prin canalul format, plasmida trece în celula bacteriană vecină.

Organele mișcării - flagelii - sunt fire spiralate. Lungimea lor poate depăși diametrul lor de 10 sau mai multe ori. Flagelii sunt formați din proteina flagelină. Baza flagelului este conectată la membrana celulară prin corpul bazal. Corpul bazal este format dintr-un sistem de inele care, în timp ce se rotesc, transmit mișcarea de rotație către flagel. În funcție de localizarea flagelului, bacteriile sunt împărțite în mono-, lofo-, amfi-, peritric.